Mikrostruktura, mikrotwardość i odporność na zużycie powłok typu "duplex" (Cr,Si)N/TiN na płytkach skrawających z WC

W pracy przedstawiono wyniki badań mikrostruktury i właściwości mechanicznych powłok typu "duplex" w układzie z wierzchnią (Cr,Si)N (~1 žm) i buforową warstwą TiN (~4 žm), osadzanych na płytkach z węglików spiekanych. Powłoka (Cr,Si)N była nanoszona przy użyciu magnetronu planarnego WMK-50 z wykorzystaniem targetów ze spieków CrSi (do 5% at. Si), a TiN metodą łukową na stanowisku PUSK-83. Obserwacje mikrostruktury wykazały, że powłoki (Cr,Si)N mają bardziej drobnokrystaliczną, kolumnową budowę od nanoszonych w takich samych warunkach powłok CrN. Badania właściwości mechanicznych pozwoliły stwierdzić, że mikrotwardość powłok (Cr,Si)N/TiN przy obciążeniu 20 i 10 mN mieści się w zakresie 24-29 GPa. Badania zużycia powłok w teście "ball on disc", tj. poprzez pomiar wytarcia powierzchni w niesmarowanym styku kula-płaszczyzna wykazały ich odporność zbliżoną do powłok CrN czy TiN. Natomiast badania eksploatacyjne powłok (Cr,Si)N/TiN na płytkach skrawających z WC prowadzone z chłodzeniem emulsją wykazały, że umożliwiają one prawie dwukrotny wzrost trwałości narzędzia w warunkach frezowania oraz czterokrotny w warunkach toczenia. Narzędzia z powłoką typu "duplex" (Cr,Si)N/TiN umożliwiają nawet toczenie materiału bez chłodzenia.

The microstructure and mechanical properties of duplex type (Cr,Si)N/TiN coatings on WC cutting plates were investigated. The hard (Cr,Si)N layer of ~1 žm thickness was deposited using WMK-50 planar magnetron equipped with CrSi (Si < 5 at.%) targets. The buffer TiN layer of 4 žm thickness was deposited using PUSK-83 Arc system. The transmission electron microscopy observations indicated, that all (Cr,Si)N coatings are characterised by columnar microstructure built of much finer crystallites than the CrN one. The microhardness of (Cr,Si)N/TiN estimated using 20-10 mN load showed some scatter within to 24-29 GPa range. The coatings wear resistance analysed with ball-on-disc test showed, that they are comparable with TiN and CrN ones. However, the test by work showed that the (Cr,Si)N/TiN duplex coated WC cutting plates cooled with emulsion show two times and four times longer lifetime in milling and turning processes, respectively, as compared with non-coated plates. The (Cr,Si)N/TiN duplex coated plates also allow dry cutting with reasonable tool lifetime.