SE457267B - Foerfarande foer tillverkning av skaerverktyg med en slitbestaendig belaeggning - Google Patents

Foerfarande foer tillverkning av skaerverktyg med en slitbestaendig belaeggning

Info

Publication number
SE457267B
SE457267B SE8700066A SE8700066A SE457267B SE 457267 B SE457267 B SE 457267B SE 8700066 A SE8700066 A SE 8700066A SE 8700066 A SE8700066 A SE 8700066A SE 457267 B SE457267 B SE 457267B
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
titanium
temperature
resistant coating
iron
wear
Prior art date
Application number
SE8700066A
Other languages
English (en)
Other versions
SE8700066D0 (sv
SE8700066L (sv
Inventor
V P Zhed
A G Gavrilov
E I Kurbatova
A K Sinelschikov
A M Boyarunas
Original Assignee
Vni Instrument Inst
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 Vni Instrument Inst filed Critical Vni Instrument Inst
Publication of SE8700066D0 publication Critical patent/SE8700066D0/sv
Publication of SE8700066L publication Critical patent/SE8700066L/sv
Publication of SE457267B publication Critical patent/SE457267B/sv

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16—Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/02—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C14/024—Deposition of sublayers, e.g. to promote adhesion of the coating
    • C23C14/025—Metallic sublayers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5806—Thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5826—Treatment with charged particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5846—Reactive treatment
    • C23C14/5853—Oxidation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/58—After-treatment
    • C23C14/5846—Reactive treatment
    • C23C14/586—Nitriding

Landscapes

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

Description

15 20 25 30 35 4571267 ringsföremâl med slitbeständig beläggning på basis av en interstitiell fas (aluminiumoxid) med polymorfomvandling vid svalning. Nämnda slitbeständiga beläggning påfördes på hårdlegeringsföremâlet medelst ett gasfasförfarande, vilket kännetecknas av värmebehandling vid höga temperaturer (900- 1250°C).Vid denna temperatur härdas föremålet under nâgra timmar (1-3 tim.) i närvaro av aluminiumhalid, vattenånga och väte. För att erhålla en slitbeständig beläggning av alu- miniumoxid med M-modifikation använder man ett vattenånga- -väte-förhâllande om 0,025-2,0. Denna Okmodifikation är mera beständig vid upphettning till temperaturer upp till 2000°C, är fri från inblandningar av alkalimetaller, vilka förelig- ger i andra, mindre stabila aluminiumoxid-modifikationer.
Detta förfarande gör det alltså möjligt att påföra en slitbe- ständig beläggning av övergångsmetallers interstitiella faser på ett föremål, tillverkat av hârdlegeringar. För ett skär- verktyg, som är tillverkat av stål med en betydligt lägre hàllfasthetsförlusttemperatur än hos hårdlegeringar, passar detta förfarande ej.
Ett förfarande för tillverkning av ett skärverktyg av en lege- ring, med järn SOm metallbas, med slitbeständig beläggning baserad på interstitiella faser är redan känt, vilket förfa- rande består i att man till ett skärverktyg som befinner sig i en vakuumkammare,'applicerar en förskjutningsspänning, vär- mebehandlar och rengör det genom bombardering medelst joner av det med bågurladdning förångade katodförstoftade katodmate- rialet, sänker förskjutningsspänningen till en formningsspän- ning för en slitbeständig beläggning och formerar denna slit- beständiga beläggning med förutbestämd tjocklek under samver- kan mellan det förângade katodförstoftade katodmaterialets joner och en gas-reagens, som matas till vakuumkammaren, var- efter man anlöper skärverktyget.
Som katodmaterial använder man vid detta.förfarande en lege- ring med molybden som metallbas, som inte genomgår några po- lymorfomvandlingar under svalning, och formerar den slitbestän- diga beläggningen av molybdenkarbid. Molybdenkarbid besitter ax 10 15 20 25 30 35 457 267 dock en tämligen låg hållfasthet mot oxidation, låg värme- bestäfiåighët, låg värmeledningsförmåga och värmedynamisk sta- bilitet, samt kan uppslutas vid temperaturer som är lägre än smälttemperaturen, vilket resulterar i att molybdenkarbidbe- läggning inte besitter tillräcklig slitstyrka.
För att minska restspänningen i den slitbeständiga beläggning- en med molybdenkarbid som metallbas underkastar man skärverk- tyget stegvis anlöpning i vakuum. Det bör observeras att den- na vakuumanlöpning resulterar i en partíell förlust av håll- fasthet hos både den slitbeständiga beläggningen och själva skärverktyget, vilket medför minskning av dess livslängd.
Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett förfarande för tillverkning av skärverktyg med en sådan värmebehandling, som vid påförande av den slitbestän- diga beläggningen baserad på metallens interstitiella faser med polymorfomvandlingar, säkerställer åstadkommande av stabilaste modifflcnjon i skärverktygets ytparti och i den slit- beständiga beläggningens mikrovolymer, och därmed höjer skär- verktygets hållfasthet.
Detta syfte uppnås med ett förfarande vid tillverkning av skärverktyg av en järnbaserad legering, försedda ned en slitbeständig beläggning baserad på interstitiella legeringar,där sättet utgöres av att en förskjut- ningsspänning av 800 - 10 000 volt anbringas på ett skärverktyg, som placeras i en vakuumkammare, varvid verktyget upphettas och rengöres genom att bli bombarderat med joner från katodmaterial, som förångas tack vare en ljusbågsurladdning, förskjutningsspän- ningen sänkes till 25-750 volt för att bilda den slitmotstånds- kraftiga beläggningen tack vare att katodmaterialet som föràngas växelverkar med en reaktionsgas, som matas till vakuumkammaren, varvid gasen innehåller åtminstone ett av elementen ur gruppen metan, kväve, boran, varefter skärverktyget anlöpes, känneteck- nat av att som katodmaterial användes titan eller legering med titan som basmetall och att efter den slitbeständiga beläggnin- gens bildning till förutbestämd tjocklek förskjutningsspänningen ökas till ett värde, som är samma som förskjutningsspänningen vid 10 15 20 25 30 35 457 26? uppvärmnings- och rengöringsförloppet, och till undertryckskam- maren matas en syrehaltig redoxgas eller gasblandning under det att skärverktyget värmes till en temperatur för eutektisk sönder- delning inom det pseudo-binära systemet järn-titan, dvs till 350- SOOOC och skärverktygets anlöpning genomföres i den syrehaltiga redoxgasen eller gasblandningen under 10-40 minuter vid en tempe- ratur för martensitomvandling inom det pseudo-binära systemet järn-titan, avs vid 1so-3so°c.
Föreliggande förfarande för tillverkning av skärverktyg gör det möjligt att förbättra dess livslängd minst 1,5 gånger.
Skärverktygets livslängd ökas genom höjning av hållfastheten hos själva den slitbeständiga beläggningen som man får på grund av titans interstitiella faser, i synnerhet dess titannitrider, vilka är dess mest svårsmälta föreningar, som saknar förmåga till polymorfomvandlingar, och även genom att titan, i vilket vid svalning sker polynorfomvandlingar, finnes inom skärverktygets ytskikt och inom själva den slitbeständiga beläggningen, anbragt på detta skikt, i form av en stabil mrmodifikation. Därvid mins- kas de inre spänningarna både i själva den slitstarka beläggnin- gen och i skärverktygets ytskikt, vilket bidrar till ett mera varaktigt förband mellan den slitbeständiga beläggningen och skärverktygets ytskikt och utesluter skiktsplittring av den slit starka beläggningen under skärverktygets användning.
Närvaro av titan inom skärverktygets ytskikt och inom själva den slitstarka beläggningen erhålles genom jonbombardemang-vid den slitbeständiga beläggningens påläggning särskilt genom titanjo- ners förmåga att tränga in i skärverktygets ytskikt under dess värmebehandling och rengöring före formning av beläggningens skikt. Titan föreligger även i mikrovolymer i den slitbeständiga beläggningen på basis av beläggningens svårsmälta föreningar i form av en droppfas.
Titans stabilatk-modifikation i jämvikt uppnås medelst skärverk- tygets värmebehandling i vakuumkammaren efter beläggningens an- bringande och även under påföljande anlöpning. 10 15 20 25 30 35 s 457 267 Vid skärverktygets värmebehandling i vakuumkammaren inom järn- -titan-pseudosystemet till en temperatur av eutektisk sönder- delning sönderdelas titans labila ß»modifikation till en stabil Üvmodifikation och en rad av dess mellanliggande labila faser VV, VW', vilka vid anlöpning upp till en temperatur av martensit- omvandling inom järn-titan-pseudobinärsystemet även övergår i titanens stabila N-modifikation.
Närvaro av syrehaltig oxidoreduktionsgas eller gasblandning, bl.a. dess sådana beståndsdelar som syre, bidrar även till bildande av titanets stabila 4-modifikation.
Uppfinningen förklaras närmare nedan genom beskrivning av ett konkret utföringsexempel.
Förfarandet för tillverkning av skärverktyg består i följande.
Först tillverkas ett skärverktyg av en legering med järn som me- tallbas, såsom av ett material t.ex. i form av snabbstâl.
Sedan placerar man detta skärverktyg i en vakuumkammare med en däri anordnad katod, utförd av någon polymorfmetall eller lege- ring därav, som ingår i den slitbeständiga beläggningens samman- sättning. Nämnda katod är utförd av Ti eller legeringar därav.
Sedan pumpar man vakuum i kammaren och exciterar en bågurladd- ning för katodmaterialets förstoftning/ïörångnihg. Man applice- rar på skärverktyget en förskjutningsspänning om från 800 till 10 000 V och åstadkommer värmebehandling och rengöring av verkff tygets yta medelst jonbombardemang från katodmaterialet, som avgår. Därvid värmebehandlar man skärverktyget vid en tempera- tur som omöjliggör dess destruktion (hållfasthetsförlust). Tem- peraturen kontrolleras med en pyrometer.
Därefter minskar man denna förskjutningsspänning till ett vär- de, som säkerställer det avgående katodmaterialets kondensering på skärverktygets yta. Värdet av denna spänning är känt, det ligger inom gränsen 25-750 V. Samtidigt matas till vakuumkamma- ren gas-reagens som i samverkan med det avgående katodmaterialet bildar den slitbeständiga beläggningen. Som gas-reagens används 10 15 20 25 30 35 457*267 6 sådana gaser som kväve, metan, boran. Gas-reagensen matas på känt sätt till kammaren under tryck 5.104 - s.1o'5 mm Hg.
Efter formering av den slitbeständiga beläggningen till förut- bestämd tjocklek, bestämd av gas-reagensens matningstid, matas till vakuumkammaren en syrehaltig oxidoreduktionsgas eller gas- blandning under tryckbevarande i kammaren inom samma gränser som vid matning av endast gas-reagensen.
Som syrehaltig oxidoreduktionsgas eller gasblandning används of- tast luft, men man kan använda även andra gaser, exempelvis kol- oxid eller kväveoxidul.
Under samtidig matning med syrehaltig oxidoreduktionsgas eller gasblandning ökar man förskjutningsspänningen på skärverktyget till ett värde som är samma som spänningsvärdet vid rengöringen och värmebehandlingen, dvs till en temperatur av eutektisk sön- derdelning inom järn-titan-pseudosystemet. Legeringar av järn- -titan-pseudosystemet bildas inom skärverktygets ytskikt under dess rengöring och värmebearbetning med titanjonsbombardemang.
Inom detta system menas under "järn" stål med en bestämd samman- sättning, av vilket skärverktyget är utfört, och under "titan" titan eller en legering därav, av vilket katoden är utförd.
Vid denna temperatur sker sönderdelning av titanets labila,ßP modifikation i en radhellanliggande faser, exempelvis dJ,0\" samt även titanets stabila.drmodifikation. Värdet för denna tem- peratur för eutektisk sönderdelning under jonbombarderingen be- stäms experimentellt och beror av järn-titan-pseudosystemets sammansättning samt befinner sig inom temperaturområdet 350-50006.
Värmebehandlingen sker i närvaro av syrehaltig oxidoreduktions- gas eller -gasblandning, vars komponenter, särskilt syre, bidrar till bildande av titans dvmodifikation. Vid en värmebehandlings- temperatur som ligger utom dessa intervall sker ingen sönder- delning av ßrmodifikation.
Efter uppnående av denna temperatur, som övervakas med pyrome- tern, upphör man att tillföra gas-reagensen och den syrehaltiga 10 15 20 25 30 35 457 267 oxidoreduktionsgasen eller gasblandningen, minskar förskjutnings- spänningen på skärverktyget och frånkopplar bågurladdningen.
Därefter sker anlöpning av skärverktyget i vilken som helst vär- meanläggning, t.ex. i en ugn, i en atmosfär av syrehaltig oxido- reduktionsgas eller gasblandning vid en temperatur som ger mar- tensitomvandling inom järn-titan-pseudosystemet. Därvid kan ga- sen eller gasblandningen vara samma som vid värmebehandlingen efter anbringande av beläggningen.
Vid martensitomvandlingstemperaturen åstadkommas övergång av la- bila mellanliggande faser av typ VC , OC" i titans stabila øk-modi- fikation. Martensitomvandlingstemperaturen bestäms likaså expe- rimentellt och beror av pseudosystemets komponentsammansättning samt befinner sig inom intervallet 150-380°C.
Verktygets anlöpningstid beror av temperaturen. Ju högre tempera- turen är, desto mindre är denna tids varaktighet. Med en anlöp- ningstid under 10 minuter hinner martensitomvandlingen inom järn- -titan-pseudosystemet avslutas, och en anlöpningstid över 40 mi- nuter behövs inte, eftersom omvandlingen redan blivit fullständig.
Efter anlöpning svalnas verktyget ner till rumstemperatur.
För att ännu bättre förstå föreliggande uppfinning återges när- mare nedan ytterligare utföringsexempel.
Exempel 1 Man har tillverkat ett parti om 10 spiralborrar med diameter 5 mm av snabbstål med följande sammansättning, vikt-%: C - 0,85, Cr - 3,6, da från mekaniska föroreningar och olja, W - 6,0 V - 2,0, Mo - 5,0, Fe - rest. Borrar, rengjor- inplacerades i den kän- da anläggningens vakuumkammare för anbringande av beläggningar medelst ett förfarande för kondensering genom jonbombardemang. _ -5 Kammaren pumpades till 5.10 mm Hg, på borrarna lades sedan en förskjutningsspänning om 1100 V, varefter i kammaren exciterades en bågurladdning, med hjälp av vilken katodförstoftades den av titan utförda katoden, och man rengjorde borrarnas yta samt vär- mebearbetade dem upp till en temperatur av 520°C. Inom verkty- 10 15 20 25 30 35 457ï2e7 8 gets ytskikt bildades därvid legeringar av järn-titan-pseudo- systemet, varvid med "järn" avses snabbstâl med ovannämnd mansättning.
S BIU- Sedan minskades förskjutningsspänningen ner till 200 V och man började mata kväve som gas-reagens. Trycket i kammaren var där- vid 3.10_3 mm Hg. Kvävet tillfördes under en timme och under denna period formerades en slitbeständig beläggning av titannit- rid med en tjocklek av ödpm på borrarnas yta.
Därefter ökades förskjutningsspänningen på borrarna till 1100 V, dvs samma spänning som under värmebehandling och rengëring, och samtidigt började man mata till kammaren luft i egenskap av syre- haltig oxidoreduktionsgasblandning, varvid trycket i kammaren hölls vid samma nivå. Borrarna med den slitstarka beläggningen värmdes därvid till en temperatur av 500°C, dvs till en tempera- tur för eutektisk sönderdelning inom ovannämnda järn-titan-pseu- dosystem. Efter erhållande av denna temperatur upphörde man ma- ta både gas-reagens och luft, frånkopplade bågurladdningen, av- lägsnade förskjutningsspänningen och svalnade borrarna inuti kam- maren till rumstemperatur. Sedan anlöptes borrarna. För detta placerades borrarna in i en ugn och uppvärmdes i en atmosfär av luft, som utnyttjades som syrehaltig oxidoreduktionsgasblandning, till en temperatur av 300°C, dvs till martensitomvandlingstem- peraturen för nämnda järn-titan-pseudosystem, och höll dem vid denna temperatur under 30 minuter. Därefter svålnades borrarna ned till rumstemperatur. Prov på borrarnas (ø 5 mm) hållbarhet utfördes genom hâlborrning i stål, som hade följande sammansätt- ning (vikt-%); C - 0,42-0,49, Fe - rest, i en pelarborrmaskin i närvaro av vilken som helst smörjkylvätska under följande skär- förhållande: hastighet V - 45 m/minut, matningshastighet S - 0,18 mm/varv, borrningsdjup Å - 3 d = 15 mm.
Trubbighets kriterium - borrens knarr.
Medelantal hål, genomborrade med en borr - 330. 10 15 20 25 3D 35 9 I 457 267 Exempel 2 Man tillverkade ett parti borrar och anbragte slitbeständig be- läggning, såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en legering med titan som metallbas med följande sammansättning, vikt-%: Al - 1,4, Mn - 1,3, Ti - rest. Den slitstarka beläggningen på borrarnas ytor formerades med tjockleken 6 pm av interstitiell fas med TiN som metallbas.
Vidare utövades förfaringssättet enligt exempel 1, med undantag av att borrarna uppvärmdes till en temperatur av 480°C, dvs till en temperatur av eutektisk sönderdelning, inom järn-titan- -pseudosystemet, där under "järn" avses snabbstâlet med nämnda sammansättning och under "titan" katodmaterialets titanlegering med nämnda sammansättning. Vid anlöpning uppvärmdes borrarna till 200°C, dvs till martensitomvandlingstemperaturen inom det nämnda pseudosystemet och hölls under 40 minuter.
Hållbarhetsprov genomfördes på samma sätt som i exempel 1.
Medelantal hål, genomborrade med en borr - 315.
Exempel 3 _ Man tillverkade ett parti borrar och anbragte slitbeständig be- läggning såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en legering med titan som metallbas av följande sammansättning, vikt-%: Al - 2,5, Mn 4 1,2, Ti - rest.
Den slitstarka beläggningen med tjockleken Gjmn formerades på borrarnas ytor av interstitiell fas med TiN som metallbas. Vidare utövades förfaringssättet enligt exempel 1, med undantag av att borrarna uppvârmdes till en temperatur av 490°C, dvs till en temperatur av eutektisk sönderdelning inom järn-titan-pseudo- systemet, där med "järn" menas snabbstålet med nämnda sammansätt- ning och under "titan" katodmaterialets legering med nämnda sam- mansättning. via aniapning uppvärmdes borrarna till 2ao°c, avs till martensitomvandlingstemperaunen inom det nämnda pseudosys- temet och hâlltiden var 20 minuter.
Hållbarhetsprov genomfördes såsom i exempel 1 och medelantal hål, genomborrade med en borr var 310. 10 15 20 25 30 35 4571267 Exempel 4 Man tillverkade ett parti borrar och anbragte slitbeständig be- läggning, såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en legering med titan som metallbas av följande sammansättning, vikt-%: Al - 6, Sm - 3, Ti - rest.
Den slitstarka beläggningen formerades med tjockleken 6 pm på borrarnas ytor av interstitiell fas med TiN som metallbas. Vidare tillämpades förfarandesättet enligt exempel 1, med undantag av att borrarna värmebehandlades till en temperatur av 350°C, dvs till en temperatur för eutektisk sönderdelning inom järn-titan- -pseudosystemet, där med "järn" menas snabbstàlet med nämnda sam- mansättning och med "titan" katodmaterialets legering med nämnda sammansättning. Vid anlöpningen uppvärmdes borrarna till en tem- peratur av 320oC, dvs till martensitomvandlingstempersaturen in- om nämnda pseudosystem, och anlöpningstiden var 20 minuter.
Hållbarhetsprov genomfördes på samma sätt som i exempel 1, och medelantal hål, genomborrade med en borr, var 350.
Exempel 5 Man tillverkade ett parti borrar och anbragte slitbeständig be- läggning såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en legering med Ti som metallbas av föl- jande sammansättning, vikt-%: Al - 6, Ti - rest. Den slitstarka beläggningen med tjockleken 6 pm formerades därvid på borrarnas ytor av interstitiell fas med TiN som metallbas. Sedan ökades förskjutningsspänningen till 1100 V och samtidigt började man mata till undertryckkammaren C02 i egenskap av syrehaltig oxido- reduktionsgas. Därvid uppvärmdes borrarna till en temperatur av 40000, dvs till en temperatur för eutektisk sönderdelning inom järn-titan-pseudosystemet, där med "järn" menas snabbstålet med nämnda sammansättning och med "titan" katodmaterialets legering med nämnda sammansättning. Vid anlöpningen uppvärmdes borrarna inom C02-atmosfär till en temperatur av 290°C, dvs till marten- sitomvandlingstemperaturen inom det nämnda pseudosystemet järn- -titan, och anlöpningstiden var därvid 35 minuter. 10 15 20 25 30 35 457 267 11 Exempel 6 Man tillverkade ett parti borrar och anbragte slitbeständig be- läggning såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en legering med Ti som metallbas av föl- jande sammansättning, vikt-%: Al - 30, Ti - rest. Därvid forme- rade man den slitbeständiga beläggningen med tjoëkleken 6 Pm av den interstitiella omvandlingsfasen med TiN som metallbas.
Sedan ökades förskjutningsspänningen på borrarna till 1100 V och samtidigt började man mata till undertryckskammaren N20 i egen- skap av en syrehaltig oxidoreduktionsgas. Därvid uppvärmdes bor- rarna till en temperatur av 480OC, dvs till en temperatur av eutektisk sönderdelning inom pseudosystemet järn-titan, där med "järn" menas snabbstâlet med nämnda sammansättning och med “ti- tan“ katodmaterialets titanlegering med nämnda sammansättning.
Vid anlöpning uppvärmdes borrarna i N20-atmosfär till en tempera- tur av 380°C, dvs till martensitomvandlingstemperaturen för det nämnda pseudosystemet, och anlöpningstiden var 10 minuter.
Hâllbarhetsprov genomfördes på samma sätt som i exempel 1. Medel- antal hål, genomborrade med en borr var 30.
Exempel 7 Man tillverkade ett parti borrar och anbragte slitbeständig be- läggning såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en titanlegering med följande sammansätt- ning, vikt-%: Al - 6r V - 4, Ti - rest. Därvid formades den slit- starka beläggningen med tjockleken 6 pm av interstitiell fas med TiN som metallbas. Vidare förverkligades förfarandesättet såsom i exempel 1, med undantag av att borrarna uppvärmdes till en temperatur av 450°C, dvs till en temperatur av eutektisk sönder- delning inom det pseudosystem järn-titan, där med "järn" menas snabbstålet med ovannämnda sammansättning och med "titan" katod- materiafins titanlegering med ovannämnda sammansättning. Vid bor- rarnas anlöpning uppvärmdes de i en atmosfär av C02 till en tem- peratur av 310°C, dvs till martensitomvandlingstemperaturen inom det nämnda pseudosystemet järn-titan, och anlöpningstiden i ug- nen var 25 minuter. prgv på borrpartiets hållbarhet genomfördes på samma satt som i 10 15 20 25 30 35 457 1267 12 w exempel 1. Medelantal hål, genomborrade med en borr var 335.
Exempel 8 f) Man tillverkade ett parti borrar och anbragte en slitbeständig beläggning såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en titanlegering med följande samman- sättning, vikt-%: Al - 8, Nb - 2, Ta - 2, Ti - rest, och som gas- -reagens användes metan. Den slitstarka beläggningen med tjock- leken 6 pm formerades av den interstitiella fasen med titankar- bid som metallbas. Vidare förverkligades förfarandetsättet i en- lighet med exempel 1, med undantag av att borrarna uppvärmdes till en temperatur av SOOOC, dvs till en temperatur av eutektisk sönderdelning inom pseudobinärsystemet järn-titan, där med "järn" menas snabbstâlet med nämnda sammansättning och med "titan" ka- todmaterialets titanlegering med nämnda sammansättning. Vid an- löpningen uppvärmdes borrarna till en temperatur av 32000, dvs till martensitomvandlingstemperaturen inom pseudobinärsystemet järn-titan, och anlöpningstiden i ugnen var 30 minuter.
Prov på borrpartiets hållbarhet genomfördes på samma sätt som i exempel 1. Medelantal hål genomborrade med en borr var 309.
Exempel 9 Man tillverkade ett parti borrar och anbragte slitbeständig be- läggning såsom beskrivits i exempel 1, med undantag av att som katodmaterial användes en titanlegering med följande sammansätt- ning, vikt-%: Pd - 0,3, Ti - rest, och som gas-reagens användes boran. Den slitstarka beläggningen med tjockleken 6_pm formera- des av den interstitiella fasen med titandiborit. Vidare genom- fördes förfarandesättet på samma sätt som i exempel 1, med un- tagtag av att borrarna uppvärmdes till en temperatur av 490°C, dvs till en temperatur av en eutektisk sönderdelning inom pseu- dobinärsystemet järn-titan, där med "järn" menas snabbstålet med nämnda sammansättning och med "titan" katodmaterüflets titan- “ legering med nämnda sammansättning. Vid anlöpning uppvärmdes bor- rarna till en temperatur av 300°C, dvs till martensitomvand- IH lingstemperaturen i det nämnda pseudobinärsystemet, och anlöp- ningstiden var därvid 35 minuter. 10 15 20 25 30 35 457 zeí 13 Prov på hållbarhet genomfördes enligt exempel 1 och medelantalet hål genomborrade medelst en borr var 319.
Exempel 10 Man tillverkade ett parti om 10 spiralborrar (Q 5 mm) av verk- tygsstàl med följande sammansättning, vikt-%: C - 1,0, Cr - 6,0, W - 1,3, V - 0,5, Fe - rest. Borrarna, rengjorda från mekaniska föroreningar och olja och fett, inplacerades i den kända anlägg- ningens vakuumkammare för anbringande av beläggningar medelst förfaringssättet för ämnekondensering genom jonbombardemang. Kam- maren pumpades till 5.10_5 mm Hg, på borrarna applicerades en förskjutningsspänning om 900 V, i kammaren exciterades en bågur- laddning och förstoftades en katod, utförd av legering med titan som metallbas med följande sammansättning, vikt-%: Al - 6,5, Cr - 0,9, Si - 0,4, Fe - 0,6, B - 0,1, Ti - rest. Man âstadkom borrarnas rengöring och uppvärmning till en temperatur av 200°C.
I verktygens ytskikt bildades därvid legeringar av järn-titan- -pseudobinärsystemet, där med "järn" menas verktygsstål med den nämnda sammansättningen och med "titan" titanlegering av katod- materialets nämnda sammansättning. Sedan sänktes förskjutnings- spänningen till 80 V, och man började mata in kväve i kammaren såsom gas-reagens. Trycket i kammaren var därvid 2.10_3 mm Hg.
Pâ borrarnas ytor formerades en slitbeständig beläggning med tjockleken 6 pm med titannitrid som metallbas under samverkan mellan kväve och det förstoftade katodmaterialet under en timme.
Sedan började man inmata luft såsom syrehaltig oxidoreduktions- gasblandning till kammaren och bibehöll därvid trycket i kammaren på samma nivå. Samtidigt ökades förskjutningsspänningen till 900 V.
Borrarna uppvärmdes till en temperatur av 350°C, dvs till en temperatur för eutektisk sönderdelning inom det nämnda järn-ti- tan-pseudobinärsystemet. Efter uppnåendet av denna temperatur upphörde man mata både gasreagens och luft, frånkopplade bâgur- laddningen, avlägsnade förskjutningsspänningen och lät borrarna svalna till rumstemperatur. Sedan avlöptes borrarna. För detta placerades borrarna i en ugn och uppvärmdes i luftatmosfär till en temperatur av 150°C, dvs till martensitomvandlingstemperatu~ ren för det nämnda järn-titan-pseudobinärsystemet, och behöll dem i ugnen under 30 minuter. Därefter avsvalnades borrarna till rumstemperatur. 457 267 14 Prov på borrarnas hållbarhet genomfördes på samma sätt som be- skrivits i exempel 1, med undantag av att skärhastigheten var V - 32 m/minut, borrningsdjup/C - d = 5 mm.
Medelantal hål, genomborrade med en borr, var 70.
IH

Claims (1)

1. 5 457 267 Patentkrav Förfarande vid tillverkning av skärverktyg av en järnbaserad le- gering, försedda med en slitbeständig beläggning baserad på in- terstitiella legeringar, där sättet utgöres av att en förskjut- ningsspänning av 800 - 10 000 volt anbringas pa ett skärverktyg, som placeras i en vakuumkammare, varvid verktyget upphettas och 'rengöres genom att bli bombarderat med joner från katodmaterial, som förångas tack vare en ljusbågsurladdning, förskjutningsspän- ningen sänkes till 25-750 volt för att bilda den slitmotstånds- kraftiga beläggningen tack vare att katodmaterialet som förångas växelverkar med en reaktionsgas, som matas till vakuumkammaren, varvid gasen innehåller åtminstone ett av ämnena ur gruppen metan, kväve, boran, varefter skärverktyget anlöpes, k ä n n e t e c k - n a t av att som katodmaterial användes titan eller legering med titan som basmetall och att efter den slitbeständiga beläggnin- gens bildning till förutbestämd tjocklek förskjutningsspänningen ökas till ett värde, som är samma som förskjutningsspänningen vid uppvärmnings- och rengöringsförloppet, och till undertryckskam- maren matas en syrehaltig redoxgas eller gasblandning under det att skärverktyget värmes till en temperatur för eutektisk sönder- delning inom det pseudo-binära systemet järn-titan, dvs till 350- 500°C och skärverktygets anlöpning genomföres i den syrehaltiga redoxgasen eller gasblandningen under 10-40 minuter 'vid en tem- peratur för martensitomvandling inom det pseudo-binära systemet järn-titan, avs vid 1so-3so°c.
SE8700066A 1987-01-09 1987-01-09 Foerfarande foer tillverkning av skaerverktyg med en slitbestaendig belaeggning SE457267B (sv)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/002,310 US4729905A (en) 1987-01-09 1987-01-09 Method for production of cutting tools

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE8700066D0 SE8700066D0 (sv) 1987-01-09
SE8700066L SE8700066L (sv) 1988-07-10
SE457267B true SE457267B (sv) 1988-12-12

Family

ID=21700185

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE8700066A SE457267B (sv) 1987-01-09 1987-01-09 Foerfarande foer tillverkning av skaerverktyg med en slitbestaendig belaeggning

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4729905A (sv)
AT (1) AT388394B (sv)
AU (1) AU602323B2 (sv)
CH (1) CH669796A5 (sv)
DE (1) DE3701776A1 (sv)
GB (1) GB2199847B (sv)
NL (1) NL8700032A (sv)
SE (1) SE457267B (sv)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4970092A (en) * 1986-05-28 1990-11-13 Gavrilov Alexei G Wear resistant coating of cutting tool and methods of applying same
CH680369A5 (sv) * 1989-11-22 1992-08-14 Balzers Hochvakuum
DE4037480A1 (de) * 1990-11-24 1992-05-27 Krupp Widia Gmbh Verfahren zur herstellung eines beschichteten hartmetallschneidkoerpers
WO1992014859A1 (de) * 1991-02-19 1992-09-03 Eifeler Werkzeuge Gmbh Verfahren und vorrichtung zur reduzierung von droplets bei der beschichtung von oberflächen mit hartstoffen nach dem pvd-verfahren
WO1993010275A1 (en) * 1991-11-21 1993-05-27 Nisshin Steel Co., Ltd. Method of forming layer of evaporation coating
US5494698A (en) * 1994-11-07 1996-02-27 Xerox Corporation Teflon filled resinoid dicing blades for fabricating silicon die modules
US5980974A (en) * 1996-01-19 1999-11-09 Implant Sciences Corporation Coated orthopaedic implant components
RU2161661C1 (ru) * 1999-08-16 2001-01-10 Падеров Анатолий Николаевич Способ нанесения износостойких покрытий и повышения долговечности деталей
US7229675B1 (en) * 2000-02-17 2007-06-12 Anatoly Nikolaevich Paderov Protective coating method for pieces made of heat resistant alloys
US20040126492A1 (en) * 2002-12-30 2004-07-01 Weaver Scott Andrew Method and apparatus for using ion plasma deposition to produce coating
US7191522B2 (en) * 2004-06-04 2007-03-20 Rovcal, Inc. Cutting blade and cutting blade assembly for electric shaver
CN110212712B (zh) * 2017-07-15 2021-09-07 芜湖乾凯材料科技有限公司 低应力的电机铁芯及其制备方法
EP4230762A4 (en) * 2020-11-06 2023-12-06 IIZUKA, Takashi FILM FORMING APPARATUS, FILM FORMING UNIT AND FILM FORMING METHOD

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1219239B (de) * 1964-05-06 1966-06-16 Deutsche Edelstahlwerke Ag Gesinterte, stahlgebundene Karbid-Hartlegierung
GB1177209A (en) * 1967-11-10 1970-01-07 Deutsche Edelstahlwerke Ag A Sintered Carbide Hard Alloy
GB1279424A (en) * 1969-09-30 1972-06-28 Chromalloy American Corp Work hardenable refractory carbide tool steels
US3915757A (en) * 1972-08-09 1975-10-28 Niels N Engel Ion plating method and product therefrom
US3967035A (en) * 1973-03-12 1976-06-29 General Electric Company Coated cemented carbide product
CA1041881A (en) * 1974-09-11 1978-11-07 Niels N. Engel Coated steel product and process of producing the same
GB2090291B (en) * 1980-12-22 1985-05-15 Secr Defence Sputter ion plating of refractory metal/metal compounds
AT381264B (de) * 1981-03-02 1986-09-25 Vni Instrument Inst Aus einer lage bestehende beschichtung aus titannitrid fuer schneidwerkzeug
US4645715A (en) * 1981-09-23 1987-02-24 Energy Conversion Devices, Inc. Coating composition and method
EP0089818A3 (en) * 1982-03-23 1985-04-03 United Kingdom Atomic Energy Authority Coatings for cutting blades
AT381268B (de) * 1982-05-05 1986-09-25 Ver Edelstahlwerke Ag Werkzeug und verfahren zu dessen herstellung
AT382892B (de) * 1983-08-25 1987-04-27 Vni Instrument Inst Verfahren zum auftragen einer beschichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE3701776A1 (de) 1988-08-04
NL8700032A (nl) 1988-08-01
CH669796A5 (sv) 1989-04-14
AU602323B2 (en) 1990-10-11
US4729905A (en) 1988-03-08
AT388394B (de) 1989-06-12
ATA1087A (de) 1988-11-15
GB8701144D0 (en) 1987-02-25
SE8700066D0 (sv) 1987-01-09
GB2199847B (en) 1991-08-07
GB2199847A (en) 1988-07-20
AU6760887A (en) 1988-07-21
SE8700066L (sv) 1988-07-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE457267B (sv) Foerfarande foer tillverkning av skaerverktyg med en slitbestaendig belaeggning
SE452862B (sv) Ljusbagselektrod
US4337300A (en) Surface-coated blade member for cutting tools and process for producing same
US8460803B2 (en) Hard coating layer and method for forming the same
US8529735B2 (en) Non gamma-phase cubic AlCrO
KR20020033584A (ko) 고속도 공구강제 기어 절삭공구 및 그 제조방법
JPH1025566A (ja) イオンプレーティングによる耐高温酸化特性に優れた複合硬質皮膜の形成法
EP2722126A1 (en) Coated rotating tool
JP5493513B2 (ja) 被覆回転ツール
JP5139768B2 (ja) Ｔｉ−Ａｌ系合金の表面処理方法およびそれによって得られたＴｉ−Ａｌ系合金
EP1666413B1 (en) Tantalum carbide, method for producing tantalum carbide, tantalum carbide wiring and tantalum carbide electrode
US4466991A (en) Cutting tool hardening method
FI80296B (fi) Foerfarande foer paofoerande av ett oeverdrag i synnerhet pao skaerverktyg.
KR100970346B1 (ko) 이온빔 믹싱을 이용한 금속모재 표면에 세라믹층의코팅방법
KR880001381B1 (ko) 표면 피복 고속도강 부재
JPS63166957A (ja) 表面被覆鋼製品
US4734178A (en) Process for deposition of a wear-resistant coating onto a cutting tool made from a carbon-containing material
FI81384B (fi) Foerfarande foer framstaellning av skaerverktyg.
CN111378929A (zh) 一种新型p涂层
Movchan et al. Advanced graded protective coatings, deposited by EB-PVD
SU1465463A1 (ru) Способ изготовлени режущего инструмента из быстрорежущей стали и твердого сплава с износостойким покрытием
RU2445407C1 (ru) Способ нанесения ионно-плазменного покрытия на изделия из титановых сплавов
CN113667931A (zh) 一种镧系稀土氧化物复合TiSiN涂层
NO870139L (no) Fremgangsmaate for fremstilling av skjaereverktoey.
Babak et al. Heat protective coatings on niobium alloys

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed

Ref document number: 8700066-7

Effective date: 19930810

Format of ref document f/p: F