JP2015006728A - 白金族金属濃度勾配を有する塗膜された切削工具および関連プロセス - Google Patents
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Abstract
【課題】基板上に固結された炭化物材料等の塗膜を含む、切削工具等の金属作業工具を提供する【解決手段】切削工具は、基板上に耐摩耗塗膜を有してもよい。基板は、結合剤相内に固結された硬質粒子を有してもよい。結合剤は、少なくとも1つの白金族元素(レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを含む)および/またはレニウムの表面近傍濃度勾配を有してもよい。切削工具を生産するためのプロセスもまた、開示される。【選択図】図1A
Description
本開示は、例えば、基板上に固結された炭化物材料等の塗膜を含む、切削工具等の金属作業工具を対象とする。本開示はまた、基板上に塗膜を含む、切削工具を生産するためのプロセスを対象とする。
固結された硬質粒子から成る、切削工具および切削インサートは、例えば、切削、穿穴、拡孔、皿座ぐり、深座ぐり、平削、旋削、溝切、螺削、および切付等の機械加工動作において採用される。本明細書で使用されるように、「固結された硬質粒子」および「固結された硬質粒子材料」とは、比較的に軟質の金属結合剤内に分散され、固結された比較的に硬質の粒子を備える、材料を指す。固結された硬質粒子材料の実施例は、固結された炭化物材料である。また、本明細書で使用されるように、「固結された」物品は、固結された硬質粒子材料を備える、物品である。固結された切削工具を製造するためのプロセスは、冶金粉末(例えば、硬質粒子と金属結合剤粉末との混合物)を固化し、成形体を形成することを伴ってもよい。成形体は、焼結され、固体モノリシック構造を有する工具素材を形成してもよい。焼結後、固結された工具素材は、機械加工され、工具上で所望される特定の切削幾何学形状の1つ以上の切削縁または他の特徴を形成してもよい。
結合剤内に固結された硬質粒子を備える、固結された切削工具は、これらの材料の特色である、引張強度、耐摩耗性、および靱性の組み合わせによって、産業上、重要となる。硬質粒子は、例えば、周期表のIIIA、およびIVBからVIB族内の元素の炭化物、窒化物、ホウ化物、珪化物、または酸化物を備えてもよい。実施例は、タングステン炭化物である。結合剤は、金属または金属合金、例えば、コバルト、ニッケル、鉄、またはこれらの金属の合金であってもよい。結合剤は、連続的かつ相互接続された基質内に硬質粒子を固結する。
固結された材料の物理および化学特性は、部分的に、材料を形成するために使用される、冶金粉末の個々の成分に依存する。固結された硬質粒子材料の特性は、例えば、硬質粒子の化学組成、平均粒子サイズ、および硬質粒子の粒子サイズ分布、結合剤の化学組成、および基板内の結合剤と硬質粒子の比率に依存してもよい。
コバルト結合剤内に固結されたタングステン炭化物硬質粒子は、例えば、旋削工具およびインサート、平削工具およびインサート、穿穴工具およびインサート、螺削工具およびインサート、ならびに溝切工具およびインサート(集合的に、「切削工具」)等の金属作業工具において、有用性が見出される、一般的固結された炭化物材料である。本明細書で使用されるように、用語「切削工具」は、モジュール式切削工具のためのモノリシック切削工具およびインサートを含む。
本明細書に開示される実施形態は、切削工具を対象とする。切削工具は、基板と、基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜と、を備える。基板は、硬質粒子と、結合剤と、を備える。結合剤は、少なくとも1つの白金族金属および/またはレニウムの表面近傍濃度勾配を備える。
本明細書に開示される他の実施形態は、切削工具を生産するためのプロセスを対象とする。プロセスは、基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属および/またはレニウムを蒸着することを備える。基板は、硬質粒子と、結合剤と、を備える
。その上に蒸着された少なくとも1つの白金族金属を有する基板は、少なくとも1つの白金族金属および/またはレニウムを結合剤内に拡散させるために十分な時間の間、ある温度で加熱される。結合剤内に拡散される少なくとも1つの白金族金属は、結合剤内に表面近傍白金族金属濃度勾配を形成する。
。その上に蒸着された少なくとも1つの白金族金属を有する基板は、少なくとも1つの白金族金属および/またはレニウムを結合剤内に拡散させるために十分な時間の間、ある温度で加熱される。結合剤内に拡散される少なくとも1つの白金族金属は、結合剤内に表面近傍白金族金属濃度勾配を形成する。
本発明は、本発明の開示に開示される実施形態に限定されないことを理解されたい。本発明は、請求項によってのみ定義される、発明の範囲内にある、修正および他の主題を網羅することが意図される。
開示される非限定的実施形態のある特色は、付随の図面を参照することによって、より理解が得られるであろう。
開示される実施形態のある説明は、明確化の目的のために、他の要素、特徴、および態様を排除して、開示される実施形態の明確な理解に関連して、それらの要素、特徴、および態様を例証するためだけに簡略化されていることを理解されたい。当業者は、開示される実施形態の本説明を検討することによって、他の要素および/または特徴が、開示される実施形態の特定の実装あるいは用途において望ましいであろうことを認識するであろう。しかしながら、そのような他の要素および/または特徴は、開示される実施形態の本説明を検討することによって、当業者によって容易に判明され得、開示される実施形態の完全理解のために必要ではないため、そのような要素および/または特徴の説明は、本明細書では提供されない。したがって、本明細書に記載される説明は、単に、開示される実施形態の例示および例証であって、請求項によってのみ定義される、発明の範囲を限定することを意図するものではないことを理解されたい。
本開示では、別様に示されない限り、量または特色を表す数字はすべて、全事例において、用語「約」によって前置きされ、修飾されるものと理解されたい。故に、それとは逆に示されない限り、以下の説明に記載の任意の数値パラメータは、本開示による組成および方法において取得することを模索する所望の特性に応じて、変動してもよい。最低限でも、請求項の範囲と同等の教示の用途を限定する試みとしてではなく、本説明に説明される数値パラメータは、少なくとも、報告される有効数字の数に照らして、かつ通常の四捨五入技法を適用することによって、解釈されるべきである。
また、本明細書に列挙される任意の数値範囲は、そこに包含される部分範囲のすべてを含むことが意図される。例えば、範囲「1乃至10」は、列挙される最小値1と列挙される最大値10との間(およびそれぞれを含む)の部分範囲のすべてを含むことが意図され、すなわち、最小値1以上および最大値10以下を有する。本明細書に列挙される任意の最大数値限定は、そこに含有されるすべての下限値を含むことが意図され、本明細書に列挙される任意の最小数値限定は、そこに含有されるすべての上限値を含むことが意図される。故に、出願人は、本明細書に明示的に列挙される範囲内に含有される任意の部分範囲を明示的に列挙するために、請求項を含む、本開示を修正する権利を留保する。そのような範囲はすべて、本質的に、任意のそのような部分範囲を明示的に列挙するための修正が、35U.S.C.§112の第1段落および35U.S.C.§132(a)の要件に準拠するように、本明細書に開示されることが意図される。
文法上の冠詞「one」、「a」、「an」、および「the」は、本明細書で使用されるように、別様に示されない限り、「少なくとも1つ」または「1つ以上」を含むよう
に意図される。
したがって、冠詞は、本明細書では、冠詞の文法上の目的物の1つまたは2つ以上(すなわち、少なくとも1つ)を指すために使用される。一例として、「成分」は、1つ以上の成分を意味し、したがって、可能性として、2つ以上の成分が想定され、採用または使用されてもよい。
に意図される。
したがって、冠詞は、本明細書では、冠詞の文法上の目的物の1つまたは2つ以上(すなわち、少なくとも1つ)を指すために使用される。一例として、「成分」は、1つ以上の成分を意味し、したがって、可能性として、2つ以上の成分が想定され、採用または使用されてもよい。
全体的または部分的に、参照することによって本明細書に組み込まれるように言及される、任意の特許、刊行物、または他の開示材料は、組み込まれる材料が、本開示に明示的に記載される既存の定義、記述、または他の開示材料と矛盾しない程度においてのみ、全体として、本明細書に組み込まれる。したがって、かつ必要な程度において、本明細書に記載される表現開示は、参照することによって本明細書に組み込まれる任意の矛盾材料に優先する。参照することによって本明細書に組み込まれることが言及され、本明細書に記載される既存の定義、記述、または他の開示材料に矛盾しない、任意の材料またはその部分は、組み込まれる材料と既存の開示材料との間に矛盾が生じない程度にのみ組み込まれる。
固結された炭化物は、例えば、コバルト、ニッケル、および/または鉄(あるいは、これらの金属の合金)の結合剤内に分散され、固結された硬質粒子として、遷移金属のうちの1つ以上の炭化物を備える、金属基質合成物である。このように、硬質粒子は、分散相を形成し、結合剤は、連続相を形成する。固結された炭化物は、例えば、旋削インサートおよび平削インサートを含む、切削工具としての使用のための魅力的強度、靱性、および耐摩滅/浸食(すなわち、摩耗)性の組み合わせをもたらす。異なる可能性として考えられる硬質粒子の組み合わせの中でも、硬質粒子としてのタングステン炭化物と、結合剤相としてのコバルトと、を備える、固結された炭化物は、例えば、チタンおよびチタン合金、ニッケルおよびニッケル合金、超合金、ステンレス鋼、ならびに延性鉄等の機械加工するのが困難な材料における、金属作業動作のための切削工具の一般的選択肢である。
固結された炭化物切削工具における故障の形態のうちの2つは、機械的衝撃による亀裂および熱衝撃による亀裂である。これらの故障形態は、例えば、旋削インサートおよび平削インサートにおいて遭遇する。機械的衝撃は、一般的に、平削用途、断続切削を伴う旋削用途、および機械またはワークピース(例えば、タービン翼機械加工)に最適剛性未満が存在する場合の任意の機械加工用途において遭遇する。熱衝撃は、一般的に、低熱伝導性および高降伏応力値を伴う、高生産性機械加工プロセスならびに機械加工材料等、困難な機械加工動作において遭遇する。切削工具の熱変形を回避するための冷却剤の使用は、熱衝撃の量を増加させる望ましくない影響を有し得る。
平削用途では、切削工具は、平削カッター本体の各回転の際、熱循環を被る。インサートが、各回転において、作業材料に入刃し、そこから出刃するのに伴って、インサートは、材料を切削する時、加熱され、材料を切削しない時、冷却される。平削動作の際の冷却剤の使用は、熱衝撃の規模を増幅させる。熱循環の際のより大きな温度遷移熱衝撃の増加は、熱疲労を通して、インサートの故障につながり得る。インサートの熱循環の際、インサートの異なる部品間の熱膨張の差異は、基板に亀裂を形成させ、その連続的伝播を生じさせる。
切削工具における故障の他の形態のうちの2つは、熱変形および磨損である。切削インサートの切削縁の温度は、1000℃を超え得るため、結合剤は、その強度を損ない、切削動作の際、変形を開始し得る。耐摩耗塗膜は、高温から基板を熱的に遮断するのに有用となり得る。しかしながら、基板は、依然として、結合剤材料の硬度の欠如のために変形を開始するほどの温度に到達し得る。より高い溶融温度元素または合金を結合剤に添加することは、その高温硬度を増加させ、熱変形を回避するのに有用となり得る。高温硬度の
増加はまた、耐摩耗塗膜が浸食され、基板を曝露する場合、磨損を最小限にするのに有用となり得る。
増加はまた、耐摩耗塗膜が浸食され、基板を曝露する場合、磨損を最小限にするのに有用となり得る。
固結された硬質粒子材料の結合剤における少なくとも1つの白金族元素および/またはレニウムの使用は、固結された切削工具の性能を改良し得る。白金族元素(元素の周期表のVIIIB族)およびレニウム(VIIB族)は、比較的に高い溶融点を有する、硬度があって、白みがかった金属である。白金族元素は、他の元素と非常に低い反応性を呈し、室温で変色しないため、時として、「貴金属」と称される。白金族元素およびレニウムはまた、耐腐食性であって、固体溶液内に炭化物を容易に形成しない。これらの特色によって、白金族元素およびレニウムは、基板内の炭素平衡に干渉せず、例えば、固結された炭化物基板等の固結された硬質粒子基板内の結合剤相を修飾可能となる。固体溶液強化は、少なくとも1つの白金族元素および/またはレニウムの固結された炭化物の結合剤への添加によって生じ、それによって、固結された基板の破砕靭性および強度を改良してもよい。
白金族元素およびレニウムは、固結された硬質粒子材料の典型的結合剤の基材のものを優に上回る溶融点温度を有する。白金族元素および/またはレニウム添加を伴う結合剤は、耐熱変形性の増加を呈し得る。ある白金族元素、レニウム、および典型的結合剤基材の選択された特性は、表1に提示される。
本明細書で使用されるように、用語「白金族金属」(および、頭字語「PGM」)は、元素の周期表のVIIBおよびVIIIB族内の金属を含む。PGMは、例えば、白金、パラジウム、イリジウム、ロジウム、オスミウム、ルテニウム、これらの金属のいずれかの固体溶液、およびこれらの金属のいずれかの合金を含む。加えて、本説明を簡略化するために、本明細書で使用されるように、用語「白金族金属」および頭字語「PGM」はまた、VIIB族金属レニウム、レニウムの固体溶液、ならびにレニウムの合金を含む。
本明細書で使用されるように、用語「基材」は、結合剤内に分散され、固結された硬質粒子を備える、基板の結合剤相のバルクを形成する、金属または合金を指す。このように、本開示に説明される種々の実施形態は、結合剤を備える基板を備えてもよく、結合剤は、基材と、結合剤基材内に形成される表面近傍PGM濃度勾配と、を備える。
種々の非限定的実施形態では、結合剤の基材は、例えば、コバルト、コバルト合金、ニッケル、ニッケル合金、鉄、鉄合金、またはこれらの材料のいずれかの組み合わせを備えてもよい。例えば、結合剤の基材は、本質的に、それぞれ、コバルト、ニッケル、または鉄から成ってもよい。代替として、結合剤の基材は、コバルト合金、ニッケル合金、または鉄合金から形成されてもよい。合金から形成される基材を備える実施形態では、基材は、例えば、コバルト、ニッケル、鉄、タングステン、クロム、チタン、タンタル、バナジウム、モリブデン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、炭素、銅、マンガン、銀、アルミニウム、または任意のそれらの組み合わせを含んでもよい。
種々の非限定的実施形態では、結合剤のバルク組成は、本質的に、基材から成ってもよい。結合剤の表面近傍組成は、結合剤の基材内に拡散され、最大PGM濃度が、基板表面における結合剤内で生じ、表面下の深度に伴って減少することを特色とする、少なくとも1つのPGMの濃度勾配を備えてもよい。種々の非限定的実施形態では、PGM濃度勾配は、勾配を形成するPGM濃度未満の結合剤の内部バルク組成内のある点において、バルクPGM濃度まで減少してもよい。種々の非限定的実施形態では、PGM濃度勾配は、結合剤の内部バルク組成内のある点における偶発レベル未満まで減少してもよい。
