Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) придумали, как продлить срок службы металлорежущим инструментам. Эффект достигается с помощью распыления на них упрочняющего покрытия из нитрид титана-алюминия (TiAlN).
Когда фреза, сверло или другой инструмент с этим или иным многокомпонентным покрытием работает, на его поверхности образуется тонкий оксидный защитный слой. Этот слой препятствует наростам и увеличивает работоспособность и срок службы инструмента. Однако параметры магнетронного распыления покрытия для того, чтобы сформировать максимально эффективный слой, пока находятся на стадии изучения и доработки.
Именно этими параметрами и занялись вплотную в ПНИПУ. Там определили оптимальную частоту импульсов при создании TiAlN-покрытия магнетронным распылением.
Распыление — это процесс, при котором атомы или молекулы переносятся от мишени, в данном случае от материала из TiAlN, на поверхность инструмента. Это происходит в вакуумной камере при подаче газа низкого давления, обычно аргона. Газ превращается в плазму электрическим разрядом, создавая положительно заряженные ионы и свободные электроны. Они движутся к распыляемой мишени и ударяются о ее атомы, выбивая их. Затем атомы проходят через вакуумную камеру и прилипают к инструменту, создавая на поверхности тонкую прочную пленку. В таких условиях можно управлять параметрами металлической плазмы, формируя нужные свойства у покрытия.
В рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030» ученые провели эксперименты с магнетронным распылением TiAlN на тестовые образцы из быстрорежущей стали при разной частоте импульсов в 20 и 30 кГц. После этого они проанализировали микроструктуру материала, и выяснили, что импульсы в 30 кГц оптимальны: при них уплотняется структура покрытия, а шероховатость поверхности значительно уменьшается. Металлорежущие инструменты с таким покрытием будут работать более эффективно и долго.
Читать материалы по теме:
В России придумали, как переработать старые сверла, фрезы и другие инструменты для металлообработки
В России выпустили первый станок-гигант, штампующий детали для авиапредприятий
Станки на предприятиях ОДК подключат к промышленному интернету вещей
