Инструментальные материалы

В основе методов CVD лежат реакции в парогазовой среде, окружающей инструмент, в результате которых образуются покрытия. Исходными продуктами служат газообразные галогениды, при взаимодействии которых с другими составляющими смесей (водородом, аммиаком, окисью углерода и т.д.) образуется покрытие. Разложение галогенида происходит за счет термической химической реакции при Т=1000…1100°С. Уравнения химических реакций процессов ХОП с образованием карбидов, нитридов и оксидов в общем виде имеют следующий вид:

реакция образования карбидов МеГ + Н2 + CnHm → MeC + HГ + Н2;
реакция образования нитридов МеГ + Н2 + N2 → MeN + HГ + Н2;
реакция образования оксидов МеГ + Н2 + CO2 → MeOm + HГ + CO;
реакция образования боридов МеГ + Н2 + ВГ → MenBm ,

где Ме – металл; Г – галоген; m, n – целые числа.

      Так как реакция осаждения покрытий происходит при высоких температурах (Т≈1000°С), то этим методом покрытие может наноситься только на инструменты из твердого сплава и режущей керамики.

      Наибольшее распространение в качестве материала покрытий на твердых сплавах получили карбиды, нитриды, карбонитриды титана и оксид алюминия. Свойства покрытий сильно зависят от параметров процесса газофазового осаждения. Наиболее существенную роль играет температура на границе раздела конденсата и инструментального материала. От температуры зависят структура покрытия, прочность его адгезии с твердым сплавом, причем последнее определяется также возможностью диффузионного взаимодействия пары «покрытие – твердый сплав». Взаимная диффузия повышает прочность сцепления покрытия и твердого сплава.

     Практическая реализация метода (CVD) нашла широкое применение в технологии ГТ (газофазового титанирования), где на сменные многогранные пластины (СМП) из твердого сплава наносятся износостойкие покрытия (TiC, TiCN, TiC-TiCN-TiN и др.).

  Области применения твердосплавных пластин с износостойким покрытием приведены в табл. 8.

Методы химического осаждения покрытий (CVD)