Спосіб одержання матеріалу триботехнічного призначення для інструментів на основі діоксиду цирконію

Реферат: Винахід належить до порошкової металургії. Спосіб одержання матеріалу триботехнічного призначення для покриття інструмента з цирконієвої кераміки включає нагрів порошкового матеріалу на основі діоксиду цирконію до заданої температури та витримку протягом часу, достатнього для спікання, причому нагрівання і витримку виконують у азотовмісній плазмі тліючого розряду шляхом пропускання через матеріал, що спікають, електричного струму та іонного бомбардування його поверхні, при цьому іонне бомбардування проводять з використанням багатокомпонентного катода, що містить в своєму складі мас. %: молібден - 530, азот - 20-50 та титан - решта, причому покриття змішують, пресують і запресовують в титанову оправку. Винахід забезпечує підвищення стійкості та зносостійкості ріжучого інструмента на основі діоксиду цирконію при малому значенні коефіцієнта тертя в робочій зоні. UA 107900 C2 (12) UA 107900 C2 UA 107900 C2 5 10 15 20 25 30 35 40 Винахід належить до порошкової металургії, а саме до способів отримання цирконієвої кераміки поліфункціонального призначення. Близьким за сукупністю ознак до способу, який заявляється, є відомий спосіб виготовлення зносостійкої кераміки на основі тетрагонального діоксиду цирконію, що включає змішування діоксиду цирконію із стабілізуючим оксидом ітрію шляхом спільного осадження з солей, термообробку, помел, формування й спікання. Змішування здійснюють спільним осадженням з 2 суміші твердих солей цирконію та ітрію з питомою поверхнею не менше 200 м /г, термообробку проводять при температурі 900-1000 °C, спікання до температури 1300-1350 °C проводять з темпом нагрівання 750-1000 °С/год. й витримкою протягом 2-3 год., з наступним охолодженням зі швидкістю 1000-1100 °С/ч. (Способ изготовления износостойкой керамики, авторов Е.А. Кораблева, B.C. Якушкина, Н.Н. Саванина, Е.В. Некрасов RU 2411217, МПК: С04В35/486, опубл. 10.02.2011) Основним недоліком даного способу є неможливість використання запропонованого матеріалу, для обробки високотвердих матеріалів із забезпеченням необхідної температури в робочій зоні. Найбільш близьким за сукупністю ознак є спосіб отримання цирконієвої кераміки, який полягає в тому, що порошковий матеріал на основі діоксиду цирконію нагрівають до заданої температури й витримують протягом часу, достатнього для спікання. Нагрівання і витримку роблять в азотовмісній плазмі тліючого розряду шляхом пропускання через спікний виріб електричного струму та іонного бомбардування його поверхні. (Способ спекания циркониевой керамики, авторов А.И. Слосман, С.В. Матренин RU 2104985, МПК: С04В35/486, опубл. 20.02.1998). Основним недоліком даного способу є неможливість використання ріжучого інструмента, виготовленого із запропонованого матеріалу, для обробки високотвердих матеріалів із забезпеченням необхідної стійкості й малим коефіцієнтом тертя в робочій зоні. В основу винаходу поставлено задачу підвищення стійкості та зносостійкості ріжучого інструмента з цирконієвої кераміки, а також досягнення зниження температури в робочій зоні при контакті інструмента з оброблюваною поверхнею, за рахунок використання багатокомпонентного катода, який має в своєму складі такі хімічні елементи: Ті, N, Мо. За рахунок цього забезпечуються стійкість та зносостійкість ріжучого інструмента на основі діоксиду цирконію, із заданим значенням коефіцієнта тертя. Поставлена задача вирішується наступним чином, для одержання катода, який складається з Ті, N, Мо, матеріал запресовують у титанову оправку. Зведення нових відмінних ознак при взаємодії з відомими ознаками забезпечує виявлення нових технічних властивостей винаходу. На керамічній поверхні утворюється покриття, яке в своєму складі має такі хімічні елементи, як Ті, N, Мо, які в сполученні з елементами матриці діоксиду цирконію (ZrO2) забезпечують задану стійкість, зносостійкість та малий коефіцієнт тертя при контакті інструмента з оброблюваною поверхнею. Матеріал катода на основі нітриду титану для одержання титановмісного покриття змішують, пресують й запресовують в титанову оправку, який має такий повний склад, мас. %: молібден 5-30; азот 20-50; титан решта. Вплив повного складу матеріалу катода на властивості покриття наведені в таблиці 1. Таблиця 1 № п/п 1 2 3 4 5 Експлуатаційні та механічні характеристики Склад катода, Лінійний Стійкість, Коеф. Шорсткість, Твердість, мас. % знос, мкм/км хв тертя, f Ra HRC Мо=0 1,7 10-12 0,09 0,4 52 N=0 Мо=5 1,2 21-24 0,07 0,38 53,5 N=20 Мо=15 0,8 28-33 0,05 0,29 55 N=30 Мо=25 0,4 35-40 0,03 0,26 57,5 N=40 Мо=30 0,6 32-36 0,04 0,24 59 N=50 1 Тріщиностійкість, 0,5 МПам 9 10 12 14 13 UA 107900 C2 Порівняльна характеристика кераміки на основі діоксиду цирконію, взяту за прототип, й запропонованого матеріалу катода для одержання покриття з заданими властивостями наведена у таблиці 2. Таблиця 2 Експлуатаційні властивості Лінійний Найменування Стійкість Коеф. знос, , хв тертя, f мкм/км Найближчий аналог 0,8 10-12 0,05 Запропонований багатокомпонентний 0,4 35-40 0,03 матеріал катода Механічні характеристики Шорсткість, Твердість, Тріщиностійкість, 0,5 Ra HRC МПам 0,3 55,4 13 0,26 57,5 14 5 Технічний результат винаходу полягає в утворенні покриття з матеріалу триботехнічного призначення, за рахунок використання багатокомпонентного катода, який має в своєму складі такі хімічні елементи: Ті, N, Мо. Це забезпечує підвищення стійкості та зносостійкості ріжучого інструмента на основі діоксиду цирконію, при малому значенні тертя в робочій зоні. 10 ФОРМУЛА ВИНАХОДУ 15 20 Спосіб одержання матеріалу триботехнічного призначення для покриття інструмента з цирконієвої кераміки, який включає нагрів порошкового матеріалу на основі діоксиду цирконію до заданої температури та витримку протягом часу, достатнього для спікання, при цьому нагрівання та витримку виконують у азотовмісній плазмі тліючого розряду шляхом пропускання через матеріал, що спікають, електричного струму та іонного бомбардування його поверхні, який відрізняється тим, що іонне бомбардування проводять з використанням багатокомпонентного катода, що містить в своєму складі такі хімічні елементи як Ті, N та Мо при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: молібден 50-30 азот 20-50 титан решта, причому покриття змішують, пресують і запресовують в титанову оправку. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2