DD229718A1 - Verschleissfester ueberzug, insbesondere fuer spanende werkzeuge - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Verschleissschutzes von Werkzeugen und Verschleissteilen aus Metallen und Hartmetallen. Ziel der Erfindung ist es, die Biegefestigkeit des Verbundkoerpers und die Verschleissfestigkeit, auch bei schwerem oder unterbrochenem Schnitt zu erhoehen und den technologischen Aufwand bei der Beschichtung zu senken. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, einen verschleissfesten Ueberzug anzugeben, der kein Stengelwachstum und damit verbundene Grobkornbildung und eine hohe Haftfestigkeit aufweist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass mehrere aus einem Metallcarbid, -nitrid oder -carbonitrid bestehende, granular gewachsene Schichten gleicher chemischer Bestandteile uebereinander angeordnet sind. Die einzelnen Schichten sind bis zu 5 mm dick, unterscheiden sich im Gefuege und der gesamte Ueberzug weist eine Dicke 50 mm auf. Anwendungsgebiet der Erfindung sind Werkzeuge und Verschleissteile, insbesondere Hartmetall-Wendeschneidplatten.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf den Verschleißschutz von Werkzeugen und Verschleißteilen, insbesondere aus Metallen und Hartmetallen. Ihre Anwendung ist bei allen Werkzeugen und Verschleißteilen möglich, jedoch bei Schneidwerkzeugen aus Hartmetall für die spanende Formgebung besonders zweckmäßig.

Charakteristik der bekannten technischen Lösung

Es ist allgemein bekannt, Werkzeuge und Verschleißteile aus Metall oder Hartmetall zum Schutz gegen Verschleiß mit Hartstoffschichten zu versehen. So ist es nach U.König u.a.; Techn. Mitteilungen Krupp, Forsch. Ber., Bd.39 (81) H. 10, bekannt, auf Hartmetallwerkzeuge für die spanende Formgebung Carbid-, Nitrid-, Carbonitrid-, Borid- oder Oxidschichten der Elemente der III. bis Vl. Gruppe des PSE aufzubringen. Der Nachteil dieser Schichten besteht darin, daß die Biegefestigkeit des Verbundkörpers, z. B. einer Wendeschneidplatte, vermindert wird und somit seine Verschleißfestigkeit, insbesondere bei Schnittunterbrechungen, nicht befriedigt. Verursacht wird dieser Mangel durch das Stengelwachstum der Schicht und der mit zunehmender Schichtdicke verbundenen Kornvergröberung [Lee, M.; Richman, H. M.: Metals Technology 1 (1974) 538]. Weiterhin ist es bekannt (DE-AS 2253745), das Stengelwachstum der Schicht durch Mehrlagenbeschichtung prinzipiell zu vermeiden. Bei schwerem oder unterbrochenem Schnitt ist die Verschleißfestigkeit, als Folge mangelhafter Haftfestigkeit, zu gering. Nach der DE-AS 2917348 ist auch bekannt, das Stengelwachstum der Schicht durch alternierende Vielfachbeschichtung mit 30 bis ca.750 Einzelschichten je 0,02-0,1 μτη Dicke von unterschiedlichen Hartstoffen, z.B. AI₂O₃, TiN, zu vermeiden. Dabei ist der hohe technologische Aufwand zur Herstellung solcher Multischichtsysteme mit unterschiedlichen Hartstoffen nachteilig.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Biegefestigkeit des Verbundkörpers und die Verschleißfestigkeit, auch bei schwerem oder unterbrochenem Schnitt, zu erhöhen und den technologischen Aufwand bei der Beschichtung zu senken.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verschleißfesten Überzug anzugeben, der kein Stengelwachstum und damit verbundene Grobkornbildung und eine hohe Haftfestigkeit aufweist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß mehrere aus einem Metallcarbid, -nitrid oder carbonitrid bestehende, granular gewachsene Schichten gleicher chemischer Bestandteile übereinander angeordnet sind. Die einzelnen Schichten sind bis zu 5μΓη dick, unterscheiden sich im Gefüge, und der gesamte Überzug weist eine Dicke <50/xm auf. Zweckmäßigerweise besteht jede granular gewachsene Schicht aus Titancarbonitrid und besitzt eine Dicke zwischen 0,3 und 2/xm. Vorzugsweise beträgt die Dicke des Überzuges 12-15μηι. Der erfindungsgemäße Überzug kann auch Bestandteil einer Schichtkombination mit anderen Hartstoffschichten sein.

Ausführungsbeispiel

Die zugehörige Zeichnung zeigt einen metallographischen Schliff quer zu den auf einer Wendeschneidplatte erfindungsgemäß angeordneten Schichten in einer 2500fachen Vergrößerung.

Auf einer Wendeschneidplatte 1 der Zusammensetzung 88 Ma.-%WC, 2 Ma.-%TiC, 4 Ma.-%TaC/NbC und 6 Ma.-%Co, sind 10 Titancarbonitrid-Schichten angeordnet. Die Schichtabscheidung erfolgt nach dem CVD-Verfahren bei Normaldruck, indem als Kohlenstoffträger im Reaktionsgasgemisch alternierend Benzen und ein Gemisch von Benzen und n-Heptan eingesetzt sind. Die Schichten 2 unterscheiden sich in ihrem Gefüge deutlich von den Schichten 3. Die einzelnen Schichten 2 und 3 sind je ca. 1,5μητι dick und liegen wechselweise übereinander. Die Dicke des gesamten Überzuges beträgt ~15μΐη. Schneidversuche mit diesen Wendeschneidplatten mit C60 als Gegenwerkstoff zeigen folgende Ergebnisse: Bei ν = 200m/min

s = 0,4mm/U

a = 2mm und einer Schnittzeit von 10min beträgt die Verschleißmarkenbreite VB = 0,08mm und bei ν = 140m/min

s = 0,8mm/U

a = 2mm

und einer Schnittzeit von 10 min wird eine Verschleißmarkenbreite VB = 0,1 mm ermittelt. Im Gegensatz dazu zeigt eine Wendeschneidplatte, mit TiN/AI₂O₃-Multischichten versehen, bei der Zerspanung von C60 mit folgenden Schnittwerten ν = 200m/min

s = 0,28mm/U

a = 1,5mm nach einer Schnittzeit von 10min bereits eine Verschleißmarkenbreite VB = 0,13.

Claims (4)

1. -1- 702 05

   Erfindungsansprüche:

   1. Verschleißfester Überzug, insbesondere für spanende Werkzeuge, bestehend aus einem Metallcarbid, -nitrid oder -carbonitrid, gekennzeichnet dadurch, daß mehrere granular gewachsene Schichten gleicher chemischer Bestandteile und unterschiedlichen Gefüges (2; 3) mit einer Dicke der einzelnen Schicht von <5μιη bis zu einer Dicke des Überzugs von <50μ.ιτι übereinander angeordnet sind.
2. 2. Verschleißfester Überzug nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die granular gewachsenen Schichten (2; 3) aus Titancarbonitrid bestehen.
3. 3. Verschleißfester Überzug nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß jede granular gewachsene einzelne Schicht (2; 3) eine Dicke zwischen 0,3 und 2μηη besitzt.
4. 4. Verschleißfester Überzug nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Dicke des Überzugs 12 bis 15/xm beträgt.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung