SE518013C2 - Sintering cemented carbide body with initial cooling in hydrogen and preferably argon - Google Patents

Sintering cemented carbide body with initial cooling in hydrogen and preferably argon

Info

Publication number
SE518013C2
SE518013C2 SE9702374A SE9702374A SE518013C2 SE 518013 C2 SE518013 C2 SE 518013C2 SE 9702374 A SE9702374 A SE 9702374A SE 9702374 A SE9702374 A SE 9702374A SE 518013 C2 SE518013 C2 SE 518013C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
bar
cemented carbide
hydrogen
weight
sintering
Prior art date
Application number
SE9702374A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE9702374D0 (en
SE9702374L (en
Inventor
Barbro Rohlin
Margareta Paalsson
Leif Aakesson
Original Assignee
Sandvik Ab
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
Priority claimed from SE9602751A external-priority patent/SE9602751D0/en
Priority claimed from SE9602752A external-priority patent/SE9602752D0/en
Application filed by Sandvik Ab filed Critical Sandvik Ab
Priority to SE9702374A priority Critical patent/SE518013C2/en
Publication of SE9702374D0 publication Critical patent/SE9702374D0/en
Publication of SE9702374L publication Critical patent/SE9702374L/en
Publication of SE518013C2 publication Critical patent/SE518013C2/en

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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C29/00Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

Cemented carbide bodies are sintered by a method including heating the bodies to the sintering temperature in a suitable atmosphere and then cooling, to at least below 1200 deg C, in an atmosphere comprising 0.4-0.9 bar hydrogen and the balance >0.1 bar of a noble gas, preferably argon, with a total pressure of 0.5-100 bar and preferably 0.5-10 bar.

Description

25 30 o c n ø OI 518 013 precision, vilket medför en ökad spridning i egenskaperna av slutprodukten - dvs. det belagda skäret. Den leder även till skador på kornen hos den hårda beståndsdelen i ytan. I Svenska patentansökan 9202142-7 visas dock att blästring med fina partiklar ger en jämn avlägsning av bindefasskiktet utan att skada den hårda bestàndsdelens korn. 25 30 o c n ø OI 518 013 precision, which leads to an increased spread in the properties of the final product - ie. the coated insert. It also leads to damage to the grains of the hard component in the surface. In Swedish patent application 9202142-7, however, it is shown that blasting with fine particles gives an even removal of the binder phase layer without damaging the grains of the hard component.

Kemiska eller elektrolytiska metoder kan användas som alternativ till mekaniska metoder. US Patent 4,282,289 anger en metod för etsning i gasfas med användning av HCl i ett inledande skede av beläggningsprocessen. I EP-A-337 696 föreslås en våtkemisk metod för etsning i salpetersyra, saltsyra, flourvätesyra, svavelsyra och liknande eller elektrokemiska metoder. Från JP 88-060279 är det känt att använda en alkalisk lösning, NaOH, och från JP 88-060280 att använda en sur lösning. JP 88-053269 beskriver etsning i salpetersyra före diamantbeläggning. Det finns en nackdel med dessa metoder, att de är nämligen, oförmögna att avlägsna endast koboltskiktet. De resulterar även i djupetsning, speciellt i ytor nära eggen. Etsmediet tar inte bara bort kobolt från ytan utan genomtränger även områden mellan de hårda beståndsdelskornen och som resultat erhålls en oönskad porositet mellan skikt och substrat samtidigt som kobolt skiktet delvis kan återstå på andra ytor av skäret. US 5,380,408 visar en etsningsmetod enligt vilken elektrolytisk etsning utförs i en blandning av svavelsyra och fosforsyra. Denna metod ger en jämn och fullständig avlägsnande av bindefasskiktet utan djupeffekt, d v s noll Co~halt uppnås på ytan. 10 15 20 25 30 518 013 Å andra sidan är det i vissa fall inte önskvärt att nå noll Co-halt på ytan ur vidhäftningssynpunkt, utan snarare en Co-halt på ytan av nära nominell halt.Chemical or electrolytic methods can be used as alternatives to mechanical methods. U.S. Patent 4,282,289 discloses a method of gas phase etching using HCl in an initial stage of the coating process. EP-A-337 696 proposes a wet chemical method for etching in nitric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, sulfuric acid and similar or electrochemical methods. From JP 88-060279 it is known to use an alkaline solution, NaOH, and from JP 88-060280 to use an acidic solution. JP 88-053269 describes etching in nitric acid before diamond coating. There is a disadvantage of these methods, that they are, in fact, incapable of removing only the cobalt layer. They also result in deep etching, especially in surfaces near the edge. The etching medium not only removes cobalt from the surface but also penetrates areas between the hard component grains and as a result an undesirable porosity is obtained between layer and substrate while the cobalt layer may partially remain on other surfaces of the insert. US 5,380,408 discloses an etching method according to which electrolytic etching is performed in a mixture of sulfuric acid and phosphoric acid. This method provides a smooth and complete removal of the binder phase layer without depth effect, i.e. zero Co ~ content is achieved on the surface. On the other hand, in some cases it is not desirable to reach zero Co content on the surface from an adhesion point of view, but rather a Co content on the surface of near nominal content.

De ovannämnda metoderna kräver ytterligare produktionssteg och är av det skälet mindre attraktiva för produktion i stor skala. Det skulle vara önskvärt att sintringen kunde utföras på ett sådant sätt att inget bindefasskikt bildas eller alternativt kan avlägsnas under kylningen.The above methods require additional production steps and are therefore less attractive for large-scale production. It would be desirable that the sintering could be performed in such a way that no binder phase layer is formed or alternatively can be removed during cooling.

Den är därför ett ändamål med föreliggande uppfinning att åstadkomma en metod för sintring av hårdmetall på ett sådant sätt att inga bindefasskikt föreligger på ytan efter sintringen men en väldefinierad Co-halt.It is therefore an object of the present invention to provide a method for sintering cemented carbide in such a way that no binder phase layers are present on the surface after sintering but a well-defined Co content.

Fig 1 visar i 4000x förstoring en toppvy av ytan av ett hårdmetallskär delvis täckt med ett bindefasskikt.Fig. 1 shows in 4000x magnification a top view of the surface of a cemented carbide insert partially covered with a binder phase layer.

Fig 2 visar i 4000x förstoring en toppvy av ytan av ett hårdmetallskär sintrat enligt uppfinningen. I dessa figurer är de mörkgrå ytorna Co-skiktet, de ljusgrå kantiga kornen är WC och de grå rundade kornen är den så kallade gammafasen som är en (Ti,Ta,Nb,W)C.Fig. 2 shows in 4000x magnification a top view of the surface of a cemented carbide insert sintered according to the invention. In these figures, the dark gray surfaces are the Co layer, the light gray angular grains are WC and the gray rounded grains are the so-called gamma phase which is a (Ti, Ta, Nb, W) C.

Enligt föreliggande uppfinning utförs upphettningen och högtemperaturstegen av sintringen på konventionellt sätt. Kylningen från sintringstemperatur ner till åtminstone under 1200°C utförs dock i en väte- och argonatmosfär av 0.4 till 0.9 bar, företrädesvis 0.5 till 0.8 bar vätgastryck och resten argon. Det totala trycket skall vara 0.5 till 100 bar, företrädesvis 0.5 till 10 bar, helst 0.5 till 1 bar, argontrycket skall alltid vara >0.1 bar. De optimala villkoren bero på sammansättningen av hårdmetallen, på sintringsbetingelserna och i en viss utsträckning på konstruktionen av utrustningen som l0 l5 20 25 30 518 013 eu no används. Fackmannen inom området kan genom experiment bestämma optimalt vätetryck för undvikande av bindefas- skikt och oönskad karburering av hàrdmetallen. Sintringen medför en Co halt på ytan av nominell halt +6 till -4 %, företrädesvis +4 till -2 %. Co-halten kan bestämmas t ex med användning av en SEM (Svepelektronmikroskop) utrustat med en EDS (Energidispersiv spektrometer) och jämföra intensiteterna av Co från okänd yta och en referens, t ex ett polerat snitt av ett prov av samma nominella sammansättning.According to the present invention, the heating and high temperature steps of the sintering are performed in a conventional manner. However, the cooling from sintering temperature down to at least below 1200 ° C is carried out in a hydrogen and argon atmosphere of 0.4 to 0.9 bar, preferably 0.5 to 0.8 bar hydrogen pressure and the remainder argon. The total pressure should be 0.5 to 100 bar, preferably 0.5 to 10 bar, preferably 0.5 to 1 bar, the argon pressure should always be> 0.1 bar. The optimum conditions depend on the composition of the cemented carbide, on the sintering conditions and to some extent on the construction of the equipment used. Those skilled in the art can experimentally determine optimal hydrogen pressure to avoid binder phase layers and unwanted carburizing of the cemented carbide. The sintering results in a Co content on the surface of nominal content +6 to -4%, preferably +4 to -2%. The Co content can be determined, for example, using an SEM (Scanning Electron Microscope) equipped with an EDS (Energy Dispersive Spectrometer) and compare the intensities of Co from an unknown surface and a reference, such as a polished section of a sample of the same nominal composition.

Metoden enligt uppfinningen kan tillämpas på alla slag av hårdmetall företrädesvis hårdmetall med en sammansättning av 4 till 15 vikt-% Co, upp till 20 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och resten WC.The method according to the invention can be applied to all types of cemented carbide, preferably cemented carbide with a composition of 4 to 15% by weight of Co, up to 20% by weight of cubic carbides such as TiC, TaC, NbC etc. and the rest WC.

Helst har hårdmetallen en sammansättning av 5 till l2 vikt-% Co, mindre än l2 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och rest WC. Medelkornstorleken för WC skall vara <8 Fm, företrädesvis 0.5-5 fm.Preferably, the cemented carbide has a composition of 5 to 12% by weight of Co, less than 12% by weight of cubic carbides such as TiC, TaC, NbC, etc. and residual WC. The average grain size for WC should be <8 sqm, preferably 0.5-5 sqm.

Skär enligt uppfinningen förses efter sintringen med en tunn slitstark beläggning omfattande minst ett skikt medelst CVD-, MTCVD- eller PVD-teknik, känd i tekniken.Inserts according to the invention are provided after sintering with a thin durable coating comprising at least one layer by means of CVD, MTCVD or PVD technology, known in the art.

Uppfinningen har beskrivits med hänvisning till argon med det är uppenbart att samma resultat också kan fås vid användning av andra ädelgaser.The invention has been described with reference to argon but it is obvious that the same result can also be obtained when using other noble gases.

Exempel l Hårdmetallskär av typ CNMG l20408 med 5.5 vikt-% Co, 8.5 vikt-% kubiska karbider och 86 vikt-% WC av Zlum genomsnittlig WC-kornstorlek sintrades på konventionellt sätt vid l450°C och kyldes till rumstemperatur i argon.Example 1 CNMG 120408 cemented carbide inserts with 5.5 wt% Co, 8.5 wt% cubic carbides and 86 wt% WC of Zlum average WC grain size were sintered in a conventional manner at 1450 ° C and cooled to room temperature in argon.

Ytan var upp till 50% täckt med ett Co-skikt, Fig l. o u o o ou 518 013 av: co skar av samma sammansättning och typ sintrades på samma sätt men kyldes från 1400 till l200°C temperatur i 0.5 bar vätgas och resten argon och från l200°C i ren argonatmosfär. Ytan var till omkring 6% täckt med Co, vilket motsvarar nominell Co-halt, Fig 2.The surface was up to 50% covered with a Co layer, Fig. 1. from 1200 ° C in a pure argon atmosphere. The surface was about 6% covered with Co, which corresponds to the nominal Co content, Fig. 2.

Claims (5)

10 15 20 o n o n o n c a n u n a u s. co n 51 8 Û'|3 xšf. ššêl10 15 20 o n o n o n c a n u n a u s. Co n 51 8 Û '| 3 xšf. ššêl 1. Sätt att sintra hårdmetallkroppar omfattande upphettning av kropparna till sintringstemperatur i en lämplig atmosfär och kylning, k ä n n e t e c k n a t av att kylningen åtminstone till under 1200 OC utförs i en väteatmosfär av trycket 0.4-0.9 bar och resten ädelgas, företrädesvis argon, med ett tryck av >O.1 bar, varvid totala trycket är 0.5 till 100 bar, företrädesvis 0.5 till 10 bar.Method of sintering cemented carbide bodies comprising heating the bodies to sintering temperature in a suitable atmosphere and cooling, characterized in that the cooling is carried out at least below 1200 ° C in a hydrogen atmosphere of pressure 0.4-0.9 bar and the residue noble gas, preferably argon, with a pressure of> 0.1 bar, the total pressure being 0.5 to 100 bar, preferably 0.5 to 10 bar. 2. Sätt enligt krav 1 k ä n n e t e c k n a t av att vätetrycket är 0.5-0.8 bar.2. A method according to claim 1, characterized in that the hydrogen pressure is 0.5-0.8 bar. 3. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att hårdmetallen har sammansättningen 4 till 15 vikt-% Co, upp till 20 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och resten WC.3. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cemented carbide has the composition 4 to 15% by weight of Co, up to 20% by weight of cubic carbides such as TiC, TaC, NbC etc. and the rest WC. 4. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att hårdmetallen har sammansättningen 5 till 12 vikt-% Co, mindre än 12 vikt-% kubiska karbider såsom TiC, TaC, NbC etc. och resten WC.4. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the cemented carbide has a composition of 5 to 12% by weight of Co, less than 12% by weight of cubic carbides such as TiC, TaC, NbC, etc. and the remainder WC. 5. Sätt enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att sagda kroppar är försedda med en tunn slitstark beläggning omfattande minst ett skikt anbringat medelst CVD-, MTCVD- eller PVD-teknik.5. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that said bodies are provided with a thin durable coating comprising at least one layer applied by means of CVD, MTCVD or PVD technology.
SE9702374A 1996-07-11 1997-06-23 Sintering cemented carbide body with initial cooling in hydrogen and preferably argon SE518013C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9702374A SE518013C2 (en) 1996-07-11 1997-06-23 Sintering cemented carbide body with initial cooling in hydrogen and preferably argon

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE9602751A SE9602751D0 (en) 1996-07-11 1996-07-11 Sintering method
SE9602752A SE9602752D0 (en) 1996-07-11 1996-07-11 Sintering method
SE9702374A SE518013C2 (en) 1996-07-11 1997-06-23 Sintering cemented carbide body with initial cooling in hydrogen and preferably argon

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE9702374D0 SE9702374D0 (en) 1997-06-23
SE9702374L SE9702374L (en) 1998-01-12
SE518013C2 true SE518013C2 (en) 2002-08-13

Family

ID=27355834

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE9702374A SE518013C2 (en) 1996-07-11 1997-06-23 Sintering cemented carbide body with initial cooling in hydrogen and preferably argon

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE518013C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SE9702374D0 (en) 1997-06-23
SE9702374L (en) 1998-01-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5363445B2 (en) Cutting tools
KR102033188B1 (en) Surface-coated cutting tool with hard coating that exhibits excellent chipping resistance and abrasion resistance
WO2017180313A1 (en) Coated semiconductor processing members having chlorine and fluorine plasma erosion resistance and complex oxide coatings therefor
SE529161C2 (en) Cutting tool with composite coating for fine machining of hardened steels
CN102210196A (en) Plasma resistant coatings for plasma chamber components
JP5111379B2 (en) Cutting tool, manufacturing method thereof and cutting method
CN104379796A (en) Method for depositing a coating and a coated cutting tool
SE509566C2 (en) sintering Method
JP2004332004A (en) Alumina protective film, and its production method
WO2015080237A1 (en) Diamond-coated cemented carbide cutting tool, and method for producing same
CN107530774B (en) Cutting tool
US6207102B1 (en) Method of sintering cemented carbide bodies
US6221493B1 (en) Post treated diamond coated body
US6071469A (en) Sintering method with cooling from sintering temperature to below 1200° C. in a hydrogen and noble gas atmosphere
JP6895476B2 (en) A member for a plasma processing device and a plasma processing device including the member.
SE518013C2 (en) Sintering cemented carbide body with initial cooling in hydrogen and preferably argon
CN105951039B (en) A kind of cubic boron nitride-based body surface roughening treatment method, modified cubic boron nitride matrix and cubic boron nitride coated cutting tool
EP0912458B1 (en) Sintering method
JP2004176085A (en) Hard film
US6132293A (en) Method of blasting cutting tool inserts
CN113529080A (en) Coating for PCB micro milling cutter
SE509567C2 (en) Sintering cemented carbide body and initially cooling rapidly
EP3899079A1 (en) Coated cutting tool
JP2009090398A (en) Diamond-coated cutting tool having excellent lubricity and machining accuracy
JP2766171B2 (en) Method for regenerating member with boron nitride film

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed