DE2225135A1 - Coated cemented carbide - Google Patents

Coated cemented carbide

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein hochfestes beschichtetes Sinterkarbid und ein Verfahren zu dessen Herstellung.The present invention relates to a high strength coated cemented carbide and a method for its production.

Sinterkarbide sind wegen ihrer einzigartigen Kombination von Härte, Festigkeit und Abnutzungsbeständigkeit gut bekannt und sie werden demzufolge in hohem Maße für solche industriellen Anwendüngen wie Schneidwerkzeuge, Ziehwerkzeuge und Abnutzungsteile verwendet. Es ist bekannt, daß die Abnutzungsbeständigkeit von Sinterkarbiden durch das Aufbringen einer dünnen Schicht aus hochabnutzungsbeständigem Material, wie z.B. Titankarbid verbessert werden kann und solche beschichteten Sinterkarbide finden steigende Anwendung für gewisse Schneidwerkzeuge und Bearbeitungsanwendungen. Die erhöhte Abnutzungsbeständigkeit solcher beschichteter Produkte geht jedoch auf Kosten der Festigkeit des Substrates, die nach dem Beschichten wesentlich reduziert ist.Cemented carbides are because of their unique combination of hardness, Strength and wear resistance are well known and hence they are widely used for such industrial uses such as cutting tools, drawing tools and wearing parts used. It is known that the wear resistance of cemented carbides can be improved by applying a thin layer of highly wear-resistant Material such as titanium carbide can be improved and such coated cemented carbides are on the rise Use for certain cutting tools and machining applications. The increased wear resistance of such coated However, products come at the expense of the strength of the substrate, which is significantly reduced after coating.

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Wegen seiner großen Härte, Abnutzungsbeständigkeit und geringen Reaktivität mit einer Vielzahl von Metallen hat Aluminiumoxyd eine ausgezeichnete Verwendbarkeit als Werkzeugmaterial und diese Verwendbarkeit ist zu einem gewissen Maße bei einer Vielzahl von Aluminiumoxyd-Schneidematerialien realisiert worden, die käuflich erhältlich sind. Der Hauptnachteil für eine weite Anwendung von Aluminiumoxyd-Werkzeugen ist deren geringe Festigkeit, die selten 7000 kg/cm (100 000 psi) übersteigt, wenn man den Standardbruch (transverse rupture) oder Biegetest anwendet, verglichen mit einer Festigkeit von 14 000 - 21 000 kg/cm oder mehr für Schneidwerkzeuge aus Sinterkarbid. Die geringe Festigkeit der Aluminiumoxyd-Werkzeuge begrenzt ihre Anwendung auf Schneidoperationen, bei denen das Werkzeug nicht hoch belastet ist, wie bei der Endbearbeitung von Einschnitten (cuts). Die geringe Festigkeit des Aluminiumoxyds schließt auch die Verwendung solcher Materialien in verschiedenen Arten von Einsatzstücken aus, die hohen Belastungen ausgesetzt sind, wenn sie in einem Werkzeughalter verriegelt sind.Because of its great hardness, wear resistance and low reactivity with a wide variety of metals, alumina has excellent utility as a tool material and this Usefulness has been realized to some extent with a variety of alumina cutting materials that include are commercially available. The main disadvantage for the widespread use of alumina tools is their low strength, which rarely exceeds 7,000 kg / cm (100,000 psi) when one using the standard transverse rupture or bending test, compared to a strength of 14,000-21,000 kg / cm or more for cutting tools made of cemented carbide. The low strength of aluminum oxide tools limits their use Cutting operations in which the tool is not heavily loaded, such as the finishing of cuts. The low strength of aluminum oxide also precludes its use such materials in various types of inserts, which are exposed to high loads when locked in a tool holder.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hartes, abnutzungsbeständiges Material zu schaffen, welches die extrem hohe Abnutzungsbeständigkeit des Aluminiumoxyds mit der relativ hohen Festigkeit und Härte von Sinterkarbid verbindet.It is an object of the present invention to provide a tough, wear-resistant one To create material that combines the extremely high wear resistance of aluminum oxide with the relatively high strength and hardness of cemented carbide.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Abnutzungsbeständigkeit von Sinterkarbiden zu verbessern, ohne ihre Festigkeit wesentlich zu verringern. Schließlich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer festhaftenden, nicht porösen, dichten Schicht aus Aluminiumoxyd auf einem Sinterkarbid-Substrat zu schaffen.It is another object of the present invention to provide wear resistance of cemented carbides without significantly reducing their strength. After all, it's a job of the present invention, a method for producing a firmly adhering, non-porous, dense layer of aluminum oxide on a cemented carbide substrate.

Die vorgenannten und weitere Aufgaben der vorliegenden Erfindung werden durch die Dampfbeschichtung eines Sinterkarbid-Substrates unter sorgfältig eingehaltenen Bedingungen mitThe foregoing and other objects of the present invention are achieved by vapor deposition of a cemented carbide substrate under carefully observed conditions

einer im wesentlichen aus Alpha-Aluminiumoxyd bestehenden Schicht in einer Dicke von 1-20 Mikron gelöst. Das Produkt enthält eina layer consisting essentially of alpha alumina to a thickness of 1-20 microns. The product contains a

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Sinterkarbid-Substrat und eine vollkommen dichte (üblicherweise mehr als 99 %) Alpha-Aluminiumoxyd-Schicht, die fest anhängend mit dem Substrat verbunden ist. Das beschichtete Produkt hat eine Abnutzungsbeständigkeit, die im wesentlichen der von Schneidmaterialien auf Aluminiumoxyd-Basis entspricht und eine Bruchfestigkeit von mindestens 10 500 kg/cm und in den meisten Fällen von mehr als Ik 000 kg/cm . Bei sehr hohen Schneidgeschwindigkeiten von mehr als etwa 500 Oberflächenmeter pro Minute (1500 surface"ft/minute) bei einigen Anwendungen und möglicherweise noch größeren bei anderen kann die höhere Hitzebeständigkeit des festen Aluminiumoxyds zu höherer Abnutzungsbeständigkeit führen. Bei allen Schneidtests, ausgenommen denen oberhalb dieser Bereiche, ist die Abnutzungsbeständigkeit der beschichteten Produkte gemäß der vorliegenden Erfindung als im wesentlichen gleich hoch wie die von Aluminiumoxyd-Schneidmaterialien gefunden worden.Cemented carbide substrate and a completely dense (usually more than 99 %) alpha-aluminum oxide layer, which is firmly attached to the substrate. The coated product has a wear resistance essentially equivalent to that of alumina-based cutting materials and a breaking strength of at least 10 500 kg / cm and in most cases more than Ik 000 kg / cm. At very high cutting speeds in excess of about 1500 surface "ft / minute" in some applications and possibly greater in others, the higher heat resistance of the solid alumina can result in greater wear resistance in all cutting tests except those above these ranges , the wear resistance of the coated products according to the present invention has been found to be substantially the same as that of alumina cutting materials.

Obwohl der gesamte Bereich von 1-20 Mikron für die Dicke der Beschichtung in der Erfindung brauchbar ist, beträgt die Beschichtungsdicke vorzugsweise weniger als 15 Mikron. Wie unten noch weiter gezeigt wird, erfordern einige Anwendungen noch engere Bereiche innerhalb dieser Grenzen, z.B. haben sich 1-3 Mikron als Optimum für die Bearbeitung von Hochtemperaturlegierungen und für das Fräsen erwiesen und 6-12 Mikron als Optimum für die Bearbeitung von Stahl.Although the entire range of 1-20 microns for the thickness of the coating is useful in the invention, the coating thickness is preferably less than 15 microns. As will be shown further below, some applications require even tighter ones Areas within these limits, e.g. 1-3 microns, have proven to be the optimum for machining high-temperature alloys and proven for milling and 6-12 microns as optimum for machining steel.

Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung umfaßt das Leiten von Aluminiumhalogenid, Wasserdampf und Wasserstoff über das Karbid-Substrat bei einer Temperatur von 900 - 1250 0C, wobei das Verhältnis von Wasserdampf zu Wasserstoff zwischen 0,025 und 2 und vorzugsweise zwischen 0,05 und 0,20 gehalten wird.The method according to the present invention comprises passing aluminum halide, water vapor and hydrogen over the carbide substrate at a temperature of 900-1250 ° C., the ratio of water vapor to hydrogen being between 0.025 and 2 and preferably between 0.05 and 0, 20 is held.

In der Literatur sind bereits Versuche oder Vorschläge zur Beschichtung einer Vielzahl von Substraten mit Aluminiumoxyd beschrieben worden. Soweit bekannt, wurde jedoch die Beschichtung eines Sinterkarbid-Substrates mit Aluminiumoxyd zur Herstellung einer vollständig dichten und anhaftenden Schicht nicht offenbart. Noch ist die ungewöhnliche Kombination der Eigenschaften,Attempts or proposals for coating a large number of substrates with aluminum oxide have already been described in the literature. As far as known, however, the coating of a cemented carbide substrate with aluminum oxide to produce a fully dense and adhering layer was not disclosed. The unusual combination of properties is still

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welche die erfindungsgemäßen Produkte aufweisen, durch bekannte beschichtete oder unbeschichtete Schneidgerät-Materialien erreicht worden.which have the products according to the invention, by known coated or uncoated cutter materials have been achieved.

Die Produkte der vorliegenden Erfindung sind in verschiedener Hinsicht bemerkenswert. Ihre Festigkeit, verglichen mit vergleichbaren bekannten beschichteten Sinterkarbid-Materialien, ist beträchtlich höher und ihre Schneidleistung ist hervorragend in bezug auf die Lebensdauer des Werkzeuges bei mittleren und höheren Schneidgeschwindigkeiten. Die Grundlage für die vorgehenden Ausführungen kann der nachfolgenden Diskussion und den Versuchsergebnissen entnommen werden.The products of the present invention are remarkable in several respects. Their strength compared to comparable ones known coated cemented carbide materials, is considerably higher and their cutting performance is excellent in in relation to the service life of the tool at medium and high cutting speeds. The basis for the preceding Explanations can be taken from the following discussion and the test results.

Die Bezeichnung "Sinterkarbid", wie sie in dieser Anmeldung verwendet wird, umfaßt ein oder mehrere Übergangskarbide eines Metalles der Gruppen IVb* Vb und VIb der periodischen Systems der Elemente, die gesintert oder verbunden sind durch ein oder mehrere Matrixmetalle, ausgewählt aus der Gruppe Eisen, Nickel und Kobalt. Ein typisches Sinterkarbid enthält WC in einer Kobaltmatrix oder TiC in einer Nickelmatrix.The term "cemented carbide" as used in this application comprises one or more transition carbides of a metal of groups IVb * Vb and VIb of the periodic table of Elements that are sintered or connected by one or more matrix metals selected from the group consisting of iron, nickel and Cobalt. A typical cemented carbide contains WC in a cobalt matrix or TiC in a nickel matrix.

Es ist festgestellt worden, daß in lediglich (straight) aus WC und Kobalt bestehenden .Sinterkarbiden die Bindung zwischen dem Substrat und der Beschichtung verbessert wird, wenn die Oberfläche des Substrates eine dünne (weniger als 5 Mikron) Schicht einer Kohlenstoffmangel aufweisenden eta-Phase (W^Co,C) hat und zwar von einer Art, die in der Sinterkarbid-Industrie gut bekannt ist. Eine solche Schicht kann hergestellt werden unter Anwendung leicht entkohlender Bedingungen am Anfang der Beschichtung. Bei solchen unvermischten (straight) Sinterkarbid-Qualitäten werden die festesten Bindungen zwischen der Aluminiumoxyd-Schicht und dem Substrat, bei relativ geringen Schichtdicken, z.B. Schichtdicken von weniger als 8 Mikron erreicht.It has been found that in only (straight) consisting of WC and cobalt .Sinterkarbiden the bond between the Substrate and coating is improved if the surface of the substrate is a thin (less than 5 microns) layer a carbon deficient eta phase (W ^ Co, C) and although of a type well known in the cemented carbide industry. Such a layer can be made using slightly decarburizing conditions at the beginning of the coating. With such unmixed (straight) cemented carbide qualities the strongest bonds between the aluminum oxide layer and the substrate, with relatively small layer thicknesses, e.g. layer thicknesses of less than 8 microns.

Die bevorzugten Substrate der Erfindung sind solche, die WC und zusätzlich TiC und/oder TaC enthalten. Es wurde festgestellt, daß solche Substrate eine intermediäre,nichtmetallische SchichtThe preferred substrates of the invention are those containing WC and additionally TiC and / or TaC. It was determined, that such substrates have an intermediate, non-metallic layer

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bilden, von der man annimmt, daß sie ein Aluminat ist und die die Bindung zwischen dem Substrat und der Beschichtung zu erhöhen scheint. Die intermediäre Schicht wird als Kobaltaluminat angesehen (CoAl2O^), wenn der Binder Kobalt ist, doch kann sie auch eine Oxydphase von Titan oder Tantal und ebensogut von Kobalt und Aluminium enthalten. Bei Substraten, die TiC und/oder TaC enthalten, können die Schichtdicken größer sein, al3 bei Substraten lediglich mit Wolframkarbid.which is believed to be an aluminate and which appears to increase the bond between the substrate and the coating. The intermediate layer is considered to be cobalt aluminate (CoAl 2 O ^) when the binder is cobalt, but it can also contain an oxide phase of titanium or tantalum and as well of cobalt and aluminum. In the case of substrates containing TiC and / or TaC, the layer thicknesses can be greater, al3 in the case of substrates only with tungsten carbide.

Es wird darauf hingewiesen, daß durch die Benennung von Aluminiumoxyd als Beschichtung nicht die Anwesenheit geringer Mengen (üblicherweise nicht mehr als 5 % der Schicht) anderer Materialien wie z.B. Titan, Tantal, Kobalt, Magnesium, Calcium oder Chrom ausschließt, die nicht wesentlich die Eigenschaften oder die Leistungsfähigkeit des beschichteten Produktes beeinflussen.It should be noted that by naming aluminum oxide as a coating, the presence of small amounts (usually not more than 5 % of the layer) of other materials such as titanium, tantalum, cobalt, magnesium, calcium or chromium, which do not significantly affect the properties, is not excluded or affect the performance of the coated product.

Wegen der üblicherweise an ein Sinterkarbid-Schneidmaterial gestellten Forderungen sind die Eigenschaften irgendeiner Beschichtung, die Art in der die Beschichtung mit dem Substrat verbunden ist und seine Wirkung auf die Substratfestigkeit von außerordentlicher Bedeutung. Die Beschichtung muß eine hohe Integrität in Bezug auf die Dichte und Glattheit haben, Porosität oder Uneinheitlichkeit sind unerwünscht. Die Beschichtung muß auch fest anhaftend mit dem Sinterkarbid-Substrat verbunden sein, um ein Absplittern oder Trennen beim Gebrauch zu verhindern. Weiter darf die Beschichtung die Festigkeit des Sinterkarbid-Substrates nicht bedeutend verringern. Die Produkte der vorliegenden Erfindung sind außerordentlich gut untersucht worden und es wurde festgestellt, daß sie alle vorgenannten Bedingungen erfüllen. Die Beschichtungen sind gleichmäßig und vollständig dicht, sie sind fest mit dem Substrat verbunden und der beschichtete Verbundstoff behält einen hohen Anteil seiner Festigkeit, üblicherweise mehr als 85 % der Bruchzähigkeit des unbeschichteten Substrates. Das Erreichen dieser Eigenschaften durch das beschichtete Produkt ist völlig unerwartet, insbesondere im Hinblick auf die beträchtlichen FestigkeitsVerringerungen, die durch die Auf-Because of the demands commonly made on cemented carbide cutting materials, the properties of any coating, the manner in which the coating is bonded to the substrate, and its effect on the substrate strength are of paramount importance. The coating must have a high integrity in terms of density and smoothness, porosity or non-uniformity are undesirable. The coating must also be firmly adhered to the cemented carbide substrate to prevent chipping or separation in use. Furthermore, the coating must not significantly reduce the strength of the cemented carbide substrate. The products of the present invention have been extremely well studied and found to meet all of the foregoing conditions. The coatings are uniform and completely dense, they are firmly bonded to the substrate and the coated composite retains a high proportion of its strength, usually more than 85 % of the fracture toughness of the uncoated substrate. The achievement of these properties by the coated product is completely unexpected, especially in view of the considerable reductions in strength caused by the

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bringung abnutzungsbeständiger Beschichtungen άκ£ Sinterkarbid-Substraten üblicherweise eintreten. Die beschichteten Materialien der vorliegenden Erfindung stellen bei Bearbeitungsvorgängeη auch einen Oberflächenzustand her, der hinsichtlich der Qualität vollkommen äquivalent zu solchen von festen Aluminiumoxyd-Schneidmaterialien zu sein scheint, die dafür bekannt sind, daß sie die besten Oberflächenzustände hervorbringen.application of wear-resistant coatings άκ £ cemented carbide substrates usually occur. The coated materials of the present invention also produce a surface condition in machining operations which appears to be perfectly equivalent in quality to those of solid alumina cutting materials which are known to produce the best surface conditions.

Die außerordentlichen Eigenschaften des Aluminiumoxyd-beschichteten Produktes der vorliegenden Erfindung hä-ngen von einer sorgfältigen Steuerung der Parameter des Verfahren, sum Herstellen dieser Produkte ab. Das Verfahren umfaßt die Verwendung einer gasförmigen Mischung aus Wasserstoff, Wasser und einem Aluminiumhalogenid, wie Aluminiumtrichlorid, Kohlenmonoxyd und Kohlendioxyd können gegebenenfalls hinzugegeben werden. Die Hauptablagerungsreaktion verläuft nach folgender Gleichung: a The exceptional properties of the alumina-coated product of the present invention depend on careful control of the parameters of the process by which these products are made. The method involves the use of a gaseous mixture of hydrogen, water and an aluminum halide such as aluminum trichloride, carbon monoxide and carbon dioxide may optionally be added. The main deposition reaction is as follows: a

3H2O + 2AlCl3-) Al2O3 + 6HCl.3H 2 O + 2AlCl 3 -) Al 2 O 3 + 6HCl.

Die bedeutendsten Bestandteile der gasförmigen Reaktionsmischung sind daher Wasserdampf und Aluminiumchlorid-Dampf. Der Aluminiumchlorid-Dampf kann jedoch während der Ablagerungsreaktion in verschiedener Weise hergestellt werden, z.B. durch Erhitzen von festem AluminiumtriChloridpulver oder durch Leiten von Chlorgas über Aluminiummetall. Der Wasserdampf wird am besten durch Umsetzen von Wasserstoff mit Kohlendioxyd in der Ablagerungskammer hergestellt, wobei Kohlenmonoxyd und Wasserdampf durch die Wassergas-Reaktion gemäß der folgenden Gleichung entsteht:.The most important components of the gaseous reaction mixture are therefore water vapor and aluminum chloride vapor. The aluminum chloride vapor however, it can be prepared in various ways during the deposition reaction, for example by heating solid aluminum trichloride powder or by conducting chlorine gas about aluminum metal. The water vapor is best created by reacting hydrogen with carbon dioxide in the deposition chamber produced, whereby carbon monoxide and water vapor are formed by the water gas reaction according to the following equation :.

H0 + CO0 ^=CO + H0OH 0 + CO 0 ^ = CO + H 0 O

Die auf diese Weise gebildete Menge Wasserdampf hängt von der Temperatur und den Ausgangskonzentrationen von Wasserstoff, Kohlendioxyd, Kohlenmonoxyd und Wasserdampf im Eingangsgasstrom ab. Um eine gute Qualität der Beschichtung von gewünschter Dicke im Temperaturbereich von 900 - 1250 0C zu erzeugen, sollte das Verhältnis von Wasser zu Wasserstoff nach der Wassergas-ReaktionThe amount of water vapor formed in this way depends on the temperature and the outlet concentrations of hydrogen, carbon dioxide, carbon monoxide and water vapor in the inlet gas stream. In order to produce a good quality of the coating of the desired thickness in the temperature range from 900-1250 ° C., the ratio of water to hydrogen after the water-gas reaction should be

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zwischen etwa 0,025 und 2,0 liegen.be between about 0.025 and 2.0.

Wasserstoff wurde bei dem Dampfabscheidungsverfahren als notwendig befunden, um eine dichte, haftende Schicht zu erhalten« Wasserstoff scheint das Aluminium an der Karbidoberfläche gegen die Oxydation zu schützen. Oxydation in der Reaktionszone oberhalb des Karbidsubstrates führt zu Bedingungen, die als Verstäuben bekannt sind, und die vermieden werden müssen. Die Abwesenheit von Wasserstoff führt zu einer porösen Schicht, die nicht vollkommen dicht ist. Es sind daher Aluminiumhalogeniddampf, Wasserdampf und Wasserstoff die drei notwendigen Bestandteile des Verfahrens. In seiner bevorzugten Form schließt das Verfahren die Verwendung von Aluminiumchloriddampf, Wasserstoff und Kohlendioxyd ein, wobei letzteres mit Wasserstoff unter Bildung von Wasserdampf reagiert.Hydrogen was considered necessary in the vapor deposition process found to obtain a dense, adhesive layer «Hydrogen appears to oppose the aluminum on the carbide surface to protect the oxidation. Oxidation in the reaction zone above the carbide substrate leads to conditions known as dusting are known and must be avoided. The absence of hydrogen results in a porous layer that is not completely tight. It is therefore aluminum halide vapor, Steam and hydrogen are the three necessary components of the process. In its preferred form, that includes Method involves the use of aluminum chloride vapor, hydrogen and carbon dioxide, the latter being mixed with hydrogen Formation of water vapor reacts.

Die Menge des anwesenden Wasserdampfes nach der Reaktion der bekannten Eingangskonzentrationen von Wasserstoff und COg und CO und H2O, wenn diese verwendet werden, kann mittels der folgenden Gleichung errechnet werden;The amount of water vapor present after the reaction of the known input concentrations of hydrogen and COg and CO and H 2 O, if these are used, can be calculated using the following equation;

(H20)f = -b + Vb2 - η ac(H 2 0) f = -b + Vb 2 - η ac

worin a = 1 - K ist und K die Gleichgewichtskonstante für die Wassergas-Reaktion ist, b = (CO)1 - (H3O)1 + K (H3J1 + (CO3J1 2(H2O)1); und c = K((H2)i (CO2^ + (H3O)1 + (H3O)1 (CO3J1 + (H3O)? ).where a = 1 - K and K is the equilibrium constant for the water gas reaction, b = (CO) 1 - (H 3 O) 1 + K (H 3 J 1 + (CO 3 J 1 2 (H 2 O) 1 ); and c = K ((H 2 ) i (CO 2 ^ + (H 3 O) 1 + (H 3 O) 1 (CO 3 J 1 + (H 3 O)?).

Die Klammern bedeuten die Konzentration der jeweils darinnen stehenden Gasarten als Partialdruck und die kleinen Buchstaben f und i bedeuten die End- oder Gleichgewichtskonzentrationen und die Eingangs- oder Einlaßkonzentrationen. Die Menge des an wesenden Wasserstoffes und auf diese Weise das Verhältnis von H3O zu H3 kann mit der folgenden Beziehung ermittelt werden:The brackets mean the concentration of the gas types contained therein as partial pressure and the small letters f and i mean the final or equilibrium concentrations and the inlet or inlet concentrations. The amount of hydrogen present and in this way the ratio of H 3 O to H 3 can be determined using the following relationship:

(H2)f = (H2)± + (H3O)1 - (H20)f. 209849/089 0.(H 2 ) f = (H 2 ) ± + (H 3 O) 1 - (H 2 0) f . 209849/089 0.

Eine Reihe beschichteter Produkte wurde gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt, indem man Aluminiumchloriddampf, Wasserstoff und Kohlendioxyd über Sinterkarbid-Einsätze leitete. Die Beispiele wurden bei verschiedenen Eingangsgas-Zusammensetzungen und bei verschiedenen Endkonzentrationen von HpO zu H2 hergestellt. In allen Fällen wurde die Abscheidung jeweils *J5 Minuten bei 1050 0C ausgeführt, unter Verwendung von 2 - 3 g Aluminiumchlorid und einer Aluminiumchlorid-Generatortemperatur von etwa 200 0C. Die Verwendung von mehr AlCl, verschiebt das gewünschte HpO zu H2 Verhältnis zu einem höheren Wert und umgekehrt. Beschichtungen wurden auf einem Sinterkarbid-Substrat niedergeschlagen, welches die folgende Zusammensetzung in Gew.-% hatte: WC 72, Co 8,5, TiC 8, TiC 11,5. Die nachfolgende Tabelle I zeigt den Einfluß der Gaszusammensetzung auf die Schichtdicke. Wenn die Beschichtung mit größeren oder kleineren Verhältnissen von H2O zu H2 (z.B. außerhalb des Bereiches von 0,025 - 2,0) ausgeführt wurde, war es nicht möglich, eine Schicht ausreichender Dicke zu erhalten, z.B. von mehr als 1 Mikron. Die Schichtquälität war für alle Beispiele mit einer Schichtdicke von mehr als 1 Mikron gut. Die Schichtqualität wurde als gut bezeichnet, wenn die Beschichtung einem Abreißversuch standhielt, der darin bestand, daß man den beschichteten Einsatz unter einem Diamant-Eindruckgerät derselben Art, wie es für die Bestimmung der Rockwell-Härte verwendet wird, verschob, wobei eine Last von 2 kg auf den Diamanten gelegt wurde. Wenn die Beschichtung während dieses Tests nicht absplitterte oder abbröckelte, wurde sie als gut angesehen. Wenn dies doch der Fall war, wurde sie als schlecht bezeichnet.A series of coated products were made in accordance with the present invention by passing aluminum chloride vapor, hydrogen and carbon dioxide over cemented carbide inserts. The examples were prepared with different input gas compositions and with different final concentrations of HpO to H 2. In all cases, the deposition was each * executed J5 minutes at 1050 0 C using 2 - 3 g of aluminum chloride and an aluminum chloride generator temperature of about 200 0 C. The use of more AlCl, the desired HPO shifts to H 2 ratio to a higher value and vice versa. Coatings were deposited on a cemented carbide substrate having the following composition in wt -% had: WC 72 Co 8.5, 8 TiC, TiC 11.5.. Table I below shows the influence of the gas composition on the layer thickness. If the coating was carried out with larger or smaller ratios of H 2 O to H 2 (e.g. outside the range 0.025-2.0) it was not possible to obtain a layer of sufficient thickness, e.g. greater than 1 micron. The layer quality was good for all examples with a layer thickness of more than 1 micron. The coating quality was rated as good if the coating withstood a pull-off test, which consisted in sliding the coated insert under a diamond indenter of the same type as that used for determining the Rockwell hardness, with a load of 2 kg was placed on the diamond. If the coating did not chip or peel off during this test, it was considered good. If it did, it was labeled bad.

8 4 9/089B8 4 9 / 089B

TABELLE ITABLE I.

Partialdruck in der EingangsgasmischungPartial pressure in the inlet gas mixture

Beispielexample

1.1. (H2)(H 2 ) (CO2)(CO 2 ) (CO)(CO) (H2O)(H 2 O) 2.2. 0,9780.978 0,0220.022 0,0000.000 0,0000.000 OO
COCO 3.3. 0,9600.960 0,04o0.04o 0,0000.000 0,0000.000 OpOp
^*^ * 4.4th 0,8500.850 0,1500.150 0,0000.000 0,0000.000 coco 5.5. 0,7500.750 0,1000.100 0,1500.150 0,0000.000 OO 6.6th 0,0500.050 0,8500.850 0,1000.100 0,0000.000 COCO
COCO 7.7th 0,6000.600 o,4ooo, 4oo 0,0000.000 0,0000.000 COCO 8.8th. 0,4500.450 0,2500.250 0,3000.300 0,0000.000 9.9. 0,4000.400 0,6000.600 0,0000.000 0,0000.000 10.10. 0,1000.100 0,7000.700 0,2000.200 0,0000.000 0,9750.975 0,0000.000 0,0000.000 0,0250.025

Gleichgewichtspartial-Equilibrium partial

drucke der Wassergas- (H2O)+Print the water gas (H 2 O) +

Reaktion reaction

(H2)+ (H2O)+ 2 (H 2 ) + (H 2 O) + 2

Schichtdicke (Mikron)Layer thickness (micron)

0,9560.956 0,02170.0217 0,9210.921 0,03910.0391 0,7130.713 0,1370.137 0,6650.665 0,0850.085 0,0420.042 0,00850.0085 0,3230.323 0,2770.277 0,3070.307 0,1430.143 0,1230.123 0,2770.277 0,0190.019 0,0810.081 0,9750.975 0,0250.025

0,0230.023

0,0430.043

0,1920.192

0,1270.127

0,2050.205

0,8570.857

0,4660.466

2,262.26

4,264.26

0,0260.026

21/221/2

6 6 3 3 9 16 6 3 3 9 1

- ίο -- ίο -

Die Art der erhaltenen Beschichtung wurde unter Verwendung der RÖntgenstrahl-Beugungsanalyse und der Lichtmikroskopie bestimmt. Die Röntgenatrahlanalyse zeigte, daß die Beschichtung alpha-Al2O, war. Bei höheren Abscheidungstemperaturen (mehr als 1150 0C) begannen sich bemerkenswerte Mengen der Verbindung W,Co,C (eta-Phase) aufgrund der Reaktion des Substratkarbids mit der Beschichtungsatmosphäre zu bilden. Die Lichtmikroskopie zeigte eine graue, durchscheinende Schicht aus Aluminiumoxyd, die vollständig dicht war und bei den Beispielen gut mit dem Substrat verbunden war, bei denen die Qualität der Beschichtung als gut festgestellt wurde. Eine sehr dünne (weniger als 1 Mikron) Schicht einer anderen nicht-metallischen Verbindung, die für Kobaltaluminat CoAl2O^ gehalten wird, war zwischen der Al2O, Schicht und dem Sinterkarbid-Substrat vorhanden, wenn das Substrat TiC und/oder TaC enthielt, die Anwesenheit dieser dünnen Schicht ist erwünscht, um eine höhere Bindungsfestigkeit zwischen der Beschichtung und dem Substrat zu erhalten, d.h. einer Bindungsfestigkeit, die ausreicht, um den oben beschriebenen Abreißtest zu überstehen.The type of coating obtained was determined using X-ray diffraction analysis and light microscopy. X-ray analysis showed the coating to be alpha-Al 2 O 4. At higher deposition temperatures (more than 1150 ° C.), remarkable amounts of the compound W, Co, C (eta phase) began to form due to the reaction of the substrate carbide with the coating atmosphere. Light microscopy showed a gray, translucent layer of aluminum oxide which was completely dense and which was well bonded to the substrate in the examples in which the quality of the coating was found to be good. A very thin (less than 1 micron) layer of another non-metallic compound believed to be cobalt aluminate CoAl 2 O ^ was present between the Al 2 O layer and the cemented carbide substrate when the substrate was TiC and / or TaC The presence of this thin layer is desirable in order to obtain a higher bond strength between the coating and the substrate, ie a bond strength sufficient to withstand the tear test described above.

Der bevorzugte Temperaturbereich für das Abscheiden der Beschichtung liegt zwischen 900 und 1250 0C. Bei geringeren Temperaturen wird die Abscheidungsgeschwindigkeit sehr gering und die Beschichtung ist nur schlecht mit dem Substrat verbunden. Bei höheren Temperaturen treten in zu großem Maße Reaktionen zwischen der Beschichtungsatmosphäre und dem Sinterkarbid-Substrat ein, die die Bindung zwischen der Beschichtung und dem Subst-rat schwächen und die Festigkeit des gesamten Verbundkörpers verringern .The preferred temperature range for the deposition of the coating is between 900 and 1250 ° C. At lower temperatures, the deposition rate becomes very slow and the coating is only poorly bonded to the substrate. At higher temperatures, reactions between the coating atmosphere and the cemented carbide substrate occur to a great extent, which weaken the bond between the coating and the substrate and reduce the strength of the entire composite body.

Die Festigkeit des Al2O, - beschichteten Sinterkarbid-Verbundkörpers wurde (wie alle anderen hierin beschriebenen Festigkeitsmessungen) unter Verwendung eine„s leicht modifizierten Standard-Bruchtestes (ASTM Nr. B4O66-63T) gemessen, der eine Dreiwalzenladung (three roll loading) einschloß, 3owie ein Spannweite zu Dicke-Verhältnis (span-to-thickness ratio) von 3,5 :The strength of the Al 2 O, coated cemented carbide composite was measured (like all other strength measurements described herein) using a slightly modified standard fracture test (ASTM No. B4066-63T) which included a three roll loading , 3 and a span-to-thickness ratio of 3.5:

209849/0898209849/0898

Unter Verwendung einer Abscheidungstemperatur von 1050 0C und eines Sinterkarbid-Substrats der in den ersten 10 Beispielen der Tabelle I genannten Art wurde eine durchschnittliche Festigkeit der Stangen mit Beschichtungsdicken von 5 - 7 Mikron (der bevorzugten Dicke für dieses Substrat bezüglich der Abnutzungsbeständigkeit ) von etwa 16 91JO kg/cm2 (241 000 psi) erhalten. Dies ist nur eine leichte Verringerung (115?) gegenüber dem Pestigkeitswert von 18 98O kg/cm (270 000 psi) der bei dem unbeschichteten Sinterkarbid-Substrat gemessen wurde.Using a deposition temperature of 1050 ° C. and a cemented carbide substrate of the type mentioned in the first 10 examples of Table I, an average strength of the rods with coating thicknesses of 5-7 microns (the preferred thickness for this substrate in terms of wear resistance) of about 16 9 1 JO kg / cm 2 (241,000 psi). This is only a slight decrease (115?) From the strength value of 18,980 kg / cm (270,000 psi) measured on the uncoated cemented carbide substrate.

In der folgenden Tabelle II wurde die Leistungsfähigkeit beschichteter Einsätze gemäß der vorliegenden Erfindung zum Metallschneiden zusammengefaßt und mit der entspreche_nden Leistungsfähigkeit unbeschichteter Einsätze verglichen. Die Beispiele 11 waren verwerfbare Schneideinsätze von 12,7 x 12,7 x 4,7 mm Größe, die bei 1050 0C mit Al2O5 gemäß dem Dampfbeschichtungsverfahren der Beispiele 1-10 beschichtet worden waren. Es wurde ein Bereich von Schichtdicken von 1-10 Mikron verwendet. Diese Einsätze wurden dann dazu benutzt, SAE 1045 - Stahl von der Härte 190 BHN zu bearbeiten, und zwar bei Oberflächengeschwindigkeiten von etwa 210, 300 und 450 m/min (700,1000und 1500 surface feet per minute speeds), einem Vorschub von 0,25 mm pro Umdrehung (0,010 inches per revolution feed) und einer Schneidtiefe von 2,5 mm. Die Schneidzeiten für eine Plankenabnutzung von etwa 0,25 mm sind in Tabelle II gezeigt, ebenso wie die Kraterabnutzungstiefe bei der 0,25 mm - Flankenabnutzungszeit. Die Bruch-, festigkeiten sind ebenfalls angegeben. Für Vergleichszwecke wurden die Schneidleistungsfähigkeit und die Festigkeiten unbeschichteten Substratmaterials in den Beispielen 18 und 19 angegeben, ferner für einen Einsatz aus einem käuflich erhältlichen festen Aluminiumoxyd (89 % Al2O,, 11 % TiO) in den Beispielen 20 bis 22 und für einen mit TiC beschichteten Sinterkarbid-Einsatz (Beispiele 23 und 24), wobei alle Einsätze unter den gleichen Bedingungen geprüft wurden.In the following Table II, the performance of coated inserts according to the present invention for metal cutting has been summarized and compared to the corresponding performance of uncoated inserts. Examples 11 were discardable cutting inserts of 12.7 x 12.7 x 4.7 mm size, the vapor coating processes of Examples 1-10 were coated at 1050 0 C and Al 2 O 5 according to. A range of layer thicknesses from 1-10 microns were used. These inserts were then used to machine SAE 1045 steel with a hardness of 190 BHN, namely at surface speeds of about 210, 300 and 450 m / min (700, 1000 and 1500 surface feet per minute speeds), a feed rate of 0, 25 mm per revolution (0.010 inches per revolution feed) and a cutting depth of 2.5 mm. The cutting times for a plank wear of about 0.25 mm are shown in Table II, as is the crater wear depth at the 0.25 mm flank wear time. The breaking strengths are also given. For comparison purposes, the cutting performance and the strengths of uncoated substrate material were given in Examples 18 and 19, furthermore for an insert made of a commercially available solid aluminum oxide (89 % Al 2 O, 11 % TiO) in Examples 20 to 22 and for one with TiC coated cemented carbide insert (Examples 23 and 24), all inserts being tested under the same conditions.

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TABELLE IITABLE II

NJ O CD CO .p-CDNJ O CD CO. P-CD

Beispielexample AIpO, -Beschichtung aufAIpO, coating on Beschich-
tungsdicke
(Mikron)Coating
thickness
(Micron) Schneid-
geschw.
(SMPM)Cutting
speed
(SMPM) Zeit bis
z.Flanken
abnutzung
v.0,25 mm
(Min.)time to
z.Flanken
wear
v 0.25 mm
(Min.) Kratertiefe bei
der 0,25 mm -
Flankenabnutzg.Crater depth at
the 0.25 mm -
Flank wear Bruchfestigkeit
kg/cm2
(psi)Breaking strength
kg / cm2
(psi) 280280 (260,000)(260,000) 11.11. SinterkarbidCemented carbide 11 210210 99 0,075 mm (0,003")0.075 mm (0.003 ") 1818th IlIl 580580 (250,000)(250,000) 12.12th ItIt 44th 210210 3232 0,050 mm (0,002")0.050 mm (0.002 ") 1717th 520520 (235,000)(235,000) 13.13th IlIl 77th 210210 5151 0,025 mm (0,001")0.025 mm (0.001 ") 1616 760760 (210,000)(210,000) 14.14th titi 1010 210210 5151 0,2 mm (0,008")0.2 mm (0.008 ") 1414th 520520 (235,000)(235,000) 15.15th Al2O, - Beschichtung aufAl 2 O, coating 77th 450450 4,2Min.
bis 0,1 mm
Abnutzung4.2 min.
up to 0.1 mm
wear O,OO75mm (0,0003"
bei 0,1 mm Flan
kenabnutzungO, OO 75mm (0.0003 "
with 0.1 mm flange
ken wear 1616 16.16. Sinterkarbid 2 Cemented carbide 2 300300 (175,000)(175,000) MM. 77th 300300 1717th 0,175 mm (0,007")0.175 mm (0.007 ") 1212th 250250 (160,000)(160,000) 17.17th Unbeschichtetes KarbidUncoated carbide 1212th 300300 2626th 0,075 mm (0,003M)0.075 mm (0.003 M) 1111 980980 (27OjOOO)(27OjOOO) 18.18th Unbeschichtetes KarbidUncoated carbide —- 210210 44th 0,1 mm (0,004")0.1 mm (0.004 ") 1818th 170170 (230,000)(230,000) 19.19th Festes Al2O,Solid Al 2 O, —- 300300 55 0,25 mm (0,010")0.25 mm (0.010 ") 1616 330330 (90, 000)(90,000) 20.20th IlIl —- 210210 5151 0,025 mm (0,001")0.025 mm (0.001 ") 66th 330330 (90, 000)(90,000) 21.21. Il
TiCBeSchichtung auf Sinter-
Karbid 1Il
TiC coating on sintered
Carbide 1 —- 300300 3030th 0,050 mm (0,002")0.050 mm (0.002 ") 66th 330
300330
300 (90, 000)
(175,000)
I(90,000)
(175,000)
I. 22.
23.22nd
23 55 450
210450
210 4,5 Min.
bis 0,1 mm
Abnutzung
184.5 min.
up to 0.1 mm
wear
18th 0,0050mm (0,0002"
bei 0,1 mm Flan
kenabnutzung
0,275 mm (0,011")0.0050mm (0.0002 "
with 0.1 mm flange
ken wear
0.275 mm (0.011 ") 6
126th
12th

TABELLE II (Portsetzung)TABLE II (Porting)

Beispielexample

CD OO -ΓΟΟCD OO -ΓΟΟ

24.24.

TiC-Beschichfcung auf SinterkarbidTiC coating on cemented carbide

Beschichtungsdicke (Mikron)Coating thickness (microns)

Schneid-Cutting

geschw.speed

(SMPM)(SMPM)

Zeit bis
z.Plankenabnutzung
v.0,25 mm
-(Min.) time to
e.g. plank wear
v 0.25 mm
- (min.)

Kratertiefe bei der 0,25 mm Plankenabnutzg. Crater depth at the 0.25 mm plank wear.

0,275 mm (0,011")0.275 mm (0.011 ")

Bruchfestigkeit kg/cm2 (psi)Breaking strength kg / cm 2 (psi)

12 300 (175,000)12,300 (175,000)

1 72Jt WC, 81 TiC, 11,5 % TaC, 8,5 % Co; 2 71 * WC, 12,5 % TiC, 12 Jt TaC, 4,5 Ji Co. 1 72Jt WC, 81 TiC, 11.5% TaC, 8.5% Co; 2 71 * WC, 12.5 % TiC, 12 Jt TaC, 4.5 Ji Co.

ro ro κ> cnro ro κ> cn

Wie aus dieser Tabelle entnommen werden kann, wird die Leistungsfähigkeit des Sinterkarbidwerkzeugmateriftls zum Schneiden sehr wesentlich durch die Al2O,- Beschichtung verbessert und diese Verbesserung ist wesentlich größer als die einer TiC - Beschichtung auf dem gleichen Substrat, Es ist auch zu ersehen, daß bis zu einem Wert von etwa 7 Mikron die Verbesserung von der Schichtdicke abhängt und daß die Leistungsfähigkeit bei 10 Mikron abzufallen beginnt. Bei der optimalen Dicke von 7 Mikron für dieses Substrat war die Leistungsfähigkeit des Al2O-, - beschichteten Werkzeuges äquivalent der des festen Al3O5 bei allen drei untersuchten Geschwindigkeiten. Die Festigkeit der AlpO-.-beschichteten Einsätze war jedoch beträchtlich höher, als die des festen Al2O, und höher als die Festigkeit des gleichen Substrates mit einer TiC-Beschichtung.As can be seen from this table, the performance of the cemented carbide tool material for cutting is greatly improved by the Al 2 O, coating and this improvement is much greater than that of a TiC coating on the same substrate. It can also be seen that up to a value of about 7 microns the improvement depends on the layer thickness and that the performance begins to decrease at 10 microns. At the optimum thickness of 7 microns for this substrate, the performance of the Al 2 O, coated tool was equivalent to that of the solid Al 3 O 5 at all three speeds tested. However, the strength of the AlpO -.- coated inserts was considerably higher than that of the solid Al 2 O, and higher than the strength of the same substrate with a TiC coating.

Es wird darauf hingewiesen, daß es wegen der Beschränkungen hinsichtlich der Festigkeit nicht möglich war, feste Aluminiuaoxyd-Schneidmaterialien in wegwerfbaren Schneideinsätzen derart zu verwenden, die mit Stiften in Haltern verriegelt werden.It should be noted that because of strength limitations, it has not been possible to so cut solid alumina cutting materials in disposable cutting inserts that are locked with pins in holders.

Diese Einsätze weisen eine zentral angeordnete öffnung für die Aufnahme eines Stiftes auf, welcher den Einsatz an Ort und Stelle verriegelt. Die Festigkeit solcher Einsätze muß ausreichen, um der Verriegelungsbelastung standzuhalten. Die Festigkeit der beschichteten Materialien der vorliegenden Erfindung reicht aus, deren Verwendung in solchen Einsätzen zu ermöglichen, Die vorliegende Erfindung macht es daher möglich, bei solchen Anwendungen einen Einsatz zu benutzen, der eine höhere Abnutzungsbeständigkeit als die vergleichbaren, derzeit erhältlichen Einsätze aufweist.These inserts have a centrally arranged opening for the Recording of a pin, which locks the insert in place. Such inserts must be strong enough to withstand the locking load. The strength of the coated materials of the present invention is sufficient to enable their use in such uses. The present invention therefore makes it possible to use them in such Applications to use an insert that has a higher wear resistance than the comparable, currently available Has inserts.

Die folgende Tabelle III zeigt die Leistungsfähigkeit der beschichteten Einsätze der vorliegenden Erfindung beim Schneiden einer Hochtemperatur-Nickellegierung, speziell des Inconel 718, in vergüteter Form (Härte BNH 390). Die Ergebnisse des entsprechenden Beispiels 25 sind verglichen mit der LeistungsfähigkeitThe following Table III shows the cutting performance of the coated inserts of the present invention a high-temperature nickel alloy, especially Inconel 718, in tempered form (hardness BNH 390). The results of the corresponding Example 25 are compared to the performance

209849/0898209849/0898

eines unbeschichteten Sinterkarbids der gleichen Zusammensetzung (Beispiel 26) und zusätzlich mit einem handelsüblichen festen Aluminiumoxyd-Werkzeug (Beispiel 27). Die Einsätze waren von der auswechselbaren Art mit negativer Neigung (einstellbar und umstellbar) und hatten Abmessungen von 12,7 x 12»7 x 4,7 mm. Die Sinterkarbid-Substrate der Beispiele 25 und 26 bestanden aus 94 % WC und 6% Co. Das Substrat würde bei 1050 0C nach dem Dampfabscheidungsverfahren, das im Zusammenhang mit den Beispielen 1-10 beschrieben wurde, mit AIpO, beschichtet.an uncoated cemented carbide of the same composition (Example 26) and additionally with a commercially available solid aluminum oxide tool (Example 27). The inserts were of the interchangeable type with negative inclination (adjustable and convertible) and had dimensions of 12.7 x 12 »7 x 4.7 mm. The cemented carbide substrates of Examples 25 and 26 were made of 94% WC and 6% Co. The substrate was at 1050 0 C by the vapor deposition method that has been described in connection with Examples 1-10, with AIPO coated.

20984 9/089820984 9/0898

EinsatzartType of use TABELLE IIITABLE III Zeit bis zu einer
Plankenabnutzung
von 0,5 mm (0,02 Zoll)Time up to one
Plank wear
of 0.5 mm (0.02 in) BemerkungenRemarks Beispielexample AIpO..-BeSchichtung auf
SinterkarbidAIpO ..- coating on
Cemented carbide Schichtdicke
(Mikron)Layer thickness
(Micron) 8,58.5 25.25th Unbeschichtetes Sinter
karbidUncoated sinter
carbide 2,52.5 5,45.4 26.26th Festes Al3O5 Solid Al 3 O 5 -- < 1,0<1.0 Rasche Zerst
der KantenRapid destruction
the edges 27.27 --

- τβ -- τβ -

Die Leistungsfähigkeit des mit 2,5 Mikron Al2O, beschichteten Einsatzes war eindeutig besser, als die des unbeschiehteten Sinterkarbid-Einsatzes der gleichen Substratzusammensetzung. Aus Untersuchungen mit anderen Schichtdicken wurde festgestellt, daß die optimale Dicke für diese Art der Bearbeitung (z.B von HochtemperaturIegierungen) im Bereich von 1-3 Mikron liegt. Dicken größer als 3 Mikron führen bei diesen Tests zu verringerter Lebensdauer des Werkzeuges. Die hervorragende Festigkeit des AIpO, - beschichteten Werkzeuges ist gut durch die rasche Zerstörung des aus festem AIpO, bestehenden Werkzeuges nach Beispiel 27 demonstriert, während weder ein Bruch noch ein Zerspanen bei den AIpO, - beschichteten Werkzeugen des Beispiels 25 beobachtet wurde.The performance of the 2.5 micron Al 2 O, coated insert was clearly better than that of the uncoated cemented carbide insert of the same substrate composition. Investigations with other layer thicknesses have shown that the optimum thickness for this type of processing (e.g. high-temperature alloys) is in the range of 1-3 microns. Thicknesses greater than 3 microns lead to reduced tool life in these tests. The excellent strength of the AlpO- coated tool is well demonstrated by the rapid destruction of the tool according to Example 27 consisting of solid AlpO, while neither breakage nor machining was observed in the case of the AlpO- coated tools of Example 25.

2098A9/Ö8982098A9 / Ö898

Claims (14)

PatentansprücheClaims 1. Beschichtetes Sinterkarbid-Produkt hoher Festigkeit und hoher Abnutzungsbeständigkeit, gekennzeichnet durch ein Sinterkarbid-Substrat und eine vollständig dichte Schicht von 1-20 Mikron Dicke, die im wesentlichen aus alpha-Aluminiumoxyd besteht, das fest mit dem Sinterkarbid-Substrat verbunden ist, wobei das bes_chichtete Sinterkarbid-Produkt eine Abnutzungsbeständigkeit aufweist, die1. Coated cemented carbide product of high strength and high wear resistance, featured through one cemented carbide substrate and one completely dense layer 1-20 microns thick, consisting essentially of alpha-aluminum oxide that is firmly attached to the cemented carbide substrate is connected, wherein the coated cemented carbide product has a wear resistance that im wesentlichen äquivalent der von Schneidmaterialien auf Aluminiumoxydbasis ist und eine Bruchfestigkeit von mindestens etwa 10500 kg/cm2 hat.is substantially equivalent to that of alumina-based cutting materials and has a breaking strength of at least about 10500 kg / cm 2 . 2. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chn e t , daß das Sinterkarbid-Substrat Wolframkarbid und eine Kobaltmatrix umfaßt.2. Product according to claim 1, characterized in that the cemented carbide substrate and tungsten carbide Cobalt matrix includes. 3. Produkt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es die Form eines wegwerfbaren Schneideinsatzee für die Bearbeitung von Metall und anderen Materialien hat.3. Product according to claim 1, characterized in that that it takes the form of a disposable cutting insert for machining metal and other materials. 4. Beschichteter Sinterkarbideinsatz nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß er eine zentral angeordnete öffnung aufweist, und daß der Einsatz so gestaltet ist, daß er in einem Werkzeughalter mit Stift montiert werden kann.4. Coated cemented carbide insert according to claim 3 »characterized in that it has a central has arranged opening, and that the insert is designed so that it can be mounted in a tool holder with a pin can. 5. Produkt nach Anspruch !,dadurch gekennzei chn e t , daß die Beschichtung weniger als 15 Mik—ron Dicke hat.5. Product according to claim!, Characterized marked chn e t that the coating is less than 15 microns thick. 6. Produkt nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterkarbid-Substrat Titankarbid und eine Matrix ausgewählt au3 Eisen, Nickel und Kobalt umfaßt. 6. Product according to claim 1, characterized in that the cemented carbide substrate comprises titanium carbide and a matrix selected from iron, nickel and cobalt . 209849/0898209849/0898 fifi 7. Produkt nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet , daß das Sinterkarbid-Substrat Tantalkarbid und eine Matrix ausgewählt aus Eisen, Nickel und Kobalt umfaßt .7. Product according to claim 1, characterized in that the cemented carbide substrate comprises tantalum carbide and a matrix selected from iron, nickel and cobalt . 8. Produkt nach Anspruch !,dadurch gekenn zeichnet , daß das Sinterkarbid-Substrat im wesentlichen aus Wolframkarbid, Titankarbid und Tantalkarbid und einer Kobaltmatrix besteht.8. Product according to claim!, Characterized marked that the cemented carbide substrate consists essentially of tungsten carbide, titanium carbide and tantalum carbide and a cobalt matrix. 9. Hochfestes, eine große Abnutzungsbeständigkeit aufweisendes, beschichtetes Sinterkarbid-Produkt, gekennzeichnet durch ein Sinterkarbid-Substrat und eine vollständig dichte alpha-Aluminiumoxyd-Beschichtung von 1-20 Mikron Dicke, die fest mit dem Sinterkarbid-Substrat durch eine intermediäre Schicht aus einem Eisengruppenmetall-Aluminat verbunden ist, wobei das beschichtete Sinterkarbid-Produkt eine Abnutzungsbeständigkeit aufweist, die im wesentlichen der von aus Aluminiumoxyd bestehenden Schneidmaterialien entspricht und eine Bruchfestigkeit von mindestens etwa 10 500.9. High strength, high wear resistance, coated cemented carbide product, marked through a cemented carbide substrate and a fully dense alpha-aluminum oxide coating from 1-20 Micron thickness firmly attached to the cemented carbide substrate through an intermediate layer of an iron group metal aluminate is connected, the coated cemented carbide product having a wear resistance that is substantially corresponds to that of cutting materials made of aluminum oxide and has a breaking strength of at least about 10 500. ρ kg/cm hat.has ρ kg / cm. 10. Produkt nach/ftnspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die intermediäre Schicht Kobalt-Aluminat ist.10. Product according to / ftnspruch 9, characterized in that that the intermediate layer is cobalt aluminate. 11. Produkt nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Oberfläche des Substrates eine eta-Phasen-Schicht aufweist.11. Product according to claim 2, characterized in that that the surface of the substrate has an eta-phase layer. 12. Verfahren zur Beschichtung eines Sinterkarbid-Substrates mit einer vollständig dichten Schicht, die im wesentlichen aus alpha-Aluminiumoxyd in einer Dicke von 1-20 Mikron besteht, dadurch gekennzeichnet , daß man einen Aluminiumhalogeniddampf, Wasserdampf und Wasserstoffgas über das Karbidsubstrat bei einer Temperatur von etwa 90°0 - 125O°C leitet, wobei das Verhältnis von Wasserdampf zu Wasserstoff-12. A method for coating a cemented carbide substrate with a completely dense layer, which consists essentially of alpha-aluminum oxide is 1-20 microns thick, characterized in that an aluminum halide vapor, water vapor and hydrogen gas are over the carbide substrate at a temperature of about 90 ° 0-1250 ° C conducts, whereby the ratio of water vapor to hydrogen 209849/0898209849/0898 ÖOÖO gas zwischen 0,025 und 2,0 liegt.gas is between 0.025 and 2.0. 13. Verfahren nach Anspruch 12,dadurch gekennzeichnet, daß das Aluminiumhalogenid Aluminiumchlorid ist.13. The method according to claim 12, characterized in that that the aluminum halide is aluminum chloride. 14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserdampf während des Beschichtungsverfahrens durch die Umsetzung von Wasserstoff mit COp-Gas gebildet wird.14. The method according to claim 12, characterized in that the water vapor during the coating process is formed by the reaction of hydrogen with COp gas. 209849/0898209849/0898
DE19722225135 1971-05-26 1972-05-24 Cutting insert Granted DE2225135B2 (en)

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US14724071A 1971-05-26 1971-05-26
US20935471A 1971-12-17 1971-12-17

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