Функции покрытий
Режущие инструменты работают в очень жёстких условиях. Высокие контактные напряжения, достигающие 4000 МПа и температуры в зоне резания 500-1100 °С усиливают процессы износа (абразивного, адгезионного, окислительного и диффузионного). При этом инструменты подвергаются интенсивным вибрациям, ударам и знакопеременным нагрузкам. Поэтому рабочие поверхности инструментов должны обладать высокой твёрдостью, химической стойкостью к обрабатываемым материалам, теплостойкостью, усталостной прочностью, коррозионной стойкостью, а также стойкостью к окислению при высоких температурах. Многообразие инструментальных материалов вызвано тем, что каждый из них обладает свойствами, оптимальными для конкретного круга задач, причём относительно ограниченного. Эти свойства определяют как режимы резания, так и геометрию инструментов.
Некоторые детали машин находятся в не менее сложных условиях. От лопаток паровых турбин и авиационных двигателей, лопастей винтов вертолётов, деталей шахтного оборудования и т.п. требуется высокая усталостная прочность, стойкость против эрозии и коррозии. Поршневые кольца двигателей внутреннего сгорания находятся в условиях интенсивного трения, относительно высоких температур, знакопеременных нагрузок, вибраций.
Вакуумно-дуговые покрытия на основе нитридов и карбидов тугоплавких металлов, нанесенные на рабочие поверхности инструментов или деталей машин, способны удовлетворить большинству этих требований. Возможность испарения различных металлов и сплавов с сохранением химического состава последних, получение их соединений с газами, гибкое регулирование фазового состава и структуры конденсатов, высокая адгезия к основе (до 250 МПа) позволяют наносить покрытия, обеспечивающие существенное повышение работоспособности изделий применительно к конкретным условиям их использования. Большинство вакуумно-дуговых износостойких покрытий обладает высокой твёрдостью (20...40 ГПа), теплостойкостью, низкими коэффициентами трения, коррозионной стойкостью. Это, в свою очередь, даёт возможность сделать основу инструментов или деталей более универсальной, оптимизировать их геометрию, существенно увеличить работоспособность и снизить расходы на единицу продукции.