DE60129040T2

DE60129040T2 - Beschichteter schneidwerkzeugeinsatz mit bindemittelphase auf eisen-nickel-basis

Info

Publication number: DE60129040T2
Application number: DE60129040T
Authority: DE
Inventors: Anna Sandberg; Olof Kruse; Benno Gries
Original assignee: HC Starck GmbH; Seco Tools AB
Current assignee: HC Starck GmbH; Seco Tools AB
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2001-12-06
Publication date: 2008-02-21
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: WO2002052054A1; KR20030061012A; JP2004516948A; US6666288B2; IL156118A0; EP1346074A1; CZ20031757A3; CN1479796A; SE0101561D0; CZ305378B6; US20020112896A1; KR100859189B1; ATE365234T1; SE521488C2; SE0101561L; DE60129040D1; JP2009000807A; CN1204283C; EP1346074B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Schneidwerkzeugeinsatz, bestehend aus einem Hartmetallsubstrat auf Wolframcarbidbasis und einer Beschichtung. Das Hartmetall weist eine Eisen-Nickel-Binderphase auf, die eine kubisch-flächenzentrierte (fcc) Struktur hat. Im Ergebnis wurde ein beschichteter Hartmetalleinsatz ohne Kobalt und einer mindestens ebenso guten Leistungsfähigkeit bei der maschinellen Bearbeitung wie bei einem korrespondierenden beschichteten Hartmetalleinsatz mit Binder auf Co-Basis erhalten. Der Einsatz ist geeignet zum Fräsen und Drehen von niedrig- und mittellegierten Stählen sowie rostfreien Stählen.
Hartmetalle sind Verbundmaterialien, die Körnchen einer harten Phase und eine Binderphase, die die Körnchen der harten Phase bindet, umfassen. Ein Beispiel eines Hartmetalls ist Wolframcarbid (WC) und Kobalt (Co), auch bekannt als gesintertes Wolframcarbid-Kobalt oder WC-Co. Hier ist die harte Komponente WC, während die Binderphase auf Kobalt basiert, wie beispielsweise eine Kobalt-Wolfram-Kohlenstoff-Legierung. Der Co-Gehalt beträgt im allgemeinen 6–20 Gew.-%. Die Binderphase besteht hauptsächlich aus Kobalt zusätzlich zu gelöstem W und C.
Kobalt ist somit das Hauptbindemittel in Hartmetallen. Beispielsweise werden etwa 15 Prozent der jährlichen weltweiten primären Kobaltproduktion zur Herstellung von harten Materialien, einschließlich Hartmetallen auf WC-Basis, verwendet. Etwa 25 Prozent der jährlichen weltweiten primären Kobaltproduktion werden zur Herstellung von Superlegierungen verwendet, die für hochentwickelte Flugturbinenmotoren entwickelt wurden – ein Faktor, der zur Bezeichnung von Kobalt als ein strategisches Material beiträgt. Etwa die Hälfte der weltweiten primären Kobaltversorgung wird in politisch instabilen Regionen erhalten. Diese Faktoren tragen nicht nur zu den hohen Kosten von Kobalt bei, sondern erklären auch die sprunghaften Kostenschwankungen.
Die industrielle Handhabung von Hartmetall-Rohmaterialien kann beim Einatmen Lungenerkrankungen hervorrufen. Eine Studie von Moulin et al. (1998) deutet darauf hin, daß ein Zusammenhang zwischen Lungenkrebs und der Aussetzung an eingeatmete, WC und Co enthaltende Teilchen besteht.
Daher wäre es wünschenswert, die Menge an Kobalt, das in Hartmetallen als Binder verwendet wird, zu reduzieren.
Es wurden Versuche unternommen, dieses Ziel in Hartmetallen zu erreichen, indem die Binderphase auf Co-Basis durch eine an Eisen reiche Eisen-Kobalt-Nickel-Binderphase (Fe-Co-Ni-Binder) ersetzt wurde. Hartmetalle mit einem an Eisen reichen Fe-Co-Ni-Binder wurden somit verstärkt, indem in dem Fe-Co-Ni-Binder eine kubisch-raumzentrierte (bcc) Struktur stabilisiert wurde. Diese bcc-Struktur wurde durch eine martensitische Umwandlung erzielt. Hartmetall mit verbesserter Korrosionsbeständigkeit mit einem an Nickel reichen Nickel-Eisen-Binder bei hohen Bindergehalten wurde erhalten.
Die EP-A-1024207 betrifft ein gesintertes Hartmetall, welches aus 50 bis 90 Gew.-% Submikron-WC in einer aushärtbaren Binderphase besteht. Die Binderphase besteht zusätzlich zu Fe aus 10–60 Gew.-% Co, < 10 Gew.-% Ni, 0,2–0,8 Gew.-% C und Cr und W und möglicherweise Mo und/oder V.
Die JP 2-15159 A betrifft ein Substrat, bestehend aus einer harten Phase mit der Zusammensetzung (Ti, M)CN, wobei M eines oder mehrere von Ta, Nb, W und Mo ist. Zusätzlich gibt es eine Binderphase, ausgewählt aus der Gruppe von Co, Ni und Fe. Das Substrat ist mit einer harten Beschichtung auf Ti-Basis beschichtet.
Die US 4,531,595 offenbart einen Einsatz für Erdbohrwerkzeuge, wie Bohrerspitzen, wobei Diamanten in einer gesinterten Matrix aus WC und einem Ni-Fe-Binder eingebettet sind. Die Matrix hat vor dem Sintern eine Teilchengröße von etwa 0,5 bis etwa 10 μm. Der Ni-Fe-Binder macht etwa 3 bis etwa 20 Gewichts-% der Matrix aus.
Die US 5,773,735 offenbart einen gesinterten Wolframcarbidkörper mit einer Binderphase, ausgewählt aus der Gruppe von Fe, Ni und Co. Die mittlere WC-Korngröße beträgt höchstens 0,5 μm, und in dem Material sind keine Kornwachstumsinhibitoren enthalten.
In der US 6,024,776 werden Hartmetalle mit einem Co-Ni-Fe-Binder beschrieben. Der Co-Ni-Fe-Binder ist dahingehend einzigartig, daß der Binder selbst dann, wenn er einer plastischen Verformung unterworfen wird, seine kubisch-flächenzentrierte Kristallstruktur im wesentlichen behält und druck- und/oder spannungsinduzierte Phasenübergänge vermeidet.
Die WO 99/59755 betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Metall- und Legierungspulvern, die wenigstens eines der Metalle Eisen, Kupfer, Zinn, Kobalt oder Nickel enthalten. Gemäß dem Verfahren wird eine wäßrige Lösung von Metallsalzen mit einer wäßrigen Carbonsäurelösung gemischt. Das Präzipitat wird dann von der Mutterlauge abgetrennt und anschließend zu Metall reduziert.
1 zeigt ein rasterelektronenmikroskopisches Bild einer Beschichtung, die auf einem Hartmetall auf Wolframcarbidbasis mit Co-Binder aufgebracht wurde, und 2 zeigt eine korrespondierende Beschichtung auf einem Hartmetall gemäß der Erfindung. Maßstabsbalken sind auf den Fotos angegeben.
Es wurde nun überraschend herausgefunden, daß Einsätze, die aus einem Hartmetall auf Wolframcarbidbasis mit Eisen-Nickel-Binder und einer Beschichtung bestehen, eine mindestens ebenso gute Leistungsfähigkeit bei der maschinellen Bearbeitung zeigen wie Einsätze aus dem Stand der Technik von kommerzieller Qualität, die aus konventionellem Hartmetall mit Kobalt-Binder und einer Beschichtung bestehen.
Die Erfindung betrifft einen beschichteten Schneidwerkzeugeinsatz, der aus einem Hartmetallsubstrat auf Wolframcarbidbasis und einer Beschichtung besteht. Die Erfindung wird in Anspruch 1 definiert. Zur Verwendung beim Fräsen enthält das Hartmetall 5–15 Gew.-% Fe und Ni, die die Binderphase bilden, bevorzugt 6–13 Gew.-% und am meisten bevorzugt 7–12 Gew.-%. Zur Verwendung beim Drehen enthält das Hartmetall 4–12 Gew.-% Fe und Ni, die die Binderphase bilden, bevorzugt 4,5–11 Gew.-% und am meisten bevorzugt 5–10 Gew.-%. Die Binderphase besteht aus einer Legierung mit einer Zusammensetzung aus 35–60 Gew.-% Fe und 40–65 Gew.-% Ni, bevorzugt 40–60 Gew.-% Fe und 40–60 Gew.-% Ni und am meisten bevorzugt 42–58 Gew.-% Fe und 42–58 Gew.-% Ni. In dem gesinterten Material enthält die Binderphase auch geringe Mengen an W, C und anderen Elementen, wie Cr, V, Zr, Hf, Ti, Ta oder Nb, als eine Folge der Lösung dieser Elemente von den einbezogenen Carbidbestandteilen in der Binderphase während des Sinterverfahrens. Zusätzlich können Spuren von anderen Elementen als Verunreinigungen auftreten. Die Binderphase zeigt eine kubisch-flächenzentrierte Struktur.
Die Wolframcarbidkörnchen haben eine mittlere Schnittlinienlänge von etwa 0,4–1,0 μm, bevorzugt von 0,5–0,9 μm. Diese Werte werden an geschliffenen und polierten repräsentativen Querschnitten durch gesintertes Material gemessen.
Zusätzlich zu Wolframcarbid können auch andere Verbindungen als harte Phasen in dem gesinterten Material einbezogen sein. In einer bevorzugten Ausführungsform wird kubisches Carbid mit der Zusammensetzung (Ti, Ta, Nb, W)C verwendet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform können auch Zr und/oder Hf in das kubische Carbid einbezogen werden. In der am meisten bevorzugten Ausführungsform wird (Ta, Nb, W)C verwendet. Das kubische Carbid liegt in einer Menge von 0,1–8,5 Gew.-%, bevorzugt 0,5–7,0 Gew.-%, am meisten bevorzugt von 1,0–5,0 Gew.-%, vor.
Zusätzlich zu harten Phasen, wie Wolframcarbid und kubischem Carbid, können auch geringe Mengen (weniger als 1 Gew.-%) Chromcarbid und/oder Vanadiumcarbid als Kornwachstumsinhibitor einbezogen sein.
Die gesamte Kohlenstoffkonzentration in einem erfindungsgemäßen Hartmetall wird so ausgewählt, daß freier Kohlenstoff oder Eta-Phase vermieden wird.
Die Beschichtung besteht aus einzelnen oder mehreren auf dem Gebiet bekannten Lagen. In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Beschichtung aus einer inneren Lage von etwa 2–4 μm Ti(C, N), gefolgt von einer Multilage aus etwa 2–4 μm Al₂O₃ und TiN. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Beschichtung aus einer inneren Lage von wenigstens etwa 2,5 μm Ti(C, N), gefolgt von einer Lage aus etwa 0,5–1,5 μm Al₂O₃ mit einer gesamten Beschichtungsdicke von etwa 3,5–6,5 μm. In einer dritten bevorzugten Ausführungsform besteht die Beschichtung aus einer inneren Lage von etwa 3–5 μm Ti(C, N), gefolgt von etwa 2–4 μm Al₂O₃. In einer vierten bevorzugten Ausführungsform besteht die Beschichtung aus etwa 5–8 μm Ti(C, N), gefolgt von etwa 4–7 μm Al₂O₃. In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform besteht die Beschichtung aus etwa 1–3 μm TiN.
In den bevorzugten Ausführungsformen, bei denen Ti(C, N) die innere Lage der Beschichtung bildet, zeigen die Ti(C, N)-Kristalle ein radiales Wachstum, wohingegen Ti(C, N), das auf ei nem konventionellen Hartmetall mit Co-Binder aufgebracht wird, ein säulenförmiges Muster zeigt (siehe 1).
Das Substrat wird mittels konventioneller pulvermetallurgischer Technik hergestellt. Pulverbestandteile, die die Binderphase und die harten Phasen bilden, werden durch Mahlen gemischt und anschließend granuliert. Das Granulat wird dann zu Grünkörpern mit gewünschter Form und Dimension gepreßt, die danach gesintert werden. Das die Binderphase bildende Pulver wird als Vorlegierung zugegeben. Die gesinterten Substrate werden nachfolgend unter Verwendung von bekannten CVD-, MTCVD- oder PVD-Verfahren oder Kombinationen aus CVD- und MTCVD-Verfahren mit einer oder mehreren Lagen beschichtet.
Beispiel 1
273 g Wolframcarbidpulver mit einer Korngröße von 0,8 μm FSSS (gemäß ASTM B330), dotiert mit 0,15 Gew.-% Vanadiumcarbid, wurden zusammen mit 27 g Pulver einer FeNi-Legierung (hergestellt gemäß WO 99/59755 mit 48,5 Gew.-% Fe, 50,54 Gew.-% Ni und 0,43 Gew.-% Sauerstoff mit einer Korngröße von 1,86 μm FSSS gemäß ASTM B330) und 0,3 g Ruß für 3 h in einem 500 ml-Attritor gemahlen, wobei Hexan als Mahlflüssigkeit verwendet wurde. Nach 3 h wurden die Kugeln (3 mm Durchmesser, 2,1 kg) mittels Sieben abgetrennt. Hexan wurde dann mittels Vakuumdestillation abgetrennt. Das resultierende Pulver wurde bei 1500 kp/cm² gepreßt und unter Vakuum bei 1450°C für 45 Min. gesintert. Das resultierende Hartmetall hatte die folgenden Eigenschaften:

Koerzitivkraft 17,1 kA/m

Dichte 14,57 g/cm³

Magnetische Sättigung 136 Gcm³/g

Rockwelt-Härte A 92,6

Vickers-Härte (30 kg) 1698 kg/mm²

Porosität (ISO 4505) A06 B00 C00
Beispiel 2
Erfindungsgemäße Einsätze wurden hinsichtlich der Anhaftung der Beschichtung bei Raumtemperatur an einem beschichteten Hartmetall kommerzieller Qualität, Seco T250M, mit einem Substrat, bestehend aus WC, 10,2 Gew.-% Co und 1,5 Gew.-% Ta+Nb (in kubischem Carbid), getestet. Das Substratmaterial T250M wurde durch Pressen von Pulver, das für die standardmäßige Herstellung dieser Qualität bestimmt war, erhalten. Das Pulver enthielt PEG (Polyethylenglycol) als Preßhilfsmittel. Das Pressen wurde bei 1750 kp/cm² uniaxial durchgeführt. Das Sintern wurde in einer Sinter-HIP-Einheit in Laborgröße mit einer maximalen Temperatur von 1430°C bei 30 bar Ar-Druck während 30 Minuten durchgeführt. Das Beschichten erfolgte mittels CVD. Die Beschichtung bestand aus einer inneren Lage aus Ti(C, N) von 2–4 μm und einer Multilage aus Al₂O₃ und TiN von 2–4 μm.
Die erfindungsgemäßen Einsätze hatten die gleiche Zusammensetzung und wiesen die gleiche Beschichtung auf, mit der Ausnahme, daß die Co-Binderphase durch das gleiche Volumen einer Legierung aus Fe+Ni 50/50 (bezogen auf das Gewicht) ersetzt wurde. Die gewünschte Zusammensetzung wurde durch Mischen von Pulvern wie folgt erhalten: 3550 g WC mit einer Korngröße (Fisher, gemahlen gemäß ASTM) von 2,3 ± 0,3 μm, 383 g Fe-Ni, wie oben erwähnt, 64,44 g TaC/NbC (Carbid-Gewichtsverhältnis 90/10) und 2,26 g Kohlenstoffschwarz. Als Preßhilfsmittel wurden 80 g PEG 3400 zugegeben. Das Mahlen wurde in einer Kugelmühle in Laborgröße mit 12 kg Hartmetallkugeln mit maximal 8,5 mm Durchmesser und 800 cm³ Flüssigkeit, erhalten durch Verdünnen von 7 dm³ Ethanol auf 8 dm³ mit entionisiertem Wasser, durchgeführt. Die Mühle drehte sich mit einer Geschwindigkeit von 44 U.p.M. für 60 h. Die so erhaltene Aufschlämmung wurde zu einem Granulat sprühgetrocknet. Das Pressen, Sintern und Beschichten wurde durchgeführt wie für die Einsätze von kommerzieller Qualität.
Die Geometrie der Einsätze war SNUN120412.
Tests wurden mit einer standardmäßigen Laborausrüstung (Revetest) durchgeführt. In diesem Test wird ein Diamantprüfkörper mit einer definierten Kraft senkrecht in die Spanfläche des Einsatzes gepreßt. Der Einsatz wird dann bei einer definierten Geschwindigkeit 6 mm parallel zur Spanfläche bewegt. So wird durch den Prüfkörper eine Kratzspur gebildet. Diese Spuren werden dann in einer Stereolinse untersucht, um herauszufinden, ob sie auf die Beschichtung beschränkt sind oder in das Substrat eindringen. Wenn eine große Kraft erforderlich ist, um die Beschichtung vollständig zu entfernen, ist ihre Anhaftung an dem Substrat gut.
Tests wurden mit drei Einsätzen kommerzieller Qualität und mit drei erfindungsgemäßen Einsätzen durchgeführt. Die Prüfkörperkraft betrug 60 und 70 Newton. Der Einsatz kommerzieller Qualität zeigte einen Beschichtungsverlust nach 1,2 mm Kratzerlänge bei 60 N, 0,3 mm bei 70 N und 0,6 mm bei 60 N. Der erfindungsgemäße Einsatz zeigte einen Beschichtungsverlust bei 70 N (gesamte Länge), nach 1,5 mm bei 60 N und 2,3 mm bei 60 N.
Beispiel 3
Erfindungsgemäße Einsätze wurden auf ihre Bearbeitungsleistung beim Drehen getestet. Das Werkstückmaterial war eine zylindrische Stange aus 551672 (entsprechend W-nr 1.1191, DIN Ck45 oder AISI/SAE 1045). Die Schneidgeschwindigkeit betrug 250 m/Min., der Vorschub 0,4 mm/U und die Schnittiefe betrug 2,5 mm. Der Schneidkantenwinkel des Werkzeugs betrug 75°, und es wurde kein Kühlmittel verwendet. Als Referenzqualität wurde Seco T250M, wie oben beschrieben, verwendet. Einsätze mit Referenzqualität und erfindungsgemäße Einsätze wurden erhalten, wie es in Beispiel 1 oben beschrieben ist.
Die Einsatzgeometrie war SNUN120412 mit einem Kantenhon von etwa 35–40 μm.
Jeweils vier Kanten von erfindungsgemäßen Einsätzen und Einsätzen mit Referenzqualität wurden getestet. Von diesen vier Kanten wurden zwei für vier Minuten und zwei für sechs Minuten betrieben.
Einsätze mit Referenzqualität, die für vier Minuten betrieben wurden, zeigten Freiflächenverschleißwerte von 0,08 und 0,06 mm. Die entsprechenden Werte für die erfindungsgemäßen Einsätze betrugen 0,07 und 0,06 mm. Alle Kanten, die sechs Minuten betrieben wurden, zeigten Freiflächenverschleißwerte von 0,07 mm. Ein Beschichtungsverlust trat nur im unmittelbaren Zusammenhang mit plastischer Verformung in der Nähe der Kanten auf.
Beispiel 4
Erfindungsgemäße Einsätze wurden beim Drehen im Vergleich zu der kommerziellen Qualität Seco TP400 getestet, bei dem Substrat und Beschichtung identisch zu T250M waren, wie oben beschrieben. Die Einsätze mit Referenzqualität waren gebrauchsfertige Produkte, die für den Verkauf bestimmt waren. Die erfindungsgemäßen Einsätze wurden unter Befolgung des unter Beispiel 1 oben beschriebenen Verfahrens gepreßt, gesintert und beschichtet.
Die Einsatzgeometrie war CNMG120408 und der Schneidkantenwinkel des Werkzeugs betrug 95°.
Das Drehen wurde in einer zylindrischen Stange aus SS2343 (entsprechend W-nr 1.4436, DIN X5 CrNiMo 17 13 3 oder AISI/SAE 316) bei einer Schneidgeschwindigkeit von 180 m/Min., einem Vorschub von 0,3 mm/U und einer Schnittiefe von 1,5 mm durchgeführt. Es wurde kein Kühlmittel aufgebracht. Die maschinelle Bearbeitung wurde in Zyklen von 15 Sek. Schneiden, gefolgt von 15 Sek. Ruhen durchgeführt, um Temperaturvariationen in dem Schneidwerkzeug herbeizuführen. Jeweils drei Schneidkanten von erfindungsgemäßen Einsätzen und Einsätzen mit Referenzqualität wurden getestet. Die zwei Sätze von Einsätzen wurden paarweise mit Gesamttestzeiten (Schneiden + Kühlen) von 10, 12 bzw. 14 Min. getestet.
Der resultierende Verschleiß zeigte sich vorherrschend in Form von Abplatzern entlang der Kantenlinie und Kerbverschleiß. Bei allen drei Paaren von Einsätzen war der Gesamtverschleiß beim Vergleich in etwa gleich.
Beispiel 5
Erfindungsgemäße Einsätze mit 6,0 Gew.-% Fe und Ni in einem Gewichtsanteil von 50/50, welche die Binderphase bildeten, wurden beim Drehen im Vergleich zu der kommerziellen Qualität Seco TX150 getestet. Diese Qualität enthält 6,0 Gew.-% Co im Substrat und eine Beschichtung, bestehend aus einer inneren Lage von wenigstens 5 μm Ti(C, N), gefolgt von 1,0–2,5 μm Al₂O₃ mit einer Gesamtdicke von 9–14 μm. Die Referenzeinsätze waren gebrauchsfertige Produkte, die für den Verkauf bestimmt waren. Erfindungsgemäße Einsätze wurden unter Befolgung des unter Beispiel 1 oben beschriebenen Verfahrens durch Mischen und Granulieren von Pulver mit geeigneten Anteilen von Bestandteilen, gefolgt von Pressen, Sintern und Beschichten, hergestellt.
Die Einsatzgeometrie war CNMA120408 und der Schneidkantenwinkel des Werkzeugs betrug 95°.
Drehen wurde in einer zylindrischen Stange aus SS0727 (entsprechend DIN GGG 50 oder AISI/SAE 80-55-06) bei einer Schneidgeschwindigkeit von 140 m/Min., einem Vorschub von 0,4 mm/U und einer Schnittiefe von 2,0 mm durchgeführt. Es wurde kein Kühlmittel aufgebracht. Die beiden Einsatztypen wurden paarweise mit jeweils 5 Minuten Bearbeitungszeit zwischen den Messungen des Verschleißes getestet.
Der vorherrschende Verschleißtyp war ein Freiflächenverschleiß. Es wurden drei Kanten pro Typ getestet, bis ein Freiflächenverschleiß von 0,3 mm erhalten wurde. Einsätze mit Referenzqualität erzielten diesen Verschleiß nach (interpolierte Werte) 16,6, 17,5 und 17,9 Minuten. Die entsprechenden Werte für erfindungsgemäße Einsätze betrugen 17,3, 16,9 und 18,3 Minuten.
Beispiel 6
Erfindungsgemäße Einsätze wurden beim Fräsen im Vergleich zu Seco T250M, wie oben beschrieben, getestet. Einsätze mit Referenzqualität und erfindungsgemäße Einsätze wurden erhalten, wie es unter Beispiel 1 oben beschrieben ist.
Die Einsatzgeometrie war SNUN120412 mit einem Kantenhon von etwa 35–40 μm.
Die Einsätze wurden in einer Stirnfräsoperation in SS2244 (entsprechend W-nr 1.7225, DIN 42CrMo4 oder AISI/SAE 4140) mit einem Vorschub von 0,2 mm/Zahn und einer Schnittiefe von 2,5 mm getestet. Der verwendete Fräskörper war ein Seco 220.74-0125. Die Schneidgeschwindigkeit betrug 200 m/Min. mit Kühlmittel und 300 m/Min. ohne Kühlmittel. Bei jeder Schneidgeschwindigkeit wurden drei Kanten pro Typ verwendet. Die Schnittlänge für jede Kante betrug 2400 mm.
Der gemessene Freiflächenverschleiß betrug etwa 0,1 mm für beide Typen bei einer Schneidgeschwindigkeit von 200 und 300 m/Min.
Bei einer Schneidgeschwindigkeit von 200 m/Min. mit Kühlmittel zeigten die Einsätze von kommerzieller Qualität 2 bis 3 Kammrisse über die Kantenlinien, wohingegen die Testqualität 0 bis 1 Kammrisse zeigte. Bei einer Schneidgeschwindigkeit von 300 m/Min. ohne Kühlmittel zeigten die Einsätze kommerzieller Qualität 4 bis 5 Kammrisse, wohingegen der Testgrad 2 bis 3 zeigte.
Bei einer Schneidgeschwindigkeit von 200 m/Min. mit Kühlmittel war bei keinem der Einsätze Kolkverschleiß festzustellen. Bei einer Schneidgeschwindigkeit von 300 m/Min. ohne Kühlmittel konnte der Kolkverschleiß auf den Einsätzen kommerzieller Qualität in Oberflächenbereiche von 1,9 × 0,2 mm, 2,2 × 0,3 mm bzw. 2,5 × 0,3 mm einbeschrieben werden. Entsprechende Werte für gemäß der Erfindung hergestellte Einsätze betrugen 1,9 × 0,1, 1,7 × 0,1 bzw. 2,2 × 0,3 mm.
Die obigen Beispiele zeigen, daß ein beschichteter Schneidwerkzeugeinsatz aus Hartmetall auf Wolframcarbidbasis mit einem Binder auf Eisen-Nickel-Basis hergestellt werden kann. Die Leistungsfähigkeit eines solchen Einsatzes ist mindestens ebenso gut wie die eines korrespon dierenden Einsatzes kommerzieller Qualität gemäß dem Stand der Technik mit Binder auf Co-Basis.

Claims

Schneidwerkzeugeinsatz, bestehend aus einem Hartmetallsubstrat und einer Beschichtung, wobei das Hartmetallsubstrat aus folgendem besteht: a) Wolframcarbid, optional bis zu 8,5 % kubischen Carbiden und weniger als 1 % Kornwachstumsinhibitor, ausgewählt unter Chromcarbid und/oder Vanadiumcarbid, und b) 4–15 Gew.-% einer Binderphase, bestehend aus 35–60 Gew.-% Fe und Rest Ni, abgesehen von Verunreinigungen und geringen Mengen an W, C, Cr, V, Zr, Hf, Ti, Ta oder Nb als eine Folge der Lösung dieser Elemente von den einbezogenen Carbidbestandteilen in der Binderphase während des Sinterverfahrens.
Schneidwerkzeugeinsatz nach dem vorangegangenen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderphase eine kubisch-flächenzentrierte Struktur hat.
Schneidwerkzeugeinsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Binderphase 40–60 Gew.-% Fe, vorzugsweise 42–58 Gew.-% Fe enthält.
Schneidwerkzeugeinsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall 5–15 Gew.-% Binderphase, vorzugsweise 6–13 Gew.-% Binderphase und besonders bevorzugt 7–12 Gew.-% Binderphase enthält.
Schneidwerkzeugeinsatz nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall 4–12 Gew.-% Binderphase, vorzugsweise 4,5–11 Gew.-% Binderphase und besonders bevorzugt 5–10 Gew.-% Binderphase enthält.
Schneidwerkzeugeinsatz nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung aus einer inneren Lage von 2–4 μm Ti(C, N), gefolgt von einer Multilage aus 2–4 μm Al₂O₃ und TiN besteht.