SE525581C2 - Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD - Google Patents

Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD

Info

Publication number
SE525581C2
SE525581C2 SE0201417A SE0201417A SE525581C2 SE 525581 C2 SE525581 C2 SE 525581C2 SE 0201417 A SE0201417 A SE 0201417A SE 0201417 A SE0201417 A SE 0201417A SE 525581 C2 SE525581 C2 SE 525581C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
layer
thickness
cvd
hkl
nucleation
Prior art date
Application number
SE0201417A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0201417D0 (sv
SE0201417L (sv
Inventor
Sakari Ruppi
Original Assignee
Seco Tools 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
Application filed by Seco Tools Ab filed Critical Seco Tools Ab
Priority to SE0201417A priority Critical patent/SE525581C2/sv
Publication of SE0201417D0 publication Critical patent/SE0201417D0/sv
Priority to KR1020030029081A priority patent/KR101133946B1/ko
Priority to JP2003130325A priority patent/JP4477308B2/ja
Priority to US10/431,505 priority patent/US7163735B2/en
Priority to CN031309585A priority patent/CN1456703B/zh
Publication of SE0201417L publication Critical patent/SE0201417L/sv
Publication of SE525581C2 publication Critical patent/SE525581C2/sv
Priority to US11/097,126 priority patent/US7094447B2/en
Priority to US11/514,246 priority patent/US7396581B2/en

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
    • 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
    • C23C16/44—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 method of coating
    • C23C16/455—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 method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • 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
    • 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
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
    • Y10T428/252—Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264—Up to 3 mils
    • Y10T428/265—1 mil or less
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30—Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer

Description

20 25 30 35 40 45 TW!! .,'._.¿ \;.fl 2 kärnbildning inte får äga rum på lll-ytorna av TiC, TiN, Ti(C,N) eller Ti(C,O,N), för då erhålls K~Al2O3.
Det skall även noteras att i tidigare kända metoder har högre beläggningstemperaturer vanligtvis använts för att utfälla d- Al2O3. När kärnbildningen inte är fullständigt kontrollerad, som är fallet i många av de tidigare kända produkterna, har åtminstone det framställda a-Al2O3-skiktet delvis bildats som resultat av fa- somvandlingen K-Al2O3-aa-Al2O3. Detta är speciellt fallet när tjocka Al2O3-skikt utfälls. Denna typ av a-Al2O3-skikt består av större korn med omvandlingssprickor. Dessa beläggningar uppvisar mycket lägre mekanisk hàllfasthet och duktilitet än a-Al2O3-be- läggningar som består av kärnbildad a-Al2O3.
Känd teknik Styrd framställning av a-Al2O3-polymorf i industriell skala erhölls först i början på 1990-talet då med kommersiella produkter baserade på US patent 5,137,774. Senare modifikationer av detta patent har använts vid utfällning av d-Al2O3 med föredragen be- läggningstextur. I US 5,654,035 är aluminiumoxidskikt texturerat i (012) riktningen och i US 5,980,988 i (110) riktningen beskrivna.
I US 5,863,64O är den föredragna tillväxten antingen längs (012) eller (104) eller (110). US 6,333,lO3 beskriver en modifierad me- tod för kontrollerad kärnbildning och tillväxt av a-Al2O3 med (lO(lO))-textur.
Föremål för uppfinningen Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att förelägga ett nytt förbättrat aluminiumoxidskikt där a-Al2O3-fasen består av kärnbildad a-Al2O3 med en kraftig, fullständigt kontrollerad till- växt med (012) textur.
Det har överraskande funnits att a-Al2O3-beläggningar med en kraftigt, fullständigt kontrollerad tillväxt med (012) textur överträffar tidigare känd teknik med slumpvis eller med andra tex- turer såsom (011). Beläggningar enligt föreliggande uppfinning är väsentligen fria från omvandlingsspänningar och består av kolum- nära a-Al2O3 korn med låg dislokationstäthet och med förbättrade skäregenskaper.
En metod har funnits för att styra kärnbildningssteget av a- Al2O3 så att en kraftig (012)-textur kan erhållas. Uppfinningen kännetecknas av den dominerande närvaron av (012) TC och samtidig frånvaro av andra vanliga TC's typiska för tidigare kända belägg- ningar.
Innan a-Al2O3 utfälls på ett Ti(C,N)-skikt, vilket kan vara erhållet antingen med konventionell CVD eller MTCVD, företrädesvis MTCVD, behövs flera steg. Först deponeras på Ti(C,N)-skiktet ett modifierat bindeskikt beskrivet i US 5,137,774 (betecknad kappa- 10 15 20 zs_ 30 35 40 45 rr~ñ rf~4 3 r,.-._.\) Qui bindning i det här patentet) vilket kännetecknas av en koncentra- tionsgradient i Al. Dessutom införs kvävgas under beläggning av detta bindeskikt. Detta skikt har ett betydande innehåll av alumi- nium på ytan, omkring 30%, högre än i bindeskiktet enligt 5,137,774 och dessutom innehåller bindeskiktet tydligt kväve. Ytan av detta bindeskikt utsätts för ytterligare behandling med använd- ning av en AlCl3/H2-gasblandning för att ytterligare öka aluminiu- minnehàllet. Därefter utförs en försiktigt kontrollerad oxida- tionsbehandling med användning av en C02/H2-gasblandning. Detta oxidationssteg är kort och kan följas av ytterligare en kort be- handling med en AlCl3/H2-blandning, följt av ett kort oxidisa- tionssteg. Detta slag av pulserande (Al-behandling/oxidation) be- handlingar skapar fördelaktiga kärnbildningsställen för a-Al2O3.
Tillväxten av aluminiumoxidskiktet ovanpå ytan med det modifierade bindeskiktet startas genom sekventiellt införande av reaktantga- serna i följande ordning: CO, AlCl3, C02. Temperaturen skall före- trädesvis vara omkring 1000 °C.
Föreliggande uppfinning avser även ett skär bestående av ett substrat åtminstone delvis belagt med en beläggning med en total tjocklek av 10-40 pm, företrädesvis 15-25 pm, bestående av ett el- ler flera refraktära skikt av vilka åtminstone ett skikt är ett alfaaluminiumoxidskikt. Detta a-Al2O3-skikt är tätt och defekt- fritt. Det är sammansatt av kolumnära korn med en kraftig (012)- textur. De kolumnära kornen har ett längd/bredd förhållande av från 2 till 12, företrädesvis 5 till 9, med en bredd av 0,5-2,5 um, företrädesvis 0,5-1,0 (s=2-5 pm) eller 1,5-2,5 (s=5-15 pm). S= den totala tjockleken av aluminiumoxidskiktet.
Texturkoefficienten (TC) för a-Al2O3-skiktet enligt denna uppfinning bestäms på följande sätt: I(hkl) 1 I(hkl) -1 Tcmkl) = round) in Zïoumifl där I(hkl) = intensitet av reflexen (hkl) med hänsyn till bak- grundsstrålning och möjliga överlappande reflexer.
Io(hkl) = standardintensitet enligt JCPDS kort nr. 46-1212 n = antal reflexer använda i beräkningen (hkl)-reflexer som används är: (012), (104), (024), (116). (110), (113), Det är noterat att intensiteterna från planen 012 och 024 är beroende av varandra.
Substratet omfattar ett hårt material såsom hårdmetall, cer- mets, keramik, snabbstàl eller ett superhårt material såsom kubisk W U 20 25 30 35 rrwr 4 .,___-\_}' bornitrid (CBN) eller diamant, företrädesvis hàrdmetall eller CBN.
Med CBN menas häri ett skärverktygsmaterial innehållande åtmins- tone 40 vol-% CBN. I ett föredraget utförande är substratet en hàrdmetall med en bindefasanrikad ytzon.
Beläggningen omfattar ett första skikt närmast substratet av CVD Ti(C,N), CVD TiN, CVD TiC, MTCVD Ti(C,N), MTCVD Zr(C,N), MTCVD Ti(B,C,N), CVD HfN eller kombinationer därav, företrädesvis av Ti(C,N) med en tjocklek av 1 till 20 pm, företrädesvis 1 till 10 pm och sagda a-Al2O3-skikt närliggande första skiktet med en tjocklek från omkring 1 till 40 pm, företrädesvis från 1 till 20 pm, helst från 1 till 10 pm. Företrädesvis finns det ett mellan- liggande skikt av TiN mellan substrat och sagda första skikt med en tjocklek av <3 pm, företrädesvis 0,5-2 pm.
I ett annat utförande är a-Al2O3-skiktet det översta skiktet.
I ett annat utförande finns det ett eller flera skikt av kar- bid, nitrid, karbonitrid eller karboxynitrid av Ti, Zr och Hf, med en tjocklek från omkring 0,5 till 3 pm, företrädesvis 0,5 till 1,5, pm ovanpå a-Al2O3-skiktet. Alternativt har detta skikt en tjocklek av från omkring 1 till 20 pm, företrädesvis 2 till 8 pm.
I ytterligare ett annat utförande omfattar beläggningen ett skikt av K-Al2O3 och/eller y-Al2O3 företrädesvis ovanpå d-Al2O3- skiktet, med en tjocklek från 0,5 till 10, företrädesvis från 1 till 5 pm.
FTW 4 1,4 Ä Exempel 1 Hårdmetallskär med en sammansättning av 5,9% Co och rest WC (hårdhet omkring 1600 HV) belades med ett skikt av MTCVD Ti(C,N).
Tjockleken av MTCVD-skiktet var omkring 8 pm. Ovanpå detta skikt utfälldes ett 8 pm a-Al2O3 a) enligt föreliggande uppfinning som definieras nedan och b) enligt tidigare känd teknik. Skären ana- lyserades med användning av röntgendiffraktion och texturkoeffi- cienterna bestämdes. Tabell 2 visar texturkoefficienterna för be- läggningen enligt denna uppfinning och för beläggning utförd med tidigare känd teknik. Som kan ses har en kraftig (012)-textur upp- nåtts för beläggningen enligt denna uppfinning.
Tabell 1.
