DD242431A1 - WEAR-RESISTANT DISPERSER COVER - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf den Verschleissschutz von Werkzeugen und Verschleissteilen, insbesondere aus Metallen und Hartmetallen. Ihr Ziel ist es, duenne Schichten groesserer Haerte zu erhalten. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dispersen Ueberzug anzugeben, der als Hartstoff keine Carbide, Nitride oder Carbonitride von Metallen enthaelt und mittels Abscheidungsverfahrens herstellbar ist. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass die einzelnen Schichten des Ueberzuges aus einem Matrixmaterial mit eingelagerten Bornitridhartstoffteilchen unterschiedlicher Massenanteile besteht. Anwendungsgebiet der Erfindung sind Werkzeuge fuer die spanende und spanlose Formgebung.The invention relates to the wear protection of tools and wear parts, in particular of metals and hard metals. Their goal is to get thin layers of greater harshness. The invention has for its object to provide a disperse coating, the hard material containing no carbides, nitrides or carbonitrides of metals and can be produced by means of deposition process. According to the invention, the object is achieved in that the individual layers of the coating consist of a matrix material with embedded boron nitride hard particles of different mass fractions. Field of application of the invention are tools for cutting and non-cutting shaping.

Description

Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf den Verschleißschutz von Werkzeugen und Verschleißteilen, insbesondere aus Metallen und Hartmetallen. Ihre Anwendung ist bei allen Werkzeugen und Verschleißteilen möglich, bei Schneidwerkzeugen aus Hartmetall für die spanende Formgebung jedoch besonders zweckmäßig.The invention relates to the wear protection of tools and wearing parts, in particular of metals and hard metals. Their application is possible with all tools and wear parts, but particularly useful with cutting tools made of hard metal for the cutting shaping.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Nach Gmelin, Handbuch der anorganischen Chemie, ist Supplement, Vol.2, Boron and Nitrogen, Halogans, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York 1980 sind kompakte Werkzeugwerkstoffe mit Verbundcharakter bekannt, die polykristallines kubisch und/oder wurtzitisch kristallisiertes Bornitrid als Härteträger enthalten.According to Gmelin, Handbook of Inorganic Chemistry, Supplement, Vol. 2, Boron and Nitrogen, Halogans, Springer-Verlag, Berlin Heidelberg, New York, 1980, discloses compact tool materials of composite character containing polycrystalline cubic and / or wurtzitic crystallized boron nitride as a hardness carrier ,

Nachteilig ist, daß sich auf Grund des zur Herstellung angewendeten Hochdruckverfahrens keine dünnen Schichten herstellen lassen.The disadvantage is that no thin layers can be produced on account of the high-pressure method used for the production.

Weiterhin ist ein Verschleißfester Überzug, insbesondere für spanende Werkzeuge, bestehend aus einem Metallcarbid, -nitrid oder -carbonitrid vorgeschlagen worden (WP C 23 C/2702054), bei dem mehrere granular gewachsene Schichten gleicher chemischer Bestandteile, aber unterschiedlichen Gefüges bis zu einer Dicke £ 50 pm übereinander angeordnet sind. Der Nachteil des Überzuges besteht darin, daß er infolge des verwendeten Hartstoffes zu geringe Härte besitzt.Furthermore, a wear-resistant coating, in particular for cutting tools consisting of a metal carbide, nitride or carbonitride has been proposed (WP C 23 C / 2702054), in which several granular layers of the same chemical components, but different texture up to a thickness of £ 50 pm are arranged one above the other. The disadvantage of the coating is that it has too low hardness due to the hard material used.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, dünne Schichten größerer Härte zu erhalten.The aim of the invention is to obtain thin layers of greater hardness.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen dispersen Überzug anzugeben, der als Hartstoff keine Carbide, Nitride oder Carbonitride von Metallen enthält und mittels Abscheidungsverfahrens herstellbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die einzelnen Schichten des Überzuges aus einem Matrixmaterial mit eingelagerten Bomitridhartstoffteilchen unterschiedlicher Masseanteile besteht. Vorzugsweise entält mindestens die unmittelbar auf dem Substrat angeordnete Schicht als Matrixmaterial das Substratmaterial selbst.The invention has for its object to provide a disperse coating containing as hard material no carbides, nitrides or carbonitrides of metals and can be produced by means of deposition process. According to the invention the object is achieved in that the individual layers of the coating consists of a matrix material with embedded Bomitridhartstoffteilchen different mass fractions. At least the layer arranged directly on the substrate preferably contains the substrate material itself as the matrix material.

Der erfindungsgemäße Überzug kann durch Variieren des Hartstoffanteils und des Matrixmaterials allen vorkommenden Anwendungszwecken angepaßt werden.The coating of the invention can be adapted by varying the hard material content and the matrix material all occurring applications.

Ausführungsbeispieleembodiments Beispiel 1example 1

In Figur 1 der zugehörigen Zeichnung ist ein mit einem Überzug versehenes Substrat schematisch im Schnitt dargestellt. Auf einem Substrat 1 aus Stahl C60 ist zunächst eine ~ 20 nm dicke Schicht 2, bestehend aus Eisen und darauf eine Schicht 3 einer Eisenmatrix, in der 10 Ma.-% Bomitridhartstoffteilchen eingelagert sind, von 1 pm Dicke angeordnet. Darauf befindet sich eine 2 pm dicke Schicht 4, in deren Eisenmatrix ca. 40% Bomitridhartstoffteilchen enthalten sind. Den Abschluß des Überzuges bildet eine Schicht 5, deren Eisenmatrix ca. 20% Bomitridhartstoffteilchen enthält und die eine Dicke von 1 pm aufweist. Der gesamte Überzug ist ca. 4pm dick.In Figure 1 of the accompanying drawings, a provided with a coating substrate is shown schematically in section. On a substrate 1 of steel C60, a ~ 20 nm thick layer 2, consisting of iron and thereon a layer 3 of an iron matrix, in which 10 mass% of boron nitride hard particles are embedded, of 1 pm thickness are arranged. On it is a 2 pm thick layer 4, in the iron matrix about 40% of boron nitride hard particles are included. The conclusion of the coating forms a layer 5, the iron matrix contains about 20% boron nitride and has a thickness of 1 pm. The entire coating is about 4pm thick.

Beispiel 2:Example 2:

In Figur 2 ist ein weiteres, mit einem Überzug versehenes Substrat schematisch im Schnitt dargestellt. Als Substrat 1 dient eine Wendeschneidplatte HG20 (6% Co, 94% WC). Darauf ist eine 0,1 pm dicke Schicht 2, bestehend aus einer Co-Matrix in die 20 Ma.-% Bomitridhartstoffteilchen eingelagert sind, angeordnet. Die folgende Schicht 3 besteht aus einer Eisenmatrix mit 70 Ma.-% Bomitridhartstoffteilchen und ist 2 pm dick. Die abschließende Schicht 4 schließlich ist 1 pm dick und besitzt eine WC-Matrix, in der20Ma.-% Bomitridhartstoffteilchen enthalten sind.In FIG. 2, another substrate provided with a coating is shown schematically in section. The substrate 1 is an indexable insert HG20 (6% Co, 94% WC). On a 0.1 pm thick layer 2, consisting of a co-matrix in the 20 wt .-% Bomitridhartstoffteilchen are stored, arranged. The following layer 3 consists of an iron matrix with 70 wt .-% boron nitride hard particles and is 2 pm thick. Finally, the final layer 4 is 1 μm thick and has a WC matrix containing 20% by mass of boron nitride hard particles.

Die Abscheidung der Schichten beider Beispiele erfolgte mit einem lasergestützten Abscheidungsverfahrens in einer Stickstoffatmosphäre von 50Pa Druck. Verwendet wurde ein Neodym-Glas-Impulslaser, wobei Wellenlänge, am Target wirksame Leistungsdichte, Impulsform und -länge, sowie die Impulsfolgefrequenz auf die Eigenschaften des Targetmaterials abgestimmt waren.The deposition of the layers of both examples was carried out by a laser-based deposition method in a nitrogen atmosphere of 50 Pa pressure. A neodymium glass pulsed laser was used, with wavelength, target power density, pulse shape and length, and pulse repetition frequency matched to the properties of the target material.

Claims (2)

Erfindungsanspruch:Invention claim: 1. Verschleißfester disperser Überzug, aus mehreren Schichten bestehend und auf einem Substrat angeordnet, gekennzeichnet dadurch, daß die einzelnen Schichten aus einem Matrixmaterial mit eingelagerten Bomitridhartstoffteilchen unterschiedlicher Masseanteile bestehen.1. Wear-resistant disperse coating consisting of several layers and arranged on a substrate, characterized in that the individual layers consist of a matrix material with embedded Bomitridhartstoffteilchen different mass fractions. 2. Verschleißfester disperser Überzug nach Punkt !,gekennzeichnet dadurch, daß mindestens die unmittelbar auf dem Substrat angeordnete Schicht als Matrixmaterial das Substratmaterial oder Komponenten davon enthält.2. Wear-resistant disperse coating according to item!, Characterized in that at least the layer arranged directly on the substrate contains the substrate material or components thereof as matrix material.