DE2253745C3

DE2253745C3 - Schneideinsätze

Info

Publication number: DE2253745C3
Application number: DE2253745A
Authority: DE
Inventors: Bo Folke Huddinge Jonsson
Original assignee: Sandvik AB
Current assignee: Santrade Ltd
Priority date: 1971-11-12
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1982-01-21
Also published as: CA972233A; SE357984B; DE2253745B2; JPS4859106A; ES408523A1; PL79682B1; BR7207922D0; FR2170383A5; GB1394108A; US3837896A; SU963450A3; JPS5213201B2; IT969848B; DE2253745A1

Description

Die Erfindung betrifft gesinterte Hartmetall-Schneideinsätze, die mit dünnen und extrem verschleißfesten Oberflächenschichten beschichtet sind.

Aus der CH-PS 5 07 094 ist es bekannt, daß Verbesserungen der Eigenschaften von Hartmetallkörpern, wie z. B. Schneideinsätzen, erreicht werden können, indem man auf einer Unterlage oder einem Kern aus gesintertem Hartmetall, das wenigstens ein Karbid zusammen mit Bindermetall enthält, wenigstens eine bindermetallfreie Oberflächenschicht mit erhöhtem Verschleißwiderstand aufbringt. Üblicherweise besteht diese aus einer sehr dünnen Schicht aus einem Metallkarbid, wie Titankarbid, die aus einer Gasphase auf der Hartmetallunterlage aufgebracht wird. Weiterhin war es aus der DE-AS 19 54 366 bekannt, auf Gegenständen nicht näher beschriebener Zusammensetzung mehrere Schichten aus Metallkarbiden, -nitriden oder -boriden übereinander aufzubringen.

Die Veröffentlichung von L. C. McCandless und J. C. Withers »Chemical Vapor Deposition«, Int. Conf. 2nd 1970, Seiten 423 bis 441 beschreibt ein Verfahren, Siliciumkarbid, Borkarbid, Titankarbid oder Aluminiumoxid aus der Gasphase auf Panzerplatten, Röhren, Lagern und Düsen aufzubringen. Sie befaßt sich aber weder mit Hartmetallkörpern noch mit der Verbesserung der Verschleißfestigkeit der Aluminiumoxidüberzüge durch eine Zwischenschicht.

Aus der DE-OS 20 18 662 war es auch bereits bekannt, auf einer Unterlage aus Ni-Cr-Legierung Zwischenschichten aus Ni₃AI und NiAI und darüber eine Oberflächenschicht aus AI₂O₃ aufzubringen. Es handelt sich dabei aber nicht um Hartmetallkörper, und man bekommt bei Gasphasenbeschichtung auf NiAI eine relativ schlechte Haftung des Al₂O₃. Schließlich ist es aus der US-PS 32 61 673 bekannt, auf einem Wolframkarbid-Hartmetallkörper zunächst eine Nickelschicht aufzubringen und darüber eine Aluminiumoxidschicht aufzusprühen, um die Hitze- und Korrosionsbeständigkeit zu verbessern. Da aber Nickel selbst ein Bindermetall ist und die Kohlenstoffdiffusion aus dem Substrat in die Deckschicht fördert, verbessert es die Haftung und Verschleißfestigkeit der Oberflächen

schicht nicht und erhöht deren Porosität

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe bestand somit darin, Schneideinsätze mit einer Hartmetallunterlage und einer möglichst stark verschleißfest machenden Oberflächenschicht mit guter Bindung an die Unterlage und mit geringer Porosität zu bekommen. Die erfindungsgemäßen Schneideinsätze, die aus einem Kern oder einer Unterlage aus gesintertem Hartmetall, das zumindest ein Karbid zusammen mit einem Bindermetall enthält, einer Zwischenschicht und einer bindermetallfreien Oberflächenschicht aus einer oder mehreren extrem verschleißfesten Ablagerungen aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid bestehen, sind dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine

!5 solche aus einem oder mehreren Karbiden und/oder Nitriden von Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Si und/oder B und bindermetallfrei ist und die Oberflächenschicht eine Dicke von 0,2 bis 20 μπι hat

Es muß als unvorhersehbar betrachtet werden, daß die genannte Beschichtung als eine Zwischenschicht unter einer reinen keramischen Oberflächenschicht günstig sein würde und wesentliche Verbesserungen der Eigenschaften ergeben würde.

Es ist möglich, die Dicke der Zwischenschicht und der Oberflächenschicht in gewissen Grenzen zu verändern und dennoch die günstigen Eigenschaften zu bekommen. Somit können dünnere Karbid- oder Nitridschichten verwendet werden als bei bekannten, nur mit Karbid beschichteten Hartmetalleinsätzen, bei denen optimale Eigenschaften bei z. B. 4 μπι dicken TiC-Schichten festgestellt worden sind. Um vollständig dichte funktionierende Karbid- und/oder Nitridschichten gemäß der Erfindung zu erhalten, soll die Dicke wenigstens 0,5 μπι betragen. Optimale Ergebnisse sind festgestellt worden, wenn die Dicke der inneren Schicht zwischen 1 bis 10 μπι, vorzugsweise zwischen 2 bis 6 μιτι betragen hat.

Die Dicke der äußeren keramischen Schicht sollte

vorzugsweise 0,5 bis 5 μπι betragen. Es wurde festgestellt, daß auch sehr dünne Oxidschichten, die auf Sperrschichten aus Nitrid und/oder Karbid aufgebracht worden sind, eine beträchtliche Verbesserung der Verschleißfestigkeit bei aufrechterhaltener Zähigkeit bewirken.

Eine Erklärung der bei Schneideinsätzen gemäß der Erfindung erreichten verbesserten Ergebnisse scheint zu sein, daß die Zwischenschicht die Diffusion von Bindermetall, d. h. im wesentlichen Co aus der Hartmetallunterlage in die gebildete Oxidschicht hemmt. Auch wird die Kohlenstoffdiffusion beträchtlich verzögert.

Bei der Aufbringung von Oxidschichten, wie Al₂O₃ oder ZrO₂, durch Ablagerung aus der Gasphase, d. h. durch »CVD« (Chemical Vapor Deposition), was der normale Weg für die Herstellung von Schneideinsätzen

^r)5 gemäß der Erfindung ist, scheint das Bindermetall, wie Co, einen beträchtlichen Einfluß auf die Geschwindigkeit der Beschichtung, die Bildung von Fadenkristallen und Haftung an der Schicht zu haben. Das Bindermetall hat wahrscheinlich einen Beschleunigungseffekt auf das Wachstum der Oxidschicht, die vorzugsweise durch Kristallisationskernbildung auf den Binderphasenoberflächen des Hartmetalls gebildet wird. Auch Kohlenstoff hat einen ähnlichen Einfluß.

Mit Hilfe der Erfindung ist es nun für möglich

μ gefunden worden, die Bildung der Oxidschicht im Hinblick auf den Einfluß der Unterlage zu steuern.

Für optimale Eigenschaften des beschichteten Körpers ist es erforderlich, daß die Beschichtung gleichför-

mig und feinkörnig ist und daß die Schicht auch ein gutes Haftvermögen hat Um diese Forderungen zu erfüllen, muß die Geschwindigkeit des Beschichtungsprozesses niedrig sein, was nun gemäß der Erfindung möglich gemacht worden ist durch Ausschaltung des Einflusses des Bindermetalls und des Kohlenstoffs, d.h. durch Ausschaltung von deren Beschleunigungswirkung auf das Wachstum der Schicht Eine zu hohe Geschwindigkeit bei der Bildung der Schicht ergibt große Körner und Fadenkristalle, was zu porösen Schichten und zu schlechter Haftung führt

Ferner muß die Oberfläche der Unterlage wohl ausgeprägt, gleichförmig und homogen sein, so daß das Wachstum der Schicht an möglichst vielen nah aneinanderliegenden Punkten an der Oberfläche eingeleitet werden kann. Aus dem Folgenden ergibt sich, daß die Oberfläche der Hartmetallunterlage diese Forderung nicht erfüllt Die Haftung ist nur annehmbar zwischen der Schicht und dem Bindermetall, während sie weniger gut ist zwischen der Schicht und einer Kombination von Bindermetailkörnern mit Karbidkörnern der Unterlage. Wenn man aber gemäß der Erfindung zuerst eine gleichförmige und homogene Schicht aus Karbid und/oder Nitrid auf die Unterlage aufbringt, sind gute voraussetzende Bedingungen für die erwähnte Erzeugung der keramischen Schicht geschaffen worden, der Prozeß läuft nicht zu schnell auf gewissen Teilen der Oberfläche, jedoch gleichförmig über die gesamte Oberfläche.

Bindermetalle, wie Co, können auch durch die gebildete Oxidschicht bei der Ablagerungstemperatur diffundieren. Mittels der Erfindung sind die Gefahren solcher störenden Einflüsse herabgesetzt worden. Die Diffusionsgeschwindigkeit von Co ist somit in der Karbidschicht und/oder Nitridschicht sehr niedrig. Ein weiterer Vorteil der Zwischenschicht gemäß der Erfindung ist ein günstiger fortschreitender Übergang zwischen der extrem verschleißfesten Oberflächenschicht und der verhältnismäßig zähen Unterlage. Karbid- oder Nitridschichten, wie TiC oder TiN, haben Zähigkeit und Verschleißfestigkeitseigenschaften zwischen beispielsweise Aluminiumoxid (keramische Schneideinsätze) und Hartmetall.

Bei der Ablagerung von beispielsweise AI2O3 gemäß dem »CVD-Prozeß« sind in dem verwendeten Gas im allgemeinen AICl₃ (AlBr₃ oder AlF₃) und CO₂ oder H₂O enthalten. Alle diese Bestandteile können die Hartmetallunterlage entkohlen, was oft zu schlechter Zähigkeit führt. In diesem Falle hat eine Zwischenschicht aus Karbid und/oder Nitrid einen günstigen Einfluß als Sperre für die Kohlenstoffdiffusion von der Unterlage.

Die Bindermetallphase der Hartmetalle wird stets in Luft oxidiert, und das trifft auch in der Atmosphäre der Ablagerung der Oxidschichten bald ein, una zwar auch dann, wenn die Hartmetalloberfläche vorreduziert worden ist. Es wird deshalb erwartet, daß dieses Oxid (mit zweiwertigem Metallion) stabile Spinellbindungen mit Al₂O₃ (mit dreiwertigem Metallion) bilden würde. Auch sind Bindungen zwischen Oxiden mit vierwertigem Metallion, wie ZrO₂, und Metall(lll)-oxiden, wie CoO, normalerweise stark. Es ist deshalb überraschend, daß eine stärkere Bindung erreicht wird zwischen beispielsweise TiC und AI2O3 bzw. ZrO₂. Die Wirkung ist wahrscheinlich verbunden mit der niedrigeren Ablagerungsgeschwindigkeit bei Anwesenheit der TiC-Schicht.

Es ist somit von großem praktischen und wirtschaftlichem Wert, die Geschwindigkeit der Ablagerung gemäß der Erfindung herabzusetzen. Andere Verfahren zur Herabsetzung der Ablagerungsgeschwindigkeit z. B. über Verfahrensvariable, haben beträchtliche Nachteile. So bewirkt beispielsweise eine Herabsetzung der Temperatur eine schwache metallurgische Bindung aufgrund herabgesetzter Austauschdiffusion. Eine Herabsetzung der Reaktionspartner-Ströme vergrößert die Gefahr, daß die vom Gaseinlaß gesehen am weitesten entfernten Teile der Charge eine unzureichende Gaszufuhr haben.

Es ist möglich, die HartmetalJoberfläche als eine Vorbehandlung vor der Karbid- oder Nitridbeschichtung zu oxydieren (oder nitrieren). Ferner kann die Bindung zwischen beispielsweise TiC — (TiN) — und der Oxydschicht verbessert werden durch eine Oberflächenoxydierung der TiC (TiN)-Schicht nach der Ablagerung.

Es können zwei grundsätzlich verschiedene Verfahren für die Behandlung von Hartmetall angewendet werden:

1. Der Besohichtungsprozeß erfolgt mit wenigstens zwei getrennten Prozessen und in getrennten Anlagen. Der erste Teilprozeß besteht in der Bildung einer Sperrschicht d. h. einer Karbid- und/oder Nitridschicht und es besteht der zweite Prozeß in einer möglichen Oxydierung der Oberfläche auf der Sperre und der Bildung einer Oberflächenschicht aus AbO₃, wobei der Oxydationsschritt möglicherweise als getrennter Schritt in einer getrennten Vorrichtung erfolgt.

2. Der ganze Beschichtungsprozeß, d. h. die Bildung der Sperrschicht, die mögliche Oxydierung der Oberfläche der Unterlage oder der Sperre und die Beschichtung der Sperre mit einer Oberflächenschicht aus AI₂O₃ erfolgt in dem gleichen Arbeitsvorgang durch Überladung gasförmiger Reagenzien nacheinander, die schrittweise die Temperatur und den Druck in dem Beschichtungsreaktor annehmen.

Wahlweise können verschiedene Oxidschichten, wie z. B. zuerst Al₂O₃ und dann ZrO₂, auf gemischten Schichten oder aufeinanderfolgenden Schichten aus Karbid und Nitrid aufgebracht werden. Die Sperrschichten können auch durch alternative Verfahren, wie z. B. Zerstäubung, aufgebracht werden.

Angewendete Verfahren zur Herstellung von Schneideinsätzen gemäß der Erfindung ergeben sich aus den folgenden Beispielen 1 bis 7 und den angefügten Zeichnungen. In den Zeichnungen zeigt

F i g. 1 eine Prinzipskizze eines Herstellungsapparates,

F i g. 2 eine Prinzipskizze einer wahlweisen Einzelheit in dem Gerät gemäß F i g. 1.

Der in Fig. 1 gezeigte Apparat besteht aus Gasquellen, z. B. Gasflaschen 1 und 2, für die Zuführung von Wasserstoff bzw. Methan und/oder Stickstoff. Die Leitungen 3 und 4 von der jeweiligen Quelle vereinigen sich zu einer Leitung 5, durch die die Gasmischung in W) einen Kessel 6 eingebracht wird, in weichem ein Metallhalogenid, wie z. B. TiCl₄, bis zur Verdampfung erhitzt wird, worauf das zusammengesetzte Gas zu dem Reaktor 11 über eine Verbindungsleitung 9 geführt wird. D¹P Gasmischung durchsetzt einen Wärmeaustauscher b^r> 7, der durch einen Thermostaten 8 zur Justierung des Gehaltes an TiCI₄ in dem Gas gesteuert wird. In dem Reaktor 11, der durch einen Ofen 10 erhitzt wird, wird die Unterlage für die Beschichtung eingebracht. Aus

dem Reaktorkessel It wird das Gas über eine mit einem Ventil versehene Leitung 12 ausgebracht und in einen Kühlverschluß 13 eingebracht. Die Absaugung von Gas aus dem System erfolgt über eine Leitung 14 mit Hilfe einer Vakuumpumpe 15 mit einer Auslaßleitung 16.

Der in Fig. 2 dargestellte Apparat zeigt die Anwendung e nes Chlorierungsreaktors 25 für die Chlorierung von Al bzw. Zr, z. B. in der Form von Körnern oder Spänen 26. Für diesen Zweck wird Wasserstoff von einer Gasquelle 1 über Leitungen 19,20 mit Chlor bzw. Chlorwasserstoffgas von einer Chlorgasbzw. Chlorwasserstoffgasquelle 17 gemischt, und es wird die Mischung dem Chlorierungsreaktor über eine Leitung 21 zugeführt. Die Gasmischung des Chlorierungsreaktors 25 wird dann gemischt mit Wasserstoff und Kohlenstoffmonoxid (nicht notwendig) und Kohlendioxid aus den Gasquellen 18 bzw. 28. Die sich ergebende Mischung wird dem Beschichtungsreaktor 11 über die mit einem Ventil versehene Leitung 27 zugeführt.

(In den Zeichnungen sind Reinigungsanlagen für das Gas weggelassen.)

Die folgenden Beispiele 1 bis 7 zeigen die Herstellungsbedingungen für Schneideinsätze gemäß der Erfindung. Die Beispiele befassen sich mit der Beschichtung von Schneideinsätzen. Auch Verschleißteile von Hartmetall mit verbesserter Korrosions- und Verschleißfestigkeit sind in ähnlicher Weise hergestellt worden.

Beispiel 1

Die Beschichtung mit einer Zwischenschicht aus TiC wurde in einem Reaktor ausgeführt, dessen wesentliche Teile aus einer wasserfesten Nickellegierung bestehen. 3000 gesinterte Hartmetalleinsätze wurden in diesem Reaktionskessel auf 1000⁰C erhitzt. Die Einsätze wurden in einer Gütestufe mit etwa 40% WC, 15% Co und 45% (alles in Volumprozenten) kubischen Karbiden in Form von TiC, TaC und NbC (und möglicherweise ZrC) hergestellt. Die Einsätze wurden auf siebartigen Platten aufgesetzt, die einen guten Kontakt mit dem umgebenden Gas gewährleisten. Das Gas, das aus einer Mischung aus 10% TiCU, 8% CH₄ und 82% H₂ bestand und in üblicher Weise hergestellt wurde, wurde durch eine einzelne Leitung in den Reaktor eingebracht. Der Druck in dem Reaktor wurde auf 15 mm Hg gehalten, in dem das Gas mittels einer Vakuumpumpe aus dem Reaktionskessel abgesaugt wurde, wobei diese Vakuumpumpe von korrosiven Reaktionsprodukten (z. B. HCl) mit Hilfe einer vor der Pumpe angeordneten kühlenden Flüssigkeitssperre mit flüssigem Stickstoff geschützt wurde. Auf diese Weise wurde eine lineare Gasströmungsgeschwindigkeit von 1 m pro Sekunde in der Charge erreicht.

Die Behandlung dauerte zwei Stunden.

Als Ergebnis der Behandlung wurden feinkörnige dichte TiC-Schichten mit einer Dicke von etwa 2 μπι erhalten. Die Menge an versprödender ij-Phase infolge von Entkohlung war aufgrund der verhältnismäßig kurzen Behandlungszeit sehr klein.

In einem getrennten zweiten Schritt wurden die 3000 Einsätze in einer Vorrichtung behandelt, die nahezu identisch war mit der bereits beschriebenen Vorrichtung, wobei aber das Gas-Zufühningssystem abgeändert war, so daß ein Gas mit der Zusammensetzung von 70% H₂,5% CO₂,20% CO und 5% AlQ₃ dosiert werden konnte. Die Temperatur der Unterlage betrug 1100⁰C, während der Druck 15 mm Hg betrug. Es wurde eine lineare Gasströmungsgeschwindigkeit von 3 m pro Sekunde angewendet. Nach einer Beschichtungszeit von 3 Stunden waren auf den mit TiC beschichteten Hartmetalleinsätzen Schichten aus AI₂O₃ mit einer Dicke von 2 μΐη gebildet. Die Bindung zwischen der Al₂O₃-SChJcIu und der TiC-Schicht war gut, und es war keine versprödende f/-Phase in der Grenzschicht zwischen Hartmetall und TiC gebildet. Einige Hartmetalleinsätze der gleichen Art und der gleichen Güte, die jedoch nicht mit TiC beschichtet waren, wurden dem gleichen Al₂O₃-Beschichtungsvorgang unterworfen, und es wurden 15 μπι dicke poröse und schlecht anhaftende Schichten gebildet. Versprödende η-Phase wurde zwischen Schicht und Unterlage gebildet.

Beispie! 2

Auch Sperrschichten aus TiN wurden in einer analogen Weise zu Beispiel 1 hergestellt. Die Gaszusammensetzung wurde jedoch geändert zu 10% TiCU, 30% N₂ und 60% H₂. Als Ergebnis der Behandlung wurden feinkörnige dichte Schichten von etwa 3 μηι erhalten (im wesentlichen TiN, jedoch mit einer gewissen Menge TiC aufgrund einer geringfügigen Kohlenstoffdiffusion von der Unterlage). Die Menge an verspiödender η-Phase aufgrund Entkohlung war jedoch sehr gering.

In einem zweiten Schritt wurden die 3000 Einsätze in einer Vorrichtung behandelt, die mit der Vorbehandlungsvorrichtung identisch war. Das zugeführte Gas wurde etwas abgewandelt, so daß ein Gas mit einer Zusammensetzung von 70% H₂, 5% CO₂, 20% Co und 5% ZrCU bei 1000⁰C dosiert werden konnte. Der Druck betrug 15 mm Hg, und es betrug die lineare Gasströmungsgeschwindigkeit 5 m pro Sekunde.

Nach einer Behandlungszeit von 5 Stunden wurden 5 μπι dicke ZrO₂-Schichten mit guter Haftung an der TiN-Schicht erreicht. Auf Einsätzen der gleichen Güte, die jedoch nicht mit TiN behandelt waren, wurden zu dicke (30 μίτι) grobkörnige poröse Schichten mit schlechter Haftung in der gleichen Zeit erhalten. Versprödende η-Phase wurde in der Grenzzone zwischen Schicht und Unterlage gebildet.

Beispiel 3

Unter den gleichen Prozeßbedingungen wie in Beispiel 1 wurde die ganze Beschichtung in einer Vorrichtung vorgenommen, und zwar ohne zwischenzeitliche Kühlung der Einsätze. Es wurden Doppel-Gaszuführungseinrichtungen verwendet, eine für TiCU (eingeschaltet während der ersten Beschichtungsperiode) und die andere für AICl₃. Zwischen den beiden Beschichtungsperioden wurde nur ein Vakuumpumpen durchgeführt, um die Gasatmosphäre auszutauschen. Ein stufenweiser Obergang, d. h. eine zwischenzeitliche gleichzeitige Ablagerung ist auch möglich. Die gleichzeitige Ablagerung kann möglicherweise ganz während der zweiten Beschichtungsperiode stattfinden. Auch Titanoxid, möglicherweise gelöst in TiC, wird dann in der Al₂O₃-Schicht erhalten. Das Ergebnis entsprach dem Ergebnis des Beispiels 1.

Beispiel 4

Der Prozeß wurde durchgeführt entsprechend dem Beispiel 3, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Oxydationsstufe zwischen die beiden Perioden eingesetzt war. Nach einem ersten Vakuumpumpen zur Entfernung von TiCU und CH* wurde ein oxydierendes Gas eingeführt, beispielsweise Wasserstoff gesättigt mit

Wasserdampf bei 3O⁰C. Nach einem erneuten Vakuumpumpen wurde das Aluminiumoxyd abgelagert.

Beispiel 5

Der Abscheidungspro;teß für AI2O3 erfolgte wie nach Beispiel 1, jedoch auf Hartmetalleinsätzen, die mit einer 2 μιτι dicken Schicht aus TiC auf einer oder mehreren Flächen beschichtet waren, und zwar erfolgte die Ablagerung durch Zerstäubung.

In dem folgenden Beispiel 5 sind Ergebnisse von Schneiduntersuchungen enthalten, bei denen Schneideinsätze gemäß der Erfindung mit früheren Einsätzen verglichen worden sind.

Beispiel 6

Die Schnittuntersuchungen wurden durchgeführt in Form von Drehen eines Kohlenstoffstahles mit einem Kohlenstoffgehalt von 1% und einer Härte von etwa HB 300 unter folgenden Schnittbedingungen:

Schnittgeschwindigkeit
Vorschub

160 m/Min.

0,30 mm/Umdrehung

Die Werkzeuglebensdauer, gemessen nach den gültigen Normen, wurde für die folgenden Hartmetallgütegrade angegeben:

Gütegrad entsprechend

Lebensdauer
des Einsatzes
(Min.)

1. ISO P 30 (Standard) 3,3

2. ISO P 30 mit TJC-Schiclht, 4 μπι 15,5

3. ISO P 30 mit Al₂O3-Schicht, 4 μπι 18,3

4. ISO P 30 mit AbOa-Schicht, 30 μπι 4,3

5. ISO P 30 mit TiC-Schicht, 2 μιτι

und AI2O3-Schicht, 2 μπι 43,4

Der Hartmetallgütegrad entsprechend ISO P 30 hatte die Zusammensetzung (in Gewichtsprozent): 9,5% Co, 12% TiC, 6% TaC, 4% NbC und Rest WC.

Die Ergebnisse zeigen, daß die Beschichtung mit einer dünnen TiC-Schicht (Nummer 2), wie erwartet, eine beträchtliche Verbesserung der Lebensdauer des Schneideinsatzes in bezug auf den Schneideinsatz (Nummer 1) ergab. Eine dünne Schicht aus AI2O3 (Nummer 3) bewirkte auch eine wesentliche Verbesserung in bezug auf den Standardeinsatz. Eine dicke Schicht aus AI2O3 (Nummer 4), die bisher im allgemeinen

erhalten wurde, ergab andererseits nur eine geringe Verbesserung. Eine doppelte Schicht gemäß der Erfindung mit dünnen Schichten aus TiC und AI2O3 (Nummer 5) ergab jedoch einen besonders großen Anstieg der Lebensdauer des Einsatzes.

Beispiel 7

Eine Beschichtung von 3000 gesinterten Hartmetall-Schneideinsätzen wurde in ähnlicher Weise durchgeführt, wie es in Beispiel 1 beschrieben ist, wobei jedoch die im folgenden genannten Unterschiede bestanden. Es wurde ein Hartmetall verwendet, das aus 75% WC, 9,5% Co und 15,5% (alles Volumprozent) kubischen Karbiden in Form von TiC, TaC und NbC bestand.

Die erste Behandlung zur Beschichtung mit einer Sperrschicht aus TiC dauerte 8 Stunden und ergab eine Schicht von etwa 5 μπι Dicke.

In dem getrennten zweiten Schritt wurde ein Druck von 10 mm Hg und eine lineare Gasströmungsgeschwindigkeit von 4 m/Sek. angewendet. Nach einer Beschichtungszeit von 5 Stunden wurde eine gut anhaftende Schicht aus AI2O3 mit einer Dicke von 0,8 μΐη gebildet.

Einige Hartmetalleinsätze der gleichen Art und der gleichen Güte, die aber nicht mit TiC beschichtet waren, ergaben in dem gleichen A^Os-Beschichtungsvorgang 30 μιτι dicke poröse und schlecht anhaftende Schichten.

Es wurden Schnittuntersuchungen mit den genannten Einsätzen durchgeführt. Beim Drehen von Wellen aus einem chromlegierten Stahl mit einer Härte von ungefähr HB 280 und einer Schnittgeschwindigkeit von 160 m/Min, und einem Vorschub von 0,30 mm/Umdrehungen wurde die folgende Werkzeuglebensdauer angegeben (der Gütegrad war ISO P 25).

1. Unterlage und 5 μιη TiC Oberflächenschicht
— Lebensdauer 14,4 Min.

2. Unterlage und 5 μιτι TiC-Zwischenschicht und 0,8 μπι Al2O3-Oberflächenschicht — Lebensdauer 63,5 Min.

Das Kriterium für die Abnutzung war eine zurückgewiesene Oberflächengüte des Werkstückes aufgrund von Verschleiß oder Abnutzung der Schneidkante.

Bei Schneiduntersuchungen unter Verwendung von 20 Operationen, die hohe Zähigkeit erforderten, waren die Al2O3-beschichteten Einsätze in 11 Operationen überlegen, während die nur mit TiC beschichteten Einsätze in 9 Operationen überlegen waren. Das Kriterium war der Bruch des Einsatzes.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schneideinsätze bestehend aus einem Kern oder einer Unterlage aus gesintertem Hartmetall, das zumindest ein Karbid zusammen mit einem Bindermetall enthält, einer Zwischenschicht und einer bindermetallfreien Oberflächenschicht aus einer oder mehreren extrem verschleißfesten Ablagerungen aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht eine solche aus einem oder mehreren Karbiden und/oder Nitriden von Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Si und/oder B und bindermetallfrei ist und die Oberflächenschicht eine Dicke von 0,2 bis 20 μπι hat

2. Schneideinsätze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Zwischenschicht 1 bis 10 μπι, vorzugsweise 2 bis 6 μΐη, beträgt

3. Schneideinsätze nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Oberflächenschicht 0,5 bis 5 μπι beträgt.