Hkl Uppfinningen (beläggning a) Känd teknik (beläggning b) 012 2,79 0,72 104 0,06 0,64 110 0,19 1,63 113 0,07 0,87 024 3,26 1,16 116 0,15 0,97 F? P r \_. J _ »Nflk »'42 5 Beläggningsprocessen för "Beläggning a" (uppfinning) specifi- ceras enligt följande: Steg l: MTCVD beläggning Gasblandning TiCl4 = 4,0% CH3CN = 1,0% Ng = 20% Balans: H2 Tid 250 min Temperatur 850 °C Tryck 100 mbar Steg 2: Bindeskikt Gasblandning TiCl4 = 2,8% AlCl3 = 0,8 - 4,2% CO = 5,8% C02 = 2 2 % N; = 5-6% Balans: H2 Tid 60 min Temperatur 1000 °C Tryck 100 mbar Steg 3: Aluminieringssteg Gasblandning AlCl3 = 0,8 -4,2% Balans: H2 Tid 15 min eller 2 min pulserande Temperatur 1000 °C Tryck 50 mbar Steg 4: Oxidationssteg Gas blandning C02 = 0,l% Balans: H2 Tid 2 min eller 20 s pulserande Temperatur 1000 °C Tryck 100 mbar Steg 5: Kärnbildningssteg Gasblandning AlCl3 = 3,2 % HCl = 2,0 % C02 = 1,9 % Balans H2 Tid 60 min Temperatur 1000 °C Tryck 210 mbar 10 U 20 25 r*ryr' F 0 4 6 ._ _t_J V-.J l Steg 6: Beläggningssteg Gasblandning AlCl3 = 4,2 % HCl = 1,0 % C02 - 2,l% H28 = O,2% Balans: H2 Tid 420 min Temperatur 1000 °C Tryck 50 mbar Exempel 2 Beläggningarna a) och b) från exempel 1 prövades med avseende på eggseghet i längdsvarvning.
Arbetsstycke: Cylindrisk stång Material: SSOl3O Skär typ: SNUN Skärhastighet: 400 m/min Mätning: 0,4 mm/Varv Skärdjup: 2,5 mm Anm: torrsvarvning Skären inspekterades efter 2 och 4 minuters ingrepp. Som klart framgår av tabell 4 är eggsegheten, jämfört med produkt framställd med tidigare känd teknik, betydligt förbättrad när be- läggningen framställs enligt denna uppfinning.
Tabell 2 Flagning av egglinjen Flagning av egglinjen (%) efter 2 minuter (%) efter 6 minuter Beläggning a 0 <1 (Uppfinning) Beläggning b 38 62 Exempel 3 Beläggningen framställd enligt denna uppfinning jämfördes med en marknadsledande, här betecknad konkurrent X. Denna beläggning är består av MTCVD Ti(C,N) och a-Al203. Röntgendiffraktion använ- des för att fastställa texturkoefficienterna för denna konkurrent- beläggning. Tvá skär från konkurrenten X valdes slumpvis för rönt- gendiffraktionsanalys. Tabell 5 och 6 visar TC's som erhölls för konkurrenten X. Beläggningen från konkurrenten X uppvisar en (110) textur.
N U 20 25 30 35 P H P F G 4 7 -_,/_\! av) Tabell 3 HKL TC(hkl) 012 0,64 och 0,59 104 0,95 och 0,88 110 1,75 och 2,00 113 0,45 och 0,42 024 1,15 och 1,10 116 1,07 och 1,01 Exempel 4 Skär från konkurrent X jämfördes med skär framställda enligt föreliggande uppfinning med samma substratsammansättning och samma beläggningsstruktur. enligt denna uppfinning. En kraftig (012) textur bekräftades.
Två skär framställda enligt denna uppfinning jämfördes med de två skären från konkurrent X med avseende på fasförslitningsmot- stånd i plansvarvning i ett kullagermaterial.
Före provet röntgades båda skären framställda Arbetsstycke: Cylindriskt rör(kullager) Material: SS2258 Skär typ: WNMG080416 Skärhastighet: 500 m/min Matning: 0,5 mm/varv Skärdjup: 1,0 mm Anm: Torrsvarvning Livslängdskriterium: Fasförslitning > 0,3 mm, tre eggar av vardera varianten provades.
Resultat: Livslängd (min) Beläggning 1 22 (uppfinningen) Beläggning 2 23,5 (uppfinningen) Konkurrent 1 15,5 (tidigare känd) Konkurrent 2 13 (tidigare känd) Exempel 5 Kubisk bornitrid (CBN) skär innehållande omkring 90 % poly- kristallin CBN (PCBN) belades enligt denna uppfinning och enligt tidigare känd beläggningsteknik enligt exempel 1. De belagda CBN skären jämfördes också med ett obelagt CBN-skär vid skärande bear- betning av ett stål innehållande ferrit. Det är känt att bor har en hög affinitet till ferrit och diffusionsförslitning uppstår vid höga skärhastigheter.
Arbetsstycke: Cylindrisk stång Material: SS0l30 Skär typ: SNUN 8 - Skärhastighet: 860 m/min Matning: 0,4 mm/varv Skärdjup: 2,5 mm Anmärkning: torrsvarvning Livslängd (min) Belagd CBN (Uppfinningen) 22 Belagd enligt känd teknik 14 Obelagd CBN ll

Claims (10)

10 Ü 20 25 30 35 40 45 FAT' 1 9 w., .__ -u rf» Krav
1. Skär bestående av ett substrat åtminstone delvis belagt med en beläggning med en total tjocklek av 10-40 pm, företrädesvis 15-25 pm, bestående av ett eller flera refraktära skikt av vilka åtminstone ett skikt är ett aluminiumoxidskikt belagt med CVD-tek- nik k ä n n e t e c k n a t av att aluminiumoxidskiktet är samman- satt av kolumnära a-Al2O3 korn med ett längd/bredd förhållande från 2 till 12, företrädesvis 5 till 9 och en bredd av 0,5-2,5 pm och med texturkoefficienter a) TC(Ol2) och TC(O24) båda >1,8 företrädesvis 2,5 -3,5 och b) TC(104), TC(110), TC(1l3), TC(116) alla < 0,4, företrädes- vis <0,3 där texturkoefficienten TC(hkl) definieras som Tcmki) = å Z f1 där I(hkl) = uppmätt intensitet av reflexen (hkl) I°(hkl) = standardintensiteten enligt JCPDS kort nr. 46-1212 n = antal reflexer som används i beräkningen använda (hkl)-reflexer är: (012), (104), (110), (113), (024), (116) varvid a-Al2O3-skiktet är utfällt under kärnbildning därav genom modifikation av kärnbildningsytan genom aluminiserande och oxiderande steg och att kärnbildningsytan är ett bindeskikt av (Ti,Al)(C,O,N) med ökande aluminiuminnehåll mot kärnbildningsytan.
2. Skär enligt föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att substratet omfattar hårdmetall, CBN eller sintrad CBN-legering.
3. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen omfattar ett första skikt närliggande substratet av CVD Ti(C,N), CVD TiN, CVD TiC, MTCVD Ti(C,N), MTCVD Zr(C,N), MTCVD Ti(B,C,N), CVD HfN eller kom- binationer därav företrädesvis av Ti(C,N) med en tjocklek av från 1 till 20 pm, företrädesvis från 1 till 10 pm, och a-Al2O3-skiktet närliggande det första skiktet med en tjocklek av från omkring 1 till 40 pm, företrädesvis från 1 till 20 pm, helst från l till 10 pm.
4. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att a-Al2O3-skiktet är det översta skiktet.
5. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av ett skikt av karbid, nitrid, karbo- nitrid eller karboxynitrid av ett eller flera av Ti, Zr och Hf, med en tjocklek av från omkring 0,5 till 3 pm, företrädesvis 0,5 till 1,5 pm, ovanpå a-Al2O3-skiktet.
6. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av ett skikt av karbid, nitrid, karbo- 10 15 20 10 nitrid eller karbooxynitrid av ett eller flera av Ti, Zr och Hf, med en tjocklek av från omkring 1 till 20 pm, företrädesvis 2 till 8 pm, ovanpå a-Al2O3-skiktet.
7. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av ett skikt av K-Al2O3 eller 7-Al2O3 ovanpå a-Al2O3 med en tjocklek av från 0,5 till 10, företrädesvis från l till 5 pm.
8. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av ett skikt av TiN mellan substrat och första skikt med en tjocklek av <3 pm, företrädesvis 0,5-2 pm.
9. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att substratet omfattar en hàrdmetall med en bindefasanrikad ytzon.
10. Sätt att tillverka ett skär enligt krav l bestående av ett substrat åtminstone delvis belagt med en beläggning med en to- tal tjocklek av 10-40 pm, företrädesvis 15-25 pm, bestående av ett eller flera refraktära skikt av vilka åtminstone ett skikt är ett aluminiumoxidskikt belagt med CVD-teknik k ä n n e t e c k n a t av att kärnbildning av a-Al2O3-skiktet uppnås genom modifikation av kärnbildningsytan genom aluminiserande och oxiderande steg och att kärnbildningsytan är ett bindeskikt av (Ti,Al)(C,O,N) med ökande aluminiuminnehåll mot kärnbildningsytan.
SE0201417A 2002-05-08 2002-05-08 Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD SE525581C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0201417A SE525581C2 (sv) 2002-05-08 2002-05-08 Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD
KR1020030029081A KR101133946B1 (ko) 2002-05-08 2003-05-07 Ｃｖｄ에 의하여 생성된 강화 알루미나층
JP2003130325A JP4477308B2 (ja) 2002-05-08 2003-05-08 切削工具インサート
US10/431,505 US7163735B2 (en) 2002-05-08 2003-05-08 Enhanced alumina layer produced by CVD
CN031309585A CN1456703B (zh) 2002-05-08 2003-05-08 通过化学气相淀积产生的增强氧化铝层
US11/097,126 US7094447B2 (en) 2002-05-08 2005-04-04 Enhanced alumina layer produced by CVD
US11/514,246 US7396581B2 (en) 2002-05-08 2006-09-01 Enhanced alumina layer produced by CVD

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0201417A SE525581C2 (sv) 2002-05-08 2002-05-08 Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0201417D0 SE0201417D0 (sv) 2002-05-08
SE0201417L SE0201417L (sv) 2003-11-09
SE525581C2 true SE525581C2 (sv) 2005-03-15

Family

ID=20287828

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0201417A SE525581C2 (sv) 2002-05-08 2002-05-08 Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD

Country Status (5)

Country Link
US (3) US7163735B2 (sv)
JP (1) JP4477308B2 (sv)
KR (1) KR101133946B1 (sv)
CN (1) CN1456703B (sv)
SE (1) SE525581C2 (sv)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7442432B2 (en) 2004-11-05 2008-10-28 Seco Tools Ab Alumina layer with controlled texture
US7442431B2 (en) 2004-11-05 2008-10-28 Seco Tools Ab Enhanced alumina layer with texture
US7455900B2 (en) 2004-11-05 2008-11-25 Seco Tools Ab Alumina layer with enhanced texture

Families Citing this family (60)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2865784A1 (en) * 2002-08-08 2015-04-29 Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) Process for producing alumina coating composed mainly of alpha-type crystal structure
SE526602C2 (sv) * 2003-10-27 2005-10-18 Seco Tools Ab Belagt skär för grovsvarvning
DE102004010285A1 (de) * 2004-03-03 2005-09-29 Walter Ag Beschichtung für ein Schneidwerkzeug sowie Herstellungsverfahren
US7455918B2 (en) * 2004-03-12 2008-11-25 Kennametal Inc. Alumina coating, coated product and method of making the same
KR100983551B1 (ko) 2004-07-29 2010-09-24 쿄세라 코포레이션 표면피복 절삭공구
JP4438609B2 (ja) * 2004-11-16 2010-03-24 アイシン精機株式会社 ピストン
JP4518260B2 (ja) * 2005-01-21 2010-08-04 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層が高速断続切削加工ですぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
SE528696C2 (sv) * 2005-02-25 2007-01-23 Sandvik Intellectual Property CVD-belagt skär av hårdmetall, cermet eller keramik och sätt att tillverka detsamma
US7799413B2 (en) * 2005-06-17 2010-09-21 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool insert
SE529023C2 (sv) * 2005-06-17 2007-04-10 Sandvik Intellectual Property Belagt skär av hårdmetall
SE529015C2 (sv) * 2005-09-09 2007-04-10 Sandvik Intellectual Property PVD-belagt skärverktygsskär tillverkat av hårdmetall
US7670674B2 (en) * 2005-09-09 2010-03-02 Sandvik Intellectual Property Ab PVD coated cutting tool
SE529051C2 (sv) * 2005-09-27 2007-04-17 Seco Tools Ab Skärverktygsskär belagt med aluminiumoxid
JP2007136631A (ja) † 2005-11-21 2007-06-07 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 刃先交換型切削チップ
US8080312B2 (en) * 2006-06-22 2011-12-20 Kennametal Inc. CVD coating scheme including alumina and/or titanium-containing materials and method of making the same
EP1905870A3 (en) * 2006-09-27 2008-05-14 Seco Tools Ab Alumina layer with enhanced texture
CN101164996B (zh) * 2006-10-16 2010-09-01 宁波大学 一种含碳化硅晶须以及棒状氧化铝嵌入颗粒的碳化硅陶瓷
SE531670C2 (sv) * 2007-02-01 2009-06-30 Seco Tools Ab Texturerat alfa-aluminiumoxidbelagt skär för metallbearbetning
SE532023C2 (sv) * 2007-02-01 2009-09-29 Seco Tools Ab Texturhärdat alfa-aluminiumoxidbelagt skär för metallbearbetning
SE531929C2 (sv) * 2007-07-13 2009-09-08 Seco Tools Ab Belagt hårdmetallskär för svarvning av stål eller rostfritt stål
US8080323B2 (en) * 2007-06-28 2011-12-20 Kennametal Inc. Cutting insert with a wear-resistant coating scheme exhibiting wear indication and method of making the same
US20090004449A1 (en) * 2007-06-28 2009-01-01 Zhigang Ban Cutting insert with a wear-resistant coating scheme exhibiting wear indication and method of making the same
WO2009107648A1 (ja) * 2008-02-27 2009-09-03 京セラ株式会社 表面被覆部材および切削工具
US20100129626A1 (en) 2008-11-24 2010-05-27 Langhorn Jason B Multilayer Coatings
US20110066253A1 (en) 2008-11-24 2011-03-17 Depuy Products, Inc. Ceramic coated orthopaedic implants and method of making such implants
US20100255337A1 (en) * 2008-11-24 2010-10-07 Langhorn Jason B Multilayer Coatings
US8668982B2 (en) 2009-11-10 2014-03-11 Kennametal Inc. Coated cutting insert and method for making the same
US8323783B2 (en) * 2009-11-10 2012-12-04 Kennametal Inc. Coated cutting insert and method for making the same
JP5447845B2 (ja) * 2010-03-26 2014-03-19 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
JP5693039B2 (ja) * 2010-04-27 2015-04-01 京セラ株式会社 表面被覆部材
EP2395126A1 (en) * 2010-06-08 2011-12-14 Seco Tools AB Textured alumina layer
EP2446988A1 (en) 2010-10-29 2012-05-02 Seco Tools AB Cutting tool insert with an alpha-alumina layer having a multi-components texture
US8507082B2 (en) * 2011-03-25 2013-08-13 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools
CN102883841B (zh) * 2011-05-10 2015-01-28 住友电工硬质合金株式会社 表面被覆切削工具
US20130028829A1 (en) * 2011-07-28 2013-01-31 Hagopian John G System and method for growth of enhanced adhesion carbon nanotubes on substrates
ES2567039T5 (es) * 2011-09-16 2019-07-03 Walter Ag Herramienta de corte revestida con alúmina alfa que contiene azufre
DE102011053705A1 (de) * 2011-09-16 2013-03-21 Walter Ag Schneideinsatz und Verfahren zu dessen Herstellung
EP2604720A1 (en) 2011-12-14 2013-06-19 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool and method of manufacturing the same
CN103173761B (zh) * 2011-12-23 2015-08-19 株洲钻石切削刀具股份有限公司 改善涂层结构的切削刀具及其制备方法
JP5831704B2 (ja) * 2012-03-06 2015-12-09 三菱マテリアル株式会社 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐欠損性を備える表面被覆切削工具
JP2013220521A (ja) * 2012-04-19 2013-10-28 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 切削工具用の基材および表面被覆切削工具
CN105051248B (zh) 2013-03-21 2018-03-20 钴碳化钨硬质合金公司 用于切削工具的涂层
US9371580B2 (en) 2013-03-21 2016-06-21 Kennametal Inc. Coated body wherein the coating scheme includes a coating layer of TiAl2O3 and method of making the same
WO2014153469A1 (en) 2013-03-21 2014-09-25 Kennametal Inc. Coatings for cutting tools
WO2015114049A1 (en) 2014-01-30 2015-08-06 Sandvik Intellectual Property Ab Alumina coated cutting tool
EP2902528B1 (en) 2014-01-30 2016-06-29 Walter Ag Alumina coated cutting tool with zigzag alumina grain boundaries
US9719175B2 (en) 2014-09-30 2017-08-01 Kennametal Inc. Multilayer structured coatings for cutting tools
US9650714B2 (en) 2014-12-08 2017-05-16 Kennametal Inc. Nanocomposite refractory coatings and applications thereof
US9650712B2 (en) 2014-12-08 2017-05-16 Kennametal Inc. Inter-anchored multilayer refractory coatings
EP3034652A1 (en) * 2014-12-19 2016-06-22 Sandvik Intellectual Property AB CVD coated cutting tool
RU2704949C2 (ru) * 2014-12-19 2019-10-31 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Режущий инструмент с хогф-покрытием
WO2017037797A1 (ja) * 2015-08-28 2017-03-09 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具
WO2017061059A1 (ja) * 2015-10-09 2017-04-13 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
CN105603387B (zh) * 2016-02-11 2018-04-03 广东工业大学 氮化硼系复合涂层、具有该复合涂层的梯度超细硬质合金刀具及其制备方法
EP3263743A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-03 Sandvik Intellectual Property AB Cvd coated cutting tool
EP3263738B1 (en) * 2016-07-01 2018-12-05 Walter Ag Cutting tool with textured alumina layer
JP6955706B2 (ja) * 2016-10-24 2021-10-27 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
JP6210346B1 (ja) * 2016-11-02 2017-10-11 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
EP3848484A3 (en) 2020-01-10 2021-09-15 Sakari Ruppi Improved alumina layer deposited at low temperature
EP3848485A1 (en) 2020-01-10 2021-07-14 Sakari Ruppi Improved alpha alumina layer deposited with controlled textures

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US348841A (en) * 1886-09-07 Foiieth to william g
US1658669A (en) * 1926-06-02 1928-02-07 Gen Electric Thermal responsive device
GB588829A (en) * 1944-07-22 1947-06-04 Leonard Satchwell Improvements in thermal regulators for electrical heating apparatus
US2975307A (en) * 1958-01-02 1961-03-14 Ibm Capacitive prime mover
US3452175A (en) * 1967-05-29 1969-06-24 Atomic Energy Commission Roller-band devices
US3452309A (en) * 1967-11-15 1969-06-24 Atomic Energy Commission Roller-band devices
US3641296A (en) * 1970-07-02 1972-02-08 Puritan Bennett Corp Roller-band device with diverging walls biasing means
US3725835A (en) * 1970-07-20 1973-04-03 J Hopkins Memory material actuator devices
US4027953A (en) * 1976-03-10 1977-06-07 Donald F. Hassinger Switch controlled adjustable rear view mirror with bimetal means
US4150544A (en) * 1976-10-14 1979-04-24 Pachter John J Engine
JPS5945755B2 (ja) 1979-01-29 1984-11-08 三菱マテリアル株式会社 被覆超硬スロ−アウエイチツプ
US4559512A (en) * 1983-03-14 1985-12-17 Raychem Corporation Self-protecting and conditioning memory metal actuator
JPS6032980A (ja) * 1983-08-03 1985-02-20 Hitachi Ltd 駆動装置
JPS6081476A (ja) * 1983-10-12 1985-05-09 Hitachi Ltd アクチユエ−タ
DE69007885T2 (de) 1989-07-13 1994-07-28 Seco Tools Ab Mit mehreren Oxiden beschichteter Karbidkörper und Verfahren zu seiner Herstellung.
JP3408267B2 (ja) * 1992-04-17 2003-05-19 東芝タンガロイ株式会社 結晶配向の多層被覆焼結合金
SE501527C2 (sv) 1992-12-18 1995-03-06 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
SE502174C2 (sv) 1993-12-23 1995-09-04 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
SE502223C2 (sv) * 1994-01-14 1995-09-18 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
SE509201C2 (sv) * 1994-07-20 1998-12-14 Sandvik Ab Aluminiumoxidbelagt verktyg
SE514181C2 (sv) * 1995-04-05 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårmetallskär för fräsning av gjutjärn
SE514177C2 (sv) * 1995-07-14 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär för intermittent bearbetning i låglegerat stål
SE509560C2 (sv) 1996-09-06 1999-02-08 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär för bearbetning av gjutjärn
JP3031907B2 (ja) * 1998-03-16 2000-04-10 日立ツール株式会社 多層膜被覆部材
DE69901985T2 (de) * 1998-07-29 2002-12-05 Toshiba Tungaloy Co Ltd Aluminiumoxid-beschichteter Werkzeugteil
JP3678924B2 (ja) 1998-11-05 2005-08-03 日立ツール株式会社 酸化アルミニウム被覆工具
US6221469B1 (en) * 1998-12-09 2001-04-24 Seco Tools Ab Grade for steel
DE19962056A1 (de) * 1999-12-22 2001-07-12 Walter Ag Schneidwerkzeug mit mehrlagiger, verschleissfester Beschichtung
SE519339C2 (sv) * 2000-11-22 2003-02-18 Sandvik Ab Skärverktyg belagt med aluminiumoxid och sätt att tillverka detsamma
SE522736C2 (sv) 2001-02-16 2004-03-02 Sandvik Ab Aluminiumoxidbelagt skärverktyg och metod för att framställa detsamma

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7442432B2 (en) 2004-11-05 2008-10-28 Seco Tools Ab Alumina layer with controlled texture
US7442431B2 (en) 2004-11-05 2008-10-28 Seco Tools Ab Enhanced alumina layer with texture
US7455900B2 (en) 2004-11-05 2008-11-25 Seco Tools Ab Alumina layer with enhanced texture
US7695764B2 (en) 2004-11-05 2010-04-13 Seco Tools Ab Alumina layer with enhanced texture
US7914849B2 (en) 2004-11-05 2011-03-29 Seco Tools Ab Alumina layer with controlled texture
US7955651B2 (en) 2004-11-05 2011-06-07 Seco Tools Ab Enhanced alumina layer with texture

Also Published As

Publication number Publication date
SE0201417D0 (sv) 2002-05-08
CN1456703A (zh) 2003-11-19
CN1456703B (zh) 2010-05-26
JP4477308B2 (ja) 2010-06-09
SE0201417L (sv) 2003-11-09
US7094447B2 (en) 2006-08-22
US20040028951A1 (en) 2004-02-12
US7396581B2 (en) 2008-07-08
JP2003340610A (ja) 2003-12-02
US20070099029A1 (en) 2007-05-03
KR20030087577A (ko) 2003-11-14
US20050170163A1 (en) 2005-08-04
US7163735B2 (en) 2007-01-16
KR101133946B1 (ko) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE525581C2 (sv) Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD
KR102478912B1 (ko) Cvd 코팅된 절삭 공구
KR100407899B1 (ko) 코팅된절삭삽입체
KR101260694B1 (ko) 산화물로 피복된 절삭 공구
US7985471B2 (en) Coated cutting tool
JP6931610B2 (ja) Ｃｖｄコーティングされた切削工具
WO2013038000A1 (en) Grain boundary engineered alpha-alumina coated cutting tool
SE526602C2 (sv) Belagt skär för grovsvarvning
SE529200C2 (sv) Belagt skär, metod för dess framställning samt användning
SE528430C2 (sv) Med aluminiumoxid belagt skärverktygsskär samt metod att framställa detta
KR20120140642A (ko) 고속 기계가공 방법 및 피복 절삭공구
WO2011112334A2 (en) Coated ceramic cutting insert and method of making the same
JP3671623B2 (ja) 被覆超硬合金
CN109311099A (zh) 表面被覆切削工具
CN110678579B (zh) 涂层切削工具
EP1477581A1 (en) Enhanced alumina layer produced by CVD
JP3360565B2 (ja) 硬質被覆層がすぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
KR20210023889A (ko) 피복 절삭 공구
WO2021250841A1 (ja) 切削工具
WO2021250842A1 (ja) 切削工具
JPH11512033A (ja) 被膜された旋削用インサート
WO2021250840A1 (ja) 切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed