BR112014021419B1 - corpo revestido, e seu método de revestimento - Google Patents

corpo revestido, e seu método de revestimento Download PDF

Info

Publication number
BR112014021419B1
BR112014021419B1 BR112014021419-0A BR112014021419A BR112014021419B1 BR 112014021419 B1 BR112014021419 B1 BR 112014021419B1 BR 112014021419 A BR112014021419 A BR 112014021419A BR 112014021419 B1 BR112014021419 B1 BR 112014021419B1
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
fact
coating layer
aluminum
coating
titanium
Prior art date
Application number
BR112014021419-0A
Other languages
English (en)
Inventor
Reinhard Pitonak
Arno Kopf
Ronald Weissenbacher
Original Assignee
Boehlerit Gmbh & Co. Kg
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=47605243&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=BR112014021419(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Boehlerit Gmbh & Co. Kg filed Critical Boehlerit Gmbh & Co. Kg
Publication of BR112014021419B1 publication Critical patent/BR112014021419B1/pt

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34Nitrides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/16Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B23C5/20Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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 method of coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2224/00Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/24Titanium aluminium nitride
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C2224/00Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23C2224/24Titanium aluminium nitride (TiAlN)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

CORPO REVESTIDO E MÉTODO PARA REVESTIR UM CORPO. A presente invenção refere-se a um corpo, especialmente um elemento de corte, pelo menos parcialmente compreendendo um revestimento, em que o revestimento é formado a partir de uma ou mais camadas de revestimento, em que pelo menos uma camada de revestimento compreende alumínio, titânio e nitrogênio, ou é formada destes elementos. De acordo com a invenção, a camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio, pelo menos parcialmente, compreende lamelas tendo uma espessura lamelar menor do que 100 nm, em que as lamelas compreendem sucessivas seções tendo diferentes fases. A invenção ainda se refere a um método para revestir um corpo, especialmente um elemento de corte.

Description

[001] A presente invenção se refere a um corpo, especialmente um elemento de corte, pelo menos parcialmente compreendendo um revestimento, em que o revestimento é formado de uma ou mais camadas de revestimento, em que pelo menos uma camada de revestimento compreende alumínio, titânio e nitrogênio ou é formada desses elementos. A invenção ainda se refere a um método para revestir um corpo, especialmente um elemento de corte, em que um revestimento é aplicado, pelo menos regionalmente, o revestimento sendo formado com uma ou mais camadas de revestimento, em que pelo menos uma camada de revestimento é formada de alumínio, titânio e nitrogênio.
[002] É sabido que, a partir da técnica anterior, as ferramentas de corte ou elementos de corte, são revestidos com camadas de revestimento para aumentar a vida útil de um elemento de corte, as camadas de revestimento sendo compostas de titânio, alumínio e nitrogênio. Geralmente, camadas de revestimento de TiAlN são muitas vezes mencionadas a este respeito, em que uma composição química média é dada como AlxTi1-xN, independente de se uma ou mais fases estão presentes na camada de revestimento. Para camadas de revestimento que contêm mais alumínio do que titânio, a nomenclatura de AlTiN, ou mais precisamente de AlxTi1-xN, é habitual.
[003] A produção de camadas de revestimento monofásicas no sistema AlTiN, que tem uma estrutura cúbica, é conhecida a partir de WO 03/085152 A2, em que uma estrutura cúbica de AlTiN, tendo uma proporção relativa de nitreto de alumínio (AlN) de até 67 por cento em mol (% em mol), é obtida. Com teores de AlN mais altos, de até 75 % em mol, uma mistura de AlTiN cúbico e AlN hexagonal é obtida, e exclusivamente AIN hexagonal e nitreto de titânio cúbico (TiN) em um teor de AIN de mais de 75 % em mol. De acordo com o documento mencionado, as camadas de revestimento de AlTiN descritas são depositadas por meio de deposição física de vapor (PVD). Com um método de PDV, as quantidades relativas máximas de AlN são, desse modo, praticamente limitadas a 67 % em mol, uma vez que de outra maneira é possível desviar completamente para as fases que contêm somente alumínio na forma de AIN hexagonal. Uma proporção de AIN relativa mais alta, em uma fase cúbica é, entretanto, desejável de acordo com a opinião de especialistas, para maximizar a resistência ao desgaste tanto quanto possível.
[004] É também sabido, a partir da técnica anterior que, em vez de um método de PVD, o método de Deposição Química a Vapor (CVD) pode ser usado, em que um método CBD é realizado em temperaturas relativamente baixas na faixa de temperatura de 700 °C a 900 °C, uma vez que as camadas de revestimento de AlTiN não podem ser produzidas em temperaturas de, por exemplo, > 1000 °C devido a estrutura metastável de tais camadas de revestimento.
[005] Se necessário, de acordo com a U.S. para 6.238.739 B1, as temperaturas podem também ser ainda mais baixas, isto é, na faixa de temperatura de 550 °C a 650 °C, em que, entretanto, altos teores de cloro na camada de revestimento devem ser aceitos, o que prova ser desvantajoso para uma aplicação. Desse modo, tentativas têm sido feitas para otimizar o processo de CVD, de maneira que essas camadas de revestimento de AlTiN, tendo uma alta proporção de alumínio com uma estrutura cúbica da camada de revestimento pode ser produzida (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgium, 23-25 de outubro de 2006, Volume 1 219).
[006] Embora essas camadas de revestimento mostrem uma alta micro-solidez e desse modo, em princípio, propriedades favoráveis para alta resistência ao desgaste no uso, não obstante tem sido provado que uma resistência adesiva de tais camadas de revestimento pode ser muito baixa. Nesta associação, desta maneira, em DE 10 2007 000 512 B3, foi proposto que uma espessura de 1 μm da camada de revestimento, que é formada como uma camada de fase gradiente, seria provida abaixo de uma camada de revestimento de AlTiN cúbico, que tem 3 μm de espessura e é composta de uma fase misturada de AlN, TiN hexagonal e AITiN cúbico, em que uma porção de AlTiN cúbico está presente na superfície e/ou em direção à superfície (exclusivamente) uma camada de revestimento de AlTiN cúbico está presente em proporção crescente. Placas de corte, revestidas de maneira correspondente, foram usadas para a fresagem do aço, embora em com-paração às camadas de revestimento que foram produzidas por meio de um método de PVD, somente poucos melhoramentos na resistência ao desgaste foram obtidos.
[007] Em adição a um somente ligeiro melhoramento na resistên cia ao desgaste, há uma desvantagem adicional de uma camada de ligação de acordo com DE 10 2007 000 512 B3 a esse respeito, que a ligação e/ou a camada de fase gradiente cresce extremamente rapidamente, mesmo em experimentos em escala de laboratório (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgium, 23-25 de outubro de 2006, Vol. 1, 219). Em uma produção em um reator maior, que é projetado para um revestimento em escala industrial de placas de corte, além do mais, isto leva à ligação e/ou camada de fase gradiente, no processo de revestimento pretendido, se tornar extremamente espesso, uma vez que a temperatura para formação do AlTiN cúbico anteriormente pretendido é diminuída, o que correspondentemente requer tempo.
[008] Durante essa diminuição de uma temperatura do processo, entretanto, a espessura de ligação - e/ou camada de fase gradiente, cresce rapidamente porque o rápido resfriamento não é possível em um reator de escala industrial. É concebível que o processo de reves- timento pode ser descontinuado por períodos mais longos e/ou para resfriamento, mas isto não é econômico.
[009] Na fabricação de camadas de revestimento de AlTiN, por meio de um método de CVD, tem sido previamente assumido que camadas de revestimento, resistentes ao desgaste e resistentes à oxidação, e desse modo ideais, podem ser obtidas se um teor de alumínio teor, na camada de revestimento, é tão alto quanto possível, e se é possível a camada de revestimento ter uma estrutura completamente cúbica.
[0010] No contexto da presente invenção, foi constatado que cer tas modalidades de uma camada de revestimento de AlTiN pode levar a camadas de revestimento extremamente resistentes ao desgaste e resistentes à oxidação, sem requerer um teor de alumínio extraordinariamente alto e/ou uma estrutura substancialmente cúbica.
[0011] Desta maneira, um objetivo da invenção é prover um corpo do tipo mencionado acima que tem uma camada de revestimento que tem boa resistência ao desgaste e uma resistência à oxidação similar no uso.
[0012] Um objetivo adicional é prover um método do tipo acima mencionado, com o qual um corpo com uma camada de revestimento altamente resistente ao desgaste e resistente à oxidação, pode ser produzido. O primeiro objetivo é realizado, de acordo com a invenção, por um corpo do tipo acima mencionado, em que a camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio, pelo menos parcialmente, compreende lamelas tendo uma espessura lamelar menor do que 100 nm, em que as lamelas compreendem sucessivas seções tendo diferentes fases.
[0013] Uma vantagem de um corpo de acordo com a invenção, tendo pelo menos uma estrutura parcialmente lamelar com diferentes fases, e uma espessura lamelar menor do que 100 nm, é que uma ri- gidez extremamente alta e, desse modo, consequentemente, resistência ao desgaste é também provida. Uma lamela desse modo representa uma sucessão de duas fases que se repetem em um grão da camada de revestimento.
[0014] O conhecimento ganho no contexto da invenção parece se correlacionar com experiências do processo de PVD. Camadas de re-vestimento, que são produzidas por um processo de PVD, muitas vezes têm alta rigidez, quando uma camada de revestimento é formada em um corpo para ser revestido em uma escala de nanômetro em camadas finas, baseadas em um processo virtualmente através de deposições repetidas. Desse modo, de acordo com a invenção, é preferível para a espessura lamelar ser menor do que 50 nm, preferivelmente menor do que 35 nm, e especialmente menor do que 25 nm.
[0015] Em uma camada de revestimento de alumínio, titânio e ni trogênio de um corpo, de acordo com a invenção, geralmente múltiplas lamelas ou uma pluralidade de cristalitos ou grãos é formada. Desse modo, os cristalitos individuais têm pelo menos parcialmente em uma seção cruzada maior do que 50 nm, preferivelmente 50 a 200 nm. Se o tamanho do cristalito é menor, os efeitos da estrutura lamelar, com diferentes fases, poderão não desenvolver totalmente.
[0016] É especialmente favorável se as lamelas são formadas, al ternadamente, das primeiras porções que são predominantemente ou exclusivamente compostas de uma fase cúbica, e segundas porções que são predominantemente ou exclusivamente compostas de uma fase hexagonal. Essa sucessão de uma fase cúbica rígida com uma fase cúbica mais suave, a fase hexagonal parece favorecer uma rigidez desejada e, sobretudo também, uma resistência ao desgaste. É especialmente favorável se as primeiras porções compreendem TiN cúbico e/ou AlxTi1-xN cúbico, ou são compostas essencialmente dessas fases. As segundas porções podem compreender AIN hexagonal ou podem ser compostas a partir do mesmo. É especialmente vantajoso se as primeiras porções são formadas com uma seção cruzada mais fina do que as segundas porções. A influência entre sucessão de uma fase cúbica rígida e uma fase hexagonal mais suave aparentemente favorece a rigidez, devido ao design especial da estrutura na escala de nanômetro; desse modo, a proporção hexagonal mais suave deverá prevalecer.
[0017] Na camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogê nio, uma fase cúbica de TiN, uma fase hexagonal de AlN, e uma fase cúbica de AlxTi1-xN podem estar presentes, em que o alumínio está presente em proporções molares mais baixas do que titânio na fase hexagonal de TiN, e titânio está presente em proporções molares mais baixas do que alumínio na fase cúbica de AlN. Aqui, uma porção da fase de AIN hexagonal na camada de revestimento no total é pelo menos 5%, preferivelmente 5 a 50%, especialmente 10 a 35% (em % em mol). Ao contrário das expectativas da técnica anterior, de acordo com as quais a mais alta proporção possível do cúbico é deseja nas camadas de revestimento correspondentes, é definitivamente favorável, quando um certo teor mínimo da fase de AIN hexagonal está presente. A pelo menos uma camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio és preferivelmente depositada por meio de um método de CVD.
