Безводородное алмазовидное углеродистое покрытие для защиты инструментов

Покрытия, получаемые физическим осаждением паров, широко используются для придания режущему инструменту износоустойчивости. Значительные успехи в данной области оказались возможными благодаря своего рода взаимному обогащению, при котором технический прогресс в одной области исследований предвосхищает необходимость развития других отраслей. Например, инструментальный рынок может заимствовать передовые покрытия, разработанные для автомобильных двигателей. Не так давно голландская компания Hauzer Techno Coating, специализирующаяся на парагазоосаждении, с отличными результатами представила свою технологию трибоустойчивых покрытий на рынке инструмента.

Во многих областях использования инструмента твердость покрытия имеет решающее значение, как и хорошее сцепление покрытия с основой. Но есть и другие нужные и важные характеристики, наличие которых может обеспечить то или иное покрытие. Например, при обработке таких мягких материалов, как алюминий или пластмассы, очень важно, чтобы они не прилипали к инструменту. Тогда увеличиваются и срок службы инструмента, и производительность оснащаемого им оборудования.

С другой стороны, огромным преимуществом конкретного инструмента является его гладкость, поскольку наличие этого свойства может устранить необходимость послестаночной обработки. В автопроме эти свойства были широко изучены, в результате чего наносимые покрытия удалось существенно оптимизировать.

Алмазовидные углеродистые покрытия широко используются в автомобильной промышленности как превосходная защита от истирания. Коэффициент трения таких покрытий низок. К ним не липнут материалы. В зависимости от технологии, используемой для нанесения покрытия, это могут быть напыление, плазменное осаждение, испарение, характеристики полученного покрытия могут быть адаптированы к применению в той или иной области.

Алмазовидное углеродистое покрытие хорошо подходит для защиты сверл, пластин, фрез, пильных полотен и дисков, метчиков, штампов, пресс-форм. Чаще всего защищенный таким образом инструмент используется при обработке алюминия, но не с меньшим успехом и для обработки других цветных металлов, а также пластмасс.

Другим примером передачи технологии с одного рынка на другой является безводородное алмазовидное углеродистое покрытие, обозначаемое ta-C. В ходе реализации проекта Nanocoat, предусмотренного Европейской программой исследований с целью разработки наноструктурированных покрытий, получаемых с использованием экологически чистых методов осаждения, было испытано несколько различных алмазовидных углеродистых покрытий путем нанесения их на такие компоненты автодвигателя, как толкатели клапанов.

Испытания, проведенные FIAT Research Centre в Турине, позволили сделать вывод, что покрытия ta-C характеризуются высокой твердостью и низким коэффициентом трения. Используя полученный при реализации проекта Nanocoat опыт, специалистам Hauzer, партнера по этим исследованиям, удалось решить проблемы адгезии ta-C. Результатом является целый спектр таких покрытий с хорошей адгезией и твердостью, которые могут применяться в промышленных масштабах.

А один из крупных игроков американского автопрома подверг защищенные этими покрытиями детали различным воздействиям. В итоге оказалось, что покрытие ta-C обеспечивает почти полную неповрежденность поверхности после ударных нагрузок в размере 2 килоньютонов. Наблюдались лишь отдельные мелкие трещины. Контрольное же покрытие оказалось полностью удаленным в результате воздействия этих ударных нагрузок.

Безводородные покрытия ta-C наносятся с использованием дуговой технологии, круговой или лазерной, а также алмазоподобных структур. Как правило, при этом достигаются твердость 3000-7000 HV по Виккерсу и коэффициент трения от 0,02 до 0,1. Привлекательные особенности покрытия ta-C вместе с решением проблем адгезии делают это покрытие перспективным с точки зрения защиты прецизионных инструментов.

Сергей ЗОЛОТОВ