Visokotemperaturno trenje i habanje AlCrN premaza pripremljeno tehnologijom katodnog laka Ion Coating

Oblaganje AlCrN-om pripremljeno je na površini alatne ploče za rezanje keramike pomoću metode katodne jonske prevlake. Ponašanje trenja i habanja prevlake pod različitim opterećenjima pri 900 ° C ispitano je metodom kontakta sa loptom / ravninom. Profesor tragova habanja i mikroskopska morfologija posmatrani su skeniranjem elektronske mikroskopije. Promjene hemijskih elemenata i faza na površini sloja nakon nošenja analizirane su spektroskopijom raspršivanja energije i rentgenskom difrakcijom. Rezultati pokazuju da se posle oksidacije na 900 ° C svi N elementi u sloju oslobađaju da bi se formirali oksidi Al i Cr, koji poboljšavaju osobine podmazivanja i habanja. Prosečni koeficijenti trenja premaza su bili 0.1455, 0.3939 i 0.4188 ispod opterećenja od 600, 800 i 1000g. Prikazana je odlična svojstva trenja kada je napunjena 600 g i pogodna je za preciznu mašinsku obradu. Na visokim temperaturama, AlCrN premazi pokazuju oksidativno habanje, praćeno malom količinom abrazivnog habanja i habanja adheziva.

Sa razvojem brzog, preciznog i efikasnog sušenja, tehnologija površinskog premaza je glavni način da efikasno poboljša performanse alata. CrN premaz ima prednosti visoke čvrstoće, visoke otpornosti na habanje i faktora niskog trenja. Široko se koristi u modifikaciji površine alata. Međutim, radna temperatura CrN prevlake je samo 650 ° C, što nije pogodno za visokotemperaturnu obradu. CrN kristal je kubična struktura na sredini lica. Nakon dodavanja Al atoma, zamenjeni su neki Cr atomi u CrN, a Alovi atomi rastvoreni su u CrN kristalima. Tada se CrN struktura kristala menja od strukture u sredini sa šestougaonom, a mikrostruktura, mehanička svojstva i osobine habanja su značajno pogođeni.

Dvije vrste kompaktnih oksida Cr2O3 i Al2O3 su formirane na visokoj temperaturi kako bi se poboljšala termička stabilnost, temperatura antioksidacije može da dostigne 900 ° C, a može i dalje da održava visoku tvrdoću, visoku otpornost na habanje, otpornost na visoke otpornosti na oksidaciju i adhezije na podlogu za dobre performanse, smatramo da je pogodna za efikasno suvo rezanje vrlo velikih prstenova. Autori su koristili metoda nanošenja katodnog luka za pripremu AlCrN premaza na površini TiC kermeta i analizirali njegovu trenju i habanje na 900 ° C, što je pružilo tehničku preporuku za efikasnu obradu super-velikih prstenova.

Metoda ispitivanja

Osnovni materijal je keramički rezni alat baziran na TiC, koji se pravi sinterovanjem nanometarskog TiN pomešanog sa TiC mikro veličinom, pri čemu je tvrda faza TiC i TiN, a lepak je Ni. Njegov hemijski sastav (maseni odnos) je Ti51.26%, W19.55%, C12.92%, Ni7.63%, Co8.64%. Nakon odmašćivanja i peskarenja, uzorak se ultrazvučno očisti rastvorom acetona i dehidrira sa anhidrovanim etanolom. Posle sušenja u pećnici sa konstantnom temperaturom, nanet je na PVT mašinu za premazivanje. Koristeći 99.99% čistoće Cr i Al kao meta, parametri premaza: vakuumski stepen 3 × 10-3 Pa, temperatura peći 500 ° C, reakcioni gas N2, vreme premazivanja 120 min. Koristeći N2 gas kao zaštitu, nakon žarenja na 180 ° C u trajanju od 2 sata, koristeći aceton u ultrazvučnom čišćenju NC tipa NC i zatim ultrazvučno čišćenje sa deionizovanom vodom i konačno osušiti sušilicom za sušenje veša kako bi dobili potreban uzorak. Karakteristike habanja trenja AlCrN premaza na 900 ° C ispitane su pomoću HT-1000 testera za trenje i habanje visokih temperatura. Testni parametri bili su: opterećenje od 600, 800 i 1000 g, temperatura je bila 900 ° C i podešena je pomoću 30 stepena programabilnog regulatora temperature. Preciznost je 0,2% FS (puna skala), keramička kugla se koristi za abrazivne dijelove, a radijus frikcije je 3mm, brzina rotacije je 1000r / min. Nakon testa habanja, površinska morfologija prevlake pre i posle habanja visoke temperature je primećena pomoću SUPRA55 skeniranja elektronskog mikroskopa. Hemijski sastav i promena faze prevlake prije i nakon habanja visokih temperatura analizirani su pomoću skenerskog elektronskog mikroskopa (EDS) i instrumenta X / ray difrakcije D / max2500PC za ispitivanje mehanizma za otpuštanje habanja AlCrN prevlake pod visokim temperatura.

Analiza i diskusija rezultata

Slika 1 (a) prikazuje površinsku morfologiju AlCrN premaza na sobnoj temperaturi. Čestice na površini su relativno male. Razlog je u tome što se prsten sputanja Al cilja povećava i stepen nukleacije premaza se u skladu s tim povećava. Površina premaza je relativno glatka i ima mnogo jama različitih veličina, što je zbog efekta obrnutog sputanja površine premaza izazvano jonskim bombardovanjem. U određenoj meri, površinska hrapavost prevlaka je smanjena. Masa frakcije hemijskih elemenata AlCrN: Al36.72%, Cr36.11%, N27.18%; atomska frakcija: Al34.06%, Cr17.38%, N48.56%, kao što je prikazano na slici 1 (b) u nastavku. AlCrN kompozicija premaza je Al, Cr i N tri elementa, odnos broja atoma blizu 2: 1: 3, a to pokazuje da je premaz uglavnom sastavljen od nitrida Al i Cr, što je korisno za poboljšanje tvrdoća i oksidaciono otpornost sloja.

Fig.1 Površinska morfologija i EDS analiza AlCrN premaza

Zaključak

(1) Posle oksidacije na 900 ° C, svi N elementi u sloju se oslobađaju i na površini se formiraju Al2O3 i Cr2O3. Među njima, Al2O3 oksid ima efekat smanjenja trenja u procesu habanja. Cr2O3 poboljšava tvrdoću sloja i osobine habanja prevlake.

(2) Pod dejstvom opterećenja od 600, 800 i 1000 g, prosečan koeficijent trenja sloja je 0,1455, 0,3939 i 0,4188. Među njima, odlične karakteristike trenja se izlažu pod opterećenjem od 600 g, što je pogodno za preciznu mašinsku obradu.

(3) U procesu trenja pri 900 ° C, velika količina oksida se proizvodi u ožiljcima oštećenja prevlake, što je uzrokovano difuzijom atoma matriksa na visokim temperaturama, a karakteriše ga habanje oksidacije, nakon čega sledi mala količina abrazivnog habanja i habanja.