BR112015020524B1

BR112015020524B1 - ferramenta de corte

Info

Publication number: BR112015020524B1
Application number: BR112015020524-0A
Authority: BR
Inventors: Takahiko Makino
Original assignee: Kyocera Corporation
Priority date: 2013-02-27
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2021-03-16
Also published as: BR112015020524A2; JPWO2014132512A1; EP2962793B1; WO2014132512A1; MX368462B; US9694426B2; US20160008891A1; KR20150108906A; KR101701186B1; EP2962793A4; JP2014223722A; JP5822997B2; MX2015010857A; EP2962793A1; CN104994979B; JP5597786B1; CN104994979A

Abstract

FERRAMENTA DE CORTE. É provida uma ferramenta de corte tendo alta resistência ao desgaste e resistência à fratura reduzindo a ocorrência de rachadura térmica em uma borda de corte mesmo durante um processo de corte de uma liga resistente ao calor em que a borda de corte alcança altas temperaturas. A ferramenta de corte é feita a partir de um carbeto cementado que é composto principalmente de uma fase de WC e contém 11,5 a 12,5% em massa de Co e 0,2 a 0,6% em massa de Cr em termos de Cr3C2. A fase de WC possui um tamanho de partícula médio de 0,85 a 1,05 μm, uma força antimagnética (Hc) de 13,0 a 16,0 kA/m, e uma dureza de Rockwell (HRA) de 89,5 a 90,5.

Description

CAMPO TÉCNICO

[0001] A presente invenção se refere a uma ferramenta de corte feita a partir de um carbeto cementado.

ANTECEDENTES DA TÉCNICA

[0002] Um carbeto cementado é usado de maneira adequada nas ferramentas de corte convencionalmente bastante usadas nos processos de corte de metal. Com o aumento da demanda para ligas resistentes ao calor, tais como Inconel e titânio, tem havido um desejo por uma ferramenta de corte que produz excelente desempenho de corte durante o corte da liga resistente ao calor. Com as ferramentas de corte convencionais, no entanto, a vizinhança de uma borda de corte alcança altas temperaturas durante o corte. Isto leva ao problema de que rachadura térmica ocorre na borda de corte e uma rachadura se propaga a partir da rachadura térmica, resultando no lascamento e uma fratura na borda de corte.

[0003] O Documento de Patente 1 divulga uma ferramenta de corte feita a partir de um carbeto cementado que é composta principalmente de WC e contém 12-14% em massa de Co e 0,3 a 0,6% em massa de Cr. O carbeto cementado possui uma força antimagnética (Hc) de 15 a 25 kA/m e uma resistência defletiva de 3,5 GPa ou mais. O Documento de Patente 1 descreve que a ferramenta de corte produz desempenho de corte satisfatório em um processo de corte de ligas resistentes ao calor, tais como titânio e Inconel.

DOCUMENTO DA TÉCNICA RELACIONADA DOCUMENTO DE PATENTE

[0004] Documento de Patente 1: Publicação de Patente Japonesa não examinada No. 2012-076156

SUMÁRIO DA INVENÇÃO PROBLEMAS A SER RESOLVIDOS PELA INVENÇÃO

[0005] No entanto, um inserto do Documento de Patente 1 é minimamente eficaz na redução da ocorrência da rachadura térmica e assim precisa de aprimoramento adicional do desempenho.

[0006] Um objetivo da presente invenção é prover uma ferramenta de corte tendo alta resistência ao desgaste e resistência à fratura reduzindo a ocorrência de rachadura térmica em uma borda de corte mesmo durante um processo de corte de uma liga resistente ao calor em que a borda de corte alcança altas temperaturas. MEIOS PARA RESOLVER OS PROBLEMAS

[0007] A presente invenção foi feita com base em uma descoberta de que durante o processo de corte da liga resistente ao calor, o desempenho de corte não é continuamente alterado, mas um aprimoramento notável do desempenho de corte aparece em uma faixa específica extremamente estreita com relação a um tamanho de partícula médio de uma fase de WC e conteúdos de aditivos, tais como Co e Cr(Cr3C2) em um carbeto cementado.

[0008] Ou seja, a ferramenta de corte da presente invenção é feita a partir de um carbeto cementado que é composto principalmente de a fase de WC e contém 11,5 a 12,5% em massa de Co e 0,2 a 0,6% em massa de Cr em termos de Cr3C2. A fase de WC possui um tamanho de partícula médio de 0,85 a 1,05 μm, uma força antimagnética (Hc) de 13,0 a 16,0 kA/m, e uma dureza de Rockwell (HRA) de 89,5 a 90,5. EFEITO DA INVENÇÃO

[0009] A ferramenta de corte da presente invenção reduz a ocorrência de rachadura térmica na borda de corte durante o corte da liga resistente ao calor, e é excelente tanto na resistência ao desgaste quanto na resistência à fratura, produzindo desta forma desempenho de corte notavelmente excelente.

MODALIDADES PARA REALIZAR A INVENÇÃO

[00010] Uma ferramenta de corte da presente modalidade é feita a partir de um carbeto cementado que é composto principalmente de uma fase de WC e contém 11,5 a 12,5% em massa de Co e 0,2 a 0,6% em massa de Cr em termos de Cr3C2. A fase de WC possui um tamanho de partícula médio de 0,85 a 1,05 μm, uma força antimagnética (Hc) de 13,0 a 16,0 kA/m, e uma dureza de Rockwell (HRA) de 89,5 a 90,5. A ferramenta de corte da presente modalidade que está dentro destas faixas reduz a ocorrência da rachadura térmica na borda de corte durante o corte da liga resistente ao calor, e é excelente tanto em resistência ao desgaste quanto em resistência à fratura, produzindo desta forma desempenho de corte notavelmente excelente.

[00011] Ou seja, quando o tamanho de partícula médio de a fase de WC é menor do que 0,85 μm, o carbeto cementado é deteriorado na condutividade térmica e também é deteriorado em dureza e resistência à fratura. De maneira inversa, quando o tamanho de partícula médio de a fase de WC é maior do que 1,05 μm, a dureza e a resistência ao desgaste do carbeto cementado são diminuídas. Uma faixa mais adequada do tamanho de partícula médio de a fase de WC é 0,95 a 1,05 μm. Quando o conteúdo de Co é menor do que 11,5% em massa, é difícil garantir suficiente dureza e resistência, e uma fratura está apta a ocorrer. De maneira inversa, quando o conteúdo de Co é maior do que 12,5% em massa, a condutividade térmica do carbeto cementado é diminuída para fazer com que a rachadura térmica, e uma fratura estejam aptas de ocorrer. Adicionalmente, a resistência à deformação plástica é deteriorada para acelerar o crescimento de desgaste na borda de corte. Uma faixa mais adequada do conteúdo de Co é 12,0 a 12,5% em massa.

[00012] Quando o conteúdo de Cr em termos de Cr3C2 é menor do que 0,2% em massa, uma fase de ligação no carbeto cementado está apta a ser oxidada e deformada. De maneira inversa, quando o conteúdo de cromo Cr em termos de Cr3C2 é maior do que 0,6% em massa, a dureza é diminuída e uma fratura está apta a ocorrer. Uma faixa mais adequada do conteúdo de Cr em termos de Cr3C2 é 0,4 a 0,5% em massa. O carbeto cementado pode incluir pelo menos um de vanádio (V) e tântalo (Ta) em que a soma em termos de carbeto (VC e TaC) cai dentro de uma faixa de 0,2% em massa ou menor. Na presente modalidade, cromo (Cr), vanádio (V) , e tântalo (Ta) são sólidos fundidos na fase de ligação.

[00013] Quando a força antimagnética é menor do que 13,0 kA/m, a dureza é deteriorada, falhando em produzir suficiente resistência ao desgaste. De maneira inversa, quando a força antimagnética é maior do que 16,0 kA/m, rachadura térmica está apta a ocorrer, e a dureza de fratura é deteriorada para induzir uma fratura súbita. Uma faixa mais adequada de força antimagnética é 13,5 a 15,0 kA/m.

[00014] Quando a dureza de Rockwell (HRA) é menor do que 89,5, o crescimento de desgaste na borda de corte é acelerado. De maneira inversa, quando a dureza de Rockwell é maior do que 90,5, dureza é deteriorada e a estabilidade contra uma fratura é deteriorada. Consequentemente, um dano de ferramenta, tal como a fratura súbita, está apta a ocorrer. Uma faixa mais adequada de dureza de Rockwell é de 89,8 a 90,3.

[00015] Na presente modalidade, o carbeto cementado possui uma resistência defletiva de 3,5 GPa ou mais e um coeficiente de Weibull de 10 ou mais. Isto garante menos defeitos de corpos sinterizados e menos variações dentre os corpos sinterizados, suprimindo assim a fratura súbita da ferramenta de corte. Uma faixa desejada de resistência defletiva é 3,7 a 4,2 GPa. Uma faixa desejada de coeficiente de Weibull é 15 ou mais. Quando uma forma de peça de teste para resistência de dobramento de três pontos com base em JISR1601 pode ser obtida a partir da forma da ferramenta de corte na presente invenção, a peça de teste com base em JISR1601 é cortada e a resistência de dobramento de três pontos da mesma é medida como na medição de resistência de dobramento de três pontos de acordo com JISR1601. Quando a forma da peça de teste para a resistência de dobramento de três pontos com base em JISR1601 não pode ser obtida a partir da forma da ferramenta de corte, a maior amostra retangular é cortada a partir da ferramenta de corte e é feita em uma forma retangular como uma peça de teste, que possui uma razão de profundidade - largura - comprimento de 3:4:10 com base em JISR1601. Usando isto como uma peça de teste, a resistência de dobramento de três pontos é medida com um intervalo de medição definido na mesma razão como um comprimento longitudinal da amostra.

[00016] Na presente modalidade, magnetização de saturação (Ms) é de 165 a 200 kA/m. Dentro desta faixa, o carbeto cementado se torna uma liga saudável tendo nem uma fase r nem precipitação de carbono livre. Aqui, um conteúdo de oxigênio no carbeto cementado é de 0,03 a 0,10% em massa. Um valor de resistência à fratura (K1C) do carbeto cementado é 16 MPa.m1/2 ou mais, particularmente 16,5 a 20,0 MPa.m1/2.

[00017] O Co existe na fase de ligação que estabelece uma ligação entre as fases de WC. O carbeto cementado é composto principalmente das fases de WC e possui tal estrutura que a fase de ligação composta principalmente do Co que estabelece a ligação entre as fases de WC. Tungstênio (W) e cromo (Cr) são contidos na fase de ligação e são de sólido fundido nas mesmas. É possível confirmar se deve ser fundido ou não pela observação com um microscópio eletrônico de varredura (SEM) ou microscópio eletrônico de transmissão (TEM). De acordo com a presente modalidade, uma razão de conteúdo de tungstênio na fase de ligação alcança um valor máximo em uma localização entre a superfície e interior do carbeto cementado. A razão de conteúdo de tungsténio na fase de ligação é preferivelmente distribuída de forma a aumentar temporariamente a superfície para o interior do carbeto cementado até alcançar o valor máximo e então diminuir para o interior. A medição preferivelmente é feita em uma seção transversal incluindo uma superfície do carbeto cementado não sujeitada a um processo de polimento. Por exemplo, a medição é feita em uma seção transversal incluindo uma superfície de parede interna de um orifício de parafuso disposto em uma parte média da ferramenta de corte.

[00018] Tal distribuição que a razão de conteúdo de tungstênio na fase de ligação alcança o valor máximo na localização entre a superfície e interior do carbeto cementado é eficaz em garantir que calor seja gerado durante o corte se propague de maneira eficiente. Na presente modalidade, a localização em que a razão de conteúdo de tungstênio na fase de ligação alcança o valor máximo fica em profundidades em uma faixa de 50 a 200 μm da superfície do carbeto cementado. A localização em que a razão de conteúdo de tungstênio na fase de ligação alcança o valor máximo pode estar em uma profundidade menor do que 50 μm da superfície do carbeto cementado ou pode estar na superfície mais externa do carbeto cementado sujeitando o processo de polimento a uma parte de borda de corte, uma superfície de inclinação, e uma superfície de flanco após o carbeto cementado ser produzido por sinterização. Em qualquer caso, o efeito mencionado acima permanece inalterado. (Primeira Modalidade da Camada de revestimento)

[00019] A superfície do carbeto cementado pode ser revestida com uma camada de revestimento na ferramenta de corte da presente modalidade. Por exemplo, a camada de revestimento é feita por laminação em sequência uma camada de TiN tendo uma espessura média de 0 a 0,7 μm, uma camada de TiCN tendo uma espessura média de 1 a 3 μm, uma camada intermediária tendo uma espessura média de 0 a 0,1 μm e sendo composta de qualquer um de TiCO, TiNO, e TiCNO, uma camada de Al2O3 tendo uma espessura média de 0,3 a 0,7 μm, e uma camada mais externa feita de uma camada de TiCxNy (0<x, 0,5<y, e x+y=1) tendo uma espessura média de 0 a 0,7 μm. Um processo de corte de longa vida em um processo de moagem de uma liga com base em níquel, tal como Inconel, é alcançável através do revestimento da camada de revestimento no carbeto cementado tendo a estrutura anterior. A camada de revestimento é produzida pelo método de CVD na presente modalidade.

[00020] Uma estrutura mais adequada da camada de revestimento na presente modalidade é descrita de maneira específica abaixo. A camada de revestimento é revestida na superfície de um substrato composto do carbeto cementado, e inclui, em ordem ascendente a partir do lado de substrato, a camada de TiN, a camada de TiCN, a camada intermediária, a camada de Al2O3, e a camada mais externa. A camada intermediária é composta de qualquer um de TiCO, TiNO, e TiCNO. A camada mais externa é feita da camada de TiCxNy (0<x, 0,5^y, e x+y=1). Uma espessura média mais adequada da camada de TiN é 0,1 a 0,7 μm, que da camada de TiCN é de 1 a 3 μm, que da camada intermediária é de 0,01 a 0,1 μm, que da camada de A12O3 é de 0,3 a 0,7 μm, e que da camada mais externa é de 0,3 a 0,7 μm. A espessura média de cada camada é obtida fazendo medições de espessura em intervalos espaçados de 1 μm por um comprimento de 10 μm ou mais em uma direção paralela à superfície do substrato em uma localização opcional de cada camada, e então calculando uma média de espessuras medidas.

[00021] Resistência ao desgaste suficiente pode ser mantida quando a espessura da camada de TiCN é de 1 μm ou mais. Uma fratura está menos apta a ocorrer quando a espessura da camada de TiCN é de 3 μm ou menos. Uma faixa adequada da camada de TiCN é de 2 a 2,5 μm. Resistência à oxidação suficiente pode ser mantida e alta resistência ao desgaste pode ser obtida quando a espessura da camada de Al2O3 é de 0,3 μm ou mais. Lascamento está menos apta a ocorrer quando a espessura da camada de Al2O3 é de 0,7 μm ou menos. Uma faixa adequada da camada de A12O3 é de 0,4 a 0,6 μm.

[00022] A camada de TiN é intencionada a aprimorar a adesão entre o substrato e a camada de revestimento. Quando a espessura média da camada de TiN é de 0,3 a 0,7 μm, a camada de revestimento se adere de maneira satisfatória ao substrato e a camada de revestimento é menos susceptível ao lascamento. Uma faixa mais adequada da camada de TiN é de 0,4 a 0,5 μm. A camada intermediária entre a camada de TiCN e a camada de Al2O3 é eficaz no aprimoramento da adesão entre a camada de TiCN e a camada de Al2O3. Quando a espessura média da camada intermediária é de 0,01 a 0,1 μm, a camada de Al2O3 é menos apta a ser descascada e a camada de Al2O3 é menos susceptível ao lascamento. Uma faixa mais adequada da camada intermediária é de 0,03 a 0,08 μm. A camada mais externa é intencionada de transmitir uma cor dourada para a superfície da ferramenta de corte de forma a facilitar a determinação como se uma borda de corte a é usada ou não. Isto pode ser distinguido de maneira visual quando a camada mais externa possui uma espessura média de 0,3 a 0,7 μm. Na superfície da camada mais externa na presente modalidade, um cristal de TiCxNy (0<x, 0,5^y, e x+y=1) é composta de partículas granulares na borda de corte e partículas com forma de agulha na superfície de inclinação. De maneira apropriada, a superfície da camada de revestimento possui menos vazios e a camada de revestimento é menos sujeita ao desgaste na borda de corte. A superfície de inclinação possui uma estrutura que as partículas com forma de agulha são depositadas na superfície da camada de revestimento, e assim a superfície da camada de revestimento possui muitos vazios, aprimorando desta forma a capacidade de retenção de um fluido de corte na superfície da camada de revestimento. Isto garante um fluxo suave de lascas gerado durante a usinagem, e assim suprime um aumento de temperatura na borda de corte. A camada mais externa pode conter 10% em massa ou menos de oxigênio para um conteúdo total. Adicionalmente, a camada mais externa localizada próxima ao substrato possui uma concentração de carbono maior do que a camada mais externa localizada próxima da superfície na estrutura da presente modalidade. Isto garante que as partículas com forma de agulha sejam formadas na superfície de inclinação e a superfície da camada mais externa possui a cor dourada, assim tornando mais fácil distinguir se já deve ser usada. A camada de TiN, a camada intermediária, e a camada mais externa podem ser omitidas.

[00023] Uma combinação do substrato e a camada de revestimento suprime a rachadura térmica e a propagação da mesma devido à geração de calor durante o corte. Mesmo quando a borda de corte alcança altas temperaturas, camada de A12O3 suprime a oxidação da camada de revestimento. Adicionalmente, a espessura média da camada de Al2O3 é de 0,3 a 0,7 μm, e assim o descascamento da camada de Al2O3 pode ser suprimido mesmo durante a usinagem de uma liga resistente ao calor que está apta a aderir, tal como uma liga com base em Ni e liga com base em Ti.

[00024] A ferramenta de corte preferivelmente possui tal forma que uma forma geral da ferramenta de corte é uma forma aproximadamente de placa e uma superfície lateral está disposta em 90° com relação às superfícies principais, e porções de extremidade de ambas as superfícies principais são usadas como uma borda de corte, designadamente, uma assim chamada forma de ponta negativa de dois lados. Apesar de ambas as superfícies principais possuem a mesma forma, em outra modalidade, uma espessura média da camada de Al2O3 em uma superfície principal e uma espessura média da camada de Al2O3 em outra superfície principal podem diferir entre si. Com esta estrutura, quando um processo de corte é realizado sob duas condições de usinagem, a ferramenta de corte produz desempenho de ferramenta mais ótimo usando respectivamente a borda de corte em uma superfície principal e a borda de corte na outra superfície principal sob diferentes condições de corte. Nesta ocasião, uma forma de rompedor em uma superfície principal e uma forma de rompedor na outra superfície principal podem diferir entre si de maneira a alcançar o desempenho de ferramenta mais ótimo. (Segunda Modalidade da Camada de revestimento)

[00025] A estrutura da camada de revestimento não está limitada à estrutura acima. Por exemplo, em outra modalidade, uma superfície do carbeto cementado anterior pode ser revestida com uma camada de revestimento tendo uma espessura média de 3,0 a 5,5 μm e sendo composta de Ti1-a- bAlaMb (C1-xNx) (M é pelo menos um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y, 0,2<a<0,7, 0<b<0,4, e 0<x<1) . Isto garante um processo de corte com longa vida em um processo de moagem de liga de titânio ou SUS. Na presente modalidade, a camada de revestimento é produzida pelo método de PVD.

[00026] Apesar de o metal M ser pelo menos um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y, resistência à oxidação e resistência à adesão são adicionalmente aprimoradas quando o metal M inclui um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, e Nb.

[00027] Apesar de a camada de revestimento poder ser feita a partir de uma única composição, a presente modalidade emprega uma estrutura com múltiplas camadas feita laminando de maneira alternada uma primeira camada fina e uma segunda camada fina. A primeira camada fina é composta de Ti1-a1-b1Ala1Mb1 (C1-x1Nx1) (M é pelo menos um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y, 0,2^a1^0,7, 0<b1<0,4, e 0<x1<1) . A segunda camada fina é composta de Ti1-a2-b2Ala2Mb2 (C1-x2Nx2) (M é pelo menos um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y, 0,2^a2^0,7, 0<b2<0,4, 0<x2<1, exceto para a1=a2, b1=b2, e x1=x2). Ou seja, a primeira camada fina e a segunda camada fina que diferem na composição são laminadas de maneira alternada em uma espessura de vários nanômetros até dezenas de nanômetros. Isto contribui para a supressão de propagação de rachadura para a camada de revestimento, e ainda permite que a totalidade da camada de revestimento a ser altamente enrijecida, assim levando a resistência ao desgaste aprimorada.

[00028] Na presente invenção, a composição da camada de revestimento tendo a estrutura com múltiplas camadas de dois ou mais tipos de composições diferentes é denotada por uma toda uma composição da camada de revestimento, e pode ser analisada com um micro-analisador de sonda eletrônica (EPMA) ou semelhantes. Uma composição detalhada da camada de revestimento pode ser observada com um microscópio eletrônico de transmissão (TEM), e a composição da mesma pode ser confirmada por espectroscopia de dispersão de energia (EDS). A estrutura da camada de revestimento da estrutura com múltiplas camadas não está limitada à estrutura composta dos dois tipos de primeira camada fina e de segunda camada fina, ou alternativamente pode ser uma estrutura laminada alternada de três ou mais tipos que podem ser obtidos através da adição, por exemplo, de uma terceira camada fina tendo uma composição diferente da primeira camada fina e da segunda camada fina.

[00029] A camada de revestimento da estrutura com múltiplas camadas pode ser produzida, por exemplo, realizando a formação de filme enquanto gira uma amostra sujeitada à formação de filme em um estado em que alvos de diferentes composições são dispostos em intervalos regulares em uma superfície lateral de parede interna de um aparelho de formação de filme. (Método de produção)

[00030] Um método de produção de uma ferramenta revestida da presente invenção é descrito abaixo.

[00031] Primeiramente, uma pasta fluida é produzida por carregamento, em uma máquina de moagem e mistura, pó de matéria-prima de WC em que o tamanho de partícula médio de acordo com o método de micro-rastreamento é de 2,5 a 4,0 μm, particularmente 3,0 a 4,0 μm, e pó de matéria-prima de Cr3C2 em que o tamanho de partícula médio de acordo com o método de micro-rastreamento é de 2,0 a 3,0 μm, e então adicionando água ou solvente a mesma, seguido por agitação. Aqui, após um tamanho de partícula médio das partículas de WC em uma liga cai dentro de uma faixa predeterminada, a força antimagnética e a dureza de Rockwell podem ser ajustadas para as suas respectivas faixas predeterminadas através da realização de bombardeamento usando o pó de matéria-prima de WC tendo o tamanho de partícula médio de 2,5 a 4,0 μm enquanto agita a pasta fluida até um tamanho de partícula médio do pó misturado de acordo com o método de micro-rastreamento alcança 0,9 a 1,1 μm.

[00032] O pó de matéria-prima de Co não é carregado quando se carrega o pó de matéria-prima de WC e o pó de matéria-prima de Cr3C2. O pó de matéria-prima de Co é adicionado para a pasta fluida após a realização da bombardeamento enquanto se agita a pasta fluida até o tamanho de partícula médio do pó misturado de acordo com o método de micro-rastreamento alcança 2,0 a 2,2 μm. Ou seja, se o pó de matéria-prima de Co é carregado a partir do início, agregação do pó de matéria-prima de Co ocorre quando o tempo de bombardeamento é terminado. Consequentemente, a força antimagnética e a dureza de Rockwell podem estar além das suas respectivas faixas predeterminadas. De maneira a ajustar a magnetização de saturação do carbeto cementado após ser sujeitada à sinterização, pó de metal e pó de carbono são adicionados à pasta fluida como necessário quando se carrega o pó de matéria-prima de WC e o pó de matéria-prima de Cr3C2. No caso da adição de pó de matéria-prima de WC e pó de matéria-prima de TaC, ambos são adicionados quando se carrega o pó de matéria-prima de WC e pó de matéria-prima de Cr3C2. A pasta fluida é preparada através da adição na mesma de um ligante orgânico, um agente de dispersão, ou semelhantes, e então é feito em grânulos por secagem por bombardeamento.

[00033] Os grânulos são moldados em uma forma de ferramenta predeterminada por um método de moldagem bem conhecido, tal como moldagem por pressão, moldagem por fundição, moldagem extrusão, e moldagem por pressão isostática a frio. Esta então é sinterizada a 1350 a 1450°C em uma atmosfera de vácuo ou não oxidante, produzindo assim o carbeto cementado como descrito acima. Uma taxa de refrigeração após a sinterização é de 10 a 70°C/min, preferivelmente 20 a 50°C/min. O carbeto cementado é então sujeitado ao processo de polimento e processo de polimento para uma parte de corte como for necessário.

[00034] Subsequentemente, a camada de revestimento é formada em uma superfície do carbeto cementado como necessário. Um exemplo do método de formação da camada de revestimento pelo método de deposição de vapor químico (CVD), que é uma primeira modalidade, é descrito abaixo. Primeiramente, um gás misturado é preparado que é composto de, como uma composição de gás de reação, 0,5 a 10% em volume de gás de tetracloreto de titânio (TiCl4), 10 a 60% em volume de gás nitrogênio (N2) , e o resto que é gás hidrogênio (H2) . O gás misturado é carregado em uma câmara de reação de maneira a formar uma camada de TiN sob condições de 800 a 940°C e 8 a 50 kPa.

[00035] Subsequentemente, um gás misturado é preparado que é composto de, como uma composição de gás de reação, 0,5 a 10% em volume de gás tetracloreto de titânio (TiCl4), 10 a 60% em volume de gás nitrogênio (N2), 0,1 a 3,0% em volume de gás acetonitrila (CH3CN), e o restante que é gás hidrogênio (H2) . O gás misturado é carregado na câmara de reação de maneira a formar uma menor parte de uma camada de TiCN em uma temperatura de formação de filme de 78 0 a 880°C e de 5 a 25 kPa. Particularmente nas condições de formação de filme, a proporção do gás acetonitrila no gás de reação preferivelmente é ajustada a 0,1 a 0,4% em volume, e a temperatura de formação de filme preferivelmente é ajustada a 780 a 880°C de maneira a formar a camada de TiCN em que a parte inferior é composta de cristais conformadas em tira fina (MT-TiCN) em uma observação de seção transversal.

[00036] Apesar de as condições de formação de filme para a parte inferior da camada de TiCN pode ser uma condição uniforme, as condições de formação de filme para a camada de TiCN pode ser alterada pela metade do caminho de forma a alterar um estado de estrutura. Por exemplo, a proporção do gás acetonitrila (CH3CN) pode ser aumentada de forma que um cristal superior da camada de TiCN é um cristal de coluna tendo uma largura maior do que um cristal inferior do mesmo. Alternativamente, o cristal superior da camada de TiCN pode ser um cristal de coluna tendo uma largura maior do que o menor cristal alterando as condições de formação de filme para a camada de TiCN metade do tempo. Ou seja, um gás misturado é preparado que é composto de 1 a 5% em volume de gás tetracloreto de titânio (TiCl4), 0,5 a 5% em volume de gás acetonitrila (CH3CN), 10 a 30% em volume de gás nitrogênio (N2) , e o restante que é gás hidrogênio (H2). O gás misturado é carregado na câmara de reação, e as condições da câmara são alteradas para 950 a 1100°C e 5 a 40 kPa. Uma camada de TiCN desejada pode ser formada mesmo quando parte do gás acetonitrila (CH3CN) é substituída com 4 a 10% em volume de gás metano (CH4) sob estas condições.

[00037] Subsequentemente, uma camada de HT-TiCN que constitui a parte superior da camada de TiCN é formada. Condições de formação de filme específicas para a camada de HT-TiCN preferivelmente são como na sequência. Um gás misturado é preparado que é composto de 2,5 a 4% em volume de gás tetracloreto de titânio (TiCl4), 0,1 a 10% em volume de gás metano (CH4) , 5 a 20% em volume de gás nitrogênio (N2) , e o restante que é gás hidrogênio (H2) . O gás misturado é carregado na câmara de reação, e o interior da câmara é mantido a 900 a 1050°C e 5 a 40 kPa. O tempo de formação de filme é de 20 a 60 minutos.

[00038] Subsequentemente, uma camada intermediária é formada. Condições de formação de filme específicas são como a seguir. Um gás misturado é preparado que é composto de 1-4% em volume de gás tetracloreto de titânio (TiCl4), 0 a 7% em volume de gás metano (CH4) , 0 a 20% em volume de gás nitrogênio (N2), 1 a 5% em volume de gás dióxido de carbono (CO2) , e o restante que é gás hidrogênio (H2) . O gás misturado é carregado na câmara de reação, e o interior da câmara é mantido a 900 a 1050°C e 5 a 40 kPa. O tempo de formação de filme é de 20 a 60 minutos.

[00039] Subsequentemente, uma camada de Al2O3 é formada. Um método de formação de filme da camada de Al2O3 é como na sequência. É preferível usar um gás misturado composto de 0,5 a 5,0% em volume de gás tricloreto de alumínio (AlCl3), 0,5 a 3,5% em volume de gás cloreto de hidrogênio (HCl), 0,5 a 5,0% em volume de gás dióxido de carbono (CO2), 0,0 a 0,5% em volume de gás sulfeto de hidrogênio (H2S), e o restante que é gás hidrogênio (H2) . É preferível manter de 950 a 1100°C e 5 a 10 kPa.

[00040] Uma camada mais externa é formada como for necessário. As condições de formação de filme específicas são como na sequência. Um gás misturado é preparado que é composto de, como uma composição de gás de reação, 0,1 a 10% em volume de gás tetracloreto de titânio (TiCl4), 0 a 60% em volume de gás nitrogênio (N2) , e o restante que é gás hidrogênio (H2) . O gás misturado é carregado na câmara de reação, e o interior da câmara é mantido a 960 a 1100°C e 10 a 85 kPa.

[00 041] Como um exemplo de um método com o qual uma espessura da camada de Al2O3 em uma superfície principal e uma espessura da camada de Al2O3 em outra superfície principal são feitas diferentes entre si na formação da camada de revestimento, existe um método com o qual uma distância entre adjacentes amostras em uma superfície principal e uma distância entre adjacentes amostras na outra superfície principal são feitas diferentes entre si. Aqui, uma ferramenta de corte obtida de tal maneira que uma configuração de rompedor provida em superfícies de inclinação opostas é tornada diferente a partir de uma configuração de rompedor provida em superfícies de inclinação não opostas garante que ambas as superfícies são úteis sob diferentes condições de corte. Adicionalmente, uma distância entre amostras superior e inferior é feita diferentes a partir de uma distância entre amostras esquerda e direita, desta forma garantindo que a borda de corte e a superfície de inclinação diferem entre si na espessura da camada de Al2O3 e na estrutura de cristal da camada mais externa.

[00042] Um exemplo de um método de formação da camada de revestimento pelo método de deposição de vapor físico (PVD), que é uma segunda modalidade, é descrito abaixo. Como o método de PVD, o método de galvanização de íon e método de bombardeamento catódico são aplicáveis de maneira adequada. Um exemplo de método de formação de filme é descrito em detalhe abaixo. Quando a camada de revestimento é formada por método de galvanização de íon de arco, um alvo de metal, um alvo de liga combinado, ou um alvo de corpo sinterizado, que respectivamente independentemente contêm titânio metálico (Ti), alumínio metálico (Al), e um metal M predeterminado (M é pelo menos um ou mais tipos selecionados a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y), é definido em uma localização em uma superfície de parede lateral da câmara.

[00043] Condições de formação de filme são como na sequência. A camada de revestimento é formada pelo método de galvanização de íon ou método de bombardeamento catódico com o qual uma fonte de metal é evaporada e ionizada usando a descarga de arco e descarga de brilho usando estes alvos, e ao mesmo tempo a fonte de metal é reagida com gás nitrogênio (N2) como uma fonte de nitrogênio e gás metano (CH4)/acetileno (C2H2) como uma fonte de carbono. Quando se forma a camada de revestimento, uma voltagem de polarização de 35 a 200 V é aplicada na presente modalidade de maneira a produzir a camada de revestimento de alta dureza e aprimorar a adesão com um substrato em consideração da estrutura de cristal da camada de revestimento.

[00044] O filme laminado tendo as camadas finas mencionadas acima de maneira alternada laminadas entre si pode ser produzido ajustando um primeiro alvo e um segundo alvo em localizações predeterminadas, tais como localizações opostas na superfície de parede lateral da câmara, e então realizando a formação de filme enquanto gira as amostras de forma a ser trazidas para próximo do ou separadas a partir do primeiro alvo e o segundo alvo. EXEMPLO 1

[00045] Pó de cobalto metálico (Co) tendo um tamanho de partícula médio de 1,2 μm e pó de Cr3C2 tendo um tamanho de partícula médio de 2,5 μm foram adicionados a e misturados com pó de carbeto de tungstênio (WC) tendo um tamanho de partícula médio como apresentado na Tabela 1, seguido por bombardeamento com um moinho de vibração até um tamanho de partícula médio de um pó misturado cai dentro de uma faixa de 0,9 a 1,1 μm. Aqui, em uma amostra em que o tempo de adição é apresentado como sendo metade do caminho com relação à adição de Co na Tabela 1, o pó de Co foi adicionado em um momento de que o tamanho de partícula médio do pó misturado no meio da bombardeamento cai dentro de uma faixa de 2,0 a 2,2 μm. Em uma amostra em que a temporização de adição é apresentada como sendo inicialmente, o pó de Co foi adicionado antes de começar a bombardeamento.

[00046] A seguir, o pó misturado obtido por granulação de secagem por bombardeamento foi moldada para uma forma de ferramenta de corte por moldagem por pressão, seguida por processo de rompimento de ligação. Então este foi sinterizado em uma temperatura apresentada na Tabela 1 em um vácuo tendo um grau de vácuo de 0,5 a 100 Pa por uma hora, e a temperatura da mesma então foi diminuída em uma taxa de diminuição de temperatura apresentada na Tabela 1, produzindo desta forma um carbeto cementado apresentado na Tabela 1. Conteúdos de metal individuais no carbeto cementado após ser sujeitado à sinterização foram idênticos a aqueles de uma composição preparada. Um lado do carbeto cementado produzido que corresponde com uma superfície de inclinação é sujeitado ao tratamento de borda (polimento arredondado) por processamento de explosão.

[00047] Subsequentemente, uma camada de revestimento foi formada no carbeto cementado pelo método de CVD. Primeiramente, uma camada de TiN foi formada em uma espessura de 0,1 μm escoando um gás misturado composto de 2,0% em volume de TiCl4, 33% em volume de N2, e o restante que foi H2 sob condições de formação de filme de 880°C e 16 kPa. Então, uma primeira camada de TiCN tendo uma largura de cristal média de 0,3 μm foi formada em uma espessura de 2,5 μm escoando um gás misturado composto de 2,5% em volume de TiCl4, 23% em volume de N2, 0,4% em volume de CH3CN, e o restante que foi H2 sob condições de formação de filme de 825°C e 9 kPa. Então, uma camada intermediária foi formada em uma espessura de 0,1 μm escoando um gás misturado composto de 3,5% em volume de TiCl4, 0 a 3% em volume de CH4, 0 a 10% em volume de N2, 2% em volume de CO2, e o restante que foi gás hidrogênio sob condições de formação de filme de 1010°C e 20 kPa. Subsequentemente, uma camada de «Al2O3 foi formada em uma espessura de 0,5 μm escoando um gás misturado composto de 1,5% em volume de AlCl3, 2% em volume de HCl, 4% em volume de CO2, 0,3% em volume de H2S, e o restante que foi gás hidrogênio sob condições de formação de filme de 1005°C e 9 kPa. Finalmente, uma camada mais externa foi formada em uma espessura de 0,5 μm escoando um gás misturado composto de 3,0% em volume de TiCl4, 30% em volume ofN2, e o restante que foi H2 sob condições de formação de filme de 1010°C e 30 Pa. A camada mais externa é composta basicamente de TiN, no entanto, resulta em TiCN já que a contaminação ocorre devido à difusão de carbono (C), ou semelhantes.

[00048] As seguintes medições foram feitas para cada uma das ferramentas de corte obtidas. Força antimagnética (Hc) e magnetização de saturação (Ms) foram medidas por um dispositivo de medição de característica magnética. A dureza de Rockwell foi medida de acordo com JISZ2245. O valor de resistência à fratura (K1C) foi medido de acordo com JISR1607. As ferramentas de corte foram cortadas respectivamente para uma forma retangular tendo um comprimento de 11,5 mm e uma razão de profundidade - largura - comprimento de 3:4:10, e resistência defletiva (resistência de dobramento de três pontos) e coeficiente de Weibull foram medidos e calculados de acordo com JISR1601 e JISR1625, respectivamente. Os resultados foram apresentados na Tabela 2 .

[00049] Uma análise de composição de fases de ligação em uma superfície cortada de cada uma das ferramentas de corte foi feita por análise de raios X de dispersão de comprimento de onda (WDS) para confirmar o conteúdo de tungstênio nas fases de ligação. O conteúdo de tungstênio nas fases de ligação se espalhando em profundidades em uma faixa de 500 a 600 μm da superfície de um carbeto de liga foi medida em suas respectivas localizações. O conteúdo de tungstênio em cada uma das fases de ligação se espalhando em profundidades em uma faixa de não mais do que 300 μm da superfície da liga também foram medidas. Quando houve uma região em que o conteúdo de tungstênio nas fases de ligação na faixa da superfície para a profundidade de 300 μm é maior do que o conteúdo de tungsténio fundido na faixa de 500 a 600 μm, uma profundidade em que o conteúdo de tungstênio alcança um valor máximo foi confirmado. Os resultados foram apresentados na Tabela 2. Uma amostra sem uma região, em que o conteúdo de tungstênio a partir do interior para a superfície permanece inalterado, designadamente, uma região tendo um maior conteúdo do que o conteúdo de tungstênio fundido na faixa da superfície para a profundidade de 300 μm é denotado pelo termo “uniforme”.

[00050] Resistência ao desgaste e resistência à fratura foram avaliados através da condução de um teste de corte usando estas ferramentas de corte sob as seguintes condições. Os resultados foram apresentados na Tabela 3. (Condições de corte)

[00051] Peça de trabalho: Barra de material de Inconel 718

[00052] Forma de ferramenta: PNMU1205ANER-GM (Inserto produzido por KYOCERA CORPORATION)

[00053] Velocidade de corte: 40 m/min

[00054] Taxa de alimentação: 0,15 mm/borda de corte

[00055] Profundidade de corte: 2,0 mm (direção axial) x 10 mm (direção radial)

[00056] Outros: Usando fluido de corte solúvel em água.

[00057] Itens avaliados: Corte de dez cantos de cada amostra foi realizado pra medir e calcular o tempo de corte médio que passa até ser fraturado, e tempo de corte que passa até ser fraturado no tempo mais curto. Com relação a uma amostra que garante a usinagem durante o corte por cinco minutos, a quantidade de desgaste na superfície de flanco durante o corte por cinco minutos foi medida. [Tabela 1]

[Tabela 2]

[Tabela 3]

[00058] A sequência está aparente a partir das Tabelas 1 a 3. Ou seja, a Amostra No. 2, em que a fase de WC teve um tamanho de partícula médio de menos do que 0,85 μm, teve baixa dureza e foi subitamente fraturada. Amostra No. 5, em que as fases de WC tiveram um tamanho de partícula médio de mais do que 1,05 μm, significativamente desgastada. A Amostra No. 6 em que o conteúdo de Co foi menor do que 11,5% em massa foi fraturado. A Amostra No. 9, em que o conteúdo de Co foi maior do que 12,5% em massa, foi fraturado devido à rachadura térmica e desgaste significativo. A Amostra No. 10, em que o conteúdo de Cr3C2 foi menor do que 0,2% em massa, foi sujeitado à corrosão devido à oxidação da fase de ligação na superfície do carbeto cementado, e também foi fraturado. A Amostra No. 13, em que o conteúdo de Cr3C2 foi maior do que 0,6% em massa, foi fraturado devido à deterioração da dureza. A Amostra No. 15, em que a força antimagnética foi menor do que 13 kA/m, foi fraturado por uma propagação rápida de desgaste. A Amostra No. 18, em que a força antimagnética foi maior do que 16 kA/m, foi subitamente fraturada devido à rachadura térmica. A Amostra No. 19, em que a dureza de Rockwell foi menor do que 89,5, significativamente desgastada. A Amostra No. 22, em que a dureza de Rockwell foi maior do que 90,5, foi sujeitada ao lascamento.

[00059] Por outro lado, nas Amostras No. 1, 3, 4, 7, 8, 11, 12, 14, 16, 17, 20, 21, 23-29, que foram compostas respectivamente do substrato e da camada de revestimento dentro do escopo da presente invenção, o lascamento e uma fratura foram suprimidos e a propagação do desgaste também foi suprimida. EXEMPLO 2

[00060] As camadas de revestimento apresentadas na Tabela 4 foram formadas respectivamente pelo método de CVD usando o mesmo material que o carbeto cementado da Amostra No. 1 no Exemplo 1. Uma camada de TiN como uma primeira camada foi formada em uma espessura apresentada na Tabela 4 sob as mesmas condições de formação de filme as Exemplo 1. Uma camada de TiCN como uma segunda camada foi formada escoando um gás misturado composto de 2,5% em volume de TiCl4, 23% em volume de N2, CH3CN, em que o conteúdo foi inicialmente 0,2% em volume e foi 0,5% em volume no fim da formação de filme aumentando de maneira gradual uma taxa de fluxo, e o restante que foi H2, a 825°C e 9 kPa. Uma camada intermediária como uma terceira camada foi formada em uma espessura apresentada na Tabela 4 sob as mesmas condições de formação de filme as Exemplo 1. Uma camada de «Al2O3 como uma quarta camada foi formada escoando um gás misturado composto de 2,5% em volume de AlCl3, 0,5% em volume de HCl, 4% em volume de CO2, 0,3% em volume de H2S, e o restante que foi H2 sob condições de formação de filme de 1005°C e 9 kPa. Uma camada mais externa foi formada em uma espessura apresentada na Tabela 4 sob as mesmas condições de formação de filme que o Exemplo 1.

[00061] O desempenho de corte foi avaliado através da condução de um teste de corte das ferramentas de corte obtidas sob as condições de corte no Exemplo 1. Os resultados foram apresentados na Tabela 4. [Tabela 4]

[00062] A Tabela 4 mostra que o lascamento e uma fratura foram suprimidos e a propagação do desgaste também foi suprimida em todas as Amostras de Nos. 30 a 40. EXEMPLO 3

[00063] As camadas de revestimento são formadas respectivamente pelo método de PVD que usa os mesmos materiais que o carbeto cementado da Amostra No. 1 no Exemplo 1. Especificamente, alvos de corpo sinterizados que contêm elementos de metal para formar as camadas de revestimento foram definidos e uma voltagem de polarização apresentadas na Tabela 5 foi aplicada a isto, e uma corrente de arco de 150A foi passada através da mesma em uma temperatura de formação de filme de 540°C, formando desta forma as camadas de revestimento tendo as suas respectivas composições apresentadas na Tabela 5.

[00064] A composição de cada amostra foi observada da superfície da camada de revestimento por um microscópio eletrônico de varredura (SEM), e uma composição média de três localizações como apresentado como a composição da camada de revestimento. Uma seção transversal incluindo a camada de revestimento de cada amostra foi observada com o SEM para medir uma espessura da camada de revestimento. Adicionalmente, uma estrutura detalhada da camada de revestimento foi observada com um microscópio eletrônico de transmissão (TEM), e a estrutura detalhada foi confirmada por uma espectroscopia de dispersão de energia (EDS).

[00065] O desempenho de corte foi avaliado sob as seguintes condições. Os resultados foram apresentados na Tabela 6 . (Condições de corte)

[00066] Peça de trabalho: Barra de material de liga de Ti-6Al-4V

[00067] Forma de ferramenta: PNMU1205ANER-SM (Inserto produzido por KYOCERA CORPORATION)

[00068] Velocidade de corte: 60 m/min

[00069] Taxa de alimentação: 0,25 mm/borda de corte

[00070] Profundidade de corte: 2,0 mm (direção axial) x 10 mm (direção radial)

[00071] Outros: Usando o fluido de corte solúvel em água

[00072] Método de avaliação: tempo de usinagem até ser fraturado, e um estado de borda de corte após a usinagem por 30 minutos. [Tabela 5]

[Tabela 6]

[00073] As Tabelas 5 e 6 mostram que o lascamento e uma fratura foram suprimidos e um processo de corte de vida longa foi garantido em todas as Amostras de No. 41 a 48.

Claims

1. Ferramenta de corte caracterizada pelo fato de que compreende: um carbeto cementado que é composto principalmente de uma fase de WC e contém 11,5 a 12,5% em massa de Co e 0,2 a 0,6% em massa de Cr em termos de Cr3C2, a fase de WC tendo um tamanho de partícula médio de 0,85 a 1,05 μm, e o carbeto cementado tendo uma força antimagnética (Hc) de 13,0 a 16,0 kA/m, e uma dureza de Rockwell (HRA) de 89,5 a 90,5, uma resistência defletiva de 3,5 GPa ou mais e um coeficiente de Weibull de 10 ou mais, e uma magnetização de saturação (Ms) entre 165 e 200 kA/m e um valor de resistência à fratura (K1C) de 16 MPa.m1/2 ou mais.

2. Ferramenta de corte, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o Co existe em uma fase de ligação que estabelece uma ligação entre as fases de WC, tungstênio (W) está contido na fase de ligação, e uma razão de conteúdo do tungstênio alcança um valor máximo em uma localização entre uma superfície e um interior do carbeto cementado.

3. Ferramenta de corte, de acordo com a reivindicação 2, caracterizada pelo fato de que a localização em que a razão de conteúdo do tungstênio na fase de ligação alcança o valor máximo fica em profundidades em uma faixa de 50 a 200 μm da superfície.

4. Ferramenta de corte, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizada pelo fato de que a superfície do carbeto cementado é revestida com uma camada de revestimento.

5. Ferramenta de corte, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que o carbeto cementado possui na superfície uma camada de TiN tendo uma espessura média de 0 a 0,7 μm, uma camada de TiCN tendo uma espessura média de 1 a 3 μm, uma camada intermediária tendo uma espessura média de 0 a 0,1 μm e sendo composta de qualquer um de TiCO, TiNO, e TiCNO, uma camada de Al2O3 tendo uma espessura média de 0,3 a 0,7 μm, e uma camada mais externa feita de uma camada de TiCxNy (0<x, 0,5<y, e x+y=1) tendo uma espessura média de 0 a 0,7 μm, estas camadas sendo laminadas em sequência a partir de um lado de substrato.

6. Ferramenta de corte, de acordo com a reivindicação 4, caracterizada pelo fato de que a superfície do carbeto cementado é revestida com uma camada de revestimento tendo uma espessura média de 3,0 a 5,5 μm e sendo composta de Ti1-a- bAlaMb (C1-xNx) (M é pelo menos um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y, 0,2<a<0,7, 0<b<0,4, e 0<x<1).

7. Ferramenta de corte, de acordo com a reivindicação 6, caracterizada pelo fato de que a camada de revestimento compreende uma estrutura com múltiplas camadas feita laminando de maneira alternada uma primeira camada fina composta de Ti1-a1-b1Ala1Mb1 (C1-x1Nx1) (M é pelo menos um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y, 0,2<a1<0,7, 0<b1<0,4, e 0<x1<1), e uma segunda camada fina composta de Ti1-a2-b2Ala2Mb2 (C1-x2Nx2) (M é pelo menos um tipo selecionado a partir de Cr, Si, W, Mo, Ta, Hf, Nb, Zr, e Y, 0,2^a2^0,7, 0<b2<0,4, 0<x2<1, exceto para a1=a2, b1=b2, x1=x2).