DE112008002629T5 - Carbide tool for micromachining - Google Patents

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Shizuka Tsukuba Nakano
Hisato Tsukuba Ogiso
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    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

Abstract

Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung,
mit einem Bearbeitungswerkzeugsabschnitt mit einem Hartmetallmaterial, welches Wolframcarbid in hauptsächlichen Anteilen aufweist, und
mit einer Dünnschichtstruktur (2), die auf einer Oberfläche des Bearbeitungswerkzeugabschnitts ausgebildet ist und Wolframoxid (5) in hauptsächlichen Anteilen sowie eine Schichtstärke von 20 nm bis 200 nm besitzt.Carbide tool for micromachining,
a machining tool section comprising a cemented carbide material comprising tungsten carbide in major proportions, and
with a thin film structure (2) formed on a surface of the machining tool portion and having tungsten oxide (5) in major proportions and a layer thickness of 20 nm to 200 nm.

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Hartmetallwerkzeug, welches als hauptsächliche Bestandteile oder Anteile Wolframcarbid enthält, und insbesondere ein Hartmetallwerkzeug mit einer gesteigerten Lebensdauer und zwar aufgrund einer verbesserten Oberflächenstruktur.The The present invention relates to a cemented carbide tool, which is known as major constituents or proportions tungsten carbide contains, and in particular a carbide tool with a increased service life due to an improved surface structure.

Technischer HintergrundTechnical background

Herkömmliche Hartmetallmaterialien mit Wolframcarbid als hauptsächlichen Bestandteilen oder Anteilen werden bei einer Vielzahl von Werkzeugen verwendet. Ferner wurde eine große Anzahl von Technologien entwickelt, die als Zielsetzung eine Steigerung der Lebensdauer der Werkzeuge hatten, und zwar durch Umgestaltungstechniken, z. B. durch Oberflächenbeschichtung, durch Aufkohlung (carburizing), durch Nitrieren und dergleichen. Jedoch zielen diese Technologien hauptsächlich auf ein Härten eines Zielmaterials ab.conventional Carbide materials with tungsten carbide as the main Ingredients or proportions are used in a variety of tools used. Furthermore, a large number of technologies designed to increase the lifespan as an objective had the tools, through redesign techniques, such. B. by surface coating, by carburizing, by nitriding and the like. However, these technologies are aimed mainly on hardening of a target material from.

Andererseits steigt die Nachfrage im Hinblick auf ein Verarbeiten in mechanischer Art und Weise oder durch Gesenkbearbeitung im Hinblick auf die Herstellung kleiner moderner Einrichtungen, z. B. von tragbaren Telefonen oder dergleichen und von Präzisionskomponenten, z. B. für die Verwendung in Druckern oder dergleichen, wobei Dimensionen in der Größenordnung von Mikrometern vorzusehen sind. Entsprechend wurde vorgeschlagen, Geräte oder Einrichtungen nach Bedarf zu produzieren, im Wesentlichen durch Ausführen einer Bearbeitung mit einem Schneidwerkzeug (die processing).on the other hand the demand for processing in mechanical increases Way or by die machining with regard to the production small modern facilities, such. B. from portable phones or and the like, and of precision components, e.g. For example use in printers or the like, with dimensions in the Order of microns are provided. Accordingly, it has been proposed equipment or facilities to produce as needed, essentially by running a processing with a cutting tool (the processing).

Eine Technologie zum Ausführen einer Vielzahl von Druckpressvorgängen mit einer kombinierten Verwendung mehrfacher Druckpressmaschinen mit ähnlichen Formen gemäß einem Zielprodukt wurde bereits im Zusammenhang mit der japanischen Patentanmeldung Tokugan, Nr. 2007-039401 des Anmelders der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen. Des Weiteren wurde eine Technologie zum Bearbeiten von Mikroeinrichtungsstrukturen mit einer kombinierten Verwendung einer Mehrzahl von Verarbeitungseinrichtungen im Zusammenhang mit der japanischen Patentanmeldung Tokugan, Nr. 2007-214759 durch den Anmelder der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen.A technology for performing a variety of printing press operations with a combined use of multiple printing press machines having similar shapes according to a target product has already been described in connection with the Japanese Patent Application Tokugan, No. 2007-039401 proposed by the applicant of the present invention. Furthermore, a technology for processing micro-device structures with a combined use of a plurality of processing devices in connection with the Japanese Patent Application Tokugan, No. 2007-214759 proposed by the applicant of the present application.

In diesem Zusammenhang wurde als eine Form der Oberflächenbehandlung eine Nitrierungsbehandlungstechnik unter Verwendung eines Verfahrens des Ionenplattierens vorgeschlagen (siehe Patentdokument 1). Neben dieser Nitrierungsbehandlungstechnik wurden Techniken vorgeschlagen, die sich auf Verarbeitungswerkzeuge oder Bearbeitungswerkzeuge beziehen, die eine verbesserte Abnutzungsbeständigkeit und Bruchbeständigkeit aufweisen, und zwar unter Verwendung von TiC, TiN, TiCN, Al2O3, diamantartigem Kohlenstoff und dergleichen (siehe Patentdokumente 2 und 3).In this connection, as a form of surface treatment, a nitriding treatment technique using an ion plating method has been proposed (see Patent Document 1). Besides this nitriding treatment technique, techniques related to processing tools or processing tools having improved wear resistance and breakage resistance have been proposed by using TiC, TiN, TiCN, Al 2 O 3 , diamond-like carbon and the like (see Patent Documents 2 and 3). ,

Des Weiteren wurde vorschlagen, Wolframoxid als fotochromes Material oder ein Wasserstoffsensormaterial bei Informationseinrichtungen oder bei Sensoren zu verwenden (siehe Patentdokument 4). Jedoch wurde Wolframoxid als Material für ein Werkzeug nicht verwendet.Of Another would suggest tungsten oxide as a photochromic material or a hydrogen sensor material in information equipment or to use with sensors (see Patent Document 4). however Tungsten oxide was not used as a material for a tool.

Zitatenlistequote list

  • Patentdokument 1: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Tokukaisho Nr. 51-089841 Patent Document 1: Published Japanese Patent Application Tokukaisho No. 51-089841
  • Patentdokument 2: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Tokukai Nr. 2000-144300 Patent Document 2: Published Japanese Patent Application Tokukai No. 2000-144300
  • Patentdokument 3: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Tokukai Nr. 2006-1 17977 Patent Document 3: Published Japanese Patent Application Tokukai No. 2006-1 17977
  • Patentdokument 4: Veröffentlichte japanische Patentanmeldung Tokukai Nr. 2005-075654 Patent Document 4: Published Japanese Patent Application Tokukai No. 2005-075654

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Technisches ProblemTechnical problem

Es liegt ein Bedürfnis vor, ein mikroskopisches Gesenkwerkzeug oder Schneidwerkzeug (die tool) zu schaffen, welches eine gesteigerte Härte und/oder Widerstandsfähigkeit (durability) aufweist. Ferner besteht ein Bedürfnis dahingehend, die Herstellung von Komponenten mit Dimensionen in der Größenordnung von Mikrometern zu schaffen, und zwar auf der Grundlage von Press- oder Druckvorgängen unter der Verwendung eines Schneidwerkzeugs oder Gesenkwerkzeugs (die).It there is a need, a microscopic swaging tool or cutting tool (the tool) to create an enhanced Hardness and / or durability having. Further, there is a need for the Production of components with dimensions of the order of magnitude microns, on the basis of press or printing using a cutting tool or swaging tool (s).

In diesem Zusammenhang kann unter dem Schneidwerkzeug (die) auch ein Gesenk, ein Gewindebohrer, ein Gewindeschneideisen, ein Gewindeschneider, eine Matrize, eine Modellform, ein Plättchen, ein Prägewerkzeug oder eine Prägeplatte allgemein, ein Prägestempel, eine Pressform, ein Presswerkzeug, ein Schneideisen oder ein Schneidwerkzeug bzw. eine Schnittplatte, oder eine Stanze, ein Stempel, ein Unterwerkzeug oder ein Verformungswerkzeug im Allgemeinen verstanden werden.In This relationship can under the cutting tool (the) also a Die, a tap, a tap, a tap, a die, a model mold, a small plate, an embossing tool or an embossing plate in general, an embossing stamp, a die, a press tool, a die or a cutting tool or a cutting plate, or a punch, a punch, a lower tool or a deformation tool in general.

Jedoch tritt bei der Mikrobearbeitung das nachfolgend beschriebene Problem auf, weil im Bereich der Mikrobearbeitung extrem kleine Dimensionen in Bezug auf das Werkzeug vorliegen. Das bedeutet, dass in einem Fall, bei welchem ein hoch bearbeitbares Material und ein Material nach Art einer dünnen Schicht oder einer dünnen Platte mit einem Verhältnis von Schichtstärke und einer fertig gestellten Dimensionierung von nicht mehr als 1 verarbeitet werden, die Härte, Widerstandsfähigkeit oder Haltbarkeit des Werkzeugs sich zu einem gewissen Grad einstellt. Andererseits gehen in einem Fall, bei welchem ein schlecht verarbeitbares Werkstückmaterial verarbeitet wird, z. B. ein Federmaterial (spring material) oder ein Material mit einer hohen Schichtstärke, die Härte, Widerstandsfähigkeit oder Haltbarkeit des Werkstücks verloren.However, in micro-machining, the problem described below arises because in the field of micromachining, there are extremely small dimensions with respect to the tool. That is, in a case where a highly workable material and a thin-film or thin-plate material having a ratio of layer thickness and a finished sizing of not more than 1 are processed, the hardness, durability or hold availability of the tool to a certain extent. On the other hand, go in a case in which a poorly workable workpiece material is processed, for. As a spring material or a material with a high layer thickness, the hardness, durability or durability of the workpiece lost.

Um diese Probleme zu beheben, wurden Oberflächenhärtetechniken oder eine Beschichtung eingesetzt, um die Widerstandsfähigkeit gegen Abnutzung zu steigern. Jedoch führen diese Vorgehensweisen zu keinen befriedigenden Ergebnissen.Around These problems have been addressed by surface hardening techniques or a coating used to increase the resistance to increase against wear. However, these procedures lead to no satisfactory results.

Des Weiteren kann ein derartiges Werkzeug unter Umständen eine extrem kurze Lebensdauer besitzen, so dass es nicht in der Lage ist, einen Produktionsprozess zu überstehen. Im Ergebnis davon tritt das Problem auf, dass das Werkzeug letztlich in einem Verarbeitungsvorgang (die processing) zum Herstellen von Komponenten mit Dimensionen in der Größenordnung von Mikrometern nicht verwendet werden kann.Of Furthermore, such a tool may be a possess extremely short life, so that it is not able is to survive a production process. In the result of it occurs the problem that the tool ultimately in a Processing process (processing) for manufacturing components with dimensions of the order of microns can not be used.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben beschriebenen Probleme zu beheben. Die vorliegende Erfindung hat also die Zielsetzung, die Härte, Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit eines entsprechenden Werkzeugs (die member) mit Dimensionen in der Größenordnung von Mikrometern zu verbessern, und zwar unter Verwendung eines Wolframoxidmaterials, welches bisher in diesem Gebiet nicht verwendet wurde. Ferner ist eine weitere Zielsetzung ein Herstellungsverfahren für Mikrokomponenten unter Verwendung eines derartigen Werkzeugs (die member) anzugeben.It An object of the present invention is that described above To fix problems. The present invention thus has the objective the hardness, durability and durability of a corresponding tool (the member) with dimensions in the Improve the order of microns, and although using a tungsten oxide, which so far was not used in this area. There is another one Objective A manufacturing process for microcomponents using such a tool (the member).

Lösung der AufgabeSolution of the task

Um die oben beschriebenen Probleme zu lösen, schafft die vorliegende Erfindung ein Hartmetallwerkzeug (cemented carbide tool) für die Mikrobearbeitung, das auch als Sinterhartmetallwerkzeug oder Sintercarbidwerkzeug bezeichnet werden kann, und zwar mit: einem Be- oder Verarbeitungswerkzeugabschnitt, der gebildet wird von einem Hartmetallmaterial mit Wolframcarbid in seinen oder als hauptsächliche Bestandteile oder Anteile, und einer Dünnschichtstruktur, die auf einer Oberfläche des Verarbeitungswerkzeugabschnitts oder -bereichs ausgebildet ist und Wolframoxid in seinen oder als hauptsächliche Bestandteile oder Anteile und eine Schichtstärke von 20 nm bis 200 nm aufweist.Around to solve the problems described above, provides the present Invention a cemented carbide tool for micro-machining, also called cemented carbide tool or cemented carbide tool can be designated with: a working or processing tool section, which is formed by a cemented carbide material with tungsten carbide in or as principal components or shares, and a thin film structure resting on a surface of the processing tool portion or region and tungsten oxide in or as its major constituents or portions and a layer thickness of 20 nm to 200 nm having.

Das Hartmetallwerkzeug zur Mikroverarbeitung oder Mikrobearbeitung wird z. B. verwendet als Stanzwerkzeug (punching die tool), als Zugwerkzeug oder Ziehwerkzeug (drawing die tool) und als Biegewerkzeug (bending die tool), und zwar mit einer minimalen Verarbeitungsgröße von nicht mehr als 0,2 mm.The Carbide tool for micro processing or micromachining is z. B. used as a punching tool (punching the tool), as a pulling tool or Drawing tool (drawing the tool) and bending tool (bending the tool), with a minimum processing size of not more than 0.2 mm.

Die Dünnschichtstruktur, welche Wolframoxid als Hauptbestandteile enthält, wird gebildet von einem Einkristall, einer polykristallinen Struktur und/oder einer amorphen Struktur oder einer Mischung daraus.The Thin-film structure, which tungsten oxide as main components is formed by a single crystal, a polycrystalline Structure and / or an amorphous structure or a mixture thereof.

Die Dünnschichtstruktur, welche Wolframoxid als Hauptbestandteile aufweist, kann metallische Mikropartikel aufweisen, insbesondere mit einem Oxidationskatalysatoreffekt.The Thin-film structure, which tungsten oxide as main components has, may have metallic microparticles, in particular with an oxidation catalyst effect.

Vorteilhafte Wirkungen der ErfindungAdvantageous effects of invention

Wie oben beschrieben wurde, ermöglicht die vorliegende Erfindung eine Steigerung der Widerstandsfähigkeit, Abnutzbeständigkeit und/oder Härte des Werkzeugs (die member) mit Dimensionen in der Größenordnung von Mikrometern, und zwar unter Verwendung eines Wolframoxidmaterials. Daher wird eine Herstellung von Mikrokomponenten mit einer hohen Präzision unter Verwendung eines derartigen Werkzeugs (die member) möglich.As has been described above, the present invention enables an increase in resistance, wear resistance and / or hardness of the tool (the member) with dimensions in the order of microns, and indeed using a tungsten oxide material. Therefore, a production using microcomponents with a high precision using of such a tool (the member) possible.

Kurzbeschreibung der FigurenBrief description of the figures

1 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Ausführungsform 1 des Hartmetallwerkzeugs für die Mikroverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. 1 FIG. 11 is an explanatory view illustrating an embodiment 1 of the micro-machining hard metal tool according to the present invention.

2 ist eine erläuternde Ansicht, welche eine Ausführungsform 1 des Hartmetallwerkzeugs für die Mikroverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung illustriert. 2 FIG. 11 is an explanatory view illustrating an embodiment 1 of the micro-machining hard metal tool according to the present invention.

11
HartmetalllegierungswerkzeugCarbide alloy tool
22
WolframoxidstrukturWolframoxidstruktur
33
Wolframcarbidteilchentungsten carbide
44
Kobalt, benutzt als Binder oder TrägerCobalt, used as a binder or carrier
55
Nanokristallbereich des WolframoxidsNanocrystal area of tungsten oxide
66
amorpher Bereichamorphous Area
77
Goldnanopartikelgold nanoparticles

Beste Form zum Ausführen der ErfindungBest form to run the invention

Nachfolgend wird ein Beispiel einer Ausführungsform eines Hartmetallwerkzeugs zur Mikroverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen gegeben.following Fig. 10 is an example of an embodiment of a cemented carbide tool for micro-processing according to the present invention given with reference to the accompanying drawings.

Ein Hartmetallwerkzeug für die Mikroverarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Werkzeug, welches im Allgemeinen als Die bezeichnet wird (insbesondere ein Die-Werkzeug) und zwar mit einer mikroskopischen Gestalt oder Form und mit einer Be- oder Verarbeitungsdimensionierung von nicht mehr als 0,2 mm. Das Hartmetallwerkzeug zur Mikroverarbeitung ist dadurch gekennzeichnet, dass es dazu ausgebildet ist, eine Wolframoxidstruktur zu besitzen mit einer Schichtstärke von etwa 20 nm bis etwa 200 nm, wobei diese gleichmäßig auf der verarbeiteten Oberfläche oder verarbeitenden Oberfläche ausgebildet ist.A hard metal tool for micro-processing according to the present invention is a tool, which is generally referred to as die (in particular a die) with a microscopic shape or shape and with a working or processing dimensioning of not more than 0.2 mm. The hard metal tool for micro-processing is characterized in that it is designed to have a tungsten oxide structure with a layer thickness of about 20 nm to about 200 nm, which is formed uniformly on the processed surface or processing surface.

Gemäß dieser Konfiguration oder Ausgestaltung ermöglicht das Hartmetallwerkzeug zur Mikrobe- oder -verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verhindern eines Verlusts an Wolframcarbidteilchen der Hartmetallverbindung oder -legierung oder ein Verhindern einer Bindung eines bindenden Kobaltmaterials mit dem Material eines Werkstücks, wodurch die Oberflächenbedingungen und die Oberfläche als solche bei dem Werkzeug stabilisiert werden.According to this Configuration or design allows the carbide tool for micromachining or processing according to the present invention Invention to prevent loss of tungsten carbide particles the hard metal compound or alloy or preventing one Binding a binding cobalt material with the material of a workpiece, thereby the surface conditions and the surface be stabilized as such at the tool.

In diesem Zusammenhang kann es sich bei dem Werkzeug oder Die insbesondere um ein Ausformwerkzeug, ein Gesenk, einen Gewindebohrer, ein Gewindeschneid eisen, einen Gewindeschneider, eine Matrize, eine Modellform, ein Plättchen, eine Prägeplatte, einen Prägestempel, eine Pressform, ein Presswerkzeug, ein Schneideisen, ein Schneidwerkzeug, eine Schnittplatte, ein Schnittwerkzeug, eine Stanze, einen Stempel, ein Unterwerkzeug, ein Verformungswerkzeug, einen Werkzeugkopf oder dergleichen handeln. Diese Begriffe werden synonym mit den Begriffen Werkzeug und Die nachfolgend und vorangehend immer mitgelesen.In In this context, it may be in the tool or The particular a forming tool, a die, a tap, a thread iron, a tap, a die, a model, a small plate, a die, a die, a die, a Pressing tool, a die, a cutting tool, a cutting plate, a cutting tool, a punch, a punch, a lower tool, a deformation tool, a tool head or the like act. These terms become synonymous with the terms tool and die below and above always read.

Beschreibung einer AusführungsformDescription of an embodiment

Im Nachfolgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1 und 2 erläutert. 1 zeigt eine schematische Ansicht auf eine Oberfläche und ihre Nachbarschaft in Bezug auf ein Hartmetallwerkzeug für die Mikrobe- oder -verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung. Das Hartmetallwerkzeug zur Mikrobe- oder -verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung weist ein Hartmetalllegierungswerkzeug 1 als Hauptelement des Be- oder Verarbeitungswerkzeugabschnitts auf. Eine Wolframoxidstruktur 2 ist gleichmäßig auf einer Oberfläche oder der Oberfläche des Hartmetalllegierungswerkzeugs 1 ausgebildet.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS 1 and 2 explained. 1 shows a schematic view of a surface and its vicinity with respect to a carbide tool for the microbe or processing according to the present invention. The cemented carbide tool for micromachining or processing according to the present invention comprises a cemented carbide alloy tool 1 as the main element of the processing or processing tool section. A tungsten oxide structure 2 is uniform on a surface or surface of the cemented carbide alloy tool 1 educated.

Das Hartmetalllegierungswerkzeug 1 weist Wolframcarbidteilchen 3 und Kobalt oder ein Kobaltmaterial 4 auf, wobei letzteres als Träger oder Binder zum Tragen oder Binden der Wolframcarbidteilchen 3 fungiert.The carbide alloy tool 1 has tungsten carbide particles 3 and cobalt or a cobalt material 4 the latter being a carrier or binder for carrying or bonding the tungsten carbide particles 3 acts.

Der Aufbau der Wolframoxidstruktur 2 ist im Detail in 2 dargestellt. Wie in 2 gezeigt ist, weist die Wolframoxidstruktur 2 einen nanokristallinen Wolframoxidbereich 5 und einen amorphen Bereich 6 auf. Alternativ kann die Wolframoxidstruktur 2 entweder einen nanokristallinen Wolframoxidbereich 5 oder aber den amorphen Bereich 6 aufweisen und zwar jeweils allein.The structure of the tungsten oxide structure 2 is in detail in 2 shown. As in 2 shows the tungsten oxide structure 2 a nanocrystalline tungsten oxide region 5 and an amorphous region 6 on. Alternatively, the tungsten oxide structure 2 either a nanocrystalline tungsten oxide region 5 or the amorphous region 6 each alone.

Für ein Stanzwerkzeug kann die Wolframoxidstruktur 2 auf einer Seitenfläche des Hartmetallwerkzeugs für die Mikroverarbeitung ausgebildet sein. Für ein Biegewerkzeug und für ein Zugwerkzeug kann die Wolframoxidstruktur 2 auf einer Seitenfläche oder Seitenoberfläche des Hartmetallwerkzeugs für die Mikrobe- oder -verarbeitung und auf einer Kontaktfläche oder Kontaktoberfläche mit dem Werkstückmaterial ausgebildet sein.For a punching tool, the tungsten oxide structure 2 be formed on a side surface of the hard metal tool for micro-processing. For a bending tool and for a pulling tool, the tungsten oxide structure 2 be formed on a side surface or side surface of the hard metal tool for the microbe or processing and on a contact surface or contact surface with the workpiece material.

Die Wolframoxidstruktur 2 kann des Weiteren Nanoteilchen oder Nanopartikel 7 (z. B. Goldnanopartikel, die später beschrieben werden) aufweisen, welche einen katalysierenden Effekt oder Katalyseeffekt besitzen, um eine Oxidation der Wolf ramcarbidteilchen 3 zu unterstützen. Falls jedoch eine Oxidationskatalyse nicht verwendet wird, ist es nicht notwendig, diese Nanoteilchen 7 vorzusehen.The tungsten oxide structure 2 can furthermore nanoparticles or nanoparticles 7 (eg, gold nanoparticles, which will be described later) which have a catalyzing effect or catalytic effect to oxidize the tungsten carbide particles 3 to support. However, if an oxidation catalysis is not used, it is not necessary to use these nanoparticles 7 provided.

Das Hartmetallwerkzeug zur Mikroverarbeitung mit dem oben beschriebenen Aufbau gemäß der vorliegenden Erfindung wird insbesondere in der nachfolgend beschriebenen Art und Weise hergestellt. Die Wolframoxidstruktur 2 wird ausgebildet, nachdem das Werkzeug oder der Die hinsichtlich seiner Form gebenden Prozesse oder Gestalt gebenden Prozesse ausgebildet wurde, und zwar durch Ausüben einer Oberflächenoxidation in Bezug auf das Hartmetalllegierungswerkzeug 1. Alternativ können ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein PVD-Verfahren, ein Ionenplattierungsverfahren, ein Ionenimplantierungsverfahren oder ein Aerosolabscheidungsverfahren verwendet werden.The micro-machining carbide tool having the above-described structure according to the present invention is particularly fabricated in the manner described below. The tungsten oxide structure 2 is formed after the tool or the process giving shape-forming processes has been formed by exerting surface oxidation with respect to the cemented carbide alloy tool 1 , Alternatively, a sputtering method, a CVD method, a PVD method, an ion plating method, an ion implantation method or an aerosol deposition method may be used.

In einem Fall, bei welchem die Wolframoxidstruktur durch eine Oberflächenoxidation ausgebildet wird, wird die Oxidation bei einer niedrigen Temperatur durchgeführt, und zwar unter Verwendung eines Oxidationskatalysators derart, dass ein Effekt oder eine Wirkung der Oxidation auf die Wolframcarbidstruktur minimiert wird.In a case where the tungsten oxide structure is oxidized by surface oxidation is formed, the oxidation is at a low temperature performed using an oxidation catalyst such that an effect or effect of the oxidation on the Tungsten carbide structure is minimized.

Des Weiteren wird in einem Fall, bei welchem die Wolframoxidstruktur durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein Ionenplattierungsverfahren, ein Ionenimplantierungsverfahren oder ein Aerosolabscheidungsverfahren ausgebildet wird, die Möglichkeit ergriffen, die Oxidation durch eine Wärmebehandlung nach irgendeinem der oben beschriebenen Verfahren zu unterstützen.Of Further, in a case where the tungsten oxide structure by a sputtering method, a CVD method, an ion plating method, an ion implantation method or an aerosol deposition method is formed, the possibility seized the oxidation by a heat treatment according to any of those described above Support procedure.

Nachdem die Form oder Gestalt des Werkzeugs ausgebildet wurde, werden Goldnanopartikel 7 als Oxidationskatalysator auf der Oberfläche des Hartmetalllegierungswerkzeugs 1 des Hartmetallwerkzeugs für die Mikrobearbeitung ausgebildet, z. B. durch Beschichten, durch Sputtern, durch Abscheiden, durch Ionenimplantation oder ähnliche Verfahren. Das Hartmetalllegierungswerkzeug 1 kann einem so genannten Annealingprozess unterworfen werden, z. B. in einer Atmosphäre bei 427°C (700 K) für 30 Minuten. Auf diese Art und Weise wird eine Wolframoxidstruktur mit einer Schichtstärke von 100 nm ausgebildet.After the mold has been formed, gold nanoparticles are formed 7 as an oxidation catalyst on the surface of the Carbide alloy tool 1 of the carbide tool for micro-machining, z. By coating, by sputtering, by deposition, by ion implantation or similar methods. The carbide alloy tool 1 can be subjected to a so-called annealing process, for. In an atmosphere at 427 ° C (700 K) for 30 minutes. In this way, a tungsten oxide structure having a film thickness of 100 nm is formed.

Die Wolframoxidstruktur 2 besitzt in erster Linie eine Struktur mit einem kristalloiden Wolframtrioxid und teilweise eine amorphe Struktur. Die Goldnanopartikel 7, die als Oxidationskatalysator verwendet werden, besitzen ebenfalls eine Größe in der Größenordnung von 10 nm. Des Weiteren wird eine C4Co3W9-Struktur oder C4Co3W9-Struktur beobachtet, bei welcher Kobalt und Kohlenstoff verbleiben.The tungsten oxide structure 2 has primarily a structure with a crystalloid tungsten trioxide and partially an amorphous structure. The gold nanoparticles 7 That are used as an oxidation catalyst, Des also have a size in the order of 10 nm. Furthermore, it is observed, in which cobalt and carbon remain a C4Co3W9 structure, or C 4 Co 3 W 9 structure.

Experimentelles BeispielExperimental example

Das Hartmetallwerkzeug für die Mikrobe- oder -verarbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde hergestellt, wobei die Wolframoxidstruktur 2 auf der Oberfläche des Hartmetalllegierungswerkzeugs 1 ausgebildet wurde, um eine Stanze mit einem kreisrunden Loch mit einem Durchmesser von 0,15 mm zu bilden. Des Weiteren wurde zum Zwecke des Vergleichs ein Kontrollbeispiel für ein Hartmetallwerkzeug für die Mikrobe- oder -verarbeitung hergestellt, wobei die Wolframoxidstruktur 2 auf der Oberfläche des Hartmetalllegierungswerkzeugs 1 nicht ausgebildet wurde, jedoch mit derselben Struktur, nämlich gemäß einem Stanzwerkzeug mit einem kreisförmigen Loch mit einem Durchmesser von 0,15 mm.The cemented carbide tool for micromachining or processing in accordance with the present invention was prepared using the tungsten oxide structure 2 on the surface of the cemented carbide alloy tool 1 was formed to form a punch with a circular hole with a diameter of 0.15 mm. Furthermore, for the purpose of comparison, a control example of a cemented carbide tool for microbeing or processing was prepared using the tungsten oxide structure 2 on the surface of the cemented carbide alloy tool 1 was not formed, but with the same structure, namely according to a punch with a circular hole with a diameter of 0.15 mm.

Dann wurde ein Experiment unter Verwendung eines Stanzvorgangs in Bezug auf ein rostfreies Federmaterial oder Federstahlmaterial (SUS304-CSP-1/2H, stainless spring material) mit einer Schichtstärke von 0,2 mm unter Verwendung der beiden oben beschriebenen Werkzeuge durchgeführt. Das Experiment zeigte, dass die unbehandelte Stanze kaputt ging, bevor 1.000 Löcher gestanzt wurden, wogegen die behandelte Stanze in der Lage war, mehr als 15.000 Löcher zu erzeugen.Then an experiment using a punching process was related on a stainless spring material or spring steel material (SUS304-CSP-1 / 2H, stainless spring material) with a layer thickness of 0.2 mm using the two tools described above carried out. The experiment showed that the untreated punch broke down before 1,000 holes were punched, whereas The treated punch was capable of more than 15,000 holes to create.

Die beste Möglichkeit zum Ausführen der vorliegenden Erfindung im Sinne des Hartmetallwerkzeugs für die Mikrobearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde auf der Grundlage der eben beschriebenen Ausführungsform erläutert. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt und es versteht sich von selbst, dass Abwandlungen der Ausführungsform in der Erfindung mit enthalten sind.The best way to execute the present Invention in the sense of hard metal tool for micromachining according to the present invention was on the Basis of the embodiment just described explained. However, the present invention is not limited to this embodiment limited and it goes without saying that modifications the embodiment are included in the invention.

Gewerbliche AnwendbarkeitIndustrial Applicability

Ein Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung gemäß der vorliegenden Erfindung, welches den oben beschriebenen Aufbau besitzt kann, wie oben bereits erwähnt wurde, in dem Bereich der Press- oder Druckwerkzeuge, der Zug- oder Ziehwerkzeuge, der Biegewerkzeuge und ähnlicher Werkzeuge für die Verwendung bei Herstellungskomponenten mit Dimensionen in der Größenordnung von Mikrometern verwendet werden.One Hard metal tool for micromachining according to the present invention having the structure described above can, as has already been mentioned, in the area of pressing or printing tools, the drawing or drawing tools, the bending tools and similar tools for use with Manufacturing components with dimensions of the order of Microns can be used.

ZusammenfassungSummary

Die vorliegende Erfindung hat als Zielsetzung die Verbesserung der Widerstandsfähigkeit und Haltbarkeit eines Werkzeugelements mit Dimensionen in der Ordnung von Mikrometern, und zwar über die Verwendung eines Wolframoxidmaterials. Ferner ist ein weiteres Ziel die Herstellung von Mikrokomponenten auf der Grundlage der Verwendung des Werkzeugelements. Ein Hartmetallwerkzeugelement für die Mikrobearbeitung weist auf: einen Verarbeitungswerkzeugabschnitt aus einem Hartmetallmaterial mit Wolframcarbid als Hauptbestandteilen und eine Dünneschichtstruktur (2), die auf einer Fläche des Bearbeitungswerkzeugabschnitts ausgebildet ist und Wolframoxid (5) als Hauptbestandteile aufweist, sowie eine Schichtstärke von 20 nm bis 200 nm. Die Dünnschichtstruktur mit Wolframoxid (5) als Hauptbestandteilen kann ausgebildet sein als ein Einkristall, ein Polykristall, eine Polykristallstruktur und/oder eine amorphe Struktur (6) oder eine Mischung davon. Es können Goldnanopartikel (7) mit einem Oxidationskatalysatoreffekt vorgesehen sein. Das Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung kann bei einem Stanzwerkzeug, einem Zug- oder Ziehwerkzeug und/oder einem Biegewerkzeug verwendet werden.The present invention has as its object to improve the durability and durability of a tool element having dimensions in the order of microns, through the use of a tungsten oxide material. Further, another object is the production of microcomponents based on the use of the tool element. A hard metal tool member for micromachining includes: a processing tool portion made of a hard metal material with tungsten carbide as main components and a thin-layer structure ( 2 ) formed on a surface of the machining tool section and tungsten oxide ( 5 ) as a main components, as well as a layer thickness of 20 nm to 200 nm. The thin-film structure with tungsten oxide ( 5 ) as main components may be formed as a single crystal, a polycrystal, a polycrystal structure and / or an amorphous structure ( 6 ) or a mixture thereof. It can be gold nanoparticles ( 7 ) may be provided with an oxidation catalyst effect. The hard metal tool for the micromachining can be used in a punching tool, a pulling or pulling tool and / or a bending tool.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Claims (4)

Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung, mit einem Bearbeitungswerkzeugsabschnitt mit einem Hartmetallmaterial, welches Wolframcarbid in hauptsächlichen Anteilen aufweist, und mit einer Dünnschichtstruktur (2), die auf einer Oberfläche des Bearbeitungswerkzeugabschnitts ausgebildet ist und Wolframoxid (5) in hauptsächlichen Anteilen sowie eine Schichtstärke von 20 nm bis 200 nm besitzt.A hard metal tool for micromachining, comprising a machining tool section with a hard metal material comprising tungsten carbide in major proportions, and a thin film structure ( 2 ) formed on a surface of the machining tool section and tungsten oxide ( 5 ) in major proportions and has a layer thickness of 20 nm to 200 nm. Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung nach Anspruch 1, wobei das Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung als Stanzwerkzeug, als Zug- oder Ziehwerkzeug und/oder als Biegewerkzeug mit einer minimalen Bearbeitungsgröße von nicht mehr als 0,2 mm verwendet wird.Hard metal tool for micro machining after Claim 1, wherein the carbide tool for micromachining as a punching tool, as a pulling or pulling tool and / or as a bending tool with a minimum processing size of not more than 0.2 mm is used. Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dünnschichtstruktur (2) mit Wolframoxid in hauptsächlichen Anteilen als Einkristall, als polykristalline Struktur oder als amorphe Struktur oder als Mischung davon ausgebildet ist.The hard metal tool for micromachining according to claim 1 or 2, wherein the thin film structure ( 2 ) is formed with tungsten oxide in major proportions as a single crystal, as a polycrystalline structure or as an amorphous structure or as a mixture thereof. Hartmetallwerkzeug für die Mikrobearbeitung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei die Dünnschichtstruktur (2) mit Wolframoxid (5) in hauptsächlichen Anteilen metallische Mikropartikel (7) mit einem Oxidationskatalyseeffekt aufweist.A hard metal tool for micromachining according to one of claims 1, 2 or 3, wherein the thin-film structure ( 2 ) with tungsten oxide ( 5 ) in major proportions metallic microparticles ( 7 ) having an oxidation catalytic effect.
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