BR112019026292A2

BR112019026292A2 - ferramenta de corte revestida

Info

Publication number: BR112019026292A2
Application number: BR112019026292-0A
Authority: BR
Inventors: Erik Lindahl; Jan ENGQVIST
Original assignee: Sandvik Intellectual Property Ab
Priority date: 2017-06-20
Filing date: 2018-06-19
Publication date: 2020-06-30
Also published as: CN110678579B; RU2019141998A3; KR20200020695A; CN110678579A; KR102576891B1; WO2018234296A1; RU2766635C2; JP7265491B2; RU2019141998A; US11365477B2; JP2020524085A; EP3642388A1; US20200115794A1

Abstract

A presente invenção se refere a uma ferramenta de corte revestida, em que o revestimento compreende uma multicamada que consiste em subcamadas alternadas de K-A12O3 e subcamadas de TiN, TiC, TiCN, TiCO ou TiCNO, a referida multicamada compreende pelo menos três subcamadas de K-A12O3. A referida multicamada exibe ainda uma difração de XRD sobre uma varredura ¿-2 ¿ de 15° a 140°, em que o pico de difração de 0 0 2 (área do pico) é o pico mais forte originário das subcamadas de K-A12O3 da multicamada.

Description

"FERRAMENTA DE CORTE REVESTIDA" CAMPO TÉCNICO DA INVENÇÃO

[0001] A presente invenção se refere a uma ferramenta de corte de metal revestida compreendendo uma multicamada com subcamadas de xKx-alumina e subcamadas de TiN, TiC, TiCN, TiCN, TiCO ou TiCNO.

ANTECEDENTES

[0002] Na indústria de corte de metal, as ferramentas de corte revestidas são bem conhecidas na técnica. As ferramentas de corte com revestimento CVD e as ferramentas de corte com revestimento PVD são os dois tipos mais dominantes. As vantagens dos revestimentos nas ferramentas de corte são efeitos, tais como, maior resistência ao desgaste químico e abrasivo, importantes para proporcionar uma vida útil longa da ferramenta.

[0003] Sabe-se que os revestimentos CVD compreendendo uma camada de TiCN juntamente com uma camada subsequente de alumina apresentam bom desempenho. Em algumas operações exigentes, mostrou-se vantajoso aplicar revestimentos CVD multicamadas.

[0004] O documento EPO463000Bl (Kennametal) divulga a pastilha de corte de metal duro com revestimento multicamada, em que a multicamada compreende subcamadas de alumina e subcamadas de nitreto. A subcamada de alumina é de <l1,5 um e a subcamada de nitreto é de <l um. A ferramenta de corte apresentou melhor resistência ao desgaste de flanco e cratera ao transformar em aço SS1672.

[0005] O documento EP1245700B1l (Seco) descreve uma ferramenta de corte revestida fornecida com uma multicamada de 3-30 um compreendendo subcamadas de 0,1-3,2 pm de x-alumina e 0,3-1,2 um de Ti (C, N). A ferramenta de corte apresentou melhor resistência ao desgaste de flanco e cratera ao transformar aço SS1672.

[0006] Há um esforço contínuo para fornecer ferramentas de corte com melhor desempenho do que as ferramentas de corte conhecidas anteriormente. As soluções técnicas diferem dependendo da operação e do material da peça de trabalho. Uma ferramenta de corte destinada a tornear aço endurecido não é otimizada para fresamento em aço inoxidável.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO

[0007] Um objetivo da presente invenção é fornecer uma ferramenta de corte revestida com uma resistência ao desgaste aprimorada em comparação com as ferramentas de corte conhecidas. É outro objetivo da presente invenção fornecer uma ferramenta de corte com propriedades aprimoradas no torneamento de aço temperado e aço não ligado. Outro objetivo da presente invenção é fornecer uma ferramenta de corte com resistência melhorada ao desgaste de flanco e cratera nas operações de torneamento.

[0008] Pelo menos um desses objetivos é alcançado com uma ferramenta de corte de acordo com a reivindicação

1. Formas de realização preferidas estão listadas nas reivindicações dependentes.

[0009] A presente invenção está relacionada a uma ferramenta de corte revestida que compreende um substrato e um revestimento, em que o revestimento compreende uma multicamada que consiste em subcamadas alternadas de x- Al;0; e subcamadas de TiN, TiC, TiCN, TiCN, TiCO ou TiCNO,

a referida multicamada compreende pelo menos 3 subcamadas de xK-Al,0;3z. A referida multicamada exibe uma difração de XRD ao longo de uma varredura 60-26 de 15º-140º, em que o pico de difração de O O 2 (área do pico) é o pico mais forte originário das subcamadas K-Al,0; da multicamada.

[0010] Foi verificado, surpreendentemente, que uma alta "orientação O O 1", ou seja, uma alta intensidade na reflexão dos planos 0 0 1 (em que 1 = 2, 4, 6, etc.) das subcamadas K-Al,;0;, em uma multicamada de K-Al,O0;- oferece resistência ao desgaste muito promissora no torneamento de aço temperado.

[0011] À abreviatura "ferramenta de corte" é designada no presente documento para indicar uma pastilha de corte para fresamento ou torneamento ou uma broca ou fresa de topo. A ferramenta de corte é adequada para aplicações de corte de metal.

[0012] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura média de cada subcamada TiN, TiC, TiCN, TiCO ou TiCNO é de 10-500 nm, preferencialmente 50- 200 nm. Se essas subcamadas forem muito finas, existe o risco das camadas não cobrirem completamente a camada abaixo e isso reduziria as propriedades da multicamada. Se, por outro lado, essas camadas forem muito espessas, as propriedades da camada seriam comparáveis a uma única camada.

[0013] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura média de cada subcamada de K-Al,O; é de 30-900 nm, preferencialmente 50-800 nm, mais preferencialmente 1000-700 nm. Se essas subcamadas forem muito finas, existe o risco das camadas não cobrirem completamente a camada abaixo e isso reduziria as propriedades da multicamada. Se, por outro lado, essas camadas forem muito espessas, as propriedades da camada seriam comparáveis a uma única camada.

[0014] En uma forma de realização da presente invenção, o revestimento compreende ainda uma camada a- Al,;0; localizada entre o substrato e a multicamada. Uma camada a-Al0; localizada abaixo da multicamada mostrou-se vantajosa por ser uma maneira promissora de aumentar a orientação 0 O 1 da multicamada subsequente.

[0015] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura da referida camada a-Al,O0; é de 0,1- um, preferencialmente 0,1-5 um, mais preferencialmente 0,1-3 um, mais preferencialmente 0,3-2 um. Se a dita camada a-Al0; for muito fina, não proporcionará nenhum aumento na orientação 0 O 1 das subcamadas de K-Al,0; subsequentes. Se a camada a-Al,0; for muito grossa, como acima de 10 um, as propriedades do revestimento serão quebradiças.

[0016] Em uma forma de realização da presente invenção, o revestimento compreende ainda uma camada de TiCN localizada entre o substrato e a multicamada. Em uma forma de realização da presente invenção, a referida camada de TiCN está localizada entre o substrato e a camada a- Al20;3. A camada de TiCN compreende preferencialmente grãos colunares. Uma camada de TiCN é vantajosa, pois contribui para a resistência ao desgaste da ferramenta de corte e também contribui para que a orientação da camada de TiCN possa se desenvolver durante o crescimento, o que é vantajoso para a orientação das camadas subsequentes.

[0017] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura da referida camada de TiCN é de 2-15 pm. Se a camada de TiCN for muito fina, as vantagens de desenvolver uma alta orientação serão reduzidas. Se a camada de TiCN for muito grossa, o revestimento sofrerá fragilidade.

[0018] Em uma forma de realização da presente invenção, a camada de TiCN exibe um coeficiente de textura TC (hkl), medido por difração de raios-X usando radiação CuKa e varredura 00-20, definida de acordo com a fórmula de Harris, em que l(hkl) é a intensidade medida (área de pico) da reflexão (hkl), l.,(hkl) é a intensidade padrão de acordo com o cartão PDF do ICDD número 42-1489, n é o número de reflexões, as reflexões usadas no cálculo são (1 11), (20 0), (22 0), (311), (331), (42 0) e (4 22), em que O TC (422) + TC (311) > 3, de preferência > 4. Fórmula de Harris: n -1 —I(RKkD |1 I(hkD TOCA = Io(hkD DD TIo(hkD) n=1 em que l(hkl) é a intensidade medida (área de pico) da reflexão (hkl) e 1,(hkl) é a intensidade padrão de acordo com um cartão PDF.

[0019] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura da referida multicamada é de 1-15 um, preferencialmente 1-10 um, mais preferencialmente 1-5 um. Se a multicamada for mais fina que 1 pum, a resistência ao desgaste da ferramenta de corte revestida será menos significativa. Se a multicamada, por outro lado, for muito grossa o revestimento será quebradiço e vantajoso com uma multicamada menos pronunciada.

[0020] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura total do revestimento é de 2-9 um e a referida multicamada de K-Al,0; compreende 5-70 subcamadas de xK-Al,0;. Esta forma de realização é adequada para aplicações de fresagem ou perfuração de corte de metal.

[0021] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura total do revestimento é de 7-25 um e a multicamada de Kx-Al,;0; compreende 5-150 subcamadas de x- Al0;3. Esta forma de realização é adequada para tornear aplicações de corte de metal.

[0022] Em uma forma de realização da presente invenção, as multicamadas consistem em subcamadas alternadas de k-Al,0; e subcamadas de TiN. As subcamadas de TiN são preferencialmente orientadas (111), resultando em uma correspondência adequada na distância interatômica com a subcamada K-Alz0; orientada subsequente (0 O 1). Isso influencia a orientação e as tensões residuais das subcamadas.

[0023] Em uma forma de realização da presente invenção, o substrato é de carboneto cimentado ou de cermet. Estes substratos têm dureza e tenacidade adequadas ao revestimento da presente invenção.

[0024] Em uma forma de realização da presente invenção, o substrato da ferramenta de corte revestida consiste em carboneto cimentado compreendendo 4-12% em peso de Co, preferencialmente 6-8% em peso de Co, opcionalmente 0,1-10% em peso de carbonetos cúbicos, nitretos ou carbonitretos de metais de grupos IVb, Vb e VIb da tabela periódica, de preferência Ti, Nb, Ta ou combinações dos mesmos, e o restante de WC.