本明細書で使用されるように、用語「硬質粒子」は、結合剤によって、モノリシック固結された硬質粒子材料基板内に固結される、硬質無機粒子を指す。硬質粒子は、例えば、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、これらの材料のいずれかの固体溶液、またはこれらの材料のいずれかの組み合わせを備えてもよい。これらの材料内の金属は、周期表のIHA族およびIVBからVIB族からの1つ以上の元素であってもよい。例えば、金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、これらの金属のいずれかの固体溶液、およびこれらの金属のいずれかの組み合わせから選択されてもよい。本開示による、種々の実施形態の基板は、結合剤内に分散および固結され、結合剤が、基板の少なくとも一部分内に表面近傍PGM濃度勾配を備えることを特色とする、硬質粒子を備えてもよい。
種々の非限定的実施形態では、表面近傍濃度勾配を形成するPGMは、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、またはこれらの金属のいずれかの組み合わせを備えてもよい。PGMは、基板の少なくとも一部分内の結合剤の基材に拡散されてもよい。結合剤の基材は、コバルト、ニッケル、鉄、これらの金属のいずれかの合金、およびこれらの金属および/または合金のいずれかの組み合わせを備えてもよい。PGMは、基板表面における基板内に最大PGM濃度を備え、基板の内部バルク部分内の基材において、PGMの偶発またはバルクレベルまで連続的または漸次的に減少する、下降濃度勾配内に存在してもよい。
少なくとも1つの塗膜は、本開示による、基板の表面の少なくとも一部分上に存在してもよい。種々の非限定的実施形態では、少なくとも1つの塗膜は、耐摩耗塗膜を備えてもよい。少なくとも1つの塗膜は、例えば、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、またはこれらの材料のいずれかの組み合わせを備えてもよい。これらの特定の材料内の金属は、例えば、周期表のIIIA、IVA、およびIVBからVIB族からの1つ以上の元素を備えてもよい。例えば、金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タング
ステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、これらの材料のいずれかの固体溶液、またはこれらの材料のいずれかの組み合わせを備えてもよい。当業者は、切削工具上に従来含まれる種々の塗膜が、例えば、耐熱、耐摩耗、および/または耐衝撃を改良することを認知し、任意のそのような塗膜は、基板と適合性がある場合、本開示に従って、切削工具上に含まれてもよい。
ステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、これらの材料のいずれかの固体溶液、またはこれらの材料のいずれかの組み合わせを備えてもよい。当業者は、切削工具上に従来含まれる種々の塗膜が、例えば、耐熱、耐摩耗、および/または耐衝撃を改良することを認知し、任意のそのような塗膜は、基板と適合性がある場合、本開示に従って、切削工具上に含まれてもよい。
図1A、1B、および1Cは、切削インサート10の非限定的実施形態を例証する。図1Aは、切削インサート10の斜視図である。図1Bは、切削インサート10の上面図である。図1Cは、切削インサート10の側面図である。切削インサート10は、XDLW120508SR−Dとして、ASTM/ISO規格に従って、説明されてもよい。切削インサートを説明するためのASTM/ISO規格は、切削工具技術における当業者によって理解され、したがって、インサートの幾何学形状のさらなる説明は、ここでは必要ではない。切削インサート10の実施形態は、切削縁11と、上表面12、側壁13と、突出角14と、を含む。切削インサート10は、典型的には、高送り速度を伴う、重平削動作のために使用される、設計を有する。
図2Aは、図1A、1B、および1Cに例証される、切削インサート10の断面図である。図2Aは、切削縁11の一部分と、上面12の一部分と、を含む、切削インサート10の部分20を示す。図2Bは、切削インサート10の部分20の拡張図であって、図2Aに識別される。部分20を参照して例証されるように、切削インサート10は、基板22上に塗膜21を備える。塗膜21は、例えば、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、あるいはこれらの材料のいずれかの組み合わせまたは多層配列を備えてもよい。これらの材料内の金属は、例えば、アルミニウム、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、ホウ素、シリコン、またはこれらの材料のいずれかの組み合わせを備えてもよい。基板22は、結合剤内に分散および固結された硬質粒子を備える、固結された硬質粒子材料であってもよい。例えば、制限ではないが、硬質粒子は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、および/または金属酸化物を備えてもよく、結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、および/またはこれらの金属の合金を備えてもよい。
塗膜21および基板22は、界面23によって分離される。界面23は、塗膜21が蒸着される基板の表面を含む。基板22は、表面近傍領域24と、バルク領域25と、を備える。表面近傍領域24は、基板表面/塗膜界面23から基板内への深度によって画定されてもよい。バルク領域25は、表面/塗膜界面23から同一方向に測定される、表面近傍領域24を越えた基板内への深度によって画定されてもよい。
表面近傍領域24内の結合剤は、基材と、拡散技法または任意の他の好適な技法によって、基材内に導入され得る、少なくとも1つのPGMの表面近傍濃度勾配と、を備えてもよい。バルク領域25内の結合剤は、基材と、ゼロまたはバックグラウンドレベルのPGMを備えてもよい。本明細書で使用されるように、材料の「バックグラウンド」レベルまたは濃度は、偶発的である、材料内の不純物を通して発生する、または別様に材料の特性に有意に影響を及ぼさない、レベルを意味する。表面近傍領域24内の結合剤の組成は、最大PGM濃度が、基板表面/塗膜界面23における結合剤内に生じ、表面近傍領域24を通して、バルク領域25内のバックグラウンドレベルまで減少することを特色としてもよい(例えば、図2C参照)。代替として、最大PGM濃度は、基板表面/塗膜界面23における結合剤内に生じ、表面近傍領域24を通して、バルク領域25内のバルクPGM濃度まで減少する。バルク領域内のバルクPGM濃度は、バックグラウンドPGMレベルを超えるが、表面近傍領域24内に勾配を形成するPGM濃度未満である。
表面近傍領域24内の結合剤の組成は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、およびこれらの金属のいずれかの組み合わせから成る群から選択される、PGMを備えてもよい。PGMは、コバルト、ニッケル、鉄、これらの金属のいずれかの合金、ならびにこれらの金属および合金のいずれかの組み合わせから成る群から選択される、基材内に溶解されてもよい。バルク領域25内の結合剤の組成は、実質的に、PGMが存在しなくてもよく、すなわち、バルク結合剤組成は、PGMのゼロまたはバックグラウンドレベルを備えてもよい。代替として、バルク領域25内の結合剤の組成は、表面近傍領域24内に勾配を形成するPGM濃度未満のバルクPGM濃度を備えてもよい。
本開示に説明される切削工具の種々の非限定的実施形態では、基板は、粉末冶金技法を使用して形成されてもよい。例えば、硬質粒子と、結合剤金属粉末と、を備える、冶金粉末混合物は、当技術分野において周知の技法を使用して、切削工具または他の物品の一般的形状に成形体を形成するように固化されてもよい。結合剤金属粉末は、例えば、粉末形態のコバルト、ニッケル、および/または鉄を含んでもよい。結合剤金属粉末はまた、例えば、粉末形態のタングステン、クロム、チタン、タンタル、バナジウム、モリブデン、ニオブ、ジルコニウム、ハフニウム、および炭素を含んでもよい。種々の元素は、単相結合剤が、後続焼結の際に形成されるように、結合剤の基材(例えば、コバルト、ニッケル、鉄、それらの合金、またはそれらの組み合わせ)内にその溶解限度まで存在してもよい。加えて、結合剤金属粉末は、焼結される単相結合剤の総重量に基づいて、例えば、5重量%までのレベルにおいて、銅、マンガン、銀、およびアルミニウムを含有してもよい。当業者は、固結された硬質粒子基板の組成の一部または全部が、元素形態、化合物、および/または母合金として導入されてもよいことを認識するであろう。
種々の非限定的実施形態では、混合、固化、および焼結段階の際、PGMの有意なレベルは、冶金粉末または成形体に意図的に添加されない。種々の他の非限定的実施形態では、PGMは、成形体を形成する冶金粉末内に意図的に添加されてもよい。このように、バルクPGM濃度は、結合剤内に形成されてもよいが、しかしながら、バルクPGM濃度は、拡散または他の好適な機構(後述)を通して、表面近傍PGM濃度勾配の後続形成を可能にするために十分に低い。
成形体は、当技術分野において周知の技法を使用して、固体モノリシック構造を有する完成部品または素材を形成するように焼結されてもよい。このように、部品または素材は、固結された硬質粒子基板を備える。基板は、基板の総重量に対する重量に基づいて、例えば、70%乃至97%の硬質粒子と、3%乃至30%の結合剤と、を備えてもよい。焼結後、素材は、切削工具上で所望の特定の幾何学形状の少なくとも1つの切削縁および/または他の特徴を形成するように機械加工されてもよい。本段階では、基板は、結合剤の連続相内に分散および固結された硬質粒子を備え、結合剤は、例えば、コバルト、ニッケル、鉄、これらの金属の合金、またはこれらの金属および合金の組み合わせを備える。種々の実施形態では、焼結された基板は、有意なレベルのPGMの任意の意図的添加を備えず、本点における基板内の任意のPGM%は、バックグラウンドレベルにおいてのみ存在する。種々の他の実施形態では、焼結された基板は、表面近傍PGM濃度勾配の後続形成を防止するであろう、バルク濃度のPGMを備える。
表面近傍PGM濃度勾配は、焼結された基板の少なくとも1つの表面の少なくとも一部分上に少なくとも1つのPGMを備える、層を蒸着することによって形成されてもよい。少なくとも1つのPGMを備える層は、基板の表面の一部分、基板の表面全体、または基板の全表面に塗布されてもよい。例えば、層は、すくい面、歯末面、切削縁、および/または切削工具基板の他の表面/縁のうちの任意の1つに塗布されてもよい。
種々の非限定的実施形態では、蒸着されたPGM層の厚さは、層の塗布のために使用される方法に依存してもよい。例えば、本質的に、指向性であり得る、物理蒸着(PVD)プロセスが、PGM層を蒸着するために使用されてもよい。種々の実施形態では、PVDプロセスによって塗布されるPGM層は、厚さ2乃至25ミクロン、いくつかの実施形態では、2乃至10ミクロンを有してもよい。例えば、電気めっきおよび電鋳等の非指向性方法によって蒸着されたPGM層は、厚さ最大250ミクロンのPGM層を有してもよい。水または揮発性担体中に分散され、スプレーまたははけ塗りによって塗布されるPGMは、使用されるPGM塗膜密度および方法に応じて、厚さ250ミクロン乃至765ミクロン(約0.010インチ乃至0.030インチ)のPGM層を有してもよい。種々の方法を利用することによって、このように、PGMは、例えば、切削縁、歯末面、すくい面、および/または摩耗および/または故障を受けやすい切削工具の他の表面等、基板の所定の表面上のみに選択的に蒸着されてもよい。これは、固結された切削工具の特定の領域を標的とし得るため、工具性能を改良するために必要とされるPGMの量を低減させ得る。種々の実施形態では、例えば、リソグラフィまたは他の好適なマスキング技法が、基板の表面のある領域にのみ、層の蒸着を制限するために使用され得る。
少なくとも1つのPGMの層が、固結された硬質粒子基板上に蒸着された後、熱処理ステップを使用して、基板内に塗布されるPGMを拡散させてもよい。熱処理サイクルの時間および温度は、PGMの拡散から生じる濃度勾配および拡散の深度が、これらのパラメータに直接依存し得るため、かつ切削工具の結果として生じる性能改良が、勾配および拡散の深度に依存するため、重要となり得る。例えば、コバルト内のPGMまたはPGMの組み合わせの拡散は、通常焼結温度(〜1400℃)では、比較的に高速である。結合剤基材内へのPGMの拡散が、早過ぎる場合、濃度勾配は、適切に形成され得ない。したがって、種々の実施形態では、その上に蒸着されたPGMを有する基板は、1400℃未満の温度で処理されてもよい。種々の実施形態では、その上に蒸着されたPGMを有する基板は1325℃乃至1375℃の範囲の温度で処理されてもよい。他の実施形態では、その上に蒸着されたPGMを有する基板は、1325℃以下の温度で処理されてもよい。種々の実施形態では、その上に蒸着されたPGMを有する基板は、結合剤基材内へのPGMの拡散によって、所望の表面近傍濃度勾配を取得するための温度において、60分間、1325℃の温度で処理されてもよい。
種々の実施形態では、PGM蒸着ステップおよび後続熱処理ステップは、1回以上反復されてもよい。PGM蒸着および熱処理の反復は、そうでなければ、コバルト等の結合剤基材内のPGMの比較的に高速の拡散のため不可能であり得る、表面近傍PGM濃度勾配の深度を延在させ得る。このように、種々の連続蒸着および熱処理サイクルが、種々の表面近傍PGM濃度勾配を形成するために採用されてもよい。
種々の実施形態では、成形体を焼結後、少なくとも1つのPGMを備える層を蒸着する前に、結合剤の一部分が、基板の表面の少なくとも一部分から除去されてもよい。例えば、基板の表面は、PGMを表面のその部分上に蒸着するために、基板の表面の少なくとも一部分から、結合剤の一部分を除去するようにエッチングされてもよい。エッチング動作は、固結された基質から結合剤を浸出させ、それによって、基板表面に硬質粒子粒を曝露させてもよい。種々の実施形態では、結合剤は、2乃至100ミクロンの深度までエッチングされてもよい。他の実施形態では、結合剤は、2乃至25ミクロンの深度までエッチングされてもよい。エッチングされる結合剤の深度は、エッチング液の化学強度および温度ならびにエッチング液と基板との間の接触時間を制御することによって、制御されてもよい板。
PGMを蒸着する前に、基板の表面から結合剤を除去することは、固結された硬質粒子基質内の結合剤基材中のPGMの濃度勾配を改良することによって、切削工具の性能を改
良し得る。例えば、本プロセスによって、PGMを備える蒸着された層は、曝露された硬質粒子粒の湿潤および硬質粒子の表面に沿った毛細管作用によって、最初に、固結された硬質粒子基質内に進入可能となり得る。拡散プロセスの初期段階では、競合する置換拡散(例えば、PGMは、基材内に拡散し、基材は、蒸着されたPGM層内に同時拡散する)が、蒸着されたPGM層と結合剤基材との間の空隙によって、低減され得る。拡散プロセスが継続し、空隙が拡散材料によって充填されるのに伴って、結合剤基材は、エッチングされた体積内へ逆拡散し、拡散されたPGMと合金化し始めてもよい。
良し得る。例えば、本プロセスによって、PGMを備える蒸着された層は、曝露された硬質粒子粒の湿潤および硬質粒子の表面に沿った毛細管作用によって、最初に、固結された硬質粒子基質内に進入可能となり得る。拡散プロセスの初期段階では、競合する置換拡散(例えば、PGMは、基材内に拡散し、基材は、蒸着されたPGM層内に同時拡散する)が、蒸着されたPGM層と結合剤基材との間の空隙によって、低減され得る。拡散プロセスが継続し、空隙が拡散材料によって充填されるのに伴って、結合剤基材は、エッチングされた体積内へ逆拡散し、拡散されたPGMと合金化し始めてもよい。
結合剤エッチング動作はまた、結合剤基材を欠き、代わりに、PGMを備える蒸着された層内に、少なくとも部分的に固結された硬質粒子を備える、表面領域を生成するために使用されてもよい。種々の実施形態では、濃度勾配は、基板表面では、本質的に、100%のPGMから開始し、徐々に、基板のバルク領域内へと、結合剤基材によって希釈されてもよい。基板のバルク領域は、本質的に、100%の結合剤基材を備えてもよい。このように、濃度勾配は、本質的に、PGMから成り、本質的に、基材から成るバルク結合剤組成まで減少する、表面結合剤組成を備えてもよい。種々の実施形態では、濃度勾配は、本質的に、PGMから成り、基材と、勾配を形成するPGM濃度未満の濃度で存在するPGMと、を備える、バルク結合剤組成まで減少する、表面結合剤組成を備えてもよい。
本質的に、最大100%のPGMを備える、基板表面における結合剤組成は、PGMおよび基材の同時拡散の開始に先立って、PGMによって曝露された硬質粒子粒の湿潤によって達成されてもよい。結果として勾配は、PGM含有量が検出不能であって、結合剤基材のみ基板のバルク領域内に存在するようになるまで、表面から基板内へと延在してもよい。代替として、結果として生じる勾配は、PGM含有量が基板のバルク領域内のバルク濃度になるまで、表面から基板内へと延在してもよい。
故に、硬質粒子と、結合剤(表面近傍白金族金属濃度勾配を備える結合剤)と、を備える、基板を形成するために採用される特定の処理ステップは、基板の化学および/または構造に直接影響を及ぼし得る。
種々の実施形態では、PGMおよび基材の即時同時拡散を伴わずに、硬質粒子粒の初期湿潤を可能にするために十分な量が、基板表面から除去されることが重要となり得る。しかしながら、また、濃度勾配は、PGMおよび下層の結合剤を備える、蒸着された層間の開放体積が大き過ぎる場合、形成され得ないため、あまりに多くの結合剤の除去を防止するために重要となり得る。コバルト結合剤内に固結されたタングステン炭化物硬質粒子を備える、種々の実施形態では、2乃至100マイクロメートルの深度までのコバルト結合剤のエッチングは、最適PGM濃度勾配の形成を可能にし得る。コバルト結合剤内に固結されたタングステン炭化物硬質粒子を備える、種々の実施形態では、2乃至25マイクロメートルの深度までのコバルト結合剤のエッチングは、最適PGM濃度勾配の形成を可能にし得る。
TiC、TaC、および/またはNbCを含有する、固結されたWC−Co基板は、好適なPGM濃度勾配を形成するために、異なる熱処理サイクル(例えば、上昇温度およびより長い曝露時間)を要求してもよい。これは、Ti、Ta、およびNbの存在から生じる、結合剤基材内の置換拡散パラメータの差異によるものと考えられる。
多くの種類の化学エッチング液は、PGMを含む層を蒸着する前に、結合剤の一部分がエッチングされる、本開示による、方法の実施形態において有用性が見出され得る。コバルト結合剤内に分散および固結されたタングステン炭化物粒子を備える、焼結された基板からコバルトを除去するための一好適かつ効果的エッチング液の実施例は、リン酸の体積あたり5%(85%)および過酸化水素の体積あたり1%(30%)の水溶液を備える。
5分間の基板と本溶液との間の接触は、基板表面から測定して、約10マイクロメートルの深度まで除去するであろう。時間が延長されるほど、60分未満の時間の間、略線形に、浸出プロセスをWC−Co基板内にさらに浸透させる。
5分間の基板と本溶液との間の接触は、基板表面から測定して、約10マイクロメートルの深度まで除去するであろう。時間が延長されるほど、60分未満の時間の間、略線形に、浸出プロセスをWC−Co基板内にさらに浸透させる。
非常に鋭利な縁を要求する、切削工具(例えば、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサート等)の場合、固結された基板表面からの結合剤基材の部分的除去後のPGMの蒸着および拡散は、そうでなければ、最初に、ある量の結合剤を除去させずに、基板表面上に蒸着される場合、生じ得る、望ましくない粒成長および縁円唇化を低減させ得る。しかしながら、表面近傍PGM濃度勾配は、依然として、固結された基板からの先行する結合剤除去を伴わずに、開示される実施形態に従って、生産され得る。
種々の実施形態では、特有の表面近傍PGM濃度勾配は、向上された性能レベルを達成する、工具の効果的生産に重要となり得る。表面条件および化学組成の差異は、置換拡散の速度を改変し得るため、勾配を形成するために使用される、特有の熱処理加工サイクルの観点から、濃度工場を測定するために重要となり得る。故に、例えば、グロー放電発光分光分析(GD−OES)等の深度依存濃度プロファイリング技法を使用して、基板表面からの深度の関数として、化学組成を測定してもよい。このように、固結された硬質粒子基板の表面近傍PGM濃度勾配は、例えば、硬質粒子、結合剤基材、PGM、結合剤除去動作、および熱処理の種々の組み合わせのために特色化されてもよい。
GD−OESを使用して、例えば、本開示による、ある非限定的実施形態では、耐摩耗性を改良するために好適なPGM濃度勾配は、WC−11Co基板(11重量%のコバルト結合剤基材と87−89重量%のタングステン炭化物粒子、少量のTiC/TaC/NbCを添加)の表面に、最大約2重量%のルテニウムを備えるように決定された。2重量%の濃度のルテニウムは、表面における基板の総重量(ルテニウム、コバルト、および炭化物粒子の総重量)に基づいた。図3に示されるように、処理されたWC−11Co基板のルテニウム濃度勾配は、基板表面から約125マイクロメートル内において、2重量%からバックグラウンドレベルまで対数的に減少した。勾配は、基板表面における総結合剤重量(すなわち、基板表面におけるルテニウムおよびコバルト基材の総重量)に基づいて、約20重量%のルテニウムに対応する。本勾配は、PVDプロセスを使用して、4マイクロメートル厚の層のルテニウムを塗布し、1325℃で、60分間、基板を熱処理し、PGMを基板内の結合剤の表面近傍領域中に拡散させることによって、形成された。
種々の実施形態では、基板表面における結合剤は、総結合剤重量(すなわち、PGMおよび基材の総重量)に基づいて、重量あたり、5%乃至100%のPGMと、ゼロ%乃至95%の基材と、を備えてもよい。種々の実施形態では、基板表面における結合剤は、総結合剤重量に基づいて、重量あたり、10%乃至100%のPGMと、ゼロ%乃至90%基材と、を備えてもよい。種々の実施形態では、基板表面における結合剤は、総結合剤重量に基づいて、重量あたり、20%乃至100%のPGMと、ゼロ%乃至80%基材と、を備えてもよい。
種々の実施形態では、基板のバルク領域内の結合剤は、総結合剤重量に基づいて、重量あたり、ゼロ%乃至60%のPGMと、40%乃至100%の基材と、を備えてもよい。バルク領域内の結合剤が、ゼロ%乃至60%のPGMを備える実施形態では、結合剤は、最初に、例えば、コバルト粉末およびPGM粉末等の2つ以上の冶金粉末を使用して形成されてもよい。2つ以上の冶金粉末は、本明細書に説明されるように、混合および加工され、PGMを備えるバルク結合剤材料を形成してもよい。次いで、表面近傍PGM濃度勾配が、本明細書に説明されるように形成されてもよく、バルク結合剤材料内のPGMおよび表面近傍濃度勾配を形成するPGMは、同一PGMまたは異なるPGMである。2つ以上の冶金粉末を使用して、バルク結合剤材料を形成する実施形態では、基板のバルク領域
内の結合剤および基板の表面近傍領域内の結合剤は両方とも、同一または異なるPGMを備えてもよいが、表面近傍領域内のPGMは、PGM濃度勾配を形成する。
内の結合剤および基板の表面近傍領域内の結合剤は両方とも、同一または異なるPGMを備えてもよいが、表面近傍領域内のPGMは、PGM濃度勾配を形成する。
種々の実施形態では、表面近傍PGM濃度勾配を形成するための熱処理後、塗膜は、基板表面上に蒸着されてもよい。塗膜は、耐摩耗塗膜を備えてもよい。塗膜は、1つの層または複数の層を備えてもよく、層は、同一または異なる組成を備え得ることを特色とする。種々の実施形態では、塗膜は、例えば、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、またはこれらの材料のいずれかの組み合わせのうちの少なくとも1つを備えてもよい。金属は、アルミニウム、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、ホウ素、シリコン、これらの材料のいずれかの固体溶液、およびこれらの材料のいずれかの組み合わせから成る群から選択されてもよい。
例えば、塗膜は、チタン炭化物(TiC)、チタン窒化物(TiN)、チタン炭窒化物(TiCN)、チタンアルミニウム窒化物(TiAIN)、チタンアルミニウム窒化物と炭素(TiAIN+C)、チタンアルミニウム窒化物とタングステン炭化物/炭素(TiAI N+WC/C)、アルミニウムチタン窒化物(AITiN)、アルミニウムチタン窒化物と炭素(AITiN+C)、アルミニウムチタン窒化物とタングステン炭化物/炭素(AITiN+WC/C)、アルミニウム酸化物(AI2O3)、チタン二ホウ化物(TiB2)、タングステン炭化物炭素(WC/C)、クロム窒化物(CrN)、アルミニウムクロム窒化物(AICrN)、ジルコニウム窒化物(ZrN)、ジルコニウム炭素窒化物(ZrCN)、ホウ素窒化物(BN)、ホウ素炭素窒化物(BCN)ハフニウム窒化物(HfN)、またはハフニウム炭素窒化物(HfCN)のうちの少なくとも1つを備えてもよい。
種々の実施形態では、塗膜は、PVDプロセスによって塗布されてもよい。開示されるプロセスにおいて有用性が見出され得る、PVDプロセスの実施例として、例えば、蒸発プロセス、活性化反応性蒸発、アーク放電蒸発、レーザアブレーション、イオンめっき、スパッタリング、およびイオンビーム支援蒸着が挙げられる。本開示による、表面近傍PGM濃度勾配を有する、結合剤内に分散および固結された硬質粒子を備える、基板上に塗布されるあるPVD塗膜は、薄く、強度を有し、均質に平滑であって、化学的に安定し、非常に密集した構造を有するものとして特色化されてもよい。
種々の他の実施形態では、塗膜は、化学気相蒸着(CVD)プロセスによって塗布されてもよい。開示されるプロセスにおいて有用性を見出され得る、CVDプロセスの実施例として、例えば、熱CVDおよびプラズマ支援CVDが挙げられる。
本開示による、切削工具は、表面近傍PGM濃度勾配を含む、結合剤内に固結された硬質粒子を備える、基板を備えてもよい。開示される切削工具はまた、基板上に、CVDおよび/またはPVD塗膜を備えてもよい。開示される切削工具は、硬度の向上、摩擦の低減、化学安定性、耐摩耗性の向上、耐熱亀裂性の向上、および工具寿命の延長を呈し得る。
PVD塗膜およびCVD塗膜はそれぞれ、それぞれのプロセスによって蒸着された塗膜のマイクロ構造ならびに残留応力のある一意的に差異によって特色化されてもよい。例えば、PVD塗膜は、典型的には、細粒および高残留圧縮応力を有し、PVD塗膜を備える切削工具の強度および靭性を改良する傾向にある。故に、PVD塗膜は、切削工具に塗布されると、CVD塗膜に勝るある性能利点をもたらし得る。
結合剤として、コバルトを含む、固結された硬質粒子基板は、焼結プロセスの際、コバ
ルトが成形体の表面に溶融および浸透し、それによって、焼結された基板の表面上にコバルト構造を形成する傾向を呈し得る。本現象は、コバルトキャッピングと称され得る。基板表面上のコバルトキャップは、無作為に分布され、したがって、基板の表面上に、隆線のある粗面を生成し得る。基板の表面におけるコバルト結合剤内のPGMの存在は、コバルトキャップの高さおよび頻度を増加させ得る。いくつかの表面処理技法が、ある程度まで、コバルトキャッピング効果を低減させるために行われてもよいが、コバルト結合剤内にPGMを含有する焼結された固結硬質粒子基板上に均一表面を一貫して生産することは困難であり得る。故に、塗膜がPVDおよび/またはCVDプロセスを使用して塗布される実施形態では、基板表面は、塗膜表面前処理を行ってもよい。
ルトが成形体の表面に溶融および浸透し、それによって、焼結された基板の表面上にコバルト構造を形成する傾向を呈し得る。本現象は、コバルトキャッピングと称され得る。基板表面上のコバルトキャップは、無作為に分布され、したがって、基板の表面上に、隆線のある粗面を生成し得る。基板の表面におけるコバルト結合剤内のPGMの存在は、コバルトキャップの高さおよび頻度を増加させ得る。いくつかの表面処理技法が、ある程度まで、コバルトキャッピング効果を低減させるために行われてもよいが、コバルト結合剤内にPGMを含有する焼結された固結硬質粒子基板上に均一表面を一貫して生産することは困難であり得る。故に、塗膜がPVDおよび/またはCVDプロセスを使用して塗布される実施形態では、基板表面は、塗膜表面前処理を行ってもよい。
塗膜表面前処理は、例えば、電解研磨(例えば、米国特許第5,665,431号、参照することによって本明細書に組み込まれる)、ショットピーニング、マイクロブラスト、ドライブラスト、ウェットブラスト(例えば、米国特許第5,635,247号および第5,863,640号、参照することによって本明細書に組み込まれる)、研削(例えば、米国特許第6,217,992号、参照することによって本明細書に組み込まれる)、ブラッシング(例えば、米国特許第5,863,640号、参照することによって本明細書に組み込まれる)、ジェット研磨、または圧気ブラスト等の少なくとも1つの動作を備えてもよい。塗膜表面前処理は、固結された基板表面上のコバルトキャッピング効果による、表面不規則性を低減させ、固結された基板表面に塗布されたCVDおよび/またはPVD塗膜の接着を向上させ得る。
種々の非限定的実施形態では、塗膜は、1乃至30マイクロメートル厚であってもよい。種々の非限定的実施形態では、塗膜は、1乃至30マイクロメートル厚であってもよい。他の非限定的実施形態では、塗膜は、10乃至30マイクロメートル厚超であってもよい。種々の他の非限定的実施形態では、塗膜は、2乃至6マイクロメートル厚または3乃至5マイクロメートル厚であってもよい。
種々の非限定的実施形態では、塗膜は、PVD動作によって蒸着された1乃至10マイクロメートル厚のTiAIN層を備えてもよい。他の非限定的実施形態では、塗膜は、連続化学気相蒸着(CVD)動作によって蒸着された1乃至10マイクロメートル厚のTiN−TiC−TiN3層塗膜を備えてもよい。種々の他の非限定的実施形態では、塗膜は、PVD動作を使用して蒸着された少なくとも1つの層と、CVD動作を使用して蒸着された少なくとも1つの層と、を備えてもよい。
CVDおよび/またはPVD塗膜が、本明細書に開示されるプロセスに従って塗布されると、固結された基板の上部の金属層の存在は、性能問題を生じさせ得る。問題は、比較的に硬度のある耐摩耗塗膜下の金属層の軟化から生じ得る。金属層は、硬質粒子粒の基質を含有しないため、金属層は、下層の固結された基板に効果的に係留し得ない。比較的に硬質の塗膜層の下層にあるそのような比較的に軟質の金属層が機械加工の際に発生した熱によって、軟化すると、硬質塗膜層は、工具のすくい面に対して、チップの摩擦力によって、剪断され得る。硬質塗膜層が剪断する場合、下層の基板は、もはや保護されず、過度のクレータ形成および破滅的工具故障が生じ得る。基板表面から任意の金属層を除去する、塗膜表面前処理は、塗膜故障の発生を低減させ得る。
金属層の機械的除去は、例えば、AI2O3等の適切なブラスティング媒体を伴う、ドライまたはウェットブラストによって、達成されてもよい。金属層の化学除去もまた、可能であってもよい。しかしながら、表面近傍PGMの存在による結合剤の耐腐食性の増加によって、化学除去は、機械的除去より実施および制御が困難であり得る。
種々の実施形態では、塗膜は、塗膜表面後処理を行ってもよい。塗膜表面後処理はさら
に、塗膜の表面の質を改良し得る。例えば、ショットピーニング等の塗膜された切削工具表面の後処理のためのいくつかの方法が存在する。参照することによって本明細書に組み込まれる、特許広報第02254144号は、10−2000マイクロメートルの範囲内の粒径を伴う、球状粒形状を有する、小金属粒子の注入を使用したショットピーニングプロセスについて説明している。塗膜表面後処理の別の実施例は、圧気ブラスティングである。参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第6,869,334号は、1乃至100マイクロメートルの範囲の非常に細かい粒径を有する、AI2O3等の無機ブラスティング剤を使用したブラスティングプロセスについて説明している。塗膜表面後処理の別の実施例は、ブラッシングである。参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第6,638,609号は、SiC粒を含有する、ナイロン製ストローブラシを使用したブラッシングプロセスについて説明している。ウェットブラストもまた、米国特許第6,638,609号に説明されるように、塗膜表面後処理として使用され、平滑塗膜層を生成し得る。
に、塗膜の表面の質を改良し得る。例えば、ショットピーニング等の塗膜された切削工具表面の後処理のためのいくつかの方法が存在する。参照することによって本明細書に組み込まれる、特許広報第02254144号は、10−2000マイクロメートルの範囲内の粒径を伴う、球状粒形状を有する、小金属粒子の注入を使用したショットピーニングプロセスについて説明している。塗膜表面後処理の別の実施例は、圧気ブラスティングである。参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第6,869,334号は、1乃至100マイクロメートルの範囲の非常に細かい粒径を有する、AI2O3等の無機ブラスティング剤を使用したブラスティングプロセスについて説明している。塗膜表面後処理の別の実施例は、ブラッシングである。参照することによって本明細書に組み込まれる、米国特許第6,638,609号は、SiC粒を含有する、ナイロン製ストローブラシを使用したブラッシングプロセスについて説明している。ウェットブラストもまた、米国特許第6,638,609号に説明されるように、塗膜表面後処理として使用され、平滑塗膜層を生成し得る。
開示されるプロセスは、硬質粒子と、結合剤と、を備える、基板上に耐摩耗塗膜を備える、切削工具を生産するために使用されてもよく、表面近傍結合剤の組成は、PGM濃度勾配を備えることを特色とする。開示されるプロセスは、粉末冶金技法を使用する、切削工具の生産の固化および焼結段階において、PGMを含む必要性を排除または低減させる。粉末冶金プロセスにおいて、PGMの添加を排除または低減させることによって、有意な収率損失および結果として生じるコストが、削減または排除される。PGMは、比較的に高価な材料であるため、開示されるプロセスは、PGMを含有する切削工具を生産する際、有意なコスト節約を促進し得る。加えて、開示されるプロセスは、固化または焼結段階の際、PGMのバルク添加ではなく、PGMの切削工具の特定の部分への選択的かつ標的添加を可能にするため、開示されるプロセスは、PGM含有切削工具の全体的性能の有意な改良をもたらし得る。
開示される切削工具は、機械加工動作の際、切削工具における摩耗の低減、例えば、側面摩耗の低減を呈し得る。これは、工具寿命の延長をもたらし得る。加えて、開示される切削工具は、工具寿命を犠牲にすることなく、機械加工速度、送り速度、および/または切削深度を増加させることを可能にすることによって、金属除去率の増加を呈し得る。所与の時間周期において除去される材料の量を増加させる能力は、商業的機械加工事業または運営の財政的成功に有意な影響を有し得る。金属除去率(MRR)の増加は、特に、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、超合金、ステンレス鋼、および延性鉄等の機械加工が困難な材料を機械加工する時に、重要となり得る。
例えば、チタン合金は、比較的に低熱伝導性を有する傾向にある。チタン合金の熱特性は、過度の熱発生および後続工具故障の傾向によって、機械加工動作を低速で行うことを要求する。開示される切削工具は、例えば、所与の時間において除去される材料の量を増加させる一方、また、工具コストを削減することによって、チタン合金を機械加工する収益性を改良し得る。これは、例えば、チタン機械加工用途のためのより高いMRRおよびより長い工具寿命を通して達成され得る。
表面近傍PGM濃度勾配は、硬度、破砕靱性、熱抵抗、および耐摩耗性を強化する固体溶液を改良することによって、開示される切削工具の有用性および可用性を増加させる。多くのPGMおよび関連合金の高溶融温度は、例えば、高温硬度等の固結された基板の高温特性を改良し、即時変形および後続故障を伴うことなく、工具の切削縁において、非常に高い動作温度を可能にする。加えて、表面近傍PGM濃度勾配は、切削縁において、PGMのより高い濃度を達成することによって、基板特性を改良し、順に、例えば、CVD、PVD、または他の方法によって塗布される耐摩耗塗膜のための土台を改良する。拡散および後続固体溶液強化による基板の強化は、基板の耐熱変形性および破砕靭性を増加さ
せる。これらの改良された特性は、耐摩耗塗膜のためのより優れた基盤をもたらす。その結果、より高いMRRが、同一またはより長い工具寿命のために達成され得る。故に、耐摩耗塗膜と組み合わせられた表面近傍PGM濃度勾配の効果は、相互に相補し、実質的に改良された切削工具を提供する。
せる。これらの改良された特性は、耐摩耗塗膜のためのより優れた基盤をもたらす。その結果、より高いMRRが、同一またはより長い工具寿命のために達成され得る。故に、耐摩耗塗膜と組み合わせられた表面近傍PGM濃度勾配の効果は、相互に相補し、実質的に改良された切削工具を提供する。
以下の例証的かつ非限定的実施例は、その範囲を制限することなく、本明細書に提示される実施形態をさらに説明することを意図する。当業者は、実施例の変形例が、請求項によってのみ定義される発明の範囲内で可能であることを理解するであろう。すべての部品および割合は、別様に示されない限り、重量あたりである。
実施例1
種々の本明細書に開示される実施形態による、塗膜された切削インサートを調製した。切削インサートは、粉末冶金技法を使用して、公称化学組成および以下の表2に提示される選択特性を有するように調製された基板を備えた。基板は、コバルト結合剤内に分散および固結されたタングステン炭化物硬質粒子を備えた。ある基板はまた、チタン、タンタル、およびニオブの小濃度の炭化物を備えた。ある基板はまた、バルク結合剤組成内にルテニウムを備えた。
種々の本明細書に開示される実施形態による、塗膜された切削インサートを調製した。切削インサートは、粉末冶金技法を使用して、公称化学組成および以下の表2に提示される選択特性を有するように調製された基板を備えた。基板は、コバルト結合剤内に分散および固結されたタングステン炭化物硬質粒子を備えた。ある基板はまた、チタン、タンタル、およびニオブの小濃度の炭化物を備えた。ある基板はまた、バルク結合剤組成内にルテニウムを備えた。
表2に示される冶金粉末(重量%)を混合した。ボールミル粉砕器内で各冶金粉末(A−Z)のウェットブラストを行った。
焼結手順は、主要加工ステップの際、以下のパラメータを使用して行った。
(i)脱ろうサイクルを室温から開始し、375℃の温度に到達するまで、2℃/分の上昇速度で、次いで、約90分間、本温度に保持した。
(ii)Co、W、C、Ti、Ta、Nb等の酸化物を分解する、焼結前サイクルを、1,200℃の温度に到達するまで、4℃/分の上昇温度で開始し、次いで、60分間、本温度に保持した。
(iii)高温焼結サイクルを、1,200℃から1,400℃/1,450℃(すなわち、焼結温度)の温度上昇で開始し、焼結温度に約120分間保持後、終了し、その間、焼結された基板は、非多孔性となり、所望の焼結サイズに縮小した。
(iv)冷却サイクルを行い、炉内にある間、焼結された固結炭化物切削インサート基板を室温まで冷却させた。
(i)脱ろうサイクルを室温から開始し、375℃の温度に到達するまで、2℃/分の上昇速度で、次いで、約90分間、本温度に保持した。
(ii)Co、W、C、Ti、Ta、Nb等の酸化物を分解する、焼結前サイクルを、1,200℃の温度に到達するまで、4℃/分の上昇温度で開始し、次いで、60分間、本温度に保持した。
(iii)高温焼結サイクルを、1,200℃から1,400℃/1,450℃(すなわち、焼結温度)の温度上昇で開始し、焼結温度に約120分間保持後、終了し、その間、焼結された基板は、非多孔性となり、所望の焼結サイズに縮小した。
(iv)冷却サイクルを行い、炉内にある間、焼結された固結炭化物切削インサート基板を室温まで冷却させた。
焼結プロセス後、PGMの層を、PVDプロセスを使用して、インサート基板の切削縁
表面上に蒸着した。ルテニウムの4マイクロメートルのPVD塗膜を、各固結された炭化物基板を備える、インサートのそれぞれ上に蒸着した。加えて、基板Aを備え、ADKT1505PDER−47幾何学形状を有する、インサートを、ルテニウム、レニウム、イリジウム、オスミウム、または白金のいずれかの層によって塗装した。各切削インサート基板を、1325℃の60分間熱処理サイクルに従って加工し、PGMを基板の結合剤層内に拡散させ、対数的表面近傍PGM濃度勾配を生産した。
表面上に蒸着した。ルテニウムの4マイクロメートルのPVD塗膜を、各固結された炭化物基板を備える、インサートのそれぞれ上に蒸着した。加えて、基板Aを備え、ADKT1505PDER−47幾何学形状を有する、インサートを、ルテニウム、レニウム、イリジウム、オスミウム、または白金のいずれかの層によって塗装した。各切削インサート基板を、1325℃の60分間熱処理サイクルに従って加工し、PGMを基板の結合剤層内に拡散させ、対数的表面近傍PGM濃度勾配を生産した。
次に、固結されたタングステン炭化物切削インサートに、アルミナ砂粒によってドライブラストを行い、研磨し、縁砥磨し、特定のインサート幾何学形状の形状を完成させた。表3は、表2に提示された各基板のための調製された特定のインサート幾何学形状(ASTM/ISO規格設計)を表す。
次に、切削インサート基板(表面近傍PGM濃度勾配を伴うものと伴わないもの)を、耐摩耗塗膜によって塗膜した。表4は、表3に提示される各幾何学形状/基板組み合わせのために、切削インサートに塗布される特定の塗膜を表す。
それぞれ、規格幾何学形状設計ADKT1505PDER−47を有する、3つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う、工具摩耗試験のために使用した。平削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された3つの群のADKT1505PDER−47平削インサートはそれぞれ、(i)GX20(商標)基板(ATI Stellram、Allegheny Technologies Company、LaVergne、TN、37086、USA)、(ii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴わない基板A、および(iii)前述のように、表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う基板Aを備えた。
基板Aは、ISO規格に従って、P45/K35材料を機械加工するために使用され得る、高靭性グレードの固結された炭化物粉末から生産した。基板Aの公称化学組成およびある特性は、表2に示される。ATI Stellramから市販のGX20(商標)粉末は、表6に提示される公称化学組成およびある特性を有する、固結された炭化物粉末である。
摩耗試験の結果は、図4に提示される。各変形例(GX20(商標)材料基板、Ruを伴わない基板A、Ruを伴う基板A)に対して、3つの複製平削インサートを使用して、ワークピース上で3つの複製平削動作を行った。各変形例に対する3つの摩耗測定の平均は、図4に提示される。基礎GX20(商標)材料変形例から作製された平削インサートは、平均側面摩耗0.0073インチを呈した。ルテニウム含有量を伴わない基板Aを備える、平削インサートは、平均摩耗0.0143インチを呈した。基板Aを備え、固結された炭化物基板の結合剤内に拡散された表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する、切削インサートは、平均摩耗0.0065インチを呈した。ルテニウム勾配を伴う基板Aを備える、切削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板Aを備える切削インサートと比較して、耐摩耗性54.5%の向上を呈した。ルテニウム勾配を伴う基板Aを備える、切削インサートは、GX20(商標)材料を備える切削インサートと比較して、耐摩耗性10.9%の向上を呈した。
実施例3
それぞれ、規格幾何学形状設計APKT1604PDER−43を有する、3つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う、工具摩耗試験のために使用した。平削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された3つの群のAPKT1604PDER−43平削インサートはそれぞれ、(i)GX20(商標)材料基板、(ii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴わない基板B、および(iii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う基板Bを備えた。
実施例3
それぞれ、規格幾何学形状設計APKT1604PDER−43を有する、3つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う、工具摩耗試験のために使用した。平削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された3つの群のAPKT1604PDER−43平削インサートはそれぞれ、(i)GX20(商標)材料基板、(ii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴わない基板B、および(iii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う基板Bを備えた。
基板Bは、ISO規格に従って、P45/K35材料を機械加工するために使用され得る、高靭性グレードの固結された炭化物粉末から生産した。基板Bの公称化学組成およびある特性は、表2に示される。GX20(商標)固結炭化物平削インサートを、実施例1に前述のものと類似する方法を使用して調製した。
摩耗試験の結果は、図5に提示される。各変形例(GX20(商標)材料基板、Ruを伴わない基板B、Ruを伴う基板B)に対して、3つの複製平削インサートを使用して、
ワークピース上で3つの複製平削動作を行った。各変形例の3つの摩耗測定の平均は、図5に提示される。基礎GX20(商標)材料変形例を備える、平削インサートは、平均側面摩耗0.012インチを呈した。ルテニウム含有量を伴わない基板Bを備える、平削インサートは、平均摩耗0.030インチを呈した。基板Bを備え、固結された炭化物基板の結合剤内に拡散された表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する、切削インサートは、平均摩耗0.022インチを呈した。ルテニウム勾配を伴う基板Bを備える、切削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板Bを備える切削インサートと比較して、耐摩耗性26.7%の向上を呈した。
実施例4
それぞれ、規格幾何学形状設計XDLT120508ER−D41を有する、3つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う工具摩耗試験のために使用した。平削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された3つの群のXDLT120508ER−D41平削インサートはそれぞれ、(i)GX20(商標)材料基板、(ii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴わない基板C、および(iii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う基板Cを備えた。
ワークピース上で3つの複製平削動作を行った。各変形例の3つの摩耗測定の平均は、図5に提示される。基礎GX20(商標)材料変形例を備える、平削インサートは、平均側面摩耗0.012インチを呈した。ルテニウム含有量を伴わない基板Bを備える、平削インサートは、平均摩耗0.030インチを呈した。基板Bを備え、固結された炭化物基板の結合剤内に拡散された表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する、切削インサートは、平均摩耗0.022インチを呈した。ルテニウム勾配を伴う基板Bを備える、切削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板Bを備える切削インサートと比較して、耐摩耗性26.7%の向上を呈した。
実施例4
それぞれ、規格幾何学形状設計XDLT120508ER−D41を有する、3つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う工具摩耗試験のために使用した。平削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された3つの群のXDLT120508ER−D41平削インサートはそれぞれ、(i)GX20(商標)材料基板、(ii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴わない基板C、および(iii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う基板Cを備えた。
基板Cは、ISO規格に従って、P45/K35材料を機械加工するために使用され得る、高靭性グレードの固結された炭化物粉末から生産した。基板Cの公称化学組成およびある特性は、表2に示される。GX20(商標)固結炭化物平削インサートを、実施例1に前述のものと類似する方法を使用して調製した。
摩耗試験の結果は、図6に提示される。各変形例(GX20(商標)材料基板、Ruを伴わない基板C、Ruを伴う基板C)に対して、3つの複製平削インサートを使用して、ワークピース上で3つの複製平削動作を行った。各変形例の3つの摩耗測定の平均は、図6に提示される。基礎GX20(商標)材料変形例を備える、平削インサートは、平均側面摩耗0.0104インチを呈した。ルテニウム含有量を伴わない基板Cを備える、平削インサートは、平均摩耗0.0159インチを呈した。基板Cを備え、固結された炭化物基板の結合剤内に拡散される表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する、切削インサートは、平均摩耗0.0118インチを呈した。ルテニウム勾配を伴う基板Cを備える、切削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板Cを備える切削インサートと比較して、耐摩耗性25.8%の向上を呈した。
実施例5
それぞれ、規格幾何学形状設計XDLT120508ER−D41を有する、3つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う工具摩耗試験のために使用した。平削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された3つの群のXDLT120508ER−D41平削インサートはそれぞれ、(i)GX20(商標)材料基板、(ii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴わない基板D、および(iii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う基板Dを備えた。
実施例5
それぞれ、規格幾何学形状設計XDLT120508ER−D41を有する、3つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う工具摩耗試験のために使用した。平削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された3つの群のXDLT120508ER−D41平削インサートはそれぞれ、(i)GX20(商標)材料基板、(ii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴わない基板D、および(iii)表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う基板Dを備えた。
基板Dは、ISO規格に従って、P45/K35材料を機械加工するために使用され得る、高靭性グレードの固結された炭化物粉末から生産した。基板Dの公称化学組成およびある特性は、表2に示される。GX20(商標)固結された炭化物平削インサートを、実施例1に前述のものと類似する方法を使用して調製した。
摩耗試験の結果は、図7に提示される。各変形例(GX20(商標)材料基板、Ruを伴わない基板D、Ruを伴う基板D)に対して、3つの複製平削インサートを使用して、ワークピース上で3つの複製平削動作を行った。各変形例の3つの摩耗測定の平均は、図7に提示される。基礎GX20(商標)材料変形例を備える、平削インサートは、平均側
面摩耗0.0102インチを呈した。ルテニウム含有量を伴わない基板Dを備える、平削インサートは、平均摩耗0.0153インチを呈した。基板Dを備え、固結された炭化物基板の結合剤内に拡散される表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する、切削インサートは、平均摩耗0.0132インチを呈した。ルテニウム勾配を伴う基板Dを備える、切削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板Dを備える切削インサートと比較して、耐摩耗性13.7%の向上を呈した。
実施例6
それぞれ、規格幾何学形状設計CNMG432−4Tを有する、18の異なる群のTiN−TiCN−Ai2O3−TiN CVD塗膜された旋削インサートを、4340鋼鉄ワークピースの旋削を伴う工具摩耗試験のために使用した。旋削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された18の群のCNMG432−4T旋削インサート
はそれぞれ、9つの基板F〜Nのうちの1つを備え、第1のセットは、ルテニウム勾配を伴わず、第2のセットは、表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う。
面摩耗0.0102インチを呈した。ルテニウム含有量を伴わない基板Dを備える、平削インサートは、平均摩耗0.0153インチを呈した。基板Dを備え、固結された炭化物基板の結合剤内に拡散される表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する、切削インサートは、平均摩耗0.0132インチを呈した。ルテニウム勾配を伴う基板Dを備える、切削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板Dを備える切削インサートと比較して、耐摩耗性13.7%の向上を呈した。
実施例6
それぞれ、規格幾何学形状設計CNMG432−4Tを有する、18の異なる群のTiN−TiCN−Ai2O3−TiN CVD塗膜された旋削インサートを、4340鋼鉄ワークピースの旋削を伴う工具摩耗試験のために使用した。旋削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された18の群のCNMG432−4T旋削インサート
はそれぞれ、9つの基板F〜Nのうちの1つを備え、第1のセットは、ルテニウム勾配を伴わず、第2のセットは、表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う。
基板F〜Nは、ISO規格に従って、P05/K05からP40/K40材料を機械加工する際に使用するための広範囲のグレードを調製するために使用され得る、固結された炭化物粉末を備える。基板F〜Nの公称化学組成およびある特性は、表2に示される。
摩耗試験の結果は、図8に提示される。各変形例(Ru勾配を伴うものと、伴わない、基板F〜N)に対して、1つの旋削動作をワークピース上で行った。表面近傍ルテニウム勾配を有し、基板F、G、およびJ〜Nを備える、旋削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板を備える旋削インサートと比較して、耐摩耗性の向上を呈した。基板F、G、およびJ〜Nならびにルテニウム勾配を備えるインサートによって呈された側面摩耗の平均減少は、約30%であった。
実施例7
それぞれ、規格幾何学形状設計CNMG432−4Eを有する、8つの異なる群のTiAIN PVD塗膜された旋削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの旋削を伴う工具摩耗試験のために使用した。旋削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された8つの群のCNMG432−4E旋削インサートはそれぞれ、4つの基板1〜4のうちの1つを備え、第1のセットは、ルテニウム含有量を伴わず、第2のセットは、表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う。
実施例7
それぞれ、規格幾何学形状設計CNMG432−4Eを有する、8つの異なる群のTiAIN PVD塗膜された旋削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの旋削を伴う工具摩耗試験のために使用した。旋削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された8つの群のCNMG432−4E旋削インサートはそれぞれ、4つの基板1〜4のうちの1つを備え、第1のセットは、ルテニウム含有量を伴わず、第2のセットは、表面近傍ルテニウム濃度勾配を伴う。
基板1〜4は、機械加工ISO規格に従って、P01/K05/S01からP15/K25/S10材料を機械加工する際に使用するための広範囲のグレードを調製するために使用され得る、固結された炭化物粉末から作製した。基板1−4の公称化学組成およびある特性は、表2に示される。
摩耗試験の結果は、図9に提示される。各変形例(Ru勾配を伴うものと、伴わない、基板1〜4)に対して、3つの複製旋削インサートを使用して、3つの複製旋削動作をワークピース上で行った。各変形例の3つの摩耗測定の平均は、図9に提示される。表面近傍ルテニウム勾配および基板2〜4を有する、旋削インサートは、ルテニウム含有量を伴わない基板を備える旋削インサートと比較して、耐摩耗性の向上を呈した。基板2〜4およびルテニウム勾配を備えるインサートによって呈された側面摩耗の平均減少は、約10%であった。
実施例8
それぞれ、規格幾何学形状設計RCMR96−4Mを有する、2つの異なる群のTiN−TiCN−OAI2O3−TiCN−TiN CVD塗膜された旋削インサートを、鍛造炭素鋼鉄鉄道車輪の旋削を伴う工具摩耗試験のために使用した。旋削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された2つの群のRCMR96−4M旋削インサートはそれぞれ、(i)ルテニウム含有量を伴わない基板Z、および(ii)表面近傍ル
テニウム濃度勾配を伴う基板Zを備えた。
実施例8
それぞれ、規格幾何学形状設計RCMR96−4Mを有する、2つの異なる群のTiN−TiCN−OAI2O3−TiCN−TiN CVD塗膜された旋削インサートを、鍛造炭素鋼鉄鉄道車輪の旋削を伴う工具摩耗試験のために使用した。旋削条件は、表5に示される。工具摩耗試験を行うために使用された2つの群のRCMR96−4M旋削インサートはそれぞれ、(i)ルテニウム含有量を伴わない基板Z、および(ii)表面近傍ル
テニウム濃度勾配を伴う基板Zを備えた。
基板Zは、優れた耐高温変形性を要求する重機械加工において使用するための低コバルトグレードを調製するために使用され得る、固結された炭化物粉末から作製した。基板Zの公称化学組成およびある特性は、表2に示される。
摩耗試験の結果は、図10に提示される。各変形例(Ru勾配を伴うものと、伴わない、基板Z)に対して、1つのインサートを使用して、旋削動作を車輪上で行った。各変形例に対する摩耗測定は、図10に提示される。加えて、各変形例に対して、車輪上の2つの異なる位置(2および3)を使用して、2つの試験を行った。位置2は、車輪のフランジであって、位置3は、車輪の後方リム面であった。ルテニウム含有量を伴わない基板Zを備える、旋削インサートは、それぞれ、位置2および3における1時間の総機械加工時間の間、平均摩耗0.0075インチおよび0.0148インチを呈した。固結された炭化物基板の結合剤内に拡散される表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する基板Zを備える、切削インサートは、それぞれ、位置2および3における75分ならびに115分の総機械加工時間の間、平均摩耗0.0058インチおよび0.0135インチを呈した。
工具寿命の差異のため、摩耗測定は、直接比較不可能である。しかしながら、線形補間を使用して、同一工具寿命の間の摩耗の同等量を判定すると、ルテニウム勾配を伴う基板Zを備える、切削インサートは、それぞれ、位置2および3において、ルテニウム含有量を伴わない基板Zを備える切削インサートと比較して、耐摩耗性約62%ならびに67%の向上を呈した。
実施例9
それぞれ、規格幾何学形状設計ADKT1505PDER−47を有する、6つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う工具寿命試験のために使用した。ワークピース材料および平削条件は、表5に示される。工具寿命試験を行うために使用された6つの群のADKT1505PDER−47平削インサートはそれぞれ、基板Aを備え、1つのセットは、PGM含有量を伴わず、5つの他のセットは、それぞれ、ルテニウム、レニウム、イリジウム、オスミウム、および白金の表面近傍濃度勾配を備える。
実施例9
それぞれ、規格幾何学形状設計ADKT1505PDER−47を有する、6つの異なる群のTiN−TiC−TiN CVD塗膜された平削インサートを、Ti−6AI−4Vワークピースの平削を伴う工具寿命試験のために使用した。ワークピース材料および平削条件は、表5に示される。工具寿命試験を行うために使用された6つの群のADKT1505PDER−47平削インサートはそれぞれ、基板Aを備え、1つのセットは、PGM含有量を伴わず、5つの他のセットは、それぞれ、ルテニウム、レニウム、イリジウム、オスミウム、および白金の表面近傍濃度勾配を備える。
工具寿命試験の結果は、図11に提示される。各変形例に対して、1つの平削動作を行った。任意のPGMを伴わない基板Aを備える、平削インサートは、約4.1分後、故障した。表面近傍イリジウム、オスミウム、および白金濃度勾配を有する基板Aを備える、平削インサートは、6分を超える工具寿命を呈した。表面近傍ルテニウム濃度勾配を有する基板Aを備える、平削インサートは、5分を超える工具寿命を呈した。表面近傍レニウム濃度勾配を有する基板Aを備える、平削インサートは、任意のPGMを伴わない基板Aを備える平削インサートと略同一工具寿命を呈した。
本開示は、種々の例示的、例証的、かつ非限定的実施形態を参照して記載されている。しかしながら、当業者によって、種々の代用、修飾、あるいは開示される実施形態(または、その部分)のいずれかの組み合わせが、請求項によってのみ定義される、本発明の範囲から逸脱することなく、成されてもよいことを認識されるであろう。したがって、本開示は、本明細書に明示的に記載されていない付加的実施形態も網羅するものと想定および理解される。そのような実施形態は、例えば、本明細書に説明される実施形態の開示されるステップ、原料、組成、成分、要素、特徴、態様等のいずれかを組み合わせる、修飾する、または再構成することによって、取得されてもよい。したがって、本開示は、例示的かつ例証的実施形態の説明によって制限されず、請求項によってのみ制限される。このように、出願人は、出願の際、請求項を修正し、本明細書に多様に説明される特徴として追加する権利を留保する。
[発明の態様A]
[1]
硬質粒子と、結合剤と、を備え、前記結合剤は、表面近傍白金族金属濃度勾配を備える、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜と、
を備える、切削工具。
[2]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[3]
前記硬質粒子は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[4]
前記硬質粒子を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを備える、3に記載の切削工具。
[5]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[6]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[7]
前記耐摩耗塗膜を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを備える、6に記載の切削工具。
[8]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属と、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属と、を備える、1に記載の切削工具。
[9]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、減少する、1に記載の切削工具。
[10]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、対数的に減少する、1に記載の切削工具。
[11]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、物理蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[12]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、化学蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[13]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至30マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[14]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至10マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[15]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ2乃至6マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[16]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、2つ以上の層を備える、1に記載の切削工具。
[17]
タングステン炭化物粒子と、コバルト結合剤と、を備える、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍白金族金属濃度勾配を備え、白金族金属のバックグラウンドレベルまでの深度に伴って対数的に減少し、
前記白金族金属は、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、あるいはIIIA族、IVA族、IVB族、VB族、またはVIIB族金属の任意のそれらの組み合わせを備える、塗膜と、
を備える、切削工具。
[18]
切削工具を生産するためのプロセスであって、
硬質粒子と、結合剤と、を備える、基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着させることと、
少なくとも1つの白金族金属を前記結合剤内に拡散させ、前記結合剤内に表面近傍白金族金属濃度勾配を形成するために十分な時間の間、前記基板をある温度で加熱することと、
前記基板を加熱し、前記結合剤内に前記表面近傍白金族金属濃度勾配を形成後、前記基板表面上に、耐摩耗塗膜を蒸着することと、
を備える、プロセス。
[19]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを備える、18に記載のプロセス。
[20]
前記硬質粒子は、少なくとも1つの金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを備える、18に記載のプロセス。
[21]
前記硬質粒子を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを備える、20に記載のプロセス。
[22]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを備える、18に記載のプロセス。
[23]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属と、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属と、を備える、18に記載のプロセス。
[24]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10
重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、減少する、18に記載のプロセス。
[25]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、対数的に減少する、18に記載のプロセス。
[26]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することをさらに備える、18に記載のプロセス。
[27]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板表面をエッチングし、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することを備える、26に記載のプロセス。
[28]
前記耐摩耗塗膜は、物理蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[29]
前記耐摩耗塗膜は、化学蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[30]
前記耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、または金属酸化物のうちの少なくとも1つを備える、18に記載のプロセス。
[31]
前記耐摩耗塗膜を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを備える、30に記載のプロセス。
[32]
前記基板の加熱後、前記基板表面上に、前記耐摩耗塗膜を蒸着する前に、塗膜前処理によって、前記基板の表面の少なくとも一部分を処理することをさらに備える、18に記載のプロセス。
[33]
前記塗膜前処理は、電解研磨、ショットピーニング、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、研削、ブラッシング、ジェット研磨、圧気ブラスト、または任意のそれらの組み合わせを備える、32に記載のプロセス。
[34]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、1に記載の切削工具。
[35]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、17に記載の切削工具。
[36]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、18に記載のプロセス。
[1]
硬質粒子と、結合剤と、を備え、前記結合剤は、表面近傍白金族金属濃度勾配を備える、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜と、
を備える、切削工具。
[2]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[3]
前記硬質粒子は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[4]
前記硬質粒子を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを備える、3に記載の切削工具。
[5]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[6]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを備える、1に記載の切削工具。
[7]
前記耐摩耗塗膜を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを備える、6に記載の切削工具。
[8]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属と、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属と、を備える、1に記載の切削工具。
[9]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、減少する、1に記載の切削工具。
[10]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、対数的に減少する、1に記載の切削工具。
[11]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、物理蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[12]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、化学蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[13]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至30マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[14]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至10マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[15]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ2乃至6マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[16]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、2つ以上の層を備える、1に記載の切削工具。
[17]
タングステン炭化物粒子と、コバルト結合剤と、を備える、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍白金族金属濃度勾配を備え、白金族金属のバックグラウンドレベルまでの深度に伴って対数的に減少し、
前記白金族金属は、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、あるいはIIIA族、IVA族、IVB族、VB族、またはVIIB族金属の任意のそれらの組み合わせを備える、塗膜と、
を備える、切削工具。
[18]
切削工具を生産するためのプロセスであって、
硬質粒子と、結合剤と、を備える、基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着させることと、
少なくとも1つの白金族金属を前記結合剤内に拡散させ、前記結合剤内に表面近傍白金族金属濃度勾配を形成するために十分な時間の間、前記基板をある温度で加熱することと、
前記基板を加熱し、前記結合剤内に前記表面近傍白金族金属濃度勾配を形成後、前記基板表面上に、耐摩耗塗膜を蒸着することと、
を備える、プロセス。
[19]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを備える、18に記載のプロセス。
[20]
前記硬質粒子は、少なくとも1つの金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを備える、18に記載のプロセス。
[21]
前記硬質粒子を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを備える、20に記載のプロセス。
[22]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを備える、18に記載のプロセス。
[23]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属と、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属と、を備える、18に記載のプロセス。
[24]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10
重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、減少する、18に記載のプロセス。
[25]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を備え、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属までの深度に伴って、対数的に減少する、18に記載のプロセス。
[26]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することをさらに備える、18に記載のプロセス。
[27]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板表面をエッチングし、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することを備える、26に記載のプロセス。
[28]
前記耐摩耗塗膜は、物理蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[29]
前記耐摩耗塗膜は、化学蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[30]
前記耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、または金属酸化物のうちの少なくとも1つを備える、18に記載のプロセス。
[31]
前記耐摩耗塗膜を備える金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを備える、30に記載のプロセス。
[32]
前記基板の加熱後、前記基板表面上に、前記耐摩耗塗膜を蒸着する前に、塗膜前処理によって、前記基板の表面の少なくとも一部分を処理することをさらに備える、18に記載のプロセス。
[33]
前記塗膜前処理は、電解研磨、ショットピーニング、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、研削、ブラッシング、ジェット研磨、圧気ブラスト、または任意のそれらの組み合わせを備える、32に記載のプロセス。
[34]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、1に記載の切削工具。
[35]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、17に記載の切削工具。
[36]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、18に記載のプロセス。
[発明の態様B]
[1]
硬質粒子と、結合剤と、を含み、前記結合剤は、表面近傍白金族金属濃度勾配を含む、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜と、
を備える、切削工具。
[2]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[3]
前記硬質粒子は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[4]
前記硬質粒子を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを含む、3に記載の切削工具。
[5]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[6]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[7]
前記耐摩耗塗膜を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを含む、6に記載の切削工具。
[8]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属を含む、1に記載の切削工具。
[9]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで減少する、1に記載の切削工具。
[10]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで対数的に減少する、1に記載の切削工具。
[11]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、物理蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[12]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、化学蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[13]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至30マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[14]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至10マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[15]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ2乃至6マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[16]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、2つ以上の層を備える、1に記載の切削工具。
[17]
タングステン炭化物粒子と、コバルト結合剤と、を含む、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍白金族金属濃度勾配を含み、深さ方向に、白金族金属のバックグラウンドレベルにまで対数的に減少し、
前記白金族金属は、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、あるいはIIIA族、IVA族、IVB族、VB族、またはVIIB族金属の任意のそれらの組み合わせを含む、塗膜と、
を備える、切削工具。
[18]
切削工具を生産するためのプロセスであって、
硬質粒子と、結合剤と、を含む、基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着させることと、
少なくとも1つの白金族金属を前記結合剤内に拡散させ、前記結合剤内に表面近傍白金族金属濃度勾配を形成するために十分な温度及び時間で、前記基板を加熱することと、
前記基板を加熱し、前記結合剤内に前記表面近傍白金族金属濃度勾配を形成後、前記基板表面上に、耐摩耗塗膜を蒸着することと、
を含む、プロセス。
[19]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[20]
前記硬質粒子は、少なくとも1つの金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[21]
前記硬質粒子を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを含む、20に記載のプロセス。
[22]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[23]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属を含む、18に記載のプロセス。
[24]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで減少する、18に記載のプロセス。
[25]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで対数的に減少する、18に記載のプロセス。
[26]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することをさらに含む、18に記載のプロセス。
[27]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板表面をエッチングし、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することを含む、26に記載のプロセス。
[28]
前記耐摩耗塗膜は、物理蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[29]
前記耐摩耗塗膜は、化学蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[30]
前記耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、または金属酸化物のうちの少なくとも1つを含む、18に記載のプロセス。
[31]
前記耐摩耗塗膜を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを含む、30に記載のプロセス。
[32]
前記基板の加熱後、前記基板表面上に、前記耐摩耗塗膜を蒸着する前に、塗膜前処理によって、前記基板の表面の少なくとも一部分を処理することをさらに含む、18に記載のプロセス。
[33]
前記塗膜前処理は、電解研磨、ショットピーニング、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、研削、ブラッシング、ジェット研磨、圧気ブラスト、または任意のそれらの組み合わせを含む、32に記載のプロセス。
[34]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、1に記載の切削工具。
[35]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、17に記載の切削工具。
[36]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、18に記載のプロセス。
[37]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[38]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、17に記載の切削工具。
[39]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[40]
切削工具を生産するためのプロセスであって、
タングステン炭化物を含む硬質粒子と、コバルトを含む結合剤とを含む固結された炭化物基板の表面の少なくとも一部をエッチングすることと、
前記固結された炭化物基板の表面の少なくとも一部分上に、ルテニウムを蒸着させることと、
ルテニウムを前記結合剤内に拡散させ、前記結合剤内に表面近傍ルテニウム濃度勾配を形成するために十分な温度及び時間で、前記基板を加熱することと、
前記基板を加熱し、前記結合剤内に前記表面近傍ルテニウム濃度勾配を形成後、前記基板表面上に、耐摩耗塗膜を蒸着することとを含み、
前記表面近傍ルテニウム濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%のルテニウムを含み、前記基板表面の下で、深さ方向に、バルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルのルテニウムにまで減少する、前記プロセス。
[41]
前記表面近傍ルテニウム濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%のルテニウムを含み、前記基板表面の下で、深さ方向に、バルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルのルテニウムにまで対数的に減少する、40に記載のプロセス。
[42]
前記基板の加熱後、前記基板表面上に、前記耐摩耗塗膜を蒸着する前に、塗膜前処理によって、前記基板の表面の少なくとも一部分を処理することをさらに含む、40に記載のプロセス。
[43]
塗膜前処理は、電解研磨、ショットピーニング、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、研削、ブラッシング、ジェット研磨、圧気ブラスト、または任意のそれらの組み合わせを含む、42に記載のプロセス。
[44]
塗膜前処理は、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、または任意のそれらの組み合わせを含む、42に記載のプロセス。
[45]
耐摩耗塗膜は、物理気相蒸着を用いて蒸着される、40に記載のプロセス。
[46]
耐摩耗塗膜は、化学気相蒸着を用いて蒸着される、40に記載のプロセス。
[47]
前記耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物の少なくとも1つを含む、40に記載のプロセス。
[48]
前記金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、ケイ素、または任意のそれらの組み合わせを含む耐摩耗塗膜を含む、47に記載のプロセス。
[49]
タングステン炭化物粒子と、コバルトを含んだ結合剤と、を含んだ、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍ルテニウム濃度勾配をさらに含み、基板表面の下で、深さ方向に、基板のバルク領域におけるゼロ又はバックグラウンドレベルのルテニウムにまで減少する、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、チタン窒化物、チタン炭化物、チタン炭窒化物、チタンアルミニウム窒化物、又はアルミニウム酸化物の少なくとも1つを含む、塗膜と、
を備える、切削工具。
[1]
硬質粒子と、結合剤と、を含み、前記結合剤は、表面近傍白金族金属濃度勾配を含む、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜と、
を備える、切削工具。
[2]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[3]
前記硬質粒子は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[4]
前記硬質粒子を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを含む、3に記載の切削工具。
[5]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[6]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[7]
前記耐摩耗塗膜を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを含む、6に記載の切削工具。
[8]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属を含む、1に記載の切削工具。
[9]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで減少する、1に記載の切削工具。
[10]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで対数的に減少する、1に記載の切削工具。
[11]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、物理蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[12]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、化学蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、1に記載の切削工具。
[13]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至30マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[14]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至10マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[15]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ2乃至6マイクロメートルを有する、1に記載の切削工具。
[16]
少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、2つ以上の層を備える、1に記載の切削工具。
[17]
タングステン炭化物粒子と、コバルト結合剤と、を含む、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍白金族金属濃度勾配を含み、深さ方向に、白金族金属のバックグラウンドレベルにまで対数的に減少し、
前記白金族金属は、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、あるいはIIIA族、IVA族、IVB族、VB族、またはVIIB族金属の任意のそれらの組み合わせを含む、塗膜と、
を備える、切削工具。
[18]
切削工具を生産するためのプロセスであって、
硬質粒子と、結合剤と、を含む、基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着させることと、
少なくとも1つの白金族金属を前記結合剤内に拡散させ、前記結合剤内に表面近傍白金族金属濃度勾配を形成するために十分な温度及び時間で、前記基板を加熱することと、
前記基板を加熱し、前記結合剤内に前記表面近傍白金族金属濃度勾配を形成後、前記基板表面上に、耐摩耗塗膜を蒸着することと、
を含む、プロセス。
[19]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[20]
前記硬質粒子は、少なくとも1つの金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[21]
前記硬質粒子を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを含む、20に記載のプロセス。
[22]
前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[23]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属を含む、18に記載のプロセス。
[24]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで減少する、18に記載のプロセス。
[25]
前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで対数的に減少する、18に記載のプロセス。
[26]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することをさらに含む、18に記載のプロセス。
[27]
前記基板の表面の少なくとも一部分上に、少なくとも1つの白金族金属を蒸着する前に、前記基板表面をエッチングし、前記基板の表面の少なくとも一部分から、前記結合剤の少なくとも一部分を除去することを含む、26に記載のプロセス。
[28]
前記耐摩耗塗膜は、物理蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[29]
前記耐摩耗塗膜は、化学蒸着を使用して蒸着される、18に記載のプロセス。
[30]
前記耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、または金属酸化物のうちの少なくとも1つを含む、18に記載のプロセス。
[31]
前記耐摩耗塗膜を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを含む、30に記載のプロセス。
[32]
前記基板の加熱後、前記基板表面上に、前記耐摩耗塗膜を蒸着する前に、塗膜前処理によって、前記基板の表面の少なくとも一部分を処理することをさらに含む、18に記載のプロセス。
[33]
前記塗膜前処理は、電解研磨、ショットピーニング、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、研削、ブラッシング、ジェット研磨、圧気ブラスト、または任意のそれらの組み合わせを含む、32に記載のプロセス。
[34]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、1に記載の切削工具。
[35]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、17に記載の切削工具。
[36]
前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、18に記載のプロセス。
[37]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、1に記載の切削工具。
[38]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、17に記載の切削工具。
[39]
前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、18に記載のプロセス。
[40]
切削工具を生産するためのプロセスであって、
タングステン炭化物を含む硬質粒子と、コバルトを含む結合剤とを含む固結された炭化物基板の表面の少なくとも一部をエッチングすることと、
前記固結された炭化物基板の表面の少なくとも一部分上に、ルテニウムを蒸着させることと、
ルテニウムを前記結合剤内に拡散させ、前記結合剤内に表面近傍ルテニウム濃度勾配を形成するために十分な温度及び時間で、前記基板を加熱することと、
前記基板を加熱し、前記結合剤内に前記表面近傍ルテニウム濃度勾配を形成後、前記基板表面上に、耐摩耗塗膜を蒸着することとを含み、
前記表面近傍ルテニウム濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%のルテニウムを含み、前記基板表面の下で、深さ方向に、バルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルのルテニウムにまで減少する、前記プロセス。
[41]
前記表面近傍ルテニウム濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%のルテニウムを含み、前記基板表面の下で、深さ方向に、バルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルのルテニウムにまで対数的に減少する、40に記載のプロセス。
[42]
前記基板の加熱後、前記基板表面上に、前記耐摩耗塗膜を蒸着する前に、塗膜前処理によって、前記基板の表面の少なくとも一部分を処理することをさらに含む、40に記載のプロセス。
[43]
塗膜前処理は、電解研磨、ショットピーニング、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、研削、ブラッシング、ジェット研磨、圧気ブラスト、または任意のそれらの組み合わせを含む、42に記載のプロセス。
[44]
塗膜前処理は、マイクロブラスト、ウェットブラスト、ドライブラスト、または任意のそれらの組み合わせを含む、42に記載のプロセス。
[45]
耐摩耗塗膜は、物理気相蒸着を用いて蒸着される、40に記載のプロセス。
[46]
耐摩耗塗膜は、化学気相蒸着を用いて蒸着される、40に記載のプロセス。
[47]
前記耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物の少なくとも1つを含む、40に記載のプロセス。
[48]
前記金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、ケイ素、または任意のそれらの組み合わせを含む耐摩耗塗膜を含む、47に記載のプロセス。
[49]
タングステン炭化物粒子と、コバルトを含んだ結合剤と、を含んだ、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍ルテニウム濃度勾配をさらに含み、基板表面の下で、深さ方向に、基板のバルク領域におけるゼロ又はバックグラウンドレベルのルテニウムにまで減少する、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、チタン窒化物、チタン炭化物、チタン炭窒化物、チタンアルミニウム窒化物、又はアルミニウム酸化物の少なくとも1つを含む、塗膜と、
を備える、切削工具。
Claims (22)
- 硬質粒子と、結合剤と、を含み、前記結合剤は、表面近傍白金族金属濃度勾配を含む、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜と、
を備える、切削工具。 - 前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の切削工具。
- 前記硬質粒子は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の切削工具。
- 前記硬質粒子を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項3に記載の切削工具。
- 前記結合剤は、コバルト、ニッケル、鉄、任意のそれらの合金、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の切削工具。
- 少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の切削工具。
- 前記耐摩耗塗膜を含む金属は、チタン、クロム、バナジウム、ジルコニウム、ハフニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、タングステン、アルミニウム、ホウ素、シリコン、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項6に記載の切削工具。
- 前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、前記基板のバルク領域内に、ゼロ乃至バックグラウンドレベルの白金族金属を含む、請求項1に記載の切削工具。
- 前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、ゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで減少する、請求項1に記載の切削工具。
- 前記表面近傍白金族金属濃度勾配は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属を含み、深さ方向に、前記基板のバルク領域内のゼロまたはバックグラウンドレベルの白金族金属にまで対数的に減少する、請求項1に記載の切削工具。
- 少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、物理蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、請求項1に記載の切削工具。
- 少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、化学蒸着によって塗布される塗膜の特色を有する、請求項1に記載の切削工具。
- 少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至30マイクロメートルを有する、請求項1に記載の切削工具。
- 少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ1乃至10マイクロメートルを有する、請求項1に記載の切削工具。
- 少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、厚さ2乃至6マイクロメートルを有する、請求項1に記載の切削工具。
- 少なくとも1つの耐摩耗塗膜は、2つ以上の層を備える、請求項1に記載の切削工具。
- タングステン炭化物粒子と、コバルト結合剤と、を含む、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍白金族金属濃度勾配を含み、深さ方向に、白金族金属のバックグラウンドレベルにまで対数的に減少し、
前記白金族金属は、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、パラジウム、白金、および任意のそれらの組み合わせから成る群から選択される、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、金属炭化物、金属窒化物、金属炭窒化物、金属ホウ化物、金属珪化物、金属酸化物、あるいはIIIA族、IVA族、IVB族、VB族、またはVIIB族金属の任意のそれらの組み合わせを含む、塗膜と、
を備える、切削工具。 - 前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、請求項1に記載の切削工具。
- 前記切削工具は、バリ、エンドミル、ドリル、およびインサートから成る群から選択される、請求項17に記載の切削工具。
- 前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項1に記載の切削工具。
- 前記白金族金属は、レニウム、ルテニウム、オスミウム、ロジウム、イリジウム、または任意のそれらの組み合わせを含む、請求項17に記載の切削工具。
- タングステン炭化物粒子と、コバルトを含んだ結合剤と、を含んだ、固結された炭化物基板であって、前記結合剤は、前記基板表面に、総結合剤重量に基づいて、10重量%乃至100重量%の白金族金属の表面近傍ルテニウム濃度勾配をさらに含み、基板表面の下で、深さ方向に、基板のバルク領域におけるゼロ又はバックグラウンドレベルのルテニウムにまで減少する、基板と、
前記基板の少なくとも一部分上の少なくとも1つの耐摩耗塗膜であって、チタン窒化物、チタン炭化物、チタン炭窒化物、チタンアルミニウム窒化物、又はアルミニウム酸化物の少なくとも1つを含む、塗膜と、
を備える、切削工具。
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