CZ305378B6 - Vložka řezného nástroje obsahující podklad z tvrdokovu a povlak - Google Patents

Vložka řezného nástroje obsahující podklad z tvrdokovu a povlak Download PDF

Info

Publication number
CZ305378B6
CZ305378B6 CZ2003-1757A CZ20031757A CZ305378B6 CZ 305378 B6 CZ305378 B6 CZ 305378B6 CZ 20031757 A CZ20031757 A CZ 20031757A CZ 305378 B6 CZ305378 B6 CZ 305378B6
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
weight
carbide
binder phase
coating
cutting tool
Prior art date
Application number
CZ2003-1757A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ20031757A3 (en
Inventor
Anna Sandberg
Olof Kruse
Benno Gries
Original Assignee
Seco Tools Ab
H. C. Starck 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
Priority claimed from SE0004817A external-priority patent/SE0004817D0/xx
Application filed by Seco Tools Ab, H. C. Starck Gmbh & Co. Kg filed Critical Seco Tools Ab
Publication of CZ20031757A3 publication Critical patent/CZ20031757A3/cs
Publication of CZ305378B6 publication Critical patent/CZ305378B6/cs

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
    • 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy

Landscapes

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

Abstract

Vložka řezného nástroje obsahuje podklad z tvrdokovu na bázi karbidu wolframu a povlak. Tvrdokov obsahuje od 4 do 15 % hmotnostních pojivové fáze s plošně centrovanou kubickou strukturou, přičemž pojivová fáze obsahuje od 35 do 60 % hmotnostních železa a zbytek niklu, kromě nečistot a minoritních množství rozpuštěných prvků. Vložky mohou být použity pro frézování a soustružení nízko a středně legovaných ocelí, stejně jako nerezových ocelí.

Description

Oblast techniky
Tento vynález se týká vložky řezného nástroje, obsahující podklad z tvrdokovu na bázi karbidu wolframu a povlak. Tvrdokov má železo-niklovou pojivovou fázi, vykazující plošně centrovanou kubickou strukturu (fcc). Jako výsledek se získává povlečená vložka bez kobaltu, s alespoň stejně dobrými vlastnostmi ve strojírenství, jako mají povlečené vložky z tvrdokovu, s pojivém na bázi kobaltu. Vložka je použitelná pro frézování a soustružení nízko a středně legovaných ocelí, právě tak jako nerezových ocelí.
Dosavadní stav techniky
Tvrdokovy jsou kompozitní materiály, obsahující zma tvrdé fáze a pojivovou fázi, která spojuje zma tvrdé fáze. Příkladem tvrdokovu je karbid wolframu (WC) a kobaltu (Co), známý také jako kobaltem slinutý karbid wolframu neboli WC-Co. Tvrdou složkou je zde karbid wolframu, zatím co pojivová fáze je založena na kobaltu, například kobalt-wolframová grafitová slitina. Obsah kobaltu je obecně od 6 do 20 % hmotnostních. Pojivová fáze je složena hlavně z kobaltu, s přídavkem rozpuštěného wolframu a uhlíku.
Kobalt je tedy hlavním pojivém ve tvrdokovech. Například okolo 15 % světové roční prvotní výroby kobaltu je využíváno pro výrobu tvrdých materiálů, včetně spékaných karbidů na bázi karbidu wolframu. Asi 25 % světové roční prvotní výroby kobaltu je používáno pro výrobu vysoce legovaných slitin, vyvíjených pro moderní letecké turbinové motory - jde o činitel, který přispívá k tomu, že byl kobalt označen jako strategická surovina. Zhruba polovina světových zdrojů prvotního kobaltu se nalézá v politicky nestabilních oblastech. Tyto faktory nejenže přispívají k vysoké ceně kobaltu, ale také vysvětlují jeho nevypočitatelná cenová fluktuace.
Průmyslové zacházení se surovými materiály tvrdokovů mohou jeho inhalací způsobit plicní onemocnění. Studie, kterou zpracoval Moulin a kol. (1998) ukazuje, že existuje závislost mezi rakovinou plic a vystavením inhalaci částeček obsahujících karbid wolframu a kobalt.
Bylo by tedy žádoucí redukovat množství kobaltu použitého jako pojivová fáze v tvrdokovech.
Byly pokusy dosáhnout tohoto cíle v tvrdokovech náhradou pojivové fáze na bázi kobaltu pojivovou fází železo - kobalt - nikl (Fe-Co-Ni-pojivo). Tvrdokovy s železem bohatým Fe-Co-Ni pojivém tak byly posíleny stabilizováním základu tělesně centrované kubické struktury (bcc) v Fe-Co-Ni pojivu. Této struktury bcc bylo dosaženo martenzitickou transformací. Tvrdokov se zvýšenou odolností proti korozi byl získán s niklem bohatou, železo - niklovou pojivovou fází, při vysokém obsahu pojivá.
EP-A-1024207 se vztahuje ke spékanému slinutému karbidu, obsahujícímu 50 až 90 % hmotnostních velmi jemného prášku karbidu wolframu ve vytvrditelné pojivové fázi. Pojivová fáze obsahuje, jako přídavek k železu, 10 až 60 % hmotnostních kobaltu, méně než 10 % hmotnostních niklu, 0,2 až 0,8 % hmotnostního uhlíku a chrom a wolfram a možný je i molybden a/nebo vanad.
JP 2-15159 A se vztahuje k substrátu, obsahujícímu tvrdou fázi se složením (Ti,M)CN, kde M je jeden nebo více z prvků Ta, Nb, W a Mo. Navíc obsahuje pojivovou fázi vybranou ze skupiny Co, Ni a Fe. Substrát je pokrytý tvrdým povlakem, založeným na Ti.
US patent 4 531 595 popisuje vložku pro zemní vrtné nástroje, jako jsou vrtné korunky, s diamanty vloženými mezi spékané matice karbidu wolframu a Ni-Fe pojivá. Matice má před spéká-1 CZ 305378 B6 ním částečky velikosti okolo 0,5 pm až asi 10 pm. Ni-Fe pojivo představuje asi 3 % až asi 20 % hmotnostních matice.
US patent 5 773 735 popisuje slinutý karbid wolframu v tvrdé fázi, s pojivovou fází vybranou ze skupiny zahrnující Fe, Ni, a Co. Průměrná velikost zrn karbidu wolframu je nanejvýš 0,5 pm a materiál je bez inhibitorů růstu zrna.
V US patentu 6 024 776 jsou popsány slinuté karbidy, které mají pojivovou fázi Co-Ni-Fe. Pojivová fáze Co-Ni-Fe je unikátní v tom, že dokonce když je namáhána až k plastické deformaci, pojivová fáze v podstatě udržuje svou plošně centrovanou kubickou strukturu krystalů a vyhne se napětí a/nebo deformaci vyvolané fázovou přeměnou.
Dokument WO 99/59755 se vztahuje k metodě pro výrobu kovových a slitinových prášků, které obsahují přinejmenším jeden z kovů železo, měď, cín, kobalt nebo nikl. Podle této metody je vodný roztok kovových solí smíchán s vodným roztokem kyseliny karboxylové. Sedlina je pak odloučena od matečného roztoku a potom zredukována na kov.
EP 085 125 se týká slinuté karbidové kompozice, která obsahuje od asi 80 do 97 % hmotnostních ohnivzdorných částic, například z karbidu wolframu a kovové základní hmoty ze slitiny tvořené 5 až 50 % hmotnostními niklu, přičemž zbytek 50 až 95 % hmotnostních tvoří železo. Podle jednoho ztělesnění slitina může také obsahovat mangan. Kompozice je vhodná pro vrtání hornin.
Japonský dokument JPH 0 222 454 se týká řezného nástroje s podkladem a tenkým povlakem o tloušťce od 0,1 do 1,5 pm, přičemž zpracování iontovou implantací se aplikuje na povlakovou vrstvu a složky pro iontovou aplikaci pronikají do povrchové části podkladu přes povlakovou vrstvu. Přitom adhezní pevnost povrchu podkladu a tvrdost povlakové vrstvy se mohou zlepšit a může se dostat řezný nástroj, který má vynikající odolnost proti opotřebení. Podle anglického překladu abstraktu, tloušťka povlaku je od 0,1 do 1,5 pm, co je také v souladu s tabulkou 1. Z této tabulky je zřejmé, že tloušťka povlaku může činit například od 0,2 do 1,4 pm.
Dokument JPH 0 222 454 je třeba pokládat za nejbližší dosavadní stav techniky, protože náleží do stejné technické oblasti jako předmětný vynález, totiž jde o řeznou vložku pro obrábění kovů a zahrnuje podklad a povlak, jako v případě předmětného vynálezu.
Při studiu dokumentu JPH 0 222 454 z hlediska zmíněného procesu se dochází k závěru, že odborník v oboru by nenašel návod, který by ho zavedl k předmětnému vynálezu. Nikde není popsáno ani nejsou uvedeny náznaky, jak modifikovat dokument JPH 0 222 454, aby se došlo k řešení, které je předmětem přítomného vynálezu. Všechny příklady v tabulce 1 z dokumentu JPH 0 222 454 mají pojivovou fázi na bázi kobaltu. Jediným příkladem, kdy je obsaženo železo, je v dokumentu JPH 0 222 454 vzorek 6 s 1 % hmotnostním železa, co je méně než podle předmětného vynálezu. Dále, i když dokument JPH 0 222 454 se týká zlepšení odolnosti proti opotřebení vložky řezného nástroje, řešení je založeno na použití iontové implantace složek, které jsou infiltrovány na povrchovou vrstvu podkladu prostřednictvím povlakové vrstvy.
Kombinace dokumentu JPH 0 222 454 s údaji z EP 085 125, neumožňuje řešit problém předmětného vynálezu, protože dokument EP 085 125 se týká slinuté karbidové kompozice vhodné pro vrtání hornin. Jelikož podmínky při opotřebování během vrtání hornin jsou odlišné od podmínek opotřebování během obrábění kovů, odborník v oboru by nezvažoval pojivovou fázi z dokumentu EP 0 085 125, jako zřejmou alternativu pro pojivovou fázi z kobaltu. Dokument EP 085 125 neuvažuje o znaku spočívajícím v povlaku uspořádaném na podkladu podle předmětného vynálezu. Kromě toho dokument EP 085 125 uvádí, že v pojivové slitině by mohlo být přítomno od 5 do 20 % hmotnostních manganu. Z výše uvedených důvodů dokument JPH 0 222 454 kombinovaný s dokumentem EP 085 125 by nevedl k předmětnému vynálezu.
-2CZ 305378 B6
Podstata vynálezu
Předmětem tohoto vynálezu je vložka řezného nástroje obsahujícího podklad z tvrdokovu a povlak, jejíž podstata spočívá v tom, podklad z tvrdokovu sestává z
a) karbidu wolframu a
b) 4 až 15 % hmotnostních pojivové fáze obsahující 35 až 60 % hmotnostních železa a zbytek niklu, kromě nečistot a minoritní množství W, C, Cr, V, Zr, Hf, Ti, Ta nebo Nb, jako výsledek rozpuštění v pojivové fázi těchto prvků ze zahrnutých karbidových složek během procesu slinování.
Výhodné provedení tohoto vynálezu spočívá ve vložce řezného nástroje, jejíž podstata spočívá v tom, že podklad z tvrdokovu dále obsahuje až 8,5 % kubických karbidů a méně než 1 % inhibitoru růstu zm vybraného z karbidu chrómu a/nebo karbidu vanadu.
Jiné výhodné provedení tohoto vynálezu spočívá v některé ze svrchu popsaných vložek, jejíž podstata spočívá v tom, že zmíněná pojivová fáze má plošně centrovanou kubickou strukturu.
Výhodně tento vynález spočívá v kterémkoli ze svrchu uvedených provedení vložky řezného nástroje, jejíž podstata spočívá v tom, že zmíněná pojivová fáze obsahuje od 40 do 60 % hmotnostních železa, s výhodou od 42 do 58 % hmotnostních železa.
Výhodně tento vynález spočívá v kterémkoli ze svrchu uvedených provedení vložky řezného nástroje, jejíž podstata spočívá v tom, že zmíněný tvrdokov obsahuje od 5 do 15 % hmotnostních pojivové fáze, s výhodou od 6 do 13 % hmotnostních pojivové fáze a nej výhodněji od 7 do 12 % hmotnostních pojivové fáze.
Jiné výhodné provedení tohoto vynálezu spočívá ve vložce, jejíž podstata spočívá v tom, že zmíněný tvrdokov obsahuje od 4 do 12 % hmotnostních pojivové fáze, s výhodou od 4,5 do 11 % hmotnostních pojivové fáze a nej výhodněji od 5 do 10 % hmotnostních pojivové fáze.
Výhodně tento vynález spočívá v kterémkoli ze svrchu uvedených provedení vložky řezného nástroje, jejíž podstata spočívá v tom, že zmíněný povlak je vytvořen z vnitřní vrstvy 2 až 4 gm Ti (C,N), následované vícevrstvou 2 až 4 gm A12O3 a TiN.
Objasnění výkresů
Obr. 1 ukazuje nárůst povlaku na karbidu wolframu na základním tvrdokovu s pojivém Co na obrázku ze skanovacího elektronového mikroskopu a obr. 2 odpovídá povlaku na tvrdokovu podle vynálezu. Měřítko os je znázorněno na fotografiích.
Popis vynálezu
Dále se uvádí podrobnější údaje vztahující se k nárokovanému řešení.
S překvapením bylo v souvislosti s předmětným vynálezem nalezeno, že vložky, obsahující tvrdokov na bázi karbidu wolframu se železo-niklovým pojivém a povlakem, vykazující přinejmenším tak dobré vlastnosti ve strojírenství, jako povlaky obchodní kvality konvenčních tvrdokovů s kobaltovým pojivém a povlakem podle dosavadního stavu techniky.
-3CZ 305378 B6
Předmětný vynález se tedy týká povlečené vložky řezného nástroje, obsahující jako podklad tvrdokov na bázi karbidu wolframu a povlak. Pro použití ve frézovacích aplikacích tvrdokov obsahuje 5 až 15 % hmotnostních železa a niklu, tvořících pojivovou fázi, výhodně 6 až 13 % hmotnostních, nejvýhodněji 7 až 12 % hmotnostních. Pro použití v soustružnických aplikacích obsahuje tvrdokov 4 až 12 % hmotnostních železa a niklu, tvořících pojivovou fázi, výhodně 4,5 až 11 % hmotnostních, nej výhodněji 5 až 10 % hmotnostních. Podrobněji, spojovací fáze obsahuje slitinu, která je složena z 35 až 65 % hmotnostních železa a z 65 až 35 % hmotnostních niklu, výhodně 40 až 60 % hmotnostních železa a 60 až 40 % hmotnostních niklu, nejvýhodněji 42 až 58 % hmotnostních železa a 58 až 42 % hmotnostních niklu. Ve spékaných materiálech obsahuje pojivová fáze také malá množství wolframu, uhlíku a další prvky, jako je chrom, vanad, zirkon, hafnium, titan, tantal nebo niob, jako výsledek rozpuštění těchto prvků v pojivové fázi ze složek, zahrnutých v karbidu během procesu spékání. Navíc, stopové množství jiných prvků se může projevit jako nečistoty. Pojivová fáze vykazuje obvykle plošně centrovanou kubickou strukturu.
Zrna karbidu wolframu mají průměrnou délku okolo 0,4 až 1,0 pm, s výhodou 0,5 až 0,9 pm. Tyto hodnoty se měří na rovném, vyleštěném, příčném řezu vzorku spékaného materiálu.
Kromě karbidu wolframu mohou být přidány také jiné složky a zahrnuty do tvrdé fáze ve spékaném materiálu. V jednom výhodném ztělesnění může být použit kubický karbid ve složení (Ti, Ta, Nb, W) C. V jiném výhodném ztělesnění může kubický karbid obsahovat také Zr a/nebo Hf. V nejvýhodnějším ztělesnění je používán (Ta, Nb, W) C. Kubický karbid je přítomen v množství 0,1 až 8,5 % hmotnostních, výhodně 0,5 až 7,0 % hmotnostních, nejvýhodněji 1 až 5,0 % hmotnostních.
Kromě toho k tvrdé fázi, jako je karbid wolframu a kubický karbid, může být přidáno malé množství (méně než 1 % hmotnostní) karbidu chrómu a/nebo karbidu vanadu, jako inhibitoru růstu zm.
Celková koncentrace uhlíku v tvrdokovu podle předmětného vynálezu se vybírá tak, aby se vyhnulo volnému uhlíku nebo eta fázi.
Povlak sestává z jedné nebo více vrstev, jak je dobře známé v oboru. V jednom výhodném ztělesnění povlak sestává z vnitřní vrstvy, o tloušťce asi 2 až 4 pm Ti(C,N), následuje vícevrstvý povlak o tloušťce okolo 2 až 4 μιη AI2O3 a TiN. V jiném výhodném ztělesnění povlak sestává z vnitřní vrstvy o tloušťce alespoň asi 2,5 pm Ti(C, N), následuje vrstva o tloušťce asi 0,5 až 1,5 pm A12O3, s celkovou tloušťkou povlaku okolo 3,5 až 6,5 pm. Ve třetím výhodném ztělesnění povlak sestává z vnitřní vrstvy okolo 3 až 5 pm Ti(C, N), následuje okolo 2 až 4 pm A12O3. Ve čtvrtém výhodném ztělesnění povlak sestává z vnitřní vrstvy okolo 5 až 8 pm Ti(C, N), následuje okolo 4 až 7 pm A12O3. V ještě dalším výhodném ztělesnění povlak sestává z asi 1 až 3 pm TiN.
Ve výhodném ztělesnění, kde Ti(C, N) formují vnitřní vrstvu povlaku, Ti(C, N) krystaly vykazují radiální růst, kdežto Ti(C, N) vrostlé na konvenčních tvrdokovech s pojivém Co vykazují sloupcový charakter (viz obr. 1).
Substrát je vyroben běžnou technikou práškové metalurgie. Práškové složky tvořící pojivovou fázi a tvrdou fázi jsou smíchány drcením a poté granulovány. Granulát je pak slisován do surových těl požadovaných tvarů a rozměrů a poté spékán. Prášek tvořící pojivovou fázi je přidán jako předslitina. Slinuté substráty jsou postupně potahovány jednou nebo více vrstvami za použití známých metod CVD, MTCVD nebo PVD, nebo kombinací CVD a MTCVD metod.
-4CZ 305378 B6
Příklady uskutečnění vynálezu
Příklad 1
273 g práškového karbidu wolframu se zrnem o velikosti 0,8 pm FSSS (v souladu s normou ASTM B330), legovaný 0,15 % hmotnostního karbidu vanadu, se drtí spolu s 27 g práškové slitiny FeNi (připravené podle WO 99/59755 se 48,5 % hmotnostními železa, 50,54 % hmotnostními niklu a 0,43 % hmotnostními kyslíku, se zrny velikosti 1,86 pm FSSS podle normy ASTM B330) a 0,3 % hmotnostními sazí v 500ml diskovém mlýnu po dobu 3 hodin, za použití hexanu jako mlecí kapaliny. Po 3 hodinách se proséváním oddělí kuličky (průměr 3 mm, 2,1 kg). Hexan se potom oddělí destilací ve vakuu. Výsledný prášek se stlačí při tlaku 147 099 kPa a spéká ve vakuu při 1450 °C po dobu 45 minut. Výsledný tvrdokov má následující vlastnosti:
koercitivní síla měrná hmotnost magnetická saturace tvrdost dle Rockwella A tvrdost podle Vickerse (30 kg) poréznost (ISO 4505)
17,1 kA/m 14,57 g/cm3 136 G.cm3/g 92,6
1698 kg/nm2 A06 B00 COO
Příklad 2
Vložky podle vynálezu se testují na adhezí povlaku při teplotě místnosti, oproti komerčně potaženým slinutým karbidům druhu : SECO T250M, se substrátem obsahujícím karbid wolframu, 10,2 % hmotnostních Co a 1,5 % hmotnostních Ta+Nb (v kubickém karbidu). Materiál substrátu T250M se získá lisováním prášku určeného pro standardní výrobu tohoto druhu. Prášek obsahuje polyethylenglykol jako zhutňovací pomocný prostředek. Lisování se provádí v jedné ose při tlaku 171 616 kPa. Slinutí se provádí jednotkou laboratorních rozměrů sinterHIP s maximální teplotou 1430 °C při tlaku 3000 kPa Ar během 30 minut. Povlečení se provádí nanášením chemickým rozkladem par (CVD). Povlečení obsahuje 2 až 4 pm vnitřní vrstvy Ti(C, N) a 2 až 4 pm mnohovrstvého A12O3 a TiN.
Vložky podle vynálezu mají stejné složení a povlečení s tím rozdílem, že kobaltová pojivová fáze se nahradí stejným objemem směsi železa a niklu 50/50 (hmotnostně). Požadovaná kompozice se získá následovně: 3550 g karbidu wolframu se zrny velikosti 2,3 ± 0,3 pm (Fisher, drceno podle ASTM), 383 g Fe-Ni jak bylo uvedeno výše, 64,44 g TaC/NbC (hmotnostní poměr karbidů 90/10) a 2,26 g sazí. Jako zhutňovací pomocný prostředek se přidá 80 g polyethylenglykolu (PEG 3400). Drcení se provede v kuličkovém mlýnu laboratorních rozměrů, s 12 kg kuliček ze slinutého karbidu o průměru maximálně 8,5 mm a 800 cm3 tekutiny, získané zředěním 7 dm3 ethanolu s 8 dm3 deionizované vody. Mlýn se otáčí s frekvencí otáček 44 min. 1 po dobu 60 hodin. Takto získaná suspenze se vysuší rozprašováním do granulátu. Lisování, slinutí a povlečení se provede jako pro vložky komerční jakosti.
Geometrie vložky je SNUN120412.
Testování se provádí na standardním laboratorním zařízení (Revetest). V tomto testu se s definovanou silou lisuje vnikové diamantové tělísko kolmo do čelního úkosu vložky. Vložkou pak se pohybuje definovanou rychlost 6 mm, paralelně s čelním sklonem. Vnikovým tělískem se tak vytvaruje značková ryska. Tato ryska se pak prohlédne čočkovým stereoskopem, aby se odhalilo,
-5CZ 305378 B6 zdaje omezena na povlak, či vniká do substrátu. Jestliže je potřeba velké síly k úplnému oddělení povlaku, pak je adheze k substrátu dobrá.
Testování se provádí se třemi vložkami komerční jakosti a se třemi vložkami podle vynálezu. Síla vnikového tělíska je 60 N a 70 N. Vložky komerční jakosti vykazují ztrátu povlaku po 1,2 mm délky rýhy při 60 N, 0,3 mm při 70 N a 0,6 mm při 60 N. Vložky podle vynálezu vykazují ztrátu povlaku při 70 N (celá délka), po 1,5 mm při 60 N a 2,3 při 60 N.
Příklad 3
Vložky podle vynálezu se testují pro obráběcí účinnost při soustružení. Materiál obrobku je SS1672 (odpovídá W-nr 1.1191, DIN Ck45, nebo AISI/SAE 1045), válcová tyč. Řezná rychlost je 250 mm/min, posuv 0,4 mm/ot. a tloušťka třísky 2,5 mm. Úhel ostří nástroje je 75° a nezapne se chlazení. Jako referenční druh se použije Seco T250M, jak bylo popsáno výše. Vložky referenční jakosti a vložky podle vynálezu se získají jak je popsáno výše, v příkladu 1.
Geometrie vložky je SNUN120412 s honovacím břitem okolo 35 až 40 pm.
Testují se čtyři břity každé z vložek podle vynálezu a vložky referenční jakosti. Z těchto čtyř břitů dva jsou v chodu čtyři minuty a dva jsou v chodu šest minut.
Břity referenční jakosti vykazují po čtyřech minutách běhu opotřebení čela o velikosti 0,08 mm a 0,06 mm. Odpovídající hodnoty pro vložky podle vynálezu jsou 0,07 mm a 0,06 mm. Všechny břity, které jsou v chodu 6 minut, vykazují opotřebení čela o velikosti 0,07 mm. Ke ztrátě povlaku dochází pouze v případě okamžité shody s trvalou deformací poblíž břitu.
Příklad 4
Vložky podle vynálezu se testují při soustružení vzhledem ke komerčním vložkám druhu Seco TP400, které mají substrát a povlečení identické s T250M, jak je popsáno výše. Vložky referenční jakosti jsou konfekční produkty, určené pro prodej. Vložky podle vynálezu se slisují, slinou a následně potáhnou procedurou popsanou výše v příkladu 1.
Geometrie vložky byla CNMG120408 a úhel břitu soustružnického nože byl 95 °C.
Soustruží se válcová tyč SS2343 (odpovídající W-nr 1.4436, DIN X5 CrNiMo 17 13 3, nebo AISI/SAE 316) při řezné rychlosti 180 mm/min, posuvu 0,3 mm/ot. a tloušťce třísky 1,5 mm. Chladicí kapalina se nepoužívá. Obrábění se provádí v cyklech, s řezem po dobu 15 sekund a následným klidem po dobu 15 sekund, proto aby působily teplotní rozdíly v řezném nástroji. Testují se tři nožová ostří každé z vložek podle vynálezu a vložek referenčních. Testují se dva soubory vložek v párech, s celkovým časem testu (řez + chlazení) 10, 12 a 14 minut.
Ve výsledném opotřebení převládá vylamování podél linie břitu a vrubové opotřebení. Mezi všemi třemi páry vložek je celkové opotřebení při srovnávání celkem stejné.
Příklad 5
Vložky podle vynálezu, s 6,0 % hmotnostními Fe a Ni ve hmotnostním poměru 50/50, tvoří pojivovou fázi, která se testuje při soustružení vůči komerčnímu druhu Seco TX150. Tento druh má 6,0 % hmotnostních kobaltu v substrátu a povlak se skládá z vnitřní vrstvy alespoň 4 pm Ti(C, N), následuje 1,0 až 2,5 pm A12O3 s celkovou tloušťkou 9 až 14 pm. Vložky referenční jakosti byly konfekční produkty, určené pro prodej. Vložky podle vynálezu se vyrobí podle procedury
-6CZ 305378 B6 popsané výše v příkladu 1, smíchají se a granuluje se prášek s vhodným poměrem komponentů, následuje lisování, spékání a povlečení.
Geometrie vložky byla CNMA120408 a úhel břitu soustružnického nože byl 95°.
Soustruží se válcová tyč z SS0727 (to odpovídá DIN GGG 50 nebo AISI/SAE 80-55-06) a řezná rychlost je 140 m/min, posuv 0,4 mm/ot. a tloušťka třísky 2 mm. Chladicí kapalina se nepoužívá. Dva druhy vložek se testují v párech, každá po 5 minutách obrábění opotřebení.
Převládající druh opotřebení je opotřebení břitu. Testují se tři břity podle druhu, do dosažení opotřebení břitu 0,3 mm. Referenční druh vložek dosahuje tohoto opotřebení po (interpolované hodnoty) 16,6, 17,5 a 17,9 minutách. Odpovídající hodnoty pro vložky podle vynálezu jsou 17,3, 16,9 a 18,3 minut.
Příklad 6
Vložky podle vynálezu se testují při frézování, vzhledem k Seco T250M, jak bylo popsáno výše. Referenční druh vložek a vložky podle vynálezu se získají tak, jak je popsáno výše v příkladu 1.
Geometrie vložky je SNUN120412 s honovacím břitem okolo 35 až 40 pm.
Vložky se testují při rovinném frézování s SS2244 (odpovídá W-nr 1.7225, DIN 42CrMo4 nebo AISI/SAE 4140) s posuvem nože 0,2 mm/zub a tloušťkou třísky 2,5 mm. Tělo nože je Seco 220.74-0125. Řezná rychlost je 200 m/min s chlazením a 300 m/min bez chlazení. Používají se tři druhy břitů pro každou řeznou rychlost. Délka řezu pro každý břit je 2400 mm.
Změřená velikost opotřebení břitu je pro oba druhy okolo 0,1 mm, při řezných rychlostech 200 m/min a 300 m/min.
Komerční druhy vložek vykazují při řezné rychlosti 200 m/min s chlazením 2 až 3 jehlové praskliny napříč linie břitu, kdežto testované druhy vykazují 0 až 1 prasklinu. Komerční druhy vložek vykazují při rychlosti 300 m/min bez chlazení 4 až 5 jehlových prasklin napříč linie břitu, kdežto testované druhy vykazují 2 až 3 praskliny.
Při řezné rychlosti 200 m/min a chlazení se nenalézají výmoly na čele nože žádné z vložek. Při řezné rychlosti 300 m/min a bez chlazení se mohou označit výmoly na komerčních druzích vložek, s plochou povrchu 1,9 x 0,2 mm, 2,2 x 0,3 mm a 2,5 x 0,3 mm. Odpovídající hodnoty pro vložky podle vynálezu jsou 1,9 x 0,1 mm, 1,7 x 0,1 a 2,2 x 0,3 mm.
Průmyslová využitelnost
Výše uvedené příklady ukazují, že povlečená vložka řezného nástroje může být vyrobena z tvrdokovu na bázi karbidu wolframu, s pojivém na bázi železa a niklu. Vlastnosti takových vložek jsou nejméně tak dobré jako odpovídající vložky komerční třídy jakosti s pojivém na bázi kobaltu podle dosavadního stavu techniky.

Claims (7)

  1. PATENTOVÉ NÁROKY
    1. Vložka řezného nástroje obsahující podklad ztvrdokovu a povlak, vyznačující se tím, že podklad z tvrdokovu sestává z
    a) karbidu wolframu a
    b) 4 až 15 % hmotnostních pojivové fáze obsahující 35 až 60 % hmotnostních železa a zbytek niklu, kromě nečistot a minoritní množství W, C, Cr, V, Zr, Hf, Ti, Ta nebo Nb, jako výsledek rozpuštění v pojivové fázi těchto prvků ze zahrnutých karbidových složek během procesu slinování.
  2. 2. Vložka řezného nástroje podle nároku 1, vyznačující se tím, že podklad z tvrdokovu dále obsahuje až 8,5 % kubických karbidů a méně než 1 % inhibitoru růstu zrn vybraného z karbidu chrómu a/nebo karbidu vanadu.
  3. 3. Vložka řezného nástroje podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že zmíněná pojivová fáze má plošně centrovanou kubickou strukturu.
  4. 4. Vložka řezného nástroje podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zmíněná pojivová fáze obsahuje od 40 do 60 % hmotnostních železa, s výhodou od 42 do 58 % hmotnostních železa.
  5. 5. Vložka řezného nástroje podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zmíněný tvrdokov obsahuje od 5 do 15 % hmotnostních pojivové fáze, s výhodou od 6 do 13 % hmotnostních pojivové fáze a nejvýhodněji od 7 do 12 % hmotnostních pojivové fáze.
  6. 6. Vložka řezného nástroje podle nároků laž4, vyznačující se tím, že zmíněný tvrdokov obsahuje od 4 do 12 % hmotnostních pojivové fáze, s výhodou od 4,5 do 11 % hmotnostních pojivové fáze a nejvýhodněji od 5 do 10 % hmotnostních pojivové fáze.
  7. 7. Vložka řezného nástroje podle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že zmíněný povlak je vytvořen z vnitřní vrstvy 2 až 4 pm Ti (C, N), následované vícevrstvou 2 až 4 pm A12O3 a TiN.
CZ2003-1757A 2000-12-22 2001-12-06 Vložka řezného nástroje obsahující podklad z tvrdokovu a povlak CZ305378B6 (cs)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0004817A SE0004817D0 (sv) 2000-12-22 2000-12-22 Coated cutting tool insert with iron-nickel based binder phase
SE0101561A SE521488C2 (sv) 2000-12-22 2001-05-04 Belagt skär med järn-nickel-baserad bindefas

