RU2206432C2 - Режущий инструмент и способ его изготовления - Google Patents
Режущий инструмент и способ его изготовления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2206432C2 RU2206432C2 RU2000114171/02A RU2000114171A RU2206432C2 RU 2206432 C2 RU2206432 C2 RU 2206432C2 RU 2000114171/02 A RU2000114171/02 A RU 2000114171/02A RU 2000114171 A RU2000114171 A RU 2000114171A RU 2206432 C2 RU2206432 C2 RU 2206432C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- coating
- cutting tool
- tool according
- layers
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
- C23C14/354—Introduction of auxiliary energy into the plasma
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/08—Oxides
- C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/34—Sputtering
- C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
- C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
- C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
- C23C14/541—Heating or cooling of the substrates
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23B—TURNING; BORING
- B23B2228/00—Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
- B23B2228/10—Coatings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T407/00—Cutters, for shaping
- Y10T407/27—Cutters, for shaping comprising tool of specific chemical composition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/24—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
- Y10T428/24942—Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
- Y10T428/2495—Thickness [relative or absolute]
- Y10T428/24967—Absolute thicknesses specified
- Y10T428/24975—No layer or component greater than 5 mils thick
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/25—Web or sheet containing structurally defined element or component and including a second component containing structurally defined particles
- Y10T428/252—Glass or ceramic [i.e., fired or glazed clay, cement, etc.] [porcelain, quartz, etc.]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
- Y10T428/26—Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
- Y10T428/263—Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
- Y10T428/264—Up to 3 mils
- Y10T428/265—1 mil or less
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
- Drilling Tools (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано при изготовлении инструмента для механической обработки металла. Покрытие образовано одним или несколькими слоями тугоплавких соединений. По меньшей мере один слой образован мелкозернистым кристаллическим оксидом алюминия γ -Al2O3 с размером зерна менее 0,1 мкм. Слой γ -Al2O3 нанесен при помощи технологии двойного магнетронного напыления при температуре подложки от 450 до 700oС в зависимости от материала корпуса инструмента, на который наносят покрытие. Слой γ -Al2O3 сильно текстурирован в направлении (440). Он не имеет трещин и не содержит галогеновых загрязнений, что позволяет обеспечить высокую чистоту поверхности режущей кромки инструмента и повысить качество обрабатываемой заготовки. 2 с. и 15 з.п. ф-лы, 5 ил.
Description
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию режущего инструмента для механической обработки металла, имеющего корпус из цементированного карбида, кермета, керамики или быстрорежущей стали, на поверхность которого нанесено прочное и износостойкое тугоплавкое покрытие. Это покрытие прочно сцеплено с корпусом и покрывает все функциональные части инструмента. Покрытие образовано одним или несколькими слоями тугоплавких соединений, причем по меньшей мере один слой образован мелкокристаллическим оксидом алюминия Al2O3, который нанесен при помощи конденсации из паровой (газовой) фазы (КПФ), при этом другие слои, если они есть, содержат нитриды и/или карбиды металлов, которые выбраны из группы, образованной Ti, Nb, Hf, V, Та, Мо, Zr, Cr, W и Аl.
Хорошо известно, что износостойкость кромки режущего инструмента, например, из цементированного карбида, который используют для механической обработки металла, может быть существенно повышена за счет нанесения тонких твердых поверхностных слоев оксидов, карбидов и нитридов металлов, причем указанный металл выбирают из переходных металлов групп IV, V и VI периодической системы элементов или из кремния, бора и алюминия. Толщина покрытия обычно варьирует от 1 до 15 мкм, причем для нанесения таких покрытий наиболее широко используют такие технологии как КПФ и ХОФ (химическое осаждение из паровой (газовой) фазы). Известно также, что дополнительное улучшение эксплуатационных параметров режущего инструмента может быть достигнуто за счет нанесения чистого керамического слоя, такого как Al2O3, поверх слоев карбидов и нитридов металлов (US 5674564; US 5487625).
Режущий инструмент из цементированного карбида с нанесенными слоями покрытия из оксида алюминия имеется в продаже вот уже более двух десятилетий. Обычно применяемая ХОФ технология предусматривает нанесение материала из атмосферы химически активного газа на поверхность подложки, имеющей высокую температуру. При кристаллизации Al2O3 получают множество различных фаз, таких как α (альфа), κ (каппа) и χ (кси), именуемых "α-сериями", с гексагональной плотной упаковкой (гпу), уложенной на атомы кислорода, а также получают γ (гамма), θ (тета), η (эта) и δ (дельта) фазы, именуемые "γ-сериями", с лицевой центрированной кубической упаковкой (лцк), уложенной на атомы кислорода. Наиболее часто встречающиеся Al2O3 фазы при ХОФ нанесении покрытий на цементированные карбиды при обычных ХОФ температурах, 1000o-1050oС, представляют собой стабильную альфа и метастабильную каппа фазы, однако иногда может быть также обнаружена и метастабильная тета фаза.
ХОФ Al2O3 покрытия в виде α-, κ- и/или θ- фаз являются полностью кристаллическими с размером зерна в диапазоне 0,5-5 мкм и имеют структуры зерна с явно выраженными гранями (well-facetted).
Высокая температура нанесения покрытия, составляющая около 1000oС, создает общее напряжение, которое в ХОФ Al2O3 покрытии на подложке из цементированного карбида действует как напряжение при растяжении, так как в общем напряжении доминируют термические напряжения, вызванные разностью коэффициентов теплового расширения подложки и покрытия, причем меньше сказываются внутренние напряжения, причины которых лежат в самом процессе нанесения покрытий и которые имеют компрессионную природу. Напряжения при растяжении могут превосходить порог разрушения Al2O3 и вызывать интенсивное растрескивание покрытия, что приводит к деградации эксплуатационных параметров режущей кромки, например, при мокрой механической обработке, когда коррозионные химикалии в охлаждающей жидкости могут использовать трещины в покрытии как пути диффузии.
Обычно инструмент с ХОФ покрытием хорошо работает при механической обработке различных сталей и литейного чугуна в сухих или мокрых условиях резания. Однако существует ряд режущих операций или условий механической обработки, когда предпочтительным является инструмент с КПФ покрытием, например, при сверлении, отрезании и нарезании резьбы, а также в других операциях, где требуются острые режущие кромки. Такие операции резания часто именуют "областью применения инструмента с КПФ покрытием".
Технология ХОФ с содействием плазмы (PACVD) позволяет наносить покрытия при более низких температурах подложки, чем при обычной технологии ХОФ, что позволяет избежать доминирующей роли термических напряжений. В этом случае тонкие PACVD Al2O3 пленки, не имеющие трещин, наносят на подложку из цементированного карбида, имеющую температуру в диапазоне 450-700oС (DE 54110005; DE 4110006; DE 4209975). PACVD процесс нанесения Al2O3 предусматривает проведение реакции между Al-галогенидом, например AlCl3, и кислородным донором, например СО2, причем за счет неполноты Al в этой химической реакции, Al2O3 покрытием захватывается большое количество хлора, содержание которого может доходить до 3,5%. Более того, в указанных PACVD Al2O3 покрытиях кроме кристаллической альфа и/или гамма Al2O3 фазы имеется существенное количество аморфного оксида алюминия, который в комбинации с высоким содержанием галогеновых загрязнений ухудшает как химические, так и механические свойства такого покрытия, что делает материал покрытия неоптимальным для использования в качестве материала для (режущего) инструмента.
Настоящее изобретение главным образом имеет отношение к созданию режущего инструмента с КПФ Al2O3 покрытием, который содержит корпус из карбида или другого твердого материала, такого как кермет, керамика или быстрорежущая сталь.
Известны различные КПФ технологии, которые позволяют получать тугоплавкие тонкие пленки на режущем инструменте.
Наиболее развитыми методиками являются ионное осаждение, магнетронное напыление на постоянном токе (DC) или на радиочастоте (RF), испарение в дуговом разряде, IBAD (нанесение покрытия с содействием ионного пучка) и активированное реактивное испарение (ARE).
Каждая из указанных методик имеет свои собственные достоинства, причем параметры покрытий, такие как микроструктура/размер зерна, твердость, уровень напряжений, когезия и адгезия с подложкой, зависят от конкретной выбранной КПФ методики. Известные попытки нанесения КПФ Al2O3 покрытия при типичных КПФ температурах 400-500oС приводят к получению аморфных слоев оксида алюминия, которые при их нанесении не дают никакого существенного улучшения износостойкости режущего инструмента. Попытка нанесения КПФ покрытия за счет напыления при помощи высокочастотного (HF) диода или магнетрона приводит к образованию кристаллической α-Al2O3 структуры покрытия только в том случае, когда поддерживается высокая температура подложки, например, 1000oC (Thornton and Chin, Ceramic Bulletin, 56 (1977) 504). Аналогично, применение методики ARE для нанесения Al2O3 приводит к получению совершенно плотного и твердого Al2O3 покрытия только в том случае, когда температура подложки составляет около 1000oС (Bunshah and Schramm, Thin Solid Films, 40 (1977) 211).
После изобретения технологии биполярного импульсного двойного магнетронного напыления (DMS, ДМН), которая раскрыта в патентах DD 252205 и DE 19518779, открылся широкий диапазон возможностей для нанесения изоляционных слоев, таких как Al2O3, причем, более того, данная методика позволяет наносить кристаллические Al2O3 слои при температурах подложки в диапазоне от 500 до 800oС. В биполярной двойной системе магнетрона два магнетрона поочередно действуют как анод и катод, что снижает время работы металлического анода. При достаточно высоких частотах возможный заряд электронов в изолирующих слоях подавляется и ограничиваются другие вредные явления типа "искрения".
В соответствии с патентом DE 19518779 технология ДМН (DMS) напыления позволяет производить нанесение и получать тонкие кристаллические α-Al2O3 пленки, имеющие высокое качество и хорошее сцепление, при температурах подложки менее 800oС. Слои α-Al2O3 с типичным размером зерен в диапазоне от 0,2 до 2 мкм могут также частично содержать гамма фазу из γ-серий Al2O3 полиморфизма. Размер зерен γ-Al2O3 типично лежит в диапазоне от 0,05 до 0,1 мкм. В слоях Al2O3, в которых присутствуют обе модификации γ- и α- фазы, фаза γ-Al2O3 имеет преимущественную ориентацию роста с текстурой (440). По сравнению с известной ранее технологией нанесения покрытий с содействием плазмы, такой как PACVD, описанной в патенте DE 4909975, новый способ нанесения покрытия за счет импульсного ДМН (DMS) напыления имеет решающее важное преимущество, состоящее в том, что загрязнения, такие как галогеновые атомы, например хлор, не вносятся в Al2O3 покрытие.
На фиг.1 показаны результаты EDS анализа слоя Al2O3, нанесенного при помощи технологии PACVD (при использовании в качестве предшественника AlCl3) и содержащего загрязнения Сl.
На фиг. 2 показаны результаты EDS анализа слоя γ-Al2O3 в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.3 показана рентгеновская дифракционная картина слоя Al2O3, содержащего фазу γ.
На фиг.4 показана рентгеновская дифракционная картина слоя Al2O3, содержащего также фазу θ.
На фиг. 5 показана электронная дифракционная картина слоя Al2O3, нанесенного при температуре подложки 650oС.
На фиг.4 показана рентгеновская дифракционная картина слоя Al2O3, содержащего также фазу θ.
На фиг. 5 показана электронная дифракционная картина слоя Al2O3, нанесенного при температуре подложки 650oС.
Настоящее изобретение имеет отношение к созданию режущего инструмента для механической обработки металла, такой как токарная обработка (нарезание резьбы и отрезка), фрезерование и сверление, имеющего корпус из цементированного карбида, кермета, керамики или из быстрорежущей стали, на поверхность которого нанесено прочное и износостойкое тугоплавкое покрытие при помощи технологии ДМН КПФ при температурах подложки от 450 до 700oС, а преимущественно от 550 до 650oС, в зависимости от конкретного материала корпуса инструмента, причем указанное износостойкое покрытие образовано одним или неколькими слоями тугоплавких соединений, при этом по меньшей мере один слой, преимущественно самый внешний, образован Al2O3, причем другие слои, расположенные между корпусом инструмента и слоем Al2O3, если они есть, содержат нитриды и/илн карбиды металлов, которые выбраны из группы, образованной Ti, Nb, Hf, V, Та, Мо, Zr, Cr, W и Аl. В отличие от известных решений, слои Al2O3 образованы плотным кристаллическим γ-Al2O3 высокого качества с мелкими зернами, с размером зерна менее 0,1 мкм. Более того, слои Al2O3 фактически не имеют трещин и не содержат галогеновых загрязнений. Последнее свойство иллюстрирует фиг.1, на которой приведены результаты EDS анализа слоя Al2O3, нанесенного при помощи технологии PACVD (при использовании в качестве предшественника AlCl3) и содержащего загрязнения С1, а также фиг.2, на которой приведены результаты EDS анализа слоя γ-Al2O3 в соответствии с настоящим изобретением.
Слои γ-Al2O3 в соответствии с настоящим изобретением дополнительно обеспечивают чрезвычайно высокую чистоту поверхности режущих кромок инструмента, что по сравнению с известными инструментами, имеющими α-Al2O3 покрытие, обеспечивает повышенную чистоту поверхности обрабатываемой заготовки. Очень высокую чистоту поверхности можно объяснить наличием очень мелких кристаллов в покрытии. Слои γ-Al2O3 могут также содержать другие фазы из γ-серий, такие как θ, η и δ. Идентификация γ- и/или θ-фаз в слоях Al2O3 преимущественно может производиться при помощи рентгеновской дифракции. Отражения от плоскостей (400) и (440) γ-Al2O3 слоев происходят при углах 2θ, составляющих 45,8o и 66,8o при использовании излучения СuКа, которые недвусмысленно идентифицируют γ-фазу (фиг.3). Иногда могут быть обнаружены более слабые отражения от плоскостей (222), (200) и (311) γ-фазы. При наличии θ-фазы в слоях Al2O3 в соответствии с настоящим изобретением указанная фаза может быть идентифицирована за счет отражений от плоскостей (200, 20-2) (фиг.4).
Второй способ идентификации фаз Al2O3 основан на дифракции электронов в просвечивающем электронном микроскопе (ПЭМ).
На фиг. 5 показана электронная дифракционная картина слоя Al2O3, нанесенного при температуре подложки 650oС. Можно видеть кольца от поликристаллической фазы с зерном, существенно меньшим диаметра электронного пучка, причем вновь интенсивность колец и расстояние между кольцами недвусмысленно идентифицируют γ-фазу Al2O3.
Мелкозернистый, кристаллический γ-Al2O3 в соответствии с настоящим изобретением сильно текстурирован в направлении [440]. Коэффициент текстуры ТС может быть определен как
где I (hkl) - измеренная интенсивность (hkl) отражения;
I0(hkl) - стандартная интенсивность по данным дифракции стандартной порошковой картины ASTM;
n - число отражений, использованных при вычислении,
причем использованы отражения (hkl): (111), (311), (222), (400) и (440), при этом, если TC(hkl)>1, то в [hk1] направлении имеется текстура. Чем больше значение TC(hkl), тем более выражена текстура. В соответствии с настоящим изобретением ТС для набора кристаллических плоскостей (440) превышает 1,5.
где I (hkl) - измеренная интенсивность (hkl) отражения;
I0(hkl) - стандартная интенсивность по данным дифракции стандартной порошковой картины ASTM;
n - число отражений, использованных при вычислении,
причем использованы отражения (hkl): (111), (311), (222), (400) и (440), при этом, если TC(hkl)>1, то в [hk1] направлении имеется текстура. Чем больше значение TC(hkl), тем более выражена текстура. В соответствии с настоящим изобретением ТС для набора кристаллических плоскостей (440) превышает 1,5.
При использовании режущего инструмента из цементированного карбида с весьма мелкозернистым γ-Al2O3 покрытием, выполненного в соответствии с настоящим изобретением и используемого для механической обработки стали или литейного чугуна, может быть обнаружено множество важных преимуществ по сравнению с известными ранее решениями, которые будут продемонстрированы на приведенных далее примерах. Удивительным образом КПФ γ-Al2O3 покрытие, которое совсем не содержит более грубую и термодинамически стабильную α-Al2O3 фазу, имеет при проведении некоторых операций механической обработки металлов износостойкость, которая равна износостойкости более грубых ХОФ α-Al2O3 покрытий, нанесенных при температурах около 1000oС. Более того, мелкозернистое КПФ α-Al2O3 покрытие имеет износостойкость, существенно лучшую, чем известные ранее КПФ покрытия. Эти наблюдения открывают возможность существенного улучшения свойств резания и увеличения срока службы инструмента с КПФ покрытием. Низкая температура нанесения покрытия позволяет также производить нанесение КПФ γ-Al2O3 покрытий на инструменты из быстрорежущей стали.
Дополнительное улучшение свойств резания может быть обеспечено при обработке кромок режущего инструмента с γ-Al2O3 покрытием при помощи легкого процесса мокрой пескоструйной обработки или при обработке кромок щетками, при использовании, например, SiC, как это показано в патенте Швеции 9402534-4.
Общая толщина покрытия в соответствии с настоящим изобретением варьирует от 0,5 до 20 мкм, а преимущественно составляет от 1 до 15 мкм, причем толщина слоя (слоев), не имеющих Al2O3, варьирует от 0,1 до 10 мкм, а преимущественно составляет от 0,5 до 5 мкм. Мелкозернистое γ-Al2O3 покрытие также может быть непосредственно нанесено на подложку режущего инструмента, изготовленную из цементированного карбида, кермета, керамики или быстрорежущей стали, при этом толщина указанного γ-Al2O3 покрытия варьирует от 0,5 до 15 мкм, а преимущественно составляет от 1 до 10 мкм. Поверх слоя Al2O3 могут быть нанесены дополнительные покрытия из нитридов и/или карбидов металлов, причем металл выбирают из группы, в которую входят Ti, Nb, Hf, V, Та, Мо, Zr, Cr, W и Al.
В соответствии с настоящим изобретением, предлагается наносить γAl2O3 слой при помощи технологии биполярного двойного магнетронного напыления при температурах подложки 450-700oС, а преимущественно 550-650oС, с использованием алюминиевых мишеней, газовой смеси Аr и 02 и давления процесса в диапазоне 1-5 мкбар. Подложка может быть плавающей или может иметь импульсное смещение, причем точные условия зависят в определенной степени от конструкции используемого оборудования.
При проведении операции нанесения покрытия специалист определяет, получены ли требуемые размер зерна и фазовые составы и изменяет условия нанесения в соответствии с данным описанием изобретения, если это нужно, для воздействия в рамках настоящего изобретения на наноструктуру Al2O3 слоя.
Описанные в настоящем изобретении слои (слой) содержат нитриды и/или карбиды, и/или карбонитриды металлов, причем металл выбирают из группы, в которую входят Ti, Nb, Hf, V, Та, Мо, Zr, Cr, W и Al, которые могут быть нанесены при помощи КПФ технологии, ХОФ технологии и/или технологии MTCVD (химическое осаждение из паровой (газовой) фазы при средней (умеренной) температуре).
Преимущество мелкозернистых КПФ γ-Al2O3 слоев в соответствии с настоящим изобретением по сравнению с известными ранее КПФ покрытиями продемонстрировано в примерах 1, 2 и 5. В примерах 3, 4 и 6 продемонстрированы удивительно высокие свойства износостойкости мелкозернистых КПФ γ-Al2O3 слоев по сравнению с известными ранее нанесенными при помощи ХОФ технологии слоями с единственной фазой γ-Al2O3 и с единственной фазой κ-Al2O3.
Пример 1
A) Имеющиеся в продаже резьбовые режущие пластины из цементированного карбида типа R166.0G-16MM01-150, которые имеют состав с 10 вес.% Со и балансом WC, с покрытием слоем TIN толщиной около 2 мкм, нанесенным при помощи технологии ионного осаждения.
A) Имеющиеся в продаже резьбовые режущие пластины из цементированного карбида типа R166.0G-16MM01-150, которые имеют состав с 10 вес.% Со и балансом WC, с покрытием слоем TIN толщиной около 2 мкм, нанесенным при помощи технологии ионного осаждения.
B) Инструмент с TiN покрытием А), на который в отдельном эксперименте был нанесен слой мелкозернистого α-Al2O3 покрытия толщиной 1 мкм при помощи технологии импульсного магнетронного напыления. Температура нанесения составляла 650oС, а давление процесса было 1 мкбар.
C) Резьбовые режущие пластины из цементированного карбида типа R166.0G-16MM01-150, которые имеют состав с 10 вес.% Со и балансом WC, с покрытием слоем TiN толщиной около 3 мкм, нанесенным при помощи технологии ионного осаждения.
Пластины с покрытием В) и С) были испытаны затем при проведении операции нарезания резьбы для масляных пробок двигателя, изготовленных из литейного чугуна (SS0125; 180-240 НВ). Полученная на пробке резьба имела размер М36•1,5.
Данные резания: скорость 154 м/мин, 5 проходов на резьбу.
Приведенные ниже результаты выражены в числе пробок, обработанных одной режущей кромкой:
С) прототип - 300 пробок, большие кратеры износа, изношенная режущая кромка;
В) изобретение >500 пробок, не видны следы износа режущей кромки; кромка может быть использована для обработки большего числа пробок.
С) прототип - 300 пробок, большие кратеры износа, изношенная режущая кромка;
В) изобретение >500 пробок, не видны следы износа режущей кромки; кромка может быть использована для обработки большего числа пробок.
Приведенные выше результаты показывают, что режущая пластина с покрытием из оксида алюминия в соответствии с настоящим изобретением имеет улучшенные характеристики резания.
Пример 2
D) Имеющиеся в продаже сверлильные режущие пластины из цементированного карбида типа LCMX 040308-53, которые имеют состав с 10 вес. % Со и балансом WC, с покрытием КПФ TiN толщиной около 3 мкм.
D) Имеющиеся в продаже сверлильные режущие пластины из цементированного карбида типа LCMX 040308-53, которые имеют состав с 10 вес. % Со и балансом WC, с покрытием КПФ TiN толщиной около 3 мкм.
Е) Инструмент с TiN покрытием D), на который в отдельном эксперименте был нанесен слой мелкозернистого γ-Al2O3 покрытия толщиной 1 мкм при помощи технологии импульсного магнетронного напыления. Температура нанесения составляла 650oС, а давление процесса было 1 мкбар.
Покрытие из оксида алюминия Е) выглядит прозрачным и очень гладким. Изучение при помощи растрового электронного микроскопа (РЭМ) поперечного сечения на изломе покрытия из оксида алюминия позволяет обнаружить весьма мелкозернистую структуру. Исследования рентгеновской дифракционной картины (XRD) показывают, что фаза оксида алюминия представляет собой чистый γ-Al2O3.
Пластины с покрытием D) и Е) были испытаны затем при проведении операции сверления материала заготовки из низколегированной неупрочненной стали (SS 2541).
Данные резания:
скорость - 150 м/мин;
подача - 0,12 мм/оборот;
диаметр отверстия - 25 мм;
глубина отверстия - 46 мм.
скорость - 150 м/мин;
подача - 0,12 мм/оборот;
диаметр отверстия - 25 мм;
глубина отверстия - 46 мм.
При сверлении был использован охладитель.
На режущей кромке видны как следы износа по задней поверхности, так и язвенного износа. Степень износа по задней поверхности определяет срок службы режущего инструмента. Приведенные ниже результаты показывают число отверстий, которое может быть просверлено одной режущей кромкой.
D) прототип:
150 отверстий - износ по задней поверхности 0,15 мм;
200 отверстий - износ по задней поверхности 0,22 мм, режущая кромка повреждена,
E) изобретение:
150 отверстий - износ по задней поверхности 0,07 мм;
200 отверстий - износ по задней поверхности 0,09 мм;
250 отверстий - износ по задней поверхности 0,10 мм, режущая кромка слегка повреждена.
150 отверстий - износ по задней поверхности 0,15 мм;
200 отверстий - износ по задней поверхности 0,22 мм, режущая кромка повреждена,
E) изобретение:
150 отверстий - износ по задней поверхности 0,07 мм;
200 отверстий - износ по задней поверхности 0,09 мм;
250 отверстий - износ по задней поверхности 0,10 мм, режущая кромка слегка повреждена.
Приведенные выше результаты показывают, что режущая пластина с покрытием из оксида алюминия в соответствии с настоящим изобретением позволяет просверливать большее число отверстий, чем известные ранее пластины.
Пример 3
F) Пластины из цементированного карбида типа CNMA 120412-KR, которые имеют состав с 6 вес. % Со и балансом WC, с покрытием первым слоем TiCN толщиной 8 мкм, а затем верхним слоем α-Al2O3 толщиной 4,7 мкм. Нанесение обоих слоев TiCN и Al2O3 производилось при помощи обычной ХОФ технологии. Слой Al2O3 имеет средний размер зерна 1,2 мкм.
F) Пластины из цементированного карбида типа CNMA 120412-KR, которые имеют состав с 6 вес. % Со и балансом WC, с покрытием первым слоем TiCN толщиной 8 мкм, а затем верхним слоем α-Al2O3 толщиной 4,7 мкм. Нанесение обоих слоев TiCN и Al2O3 производилось при помощи обычной ХОФ технологии. Слой Al2O3 имеет средний размер зерна 1,2 мкм.
G) Пластины из цементированного карбида такого же типа и состава, что и F), с покрытием первым слоем TiCN толщиной около 3,6 мкм при помощи обычной ХОФ технологии, а затем верхним слоем мелкозернистого γ-Al2O3 покрытия толщиной 2,3 мкм в отдельном эксперименте при помощи технологии импульсного магнетронного напыления. Температура нанесения составляла 650oС, а давление процесса было 1 мкбар.
Пластины с покрытием F) и G) были испытаны затем при проведении токарной операции непрерывной обточки шарикоподшипниковой стали (Ovako 825). Был измерен язвенный износ режущих кромок.
Данные резания:
скорость - 210 м/мин;
подача - 0,25 мм/оборот;
глубина среза - 2,0 мм.
скорость - 210 м/мин;
подача - 0,25 мм/оборот;
глубина среза - 2,0 мм.
Был использован охладитель.
Операцию резания периодически прерывали для измерения язвенного износа режущих кромок. Язвенный износ измеряли при помощи оптического микроскопа. Регистрировали время обработки до полного износа слоя Al2O3 (когда становилось видимым внутреннее покрытие TiCN). Для определения эксплуатационной характеристики для внутренней износостойкости слоев Al2O3 толщину (мкм) слоя Al2O3 делили на указанное время обработки (мин). Приведенные ниже результаты представляют собой оценку скорости износа.
F) прототип со слоями α-Al2O3 0,5 мкм/мин;
С) изобретение 0,5 мкм/мин.
С) изобретение 0,5 мкм/мин.
Из приведенных выше результатов следует, что удивительным образом износостойкость мелкозернистого γ-Al2O3 слоя является такой же хорошей, как и износостойкость слоя α-Al2O3 с более крупным зерном, нанесенного при помощи ХОФ технологии.
Пример 4
Н) Пластины из цементированного карбида типа CNMA 120412-KR, которые имеют состав с 6 вес. % Со и балансом WC, с покрытием первым слоем TiCN толщиной 6 мкм, а затем верхним слоем κ-Al2O3 толщиной 1,1 мкм. Нанесение обоих слоев TiCN и Al2O3 производилось при помощи обычной ХОФ технологии. Слой Al2O3 имеет средний размер зерна 1 мкм.
Н) Пластины из цементированного карбида типа CNMA 120412-KR, которые имеют состав с 6 вес. % Со и балансом WC, с покрытием первым слоем TiCN толщиной 6 мкм, а затем верхним слоем κ-Al2O3 толщиной 1,1 мкм. Нанесение обоих слоев TiCN и Al2O3 производилось при помощи обычной ХОФ технологии. Слой Al2O3 имеет средний размер зерна 1 мкм.
I) Пластины из цементированного карбида такого же типа и состава, что и Н), с покрытием слоем TiN толщиной около 2,5 мкм при помощи технологии ионного осаждения.
J) Инструмент с TiN покрытием I), на который в отдельном эксперименте был нанесен слой мелкозернистого γ-Al2O3 покрытия толщиной 1,2 мкм при помощи технологии импульсного магнетронного напыления. Температура нанесения составляла 600oС, а давление процесса было 1 мкбар.
К) Инструмент с TiN покрытием I), на который в отдельном эксперименте был нанесен слой мелкозернистого γ-Al2O3 покрытия толщиной 1,7 мкм при помощи технологии импульсного магнетронного напыления. Температура нанесения составляла 730oС, а давление процесса было 1 мкбар.
Пластины с покрытием Н), J) и К) были испытаны затем при проведении токарной операции непрерывной обточки шарикоподшипниковой стали (Ovako 825). Был измерен язвенный износ режущих кромок.
Данные резания:
скорость - 250 м/мин;
подача - 0,25 мм/оборот;
глубина среза - 2,0 мм.
скорость - 250 м/мин;
подача - 0,25 мм/оборот;
глубина среза - 2,0 мм.
Был использован охладитель.
Операцию резания периодически прерывали для измерения язвенного износа режущих кромок. Язвенный износ измеряли при помощи оптического микроскопа. Регистрировали время обработки до полного износа слоя Al2O3 (когда становилось видимым внутреннее покрытие TiN или TiCN). Для определения эксплуатационной характеристики для внутренней износостойкости слоев Al2O3 толщину (мкм) слоя Al2O3 делили на указанное время обработки (мин). Приведенные ниже результаты представляют собой оценку скорости износа.
Н) прототип со слоями κ-Al2O3 0,44 мкм/мин;
J) изобретение TiN + γ-Al2O3 0,40 мкм/мин;
К) изобретение TiN + γ-Al2O3 0,46 мкм/мин.
J) изобретение TiN + γ-Al2O3 0,40 мкм/мин;
К) изобретение TiN + γ-Al2O3 0,46 мкм/мин.
Из приведенных выше результатов следует, что удивительным образом износостойкость мелкозернистого γ-Al2O3 слоя является такой же хорошей, как и износостойкость слоя κ-Al2O3 с более крупным зерном, нанесенного при помощи ХОФ технологии.
Пример 5
Пластины с покрытием I), J) и К) примера 4 были испытаны при тех же условиях и данных резания, как указанные в примере 4. Регистрировала время механической обработки до развития заданной степени язвенного износа на передней поверхности режущих пластин; полученные результаты приведены ниже.
Пластины с покрытием I), J) и К) примера 4 были испытаны при тех же условиях и данных резания, как указанные в примере 4. Регистрировала время механической обработки до развития заданной степени язвенного износа на передней поверхности режущих пластин; полученные результаты приведены ниже.
I) прототип TiN 4 мин;
J) изобретение TiN + γ-Al2O3 9 мин;
К) изобретение TiN + γ-Al2O3 9,7 мин.
J) изобретение TiN + γ-Al2O3 9 мин;
К) изобретение TiN + γ-Al2O3 9,7 мин.
Из приведенных результатов следует, что нанесение верхнего слоя мелкозернистого γ-Al2O3 на КПФ TiN покрытие существенно повышает язвенную износостойкость режущего инструмента.
Пример 6
L) Пластины из цементированного карбида типа CNMA 120412-KR, которые имеют состав с 6 вес. % Со и балансом WC, с покрытием первым слоем TiCN толщиной 6 мкм, а затем верхним слоем α-Al2O3 толщиной 4,8 мкм. Нанесение обоих слоев TiCN и Al2O3 производилось при помощи обычной ХОФ технологии. Слой Al2O3 имеет средний размер зерна 1,0 мкм.
L) Пластины из цементированного карбида типа CNMA 120412-KR, которые имеют состав с 6 вес. % Со и балансом WC, с покрытием первым слоем TiCN толщиной 6 мкм, а затем верхним слоем α-Al2O3 толщиной 4,8 мкм. Нанесение обоих слоев TiCN и Al2O3 производилось при помощи обычной ХОФ технологии. Слой Al2O3 имеет средний размер зерна 1,0 мкм.
М) Пластины из цементированного карбида такого же типа и состава, что и L), с покрытием первым слоем TiAlN толщиной около 5 мкм, а затем, без прерывания приложения вакуума, верхним слоем мелкозернистого γ-Al2O3 покрытия толщиной 4,4 мкм, причем оба слоя были нанесены при помощи технологии импульсного магнетронного напыления. Температура нанесения составляла 600oС, а давление процесса было 1 мкбар.
Пластины с покрытием L) и М) были испытаны затем при проведении токарной операции непрерывной обточки заготовки из низколегированной неупрочненной стали (SS 2541). Был измерен язвенный износ режущих кромок.
Данные резания:
скорость - 250 м/мин;
подача - 0,25 мм/оборот;
глубина среза - 2,0 мм.
скорость - 250 м/мин;
подача - 0,25 мм/оборот;
глубина среза - 2,0 мм.
Был использован охладитель.
Операцию резания периодически прерывали для измерения язвенного износа режущих кромок. Язвенный износ измеряли при помощи оптического микроскопа. Регистрировали время обработки до полного износа слоя Al2O3 (когда становилось видимым внутреннее покрытие TiCN или TiA1N). Для определения эксплуатационной характеристики для внутренней износостойкости слоев Al2O3, толщину (мкм) слоя Al2O3 делили на указанное время обработки (мин). Приведенные ниже результаты представляют собой оценку скорости износа.
L) прототип со слоями α-Al2O3 0,69 мкм/мин;
М) изобретение 0,73 мкм/мин.
М) изобретение 0,73 мкм/мин.
Из приведенных выше результатов следует, что удивительным образом износостойкость мелкозернистого γ-Al2O3 слоя является такой же хорошей, как и износостойкость слоя α-Al2O3 с более крупным зерном, нанесенного при помощи КПФ технологии.
Claims (17)
1. Режущий инструмент, имеющий корпус в виде подложки из спеченного цементированного карбида, или кермета, или керамики, или быстрорежущей стали, причем на поверхность по меньшей мере функциональных частей корпуса нанесено сцепленное с корпусом прочное и износостойкое покрытие толщиной от 0,5 до 20 мкм, отличающийся тем, что указанное покрытие имеет структуру с одним или несколькими слоями из тугоплавкого соединения, причем по меньшей мере один слой с толщиной от 0,5 до 15 мкм нанесен при помощи технологии импульсного магнетронного напыления со средней по времени плотностью мощности на мишени магнетрона, составляющей по меньшей мере 10 Вт/см2, и при температуре подложки в диапазоне от 450 до 700oС в зависимости от материала корпуса инструмента, на который должно быть нанесено покрытие, при этом указанное покрытие главным образом образовано мелкозернистой кристаллической γ-Аl2O3 фазой с размером зерна менее 0,1 мкм, причем указанный мелкозернистый кристаллический γ-Аl2O3 слой испытывает существенную рентгеновскую дифракцию при отражении по меньшей мере от одной из кристаллических плоскостей (440) и (400), при этом указанный слой имеет твердость по меньшей мере 20 ГПа, сжимающее напряжение по меньшей мере 1 ГПа и не имеет никаких галогеновых загрязнений.
2. Режущий инструмент по п.1, отличающийся тем, что слой γ-Аl2O3 имеет преимущественную ориентацию роста в направлении (440) с коэффициентом текстуры ТС>5, который определен как
где I (hkl) - измеренная интенсивность (hkl) отражения;
Io (hkl) - стандартная интенсивность по данным дифракции стандартной порошковой картины ASTM;
n - число отражений, использованных при вычислении,
причем использованы отражения (hkl): (111), (311), (222), (400) и (440).
где I (hkl) - измеренная интенсивность (hkl) отражения;
Io (hkl) - стандартная интенсивность по данным дифракции стандартной порошковой картины ASTM;
n - число отражений, использованных при вычислении,
причем использованы отражения (hkl): (111), (311), (222), (400) и (440).
3. Режущий инструмент по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что мелкозернистый кристаллический γ-Аl2O3 слой содержит участки дополнительных фаз оксида алюминия из γ-серий Аl2O3 полиморфизма, обнаруживаемые при помощи техники рентгеновской дифракции.
4. Режущий инструмент по п.3, отличающийся тем, что дополнительной фазой оксида алюминия является θ-фаза.
5. Режущий инструмент по любому из пп.1-4, отличающийся тем, что он содержит по меньшей мере один дополнительный слой толщиной от 0,1 до 10 мкм, преимущественно от 0,5 до 5 мкм, который содержит нитриды и/или карбиды металлов, причем металл выбран из группы, в которую входят Ti, Nb, Hf, V, Та, Мо, Cr, W и Аl.
6. Режущий инструмент по п.5, отличающийся тем, что указанный слой образован TiC, или TiCN, или TiN, или TiAlN.
7. Режущий инструмент по п.5 или 6, отличающийся тем, что внешний слой образован Аl2O3.
8. Режущий инструмент по п.5 или 6, отличающийся тем, что внешний слой образован TiN.
9. Режущий инструмент по любому из пп.1-8, отличающийся тем, что покрытие имеет толщину от 1 до 10 мкм.
10. Режущий инструмент по любому из пп.1-9, отличающийся тем, что покрытие нанесено при температуре подложки от 550 до 650oС.
11. Способ изготовления режущего инструмента с покрытием, в котором по меньшей мере один тугоплавкий слой, образованный мелкозернистой кристаллической γ-Аl2O3 фазой в соответствии с п.1, наносят при помощи магнетронного напыления на подвижную подложку в вакууме, отличающийся тем, что указанный γ-Аl2O3 слой наносят при помощи технологии импульсного магнетронного напыления в газовой смеси аргона и кислорода под давлением 1-5 бар, причем частота импульсов составляет от 10 до 100 кГц, при этом осаждение покрытия происходит со скоростью по меньшей мере 1 нм/с относительно стационарно установленной подложки, причем устанавливают среднюю по времени плотность мощности на мишени магнетрона, составляющую по меньшей мере 10 Вт/см2, и температуру подложки в диапазоне от 450 до 700oС в зависимости от материала корпуса инструмента, на который должно быть нанесено покрытие.
12. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что слой γ-Аl2O3 наносят при помощи двух магнетронов с алюминиевыми мишенями, которые поочередно переключают и используют в качестве катода и анода в устройстве импульсного магнетронного напыления.
13. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что наносят дополнительные слои, не содержащие γ-Аl2O3, при помощи технологии конденсации из парогазовой фазы, преимущественно при помощи технологии импульсного магнетронного напыления.
14. Способ по п.13, отличающийся тем, что все слои покрытия наносят в одном и том же устройстве для нанесения покрытия без прерывания вакуума.
15. Способ по п.11 или 12, отличающийся тем, что наносят дополнительные слои, не содержащие γ-Аl2O3, при помощи технологии химического осаждения из парогазовой фазы.
16. Способ по любому из пп.11-15, отличающийся тем, что частота импульсов при нанесении покрытия составляет 50 кГц.
17. Способ по любому из пп.11-16, отличающийся тем, что покрытие наносят при температуре подложки от 550 до 650oС.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9704066-1 | 1997-11-06 | ||
SE9704066A SE520802C2 (sv) | 1997-11-06 | 1997-11-06 | Skärverktyg belagt med aluminiumoxid och process för dess tillverkning |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2000114171A RU2000114171A (ru) | 2002-06-10 |
RU2206432C2 true RU2206432C2 (ru) | 2003-06-20 |
Family
ID=20408890
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2000114171/02A RU2206432C2 (ru) | 1997-11-06 | 1998-11-06 | Режущий инструмент и способ его изготовления |
Country Status (12)
Country | Link |
---|---|
US (3) | US6210726B1 (ru) |
EP (2) | EP1253215B1 (ru) |
JP (1) | JP2001522725A (ru) |
KR (1) | KR100614961B1 (ru) |
CN (1) | CN1278307A (ru) |
AT (2) | ATE286155T1 (ru) |
BR (1) | BR9813186A (ru) |
DE (2) | DE69821516T2 (ru) |
PL (1) | PL340602A1 (ru) |
RU (1) | RU2206432C2 (ru) |
SE (1) | SE520802C2 (ru) |
WO (1) | WO1999024634A1 (ru) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2466828C2 (ru) * | 2007-05-16 | 2012-11-20 | Эрликон Трейдинг Аг, Трюббах | Режущий инструмент |
RU2469128C2 (ru) * | 2006-09-26 | 2012-12-10 | Эрликон Трейдинг Аг Трюббах | Деталь с твердым покрытием |
RU2528930C2 (ru) * | 2008-07-09 | 2014-09-20 | Эрликон Трейдинг Аг, Трюббах | Покрывная система, деталь с покрытием и способ ее получения |
RU2667187C2 (ru) * | 2013-06-27 | 2018-09-17 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Снабженный покрытием режущий инструмент |
RU2676719C1 (ru) * | 2018-02-14 | 2019-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук | Способ низкотемпературного нанесения нанокристаллического покрытия из альфа-оксида алюминия |
RU2736039C2 (ru) * | 2016-06-21 | 2020-11-11 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Режущий инструмент с cvd-покрытием |
RU2736536C2 (ru) * | 2016-06-29 | 2020-11-17 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Режущий инструмент с cvd-покрытием |
RU2760426C2 (ru) * | 2017-04-07 | 2021-11-25 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Снабженный покрытием режущий инструмент |
RU2801705C1 (ru) * | 2022-11-30 | 2023-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ формирования микротекстур на поверхности режущих пластин из диэлектрических керамик электроэрозионной обработкой |
Families Citing this family (43)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SE520802C2 (sv) | 1997-11-06 | 2003-08-26 | Sandvik Ab | Skärverktyg belagt med aluminiumoxid och process för dess tillverkning |
SE518134C2 (sv) * | 1997-12-10 | 2002-09-03 | Sandvik Ab | Multiskiktbelagt skärverktyg |
SE519921C2 (sv) | 1999-05-06 | 2003-04-29 | Sandvik Ab | PVD-belagt skärverktyg och metod för dess framställning |
SE520795C2 (sv) * | 1999-05-06 | 2003-08-26 | Sandvik Ab | Skärverktyg belagt med aluminiumoxid och process för dess tillverkning |
SE521284C2 (sv) * | 1999-05-19 | 2003-10-21 | Sandvik Ab | Aluminiumoxidbelagt skärverktyg för metallbearbetning |
US6572991B1 (en) * | 2000-02-04 | 2003-06-03 | Seco Tools Ab | Deposition of γ-Al2O3 by means of CVD |
AT5008U1 (de) * | 2001-02-09 | 2002-02-25 | Plansee Tizit Ag | Hartmetallverschleissteil mit mischoxidschicht |
US6689450B2 (en) * | 2001-03-27 | 2004-02-10 | Seco Tools Ab | Enhanced Al2O3-Ti(C,N) multi-coating deposited at low temperature |
EP1323847A3 (en) * | 2001-12-28 | 2005-09-14 | Seco Tools Ab | Coated cemented carbide body and method for use |
DE10314929B9 (de) * | 2002-04-17 | 2010-12-23 | Cemecon Ag | Körper mit einer Beschichtung in R-3c Struktur, Verfahren und Vorrichtung zur PVD-Beschichtung |
JP2003340602A (ja) * | 2002-05-29 | 2003-12-02 | Kyocera Corp | 回路付き切削工具およびその製造方法 |
JP2004060741A (ja) * | 2002-07-26 | 2004-02-26 | Motoyama Eng Works Ltd | ダイアフラム及びダイアフラム弁並びに成膜装置 |
AU2003254888A1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-02-25 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | PROCESS FOR PRODUCING ALUMINA COATING COMPOSED MAINLY OF Alpha-TYPE CRYSTAL STRUCTURE, ALUMINA COATING COMPOSED MAINLY OF Alpha-TYPE CRYSTAL STRUCTURE, LAMINATE COATING INCLUDING THE ALUMINA COATING, MEMBER CLAD WITH THE ALUMINA COATING OR LAMINATE COATING, PROCESS FOR PRODUCING THE MEMBER, AND PHYSICAL EVAPORATION APPARATU |
JP4205546B2 (ja) * | 2003-09-16 | 2009-01-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐摩耗性、耐熱性および基材との密着性に優れた積層皮膜の製造方法 |
US7693855B2 (en) * | 2003-10-28 | 2010-04-06 | Media Cybernetics, Inc. | Method, system, and computer program product for managing data associated with a document stored in an electronic form |
CN101048531A (zh) * | 2004-07-07 | 2007-10-03 | 通用电气公司 | 基材上的保护涂层及其制备方法 |
JP2006028600A (ja) * | 2004-07-16 | 2006-02-02 | Kobe Steel Ltd | 耐摩耗性と耐熱性に優れた積層皮膜 |
DE102004044240A1 (de) | 2004-09-14 | 2006-03-30 | Walter Ag | Schneidwerkzeug mit oxidischer Beschichtung |
US20070116631A1 (en) * | 2004-10-18 | 2007-05-24 | The Regents Of The University Of California | Arrays of long carbon nanotubes for fiber spinning |
ATE541068T1 (de) * | 2005-09-09 | 2012-01-15 | Sandvik Intellectual Property | Pvd-beschichtetes schneidwerkzeug |
SE529015C2 (sv) * | 2005-09-09 | 2007-04-10 | Sandvik Intellectual Property | PVD-belagt skärverktygsskär tillverkat av hårdmetall |
US20070078521A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Depuy Products, Inc. | Aluminum oxide coated implants and components |
DE602006007592D1 (de) * | 2006-10-18 | 2009-08-13 | Depuy Products Inc | Aluminiumoxid-beschichtete Implantate und Komponente |
WO2008082020A1 (en) * | 2007-01-02 | 2008-07-10 | Taegutec Ltd. | Surface treating method for cutting tools |
IL182741A (en) | 2007-04-23 | 2012-03-29 | Iscar Ltd | Improved coatings |
CN101368260A (zh) * | 2007-09-14 | 2009-02-18 | 山特维克知识产权股份有限公司 | 用于在基底上沉积涂层的方法和设备 |
DE102008013965A1 (de) * | 2008-03-12 | 2009-09-17 | Kennametal Inc. | Hartstoffbeschichteter Körper |
DE102009001675A1 (de) | 2009-03-19 | 2010-09-23 | Eberhard-Karls-Universität Tübingen | Schneidwerkzeug |
CZ305038B6 (cs) | 2009-07-28 | 2015-04-08 | Shm, S. R. O. | Způsob vytváření ochranných a funkčních vrstev metodou PVD z katody se sníženou povrchovou elektrickou vodivostí |
DE102009028579B4 (de) | 2009-08-17 | 2013-08-22 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Beschichtete Körper aus Metall, Hartmetall, Cermet oder Keramik sowie Verfahren zur Beschichtung derartiger Körper |
DE102009028577B4 (de) * | 2009-08-17 | 2012-02-16 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Beschichtete Körper aus Metall, Hartmetall, Cermet, Keramik oder Halbleiterwerkstoff sowie Verfahren zur Beschichtung derartiger Körper |
JP5190971B2 (ja) * | 2009-12-16 | 2013-04-24 | 住友電気工業株式会社 | 被膜、切削工具および被膜の製造方法 |
DE102011053372A1 (de) | 2011-09-07 | 2013-03-07 | Walter Ag | Werkzeug mit chromhaltiger Funktionsschicht |
TWI521090B (zh) * | 2012-04-16 | 2016-02-11 | 財團法人工業技術研究院 | 複合刀具 |
WO2014101517A1 (zh) * | 2012-12-26 | 2014-07-03 | Wu Shanghua | 一种采用物理气相沉积工艺在氮化硅切削刀具表面制备Al2O3涂层及其复合涂层的方法 |
US10358712B2 (en) | 2014-09-03 | 2019-07-23 | Mitsubishi Materials Corporation | Surface-coated cutting tool and method of manufacturing the same |
RU2704949C2 (ru) * | 2014-12-19 | 2019-10-31 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Режущий инструмент с хогф-покрытием |
CN105088163A (zh) * | 2015-09-22 | 2015-11-25 | 苏州格科特真空镀膜技术有限公司 | 一种在硬质合金刀片表面制备晶态Al2O3涂层的方法 |
EP3461928B1 (en) * | 2017-09-29 | 2020-11-11 | Walter Ag | Tacno coatings and production process |
JP7356975B2 (ja) * | 2017-11-07 | 2023-10-05 | ヴァルター アーゲー | Al2O3の蒸着のためのPVD法と少なくとも一のAl2O3層を有する被覆切削工具 |
JP7032448B2 (ja) * | 2018-01-26 | 2022-03-08 | 京セラ株式会社 | 被覆工具及びこれを備えた切削工具 |
KR102112084B1 (ko) * | 2018-11-30 | 2020-05-18 | 한국야금 주식회사 | 절삭공구용 경질피막 |
WO2021260775A1 (ja) * | 2020-06-22 | 2021-12-30 | 住友電工ハードメタル株式会社 | 切削工具 |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE252205C (ru) | ||||
CH540991A (fr) | 1971-07-07 | 1973-08-31 | Battelle Memorial Institute | Procédé pour augmenter la résistance à l'usure de la surface d'une pièce en "métal dur" |
ATE119583T1 (de) | 1991-03-27 | 1995-03-15 | Krupp Widia Gmbh | Verbundkörper, verwendung des verbundkörpers und verfahren zu seiner herstellung. |
SE9101953D0 (sv) * | 1991-06-25 | 1991-06-25 | Sandvik Ab | A1203 coated sintered body |
DE4209975A1 (de) | 1992-03-27 | 1993-09-30 | Krupp Widia Gmbh | Verbundkörper und dessen Verwendung |
EP0592986B1 (en) | 1992-10-12 | 1998-07-08 | Sumitomo Electric Industries, Limited | Ultra-thin film laminate |
SE501527C2 (sv) | 1992-12-18 | 1995-03-06 | Sandvik Ab | Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt |
SE509201C2 (sv) | 1994-07-20 | 1998-12-14 | Sandvik Ab | Aluminiumoxidbelagt verktyg |
US5700551A (en) | 1994-09-16 | 1997-12-23 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Layered film made of ultrafine particles and a hard composite material for tools possessing the film |
DE19518781C1 (de) * | 1995-05-22 | 1996-09-05 | Fraunhofer Ges Forschung | Vakuumbeschichteter Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung |
DE19518779C1 (de) | 1995-05-22 | 1996-07-18 | Fraunhofer Ges Forschung | Verbundkörper aus vakuumbeschichtetem Sinterwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung |
US5879823A (en) * | 1995-12-12 | 1999-03-09 | Kennametal Inc. | Coated cutting tool |
SE520802C2 (sv) | 1997-11-06 | 2003-08-26 | Sandvik Ab | Skärverktyg belagt med aluminiumoxid och process för dess tillverkning |
-
1997
- 1997-11-06 SE SE9704066A patent/SE520802C2/sv unknown
-
1998
- 1998-11-06 JP JP2000519623A patent/JP2001522725A/ja active Pending
- 1998-11-06 US US09/187,006 patent/US6210726B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-06 AT AT02013750T patent/ATE286155T1/de active
- 1998-11-06 PL PL98340602A patent/PL340602A1/xx unknown
- 1998-11-06 KR KR1020007003870A patent/KR100614961B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1998-11-06 DE DE69821516T patent/DE69821516T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-06 BR BR9813186-9A patent/BR9813186A/pt not_active IP Right Cessation
- 1998-11-06 CN CN98810834A patent/CN1278307A/zh active Pending
- 1998-11-06 DE DE69828453T patent/DE69828453T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-06 EP EP02013750A patent/EP1253215B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-06 RU RU2000114171/02A patent/RU2206432C2/ru not_active IP Right Cessation
- 1998-11-06 AT AT98954899T patent/ATE259003T1/de active
- 1998-11-06 EP EP98954899A patent/EP1029105B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-11-06 WO PCT/SE1998/002009 patent/WO1999024634A1/en active IP Right Grant
-
2001
- 2001-02-14 US US09/782,226 patent/US6423403B2/en not_active Expired - Lifetime
-
2002
- 2002-05-22 US US10/151,821 patent/US6673430B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2469128C2 (ru) * | 2006-09-26 | 2012-12-10 | Эрликон Трейдинг Аг Трюббах | Деталь с твердым покрытием |
RU2466828C2 (ru) * | 2007-05-16 | 2012-11-20 | Эрликон Трейдинг Аг, Трюббах | Режущий инструмент |
RU2528930C2 (ru) * | 2008-07-09 | 2014-09-20 | Эрликон Трейдинг Аг, Трюббах | Покрывная система, деталь с покрытием и способ ее получения |
RU2667187C2 (ru) * | 2013-06-27 | 2018-09-17 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Снабженный покрытием режущий инструмент |
RU2736039C2 (ru) * | 2016-06-21 | 2020-11-11 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Режущий инструмент с cvd-покрытием |
RU2736536C2 (ru) * | 2016-06-29 | 2020-11-17 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Режущий инструмент с cvd-покрытием |
US11213893B2 (en) | 2016-06-29 | 2022-01-04 | Sandvik Intellectual Property Ab | CVD coated cutting tool |
RU2760426C2 (ru) * | 2017-04-07 | 2021-11-25 | Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб | Снабженный покрытием режущий инструмент |
RU2676719C1 (ru) * | 2018-02-14 | 2019-01-10 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт электрофизики Уральского отделения Российской академии наук | Способ низкотемпературного нанесения нанокристаллического покрытия из альфа-оксида алюминия |
RU2801705C1 (ru) * | 2022-11-30 | 2023-08-15 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный технологический университет "СТАНКИН" (ФГБОУ ВО "МГТУ "СТАНКИН") | Способ формирования микротекстур на поверхности режущих пластин из диэлектрических керамик электроэрозионной обработкой |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1253215B1 (en) | 2004-12-29 |
EP1029105A1 (en) | 2000-08-23 |
KR100614961B1 (ko) | 2006-08-25 |
DE69828453T2 (de) | 2005-06-02 |
US20030027015A1 (en) | 2003-02-06 |
US6673430B2 (en) | 2004-01-06 |
SE9704066D0 (sv) | 1997-11-06 |
SE9704066L (sv) | 1999-05-07 |
EP1253215A3 (en) | 2003-01-02 |
DE69828453D1 (de) | 2005-02-03 |
KR20010072535A (ko) | 2001-07-31 |
SE520802C2 (sv) | 2003-08-26 |
PL340602A1 (en) | 2001-02-12 |
ATE259003T1 (de) | 2004-02-15 |
EP1029105B1 (en) | 2004-02-04 |
DE69821516T2 (de) | 2004-07-01 |
CN1278307A (zh) | 2000-12-27 |
BR9813186A (pt) | 2000-08-22 |
EP1253215A2 (en) | 2002-10-30 |
US20010049011A1 (en) | 2001-12-06 |
US6210726B1 (en) | 2001-04-03 |
JP2001522725A (ja) | 2001-11-20 |
WO1999024634A1 (en) | 1999-05-20 |
ATE286155T1 (de) | 2005-01-15 |
US6423403B2 (en) | 2002-07-23 |
DE69821516D1 (de) | 2004-03-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2206432C2 (ru) | Режущий инструмент и способ его изготовления | |
EP1099003B1 (en) | Pvd coated cutting tool and method of its production | |
JP5363445B2 (ja) | 切削工具 | |
EP0999293B1 (en) | Aluminium oxide-coated article | |
KR100567983B1 (ko) | 절삭 공구에 미세-입자 알루미나 코팅을 증착하는 방법 | |
EP1266879A2 (en) | Amorphous carbon coated tools and method of producing the same | |
EP2823080A1 (en) | A body with a metal based nitride layer and a method for coating the body | |
US6451180B1 (en) | Method of making a PVD Al2O3 coated cutting tool | |
EP2098612A2 (en) | Oxide coated cutting insert | |
IL214594A (en) | Coated surface cutting tool | |
EP2262923B1 (en) | Oxide coated cutting insert | |
KR20100126357A (ko) | 산화물 코팅된 절삭 인서트 | |
IL135223A (en) | Aluminum oxide coated cutting tool and processes for the preparation thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20050228 |
|
RH4A | Copy of patent granted that was duplicated for the russian federation |
Effective date: 20050629 |
|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20060228 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171107 |