SU1110212A1

SU1110212A1 - Cutting tool and method for manufacturing same

Info

Publication number: SU1110212A1
Application number: SU823462104A
Authority: SU
Inventors: А.Г. Гаврилов; Г.К. Галицкая; А.К. Синельщиков; В.П. Жедь; Е.М. Степнов; А.М. Боярунас; А.М. Лейн
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт
Priority date: 1982-05-18
Filing date: 1982-05-18
Publication date: 1987-03-07

Abstract

V. Режущий инструмент,, содержащий инструментальную основу с нанесенным на нее износостойким покрытием , выполненньш из тугоплавких соединений металлов с элементами- из группы С, N, О, В, Si, о т л и ч аю щ и и с тем, что, с целью увеличени стойкости инструмента, кристаллическа решетка покрыти ориентирована кристаллографической плоскостью с минимальной поверхностной энергией параллельно поверхности инструментальной основы. 2. Способ изготовлени режущего инструмента, включающий предварительный нагрев инструментальной основы до температуры ниже температуры ее разупрочнени с одновремен-ной очисткой поверхности основы бомбардировкой ионами наносимого материала в вакууме путем приложени ускор ющего напр жени к основе с последующим нанесеиием покрыти на нагретую основу в атмосфере газа-реагента при температуре ниже температуры разупрочнени основы, о т л ич а ющийс тем, что нагрев поверхности при очистке инструментальной основы осуществл ют до температуры ниже температуры ее разупрочнени не более, чем на , а нанесение покрыти провод т при температуре не менее 50 С и давлении газа-реагента 1,3-2,65-10 Па.V. A cutting tool containing an instrumental base with a wear-resistant coating applied on it, made of refractory metal compounds with elements from the group C, N, O, B, Si, about the same, so that In order to increase tool life, the crystal lattice of the coating is oriented with a crystallographic plane with a minimum surface energy parallel to the surface of the tool base. 2. A method of manufacturing a cutting tool that includes preheating the tool base to a temperature below its softening temperature while simultaneously cleaning the surface of the base by bombarding the applied material with ions in vacuum by applying accelerating voltage to the base and then applying a coating on the heated base in a gas atmosphere. reagent at a temperature below the base softening temperature, which is tactile in that the surface is heated when cleaning the tool base to a temperature below the temperature of its softening no more than by, and the coating is carried out at a temperature of at least 50 ° C and a reagent gas pressure of 1.3-2.65-10 Pa.

Description

t t

Изобретение относитс к области металлообработки, в частности к режущему инструменту с улучшенными эксплуатационными свойствами за сче использовани износостойких покрытий из тугоплавких соединений, и может найти широкое применение в инструментальной промышленности.The invention relates to the field of metalworking, in particular to a cutting tool with improved performance properties due to the use of wear-resistant coatings of refractory compounds, and can find wide application in the tool industry.

Известен режущий инструмент с износостойким покрытием на основе Ti, Zr, Hf, V, Nb, Та и элементов из группы С, N, В.Known cutting tool with wear-resistant coating based on Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta and elements from the group C, N, B.

Недостатком известного инструмента вл етс низка стойкость, св занна с высоким уровнем свободной поверхностной энергии, что приводит к усилению взаимодействи между обрабатываемым и инструментальным материалом в процессе резани , следствием которого вл етс интенсификаци влений, привод щих к износу инструмента. Высокий уровень свободной поверхностной энергии в известном покрытии св зан с ориентацией покрыти параллельно поверхности основы кристаллографической плоскостью (220), имеющей высокий уровень свободной энергии.A disadvantage of the prior art tool is the low durability associated with a high level of free surface energy, which leads to increased interaction between the material being processed and the tool material during the cutting process, which results in an intensification of the effects leading to tool wear. The high level of free surface energy in a known coating is associated with the orientation of the coating parallel to the substrate surface by a crystallographic plane (220) having a high level of free energy.

Известен также способ изготовлени режущего инструмента с износостойким покрытием, включающий нанесение покрыти в вакууме из ионизованной металлической компоненты в присутствии газа-реагента. на ненагретую инструментальную основу, к которой приложен потенциал смещени There is also known a method of manufacturing a cutting tool with a wear-resistant coating, comprising applying a coating in vacuum of an ionized metal component in the presence of a reagent gas. on an unheated instrument base to which the bias potential is applied

Недостатком известного способа вл етс низка стойкость инструмента , обусловленна низкой миграционной способностью адатомов на ненагретой основе, что приводит к получению покрытий, состо щих из.мйкрокристаллов , преимущественно ориентированных относительно инструментальной основы плоскостью (200), имеющей .высокий уровень поверхностной энергии,. ,The disadvantage of this method is the low tool life due to the low migration capacity of adatoms on an unheated basis, which results in coatings consisting of microcrystals, mainly oriented relative to the tool base with the (200) plane, having a high surface energy level ,. ,

Наиболее -близким техническим рещением к изобретению вл етс режуащй инструмент, содержащий инструментальную основу с нанесенным на нее износостойким покрытием, выполненным из тугоплавких соединений металлов с элементами из группы С, N, О, В, Si.The closest technical solution to the invention is a cutting tool containing a tool base with a wear-resistant coating applied on it, made of refractory metal compounds with elements from groups C, N, O, B, Si.

Недостатком известного режущего инструмента вл етс его низка стойкость, обусловленна ориентаци212 . 2A disadvantage of the known cutting tool is its low durability, due to the orientation212. 2

ей микрокристаллов покрыти парал- . лельно инструментальной основе кристаллографической плоскости (200), отличающейс высоким уровнем повёрхностной энергии.her microcrystals paralle-. instrumental basis of the crystallographic plane (200), characterized by a high level of surface energy.

Наиболее близким к предлагаемому способу вл етс пособ, включающий предварительный нагрев основы до температуры, ниже температуры ее разупрочнени с одновременной очисткой поверхности основы бомбардировкой ионами наносимого материала в вакууме путем приложени ускор ющего напр жени к инструменту с последу5 ющим нанесением покрыти на нагретую основу в атмосфере газа-реагента при температуре, ниже температуры ее разупрочнени .Closest to the proposed method is a manual that includes preheating the substrate to a temperature below its softening temperature while simultaneously cleaning the substrate surface by ion bombardment of the applied material in vacuum by applying accelerating voltage to the instrument and subsequently coating the heated substrate in a gas atmosphere -reagent at a temperature below the temperature of its softening.

Недостатком указанного способа в0 л етс низка стойкость инструмента , обусловленна отсутствием преимущественной ориентации микрокристаллов покрыти , обеспечивающей низкий уровень поверхностной энергии.The disadvantage of this method is the low tool life, due to the lack of preferential orientation of the microcrystals of the coating, which ensures a low level of surface energy.

5five

Целью изобретени вл етс увели .чение стойкости инструмента.The aim of the invention is to increase the tool life.

Цель достигаетс тем, что в режущем инструменте, содержащем инструментальную основу с нанесенным наThe goal is achieved by the fact that in a cutting tool containing an instrumental base coated on

нее износостойким покрытием, вьтолненным из тугоплавких соединений металлов с элементами из группы G, N, О, В, Si, кристаллическа решетка . покрыти ориентирована кристалло5 графической плоскостью с минимальной поверхностной энергией параллельно поверхности инструментальной основы, а,также тем, что согласно предложенному способу изготовлени her wear-resistant coating, made of refractory metal compounds with elements from the group G, N, O, B, Si, crystal lattice. the coating is oriented crystal-like by the graphic plane with the minimum surface energy parallel to the surface of the instrumental base, and also by the fact that, according to the proposed method of manufacturing

0 режущего инструмента, включающему предварительный нагрев инструментальной основы до температуры ниже температуры ее разупрочнени с одновременной очисткой поверхности осно5 вы ионами наносимого материала в вакууме путем приложени ускор ющего напр жени к основе с последующим нанесением покрыти на нагретую основу в атмосфере газа-реагента0 cutting tool, which includes preheating the tool base to a temperature below its softening temperature, while simultaneously cleaning the surface with the ions of the applied material in vacuum by applying accelerating voltage to the base and then applying the coating on the heated substrate in a reagent gas atmosphere

0 при температуре ниже температуры ее разупрочнени , нагрев поверхности при очистке инструментальной основы осуществл ют до температуры иже температуры ее разупрочнени не бо55 лее, чем на , а нанесение покрыти провод т при температуре основы ,о.0 at a temperature below the temperature of its softening, heating the surface when cleaning the tool base is carried out up to the temperature below the temperature of its softening, not more than on, and the coating is carried out at the temperature of the substrate, o.

не менее 50 С и давлении газа-реа10 Па, гента 1,3-2,65not less than 50 ° C and a gas pressure of 10 Pa, a genta of 1.3-2.65

33

Сущность предложенного технического решени состоит в том, что при определенных услови х формировани покрыти , характеризующихс режимными параметрами, покрытие наноситс на основу аким образом, что его кристаллическа решетка ориентирована кристаллографической плоскостью, обладающей минимальной поверхностно энергией, параллельно поверхности инструментальной основы, что снижает износ инстрзгмеита и, соответственно , увеличивает его стойкость.The essence of the proposed technical solution is that under certain conditions of formation of the coating, characterized by operating parameters, the coating is applied on the substrate in such a way that its crystal lattice is oriented crystallographic plane with a minimum surface energy, parallel to the surface of the instrumental base, which reduces the wear and tear , respectively, increases its durability.

На фиг. 1 изображен предлагаемый режущий инструмент; на фиг. 2 - покрытие , имеющее кристаллическую решеку типа NaCl, с преимущественной ориентацией кристаллической решетки покрыти плоскостью (III) параллель но инструментальной основе, вид сверху; на фиг. 3 - положение плоскости (III) в кристаллической решетке покрыти с кристаллической рещеткой типа NaCl.FIG. 1 shows the proposed cutting tool; in fig. 2 - a coating having a crystal lattice of the NaCl type, with a preferential orientation of the crystal lattice of the coating by plane (III) parallel to the instrumental basis, top view; in fig. 3 shows the position of the plane (III) in the crystal lattice of a coating with a crystal lattice of the NaCl type.

Предлагаемый режущий инструмент, состо щий из основы 1, -выполненный из любого инструментального материала , и нанесенного на нее сло износо .стойкого покрыти 2, представл ющего собой тугоплавкое соединение металлов с .элементами и,з группы С, N, О, В, Si, работает следующим образом.The proposed cutting tool consisting of a base 1, made of any tool material, and a wear layer applied to it. A resistant coating 2, which is a refractory compound of metals with elements and, of group C, N, O, B, Si , works as follows.

В процессе резани происходит износ режущихкромок инструмента. Механизм износа носит комплексный характер и определ етс не только механическим воздействием обрабатываемого материала на режущий инструмент , но и такими влени ми, как адгезионное схватывание инструментального и обрабатываемого материалов , химич еское взаимодействие между ними и диффузионными процессами. Известно-, что внутреннюю энергию системы частиц определ ют потенциалы их взаимодействи . Уровень поверхностной энергии кристаллоГра .фической плоскостр тем выше, чем в меньшей степени насыщены валентные св зи расположенных в ней атомов. Следствием этого вл етс стремлени поверхностных атомов инструменталь ного материала к насыщению своих валентных св зей посредством взаимодействи с атомами вещества обрабатываемого материала.During the cutting process, the cutting edges of the tool wear. The wear mechanism is complex and is determined not only by the mechanical effect of the material being processed on the cutting tool, but also by such phenomena as the adhesion setting of the tool and the material being processed, the chemical interaction between them and the diffusion processes. It is known that the internal energy of a system of particles determines the potentials of their interaction. The level of the surface energy of a crystallographic plane-plane is the higher, the less saturated are the valence bonds of the atoms located in it. The consequence of this is that the surface atoms of the tool material tend to saturate their valence bonds by interacting with the atoms of the substance of the material being processed.

В предлагаемом режущем инструмен те с покрытием, состо щим из мик102124In the proposed cutting tool with a coating consisting of mic102124

рокристаллов, преимущественно ориентированных параллельно поверхности инструментальной основы кристаллографической ппоскостью с минималь , ной поверхностной энергией, межмолекул рное взаимодействие между инструментальным и обрабатываемым материалом сведено до минимума, что приводит к снижению интенсивнос10 ти процессов адгезионного, химического и диффузионного характера и тем самым уменьшает износ инструмента. В процессе резани на контактной площадке выдел етс тепло, котороеRock crystals predominantly oriented parallel to the surface of the instrumental basis of the crystallographic plane with minimal surface energy, the intermolecular interaction between the tool and the material being processed is minimized, which leads to a decrease in the intensity of adhesive, chemical and diffusional processes and thereby reduces tool wear. During the cutting process, heat is generated on the pad, which

J5 активирует процессы межмолекул рного взаимодействи веществ, привод - . щие к износу инструмента. Преимз ественна ориентаци микрокристаллов покрыти параллельно инструментальнойJ5 activates the processes of intermolecular interaction of substances, drive -. tool wear. The preferred orientation of the microcrystal coating parallel to the instrumental

20 основе плоскостью с минимальной поверхностной энергией, имеющей высокую плотность упаковки, улучшает теплоотвод из зоны резани , что также способствует уменьшению износа и20 based on a plane with minimal surface energy, having a high packing density, improves heat removal from the cutting zone, which also contributes to reducing wear and

25 инструмента.25 tools.

Предложенный способ изготовлени режущего инструмента осуществл етс в вакуумной камере, оснащенной электродуговым источником плазмы. СпособThe proposed method of manufacturing a cutting tool is carried out in a vacuum chamber equipped with an electric arc plasma source. Way

30 включает очистку и нагрев в вакууме поверхности инструментальной основы бомбардировкой наносимого материала посредством приложени ускор ющего напр жени к о.снове и нанесение покрыти при напуске 30 includes cleaning and heating in vacuum of the surface of the instrumental basis by bombarding the applied material by applying an accelerating voltage to the base and applying the coating during firing.

5 в камеру газа-реагента с одновременным снижением ускор ющего напр жени и поддержанием температуры основы ниже температуры ее разупроч .- нени в процессе формировани покрыти регулированием напр жени на инструменте.5 into the chamber of the reagent gas while simultaneously reducing the accelerating voltage and maintaining the temperature of the substrate below the temperature of its softening during the formation of the coating by controlling the voltage on the instrument.

Особенностью способа вл етс то, что предварительный нагрев по ,, верхности при очистке инструмен- талькой основы осуществл ют до тем-пературы ниже температуры ее разупрочнени не более, чем на, , а нанесение покрыти провод т при температуре основы че менее и давлении газа-реагента 1,3-2,6540 Па „ обеспечивающих на рентгенограмме покрыти максимальную интенсивность рентгеновского излучени от плоскости кристаллической решетки с минимальной поверхностной энергией.The peculiarity of the method is that the surface is preheated during the cleaning with the tool of the base to a temperature below its softening temperature by no more than, and the coating is carried out at the base temperature of less than and gas pressure reagent 1.3-2.6540 Pa providing the maximum x-ray intensity from the plane of the crystal lattice with the minimum surface energy on the X-ray diffraction pattern of the coating.

Предварительный нагрев инструментальной основы и нагрев ее в процессе формировани покрыти долзкен S быть ниже температуры ее разупрочнени с целью сохранени стойкостных характеристик режущего инструмента . При предварительном разогреве основы до температуры ниже тем пературы ее разупрочнени более, чем на 100 С, количество тепла, аккумулирующеес в объеме инструмента недостаточно дл интенсификации металлургических и химических реакций мезвду материалами покрыти и основы обеспечивающих адгезию покрыти к основе, и дл взаимодействи компонентов покрыти . При нагреве инструментальной основы в процессе нанесени покрыти до температуры ниже 50 С подвижность адатомов осаж даемого вещества становитс недостаточной дл формировани конденсата поликристаллической структуры, микрокристаллы которого имеют преимущественную ориентацию. При снижении температуры инструментальной основы ниже осаждаютс слои, отличаюп1иес менее упор доченной структурой, и эффект от нанесени ориентированного износостойкого пок рыти резко снижаетс . На рентгенограмме покрыти снижение степени упор доченности его микрокристаллов отра1жаетс в снижении пика дифракции рентгеновского излучени от пло кости их преимущественной ориентаци Давление газа-реагента подбираетс опытным путем по результатам рентгеноструктурного анализа тугоплавкого соединени , образующего слой покрыти . Требованием к величи не давлени газа-реагента вл етс обеспечение преимущественной ориента ции микрокристаллов покрыти криста лографической плоскостью с минималь ной поверхностной энергией параллел но поверхности основы, причем величина давлени зависит от состава ме таллической компоненты покрыти и свойств конкретного газа реагента. Метод конденсации с ионной бомбардировкой при соблюдении р да условий позвол ет получать текстурированные покрыти , характеризующиес преимущественной ориентацией дру гих кристаллографических плоскостей микрокристаллов параллельно поверхности инструментальной основы. Образцы и услови изготовлени режущего инструмента. На сверла ф 5 мм, изготовленные -из стали Р6М5 и твердого сплава ВК8 26 и на черв чные фрезы J 24 мм, изготовленные из стали 9ХС, наносились износостойкие покрыти методом конденсации с ионной бомбардировкой на установке Булат-зМ при различном сочетании температуры разогрева основы и давлени газа-реагента. Одновременно с инструменом в камеру устанавливалс образец из материала инструмента дл проведени рентгеноструктурных исследований покрытий . Вакуумна камера, оснащенна электродуговым источником плазмы, откачивалась до давлени 6,6540 Па, после чего зажигалась электрическа дуга, обеспечивающа испарение и ионизацию металла катода. На режущий инструмент подавалось отрицательное напр жение, ускор ющее положительно зар женные ионы металла дл очистки поверхности и разогрева инструмента. После разогрева инструментальной основы в камеру вводилс газ-реагент, одновременно снижалось напр жение на режущем инструменте. Толпщна покрыти измер лась при увеличении 800 на шлифе в сечений, перпендикул рном поверхности покрыти . Температура нагрева основы измер лась инфракрасным пирометром через.смотровое окно. Рентгенограммы покрытий были получены на аппарате Дрон-1 при воздействии на образцы рентгеновского Fe-Kp излучени . Пример 1, На сверла из стали Р6М5 наносились покрыти из нитрида титана или оксикарбоНитрида гафни и титана или боросилицида титана , дл чего сверла разогревались и очищались бомбардировкой ионами материала катода, выполненного из титана , сплава гафни и титана соответственно . На сверла подавалс ускор кщий потенциал - 1,0 кВ, По достижении температуры разогрева 500°С в камеру вводилс газреагент: дл образовани покрыти из нитрида титана - азот; дл покрыти из смешанного оксикарбонитрида титана и гафни - смесь га- зов: 40% азота, 40% ацетилена и 20% кислррода; дл покрыти из боросилицида титана - смесь газов: 5% силана и 95% диборана. Одновременно ускор ющее напр жение «а инструменте снижалось таким 7. образом, что температура сверл в процессе нанесени покрыти поддер ивалась равной 400°С за счет регулировани напр жени в пределах 150-300 В. Покрыти наносились при 5-6 различных значени х давлени газа-реагента в диапазоне 1,3-2,65 10 Па Во всех опытах врем нанесени покрыти 45 мин, толщину 5 мкм. Все полу 1екные покрыти были подвергнуты рентгеноструктурному ан лизу в цел х определени высоты пика дифракции рентгеновского излучени от плоскости с минимальной поверхностной знергией. Нитрид титана имеет кристаллическую решетку типа NaCl, у которой минимальной поверхностной энергией обладает пло кость (III). Сверла с покрытием из нитрида титана испытывались при сверлении отверстий в стали 45. Режим резани : скорость V 45 м/мин, подача S О,18 мм/об., глубина отверсти t 15 мм. За критерий износа принималс скрип сверла. Коэффициент п вьшени стойкости оценивалс жак отношение среднего дл сверл (50) количества отверстий, просверленных предлагаемым Инструментом, к количеству отверстий, просверленных шструментом, выполненным по способ прототипу. Результаты рентгеноструктурного анализа и стойкостньк испытаний показывают , что наибольшую стойкость имеют сверла с Покрыти ми, отличающимис миксимальной высотой пика дифракции от плоскости (III), полученными при температуре предварительного нагрева основы и давлени азота 1,3 Па. Пример 2. На сверла и образцы дл рентгеноструктурного анализа из сплава ВК8 наносилось покрытие из нитрида тантала. Пор док операций аналогичен примеру 1. Тол .щина покрыти во всех опытах с покрытием этого состава 4 мкм. Сверла испытывались при сверлении отверстий в графите при скорости резани 68 м/мин, подаче 0,18 мм/об глубине отверстий 16 мм. Критерий затуплени - износ по ленточке 0,6 м Результаты испытаний показывают, что наибольшую стойкость имеют свер ла с покрытием, полученным при температуре предварительного нагрева 128 основы 650°С и Давлении азота 1,33 . Пример 3. На черв чные фрезы из стали 9ХС наносилось покрытие из нитрида алюмини . Пор док операций тот же, что и в примерах 1 и 2. Толщина покрыти из нитрида алюмини 10 мкм. Фрезы испытывались при зубонарезании колес из латуни ЛС591Т при скорости резани 60 м/мин, подаче 0,39 мм/зуб, направление подачи попутное и СОЖ - сульфофрезол. Критерий затуплени - износ по задней поверхности 0,3 мм. Испытани показали , что наибольшую стойкость имеют фрезы с покрыти ми, полученными при , температуре предварительного нагрева основы и давлении азота 1,3 Па. Сопоставление данных рентгеноструктурного анализа с результатами стойкостных испытаний во всех приведенных примерах показывает, что стойкость инструмента, изготовленного из различных материалов с покрыти ми различных Составов при обработке разнообразных материалов, тем выше, чем больше интенсивность дифракции рентгеновского излучени от плоскости кристаллической решетки микрокристаллов покрыти , имеющей минимальную поверхностную энергию. Пример 4. Режущие пластины 2008-1109 из твердого сплава ВК6, изготовленные в одной партии, были упрочнены нанесением износостойкого покрыти из нитрида титана трем различными методами: конденсацией с ионной бомбардировкой по предложенному способу, реактивным электронно-плазменным и газофазным. Предлагаемым способом покрьггие из нитрида титана наносилось на установке Булат/ЗМ при соблюдении последовательности операций, описанной в примере 1, При предварительном разогреве на пластины подавалось отрицательное напр жение 1,5 кВ, разогрев пластин осуществл лс до температуры 650 С, после чего в камеру вводилс азот при давлении (2,65-4) хЮ Па. При нанесении покрыти регулированием ускор ющего напр жени поддерживалась температура пластин С. Толщина сло нитрида титана . составл ла 6 мкм. Пластины испытывались при точении стали 45 при режимах резани : скорость 150 м/мин.The preheating of the tool base and its heating during the formation of the coating of the dolly S must be lower than its softening temperature in order to preserve the wear resistance of the cutting tool. When the substrate is preheated to a temperature below its temperature of softening by more than 100 ° C, the amount of heat accumulated in the instrument is not enough to intensify the metallurgical and chemical reactions of mezvdu materials of the coating and the substrate providing adhesion of the coating to the substrate, and for the components of the coating to interact. When the tool base is heated during the coating process to a temperature below 50 ° C, the mobility of the adatoms of the precipitated substance becomes insufficient for the formation of condensate of a polycrystalline structure, the microcrystals of which have a preferential orientation. When the temperature of the tool base decreases, layers are deposited below, which is characterized by a less ordered structure, and the effect of the application of an oriented wear-resistant coating decreases sharply. On a radiograph of a coating, the reduction in the degree of ordering of its microcrystals is reflected in the reduction of the x-ray diffraction peak from the plasma; their preferential orientation The pressure of the reagent gas is selected experimentally according to the results of x-ray analysis of the refractory compound forming the coating layer. The requirement for the pressure of the reagent gas is to ensure the preferential orientation of the microcrystals of the crystallographic plane with a minimum surface energy parallel to the surface of the substrate, and the pressure depends on the composition of the metal component of the coating and the properties of the specific gas of the reagent. The method of condensation with ion bombardment, subject to a number of conditions, makes it possible to obtain textured coatings characterized by preferential orientation of other crystallographic planes of microcrystals parallel to the surface of the instrumental base. Samples and manufacturing conditions of the cutting tool. F 5 mm drills made from R6M5 steel and VK8 26 hard alloy and 9 mm C 24 mm screw mills made of 9XC steel were coated with wear-resistant coatings by means of condensation and ion bombardment at a Bulat-ZM installation with various heating temperatures of the substrate and pressure of the reagent gas. Simultaneously with the instrument, a sample of the instrument material was placed in the chamber for the X-ray diffraction studies of the coatings. A vacuum chamber equipped with an electric arc plasma source was pumped out to a pressure of 6.6540 Pa, after which the electric arc was ignited, providing evaporation and ionization of the cathode metal. A negative voltage was applied to the cutting tool, accelerating positively charged metal ions to clean the surface and heat the tool. After the instrumental base was heated, the reagent gas was introduced into the chamber, and the voltage at the cutting tool simultaneously decreased. The coating thickness was measured at 800 magnification on thin sections in sections perpendicular to the surface of the coating. The heating temperature of the substrate was measured by an infrared pyrometer through an observation window. The X-ray diffraction patterns of the coatings were obtained on a Dron-1 apparatus when exposed to samples of x-ray Fe-Kp radiation. Example 1 Titanium nitride or oxycarbo nitride of hafnium and titanium or titanium borosilicide was coated on drills from R6M5 steel, for which the drills were heated and cleaned by bombarding with ions of a cathode material made of titanium, an alloy of hafnium and titanium, respectively. An accelerating potential of 1.0 kV was applied to the drills. When the heating temperature reached 500 ° C, a gas reagent was introduced into the chamber: to form a titanium nitride coating — nitrogen; for coating of titanium oxycarbonitride and hafnium mixed - a mixture of gases: 40% nitrogen, 40% acetylene and 20% oxygen; for titanium borosilicide coating, a mixture of gases: 5% silane and 95% diborane. At the same time, the accelerating voltage of the tool was reduced in such a way that the temperature of the drills during the coating process was maintained at 400 ° C by adjusting the voltage in the range of 150-300 V. The coating was applied at 5-6 different gas pressure values -reagent in the range of 1.3-2.65 10 Pa In all experiments, the application time is 45 minutes, thickness 5 microns. All semi-coated coatings were subjected to X-ray diffraction analysis in order to determine the height of the x-ray diffraction peak from the plane with minimal surface energy. Titanium nitride has a crystal lattice of the NaCl type, in which the (III) surface possesses the minimum surface energy. Titanium nitride coated drills were tested when drilling holes in steel 45. Cutting mode: speed V 45 m / min, feed S O, 18 mm / rev, hole depth t 15 mm. The criterion of wear was the creak of the drill. The coefficient of resistance to durability was estimated by the Jacques ratio of the average for the drills (50) the number of holes drilled by the proposed Tool to the number of holes drilled by a tool made in the manner of the prototype. The results of X-ray analysis and durability tests show that the drills with Coatings differing from the maximum diffraction peak from the plane (III) obtained at the preheating temperature of the substrate and the nitrogen pressure of 1.3 Pa have the greatest resistance. Example 2. Tantalum nitride coating was applied to drills and X-ray analysis samples from VK8 alloy. The order of operations is similar to Example 1. The thickness of the coating in all experiments with a coating of this compound was 4 µm. The drills were tested when drilling holes in graphite at a cutting speed of 68 m / min, a feed of 0.18 mm / about 16 mm depth of holes. Bluntness criterion - wear at a ribbon of 0.6 m. The test results show that the drills with the coating obtained at a preheating temperature of 128 bases of 650 ° C and a nitrogen pressure of 1.33 have the greatest durability. Example 3. An aluminum nitride coating was applied to the worm milling cutters from steel 9XC. The order of operations is the same as in examples 1 and 2. The thickness of the coating of aluminum nitride is 10 µm. The cutters were tested during gear cutting of LS591T brass at a cutting speed of 60 m / min, a feed of 0.39 mm / tooth, the feed direction of passing and coolant — sulfofresol. Bluntness criterion - wear on the back surface of 0.3 mm. Tests have shown that mills with coatings obtained at the preheating temperature of the substrate and a nitrogen pressure of 1.3 Pa have the highest resistance. Comparison of X-ray diffraction data with the results of stochastic tests in all of the examples shows that the durability of an instrument made of various materials with coatings of different Compositions when processing various materials is higher, the greater the X-ray diffraction intensity from the crystal microcrystal plane of the coating having the minimum surface energy. Example 4. Cutting plates 2008-1109 of hard alloy VK6, made in one batch, were strengthened by applying a wear-resistant coating of titanium nitride using three different methods: condensation with ion bombardment according to the proposed method, reactive electron-plasma and gas-phase. The proposed method used titanium nitride coatings to be applied to the Bulat / 3M installation, following the sequence of operations described in Example 1. During preheating, a negative voltage of 1.5 kV was applied to the plates, the plates were heated to 650 ° C, and then nitrogen at a pressure of (2.65-4) xU Pa. When applied by adjusting the accelerating voltage, the temperature of the plates C was maintained. The thickness of the titanium nitride layer. was 6 µm. Plates were tested when turning steel 45 under cutting conditions: speed 150 m / min.

Claims

1. A cutting tool, containing a tool base with a wear-resistant coating applied to it, making * from refractory compounds of 'metals with elements * from' of group C, N, 0, B, Si, l and h βίο that, in order to increase the durability of the tool, the crystal lattice of the coating is oriented by a crystallographic plane with a minimum surface energy parallel to the surface of the tool base.

2. A method of manufacturing a cutting tool, comprising preheating the tool base to a temperature below its softening temperature while simultaneously cleaning the surface of the base with ion bombardment of the applied material in vacuum by applying an accelerating voltage to the base followed by coating the heated base in a reagent gas atmosphere at a temperature below the base softening temperature, characterized in that the surface is heated to clean the tool base to a temperature urs below its softening temperature not more than 100 ° C, and the coating is carried out at a temperature of not less than 50 C and a pressure of the reactant gas 1,3-2,65 ^g x 10 Pa.