Ионно-плазменное покрытие AlN–(TiCr)B₂ для режущего инструмента из поликристаллического сверхтвердого материала на основе кубического нитрида бора

Abstract

Исследованы микроструктура и кинетика окисления поверхностного слоя покрытия AlN–(TiCr)B₂, полученного методом магнетронного ВЧ-распыления, в процессах его формирования и применения в инструменте из поликристаллических сверхтвердых материалов на основе кубического нитрида бора при обработке закаленной стали ШХ15. Покрытие формируется с участием преимущественно жидкой фазы. После обработки резанием на поверхности режущей пластины обнаружено образование двухслойной трибопленки с наноразмерным полиоксидным наружным слоем. С использованием послойного оже-анализа оценен фазовый состав трибопленки. Ее наружный наноразмерный слой представляет собой стеклоподобную фазу в виде твердых растворов оксидов на основе Fe₂O₃–Al₂O₃, которая играет роль твердой смазки. С ростом скорости резания скорость изнашивания инструмента с покрытием по сравнению с инструментом без покрытия снижается.

Досліджено мікроструктуру і кінетику окислення поверхневого шару покриття AlN–(TiCr)B₂, отриманого методом магнетронного ВЧ-роспилення, у процесах його формування та використання в інструментах з полікристалічних надтвердих матеріалів на основі кубічного нітриду бору при обробці загартованої сталі ШХ15. Покриття формується за участю переважно рідкої фази. Після обробки різанням на поверхні різальної пластини виявлено утворення двошарової трибоплівки з нанорозмірним поліоксидним наружним шаром. З використанням пошарового оже-аналізу оцінено фазовий склад трибоплівки. Її зовнішній нанорозмірний шар є склоподібною фазою у вигляді твердих розчинів оксидів на основі Fe₂O₃–Al₂O₃, що виконує роль твердої змазки. З ростом швидкості різання швидкість зношування інструменту з покриттям порівняно з інструментом без покриття знижується.

The microstructure and the kinetics of oxidation of surface layer of the coating AlN-(TiCr)B₂, which was obtained by magnetron оf sputtering, in the processes of its forming and application in cBN cutting tools during machining of hardened steel ShKh15 has been researched.. Сoating is formed predominantly with the liquid phase. The formation of a two-layer tribofilm with nanoscale polyoxide was estimated on the surface of cutting insert after machining. The phase composition of the tribofilm was evaluated using stratified AES analysis. Its outer layer is a nano-sized glassy phase in the form of solid solutions, based on the oxides Fe₂O₃–Al₂O₃, which acts as a solid lubricant. With increasing of cutting speed the coated tool’s wear rate declines in comparison with the uncoated one.