vestiftИзвестия Национальной академии наук Беларуси. Серия физико-технических наукProceedings of the National Academy of Sciences of Belarus. Physical-technical series1561-83582524-244XThe Republican Unitary Enterprise Publishing House "Belaruskaya Navuka"10.29235/1561-8358-2025-70-4-285-295vestift-913Research ArticleМАТЕРИАЛОВЕДЕНИЕ, МЕТАЛЛУРГИЯMATERIALS SCIENCES AND ENGINEERING, METALLURGYЭксплуатационные характеристики ионно-плазменных титансодержащих покрытий на твердосплавных пластинах BYTCOperational characteristics of ion plasma titanium-containing coatings on BYTC carbide platesЖигаловА. Н.ZhigalovA. N.

Жигалов Анатолий Николаевич – доктор технических наук, доцент, директор

ул. Бялыницкого-Бирули, 11, 212030, Могилев

Anatoly N. Zhigalov – Dr. Sci. (Engineering), Associate Professor, Director

11, Byalynitsky-Birulja St., 212030, Mogilev 

jigalov6@mail.ruДемиденкоМ. И.DemidenkoM. I.

Демиденко Марина Ивановна – заведующий лабораторией наноэлектромагнетизма

ул. Бобруйская, 11, 220006, Минск 

Marina I. Demidenko – Head of the Laboratory of Nanoelectromagnetism at Institute for Nuclear Problems

11, Bobruiskaya St., 220006, Minsk 

midemidenko67@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2845-4744АдамчукД. В.AdamchukD. V.

Адамчук Дмитрий Вячеславович – кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник

ул. Бобруйская, 11, 220006, Минск 

Dzmitry V. Adamchuk – Cand. Sci. (Physics and Mathematics), Senior Researcher

11, Bobruiskaya St., 220006, Minsk 

adamchuk.dzmitry@yahoo.comhttps://orcid.org/0000-0002-8271-0449МаксименкоС. А.MaksimenkoS. A.

Максименко Сергей Афанасьевич – доктор физико-математических наук, профессор, директор

ул. Бобруйская, 11, 220006, Минск 

Sergey A. Maksimenko – Dr. Sci. (Physics and Mathematics), Professor, Director 

11, Bobruiskaya St., 220006, Minsk 

sergey.maksimenko@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-1929-4996УгловВ. В.UglovV. V.

Углов Владимир Васильевич – доктор физико-математических наук, профессор, заведующий кафедрой физики твердого тела и нанотехнологий

пр. Независимости, 4, 220030, Минск

Vladimir V. Uglov – Dr. Sci. (Physics and Mathematics), Professor, Head of the Department of Solid State Physics and Nanotechnology

4, Nezavisimosti Ave., 220030, Minsk 

Uglov@bsu.byБашаримовМ. В.BasharimovM. V.

Башаримов Максим Владимирович – аспирант

ул. Бялыницкого-Бирули, 11, 212030, Могилев 

Maxim V. Basharimov – Postgraduate Student

11, Byalynitsky-Birulja St., 212030, Mogilev 

jigalov6@mail.ruКубраковИ. В.KubrakovI. V.

Кубраков Илья Владимирович – младший научный сотрудник 

ул. Бялыницкого-Бирули, 11, 212030, Могилев 

Ilya V. Kubrakov – Junior Researcher 

11, Byalynitsky-Birulja St., 212030, Mogilev 

jigalov6@mail.ruИнститут технологии металлов Национальной академии наук БеларусиInstitute of Metal Technology of the National Academy of Sciences of BelarusИнститут ядерных проблем Белорусского государственного университетаInstitute of Nuclear Problems of the Belarusian State UniversityБелорусский государственный университетBelarusian State University202506012026704285295Copyright © Жигалов А.Н., Демиденко М.И., Адамчук Д.В., Максименко С.А., Углов В.В., Башаримов М.В., Кубраков И.В., 20262026Жигалов А.Н., Демиденко М.И., Адамчук Д.В., Максименко С.А., Углов В.В., Башаримов М.В., Кубраков И.В.Zhigalov A.N., Demidenko M.I., Adamchuk D.V., Maksimenko S.A., Uglov V.V., Basharimov M.V., Kubrakov I.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestift.belnauka.by/jour/article/view/913

Исследованы технологические характеристики твердосплавных пластин марки BYTC производства Института технологии металлов Национальной академии наук Беларуси (ИТМ НАН Беларуси) с упрочняющими плазменными покрытиями TiN, TiAlSiCr, TiAlN, TiAlCrN. Показано, что основная фаза покрытий имеет кубическую структуру, которая обеспечивает им высокую твердость (TiN – HV 2414; TiAlSiCr – HV 3570; TiAlN – HV 2692; TiAlCrN – HV 2647) и низкий коэффициент трения (0,25–0,40). Сплошная пленка толщиной 2,0–4,0 мкм с микротвердостью 2414–3570 HV наносилась на твердосплавную пластину с помощью технологии вакуумного напыления (PVD). Установлено, что наиболее перспективными для промышленного использования являются покрытия из нитрида титана (TiN) благодаря сравнительной простоте технологии и меньшей себестоимости нанесения, а также достаточно большому ресурсу рабочих кромок, что обеспечивает повышение в 4,1 раза стойкости твердосплавных пластин BYTC PNUA 110408 производства ИТМ НАН Беларуси с покрытием TiN при обработке коррозионностойкой стали марки 08ХГСДП. Разработанное покрытие может использоваться при изготовлении металлорежущего твердосплавного инструмента (фрезы, сверла, пластины и др.).

The technological characteristics of BYTC carbide inserts produced by the Institute of Metal Technology of the National Academy of Sciences of Belarus with TiN, TiAlSiCr, TiAlN, and TiAlCrN plasma coatings have been studied. It has been shown that the main phase of the coatings has a cubic structure, which provides them with high hardness (TiN – HV 2414; TiAlSiCr – HV 3570; TiAlN – HV 2692; TiAlCrN – HV 2647) and a low coefficient of friction (0.25–0.40). A 2.0–4.0 μm thick solid film with a microhardness of 2414–3570 HV was applied to a carbide plate using vacuum deposition (PVD) technology. It has been established that the most promising coatings for industrial use are TiN coatings due to their relative simplicity of technology and lower cost of application, as well as their relatively long service life, which ensures an increase in the durability of BYTC PNUA 110408 carbide inserts produced by Institute of Metal Technology of the National Academy of Sciences of Belarus with a TiN coating by a factor of 4.1 when processing 08ХГСДП corrosion-resistant steel. The developed coating can be used in the manufacture of metal-cutting carbide tools (milling cutters, drills, plates, etc.).

плазменные покрытиятвердосплавный инструментсвойстватехнологияресурсplasma coatingscarbide toolpropertiestechnologyresourceавторы выражают благодарность за проведенные структурные исследования государственному центру «Белмикроанализ» ОАО «ИНТЕГРАЛ» – управляющая компания холдинга «ИНТЕГРАЛ», а также ООО «Анай Бел ИТ» за предоставление возможности нанесения PVD-покрытий на установке Platit π111 (Швейцария).the authors express their gratitude for the structural studies to the State Center “Belmikronaliz” of JSC “INTEGRAL” – the Management Company of the Holding “INTEGRAL” and LLC “Anay Bel IT” for providing the opportunity to coating on the equipment PVD Platit π111 (Switzerland).ReferencesInvestigating the correlation between nano-impact fracture resistance and hardness/modulus ratio from nanoindentation at 25–500 °C and the fracture resistance and lifetime of cutting tools with Ti1−xAlxN (x = 0.5 and 0.67) PVD coatings in milling operations / B. D. Beake, J. F. Smith, A. Gray [et al.] // Surface and Coatings Technology. – 2007. – Vol. 201, iss. 8. – P. 4585–4593. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.09.118Beake B. D., Smith J. F., Gray A., Fox-Rabinovich G. S., Veldhuis S. C., Endrino J. L. Investigating the correlation between nano-impact fracture resistance and hardness/modulus ratio from nanoindentation at 25–500 °C and the fracture resistance and lifetime of cutting tools with Ti1−xAlxN (x = 0.5 and 0.67) PVD coatings in milling operations. Surface and Coatings Technology, 2007, vol. 201, iss. 8, pp. 4585–4593. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2006.09.118Жигалов, А. Н. Теоретические основы аэродинамического звукового упрочнения твердосплавного инструмента для процессов прерывистого резания: монография / А. Н. Жигалов, В. К. Шелег. – Могилев: МГУП, 2019. – 212 с.Zhigalov A. N., Sheleg V. K. Theoretical Foundations of Aerodynamic Sound Hardening of Carbide Tools for Intermittent Cutting Processes. Mogilev, Mogilev State University of Food Publ., 2019. 212 p. (in Russian).Маркова, Е. А. Износостойкие покрытия для режущих инструментов: пособие для студентов / Е. А. Маркова, О. К. Яцкевич. – Мн.: БНТУ, 2021. – 50 с.Markova E. A., Yatskevich O. K. Wear-Resistant Coatings for Cutting Tools. Minsk, Belarusian National Technical University Publ., 2021. 50 p. (in Russian).Жигалов, А. Н. Теоретические и технологические основы аэродинамического звукового упрочнения твердосплавного инструмента для процессов прерывистого резания: дис. ... д-ра техн. наук: 05.02.07 / Жигалов Анатолий Николаевич; БНТУ. – Мн., 2021. – 382 л.Zhigalov A. N. Theoretical and Technological Foundations of Aerodynamic Sound Hardening of Carbide Tools for Intermittent Cutting Processes [dissertation]. Minsk, Belarusian National Technical University, 2021. 382 p. (in Russian).Григорьев, С. Н. Методы повышения стойкости режущего инструмента / С. Н. Григорьев. – М.: Машиностроение, 2009. – 368 с.Grigoriev S. N. Methods for Increasing the Durability of a Cutting Tool. Moscow, Mashinostroenie Publ., 2009. 368 p. (in Russian).Табаков, В. П. Работоспособность режущего инструмента с износостойкими покрытиями в условиях стесненного резания / В. П. Табаков, Д. И. Сагитов. – Ульяновск: УлГТУ, 2015. – 179 с.Tabakov V. P., Sagitov D. I. Performance of a Cutting Tool with Wear-Resistant Coatings Under Constrained Cutting Conditions. Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University Publ., 2015. 179 p. (in Russian).Минкевич, А. Н. Использование твердосплавного инструмента / А. Н. Минкевич, В. В. Захаров // Металловедение и термическая обработка металлов. – 1979. – № 6. – С. 36–40.Minkevich A. N., Zakharov V. V. Use of carbide tools. Metallovedenie i termicheskaya obrabotka metallov = Metal Science and Heat Treatment, 1979, no. 6, pp. 36–40 (in Russian).Семенов, А. П. Износостойкие покрытия, наносимые вакуумными ионно-плазменными методами / А. П. Семенов, А. И. Григоров // Технология машиностроения. – 1978. – № 7. – С. 15–20.Semenov A. P., Grigorov A. I. Wear-resistant coatings applied by vacuum ion-plasma methods. Tekhnologiya mashinostroeniya [Technology of Mechanical Engineering], 1978, no. 7, pp. 15–20 (in Russian).Бартенев, С. С. Детонационные покрытия в машиностроении / С. С. Бартенев, Ю. В. Федько, А. И. Григоров. – Л.: Машиностроение, Ленингр. отд-ние, 1982. – 215 с.Bartenev S. S., Fed’ko Yu. V., Grigorov A. I. Detonation Coatings in Mechanical Engineering. Leningrad, Mashinostroenie Publ., Leningrad Branch, 1982. 215 p. (in Russian).Верещака, A. C. Физические основы процесса резания и изнашивания режущего инструмента с износостойкими покрытиями / A. C. Верещака, В. П. Табаков. – Ульяновск: УлГПУ, 1998. – 144 с.Vereshchaka A. S., Tabakov V. P. Physical Principles of Cutting and Wear of Cutting Tools with Wear-Resistant Coatings. Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University Publ., 1998. 144 p. (in Russian).Табаков, В. П. Повышение эффективности режущего инструмента путем направленного изменения параметров структуры и свойств материала износостойкого покрытия: дис. ... д-ра техн. наук / Табаков Владимир Петрович; Ульянов. гос. техн. ун-т. – Ульяновск, 1992. – 641 л.Tabakov V. P. Increasing the Efficiency of the Cutting Tool by Targeted Change in the Parameters of the Structure and Properties of the Material of the Wear-Resistant Coating [dissertation]. Ulyanovsk, Ulyanovsk State Technical University, 1992. 641 p. (in Russian).Верещака, А. С. Режущие инструменты с износостойкими покрытиями / А. С. Верещака, И. П. Третьяков. – М.: Машиностроение, 1986. – 192 с.Vereshchaka A. S., Tretyakov I. P. Cutting Tools with Wear-Resistant Coatings. Moscow, Mashinostroenie Publ., 1986. 192 p. (in Russian).Болотников, Г. В. Современные покрытия для твердосплавного режущего инструмента / Г. В. Болотников // СТИН. – 1994. – № 4. – С. 33–37.Bolotnikov G. V. Modern coatings for carbide cutting tools. STIN, 1994, no. 4, pp. 33–37 (in Russian).Thermal stability and oxidation resistance of Ti–Al–N coatings / L. Chen, J. Paulitsch, Y. Du, P. H. Mayrhofer // Surface and Coatings Technology. – 2012. – Vol. 206, iss. 11–12. – P. 2954–2960. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.12.028Chen L., Paulitsch J., Du Y., Mayrhofer P. H. Thermal stability and oxidation resistance of Ti–Al–N coatings. Surface and Coatings Technology, 2012, vol. 206, iss. 11–12, pp. 2954–2960. https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2011.12.028

The authors declare that there are no conflicts of interest present.