BR102018069183A2 - Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas - Google Patents
Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas Download PDFInfo
- Publication number
- BR102018069183A2 BR102018069183A2 BR102018069183-0A BR102018069183A BR102018069183A2 BR 102018069183 A2 BR102018069183 A2 BR 102018069183A2 BR 102018069183 A BR102018069183 A BR 102018069183A BR 102018069183 A2 BR102018069183 A2 BR 102018069183A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- diamond
- cathodic
- cage
- plasma
- titanium
- Prior art date
Links
- 239000010432 diamond Substances 0.000 title claims abstract description 77
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 61
- 238000000576 coating method Methods 0.000 title claims abstract description 30
- 239000010936 titanium Substances 0.000 title claims abstract description 23
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 18
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 17
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 35
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims abstract description 19
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 19
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 7
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 7
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 5
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 2
- 238000007747 plating Methods 0.000 claims 2
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 abstract description 3
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 abstract 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 16
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 7
- 239000010408 film Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 5
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 4
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- ZEAJXCPGHPJVNP-UHFFFAOYSA-N fenyramidol Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(O)CNC1=CC=CC=N1 ZEAJXCPGHPJVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229960000555 fenyramidol Drugs 0.000 description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 4
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005242 forging Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001069 Ti alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 241001439211 Almeida Species 0.000 description 1
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 229910002065 alloy metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910003481 amorphous carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- NNSIWZRTNZEWMS-UHFFFAOYSA-N cobalt titanium Chemical compound [Ti].[Co] NNSIWZRTNZEWMS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003685 thermal hair damage Effects 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 231100000701 toxic element Toxicity 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
- B24D15/00—Hand tools or other devices for non-rotary grinding, polishing, or stropping
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/40—Oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
a presente patente de invenção consiste em um processo de revestimento de titânio (ti) e dióxido de titânio (tio2) via plasma, com uso de gaiola catódica em ferramentas de corte diamantadas. este processo garante o revestimento do diamante sem alterar sua composição química, pois a temperatura de trabalho é bem menor que a temperatura de grafitização. os parâmetros de execução do processo são: a) temperatura - 620k a 824k; b) hidrogênio - 0,000299 m³/min a 0,000354 m³/min; c) nitrogênio ? 0,000104 m³/min a 0,000115 m³/min; d) pressão ?107pa a 120pa. o presente processo destina-se ao uso nas indústrias de produção de ferramentas de corte.
Description
“PROCESSO DE REVESTIMENTO DE TITÂNIO VIA PLASMA COM USO DE GAIOLA CATÓDICA EM FERRAMENTAS DIAMANTADAS” [1] . A presente patente de invenção consiste em um processo de revestimento de titânio (Ti) e dióxido de titânio (T1O2) via plasma, com uso de gaiola catódica em ferramentas de corte diamantadas. Esta tecnologia destina-se às indústrias de produção de ferramentas de corte.
[2] . Na maioria das ferramentas diamantadas, a retenção dos cristais de diamante é puramente mecânica. Devido a este fato, alguns diamantes quebram junto com a matriz metálica ou se soltam prematuramente (LUO, 1996; ZEREN; KARAGÔZ, 2006), o que acarreta prejuízos diretos e indiretos durante todo processo.
[3] . Como a interface tem uma influência significativa sobre as propriedades térmicas (desempenho de ciclos térmicos e adesão), os grãos de diamante devem ser encaixados através de uma forte ligação com a matriz metálica em ferramentas de corte. Vale ressaltar que o contato e adesão são fatores importantes para oelevado desempenho e para vida útil das ferramentas (DE OLIVEIRA; BOBROVNITCHII; FILGUEIRA, 2007).
[4] . Por isso, para uma ótima produtividade e eficiência de corte, a matriz deve ter boas propriedades mecânicas, pois durante a operação de corte os diamantes são sujeitos a várias tensões pelo contato direto com o material que está sendo cortado. Estas tensões ocasionam alguns defeitos nos grãos de diamante e na matriz metálica que o retém na ferramenta, por abrasão e por fadiga (ARTINI; MUOLO; PASSERONE, 2012).
[5] . Essas tensões são transmitidas diretamente à matriz ligante, sendo o seu comportamento mecânico muito importante. Desta forma, pode-se dizer que uma boa aderência matriz ligante/diamante é ideal quando não há deformação da matriz, ou somente deformação reversível (elástica), permitindo que a matriz retome a sua forma inicial quando a tensão acaba. Entretanto, se essa deformação for plástica, com a constante movimentação dos diamantes devido às tensões geradas, ocorrerá formação de um “gap” entre a matriz e o diamante, por fadiga da matriz, em consequência da deformação plástica gerada pelo alto carregamento do processo de corte. Isso pode levar a perda prematura dos cristais de diamantes (pull-out) (BUYUKSAGIS, 2007).
Petição 870180132518, de 20/09/2018, pág. 10/22
2/7 [6] . Outro fator deletério importante ocorre durante a fabricação das ferramentas, onde os diamantes sem revestimento sofrem grafitização, reduzindo mais a eficiência da ferramenta. A grafitização é um problema crítico para utilização de diamantes sintéticos na indústria, no caso, os diamantes se transformam total ou parcialmente em grafite ou carbono amorfo, e as propriedades físico-químico-mecânicas destes últimos se diferem daquelas do diamante, comprometendo sua utilização na indústria (DHOKEY et al., 2013).
[7] . Outro problema existente é o alto teor de Cobalto utilizado na fabricação de ligas para ferramentas diamantadas, visando eliminar ou reduzir as reações com diamante, evitando danos térmicos destes. Mas o teor de cobalto precisa ser reduzido ou eliminado da linha de produção por ser um elemento tóxico e possuir alto valor comercial (COSTA etal., 2018).
[8] . Portanto, revestimentos finos de metal vêm sendo desenvolvidos para atender a demanda da indústria objetivando a melhoria da retenção do cristal e aumentoda vida útil das ferramentas (OLIVEIRA; CABRAL; FILGUEIRA, 2015). As características de revestimento dos cristais são muito importantes para aperfeiçoar a retenção, e consequentemente aumentar a produtividade e durabilidade. Os diamantes revestidos são utilizados para melhorar o desempenho de serras, ferramentas de perfuração e outras (BUYUKSAGIS; GOKTAN, 2005), (HASHIMOTO; KANE)A; TSUBOKAWA, 2018).
[9] . Tanto no meio acadêmico quanto nas indústrias, sabe-se que o revestimento/deposição aumenta a adesão entre diamantes e matrizes metálicas durante o processamento de ferramentas diamantadas (OLIVEIRA; CABRAL; FILGUEIRA, 2015). Além disso, a qualidade do revestimento tem grandes efeitos sobre as propriedades do diamante. Assim, com o uso correto dos grãos diamantados e excelente adesão da cobertura, prolonga-se a vida útil da ferramenta (ARTINI; MUOLO; PASSERONE, 2012).
[10] . O processo de revestimento praticado no mercado, atualmente, não garante uma boa adesão do diamante com o revestimento, pois esse é apenas depositado na superfície, sobre ação exclusiva de adesão física. Disso resulta o risco do diamante soltar durante processo de fabricação das ferramentas industriais ou durante o seu uso posterior (CHEN et al., 2018).
Petição 870180132518, de 20/09/2018, pág. 11/22
3Π [11]· Os revestimentos mais utilizados para cobertura de diamante são: Cobalto, Níquel, Titânio, Cromo, ferro, tungstênio, vide Quadro 01.
Quadro 01: Revestimento de diamantes e suas aplicações típicas (XU,X.P., TIE, X.R., WU, H. R., 2007).
| Revestimento | Matriz ligante | Exemplo de Aplicações |
| Ti - à base de Titânio | Cobalto, ferro e Bronze | Arredondamento da borda do vidro automotivo, vidro, ferrite, brunimento, ferramenta de corte de rochas ornamentais, corte do “Waffer” de silício. |
| Ni - à base de Níquel | Resina e Bronze | Retificação de carbetos e aços, ferramenta de corte de cerâmica e Brunimento. |
| Sb - Antimônio | Resina e Bronze | Aplicações de corte em liga de resina e de bronze para carbetos, cerâmica e retificação de rochas ornamentais e vidro. |
[12] . Revestindo o diamante com uma fina camada de Titânio, provoca alta efetividade no fortalecimento da ligação entre o diamante e sua matriz, bem como aumenta a resistência aos ataques químicos (OLIVEIRA; CABRAL; FILGUEIRA, 2015). Ambos, Ti e diamante, são excelentes formadores de carbetos, o que conduz a uma boa adesão entre o revestimento e o cristal, e durante a sinterização esses revestimentos metálicos formam uma liga ou solução sólida com a matriz metálica, que liga o revestimento a esta última, proporcionando, assim, uma ótima retenção do diamante na matriz metálica (ferramenta de corte). Em adição, Ti e diamante apresentam um alto nível de compatibilidade metalúrgica com os elementos comuns da matriz, semelhantes ao cobalto (OLIVEIRA; CABRAL; FILGUEIRA, 2015).
[13] . Industrialmente, partículas de diamante revestidas com uma camada de titânio são utilizadas para a preparação do composto eletro-depositado, a fim de melhorar a adesão interfacial entre o diamante e a matriz metálica (LU et a!., 2017).
Petição 870180132518, de 20/09/2018, pág. 12/22
4/7 [14] . O revestimento de titânio é indicado para ligas de cobalto, contendo ferro, aço e/ou bronze, pois oferece melhor retenção do diamante por ligação química, e elimina a degradação do diamante no processamento ou na sinterização das ferramentas (XU,X.P., etal., 2007).
[15] · A patente PI 0506754-5 refere-se a um método de produção de segmentos contendo diamantes para ferramentas de corte. De acordo com esta patente, o forjamento é usado de modo a se aplicar uma alta pressão (entre 400 MPa e 700 MPa) a partes que são pré-formadas a partir de misturas de pós de metal e diamantes, as quais são submetidas a altas temperaturas (abaixo de 1274K), permitindo que a porosidade dos referidos materiais seja plenamente fechada. O metal é densificado por meio da transmissão de energia dinâmica a quente. Tal técnica de foijamento é particularmente adequada para a produção de segmentos de diamante, usando-se misturas de pós de metal de baixo custo. Entretanto, a presente patente de invenção melhora a produção dos segmentos de diamante para ferramentas de corte, pois utiliza diamantes revestidos com Ti e T1O2, evitando a grafitização dos grãos de diamantes durante o processo de sinterização e/ou foijamento, além de melhorar sua aderência ao substrato (FALLYER, 2005).
[16] . A patente PI 0901543-4 trata-se de um processo para deposição de filmes de diamantes CVD (deposição química de vapor) sobre um material tridimensional poroso. Nesse caso, é utilizado um substrato de titânio e uma liga de titânio como referido material tridimensional poroso. Esse material contém poros externos e internos, abertos e interconectados, proporcionando crescimento em profundidade de uma superfície diamantada em peça única, bem como eletrodos tridimensionalmente porosos de titânio e de liga de titânio, obtidos por meio do referido processo. Por outro lado, a presente patente de invenção, apesar de depositar Ti e T1O2 em diamante, não visa depositar diamante-CVD em material tridimensional (NEILA DE ALMEIDA BRAGA et al., 2009).
[17] · A patente PI 0906278-5 refere-se à deposição de filmes finos de DLC (diamantes como carbono), contendo partículas de diamante em sua estrutura, podendo ou não ser depositado diretamente sobre um substrato metálico ou não metálico, ou com uma interface entre o filme e o substrato para aumentar a aderência.
Petição 870180132518, de 20/09/2018, pág. 13/22
5/7 [18] . Ο referido processo pode ou não apresentar uma ou mais camadas de filmes de DLC puro, contendo partículas de diamante. Esse filme é produzido utilizando a tecnologia de plasma, a partir de uma descarga elétrica/eletromagnética produzida em um reator de plasma, contendo uma carga de gás ionizável. Em contraste, a presente patente de invenção consiste em um processo muito mais simples, pois não precisa de uma interface entre o substrato e filme depositado para melhorar a adesão, pois a camada de filme depositada penetra na superfície do diamante, gerando um excelente embricamento (VLADIMIR JESUS TRAVA-AIROLDI, 2009).
[19] . Portanto, a presente invenção refere-se ao processo de revestimento de diamantes com Ti e T1O2 via plasma, com uso de gaiola catódica e a baixa temperatura, para produção de ferramentas diamantadas.
[20] . Este processo garante o revestimento do diamante sem alterar sua composição química, pois a temperatura de trabalho é bem menor que a temperatura de grafitização. Os parâmetros de execução do processo são: a) Temperatura - 620K a 824K; b) Hidrogênio - 0,000299 nP/min a 0,000354 nP/min; c) Nitrogênio - 0,000104 nP/min a 0,000115 m3/min; d) Pressão -107Pa a 120Pa.
[21] · Para obtermos um bom revestimento dos diamantes, este técnica apresenta duas etapas: limpeza e deposição propriamente dita. A limpeza é feita utilizando-se do plasma durante 30 minutos sob pressões inferiores a 107Pa, normalmente no intervalo entre 60Pa a 107Pa. Isso ocorre na presença exclusiva de Hidrogênio, com fluxo total de 0,000150 nP/min. Após essa limpeza, injetam-se, além do Hidrogênio, o Nitrogênio, agora ambos nos seguintes fluxos: Hidrogênio (0,000299m3/min a 0,000354 nP/min) e Nitrogênio (0,000104 nP/min a 0,000115 nP/min). A partir daí eleva-se a temperatura para valores entre 620K a 824K. Após atingir a temperatura de trabalho e a mistura dos gases ditas anteriormente, são mantidos fixos todos esses parâmetros por tempos de 4 a 6 horas. Isso assegura uma camada de boa espessura sobre o diamante, além disso, uma alta aderência. Com isto, coberturas de Ti e de T1O2 com espessuras que variam de 2 a 16 pm são obtidas.
Petição 870180132518, de 20/09/2018, pág. 14/22
6/7 [22] . O processo, objeto da presente patente de invenção, garante maior adesão do revestimento com as superfícies dos grãos de diamante, pois durante a deposição partículas de Ti e T1O2 penetram na superfície do diamante evitando a soltura do filme, vide Figura 01 e 02.
[23] . A Figura 1 apresenta uma representação gráfica das condições sem revestimento e com revestimento. Na figura IA é possível ver um diamante sem revestimento não aderido à matriz ligante, evidenciado pela deformação plástica ao redor do grão. Em contrapartida, a direita (Figura 1B), percebe-se que o diamante revestido com Ti ou T1O2 apresenta ótima aderência a liga metálica.
[24] . A Figura 2 apresenta um caso prático em imagens obtidas por microscopia eletrônica de varredura. Na Figura 2A, observa-se um diamante sem revestimento não aderido à matriz ligante, evidenciado pela deformação plástica ao redor do grão. Na Figura 2B, é apresentado um diamante revestido com Ti ou T1O2, destacando a ótima aderência com a liga metálica.
[25] . O processo de revestimento, objeto da presente patente de invenção, reduz os custos de maneira significativa por permitir a substituição do Cobalto por ferro, níquel, cobre e seus sistemas de ligas. Essa substituição pode chegar a 70% dos pós de Cobalto pelos pós metálicos supracitados na fabricação das ferramentas de corte.
[26] . Em adição, o cristal de diamante revestido pelo processo da presente patente é protegido dos ataques químicos de metais de ligas agressivas, tais como ferro, aço, cromo e tungstênio, em temperaturas elevadas. Por fim, através do processo de revestimento da presente patente, reduz-se o número de diamantes arrancados prematuramente e, a utilização de cada um dos cristais cortantes na matriz da liga é maximizada. Esses são fatores fundamentais para o sucesso no mercado altamente competitivo.
[27] . Por conseguinte, as ferramentas de corte diamantadas, cujos diamantes são revestidos de acordo com o processo, objeto da presente patente de invenção, apresentam parâmetros de corte mais elevados, maior vida útil, cortes mais eficientes, resultam em melhor acabamento e conduzem a um menor consumo de energia.
Petição 870180132518, de 20/09/2018, pág. 15/22
7/7 [28]. Em síntese, o processo de revestimento de diamantes com titânio, proposto nesta patente, além de ser passível de favorecer a indústria de fabricação de ferramentas diamantadas resulta em ferramentas que atendem com excelência técnica as necessidades dos usuários finais.
Claims (6)
- REIVINDICAÇÃO1. Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas caracterizado por apresentar apenas duas etapas principais: limpeza e deposição propriamente dita.
- 2. Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelos seguintes parâmetros de execução: a) Temperatura - 620K a 824K; b)Hidrogênio - 0,000299 m3/min a 0,000354 m3/min; c) Nitrogênio - 0,000104 m3/min a 0,000115 m3/min; d) Pressão -107Pa a 120Pa.
- 3. Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que a limpeza é feita utilizando-se o plasma durante 30 minutos sob pressões inferiores a 107Pa, normalmente no intervalo entre 60Pa a 107Pa e, na presença exclusiva de Hidrogênio com fluxo total de 0,000150 m3/min.
- 4. Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas, de acordo com as reivindicações de 1 a 3, caracterizado pelo fato de que a etapa de resvestimento/deposição inicia após a limpeza com a injeção dos gases Hidrogênio (0,000299m3/min a 0,000354 m3/min) e Nitrogênio (0,000104 m3/min a 0,000115 m3/min), seguida da elevação da temperatura para valores entre 620K a 824K (temperatura de trabalho); sendo todos os parâmetros fixados por 4 a 6 horas, para assegurar uma camada de 2 a 16 pm de espessura do filme de Ti e TiO2 sobre o diamante com uma alta aderência.
- 5. Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas, de acordo com as reivindicações de 1 a 4, caracterizado por utilizar o plasma para a deposição Ti e TiO2 sobre o diamante a uma temperatura baixa, entre 620K a 824K (350 a 450°C), evitando a ocorrência de grafitização.Petição 870180132518, de 20/09/2018, pág. 19/222/2
- 6. Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas, de acordo com as reivindicações de 1 a 5, caracterizado pelo fato de que permite a substituição em até 70% do Cobalto por ferro, níquel ou cobre e seus sistemas de ligas na matriz ligante para fabricação das ferramentas de corte.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102018069183-0A BR102018069183B1 (pt) | 2018-09-20 | Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102018069183-0A BR102018069183B1 (pt) | 2018-09-20 | Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102018069183A2 true BR102018069183A2 (pt) | 2020-03-31 |
| BR102018069183B1 BR102018069183B1 (pt) | 2024-04-02 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101946090B1 (ko) | 절삭 인서트 및 그 제조 방법 | |
| US6258237B1 (en) | Electrophoretic diamond coating and compositions for effecting same | |
| CN101487121B (zh) | 一种金刚石/w-c梯度结构复合涂层及其制备方法 | |
| CN107267984A (zh) | 金刚石涂层刀具的制备方法 | |
| CN108611636A (zh) | 一种耐磨耐腐蚀复合涂层的制备方法 | |
| Chandran et al. | Diamond film deposition on WC–Co and steel substrates with a CrN interlayer for tribological applications | |
| CN103966598B (zh) | 一种钛合金表面多元激光合金化层及其制备方法 | |
| US20050112399A1 (en) | Erosion resistant coatings and methods thereof | |
| KR20110003278A (ko) | 코팅된 절삭 공구 인서트 | |
| CN105603352A (zh) | Al2O3/YAG非晶/共晶复合陶瓷涂层及其制备方法 | |
| CN111482622B (zh) | 一种涂层切削刀具及其制备方法 | |
| WO2018113088A1 (zh) | 一种具有二硼化钛-金刚石复合涂层的工件及其制备方法 | |
| JPWO2013105348A1 (ja) | ダイヤモンド被覆工具 | |
| CN113278964A (zh) | 一种油田钻杆表面耐磨层及其制备方法 | |
| Shakoor et al. | Corrosion behavior of electrodeposited Ni-B coatings modified with SiO2 particles | |
| Ma et al. | Effect of TiC particles concentration on microstructure and properties of Ni-TiC composite coatings | |
| CN105088129A (zh) | 微纳织构化氮化钛固体润滑膜的制备方法 | |
| CN101318839A (zh) | 碳化硅陶瓷和金刚石复合拉拔模具制备方法 | |
| Akhil et al. | A comprehensive review on ceramic coating on steel and centrifugal thermite process: applications and future trends | |
| BR102018069183A2 (pt) | Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas | |
| CN107245688B (zh) | 防腐耐磨TiCN复合涂层及其喷涂方法及防腐耐磨抽油机光杆 | |
| BR102018069183B1 (pt) | Processo de revestimento de titânio via plasma com uso de gaiola catódica em ferramentas diamantadas | |
| CN113621965A (zh) | 一种合金刀具表面金刚石梯度膜及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Preparation and characterization of Ir coating on WC ceramic by double glow plasma | |
| Wang et al. | Preparing porous diamond composites via electrophoretic deposition of diamond particles on foam nickel substrate |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09A | Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 20/09/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |