PL187859B1 - Tool with a system of protective layers - Google Patents

Tool with a system of protective layers

Info

Publication number
PL187859B1
PL187859B1 PL97339697A PL33969797A PL187859B1 PL 187859 B1 PL187859 B1 PL 187859B1 PL 97339697 A PL97339697 A PL 97339697A PL 33969797 A PL33969797 A PL 33969797A PL 187859 B1 PL187859 B1 PL 187859B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
value
layer
tool
mex
titanium
Prior art date
Application number
PL97339697A
Other languages
Polish (pl)
Other versions
PL339697A1 (en
Inventor
Hans Braendle
Nobuhiko Shima
Original Assignee
Balzers Hochvakuum
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
Application filed by Balzers Hochvakuum filed Critical Balzers Hochvakuum
Priority to CNB971824401A priority Critical patent/CN1187469C/en
Priority to BR9714875-0A priority patent/BR9714875A/en
Priority to AU40282/97A priority patent/AU4028297A/en
Priority to US08/928,668 priority patent/US6274249B1/en
Priority to PL97339697A priority patent/PL187859B1/en
Priority to PCT/IB1997/001090 priority patent/WO1999014392A1/en
Priority to EP97937765A priority patent/EP1017870B1/en
Priority claimed from CNB971824401A external-priority patent/CN1187469C/en
Publication of PL339697A1 publication Critical patent/PL339697A1/en
Publication of PL187859B1 publication Critical patent/PL187859B1/en

Links

Abstract

I Narzędzie zawierające korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, przy czym narzędzie jest jednym spośród pełnego węglikowego freza do obróbki końcowej, pełnego węglikowego freza z głowicą kulową, krążkowego noża z węglików spiekanych, zaś układ warstw zawiera co najmniej jedną warstwę MeX, przy czym Me obejmuje tytan 1 glin, a X oznacza co najmniej jeden spośród azotu i węgla, ponadto warstwa ta ma wartość Qr, zdefiniowaną jako stosunek natężeń dyfrakcji I(200) do I(111), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody 0-20, znamienne tym, że wartość Qr jest wybrana tak, że wynosi Qr < I, zaś wartość natężenia dyfrakcji I(111) jest co najmniej 20 razy większa niż średnia wartość natężenia szumów II Sposób wytwarzania narzędzia zawierającego korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, zawierający co najmniej jedną warstwę z twardego materiału, w którym nakłada się metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu co najmniej jedną warstwę MeX na korpus narzędzia, dobiera się określone wartości parametrów procesowych dla nakładania metodą PVD oprócz co najmniej początkowego napięcia korpusu narzędzia względem określonego potencjału odniesienia i wykonuje się co najmniej jedną warstwę MeX o pożądanej wartości Qr, przy czym wartość Qr definiuje się jako stosunek natężeń dyfrakcji I(200) do I(III), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody 0-20, przy czym odpowiednią wartość Qr uzyskuje się poprzez nastawianie wartości napięcia początkowego korpusu narzędzia, znamienny tym. że wybiera się określone wartości parametrów procesowych dla nakładania metodą PVD oprócz cząstkowego ciśnieniaI A tool consisting of a body and a system of resistant layers for abrasive wear, the tool being one from a solid carbide finishing cutter, full carbide milling cutter with a ball head, circular cutter cemented carbides and the layer system comprises at least one layer of MeX wherein Me comprises titanium 1 aluminum and X is at least one of nitrogen and carbon, furthermore this layer has a Qr value defined as the ratio of the intensities diffractions of I (200) to I (111), assigned to the planes respectively (200) and (111) in material X-ray diffraction using the 0-20 method, characterized in that the value Qr is chosen such that it is Qr <I, and the intensity value diffraction I (111) is at least 20 times greater than the average noise intensity value II A method of manufacturing a tool comprising a body and an abrasion resistant layer system, comprising at least one layer of hard material in which is applied by the PVD method using a reactive CO gas at least one MeX layer per tool body is selected specific process parameter values for overlay by the PVD method in addition to at least the initial body tension tools against a specific reference potential and making at least one MeX layer as desired Qr values, with the Qr value being defined as the ratio diffraction intensities I (200) to I (III) assigned respectively planes (200) and (111) in the material X-ray diffraction using the 0-20 method where appropriate the Qr value is obtained by adjusting the voltage value an initial tool body, characterized by. that he chooses specific process parameter values for the overlap by PVD method in addition to partial pressure

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest narzędzie, zawierające korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne oraz sposób wytwarzania narzędzia zawierającego korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, zwłaszcza warstw ochronnych.The present invention relates to a tool comprising a body and an array of wear-resistant layers, and a method of making a tool comprising a body and an array of wear-resistant layers, in particular protective layers.

Znane jest w dziedzinie ochrony narzędzi wprowadzanie układów warstw odpornych na ścieranie, które zawierają co najmniej jedną warstwę z twardego materiału, oznaczonąjako MeX.It is known in the field of tool protection to provide abrasion resistant layer systems that include at least one hard material layer, designated MeX.

Z publikacji I. Petrowa i innych pt. „Średnia energia nakładania na atom: Uniwersalny parametr dla opisania wspomaganego jonowo wzrostu warstwy?, Applied Physics Letters, tom 63, nr 1 z 5 lipca 1993r., strony 36-38 znane jest nakładanie warstw Ti0j5,5Al(),5,5N na podłoże z amorficznego SiO2 poprzez magnetronowe napylanie katodowe z zastosowaniem reaktywnego gazu. W taki sposób korzystna orientacja warstwy według natężenia I dyfrakcji w dyfrakcji rentgenowskiej materiału może być zmieniana poprzez zmianę strumienia jonów, średniej energii nakładania na atom obejmującą napięcie początkowe podłoża. Opisano również różnicowanie średniej energii Ed nakładanej na atom albo za pomocą zmiany energii jonowej E1 albo stosunku J[/Jme przypadkowego przyspieszonego strumienia jonów do strumienia nakładanych cząstek termicznych.From the publication of I. Petrow and others entitled "Average energy applied to the hydrogen: universal parameter for describing ion-assisted film growth ?, Applied Physics Letters, Vol 63, No. 1 5 July 1993., Pages 36-38 it is known layering Ti0 5,5Al j () 5, 5N onto an amorphous SiO2 substrate by magnetron sputtering using a reactive gas. In this way, the preferred orientation of the layer according to the X-ray diffraction intensity I of the material can be altered by changing the ion flux, the average deposition energy per atom, including the initial substrate tension. Also described is the differentiation of the average energy Ed applied to an atom by changing the ionic energy E1 or the ratio J [/ J m e of the random accelerated ion flux to the thermal particle flux.

W „Skrótach japońskich opisów patentowych”, tom 096, nr 012, 26 grudnia 1996r. i japońskim opisie patentowym nr JP-A-08209335 ujawniono metodę PVD lub CVD do wykonywania twardych członów pokrywanych za pomocą węglików, azotków lub węglikoazotków w układzie dwuskładnikowym lub trójskładnikowym wybranym spośród tytanu Ti, innych niż tytan Ti metali z grupy IV układu okresowego, metali z grupy Va i glinu Al. Według ujawnionego sposobu pik natężeń dla płaszczyzny (200) w modelu dyfrakcji rentgenowskiej materiału I dla płaszczyzny (111) określono jako wynoszący co najmniej 1,5. Wartość tego stosunku może być regulowana poprzez wartość napięcia początkowego. W ten sposób zmniejsza się naprę4In Japanese Patent Reference Summary, Vol. 096, No. 012, December 26, 1996. and Japanese Patent No. JP-A-08209335 disclose a PVD or CVD method for making hard members coated with carbides, nitrides or carbonitrides in a two-component or three-component system selected from Ti titanium, other than Ti titanium metals from Group IV of the periodic table, metals from Va group and Al aluminum. According to the disclosed method, the peak intensities for the plane (200) in the material I X-ray diffraction model for the plane (111) were determined to be at least 1.5. The value of this ratio can be adjusted by the value of the starting voltage. This reduces the stress4

187 859 żenie resztkowe i poprawia się graniczną wartość obciążenia pokrytego członu twardego jak również stopień przyczepności powłoki.And the load limit of the coated hard member is improved as well as the degree of adhesion of the coating.

W opisie patentowym nr EP 0701982 ujawniono folię warstwową z bardzo drobnych cząstek, która ma więcej niż dwie warstwy, z których każda jest utworzona ze związku składającego się głównie z węglików, azotków, węglikoazotków lub tlenków co najmniej jednego z pierwiastków wybranych spośród grupy obejmującej grupę IVa pierwiastków układu okresowego, grupę V pierwiastków, grupę VI pierwiastków', glin Al, krzem Si i bor B. Ujawniono również materiał kompozytowy o dużej twardości do stosowania, w powłokach narzędziowych, przy czym co najmniej część skrawająca powierzchni podłoża narzędzia jest pokryta warstwą złożoną z bardzo drobnych cząstek.EP 0701982 discloses a layered film of very fine particles which has more than two layers, each consisting of a compound consisting mainly of carbides, nitrides, carbonitrides or oxides of at least one of the elements selected from the group consisting of group IVa elements of the periodic table, group V of elements, group VI of elements', aluminum Al, silicon Si and boron B. Also disclosed is a high hardness composite material for use in tool coatings wherein at least the cutting portion of the tool substrate surface is coated with a layer composed of very fine particles.

Znane są metody stosowane do pomiaru struktur powierzchniowych z wykorzystaniem dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. W tego rodzaju pomiarach znane są następujące określenia i wielkości.Methods used to measure surface structures by means of X-ray diffraction are known. In such measurements, the following terms and quantities are known.

Pojęcie Qr, które jest zdefiniowane jako stosunek natężeń dyfrakcji I(200) do I(111), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody 0-20. Stąd prawdziwa jest zależność Qr = 1(200),/1( 111). Wartości natężeń mierzy się za pomocą następującego sprzętu przy następujących nastawieniach:The concept of Q r , which is defined as the ratio of the diffraction intensities I (200) to I (111) assigned to planes (200) and (111), respectively, in the material X-ray diffraction using the 0-20 method. Hence, the relationship Qr = 1 (200), / 1 (111) is true. The intensity values are measured with the following equipment with the following settings:

Siemens Diffractometer D500,Siemens Diffractometer D500,

Moc:Power:

Przysłony aperturowe:Aperture diaphragms:

Przysłona detektorowa: Stała czasowa: Szybkość kątowa 2υ: Promieniowanie:Detector iris: Time constant: Angular velocity 2υ: Radiation:

Napięcie robocze : 30 kV Natężenie robocze: 25 mA Potoe.erne przysoony I : 1°Working voltage: 30 kV Working current: 25 mA Potoe.erne diaphragm I: 1 °

Położenie przysłony II: 0,1°Diaphragm position II: 0.1 °

Szczelina Soller 4 sSoller Rift 4 sec

0,05°/min0.05 ° / min

Cu-Ka (0,15406 nm)Cu-Ka (0.15406 nm)

Jeżeli następuje odniesienie do „zmierzony według MSX”, to odnosi się to do wyżej opisanego sprzętu i podanych wyżej nastawień. Wszystkie wyniki ilościowe dla Qr i I w niniejszym opisie zostały uzyskane za pomocą MS. Określenie „korpus narzędzia” oznacza w niniejszym opisie narzędzie niepowleczone.Where reference is made to "measured according to MSX", it is referring to the equipment described above and the settings given above. All quantitative results for Qr and I in the present description were obtained by MS. The term "tool body" as used herein means an uncoated tool.

Określenie „materiał twardy” oznacza w niniejszym opisie materiał, za pomocą którego narzędzia, silnie obciążone mechanicznie i termicznie w czasie pracy, powleka się w celu nadania im odporności na ścieranie. Korzystne przykłady takich materiałów są podane niżej jako materiały ogólnie oznaczone MeX.The term "hard material" in this specification denotes a material with which tools, mechanically and thermally stressed during operation, are coated in order to render them abrasion resistant. Preferred examples of such materials are given below as materials generally designated MeX.

Narzędzie, zawierające korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, przy czym narzędzie jest jednym spośród pełnego węglikowego freza do obróbki końcowej, pełnego węglikowego freza z głowicą kulową, krążkowego noża z węglików spiekanych, zaś układ warstw zawiera co najmniej jedną warstwę MeX, przy czym Me obejmuje tytan i glin, a X oznacza co najmniej jeden spośród azotu i węgla, ponadto warstwa ta ma wartość Qr zdefiniowaną jako stosunek natężeń dyfrakcji I(200) do I(111), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody 0-20, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wartość Qr jest wybrana tak, że wynosi Qr < 1, zaś wartość natężenia dyfrakcji I(111) jest co najmniej 20 razy większa niż średnia wartość natężenia szumów.A tool comprising a body and an abrasion resistant layer system, the tool being one of a solid carbide finishing cutter, a solid carbide ball head cutter, a carbide disk cutter, and the plies include at least one MeX layer, Me comprises titanium and aluminum and X is at least one of nitrogen and carbon, furthermore this layer has a Qr value defined as the ratio of the diffraction intensities of I (200) to I (111) assigned to planes (200) and (111) respectively in diffraction X-ray imaging of a material using the 0-20 method according to the invention is characterized in that the Qr value is chosen such that it is Qr <1, and the diffraction intensity value I (111) is at least 20 times greater than the average noise intensity value.

Korzystnie, wartość Qr spełnia zależność Qr < 0,5, korzystnie Qr < 0,2, a zwłaszcza Qr <0,1.Preferably, the value of Q r satisfies the relationship Qr <0.5, preferably Qr <0.2 and most preferably Qr <0.1.

Korzystnie, materiał warstwy MeX należy do grupy obejmującej azotek tytanowo-glinowy, węglikoazotek tytanowo-glinowy, azotek tytanowo-glinowo-borowy.Preferably, the material of the MeX layer belongs to the group consisting of titanium aluminum nitride, titanium aluminum carbonitride, titanium aluminum boron nitride.

Korzystnie, Me obejmuje ponadto co najmniej jeden kolejny pierwiastek spośród pierwiastków należących do grupy obejmującej bor, cyrkon, hafn, itr, krzem, wolfram, chrom, korzystnie co najmniej jeden pierwiastek spośród itru, krzemu i boru.Preferably, Me further comprises at least one further element from the group consisting of boron, zirconium, hafnium, yttrium, silicon, tungsten, chromium, preferably at least one of yttrium, silicon and boron.

Korzystnie, zawartość tego kolejnego pierwiastka w Me wynosi i, gdzie i wynosi 0,05% < i < 60%, przyjmując zawartość tytanu Ti i glinu Al jako 100%.Preferably, the content of this further element in Me is i, where i is 0.05% < i < 60%, taking the content of titanium Ti and aluminum Al as 100%.

187 859187 859

Korzystnie, narzędzie zawiera ponadto kolejną warstwę z azotku tytanu usytuowaną pomiędzy co najmniej jedną wymienioną warstwą MeX i korpusem narzędzia, przy czym ta kolejna warstwa ma grubość d, dla której jest prawdziwa zależność: 0,05 pm < d < 5,0 pm.Preferably, the tool further comprises a further layer of titanium nitride disposed between at least one said MeX layer and the tool body, this further layer having a thickness d, for which the relationship is true: 0.05 µm <d <5.0 µm.

Korzystnie, narzędzie zawiera układ warstw utworzony przez co najmniej jedną warstwę MeX oraz tę kolejną warstwę.Preferably, the tool comprises a layer system formed by at least one MeX layer and this further layer.

Korzystnie, naprężenie σ wewnątrz co najmniej jednej warstwy MeX wynosi 2 GPa < σ < 8 GPa, korzystnie 4 GPa <σ < 6 GPa.Preferably, the stress σ inside at least one MeX layer is 2 GPa <σ <8 GPa, preferably 4 GPa <σ <6 GPa.

Korzystnie, zawartość x tytanu Ti w Me wynosi 70% > x > 40%, korzystnie 65% > x > 55%.Preferably, the content of x titanium Ti in Me is 70%> x> 40%, preferably 65%> x> 55%.

Korzystnie, zawartość y glinu Al w Me wynosi 30% < y < 60%, korzystnie 35% < y < 45%.Preferably, the y content of aluminum Al in Me is 30% <y <60%, preferably 35% <y <45%.

Sposób wytwarzania narzędzia zawierającego korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, zawierający co najmniej jedną warstwę z twardego materiału, w którym nakłada się metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu co najmniej jedną warstwę MeX na korpus narzędzia, dobiera się określone wartości parametrów procesowych dla nakładania metodą PVD oprócz co najmniej początkowego napięcia korpusu narzędzia względem określonego potencjału odniesienia i wykonuje się co najmniej jedną warstwę MeX o pożądanej wartości Qr, przy czym wartość Qr definiuje się jako stosunek natężeń dyfrakcji 1(200) do 1(111), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody Θ-2Θ, przy czym odpowiednią wartość Qr uzyskuje się poprzez nastawianie wartości napięcia początkowego korpusu narzędzia, według wynalazku charakteryzuje się tym, że wybiera się określone wartości parametrów procesowych dla nakładania metodą PVD oprócz cząstkowego ciśnienia reaktywnego gazu w komorze próżniowej i/lub początkowego napięcia korpusu narzędzia względem określonego potencjału odniesienia i wykonuje się co najmniej jedną warstwę MeX o pożądanej wartości Qr, przy czym korzystając z tego, że wartość Qr stanowi funkcję ciśnienia cząstkowego i napięcia początkowego, zmniejsza się ciśnienie cząstkowe dla zmniejszenia wartości Qr lub zwiększa się ciśnienie cząstkowe dla zwiększenia wartości Qr i/lub zwiększa się napięcie początkowe dla zmniejszenia wartości Qr lub zmniejsza napięcie początkowe dla zwiększenia wartości Qr, uzyskując przy tym wartości co najmniej jednego z natężeń dyfrakcji I(200) i 1(111) co najmniej 20 razy większe niż średnia wartość natężenia szumów.A method for producing a tool comprising a body and a wear-resistant layer system comprising at least one hard material layer in which at least one MeX layer is applied to the tool body by the PVD method using a reactive gas, specific process parameters are selected for the application by PVD in addition to at least the initial tension of the tool body relative to the specified reference potential, and at least one MeX layer with the desired Q r value is made, the Qr value being defined as the ratio of the diffraction intensities 1 (200) to 1 (111) assigned to the planes ( 200) and (111) in X-ray diffraction of the material using the Θ-2Θ method, the corresponding Qr value being obtained by setting the initial voltage value of the tool body, according to the invention, it is characterized in that certain process parameter values for PVD deposition are selected in addition to partial pressure re the active gas in the vacuum chamber and / or the initial tension of the tool body relative to the specified reference potential, and at least one MeX layer is made with the desired Qr value, taking advantage of the Qr value as a function of the partial pressure and the initial voltage, the partial pressure is reduced to decrease the Qr value or increase the partial pressure to increase the Qr value and / or increase the starting voltage to decrease the Qr value or decrease the starting voltage to increase the Qr value, thereby obtaining values for at least one of the diffraction intensities I (200) and 1 ( 111) at least 20 times the average noise intensity value.

Korzystnie, sposób obejmuje ponadto prowadzenie nakładania metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu drogą napylania katodowego z zastosowaniem reaktywnego gazu.Preferably, the method further comprises performing PVD deposition using a reactive gas by sputtering with a reactive gas.

Korzystnie, sposób obejmuje ponadto etap magnetycznego regulowania napylania katodowego.Preferably, the method further comprises the step of controlling the sputtering magnetically.

Korzystnie, sposób obejmuje ponadto etap nakładania na korpus narzędzia warstwy MeX, przy czym Me obejmuje tytan i glin, a X stanowi co najmniej jeden spośród azotu i węgla i wprowadza się go do procesu nadkładania metodą PVD poprzez reaktywny gaz.Preferably, the method further comprises the step of applying a layer of MeX to the tool body, Me comprising titanium and aluminum, and X being at least one of nitrogen and carbon, and introduced into the PVD deposition process via a reactive gas.

Korzystnie, stosuje się narzędzie w postaci jednego spośród pełnego węglikowego freza do obróbki końcowej, pełnego węglikowego freza z głowicą kulową, noża krążkowego z węglików spiekanych, przy czym wartość Qr dobiera się tak, aby Qr < 1 przez nastawianie co najmniej jednego spośród ciśnienia reaktywnego gazu i początkowego napięcia dla nakładania metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu.Preferably, a tool is used in the form of one of a solid carbide finishing cutter, a solid carbide ball head cutter, a carbide disk cutter, the value of Q r being selected such that Qr <1 by adjusting at least one of the reactive pressure gas and initial voltage for PVD deposition using reactive gas.

Korzystnie, dobiera się wartość Qr tak, aby Qr < 0,5, korzystnie Qr < 0,2.Preferably, the value of Q r is chosen such that Qr <0.5, preferably Qr <0.2.

Korzystnie, dobiera się wartość Qr tak, aby Qr < 0,1.Preferably, the value for Qr is chosen such that Q r <0.1.

Zaleta niniejszego wynalazku polega na znacznym wydłużeniu okresu użytkowania takich powlekanych narzędzi. Wynika ona głównie z wybrania dla co najmniej jednej warstwy wartości Qr, dla której jest prawdziwa zależnośćAn advantage of the present invention is that the service life of such coated tools is significantly extended. It mainly results from selecting for at least one layer the Qr value for which there is a true relationship

Qr<2, przy czym narzędzie jest stałym węglikowym frezem do obróbki końcowej albo stałym węglikowym frezem z głowicą kulową albo krążkowym narzędziem skrawającym ze spiekanych węglików. Co więcej, wartość natężeń dyfrakcji 1(111) jest większa o współczynnik co najmniej 20 niż średni poziom intensywności szumów przy pomiarze według MS.Q r <2, the tool being a fixed carbide finishing cutter or a solid carbide ball head cutter or a circular cemented carbide cutting tool. Moreover, the diffraction intensity value 1 (111) is greater by a factor of at least 20 than the average noise intensity level when measured by MS.

Zgodnie z niniejszym wynalazkiem uznano, jak przedstawiono, że wartości Qr prowadzą do zadziwiająco wysokiego polepszenia odporności na ścieranie, a zatem okresu użytkowania narzędzia, jeżeli takie narzędzie jest rodzajem narzędzia opisanego według wynalazku.In accordance with the present invention, it has been found, as shown, that the Qr values lead to a surprisingly high improvement in the wear resistance and thus the service life of the tool, if such a tool is of the type described in the invention.

187 859187 859

Do tej pory odporny na ścieranie układ warstw z twardego materiału MeX stosowano bez względu na oddziaływanie pomiędzy materiałem korpusu narzędzia i mechanicznym i cieplnym obciążeniem, któremu narzędzie jest poddawane w czasie pracy. Według niniejszego wynalazku, oparto się na fakcie i założono, iż zadziwiające polepszenie odporności na zużycie ścierne uzyskuje się wtedy, gdy łączy się selektywnie specyficzną wartość Qr ze specyficznym rodzajem narzędzia, a wartość natężeń dyfrakcji I(111) jest większa o współczynnik co najmniej 20 od średniego poziomu natężenia szumów, przy czym obydwie wartości mierzono według MS.Until now, the wear-resistant MeX hard material layer system has been used irrespective of the interaction between the material of the tool body and the mechanical and thermal stresses that the tool is subjected to in operation. According to the present invention, it has been based on the fact that a surprising improvement in wear resistance is obtained when selectively a specific Qr value is combined with a specific type of tool and the diffraction intensity I (111) is greater by a factor of at least 20 than the average noise level, both measured by MS.

Poprawa uzyskana według wynalazku jest nawet większa, jeżeli Qr wynosi nie więcej niż 1, a jeszcze dalszą poprawę uzyskuje się dobierając Qr wynoszące nie więcej niż 0,5, a nawet nie więcej niż 0,2. Największą poprawę uzyskuje się, gdy Qr wynosi nie więcej niż 0,1. Należy stwierdzić, że wartość Qr może spadać do zera, jeżeli rozważany jest materiał o szczególnej specyficznej orientacji krystalicznej zgodnie z zanikającym natężeniem dyfrakcyjnym 1(200). Zatem, nie ustala się dolnej granicy dla wartości Qr, którą nastawia się jedynie na bazie praktycznej (zgodnie z praktyką).The improvement obtained according to the invention is even greater when the Qr is no more than 1, and an even further improvement is obtained by choosing a Qr of no more than 0.5, and even no more than 0.2. The greatest improvement is obtained when the Qr is no more than 0.1. It should be noted that the Qr value can drop to zero if a material with a particular specific crystal orientation is considered in accordance with the declining diffraction intensity 1 (200). Thus, there is no lower limit to the value of Q r , which is only set on a practical (according to practice) basis.

Jak wiadomo specjalistom w tej dziedzinie, istnieje korelacja pomiędzy twardością warstwy i występującym w niej naprężeniem. Im wyższe jest naprężenie, tym większa jest twardość. Tym niemniej wraz z rosnącym naprężeniem przyczepność warstwy do korpusu narzędzia ma skłonność do zmniejszania się.As is known to those skilled in the art, there is a correlation between the hardness of a layer and the stress involved therein. The higher the stress, the greater the hardness. However, with increasing stress, the adhesion of the layer to the tool body tends to decrease.

W przypadku narzędzia według niniejszego wynalazku ważniejsza jest raczej wysoka twardość niż najwyższa możliwa przyczepność. Zatem naprężenie warstwy MeX dobiera się korzystnie przy górnej granicy podanego niżej przedziału naprężeń. Taki dobór ogranicza w praktyce dającą się stosować wartość Qr.For the tool of the present invention, high hardness is more important than the highest possible adhesion. Thus, the stress of the MeX layer is preferably selected at the upper end of the stress range given below. This selection limits the applicable Qr value in practice.

W korzystnym przykładzie wykonania narzędzia według wynalazku materiałem MeX zastosowanym na narzędzie jest azotek tytanowo-glinowy, węglikoazotek tytanowo-glinowy albo azotek tytanowo-glinowo-borowy, przy czym dwa pierwsze wymienione materiały są aktualnie zalecane jako korzystniejsze niż azotek tytano\w>glinowc>-borow'y.In a preferred embodiment of the tool according to the invention, the MeX material used for the tool is titanium aluminum nitride, titanium aluminum carbonitride or titanium aluminum boron nitride, the first two materials mentioned being currently preferred over titanium aluminum nitride. boric.

W dalszych przykładach wykonania narzędzia według wynalazku Me materiału warstwy MeX może stanowić dodatkowo co najmniej jeden z następujących pierwiastków: bor, cyrkon, hafn, itr, krzem, wolfram, chrom, przy czym z tej grupy korzystne jest stosowanie itru, ewentualnie krzemu lub ewentualnie boru. Taki dodatkowy pierwiastek do tytanu i glinu wprowadza się do materiału warstwy, korzystnie z zawartością „i”, dla której jest prawdziwa zależność:In further embodiments of the tool according to the invention, Me, the material of the MeX layer may additionally be at least one of the following elements: boron, zirconium, hafnium, yttrium, silicon, tungsten, chromium, of which it is preferable to use yttrium, optionally silicon or possibly boron. . Such an additional element to titanium and aluminum is introduced into the layer material, preferably with an "i" content, for which there is a real relationship:

0,05% < i < 60% przyjmując Me jako 100%.0.05% < and < 60% taking Me as 100%.

Dalszą poprawę dotyczącą wszystkich zróżnicowanych rozwiązań co najmniej jednej warstwy MeX uzyskuje się przez wprowadzanie pomiędzy warstwę MeX i korpus narzędzia dodatkowej warstwy azotku tytanu o grubości „d”, dla której jest prawdziwa zależność:A further improvement regarding all different solutions of at least one MeX layer is obtained by introducing an additional "d" thickness titanium nitride layer between the MeX layer and the tool body, for which there is a true relationship:

0,05 pm < d < 5 pm0.05 pm <d <5 pm

Z punktu widzenia ogólnego celu wynalazku, którym jest zaproponowanie narzędzia według wynalazku dającego się wytwarzać przy najniższych możliwych kosztach, a zatem najbardziej ekonomicznie, zaleca się ponadto, aby narzędzie miało tylko jedną warstwę z materiału MeX i dodatkową warstwę, którą umieszcza się pomiędzy warstwą MeX i korpusem narzędzia.In view of the overall objective of the invention, which is to provide a tool according to the invention that can be manufactured at the lowest possible cost and therefore the most economical, it is furthermore recommended that the tool has only one layer of MeX material and an additional layer which is placed between the MeX layer and tool body.

Co więcej, naprężenie „o” w MeX dobiera się korzystnie tak, aby 2 GPa <σ < 8 GPa, a zwłaszczaMoreover, the stress "o" in MeX is preferably chosen such that 2 GPa <σ <8 GPa, and in particular

GPa <σ < 6 GPa.GPa <σ <6 GPa.

Zawartość „x” tytanu w składniku Me warstwy MeX dobiera się korzystnie tak, aby 70% > x > 40%, a w korzystnym rozwiązaniuThe content of titanium "x" in the Me component of the MeX layer is preferably selected so that 70%> x> 40%, and in a preferred embodiment

65% > x > 55%.65%> x> 55%.

Z drugiej strony zawartość „y” glinu w składniku Me materiału warstwy MeX dobiera się korzystnie tak, abyOn the other hand, the "y" aluminum content in the Me component of the MeX layer material is preferably selected such that

30% < y < 60%, a zwłaszcza w szczególnie korzystnym przykładzie wykonania rozwiązania nawet30% < y < 60%, and especially even in a particularly preferred embodiment

187 859187 859

35% < y < 45%.35% <y <45%.

W kolejnym zalecanym korzystnym przykładzie rozwiązania spełnione są obydwie te zależności, to jest określone granice zawartości „x” i „y” odpowiednio dla tytanu i glinu.In a further preferred preferred embodiment, both of these relationships are satisfied, i.e. the specific "x" and "y" content limits for titanium and aluminum, respectively.

Nakładanie, zwłaszcza warstwy MeX, można przeprowadzić jakąkolwiek znaną techniką nakładania próżniowego, zwłaszcza techniką nakładania metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu, taką jak na przykład napylanie katodowe z zastosowaniem reaktywnego gazu albo naparowywanie z zastosowaniem reaktywnego gazu. Stosowany według wynalazku przedział wartości Qr realizuje się przez odpowiednie regulowanie parametrów procesu, które wpływają na grubość powłoki.The deposition, especially of the MeX layer, can be carried out by any known vacuum deposition technique, in particular by the PVD deposition technique using a reactive gas, such as for example sputtering with a reactive gas or vapor deposition using a reactive gas. The range of Q r values used according to the invention is achieved by appropriate control of the process parameters which influence the thickness of the coating.

W celu uzyskania doskonałej i odtwarzalnej przyczepności warstw do korpusu narzędzia stosuje się technologię trawienia plazmowego, jako etap przygotowawczy, w oparciu o plazmę argonową. Technologia ta została ujawniona w międzynarodowym opisie patentowym nr WO 97/34315, który to dokument został powołany w niniejszym opisie tytułem referencji odnośnie takiego trawienia, a następnie powlekania. Ten dokument jest zgodny z amerykańskim zgłoszeniem patentowym nr 08/710 095, który również podano tytułem referencji.In order to obtain perfect and reproducible adhesion of the layers to the tool body, the plasma etching technology is used as a preparatory step, based on argon plasma. This technology is disclosed in WO 97/34315, which document is incorporated herein by reference to such etching and subsequent coating. This document is consistent with US Patent Application No. 08 / 710,095, which is also provided by reference.

Przedmiot wynalazku w przykładach wykonania objaśniono na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wykres ciśnienia cząstkowego azotu względem napięcia początkowego korpusu narzędzia według wynalazku, fig. 2 - wykres wartości natężenia dyfrakcji w funkcji kąta dyfrakcji 2Θ dla sposobu według wynalazku, fig. 3 - wykres wartości natężenia dyfrakcji w funkcji kąta dyfrakcji 20 w innym przykładzie wykonania sposobu według wynalazku oraz fig. 4 - wykres wartości natężenia dyfrakcji w funkcji kąta dyfrakcji 20 dla przykładu wykonania z fig. 1.The subject of the invention is explained in the drawing in which Fig. 1 shows a graph of the partial pressure of nitrogen versus the initial tension of the tool body according to the invention, Fig. 2 - a graph of the value of the diffraction intensity as a function of the diffraction angle 2Θ for the method according to the invention, Fig. 3 - diagram values of diffraction intensity as a function of diffraction angle 20 in another embodiment of the method of the invention; and Fig. 4 is a plot of the value of diffraction intensity as a function of diffraction angle 20 for the embodiment of Fig. 1.

Narzędzie zawierające korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, w zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku stanowi pełny węglikowy frez do obróbki końcowej lub pełny węglikowy frez z głowicą kulową lub krążkowy nóż z węglików spiekanych i zawiera układ warstw obejmujący co najmniej jedną warstwę MeX, w której Me obejmuje tytan i glin, a X oznacza co najmniej jeden spośród azotu i węgla, przy czym warstwa MeX ma wartość Qr, zdefiniowaną jako stosunek natężeń dyfrakcji I(200) do I(111), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody 0-20 wybraną tak, że Qr < 1. Wartość natężenia dyfrakcji I(111) określona wyżej jest co najmniej 20 razy większa niż średnia wartość natężenia szumów, zaś zalecany materiał warstwy MeX obejmuje azotek tytanowo-glinowy, węglikoazotek tytanowo-glinowy', azotek tytanowo-glinowo-borowy, korzystnie azotek tytanowo-glinowy albo węgloazotek tytanowo-glinowy. Me może korzystnie obejmować ponadto co najmniej jeden kolejny pierwiastek, taki jak bor, cyrkon, hafn, itr, krzem, wolfram i/lub chrom. Dalsze korzystne przykłady wykonania narzędzia według wynalazku przedstawiono w dalszej części opisu w przykładach 1-5.A tool comprising a body and an abrasion resistant layer system, in a preferred embodiment of the invention is a solid carbide finishing cutter or a solid carbide ball head cutter or a circular carbide cutter and comprises a layer system including at least one MeX layer in which Me comprises titanium and aluminum, and X is at least one of nitrogen and carbon, the MeX layer having a Qr value defined as the ratio of the diffraction intensities of I (200) to I (111) assigned to planes (200) and (111), respectively X-ray diffraction of the material using a 0-20 method selected such that Qr <1. The diffraction intensity value I (111) defined above is at least 20 times greater than the average noise intensity value, and the preferred MeX layer material includes titanium aluminum nitride, titanium aluminum carbonitride, titanium aluminum boron nitride, preferably titanium aluminum nitride or titanium aluminum carbonitride. Me may preferably further include at least one further element such as boron, zirconium, hafnium, yttrium, silicon, tungsten and / or chromium. Further preferred embodiments of the tool according to the invention are shown below in Examples 1-5.

Sposób wytwarzania narzędzia zawierającego korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne w zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku obejmuje nakładanie na korpus narzędzia co najmniej jednej warstwy z twardego materiału metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu, przy czym wybiera się jako Me tytan i glin, zaś jako X co najmniej jeden spośród azotu i węgla. W zalecanym sposobie dobiera się określone wartości parametrów procesowych dla nakładania metodą PVD oprócz co najmniej jednego z dwóch parametrów obejmujących cząstkowe ciśnienie reaktywnego gazu w komorze próżniowej i początkowe napięcie korpusu narzędzia względem określonego potencjału odniesienia oraz nastawia się co najmniej jeden spośród parametrów: ciśnienie cząstkowe i napięcie początkowe, tak aby uzyskać warstwę MeX o pożądanej wartości Qr < 1, a także uzyskać wartości co najmniej jednego z natężeń dyfrakcji I(200) i I(111) co najmniej 20 razy większego niż średnia wartość natężenia szumów. Dalsze szczegółowe przykłady realizacji sposobu według wynalazku przedstawiono poniżej w przedstawionych przykładach 1-5.The method of manufacturing a tool comprising a body and an abrasion resistant layer system in a preferred embodiment of the invention comprises applying to the tool body at least one hard material layer by PVD using a reactive gas, Titanium and aluminum being selected as Me and X at least one of nitrogen and carbon. In the preferred method, specific process parameter values for PVD deposition are selected in addition to at least one of two parameters including the partial pressure of the reactive gas in the vacuum chamber and the initial tension of the tool body relative to the specified reference potential, and at least one of partial pressure and voltage are set. initial so as to obtain a MeX layer with the desired Qr <1, and also obtain values of at least one of the diffraction intensities I (200) and I (111) at least 20 times greater than the average noise intensity value. Further detailed embodiments of the inventive method are shown below in the following Examples 1-5.

Przykład 1Example 1

Łukowe urządzenie do platerowania jonowego, z zastosowaniem regulowanych magnetycznie źródeł łukowych, (jak opisano w opisie patentowym nr WO 97/34315), zastosowano do pracy w sposób przedstawiony w tabeli 1 w celu nałożenia warstwy MeX, jak przedstawiono także w tabeli 1, na pełne węglikowe frezy do obróbki końcowej o średnicy 10 mm i z = 6. Grubość nałożonej warstwy MeX wynosiła zawsze 3 pm. Zatem w próbkach 1 do 5 reali8An arc ion plating device using magnetically controlled arc sources (as described in WO 97/34315) was used to operate as shown in Table 1 to apply a MeX layer, as also shown in Table 1, over the complete 10 mm diameter carbide end milling cutters with z = 6. The thickness of the applied MeX layer was always 3 µm. So in samples 1 to 5 reals8

187 859 zowano wartości Qr według wynalazku, natomiast dla porównania w próbkach 6 do 10 ten warunek nie był spełniony. Wartość natężenia dyfrakcji I(111) była zawsze znacznie większa niż 20-krotna średnia wartość natężenia szumów, zmierzona według MS. Powleczone frezy do obróbki końcowej stosowano do frezowania w podanych niżej warunkach w celu ustalenia osiągalnej głębokości frezowania aż do osiągnięcia średniej szerokości zużycia ściernego boków 0,20 mm. Otrzymaną głębokość frezowania zgodnie z okresem użytkowania takich narzędzi przedstawiono także w tabeli 1.The Q r values according to the invention were determined, while for comparison in samples 6 to 10 this condition was not met. The diffraction intensity value I (111) was always significantly greater than the 20-fold average noise intensity value as measured by MS. The coated finish cutters were used for milling under the conditions below to establish the achievable milling depth until an average side wear width of 0.20 mm was achieved. The obtained milling depth in accordance with the period of use of such tools is also presented in Table 1.

Warunki skrawania kontrolnego:Check Cutting Conditions:

- narzędzie: pełny węglikowy frez do obróbki końcowej, średnica (0) 10 mm, z = 6- tool: full carbide end milling cutter, diameter (0) 10 mm, z = 6

- skrawany materiał: AISI D2 (DIN 1.2379)- cut material: AISI D2 (DIN 1.2379)

- parametry skrawania: Vc = 20 m/min ft = 0,031 mm ap = 15 mm ae = 1 mm frezowanie współbieżne, na sucho- cutting parameters: Vc = 20 m / min ft = 0.031 mm ap = 15 mm ae = 1 mm climb milling, dry

Przy czym określono następujące parametry skrawania z - ilość zębów, Vc - prędkość skrawania, ft - prędkość posuwu na ząb, ap - osiowa głębokość skrawania oraz ac - promieniowa głębokość skrawania.The following cutting parameters were determined: z - number of teeth, V c - cutting speed, ft - feed rate per tooth, ap - axial depth of cut and ac - radial depth of cut.

Z tabeli 1 łatwo zauważyć, że frezy do obróbki końcowej powleczone według niniejszego wynalazku są znacznie lepiej zabezpieczone przed odwarstwieniem i zużyciem ściernym niż frezy do obróbki końcowej powleczone w warunkach porównawczych.From Table 1, it is easy to see that the finishing cutters coated according to the present invention are much better protected against delamination and abrasive wear than the finishing cutters coated under the comparative conditions.

187 859187 859

Resztkowe Residual naprężenie tension ściskające (-GPa) compressive (-GPa) r-~ LO r- ~ LO 4,0 4.0 LO LO CN CN Φ Φ g g Φ Φ g g <D <D g g Φ Φ ε ε •H • H g g •H • H g g Ή Ή S S. Ή Ή ε ε Ό Ό c c c c c c β β Φ Φ CN CN fO fO CN CN CN CN φ φ CN CN 'CO 'WHAT Ή Ή o about M M. β β X X o about c c O) ABOUT) O ABOUT Φ Φ O ABOUT Φ Φ O ABOUT φ φ Ο Ο rM rM (0 (0 •1—1 • 1–1 •rd • rd •Η • Η tP tP 3 3 υ υ Φ Φ u at Φ Φ O ABOUT Φ Φ υ υ Φ Φ Φ Φ σ3 σ3 <o <o 'CO 'WHAT β β 'CO 'WHAT c c 'C0 'C0 β β —1 —1 Μ Μ ___ ___ —· - · •—- • —- - Ό Ό Λ! Λ! fti fti Π3 Π3 σί σί O ABOUT CO WHAT £ £ e e £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ £ CO WHAT cn cn CN CN CO WHAT CN CN 0 0 CN CN o about CN CN o about —1 —1 ο ο β β c c β β β β ,—1 , —1 II II ο ο r—1 r — 1 i—1 i — 1 o about CTt CTt ο ο ο ο ł—1 ł — 1 x x x x X X X X <5 <5 CN CN O ABOUT —1 —1 O ABOUT CN CN *—' * - ' M M. HI HI 1 1 σ3 σ3 LO LO z with z with z with ζ ζ Lf) Lf) 3 3 x x >1 > 1 > > >. >. Φ Φ O ABOUT O ABOUT «—1 «—1 1—1 1–1 i—1 i — 1 1-1 1-1 4-J 4-J < < CO Π3 WHAT Π3 II II II II •H • H κ •«H κ • «H •i—1 • i — 1 κ •Η κ • Η X X E-i E-i E-i E-i Η Η s s ''J '' J z with fti fti CJ CJ fO fO CI CI cd cont (0 (0 o, about, 1 1 04 04 l l z with 1 1 ζ ζ Π3 Π3 Φ Φ O ABOUT z with O ABOUT z with O ABOUT z with Ο Ο ζ ζ >1 > 1 ·—1 · —1 •Ί • Ί ,—1 , —1 CJ CJ «—l «—L C-J C-J χ—1 χ — 1 CM CM C (0 C. (0 c φ c φ Π3 Π3 [pa [bye X X o about X X O 1—1 About 1–1 X X o about X X Ο γ—1 Ο γ — 1 Φ Φ ni no i and .K .K o about 0x 0x o about X O X ABOUT o about X O X ABOUT ο ο X ο X ο 'CO 'WHAT * · * · ·* · * 3 3 •H • H cn cn cn cn CN CN CN CN ł—1 ł — 1 CN CN CN CN o α about α u at ω ω -H -H Φ Φ 3 3 Ή Ή O ABOUT Ć 2 M Æ 2 M. υ α> υ α> -U στ N -AT στ N > > o o about about 50 50 o o about about Ο Ο Ο Ο σ5 σ5 a and CN CN r—1 r — 1 «—1 «—1 ι—1 ι — 1 s s Φ Φ u at z with o about α α X—i X — i CN CN cn cn •rH • rH z with Ni Ni Ό Ό Φ Φ N N CU CU 1X3 1X3 fl3 fl3 z with c c >1 > 1 s s

187 859 cd. tabeli co co o187 859 cont. table what what about

CM coCM co

CMCM

Φ •rdΦ • rd

ĆÆ

ΦΦ

J-lJ-l

ΦΦ

-H-H

O 'CO rt £ £O 'CO rt £ £

Lf) MLf) M

O £About £

c ίΰ •rd jac ίΰ • rd i

OT >OT>

aand

Ό oΌ o

o coabout what

-rd •rd £H-rd • rd £ H

X lOX 10

O oO

co cowhat what

OABOUT

CM coCM co

Φ •rd £Φ • rd £

££

ΌΌ

O teAbout these

DD

H sd rO •rd ja tn >H sd rO • rd i tn>

o ao a

•o o• o o

gg

CM <—d •rdCM <—d • rd

H oH o

t—It — I

X oX o

PO (UPO (U

-H c-H c

fCfC

HH.

-P-P

OT i-ł fOOT i-ł fO

ΌΌ

O coAbout what

Φ •rd £Φ • rd £

(0(0

-p ja ω-p i ω

>>

Cł aCustoms duty

Ό oΌ o

fifi

CMCM

CM <3* •rdCM <3 * • rd

HH.

X oX o

CM <L>CM <L>

Ή tdΉ td

o) i-l tu *rd υo) i-l tu * rd υ

'OT g'OT g

COWHAT

CMCM

U0 •rdU0 • rd

Q) •I—1 £ (0 i-i Φ •rd uQ) • I — 1 £ (0 i-i Φ • rd u

'OT'OT

OABOUT

COWHAT

-H-H

HH.

O <u cO <u c

I-1I-1

Π3 £Π3 £

O £About £

fO te tefO these

CM oCM o

r—Ir — I

X oX o

CM oCM o

Γ—łΓ — ł

X oX o

POAFTER

XX

LOLO

CM (ΰ te teCM (ΰ these ones

CM oCM o

c~)c ~)

XX

LT)LT)

CM oCM o

OteOte

187 859187 859

Odległość skrawania definiuje się jako odległość lub długość, która została poddana skrawaniu przez odpowiednie narzędzie aż do uzyskania wskazanego zużycia ściernego tego narzędzia, np. 0,2 mm.Cutting distance is defined as the distance or length that has been cut by a suitable tool until the indicated abrasive wear of that tool is achieved, e.g. 0.2 mm.

Przykład 2Example 2

Urządzenie, które stosowano do powlekania w przykładzie 1, zastosowano także do powlekania próbek nr 11 do 20 w tabeli 2. Powleczone narzędzia i warunki badań były identyczne jak w przykładzie 1. Grubość warstw przedstawiono w tabeli 2.The apparatus that was used to coat in Example 1 was also used to coat samples Nos. 11 to 20 in Table 2. The coated tools and test conditions were identical to Example 1. The layer thicknesses are shown in Table 2.

Należy zauważyć, że oprócz powłoki według przykładu 1 nałożono warstwę pośrednią azotku tytanu pomiędzy warstwą MeX i korpusem narzędzia oraz warstwą najbardziej zewnętrzną danego materiału, jak przedstawiono w tabeli 2. W znacznym stopniu spełniony był warunek dotyczący wartości natężenia dyfrakcji I(111) i wartości średniego poziomu szumów, zmierzonego według MS.Note that in addition to the coating of Example 1, a titanium nitride intermediate layer was applied between the MeX layer and the tool body and the outermost layer of the material as shown in Table 2. The condition for the diffraction intensity I (111) and the average value was largely met. noise level as measured by MS.

Należy nadmienić, że umieszczenie warstwy pośredniej pomiędzy warstwą MeX i korpusem narzędzia dawało w wyniku zawsze dalszą poprawę. Dodatkową poprawę uzyskuje się przez wykonanie najbardziej zewnętrznej warstwy jednego z takich materiałów jak węglikoazotek tytanu, tlenkoazotek tytanowo-glinowy, a zwłaszcza najbardziej zewnętrznej warstwy tlenku glinowego. Ponownie zaobserwowano, że realizując wartości Qr ustalone według wynalazku, w porównaniu z próbkami porównawczymi 16 do 20, uzyskuje się znaczną poprawę. Najbardziej zewnętrzną warstwę tlenku glinowego o grubości 0,3 pm nakładano drogą plazmowego chemicznego osadzania warstw z fazy gazowej. Jak stwierdzono wyżej, powleczone frezy do obróbki końcowej badano w takich samych warunkach skrawania, jak w przykładzie 1, a wartość Qr mierzono według MS.It should be noted that the arrangement of the intermediate layer between the MeX layer and the tool body always resulted in a further improvement. An additional improvement is obtained by providing the outermost layer of one of the materials such as titanium carbonitride, titanium aluminum nitride, and especially the outermost layer of alumina. It was again observed that by implementing the Qr values determined according to the invention, compared to the comparative samples 16 to 20, a significant improvement was obtained. The outermost 0.3 µm thick alumina layer was applied by plasma chemical vapor deposition. As stated above, the coated finishing mills were tested under the same cutting conditions as in Example 1 and the Qr value was measured by MS.

187 859 γμ o187 859 γμ o

_Q_Q

H ft •rd gH ft • rd g

ft ftft

M co 'UM what 'U

O rMAbout rM

CP ωCP ω

r-Hr-H

ΌΌ

O oO

oabout

CM rdCM rd

4J4J

CdCd

M cdM cd

CC £CC £

•i—t ra• i-t ra

Sm td <Sm td <

•rd• rd

Η raΗ ra

-P cd m-P cd m

ra •StO ora • StO o

II >1 oII> 1 st

X raX ra

4-)4-)

CdCd

M ra sM ra s

rara

-H c-H c

Ό ωΌ ω

Sm 'CdSm 'Cd

O aAbout a

ΌΌ

Sm aSm a

Sm ωSm ω

£ ω£ ω

££

Q) £Q) £

O!ABOUT!

££

Cl) £Cl) £

i—1 i — 1 CM CM 1-1 1-1 CM CM 1-1 1-1 CM CM 1-1 1-1 CM CM 1-1 1-1 CM CM ra ra ft ft (t (vol Ct Ct X. X. ra ra g g O ABOUT g g O ABOUT g g O ABOUT g g O ABOUT g g O ABOUT M M. Sm Sm M M. Sm Sm M M. O ABOUT ω ω O ABOUT O ABOUT O ABOUT ω ω O ABOUT 0) 0) O ABOUT 0) 0) £ £ •rd • rd £ £ Ή Ή £ £ -rd -rd £ £ •rd • rd £ £ •rd • rd G G. - £ £ - G G. —- —- G G. £ £ <t <t ra ra (t (vol ft ft ra ra g g g g Sm Sm F F. $4 $ 4 g g g g Sm Sm O ABOUT (U (AT CM CM 0) 0) co What Φ Φ lO 10 CU CU crs crs Φ Φ co What •rd • rd CO WHAT •rd • rd co What -rd -rd CO WHAT •rd • rd co What •rd • rd O ABOUT u at o about U AT ϋ ϋ 'CO 'WHAT 'Cd 'Cd 'CO 'WHAT 'CO 'WHAT 'CO 'WHAT

ioio

CM r~ co oCM r ~ what about

£ £ £ £ ·— · - £ £ 5*, ι—1 5 *, ι — 1 3_ 3_ 1-1 1-1 =L = L. X X kO kO X X m m •rd • rd X X •rd • rd X X CM CM CM CM '— '- '— '-

gg

d.d.

mT omT o

•H• H

OABOUT

CO •rdCO • rd

E-tE-t

CM co coCM what what

CM tO tOCM TO TO

CM co oCM what about

<<

ΉΉ

Em gEm g

£.£.

co owhat about

OABOUT

CM l-1 <CM l-1 <

d.d.

co owhat about

gg

d.d.

LO •HLO • H

E-tE-t

COWHAT

LOLO

LOLO

CM >CM>

i-1 •Hi-1 • H

Em gEm g

d.d.

<x><x>

o •rdat • rd

Η gΗ g

d.d.

CMCM

-H sj·-H sj

CM (1)CM (1)

N raN ra

I-1 ra £I-1 ra £

>,>,

S gS g

d.d.

co owhat about

-H-H

EmEm

LOLO

187 859187 859

.___ .___ Φ Φ Φ Φ Φ Φ φ φ £ £ β β β β β β CN CN c c t—d t — d CN CN C“d C "d PN PN r~H r ~ H CN CN Π3 Π3 <3 <3 - - <0 <0 X X £ £ O ABOUT N N £ £ o about ε ε o about ε ε O ABOUT i-d id (0 (0 Cl Cl β β β β o about Φ Φ Z3 Z3 O ABOUT Φ Φ o about Φ Φ ο ο Φ Φ c c β β •rd • rd β β •rd • rd β β •cd • cont c c β β β β —- —- β β i0 i0 >1 > 1 CO WHAT ω ω rd rd £ £ β β ε ε β β ε ε β β ε ε β β CN CN φ φ Φ Φ O ABOUT φ φ Ο Ο Φ Φ rH rH •f—i • f — i x—l x — l •rd • rd rH rH •cd • cont u at u at υ υ u at 'CO 'WHAT co What '(0 '(0 'CO 'WHAT 'CO 'WHAT O ABOUT co What CO WHAT Γ Γ <—1 <—1 s. s. X. X. χ. χ. r~ r ~ o about O ABOUT O ABOUT ο ο o about £ £ ε ε Η Η ε ε 2 2 i and 2 2 β. β. 2-i 2-i β. β. ό ό Zl. Zl. u at U AT . Ί . Ί OJ OJ 1 1 •cd • cont PO AFTER •H • H CO WHAT CO WHAT γΗ γΗ PO AFTER E-i E-i Eh Eh x x X X χ χ o about o about ο ο O ABOUT 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 £ £ ,—, , -, £ £ £ £ H-H H-H ε ε ε ε > > zL zL > 1—1 > 1–1 β. β. >1 c—I > 1 c — I •—1 • —1 β. β. I—i I — i β. β. o about < < PO AFTER CO WHAT < < CO WHAT X X •1—1 • 1–1 X X •cd • cont χ χ •cd • cont * · H H. CN CN Eh Eh CN CN Eh Eh CN CN Eh Eh CN CN Eh Eh CN CN ,____ , ____ ε ε £ £ ε ε ε ε s s β. β. zt zt zl PLN O ABOUT LO LO co What co What X X X X t—d t — d t—1 t — 1 o about o about o about - '—' '-' 2 2 2 2 2 2 2 2 2 2 •cd • cont -H -H •H • H •cd • cont H H. Eh Eh Eh Eh Eh Eh Eh Eh CO WHAT r~- r ~ - CO WHAT cn cn O ABOUT —ł —L i—1 i — 1 —1 —1 i—1 i — 1 CN CN

Φ •cd βΦ • cd β

(O β(About β

Ό βΌ β

OABOUT

PjPj

187 859187 859

Przykład 3Example 3

Pełne węglikowe frezy do obróbki końcowej powlekano za pomocą urządzenia z przykładu 1 warstwą MeX, jak przedstawiono w tabeli 3, wciąż spełniając ustalone według wynalazku warunki wartości Qr i (dalej) warunek stosunku natężenia dyfrakcji 1(111) względem średniego poziomu szumów, zmierzonego według MS. W ten sposób do Me wprowadzono jeden z takich metali, jak cyrkon, hafn, itr, krzem i chrom, w ilościach podanych wyżej.The solid carbide post-processing milling cutters were coated with the MeX layer as shown in Table 3 by the apparatus of Example 1, while still meeting the inventive Q r value conditions and (hereinafter) the diffraction intensity ratio 1 (111) versus the average noise level as measured by MS. Thus, one of the metals zirconium, hafnium, yttrium, silicon and chromium was introduced into Me in the amounts indicated above.

Powleczone frezy do obróbki końcowej trzymano w piecu powietrznym w temperaturze 750°C w ciągu 30 minut w celu utlenienia. Następnie mierzono otrzymaną grubość warstwy tlenkowej. Te wyniki są przedstawione także w tabeli 3. Dla porównania badano również wkładki powleczone według wynalazku różnymi związkami Me materiału warstwy MeX. Staje się oczywiste, że przez dodawanie do Me pierwiastków zgodnie z próbkami 23 do 32 grubość otrzymanej warstewki tlenkowej jest znacznie mniejsza. W odniesieniu do utleniania, najlepsze wyniki uzyskuje się przez dodawanie krzemu albo itru.The coated finish cutters were kept in an air oven at 750 ° C for 30 minutes to oxidize. Then the obtained thickness of the oxide layer was measured. These results are also shown in Table 3. For comparison, inserts coated according to the invention with various Me compounds of the MeX layer material were also tested. It becomes apparent that by adding the elements to Me according to samples 23 to 32, the thickness of the resulting oxide film is much smaller. With regard to oxidation, the best results are obtained by adding silicon or yttrium.

Należy nadmienić i jest to znane specjalistom w tej dziedzinie, że w przypadku warstw odpornych na ścieranie z materiału MeX słuszne jest stwierdzenie, że im lepsza jest odporność na utlenianie, a zatem im cieńsza jest otrzymana warstwa tlenkowa, tym lepsze są osiągnięte parametry skrawania.It should be mentioned, and it is known to those skilled in the art, that in the case of MeX abrasion resistant layers it is correct to state that the better the oxidation resistance is, and therefore the thinner the resulting oxide layer, the better the cutting data achieved.

187 859187 859

TabelaTable

Grubość warstewki The thickness of the film tlenkowej (pm) oxide (pm) L '0 L '0 6 '0 6 '0 L '0 L '0 rH O rH ABOUT 0, 5 0, 5 CO O WHAT ABOUT 5-1 O 5-1 ABOUT CM O CM ABOUT cn o cn about 0, 05 0, 05 N N CM o o CM about about CM O O CM ABOUT ABOUT CM O O CM ABOUT ABOUT LO CM O LO CM ABOUT LO CM O LO CM ABOUT i—1 O i — 1 ABOUT ,—1 o , —1 about CM O O CM ABOUT ABOUT «—1 o «—1 about rH O rH ABOUT lO O 10 ABOUT lD O lD ABOUT LO O LO ABOUT LO O LO ABOUT LO O LO ABOUT LO O LO ABOUT LO o LO about lO O 10 ABOUT LO o LO about LO O LO ABOUT X X co o What about co o What about CO ΧΓ O WHAT ΧΓ ABOUT LO CM O LO CM ABOUT lO CM O 10 CM ABOUT s, o s, about <7' O <7 ' ABOUT CO O WHAT ABOUT 'tr o 'tr about co o What about 3 3 t—1 o t — 1 about Skład warstwy Layer composition s N 1—1 •H Eh s N 1–1 • H Eh 2 N s-i u >, <-H -< -H 2 N s-i at >, <-H - < -H Z t-1 N? ;> rH -H H WITH t-1 N? ;> rH -H H. Z >-* >, rH :< •H H WITH > - * >, rH : < • H H. z N £S3 > rH Ή Η with N £ S3 > rH Ή Η 2 £ <—1 •H H 2 £ <—1 • H H. z 1-» •H CO 1-1 < •H with 1- » • H WHAT 1-1 < • H S tl •1—1 CO i—| •H S. tl • 1—1 CO and— | • H MH :r > r—ł A H MH : r > r — ł AND H. z •H ω N i—i Ή H with • H ω N i — i Ή H. próbki samples i—1 CM i — 1 CM CM CM CM CM 00 CM 00 CM CM CM LO CM LO CM Ό CM Ό CM 0- CM 0- CM CO CM WHAT CM cn CM cn CM O co ABOUT What Nr No Ai <D CM (0 >-1 (0 c >1 s Ai <D CM (0 > -1 (0 c > 1 s

187 859187 859

CO WHAT m m ΓΩ ΓΩ •S. • S. *. *. *. *. t—1 t — 1 ΓΩ ΓΩ <—i <—I t—I t — I Ο Ο Ο Ο LO LO ιΏ ιΏ ο ο ο ο Ο Ο *=τ * = τ ο ο ο ο ο ο ζ ζ ζ ζ 2 2 14 14 TJ· TJ Λ Λ π3 π3 > > Ζ Ζ Η Η «—ι «—Ι >- > - > > < < <—i <—I 1—ł 1 — Ł X •Η X • Η X X < < Ε-< Ε- < -r—ł -r — ł •Γ—1 • Γ — 1 Η Η Η Η τ—1 τ — 1 CM CM ΓΩ ΓΩ ΓΩ ΓΩ ΓΩ ΓΩ ΓΩ ΓΩ

ω •Η £ω • Η £

<Ό £<Ό £

Ό £Ό £

ΟΟ

X,X,

187 859187 859

Przykład 4Example 4

Zastosowano urządzenie i sposób powlekania według przykładu 1. Pełne węglikowe frezy do obróbki końcowej o średnicy 10 mm i 6 zębach powlekano 3,0 pm warstwą MeX, a pomiędzy warstwą MeX i korpusem narzędzia umieszczono warstwę pośrednią azotku tytanu o grubości 0,08 pm. Warunki badania frezów do obróbki końcowej były następujące: Narzędzie: pełny wi^gih^owy frez do obróbki końcowejj średnica 10 mm, z = 6The coating apparatus and method of Example 1 were used. 10 mm diameter solid carbide end mills with 6 teeth were coated with a 3.0 µm MeX layer, and a 0.08 µm thick titanium nitride interlayer was placed between the MeX layer and the tool body. The test conditions for the finishing cutters were as follows: Tool: full high end milling cutter diameter 10 mm, z = 6

Materiał: AISID2 wwedług DNi 1.2379)Material: AISID2 w acc. To DNi 1.2379)

HRCHRC

Parametry skrawania: Vz = 20 m/mm ft = 0,031 mm ap = 15 mm ae = 1 mm frezowanie współbieżne na suchoCutting parameters: Vz = 20 m / mm ft = 0.031 mm ap = 15 mm ae = 1 mm dry climb milling

Pełne węglikowe frezy do obróbki końcowej stosowano aż do uzyskania średniej szerokości starcia boków 0,20 mm. Wynik jest przedstawiony w tabeli 4. I ponownie warunek stosunku natężenia dyfrakcji I(111) do wartości średniego poziomu szumów, zmierzonego według MS, był wyraźnie spełniony dla próbki nr 35, a dla próbki nr 34 był spełniony warunek stosunku natężenia dyfrakcji 1(200) do wartości średniego poziomu natężenia szumów.Solid carbide finishing cutters were used until an average side wear width of 0.20 mm was achieved. The result is presented in Table 4. And again the condition of the ratio of the diffraction intensity I (111) to the value of the mean noise level, measured according to MS, was clearly met for the sample No. 35, and for the sample No. 34 the diffraction intensity ratio 1 (200) to the value of the average noise level.

187 859187 859

Odległość skrawania Distance cutting 17rn 17rn 32m 32m Naprężenie | resztkowe (GPa) Stress | residual (GPa) 2,2 2.2 kT kT J—( OI J— ( OI 5,0 5.0 0,05 0.05 ^>1 ^> 1 o about k Ό k Ό X X 0, 6 1 0, 6 1 O ABOUT ω 2 4-> W M r5 !5 ω 2 4-> IN M. r5 ! 5 r*H Ή Η r * H. Ή Η Z i—ł < •H WITH i-ł < • H σ5 » 4_J (U (0 cn w -H M '(fl £ Ό 0 S CU σ5 » 4_J (U (0 cn in -H M '(fl £ Ό 0 S CU £ Z -H 00 &H O O £ WITH -H 00 & HO ABOUT e -H OD EH o O e -H OD EH Fr. ABOUT Natężenie łuku (A) Intensity arc (A) 200 200 200 200 Ciśnienie 1 N2 1 Hpa (mbary)Pressure 1 N 2 1 Hpa (mbar) OJ flj 1 CU o X I—1 OJ K 2 O T. CO mOJ flj 1 CU o X I — 1 OJ K 2 O T. CO m oj ąj 1 CU ° X C—ł OJ x S o ą f—ł r-Ho ą ąj 1 CU ° X C - ł OJ x S o ą f - ł rH Napięcie początkowe (~V) Tension initial (~ V) o <3* about <3 * 150 150 CO WHAT 3535 Porównanie Comparison Wynalazek 1 Invention 1

187 859187 859

Przykład 5Example 5

Stosowano urządzenie i sposób według przykładu 1.The apparatus and method were used according to example 1.

Pełne węglikowe frezy z głowicą kulową powlekano 3,1 pm warstwą MeX oraz warstwą pośrednią z azotku tytanu TiN o grubości 0,07 pm. Powleczone narzędzia badano drogą frezowania utwardzonej stali kształtowej.Solid carbide ballhead cutters were 3.1 µm coated with a MeX layer and a titanium nitride TiN interlayer with a thickness of 0.07 µm. The coated tools were tested by milling hardened section steel.

Warunki próby:Test conditions:

Narzędzie: pefaiy węglikowy rrex. z gtowicą kulową J <77 (Jabro), R4 (fi 8 x 65 mm)Tool: pefaiy carbide rrex. with ball head J <77 (Jabro), R4 (fi 8 x 65 mm)

Materiał: stal ksztattowa H 11 (według INNMaterial: H 11 shaped steel (according to INN

HRC 49,5HRC 49.5

Parametry skrawania: vc = 220 m/min ap = 0,5 mm ae = 6 mm brak chłodziwaCutting parameters: v c = 220 m / min ap = 0.5 mm ae = 6 mm no coolant

Okres żywotności narzędzia oceniano w minutachTool life was assessed in minutes

187 859187 859

Okres żywot- Service life ności narzę- tools c •P g •P N ti c • P g • P N ti i- 198 min and- 198 min 127 min 127 min 0) •P C (D 0) • P C. (D (U 2 0 (AT 2 0 -X -X rP rP 00 00 -P -P CL» CL » d> d> N N o about Lf) Lf) tp tp α (0 α (0 OT (1) P OT (1) P. ΚΓ* ΚΓ * o about o about CU CU in in o about «σ’ «Σ’ >1 > 1 O ABOUT o about LD LD kD kD O ABOUT O ABOUT ΪΖ ΪΖ s s > > -P -P —ł —L en en < < < < ρ ρ X X f0 f0 •P • P •P • P E-* E- * E-* E- * (0 (0 1 1 s s ε ε T5 T5 =L = L. -P -P (U (AT fO fO Z WITH s s OT OT P P. •P • P r- r- •P • P Γ Γ P P. 'OT 'OT £ £ E-1 E- 1 o about Eh Eh o about O ABOUT «» «» g g o. about. o about o about •P c • P c < < 0) 0) O ABOUT O ABOUT •N • N o about o about dl· -P ro dl -P ro Ać rP Ah rP CM CM CM CM V Ή V Ή ΓΊ ΓΊ C4 C4 O ABOUT CL E CL E. O ABOUT CL •p CL • p c c > > —1 —1 <D •p <D • p Al z Al with CO Jj CX £ WHAT Jj CX £ X X o about X X O ABOUT c 'OT c 'OT Ki Ki o about X o X about o about X o X about •P • P O ABOUT -P -P t-H t-H m m ΓΏ ΓΏ Napięcie Tension począt- beginning- > 1 (U > 0 p: > 1 (AT > 0 p: 150 150 o rr about yy rP rP CM CM P (V N OT P. (V N OT 1 1 nanie 1 1 nanie —1 n3 C >1 Τ’ —1 n3 C. > 1 Τ ’ orów: oras: CL CL

187 859187 859

Na fig. 1 przedstawiono w skali liniowej wykres ciśnienia cząstkowego azotu względem początkowego napięcia korpusu narzędzia jakie zastosowano do reaktywnego naparowywania łukowego jako reaktywnego sposobu nakładania PVD, stosowanego do realizacji omówionych wyżej przykładów.Fig. 1 is a linear scale plot of nitrogen partial pressure versus the initial body tension of the tool as used for reactive vapor deposition as the reactive PVD deposition method used to implement the above-discussed examples.

Wszystkie parametry procesu katodowego odparowania łukowego, a mianowicie: natężenie prądu łuku, temperatura procesu, szybkość nakładania, odparowywany materiał, natężenie i konfiguracja pola magnetycznego przylegającego do źródła łuku, geometria i rozmiary komory procesowej i obrabianego narzędzia, utrzymywano na stałym poziomie.All parameters of the cathodic arc evaporation process, namely: arc current, process temperature, application rate, material vaporized, intensity and configuration of the magnetic field adjacent to the arc source, geometry and size of the process chamber and the workpiece, were kept constant.

W zalecanym przykładzie wykonania według wynalazku wartości tych parametrów ustala się przykładowo w następujących granicach: natężenie prądu łuku od 170 A/arc do 200 A/arc; temperaturę procesu około 450°C, szybkość nakładania od 0,5 pm/h do 2,4 pm/h. Zmieniały się pozostałe parametry procesowe, a mianowicie ciśnienie cząstkowe gazu reaktywnego - albo ciśnienie całkowite - i początkowe napięcie korpusu powlekanego narzędzia jako obrabianego przedmiotu i względem określonego elektrycznego potencjału odniesienia, takiego jak podstawowy potencjał ściany komory.In a preferred embodiment according to the invention, the values of these parameters are set, for example, within the following limits: an arc current from 170 A / arc to 200 A / arc; process temperature about 450 ° C, application rate from 0.5 pm / h to 2.4 pm / h. The remaining process parameters, namely the partial pressure of the reactive gas - or the total pressure - and the initial tension of the body of the coated tool as a workpiece, varied and relative to a specific electrical reference potential such as the fundamental potential of the chamber wall.

W ten sposób nakładano azotek tytanowo-glinowy. Co się tyczy cząstkowego ciśnienia gazu reaktywnego i początkowego napięcia korpusu narzędzia, to ustalono różne punkty robocze, a otrzymane wartości Qr dla nałożonych warstw twardego materiału mierzono według MS.In this way, titanium aluminum nitride was applied. With regard to the partial pressure of the reactive gas and the initial tension of the tool body, different operating points were established and the obtained Qr values for the deposited hard material layers were measured according to MS.

Okazało się, że na wykresie według fig. 1 istnieje obszar P, który rozciąga się w pierwszym przybliżeniu liniowo od co najmniej przylegającego początku układu współrzędnych, w którym otrzymana warstwa prowadzi do bardzo niskich wartości XRD natężenia dyfrakcji I(200) i I(111). Jest oczywiste, że dla dokładnego oznaczenia granic P musi być wykonana znaczna liczba pomiarów. W tym polu żadna z wartości natężenia dyfrakcji 1(200) i I(111) nie jest 20 razy większa niż średni poziom szumów, zmierzony według MS.It turned out that in the diagram of Fig. 1 there is a region P which extends in a first approximation linearly from the at least adjacent origin of the coordinate system, in which the obtained layer leads to very low XRD values of the diffraction intensity I (200) and I (111) . It is obvious that a considerable number of measurements must be made in order to accurately determine the limits of P. In this field, none of the diffraction intensity values 1 (200) and I (111) is 20 times greater than the mean noise level as measured by MS.

Po jednej stronie tego obszaru P i jak przedstawiono na fig. 1 Qr jest większe niż 1, a w innym obszarze względem P Qr jest mniejsze niż 1. W obydwóch tych obszarach co najmniej jedna z wartości natężenia dyfrakcji I(200), I(111) jest większa niż 20-krotna wartość średniego poziomu szumów zmierzonego według MS.On one side of this region P, and as shown in Fig. 1, Qr is greater than 1, and in the other region relative to P, Qr is less than 1. In both of these regions, at least one of the diffraction intensity values I (200), I (111) is greater than 20 times the average noise floor value as measured by MS.

Jako przedstawiono strzałką na fig. 1, zmniejszanie ciśnienia cząstkowego reaktywnego gazu, albo całkowitego ciśnienia, jeżeli jest ono praktycznie równe ciśnieniu cząstkowemu, i ewentualnie zwiększanie początkowego napięcia powlekanego korpusu narzędzia, prowadzi do zmniejszenia wartości Qr. Zatem sposób według wynalazku dotyczący wytwarzania narzędzia, które ma korpus i odporny na ścieranie układ warstw, z których układ ten zawiera co najmniej jedną warstwę z twardego materiału, obejmuje etap nakładania metodą według PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu co najmniej jednej warstwy twardego materiału w komorze próżniowej, dobierając przy tym wstępnie wartości parametrów procesu dla etapu procesu nakładania metodą PVD oprócz jednego albo obydwu z tych parametrów procesowych, a mianowicie ciśnienia cząstkowego reaktywnego gazu i początkowego napięcia korpusu narzędzia. Jeden z tych dwóch parametrów albo obydwa nastawia się wtedy w celu realizacji pożądanych wartości Qr, a zatem i według niniejszego wynalazku napięcie początkowe zwiększa się, a ewentualnie cząstkowe ciśnienie reaktywnego gazu zmniejsza się w celu uzyskania wartości Qr, które, jak wyjaśniono wyżej, wynoszą nie więcej niż 2, korzystnie nie więcej niż 1, jeszcze korzystniej nie więcej niż 0,5 albo nawet nie więcej niż 0,2. Oprócz wykorzystywanej według wynalazku wartości Qr w tym „lewym obszarze natężenie dyfrakcji I(111) jest większe względem P, a w szczególności o wiele większe niż 20-krotny przeciętny poziom intensywności szumów, zmierzony według MS.As shown by the arrow in Figure 1, reducing the partial pressure of the reactive gas, or the total pressure if this is practically equal to the partial pressure, and possibly increasing the initial tension of the coated tool body leads to a decrease in Qr. Thus, the method according to the invention for producing a tool having a body and an abrasion-resistant layer system, the system of which comprises at least one layer of hard material, comprises the step of applying the PVD method using a reactive gas of at least one layer of hard material in a vacuum chamber. while pre-selecting process parameter values for the PVD deposition process step in addition to one or both of these process parameters, namely the partial pressure of the reactive gas and the initial tension of the tool body. One or both of these two parameters are then adjusted to achieve the desired Qr values, and thus, according to the present invention, the starting voltage is increased and possibly the partial pressure of the reactive gas is decreased to obtain Qr values which, as explained above, are not more than 2, preferably not more than 1, even more preferably not more than 0.5 or even not more than 0.2. In addition to the Qr value used according to the invention, in this "left region", the diffraction intensity I (111) is greater than P, in particular much greater than 20 times the average noise intensity level measured by MS.

Na fig. 2 przedstawiono typowe wartości natężenia dyfrakcji w funkcji kąta 2Θ dyfrakcji dla warstwy twardego materiału na bazie azotku tytanowo-glinowego, nałożonej w obszarze wartości Qr > 1 z fig. 1, uzyskując w wyniku wartość Qr=5,4. Przeciętny poziom szumów N* jest o wiele mniejszy niż iloraz wartości dyfrakcji I(200)/20. Pomiar prowadzi się według MSFig. 2 shows the typical values of diffraction intensity as a function of diffraction angle 2Θ for a hard titanium aluminum nitride material layer superimposed in the region of Qr> 1 in Fig. 1, resulting in a Qr value = 5.4. The average noise level N * is much lower than the quotient of the diffraction value I (200) / 20. The measurement is carried out according to MS

Na fig. 3 przedstawiono wykres analogiczny do wykresu z fig. 1, przy czym jednak nakładanie azotku tytanowo-glinowego jest regulowane przez napięcie początkowe i cząstkowe ciśnienie azotu, otrzymując w wyniku według wynalazku Qr < 1. Otrzymana wartość Qr wy22Fig. 3 is a diagram analogous to that of Fig. 1, but the application of titanium aluminum nitride is governed by the initial voltage and the partial pressure of nitrogen, resulting in the invention Qr <1. The resulting value Qr ex22

187 859 nosi 0,03. W tym przypadku wartość natężenia dyfrakcji I(111) jest ponownie większa niż dwudziestokrotny przeciętny poziom natężenia szumów, zmierzony według MS.187 859 is 0.03. In this case, the diffraction intensity value I (111) is again greater than twenty times the average noise intensity level measured by MS.

Należy mieć na uwadze, że na fig. 1 odnośne wartości w odpowiednich obszarach są odnotowane w każdym zmierzonym (według MS) punkcie roboczym.It should be noted that in Fig. 1, the corresponding values in the respective areas are recorded at each working point measured (by MS).

Na fig. 4 przedstawiono wykres, analogicznie do wykresu na fig. 2 i 3, dla punktu roboczego P1 z fig. 1. Można zauważyć, że natężenia dyfrakcji I(200) i I(111) są znacznie mniejsze w porównaniu z natężeniami w zewnętrznym obszarze P. Żadna z tych wartości natężenia dyfrakcji I(200) i I(111) nie osiąga 20-krotnej wartości średniego poziomu szumów N*.Fig. 4 shows a graph analogous to that of Figs. 2 and 3 for the operating point P1 in Fig. 1. It can be seen that the diffraction intensities I (200) and I (111) are significantly lower compared to the intensities in the external area. area P. Neither of these diffraction intensity values I (200) and I (111) reaches 20 times the average noise floor value N *.

Zatem przez proste nastawienie co najmniej jednego z dwóch reaktywnych parametrów procesowych regulujących Qr, a mianowicie cząstkowego ciśnienia reaktywnego gazu i początkowego napięcia korpusu obrabianego przedmiotu, reguluje się wykorzystywaną według wynalazku wartość Qr.Thus, by simply adjusting at least one of the two reactive process parameters regulating Qr, namely the partial pressure of the reactive gas and the initial tension of the workpiece body, the value of Qr used according to the invention is adjusted.

Na fig. 1 przedstawiono ogólnie za pomocą 8Qr < 0 kierunek nastawienia w celu obniżenia Qr i jest oczywiste, że w przeciwnym kierunku nastawiania dwóch regulowanych parametrów procesu uzyskuje się wzrost Qr.1 shows generally the direction of adjustment for lowering Qr by 8Qr <0, and it is evident that in the opposite direction of adjustment of the two adjustable process parameters an increase in Qr is obtained.

187 859187 859

Ti ΑΙΝTi ΑΙΝ

OABOUT

o oo. o

M

Ó (ΠÓ (Π

II <II <

ε ε 'e 'e c Γ- c Γ- n n ε ε Lu Lu o about a and cn cn II II tn tn u at o about X X u at σ σ o about

tntn

td td 0) 0) U AT ·. ·. 5 5 •H • H Π3 C Π3 C. 0 Ή 0 Ή C fd C. fd N rtS O N rtS O O 0 ABOUT 0 3 0 3 0 Ui-H Ui-H •H • H •H • H 0) 0) □ rH □ rH cn cn s s O ABOUT .. .. •N • N -U Oj -U Oh φ φ o about 0 0 d d •r4 • r4 CM CM <d <d rM rM □ cn □ cn «Μ «Μ £ £ w in T3 T3 Ul > Ul> id id O ABOUT Λ! Λ! 0 0 -PUi -PUi +j + j Ul Ul 11 11 W IN CU CU w in cu cu

rt ort o

inin

Kąt ugięcia (Λοεχηάυιτ Βςζοτχ) s-ęuszSąuNDeflection angle (Λοεχηάυιτ Βςζοτχ)

187 859187 859

ΟΟ

FIG.3 «5 •Η ϋFIG. 3 «5 • Η ϋ

θ'θ '

Ή cn £Ή cn £

4J ιθ·4J ιθ

ο ο ο ο Ο Ο ο ο ο ο ο ο ο ο Ο Ο ο ο ο ο ιη ιη ο ο ιη ιη ο ο ιη ιη CM CM ΓΜ ΓΜ •Τ— • Τ—

(MOsyndiuT -εςζοτχ) sTuezś^eN(MOsyndiuT -εςζοτχ) sTuezś ^ eN

187 859187 859

TiAINTiAIN

a and o about C C. Mr Mr. c c £ £ CM CM o to about this m c m c CM <T CM <T. II II c Ll c Ll O ABOUT a and < < LD LD II II tn tn u at o about i— and- X X u at a and o about

<v <v •rH • rH aj ay o about c c C C. •H • H (0 (0 N N o about 5 5 «3 ϋ «3 ϋ 0) 0) 0 0 L -H L -H •H • H •rH • rH a; and; 3 H 3 H 01 01 C C. . · •N • N -P fi3 -P fi3 a) and) 13 13 o about A -P A -P Π3 Π3 •rH • rH Π3 Π3 rM rM 3 01 3 01 <M <M ε ε fM fM 13 13 P > P> «3 «3 0 0 a: and: C C. P P P P +J + J. P P. ω ω CM CM cn Ai cn Ai cn cn CM CM

o about § § o about o about o about o about o about o about o about LD LD o about in in o about in in CM CM CM CM

CTCT

IAND

oabout

CMCM

ÓABOUT

Ll.Ll.

Kąt ugięcia (MOSinduiT Βςζοτχ) STuazśgeNDeflection angle (MOSinduiT Βςζοτχ) STuazśgeN

187 859187 859

Claims (17)

Zastrzeżenia patentowePatent claims 1. Narzędzie zawierające korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, przy czym narzędzie jest jednym spośród pełnego węglikowego freza do obróbki końcowej, pełnego węglikowego freza z głowicą kulową, krążkowego noża z węglików spiekanych, zaś układ warstw zawiera co najmniej jedną warstwę MeX, przy czym Me obejmuje tytan i glin, a X oznacza co najmniej jeden spośród azotu i węgla, ponadto warstwa ta ma wartość Qr, zdefiniowaną jako stosunek natężeń dyfrakcji I(200) do I(111), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody 0-20, znamienne tym, że wartość Qr jest wybrana tak, że wynosi Qr < 1, zaś wartość natężenia dyfrakcji I(111) jest co najmniej 20 razy większa niż średnia wartość natężenia szumów.1. A tool comprising a body and an abrasion resistant layer system, the tool being one of a solid carbide finishing cutter, a solid carbide ball head cutter, a carbide disk cutter, and the plies include at least one MeX layer, with where Me comprises titanium and aluminum and X is at least one of nitrogen and carbon, furthermore this layer has a Q r value defined as the ratio of the diffraction rates I (200) to I (111) assigned to planes (200) and (111) respectively ) in X-ray diffraction of the material using the 0-20 method, characterized in that the value of Qr is chosen such that it is Qr <1, and the value of the diffraction intensity I (111) is at least 20 times greater than the average value of the noise intensity. 2. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że wartość QR spełnia zależność Qr < 0,5, korzystnie Qr < 0,2, a zwłaszcza Qr < 0,1.2. The tool according to claim 3. The method according to claim 1, characterized in that the Q R value satisfies the relationship Qr <0.5, preferably Qr <0.2, in particular Qr <0.1. 3. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że materiał warstwy MeX należy do grupy obejmującej azotek tytanowo-glinowy, węglikoazotek tytanowo-glinowy, azotek tytanowo-glinowo-borowy.3. The tool according to p. The method of claim 1, wherein the MeX layer material belongs to the group consisting of titanium aluminum nitride, titanium aluminum carbonitride, titanium aluminum boron nitride. 4. Narzędzie według zastrz. 1 albo 3, znamienne tym, że Me obejmuje ponadto co najmniej jeden kolejny pierwiastek spośród pierwiastków należących do grupy obejmującej bor, cyrkon, hafn, itr, krzem, wolfram, chrom, korzystnie co najmniej jeden pierwiastek spośród itru, krzemu i boru.4. The tool according to p. The method of claim 1 or 3, characterized in that Me further comprises at least one further element from the group consisting of boron, zirconium, hafnium, yttrium, silicon, tungsten, chromium, preferably at least one of yttrium, silicon and boron. 5. Narzędzie według zastrz. 4, znamienne tym, że zawartość tego kolejnego pierwiastka w Me wynosi i, gdzie i wynosi 0,05% < i < 60%, przyjmując zawartość tytanu Ti i glinu Al jako 100%.5. The tool according to p. 4. The method of claim 4, characterized in that the content of said further element in Me is i, where i is 0.05% <i <60%, taking the content of titanium Ti and aluminum Al as 100%. 6. Narzędzie według zastrz. 1, znamienne tym, że zawiera ponadto kolejną warstwę z azotku tytanu usytuowaną pomiędzy co najmniej jedną wymienioną warstwą MeX i korpusem narzędzia, przy czym ta kolejna warstwa ma grubość d, dla której jest prawdziwa zależność: 0,05 pm < d < 5,0 pm.6. The tool according to p. The method of claim 1, further comprising a further layer of titanium nitride disposed between at least one said MeX layer and the tool body, the further layer having a thickness d, for which the relationship is true: 0.05 pm <d <5.0 pm. 7. Narzędzie według zastrz. 6, znamienne tym, że zawiera układ warstw utworzony przez co najmniej jedną warstwę MeX oraz tę kolejną warstwę.Tool according to p. The method of claim 6, characterized in that it comprises a layer system formed by at least one MeX layer and the further layer. 8. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że naprężenie o wewnątrz co najmniej jednej warstwy MeX wynosi 2 GPa <σ < 8 GPa, korzystnie 4 GPa <σ < 6 GPa.8. The tool according to p. 3. The interior of the at least one MeX layer is 2 GPa <σ <8 GPa, preferably 4 GPa <σ <6 GPa. 9. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że zawartość x tytanu Ti w Me wynosi 70% > x > 40%, korzystnie 65% > x > 55%.The tool according to p. 1 or 2 or 3 or 5 or 6 or 7, characterized in that the content x of titanium Ti in Me is 70%> x> 40%, preferably 65%> x> 55%. 10. Narzędzie według zastrz. 1 albo 2, albo 3, albo 5, albo 6, albo 7, znamienne tym, że zawartość y glinu Al w Me wynosi 30% < y < 60%, korzystnie 35% < y < 45%.The tool according to p. 1, 2, 3, 5, 6 or 7 characterized in that the y content of aluminum Al in Me is 30% < y < 60%, preferably 35% < y < 45%. 11. Sposób wytwarzania narzędzia zawierającego korpus i układ warstw odpornych na zużycie ścierne, zawierający co najmniej jedną warstwę z twardego materiału, w którym nakłada się metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu co najmniej jedną warstwę MeX na korpus narzędzia, dobiera się określone wartości parametrów procesowych dla nakładania metodą PVD oprócz co najmniej początkowego napięcia korpusu narzędzia względem określonego potencjału odniesienia i wykonuje się co najmniej jedną warstwę MeX o pożądanej wartości Qr, przy czym wartość Qr definiuje się jako stosunek natężeń dyfrakcji I(200) do I(111), przypisanych odpowiednio płaszczyznom (200) i (111) w dyfrakcji rentgenowskiej materiału z zastosowaniem metody 0-20, przy czym odpowiednią wartość Qr uzyskuje się poprzez nastawianie wartości napięcia początkowego korpusu narzędzia, znamienny tym, że wybiera się określone wartości parametrów procesowych dla nakładania metodą PVD oprócz cząstkowego ciśnienia reaktywnego gazu w komorze próżniowej i/lub początkowego napięcia11. A method for producing a tool comprising a body and an abrasion-resistant layer system, including at least one hard material layer, in which at least one MeX layer is applied to the tool body by the PVD method using a reactive gas, the process parameters are selected for specific values for PVD deposition in addition to at least the initial tension of the tool body relative to the specified reference potential, and at least one MeX layer is made with the desired Qr value, the Q r value being defined as the ratio of the diffraction intensities I (200) to I (111) assigned respectively planes (200) and (111) in the X-ray diffraction of the material using the 0-20 method, the corresponding Qr value is obtained by setting the initial voltage value of the tool body, characterized in that specific values of the process parameters for the PVD deposition are selected in addition to the partial reactive gas pressure in the chamber e vacuum and / or initial tension 187 859 korpusu narzędzia względem określonego potencjału odniesienia i wykonuje się co najmniej jedną warstwę MeX o pożądanej wartości Qr, przy czym korzystając z tego, że wartość Qr stanowi funkcję ciśnienia cząstkowego i napięcia początkowego, zmniejsza się ciśnienie cząstkowe dla zmniejszenia wartości Qr lub zwiększa się ciśnienie cząstkowe dla zwiększenia wartości Qr i/lub zwiększa się napięcie początkowe dla zmniejszenia wartości Qr lub zmniejsza napięcie początkowe dla zwiększenia wartości Qr uzyskując przy tym wartości co najmniej jednego z natężeń dyfrakcji I(200) i I(111) co najmniej 20 razy większe niż średnia wartość natężenia szumów.187 859 of the tool body with respect to a defined reference potential, and at least one MeX layer with the desired Qr value is made, whereby, given that the Qr value is a function of the partial pressure and the initial voltage, the partial pressure is reduced to decrease the Qr value or the pressure is increased partial to increase the Qr value and / or increase the starting voltage to decrease the Qr value or decrease the starting voltage to increase the Qr value, thereby obtaining values of at least one of the diffraction intensities I (200) and I (111) at least 20 times greater than the average noise intensity value. 12. Sposób według zastrz. 11, znamienny tym, że obejmuje ponadto prowadzenie nakładania metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu drogą napylania katodowego z zastosowaniem reaktywnego gazu.12. The method according to p. The process of claim 11, further comprising performing PVD deposition with a reactive gas by sputtering with a reactive gas. 13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że obejmuje ponadto etap magnetycznego regulowania napylania katodowego.13. The method according to p. The process of claim 12, further comprising the step of controlling sputtering magnetically. 14. Sposób według zastrz. 11 albo 12, albo 13, znamienny tym, że obejmuje ponadto etap nakładania na korpus narzędzia warstwy MeX, przy czym Me obejmuje tytan i glin, a X stanowi co najmniej jeden spośród azotu i węgla i wprowadza się go do procesu nadkładania metodą PVD poprzez reaktywny gaz.14. The method according to p. The method of claim 11, 12 or 13, further comprising the step of applying a layer of MeX to the tool body, Me comprising titanium and aluminum, and X being at least one of nitrogen and carbon, and being introduced into the PVD deposition process via a reactive gas. 15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stosuje się narzędzie w postaci jednego spośród pełnego węglikowego freza do obróbki końcowej, pełnego węglikowego freza z głowicą kulową, noża krążkowego z węglików spiekanych, przy czym wartość Qr dobiera się tak, aby Qr < 1 przez nastawianie co najmniej jednego parametru spośród ciśnienia reaktywnego gazu i początkowego napięcia dla nakładania metodą PVD z zastosowaniem reaktywnego gazu.15. The method according to p. The tool of claim 14, wherein the tool is one of a solid carbide finishing cutter, a solid carbide ball head cutter, a carbide disk cutter, Qr being selected such that Qr <1 by adjusting at least one parameter from reactive gas pressure and initial voltage for PVD deposition using reactive gas. 16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że dobiera się wartość Qr tak, aby Qr < 0,5, korzystnie Qr < 0,2.16. The method according to p. The method of claim 15, characterized in that the Qr value is chosen such that Qr <0.5, preferably Qr <0.2. 17. Sposób według zastrz. 16, znamienny tym, że dobiera się wartość Qr tak, aby Qr <0,1.17. The method according to p. The method of claim 16, wherein the Qr value is selected such that Qr <0.1.
PL97339697A 1997-09-12 1997-09-12 Tool with a system of protective layers PL187859B1 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB971824401A CN1187469C (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having protective layer system
BR9714875-0A BR9714875A (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having a protective layer system
AU40282/97A AU4028297A (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having a protective layer system
US08/928,668 US6274249B1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool with tool body and protective layer system
PL97339697A PL187859B1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool with a system of protective layers
PCT/IB1997/001090 WO1999014392A1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having a protective layer system
EP97937765A EP1017870B1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having a protective layer system

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNB971824401A CN1187469C (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having protective layer system
BR9714875-0A BR9714875A (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having a protective layer system
US08/928,668 US6274249B1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool with tool body and protective layer system
PL97339697A PL187859B1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool with a system of protective layers
PCT/IB1997/001090 WO1999014392A1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool having a protective layer system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL339697A1 PL339697A1 (en) 2001-01-02
PL187859B1 true PL187859B1 (en) 2004-10-29

Family

ID=27425283

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL97339697A PL187859B1 (en) 1997-09-12 1997-09-12 Tool with a system of protective layers

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL187859B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
PL339697A1 (en) 2001-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1400609B1 (en) Precipitation hardened wear resistant coating
US7763346B2 (en) Surface coated cutting tool made of cermet having property-modified α type Al2O3 layer of hard coating layer
EP1683893B1 (en) Surface-coated cermet cutting tool with hard coating layer exhibiting excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting I
US7083868B2 (en) Composite structured wear resistant coating
KR102610954B1 (en) Wear-resistant PVD tool coating containing TiAlN nanolayer films
EP1838896B1 (en) Alloyed tungsten produced by chemical vapour deposition
EP1017870B1 (en) Tool having a protective layer system
US10920325B2 (en) Method for producing a hard material layer on a substrate, hard material layer, machining tool and coating source
JP2006305714A (en) Surface coated cutting tool
CZ301516B6 (en) Tool with protective layer system and process for producing thereof
JP4155641B2 (en) Abrasion resistant coating, method for producing the same, and abrasion resistant member
PL187810B1 (en) Tool with a system of protective layers
JP2022115929A (en) Cutting tool
US20230063115A1 (en) Pvd coated cemented carbide cutting tool with improved coating adhesion
JP4793750B2 (en) Surface coated cermet cutting tool with excellent chipping resistance in high-speed intermittent cutting of hard steel with excellent hard coating layer
PL187859B1 (en) Tool with a system of protective layers
JP5267767B2 (en) Surface coated cutting tool
JP6641661B1 (en) Cutting tools
WO2022239139A1 (en) Cutting tool
WO2022176057A1 (en) Cutting tool
KR102531904B1 (en) cutting tool
WO2022176058A1 (en) Cutting tool
SK287369B6 (en) Tool having a protective layer system
WO2023191078A1 (en) Coated tool and cutting tool
WO2023191049A1 (en) Coated tool and cutting tool