DE2730355A1 - Verschleissteil aus hartmetall, insbesondere fuer werkzeuge - Google Patents

Verschleissteil aus hartmetall, insbesondere fuer werkzeuge

Info

Publication number
DE2730355A1
DE2730355A1 DE19772730355 DE2730355A DE2730355A1 DE 2730355 A1 DE2730355 A1 DE 2730355A1 DE 19772730355 DE19772730355 DE 19772730355 DE 2730355 A DE2730355 A DE 2730355A DE 2730355 A1 DE2730355 A1 DE 2730355A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
part according
wear
wear part
nitride
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19772730355
Other languages
English (en)
Inventor
Charles Hauser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
STELLRAM SA
Original Assignee
Stellram SA
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 CH855076A external-priority patent/CH609380A5/xx
Priority claimed from CH855176A external-priority patent/CH609381A5/xx
Priority claimed from CH715377A external-priority patent/CH621579A5/fr
Application filed by Stellram SA filed Critical Stellram SA
Publication of DE2730355A1 publication Critical patent/DE2730355A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148—Composition of the cutting inserts
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/308—Oxynitrides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36—Carbonitrides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/38—Borides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/405—Oxides of refractory metals or yttrium
    • 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

Landscapes

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

Description

. „273.035b
PATENTANWALT HTWlIl /JHy] Dipl.-Ing., Dipl.-Wirtsdi.-lng.
8000 München 90 Grflnwalder Straße 175a Telefon 646846
STELLRAM S.A., CH-1260 - NYON/Schweiz
Verschleißteil aus Hartmetall, insbesondere für Werkzeuge
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verschleißteil aus Hartmetall, insbesondere für Werkzeuge, das zumindest an den dem Verschleiß ausgesetzten Stellen mit einem geschichteten Schutzbelag überzogen ist.
Unter "Verschleißteil aus Hartmetall" versteht man im allgemeinen Teile, die aus einem Gemisch von Metallkarbiden erhöhter Härte, beispielsweise WC , TiC, TaC, NbC, usw. bestehen, die ein Metall umfassen oder auch nicht, welches als Bindemetall dient, beispielsweise Fe, Co, Ni1 usw. Diese Teile können beispielsweise Plättchen oder Schnittwerkzeuge für die Bearbeitung von harten Materialien, beispielsweise von Stählen, sein.
Es ist bereits zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit von Teilen aus Hartmetallen bekannt, deren Oberfläche mit einer einfachen oder einer doppelten Schicht zu überziehen, die beispielsweise ein Karbid und/oder ein Oxid , ein Nitrid oder ein Bor id umfaßt.
Ziel dieser Erfindung ist es, einen geschichteten Belag zu schaffen, der die Verschleißfestigkeit von Teilen aus Hartmetall im Vergleich zu verschiedenen bekannten Schutzbelägen verbessert, indem man in zweck-
709882/1013 "2
mäßiger und origineller Weise verschiedene Typen von Schichten miteinander kombiniert, die gegen Verschleiß be zw. Oxydation beständig und untereinander verträglich bzw. kompatibel sind. Man weiß bereits auch, daß ein Werkzeug aus Hartmetall einer Abnutzung an der Schneide besser widersteht, wenn diese beispielsweise mit Titankarbid überzogen ist und daß das Plättchen einer Abnutzung an der Auskehlung besser widersteht, wenn es beispielsweise mit Titannitrid überzogen ist. Ferner wird,da die allgemeine Abnutzung eines Werkzeuges hauptsächlich aufgrund einer vorzeitigen Oxydation des Plättchens erfolgt der Effekt der Oxydation abnehmen und die Verschleißfestigkeit in einer allgemeinen Art zunehmen, wenn das Plättchen mit einem Oxid überzogen ist.
Dennoch stellt die direkte Abscheidung einer Oxidschicht auf einem rohen Plättchen gewisse Haftprobleme. Wenn die Abscheidung auf einer Titankarbidschicht erfolgt, stellt man fest, daß sich dieser Fehler merklich vermindert; aber die Haftfähigkeit der Abscheidung bleibt durch Oxydation des Titankarbide begrenzt, welches diesem Phänomen einen mittleren Widerstand entgegensetzt.
Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung, der darauf abzielt, das oben angegebene Ziel zu erreichen und der demgemäß sich auf ein Verschleißteil aus Hartmetall, insbesondere für Werkzeuge, bezieht, das zumindest an den dem Verschleiß ausgesetzten Stellen mit einem geschichteten Schutzbelag überzogen ist, ist dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Schutzbelag zumindest zwei Schichten aus Karbid oder Karbonitrid bzw.aus Karbonitrid, Nitrid oder Oxynitrid der Metalle der Gruppen III bis VI des periodischen Systems, sowie zumindest eine Schicht aus einem Metalloxid umfaßt, wobei das Metall unter den Metallen Titan, Hafnium, Zirkon, Aluminium, Chrom und Beryllium ausgewählt ist und daß die Schichten untereinander hinsichtlich ihres Gehaltes an Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff verschieden sind.
709882/1013
Gemäß einer Variante kann der Kohlenstoff und/oder Stickstoff der verschiedenen Schichten aus Karbid, Karbonitrid, Nitrid bzw. Oxynitrid teilweise durch Bor und/oder durch Silizium ersetzt werden.
Als bevorzugtes Beispiel des geschichteten Schutzbelages kann man die nachfolgenden drei Dreifachkombinationen erwähnen:
a) Eine Karbidschicht, eine Nitridschicht und eine Oxidschicht;
b) eine Ka rbonit rid schicht, vorzugsweise Titankarbonitride, eine Nitridschicht und eine Oxidschicht;
c) eine Karbonitridschicht, eine Oxynitridschicht und eine Oxidschicht.
Im allgemeinen ist der Kohlenstoffgehalt in der Nähe des als Unterlage dienenden Hartmetalle ein Maximum, das Maximum des Stickstoffgehaltes ist im Zentrum des geschichteten Belages und das Maximum des Sauerstoffgehaltes liegt an der Oberfläche dieses Belages. Der übergang der verschiedenen Gehalte an Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff kann mehr oder weniger graduell sein; im allgemeinen beobachtet man ein Ineinanderdiffundieren der Schichten, was zu Übergangs schichten von ungefähr 0,1 bis 10μ führt.
Was die Dicke einer jeden der verschiedenen Schichten anlangt, die den geschichteten Belag bilden und mit denen das Verschleißteil nach der Erfindung versehen ist, so kann diese ungefähr zwischen 0,3 und 10 μ für die Karbonitrid- bzw. Nitridschichten mit einem mittleren oder erhöhten Gehalt an Stickstoff, von ungefähr 0,2 bis lOyi für die Karbidschicht bzw. die Karbonitridschicht mit einem erhöhten Gehalt an gebundenem Kohlenstoff und ungefähr von 0,1 bis 10 μ für die Schichten aus Oxynitrid bzw. Oxid mit einem erhöhten Gehalt an Sauerstoff variieren.
709882/1013
Als Karbide und Nitride verwendet man vorzugsweise diejenigen von Hf, Zr oder Ti, während als Oxide vorzugsweise diejenigen von Hf, Zr und Al benutzt werden.
Die Erzeugung der kombinierten Schichten, die den Schutzbelag bilden, kann in einfacher Weise mit Hilfe von Abscheidung durch chemische Reaktion in der gasförmigen Phase (CVD) , aber auch in anderer bekannter Weise erfolgen, wie z.B. durch Beschichten nach dem Plasmaverfahren, Aufstäuben, PVD (physikalische Dampf abscheidung) usw. Die Abscheidung in der gasförmigen Phase bietet den Vorteil, daß sie eine leichte Verwirklichung des Belages gestattet, indem man die Zusammensetzung des Gases, den Druck und die Temperatur miteinander kombiniert, wobei die verschiedenen Parameter leicht durch den Fachmann bestimmt werden können, da die Techniken des Abscheidens durch Reaktion in der gasförmigen Phase der Karbide, Nitride, Karbonitride, Oxynitride und Oxide bereits im einzelnen in der Literatur beschrieben sind. Außerdem können die Verhältnisse der gasförmigen Mischung während des Abscheidens verändert werden und verändern demgemäß die Zusammensetzung des Belages,entweder in kontinuierlicher oder in diskontinuierlicher Weise.
Im allgemeinen wird die Abscheidung bei einer Temperatur im Bereich zwischen ungefähr 850 und 1200 C durchgeführt. Die gasförmigen Ausgangsprodukte können beispielsweise ein Halogenid, Wasserstoff und eine Kohlenwasserstoffverbindung oder eine Stickstoffverbindung für die Karbid- bzw. Nitridabscheidung sein, während die Abscheidung von Oxid beispielsweise ausgehend von einem Halogenid, Wasserstoff und einer sauerstoffhaltigen Verbindung erfolgt. Die gasförmige Mischung kann auch ein inertes Gas als Träger enthalten.
Die Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die nachfolgenden zwei Beispiele näher erläutert:
(CVD s cheaiech· Daapfabscheidung)
709882/1013
"*'" 273035b
Beispiel 1
Die zu überziehenden Plättchen aus Hartmetall werden zuerst sorgfältig gereinigt und dann in einen Ofen mit einer Temperatur von ungefähr zwischen 800 bis 1200 C entsprechend der durchzuführenden Reaktion in eine Gasmischung, zusammengesetzt aus Wasserstoff, Titantetrachlorid, Propan und einem neutralen Trägergae eingeführt. Die gasförmige Mischung reagiert an der Oberfläche des Teiles, und es wird zueret dort eine Schicht aus Titankarbid abgeschieden. Nach ungefähr 30 Minuten vermindert man den Anteil von Propan und führt Stickstoff zu, wobei die vollständige Unterdrückung von Propan allmählich in ungefähr 15 Minuten erfolgt. Dann wird die Beschichtung in einem gasförmigen Gemisch fortgesetzt, das nur Titantetrachlorid, Wasserstoff, Stickstoff und das Trägergae enthält, wobei diese Beschichtung während ungefähr 30 bis 90 Minuten durchgeführt wird; die Abscheidung, die hierbei anfällt, besteht aus reinem Titannitrid. Anschließend führt man ein neues Element, und zwar Aluminiumchlorid, ein, das mit einem Gemisch aus Wasserstoff und COL gleichzeitig mit der Unterdrückung der Zufuhr von Titantetrachlorid und Stickstoff zugeführt wird. Die Dauer dieser letzten Abscheidung beträgt ungefähr 30 bis 60 Minuten und führt zur Bildung einer Aluminiumoxidschicht an der Oberfläche.
Die metallurgische Analyse dieses Schutzbelages zeigt, daß TiC eine Dicke von ungefähr 3 μ aufweist, das allmählich in eine Schicht von TiN mit 5 η überführt wird, um darauf mit einer Aluminiumoxid schicht mit 5 μ überdeckt zu werden.
Die Eigenschaften der Verschleißfestigkeit des so überzogenen Schneidplättchens wurden im Vergleich mit Schneidplättchen getestet, die mit einer Einfach- oder Doppelschicht TiC - TiN überzogen waren; die Ergebnisse dieses Testes sind die folgenden:
709882/1013
a) Dreharbeit Stahl "CK kO*
Bedingungen: Geschwindigkeit 300 m/min Vorschub 0,41 mm/Umdrehung Schnittiefe 2, 5 mm
Substrat P
Werkzeug Geometrie SPUN 12 o3 Schicht Schnittzeit Abnützung des Werkzeuges (mm)
(Sekunden) an der Schneide an der Spitze
TiC - TiN 160 0,15 0,3
TiC - TiN -
ΊΝ - )
340 0,10 0,12
b) Versuch mit einer Stahlscheibe "CK 40"
Bedingungen: Geschwindigkeit min. 230 m/min Geschwindigkeit max. 824 m/min Schnittiefe 1, 5 mm Vorschub 0, 30 mm/Umdrehung
Substrat P
Werkzeug Geometrie TCMM 22 04
ft min. 70 mm
ff max. 250 mm
Schicht ff auf der Scheibe, für welchen man eine Abnützung an der Spitze des Werkzeuges gemessen hat (mm)
0.1 0,2 0,5
TiC - TiN 164 168 169
TiC - TiN -*
206 208 210
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen deutlich, daß das Schnittwerkzeug mit einer Doppelschicht (TiC - TiN) Eigenschaften der Verschleißfestigkeit aufweist, die rundweg weniger gut sind als diejenigen des Schnittwerkzeuges gemäß der Erfindung, das mit einer Dreifachschicht (TiC TiN - A1_O,) versehen ist.
709882/1013
Beispiel 2
Die Plattchen aus Hartmetall, die zu beschichten sind, werden zuerst sorgfaltig gereinigt; sie werden anschließend in einen Ofen bei einer Temperatur von ungefähr zwischen 800 und 1200 C entsprechend den durchzufflhrenden Bedingungen und in ein gasförmiges Gemisch eingebracht, das zusammengesetzt ist aus Titantetrachlorid, Propan, Wasserstoff und einem neutralen T rager gas. Die gasförmige Mischung reagiert an der Oberflache des Teiles und dort wird Titankarbid während ungefähr 30 Minuten abgeschieden. Der Anteil an Propan wird dann reduziert und fortschreitend bis auf 0 vermindert, während BCl, fortschreitend eingeführt wird; die Dauer dieses Übergangs beträgt ungefähr eine halbe Stunde. Dann liegt während ungefähr einer Stunde ein gasförmisches Gemisch vor, das kein Propan enthält. Während dieses Zeitabschnittes wird TiB, abgeschieden. Am Schluß dieses Zeitabschnittes, während man die Zuführung von TiCl. und BCl. unterdrückt, führt man gleichzeitig Aluminiumchlorid mit einer gewissen Menge von CO, zu; die Abscheidung von Aluminiumoxid wird dann wahrend ungefähr einer Stunde verwirklicht. Die metallographische Analyse hat eine Schicht von TiC mit ungefShr 3 /i gezeigt, die allmählich in TiB- übergeht, wobei diese Schicht ungefähr 5 ja beträgt und überlagert ist von einer Aluminiumr oxidschicht mit annäherndes bis 5yu.
Beispiel 3
Ein Belag, bestehend aus drei Schichten, nämlich aus HfC, Hf (OC) bzw. Al-O-, ist in einer gasförmigen Phase auf einem Schnittwerkzeug aus Hartmetall abgelagert worden. Die Eigenschaften der Verschleißfestigkeit de· Schnittwerkzeuges, das in dieser Weise beschichtet ist, wurden hierauf getestet und die Ergebnisse dieses Testes sind nachfolgend angegeben. Die gleichen Operationen sind durchgeführt worden, wobei Hf durch Ti und dann durch Zr ersetzt wurde.
709882/1013
a) Dreharbeit Stahl "CK kO*
Bedingungen: Vorschub 0,41 mm/Umdrehung Abnützung des Werkzeuges
(mm)
an der Schneide an d.Spitze		 O1
Schnittiefe 2, 5 mm 0,25 O1
Substrat P 30 0,20 0.
Werkzeug 0,25 ,25
Schicht Geschwindigkeit
(m/min)		 20
HfC - Hf (OC)
■ A12°3		 385 Geometrie SPUN 12 03 08 25
TiC - Ti(OC)
■ A12°3		 280 Schnittdauer
(Sekunden)
ZrC - Zr(OC)
- A12°3		 300 120
120
120
nicht beschichtetes
Werkzeug 300 7 Werkzeug zerstört
b) Versuch mit einer Stahlscheibe "CK 4σ(
Bedingungen: Geschwindigkeit min. 230 m/min Geschwindigkeit max. 824 m/min Schnittiefe 1, 5 mm Vorschub 0, 30 mm/Umdrehung
Substrat P 30
Werkzeug Geometrie TCMM 22 04
0 min = 70 mm fl max = 250 mm
Schicht
auf der Scheibe für welchen man eine Abnutzung an der Spitze
des Werkzeuges in (mm) gemessen hat
0,1 0,2 0,5 (Abnutzung)
HfC - Hf(OC) - Al2O3 197 198 200 TiC-Ti(OC)-Al2O3 221,5 228 230
nicht beschichtetes Werkzeug 120 130 135
709882/1013
Die oben angegebenen Ergebnisse zeigen ebenfalls klar, daß das Schnittwerkzeug« das entsprechend der Erfindung mit einer Dreifachschicht überzogen ist, Eigenschaften der Verschleißfestigkeit aufweist, die wesentlich besser sind als diejenigen des nicht behandelten Schnittwerkzeuges.
Beispiel 4
Der durch die drei Schichten aus TiN, Ti(ON) und Al2O3 gebildete Belag ist in gasförmiger Phase auf das Schnittwerkzeug aus Hartmetall abgeschieden. Die Eigenschaften der Verschleißfestigkeit des so beschichteten Schnittwerkzeuges sind getestet worden und die Ergebnisse dieses Testes sind folgende:
a) Dreharbeit Stahl "CK 40"
Bedingungen: Geschwindigkeit Vorschub Schnittiefe Substrat Werkzeug Schnittzeit
Schicht
TiN- Ti(ON)
(Sekunden)
300
nicht beschichtetes Plättchen
300 m/min
0,41 mm/Umdrehung
2, 5 mm
P 30
Geometrie SPUN 12 03 08
Abnutzung des Werkzeuges (mm) an der Schneide an der Spitze
0.10
0,12
Plättchen zerstört
b) Versuch mit einer Stahlscheibe 11CK
Bedingungen: Geschwindigkeit min. 230 m/min Geschwindigkeit max. 824 m/min Vorschub 0,3 mm/Umdrehung Schnittiefe 1, 5 mm
Substrat P 30
709882/1013
Werkzeug Geometrie TCMM 22 04 08
fl min. 70 mm
0 max. 250 mm
Schicht 0 auf der Scheibe für den eine Abnützung an der Spitze
des Werkzeuges in (mm) gemessen wurde
0,1 0,2 0,5 (Abnutzung)
TiN-Ti(ON)-Al2O3 206 208 210
nicht beschichtetes
Plättchen 120 130 135
Die obigen Ergebnisse zeigen ebenfalls klar, da/2 das Schnittwerkzeug gemäß der Erfindung, welches mit einer Dreifachschicht versehen ist, Eigenschaften der Verschleißfestigkeit aufweist, die rundweg besser sind als diejenigen des nicht behandelten Plättchens.
Im allgemeinen haben die Verschleißteile,die entsprechend der Erfindung gemäß den obigen Beispielen überzogen sind, bewiesen, daß ihre Lebensdauer ungefähr 20 bis 100 % je nach den Bedingungen der Verwendung, bezogen auf solche Teile höher ist, die mit den üblichen Schutzbelägen versehen sind. Hieraus ergibt sich, daß die Verschleißteile aufgrund ihres geschichteten zusammengesetzten Belages Eigenschaften der Verschleißfestigkeit und der Oxydation aufweisen, die besser sind als bei anderen bereite bekannten Kombinationen.
-Patent :. -.prttche
709882/1013

Claims (21)

Patentansprüche
1. Verschleißteil aus Hartmetall, insbesondere für Werkzeuge, das zumindest an den dem Verschleiß ausgesetzten Stellen mit einem geschichteten Schutzbelag überzogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Schutzbelag zumindest zwei Schichten aus Karbid oder Karbonitrid bzw. aus Karbonitrid, Nitrid oder Oxynitrid der Metalle der Gruppe III bis VI des periodischen Systems, sowie zumindest eine Schicht aus einem Metalloxid umfaßt, wobei das Metall unter den Metallen Titan, Hafnium, Zirkon, Aluminium, Chrom und Beryllium ausgewählt ist und daß die Schichten untereinander hinsichtlich ihres Gehaltes an Kohlenstoff, Stickstoff und Sauerstoff verschieden sind.
2. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff und/oder der Stickstoff partiell durch Bor und/oder Silizium ersetzt sind.
3. Verschleißteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Belag gebildet ist aus zumindest drei Schichten, und zwar einer Schicht, die mit dem Verschleißteil in Berührung steht und die eine Karbidschicht ist, sowie einer äußeren Schicht, die eine Oxidschicht ist, und daß zumindest eine Zwischenschicht vorgesehen ist, die eine Nitrid- oder Oxykarbidschicht ist.
709882/1013
ORIGnNAL INSPECTED
-HT-
4. Verschleißteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der beschichtete Belag gebildet ist aus einer Schicht aus Titankarbid, einer Schicht aus Titannitrid und einer Schicht aus Aluminiumoxid.
5. Verschleißteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dafl der Belag auch zwischen der Karbidschicht und der Nitridschicht eine Karbonitrid-Schicht umfaßt.
6. Verschleißteil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag auch zwischen der Nitridschicht und der Oxidschicht eine Oxynit rid-Schicht umfaßt.
7. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Belag eine Karbonitrid-Schicht, eine Oxynitrid-Schicht und eine Oxidschicht umfaßt.
8. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Belag gebildet ist durch zumindest eine Nitridechicht in der Nachbarschaft des Teiles, eine zwischengelagerte Oxynitrid-Schicht und eine äußere Oxidschicht.
9. Verschleißteil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag darüber hinaus zwischen dem Teil und der Nitridschicht eine Karbonitrid-Schicht aufweist.
10. Verschleißteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der geschichtete Belag eine Titankarbid-Schicht, eine Titanbor id-Schicht und eine Aluminiumoxid-Schicht umfaßt.
11. Verschleißteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag einen maximalen Gehalt an Kohlenstoff in der Nähe des
709882/1013
273035b
harten Grundmetalle, einen maximalen Gehalt an Stickstoff im Zentrum des Belages und einen maximalen Gehalt an Sauerstoff an der Oberfläche dieses Belages aufweist.
12. Verschleißteil nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht nahe des Grundmetalls gebildet ist aus Titankarbid bzw. Titankarbonitrid und daß der äußere Teil des Belages aus Aluminiumoxid besteht.
13. Verschleißteil nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus Titannitrid besteht.
14. Verschleißteil nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag allmählich von einer Schicht reich an Kohlenstoff in eine Schicht reich an Stickstoff und dann in eine Schicht reich an Sauerstoff übergeht.
15. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten einander durchdringen bzw. ineinander diffundiert sind und daß die Dicke einer jeden Übergangs schicht zwischen 0,1 und 10 ji betragt.
16. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Karbonitrid bzw. Nitrid mit einem mittleren oder erhöhten Gehalt an Stickstoff jeweils eine Dicke von 0,3 bis 1 Oyu aufweisen.
17. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Karbid bzw. Karbonitrid mit einem erhöhten Gehalt an gebundenem Kohlenstoff jeweils eine Dicke von 0,2 bis 10 /ι aufweisen.
709882/1013
18. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus Oxynitrid bzw. Oxid mit einem erhöhten Gehalt an Sauerstoff eine Dicke von 0,1 bis 10 ^u aufweisen.
19. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Karbide, Karbonitride, Nitride und Oxynitride ausgewählt sind unter den Metallen Hafnium, Titan und Zirkonium.
20. Verschleißteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Metalloxid ein Oxid des Hafniums, des Zirkoniums oder des Aluminiums ist.
21. Verfahren zur Herstellung eines Verschleißteiles aus Hartmetall entsprechend den vorhergehenden Ansprüchen, das zumindest an den dem Verschleiß unterworfenen Stellen mit einem geschichteten Schutzbelag versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Belag durch chemische Reaktion in gasförmiger Phase erhalten wird.
709882/1013
DE19772730355 1976-07-05 1977-07-05 Verschleissteil aus hartmetall, insbesondere fuer werkzeuge Withdrawn DE2730355A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH855076A CH609380A5 (en) 1976-07-05 1976-07-05 Process for improving the wear resistance properties of an article made of hard metal, especially of a cutting tool
CH855176A CH609381A5 (en) 1976-07-05 1976-07-05 Process for improving the wear resistance properties of an article made of hard metal, especially of a cutting tool
CH715377A CH621579A5 (en) 1977-06-10 1977-06-10 Hard metal wear piece, especially for tools

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE2730355A1 true DE2730355A1 (de) 1978-01-12

Family

ID=27175713

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19772730355 Withdrawn DE2730355A1 (de) 1976-07-05 1977-07-05 Verschleissteil aus hartmetall, insbesondere fuer werkzeuge

Country Status (4)

Country Link
DE (1) DE2730355A1 (de)
ES (1) ES460647A1 (de)
FR (1) FR2357321A1 (de)
IT (1) IT1082111B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031805A1 (de) * 1979-12-28 1981-07-08 Vereinigte Edelstahlwerke Aktiengesellschaft (Vew) Hartkörper, insbesondere Hartmetallverschleissteil, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE4437053A1 (de) * 1994-10-18 1996-02-08 Widia Gmbh WC-Hartlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seiner Verwendung
DE10017909B4 (de) * 1999-04-13 2009-07-23 Mitsubishi Materials Corp. Beschichtetes Sinterkarbid-Schneidwerkzeugelement
DE102010052687A1 (de) * 2010-11-26 2012-05-31 GFE Gesellschaft für Fertigungstechnik u. Entwicklung Schmalkalden e.V. Hartstoff-Beschichtung für Maschinenteile und Werkzeuge zum Verschleißschutz und zur Wärmedämmung

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS537513A (en) * 1976-07-10 1978-01-24 Mitsubishi Metal Corp Covered hard alloy product
SE406090B (sv) * 1977-06-09 1979-01-22 Sandvik Ab Belagd hardmetallkropp samt sett att framstalla en dylik kropp
DE2851584B2 (de) * 1978-11-29 1980-09-04 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Verbundkörper
DE2917348C2 (de) * 1979-04-28 1984-07-12 Fried. Krupp Gmbh, 4300 Essen Verschleißfester Verbundkörper
JPS5625960A (en) * 1979-08-09 1981-03-12 Mitsubishi Metal Corp Surface-coated high speed steel material for cutting tool
SU1128618A1 (ru) * 1982-10-10 1987-03-07 Всесоюзный Научно-Исследовательский Инструментальный Институт Материал износостойкого покрыти металлорежущего инструмента
CH667606A5 (de) * 1983-09-30 1988-10-31 Vni Instrument Inst Schneidwerkzeug und verfahren zu seiner herstellung.
DE3421569C1 (de) * 1984-06-09 1985-06-27 Goetze Ag, 5093 Burscheid Verschleissfeste Beschichtung
AU2211488A (en) * 1987-10-01 1989-04-06 Gte Laboratories Incorporated Oxidation resistant, high temperature thermal cyling resistant coatings on silicon-based substrates and process for the production thereof
US4950558A (en) * 1987-10-01 1990-08-21 Gte Laboratories Incorporated Oxidation resistant high temperature thermal cycling resistant coatings on silicon-based substrates and process for the production thereof
US5135801A (en) * 1988-06-13 1992-08-04 Sandvik Ab Diffusion barrier coating material
US5246787A (en) * 1989-11-22 1993-09-21 Balzers Aktiengesellschaft Tool or instrument with a wear-resistant hard coating for working or processing organic materials

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0031805A1 (de) * 1979-12-28 1981-07-08 Vereinigte Edelstahlwerke Aktiengesellschaft (Vew) Hartkörper, insbesondere Hartmetallverschleissteil, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE4437053A1 (de) * 1994-10-18 1996-02-08 Widia Gmbh WC-Hartlegierung, Verfahren zu seiner Herstellung und seiner Verwendung
DE10017909B4 (de) * 1999-04-13 2009-07-23 Mitsubishi Materials Corp. Beschichtetes Sinterkarbid-Schneidwerkzeugelement
DE102010052687A1 (de) * 2010-11-26 2012-05-31 GFE Gesellschaft für Fertigungstechnik u. Entwicklung Schmalkalden e.V. Hartstoff-Beschichtung für Maschinenteile und Werkzeuge zum Verschleißschutz und zur Wärmedämmung

Also Published As

Publication number Publication date
IT1082111B (it) 1985-05-21
FR2357321B3 (de) 1980-04-04
ES460647A1 (es) 1978-11-16
FR2357321A1 (fr) 1978-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69738341T2 (de) Aluminiumoxid-beschichtetes Werkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2525185C3 (de) Hartmetallkörper
DE2727250C2 (de) Oberflächenbeschichteter Sintercarbidgegenstand und Verfahren zu dessen Herstellung
EP0083043B1 (de) Verschleissteil
EP1115905B1 (de) Verbundwerkstoff-überzug und verfahren zu seiner herstellung
DE2730355A1 (de) Verschleissteil aus hartmetall, insbesondere fuer werkzeuge
DE19709980C2 (de) Beschichtetes Schneidwerkzeug mit einer TiC-Außenschicht, Verfahren zur Herstellung und Verwendung desselben
DE2851584A1 (de) Verbundkoerper
DE69622457T2 (de) Verfahren zur Herstellung von Sinterkarbid mit Bindephase-angereicherter Oberflächenzone
DE3234931A1 (de) Ueberzugsmasse und beschichtungsverfahren
CH640274A5 (de) Beschichteter formkoerper aus gesintertem hartmetall und verfahren zu dessen herstellung.
DE19962056A1 (de) Schneidwerkzeug mit mehrlagiger, verschleissfester Beschichtung
DE102016108734B4 (de) Beschichteter Körper und Verfahren zur Herstellung des Körpers
DE2917348B1 (de) Verbundkoerper und seine Verwendung
DE2366512C2 (de) Gesinterter Hartmetallkörper
AT5008U1 (de) Hartmetallverschleissteil mit mischoxidschicht
DE2306504B2 (de) Beschichteter Sinterhartmetallkörper
EP0143889A2 (de) Beschichteter Hartmetallkörper
EP0229282B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Formkörpers
DE3852322T2 (de) Verbundschichten.
DE2225135C3 (de) Schneideinsatz
DE19752644A1 (de) Mit Aluminiumoxid beschichtetes Werkzeug und Herstellungsverfahren dafür
EP0031805B1 (de) Hartkörper, insbesondere Hartmetallverschleissteil, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2007427A1 (de) Verfahren zum überziehen gesinterter Hartmetallkörper und Hartmetallkörper, die gemäß dem Verfahren überzogen worden sind
DE19815677C2 (de) Verbundkörper und Verfahren zu dessen Herstellung

Legal Events

Date Code Title Description
8141 Disposal/no request for examination