Високотемпературно триене и носене на поведение на AlCrN покритие, приготвено от технология с покритие с катализатор

AlCrN покритие се приготвя върху повърхността на TiC керамичен режещ инструмент чрез метода за покриване на катоден йон. Поведението на триене и износване на покритието при различни натоварвания при 900 ° С беше изследвано чрез контакт с топка / равнина. Проследяващият профил на износване и микроскопичната морфология се наблюдават чрез сканираща електронна микроскопия. Промените на химичните елементи и фази върху повърхността на покритието след износване се анализират чрез енергийна спектроскопия и рентгенова дифракция. Резултатите показват, че след окисление при 900 ° С, всички N елементи в покритието се освобождават, за да образуват оксиди на Al и Cr, което подобрява смазващите свойства и свойствата на износване. Средните коефициенти на триене на покритието са 0.1455, 0.3939 и 0.4188 под натоварването от 600, 800 и 1000g. Той показва отлични свойства на триене, когато е натоварен с 600g и е подходящ за прецизна обработка. При високи температури покритията на AlCrN показват окислително износване, придружено от малко количество абразивно износване и лепило.

С развитието на високоскоростна, висока точност и ефикасно сухо рязане, технологията за повърхностно покритие е основният начин за ефективно подобряване на работата на инструмента. Покритието CrN има предимствата на висока твърдост, висока износоустойчивост и нисък фактор на триене. Той се използва широко при модификацията на повърхността на инструмента. Работната температура на покритието CrN обаче е само 650 ° C, което не е подходящо за високотемпературна обработка. CrN кристалът е лицева центрирана кубична структура. След добавяне на А1 атоми, някои Cr атоми в CrN се заместват и А1 атоми се разтварят в CrN кристали. След това CrN кристалната структура се променя от лицево-центрирана до шестоъгълна структура и нейната микроструктура, механични свойства и свойства на износване са засегнати значително.

Два вида компактни оксиди Cr2O3 и Al2O3 се образуват при висока температура, за да се повиши тяхната термична стабилност, антиокислителната температура може да достигне 900 ° C и все пак може да поддържа висока твърдост, висока износоустойчивост, висока устойчивост на окисляване и прилепването към основата за добро представяне, ние вярваме, че е подходящ за ефективно сухо рязане на много големи зъбни колела. Авторите са използвали метода за покритие с йодно покритие катод, за да приготвят AlCrN покрития върху повърхността на TiC керамика и да анализират своето поведение при триене и износване при 900 ° C, което осигурява техническа референция за ефективна обработка на свръхзвукови зъбни колела.

Метод на тестване

Основният материал е керамичен режещ инструмент на основата на TiC, който се произвежда от синтероващ нанометров TiN, смесен с TiC с микро размери, при което твърдата фаза е TiC и TiN, а лепилото е Ni. Неговият химичен състав (съотношение маса) е Ti51.26%, W19.55%, C12.92%, Ni7.63%, Co8.64%. След обезмасляване и пясъкоструене пробата се почиства ултразвуково с ацетонов разтвор и се дехидратира с безводен етанол. След изсушаване в пещ с постоянна температура, тя се покрива с PVT покривна машина. Използвайки 99,99% чистота на Cr и Al като цели, параметрите на покритието: степен на вакуум 3 х 10-3 Ра, температура на пещта 500 ° С, реакционен газ N2, време на покритие 120 min. Използвайки N2 газ като защита, след термообработка при 180 ° С в продължение на 2 часа, като се използва ацетон в ултразвуковото почистване тип KQ2200DE NC и след това с ултразвуково почистване с дейонизирана вода и накрая се суши със сешоар, за да се получи необходимата проба. Характеристиките на износване на покритието AlCrN при 900 ° C бяха изследвани чрез високотемпературно триене на HT-1000 и тестер за износване. Тестовите параметри са: натоварване съответно от 600, 800 и 1000 грама, температурата е 900 ° С и е регулирана чрез 30-степенно програмируем температурен контролер. Точността е 0.2% FS (пълна скала), керамичната топка се използва за износване на части и радиусът на триене е 3mm, скоростта на въртене е 1000r / min. След теста за износване се наблюдава повърхностната морфология на покритието преди и след износване при високи температури при SUPRA55 сканиращ електронен микроскоп. Химическият състав и фазовата промяна на покритието преди и след износване при висока температура се анализират чрез сканиращ електронен микроскоп (EDS) и D / max2500PC рентгенова дифракция (XRD), за да се изследва механизмът на износване на покритието AlCrN при високи температура.

Анализ и дискусия на резултатите

Фигура 1 (а) показва повърхностната морфология на AlCrN покритието при стайна температура. Частиците на повърхността са сравнително малки. Причината е, че добивът от разпръскване на целевата група А1 се увеличава и скоростта на натрупване на покритието нараства съответно. Повърхността на покритието е относително гладка и има много ями с различни размери, които благодарение на обратния разпрашващ ефект на повърхността на покритието, причинена от йонно бомбардиране. И до известна степен, повърхностната грапавост на покритието се намалява. AlCrN покритие химически елементи масова фракция: Al36.72%, Cr36.11%, N27.18%; атомна фракция: Al34.06%, Cr17.38%, N48.56%, както е показано на Фигура 1 (b) по-долу. AlCrN покриващ състав е Al, Cr и N три елемента, съотношението на броя на атомите близо до 2: 1: 3 и това показва, че покритието се състои предимно от нитриди от Al и Cr, което е от полза за подобряване на твърдостта и окислителната устойчивост на покритието.

Фигура 1 Повърхностна морфология и EDS анализ на AlCrN покритие

заключение

(1) След окисляване при 900 ° С, всички N елементи в покритието се освобождават и Al2O3 и Cr2O3 се образуват на повърхността. Сред тях Al2O3 оксид има ефект на намаляване на триенето в процеса на износване. Cr2O3 подобрява твърдостта на слоя и свойствата на износване на покритието.

(2) При действието на 600, 800 и 1000 грама натоварване, средният коефициент на триене на покритието е 0.1455, 0.3939 и 0.4188 съответно. Сред тях отлични характеристики на триене са показани при товар от 600 грама, който е подходящ за прецизна обработка.

(3) При процеса на триене при 900 ° С се получават големи количества оксиди в износването на покритието, което се дължи на дифузията на матричните атоми при високи температури и се характеризира с износване от окисляване, с малко количество абразивно износване и лепило.