[0025] Ainda outros objetivos e características da presente invenção serão evidentes a partir da descrição detalhada a seguir considerada em conjunto com os desenhos anexos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0026] À Figura 1 mostra uma imagem do microscópio eletrônico de varredura (SEM) do revestimento de acordo com a amostra A.

[0027] À Figura 2 mostra uma imagem do revestimento do Microscópio Eletrônico de Varredura (SEM), de acordo com a amostra B.

[0028] A Figura 3 mostra um difratograma de XRD 60-20 da amostra A. Nenhuma correção foi aplicada nas intensidades.

[0029] A Figura 4 mostra um difratograma de XRD 60-20 da Amostra D. Nenhuma correção foi aplicada nas intensidades.

MÉTODO Exame de XRD

[0030] Uma maneira comum de analisar a textura de um filme policristalino é calcular os coeficientes de textura (TC) com base na fórmula de Harris e nos cartões PDF de intensidade padrão. A textura fora do plano da multicamada K-Al203, no entanto, é difícil de ser determinada a partir do cálculo dos coeficientes de textura, uma vez que a estrutura cristalina do x-AlçsO; possui baixa simetria e, portanto, existem muitos picos de baixa intensidade no difratograma. Também há muitos picos sobrepostos. Portanto, o pico da intensidade mais alta da multicamada de xKx-Al,0; é selecionado no presente documento como uma medida da textura da camada.

[0031] Na análise da orientação das subcamadas K- Al0;3, os dados normalmente devem ser corrigidos por película fina para levar em consideração a absorção linear nas subcamadas. Em casos ideais, os dados também devem ser corrigidos para absorção nas subcamadas TiN, TiC, TiCN, TiCO, TiCO e TiCNO. No entanto, as baixas espessuras das subcamadas e o alto número de subcamadas tornam essas correções problemáticas. Uma vez que as subcamadas de x- Al,0; da presente invenção fornecem uma orientação O O 1 muito forte e uma vez que a influência de tais correções é limitada, nenhuma dessas correções é aplicada aos dados de XRD. A textura das subcamadas -Al203 da presente invenção é definida com base em dados não corrigidos, ou seja, nenhuma compensação é feita para as absorções dentro das subcamadas K- Al203 da multicamada ou para absorções dentro do TiN, TiC, TiCN, TiCO, TiCNO subcamadas da multicamada. Nesse sentido, a multicamada de K-Al,0; é tratada como uma única camada. A dispersão de fundo e os picos sobrepostos são, no entanto, corrigidos e bem conhecidos de um versado na técnica.

[0032] Na análise da orientação de qualquer camada abaixo da multicamada, a correção do filme fino deve ser aplicada às intensidades de pico, levando em consideração o coeficiente de absorção linear da camada. As absorções nas multicamadas podem ser generalizadas resumindo as espessuras das subcamadas da mesma composição em camadas únicas e fazendo os cálculos com base nessas espessuras e sua absorção.

[0033] Possíveis camadas adicionais acima, por exemplo, a multicamada afetarão as intensidades de raios-X que entram na multicamada e saem de todo o revestimento, e é necessário fazer correções para isso, levando em consideração o coeficiente de absorção linear para o respectivo composto em uma camada. Quaisquer outras camadas, como TiN, acima da multicamada, podem, alternativamente, ser removidas por um método que não influencia substancialmente os resultados da medição de XRD, por exemplo, ataque químico.

DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO

[0034] A presente invenção está relacionada a uma ferramenta de corte revestida que compreende um substrato e um revestimento, em que o revestimento compreende uma multicamada que consiste em subcamadas alternadas de xKx- Al;0; e subcamadas de TiN, TiC, TiCN, TiCN, TiCO ou TiCNO, a referida multicamada compreende pelo menos 3 subcamadas de xK-Al;0;z. A referida multicamada exibe uma difração de XRD ao longo de uma varredura 6-26 de 15º-140º, em que o pico de difração de O O 2 (área do pico) é o pico mais forte originário das subcamadas Kx-Al,0; da multicamada.

[0035] Foi verificado, surpreendentemente, que uma alta "orientação O O 1", ou seja, uma alta intensidade na reflexão dos planos 0 0 1 (em que 1 = 2, 4, 6, etc.) das subcamadas de xKx-AljOz, em uma multicamada &xK-Al,0; de multicamadas oferece resistência ao desgaste muito promissora no torneamento de aço temperado.

[0036] À abreviatura "ferramenta de corte" é designada no presente documento como indicando um pastilha de corte para fresamento ou torneamento ou uma broca Ou fresa de topo. A ferramenta de corte é adequada para aplicações de corte de metal.

[0037] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura média de cada subcamada TiN, TiC, TiCN, TiCO ou TiCNO é 10-500 nm, preferencialmente 50-200 nm. Se essas subcamadas forem muito finas, existe o risco das camadas não cobrirem completamente a camada abaixo e isso reduziria as propriedades da multicamada. Se, por outro lado, essas camadas forem muito espessas, as propriedades da camada seriam comparáveis a uma única camada.

