SE514667C2 - Skärverktygskär av hårdmetall belagt med diamant - Google Patents

Description

30 35 2 514 667 en likaledes spröd kärna vilket visar sig vara otillräckligt för seghetskrävande skärtillämpningar. Ett mera radikalt sätt att bereda en hårdmetallkropp för diamantbeläggning är att an- vända ett mycket lågt bindefasinnehåll som beskrivits i WO 95/15258 men återigen är segheten hos en sådan kropp otillräck- lig i vissa tillämpningar.

Det är väl accepterat i tekniken för diamantbeläggning av hårdmetall att det inte är möjligt att åstadkomma en väl vid- häftande beläggning utan att ta bort bindefasen, typiskt Co, från en ytzon av kroppen.

Den är därför överraskande att finna att ett väl vidhäftan- de diamantskikt utfällt på ett hårdmetallskär, genom att använda en hårdmetall som innehåller bindefas, kan erhållas typiskt Co, i en ytzon nära diamantbeläggningen. Detta åstadkommes genom en lätt reduktion av ytans bindefaskon- centration i kombination med en karburerande behandling.

Fig 1 visar i l2OOX mikrostrukturen hos en hårdmetall en- ligt uppfinningen.

Fig 2 visar koncentrationen av elementen Co, W och C som funktion av avståndet från kroppens yta i en diamantbelagd kropp enligt uppfinningen.

I Fig l och 2 A: koncentration i relativvärde B: avstånd från ytan D-E: Co utarmad zon Enligt föreliggande uppfinning innehåller hårdmetallen en- ligt uppfinningen bindefas med en koncentration nära den nominella i hela kroppen med undantag av en ytzon där det finns en utarmning av bindefas, se Fig 1 och 2.

Mera speciellt föreligger enligt föreliggande uppfinning nu ett hårdmetallskär belagt med åtminstone ett diamantskikt.

Hårdmetallen består av WC och Co med ett innehåll av 3-8, företrädesvis 4-7 vikt-%. Zonen närmast mellanfasen av hàrdmetallskäret i kontakt med diamantskiktet är utarmad på bindefas till ett djup av åtminstone 2 um och maximum lO um.

Bindefashalten i den här zonen är i genomsnitt 50% lägre än det nominella bindefasinnehållet. Bindefasinnehållet ökar i den här zonen till den nominella koncentrationen utan maximum. Kärnan 10 15 20 25 30 3 514 667 av skäret kan innehålla en eta-fas innehållande zon vid ett av- stånd från ytan av skäret av minimum 0.5 mm, men företrädesvis minimum 1 mm.

Ett skär enligt uppfinningen visar en koercitivkraft åt- minstone 30% högre än ett skär preparerat enligt standardsint- ring, dvs med användning av en likadant tillverkad pulver- blandning med en kolhalt över gränsen för eta-fasbildning och sintring vid 1400-l5lO°C i en kolfri atmosfär.

Den specifika mättnadsmagnetiseringen av ett skär enligt uppfinningen är högst 70% av den specifika mättnadsmagnetise- ringen av ett skär framställt enligt standardsintring.

Enligt en metod för att framställa det ovan beskrivna skäret innefattande en behandling efter sintring av ett sintrat skär innehållande eta-fas där efter-sintringssteget tillförs kol till skäret för att transformera eta-fas till karbid och bindefas. Kolet kan tillföras från sintringsatmosfären eller från stödjande anordningar av skären, till exempel grafittallrikar, zirkoniumoxid sprutade grafittallrikar eller kolat papper. Efter-sintringen utförs vid en temperatur över l400°C.

Exempel 1 Ett WC-6%Co hàrdmetallskär innehållande eta-fas likformigt fördelad i skäret, (l4lO°C, Ar atmosfär), och efter-behandlades sedan i en H2_sintring vid l450°C på gra- sintrades först enligt ett standardförfa- rande slipades därefter till slutform fittallrikar i en timme. Efter denna efter-sintring var mättnadsmagnetiseringen 80% av värdet för ett skär av samma geometriska form framställt från WC-6%Co utan eta-fas enligt standardsintring. Koercitivkraften för skäret enligt uppfin- 10 l5 20 30 35 514 667 lf ningen var 1.3 gånger den för referensskäret. Båda slagen av skär belades sedan med diamant med användning av standardpara- metrar i en mikrovåg plasma reaktor till en diamantbeläggning av tjocklek 10 um. Skäret enligt uppfinningen visade en väl vidhäftande diamantbeläggning medan för referensskäret diamant- beläggningen visade spontan flagning.

Exempel 2 Sex WC-6%Co hårdmetallskär innehållande eta-fas likformigt fördelad i kropparna, sintrades först enligt ett standardförfa- rande(l4l0°C, Ar-atmosfär), efter-behandlades sedan i en H2_sintring vid l450°C på grafit- slipades därefter till slutform och tallrikar i en timme. Kornstorleken hos kropparna efter efter- sintringen var 2-6 um. Skären belades sedan med diamant i en reaktor baserad högström DC-urladdning till en beläggnings- tjocklek av 6-8 um. 3 En ytterligare uppsättning skär med användning av ett eta- fas innehållande material framställda medelst standardsintring utsattes för en efter-sintring i l h vid l340°C i en CH4-H2 atmosfär varigenom en Co-utarmad ytzon på 100 um erhölls och en inre eta-fas kärna förelåg från ett avstånd av 0.3 mm från ytan av kroppen. Skären belades med diamant enligt samma procedur som skären beskrivna ovan.

Båda slagen av skär utsattes för ett svarvprov hos en slut- användare. Provet omfattade svarvning i en Al-8%Si legering med användning av följande skärdata: v = 1800 m/min f = 0.8 mm a = l-3 mm torrbearbetning Uppsättningen skär förbehandlad enligt uppfinningen ”varade” 100-150 komponenter i provet tills en otillräcklig yt- finhet uppnåddes på de bearbetade komponenterna. Haveriorsaken befanns vara likformig förslitning. Referensskären ”varade” inte längre än maximum 50 komponenter och hos en större del av skären fanns stora nosbrott. 10 |,..1 (fl 20 25 514 667 5 Exempel 3 Sex WC-6%Co hårdmetallskär innehållande eta-fas likformigt fördelad i kropparna, sintrades först enligt ett standardförfa- rande(14l0°C, Ar-atmosfär), och efter-behandlades sedan i en vakuumsintring vid l4l0°C på slipades därefter till slutlig form kolat papper på grafittallrikar i en timme. Kornstorleken hos kropparna efter efter-sintring var 1-3 um för en fraktion och 5-10 um för en andra fraktion. Skären belades sedan med diamant i en hög-ström DC-båge reaktor till en beläggningstjocklek av 10-12 um.

Ytterligare en uppsättning av skär tillverkades med använd- ning av en WC-2%Co sammansättning medelst standardsintring.

Skären utsattes för en efter-sintringsbehandling i lh vid l5lO°C i vakuum varigenom ytan Co-utarmades. Skären belades med diamant enligt samma procedur som för skären beskrivet ovan.

Båda slagen av skär utsattes för ett svarvseghetsprov i SSl3l2 stål med användning av följande skärdata: v = 110 m/min f = 0.1 mm a = 1.5 mm torrbearbetning Den diamantbelagda uppsättningen skär förbehandlad enligt uppfinningen ”varade” 3 min i provet med endast mindre eggskada. För referensskären upptäcktes stora brott efter endast 0.2 min.

Claims (2)

l0 l5 20 514 667 6 EE:

1. Skärverktygs-skär av hàrdmetall belagt med åtminstone ett diamantskikt k ä n n e t e c k n a t av, att man före diamantbeläggningen behandlat en eta-fas innehållande hàrdmetallkropp bestående av volframkarbid och kobolt med en halt av 3-8, av 2-6 um medelst en efter-sintringsbehandling vid minimum företrädesvis 4~7 vikt% samt en medelkornstorlek l400°C och maximum l5l0°C genom en karburerande sintring innehållande H2 varigenom eta-fasen i en ytzon av kroppen omvandlats till karbid och bindefas så att i ytzonen ett område av maximum 10 um bredd och minimum 2 um bredd i kroppen närmast diamantbeläggningen medelhalten av bindefas är 50% lägre än den nominella bindefashalten och att koercitivkraften hos kroppen är 30% högre än den för en referenskropp av samma WC- kornstorlek och bindefasinnehåll som skäret enligt uppfin- ningen, sintrat enligt en standardprocedur och en specifik mättnadsmagnetisering av högst 70% av den för referenskroppen.

2. Skär enligt krav l, k ä n n e t e c k n a t av, att kroppen har en etafaskärna på ett avstånd av minimum 0.5 mm, företrädesvis l mm fràn ytan av kroppen.