DE2113853C3 - Verfahren zur Herstellung von fest haftenden verschleißfesten Überzügen aus Metallnitrid oder karbonitnd auf Hartmetallteilen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von festhaftenden, verschleißfesten Überzügen aus Metallnitrid oder -karbonitrid auf Hartmetallteilen, z.B. Schneidplatten.

Es ist bekannt, zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit, insbesondere des Kolkverschleißes, auf Hartmetallschneidplatten verschleißfeste Überzüge aus Metallkarbid,-nitrid oder-karbonitrid aufzuoringen. Die Hirtstoffe werden üblicherweise über die Gasphase auf den Hartmetallteilen abgeschieden. Für die Herstellung karbidischer Überzüge verwendet man ein Gasgemisch, bestehend aus Wasserstoff und Methan sowie Metallhalogenid, für die Herstellung nitridischer Überzüge ein Gemisch aus Stickstoff, Wasserstoff und Metallhalogenid und für Überzüge aus Metallkarbonitrid ein Gasgemisch von Stickstoff, Wasrerstoff, Methan und Metallhalogenid. Die deutsche Auslegeschrift 1041320 enthält den Vorschlag, zur Herstellung besonders gleichmäßiger Überzüge mit geringer Oberflächenrauhigkeit aus hochschmelzenden Nitriden durch Reaktion eines flüchtigen Metallhalogenids mit Wasserstoff und Stickstoff das Metallhalogenid durch Überleiten von Halogenwasserstoff und/oder Halogen über das Überzugsmetall oder dessen Nitrid während des Plattierens im Behandlungsofen zu erzeugen.

Bei der Abscheidung von Überzügen aus Metallhalogenid-Atmosphäre, z. B. Titankarbid auf Hartmetall, zeigt sich die Schwierigkeit, daß das aus der Gasphase abgeschiedene Metall Kohlenstoff aus der Hartmetalloberfläche entzieht. Dabei verarmt die Oberfläche des Hartmetalls an Kohlenstoff, und es entsteht zwischen Deckschicht und Grundwerkstoff uine unterkohlte Hartmetall-Zwischenphase (η-Phase). Die Fachwelt war der Meinung, wie sich beispielsweise aus der Offenlegungsschrift 2 007 427 ergibt, daß die r/-Phasen wegen eines zwischen dem des normalen Hartmetalls und dem der Deckschicht liegenden Wärmeausdehnungskoeffizienten und höherer Härte und Verschleißfestigkeit als normales Hartmetall einen günstigen Einfluß auf die Zerspanungseigenschaften derart beschichteter Hartmetallteile ausübt.

Mit der vorstehend geschilderten Problematik hat die deutsche Auslegeschrift 1056 450 nichts zu tun. Aus ihr ist zu entnehmen, daß zur Herstellung gut haftender Überzüge aus Karbiden, Nitriden, Boriden,

»5 Suiziden der Metalle der III. bis VI. Gruppe des periodischen Systems auf Gußeisen oder Stahl nach einer Reinigung zur Entfernung der Oxydreste die Oberfläche der Werkstücke durchgreifend entgast werden soll. Durch die Befreiung der Werkstücke von im

^ao Grundwerkstoff gelösten Gasen wird nach Angaben in der deutschen Auslegeschrift 1 056 450 die Haftfestigkeit der Hartstoff-Überzüge verbessert. Diese bekannte Lehre ist auf den vorliegenden FaIJ nicht anwendbar und trägt zur Problemlösung nichts bei, denn

^a5 die Bildung von Hartstoff-Überzügen auf Hartmetallteilen begegnet den geschilderten besonderen Schwierigkeiten, die in der deutschen Auslegeschrift 1056450 nicht angesprochen worden sind.
Überraschenderweise hat sich nun gezeigt, daß unter Vermeidung unterkohlter Zwischenphasen auf Hartmetallschneidplatten aufgebrachte Deckschichten aus Metallnitrid oder -karbonitrid eine mehrfache Schnittleistung bei erschwerten Einsatzbedingungen (hohe Schnittgeschwindigkeit, großer Vorschub, unterbrochener Schnitt) erbrachten.

Erfindungsgemäß lassen sich unter den genannten Bedingungen besonders haltbare Überzugsschichten aus Nitrid oder Karbonitrid der Metalle Titan, Vanadium, Chrom, Zirkonium, Niob, Molybdän, Hafnium,

4" Tantal oder Wolfram auf Teilen aus Hartmetall oder Hartstofflegierungen ohne Bildung unterkohlter Zwischenphasen (^-Phasen) aus einem das Metallhalogenid, Wasserstoff sowie Stickstoff und/oder Methan enthaltenden Gasgemisch aufbringen, wenn für die Abscheidung von Metallnitrid ein Verhältnis von Stickstoff: Wasserstoff von mincüstens 3 : 1 und für die Abscheidung von Metallkarbonitrid ein Verhältnis von Stickstoff: Wasserstoff: Methan von mindestens 3:0,8 bis 1:0,2 bis 0,01 eingestellt wird.

Die erzeugte Schichtdicke soll gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung 3 bis 50 μπι, vorzugsweise 5 bis 20 μπι betragen. Die Abscheidung aus der Gasphase sollte bei Temperaturen von 950 bis 1100° C unter einem Druck von 50 bis 800 Torr erfolgen.

Hartmetall oder Hartstofflegierungen mit einer in erfindungsgemäßer Weise hergestellten Deckschicht aus Metallnitrid oder -karbonitrid eignen sich vorteilhaft als Zerspanungswerkstoffe, insbesondere für die Grobzerspanung, als Werkstoffe zur Herstellung von Werkzeugen für die spanlose Verformung, allgemein für Verschleißteile und verschleißfeste Korrosionsschutzüberzüge.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von festhaftenden, verschleißfesten Überzügen aus Metallnitrid oder -karbonitrid auf Teilen, z.B. Schneidplatten, aus Hartmetall oder Hartstofflegierungen ohne Bildung unterkohlter Zwischenphasen (fj-Phasen) aus einem das Metallhalogenid, Wasserstoff sowie Stickstoff und/oder Methan enthaltenden Gasgemisch, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abscheidung von Metallnitrid ein Verhältnis von Stickstoff: Wasserstoff von mindestens 3. 1 und für die Abscheidung von Metallkarbonitrid ein Verhältnis von Stickstoff: Wasserstoff: Methan von mindestens 3 : 0,8 bis 1 : 0,2 bis 0,01 im Gasgemisch eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Überzüge in einer Stärke von 3 bis 50 μίτι, vorzugsweise 5 bis 20 /im, abgeschieden werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abscheidung aus der Gasphase bei Temperaturen von 950 bis 1100° C unter einem Druck von 50 bis 800 Torr erfolgt.