Ионно-плазменная технология нанесения термостабильных наноструктурных покрытий и вакуумная установка «Квант»
Назначение
Технология и установка предназначены для ионно-плазменного осаждения термостабильных наноструктурных покрытий на детали машин и механизмов, режущий инструмент, штамповую оснастку из высокопрочных конструкционных и инструментальных сталей и твердых сплавов с целью кратного повышения износостойкости, эрозионной, окислительной и коррозионной стойкости, термоциклической стойкости, снижения коэффициента трения.
Краткая характеристика
Технология основана на создании нанокомпозитов или наноламинатов на основе нитридов, карбидов, боридов или оксидов переходных металлов в поверхностном слое деталей. Технология позволяет получать самоупрочняемые при нагреве покрытия. Установка оснащена двумя магнетронными распылителями металлов, ионным источником для предварительной поверхностной обработки подложек потоком ионов и сопровождения процесса осаждения ионной бомбардировкой, а также независимым резистивным нагревателем подложек. В конструкции установки предусмотрено применение композиционных мишеней и катодов, импульсных источников питания магнетронов и подачи потенциала смещения на подложки.
Технические характеристики
|
Толщина покрытий |
0.2...20 мкм |
|
Микротвердость покрытий |
20...60 ГПа |
|
Адгезия покрытий |
5...50 Н |
|
Термическая стабильность покрытий |
1173...1323 К |
|
Объем вакуумной камеры |
до 0.2 м3 |
|
Рабочий газ |
аргон |
|
Реактивный газ |
азот, ацетилен, кислород |
|
Напряжение питания |
3 x 380 В, 50 Гц |
|
Потребляемая мощность, не более |
30 кВт |
|
Расход рабочего газа, не более |
0.2 м3/час |
|
Расход охлаждающей воды, не более |
0.4 м3/час |
|
Габаритные размеры, не более |
3600 х 2900 х 2300 мм |
Области применения
|
|
|
|
- Режущий инструмент:
для высокоскоростной обработки материалов;
для обработки без смазочно-охлаждающей жидкости;
для обработки упрочненных материалов.
- Формы для точного литья
- Штампы для горячего прессования
- Пресс-формы для формования лекарственных таблеток
- Детали компрессоров, ДВС и ГТД
- Детали авиакосмической и автомобильной техники, нефтехимического машиностроения
Результаты промышленных испытаний
|
|
Твердосплавные режущие пластины Т15К6: 1 - без покрытия, 2 - с нанокомпозитным покрытием TiAlN, 3 - с градиентным нанокомпозитным покрытием TiAlBN. |
|
|
Cверла из быстрорежущей стали Р6М5К5: |
|
|
Штампы из быстрорежущей стали Р18 для горячего прессования головок болтов. |
Основные преимущества
Предлагаемая технология и оборудование позволяют многократно повысить служебные характеристики режущего инструмента, штампов, деталей машин и механизмов. При этом обеспечивается возможность нанесения многофункциональных покрытий за счет применения композиционных мишеней и катодов из различных материалов и смесей реактивных газов разного состава. Уникальные свойства покрытий достигаются оптимальным сочетанием режимов ионного распыления поверхности подложки и осаждения на нее напыляемых атомов как перед процессом нанесения покрытия, так и в ходе него, а также непосредственно после его окончания в едином вакуумном цикле.
Стадия разработки
Разработана конструкторская и технологическая документация. Изготовлен опытный образец установки. Проведены его опытно-промышленные испытания. Возможен выпуск опытно-промышленной партии установок, их продажа и передача технологии с предварительной отработкой на изделиях Заказчика.
Правовая защищенность
Патент РФ № RU 2261497. Опубликован 27.09.2005 г. БИ № 27.
Патент РФ № RU 2192500 Дата регистрации 10.11.2002 г
Коммерческие предложения
Изготовление и поставка установок, отработка технологии на изделиях Заказчика и передача на договорной основе. Обучение обслуживающего персонала.
Контактная информация
Институт физики прочности и материаловедения СО РАН
634021, г. Томск, пр. Академический, 2/4
Тел.: (3822) 49-14-81
Факс: (3822) 49-10-32
E-mail: vserg@mail.tomsknet.ru, retc@ispms.ru