SE464765B - COATED CARBON METAL BODY WITH ALUMINUM OXIDE BASED LAYER AND PROCEDURES FOR ITS PREPARATION - Google Patents
COATED CARBON METAL BODY WITH ALUMINUM OXIDE BASED LAYER AND PROCEDURES FOR ITS PREPARATIONInfo
- Publication number
- SE464765B SE464765B SE8605230A SE8605230A SE464765B SE 464765 B SE464765 B SE 464765B SE 8605230 A SE8605230 A SE 8605230A SE 8605230 A SE8605230 A SE 8605230A SE 464765 B SE464765 B SE 464765B
- Authority
- SE
- Sweden
- Prior art keywords
- alumina
- layer
- tungsten carbide
- vol
- cemented carbide
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 title 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 title 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 11
- 239000012071 phase Substances 0.000 claims description 10
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims description 8
- 238000009388 chemical precipitation Methods 0.000 claims description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 7
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 5
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 4
- 239000000470 constituent Substances 0.000 claims description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 claims 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims 2
- 229910018404 Al2 O3 Inorganic materials 0.000 claims 1
- 101100323029 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) alc-1 gene Proteins 0.000 claims 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 72
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 13
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 7
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 6
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 4
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 3
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004848 polyfunctional curative Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 150000003657 tungsten Chemical class 0.000 description 1
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
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/02—Pretreatment of the material to be coated
- C23C16/0272—Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
Description
464 765 10 15 20 25 30 35 2 inskränker hårdmetallkropparnas brotthållfasthet. 464 765 10 15 20 25 30 35 2 reduces the breaking strength of the cemented carbide bodies.
Dessa förslag på förbättring av vidhäftningsförmàgan mellan oxidskikt med övervägande jonbindning och hàrdäm- nesskikt resp hàrdämnesfaser hos hårdmetallgrundkroppar med övervägande metallbindning genom införing av bestämda skiktkomponenter och skiktstrukturer, ger otillräcklig vidhäftningsförmåga eller ofördelaktiga förändringar av hårdämnesfasen i grundkroppar och i ytskiktets oxidfas.These proposals for improving the adhesion between oxide layers with predominantly ionic bonding and hard material layers or hard material phases of cemented carbide base bodies with predominantly metal bonding by introducing certain layer components and layer structures, give insufficient adhesion or unfavorable oxide phase changes in the toughness phase.
Detta betyder att de föreslagna materialförändringarna ej ger aluminiumskikten en sådan vidhäftningsförmåga att deras gynnsamma kemiska, fysikaliska och mekaniska egen- skaper kan användas för slitageminskning hos hårdmetall- kroppar, särskilt hos skär för spånskärande bearbetning.This means that the proposed material changes do not give the aluminum layers such an adhesion that their favorable chemical, physical and mechanical properties can be used for wear reduction in cemented carbide bodies, especially in inserts for chip-cutting machining.
Vad beträffar framställning av aluminiumoxidskikt är genom DE-OS 22 33 700 ett förfarande känt enligt vilket ett upp till 20/am tjockt aluminiumoxidöverdrag kan fram- ställas genom kemisk utfällning från en àngfas. Vid fram- ställningen av aluminiumoxidskiktet utgår man från en ångblandning av AlCl3 och H20 eller från en ång-/gas- blandning av AlCl3 och C02/H2, och genomför reaktionen mellan 600 och 1200°C vid ett tryck mellan 0,133 och 101,08 kPa (1 och 760 torr). Genom sådana omedelbart på hårdmetall anbringade aluminiumoxidskikt erhölls endast i begränsad omfattning förbättringar av nötningstàligheten i ytområdet. Orsaken till detta är också den otillräckli- ga vidhäftningen mellan hàrdmetallkroppens ytteryta och ytskiktet.With regard to the production of alumina layers, DE-OS 22 33 700 discloses a process according to which an alumina coating up to 20 .mu.m thick can be produced by chemical precipitation from a vapor phase. The alumina layer is prepared from a steam mixture of AlCl3 and H2O or from a steam / gas mixture of AlCl3 and CO2 / H2, and the reaction is carried out between 600 and 1200 ° C at a pressure of between 0.133 and 101.08 kPa. (1 and 760 torr). Through such alumina layers immediately applied to cemented carbide, improvements in abrasion resistance in the surface area were obtained only to a limited extent. The reason for this is also the insufficient adhesion between the outer surface of the cemented carbide body and the surface layer.
I DE-OS 31 12 460 uppträder störningar genom konkur- rerande reaktioner vid samtidig utfällning av aluminium- oxid- och karbidskikt, varvid den samtidiga utfällningen hämmas. Det föreslås därför att fälla ut sådana skiktkom- binationer med hjälp av laserimpulser i en reaktiv gas- resp ångblandning, vilket emellertid kräver mycket höga anläggningskostnader. Dessutom går det inte vid ett så- dant partiellt löpande beläggningsförfarande att undvika skillnader i skiktstrukturen, varigenom ojämna nötnings- hàllfastheter uppstår. 10 15 20 25 30 35 464 765 3 Målet med uppfinningen är att öka nötningstàligheten och vidhäftningsförmågan hos aluminiumoxidbaserade yt- skikt, såväl som att åstadkomma ett förfarande för ekono- miskt gynnsam framställning av sådana ytskikt.In DE-OS 31 12 460, disturbances occur through competing reactions during simultaneous precipitation of alumina and carbide layers, whereby the simultaneous precipitation is inhibited. It is therefore proposed to precipitate such layer combinations by means of laser impulses in a reactive gas or vapor mixture, which, however, requires very high construction costs. In addition, in such a partial continuous coating process, it is not possible to avoid differences in the layer structure, as a result of which uneven abrasion strengths arise. The object of the invention is to increase the abrasion resistance and adhesiveness of alumina-based surface layers, as well as to provide a process for economically favorable production of such surface layers.
Uppfinningens ändamål är att förbättra vidhäftnings- förmågan, nötningstàligheten och tåligheten mot tempera- turändringar hos aluminiumoxidskikt på hårdmetallkroppar, och att ge förutsättningarna för kemisk utfällning av sådana ytskikt från en ång- resp gasfas.The object of the invention is to improve the adhesiveness, abrasion resistance and resistance to temperature changes of alumina layers on cemented carbide bodies, and to provide the conditions for chemical precipitation of such surface layers from a vapor or gas phase.
Den del av ändamålet som hänför sig till ytskiktets sammansättning uppnås enligt uppfinningen med hjälp av en belagd hårdmetallkropp av inledningsvis nämnt slag, som enligt patentkravet 1 består av ett aluminiumoxid-volfram- karbid-blandingsskikt innehållande l-30 vol% volfram- karbid. Föredragna utföringsformer anges i de efterföljan- de underkraven.The part of the object relating to the composition of the surface layer is achieved according to the invention by means of a coated cemented carbide body of the kind mentioned in the introduction, which according to claim 1 consists of an alumina-tungsten carbide mixing layer containing 1-30 vol% tungsten carbide. Preferred embodiments are set out in the following subclaims.
Särskilt gynnsamma värden på vidhäftningsförmågan och nötningståligheten hos aluminiumoxid-volframkarbid- blandskikt på hårdmetallkroppar uppnås då aluminiumoxid- volframkarbid-blandskiktet innehåller 1-30 vol%, företrä- desvis 2-10 vol% volframkarbid.Particularly favorable values of the adhesiveness and abrasion resistance of alumina-tungsten carbide mixed layers on cemented carbide bodies are achieved when the alumina-tungsten carbide mixed layer contains 1-30 vol%, preferably 2-10 vol% tungsten carbide.
Det är lämpligt att den i aluminiumoxid-volframkar- bid-blandskiktet ingående volframkarbiden med den allmän- na formeln WCX motsvarar en stökiometrisk faktor x av mellan 0,5 och 1.It is suitable that the tungsten carbide of the general formula WCX contained in the alumina-tungsten-carbide mixed layer corresponds to a stoichiometric factor x of between 0.5 and 1.
Det är också lämpligt att den i aluminiumoxid-volf- ramkarbid-blandskiktet ingående aluminiumoxiden förelig- ger i sin N- och/eller'&;fas.It is also suitable that the alumina contained in the alumina-tungsten carbide mixing layer be present in its N- and / or '&; phase.
Såsom särskilt vidhäftningsbenägna och nötningstå- liga har skikttjocklekar hos aluminiumoxid-volframkarbid- blandskikt av mellan 1 och 25/am, företrädesvis mellan 2 och 8/Om, visat sig vara. En god anpassning av aluminium- oxid-volframkarbid-blandskiktet till hårdmetallkroppar och till föreliggande mellan- eller täckskikt kan därige- nom uppnås, varvid koncentrationen av volframkarbidande- len WCX i aluminiumoxid-volframkarbid-blandskiktet ändrar sig kontinuerligt mellan 1 och 30 vol%. 464 765 4 Beroende på hårdmetallkropparnas sammansättning och den uppträdande pákänningen kan det vara fördelaktigt att aluminiumoxid-volframkarbid-blandskiktet kombineras med andra karbid-, nitrid-, karbonitrid- och/eller oxidskikt. 5 När det är nödvändigt att särskilt utnyttja den goda vid- häftningsförmågan och den stora nötningståligheten hos aluminiumoxid-volframkarbid-blandskiktet i skiktsystem med fördelaktiga resultat, är det lämpligt att aluminium- oxid-volframkarbid-blandskiktet ingår i ytskiktet såsom 10 täckskikt och/eller grundskikt och/eller mellanskikt.As particularly adhesion-resistant and abrasion-resistant, layer thicknesses of alumina-tungsten carbide mixed layers of between 1 and 25 .mu.m, preferably between 2 and 8 .mu.m, have been found to be. A good adaptation of the alumina-tungsten carbide mixing layer to cemented carbide bodies and to the present intermediate or cover layer can thereby be achieved, whereby the concentration of the tungsten carbide part WCX in the alumina-tungsten carbide mixing layer changes continuously between 1 and 30% by volume. 464 765 4 Depending on the composition of the cemented carbide bodies and the stress which occurs, it may be advantageous for the alumina-tungsten carbide mixed layer to be combined with other carbide, nitride, carbonitride and / or oxide layers. When it is necessary to make special use of the good adhesion and the high abrasion resistance of the alumina-tungsten carbide mixing layer in layer systems with advantageous results, it is suitable that the alumina-tungsten carbide mixing layer is included in the surface layer such as cover layers and / or primer layers. and / or interlayers.
Den del av ändamålet som hänför sig till framställ- ning av den belagda hàrdmetallkroppen av inledningsvis nämnt slag uppnås enligt uppfinningen genom att utfäll- ningen fràn ångfasen sker i två förfarandesteg, varvid ett 15 Al 0 -skikt med inlagringar av metallisk volfram fälls ut 2 3 från en gas- resp ángatmosfär bestående av 1-5 vol% AlCl3 0,02-0,2 vol% WC16 20 40-60 vol% H2 1-12 vol% C02 resten Ar vid ett tryck av mellan 90 och 1210 kP och vid en tempe- 25 ratur mellan 532 och 72l°C (990 och 1330 K), vilket Al203-skikt efterbehandlas i en gasblandning av 60-70 V0l% H 2 0,2-1 vol% C6H6, och 30 resten Ar. 35 10 15 20 25 30 35 464 765 5 För säkerställande av en god vidhäftningsförmåga för aluminiumoxid-volframkarbid-blandskiktet är det lämpligt, och för de olika hårdmetallkropparna också nödvändigt, att före utfällningen av aluminiumoxid-volframkarbid- blandskiktet på hårdmetallkroppen pàföra ett eller flera mellanskikt.The part of the object which relates to the production of the coated cemented carbide body of the kind mentioned in the introduction is achieved according to the invention in that the precipitation from the vapor phase takes place in two process steps, whereby a Al 0 layer with metallic tungsten deposits precipitates 2 3 from a gas or vapor atmosphere consisting of 1-5 vol% AlCl3 0.02-0.2 vol% WC16 40-60 vol% H2 1-12 vol% CO2 residue Ar at a pressure of between 90 and 1210 kP and at a temperature between 532 and 72l ° C (990 and 1330 K), which Al 2 O 3 layer is post-treated in a gas mixture of 60-70 VOl% H 2 0.2-1 vol% C 6 H 6, and the residue Ar. In order to ensure a good adhesion of the alumina-tungsten carbide mixing layer, it is suitable, and for the different cemented carbide bodies, also necessary to apply one or more intermediate layers to the cemented carbide body before the precipitation of the alumina-tungsten carbide mixing layer. .
Det är av intresse för ekonomiskt kapacitetsutnytt- jande och ekonomisk drift av beläggningsanläggningen att mellanskikten framställs genom kemisk utfällning från àngfasen.It is in the interest of economic capacity utilization and economic operation of the coating plant that the intermediate layers are produced by chemical precipitation from the vapor phase.
Av samma skäl är det också fördelaktigt att mellan- skikten och aluminiumoxid-volframkarbid-blandskiktet framställs i på varandra följande förfarandesteg.For the same reason, it is also advantageous for the intermediate layers and the alumina-tungsten carbide mixed layer to be produced in successive process steps.
För att med jämn övergång anpassa blandskiktets egenskaper till beläggningsytan är det i vissa fall för- delaktigt, att inom de angivna områdena under belägg- ningsförfarandet variera mängdförhållandena mellan be- ståndsdelarna i den för framställning av aluminiumoxid- volframkarbid-blandskiktet använda ångatmosfären.In order to adapt the properties of the mixed layer to the coating surface with a smooth transition, it is advantageous in some cases to vary the amount ratios between the constituents in the steam atmosphere used for the production of the alumina-tungsten carbide mixed layer within the specified areas during the coating process.
Den förbättrade vidhäftningsförmågan och nötnings- tåligheten hos aluminiumoxid-volframkarbid-blandskiktet ' kan hänföras till att det oxidiska hårdämnesskiktet med ren eller övervägande jonisk bindning av aluminiumoxid innehåller en andra hårdämnesfas av volframkarbid med en ren eller övervägande metallisk bindning i findispers fördelning, som genom blandkristallbildning och/eller god vätbarhet åstadkommer en god vidhäftning till hårdmetall- kroppar, vilkas beståndsdelar uppvisar övervägande metal- liska bindningar. Detsamma gäller också angränsande hård- ämnesskikt med övervägande metalliska bindningar. Volf- ramkarbidandelen WCX i aluminiumoxid-volframkarbid-bland- skiktet utfälls samtidigt med aluminiumoxidkomponenten antingen direkt på hàrdmetallkroppen eller på ett mellanskikt genom kemisk utfällning från àngfasen. 464 765 10 15 20 25 30 35 6 Väsentligt för bindningen mellan aluminiumoxidkom- ponenten och volframkarbidkomponenten är deras findisper- sa fördelning i aluminiumoxid-volframkarbid-blandskiktet, vilket uppnås vid en partikeldiameter för volframkarbiden av mellan l och 3000 nm, företrädesvis 10-500 nm.The improved adhesion and abrasion resistance of the alumina-tungsten carbide blend layer can be attributed to the fact that the oxidic hardener layer with pure or predominantly ionic bond of alumina contains a second hard material phase of tungsten carbide with a pure or predominantly metallic bond in fine dispersion distribution and / or good wettability provides good adhesion to cemented carbide bodies, the constituents of which have predominantly metallic bonds. The same also applies to adjacent hard material layers with predominantly metallic bonds. The tungsten carbide content WCX in the alumina-tungsten carbide mixed layer precipitates simultaneously with the alumina component either directly on the cemented carbide body or on an intermediate layer by chemical precipitation from the vapor phase. 464 765 10 15 20 25 30 35 6 Essential for the bond between the alumina component and the tungsten carbide component is their finely dispersed distribution in the alumina-tungsten carbide mixing layer, which is achieved at a particle diameter of the tungsten carbide of between 1 and 3000 nm, preferably 10-500 nm .
Genom volframkarbidandelen kan a1uminiumoxid-volf- ramkarbid-blandskikten framställas med en skikttjocklek av upp till 2%/um med en för spånskärande bearbetning nödvändig vidhäftningsförmàga, medan rena aluminiumoxid- skikt uppvisar tillräcklig vidhäftningsförmåga endast vid en skikttjocklek av maximalt upp till 6/pm.Due to the tungsten carbide content, the alumina-tungsten carbide blend layers can be produced with a layer thickness of up to 2% / μm with the adhesiveness necessary for chip cutting processing, while pure alumina layers show sufficient adhesion only at a maximum layer thickness of 6.
Förfarandet för framställning av volframkarbidhaltiga aluminiumoxidskikt följer olika reaktionsformler, beroende på mängden C02 i reaktionsatmosfären. Vid CO -halter av l- 2 5 vol% äger följande reaktioner rum: co + H > co + H 0 2 2 2 wc1 + 3 H2 > w + 6 Hcl 1 3 H o > A1 o + 6 Hcl 2 A10 3 + 2 2 3 Härvid bildas först ett Al203-skikt med inlagringar av metallisk volfram. Efter utfällning av detta volframhaltiga Al203-skikt följer efterbehandling med C H , H och Ar: 6 6 2 W + 1/6 C H > WC + 1/2 H2 Vid C02-halter i reaktionsblandningen av 6-12 vol% äger följande reaktioner rum: C02 + H2 > C0 + H20 _ 2 AlCl3 + 3 H20 > Al203 + 6 HCl WCl6 + 3 H20 > W03 + 6 HC1 Al 0 + 3 WO > Al (WO ) Al (W02)3 + 9 H 3 > A1 å + 4 3 W + 9 H O 2 4 3 2 2 3 2 4» 10 15 20 25 30 35 464 765 7 Här utfälls först ett volframhaltigt Al203-skikt, genom därpå följande efterbehandling i C6H6, H2 och Ar om- vandlas till ett volframkarbidhaltigt AIZO3-skikt: SOITI w + 1/6 c6H6 > wc + 1/2 H2 Vid de ovannämnda angivna förfarandebetingelserna bildas på hårdmetallkropparna ett aluminiumoxid-volfram- karbid-blandskikt, vilket har den allmänna formeln A1 0 varvid x = 0,5-1. 2 3 X Det på hàrdmetallkroppen anbringade Al2O3-WCx-b1and- skiktet har särskilt goda egenskaper, såsom god vidhäft- ningsförmåga och hög nötningstålighet, när AIZO3-fasen innehåller 2-5 vol% WC och när Al O föreligger i sin¿X- och/eller ïkmodifikation. De påförda skikten bör ha en tjocklek mellan l och 25/Um.The process for producing tungsten carbide-containing alumina layers follows different reaction formulas, depending on the amount of CO 2 in the reaction atmosphere. At CO contents of 1 - 2 5 vol% the following reactions take place: co + H> co + H 0 2 2 2 wc1 + 3 H2> w + 6 Hcl 1 3 H o> A1 o + 6 Hcl 2 A10 3 + 2 2 3 In this case, an Al 2 O 3 layer is first formed with deposits of metallic tungsten. After precipitation of this tungsten-containing Al 2 O 3 layer, post-treatment with CH, H and Ar follows: 6 6 2 W + 1/6 CH> WC + 1/2 H2 At CO 2 levels in the reaction mixture of 6-12 vol%, the following reactions take place: CO 2 + H 2> CO + H 2 O 2 AlCl 3 + 3 H 2 O> Al 2 O 3 + 6 HCl WCl 6 + 3 H 2 O> WO 3 + 6 HCl Al 0 + 3 WO> Al (WO) Al (WO 2) 3 + 9 H 3> A1 å + 4 3 W + 9 HO 2 4 3 2 2 3 2 4 »10 15 20 25 30 35 464 765 7 Here, a tungsten-containing Al 2 O 3 layer is first precipitated, by subsequent treatment in C6H6, H2 and Ar is converted to a tungsten-carbide-containing AIZO3 layer: SOITI w + 1/6 c6H6> wc + 1/2 H2 Under the above-mentioned process conditions, an alumina-tungsten-carbide mixed layer is formed on the cemented carbide bodies, which has the general formula A10 where x = 0.5-1. The Al2O3-WCx bonding layer applied to the cemented carbide body has particularly good properties, such as good adhesion and high abrasion resistance, when the Al2O3 phase contains 2-5% by volume of WC and when AlO is present in its / or ïkmodification. The applied layers should have a thickness between l and 25 / Um.
Uppfinningen förklaras närmare genom nedanstående utföringsexempel: EXEMPEL l Vändskär av hårdmetalltyp i spångrupp P 20, bestå- *ende av 6% Co, 4% TaC, 2% TiC och resten WC, försågs ge- nom kemisk utfällning från àngfasen först med ett 5/um tjockt mellanskikt av titankarbid, på vilket ett aluminiumoxid-volframkarbid-blandskikt med 2,5 vol% volframkarbid anbringades som täckskikt med en tjocklek av3/m.The invention is explained in more detail by the following working examples: EXAMPLE 1 Carbide type indexable inserts in chip group P 20, consisting of 6% Co, 4% TaC, 2% TiC and the remainder WC, were first provided by a chemical precipitation from the vapor phase with a 5 / μm thick intermediate layer of titanium carbide, on which an alumina-tungsten carbide mixed layer with 2.5 vol% tungsten carbide was applied as a cover layer with a thickness of 3 / m.
För att fastställa vidhäftningsförmágan och nöt- ningstàligheten genomfördes en vridprovning, och resul- tatet jämfördes med under samma betingelser provade hård- metallvändskär av samma hårdmetalltyp, vilka på mellan- skiktet av titankarbid hade ett täckskikt av ren alumini- umoxid. 464 765 10 15 20 25 30 35 8 Provningsbetingelser Spànmaterial: 100 Cr 6 v = 160 m/min s = 0,4 mm/U a = 2 mm 1 Kriteriumznötning av I släppningsytan B = 0,8 mm Resultat: Vändskär Antal P 20-hàrdmetall med TiC/Al2O3-skikt 90 P 20-hàrdmetall med TiC/A120 -WC -skikt 150 3 x EXEMPEL 2 En WC-fri hàrdmetalltyp med 73% TiC, 10% Mo2C och 17% Ni användes och sintrades till vändskär i en charge.To determine the adhesiveness and abrasion resistance, a torsional test was performed, and the result was compared with cemented carbide indexable inserts of the same carbide type tested under the same conditions, which had a pure alumina coating on the intermediate layer of titanium carbide. 464 765 10 15 20 25 30 35 8 Test conditions Chip material: 100 Cr 6 v = 160 m / min s = 0.4 mm / U a = 2 mm 1 Criterion wear of I clearance surface B = 0.8 mm Result: Turning insert Number P 20 cemented carbide with TiC / Al 2 O 3 layer 90 P 20 cemented carbide with TiC / Al 2 O 2 -WC layer 150 3 x EXAMPLE 2 A WC-free cemented carbide type with 73% TiC, 10% Mo 2 C and 17% Ni was used and sintered to indexable inserts in a charge.
Alla hârdmetallplattor försågs först med ett TiC-mellan- skikt genom kemisk ángfasutfällning, och därefter belades hälften av skären med Al203-WC-blandskiktet enligt upp- finningen, medan den andra hälften av skären erhöll ett rent Al203-täckskikt.All cemented carbide plates were first provided with an TiC intermediate layer by chemical vapor phase precipitation, and then half of the inserts were coated with the Al 2 O 3 WC mixed layer according to the invention, while the other half of the inserts received a pure Al 2 O 3 cover layer.
Vidhäftningsförmàgan och nötningståligheten hos de belagda skären enligt uppfinningen fastställdes genom svarvtest och jämfördes med referensprodukterna.The adhesion and abrasion resistance of the coated inserts according to the invention were determined by turning tests and compared with the reference products.
Försöksbetingelser: Spànmaterial: GGL 20 v = 140 m/min s = 0,3 mm/U a = 2 mm Kriterium: nötning av släppningsytan n* 10 15 20 25 30 35 464 765 9 Resultat: Nötning av Vändskär Livslängd släppningsytan Ej belagd, WC-fri hàrdmetall 4 min total nötning WC-fri hàrdmetall med TiC/Al203-skikt 30 min 0,36 mm WC-fri hàrdmetall med 30 min 0,24 mm TiC/Al O -WC -skikt 2 3 x EXEMPEL 3 Vid förfarandet enligt uppfiningen upphettades vändskär bestående av 88% WC, 4% TaC, 2% TiC och 6% Co i en reaktor i en inert gas till 704°C (l320°K). Därefter behandlades dessa konventionellt under 40 min i en Ar-H2-N2-TiCl4-C6H6-C7-H16-atmosfär, varigenom ett TiCN- mellanskikt bildades. Därefter spolades reaktorutrymmet med H2, och en gasblandning med följande sammansättning inställdes: Ar 30 vol% H2 56,55 vo1% C02 9 vol% A1Cl 4,25 vol% WCl 0,20 vo1% Vändskären behandlades i denna atmosfär vid ett tryck av 105 kPa under 5 min vid 7l6°C (1320°K). Efter en ny spol- ning av reaktorutrymmet med Ar-H2 inställdes nu en gas- blandning med följande sammansättning: Ar 30 vol% H 69,75 vo1% C H 0,25 vol% I denna atmosfär behandlades vändskärplattorna 5 min vid samma tryck och temperatur. Därefter kyldes vändskären i reaktorn i argon. _ Vändskären uppvisade ett slutet dubbelskikt bestå- ende av ett 8,um tjockt TiCN-skikt och ett 2,5/am tjockt volframkarbidhaltigt Al2O3-skikt. Täckskiktet innehöll ca 3% WC, och Al203-fasen bestod av M- och äfifas.Experimental conditions: Chip material: GGL 20 v = 140 m / min s = 0.3 mm / U a = 2 mm Criterion: abrasion of the clearance surface n * 10 15 20 25 30 35 464 765 9 Result: Abrasion of Vändskär Lifespan of the clearance surface Not coated, WC-free cemented carbide 4 min total wear WC-free cemented carbide with TiC / Al 2 O 3 layer 30 min 0.36 mm WC-free cemented carbide with 30 min 0.24 mm TiC / Al O -WC layer 2 3 x EXAMPLE 3 During the procedure according to the invention, indexable inserts consisting of 88% WC, 4% TaC, 2% TiC and 6% Co were heated in a reactor in an inert gas to 704 ° C (1320 ° K). Thereafter, these were conventionally treated for 40 minutes in an Ar-H2-N2-TiCl4-C6H6-C7-H16 atmosphere, whereby a TiCN intermediate layer was formed. Then the reactor space was purged with H2, and a gas mixture with the following composition was set: Ar 30 vol% H2 56.55 vol1% CO2 9 vol% AlCl 4.25 vol% WCl 0.20 vol1% The indexable inserts were treated in this atmosphere at a pressure of 105 kPa for 5 minutes at 71 ° C (1320 ° K). After a new purge of the reactor space with Ar-H2, a gas mixture was now set with the following composition: Ar 30 vol% H 69.75 vol1% CH 0.25 vol% In this atmosphere, the indexable insert plates were treated for 5 minutes at the same pressure and temperature. . Thereafter, the indexable inserts in the reactor were cooled in argon. The indexable inserts had a closed bilayer consisting of an 8 .mu.m thick TiCN layer and a 2.5 .mu.m thick tungsten carbide-containing Al2O3 layer. The cover layer contained about 3% WC, and the Al 2 O 3 phase consisted of M and ä phase.
Claims (11)
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DD28394985 | 1985-12-07 | ||
| DD28440485 | 1985-12-16 | ||
| DD28440585A DD243512B1 (en) | 1985-12-16 | 1985-12-16 | PROCESS FOR PREPARING TUNGSTEN CARBIDE-CONTAINING ALUMINUM OXIDE LAYERS |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SE8605230D0 SE8605230D0 (en) | 1986-12-05 |
| SE8605230L SE8605230L (en) | 1987-06-08 |
| SE464765B true SE464765B (en) | 1991-06-10 |
Family
ID=27179876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SE8605230A SE464765B (en) | 1985-12-07 | 1986-12-05 | COATED CARBON METAL BODY WITH ALUMINUM OXIDE BASED LAYER AND PROCEDURES FOR ITS PREPARATION |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT392983B (en) |
| CH (1) | CH675594A5 (en) |
| DE (1) | DE3633986A1 (en) |
| SE (1) | SE464765B (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2746036B2 (en) * | 1992-12-22 | 1998-04-28 | 三菱マテリアル株式会社 | Surface coated cutting tool |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SE357984B (en) * | 1971-11-12 | 1973-07-16 | Sandvik Ab | |
| JPS586971A (en) * | 1981-07-06 | 1983-01-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Coated cemented carbide tools |
| US4469489A (en) * | 1983-09-26 | 1984-09-04 | Gte Laboratories Incorporated | Coated composite modified silicon aluminum oxynitride cutting tools |
-
1986
- 1986-10-06 DE DE19863633986 patent/DE3633986A1/en not_active Ceased
- 1986-10-09 AT AT269686A patent/AT392983B/en not_active IP Right Cessation
- 1986-11-04 CH CH437886A patent/CH675594A5/en not_active IP Right Cessation
- 1986-12-05 SE SE8605230A patent/SE464765B/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3633986A1 (en) | 1987-06-25 |
| ATA269686A (en) | 1990-12-15 |
| CH675594A5 (en) | 1990-10-15 |
| AT392983B (en) | 1991-07-25 |
| SE8605230D0 (en) | 1986-12-05 |
| SE8605230L (en) | 1987-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5920760A (en) | Coated hard alloy blade member | |
| US4019873A (en) | Coated hard metal body | |
| EP1348779B1 (en) | Coated cutting tool for turning of steel | |
| KR960006053B1 (en) | Coated cemented carbide member and the method of manufacturing the same | |
| CA1174438A (en) | Preferentially binder enriched cemented carbide bodies and method of manufacture | |
| SE437164B (en) | Durable composite body for chip-separating machining of metallic workpieces | |
| GB2112415A (en) | Coated cermet blade | |
| SE454890B (en) | BODY-RESISTANT COMPOSED BODY FOR PROCESSING METAL AND NON-METALLIC MATERIALS | |
| SE526674C2 (en) | Coated cemented carbide insert | |
| EP1963544A1 (en) | Coated cutting tool insert | |
| JPH11256336A (en) | Titanium carbonitride-coated tool | |
| US3616506A (en) | Insert for machining steel or similar material | |
| US3854991A (en) | Coated cemented carbide products | |
| US4758451A (en) | Process for producing coated molded bodies | |
| EP0083842B1 (en) | Surface-coated hard metal body and method of producing the same | |
| SE464765B (en) | COATED CARBON METAL BODY WITH ALUMINUM OXIDE BASED LAYER AND PROCEDURES FOR ITS PREPARATION | |
| US20090029132A1 (en) | Coated hard metal member | |
| JPH0734250A (en) | Coated carbide tool | |
| JP4077739B2 (en) | Surface-coated Ti-based cermet cutting tool and method for manufacturing the same | |
| JP4863071B2 (en) | Surface coated cutting tool with excellent wear resistance due to hard coating layer | |
| JPH10263903A (en) | Titanium carbide coating tool | |
| JPH0387368A (en) | Coated sintered hard alloy tool | |
| JPH08290307A (en) | Composite hard layer surface coated cutting tool | |
| JP3371823B2 (en) | Surface coated cemented carbide cutting tool with excellent interlayer adhesion with hard coating layer | |
| JP5402533B2 (en) | Surface coated cutting tool with excellent chipping resistance due to hard coating layer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| NAL | Patent in force |
Ref document number: 8605230-5 Format of ref document f/p: F |
|
| NUG | Patent has lapsed |