PL205677B1 - Element konstrukcyjny z materiału metalicznego lub ceramicznego oraz sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny - Google Patents

Element konstrukcyjny z materiału metalicznego lub ceramicznego oraz sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny

Info

Publication number
PL205677B1
PL205677B1 PL368606A PL36860602A PL205677B1 PL 205677 B1 PL205677 B1 PL 205677B1 PL 368606 A PL368606 A PL 368606A PL 36860602 A PL36860602 A PL 36860602A PL 205677 B1 PL205677 B1 PL 205677B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
layers
coating
layer
titanium
intermediate layer
Prior art date
Application number
PL368606A
Other languages
English (en)
Other versions
PL368606A1 (pl
Inventor
Gert Richter
Michael Fripan
Büren Daniel von
Original Assignee
Ceramtec Ag
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 Ceramtec Ag filed Critical Ceramtec Ag
Publication of PL368606A1 publication Critical patent/PL368606A1/pl
Publication of PL205677B1 publication Critical patent/PL205677B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/52Multiple coating or impregnating multiple coating or impregnating with the same composition or with compositions only differing in the concentration of the constituents, is classified as single coating or impregnation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81Coating or impregnation
    • C04B41/89Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • C04B41/90Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition
    • C23C28/42Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition characterized by the composition of the alternating layers
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Aiming, Guidance, Guns With A Light Source, Armor, Camouflage, And Targets (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest element konstrukcyjny z materiału metalowego lub ceramicznego, zwłaszcza do wiórowej lub plastycznej obróbki obrabianych przedmiotów posiadający powłokę z bardzo twardego materiału oraz sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny.
Elementy konstrukcyjne poddawane dużym obciążeniom, zwłaszcza wskutek ścierania, chroni się powłoką z bardzo twardego materiału. Aby można było w pełni wykorzystać dobre mechaniczne i termiczne własności materiału muszą zostać wyeliminowane zwłaszcza reakcje trybochemiczne i termochemiczne pomiędzy materiałami obrabianego przedmiotu i narzędzia. Wiadome jest, że przykładowo przy narzędziach skrawających poprawia się odporność na ścieranie za pomocą powłoki z bardzo twardego materiału. Powłoki umieszcza się nie tylko na skrawających narzę dziach z metalu, zwłaszcza ze stali szybkotnącej (HSS) lub z bardzo twardego materiału (HM), lecz także na narzędziach z materiałów ceramicznych, takich jak przykładowo płytki skrawające z azotku krzemu. Również w narzędziach do obróbki plastycznej można zmniejszyć ścieranie za pomocą powłoki z bardzo twardego materiału.
Do żądanej poprawy własności, zwłaszcza narzędzi skrawających, wystarczające są z reguły warstwy o grubości w zakresie mikrometrów. Warstwy takie można osadzać przykładowo z fazy gazowej to znaczy sposobem PVC, CVD lub CVD z użyciem plazmy. Zależnie od materiału można przy tym uzyskać grubości warstwy od poniżej 1 μm do powyżej 20 μm.
Podane sposoby umożliwiają osadzanie nie tylko pojedynczych warstw z danego materiału. Zarówno pod względem liczby materiałów, które mogą ulegać kombinacjom co do ich kolejności, jak także pod względem liczby warstw, możliwe są liczne warianty. Przede wszystkim przy narzędziach skrawających stosuje się korzystnie jako materiały warstw, materiały na bazie tytanu, takie jak przykładowo azotek tytanu, węglik tytanu, tlenek tytanu, węgloazotek tytanu oraz warstwy z jednej lub wielu modyfikacji tlenku glinu.
Ze względu na różniącą się rozszerzalność cieplną materiału podłoża i materiału warstwy oraz przy powłoce złożonej z wielu warstw, mogą występować duże naprężenia powodowane różniącymi się materiałami warstw. Zwłaszcza przy wzrastającej grubości powłoki wzrasta naprężenie, a więc i możliwość odpryskiwania powłoki.
W celu poprawienia przyczepności powłoki z opisu DE 36 08 73 C1 znane jest, że przy powlekanych ceramicznych przestawnych płytkach wieloostrzowych, na korpus podstawowy ze spieczonych, ceramicznych materiałów, który wyposażony jest w ceramiczną warstwę użyteczną, osadza się warstwę pośrednią z dwutlenku krzemu. Ten stan techniki dotyczy jednak tylko powłoki o jednej warstwie.
Zadaniem wynalazku jest zwiększenie przyczepności warstw z bardzo twardego materiału na materiale podłoża elementu konstrukcyjnego z metalowego lub ceramicznego materiału oraz przyczepności warstw między sobą.
Ponadto, zadaniem wynalazku jest opracowanie sposobu nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny z metalicznego lub ceramicznego materiału stanowiącego podkład.
Element konstrukcyjny z materiału metalicznego lub ceramicznego, do wiórowej lub plastycznej obróbki obrabianych przedmiotów, posiadający powłokę z bardzo twardego materiału, przy czym powłoka zbudowana jest z wielu warstw, a warstwy mogą składać się z różnych materiałów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przynajmniej pomiędzy dwiema warstwami powłoki umieszczona jest, dla redukcji naprężeń między warstwami powłoki, warstwa pośrednia, która utworzona jest głównie lub wyłącznie z metalicznego składnika materiału pierwiastka z czwartej do ósmej grupy pobocznej czwartego i piątego układu okresowego pierwiastków, przy czym warstwa pośrednia utworzona jest jako spójna warstwa z metalicznego składnika materiału względnie jako spójna warstwa z metalicznego składnika materiału z warstwą częściową z bardzo twardego materiału z wtrąceniami metalicznego składnika materiału.
Korzystnie, warstwa pośrednia ma grubość 0,05 μm do 5 μm.
Pierwiastek metalicznego składnika materiału warstwy pośredniej jest pierwiastkiem z ósmej grupy pobocznej czwartego okresu układu okresowego pierwiastków.
Warstwy powłoki składają się z materiału na bazie tytanu, przy czym grubość warstwy wynosi do 10 nm.
Korzystnie, powłoka pokryta jest warstwą z przynajmniej jednej z modyfikacji tlenku glinu, przy czym grubość warstwy wynosi 10 μm do 20 μm.
PL 205 677 B1
Powłoka składa się z wielu warstw w przemiennej kolejności, warstw na bazie tytanu i warstwy tlenku glinu w przynajmniej jednej z jego modyfikacji.
Powłoka elementu konstrukcyjnego zbudowana jest z wielu warstw poczynając kolejno od podłoża; z metalicznego lub ceramicznego materiału, z wielu warstw na bazie tytanu, warstwy z tlenku glinu o modyfikacji α i/lub κ i korzystnie jednej lub wielu warstw pokrywających na bazie tytanu, przy czym pomiędzy przynajmniej dwiema warstwami na bazie tytanu umieszczona jest warstwa pośrednia.
Materiałem podkładowym elementu konstrukcyjnego jest azotek krzemu albo SiAlON.
Materiałem podkładowym elementu konstrukcyjnego jest azotek glinu.
Materiałem podkładowym elementu konstrukcyjnego jest materiał na bazie AI2O3.
Sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny z metalicznego lub ceramicznego materiału stanowiącego podkład, do wiórowej lub plastycznej obróbki obrabianych przedmiotów, przy czym powłoka może być utworzona z wielu warstw, a warstwy mogą składać się z różnych materiałów, według wynalazku charakteryzuje się tym, że przy nanoszeniu warstw sposobem PVD, CVD lub CVD przy zastosowaniu plazmy, pomiędzy dwiema warstwami powłoki osadza się przynajmniej jedną warstwę pośrednią również z fazy gazowej do redukcji naprężeń pomiędzy warstwami powłoki, przy czym ta warstwa pośrednia składa się głównie lub wyłącznie z metalicznego składnika materiału pierwiastka z czwartej do ósmej grupy pobocznej czwartego i piątego okresu okresowego układu pierwiastków, przy czym warstwa pośrednia utworzona jest jako spójna warstwa z metalicznego składnika materiału względnie jako spójna warstwa z metalicznego składnika materiału z warstwą częściową z bardzo twardego materiału z wtrąceniami metalicznego składnika materiału.
Ilość osadzanego pierwiastka ze składnika materiału reguluje się przez zmianę ciśnienia.
Korzystnie warstwę pośrednią tworzy się poprzez obniżenie ciśnienia, a grubość warstwy pośredniej reguluje się za pomocą ilości pierwiastka utrzymywanej dla osadzania.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku warstwę pośrednią tworzy się aż do grubości od
0,05 μm do 5 μm.
Przy powłoce złożonej z wielu warstw, na elemencie konstrukcyjnym osadza się w przemiennej kolejności warstwy na bazie tytanu i warstwy z tlenku glinu w przynajmniej jego α i/lub κ modyfikacji.
Przy powlekaniu elementu konstrukcyjnego wieloma warstwami korzystnie nanosi się najpierw warstwy na bazie tytanu, następnie warstwę tlenku glinu o modyfikacji α i/lub κ i korzystnie następnie nanosi się jedną lub wiele warstw pokrywających na bazie tytanu, przy czym przynajmniej pomiędzy dwiema warstwami na bazie tytanu osadza się warstwę pośrednią.
Korzystnie, w sposobie według wynalazku warstwy powłoki, w zależności od materiału, osadza się o grubości do 20 μm, korzystnie dla warstwy tlenku glinu, względnie do 10 μm, korzystnie dla warstw na bazie tytanu.
Powłokę osadza się korzystnie na elementy konstrukcyjne z jednego z materiałów w postaci azotku krzemu, SiAlON, azotku glinu lub na bazie Al2O3.
Im grubsza jest powłoka i im więcej warstw koniecznych jest do układu warstwowego, tym korzystniej jest stosować warstwy pośrednie.
Pierwiastki z ósmej podgrupy czwartego okresu nadają się zwłaszcza do tworzenia warstwy pośredniej. Przykładowo, przy warstwach na bazie tytanu, przyczepność wzrasta korzystnie przy użyciu warstw pośrednich ze składnika materiałowego pierwiastka w postaci kobaltu.
Nanoszenie powłoki z bardzo twardego materiału w znany sposób następuje z fazy gazowej sposobem PVD, CVD lub CVD przy użyciu plazmy. Warstwa pośrednia według wynalazku również osadzana jest z fazy gazowej. W tym celu pierwiastek warstwy pośredniej wprowadzany jest również w fazę gazową. Jeżeli przykładowo nanosi się warstwę na bazie tytanu Ti(C,N) z fazy gazowej sposobem CVD, to dla utworzenia warstwy pośredniej na bazie metalowego materiału, do reaktora wprowadza się metal w postaci stałej, gdzie wprowadza się go w fazę gazową. Osadzanie warstwy na przykład na bazie tytanu, korzystnie następuje w temperaturze około 1000° i przy ciśnieniu trochę niższym od ciśnienia atmosferycznego. W tych warunkach metal pozostaje w fazie gazowej i nie osadza się jako materiał warstwy. Dopiero, gdy ciśnienie zostanie obniżone następuje osadzanie się warstwy pośredniej z metalowymi składnikami materiału. Warstwa ta, zależnie od parametrów nastawionych przy powlekaniu, względnie od ilości metalowych składników materiału będących do dyspozycji, może być wykonana jako warstwa spójna lub w postaci zawierającej obszary wtrąceniowe. Jeżeli zapas metalowych składników materiału zostanie zużyty lub gdy ciśnienie zostanie ponownie podwyższone do pierwotnego poziomu, to zahamowaniu ulega także nanoszenie warstwy pośredniej.
PL 205 677 B1
Te warstwy pośrednie mają grubość od 0,05 μm do 5 μm. Wskutek warstwy pośredniej zmniejszone zostają naprężenia w powłoce, a tym samym zmniejszeniu ulega niebezpieczeństwo ewentualnego odpryskiwania powłoki.
Warstwy z reguły mają skład jaki stosuje się w znanych sposobach nanoszenia powłok. Powłoki na bazie tytanu z reguły składają się z następujących związków: TiN, Ti(C,N), TiC, TiO, TiON i TiCON.
Powłoki mogą się także składać przynajmniej z jednej z modyfikacji tlenku glinu.
Powłoka może być jednofazowa, to znaczy z jednego materiału. Powłoka może być także wielofazowa, to znaczy ze zmieniającego się ciągu warstw z różnych materiałów, na przykład na bazie tytanu i tlenku glinu. Tego rodzaju powłoka składająca się z wielu warstw może mieć grubość do 60 μm lub nawet większą.
Tego rodzaju powłoka, zwana także powłoką wielowarstwową, może być na przykład zbudowana jak następuje: jedna lub wiele warstw na bazie tytanu, warstwa tlenku glinu w modyfikacji α i/lub κ oraz ewentualnie jedna lub wiele warstw przykrywających na bazie tytanu, przy czym przynajmniej pomiędzy dwiema warstwami na bazie tytanu umieszczona jest warstwa pośrednia.
Każda z warstw, z wyjątkiem warstwy pośredniej, zależnie od zastosowanego materiału może mieć grubość od około 10 μm, na przykład dla warstwy na bazie tytanu, aż do około 20 μm, na przykład dla warstwy z tlenku glinu tak, że można osiągnąć warstwy o grubości powyżej 60 nm. Aby zapewnić przyczepność powłoki, na przykład przy takich grubościach, konieczna jest przynajmniej jedna warstwa pośrednia pomiędzy warstwami na bazie tytanu.
Wynalazek stwarza korzystną możliwość, aby każdy materiał podłoża, to znaczy podstawowy materiał narzędzia, czy to ze stali szybkotnącej, czy bardzo twardego metalu, czy też w postaci materiałów ceramicznych takich jak na przykład azotek krzemu, SiAlON, azotek glinu lub na bazie Al2O3, wyposażyć w powłokę dobrze przylegającą, która znacznie zmniejsza ścieralność. Przy tym materiał podłoża można dobrać zgodnie z żądanymi własnościami.
Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku.
Przykład wykonania stanowi schematycznie przedstawiony zgład poprzeczny poprzez powleczony element konstrukcyjny 1 z azotku krzemu, SiN4. Na materiale podstawowym 2 elementu konstrukcyjnego 1, z jasnymi wtrąceniami z pomocniczych środków koniecznych do spiekania, znajduje się powłoka 3 składająca się z wielu warstw, to znaczy powłoka wielowarstwowa. Powłokę 3 w niniejszym przykładzie wykonania, nanosi się w postaci czterech osobnych warstw o różnej grubości.
Na podłożu 2 znajduje się warstwa 4 na bazie tytanu, w niniejszym przykładzie wykonania z Ti(C,N). Podczas procesu nanoszenia powłoki przy tworzeniu warstw na bazie tytanu zachodzą następujące, znane reakcje chemiczne: TiCl4 + 1/2 N2 + 2 H2 = TiN + 4 HCl, TiCl4 + CH4 = TiC + 4 HCl i TiCl4 + CH4 + 1/2 N2 = Ti(C,N) + 4 HCl. Na tym utworzona jest, dobrze widoczna, warstwa pośrednia 5, głównie na bazie kobaltu. Podczas, gdy pierwsza warstwa 4 została osadzona przy temperaturze około 1000° i ciśnieniu 8·104 Pa, przy warstwie pośredniej 5, w tej samej temperaturze, ciśnienie zostało obniżone do wartości poniżej 5·104 Pa. Podczas, gdy najpierw osadzona została jednolita, cząstkowa spójna warstwa 6 składnika materiału w postaci kobaltu, który jako metal w stałej postaci został wprowadzony do reaktora, gdzie przeszedł w fazę gazową, to przy zubożeniu zawartości kobaltu, z gazu do osadzania warstw na bazie tytanu tworzy się warstwa częściowa 7, która głównie składa się z TiC, przy czym widoczne są jeszcze wtrącenia 8 składnika materiału w postaci kobaltu. Przy zmianie parametrów nanoszenia powłoki do stanu poprzedniego wytwarza się ponownie warstwa 9 na bazie tytanu. Warstwa 9 jest rozpoznawalna po jaśniejszym kolorze. Ma ona ten sam skład co pierwsza warstwa to znaczy warstwa 4, Ti(C,N). Ostatnia warstwa 10 jest warstwą pokrywającą z tlenku glinu, AI2O3. Proces powlekania przebiega zgodnie ze znaną reakcją: 2 AICI3 + 3 H2O = AI2O3 + 6 HCl.

Claims (21)

1. Element konstrukcyjny z materiału metalicznego lub ceramicznego, do wiórowej lub plastycznej obróbki obrabianych przedmiotów, posiadający powłokę z bardzo twardego materiału, przy czym powłoka zbudowana jest z wielu warstw, a warstwy mogą składać się z różnych materiałów, znamienny tym, że przynajmniej pomiędzy dwiema warstwami (4, 9) powłoki (3) umieszczona jest, dla redukcji naprężeń między warstwami powłoki (3), warstwa pośrednia (5), która utworzona jest głównie lub wyłącznie z metalicznego składnika materiału pierwiastka z czwartej do ósmej grupy pobocznej czwartego i piątego okresu układu okresowego pierwiastków, przy czym warstwa pośrednia (5) utworzona
PL 205 677 B1 jest jako spójna warstwa (6) z metalicznego składnika materiału względnie jako spójna warstwa (6) z metalicznego składnika materiału z warstwą częściową (7) z bardzo twardego materiału z wtrąceniami (8) metalicznego składnika materiału.
2. Element według zastrz. 1, znamienny tym, że warstwa pośrednia (5) ma grubość 0,05 μm do 5 μm.
3. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że pierwiastek metalicznego składnika materiału warstwy pośredniej (5) jest pierwiastkiem z ósmej grupy pobocznej czwartego okresu układu okresowego pierwiastków.
4. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że warstwy (4, 9) powłoki (3) składają się z materiału na bazie tytanu.
5. Element według zastrz. 4, znamienny tym, że grubość warstwy (4, 9) wynosi do 10 nm.
6. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powłoka (3) pokryta jest warstwą (10) z przynajmniej jednej z modyfikacji tlenku glinu.
7. Element według zastrz. 6, znamienny tym, że grubość warstwy wynosi 10 μm do 20 nm.
8. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że powłoka (3) składa się z wielu warstw (4, 9, 10) w przemiennej kolejności, warstw na bazie tytanu (4, 9) i warstwy (10) tlenku glinu w przynajmniej jednej z jego modyfikacji.
9. Element według zastrz. 8, znamienny tym, że powłoka elementu konstrukcyjnego zbudowana jest z wielu warstw poczynając kolejno od podłoża; z metalicznego lub ceramicznego materiału (2), z wielu warstw (4, 9) na bazie tytanu, warstwy (10) tlenku glinu o modyfikacji α i/lub κ i korzystnie jednej lub wielu warstw pokrywających na bazie tytanu, przy czym pomiędzy przynajmniej dwiema warstwami na bazie tytanu umieszczona jest warstwa pośrednia (5).
10. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiałem podkładowym (2) elementu konstrukcyjnego (1) jest azotek krzemu albo SiAlON.
11. Element według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiałem podkładowym (2) elementu konstrukcyjnego (1) jest azotek glinu.
12. Element według jednego z zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że materiałem podkładowym elementu konstrukcyjnego jest materiał na bazie Al2O3.
13. Sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny z metalicznego lub ceramicznego materiału stanowiącego podkład, do wiórowej lub plastycznej obróbki obrabianych przedmiotów, przy czym powłoka może być utworzona z wielu warstw, a warstwy mogą składać się z różnych materiałów, znamienny tym, że przy nanoszeniu warstw sposobem PVD, CVD lub CVD przy zastosowaniu plazmy, pomiędzy dwiema warstwami powłoki osadza się przynajmniej jedną warstwę pośrednią również z fazy gazowej do redukcji naprężeń pomiędzy warstwami powłoki, przy czym ta warstwa pośrednia składa się głównie lub wyłącznie z metalicznego składnika materiału pierwiastka z czwartej do ósmej grupy pobocznej czwartego i piątego okresu okresowego układu pierwiastków, przy czym warstwa pośrednia utworzona jest jako spójna warstwa (5) z metalicznego składnika materiału względnie jako spójna warstwa (6) z metalicznego składnika materiału z warstwą częściową (7) z bardzo twardego materiału z wtrąceniami (8) metalicznego składnika materiału.
14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że ilość osadzanego pierwiastka ze składnika materiału reguluje się przez zmianę ciśnienia.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że warstwę pośrednią tworzy się poprzez obniżenie ciśnienia.
16. Sposób według zastrz. 13 albo 14, albo 15, znamienny tym, że grubość warstwy pośredniej reguluje się za pomocą ilości pierwiastka utrzymywanej dla osadzania.
17. Sposób według zastrz. 13 albo 14, albo 15, znamienny tym, że warstwę pośrednią tworzy się aż do grubości od 0,05 μm do 5 μm.
18. Sposób według zastrz. 13 albo 14, albo 15, znamienny tym, że przy powłoce złożonej z wielu warstw, na elemencie konstrukcyjnym osadza się w przemiennej kolejności warstwy na bazie tytanu i warstwy z tlenku glinu w przynajmniej jego α i/lub κ modyfikacji.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że przy powlekaniu elementu konstrukcyjnego wieloma warstwami nanosi się najpierw warstwy na bazie tytanu, następnie warstwę tlenku glinu o modyfikacji α i/lub κ i korzystnie następnie nanosi się jedną lub wiele warstw pokrywających na bazie tytanu, przy czym przynajmniej pomiędzy dwiema warstwami na bazie tytanu osadza się warstwę pośrednią.
PL 205 677 B1
20. Sposób według zastrz. 13 albo 14, albo 15, znamienny tym, że warstwy powłoki, w zależności od materiału, osadza się o grubości do 20 μm, korzystnie dla warstwy tlenku glinu, względnie do 10 μm, korzystnie dla warstw na bazie tytanu.
21. Sposób według zastrz. 13 albo 14, albo 15, albo 19, znamienny tym, że powłokę osadza się korzystnie na elementy konstrukcyjne z jednego z materiałów w postaci azotku krzemu, SiAlON, azotku glinu lub na bazie AI2O3.
PL368606A 2001-02-28 2002-02-26 Element konstrukcyjny z materiału metalicznego lub ceramicznego oraz sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny PL205677B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10109523A DE10109523A1 (de) 2001-02-28 2001-02-28 Hartstoffbeschichtetes Bauteil mit Zwischenschicht zur Verbesserung der Haftfestigkeit der Beschichtung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL368606A1 PL368606A1 (pl) 2005-04-04
PL205677B1 true PL205677B1 (pl) 2010-05-31

Family

ID=7675728

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL368606A PL205677B1 (pl) 2001-02-28 2002-02-26 Element konstrukcyjny z materiału metalicznego lub ceramicznego oraz sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny

Country Status (11)

Country Link
US (1) US7378158B2 (pl)
EP (1) EP1370712B1 (pl)
AT (1) ATE409757T1 (pl)
BR (1) BR0207670B1 (pl)
DE (2) DE10109523A1 (pl)
DK (1) DK1370712T3 (pl)
ES (1) ES2315372T3 (pl)
MX (1) MXPA03007517A (pl)
PL (1) PL205677B1 (pl)
PT (1) PT1370712E (pl)
WO (1) WO2002083984A1 (pl)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10332926A1 (de) * 2003-07-19 2005-03-03 Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag Spanlos formgebendes Werkzeugteil
JP3896358B2 (ja) * 2003-12-22 2007-03-22 Tdk株式会社 磁気ヘッド用基板材料、磁気ヘッド用基板、ヘッドスライダおよび磁気ヘッド用基板の製造方法
EP1612307B1 (de) * 2004-06-18 2011-03-16 Rieter Ingolstadt GmbH Auflöseeinrichtung für Spinnmaschinen
DE102004029659B4 (de) * 2004-06-18 2017-03-30 Rieter Ingolstadt Gmbh Auflöseeinrichtung für Spinnmaschinen
AT501722B1 (de) * 2005-07-12 2006-11-15 Miba Gleitlager Gmbh Beschichtungsverfahren
EP1918421B1 (en) * 2006-09-27 2017-03-15 Hitachi Metals, Ltd. Hard-material-coated member excellent in durability
US9371580B2 (en) 2013-03-21 2016-06-21 Kennametal Inc. Coated body wherein the coating scheme includes a coating layer of TiAl2O3 and method of making the same
DE112014001520B4 (de) 2013-03-21 2023-06-15 Kennametal Inc. Beschichtungen für Schneidwerkzeuge
DE112014001562B4 (de) 2013-03-21 2019-08-08 Kennametal Inc. Beschichtungen für Schneidwerkzeuge
US9719175B2 (en) 2014-09-30 2017-08-01 Kennametal Inc. Multilayer structured coatings for cutting tools
US9650712B2 (en) 2014-12-08 2017-05-16 Kennametal Inc. Inter-anchored multilayer refractory coatings
US9650714B2 (en) 2014-12-08 2017-05-16 Kennametal Inc. Nanocomposite refractory coatings and applications thereof

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3444613A (en) * 1965-11-24 1969-05-20 Coast Metals Inc Method of joining carbide to steel
CH542678A (de) * 1969-06-02 1973-10-15 Suisse De Rech S Horlogeres La Verbundwerkstoff für Schneidwerkzeuge
AT336905B (de) * 1975-02-10 1977-06-10 Plansee Metallwerk Verschleissteil fur die spanabhebende und spanlose formgebung
US4501786A (en) 1981-12-16 1985-02-26 General Electric Company Coated product with oxide wear layer
DE3503105A1 (de) * 1985-01-30 1986-07-31 Leybold-Heraeus GmbH, 5000 Köln Verfahren zum beschichten von maschinenteilen und werkzeugen mit hartstoffmaterial und durch das verfahren hergestellte maschinenteile und werkzeuge
DE3608734C1 (de) * 1986-03-15 1987-01-02 Feldmuehle Ag Beschichtete Keramik-Wendeschneidplatte
US4943450A (en) * 1987-01-20 1990-07-24 Gte Laboratories Incorporated Method for depositing nitride-based composite coatings by CVD
US5145739A (en) * 1990-07-12 1992-09-08 Sarin Vinod K Abrasion resistant coated articles
US5575902A (en) 1994-01-04 1996-11-19 Chevron Chemical Company Cracking processes
JP2793772B2 (ja) * 1994-05-13 1998-09-03 神鋼コベルコツール株式会社 密着性に優れた硬質皮膜被覆工具および硬質皮膜被覆部材
JPH0839317A (ja) * 1994-07-25 1996-02-13 O S G Kk 硬質被覆層を有する回転切削工具
DE69521410T2 (de) * 1994-10-04 2001-10-04 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Beschichtete hartlegierung
US5879823A (en) * 1995-12-12 1999-03-09 Kennametal Inc. Coated cutting tool
US5989733A (en) 1996-07-23 1999-11-23 Howmet Research Corporation Active element modified platinum aluminide diffusion coating and CVD coating method
SE518151C2 (sv) 1997-12-10 2002-09-03 Sandvik Ab Multiskiktbelagt skärverktyg
JP3031907B2 (ja) * 1998-03-16 2000-04-10 日立ツール株式会社 多層膜被覆部材
DE19832571A1 (de) * 1998-07-20 2000-01-27 Hauzer Ind Bv Mehrlagenschicht und Verfahren zu deren Herstellung
WO2000052225A1 (en) 1999-03-02 2000-09-08 Kennametal Inc. A tool having a multilayer coating comprising multiple mtcvd layers
DE19920567C2 (de) * 1999-05-03 2001-10-04 Fraunhofer Ges Forschung Verfahren zur Beschichtung eines im wesentlichen aus Titan oder einer Titanlegierung bestehenden Bauteils
SE519921C2 (sv) * 1999-05-06 2003-04-29 Sandvik Ab PVD-belagt skärverktyg och metod för dess framställning
DE19947547A1 (de) * 1999-10-02 2001-04-05 Schlafhorst & Co W Spinnrotor für eine Offenend-Spinnmaschine
DE19962056A1 (de) * 1999-12-22 2001-07-12 Walter Ag Schneidwerkzeug mit mehrlagiger, verschleissfester Beschichtung
JP4560964B2 (ja) * 2000-02-25 2010-10-13 住友電気工業株式会社 非晶質炭素被覆部材

Also Published As

Publication number Publication date
PT1370712E (pt) 2009-01-06
US7378158B2 (en) 2008-05-27
WO2002083984A1 (de) 2002-10-24
DE10109523A1 (de) 2002-09-05
BR0207670A (pt) 2004-02-25
EP1370712A1 (de) 2003-12-17
DK1370712T3 (da) 2009-02-09
ES2315372T3 (es) 2009-04-01
ATE409757T1 (de) 2008-10-15
US20040137279A1 (en) 2004-07-15
PL368606A1 (pl) 2005-04-04
EP1370712B1 (de) 2008-10-01
BR0207670B1 (pt) 2011-05-31
MXPA03007517A (es) 2004-10-15
DE50212836D1 (de) 2008-11-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2717187C (en) Body coated with hard material
CA2717188C (en) Body coated with hard material
CA1329897C (en) Ultrathin laminated oxide coatings and methods
US8257841B2 (en) Bodies coated with a hard material and method for the production thereof
US4714660A (en) Hard coatings with multiphase microstructures
US7455918B2 (en) Alumina coating, coated product and method of making the same
US8080312B2 (en) CVD coating scheme including alumina and/or titanium-containing materials and method of making the same
CN101652500B (zh) 多层cvd涂层
IL182344A (en) Cutting with a ceramic coating
PL205677B1 (pl) Element konstrukcyjny z materiału metalicznego lub ceramicznego oraz sposób nanoszenia powłoki z bardzo twardego materiału na element konstrukcyjny
KR20120140642A (ko) 고속 기계가공 방법 및 피복 절삭공구
CA2501085C (en) Composite material
JP2020524085A (ja) コーティングされた切削工具
CN105142831B (zh) 表面被覆切削工具及其制造方法
EP0963456A1 (en) Multilayered pvd coated cutting tool
KR20070093403A (ko) Al2o3 다층 플레이트
EP1762638B1 (en) PVD coated cutting tool
US11253927B2 (en) Coated cutting tool
KR102728353B1 (ko) 피복 절삭 공구
KR100832868B1 (ko) 절삭공구/내마모성 공구용 표면 피복 부재용 박막
JP4761291B2 (ja) 切断工具の耐摩耗性複合セラミック被膜
Holzschuh Moderate temperature CVD of Ti-BCN on cemented carbide tools: Properties and metal-cutting tests
PL174004B1 (pl) Sposób powlekania narzędzia warstwątlenku oraz narzędzie powleczone warstwątlenku