SE526833C2 - Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation - Google Patents

Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation

Info

Publication number
SE526833C2
SE526833C2 SE0303595A SE0303595A SE526833C2 SE 526833 C2 SE526833 C2 SE 526833C2 SE 0303595 A SE0303595 A SE 0303595A SE 0303595 A SE0303595 A SE 0303595A SE 526833 C2 SE526833 C2 SE 526833C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
support body
inserts
coating
support
cvd
Prior art date
Application number
SE0303595A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0303595D0 (en
SE0303595L (en
Inventor
Tamer El-Raghy
Edward Laitila
Lena Pettersson
Gustav Malmqvist
Original Assignee
Seco Tools Ab
Sandvik Intellectual Property
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 SE0303470A external-priority patent/SE526834C2/en
Publication of SE0303595D0 publication Critical patent/SE0303595D0/en
Priority to SE0303595A priority Critical patent/SE526833C2/en
Application filed by Seco Tools Ab, Sandvik Intellectual Property filed Critical Seco Tools Ab
Priority to KR1020067012562A priority patent/KR20060123381A/en
Priority to CZ20060399A priority patent/CZ2006399A3/en
Priority to JP2006546895A priority patent/JP2007518878A/en
Priority to CNA2004800383376A priority patent/CN1898412A/en
Priority to PCT/SE2004/001857 priority patent/WO2005061759A1/en
Priority to EP04809043A priority patent/EP1709214A1/en
Priority to US10/905,226 priority patent/US20050132957A1/en
Publication of SE0303595L publication Critical patent/SE0303595L/en
Publication of SE526833C2 publication Critical patent/SE526833C2/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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical 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
    • C23C16/458Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • 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

Landscapes

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

Abstract

The support comprises a specific MAX material to avoid contact mark formation. A support for a tool being coated using a CVD (Chemical Vapor Deposition) and/or MTCVD (Moderate Temperature Chemical Vapor Deposition) technique comprises a material of formula M n+1AX n. M : one or more metals chosen from Groups IIIB, IVB, VB, VIB or VIII; A : one or more elements chosen from groups IIIA, IVA, VA or VIA; X : C and/or N; and n : 1-3. An independent claim is also included for a CVD or MTCVD method for coating a tool using this support.

Description

25 30 35 s-ssoAsizk 2005-08-08 2 rektangulära, åttakantiga, fyrkantiga, runda, trekantiga, diamantformade etc. 25 30 35 s-ssoAsizk 2005-08-08 2 rectangular, octagonal, square, round, triangular, diamond-shaped etc.

Skären kan tillverkas med eller utan ett centrumhål, med en tjocklek som varierar från 2 mm upp till 10 mm. En typ av CVD- och/eller MTCVD- beläggningsomgång kommer därför att deponeras på så mycket som hundratals olika geometrier av skär som alla behöver olika anordningar.The inserts can be manufactured with or without a center hole, with a thickness that varies from 2 mm up to 10 mm. One type of CVD and / or MTCVD coating round will therefore be deposited on as many as hundreds of different geometries of inserts that all need different devices.

Därför kommer ett satsvis-chargeringssystem, som nödvändigtvis behöver olika anordningar för olika skärgeometrier för att uppnå en enhetlig chargeringsdensitet, aldrig att fungera vidare rationellt i en produktionsmiljö fokuserad på låg kostnad och kort utförandetid.Therefore, a batch charging system, which necessarily needs different devices for different cutting geometries to achieve a uniform charging density, will never function further rationally in a production environment focused on low cost and short execution time.

EP 454 686 visar ett chargeringssystem, i synnerhet ämnat för PACVD, där skären staplas på varandra på ett centrumstift med eller utan mellanlig- gande distanshållare. Användning av denna metod för CVD och/eller MTCVD skulle ge åtskilliga nackdelar då det primärt inte är en allmängiltig metod, såsom beskriven ovan, eftersom olika skärgeometrier kommer att behöva olika stiftuppsättningar För det andra behövs ett hål i skären. För det tredje, när tjocka CVD- och/eller MTCVD-skikt appliceras kommer troligen skären att kraftigt fastna i distanshållaren och/eller andra skär på grund av trycket från de staplade skären som förstärker tendensen till sammanväxning.EP 454 686 discloses a charging system, in particular intended for PACVD, where the inserts are stacked on top of each other on a center pin with or without intermediate spacers. Using this method for CVD and / or MTCVD would present several disadvantages as it is not primarily a universal method, as described above, as different insert geometries will need different pin sets. Second, a hole is needed in the inserts. Third, when thick CVD and / or MTCVD layers are applied, the inserts are likely to adhere strongly to the spacer and / or other inserts due to the pressure from the stacked inserts which reinforces the tendency to coalesce.

US 5,576,058 visar ett satsvist chargeringssystem baserat på olika anordningar av stift innefattande en stativdel, ett skulderparti, en hals och ett huvud.US 5,576,058 discloses a batch charging system based on various devices of pins comprising a frame part, a shoulder portion, a neck and a head.

En vanligt använd chargeringsanordning är att placera skären i hål eller spår i en bricka. Denna metod kommer att ge kontaktmärken på skäreggen eller på skärets släppningsyta. Denna anordning behöver en mycket varsam behandling under transport och chargering av brickor för att undvika att skären hamnar ur position. Anordningen är också mycket svåranvänd när automatiserad skärplacering används eftersom skären skall placeras i mycket instabila lägen. l ytterligare en metod är skären uppträdda på en stav. Stavarna kan anordnas vertikalt som i EP 454 686 med samma nackdelar som diskuterat ovan, eller horisontellt. De huvudsakliga nackdelarna med den horisontella anordningen är avsaknaden av allmängiltighet för olika skärgeometrier, varför nödvändigtvis ett stort antal olika uppställningar behövs för att tillverka alla skärgeometrier. Dessutom kan denna metod endast tillämpas på skär med ett hål.A commonly used charging device is to place the inserts in holes or grooves in a washer. This method will give contact marks on the cutting edge or on the cutting surface of the insert. This device needs a very careful treatment during transport and charging of washers to avoid the inserts falling out of position. The device is also very difficult to use when automated cutting placement is used because the inserts have to be placed in very unstable positions. In another method, the inserts are strung on a rod. The rods can be arranged vertically as in EP 454 686 with the same disadvantages as discussed above, or horizontally. The main disadvantages of the horizontal device are the lack of universality for different cutting geometries, so necessarily a large number of different arrangements are needed to manufacture all cutting geometries. In addition, this method can only be applied to inserts with a hole.

De mest allmängiltiga anordningarna baseras på att helt enkelt placera skären på en yta med nödvändiga mellanrum antingen på vävda metallnät 10 15 20 25 30 35 s-590AsEk 2005-08-08 3 eller på någon annan yta (ofta gjord av grafit). Satsen byggs upp genom att man staplar metallnäten ovanpå varandra separerade av distanshållare eller genom användning av grafitbärare där näten placeras ovanpå. Den stora nackdelen med denna metod än så länge har varit de kontaktmärken mellan nät och skär som alltid bildas. Dessa märken ger en felaktig placering av skäret i verktygshållaren och kan medföra allvarligt försämrade prestanda hos skären. Ofta kan någon efterbehandling, såsom slipning, behövas för att ta bort utstående märken. Dessutom kan märken upptäckas på skäreggen vilket också är mycket negativt för skärets prestanda. En annan nackdel med användning av vävda nät är att skären relativt lätt kan glida samman före beläggning därmed resulterande i obelagda ytor på skäret.The most common devices are based on simply placing the inserts on a surface at necessary intervals either on woven metal mesh 10 15 20 25 30 35 s-590AsEk 2005-08-08 3 or on some other surface (often made of graphite). The kit is built up by stacking the metal nets on top of each other separated by spacers or by using graphite carriers where the nets are placed on top. The major disadvantage of this method so far has been the contact marks between nets and inserts that are always formed. These marks give an incorrect placement of the insert in the tool holder and can lead to a serious deterioration in the performance of the inserts. Often, some finishing, such as sanding, may be needed to remove protruding marks. In addition, marks can be detected on the cutting edge, which is also very negative for the insert's performance. Another disadvantage of using woven nets is that the inserts can slide together relatively easily before coating, thus resulting in uncoated surfaces on the insert.

SYFTEN MED UPPFINNINGEN Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en bärar- kropp som undviker bildandet av kontaktmärken på skären under beläggning.OBJECTS OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a carrier body which avoids the formation of contact marks on the inserts during coating.

Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en bärarkropp som undviker kontaktmärken på skären under beläggning.It is a further object of the present invention to provide a carrier body which avoids contact marks on the inserts during coating.

Det är ytterligare ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma en metod som undviker kontaktmärken på skären under beläggning.It is a further object of the present invention to provide a method which avoids contact marks on the inserts during coating.

Syftena med föreliggande uppfinning förverkligas via en metod och en bärarkropp som har egenskaperna definierade i de kännetecknande delarna av bifogade enskilda krav.The objects of the present invention are realized via a method and a carrier body having the properties specified in the characterizing parts of the appended individual claims.

DEFINITIONER l följande beskrivning kommer vi att använda följande begrepp: För-beläggningjar) definierar ett CVD- och/eller MTCVD-skikt applice- rat på nätet eller bärarmaterialet före användning för första gången vid utfäll- ning av slitstarka CVD- och/eller MTCVD-skikt på slutprodukten, häri definie- rad som groduktionsbeläggningjar).DEFINITIONS In the following description we will use the following terms: Pre-coatings) defines a CVD and / or MTCVD layer applied to the mesh or carrier material before use for the first time when precipitating durable CVD and / or MTCVD layers on the final product, defined herein as growth coatings).

KORTFATTAD BESKRIVNING AV FIGURERNA Figur 1A visar tvärsnitt av exempel på olika geometriska former av en bärarkropp enligt föreliggande uppfinning som kan användas för att bära upp skär Figur 1B visar några exempel på Figur 1A i perspektiv. 10 15 20 25 30 526 833 s-søoAsßk 2005-0808 4 Figur 2A visar sex exempel, i sidovy, på bärarkroppar enligt föreliggande uppfinning som har ytmönster som kan användas i en bärarkropp för enkelsidiga skär under beläggningsförfarandet.BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES Figure 1A shows cross-sections of examples of various geometric shapes of a support body according to the present invention that can be used to support inserts. Figure 1B shows some examples of Figure 1A in perspective. Figure 2A shows six examples, in side view, of support bodies according to the present invention having surface patterns that can be used in a support body for single-sided inserts during the coating process.

Figur 2B visar ett annat exempel på en del av en bärarkropp enligt före- liggande uppfinning i perspektiv för användning vid beläggning av enkelsidiga skär.Figure 2B shows another example of a part of a carrier body according to the present invention in perspective for use in coating single-sided inserts.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Med "MAX-fasfamiljen” såsom använt här menas ett material innefattande MMAX" (n=1,2,3) vari M är en eller flera metaller från grupperna IIIB, IVB, VB, VIB och VIII igrundämnenas periodiska system och/eller blandning därav, A är ett eller flera element från grupperna lIlA, IVA, VA och VIA i grundämnenas periodiska system och/eller blandning därav, och vari X är kol och/eller kväve.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION By "MAX phase family" as used herein is meant a material comprising MMAX "(n = 1,2,3) wherein M is one or more metals from groups IIIB, IVB, VB, VIB and VIII of the periodic table of the elements and / or mixture thereof, A is one or fl elements of groups IIIA, IVA, VA and VIA of the Periodic Table and / or mixture thereof of the elements, and wherein X is carbon and / or nitrogen.

Ti3SiC2 är ett material i MAX-fasfamiljen och är känt för sina anmärkningsvärda egenskaper. Den är lättbearbetad, stel, resistent mot termisk chock, tålig mot skador, seg, hållfast vid höga temperaturer, oxidationsresistent och korrosionsresistent. Ändå har den densiteten för Ti- metall. Detta material beaktas för åtskilliga tillämpningar såsom elektriska värmeelement (VVO 02/51208), i kontakt med smälta metaller (US 2003075251) och för beläggning av skär (SE 0202036-0).Ti3SiC2 is a material in the MAX phase family and is known for its remarkable properties. It is easy to work with, rigid, resistant to thermal shock, resistant to damage, tough, durable at high temperatures, oxidation resistant and corrosion resistant. Still, it has the density of Ti-metal. This material is considered for several applications such as electric heating elements (VVO 02/51208), in contact with molten metals (US 2003075251) and for coating inserts (SE 0202036-0).

Enligt föreliggande uppfinning har det överraskande nog upptäckts att om bärarkroppens (t.ex. pyramider, koner, etc.) yta som är i kontakt eller i indirekt kontakt med skäret, innefattar ett material utvalt ur MAX-fasfamiljen, är det möjligt att undvika stora kontaktmärken och i synnerhet utstående märken. Egenskaperna hos bärarkroppen i kontakt med skären eliminerar väsentligen problemet enligt känd teknik.According to the present invention, it has surprisingly been found that if the surface of the carrier body (eg pyramids, cones, etc.) which is in contact or in indirect contact with the insert comprises a material selected from the MAX phase family, it is possible to avoid large contact marks and in particular protruding marks. The properties of the carrier body in contact with the inserts substantially eliminate the problem of the prior art.

Enligt föreliggande uppfinning innefattar materialet som används i direkt eller indirekt kontakt med skären huvudsakligen ett material ur MAX- fasfamiljen såsom beskriven ovan, företrädesvis mer än 85 vikt-%.According to the present invention, the material used in direct or indirect contact with the inserts mainly comprises a material from the MAX phase family as described above, preferably more than 85% by weight.

I en utföringsform är M en eller flera metaller från grupperna IVB, VB och VIB i grundämnenas periodiska system.In one embodiment, M is one or more metals from groups IVB, VB and VIB in the periodic table of the elements.

I en annan utföringsform är A en eller flera av Si, Al, Ga eller Ge.In another embodiment, A is one or fl era of Si, Al, Ga or Ge.

I ytterligare en utföringsform är MAX-fasen av typen n=2 i MmAXn. 10 15 20 25 30 35 526 s-søoAssk zoos-os-os 5 833 I ytterligare en föredragen utföringsform innefattar MAX-fasen huvud- sakligen Ti3SiC2, företrädesvis åtminstone 85 vikt-% där resten är en eller flera av TiC, TiSiz, Ti5Si3 eller SiC.In another embodiment, the MAX phase is of type n = 2 in MmAXn. In a further preferred embodiment, the MAX phase mainly comprises Ti3SiC2, preferably at least 85% by weight where the residue is one or more of TiC, TiSiz, Ti5Si3 or Sic.

Materialet tillverkas genom metoder kända inom teknikområdet såsom visat i tex. US 5,942,455.The material is manufactured by methods known in the art as shown in e.g. US 5,942,455.

Bärarkroppen kan tillverkas i olika geometriska former för att passa in i den verkliga skärgeometrin, se Figurerna 1A och 1B där A, B, C, D och E föreställer former visade i bägge figurerna. Varje bärarkropp har en bas eller större yta för att kontakta en bärande kropp, ej visad. Vanligtvis vilar skäret på bärarkroppen medan den har en del därav riktandes in i skärets hål. De streckade linjerna i ett av exemplen föreställer ett dubbelsidigt skär som skall beläggas. Det bör noteras att tyngdkraften håller kvar skäret i bärarkroppen i de flesta fall. För skär med ett centralt hål är formen företrädesvis en pyramid med tre eller flera sidor eller som en kon. Pyramidhörnen kan också ersättas med en radie mellan 10 pm och 2 mm. Pyramider med eller utan radier kan också tillverkas med konkava och/eller konvexa mellanliggande sidoavsnitt.The carrier body can be manufactured in different geometric shapes to fit into the actual cutting geometry, see Figures 1A and 1B where A, B, C, D and E represent shapes shown in both figures. Each support body has a base or larger surface for contacting a support body, not shown. Usually the insert rests on the carrier body while it has some of it directed into the hole of the insert. The dashed lines in one of the examples represent a double-sided insert to be coated. It should be noted that gravity retains the insert in the carrier body in most cases. For inserts with a central hole, the shape is preferably a pyramid with three or more sides or as a cone. The pyramid corners can also be replaced with a radius between 10 pm and 2 mm. Pyramids with or without radii can also be manufactured with concave and / or convex intermediate side sections.

För att garantera en generell geometri så oberoende av skärgeometri som möjligt är det föredraget att pyramidens eller konens utsatta sidor är raka eller tillverkade som endast en enskild radie, d.v.s. konvex som en trumpet eller konkav som en kula.In order to guarantee a general geometry as independent of the cutting geometry as possible, it is preferred that the exposed sides of the pyramid or cone be straight or made as only a single radius, i.e. convex as a trumpet or concave as a ball.

Pyramiderna eller konerna kan vara trunkerade till en viss utsträckning för att göra hanteringen av dem enklare. Trunkerade pyramider eller koner kan också användas som stöd för nästa bärande kropp.The pyramids or cones can be truncated to a certain extent to make their handling easier. Truncated pyramids or cones can also be used to support the next load-bearing body.

Trunkerade pyramider eller koner kan också tillverkas med ett centralt hål för att förbättra gasflödesmönstret. En önskad ytfinhet hos pyramiderna el- ler konerna kan också erbjuda fördel.Truncated pyramids or cones can also be made with a central hole to improve the gas flow pattern. A desired surface unit of the pyramids or cones can also offer an advantage.

För enkelsidiga skär, d.v.s. skär där undersidan aldrig kommer att an- vändas, kan skären placeras direkt på en bärare av ett material utvalt ur MAX- fasfamiljen. Detta kommer att ge tunnare skikt på sidan hos skäret mot bäraren, men eftersom den sidan inte används är det ingen effekt av betydelse. Ytan kan sedan tillverkas antingen som en plan yta, med eller utan hål, eller som en strukturell yta. Den strukturella ytan kan tillverkas som ett mikromönster som varierar i höjd och i plandimension regelbundet eller oregelbundet. Figur 2A visar sex exempel på bärarkroppar enligt föreliggande uppfinning som har ytmönster som kan användas i en bärarkropp för enkelsidiga skär under beläggningsförfarandet. Figur 2B visar ett annat exempel på en del av en bärarkropp enligt föreliggande uppfinning i 10 15 20 25 30 35 l' fl in) )\ 833 s-ssoAsizk zoos-os-os 6 perspektiv för användning vid beläggning av enkelsidiga skär. Figuren 2B kan representera antingen makro- eller mikrogeometri.For single-sided inserts, i.e. inserts where the underside will never be used, the inserts can be placed directly on a carrier of a material selected from the MAX phase family. This will give thinner layers on the side of the insert towards the carrier, but since that side is not used, there is no significant effect. The surface can then be manufactured either as a flat surface, with or without holes, or as a structural surface. The structural surface can be manufactured as a micro-pattern that varies in height and in plane dimension regularly or irregularly. Figure 2A shows six examples of support bodies according to the present invention having surface patterns that can be used in a support body for single-sided inserts during the coating process. Figure 2B shows another example of a part of a carrier body according to the present invention in a perspective for use in coating single-sided inserts. Figure 2B can represent either macro or microgeometry.

Ett föredraget regelbundet mikromönster kan vara pyramider med tre eller flera sidor med en bas mellan 50 pm och 5 mm och en höjd mellan 20 pm och 5 mm. En blästring-, borstnings- eller repningsmetod för att få en mikroylfinhet, med ett Ra-värde mellan 50 pm och 500 pm, kan ge ett oregelbundet mönster.A preferred regular micro-pattern may be pyramids with three or fl sides with a base between 50 μm and 5 mm and a height between 20 μm and 5 mm. A blasting, brushing or scratching method to obtain a microyl fineness, having an Ra value between 50 μm and 500 μm, can give an irregular pattern.

I en föredragen utföringsform är bärarkroppen förbelagd med en 5 till 100 pm tjock beläggning av nitrid och/eller karbid och/eller oxid av metaller ur grupperna IVB, VB och VIB i det periodiska systemet, före användning för första gången för produktionsbeläggning.In a preferred embodiment, the support body is precoated with a 5 to 100 μm thick coating of nitride and / or carbide and / or oxide of metals of groups IVB, VB and VIB of the Periodic Table, before use for the first time for production coating.

Under användningen som bärarkropp för uppbärandet av skär för pro- duktionsbeläggning kommer tjockare och tjockare beläggning deponeras ovanpå kroppen. Överraskande nog har det upptäckts att detta faktum inte negativt påverkar resultatet. Livslängden hos en bärarkropp enligt föreliggande uppfinning som ett bärarmaterial är längre än 50 gångers produktionsbeläggning utan någon sänkning av gynnsamma prestanda.During use as a support body for supporting inserts for production coating, thicker and thicker coating will be deposited on top of the body. Surprisingly, it has been discovered that this fact does not adversely affect the result. The service life of a carrier body according to the present invention as a carrier material is longer than 50 times the production coating without any reduction in favorable performance.

Skäret är ämnat att placeras på bärarkroppen, enligt föreliggande upp- finning, tillverkad av ett material utvalt ur MAX-fasfamiljen.The insert is intended to be placed on the support body, according to the present invention, made of a material selected from the MAX phase family.

Föreliggande uppfinning har beskrivits med hänvisning till skär men det är uppenbart att den även kan användas för beläggning av andra typer av be- lagda komponenter, t.ex. borrar, pinnfräsar, slitdelar etc. Åtminstone den yta av bärarkroppen där skäret skall vila under beläggningen innefattar ett material valt från MAX-fasfamiljen. l stället för att hela bärarkroppen väsentligen består av ett material ur MAX-fasfamiljen är det också tänkbart att åtminstone en yta av bärarkroppen och/eller ett skikt under ytan åtminstone delvis består av ett material valt från MAX-fasfamiljen. Så kan till exempel en bärarkropp av ett valfritt material beläggas med åtminstone ett ytskikt av ett material valt från MAX-fasfamiljen. Ytskiktet skall vara tillräckligt tjockt för att undvika kontaktmärken under beläggning av skär. Tjockleken av ytskiktet på bärarkroppen är åtminstone av storleksordningen 25 pm.The present invention has been described with reference to inserts, but it is obvious that it can also be used for coating other types of coated components, e.g. drills, end mills, wear parts, etc. At least the surface of the support body where the insert is to rest under the coating comprises a material selected from the MAX phase family. Instead of the whole carrier body consisting essentially of a material from the MAX phase family, it is also conceivable that at least one surface of the carrier body and / or a layer below the surface consists at least partly of a material selected from the MAX phase family. For example, a support body of any material may be coated with at least one surface layer of a material selected from the MAX phase family. The surface layer must be thick enough to avoid contact marks during coating of inserts. The thickness of the surface layer on the support body is at least of the order of 25 μm.

Exempel 1 Fyrsidiga pyramider med raka hörn, se Figurer 1A och 1B variant A, med en bas av 10 mm sida och en höjd av 7 mm tillverkades av MAX- fasmaterial Ti3SiC2 som har små mängder av Ti8C5, hädanefter kallad variant 10 15 20 25 S-590ASEK 2005-08-08 A-MAX, och av grafit, kallad variant A-grafit. Pyramiderna placerades på en platt grafitbricka med regelbundet placerade hål av diametern 3 mm.Example 1 Four-sided pyramids with straight corners, see Figures 1A and 1B variant A, with a base of 10 mm side and a height of 7 mm were made of MAX phase material Ti3SiC2 which has small amounts of Ti8C5, hereinafter referred to as variant 10 15 20 25 S -590ASEK 2005-08-08 A-MAX, and of graphite, called variant A-graphite. The pyramids were placed on a flat graphite tray with regularly placed holes of diameter 3 mm.

Pyramiderna för-belades med CVD- och MTCVD-skikt av Ti(C,N)+Al2O3+TiN med en total tjocklek av 25 um. Hårdmetallskär med geometrin CNMG120408 för P25-applikationsområdet placerades på varje pyramid av de två varianterna. Totalt 100 pyramider per variant användes.The pyramids were pre-coated with CVD and MTCVD layers of Ti (C, N) + Al 2 O 3 + TiN with a total thickness of 25 μm. Carbide inserts with the geometry CNMG120408 for the P25 application area were placed on each pyramid of the two variants. A total of 100 pyramids per variant were used.

En CVD/MTCVD-produktionsbeläggning av Ti(C,N) + Al2O3 + TiN med en ungefär 15 um total tjocklek deponerades på skären.A CVD / MTCVD production coating of Ti (C, N) + Al 2 O 3 + TiN with an approximately 15 μm total thickness was deposited on the inserts.

Efter beläggningen undersöktes alla skär med användning av ett stereomikroskop med 10x förstoring för märken. Märkena klassificerades enligt: inga synliga märken, synliga märken mindre än 20 um i höjd och märken över 20 um i höjd. Den kritiska storleken av 20 um i höjd valdes eftersom den storleken är den maximala som accepteras för bra prestanda av produkten.After coating, all inserts were examined using a stereo microscope with 10x magnification for marks. The marks were classified according to: no visible marks, visible marks less than 20 μm in height and marks over 20 μm in height. The critical size of 20 μm in height was chosen because that size is the maximum accepted for good performance of the product.

Uppmätta skär belades i första produktionsomgången efter för-belägg- ning. Tabell 1 nedan sammanfattar resultaten.Measured inserts were coated in the first production round after pre-coating. Table 1 below summarizes the results.

Tabell 1 Antal skär Antal skär Antal skär Grad av utan något med synliga med synliga vidhäftning synligt märken under märken över märke 20 um 20 um Variant A-MAX 73 27 0 Ingen (uppfinningen) Variant A- 0 62 38 Vidhäftar grafit (känd teknik) Det kan tydligt ses att variant A-MAX hade färre och mindre märken än A-grafit trots att de hade samma bärarkroppgeometri. Dessutom vidhäftar py- ramider av A-MAX mindre. Detta test demonstrerar fördelen med en bärar- kropp av ett material utvalt ur MAX-fasfamiljen.Table 1 Number of inserts Number of inserts Number of inserts Degree of without anything with visible with visible adhesion visible marks under marks above mark 20 um 20 um Variant A-MAX 73 27 0 None (invention) Variant A- 0 62 38 Adheres gray (known technique) It can be clearly seen that variant A-MAX had fewer and smaller marks than A-graphite despite the fact that they had the same support body geometry. In addition, pyramids of A-MAX adhere less. This test demonstrates the advantage of a carrier body of a material selected from the MAX phase family.

Exempel 2 Enkelsidiga hårdmetallskär med geometrin XOMX0908-ME06 med sammansättning 91 vikt-% WC - 9 vikt-% Co användes. Före deponering ren- 10 15 20 6 833 s-seoAsßk zoos-os-os 8 bl' 5 gjordes de obelagda substraten. En CVD-produktionsbeläggning av Ti(C,N)+ Al2O3 + TiN med en ungefär 5 um total tjocklek deponerades på skären.Example 2 Single-sided cemented carbide inserts with the geometry XOMX0908-ME06 with a composition of 91 wt.% WC - 9 wt.% Co were used. Prior to deposition, the uncoated substrates were made. A CVD production coating of Ti (C, N) + Al 2 O 3 + TiN with an approximately 5 μm total thickness was deposited on the inserts.

Skären placerades direkt på en platt bricka, liknande den i Figur 1A nere till höger men större. Brickan innehöll en grafitbärarkropp innefattande väsentligen Ti3SiC2 som har små mängder av Ti8C5, variant A-MAX, och av grafit, variant A-grafit. Sektorernas tjocklek var 5 mm. Sektorerna hade för- belagts med en CVD- och MTCVD-beläggning av Ti(C,N)+Al203+TiN till en total tjocklek av 20 pm före testet av produktionsbeläggning.The inserts were placed directly on a flat washer, similar to that in Figure 1A at the bottom right but larger. The washer contained a burr carrier body comprising essentially Ti3SiC2 having small amounts of Ti8C5, variant A-MAX, and of graphite, variant A-graphite. The thickness of the sectors was 5 mm. The sectors had been pre-coated with a CVD and MTCVD coating of Ti (C, N) + Al 2 O 3 + TiN to a total thickness of 20 μm before the production coating test.

Efter produktionsbeläggning undersöktes alla skär enligt exempel 1.After production coating, all inserts according to Example 1 were examined.

Uppmätta skär belades i första produktionsbeläggnlngsomgången efter för-beläggning. Tabell 2 nedan sammanfattar resultaten.Measured inserts were coated in the first production coating cycle after pre-coating. Table 2 below summarizes the results.

Tabell 2 Antal skär Antal skär Antal skär Grad av utan något med synliga med synliga vidhäftning synligt märken under märken över märke 20 pm 20 pm Variant A-MAX 88 12 0 lngen (uppfinningen) Variant A- 0 77 23 Vidhäftar grafit (känd teknik) Varianten A-MAX enligt föreliggande uppfinning, uppvisar tydligt det bästa resultatet, majoriteten av skären är helt utan några märken, och för dem med märken är de mindre än 20 pm. Även i detta exempel kan en tydlig skillnad i vidhäflning påvisas.Table 2 Number of inserts Number of inserts Number of inserts Degree of without anything with visible with visible adhesion visible marks under marks above mark 20 pm 20 pm Variant A-MAX 88 12 0 lngen (invention) Variant A- 0 77 23 Adheres graphite (prior art) The variant A-MAX according to the present invention, clearly shows the best result, the majority of the inserts are completely without any marks, and for those with marks they are less than 20 μm. Also in this example, a clear difference in adhesion can be demonstrated.

Således avser föreliggande uppfinning en metod och en bärarkropp för beläggning av stora kvantiteter av skärverktyg och på ett rationellt och produk- tivt sätt, med hårda och slitstarka refraktära skikt. Denna metod är baserad på användningen av ett material utvalt ur MAX-fasfamiljen som ett hållbart bä- rarmaterial använt i beläggningsprocessen. På så sätt har det visat sig vara möjligt att minska nackdelarna med kända metoder, det vill säga kontaktmärken.Thus, the present invention relates to a method and a support body for coating large quantities of cutting tools and in a rational and productive manner, with hard and durable refractory layers. This method is based on the use of a material selected from the MAX phase family as a sustainable carrier material used in the coating process. In this way, it has been found possible to reduce the disadvantages of known methods, i.e. contact marks.

Claims (10)

10 15 20 25 30 .fl »o s_\ *O CO CN (N S-590ASEK 2005-08-08 PATENTKRAV10 15 20 25 30 .fl »o s_ \ * O CO CN (N S-590ASEK 2005-08-08 PATENTKRAV 1. En bärarkropp avsedd att bära ett eller flera verktygsskär vid beläggning av skären med en CVD- och/eller en MTCVD-metod, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone en yta hos bärarkroppen och/eller ett skikt under ytan innefattar åtminstone delvis ett material utvalt ur MAX- fasfamiljen, det vill säga MMAX" (n=1,2,3), vari M är en eller flera metaller från grupperna ll|B, IVB, VB, VlB och Vlll i grundämnenas periodiska system och/eller blandning därav, A är ett eller flera element från grupperna lllA, lVA, VA och VIA i grundämnenas periodiska system och/eller blandning därav, och vari X är kol och/eller kväve.A support body intended to support one or more tool inserts when coating the inserts with a CVD and / or an MTCVD method, characterized in that at least one surface of the support body and / or a layer below the surface comprises at least in part a material selected from The MAX phase family, i.e. MMAX "(n = 1,2,3), where M is one or fl your metals from groups ll | B, IVB, VB, VlB and Vlll in the periodic table of the elements and / or mixture thereof, is one or fl your elements from groups lllA, lVA, VA and VIA in the periodic table and / or mixture thereof of the elements, and wherein X is carbon and / or nitrogen. 2. Bärarkroppen enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone det omrâde hos bärarkroppen där skäret är ämnat att befinna sig under beläggning innefattar ett material utvalt ur MAX-fasfamiljen.The support body according to claim 1, characterized in that at least the area of the support body where the insert is intended to be under coating comprises a material selected from the MAX phase family. 3. Bärarkroppen enligt krav 1 eller 2, k ä n n e te c k n a d a v att hela bärarkroppen huvudsakligen innefattar ett material utvalt ur MAX-fasfamiljen.The carrier body according to claim 1 or 2, characterized in that the whole carrier body mainly comprises a material selected from the MAX phase family. 4. Bärarkroppen enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att åtminstone ett ytskikt hos bärarkroppen huvudsakligen innefattar ett material utvalt ur MAX-fasfamíljen.The support body according to claim 1 or 2, characterized in that at least one surface layer of the support body mainly comprises a material selected from the MAX phase family. 5. Bärarkroppen enligt krav 4, k ä n n e te c k n a d a v att ytskiktet är tillräckligt tjockt för att undvika kontaktmärken under beläggning av skär, där tjockleken hos bärarkroppens ytskikt åtminstone är av storleksordningen 25 pm.The support body according to claim 4, characterized in that the surface layer is thick enough to avoid contact marks during coating of inserts, where the thickness of the surface layer of the support body is at least of the order of 25 μm. 6. Bärarkroppen enligt någon av krav 1-4, k ä n n e t e c k n a d a v att bärarkroppen är en pyramid med tre eller flera sidor eller en kon.The carrier body according to any one of claims 1-4, characterized in that the carrier body is a pyramid with three or fl sides or a cone. 7. Bärarkroppen enligt krav 6, k ä n n e te c k n a d a v att de exponerade sidorna hos pyramiden eller konen är konvexa eller konkava. 10 s-s9oAsEk zoos-os-os 10The support body according to claim 6, characterized in that the exposed sides of the pyramid or cone are convex or concave. 10 s-s9oAsEk zoos-os-os 10 8. Bärarkroppen enligt någon av krav 1-7, k ä n n e t e c k n a d a v att materialet från MAX-fasfamiljen är TigSiCg.The carrier body according to any one of claims 1-7, characterized in that the material from the MAX phase family is TigSiCg. 9. En metod för beläggning av verktygsskär innefattande ett substrat och en beläggning utfälld genom användning av en CVD- och/eller MTCVD-metod, k ä n n e t e c k n a d a v att skären under beläggningen placeras på en bärarkropp såsom definieras l krav 1.A method of coating tool inserts comprising a substrate and a coating deposited using a CVD and / or MTCVD method, characterized in that the inserts are placed on a support body during the coating as defined in claim 1. 10. Metoden enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d a v att bärarkroppen anordnas väsentligen av Ti3SiC2 som en pyramid med tre eller flera sidor eller en kon genom att anordna en bärarkropp väsentligen av Ti3SiC2, vilken har en plan yta med eller utan ett ytmönster.The method according to claim 9, characterized in that the support body is arranged substantially of Ti3SiC2 as a pyramid with three or fl sides or a cone by arranging a support body substantially of Ti3SiC2, which has a flat surface with or without a surface pattern.
SE0303595A 2003-12-19 2003-12-22 Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation SE526833C2 (en)

Priority Applications (8)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0303595A SE526833C2 (en) 2003-12-19 2003-12-22 Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation
EP04809043A EP1709214A1 (en) 2003-12-22 2004-12-13 Carrier body and method for coating cutting tools.
KR1020067012562A KR20060123381A (en) 2003-12-22 2004-12-13 Carrier body and method for coating cutting tools
PCT/SE2004/001857 WO2005061759A1 (en) 2003-12-22 2004-12-13 Carrier body and method for coating cutting tools.
CZ20060399A CZ2006399A3 (en) 2003-12-22 2004-12-13 Carrier and method for coating cutting tools
JP2006546895A JP2007518878A (en) 2003-12-22 2004-12-13 Support object and method for coating a cutting tool
CNA2004800383376A CN1898412A (en) 2003-12-22 2004-12-13 Carrier body and method for coating cutting tools
US10/905,226 US20050132957A1 (en) 2003-12-22 2004-12-22 Carrier body and method

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0303470A SE526834C2 (en) 2003-12-19 2003-12-19 Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation
SE0303595A SE526833C2 (en) 2003-12-19 2003-12-22 Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0303595D0 SE0303595D0 (en) 2003-12-22
SE0303595L SE0303595L (en) 2005-06-20
SE526833C2 true SE526833C2 (en) 2005-11-08

Family

ID=30772323

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0303595A SE526833C2 (en) 2003-12-19 2003-12-22 Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE526833C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008071793A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 Abb Research Ltd Contact element

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008071793A1 (en) * 2006-12-15 2008-06-19 Abb Research Ltd Contact element
US8183489B2 (en) 2006-12-15 2012-05-22 Abb Research Ltd. Contact element

Also Published As

Publication number Publication date
SE0303595D0 (en) 2003-12-22
SE0303595L (en) 2005-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050132957A1 (en) Carrier body and method
KR20120128595A (en) Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof
CN111482622B (en) Coated cutting tool and preparation method thereof
US10100401B2 (en) Cutting insert manufacturing method
JP6539657B2 (en) Hard material layer to reduce heat input to coated substrate
CN104099580A (en) Cutter coating layer having nanometer columnar crystal for enhancing wear resistance and toughness
SE526833C2 (en) Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation
SE526834C2 (en) Support for coating tool using CVD or MTCVD comprises MAX material to avoid contact mark formation
CN111235526A (en) Cutting tool comprising nano multilayer coating, manufacturing method and application thereof
CN109234677A (en) A kind of coating
CN102653146A (en) Coated substrates and methods of making same
CN108103454B (en) A kind of high smooth coated cutting tool and preparation method thereof
US7740909B2 (en) Method of rational large volume CVD production
JPH0569204A (en) Hard layer coated tungsten carbide group cemented carbide made cutting tool
KR102009687B1 (en) Cutting tools coated with hard film
US7647791B2 (en) Composite mold for molding glass lens
CN104441814A (en) Multilayer coating cutter and preparation method thereof
JPH08318406A (en) Covering cutting tool
JP7204960B2 (en) SIC structure formed by CVD method
JP4483467B2 (en) Surface coated cermet cutting tool whose hard coating layer exhibits excellent chipping resistance in intermittent heavy cutting
US20200255941A1 (en) Supports for chemical vapor deposition coating applications
KR102130725B1 (en) Tempered glass cutting tools
JPH06116731A (en) Surface coated cutting tool
KR100383279B1 (en) The high strength metal alloy powder product by low temperature sintering
EP2738286B1 (en) Product having traceability displayed thereon and method for displaying traceability of product

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed