DE2525185B2 - Hartmetallkörper - Google Patents

Hartmetallkörper

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Description

Die Erfindung betrifft verschleißfeste Formteile, die aus einem Hartmetallgrundkörper und einer Oberflächenschicht bestehen, wobei der Hartmetallgrundkörper mindestens ein als Hartstoff geeignetes Carbid und mindestens ein Bindemetall enthält und wobei die Oberflächenschicht aus zwei übereinanderliegenden Teilschichten zusammengesetzt ist, von denen die äußere, extrem verschleißfeste Teilschicht aus Aluminiumoxid und'oder Zirkonoxid besteht.
Derartige Formteile, deren innere Ttilschicht aus einem oder mehreren Carbiden und/oder Nitriden der Elemente Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Silicium und Bor aufgebaut ist, sind aus der deutschen Ofenlegungsschrift 22 53 745 bereits bekannt. Diese bekannten Formkörper haben den Nachteil, daß die äußere Teilschicht häufig eine ungenügende Haftfestigkeit aufweist.
Der Erfind'ing liegt die Aufgabe zugrunde, durch das Aufbringen einer geeigneten inneren Teilschicht auf den Hartmetallgrundkörper die Haftfestigkeit der extrem verschleißfesten, äußeren Teilschicht wesentlich zu verbessern und damit die Standzeit von Werkzeugen zu erhöhen, die aus den entsprechend der Erfindung aufgebauten Formteilen hergestellt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die innere Teilschicht aus einem oder mehreren Boriden, insbesondere den Diboriden der Elemente Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram zusammengesetzt ist. Die entsprechend der Erfindung beschaffenen Formteile haben besonders vorteilhafte Eigenschaften, wenn die innere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μπι, vorzugsweise 1 bis 3 μπι, und wenn die äußere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μπι, vorzugsweise 2 bis 10 μηι, aufweist.
Die entsprechend der Erfindung aufgebauten Formteile haben gegenüber bekannten beschichteten Hartmetallkörpern folgende Vorteile:
a) Die äußere Teilschicht hat eine sehr hohe Haftfestigkeit, da die innere Boridschicht die Diffusion des Kohlenstoffs ".us dem Hartmetallgrundkörper auch bei hohen Temperaturen fast vollständig verhindert.
b) Zwischen der Boridschicht und dem Hartmetallgrundkörper tritt die Bildung versprödend wirkender Eta-Schichten nicht auf.
c) Die erfindungsgemäßen Formteile zeigen sowohl im glätten als auch im unterbrochenen Schnitt ein wesentlich verbessertes Verschleißverhalten.
Die Herstellung der gemäß der Erfindung beschaffenen Formteile erfolgt nach bekannten Beschichtungsverfahren, wobei die Abscheidung der Borid- und Oxidschichten aus der Gasphase besonders vorteilhaft ist
Im folgenden werden die Beschaffenheit, die Herstellung und die Eigenschaften des Erfindungsgegenstandes an Hand eines Ausführungsbe.spieles näher erläutert.
Ein Hartmetallkörper, der aus 80% Wolframmonocarbid, 13% Titancarbid und Tantalcarbid und 7% Kobalt besteht, wird in einer ersten Reaktionsstufe bei 10000C und einem Druck von 50 Torr eine Stunde mit einem Gasgemisch behandelt, welches aus Rortrichlorid, Titantetrachlorid und Wasserstoff zusammengesetzt ist. Der Hartmetallkörper wird bis zur Reaktionstemperatur von 10000C in einer Schutzgasatmosphäre aufge-
j5 heizt. Während der nachfolgenden einstündigen Behandlung mit dem Gasgemisch entsteht eine T1B2-Schicht von 3 μπι Dicke. Zum Aufbringen der TiB2-Schicht wird ein Gasgemisch folgender Zusammensetzung benötige: 19001 Wasserstoff/Stunde, 20 ml TiCU/Stunde^gBClj/Stunde.
In einer zweiten Reaktionsstufe wird der mit TiBj beschichtete Hartmetallkörper bei 11000C und Atmosphärendruck drei Stunden mit einem Gasgemisch behandelt, das aus Aluminiumtrichlorid, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid sowie Wasserstoff besteht. In der zweiten Reaktionsstufe wird auf dem Hartmetallkörper eine Alpha-Aluminiumoxidschicht von ca, 5 μπι Dicke abgeschieden. Das in der zweiten Reaktionsstufe verwendete Gasgemisch wird dadurch hergestellt, daß
■50 über Aluminiumtrichlorid, welches auf 13O0C erwärmt ist, Wasserstoff geleitet und anschließend zu dieser Mischung CO2 bzw. CO hinzugefügt wird. In der zweiten Reaktionsstufe wird beispielsweise ein Gasgemsich mit folgender Zusammensetzung verwendet: 5001 Wasser-
Vj stoff/Stunde, 5 I Kohlendioxid/Stunde und 20 g Aluminiumtrichlorid/Stunde.
Die beiden Reaktionsstufen können in einem oder in zwei getrennt :n öfen durchgeführt werden.
Der entsprechend der Erfindung zusammengesetzte Hartmetallkörper zeigt gegenüber nach bekannten Verfahren beschichteten Hartmetallkörpern und gegenüber unbeschichteten Hartmetallkörpern verbesserte Eigenschaften. Wendeschneidplatten, die aus dem erfindungsgemäßen Hartmetallkörper hergestellt sind und beider Zerspanung von Stahl und Gußwerkstoff eingesetzt werden, haben im Vergleich zu bekannten Wendeschneidplatten die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Verschleiß-Eigenschaften.
Stahl C 53 N = -6° 5 Kojktieie Verschleiß-
Spanwinke! y = -6° KT markenbriite
VB
Neigungswinkel λ - -6° (|xm) (mm)
Freiwinkel a
Eckenradius r =08 mm Wendeschneidplatte aus 4 0,06
Einstellwinkel χ = 60° erfindungsgemäßem Hart-
_ . . . metallkörper
Schnittgeschwindigkeit ν =224 m/min n, . ■....■,. . ,r
„ . ρ ίο Wendeschneidplatte mit 15 0,12
Spantiere a = 2 mm bekannter Beschichtung
Vorschub s = 0,22 mm/U Wendeschneidplatte aus 175 0,43
Schnitizeit T =5 min unbeschichtetem Hartmetall

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verschleißfeste Formteile, die aus einem Hartmetallgrundkörper und einer Oberflächenschicht bestehen, wobei der Hartmetallgrundkörper mindestens ein als Hartstoff geeignetes Carbid und mindestens ein Bindemetall enthält und wobei die Oberflächenschicht aus zwei übereinanderliegenden Teilschichten zusammengesetzt ist, von denen die äußere, extrem verschleißfeste Teilschicht aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid besteht, d a · durch gekennzeichnet, daß die innere Teilschicht aus einem oder mehreren Boriden, insbesondere den Diboriden der Elemente Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram zusammengesetzt ist.
2. Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μπι, vorzugsweise 1 bis 3 μΐη, aufweist.
3. Formteile nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μηι, vorzugsweise 2 bis 10 μπι, aufweist
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