ES2586479T3

ES2586479T3 - Herramienta de corte recubierta con alúmina con límites de grano de alúmina en zigzag

Info

Publication number: ES2586479T3
Application number: ES14153355.4T
Authority: ES
Inventors: Sakari Ruppi; Dirk Stiens
Original assignee: Walter AG
Current assignee: Walter AG
Priority date: 2014-01-30
Filing date: 2014-01-30
Publication date: 2016-10-14
Anticipated expiration: 2034-01-30
Also published as: EP2902528B1; EP2902528A1; WO2015113866A1

Abstract

Elemento de inserción de herramienta de corte recubierta que consiste en un sustrato de carburo cementado, cermet, materiales de cerámica, acero o nitruro de boro cúbico que tiene depositado sobre el mismo un recubrimiento con un grosor total de un máximo de 60 μm que consiste en una o más capas refractarias que comprenden una capa resistente al desgaste externa de α-Al2O3 con un grosor de 2 a 45 μm depositada mediante deposición química en fase de vapor (CVD), caracterizado porque cuando se observa en una microfotografía de SEM de una sección transversal de la capa de α-Al2O3, la capa de α-Al2O3 tiene una estructura de granos α-Al2O3 esencialmente columnar, y los límites de grano de al menos 1 de cada 25 granos de α-Al2O3, preferiblemente al menos 5 de cada 25 granos de α-Al2O3, más preferiblemente al menos 15 de cada 25 granos de α-Al2O3, a lo largo de la longitud de los límites de grano, experimentan al menos 3, preferiblemente al menos 4, más preferiblemente al menos 5, cambios de dirección, en el que cada cambio de dirección de dos secciones vecinas del mismo límite de grano está a un ángulo de desde 15 hasta 165 grados, preferiblemente desde 30 hasta 150 grados, más preferiblemente desde 45 hasta 135 grados.

Description

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descripcion

Herramienta de corte recubierta con alumina con Ifmites de grano de alumina en zigzag Campo de la invencion

La presente invencion se refiere a un elemento de insercion de herramienta de corte recubierta y a un metodo de fabricacion del mismo, consistiendo el elemento de insercion de herramienta de corte recubierta en un sustrato de carburo cementado, cermet, materiales de ceramica, acero o nitruro de boro cubico al menos parcialmente recubierto con un recubrimiento con un grosor total de un maximo de 60 |im que consiste en una o mas capas refractarias que comprenden una capa resistente al desgaste externa de a-A^Oa con un grosor de 2 a 45 |im depositada mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD).

Antecedentes de la invencion

El control del polimorfo a-A^Oa a escala industrial se logro a comienzos de la decada de 1990 con productos comerciales basados en la patente estadounidense 5.137.774. Los documentos US 5.654.035, US 5.980.988, US 7.442.431 y US 5.863.640 describen la deposicion de recubrimientos de a-Al20a con textura de fibra preferida. El documento US 6.333.103 describe un metodo modificado para controlar la nucleacion y el crecimiento de a-Al20a sobre el piano (1 0 10). El documento US 6.869.668 describe un metodo para obtener una fuerte textura (1 0 0) en a-Al20a usando ZrCl4 como agente de modificacion de la textura. Los procedimientos de la tecnica anterior comentados anteriormente usan temperaturas de deposicion de aproximadamente 1000oC. El documento US 7.094.447 describe una tecnica para lograr una textura (0 1 2) pronunciada. Se dan a conocer tecnicas de deposicion para producir texturas (l 0 4) y (1 1 6) pronunciadas en los documentos US 7.442.432 y US 7.455.900, respectivamente. Los documentos US 7.993.742 y US 7.923.101 dan a conocer capas de alumina con textura (0 0 1). Se comparan las capas de alumina con textura (0 1 2), (1 0 4) y (0 0 1) y se encuentra que la textura (0 0 l) es superior con respecto a las otras texturas. En las divulgaciones anteriormente mencionadas, las texturas de las capas de a-Al20a se determinaron usando XRD y se cuantificaron calculando los coeficientes de textura (TC) usando la formula de Harris. En los documentos US 7.763.346 y US 7.201.956, se ha usado EBSD para definir la textura (0 0 1), y la textura se cuantifica mediante la inclinacion del piano basal (0 0 1) con respecto a la superficie de recubrimiento. Las capas de a-Al20a texturizadas estan compuestas por granos columnares y los granos de a-Al20a se terminan en facetas que tienen un angulo relativamente grande con respecto a la superficie de sustrato dando como resultado una morfologfa de superficie rugosa.

El documento US 7.923.101 describe cierto grado de aplanamiento de la superficie de una capa de a-Al20a con una textura (0 0 1). El documento US 2012/003452 describe que se han obtenido superficies con la parte superior plana en capas de a-Al20a que contienen uno o mas elementos seleccionados de un grupo que consiste en Ti, Y, Zr, Cr y B. Estas capas se depositan sobre una capa de a-Al20a, que a su vez se deposita sobre una pelfcula de AI2O3 delgada sometida a tratamiento termico.

El documento US 7.597.511 da a conocer una herramienta de corte recubierta en superficie que comprende un sustrato de cermet basado en carbonitruro de titanio 0 carburo cementado con una capa de recubrimiento dura que incluye una capa inferior de un compuesto de Ti con un grosor de capa promedio total de 3 a 20 |im, y formandose una capa de AIZrO superior en un procedimiento de CVD en 2 etapas que requiere ZrCl4, describiendose la capa superior como capa de AIZrO “reformada”. Se mostro que la capa de AIZrO “reformada” tema una estructura con granos de cristal que teman una forma poligonal uniforme con un tamano de partfcula grande en el piano perpendicular a la direccion de grosor y una forma alargada en la direccion de grosor con una superficie uniforme. Se describe que el recubrimiento muestra un buen rendimiento de corte, sin embargo, se sabe generalmente que la deposicion de oxido de Zr ademas de oxido de Al aumenta el coste de produccion e impone altas demandas sobre la seguridad operativa debido a la autoinflamabilidad de Zr recien pulido.

El documento W02013/038000 Al da a conocer una herramienta de corte con un recubrimiento de alumina alfa realizado mediante un metodo de CVD. El documento enfatiza la importancia de las propiedades de los Ifmites de grano.

Objeto de la invencion

Un objeto de la presente invencion era proporcionar un elemento de insercion de herramienta de corte recubierta con un recubrimiento que comprendiera a-Al20a que muestre propiedades mecanicas mejoradas, especialmente resistencia al desgaste de cantos y resistencia al desconchado de bordes potenciadas, lo cual es importante en muchas aplicaciones de corte de metales, especialmente en corte de fundiciones.

Descripcion de la invencion

Segun la presente invencion se proporciona un elemento de insercion de herramienta de corte recubierta que consiste en un sustrato de carburo cementado, cermet, materiales de ceramica, acero 0 nitruro de boro cubico que tiene depositado sobre el mismo un recubrimiento con un grosor total de un maximo de 60 |im que consiste en una 0

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mas capas refractarias que comprenden una capa resistente al desgaste externa de a-Al203 con un grosor de 2 a 45 |im depositada mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD), en el que

cuando se observa en una microfotograffa de SEM de una seccion transversal de la capa de a-A^03,

la capa de a-A^03 tiene una estructura de granos a-Al203 esencialmente columnar, y

los Kmites de grano de al menos 1 de cada 25 granos de a-A^03, preferiblemente al menos 5 de cada 25 granos de a-Al203, mas preferiblemente al menos 15 de cada 25 granos de a-A^03, a lo largo de la longitud de los Kmites de grano, experimentan al menos 3, preferiblemente al menos 4, mas preferiblemente al menos 5, cambios de direccion, en el que cada cambio de direccion de dos secciones vecinas del mismo Ifmite de grano esta a un angulo de desde 15 hasta 165 grados, preferiblemente desde 30 hasta 150 grados, mas preferiblemente desde 45 hasta 135 grados.

Segun la presente invencion tambien se proporciona un metodo de fabricacion de un elemento de insercion de herramienta de corte recubierta que comprende las etapas de recubrir un sustrato de carburo cementado, cermet, materiales de ceramica, acero o nitruro de boro cubico con un recubrimiento con un grosor total de un maximo de 60 |im que consiste en una o mas capas refractarias que comprenden una capa resistente al desgaste externa de a- AI2O3 con un grosor de 2 a 45 |im depositada mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD) a partir de una mezcla de gases de reaccion que comprende H2, CO2, AICI3, HCI y X, seleccionandose X de H2S, SF6, SO2 y combinaciones de los mismos, y comprendiendo ademas opcionalmente la mezcla de gases de reaccion adiciones de N2, Ar, CO o combinaciones de los mismos, en el que

el procedimiento de deposicion de la capa de a-A^03 comprende las etapas de cambiar periodicamente las condiciones de procedimiento para depositar a-Al203 al menos 3 veces, seleccionandose las condiciones de procedimiento de aquellas que, cuando se aplican para depositar una unica capa de a-A^03 con un grosor de al menos 4 |im, son utiles para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(h k I) > 3, seleccionandose el coeficiente de textura de TC(0 0 12), TC(1 0 0), TC(1 1 0), TC(1 0 4) y TC(0 1 2) y definiendose de la siguiente manera:

TC{hk l) =

I (hkl) I0(h k l)

1 ^ I (hkl) T1 n 7a I0(hkl)

en el que

I (h k I) = intensidad medida de la reflexion (hkl)

lo (h k I) = intensidad de patron de los datos de difraccion de polvos de patron segun la tarjeta de JCPDF n.0 42-1468

n = numero de reflexiones usadas en el calculo, mediante lo cual las reflexiones (hkl) usadas son: (0 1 2), (1 0 4), (1 1 0), (1 1 3), (1 1 6), (3 0 0) y (0 0 12),

en el que un cambio de una condicion de procedimiento a otra condicion de procedimiento da como resultado un cambio de direccion de la direccion de crecimiento de Ifmites de grano de a-A^03, en el que cada cambio de direccion de dos secciones vecinas del mismo Ifmite de grano esta a un angulo de desde 15 hasta 165 grados, preferiblemente desde 30 hasta 150 grados, mas preferiblemente desde 45 hasta 135 grados, observable en una microfotograffa de SEM de una seccion transversal de la capa de a-A^03 para al menos 1 de cada 25 granos de a- AI2O3, preferiblemente al menos 5 de cada 25 granos de a-A^03, mas preferiblemente al menos 15 de cada 25 granos de a-A^03.

Ademas de la textura de fibra de un recubrimiento de un elemento de insercion de herramienta de corte recubierta, hay propiedades de materiales adicionales, todavfa no aprovechadas completamente, que afectan fuertemente a las propiedades de un recubrimiento, tales como las propiedades de los Ifmites de grano. Los Ifmites de grano tienen una influencia significativa sobre las propiedades de materiales, tales como propiedades de crecimiento de granos, fluencia, difusion, electricas, opticas y mecanicas. Propiedades importantes que deben considerarse son, por ejemplo, la densidad de Kmites de grano en el material, la composicion qmmica de la superficie de contacto y la cristalograffa, es decir las orientaciones de pianos de Ifmites de grano y orientacion erronea de granos. La presente invencion proporciona un nuevo metodo para modificar 0 modificar por ingeniena los Kmites de grano de recubrimientos de a-Al203. Los granos de a-A^03 de la tecnica anterior son esencialmente columnares con Kmites de grano rectos, mientras que la presente invencion proporciona Ifmites de grano que cambian su direccion de crecimiento varias veces a lo largo de la longitud de los granos a-A^03 columnares, denominados en el presente documento Kmites “en zigzag”. Los Ifmites “en zigzag” de la presente invencion potencian la resistencia del Kmite de grano, y por tanto, las propiedades mecanicas del recubrimiento. Segun la presente invencion los Ifmites “en zigzag” pueden describirse, por ejemplo, mediante formas triangulares, formas de dientes de sierra, formas de ondas cuadradas 0 formas de ondas sinusoidales y combinaciones de las mismas, mediante lo cual las longitudes de onda

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y amplitudes de Ios Kmites “en zigzag” son de desde aproximadamente 0,05 |im hasta varios |im. Por tanto, el cambio de direccion de la direccion de crecimiento del Ifmite de grano no tiene que formar necesariamente un angulo agudo. Queda claro para el experto en la tecnica, y queda abarcado en la presente invencion, que un cambio de direccion de este tipo tambien puede producirse de una manera curvada. Independientemente de la forma del cambio de direccion entre dos secciones vecinas del mismo Kmite de grano, el cambio de direccion define un angulo entre esas dos secciones vecinas de desde 15 hasta 165 grados. Si el cambio de direccion se produce de una manera curvada, el angulo del cambio de direccion es el angulo entre las primeras regiones esencialmente rectas de las dos secciones vecinas Junto al punto o la region del cambio de direccion.

La textura de fibra global de la capa de a-A^Oa de la presente invencion se determina habitualmente mediante las primeras condiciones de procedimiento para depositar una capa de a-A^Oa, aunque las condiciones de procedimiento se cambien periodicamente durante el procedimiento para depositar toda la capa de a-Al20a.

Se ha encontrado sorprendentemente que puede obtenerse una morfolog^a de superficie muy lisa mediante el metodo de deposicion de la presente invencion. El metodo de la presente invencion de cambiar periodicamente las condiciones de crecimiento para alterar las direcciones de Ios Ifmites de grano es util para contribuir a la formacion de granos de parte superior plana y alisar la superficie de la capa de a-Al20a. Entonces, la superficie de la capa de a-Al20a de la presente invencion esta dominada por granos pianos relativamente grandes con rugosidad reducida.

Las capas de a-Al20a de la tecnica anterior que tienen un grosor de aproximadamente 8-10 |im, sin capas superiores y sin tratamientos posteriores, muestran una rugosidad (Ra) de desde aproximadamente 0,30 hasta 0,35 |im o superior. En contraste con eso, las capas de a-Al20a segun la presente invencion pueden mostrar valores de rugosidad (Ra) mucho menores, de desde aproximadamente 0,05 hasta 0,2 |im, preferiblemente desde aproximadamente 0,05 hasta 0,15 |im o menos, medido con una capa de a-Al20a sin capas superiores y sin tratamientos posteriores. Por consiguiente, segun la invencion, pueden lograrse valores de rugosidad (Ra) de Ios recubrimientos que son al menos un 50-60% menores que Ios de Ios recubrimientos producidos segun la tecnica anterior con composicion comparable y el mismo grosor. Capas de a-Al20a mas delgadas con un grosor de desde aproximadamente 4 hasta 8 |im, cuando se producen segun la invencion, pueden mostrar valores de rugosidad (Ra) incluso inferiores, de desde aproximadamente 0,04 hasta aproximadamente 0,15, preferiblemente desde aproximadamente 0,03 hasta aproximadamente 0,10 |im.

Si se deposita una capa superior encima de una capa de a-Al20a lisa de la presente invencion, la rugosidad de la capa superior tambien es muy lisa, aunque la rugosidad (Ra) medida de la capa superior puede ser ligeramente mayor que la rugosidad medida directamente sobre la capa de a-Al20a segun se deposita. Sin embargo, cuando la capa superior se deposita como una multicapa de subcapas delgadas, Ios valores de rugosidad pueden ser casi iguales al medido directamente con la capa de a-Al20a segun se deposita segun la invencion.

Las capas de a-Al20a de la presente invencion muestran propiedades mecanicas potenciadas, tales como resistencia al desgaste de cantos y resistencia al desconchado de bordes meJoradas, que son especialmente utiles en el corte interrumpido de aceros y fundiciones. Los recubrimientos de la presente invencion reducen la tendencia al desconchado de bordes, especialmente durante Ios primeros momentos cuando la herramienta esta entrando en el material de la pieza de trabaJo. La deposicion de TiAIN o TiAlCN cubicos como material de capa superior potencia considerablemente el rendimiento de la herramienta en operaciones de corte interrumpidas con respecto a la tecnica anterior. El acabado de superficie y el rendimiento de recubrimientos superiores de TiAIN o TiAlcN cubicos pueden meJorarse adicionalmente depositando estas capas como multicapas como tales o Junto con otros materiales cubicos, tales como TiN, o fases hexagonales, tales como AlN o TiAlN, formados como resultado de condiciones de deposicion o reacciones oscilantes o debido a procedimientos de autoorganizacion durante la deposicion o Ios tratamientos termicos.

Una morfolog^a de superficie plana y lisa del recubrimiento de la presente invencion proporciona un aspecto atractivo y tecnicamente beneficioso del recubrimiento. Los recubrimientos de la presente invencion muestran una superficie de herramienta brillante de alta calidad con baJa rugosidad de superficie, Io cual, ademas de Ios efectos opticos, permiten una deteccion del desgaste mas facil que recubrimientos de la tecnica anterior.

Definiciones:

Las siguientes definiciones definiran terminos usados en la presente descripcion y reivindicaciones para describir la presente invencion.

El termino “textura de fibra”, o denominado de manera abreviada “textura”, tal como se usa en el presente documento y tal como se usa generalmente en relacion con pelfculas delgadas producidas mediante deposicion en fase de vapor, distingue la orientacion de Ios granos en crecimiento de la orientacion al azar. Habitualmente se distinguen tres tipos de texturas en las pelfculas y Ios recubrimientos delgados: textura al azar, cuando Ios granos no tienen ninguna orientacion preferida; textura de fibra, en la que Ios granos en el recubrimiento estan orientados de tal manera que se encuentra que un conJunto de pianos cristalograficos geometricamente equivalentes {h k l} estan orientados de manera preferencial en paralelo al sustrato, mientras que hay un grado de libertad de rotacion de Ios

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granos alrededor del eje de fibra que es perpendicular a este piano, y por tanto orlentado de manera preferenclal en perpendicular al sustrato; y alineacion epitaxial (o textura en piano) en sustratos monocristalinos, en la que una alineacion en piano fija los tres ejes del grano con respecto al sustrato. Se enfatiza que todos los recubrimientos comentados en la bibliograffa de patentes anteriores as^ como en el presente documento muestran una textura de fibra, y por tanto el termino “textura (h k l)” significa una textura de fibra con los pianos {h k l} orientados de manera preferencial en paralelo a la superficie de sustrato.

El piano cristalografico de un cristal se define por los indices de Miller-Bravais, h, k, i y I, expresados en la notacion de 3 indices omitiendo el mdice i [i = -(h+k)], es decir piano cristalografico {h k l}. Un crecimiento “preferido” a lo largo de la direccion cristalografica <h k l> significa que el crecimiento a lo largo de la direccion cristalografica <h k l> se produce con mayor frecuencia que el crecimiento a lo largo de otras direcciones cristalograficas. Debe indicarse que la terminolog^a “crecimiento a lo largo de la direccion cristalografica <h k l>”, con respecto a una textura de fibra (h k l) con orientacion preferida de pianos {h k l} en paralelo al sustrato, solo es apropiada cuando la direccion <h k l> es perpendicular a los pianos {h k l}. Esto no es generalmente valido para todas las direcciones cristalograficas y pianos en el sistema cristalino trigonal-hexagonal al que pertenece a-Al203, sin embargo, sf es cierto para los pares correspondientes de direcciones y pianos <1 0 0> y {1 0 0}, <1 1 0> y {1 1 0}, y <0 0 1 > y {0 0 1}, respectivamente. Las direcciones y pianos <0 1 2> y {0 1 2}, y <1 0 4> y {1 0 4}, respectivamente, no son perpendiculares entre sf Por tanto, para la definicion de orientacion cristalografica preferida de capas de a-A^03 depositadas y para las condiciones de crecimiento, en la presente solicitud, se hace referenda a la textura, definida por el coeficiente de textura TC, en vez de la direccion cristalografica del crecimiento.

El coeficiente de textura TC se calcula usando la formula de Harris basandose en un conjunto definido de reflexiones de XRD medidas en la muestra respectiva. Las intensidades de las reflexiones de XRD se normalizan usando una tarjeta de JCPDF que indica las intensidades de las reflexiones de XRD del mismo material, por ejemplo a-Al203, pero con orientacion al azar, tal como en un polvo del material. Un coeficiente de textura TC (h k l) > 1 de una capa de material cristalino es una indicacion de que los granos del material cristalino estan orientados con su piano cristalografico {h k l} en paralelo a la superficie de sustrato de manera mas frecuente que en una distribucion al azar, al menos en comparacion con las reflexiones de XRD usadas en la formula de Harris para determinar el coeficiente de textura TC.

En la presente solicitud, se describe que los recubrimientos de a-A^03 tienen texturas (0 0 1), (1 0 0), (1 1 0), (1 0 4) y (0 1 2), respectivamente. Esto significa que los granos de a-A^03 de los recubrimientos estan orientados con sus pianos cristalograficos {0 0 1}, {1 0 0}, {1 1 0}, {1 0 4} o {0 1 2}, respectivamente, casi en paralelo a la superficie de sustrato de manera mas frecuente que en una distribucion al azar.

El piano cristalografico {0 0 1} es paralelo a los pianos cristalograficos {0 0 6} y {0 0 12} en el sistema cristalografico de a-Al203. El TC (0 0 1) se representa en el presente documento mediante TC (0 0 12). Se usa TC (0 0 12) en lugar de TC (0 0 6) ya que la reflexion de (0 0 6) a partir de a-A^03 se solapa parcialmente con una reflexion a partir de TiCN que se aplica con frecuencia como capa en el sistema de recubrimiento. El TC(1 0 0) se determina usando la reflexion de XRD de (3 0 0) de a-A^03.

Por “condiciones de procedimiento de (h k l)” o “etapa de (h k l)” quiere decirse que, si se usa tal condicion de procedimiento para depositar una unica capa de a-A^03 que tiene un grosor de mas de aproximadamente 4 |im, se obtendra un recubrimiento con a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(h k l) > 3.

La frase “piano de textura” se refiere al piano que sera paralelo al sustrato segun la textura definida determinada por

xrd.

Las condiciones de procedimiento de CVD, que son generalmente adecuadas para producir capas de a-Ah03 que tienen texturas (0 0 1), (1 0 0), (1 1 0), (1 0 4) y (0 1 2), se conocen generalmente en la tecnica y se describen en la bibliograffa cientffica y de patentes (vease por ejemplo las referencias de la tecnica anterior citadas anteriormente). La presente memoria descriptiva proporciona ejemplos adicionales de condiciones de procedimiento adecuadas. Con respecto a esto, debe indicarse que las condiciones de procedimiento de CVD para producir los recubrimientos texturizados mencionados anteriormente pueden variar dentro de un amplio intervalo. Por tanto, el alcance de la invencion y la definicion del objeto reivindicado para solucionar el problema subyacente no deberan limitarse a parametros de procedimiento de CVD y composiciones de gases de reaccion espedficos. En vez de eso, la presente invencion se basa en el sorprendente hallazgo de que se logran propiedades mejoradas de elementos de insercion de herramienta de corte recubierta mediante el metodo de la presente invencion depositando la capa de a-A^03 mediante las condiciones de procedimiento, tal como se define en el presente documento, especialmente un cambio en las condiciones de procedimiento para lograr un cambio en el ifmite de crecimiento de granos. Al conocer la presente invencion y el concepto detras de la misma, el experto encontrara facilmente los parametros de condiciones de procedimiento de CVD para obtener un crecimiento de cristales espedfico de este tipo de la capa de a-Al203, tal como se define segun la presente invencion. Tal como se menciono anteriormente, las condiciones de procedimiento para producir texturas de fibras o direcciones de crecimiento preferidas, respectivamente, de a-A^03 se conocen en la tecnica y se encuentran en la bibliograffa. Sin embargo, aplicar las secuencias espedficas de condiciones de procedimiento, tal como se define en el presente documento, para obtener ifmites de grano en

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zigzag, acabado de superficie mejorado, rugosidad de superficie reducida y propiedades mecanicas mejoradas resulto sorprendente y no se ha descrito nunca con anterioridad.

En una realizacion preferida del elemento de insercion de herramienta de corte recubierta de la presente invencion la distancia de pico a pico, medida a lo largo de la normal con respecto a la superficie de sustrato, desde un cambio de direccion hasta el siguiente cambio de direccion del mismo Kmite de grano es de desde 0,05 hasta 4 |im, preferiblemente desde 0,1 hasta 3 |im, mas preferiblemente desde 0,2 hasta 2 |im, y/o

la distancia de pico a pico, medida en paralelo a la superficie de sustrato, desde un cambio de direccion hasta el siguiente cambio de direccion del mismo Ifmite de grano es de desde 0,05 hasta 4 |im, preferiblemente desde 0,1 hasta 3 |im, mas preferiblemente desde 0,2 hasta 2 |im.

En otra realizacion del elemento de insercion de herramienta de corte recubierta de la presente invencion al menos el 70%, preferiblemente al menos el 80%, mas preferiblemente al menos el 90%, de los cristales de a-A^Oa que se extienden hacia la superficie exterior de la capa de a-Al203 se terminan en facetas perpendiculares a un eje dentro del intervalo de 0 a 35 grados, preferiblemente dentro del intervalo de 0 a 20 grados, mas preferiblemente dentro del intervalo de 0 a 10 grados con respecto a la normal de la superficie de sustrato, preferiblemente estas facetas que terminan los cristales de a-Al203 son pianos cristalograficos {0 0 1}. La orientacion de las facetas que terminan los cristales de a-Ah03 en la superficie exterior de la capa de a-Ah03 puede determinarse mediante EBSD o mediante microfotograffa de SEM de una seccion transversal de la capa.

En aun otra realizacion preferida de la presente invencion la superficie exterior de la capa de a-Ah03 en el estado segun se deposita y sin pulir tiene las siguientes caractensticas de rugosidad de superficie:

i) una rugosidad de superficie Ra de desde 0,05 hasta 0,2 |im, preferiblemente desde 0,05 hasta 0,15 |im, cuando la capa de a-Ah03 tiene un grosor de 8 |im o mas;

ii) una rugosidad de superficie Ra de desde 0,03 hasta 0,2 |im, preferiblemente desde 0,03 hasta 0,10 |im, cuando la capa de a-Ah03 tiene un grosor de menos de 8 |im,

mediante lo cual la rugosidad de superficie se mide en la capa de a-Ah03 en el estado segun se deposita sin capas superiores y sin tratamiento posterior.

En aun otra realizacion preferida del elemento de insercion de herramienta de corte recubierta de la presente invencion la textura de fibra global de toda la capa de a-Ah03 se caracteriza por

un coeficiente de textura TC (0 0 12) > 3, definiendose el TC (0 0 12) de la siguiente manera:

7r(0012)

70 (0 012)

n ^ L (hkl)

un coeficiente de textura TC (3 0 0) > 3, definiendose el TC (3 0 0) de la siguiente manera:

rc(30 0)

/o(3 0 0)

n „_i I0(hkl)

un coeficiente de textura TC (1 1 0) > 3, definiendose el TC (1 1 0) de la siguiente manera:

7r(iio)

/o(110)

j. i ytwi)

nhhihkl)

un coeficiente de textura TC (1 0 4) > 3, definiendose el TC (1 0 4) de la siguiente manera:

TC (10 4)

70(10 4)

n IQ(hkl)

un coeficiente de textura TC (0 1 2) > 3, definiendose el TC (0 1 2) de la siguiente manera:

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rc(0i2) =

7(012)

/0(012)

i ^ i(hki) T1

rc£/0(M/)_

en el que

I (h k l) = intensidad medida de la reflexion (hkl)

Io (h k l) = intensidad de patron de los datos de difraccion de polvos de patron segun la tarjeta de JCPDF n.0 42-1468

n = numero de reflexiones usadas en el calculo, mediante lo cual las reflexiones (hkl) usadas son: (0 1 2), (1 0 4), (1 1 0), (1 1 3), (1 1 6), (3 0 0) y (0 0 12).

A continuacion se describe el metodo para medir el coeficiente de textura TC.

En aun otra realizacion preferida del elemento de insercion de herramienta de corte recubierta de la presente invencion el recubrimiento comprende un recubrimiento superior con un grosor de entre 0,1 y 3 |im, preferiblemente entre 0,2 y 2 |im, mas preferiblemente entre 0,5 y 1,5 |im, mediante CVD encima de la capa de a-AhOa, consistiendo el recubrimiento superior en capas de TiN, TiC, TiCN, ZrN, ZrCN, HfN, HfCN, VC, TiAIN, TiAICN, AIN o combinaciones o multicapas de los mismos.

Aunque la capa de alumina de la presente invencion puede ser la capa mas superior de todo el recubrimiento, se prefiere proporcionar, al menos parcialmente, un recubrimiento superior encima de la capa de a-A^Oa. Por tanto, en aun otra realizacion preferida de la presente invencion el recubrimiento comprende un recubrimiento superior con un grosor de entre 0,1 y 3 |im, preferiblemente entre 0,2 y 2 |im, mas preferiblemente entre 0,5 y 1,5 |im, depositado mediante CVD encima de la capa de a-A^Oa, consistiendo el recubrimiento superior en capas de TiN, TiC, TiCN, ZrN, ZrCN, HfN, HfCN, VC, TiAiN, TiAICN, AIN o combinaciones o multicapas de los mismos.

La capa de recubrimiento superior encima de la capa de a-A^Oa puede proporcionarse como un indicador de desgaste y/o como una capa con otras funciones. Para la deteccion del desgaste, el recubrimiento debe terminarse preferiblemente mediante un material de recubrimiento coloreado, tal como TiN, TiCN o AIN. Tambien pueden producirse colores, tales como azul, verde o violeta, mediante oxidacion u oxidacion anodica de los recubrimientos mencionados anteriormente. Las tecnicas para producir recubrimientos coloreados mediante oxidacion u oxidacion anodica se conocen y describen en la bibliograffa.

La presente invencion tambien incluye aquellas realizaciones en las que solo partes de las areas de superficie del elemento de insercion de herramienta de corte, preferiblemente la cara de ataque del elemento de insercion de herramienta de corte, comprenderan la capa de a-A^Oa como la capa mas externa mientras que las areas de superficie restantes se cubriran con el recubrimiento superior como la capa mas externa. Estas realizaciones pueden producirse eliminando el recubrimiento superior depositado mediante pulido o cualquier otro metodo bien conocido de las areas en las que la capa de a-A^Oa sera la capa mas externa.

En aun otra realizacion preferida de la presente invencion el recubrimiento comprende una o mas capas refractarias sobre el sustrato y por debajo de la capa de a-AhOa, en el que la una o mas capas refractarias que consisten en carburo, nitruro, carbonitruro, oxicarbonitruro o borocarbonitruro de uno o mas de Ti, Al, Zr, V y Hf, o combinaciones de los mismos, se depositan mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD) o deposicion qmmica en fase de vapor a temperatura moderada (MT-CVD) y teniendo cada capa refractaria un grosor de desde 0,5 hasta 20 |im, preferiblemente desde 1 hasta 10 |im.

En aun otra realizacion preferida de la presente invencion la primera capa refractaria inmediatamente encima de y en contacto con la superficie de sustrato consiste en carburo, nitruro, carbonitruro, oxicarbonitruro, oxinitruro o borocarbonitruro de uno o mas de Ti, Al, Zr, V, Hf o combinaciones o multicapas de los mismos, preferiblemente Ti(C,N), TiN, TiC, Ti(B,C,N), HfN, Zr(C,N) o combinaciones o multicapas de los mismos. Mas preferiblemente la primera capa refractaria adyacente a la superficie de sustrato consiste en o comprende Ti(C,N). La primera capa refractaria se deposita mediante CVD o mT-CVD, y preferiblemente la primera capa refractaria tiene un grosor de desde 0,5 hasta 20 |im, mas preferiblemente desde 1 hasta 10 |im. Se ha encontrado que este tipo de primera capa refractaria en combinacion con el tipo de la invencion de capa de a-Al20a proporciona una buena resistencia global al desgaste.

Una primera capa refractaria particularmente adecuada comprende o consiste en oxidos, nitruros, carbonitruros u oxicarbonitruros de Ti y/o Al como capas individuales o multicapas, tales como fases de TiN, Ti(C,N), AIN hexagonal, TiAIN cubico o hexagonal, TiAION, TiAICN, TiAIOCN, Al20a metaestable o estable o combinaciones de las mismas, preferiblemente Tii-xAlxN o Tii-xAlxCyNz cubico con x >0,7 depositado por medio de deposicion qmmica en fase de vapor a baja presion a temperatura moderada (LPMT-CVD). El Tii-xAlxN o Tii-xAlxCyNz cubico puede depositarse conjuntamente junto con capas de AIN hexagonal, TiAIN o TiAICN. Las capas de fase hexagonal deben ser muy delgadas en comparacion con las capas cubicas, preferiblemente de menos de aproximadamente 50 nm, mas

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preferiblemente menos de 20 nm. Las capas de LP-MT-CVD se depositan a una temperatura de 600-850oC, preferiblemente 650-750oc y a una presion en el intervalo de 2 a 50 mbar, preferiblemente menos de 10 mbar.

Tambien se prefiere particularmente cuando la primera capa refractaria comprende como capa mas baja en contacto directo con el sustrato una capa que consiste en TiN depositado usando CVD o MT-CVD o LP-MT-CVD, y que tiene un grosor de menos de 5 |im, preferiblemente desde 0,3 hasta 3 |im, mas preferiblemente desde 0,5 hasta 2 |im. Se ha encontrado que proporcionar este tipo de capa mas baja en contacto directo con la superficie de sustrato mejora la adhesion de la primera capa refractaria y, por tanto, tambien la adhesion de la capa de a-A^03 de la presente invencion.

En aun otra realizacion preferida de la presente invencion la capa refractaria inmediatamente debajo de y en contacto con la capa de a-A^03 consiste en (Ti,AI)N cubico o (Ti,AI)(C,N) cubico o en una estructura multicapa que consiste en capas alternantes de (Ti,AI)N cubico o (Ti,Al)(C,N) cubico y una o mas capas refractarias que consisten en carburo, nitruro, carbonitruro, oxicarbonitruro o borocarbonitruro de uno o mas de Ti, Zr, V y Hf, o combinaciones de los mismos.

El sustrato del elemento de insercion de herramienta de corte de la presente invencion consiste en carburo cementado, cermet, materiales de ceramica, acero o nitruro de boro cubico. Sin embargo, en una realizacion preferida de la presente invencion el sustrato consiste en carburo cementado, preferiblemente en carburo cementado que consiste en del 4 al 12% en peso de Co, opcionalmente el 0,3-10% en peso de carburos cubicos, nitruros o carbonitruros de los metales de los grupos IVb, Vb y VIb de la tabla periodica, preferiblemente Ti, Nb, Ta o combinaciones de los mismos, y el resto de WC. Para aplicaciones de mecanizado de acero el sustrato de carburo cementado contiene preferiblemente del 7,0 al 9,0% en peso de los carburos cubicos, y para aplicaciones de mecanizado de fundicion el sustrato de carburo cementado contiene preferiblemente del 0,3 al 3,0% en peso de los carburos cubicos, tal como se definio anteriormente.

En otra realizacion preferida de la presente invencion el sustrato consiste en carburo cementado que comprende una zona de superficie enriquecida en fase de aglutinante que tiene un grosor de 5 a 30 |im, preferiblemente de 10 a 25 |im, desde la superficie de sustrato, teniendo la zona de superficie enriquecida en fase de aglutinante un contenido en Co que es al menos 1,5 veces mayor que en el nucleo del sustrato y teniendo un contenido en carburos cubicos que es de menos de 0,5 veces el contenido en carburos cubicos en el nucleo del sustrato. El grosor de la capa de a-Al203 en esta realizacion es preferiblemente de aproximadamente 4 a 12 |im, lo mas preferiblemente de 4 a 8 |im.

Preferiblemente, la zona de superficie enriquecida en fase de aglutinante del cuerpo de carburo cementado esta esencialmente libre de carburos cubicos. Proporcionar una zona de superficie enriquecida en fase de aglutinante potencia la tenacidad del sustrato y aumenta el rango de aplicacion de la herramienta de corte recubierta. Se prefieren particularmente sustratos que tienen una zona de superficie enriquecida en aglutinante para elementos de insercion de herramienta de corte para operaciones de corte de metal en acero, mientras que los elementos de insercion de herramienta de corte para operaciones de corte de metal en fundicion se producen preferiblemente sin zona de superficie enriquecida en fase de aglutinante.

En una realizacion preferida del metodo de la presente invencion el procedimiento de deposicion de la capa de a- AI2O3 comprende las etapas de cambiar periodicamente las condiciones de procedimiento para depositar a-A^03 entre dos condiciones de procedimiento diferentes, seleccionandose la primera condicion de procedimiento de una de las condiciones de procedimiento utiles para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(h k I) > 3, seleccionandose el coeficiente de textura de TC(0 0 12), TC(1 0 0), TC(1 1 0), TC(1 0 4) y TC(0 1 2), y seleccionandose la segunda condicion de procedimiento de una de las condiciones de procedimiento utiles para depositar una capa de a-Al203 que tiene un coeficiente de textura TC(h k I) > 3, seleccionandose el coeficiente de textura de TC(0 0 12), TC(1 0 0), TC(1 1 0), TC(1 0 4) y TC(0 1 2), preferiblemente la primera condicion de procedimiento es una condicion de procedimiento util para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(0 0 12) > 3, y la segunda condicion de procedimiento es una condicion de procedimiento util para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(1 1 0) > 3.

En otra realizacion preferida del metodo de la presente invencion el tiempo de deposicion para cada condicion de procedimiento de deposicion esta dentro del intervalo de 5 min a 180 min, preferiblemente dentro del intervalo de 10 min a 60 min, y/o durante el procedimiento de deposicion de la capa de a-A^03 las condiciones de procedimiento se cambian desde 3 hasta 100 veces, preferiblemente desde 4 hasta 80 veces, mas preferiblemente desde 5 hasta 60 veces.

Las etapas de deposicion segun la presente invencion 0 bien se siguen inmediatamente una detras de la otra, 0 bien pueden estar separadas en el procedimiento por etapas de purga usando H2, N2 0 Ar 0 combinaciones de los mismos. Las condiciones de deposicion, las duraciones de las etapas de deposicion y el numero de los ciclos influyen en la forma de onda de los Ifmites de grano. Los tiempos de deposicion para las condiciones de procedimiento alternantes (etapas) no son necesariamente iguales, sino que pueden variarse para optimizar las propiedades de capa. Por ejemplo, la primera etapa tiene preferiblemente una duracion mas larga que las etapas

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siguientes. Ademas, las etapas de deposicion en diferentes condiciones de deposicion pueden llevarse a cabo con diferentes duraciones para cada condicion. Ademas, la duracion de las etapas de deposicion y los ciclos pueden acortarse o alargarse gradualmente a lo largo de toda la deposicion de la capa de a-Al203. Se encuentra dentro del alcance del experto en la tecnica determinar que etapas, secuencias y duraciones de recubrimiento proporcionaran las mejores propiedades.

Segun una realizacion preferida del metodo de la invencion, los ciclos de deposicion estan compuestos por etapas de deposicion con duraciones iguales que se repiten a lo largo de todo el recubrimiento para producir Ifmites de grano con formas de onda esencialmente regulares. En otra realizacion preferida las etapas de deposicion con diferentes duraciones se repiten a lo largo de todo el recubrimiento para obtener formas de onda irregulares. En otra realizacion preferida, las etapas de procedimiento alternantes son mas cortas hacia la superficie de la capa de a- AI2O3 dando como resultado una amplitud y longitud de onda gradualmente decrecientes de los Kmites de grano en zigzag hacia la parte superior de la capa de a-A^03. En aun otra realizacion los tiempos de deposicion para las etapas de procedimiento alternantes son mas largos hacia la superficie de la capa de a-A^03 dando como resultado una amplitud y longitud de onda creciente de los Ifmites de grano en zigzag hacia la parte superior de la capa de a- AI2O3. En aun otra realizacion la capa de a-A^03 esta compuesta por al menos una capa de a-A^03 de la tecnica anterior junto con al menos una capa de a-A^03 segun la invencion.

En una realizacion preferida del metodo de la presente invencion las condiciones de procedimiento en la camara de reaccion de CVD utiles para depositar a-A^03 que tiene la textura de fibra (001) incluyen:

una presion en el intervalo de entre 10 y 100 mbar, preferiblemente entre 30 y 80 mbar,

una temperatura en el intervalo de 800oC a 1050oC, preferiblemente de 930oC a 1030oC,

y concentraciones de gases reactivos en los intervalos de

entre el 2% y el 7,5%, preferiblemente entre el 3% y el 5% de CO2,

entre el 0,5% y el 5%, preferiblemente entre el 1,5% y el 4% de HCI,

entre el 0,5% y el 5%, preferiblemente entre el 1,8% y el 4% de AICI3, y

entre el 0,2% y el 1,1%, preferiblemente entre el 0,3% y el 0,6% de X.

En una realizacion preferida del metodo de la presente invencion las condiciones de procedimiento en la camara de reaccion de CVD para depositar a-A^03 que tiene la textura de fibra (100) incluyen:

una presion en el intervalo de entre 200 y 300 mbar, preferiblemente de aproximadamente 250 mbar,

y concentraciones de gases reactivos en los intervalos de

mas del 6% de CO2,

entre el 5% y el 25%, preferiblemente entre el 5% y el 12% de HCI, entre el 0,5% y el 3%, preferiblemente entre el 1,0% y el 1,5% de AICI3, y menos del 0,35%, preferiblemente menos del 0,25% de X.

En una realizacion preferida del metodo de la presente invencion las condiciones de procedimiento en la camara de reaccion de CVD para depositar a-A^03 que tiene la textura de fibra (110) incluyen:

una presion en el intervalo de entre 150 y 200 mbar, preferiblemente de aproximadamente 150 mbar,

y concentraciones de gases reactivos en los intervalos de

mas del 5% de CO2,

entre el 5% y el 25%, preferiblemente entre el 5% y el 10% de HCI, entre el 0,5% y el 3%, preferiblemente entre el 1,0% y el 1,8% de AICI3, y menos del 0,35%, preferiblemente menos del 0,25% de X.

En una realizacion preferida del metodo de la presente invencion las condiciones de procedimiento en la camara de

reaccion de CVD para depositar a-Al203 que tiene la textura de fibra (104) incluyen:

una presion en el intervalo de entre 50 y 120 mbar, preferiblemente entre aproximadamente 100 y 120 mbar, una temperatura en el intervalo de 800oC a 1050oC, preferiblemente de 930oC a 1030oC, y concentraciones de gases reactivos en los intervalos de 5 el 3-5% de CO2,

entre el 1% y el 5%, preferiblemente entre el 1% y el 3% de HCl,

entre el 0,5% y el 3%, preferiblemente entre el 1,0% y el 1,8% de AICI3, y

entre el 0,2% y el 0,9%, preferiblemente entre el 0,3% y el 0,5% de X

el 2-10% en volumen, preferiblemente el 3-5% en volumen de CO.

10 En una realizacion preferida del metodo de la presente invencion las condiciones de procedimiento en la camara de reaccion de CVD para depositar a-Al203 que tiene la textura de fibra (012) incluyen:

una presion en el intervalo de entre 50 y 120 mbar, preferiblemente entre aproximadamente 50-80 mbar,

y concentraciones de gases reactivos en los intervalos de

15 el 3-5% de CO2,

entre el 1% y el 5%, preferiblemente entre el 2% y el 3% de HCl,

entre el 0,5% y el 3%, preferiblemente entre el 1,0% y el 1,8% de AICI3, y

menos del 0,35%, preferiblemente menos del 0,25% de X

el 2-10% en volumen, preferiblemente el 3-5% en volumen de CO.

20 En aun otra realizacion preferida del metodo de la presente invencion, en las condiciones de procedimiento para depositar la capa de a-A^03 el componente X es una combinacion de H2S y SF6. Esta combinacion de H2S y SF6 es particularmente adecuada para producir una textura (1 1 0) o (1 0 0) de la capa de a-A^03. Preferiblemente la proporcion en volumen de SF6 no supera el 15% de la cantidad en volumen de H2S.

En aun otra realizacion preferida del metodo de la presente invencion, las condiciones de procedimiento en la 25 camara de reaccion de CVD para depositar la capa de a-A^03 comprenden la adicion de N2, Ar, CO o combinaciones de los mismos mediante lo cual la suma de las proporciones en volumen de N2, Ar y CO no supera el 20% de la cantidad en volumen total de H2 en la mezcla de gases de reaccion. Anadiendo N2, Ar y/o CO es posible modificar las variaciones del grosor de recubrimiento y la velocidad de crecimiento a lo largo del reactor de CVD. Se encuentra dentro del alcance del experto en la tecnica ajustar estas adiciones al gas reactivo para lograr los perfiles 30 deseados de velocidad de crecimiento.

Breve descripcion de las figuras

La figura 1 muestra una presentacion esquematica de un procedimiento de recubrimiento segun la presente invencion que incluye tres ciclos de deposicion de a-A^03, estando cada ciclo compuesto por una etapa de deposicion (o 0 1) y una etapa de deposicion (1 1 0) con cambios de direccion del crecimiento de ffmite de grano en 35 las transiciones de una etapa de deposicion a la siguiente etapa de deposicion, indicados por la Imea en zigzag. La textura global esta definida por los parametros de procedimiento de la primera etapa de deposicion, que en este caso es una etapa de deposicion (0 0 1). La distancia de pico a pico, medida en paralelo a la superficie de sustrato, desde un cambio de direccion hasta el siguiente cambio de direccion del mismo ffmite de grano esta indicada por la doble flecha (a), y la distancia de pico a pico, medida a lo largo de la normal con respecto a la superficie de sustrato, 40 desde un cambio de direccion hasta el siguiente cambio de direccion del mismo ffmite de grano esta indicada por la doble flecha (b).

La figura 2 muestra una seccion transversal de una microfotograffa de SEM de un recubrimiento con una capa de a- AI2O3 con textura (0 0 1) segun la tecnica anterior. Los ffmites de grano de los granos de AI2O3 columnares son esencialmente rectos y no muestran una tendencia a la formacion de ffmites en zigzag en el sentido de la presente 45 invencion.

La figura 3 muestra una seccion transversal de una microfotograffa de SEM de un recubrimiento con una capa de a- AI2O3 con textura (0 0 1) segun la presente invencion. Los ffmites de grano de los granos AI2O3 columnares muestran

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claramente la formacion de ffmites en zigzag en el sentido de la presente invencion.

La figura 4 muestra una seccion transversal de una microfotograffa de SEM de un recubrimiento con una capa de a- AI2O3 con textura (0 0 1) segun la presente invencion, depositada alternando condiciones de procedimiento (0 0 1) y condiciones de procedimiento (1 1 0). La deposicion se inicio aplicando condiciones de procedimiento (0 0 1) durante 45 min, todas las etapas posteriores se llevaron a cabo durante una duracion de 30 min. La deposicion se termino mediante una etapa de condiciones de procedimiento (0 0 1).

La figura 5 muestra una seccion transversal de una microfotograffa de SEM de un recubrimiento con una capa de a- AI2O3 con textura (0 1 2) segun la presente invencion. Los ffmites de grano en zigzag pueden verse a lo largo de toda la capa. Los cambios de direccion pueden relacionarse claramente con el cambio de condiciones de procedimiento.

La figura 6 muestra el borde de corte de un elemento de insercion de herramienta de corte recubierto segun la tecnica anterior en una vista desde arriba (figura 6, parte izquierda) y en una vista lateral (figura 6, parte derecha).

La figura 7 muestra el borde de corte de un elemento de insercion de herramienta de corte recubierto segun la presente invencion en una vista desde arriba (figura 7, parte izquierda) y en una vista lateral (figura 7, parte derecha). Una comparacion de las figuras 6 y 7 revela que el recubrimiento segun la presente invencion mostro claramente menos desgaste de cantos y menos desgaste de crater que el recubrimiento segun la tecnica anterior.

metodos

Mediciones de difraccion de ravos X (XRD) y determinacion de TC

Se realizaron mediciones de difraccion de rayos X con un difractometro XRD3003PTS de GE Sensing and Inspection Technologies usando radiacion Ka de Cu. Se sometio el tubo de rayos X a 40 kV y 40 mA enfocados en un punto. Se uso un componente optico de haces paralelos que usaba una lente de colimacion policapilar con una apertura de medicion de tamano fijo en el lado primario, mediante lo cual se selecciono el area irradiada de la muestra para evitar un rebasamiento del haz de rayos X mas alla de la cara recubierta de la muestra. En el lado secundario se usaron una rendija de Soller con una divergencia de 0,4o y un filtro de Kp de Ni con un grosor de

0. 25.mm. Se realizaron barridos de 0-20 dentro del intervalo de angulo de 20o < 20 < 100o con incrementos de 0,25o. Se realizaron las mediciones sobre una cara plana del elemento de insercion recubierto, preferiblemente sobre la cara de canto. Se realizaron las mediciones directamente sobre la capa de alumina como la capa mas externa. Cualquier capa presente en el recubrimiento por encima de la capa de alumina que va a medirse, si la hay, se retira mediante un metodo que no influye sustancialmente sobre los resultados de medicion de XRD, por ejemplo ataque qmmico. Para el calculo del coeficiente de textura TC se usaron intensidades de altura de pico. Se aplicaron la sustraccion del fondo y un ajuste de picos parabolico con 5 puntos de medicion a los datos sin procesar de XRD. No se realizo ninguna correccion adicional tal como separacion de Ka2 0 correccion de peffcula delgada.

Preparacion de muestras para microscopia electronica de barrido (SEM)

Se cortaron elementos de insercion en seccion transversal, se montaron en un soporte y despues se trataron de la siguiente manera:

1. Trituracion con un disco Struers Piano220 con agua durante 6 min

2. Pulido con suspension de diamante MD-Largo de 9 |im durante 3 min

3. Pulido con suspension de diamante MD-Dac de 3 |im durante 3:40 min

4. Pulido con suspension de diamante MD-Nap de 1 |im durante 2 min

5. Pulido/ataque qmmico con suspension de sflice coloidal OP-S durante 12 min (tamano de grano promedio de la sffice coloidal = 0,04 |im)

Se limpiaron las muestras mediante ultrasonidos antes del examen mediante SEM. Se observaron los cambios de direccion de los ffmites de grano de los granos de a-Al203 y se determinaron con un aumento de 5000 a 35000 veces. Para determinar el numero granos que mostraban ffmites de grano en zigzag en una microfotograffa de SEM, se dibujo una ffnea recta a una distancia de 1/3 del grosor de la capa de a-Al203 desde la parte superior de la superficie de la capa de a-A^03 y en paralelo a la misma, y se conto el numero de granos de a-A^03 con y sin ffmites de grano en zigzag.

Recubrimientos mediante CVD

Se prepararon recubrimientos mediante CVD en un reactor de flujo radial, tipo Bernex BPX 325S, que tema 1250 mm de altura y 325 mm de diametro exterior. El flujo de gas sobre las bandejas de carga fue radial desde un tubo de gas central.

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Mediciones de la ruaosidad

Se realizaron mediciones de la ruaosidad seaun las normas ISO 4287, DIN 4768. Analisis mediante EBSD

Se realizo un analisis mediante EBSD del recubrimiento 2 en un microscopio electronico de barrido (SEM) Zeiss SUPRA40VP con catodo de emision de campo usando una apertura de 60 |im y una tension de aceleracion de 15 kV funcionando en modo de alta corriente con un anaulo de incidencia de 70o del haz de electrones con respecto a la superficie de muestras pulidas a una distancia de trabajo de aproximadamente 12 mm. El sistema de EBSD fue un dispositivo EDAX (camara de Diaiview), y se usaron los paquetes de software TSL OIM Data Collection 6 y TSL OIM Analysis 6.2 para la recoaida de datos y el analisis, respectivamente.

Para determinar la planeidad y orientacion de las facetas que terminaban los aranos de capa de a-Al203 que se extendfan hasta la superficie de la capa, deben medirse recubrimientos con a-AhOa como la capa mas superior, es decir sin ninauna capa mas superior encima de a-A^03, en el estado seaun se recubre, es decir sin ninaun pulido u otra preparacion de superficie, sobre una parte plana de la superficie de la herramienta. Los parametros de adquisicion y procesamiento tfpicos para los mapas de EBSD son los siauientes: El tamano de mapa es de al menos 50 x 30 |im con un tamano de etapa <0,15 |im y una rejilla hexaaonal de puntos de medicion. Se realiza una aarupamiento 4x4 y una sustraccion de fondo con la imaaen de la camara, usando tiempos de exposicion correspondientes a de 20 a 100 fotoaramas por seaundo. Se realiza la indexacion del patron de difraccion mediante transformada de Houah. Los puntos de datos asf reaistrados deben indexarse de manera ideal con un mdice de confianza promedio (Cl) de > 0,2. El Cl se calcula mediante el software TSL OIM Analysis 6.2 durante la indexacion automatizada del patron de difraccion. Para un patron de difraccion dado pueden encontrarse varias orientaciones posibles que satisfacen las bandas de difraccion detectadas por las rutinas de analisis de imaaenes. El software clasifica estas orientaciones (o soluciones) usando un esquema de votaciones. El mdice de confianza se basa en el esquema de votaciones y se facilita como Cl = (Vi - V2)/Videal donde Vi y V2 son el numero de votos para las soluciones primera y seaunda y Videal es el numero de votos posibles total a partir de las bandas detectadas. El mdice de confianza oscila entre 0 y 1. Aunque hay casos en los que todavfa puede indexarse correctamente un patron incluso con un mdice de confianza de 0, el Cl puede considerarse como una medida estadfstica de la calidad del patron, que depende en aran medida de la ruaosidad de superficie. Se pulieron muestras con superficies ruaosas hasta obtener una ruaosidad extremadamente baja con el fin de obtener una calidad de patron e indexacion satisfactorias para EBSD. Un valor de Cl mayor de 0,3 corresponde a una precision del 99% de la indexacion de patron automatizada, se considera que patrones aenerales indexados con un Cl > 0,1 son correctos. Para una indexacion correcta, es decir para obtener mapas de EBSD con un Cl promedio mayor de 0,1, se necesita un pulido prolonaado con aaentes abrasivos / de ataque qmmico con un tamano de arano de normalmente 0,05 |im, por tanto hasta obtener valores de Ra muy por debajo de 0,05 |im [M. M. Nowell et al., Microscopy Today 2005, 44-48]. Por tanto, si una fraccion considerable de los puntos reaistrados sobre la superficie seaun se deposita, no pulida, de la capa de a-A^03 se indexan con un Cl > 0,1, puede concluirse que estas fracciones de la superficie que estan indexandose con Cl > 0,1 consisten en aranos dentro de a-A^03 que se terminan por facetas muy lisas, que solo estan liaeramente inclinadas, es decir en aproximadamente menos de 35o, con respecto a la superficie de la muestra, y que los aranos vecinos sobresalen menos de aproximadamente 0,05 |im, ya que de lo contrario el patron de difraccion de electrones se vena alterado por la formacion de sobras del haz de electrones y por tanto no se habna indexado apropiadamente. En los recubrimientos seaun la presente invencion que tienen un superficie lisa con Ra < 0,2 |im, mas del 50%, preferiblemente mas del 70% de todos los puntos de datos se indexaron con un mdice de confianza Cl > 0,1, mientras que para recubrimientos convencionales con Ra > 0,3 |im la fraccion de puntos de datos indexados con Cl > 0,1 es siempre muy inferior al 50%.

Ejemplos

Los sustratos para el elemento de insercion de prueba usado en los ejemplos en el presente documento fueron elementos de insercion de herramienta de corte de carburo cementado que consistfan en el 6,0% en peso de Co y el resto de WC con una zona de superficie enriquecida en fase de aalutinante. Se midio que la dureza de Vickers de los sustratos era de aproximadamente 1600 hV.

Recubrimiento previo:

Se recubrieron previamente los sustratos para la deposicion del recubrimiento de a-Al203 seaun los ejemplos en el presente documento mediante los siauientes procedimientos.

Para aarantizar una buena adhesion de los recubrimientos al sustrato, en todos los procedimientos de recubrimiento el procedimiento inicio aplicando una capa de TiN de 0,3 |im de arosor sobre la superficie de sustrato mediante CVD a una temperatura de 850oc y una presion de 150 mbar. La composicion de aases de reaccion era del 2,0% en volumen de TiCl4, el 43% en volumen de N2, y el resto de H2 a una temperatura de 880oc.

Se recubrieron elementos de insercion, previamente recubiertos con TiN, con una capa de Ti(C,N) de 5 |im de arosor mediante MT-CVD usando una composicion de aases de reaccion del 0,6% en volumen de CH3CN, el 3,8%

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en volumen de TiCl4, el 20% en volumen de N2 y el resto de H2 a una temperature de 880oC.

Tras completarse el procedimiento de MT-CVD, se aumento la temperatura hasta 1000oc, y a esta temperatura se deposito mediante CVD otra capa de TiCN rica en N durante 20 min usando una composicion de gases de reaccion del 2,5% en volumen de TiCU, el 3,5% en volumen de CH4, el 30% en volumen de N2 y el resto de H2 a una presion de 500 mbar sobre la capa de MT-CVD hasta obtener un grosor de aproximadamente 0,3 |im.

Despues, se deposito una capa de union de (Ti,AI)(C,N,0) de aproximadamente 0,5 - 1 |im de grosor encima de la capa de TiCN de MT-CVD usando una composicion de gases de reaccion del 3% en volumen de TiCU, el 0,5% en volumen de AICI3, el 4,5% en volumen de CO, el 30% en volumen de N2 y el resto de H2 durante aproximadamente 30 min a una temperatura de aproximadamente 1000oc y una presion de 80 mbar. El procedimiento de deposicion fue seguido por una purga usando H2 durante 10 min antes de iniciar la siguiente etapa.

Antes de la deposicion de la capa de a-AU03, se llevo a cabo una etapa de nucleacion (oxidacion) tratando la capa de union de (Ti,AI)(C,N,0) con una mezcla de gases del 4% en volumen de CO2, el 9% en volumen de CO, el 25% en volumen de N2 y el resto de H2 durante 2 - 10 min a una temperatura de aproximadamente 1000 a 1020oc y a una presion de aproximadamente 80 a 100 mbar. La etapa de nucleacion fue seguida por una purga usando Ar durante 10 min.

Eiemplo 1: Capas de alumina segun la tecnica anterior (eiemplos comparativos)

La deposicion de alumina sobre los sustratos previamente recubiertos, tal como se describio anteriormente, se inicio introduciendo los componentes de gases de reaccion en las cantidades indicadas en la siguiente tabla 1 y a las temperatures y presiones tambien indicadas. Tambien se indica el tipo de condiciones de procedimiento (h k I). Se introdujeron los componentes de gases de reaccion simultaneamente, excepto por HCI y H2S 0 SF6, respectivamente. Tras 2 min, se anadio HCI a la mezcla de gases de reaccion que flma al interior del reactor. Tras otros 8 min se anadieron H2S 0 SF6 a la mezcla de gases de reaccion que flma al interior del reactor.

Se mantuvieron las condiciones de deposicion durante aproximadamente 8 horas para obtener capas de a-AU03 de aproximadamente 8 |im de grosor. En la inspeccion visual las capas de a-AU03 paredan oscuras y mate. Se analizaron los recubrimientos mediante mediciones de rugosidad, pruebas de corte, microscop^a optica, SEM y XRD.

Tabla 1

N.o de recubrimiento: Condicion CO2 AICI3 H2S SF6 HCI CO H2 T (oC) P (mbar)

1: (1 0 0) 6,5 1,2 0,05 — 9,8 — resto 1000 250

2: (1 1 0) 5,6. 1,5 0,10 — 7,1 — resto 1000 150

3: (0 1 2) 4,9 1,6 0,22 — 3,1 2,5 resto 990 75

4: (0 0 1) 4,0 2,4 0,32 — 1,4 0 resto 1010 65

5: (0 0 1) 4,0 2,0 — 0,9 2,4 0 resto 1000 50

Basandose en los datos de XRD se determinaron los coeficientes de textura TC(h k I) de los recubrimientos n.0S 1 - 5, y los coeficientes de textura se facilitan en la tabla 2. Los recubrimientos teman texturas globales muy claras, y los granos de todos estos recubrimientos segun la tecnica anterior mostraron Umites de grano rectos, practicamente no pudo encontrarse ningun kmite en zigzag. Aunque es posible encontrar kmites de grano que muestran alguna clase de caractenstica de tipo onda en los recubrimientos texturizados de la tecnica anterior, sin embargo no se consideran Ifmites en zigzag y no pueden relacionarse con los parametros de procedimiento.

Tabla 2

N.o de recubrimiento: TC

1: TC(100) = 6,2

2: TC(110) = 6,6

3: TC(012) = 5,7

4: TC(001) = 6,1

5: TC(001) = 6,9

Eiemplo 2: Capas de alumina seaun la presente invencion (recubrimiento 2)

Se llevo a cabo la deposicion de alumina seaun la presente invencion sobre los sustratos previamente recubiertos aplicando una etapa inicial (etapa 1) en las primeras condiciones de procedimiento tal como se describio para el inicio de las deposiciones en el ejemplo 1, es decir en la primera etapa de procedimiento se introdujeron los 5 componentes de aases de reaccion simultaneamente, excepto por HCl y H2S, tras 2 min, se anadio HCl a la mezcla de aases de reaccion que flma al interior del reactor, y tras otros 8 min se anadio H2S a la mezcla de aases de reaccion que flma al interior del reactor. El tiempo de deposicion en las condiciones de etapa inicial fue de 45 min.

Despues, se cambiaron periodicamente las condiciones de procedimiento entre las condiciones de procedimiento de la etapa 1 y la etapa 2, tal como se indica en la tabla 3. Un ciclo consiste en 2 etapas de deposicion. La tabla 3 10 indica el numero de ciclos, los tiempos de etapa y la etapa de terminacion para depositar las capas de a-A^Oa. Tal como se menciono anteriormente, los tiempos de etapa indicados se aplican para las etapas de deposicion posteriores a la etapa inicial, mientras que la etapa inicial se realizo durante 45 min.

Se analizaron los recubrimientos mediante mediciones de ruaosidad, pruebas de corte, microscopfa optica, SEM y XRD. La tabla 4 indica los coeficientes de textura y el numero (Izz) de aranos observados con Ifmites de arano en 15 ziazaa de 25 aranos de a-Ah03, seaun la definicion de la presente invencion. Se confirmo claramente que las texturas de los recubrimientos estaban determinadas por las condiciones de deposicion de la etapa inicial.

Tabla 3

N.0 de recubrimiento: Etapa 1 Etapa 2 N.o de ciclos Etapa de terminacion Tiempo de etapa 1 [min] Tiempo de etapa 2 [min]

6: (0 0 1) (1 1 0) 6,5 (0 0 1) 30 30

7: (0 1 2) (0 0 1) 6 (0 0 1) 30 30

8: (0 0 1) (0 1 2) 9 (0 1 2) 5 20

9: (0 0 1) (0 1 2) 4 (0 1 2) 75 45

10: (0 1 2) (1 1 0) 4 (1 1 0) 5 20

11: (0 0 1) (1 1 0) 6,5 (0 0 1) 30 30

12: (1 1 0) (0 1 2) 6 (0 1 2) 30 30

13: (1 0 0) (0 0 1) 6 (0 0 1) 30 30

14: (0 0 1) (1 1 0) 6,5 (0 0 1) 30 30

Tabla 4

N.o de recubrimiento: TC Izz

6: TC(001) = 6,4 14

7: TC(012) = 5,7 9

8: TC(001) = 6,6 16

9: TC(001) = 6,5 8

10: TC(012) = 5,9 9

11: TC(001) = 4,5 23

12: TC(110) = 4,0 18

13: TC(100) = 4,0 8

14: TC(001) = 6,2 25

5

10

15

20

25

Eiemplo 3:

Se tomaron microfotograffas de seccion transversal de SEM de los recubrimientos de a-Al203 de los ejemplos 1 y 2.

La figura 2 muestra las imagenes de seccion transversal del recubrimiento n.0 4 (tecnica anterior), la figura 3 muestra las imagenes de seccion transversal del recubrimiento n.o 6 (invencion), y la figura 4 muestra las imagenes de seccion transversal del recubrimiento n.o 14 (invencion).

Los Ifmites de grano entre los granos columnares en el recubrimiento 4 son rectos y no puede observarse ninguna tendencia a la formacion de los Ifmites en zigzag. Las recubrimientos 6 y 14 muestran claramente Kmites de grano en zigzag en 14 (recubrimiento 6) y 25 (recubrimiento 14) de 25 granos de a-A^Oa. Tal como se observa en la figura 4 del recubrimiento 14, resulta bastante poco frecuente que los Ifmites en zigzag completos sean visibles a lo largo de toda la capa de recubrimiento. El motivo es que los granos de a-A^03 estan inclinados y rotados (textura de fibra) con respecto a la seccion transversal bidimensional y con frecuencia solo puede intersecarse y revelarse una parte de un Ifmite de grano. Limitaciones ffsicas adicionales durante el crecimiento de granos en competencia contribuiran al hecho de que no todos los granos estan libres para completar el crecimiento en zigzag.

Eiemplo 4: Pruebas de corte de metal 1

Se sometieron a prueba los elementos de insercion de herramienta de corte con los recubrimientos 2, 3 y 4 segun la tecnica anterior y 6, 8 y 9 segun la invencion con respecto al desconchado de bordes (exfoliacion) en el area de contacto en torneado longitudinal en fundicion sin refrigerante en las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo: Barra cilmdrica

Material: SS0130

Tipo de elemento de insercion: SNUN120412

Velocidad de corte: 400 m/min

Alimentacion: 0,4 mm/rev

Profundidad de corte: 2,0 mm

Se inspeccionaron los elementos de insercion tras un tiempo de corte de 2 minutos y 6 minutos, respectivamente, y los resultados se muestran en la tabla 5.

Tabla 5

N.o de recubrimiento: Exfoliacion tras 2 min [%] Exfoliacion tras 6 min [%]

2 (tecnica anterior): 8 22

3 (tecnica anterior): 8 18

4 (tecnica anterior): 4 12

6 (invencion): 0 6

8 (invencion): 0 6

9 (invencion): 0 3

Eiemplo 5: Pruebas de corte de metal 2

Se sometieron a prueba los elementos de insercion de herramienta de corte con los recubrimientos 4 segun la tecnica anterior y 9 segun la invencion con respecto al desgaste de cantos y desgaste de crater en torneado longitudinal de acero C45 sin refrigerante (torneado en seco) segun las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo: Barra cilmdrica

Material: C45

Tipo de elemento de insercion: CNMA 120412

Velocidad de corte: 240 m/min

Alimentacion: 0,32 mm/rev

Profundidad de corte: 2,5 mm

Las vidas utiles de la herramienta fueron de 22 min para el recubrimiento 4 segun la tecnica anterior y 27 min para el recubrimiento 9 segun la invencion. La figura 6 muestra el borde de corte del elemento de insercion con el recubrimiento 4 segun la tecnica anterior y la figura 7 muestra el borde de corte del elemento de insercion con el recubrimiento 9 segun la invencion. Tal como resulta evidente a partir de las figuras 6 y 7, la capa segun la invencion 5 mostro claramente menos desgaste de cantos y algo menos de desgaste de crater que la capa de la tecnica anterior.

Eiemplo 6: Mediciones de rugosidad

Se realizaron mediciones de rugosidad (Ra) con los recubrimientos 4, 6 y 11. En la tabla 6 se muestran los resultados de un promedio de 5 mediciones con cada muestra.

10 Tabla 6

N.0 de recubrimiento: Ra [|im]

4 (tecnica anterior): 0,35

6 (invencion): 0,12

11 (invencion): 0,05

Eiemplo 7

Con el fin de estudiar la textura de los recubrimientos obtenidos segun la invencion con mas detalle, se midieron figuras de polos invertidos con los recubrimientos 4 (tecnica anterior), 6 (invencion) y 8 (invencion).

15 Las figuras de polos revelaron que en los recubrimientos segun la presente invencion, aunque las condiciones de crecimiento se habfan alterado periodicamente en los recubrimientos 6 y 8, no habfa componentes de textura adicionales presentes en los recubrimientos.

Claims

5

10

15

20

25

30

35

40

reivindicaciones

1. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta que consiste en un sustrato de carburo cementado, cermet, materiales de ceramica, acero o nitruro de boro cubico que tiene depositado sobre el mismo un recubrimiento con un grosor total de un maximo de 60 |im que consiste en una o mas capas refractarias que comprenden una capa resistente al desgaste externa de a-Al203 con un grosor de 2 a 45 |im depositada mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD),

caracterizado porque

cuando se observa en una microfotograffa de SEM de una seccion transversal de la capa de a-A^03, la capa de a-A^03 tiene una estructura de granos a-Al203 esencialmente columnar, y

los Kmites de grano de al menos 1 de cada 25 granos de a-A^03, preferiblemente al menos 5 de cada 25 granos de a-Al203, mas preferiblemente al menos 15 de cada 25 granos de a-A^03, a lo largo de la longitud de los Ifmites de grano, experimentan al menos 3, preferiblemente al menos 4, mas preferiblemente al menos 5, cambios de direccion, en el que cada cambio de direccion de dos secciones vecinas del mismo Kmite de grano esta a un angulo de desde 15 hasta 165 grados, preferiblemente desde 30 hasta 150 grados, mas preferiblemente desde 45 hasta 135 grados.
2. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun la reivindicacion 1, en el que la distancia de pico a pico, medida a lo largo de la normal con respecto a la superficie de sustrato, desde un cambio de direccion hasta el siguiente cambio de direccion del mismo Ifmite de grano es de desde 0,05 hasta 4 |im, preferiblemente desde 0,1 hasta 3 |im, mas preferiblemente desde 0,2 hasta 2 |im, y/o

la distancia de pico a pico, medida en paralelo a la superficie de sustrato, desde un cambio de direccion hasta el siguiente cambio de direccion del mismo Ifmite de grano es de desde 0,05 hasta 4 |im, preferiblemente desde 0,1 hasta 3 |im, mas preferiblemente desde 0,2 hasta 2 |im.
3. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que al menos el 70%, preferiblemente al menos el 80%, mas preferiblemente al menos el 90%, de los cristales de a-Al203 que se extienden hacia la superficie exterior de la capa de a-Al203 se terminan en facetas perpendiculares a un eje dentro del intervalo de 0 a 35 grados, preferiblemente dentro del intervalo de 0 a 20 grados, mas preferiblemente dentro del intervalo de 0 a 10 grados con respecto a la normal de la superficie de sustrato, preferiblemente estas facetas que terminan los cristales de a-A^03 son pianos cristalograficos {0 0 1}.
4. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la superficie exterior de la capa de a-Ah03 en el estado segun se deposita y sin pulir tiene las siguientes caractensticas de rugosidad de superficie:

i) una rugosidad de superficie Ra de desde 0,05 hasta 0,2 |im, preferiblemente desde 0,05 hasta 0,15 |im, cuando la capa de a-A^03 tiene un grosor de 8 |im o mas;

ii) una rugosidad de superficie Ra de desde 0,03 hasta 0,2 |im, preferiblemente desde 0,03 hasta 0,10 |im, cuando la capa de a-A^03 tiene un grosor de menos de 8 |im,

mediante lo cual la rugosidad de superficie se mide en la capa de a-A^03 en el estado segun se deposita sin capas superiores y sin tratamiento posterior.
5. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la textura de fibra global de toda la capa de a-A^03 se caracteriza por

un coeficiente de textura TC (0 0 12) > 3, definiendose el TC (0 0 12) de la siguiente manera:

rc(ooi2) =

7(0 012) /0(0 012)

1 ^ I(hkl) T1 n JQ(hkl)

O

un coeficiente de textura TC (3 0 0) > 3, definiendose el TC (3 0 0) de la siguiente manera:

rc(3oo) =

7(3 00) 70(3 0 0)

1 ^ l(hkl)

nhhW)

O

5

10

15

20

25

30

35

40

un coeficiente de textura TC (1 1 0) > 3, definiendose

imagen1

un coeficiente de textura TC (1 0 4) > 3, definiendose

imagen2

un coeficiente de textura TC (0 1 2) > 3, definiendose

imagen3

o

o

el TC (1 1 0) de la siguiente manera:

el TC (1 0 4) de la siguiente manera:

el TC (0 1 2) de la siguiente manera:

en el que

I (h k l) = intensidad medida de la reflexion (hkl)

Io (h k l) = intensidad de patron de los datos de difraccion de polvos de patron segun la tarjeta de JCPDF n.0 42-1468

n = numero de reflexiones usadas en el calculo, mediante lo cual las reflexiones (hkl) usadas son: (0 1 2), (1 0 4), (1 1 0), (1 1 3), (1 1 6), (3 0 0) y (0 0 12).
6. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recubrimiento comprende un recubrimiento superior con un grosor de entre 0,1 y 3 |im, preferiblemente entre 0,2 y 2 |im, mas preferiblemente entre 0,5 y 1,5 |im, mediante CVD encima de la capa de a- AI2O3, consistiendo el recubrimiento superior en capas de TiN, TiC, TicN, ZrN, ZrCN, HfN, HfCN, VC, TiAIN, TiAlCN, AIN o combinaciones 0 multicapas de los mismos.
7. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el recubrimiento comprende una 0 mas capas refractarias sobre el sustrato y por debajo de la capa de a-A^Oa, en el que la una 0 mas capas refractarias que consisten en carburo, nitruro, carbonitruro, oxicarbonitruro 0 borocarbonitruro de uno 0 mas de Ti, Al, Zr, V y Hf, 0 combinaciones de los mismos, se deposita mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD) 0 deposicion qmmica en fase de vapor a temperatura moderada (MT-CVD) y teniendo cada capa refractaria un grosor de desde 0,5 hasta 20 |im, preferiblemente desde 1 hasta 10 |im.
8. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la primera capa refractaria inmediatamente encima de y en contacto con la superficie de sustrato consiste en Ti(C,N), TiN, TiC, Ti(B,C,N), HfN, Zr(C,N) 0 combinaciones de los mismos, preferiblemente la primera capa refractaria adyacente a la superficie de sustrato consiste en Ti(C,N).
9. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que la capa refractaria inmediatamente debajo de y en contacto con la capa de a-A^Os consiste en (Ti,AI)N cubico 0 (Ti,AI)(C,N) cubico 0 en una estructura multicapa que consiste en capas de (Ti,AI)N cubico 0 (Ti,AI)(C,N) cubico alternantes y una 0 mas capas refractarias que consisten en carburo, nitruro, carbonitruro, oxicarbonitruro 0 borocarbonitruro de uno 0 mas de Ti, Zr, V y Hf, 0 combinaciones de los mismos.
10. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sustrato consiste en carburo cementado, preferiblemente de carburo cementado que consiste en del 4 al 12% en peso de Co, opcionalmente el 0,3-10% en peso de carburos, nitruros 0 carbonitruros cubicos de los metales de los grupos IVb, Vb y Vlb de la tabla periodica, preferiblemente Ti, Nb, Ta 0 combinaciones de los mismos, y el resto de WC.
11. Elemento de insercion de herramienta de corte recubierta segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el sustrato consiste en carburo cementado que comprende una zona de superficie enriquecida en fase de aglutinante que tiene un grosor de 5 a 30 |im, preferiblemente de 10 a 25 |im, desde la superficie de sustrato, teniendo la zona de superficie enriquecida en fase de aglutinante un contenido en Co que es al menos 1,5 veces mayor que en el nucleo del sustrato y que tiene un contenido en carburos cubicos que es menos de 0,5 veces el contenido en carburos cubicos en el nucleo del sustrato.

5

10

15

20

25

30

35

40

45
12. Metodo de fabricacion de un elemento de insercion de herramienta de corte recubierta, preferiblemente segun cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que comprende las etapas de recubrir un sustrato de carburo cementado, cermet, materiales de ceramica, acero o nitruro de boro cubico con un recubrimiento con un grosor total de un maximo de 60 |im que consiste en una o mas capas refractarias que comprenden una capa resistente al desgaste externa de a-Al203 con un grosor de 2 a 45 |im depositada mediante deposicion qmmica en fase de vapor (CVD) a partir de una mezcla de gases de reaccion que comprende H2, CO2, AICI3, HCl y X, seleccionandose X de H2S, SFa, SO2 y combinaciones de los mismos, y comprendiendo ademas opcionalmente la mezcla de gases de reaccion adiciones de N2, Ar, CO o combinaciones de los mismos,

caracterizado porque

el procedimiento de deposicion de la capa de a-A^03 comprende las etapas de cambiar periodicamente las condiciones de procedimiento para depositar a-Al203 al menos 3 veces, seleccionandose las condiciones de procedimiento de aquellas que, cuando se aplican para depositar una unica capa de a-Al203 con un grosor de al menos 4 |im, son utiles para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(h k I) > 3, seleccionandose el coeficiente de textura de TC(0 0 12), TC(1 0 0), TC(1 1 0), TC(1 0 4) y TC(0 1 2) y definiendose de la siguiente manera:

TC(hk /) =

I (hkl) I0(h kl)

1 ^ I (hkl)

nhhW)

en el que

I (h k I) = intensidad medida de la reflexion (hkl)

Io (h k I) = intensidad de patron de los datos de difraccion de polvos de patron segun la tarjeta de JCPDF n.0 42-1468

n = numero de reflexiones usadas en el calculo, mediante lo cual las reflexiones (hkl) usadas son: (0 1 2), (1 0 4), (1 1 0), (1 1 3), (1 1 6), (3 0 0) y (0 0 12),

en el que un cambio de una condicion de procedimiento a otra condicion de procedimiento da como resultado un cambio de direccion de la direccion de crecimiento de Ifmites de grano de a-Al203, en el que cada cambio de direccion de dos secciones vecinas del mismo Kmite de grano esta a un angulo de desde 15 hasta 165 grados, preferiblemente desde 30 hasta 150 grados, mas preferiblemente desde 45 hasta 135 grados, observable en una microfotograffa de SEM de una seccion transversal de la capa de a-A^03 para al menos 1 de cada 25 granos de a- AI2O3, preferiblemente al menos 5 de cada 25 granos de a-A^03, mas preferiblemente al menos 15 de cada 25 granos de a-A^03.
13. Metodo segun la reivindicacion 12, en el que el procedimiento de deposicion de la capa de a-A^03 comprende las etapas de cambiar periodicamente las condiciones de procedimiento para depositar a-Al203 entre dos condiciones de procedimiento diferentes, seleccionandose la primera condicion de procedimiento de una de las condiciones de procedimiento utiles para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(h k I) > 3, seleccionandose el coeficiente de textura de TC(0 0 12), TC(1 0 0), TC(1 1 0), TC(1 0 4) y TC(0 1 2), y seleccionandose la segunda condicion de procedimiento de una de las condiciones de procedimiento utiles para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(h k I) > 3, seleccionandose el coeficiente de textura de TC(0 0 12), TC(1 0 0), TC(1 1 0), TC(1 0 4) y TC(0 1 2), preferiblemente la primera condicion de procedimiento es una condicion de procedimiento util para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(0 0 12) >3, y la segunda condicion de procedimiento es una condicion de procedimiento util para depositar una capa de a-A^03 que tiene un coeficiente de textura TC(1 1 0) > 3.
14. Metodo segun cualquiera de las reivindicaciones 12 a 13, en el que el tiempo de deposicion para cada condicion de procedimiento de deposicion esta dentro del intervalo de 5 min a 180 min, preferiblemente dentro del intervalo de 10 min a 60 min, y/o durante el procedimiento de deposicion de la capa de a-A^03 las condiciones de procedimiento se cambian desde 3 hasta 100 veces, preferiblemente desde 4 hasta 80 veces, mas preferiblemente desde 5 hasta 60 veces.