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ20031757A3 CZ20031757A3 (en) 2004-05-12
CZ305378B6 true CZ305378B6 (cs) 2015-08-26

Family

ID=26655350

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2003-1757A CZ305378B6 (cs) 2000-12-22 2001-12-06 Vložka řezného nástroje obsahující podklad z tvrdokovu a povlak

Country Status (11)

Country Link
US (1) US6666288B2 (cs)
EP (1) EP1346074B1 (cs)
JP (2) JP2004516948A (cs)
KR (1) KR100859189B1 (cs)
CN (1) CN1204283C (cs)
AT (1) ATE365234T1 (cs)
CZ (1) CZ305378B6 (cs)
DE (1) DE60129040T2 (cs)
IL (1) IL156118A0 (cs)
SE (1) SE521488C2 (cs)
WO (1) WO2002052054A1 (cs)

Families Citing this family (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040141867A1 (en) * 2001-05-16 2004-07-22 Klaus Dreyer Composite material and method for production thereof
SE520893C2 (sv) * 2002-02-21 2003-09-09 Sandvik Ab Element för slående bergborrning, innefattande åtminstone en gänga
CA2423273A1 (fr) * 2003-03-26 2004-09-26 Paul Caron Carbures de tungstene fondu et methode de fabrication
SE529302C2 (sv) * 2005-04-20 2007-06-26 Sandvik Intellectual Property Sätt att tillverka en belagd submikron hårdmetall med bindefasanriktad ytzon
AT501801B1 (de) * 2005-05-13 2007-08-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Hartmetallkörper mit zähem oberflächenbereich
DE102006045339B3 (de) * 2006-09-22 2008-04-03 H.C. Starck Gmbh Metallpulver
US20080164070A1 (en) * 2007-01-08 2008-07-10 Smith International, Inc. Reinforcing overlay for matrix bit bodies
DE102007047312A1 (de) * 2007-10-02 2009-04-09 H.C. Starck Gmbh Werkzeug
US20090188725A1 (en) * 2008-01-25 2009-07-30 Gansam Rai Hard formation insert and process for making the same
KR101012956B1 (ko) * 2008-11-11 2011-02-08 한국니트산업연구원 탄성사가 함유된 레이온편직물의 열고정방법
GB2465467B (en) * 2008-11-24 2013-03-06 Smith International A cutting element having an ultra hard material cutting layer and a method of manufacturing a cutting element having an ultra hard material cutting layer
ES2390427B1 (es) * 2011-04-14 2013-07-04 Roca Sanitario, S. A. Composición de una pasta conductora eléctrica co-sinterizable a altas temperaturas y su integración en materiales cerámicos en base porcelana, gres, gres porcelánico o similares
PL2527480T3 (pl) * 2011-05-27 2017-12-29 H.C. Starck Gmbh Spoiwo NiFe o uniwersalnym zastosowaniu
CN103014472A (zh) * 2012-12-14 2013-04-03 苏州新锐合金工具股份有限公司 以铁镍为粘结金属的硬质合金及其制备方法
GB201302345D0 (en) * 2013-02-11 2013-03-27 Element Six Gmbh Cemented carbide material and method of making same
EP3004412A1 (en) * 2013-05-31 2016-04-13 Sandvik Intellectual Property AB New process of manufacturing cemented carbide and a product obtained thereof
BR112015030091A2 (pt) * 2013-05-31 2017-07-25 Sandvik Intellectual Property novo processo de manufaturação de metal duro e um produto obtido deste
CN103526101A (zh) * 2013-09-27 2014-01-22 无锡阳工机械制造有限公司 一种金属切削刀具及其制备方法
US10287824B2 (en) 2016-03-04 2019-05-14 Baker Hughes Incorporated Methods of forming polycrystalline diamond
US11396688B2 (en) 2017-05-12 2022-07-26 Baker Hughes Holdings Llc Cutting elements, and related structures and earth-boring tools
US11292750B2 (en) 2017-05-12 2022-04-05 Baker Hughes Holdings Llc Cutting elements and structures
TWI804570B (zh) * 2018-01-31 2023-06-11 日商博邁立鋮股份有限公司 超硬合金及軋延用超硬合金製複合輥
JP7094622B2 (ja) * 2018-03-29 2022-07-04 株式会社ディスコ 環状の砥石
US11536091B2 (en) 2018-05-30 2022-12-27 Baker Hughes Holding LLC Cutting elements, and related earth-boring tools and methods
CN114507789A (zh) * 2020-11-16 2022-05-17 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种原位生成TiN颗粒增强镍基复合材料的制备方法
WO2024067985A1 (en) * 2022-09-29 2024-04-04 ALFA TIM d.o.o. WC-9.0FeNi-[0.5-1.0]Cr3C2-0.5NbC HARD METAL WITH IMPROVED MECHANICAL PROPERTIES AND CORROSION RESISTANCE

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3909895A (en) * 1974-03-13 1975-10-07 Minnesota Mining & Mfg Coated laminated carbide cutting tool
EP0085125A1 (en) * 1982-02-01 1983-08-10 General Electric Company Cemented carbide compositions and process for making such compositions
CS248281B1 (en) * 1982-03-11 1987-02-12 Jorg Heinrich Tantalum carbide containing cutting insert from metal-ceramic hard alloy
JPH0222454A (ja) * 1988-07-08 1990-01-25 Mitsubishi Metal Corp 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法
JPH0222453A (ja) * 1988-07-08 1990-01-25 Mitsubishi Metal Corp 切削工具用表面被覆炭化タングステン基超硬合金
DE29617040U1 (de) * 1996-10-01 1997-01-23 United Hardmetal GmbH, 72160 Horb WC-Hartlegierung

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4531595A (en) 1979-01-08 1985-07-30 Housman Robert J Wear resistant composite insert and boring tool with insert
US4339272A (en) * 1979-06-29 1982-07-13 National Research Development Corporation Tungsten carbide-based hard metals
US4608318A (en) * 1981-04-27 1986-08-26 Kennametal Inc. Casting having wear resistant compacts and method of manufacture
US4597456A (en) * 1984-07-23 1986-07-01 Cdp, Ltd. Conical cutters for drill bits, and processes to produce same
JPS61261454A (ja) 1985-05-13 1986-11-19 Hitachi Metals Ltd ワイヤ−ドツトプリンタ−用超硬合金およびドツトプリンタ−用ワイヤ−
JPH0215159A (ja) 1988-07-01 1990-01-18 Mitsubishi Metal Corp 表面被覆サーメット製切削工具の製造法
JP2748583B2 (ja) * 1989-08-24 1998-05-06 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層の密着性にすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
US5305840A (en) * 1992-09-14 1994-04-26 Smith International, Inc. Rock bit with cobalt alloy cemented tungsten carbide inserts
JPH08225878A (ja) 1995-02-17 1996-09-03 Toshiba Tungaloy Co Ltd 鉄基強靭超硬合金およびその製造方法
US5773735A (en) 1996-11-20 1998-06-30 The Dow Chemical Company Dense fine grained monotungsten carbide-transition metal cemented carbide body and preparation thereof
US6010283A (en) * 1997-08-27 2000-01-04 Kennametal Inc. Cutting insert of a cermet having a Co-Ni-Fe-binder
US6024776A (en) 1997-08-27 2000-02-15 Kennametal Inc. Cermet having a binder with improved plasticity
DE19822663A1 (de) 1998-05-20 1999-12-02 Starck H C Gmbh Co Kg Sinteraktive Metall- und Legierungspulver für pulvermetallurgische Anwendungen und Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
US6214247B1 (en) * 1998-06-10 2001-04-10 Tdy Industries, Inc. Substrate treatment method
SE519235C2 (sv) 1999-01-29 2003-02-04 Seco Tools Ab Hårdmetall med härbar bindefas

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3909895A (en) * 1974-03-13 1975-10-07 Minnesota Mining & Mfg Coated laminated carbide cutting tool
EP0085125A1 (en) * 1982-02-01 1983-08-10 General Electric Company Cemented carbide compositions and process for making such compositions
CS248281B1 (en) * 1982-03-11 1987-02-12 Jorg Heinrich Tantalum carbide containing cutting insert from metal-ceramic hard alloy
JPH0222454A (ja) * 1988-07-08 1990-01-25 Mitsubishi Metal Corp 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法
JPH0222453A (ja) * 1988-07-08 1990-01-25 Mitsubishi Metal Corp 切削工具用表面被覆炭化タングステン基超硬合金
DE29617040U1 (de) * 1996-10-01 1997-01-23 United Hardmetal GmbH, 72160 Horb WC-Hartlegierung

Also Published As

Publication number Publication date
SE0101561L (sv) 2002-06-23
CN1479796A (zh) 2004-03-03
EP1346074B1 (en) 2007-06-20
EP1346074A1 (en) 2003-09-24
ATE365234T1 (de) 2007-07-15
JP2009000807A (ja) 2009-01-08
CZ20031757A3 (en) 2004-05-12
KR20030061012A (ko) 2003-07-16
JP2004516948A (ja) 2004-06-10
SE0101561D0 (sv) 2001-05-04
DE60129040D1 (de) 2007-08-02
IL156118A0 (en) 2003-12-23
KR100859189B1 (ko) 2008-09-18
CN1204283C (zh) 2005-06-01
SE521488C2 (sv) 2003-11-04
DE60129040T2 (de) 2008-02-21
WO2002052054A1 (en) 2002-07-04
US6666288B2 (en) 2003-12-23
US20020112896A1 (en) 2002-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CZ305378B6 (cs) Vložka řezného nástroje obsahující podklad z tvrdokovu a povlak
US9970240B2 (en) Polycrystalline diamond composite compact
EP2426229B1 (en) Process for Producing a Cubic Boron Nitride Compact
RU2138575C1 (ru) Спекаемая порошковая смесь для производства материала в виде связанных карбидов на вольфрамовой основе
US20110286877A1 (en) Metal powder
JP4796969B2 (ja) ジルコニウム及びニオブを含有する超硬合金体及びその製造方法
CN107557637B (zh) 一种聚晶金刚石复合体的硬质合金基体材料
CN102596454A (zh) 多晶金刚石复合坯块
CN102560222B (zh) 一种WC－NiCrMoAl超硬无磁涂层复合材料及其制备方法
JP2008000885A (ja) フライス切削加工のための被覆インサート
CN108570589B (zh) 一种硬质合金刀具材料及其制备方法
KR20070063447A (ko) 마모가 수반되는 내열성 초합금 (ｈｒｓａ) 및 스테인리스강의 분단가공 및 홈가공용 초경합금 인서트
KR20040084760A (ko) 피복 절삭공구 인서트
KR20070063448A (ko) 노치 및 마모가 수반되는 내열성 초합금 (ｈｒｓａ) 및스테인리스 강의 선삭 가공용 초경합금 인서트
CN101809203A (zh) 工具
CN107805749B (zh) 一种聚晶立方氮化硼复合体的硬质合金基体材料
US8834594B2 (en) Cemented carbide body and applications thereof
JP2020082349A (ja) 難削材用切削インサート
JPH01215947A (ja) 切削又は切断工具部材用超硬合金
JPH0564695B2 (cs)
JPH0394063A (ja) 被覆超硬合金

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of fee

Effective date: 20171206