[0038] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura média de cada subcamada K-Al,O0; é de 30-900 nm, preferencialmente 50-800 nm, mais preferencialmente 100-700 nm. Se essas subcamadas forem muito finas, existe o risco das camadas não cobrirem completamente a camada abaixo e isso reduziria as propriedades da multicamada. Se, por outro lado, essas camadas forem muito espessas, as propriedades da camada seriam comparáveis a uma única camada.

[0039] Em uma forma de realização da presente invenção, o revestimento compreende ainda uma camada a- Al;0;3 localizada entre o substrato e a multicamada. Uma camada de a-Al70; localizada abaixo da multicamada mostrou- se vantajosa por ser uma maneira promissora de aumentar a orientação O O 1 da multicamada subsequente.

[0040] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura da referida camada a-Al,0; é de 0,1 a um, preferencialmente de 0,1 a 5 um, mais preferencialmente de 0,1 a 3 um, mais preferencialmente de

0,3 a 2 um. Se a dita camada de a-Al20;z for muito fina, ela não proporcionará nenhum aumento na orientação O O 1 das subcamadas de K-Al,0; subsequentes. Se a camada de a-Al;O; for muito grossa, como acima de 10 um, as propriedades do revestimento serão quebradiças.

[0041] Em uma forma de realização da presente invenção, o revestimento compreende ainda uma camada de TiCN localizada entre o substrato e a multicamada. Em uma forma de realização da presente invenção, a referida camada de TiCN está localizada entre o substrato e a camada de a- Al;0;. A camada de TiCN compreende, preferencialmente, grãos colunares. Uma camada de TiCN é vantajosa, pois contribui para a resistência ao desgaste da ferramenta de corte e também contribui para que a orientação da camada de TiCN possa se desenvolver durante o crescimento, o que é vantajoso para a orientação das camadas subsequentes.

[0042] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura da referida camada de TiCN é de 2-15 pm. Se a camada de TiCN for muito fina, as vantagens de desenvolver uma alta orientação serão reduzidas. Se a camada de TiCN for muito grossa, o revestimento sofrerá fragilidade.

[0043] Em uma forma de realização da presente invenção, a camada de TiCN exibe um coeficiente de textura TC (hkl), medido por difração de raios-X usando radiação CuKa e varredura 60-20, definida de acordo com a fórmula de Harris, em que 1 (hkl) é a intensidade medida (área de pico) da reflexão (hkl), l. (hkl) é a intensidade padrão de acordo com o cartão PDF Número 42-1489 do ICDD, n é o número de reflexões, as reflexões usadas no cálculo são (1

11), (20 0), (22 0), (311), (331), (42 0) e (4 2 2), em que o TC (422) + TC (311) > 3, de preferência > 4.

[0044] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura da referida multicamada é de 1-15 um, preferencialmente 1-10 um, mais preferencialmente 1-5 um. Se a multicamada for mais fina que 1 um, a resistência ao desgaste da ferramenta de corte revestida será menos significativa. Se a multicamada, por outro lado, for muito grossa, o revestimento será quebradiço e vantajoso com uma multicamada menos pronunciada.

[0045] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura total do revestimento é de 2-9 um e a referida multicamada x-Al;0; compreende 5-70 subcamadas de K-Al;0;3.Esta forma de realização é adequada para aplicações de fresagem ou perfuração de corte de metal.

[0046] Em uma forma de realização da presente invenção, a espessura total do revestimento é de 7-25 um e a multicamada de x-Al;0; compreende 5-150 subcamadas de x- Al0;3. Esta forma de realização é adequada para tornear aplicações de corte de metal.

[0047] Em uma forma de realização da presente invenção, as multicamadas consistem em subcamadas alternadas de x-Al,0; e subcamadas de TiN. As subcamadas de TiN são preferencialmente orientadas (111), resultando em uma correspondência adequada na distância interatômica com a subcamada de K-Al70;z orientada (O O 1) subsequente. Isso influencia a orientação e as tensões residuais das subcamadas.

[0048] Em uma forma de realização da presente invenção, o substrato é de carboneto cimentado ou de cermet. Estes substratos apresentam dureza e rigidez adequadas ao revestimento da presente invenção.

[0049] Em uma forma de realização da presente invenção, o substrato da ferramenta de corte revestida consiste em carboneto cimentado compreendendo 4-12% em peso de Co, preferencialmente 6-8% em peso de Co, opcionalmente 0,1-10% em peso de carbonetos cúbicos, nitretos ou carbonitretos de metais de grupos IVb, Vb e VIb da tabela periódica, de preferência Ti, Nb, Ta ou combinações dos mesmos, e restante de WC.

[0050] Em uma forma de realização da presente invenção, o substrato consiste em carboneto cimentado com uma zona superficial enriquecida em fase aglutinante. A espessura da zona da superfície enriquecida da fase ligante é preferencialmente 5-35 um, medida a partir da superfície do substrato e em direção ao núcleo do substrato. A zona enriquecida da fase aglutinante tem em média um conteúdo da fase aglutinante pelo menos 50% maior que o conteúdo da fase aglutinante no núcleo do substrato. Uma zona de superfície enriquecida em fase aglutinante aumenta a resistência do substrato. Um substrato com alta tenacidade é preferido em operações de corte como torneamento de aço.

[0051] Em uma forma de realização da presente invenção, o substrato consiste em carboneto cimentado com uma zona superficial essencialmente livre de carbonetos cúbicos. A espessura da zona superficial essencialmente livre de carbonetos cúbicos é preferencialmente de 5-35 um, medida a partir da superfície do substrato e em direção ao núcleo do substrato. O termo "essencialmente livre" significa que nenhum carboneto cúbico é visível em uma análise ocular de uma seção transversal em um microscópio óptico de luz.

[0052] Em uma forma de realização da presente invenção, o substrato consiste em um carboneto cimentado com uma zona superficial enriquecida em fase ligante, como divulgado acima, em combinação com uma zona superficial essencialmente livre de carbonetos cúbicos, como divulgado acima.

[0053] Em uma forma de realização da presente invenção, uma camada xXK-Al,O0; é a camada mais externa do revestimento. Alternativamente, uma ou mais camadas adicionais podem cobrir as multicamadas, como camadas de TiN, TiC, AlJ0; e/ou combinações das mesmas. Em uma forma de realização da presente invenção, como uma ou mais camadas adicionais que cobrem a multicamada são removidas da face do flanco ou da saída da ferramenta de corte ou da aresta de corte ou combinações das mesmas.

[0054] Em uma forma de realização da presente invenção, o revestimento é pós-tratado por jateamento ou escovação para liberar as tensões de tração das camadas revestidas com CVD e reduzir a rugosidade da superfície.

[0055] Em uma forma de realização da presente invenção, o revestimento compreende uma camada de K-Al;O; que é altamente orientada com planos 001 paralelos à superfície do substrato. Em uma forma de realização, a camada A-A exibe um coeficiente de textura TC (hkl), medido por difração de raios X usando radiação CuKa e varredura 6O- 260, definida de acordo com a fórmula de Harris na - TEQIT = I(RkD) : > o I(hkD) |n Io (hkl) n=l em que 1 (hkl) é a intensidade medida (área de pico) da reflexão (hkl), e (hkl) é a intensidade padrão de acordo com o cartão PDF de ICDD número 00-010-0173, n é o número de reflexões usadas no cálculo e onde as reflexões (hkl) usadas são (1 0 4), (11 0), (11 3), (024), (11 6), (21 4), (3 O O) e (0 O 12), em que TC (0 O 12)2 2, preferencialmente > 4, mais preferencialmente > 5.

EXEMPLOS

[0056] Modalidades da presente invenção serão divulgadas com mais detalhes em conexão com os exemplos a seguir. Os exemplos devem ser considerados como formas de realização ilustrativas e não limitativas. Nos exemplos a seguir, ferramentas de corte revestidas (pastilhas) foram fabricadas, analisadas e avaliadas em testes de corte.

[0057] Seis tipos de revestimentos foram depositados em um reator CVD tipo radial longitudinal 530, com capacidade para acomodar 10.000 pastilhas de corte de tamanho de 1,27 cm (meia polegada). Dos quatro tipos de amostras, as amostras A e B são exemplos da invenção e as amostras C e D são referências. As amostras foram inseridas com a geometria do tipo ISO CNMG 120408-PM.

[0058] A composição dos substratos das amostras A-D é composta por 7,2% em peso de Co, 2,9% em peso de TaC, 0,5% em peso de NbC, 1,9% em peso de TiC, 0,4% em peso de TiN e o restante em WC.

[0059] As espessuras da camada foram analisadas em um microscópio óptico de luz através do estudo de uma seção transversal de cada revestimento com ampliação de 1000x. As espessuras da camada são apresentadas na Tabela

1. Tabela 1. Espessuras de camadas Amostra TiN+TiCN+ a-Al.O; | (TiN+x- K-Al,0; | Total camada de | [um] Al203) x [pm] [pm] ligação [pm] [um] A(Invenção) 9,3 1,0 4,6 14,9 (x=6) B (Invenção) 3,5 0,9 2,8 7,2 (x=6) C(Referência) | 10,3 1,1 4,0 15,4 (x=1) Fra De EE E ea Deposição de DCV

[0060] Um primeiro revestimento mais interno de cerca de 0,4 um TiN foi depositado sobre todos os substratos em um processo a 400 mbar e 885ºC. Foi utilizada uma mistura gasosa de 48,8% em volume de H,, 48,8% em volume de N; e 2,4% em volume de TiCl,.

[0061] Posteriormente, um TiCN de MTCVD de espessura de cerca de 2 um (Amostra B) ou cerca de 8 um (Amostra A, C, D) foi depositado em duas etapas, um TiCN interno e um TiCN externo.

[0062] O TiCN interno foi depositado por cerca de minutos a 55 mbar a 885ºC em uma mistura gasosa de 3,0% em volume de TiCl,., 0,45% em volume de CH;CN, 37,6% em volume de N; e restante de H>.

[0063] O TiCN externo foi depositado a 55 mbar a 885ºC em uma mistura gasosa de 7,8% em volume de Nº, 7,8% em volume de HCl, 2,4% em volume de TiCl4, 0,65% em volume de CH;CN e restante de H>.

[0064] No topo da camada de MTCVD TiCN, uma camada de ligação de aproximadamente 1 um de espessura foi depositada a 1.000ºC por um processo que consiste em quatro etapas de reação separadas.

[0065] Primeiro, um HTCVD TiCN foi depositado a 400 mbar, usando uma mistura gasosa de 1,5% em volume de Ticl4, 3,4% em volume de CH, 1,7% em HCl, 25,5% em volume de N; e 67,9% em volume de H,.

[0066] As três próximas etapas foram todas depositadas a 70 mbar. Na primeira (TiCNO-l1), foi utilizada uma mistura gasosa de 1,5% em volume de TiCl4, 0,40% em volume de CH;CN, 1,2% em volume de CO, 1,2% em volume de HCl, 12,0% em volume de N; e o restante de H,. A etapa seguinte (TiCNO-2) utilizou uma mistura gasosa de 3,1% em volume de TiCl,, 0,63% em volume de CH;CN, 4,6% em volume de CO, 30,6% em volume de N; e o restante de Ho. Na última etapa da camada de ligação (TiN), foi utilizada uma mistura gasosa de 3,2% em volume de TiCl4, 32,3% em volume de N; e 64,5% em volume de H,.

[0067] Antes do início da nucleação subsequente de Al;0;3, a camada de ligação na amostra A, B e C foi oxidada por 4 minutos em uma mistura de CO,, CO, N; e Ho. Na amostra D, não foi realizada oxidação.

[0068] Nas amostras A, B e C, uma camada de aproximadamente 1 um de a-Al;O0; foi depositada no topo da camada de ligação a 1000ºC e 55 mbar em duas etapas. A primeira etapa continha uma mistura de gás de 1,2% em volume de AICl;, 4,7% em volume de CO;, 1,8% em volume de HCl e o restante H,, e uma segunda etapa continha uma mistura gasosa de 1,2% em volume de AlC;3, 4,7% em volume de CO;, 2,9% em volume de HCl, 0,58% em volume de HS e o restante de H;.

[0069] Na amostra (CC, uma camada de TiN de aproximadamente 0,1 um foi depositada no topo da camada a- Al20;3 a 1000ºC e 55 mbar em uma mistura gasosa de 57,5% em volume de H,, 41,1% em volume de N, e 1,4% em volume de TiCla. No topo desta camada de TiN, uma camada de xK-AlsO;3 foi depositada em duas etapas a 1000ºC e 55 mbar. A primeira etapa continha uma mistura de gás de 2,3% em volume de AICl;, 4,6% em volume de CO,, 1,7% em volume de HCl e o restante H,, e uma segunda etapa continha uma mistura de gás de 2,2% em volume de AlCl;3, 4,4% em volume de CO;, 5,5% em volume de HCl, 0,33% em volume de H;S e Oo restante de H7. As primeiras etapas do processo de K-Al-sO; foram realizadas por 10 minutos e a segunda etapa foi ajustada para fornecer uma espessura total da camada de x- Al70; de 4,0 um.

[0070] Nas amostras A e B, as três etapas do processo acima (TiN, primeiro processo de xKx-Al,0;3, segundo processo de K-Al,0;3) foram repetidas 6 vezes, formando uma multicamada TI1N/K-Al;0;. Em ambas as amostras, a mesma espessura para as subcamadas de TiN foi usada como na amostra C (aproximadamente 0,1 um). Para a multicamada xKx- Al70;3, o mesmo tempo de processo (10 minutos) da amostra C foi usado para a primeira etapa do processo K-Al;0; nas etapas repetidas. O tempo de processo para a segunda etapa foi ajustado para fornecer uma espessura total da multicamada TIN/K-Al,70; de 4,6 um (amostra A) e 2,8 pum (amostra B), respectivamente.

[0071] Na amostra D, 4,8 um Kx-Al,0; foi depositado diretamente na camada de ligação. O K-Al,0; foi depositado em duas etapas do processo, usando as mesmas misturas de gases descritas para as amostras A, B e C. A primeira etapa foi realizada por 10 minutos e a segunda ajustada para fornecer a espessura total de x-Al;0; de 4,8 um.

Análise de XRD

[0072] A fim de investigar a textura da difração de raios-X (XRD) da multicamada de K-A,20; foi realizada na face do flanco usando um difratômetro PANalytical CubixX*? equipado com um detector PIXcel. As ferramentas de corte revestidas foram montadas em suportes de amostras para garantir que a face do flanco das amostras estivesse paralela à superfície de referência do suporte de amostras e também que a face de flanco estivesse na altura apropriada. A radiação Cu-Kau foi utilizada para as medições, com tensão de 45 kV e corrente de 40 mA. Foram empregadas fenda antidispersão de 1/2 grau e fenda de divergência de 1/4 grau. A intensidade difratada da ferramenta de corte revestida foi medida na faixa de 15º a 140º 20, isto é, em um ângulo de incidência 6 variando de 7,5 a 70º.

[0073] As intensidades de pico em um difratograma de XRD foram fornecidas. Os difratogramas (sem correção aplicada) da Amostra A e Amostra D são mostrados na Figura 3 e Figura 4, respectivamente. Na Figura. 3, os picos originários dos planos (O o 1) mostram uma forte intensidade em 26 = 19,85º, 40,33º e 62,24º para os planos (0 0 2), (0 0 4) e (0 O 6), respectivamente. Em comparação com o cartão PDF do ICDD número 00-052-0803, esses picos devem ter 11%, 8% e 7% de intensidade para os planos (0 O 2), (0 04) e (0 0 6) respectivamente. O pico mais forte de acordo com o cartão PDF 00-052-0803 é o (1 1 2) dificilmente observável na Figura 3. O segundo pico mais forte do cartão PDF 00-052-0803 é o (0 1 3) que pode ser observado como um pico fraco na Figura 3. A multicamada de K-Al,0; da amostra A mostra uma textura forte com planos (O O 1) paralelamente à superfície. Na Figura 4, as reflexões do plano (1 1 2) e do (0 1 3) são claramente visíveis. Os valores de 26 dos picos de K-Al,0; que foram usados para determinar a textura das subcamadas de K-Al,O0; das amostras e as intensidades desses picos estão listados na Tabela 2. Tabela 2. Intensidades de pico (área de pico) do difratograma de XRD x-Al;0;3, normalizadas de modo que o pico mais forte de x-Al,0; seja ajustado para 100,0 na intensidade. Pico (h| 20 (*) Amostra A | Amostra B | Amostra Amostra k 1) Cc D (0 O 2) |19,85º 100,0 100,0 100,0 (o 1 3) |31,89º (1 2 2) |34,81º 100,0 (o o 4) jao,34º [64,0 —j6 a Jeso (1,0 | (o 06) 162,30

[0074] As texturas das camadas TiCN e o-AlsO; também foram investigadas. Os coeficientes de textura TC (hkl) foram medidos por difração de raios X usando radiação CuKa e varredura 60-20. Fórmula de Harris n -l I(hkD) |1 I(hkl TctnkD = 20AD. 2 1TORkD Io (hkI) |n 19(hkl) n=1 foi usada no cálculo em que l1(hkl) é a intensidade medida (área de pico) da reflexão (hkl), l. (hkl) é a intensidade padrão, n é o número de reflexões usadas no cálculo e (hkl) as reflexões utilizadas. A correção de filme finos e as correções para absorção nas camadas de cobertura foram corrigidas na análise de textura da camada de TiCN e da camada de a-Al;O0;. As correções devidas às absorções nas multicamadas foram generalizadas resumindo as espessuras das 6 subcamadas de TiN e das 6 subcamadas de xK-Al,O0; e calculam como se apenas uma camada de TiN e uma camada de K-Al,0; estivessem cobrindo a camada de investigação.

[0075] Para a camada TiCN, foi utilizado o cartão PDF de ICDD número 42-1489, o número de reflexões foi 7 e as reflexões (hkl) utilizadas são (1 1 1), (2 0 0), (22 0), (3 1 1), (3 3 1), (4 2 0) e (4 2 2). A correção de filme fino foi aplicada para a camada de TiCN e os dados foram corrigidos para absorções nas camadas acima, isto é, a camada a-Al;0;3, as subcamadas XKx-Al,0; e as subcamadas de TiN. Os resultados são mostrados na Tabela 3.

[0076] Para a camada Qa-AlO0;3, foi utilizado o cartão PDF do ICDD número 00-010-0173, o número de reflexões foi 8 e as reflexões (hkl) utilizadas são (1 O 4), (11 0), (11 3), (024), (11 6), (214), (300) e (0 O 12). A correção de película fina foi aplicada para a camada a-Al,0; e os dados foram corrigidos para absorções nas camadas acima, isto é, as subcamadas K-Al;O0; e as subcamadas de TiN. Os resultados são mostrados na Tabela 4.

Tabela 3. Coeficientes de textura de TiCN. Amostra | TC111 | TC200 | TC220 | TC311 | TC331 | TC420 | TC422 | TC311+ TC422 A 0,34 [0,01 [0,11 j2,04 [0,149 [0,19 |3,81 |5,85 B 0,72 [0,11 [0,55 j2,66 [0,73 [0,41 |1,83 [4,49 C 0,29 [0,00 [0,06 j1,92 [0,30 [0,11 |4,33 [6,25 [D — Jo,81 [0,02 [0,12 [1,99 [0,59 [0,28 |3,20 |5,19 | Tabela 4. Coeficientes de textura de a-AlsO3z. [ Amostra | TC104 TC024 | TC116 | TC214 | TC300 | TCO012 la — Jo,os [0,82 [0,04 [0,23 [0,04 [0,04 Jo,00 [6,74 | iB —Jo,36 [0,52 [0,14 [0,36 [0,37 [0,13 |0o,05 |6,07 | [e — Jo,o3 [1,23 [0,02 [0,19 [0,04 |o,08 | 0,00 6,42 | Teste de Desgaste

[0077] A resistência ao desgaste de cratera das pastilhas de corte revestidas do tipo ISO CNMG120408 foi avaliada em torneamento longitudinal em aço de rolamentos de esferas (Ovako 825B) usando os seguintes dados de corte: Velocidade de corte, v.: 220m/min. Avanço de corte, f£: 0,3 mm/ver. Profundidade de corte, an: 2 mm

[0078] Foi utilizado fluido de trabalho de metal miscível em água para resfriamento.

[0079] Cada pastilha foi testada em intervalos de 2 minutos, em que o desgaste de cratera era medido a cada intervalo. O tempo de vida da pastilha foi considerado atingido quando o substrato abaixo do revestimento foi exposto pela primeira vez. Os tempos de vida dos dois testes são mostrados na Tabela 5.

Tabela 5 - Resultados de desgaste Eno Amostra - Teste 1 vida - Teste [minutos] 2 [minutos]

[0080] Para a amostra A no teste 2, o teste foi finalizado após 44 minutos, mesmo que nenhum substrato tenha sido exposto, portanto o tempo de vida é indicado como > 44 minutos.

[0081] A partir dos testes de corte, pode-se concluir que as Amostras A e C orientadas para 001 mostram uma maior resistência ao desgaste de cratera no giro longitudinal em aço de rolamento de esferas, do que a Amostra D. A camada de 1 um de a-Al;0; nos revestimentos da Amostra A e Amostra C sozinhas não pode explicar as grandes diferenças na resistência ao desgaste em comparação com a amostra D. Portanto, uma alta orientação 001 do K-Al,O0; é considerada vantajosa. A amostra A teve um desempenho melhor que a amostra C e a diferença entre esses revestimentos é que a amostra A possui uma multicamada K- Al203, enquanto a amostra C possui a única camada K-Al203z. A amostra A com a multicamada O001l-x-Al,0; bem orientada é, portanto, a amostra com melhor desempenho nos testes.

[0082] Embora a invenção tenha sido descrita em conexão com várias formas de realização exemplares, deve ser entendido que a invenção não deve ser limitada às formas de realização exemplares reveladas; pelo contrário, ela pretende cobrir várias modificações e disposições equivalentes nas reivindicações anexas. Além disso, deve ser reconhecido que qualquer forma ou forma de realização da invenção revelada pode ser incorporada em qualquer outra forma ou forma de realização revelada ou descrita ou sugerida como uma questão geral de escolha do projeto.

É intenção, portanto, limitar-se apenas conforme indicado pelo escopo das reivindicações anexas.

Claims

REIVINDICAÇÕES l. Ferramenta de corte revestida que compreende um substrato e um revestimento, em que o revestimento compreende: uma multicamada que consiste em subcamadas alternadas de x-Al,0; e subcamadas de TiN, TiC, TiCN, TiCO ou TiCNO, a referida multicamada compreende pelo menos 3 subcamadas de K-Alz2O03, caracterizada pelo fato de que a referida multicamada exibe uma difração de XRD ao longo de uma varredura 0-26 de 15º-140º, em que o pico de difração de O O 2 (área do pico) é o pico mais forte originário das subcamadas de K-Al,O; da multicamada.
2. Ferramenta de corte revestida de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a espessura média de cada subcamada TiN, TiC, TiCN, TiCO ou TiCNO é de a 500 nm.
3. Ferramenta de corte revestida de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que a espessura média de cada subcamada de x-Al,0; é de 30-900 nm, de preferência 50-800 nm.
4. Ferramenta de corte revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo adicionalmente uma camada de a-Al,O; localizada entre o substrato e a multicamada.
5. Ferramenta de corte revestida de acordo com a reivindicação 4, em que a espessura da referida camada a- Al;0; é de 0,1-10 um, preferencialmente 0,1-5 um, mais preferencialmente 0,1-3 um.
6. Ferramenta de corte revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, compreendendo adicionalmente uma camada de TiCN localizada entre o substrato e a multicamada.
7. Ferramenta de corte revestida de acordo com a reivindicação 6, em que a espessura da referida camada de TiCN é de 2-15 um.
8. Ferramenta de corte revestida de acordo com a reivindicação 6 ou 7, em que a camada de TiCN exibe um coeficiente de textura TC (hkl), medido por difração de raios-X usando radiação CuKa e varredura 60-20, definida de acordo com a fórmula de Harris onde l1(hkl) é a intensidade medida (área de pico) da reflexão (hkl), e (hkl) é a intensidade padrão de acordo com o cartão PDF do ICDD número 42-1489, n é o número de reflexões, as reflexões usadas no cálculo são (1 1 1), (2 0 0), (22 0), (31 1), (3 31), (4 2 0) e (4 2 2), em que o TC (422) + TC (311)> 3, preferencialmente > 4.
9. Ferramenta de corte revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a espessura da referida multicamada de Kx-Al,0; é de 1-15 um.
10. Ferramenta de corte revestida,de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a espessura total do revestimento é de 2-9 um e a referida multicamada de x-Al,0; compreende 5-70 subcamadas de xKx- Al203.
11. Ferramenta de corte revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que a espessura total do revestimento é de 77-25 um e a multicamada de K-Al,0; compreende 5-150 subcamadas de x-

Al2O03.
12. Ferramenta de corte revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que as multicamadas consistem em subcamadas alternadas de xKx-Al%sO; e subcamadas de TiN.
13. Ferramenta de corte revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que o substrato é de carboneto cimentado ou de cermet.
14. Ferramenta de corte revestida de acordo com qualquer uma das reivindicações precedentes, em que O substrato é de carboneto cimentado com uma composição compreendendo 4-12% em peso de Co, 0,1-10% em peso de carbonetos cúbicos, nitretos ou carbonitretos de metais dos grupos IVb, Vb e VIb da tabela periódica, de preferência Ti, Nb, Ta ou combinações dos mesmos e o restante de WC.