Изучены методы нанесения покрытий, наиболее оптимальным выбран метод
КИБ (конденсация и ионная бомбардировка), относящийся к методам физического осаждения
покрытий. Наиболее характерной особенностью покрытий, получаемых этим методом, является
отсутствие переходной зоны между покрытием и инструментальным материалом. Это даёт
возможность получать комплекс свойств на рабочих поверхностях инструмента,
не ухудшая его исходных свойств.
Изучены параметры метода КИБ и их влияние на качество покрытия.
Установлено, что важнейшим параметром процесса КИБ является давление
реакционного газа. Установлено, что покрытия на основе нитридов
титана, циркония и хрома в зависимости от давления азота состоят
из фаз стехиометрического и нестехиометрического состава. При этом
область гомогенности нитрида титана лежит в пределах содержания
азота от 29,6 до 53,7%, что соответствует химическому составу от
TiN0.42 до TiN1,16.
Исходя из литературной проработки, были разработаны режимы напыления. Нанесение покрытий
осуществляли на образцы из стали Р6М5 на установке Юнион по методу КИБ. Были получены семь
типов покрытий. Однослойные: Cr+CrN; Ti+TiN; Zr+ZrN, двухслойные: Cr+CrN+Ti+TiN; Cr+CrN+Zr+ZrN;
Ti+TiN+Zr+ZrN и трёхслойное Cr+CrN+Ti+TiN+Zr+ZrN. Ограниченность литературных данных создаёт
необходимость более подробно изучить данные типы покрытий.
Исследование этих покрытий проводилось по методу АПИД (анодно-поляризационного
инициирования дефектов). Основан метод на анодной поляризации существующей
на поверхности покрытия окисной плёнки. Вследствие эффекта электрострикции
наложение на окисную пленку электрического поля приводит к возникновению
в ней поля механических напряжений, которые передаются на покрытие.
Для создания в пленке электрического поля высокой напряженности
поверхность покрытия подвергают анодной поляризации в среде электролита,
содержащего хорошо адсорбируемые агрессивные анионы. Напряжения
в окисной пленке передаются на покрытие и реализуют необходимые
для диагностики отрывающие усилия. Соответственно, результат воздействия
поляризующего напряжения оказывается зависящим от сочетания структуры
и свойств покрытия: напряжения могут привести к отделению фрагментов
покрытия с оголением участка подложки, или же отделение может произойти
внутри слоя покрытия. При оголении подложки вступает в действие
второй механизм разрушения покрытий. Его появление связано с наличием
в покрытиях значительных остаточных внутренних напряжений сжатия
и анодной растворимостью подложки. За счет растворения подложки
под покрытием происходит ослабление связи покрытие-подложка, и в
результате действия внутренних напряжений происходит дальнейшее
разрушение покрытий.
Метод показал хорошую корреляцию данных в сравнении с натурными испытаниями. Метод позволяет прогнозировать
работоспособность инструментов с покрытиями в зависимости от режимов обработки, а также рекомендовать
параметры нанесения покрытий в зависимости от назначения инструмента. С помощью этого метода можно
оценивать не только параметр качества покрытия как определяющую величину, но и исследовать всю кинетику
разрушения покрытий, что позволяет рекомендовать определенные типы покрытий для различных режимов обработки
и свойств обрабатываемых материалов.
