[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

SE530735C2 - Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål - Google Patents

Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål

Info

Publication number
SE530735C2
SE530735C2 SE0602194A SE0602194A SE530735C2 SE 530735 C2 SE530735 C2 SE 530735C2 SE 0602194 A SE0602194 A SE 0602194A SE 0602194 A SE0602194 A SE 0602194A SE 530735 C2 SE530735 C2 SE 530735C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
layer
mpa
insert
thickness
ticxny
Prior art date
Application number
SE0602194A
Other languages
English (en)
Other versions
SE0602194L (sv
Inventor
Peter Littecke
Henrik Nordlund
Jan Kjellgren
Original Assignee
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
Application filed by Sandvik Intellectual Property filed Critical Sandvik Intellectual Property
Priority to SE0602194A priority Critical patent/SE530735C2/sv
Priority to EP07118005A priority patent/EP1918423A2/en
Priority to IL186622A priority patent/IL186622A0/en
Priority to US11/907,753 priority patent/US7754316B2/en
Priority to JP2007269878A priority patent/JP4782758B2/ja
Priority to KR1020070105181A priority patent/KR100945702B1/ko
Priority to CN2007101671179A priority patent/CN101195288B/zh
Publication of SE0602194L publication Critical patent/SE0602194L/sv
Publication of SE530735C2 publication Critical patent/SE530735C2/sv

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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • 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
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • 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
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36Carbonitrides
    • 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
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/403Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • 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
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D1/00Electroforming
    • C25D1/04Wires; Strips; Foils
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00Cutters, for shaping
    • Y10T407/27Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967Absolute thicknesses specified
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975No layer or component greater than 5 mils thick
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less

Landscapes

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

Description

20 25 30 539 735 brott eller urflisning under avbrutna ingrepp vid låga hastigheter.
Viktiga förbättringar i applikationsfönstret har åstadkommits genom att kombinera skär med en bindefasanrikad ytzon och optimerade tjockare beläggningar.
Emellertid balanseras med en ökande beläggningstjocklek den positiva effekten på slitstyrkan ut av en ökande negativ effekt i form av en ökad risk för delaminering av beläggningen samt en reducerad seghet som gör skärverktyget mindre pàlitligt. Detta är särskilt tillämpbart för mjukare arbetsstyckematerial såsom lågkolhaltiga stål och rostfria stål och när beläggningstjockleken överskrider 5-10 um. Dessutom har tjocka beläggningar vanligen en mer ojämn yta, ett negativt särdrag genom bearbetning av smetiga material såsom lågkolhaltiga stål och rostfria stål. En utväg kan vara att tillämpa en utslätande efterbehandlingsoperation på beläggningen genom borstning eller våtblästring som beskrivs i åtskilliga patent, t.ex. EP O 298 729, EP l 306 150 och EP 0 736 615. I US 5,86l,2lO har avsikten t.ex. varit att åstadkomma en jämn skäregg och att exponera Algh som toppskiktet på spånsidan och lämna kvar TiN pà släppningssidan för att användas som ett detektionsskikt för förslitning. En beläggning med högt flagningsmotstånd uppnås.
Alla efterbehandlingstekniker som exponerar en yta, t.ex. en beläggningsyta för en mekanisk kraft, som t.ex. våt- eller torrblästring, kommer att påverka ytfinishen och spänningstillståndet (o) i beläggningen.
En intensiv blästringskraft kan sänka dragspänningarna i en CVD-beläggning, men detta görs ofta på bekostnad av en förlorad ytfinhet av beläggningen genom bildning av diken längs kylsprickorna eller kan även leda till delaminering av beläggningen.
En mycket intensiv behandling kan även leda till en stor ändring i spänningstillståndet, t.ex. från högt drag till högt W 20 25 30 530 735 tryck som beskrivs i EP-A-l 311 712, där en torrblästringsteknik används.
Svensk Patentansökan Nr. SE 0501410-5 beskriver ett CVD- belagt skär med ett TiC@@-skikt med en låg dragspänningsnivà av 50-390 MPA och ett d-Alflh-skikt med en hög ytjämnhet med en medel Rai O,l2 um mätt med AFM~teknik. Detta uppnås genom att utsätta beläggningen för en intensiv våtblästringsoperation.
Den har nu visat sig att ett skär med överraskande förbättrad skärprestanda speciellt i stål kan erhållas om man kombinerar en viss hårdmetallsammansättning med en viss beläggningsstruktur och tjocklek och sedan efterbehandlar det belagda skäret med vátblästring under kontrollerade tuffa betingelser.
Koboltbindefasen är höglegerad med W. Innehållet av W i bindefasen kan vara uttryckt som ett CW-värde: CW-värde = magnetisk-% Co / vikts-% Co där magnetisk-% Co är viktprocenttalet av magnetisk Co och vikts-% Co är viktprocenttalet av Co i hårdmetallen.
CW-värdet varierar mellan 1 och omkring 0,75 beroende pà graden av legering. Ett lägre CW-värde motsvarar ett högre W innehåll och ett CW-värde =l motsvarar praktiskt taget en frånvaro av W i bindefasen.
Den använda efterbehandlingen kommer att ge beläggningen en fördelaktig dragspänningsnivá, A120;-skiktet ett visst viktigt kristallografiskt särdrag och en toppyta med en utomordentlig ytfinish.
Den nämnda kombinationen med blästringstekniken utökar effektivt begränsningarna för vilken beläggningstjocklek som kan beläggas utan att straffa sig med avseende på prestanda.
Som resultat av uppfinningen är nu användningsområden av oöverträffad bredd möjliga. De signifikanta förbättringarna som uppnåtts med avseende pà seghetsbeteende och beläggningsvidhäftning var överraskande. 10 20 25 30 530 735 För att signifikant ändra spänningstillståndet för en beläggning genom blästring, måste blästringsmediet, t.ex. Algh- slipkorn, träffa beläggningsytan med en hög kraft. Träffkraften kan kontrollas genom t.ex. trycket av blästringsslurryn(våtblästring), avstàendet mellan blästringsmunstycke och beläggningsyta, kornstorlek av blästringsmediet, koncentrationen av blästingsmediet och träffvinkel av blästringsstràlen.
Det är ett ändamål med föreliggande uppfinning att tillhandahålla CVD-belagda verktygsskär med förbättrade seghetsegenskaper.
Föreliggande uppfinning avser belagda skär enligt själv- ständiga krav l omfattande en kropp av vanligen månghörnig eller rund form som har åtminstone en spånsida och åtminstone en släppningssida omfattande en beläggning och en hårdmetall.
Kroppen har en sammansättning av 8,5-11,5 vikts-% Co, företrädesvis 9,3-10,7 vikts-% Co, helst 9,3-10,4 vikts-% Co, 6-10 vikts-% kubiska karbider, rest WC, kroppen har ett kväveinnehåll av 0,05-0,15 vikts-%, företrädesvis 0,08-0,12 vikts-%, ett CW-värde mellan 0,77~0,90, företrädesvis 0,78- 0,88, helst 0,80-0,84 och en ytzon av en tjocklek av 10-35 um, företrädesvis 15-25 um, utarmad på kubiska karbidfaser, Hårdmetallen kan även innehålla små mängder, <1 volym %, av etafas (M¿C), utan några skadliga effekter. Beläggningen omfattar åtminstone ett TiC¿Q-skikt och ett väl-kristalliserat skikt av 100 % d-Alflh. Ett sådan d-Alfih-skikt är det synliga toppskiktet på spànsidan och längs skäregglinjen och det kan vara intensivt våtblästrat med en tillräckligt hög energi för att skapa dragspänningsrelaxation i både Al2O3- och TiCxNy- skiktet. Al2O3-toppskiktet har en mycket slät yta åtminstone i spànkontaktzonen på spánsidan.
Det har överraskande visat sig att en signifikant förbättrad seghetsprestanda kan uppnås om ett belagt skär med en vanligen månghörnig eller rund form med åtminstone en 10 20 25 30 530 735 spånsida och åtminstone en släppningssida där sagda skär åtminstone är delvis belagt, tillverkas för att ha följande särdrag: - ett näst sista TiC@%-skikt med en tjocklek av 5-15 um, företrädesvis 6-13 um, helst 7-13 um, där x20, y20 och x+Y=l, företrädesvis framställt med MTCVD, med dragspänningar av 50- 390 MPa, företrädesvis 50-300 MPa, helst 50-220 MPa och - ett yttre d-Alfib-skikt med en tjocklek av 3-12 um, företrädesvis 3,5-8 um, helst 4-8 um, som är toppskiktet på spànsidan och längs egglinjen med en medelfinhet Ra S 0,12 um, företrädesvis S 0,10 um, åtminstone i spánkontaktzonen på spånsidan, mätt över en yta av 10 um X 10 um vid AtOm Kraft Mikroskopi (AFM) och en röntgendiffraktionsintensitet (topphöjd minus bakgrund) förhållande av I(0l2)/I(024)2l,3, företrädesvis 2 1,5.
Företrädesvis finns det ett tunt 0,2~2 um bindeskikt av TiCQ%oz, xzo, z>0 och y20 mellan de TiCQ@-skikten och d-A1¶h- skiktet. Den total tjockleken av beläggningen är 10-25 um.
Ytterligare skikt kan vara ingå i beläggningsstrukturen mellan substratet och skikten enligt föreliggande uppfinning sammansatt av metallnitrider och/eller metallkarbider och/eller metalloxider med metallelementen valda från Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W och Al med en total beläggningstjocklek av <5 um.
Det är föredraget att ha lite dragspänningar kvar i TiCQ%~ skikt eftersom det har befunnits att om tryckspänningar skulle framkallas genom blästring, krävs en mycket hög blästringsträffkraft och under sådana betingelser sker oftast flagning av beläggningen längs skäreggen. Det har också visat sig att sådana framkallade tryckspänningar inte är lika stabila med avseende på temperaturökning, vilket inträffar i skäroperationer jämfört med om beläggningen fortfarande har några dragspänningar kvar.
Restspänningen, o, för det inre TiC¿¶fskiktet bestäms med XRD-mätningar med användning av den välkända sinzw metoden som 10 20 25 30 530 735 beskrivs av I.C. Noyan, J.B. Cohen, Residual Stress Measurement by Diffraction och Interpretation, Springer-Verlag, New York, 1987 (pp 117-130). Mätningarna utförs med användning av CuKa- stràlning på TiC;Ny (422) reflexionen med en goniometer- uppställning som visas i Fig. l. Mätningarna utförs på en så plan yta som möjligt. Det är rekommenderat att använda sido- lutningstekniken (w-geometri) med sex till elva w-vinklar, på lika avstånd inom en: Sinai-intervall av o till 0,5 w=45°>. En fördelning av ®-vinklar på lika avstånd inom en ®-sektor av 90° är också föredraget. För att bekräfta ett tvåaxligt spänningstillstånd skall provet roteras för ®=O° och 90° men lutas i w. Det är rekommenderat att undersöka en möjlig närvaro av skjuvspänningar och därför skall både negativa och positiva w-vinklar mätas. I fallet med en Euler %~vagga genomförs detta genom att mäta provet även vid ®=l80° och 270° för de olika w- vinklarna. Sinzw-metoden används för att utvärdera restspänningarna företrädesvis med användning av någon kommersiellt tillgänglig programvara såsom DIFFRACPWS Stress32 v. 1.04 från Bruker AXS med konstanterna Young's modul, E=48O GPa och Poissons ratio, v=0,2O i fallet med ett MTCVD-Ti(C,N)- skikt och lokalisera reflexen med användning av Pseudo-Voigt- Fit-funktionen. I fallet då följande parametrar används: E- modulus=480 GPa och Poissons ratio v=0,20. I fallet med ett tvàaxligt spänningstillstånd beräknas dragspänningen som genomsnittet av de erhållna tvåaxliga spänningarna.
För d-A120; är det i allmänhet inte möjligt att använda sin?w-tekniken eftersom de höga 29-vinkel-röntgendiffraktion- reflexionerna som krävs ofta är för svaga. Emellertid har ett användbart mätalternativ hittats vilket relaterar tillståndet för a-Al2O3 till skärprestandan.
För ett d-Alflb-pulver är diffraktionsintensitets-kvoten I(Ol2)/I(024) nära 1,5. Powder Diffraction File JCPDS No 43- 1484 ger intensiteterna I0(Ol2)=72 och I0(024)=48. För CVD-d- Al2O3~skikt på hårdmetall med dragspänningar (o omkring > 350 10 20 25 30 530 735 MPa) är intensitetskvoten I(012)/I(024) överraskande signifikant mindre än det förväntade värdet 1,5, oftast < 1.
Detta kan bero på någon oordning i kristallstrukturen som orsakats av dragspänningarna. Det har visat sig att när ett sådant skikt är spänningsrelaxerat genom t.ex. en intensiv blästringsoperation eller om det har avlägsnats fullständigt från substrat och pulvriserats, blir förhållandet I(012)/I(024) närmare, lika eller även högre än 1,5. Desto högre applicerad blästringskraft desto högre ska kvoten bli. Därför kan denna intensitetskvot användas som en viktig tillstàndsegenskap för ett a-Algh-skikt.
Enligt föreliggande uppfinning tillhandahålls ett skär med en CVD-beläggning omfattande ett näst yttersta TiCQ@-skikt och ett yttre d-Al2O3-skikt. A120; kan tillverkas enligt patent EP 0603144 som ger A120;-skiktet en kristallografisk textur i 012- riktningen med en texturkoefficient TC(O12)>1,3, företrädesvis > 1,5 eller tillverkad enligt patent US 5,851,687 och US 5,702,808 som ger en textur i 110-riktningen med texturkoefficient TC(110)> 1,5. För att erhålla en hög ytsläthet och en låg dragspänningsnivá utsätts beläggningen för en våtblästringsoperation med en slurry bestående av F150 slipkorn (FEPA-standard) av A120; i vatten vid ett lufttryck av 2,2-2,6 bar i omkring 10-20 s/skär. Sprutmunstyckena är placerade ungefär 100 mm från skären med en 90° sprutvinkel.
Skäret har en annorlunda färg på släppningssidan än på den svarta spånsidan. Ett yttersta tunt 0,1-2 um färgat skikt av TiN (gul), TiCQ¶,(grà eller brons), ZrC¿¶,(rödaktigt eller brons), där x20, y20 och x+y=1 eller TiC (grå) är företrädesvis utfällt. Skären är sedan blästrade och toppskiktet avlägsnas så att det svarta Algh-skiktet exponeras. Beläggningen på spånsidan kommer att ha den önskvärt låga dragspänningen 50-390 MPa medan släppningssidan kommer att ha höga dragspänningar i området 500-700 MPa beroende pà val av beläggning och koefficienten för Termisk Expansion (CTE) för det använda 20 30 530 735 hàrdmetallskäret. I en andra utföringsform av uppfinningen är det belagda skäret blästrat både pà spànsidan och släppningssidan och en färgad varmhàllfast färg är sprejad pà släppningssidan eller så är ett färgat PVD-skikt utfällt där för att göra det möjligt att identifiera en använd skäregg.
Exempel 1 A) Hárdmetallskär tillverkades genom att göra en pulverblandning med sammansättningen 10,0 vikts-% Co, 6,0 vikts-% TaC, 2,1 vikts-% TiC, 0,85 vikts-% TiC0¿N05, rest WC, pressa och sintra i en inert atmosfär med 40 mbar Argon, vid l450°C i l h. Det resulterande substratet hade en ytzon (22 um) utarmad pá kubisk karbidfas. Ett CW-värde av 0,82 uppmättes.
Skären var belagda med ett 0,5 um tjockt skikt av TiN med användning av konventionell CVD-teknik vid 930°C följt av ett 9 um TiCQ@-skikt genom användning av MTCVD-teknik med användning av TiCl4, H2, N2 och CH¿CN som processgaser vid en temperatur av 885°C. I följande processteg under samma beläggningscykel utfälldes ett skikt av TiCxOZ omkring 0,5 um tjockt vid 1000 ”C med användning av TiCl4, CO och H2, och sedan startades Al203- processen upp genom att spola reaktorn med en blandning av 2% C02, 3,2% HCl och 94,8% H2 i 2 min. innan ett 7 um tjockt skikt av d-Alflh utfälldes. Pà toppen utfälldes ett tunt ca 0,5 um TiN-skikt. Processparametrarna under beläggningsstegen var som nedanför: TiN TiCXNy TiCxOz A120;-start A120; Steg l och 6 2 3 4 5 TiC4 l,5% l,4% 2% N2 38% 38% C02: 2% 4% CO 6% AlC3: 2% H28 - O.3% 10 20 25 30 35 530 735 9 Hcl 3.2% 3.2% H2= rest rest rest rest rest CH3CN - O,6% Tryck: 160 mbar 60 mbar 60 mbar 60 mbar 70 mbar Temp.: 930°C 885°C l000°C lOOO°C l0O0°C Tid: 30 min 6 h 20 min 2 min 7 h Röntgendiffraktionsananlys av det utfällda Alfih-skiktet visade att det endast bestod av a-fas med en texturkoefficient TC(0l2)=l,4 definierat som nedan: 1012 1 -1 Tcanznlíolå) (5 Zï:â(f1-h]§ Där I(hkl) = mätt intensitet av (hkl) reflexen IO(hkl) = standardintensitet frán Powder Diffraction File JCPDS Nr 43-1484. n = antal reflexer använda i beräkningen, (hkl) (012), (l04), (110), (113), (024), reflexer som använts är: (116).
Exempel 2 Belagda skär fràn Exempel 1 efterbehandlades med den tidigare nämnda blästringsmetoden. Spànsidan pà skären blästrades, med användning av ett blästringstryck av 2,2 bar och en exponeringstid av 20 sekunder. ' Slätheten av beläggningsytan uttrycktes som ett välkänt ytfinhetsvärde Ra uppmätt med AFM pà en utrustning från Surface Imaging System AG (SIS). Finheten mättes pà tio slumpvist valda plana ytor (lOumxl0um) i spànkontaktzonen pà spànsidan. Det resulterande medelvärdet frán dessa tio Ra-värden, MRa, var 0,10 um.
Röntgendiffraktionsanalys med användning av en Bragg- Bentano diffraktometer, Siemens D5000, användes för att fastställa I(Ol2)/I(024)-kvoten med användning av CuKa- strålning. Den erhållna I(Ol2)/I(024)-kvoten på släppningssidan IO 20 25 30 530 735 10 var omkring 1,4. Motsvarande mätning för spànsidan visade att den erhàllna I(Ol2)/I(024)-kvoten var omkring 1,7.
Restspänningen bestämdes med användning av W-geometri med en röntgendiffraktometer Bruker D8 Discover-GADDS utrustad med laser-video positionering, Euler 1/4-vagga, roterande anod som röntgenkälla (CuKd-strålning) och en ytdetektor (Hi-star). En kollimator av storlek 0,5 mm användes till fokusstrálen.
Analysen utfördes på TiCg® (422)-reflexen med användning av goniometeruppställningen 26=126°, w=63° och ®=O°, 90°, l80°, 270°, àtta W-vinklar mellan O° och 70° utfördes för varje ©- vinkel. Sinfw-metoden användes för att bestämma restspänningen med användning av programvaran DIFFRACPMS Stress32 v. 1.04 fràn Bruker AXS med konstanterna Youngs modul, E=480 GPa och Poissons kvot, v=O,2O och lokalisering av reflexen med användning av Pseudo-Voigt-Fit-funktionen. Ett tváaxligt spänningstillstànd bekräftades och medelvärdet användes som restspänningsvärdet. Mätningarna utfördes både på spànsidan och pà släppningssidan. Den erhållna dragspänningen på släppningssidan var omkring 640 MPa. En motsvarande mätning på spànsidan visade att en dragspänning av omkring 280 MPa uppnåtts.
Exempel 3 Skär framställda enligt Exempel 1 testades mot borstade skär nämnda i Exempel 2 i skäroperationer som utsatte verktygen för olika slags krav.
Tabell l Operation Typ av krav Verktygslivslängd Verktygslivslängd Blästrad Borstad Avbruten Seghet 1,2 1,0 svarvning Longitudinell Deformations- 1,5 1,0 svarvning motstånd Avbruten Flagnings- Ingen flagning Flâgníng svarvning motstånd alls 530 735 11 Resultaten visar att de blästrade skären har en bättre prestanda i alla aspekter som utvärderats. Blästrade skär har även spänningsvärden betydligt under dem i tidigare känd teknik, den högsta I(Ol2)/I(024)-kvoten för Alflb-skiktet och låga medel Ra~värden. Dessa fakta visar att det finns ett säkert parameteromráde av egenskaper som är direkt relaterade till livslängden för skär. Följaktligen måste ett antal betingelser och särdrag vara närvarande samtidigt för att åstadkomma den höga prestandan av skäret.

Claims (5)

10 Ü 20 25 30 35 530 735 Q Krav
1. Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning i stål, omfattande en kropp av vanligen mànghörnig eller rund form med åtminstone en spånsida och åtminstone en släppningssida k ä n n e t e c k n a t av att skäret med en sammansättning av 8,5-11,5 vikts-% Co, företrädesvis 9,3-10,7 vikts-% Co, helst 9,3-10,4 vikts-% Co, 6-10 vikts-% kubiska karbider, rest WC, ett CW-värde i området 0,77-0,90, företrädesvis 0,78-0,88, helst 0,80-0,84, och en ytzon med en tjocklek av 10-35 um, företrädesvis 15-25 um, utarmad på kubisk karbidfas, skäret varande åtminstone delvis belagt med en 10-25 um tjock CVD-beläggning inkluderande åtminstone ett skikt av TiCxNy, där x20, y20 och x+y=1, företrädesvis TiCxNy utfällt med MTCVD, och ett d-Alfih-skikt som är det yttre skiktet åtminstone på spånsidan och att på den åtminstone enda spånsidan - har TiCxNy-skiktet en tjocklek av 5-15 um, företrädesvis 6-13 um, helst 7-13 um, och en dragspänningsnivå av 50-390 MPa, företrädesvis 50-300 MPa, helst 50-220 MPa, och - d-Al2O3-skiktet med en tjocklek av 3-12 um, företrädesvis 3,5-8, helst 4-8 um, är det yttersta skiktet med en XRD- diffraktionsintensitetskvot I(012)/I(024) 21,3, företrädesvis 21,5, och med ett medel Ra-värde MRa S 0,12 um, företrädesvis S 0,10 um, åtminstone i spànkontaktzonen på spånsidan, mätt på tio slumpvis valda ytor 10x10 pm? med AFM-teknik, och på släppningssidan, som har en annorlunda färg, - har TiC@%-skiktet en dragspänning i området 500-700 MPa och att - d-Algh-skiktet har en XRD-diffraktionsintensitetskvot I(Ol2)/I(024)<1,5, företrädesvis täckt med ett tunt 0,1-2 um TiN-, TiCxNy-, ZrCxNy- eller TiC-skikt som ger skäret en annorlunda färg på den ytan, eller på den åtminstone enda spånsidan och på den åtminstone enda släppningssidan - TiCxNy-skiktet har en tjocklek av 5-15 um, företrädesvis 6-13 pm, helst 7-13 um, och en dragspänningsnivà av 50-390 MPa, företrädesvis 50-300 MPa, helst 50-220 MPa, och - d-Al2O3-skiktet med en tjocklek av 3-12 um, företrädesvis 3,5-8 um, helst 4-8 um, har en XRD-diffraktionsintensitetskvot I(0l2)/I(024) 21,3, företrädesvis 21,5, och är det yttersta N 20 530 735 U skiktet på spånsidan med ett medel-Ra värde MRa S 0,12 pm, företrädesvis S 0,10 pm, åtminstone i spånkontaktzonen på spànsidan, mätt på tio slumpvis valda ytor 10x10 un? med AFM- teknik, och att toppskiktet på släppningssidan består av en färgad varmhållfast färg eller ett färgat PVD~skikt.
2. Ett skär enligt föregående krav k ä n n e t e c k n a t av ett tunt 0,2-2 pm TiCQ%Oz-bindeskikt, x20, z>0 och y20, mellan TiCxNy- och Al2O3-skikten.
3. Ett skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att a-Al2O3-skiktet har en textur i 012-riktningen med en texturkoefficient TC(Ol2)>l,3, företrädesvis TC(Ol2)> 1,5.
4. Ett skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att a-Algb-skiktet har en textur i 110-riktningen med en texturkoefficient TC(llO)>l,5.
5. Ett skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen innehåller ytterligare skikt sammansatta av metallnitrider och/eller metallkarbider och/eller metalloxider med metallelementen valda från Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W och Al med en total skikttjocklek av <5 pm.
SE0602194A 2006-10-18 2006-10-18 Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål SE530735C2 (sv)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602194A SE530735C2 (sv) 2006-10-18 2006-10-18 Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål
EP07118005A EP1918423A2 (en) 2006-10-18 2007-10-08 Coated cutting tool insert
IL186622A IL186622A0 (en) 2006-10-18 2007-10-14 Coated cutting tool insert
US11/907,753 US7754316B2 (en) 2006-10-18 2007-10-17 Coated cutting tool insert
JP2007269878A JP4782758B2 (ja) 2006-10-18 2007-10-17 被覆された切削工具インサート
KR1020070105181A KR100945702B1 (ko) 2006-10-18 2007-10-18 코팅된 절삭 공구 인서트
CN2007101671179A CN101195288B (zh) 2006-10-18 2007-10-18 涂层切削刀具刀片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0602194A SE530735C2 (sv) 2006-10-18 2006-10-18 Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SE0602194L SE0602194L (sv) 2008-04-19
SE530735C2 true SE530735C2 (sv) 2008-08-26

Family

ID=38691836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0602194A SE530735C2 (sv) 2006-10-18 2006-10-18 Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål

Country Status (7)

Country Link
US (1) US7754316B2 (sv)
EP (1) EP1918423A2 (sv)
JP (1) JP4782758B2 (sv)
KR (1) KR100945702B1 (sv)
CN (1) CN101195288B (sv)
IL (1) IL186622A0 (sv)
SE (1) SE530735C2 (sv)

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4680932B2 (ja) * 2004-10-29 2011-05-11 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具
SE529023C2 (sv) * 2005-06-17 2007-04-10 Sandvik Intellectual Property Belagt skär av hårdmetall
US8080323B2 (en) 2007-06-28 2011-12-20 Kennametal Inc. Cutting insert with a wear-resistant coating scheme exhibiting wear indication and method of making the same
US8475944B2 (en) 2007-06-28 2013-07-02 Kennametal Inc. Coated ceramic cutting insert and method for making the same
US8557406B2 (en) * 2007-06-28 2013-10-15 Kennametal Inc. Coated PCBN cutting insert, coated PCBN cutting tool using such coated PCBN cutting insert, and method for making the same
WO2009070107A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-04 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting tool insert
US9586270B2 (en) * 2010-01-13 2017-03-07 Irwin Industrial Tool Company Coated hole cutter
US8507082B2 (en) 2011-03-25 2013-08-13 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools
CN102191498B (zh) * 2011-05-06 2012-11-07 北京科技大学 一种利用粗颗粒碳化钛基粉末制备耐磨耐腐蚀涂层的方法
CN104011256B (zh) * 2011-09-19 2016-10-26 拉米娜科技 具有涂层的切削工具
CN103205728B (zh) * 2012-01-17 2015-04-08 株洲钻石切削刀具股份有限公司 表面改性涂层的切削刀具及其制备方法
US9028953B2 (en) 2013-01-11 2015-05-12 Kennametal Inc. CVD coated polycrystalline c-BN cutting tools
EP3263743A1 (en) * 2016-06-29 2018-01-03 Sandvik Intellectual Property AB Cvd coated cutting tool
EP3366796A1 (en) * 2017-02-28 2018-08-29 Sandvik Intellectual Property AB Coated cutting tool
CN109280837B (zh) * 2018-10-31 2021-04-20 长沙众鑫达工具有限公司 一种硬质合金刀具及其制备方法

Family Cites Families (26)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4497874A (en) * 1983-04-28 1985-02-05 General Electric Company Coated carbide cutting tool insert
JPH0773802B2 (ja) 1987-07-10 1995-08-09 住友電気工業株式会社 被覆超硬合金工具
JP3236899B2 (ja) * 1992-08-11 2001-12-10 三菱マテリアル株式会社 耐摩耗性および耐欠損性のすぐれた表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具の製造法
SE501527C2 (sv) 1992-12-18 1995-03-06 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
SE502174C2 (sv) 1993-12-23 1995-09-04 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt
SE509201C2 (sv) * 1994-07-20 1998-12-14 Sandvik Ab Aluminiumoxidbelagt verktyg
SE504968C2 (sv) 1994-11-15 1997-06-02 Sandvik Ab Metod att belägga ett skärverktyg med ett skikt av alfa-Al2O3
SE514181C2 (sv) 1995-04-05 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårmetallskär för fräsning av gjutjärn
SE514177C2 (sv) * 1995-07-14 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär för intermittent bearbetning i låglegerat stål
US5786069A (en) * 1995-09-01 1998-07-28 Sandvik Ab Coated turning insert
EP0874919B1 (en) * 1995-11-30 2002-02-13 Sandvik Aktiebolag Coated turning insert and method of making it
SE509560C2 (sv) * 1996-09-06 1999-02-08 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär för bearbetning av gjutjärn
US6015614A (en) * 1997-11-03 2000-01-18 Seco Tools Ab Cemented carbide body with high wear resistance and extra tough behavior
JP3658949B2 (ja) * 1997-11-04 2005-06-15 住友電気工業株式会社 被覆超硬合金
SE516017C2 (sv) * 1999-02-05 2001-11-12 Sandvik Ab Hårdmetallskär belagt med slitstark beläggning
JP2000246511A (ja) 1999-03-04 2000-09-12 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた初期なじみ性を発揮する表面被覆超硬合金製スローアウエイ切削チップ
SE9901244D0 (sv) * 1999-04-08 1999-04-08 Sandvik Ab Cemented carbide insert
US20020187370A1 (en) * 2000-07-12 2002-12-12 Kazuo Yamagata Coated cutting tool
US6554548B1 (en) * 2000-08-11 2003-04-29 Kennametal Inc. Chromium-containing cemented carbide body having a surface zone of binder enrichment
US6884496B2 (en) 2001-03-27 2005-04-26 Widia Gmbh Method for increasing compression stress or reducing internal tension stress of a CVD, PCVD or PVD layer and cutting insert for machining
JP2002370105A (ja) * 2001-06-19 2002-12-24 Toshiba Tungaloy Co Ltd 酸化アルミニウム被覆工具
JP3622846B2 (ja) * 2001-09-21 2005-02-23 住友電気工業株式会社 粘質材用ミーリング工具
SE528108C2 (sv) * 2004-07-13 2006-09-05 Sandvik Intellectual Property Belagt hårdmetallskär, speciellt för svarvning av stål, samt sätt att tillverka detsamma
SE528696C2 (sv) 2005-02-25 2007-01-23 Sandvik Intellectual Property CVD-belagt skär av hårdmetall, cermet eller keramik och sätt att tillverka detsamma
SE529023C2 (sv) * 2005-06-17 2007-04-10 Sandvik Intellectual Property Belagt skär av hårdmetall
SE529200C2 (sv) * 2005-11-21 2007-05-29 Sandvik Intellectual Property Belagt skär, metod för dess framställning samt användning

Also Published As

Publication number Publication date
CN101195288A (zh) 2008-06-11
US20080107882A1 (en) 2008-05-08
JP4782758B2 (ja) 2011-09-28
JP2008100346A (ja) 2008-05-01
KR100945702B1 (ko) 2010-03-05
EP1918423A2 (en) 2008-05-07
IL186622A0 (en) 2008-01-20
KR20080035493A (ko) 2008-04-23
SE0602194L (sv) 2008-04-19
US7754316B2 (en) 2010-07-13
CN101195288B (zh) 2012-04-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SE530735C2 (sv) Ett belagt skär av hårdmetall, speciellt användbart för svarvning av stål
KR101334577B1 (ko) 코팅된 절삭 공구 인서트
JP5603454B2 (ja) 被覆切削工具インサート
JP5087743B2 (ja) 被覆切削工具インサート
US9238267B2 (en) Cutting insert and method for production thereof
US7799413B2 (en) Coated cutting tool insert
US20110002749A1 (en) Coated cutting tool insert
US20150298215A1 (en) Coated cutting tool and method for manufacturing the same
US9849516B2 (en) Coated cutting tool and method for manufacturing the same
WO2013042790A1 (ja) 被覆切削工具
KR101444457B1 (ko) 코팅된 절삭 공구 인서트
EP2098612A2 (en) Oxide coated cutting insert
CN101088758A (zh) 具有涂层的切削工具刀片

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed