Конспект лекцій з дисципліни «Формування структури та властивостей сучасних інстру ментальних матеріалів»

ЛЕКЦИЯ №14 
1.
 
КИБ-технология осаждения покрытий на режущий инструмент
2.
 
Основные материалы покрытий и их физико-механические свойства 
3.
 
Многослойно-композиционные покрытия
1. 
Методы 
PVD
,
 
получившие широкое распространение при нанесении 
функциональных покрытий на режущий инструмент, достаточно разнообраз-
ны по способам реализации, в т.ч. по типу генерации потока частиц, его 
транспортировке, механизмам осаждения на подложку и т.д. 
Широкое распространение в инструментальной практике получил ме-
тод конденсации в вакууме на поверхность подложки вещества из плазмен-
ной фазы с ионной бомбардировкой – 
метод КИБ (arc-PVD- вакуумно-
дуговое нанесение покрытий).

Этот метод дает возможность наносить высокопрочные и износо-
стойкие покрытия на рабочие грани инструмента, изготовленного из твер-
дых сплавов, быстрорежущих и инструментальных сталей. 
Метод реализуется разными способами, например, на установках, 
обеспечивающих испарение генерируемого материала катодным пятном вакуумной 
дуги с холодным катодом, рис. 7. 
 
Рисунок 7 – Схема синтеза покрытий из плазмы злектродугового разряда с холодным ка-
тодом (метод КИБ): 
1
- корпус вакуумной камеры (анод);
 2
- обрабатываемые детали; 
3
- электромеханический поджег дуги; 
4
- источник питания дуги; 
5
- электромагнит; 
6
- источник питания для подачи отрицательного потенциала на под-
ложку; 
7
- напыляемый материал (катод) 

---

57 
57 
Вакуумно-дуговой процесс испарения начинается с зажигания вакуум-
ной дуги, характеризующейся высоким значением тока и низким напряжени-
ем. Далее дуга формирует на поверхности катода (мишени) одну или не-
сколько точечных (размером от единиц до десятков микрометров) эмиссион-
ных зон, так называемых «катодных пятен», в которых концентрируется вся 
мощность разряда. Результатом этого является высокий уровень ионизации 
(30…100%) образующихся плазменных потоков, состоящих из многократно 
заряженных ионов, нейтральных частиц, кластеров.  
 
 
При подаче в вакуумную камеру соответствующего газа-реагента во 
время электродугового испарения тугоплавкого металла можно получать по-
крытия на основе нитридов, карбидов и других соединений металлов IV…VI 
групп Периодической системы элементов (Ti, Zr, Hf, Va, Nb, Ta, Cr, Mo, W).
При помощи данной технологии может быть синтезирован широкий 
спектр сверхтвердых и нанокомпозитных покрытий, включая TiN, TiAlN, 
CrN, ZrN, AlCrTiN и TiAlSiN. 
Также эта технология достаточно широко используется для осаждения 
алмазоподобных углеродных пленок. 
Важной особенностью данного метода является возможность проведения 
эффективной ионной очистки поверхности изделия путем интенсивной бомбарди-
ровки ее ускоренными ионами распыленного вещества, что создает условия для высо-
кой адгезии покрытия к подложке.
Улучшать качество нанесения износостойких покрытий позволяет