[0018] Também provou ser vantajoso se, pelo menos uma camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio, é depositada em uma camada de revestimento adicional tendo cristais alongados de TiCN que, em média, se estendem aproximadamente perpendicular à superfície da camada de revestimento adicional. Em tal camada intermediária, uma camada de revestimento provida com a estrutura lamelar na escala de nanômetro, de acordo com a invenção, pode ser formada particularmente bem e/ou depositada com uma alta proporção da estrutura desejada. Desse modo, as camadas de revestimento são geralmente depositadas em um corpo de base feito de um metal rígido, por exemplo, tornando disponível um elemento de corte.
[0019] O objetivo da invenção em termos de um método é realiza do se, em um método do tipo mencionado, a camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio, pelo menos parcialmente, compreende uma estrutura lamelar tendo lamelas com uma espessura lamelar menor do que 100 nm, e porções sucessivas, com diferentes fases, é depositada.
[0020] Uma vantagem realizada com um método de acordo com a invenção é aquela que um corpo pode ser provido que é formado com uma camada de revestimento resistente ao desgaste e resistente à oxidação. Isto é atribuído ao design especial da camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio tendo uma estrutura lamelar na escala de nanômetro e sucessivas porções tendo diferentes fases.
[0021] A pelo menos uma camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio é preferivelmente depositada por meio de um método de CVD. Neste caso, a pelo menos uma camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio pode ser depositada simultaneamente em uma pluralidade de placas, que permite uma produção muito custo efetivo de, por exemplo, elementos de corte que tornam possível cortar placas. Aqui, é preferível que um revestimento seja realizado em um sistema em que as placas são introduzidas simultaneamente. Camadas de revestimento adicionais podem depois, da mesma maneira, ser depositadas por meio de um método de CVD.
[0022] Regulagem precisa de uma estrutura lamelar pode ser rea lizada particularmente facilmente, se a pelo menos uma camada de revestimento de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada a uma pressão maior do que 2 kPa (20 mbar), preferivelmente 2 a 8 kPa (20 a 80 mbar). A pressão durante o revestimento pode ser ajustada pelo suprimento de um gás do processo.
[0023] A pelo menos uma camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio é preferivelmente depositada a uma temperatura de 800 °C a 830 °C. Desta maneira é especialmente vantajoso se a pelo menos uma camada de revestimento com alumínio, titânio e nitrogênio é depositada a partir de uma fase de gás, em que uma proporção molar de alumínio para titânio é menor do que 5,0, preferivelmente menor do que 4,5, especialmente 2,5 a 4,2. Através de uma escolha apropriada de temperatura e seleção de uma proporção molar de alumínio para titânio, uma formação particularmente extensiva da estrutura lamelar desejada, e cristalitos tendo um tamanho de aproximadamente 80 a 200 nm, pode ser realizada.
[0024] A invenção é ainda explicada a seguir com referência a uma modalidade. Nos desenhos, aos quais é feito referência aqui, é mostrado:
[0025] na Fig. 1, uma vista esquemática de um corpo revestido;
[0026] na Fig. 2, uma fotografia de uma camada de revestimento de um corpo de acordo com a Figura 1 tirada com um microscópio de elétron de transmissão;
[0027] na Fig. 3, um detalhe ampliado da representação na Figura 2;
[0028] na Fig. 4, um detalhe ampliado da representação na Figura 3;
[0029] na Fig. 5, uma representação de uma análise química por meio de microscópio de elétron de transmissão.
[0030] A Fig. 1 mostra um corpo (1) de acordo com a invenção. O corpo (1) compreende um corpo de base (2), que é normalmente composto de um metal rígido, que é selecionado de carburetos e/ou car- bonitretos de tungstênio, titânio, nióbio ou outros metais, e um metal aglutinante selecionado do grupo de cobalto, níquel e/ou ferro. Como uma regra, um teor de metal aglutinante é até 10 % em peso. Tipicamente, o corpo (1) é composto de até 10 % em peso de cobalto e/ou outros metais aglutinantes, o restante sendo carbureto de tungstênio, e até 5 % em peso de outros carburetos e/ou carbonitretos de outros metais. Uma camada de revestimento (3) de TiN servindo como uma camada de ligação é depositada do corpo de base (2). A camada de revestimento (3) tipicamente tem uma espessura menor do que 2 μm, preferivelmente 0,4 a 1,2 μm. Uma camada de revestimento (4) de TiCN, servindo como uma camada intermediária, é depositada na camada de revestimento (3). Essa camada de revestimento (4) é uma camada de revestimento de temperatura média (TiCN(MT-TiCN). Tal camada de revestimento (4) tipicamente tem uma estrutura colunar com cristais colunares, que são alinhados substancialmente em paralelo à superfície normal para o corpo (1). Finalmente, uma camada de revestimento mais afastada (5) é depositada na camada de revestimento (4). A camada de revestimento (5) é formada com alumínio, titânio e nitrogênio, e é depositada por meio de uma método CVD como com as outras camadas de revestimento (3) e (4). Dependendo do procedimento e dos gases usados, proporções menores de cloro e oxigênio podem também estar presentes na camada de revestimento (5).
[0031] Um revestimento como mostrado na Figura 1 pode ser de positado em um elemento de corte, em particular um corpo de corte, em que o corpo (1) é preparado, dessa maneira em uma primeira etapa a camada de ligação e/ou camada de revestimento (3) de TiN é depositada em uma temperatura de processo de 880 ° C a 900 ° C, de um gás contendo nitrogênio, hidrogênio e tetracloreto de titânio. Depois a temperatura é diminuída, e em uma temperatura de 830 a 870 ° C uma camada de revestimento (4), formada a partir de MT-TiCN tendo uma espessura de 2-5 μm é depositada. A deposição é, desse mo- do, realizada a partir de um gás composto de nitrogênio, hidrogênio, acetonitrila, e tetracloreto de titânio. A temperatura do processo cor-respondente e o uso de acetonitrila como a fonte de carbono e/ou nitrogênio, garantem a formação da camada intermediária com crescimento colunar e/ou cristais colunares de TiCN.
[0032] A camada de revestimento de TiCN, desse modo, tem cris tais se estendendo longitudinalmente em seção cruzada, que preferivelmente se estendem predominantemente em um ângulo de ± 30° para uma superfície normal do corpo (1). Uma camada de revestimento correspondente de TiCN produz uma boa ligação da camada de revestimento (5) subsequentemente depositada com um AlxTi1-xN médio. A esse respeito, é vantajoso para a camada de revestimento de TiCN ter uma composição média de TiCaN1-a com uma na faixa de 0,3 a 0,8, especialmente 0,4 a 0,6.
[0033] Para intensificar uma rigidez, finalmente a camada de re vestimento (5) com alumínio, titânio e nitrogênio, pode ser aplicada para a camada intermediária de TiCN, em que o titânio pode ser substituído por até 40 % de alumínio em mol, em que a temperatura é diminuída para cerca de 800 ° C a 830 ° C. A camada de revestimento (5), que é, mas não é necessário ser, uma camada de revestimento mais externa, é preparada de um gás contendo tricloreto de alumínio, nitrogênio, hidrogênio, tetracloreto de titânio, e uma mistura de amônia e nitrogênio suprida separadamente. Desse modo, em uma segunda etapa para produzir a camada intermediária, e em uma terceira etapa para produzir a camada de revestimento (5), cada uma pode ter uma temperatura de processo diminuída, que é altamente econômica e permite rápida preparação do revestimento no elemento de corte.
[0034] Para a produção de placas revestidas (1), uma respectiva pluralidade de placas (1) é introduzida em um sistema em que o revestimento acontece simultaneamente da maneira descrita acima. Uma pressão de processo nas etapas de revestimento CVD e, desse modo, ajustada através de suprimento de gás do processo. Durante a produção da camada de revestimento (5) com alumínio, titânio e nitrogênio, uma proporção molar de alumínio para titânio é ajustada de tal maneira que é menor do que 5,0.
[0035] As tabelas a seguir mostram parâmetros típicos do proces so e para a produção de um revestimento e propriedades de camadas de revestimento individuais. Tabela 1 - Parâmetros do processo
Figure img0001
Tabela 2 - Propriedades das camadas de revestimento
Figure img0002
[0036] As Figuras 2 a 4 mostram micrógrafos de elétron de trans missão da camada de revestimento mais externa (5) com resolução diferente. Como pode ser visto na Figura 2, estruturas lamelares estão presentes na camada de revestimento (5), que são parcialmente visíveis na seção cruzada. É assumido que esses são cristalitos individuais que são diferentemente alinhados em relação à direção da vista, de maneira que a estrutura lamelar é totalmente visível somente para cristalitos posicionados individuais, apropriadamente posicionados. De acordo com a seção cruzada, o tamanho do cristalito é aproximadamente 50 a 200 nm.
[0037] A Figura 3 mostra um detalhe ampliado de uma região de acordo com a Figura 2. Como pode ser visto, lamelas individuais são formadas. Uma lamela respectivamente compreende uma primeira porção que aparece mais escura na Figura 3 e uma segunda seção mais espessa que aparece mais brilhante. Uma pluralidade de tais lamelas em um cristalito segue cada uma depois da outra com uma espessura lamelar, isto é, a espessura da soma de uma primeira porção e uma segunda porção, de menor do que 25 nm. As primeiras seções são compostas de TiN cúbico, que pode ter proporções mais baixas de alumínio, em que a fração molar de alumínio é preferivelmente um máximo de 10% do teor de titânio. As segundas porções mais espessas são formadas a partir de uma fase hexagonal, que em termos de metais predominantemente compreende alumínio. Além disso, uma fase de AlxTi1-xN está ainda presente na camada de revestimento, em que o teor de alumínio que de longe excede em peso o teor de titânio. Desse modo, um total de três fases está presente, em que duas das fases formam uma estrutura lamelar que é mostrada ampliada na Figura 4.
[0038] Está confirmado, através de análises químicas por meio de microscópico de elétron de transmissão, que as primeiras porções mais finas das lamelas são formadas, predominantemente, com titânio como o metal (as regiões mais escuras na Figura 5), enquanto que nas segundas porções mais espessas, alumínio é o metal predominante (regiões mais claras na Fig. 5).
[0039] Elementos de corte com uma camada de revestimento (5), como descrito anteriormente, provaram no uso especialmente para tratamento de materiais de molde, mas também outros materiais metálicos, ser extremamente resistente ao desgaste e resistente à oxidação, em que caos individuais mostraram que a vida útil aumenta em até 220% quando comparadas com placas de corte que foram revestidas com uma camada de revestimento AlxTi1-xN cúbico usando um Método de PVD.

Claims (24)

1. Corpo (1), caracterizado pelo fato de que compreende: uma única camada de revestimento CVD, pelo menos parcialmente disposta no corpo; sendo que a referida camada de revestimento única (5) de CVD é pelo menos parcialmente lamelar e compreendendo alumínio, titânio e nitrogênio; e sendo que as lamelas da camada de revestimento única de CVD (5) compreendem: uma espessura lamelar inferior a 100 nm; e porções sucessivas com diferentes fases.
2. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que é um elemento de corte.
3. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a espessura lamelar é inferior a 50 nm.
4. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a espessura lamelar é uma das seguintes: inferior a 35 nm; e inferior a 25 nm.
5. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as lamelas formam cristalitos apresentando pelo menos parcialmente em uma seção transversal uma largura superior a 50 nm.
6. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a largura está entre 50 e 200 nm.
7. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que as lamelas compreendem primeira e segunda porções alternadas, sendo as ditas primeiras porções predominantemente ou exclusivamente compostas por uma fase cúbica, e as ditas segundas porções sendo predominante ou exclusivamente compostas por uma fase hexagonal.
8. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as primeiras porções compreendem TiN cúbico e/ou AlxT1-xN cúbico.
9. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as segundas porções compreendem AIN hexagonal.
10. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que as primeiras porções são mais finas na seção transversal do que as segundas porções.
11. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a referida camada de revestimento única de CVD compreende o seguinte: uma fase TiN cúbica; uma fase AlN hexagonal; e uma fase cúbica de AlxTi1-xN, através da qual, na fase cúbica de TiN, o alumínio está presente em proporções molares mais baixas que o titânio, e através da qual, na fase hexagonal de AlN, o titânio está presente em proporções molares mais baixas que o alumínio.
12. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato de que uma proporção da fase hexagonal de AlN é de pelo menos 5%.
13. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 12, caracterizado pelo fato de que a proporção da fase hexagonal de AlN é uma: dentre 5% e 50%; e dentre 10% e 35%.
14. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o único revestimento CVD é disposto sobre outra camada de revestimento compreendendo cristais alongados de TiCN que, em média, se estendem aproximadamente perpendiculares a uma superfície da outra camada de revestimento.
15. Corpo (1), de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo é um corpo base de metal duro.
16. Método para revestir um corpo (1) com uma única camada de revestimento CVD (5), com uma estrutura pelo menos parcialmente lamelar e compreendendo alumínio, titânio e nitrogênio, caracterizado pelo fato de que compreende: aplicar, pelo menos regionalmente, a referida camada de revestimento CVD única (5) no corpo (1), sendo que as lamelas da camada de revestimento única de CVD (5) compreendem: espessura lamelar inferior a 100 nm; e é depositada em seções sucessivas com diferentes fases.
17. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que o corpo (1) compreende corpos plurais.
18. Método, de acordo com a reivindicação 17, caracterizado pelo fato de que a aplicação ocorre em um sistema no qual os corpos (1) plurais são introduzidos simultaneamente.
19. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a aplicação ocorre a uma pressão superior a 2 kPa (20 mbar).
20. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que a pressão está entre 2 a 8 kPa (20 a 80 mbar).
21. Método, de acordo com a reivindicação 19, caracterizado pelo fato de que compreende ainda o ajuste da pressão durante a aplicação.
22. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato de que a aplicação ocorre a uma temperatura de 800 °C a 830 °C.
23. Método, de acordo com a reivindicação 16, caracteriza- do pelo fato de que a aplicação compreende depositar uma fase gasosa em pelo menos uma camada de revestimento (5), sendo que a razão molar de alumínio para titânio é inferior a 5,0.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado pelo fato de que a razão molar de alumínio para titânio é uma: inferior a 4,5; ou dentre 2,5 e 4,2.
BR112014021419-0A 2012-03-14 2012-12-28 corpo revestido, e seu método de revestimento BR112014021419B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
ATA50080/2012A AT511950B1 (de) 2012-03-14 2012-03-14 Beschichteter Körper und Verfahren zum Beschichten eines Körpers
ATA50080/2012 2012-03-14
PCT/AT2012/050209 WO2013134796A1 (de) 2012-03-14 2012-12-28 Beschichteter körper und verfahren zum beschichten eines körpers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
BR112014021419B1 true BR112014021419B1 (pt) 2021-02-02

Family

ID=47605243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BR112014021419-0A BR112014021419B1 (pt) 2012-03-14 2012-12-28 corpo revestido, e seu método de revestimento

Country Status (11)

Country Link
US (1) US9636750B2 (pt)
EP (1) EP2825686B1 (pt)
JP (1) JP6061231B2 (pt)
CN (1) CN104169460B (pt)
AT (1) AT511950B1 (pt)
BR (1) BR112014021419B1 (pt)
DE (1) DE212012000256U1 (pt)
ES (1) ES2820543T3 (pt)
MX (1) MX370513B (pt)
PL (1) PL2825686T3 (pt)
WO (1) WO2013134796A1 (pt)

Families Citing this family (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5920578B2 (ja) * 2012-06-26 2016-05-18 三菱マテリアル株式会社 耐摩耗性と耐欠損性にすぐれた表面被覆切削工具
JP5618429B2 (ja) 2012-12-28 2014-11-05 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆部材およびその製造方法
JP6143158B2 (ja) 2012-12-28 2017-06-07 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆部材およびその製造方法
JP6417959B2 (ja) * 2014-01-22 2018-11-07 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具
DE102014103220A1 (de) * 2014-03-11 2015-09-17 Walter Ag TiAIN-Schichten mit Lamellenstruktur
JP6344602B2 (ja) * 2014-06-17 2018-06-20 住友電工ハードメタル株式会社 硬質被膜、切削工具および硬質被膜の製造方法
AT516062B1 (de) 2015-01-15 2016-02-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes und damit hergestellte Beschichtung
US10662524B2 (en) * 2015-07-27 2020-05-26 Walter Ag Tool with TiAIN coating
EP3263738B1 (en) * 2016-07-01 2018-12-05 Walter Ag Cutting tool with textured alumina layer
AT518421B1 (de) * 2016-09-09 2017-10-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichtetes Objekt und Verfahren zu dessen Herstellung
EP3580368B1 (en) * 2017-02-13 2023-11-22 Oerlikon Surface Solutions AG, Pfäffikon High temperature stable compositionally modulated hard coatings
EP3590637A4 (en) 2017-02-28 2021-04-21 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. SURFACE-COATED CUTTING TOOL AND MANUFACTURING METHOD FOR IT
KR20190112036A (ko) 2017-02-28 2019-10-02 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 표면 피복 절삭 공구 및 그 제조 방법
JP6831448B2 (ja) 2017-02-28 2021-02-17 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
CN109112500B (zh) 2017-06-22 2022-01-28 肯纳金属公司 Cvd复合材料耐火涂层及其应用
KR102064172B1 (ko) * 2017-09-01 2020-01-09 한국야금 주식회사 내마모성과 인성이 우수한 경질피막
CN108149194A (zh) * 2018-01-26 2018-06-12 锐胜精机(深圳)有限公司 一种具有结构梯度的AlTiN涂层及其制备方法
KR102350219B1 (ko) 2018-03-22 2022-01-17 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 표면 피복 절삭 공구 및 그 제조 방법
US11274366B2 (en) 2018-03-22 2022-03-15 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface-coated cutting tool and method for manufacturing same
EP3769869A4 (en) 2018-03-22 2021-12-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface coated cutting tool and method for manufacturing same
EP3769870A4 (en) * 2018-03-22 2021-08-18 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. COATED SURFACE CUTTING TOOL AND ITS MANUFACTURING PROCESS
WO2019181133A1 (ja) 2018-03-22 2019-09-26 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
WO2019181134A1 (ja) 2018-03-22 2019-09-26 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
JP6565093B1 (ja) * 2018-03-22 2019-08-28 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
AT525425B1 (de) * 2022-03-03 2023-04-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Objekt und entsprechend hergestellter beschichteter Körper

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59159981A (ja) * 1983-03-02 1984-09-10 Mitsubishi Metal Corp 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆耐摩耗性部材
JPS60187678A (ja) * 1984-03-06 1985-09-25 Toshiba Tungaloy Co Ltd 被覆焼結合金工具
JP3277558B2 (ja) * 1992-06-11 2002-04-22 住友電気工業株式会社 被覆切削チップの製造方法
JP3416938B2 (ja) 1994-10-28 2003-06-16 住友電気工業株式会社 積層体
JP3416937B2 (ja) * 1994-10-28 2003-06-16 住友電気工業株式会社 積層体
EP0709483B1 (en) * 1994-10-28 2002-04-10 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Multilayer material
FR2745299B1 (fr) 1996-02-27 1998-06-19 Centre Nat Rech Scient Procede de formation de revetements de ti1-xalxn
FR2767841B1 (fr) * 1997-08-29 1999-10-01 Commissariat Energie Atomique PROCEDE DE PREPARATION PAR DEPOT CHIMIQUE EN PHASE VAPEUR (CVD) D'UN REVETEMENT MULTICOUCHE A BASE DE Ti-Al-N
JP2001341008A (ja) * 2000-06-02 2001-12-11 Hitachi Tool Engineering Ltd 窒化チタンアルミニウム膜被覆工具及びその製造方法
AT5008U1 (de) * 2001-02-09 2002-02-25 Plansee Tizit Ag Hartmetallverschleissteil mit mischoxidschicht
AU2003227598A1 (en) 2002-04-11 2003-10-20 Cemecon Ag Coated bodies and a method for coating a body
SE528671C2 (sv) * 2005-01-31 2007-01-16 Sandvik Intellectual Property Hårdmetallskär för seghetskrävande korthålsborrning samt förfarande för att framställa detsamma
JP2006281361A (ja) * 2005-03-31 2006-10-19 Kyocera Corp 表面被覆部材および表面被覆切削工具
DE102005032860B4 (de) 2005-07-04 2007-08-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hartstoffbeschichtete Körper und Verfahren zu deren Herstellung
SE529838C2 (sv) 2005-12-08 2007-12-04 Sandvik Intellectual Property Belagt hårdmetallskär, sätt att framställa detta samt dess användning för fräsning i stål
SE530253C2 (sv) 2005-12-14 2008-04-08 Sandvik Intellectual Property Hårdmetallskär, dess framställning samt användning för förslitningskrävande avstickning och spårstickning i varmhållfasta superlegeringar och rostfria stål
SE530756C2 (sv) * 2006-09-15 2008-09-02 Sandvik Intellectual Property Sätt att tillverka ett belagt skärverktyg av hårdmetall, ett belagt skär och ett belagt roterande skärverktyg
US8247092B2 (en) * 2007-04-18 2012-08-21 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool and a method of making thereof
SE0701761L (sv) 2007-06-01 2008-12-02 Sandvik Intellectual Property Finkornig hårdmetall för svarvning i varmhållfasta superlegeringar (HRSA) och rostfria stål
SE0701760L (sv) * 2007-06-01 2008-12-02 Sandvik Intellectual Property Hårdmetallskär för avstickning, spårstickning och gängning
DE102007000512B3 (de) 2007-10-16 2009-01-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hartstoffbeschichtete Körper und Verfahren zu deren Herstellung
DE102008013966A1 (de) * 2008-03-12 2009-09-17 Kennametal Inc. Hartstoffbeschichteter Körper
JP2011104737A (ja) * 2009-11-19 2011-06-02 Mitsubishi Materials Corp 表面被覆切削工具
AT510713B1 (de) 2011-03-18 2012-06-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Schneidwerkzeug oder schneideinsatz hierfür sowie verwendung dieser
AT510963B1 (de) 2011-03-18 2012-08-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichteter körper und verfahren zu dessen herstellung
AT510981B1 (de) 2011-03-18 2012-08-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichteter körper, verwendung desselben und verfahren zu dessen herstellung
AT516062B1 (de) 2015-01-15 2016-02-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes und damit hergestellte Beschichtung

Also Published As

Publication number Publication date
PL2825686T3 (pl) 2020-10-19
JP2015509858A (ja) 2015-04-02
CN104169460B (zh) 2017-05-10
AT511950A4 (de) 2013-04-15
EP2825686B1 (de) 2020-04-29
US20150064452A1 (en) 2015-03-05
MX370513B (es) 2019-12-13
ES2820543T3 (es) 2021-04-21
CN104169460A (zh) 2014-11-26
WO2013134796A1 (de) 2013-09-19
AT511950B1 (de) 2013-04-15
US9636750B2 (en) 2017-05-02
JP6061231B2 (ja) 2017-01-18
EP2825686A1 (de) 2015-01-21
MX2014010895A (es) 2014-10-15
DE212012000256U1 (de) 2014-12-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BR112014021419B1 (pt) corpo revestido, e seu método de revestimento
US8715838B2 (en) Surface-coated cutting tool
US10597776B2 (en) Process for coating an article and coating produced thereby
US6093479A (en) Coated hard alloy blade member
US10456844B2 (en) Surface-coated cutting tool
US8206812B2 (en) Coated cutting tool
US10456841B2 (en) Surface-coated cutting tool in which hard coating layers exhibits excellent chipping resistance
US10982313B2 (en) Coated body and method for production of the body
US9758859B2 (en) Coated cutting tool and a method of producing a coated cutting tool
JP5907406B2 (ja) 硬質被覆層が高速断続切削ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具
EP2686462B1 (de) Beschichteter körper und verfahren zu dessen herstellung
JP5240668B2 (ja) 硬質合金鋼の高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具
BR102012002987A2 (pt) substratos revestidos e mÉtodos para a produÇço dos mesmos
CN110551974B (zh) 一种含TiAlTaN层和TiAlSiN层的多层涂层刀具及其制备方法
US20240102144A1 (en) Wear resistant coating produced from at least two different alcr-based targets
AT518421B1 (de) Beschichtetes Objekt und Verfahren zu dessen Herstellung
JP2002283110A (ja) 高速断続切削で切刃部がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
B06F Objections, documents and/or translations needed after an examination request according [chapter 6.6 patent gazette]
B06U Preliminary requirement: requests with searches performed by other patent offices: procedure suspended [chapter 6.21 patent gazette]
B06A Patent application procedure suspended [chapter 6.1 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 28/12/2012, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS.