SE526602C2 - Belagt skär för grovsvarvning - Google Patents

Belagt skär för grovsvarvning

Info

Publication number
SE526602C2
SE526602C2 SE0302842A SE0302842A SE526602C2 SE 526602 C2 SE526602 C2 SE 526602C2 SE 0302842 A SE0302842 A SE 0302842A SE 0302842 A SE0302842 A SE 0302842A SE 526602 C2 SE526602 C2 SE 526602C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
hkl
cemented carbide
mtcvd
binder phase
coating
Prior art date
Application number
SE0302842A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0302842D0 (sv
SE0302842L (sv
Inventor
Sakari Ruppi
Silvi Dahlund
Jenni Zackrisson
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 SE0302842A priority Critical patent/SE526602C2/sv
Publication of SE0302842D0 publication Critical patent/SE0302842D0/sv
Priority to DE602004018594T priority patent/DE602004018594D1/de
Priority to AT04445110T priority patent/ATE418628T1/de
Priority to EP04445110A priority patent/EP1528125B1/en
Priority to BR0404604-8A priority patent/BRPI0404604A/pt
Priority to CZ2004-1068A priority patent/CZ305063B6/cs
Priority to CNB200410087927XA priority patent/CN100445000C/zh
Priority to US10/973,899 priority patent/US7135221B2/en
Publication of SE0302842L publication Critical patent/SE0302842L/sv
Publication of SE526602C2 publication Critical patent/SE526602C2/sv

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys 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
    • C22C29/08—Alloys 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
    • 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
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/048—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material with layers graded in composition or physical properties
    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware
    • 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
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/27—Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition
    • 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
    • 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
    • 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

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Turning (AREA)
  • Confectionery (AREA)

Description

W H 20 25 30 35 40 egenskaper än a-fasen. Följaktligen har a-aluminiumoxid hittills endast använts vid tillämpningar där slitstyrka är huvudkravet, d v s. för sorter med relativt låg Co-halt.
Sammanfattning av föreliggande uppfinning Det har överraskande visat sig att en relativt tjock a-alumi- niumoxid med kraftig textur i kombination med ett substrat med re- lativt hög kobolthalt visar förbättrad eggstyrka och -seghet i me- del- och grovsvarvning av stål och svarvning av rostfria stål.
Kort beskrivning av figurerna Fig. 1 visar strukturen av skäret enligt uppfinningen i unge- fär l2OOX förstoring.
Fig. 2a och 2b visar förslitningen av skäreggarna efter bear- betningsprovet i Exempel 4.
Fig. 3 visar antalet oskadade skäreggar vs. matning i skär- provet i Exempel 5.
Detaljerad beskrivning av föreliggande uppfinning Enligt föreliggande uppfinning föreligger ett belagt skär- verktygsskär bestående av en hårdmetallkropp med en sammansättning av 7-12 vikt-%, företrädesvis 8-ll vikt-%, helst 8,5-9,5 vikt-% Co, 5-ll vikt-%, företrädesvis 6,5-9,5 vikt-%, kubiska karbider av metallerna från grupperna IVB, VB och VIB i det periodiska sys- temet, företrädesvis Ti, Nb och Ta, och som rest WC. Förhållandet mellan viktskoncentrationerna av Ta och Nb är inom 1,0-3,0, före- trädesvis 1,5-2,5. Förhållandet mellan viktskoncentrationerna av Ti och Nb är inom 0,5-1,5, företrädesvis 0,8-1,2.
Koboltbindefasen är högt legerad med wolfram. Koncentrationen av W i bindefasen kan uttryckas som S-värdet = G / 16,1, där G är uppmätt magnetiskt moment av bindefasen i pTnßkg4. S-värdet beror på halten wolfram i bindefasen och ökar med minskande wolframhalt.
Sá för ren kobolt eller en bindefas som är mättad med kol, S=1 och för en bindefas som innehåller W i en mängd som motsvarar gräns- linjen till bildning av n-fas, S=O,78.
Den har nu befunnits enligt föreliggande uppfinning att för- bättrade skärprestanda åstadkommes om hårdmetallkroppen har ett S- värde inom området 0,79-0,89, företrädesvis 0,81-0,85.
Dessutom är medelinterceptlängden för wolframkarbidfasen mätt på ett slipat och polerat representativt tvärsnitt i området 0,7- 10 H 20 25 30 35 40 1,4 um, företrädesvis 0,9-1,3 um, helst l,l-1,3 um. Interceptläng- den mäts med hjälp av bildanalys på bilder med en förstoring av l00OOx och beräknas som genomsnittligt medelvärde av ungefär l000 interceptlängder.
I en utföringsform är hårdmetallen tillverkad med alla tre faserna likformigt fördelade i materialet.
I en föredragen utföringsform är hårdmetallen försedd med en 10-40 pm tjock, företrädesvis 20-40 pm tjock, helst 20-30 um tjock, bindefasanrikad ytzon väsentligen fri från kubisk karbidfas med en medelbindefashalt i området 1,2-2,5 gånger den nominella bindefas- halten.
Skär enligt den föredragna utföringsformen omfattande ett hårdmetallsubstrat bestående av en bindefas av Co, WC och en ku- bisk karbonitridfas med en bindefasanrikad ytzon väsentligen fri från kubisk fas och en beläggning tillverkas av en pulverblandning innehållande 7-12 vikt-%, företrädesvis 8-ll vikt-% bindefas be- stående av Co och 5-ll vikt-%, företrädesvis 6,5-9,5 vikt-%, ku- biska karbider av metallerna från grupper IVB, VB och VIB av det Nb och Ta, Förhållandet mellan viktskoncentrationerna av Ta och Nb är inom periodiska systemet, företrädesvis Ti, och som rest WC. 1,0-3,0, företrädesvis 1,5-2,5. Förhållandet mellan viktskoncent- rationerna av Ti och Nb är inom 0,5-1,5, företrädesvis 0,8-1,2.
Väl kontrollerade mängder av kväve tillsätts genom pulvret t ex som nitrider. Optimal mängd kväve som skall tillsättas beror på sammansättningen av hårdmetallen och särskilt på mängden av ku- biska faser och är högre än l,7%, företrädesvis 1,8-5,0%, helst 3,0-4,0 vikt-%, av vikten av elementen från grupperna IVB och VB i det periodiska systemet. De exakta betingelserna beror i viss ut- sträckning på utformningen av sintringsutrustning som används. Det är inom fackmannens kompetensområde att fastställa och att modifi- era kvävetillsatsen och sintringsprocessen i enlighet med förelig- gande beskrivning för att erhålla det önskade resultatet.
Råmaterialet blandas med pressmedel och eventuellt W så att det önskade S-värdet uppnås och blandningen mals och spraytorkas för att erhålla ett pulvermaterial med önskade egenskaper. Sedan pressas och sintras pulvermaterialet. Sintring utförs vid en tem- peratur av 1300-l500°C, i en kontrollerad atmosfär av omkring 50 mbar följt av kylning. Efter konventionella eftersintringsbehand- lingar omfattande eggavrundning utfälls en hård, slitstark belägg- ning enligt nedan med CVD- eller MT-CVD-teknik.
W U 20 25 30 35 Beläggningen omfattar ett första skikt närliggande kroppen 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 MTCVD Ti(C,N) med en tjocklek av från 1 till 10 pm, företrädesvis från 3 till 8 pm, helst omkring 6 pm och d-A12O3-skikt närliggande sagda första skikt med en tjocklek av från omkring 2 till 12 pm, företrädesvis från 3 till 10 pm, helst omkring 5 pm. Företrädesvis finns det ett mellanliggande skikt av TiN mellan substratet såväl som i sagda första skikt båda med en tjocklek av <3 pm, företrä- desvis omkring 0,5 pm.
I en utföringsform är d-Al2O3-skiktet är det yttersta skik- tet.
I en föredragen utföringsform finns det ett skikt av karbid, nitrid, karbonitrid eller karbooxynitrid av ett eller flera av Ti, Zr och Hf, med en tjocklek av från omkring 0,5 till 3 pm, företrä- desvis 0,5 till 1,5 pm ovanpå a-A12O3-skikt.
Den totala beläggningstjockleken skall vara 7-15 pm, företrä- desvis 8-13 pm. d-Al2O3-skiktet är sammansatt av kolumnära korn med en kraf- tig (012)-textur. De kolumnära kornen har ett längd/bredd förhål- lande av från 2 till 10, företrädesvis 4 till 8 med en bredd av 0,5-3,0 pm, företrädesvis 0,5-2,0 helst 0,5-1,5.
Texturkoefficienterna (TC) för d-Al2O3-skiktet bestäms på följande sätt: där I(hkl) = intensiteten av (hkl)-reflexen Io(hkl) = standardintensiteten enligt JCPDS-kortet nr 46-1212 n = antal reflexer som används i beräkningen (hkl) reflexer som används är: (012), (104), (110), (113), (024), (116).
Texturen hos aluminiumoxidskiktet definieras på följande sätt: TC(012) > 2,2, företrädesvis 2,8-3,5 och den relaterade TC(024) > 0,6 x TC(012) och samtidigt TC(104), TC(110), TC(l13), TC(116) < 0,4, företrädesvis < 0,3.
N 20 25 30 Det noteras att intensiteterna för planen 012 och 024 är relaterade. a-Al2O3 utfälls på ett Ti(C,N)-skikt vilket erhålls företrä- desvis med MTCVD. Åtskilliga steg behövs för att kontrollera kärn- bildningen som beskrivs i Svenska Patentansökan 0201417-3. Först utfälls på Ti(C,N)-skiktet ett modifierat bindeskikt beskrivet i US 5,l37,774 nat av närvaron av en Al-koncentrationsgradient. (betecknat kappa-bindning i detta patent) känneteck- Den kontrollerade oxidationsbehandlingen utförs i detta fall med användning av en C02/H2/N2 gasblandning resulterande i en lägre O-potential än i 0201417-3 som förbättrar texturen (012) steget är kort och kan följas av en kort behandling med en ytterligare. Oxidations- AlCl3/H2-blandning, åter följt av ett kort oxidationssteg. Detta slag av pulserande (Al-behandlingar/oxidation)-behandlingar skapar fördelaktiga kärnbildningsplatser för a-Al2O3 och en stark (012)- textur. Tillväxten av aluminiumoxidskiktet ovanpå ytan av modifi- erat bindeskikt startas genom att introducera reaktantgaserna i följande ordning: CO, AlCl3, C02. Temperaturen skall företrädesvis vara omkring 1000 °C.
Exempel Exempel 1 Uppfinningen Ett hårdmetallsubstrat i enlighet med uppfinningen med sam- 3,6 vikt-% TaC, 2,2 vikt-% NbC, 2,9 (Ti,W)C 50/50 (H.C. Starck), l,l vikt-% TiN och rest WC, med en bindefas legerad med W motsvarande ett S-värde av 0,83 mansättningen 9,0 vikt-% Co, vikt-% framställdes genom konventionell malning av råmaterialpulver, pressning till presskroppar och efterföljande sintring vid 1430 °C.
Undersökning av mikrostrukturen efter sintring visade att hårdme- tallskären hade en kubisk karbidfri zon med en tjocklek av 22 pm.
Koboltkoncentration i zonen var 1,4 gånger den i det inre av sub- stratet. Medelinterceptlängden av wolframkarbidfasen var 1,2 pm.
W 526 Exempel 2 602 Hårdmetallskär från Exempel 1 belades med ett skikt av MTCVD- Ti(C,N) enligt steg 1 (nedan). Tjockleken av MTCVD-skiktet var om- kring 6 pm. På detta skikt utfälldes följande aluminiumoxid-skikt: a) 5 um a-Al2O3 utfälldes enligt steg 2-6: (Uppfinning).
Steg 1: MTCVD beläggning Gasblandning TiCl4 = 4,0% cH3cN = 1,0% N2 = 20% Balans: H2 Tid 150 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 % N2 = 5-6% Balans: H2 Tid 60 min Temperatur 1000 °C Tryck 100 mbar Steg 3: Aluminiserande steg Gasblandning AlCl3 = 0,8 -4,2% Balans: H2 Tid 15 min eller 2 min pulserande Temperatur 1000 °C Tryck 50 mbar Steg 4: Oxiderande steg Gasblandning CO2 = O,1% Balans: H2+ 20% N2 Tid 2 min eller 20 s pulserande Temperatur 1000 °C Tryck 100 mbar m ro ax 602 7 Steg 5: Kärnbildningssteg Gasblandning AlCl3 = ,2 % HCl = 2,0 % C02 = 1,9 % Balans H2 Tid 60 min Temperatur 1000 °C Tryck 210 mbar Steg 6: Beläggning Gasblandning AlCl3 = 3,9 % HCl = 1,5 % C02 = 6,2% H23 = 0,296 Balans: H2 Tid 300 min Temperatur 1000 °C Tryck 50 mbar b) 5 pm a-Al2O3 utfälldes enligt känd teknik, där d-Al2O3- skiktet utfälldes utan oxidation resulterande i en epitaxiell tillväxt av a-Al2O3 på Ti(C,N). (Känd teknik). c) 5 pm a~Al2O3 utfälldes enligt känd teknik. Kärnbild- ningskontrollen gav inte i detta fall 100% ren d-Al2O3 utan en blandning av K-Al2O3 och a-Al2O3 i stället. K-Al2O3-fasen transfor- merades under beläggningsprocessen till d-Al2O3 med en hög dislo- kationstäthet som resultat. (Känd teknik).
Den totala beläggningstjockleken av de experimentella belägg- ningarna var 11 pm i samtliga fall.
Exempel 3 Skären från Exempel 2a och 2c (alfa-oxider) studerades med användning av röntgendiffraktion. Beläggning c uppvisade en slump- vis textur men beläggningen a enligt denna uppfinning visade en klar (012)-textur. Tabell 1 visar de erhållna texturkoefficien- terna för beläggning a. 5 N 15 20 25 30 602 8 Tabell l.
Hkl Uppfinning (beläggning a) 012 3,39 104 0,11 110 0,22 ll3 0,15 024 2,04 116 0,09 Exempel 4 Skär enligt uppfinningen (beläggning a) från Exempel 2 prova- des mot skär enligt känd teknik, (beläggning c från Exempel 2), under följande betingelser.
Arbetsstycke: Cylindrisk stång Skärtyp: CNMGl20408-M3 Skärhastighet 220 m/min Matning: 0,4 mm/varv Skärdjup: 2,5 mm Tid i ingrepp: 4,7 min Anmärkning: Intermittent bearbetning utan kylmedel Skäreggarna visas i Fig. 2 efter 4,7 min ingrepp. Skären framställda enligt känd teknik visade stark eggurflisning och gropförslitning medan de enligt uppfinningen inte hade någon ur- flisning. Förslitningen på dessa skär var mycket likformig och skären skulle kunna ha använts mycket längre.
Detta demonstrerar att a-Al2O3 med en textur enligt uppfin- ningen har ett mycket segare och slitstarkare uppförande än u- Al2O3 framställd enligt känd teknik.
Exempel 5 Skär a) och b) från Exempel 2 jämfördes i metallbearbetning.
Beläggning a är sammansatt av defektfri a-Al2O3 enligt uppfin- ningen och beläggning b är sammansatt av a-Al2O3 enligt känd tek- nik. Provbetingelserna var följande: Arbetsstycke: Cylindrisk spàrad stång Material: SS1672-08 10 15 20 25 30 35 cm P3 CA Ch CD NJ 9 Skär typ: CNMG120408-M5 Skärhastighet 80 m/min Matning: 0,1, 0,125, 0,16, 0,20, 0,315, 0,4, 0,5, 0,63, 0,8, 1,0 mm/varv gradvis ökat efter 10 mm längd i ingrepp Skärdjup: 2,0 mm Anmärker: Intermittent bearbetningsprov utan kylning.
Gradvis ökad matning till brott. 10 eggar av vardera varianten prövades.
Livslängd kriterier: Resultaten presenteras i Fig 3.
Av resultaten i Fig. 3 är det uppenbart att skären enligt uppfinningen sammansatta av a-Al2O3 med en textur uppvisade en mycket bättre seghet än de av d-Al2O3 framställda enligt känd tek- nik.
Exempel 6 Beläggningarna a och b från Exempel 2 prövades under följande betingelser.
Arbetsstycke: Cylindrisk stång Material: SSl672-08 Skärtyp: CNMG120408-M5 Skärhastighet 250 m/min Matning: 0,4 mm/varv Skärdjup: 2,0 mm Tid i ingrepp: 3,6 min Anmärkning: Intermittent bearbetningsprov utan kylmedel; tre eggar av vardera varianten prövades.
Tidigare kända skär belagda med a-Al2O3 hade kraftig plastisk deformation efter 3,6 min ingrepp medan de framställda enligt upp- finningen uppvisade mycket liten plastisk deformation. Överlägsen- heten av a-Al2O3 för att förhindra plastisk deformation är klar.
Exempel 7 Följande tre varianter prövades vid intermittent svarvning i rostfritt stål. a. Uppfinning Exempel 2a N Ü 20 25 30 35 40 602 W b. Starkt ledande svarvning av rostfritt c. Starkt ledande svarvning av rostfritt sort från konkurrent 1 för intermittent stål. sort från konkurrent 2 för intermittent stål.
Arbetsstycke: Cylindrisk stång Material: SS2343 skär typ: cNMG120408-M3 Skärhastighet 150 m/min Matning: 0,4 mm/varv Skärdjup: 2,0 mm Tid i ingrepp: 7,6 min Anmärker: Intermittent bearbetning med kylmedel; tre eggar av vardera varianten provades.
Efter 7,6 minuter mättes fasförslitningen av de två varian- terna: Variant Fasförslitning (mm) a. Uppfinning 0,20 b. Konkurrent 1 0,29 c. Konkurrent 2 0,26 Resultaten visar att hårdmetallverktygen med ett skikt av a- Al2O3 med en textur enligt uppfinningen företer förbättrad livs- längd jämfört med konkurrentprodukter.
Exempel 8 Samma varianter som provades i Exempel 5 och 6 provades även i kontinuerlig svarvning i vanligt kol stål. Skärdata var: Arbetsstycke: Cylindrisk stång Material: SSl672-08 Skärtyp: CNMGl204l2-M3 Skärhastighet: 300 m/min Matning: 0,4 mm/varv Skärdjup: 2,0 mm Anmärker: Kontinuerligt ingrepp med kylmedel Livslängdskriterium: Fasförslitning >0,3 mm, tre eggar av vardera varianten provades. 10 526 602 ll Resultat Livslängd (min) Uppfinning 9,0 Känd teknik 6,0 Provresultatet visar att hårdmetallen enligt uppfinningen, d v s. med ett beläggningsskikt av a-Al2O3 med en textur, företer längre livslängd än tidigare kända material med a-Al2O3 i kontinu- erlig bearbetning.
Exemplen ovan visar sålunda att hàrdmetallen enligt uppfin- ningen är överlägsen tidigare kända material både beträffande slitstyrka och seghet.

Claims (5)

H N 24 30 36 U Krav
1. Skär speciellt användbart för seghetskrävande bearbetning såsom medium- och grovsvarvning av stål och även för svarvning i rostfria stål bestående av ett hårdmetallsubstrat och en belägg- ning k ä n n e t e c k n a t av att: hàrdmetallsubstratet omfattar - WC, 7-12 vikt-% Co och 5-11 vikt-% kubiska karbider av me- taller från grupperna IVb, Vb och VIb i det periodiska systemet Ta och Nb med ett förhållande mellan viktshal- terna av Ta och Nb av 1,0-3,0, företrädesvis Ti, företrädesvis 1,5-2,5 - en Co-bindefas som är högt legerad med W och har ett S- värde av 0,79-0,89 - wolframkarbidfasen har en medelinterceptlängd av 0,7-1,4 pm och - beläggningen omfattar ett första skikt närliggande hårdme- tallsubstratet 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 MTCVD Ti(C,N), med en tjocklek av från 1 till 10 pm, företrädesvis från 3 till 8 pm, helst omkring 6 pm och ett 2-12 pm aluminiumoxidskikt sammansatt av kolumnära a-A12O3 korn med texturkoefficienter a) TC(Ol2) >2,2, företrädesvis 2,5 -3,5 och den tillhörande TC(024)> 0,6 x TC(Ol2) b) TC(l04), TC(110), vis <0,3 TC(113), TC(1l6) alla< 0,4, företrädes- varvid texturkoefficienten TC(hkl) definieras som där I(hkl) = uppmätt intensitet av (hkl)-reflexen Io(hkl) = standardintensitet enligt JCPDS kort nr 46-1212 n = antal reflexer använda i beräkningen (hkl) reflexer som används är: (012), (104), (024), (116).
2. Skär enligt föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att (110), (113), de kolumnära a-Al2O3-kornen har ett längd/bredd-förhållande från 2 12 526 602 13 till 10, företrädesvis 4 till 8, med en bredd av 0,5-3,0 pm, företrädesvis 0,5-2,0 pm.
3. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av en total beläggningstjocklek av 7-15 pm, företrädesvis 8-13 pm.
4. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att wolframkarbidfasen i substratet har en medelinterceptlängd av 0,7-1,4 pm, företrädesvis 0,9-1,3 pm.
5. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att hårdmetallsubstratet har en binde- fasanrikad ytzon väsentligen fri från kubisk karbid med en tjock- lek av 10-40 pm och en genomsnittlig bindefashalt av 1,2-2,5 av den nominella bindefashalten.
SE0302842A 2003-10-27 2003-10-27 Belagt skär för grovsvarvning SE526602C2 (sv)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0302842A SE526602C2 (sv) 2003-10-27 2003-10-27 Belagt skär för grovsvarvning
DE602004018594T DE602004018594D1 (de) 2003-10-27 2004-10-15 Beschichteter Schneideinsatz zum Schruppen
AT04445110T ATE418628T1 (de) 2003-10-27 2004-10-15 Beschichteter schneideinsatz zum schruppen
EP04445110A EP1528125B1 (en) 2003-10-27 2004-10-15 Coated cutting insert for rough turning
BR0404604-8A BRPI0404604A (pt) 2003-10-27 2004-10-22 Inserção de corte revestida para torneamento duro
CZ2004-1068A CZ305063B6 (cs) 2003-10-27 2004-10-25 Vložka řezného nástroje s ochrannou vrstvou pro hrubé soustružení
CNB200410087927XA CN100445000C (zh) 2003-10-27 2004-10-27 用于粗车削的涂层切削刀片
US10/973,899 US7135221B2 (en) 2003-10-27 2004-10-27 Coated cutting insert for rough turning

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0302842A SE526602C2 (sv) 2003-10-27 2003-10-27 Belagt skär för grovsvarvning

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0302842D0 SE0302842D0 (sv) 2003-10-27
SE0302842L SE0302842L (sv) 2005-04-28
SE526602C2 true SE526602C2 (sv) 2005-10-18

Family

ID=29580145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0302842A SE526602C2 (sv) 2003-10-27 2003-10-27 Belagt skär för grovsvarvning

Country Status (8)

Country Link
US (1) US7135221B2 (sv)
EP (1) EP1528125B1 (sv)
CN (1) CN100445000C (sv)
AT (1) ATE418628T1 (sv)
BR (1) BRPI0404604A (sv)
CZ (1) CZ305063B6 (sv)
DE (1) DE602004018594D1 (sv)
SE (1) SE526602C2 (sv)

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4446469B2 (ja) * 2004-03-12 2010-04-07 住友電工ハードメタル株式会社 被覆切削工具
SE529161C2 (sv) * 2005-06-22 2007-05-22 Seco Tools Ab Skärverktyg med kompositbeläggning för finbearbetning av härdade stål
SE529015C2 (sv) * 2005-09-09 2007-04-10 Sandvik Intellectual Property PVD-belagt skärverktygsskär tillverkat av hårdmetall
SE529051C2 (sv) * 2005-09-27 2007-04-17 Seco Tools Ab Skärverktygsskär belagt med aluminiumoxid
EP1905870A3 (en) 2006-09-27 2008-05-14 Seco Tools Ab Alumina layer with enhanced texture
SE0602815L (sv) * 2006-12-27 2008-06-28 Sandvik Intellectual Property Belagt hårdmetallskär speciellt användbart för tunga grovbearbetningsoperationer
SE531929C2 (sv) * 2007-07-13 2009-09-08 Seco Tools Ab Belagt hårdmetallskär för svarvning av stål eller rostfritt stål
SE531938C2 (sv) * 2007-02-01 2009-09-15 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för fin till medelgrov svarvning av rostfria stål
SE531670C2 (sv) 2007-02-01 2009-06-30 Seco Tools Ab Texturerat alfa-aluminiumoxidbelagt skär för metallbearbetning
SE531930C2 (sv) * 2007-02-01 2009-09-08 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för medelgrov till grov svarvn ing av rostfria stål och varmhållfasta legeringar
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
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
SE532020C2 (sv) 2007-09-13 2009-09-29 Seco Tools Ab Belagt hårdmetallskär för frästillämpningar och tillverkningssätt
SE532043C2 (sv) * 2007-10-10 2009-10-06 Seco Tools Ab CVD-belagt skär för fräsning samt tillverkningsmetod
SE532044C2 (sv) 2007-12-27 2009-10-06 Seco Tools Ab Användning av ett CVD belagt skär vid fräsning
JP5111600B2 (ja) * 2008-02-27 2013-01-09 京セラ株式会社 表面被覆部材および切削工具
SE532049C2 (sv) 2008-03-07 2009-10-13 Seco Tools Ab Oxidbelagt skärverktygsskär för spånavskiljande bearbetning av stål
SE532050C2 (sv) 2008-03-07 2009-10-13 Seco Tools Ab Oxidbelagt skärverktygsskär för spånavskiljande bearbetning av stål
SE532048C2 (sv) 2008-03-07 2009-10-13 Seco Tools Ab Oxidbelagt skärverktygsskär för spånavskiljande bearbetning av stål
SE532047C2 (sv) 2008-03-07 2009-10-13 Seco Tools Ab Oxidbelagt skärverktygsskär för spånavskiljande bearbetning av gjutjärn
SE533154C2 (sv) * 2008-12-18 2010-07-06 Seco Tools Ab Förbättrat belagt skär för grov svarvning
US8323783B2 (en) * 2009-11-10 2012-12-04 Kennametal Inc. Coated cutting insert and method for making the same
US8668982B2 (en) 2009-11-10 2014-03-11 Kennametal Inc. Coated cutting insert and method for making the same
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
KR20130025381A (ko) * 2011-05-10 2013-03-11 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 표면 피복 절삭 공구
DE102011053705A1 (de) * 2011-09-16 2013-03-21 Walter Ag Schneideinsatz und Verfahren zu dessen Herstellung
ES2567039T5 (es) * 2011-09-16 2019-07-03 Walter Ag Herramienta de corte revestida con alúmina alfa que contiene azufre
US9016406B2 (en) * 2011-09-22 2015-04-28 Kennametal Inc. Cutting inserts for earth-boring bits
EP3263743A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-03 Sandvik Intellectual Property AB Cvd coated cutting tool
JP6955706B2 (ja) * 2016-10-24 2021-10-27 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
US10946453B2 (en) * 2016-10-25 2021-03-16 Tungaloy Corporation Coated cutting tool
US11020803B2 (en) * 2016-11-14 2021-06-01 Tungaloy Corporation Coated cutting tool
JP6973026B2 (ja) * 2017-02-20 2021-11-24 株式会社タンガロイ 被覆切削工具

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5487719A (en) 1977-12-23 1979-07-12 Sumitomo Electric Industries Super hard alloy and method of making same
US4610931A (en) 1981-03-27 1986-09-09 Kennametal Inc. Preferentially binder enriched cemented carbide bodies and method of manufacture
US4548786A (en) 1983-04-28 1985-10-22 General Electric Company Coated carbide cutting tool insert
EP0408535B1 (en) 1989-07-13 1994-04-06 Seco Tools Ab Multi-oxide coated carbide body and method of producing the same
SE501527C2 (sv) * 1992-12-18 1995-03-06 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
AT400320B (de) * 1993-06-21 1995-12-27 Plansee Tizit Gmbh Schneidwerkstoff zum fräsen von metallen
SE514181C2 (sv) * 1995-04-05 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårmetallskär för fräsning av gjutjärn
CA2235807C (en) * 1995-10-27 2001-07-24 Teledyne Industries, Inc. Anchored oxide coatings on hard metal cutting tools
SE516017C2 (sv) * 1999-02-05 2001-11-12 Sandvik Ab Hårdmetallskär belagt med slitstark beläggning
SE522736C2 (sv) * 2001-02-16 2004-03-02 Sandvik Ab Aluminiumoxidbelagt skärverktyg och metod för att framställa detsamma
US6733874B2 (en) * 2001-08-31 2004-05-11 Mitsubishi Materials Corporation Surface-coated carbide alloy cutting tool
SE526604C2 (sv) 2002-03-22 2005-10-18 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för svarvning i stål
SE525581C2 (sv) 2002-05-08 2005-03-15 Seco Tools Ab Skär belagt med aluminiumoxid framställt med CVD

Also Published As

Publication number Publication date
SE0302842D0 (sv) 2003-10-27
ATE418628T1 (de) 2009-01-15
DE602004018594D1 (de) 2009-02-05
US7135221B2 (en) 2006-11-14
BRPI0404604A (pt) 2005-06-21
CZ305063B6 (cs) 2015-04-22
EP1528125A2 (en) 2005-05-04
EP1528125B1 (en) 2008-12-24
SE0302842L (sv) 2005-04-28
CN1611313A (zh) 2005-05-04
EP1528125A3 (en) 2006-01-25
CZ20041068A3 (cs) 2005-06-15
CN100445000C (zh) 2008-12-24
US20050129987A1 (en) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE526602C2 (sv) Belagt skär för grovsvarvning
US5786069A (en) Coated turning insert
US6221479B1 (en) Cemented carbide insert for turning, milling and drilling
EP1953258B1 (en) Texture-hardened alpha-alumina coated tool
EP1788124A1 (en) Surface coated cutting tool made of cermet having property-modified alpha type Al2O3 layer of hard coating layer
EP1103635B1 (en) Coated cutting insert for milling and turning applications
SE531929C2 (sv) Belagt hårdmetallskär för svarvning av stål eller rostfritt stål
IL180060A (en) Coated cemented carbide cutting tool milling insert
KR20080072586A (ko) 향상된 알루미나 피복 등급
JP6635340B2 (ja) 表面被覆切削工具およびその製造方法
SE0802599A1 (sv) Förbättrat belagt skär för grov svarvning
CN109311099B (zh) 表面被覆切削工具
SE526674C2 (sv) Belagt hårdmetallskär
JP6519057B2 (ja) 表面被覆切削工具の製造方法
SE510778C2 (sv) Belagt skär för finfräsning av grått gjutjärn
JPH11256336A (ja) 炭窒化チタン被覆工具
EP2580370B1 (en) Textured alumina layer
SE526599C2 (sv) CVD-belagt hårdmetallskär
US9149871B2 (en) Alumina layer with multitexture components
SE523827C2 (sv) Belagt skär för bearbetning med hög hastighet av låg-och medelhögt legerade stål, sätt att framställa ett skär och använding av skäret
JPH08269719A (ja) チタンの炭窒酸化物層表面被覆切削工具の製造方法
JP3697894B2 (ja) 被覆超硬合金切削工具
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
JP2006334720A (ja) 被覆工具部材
JP2023147804A (ja) 表面被覆切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed