Известно, что нанесения покрытий является очень эффективным и технологичным методом повышения стойкости режущих инструментов. Однако, с расширением технологических возможностей существующих промышленных установок, появилась возможность наносить многослойно-композиционные покрытия с переменными свойствами и химическим составом. К таким системам можно отнести некоторые оксиды и бориды, которые способны сохранять высокую твердость при больших температурах, иметь повышенную пассивность по отношению к обрабатываемым материалам. Значительный интерес в качестве покрытий представляют также двойные и тройные системы карбидов, нитридов и карбонитридов.
Несмотря на достигнутые успехи в области разработки таких покрытий, механизм их формирования и влияния на изнашивание и разрушение режущего инструмента до конца не раскрыт. Отсутствуют данные о характере и механизме разрушения, не выявлены требования, предъявляемые к покрытиям для обеспечения максимальной эффективности режущего инструмента. Остаются нерешенными вопросы, связанные с определением количеством слоев и физико-механических свойств, их взаимного расположения и соотношения толщин.
Недостаточно уделяется внимание процессу нанесения покрытий на деформирующие инструменты, такие как пресс-формы, штампы и т. д., хотя, имеющиеся данные указывают на высокую эффективность такого нанесения. Высокая стоимость деформирующих инструментов, по сравнению с режущими инструментами, делает эту область исследований наиболее актуальной. Нами установлено, что высокие показатели твердости, износостойкости и хорошее сопротивление усталостному разрушению при сохранении прочности и вязкости могут быть реализованы за счет нанесения ионно-плазменных покрытий. При этом эксплуатационные характеристики указанных инструментов могут быть улучшены в 3...8 раз. Как и в случае режущих инструментов, вышеуказанный эффект по улучшению работоспособности штампов и пресс-форм получается при нанесении многослойных покрытий типа (MoZr)N, (TiMo)N Ti-TiN, (TiZr)N на сталях 4Х3МФС и ХВГ.
Нами были исследованы возможности повышения работоспособности деталей машин, работающих в области интенсивного износа, в частности, компрессионных поршневых колец для дизелей и компрессоров магистральных тепловозов, изготовленных из высокопрочного чугуна ВЧХНМД. Замена традиционного электролитического процесса хромирования на ионно-плазменный метод нанесения покрытий позволила обеспечить стабильность свойств поршневых колец, высокую адгезионную прочность покрытий, а также экологическую безопасность процесса нанесения покрытий. Разработан состав многослойных покрытий типа Al-(Al, Cr)-Cr-CrN-Mo, толщиной 15...20 мкм, обеспечивающий повышение работоспособности поршневых колец в 2...3 раза по сравнению с покрытиями электролитического хрома.
Известно, что для газонефтедобывающих регионов, в которых содержание сероводорода в сырье достигает 5...12 % весьма актуальной проблемой, является защита запорной арматуры от коррозии. Проведенные нами исследования, а также натурные испытания шаровых кранов, заслонок, шиберов и т. д. с ионно-плазменными покрытиями на основе алюминия, титана, молибдена показали высокую эффективность таких покрытий, позволяющих сохранить коррозионную стойкость деталей и повысить срок их службы в 2...3 раза.