RU2536014C2 - Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей - Google Patents

Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей Download PDF

Info

Publication number
RU2536014C2
RU2536014C2 RU2012106614/02A RU2012106614A RU2536014C2 RU 2536014 C2 RU2536014 C2 RU 2536014C2 RU 2012106614/02 A RU2012106614/02 A RU 2012106614/02A RU 2012106614 A RU2012106614 A RU 2012106614A RU 2536014 C2 RU2536014 C2 RU 2536014C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
layer
hkl
plate
coating
mtcvd
Prior art date
Application number
RU2012106614/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2012106614A (ru
Inventor
Хиндрик ЭНГСТРЕМ
Original Assignee
Секо Тулз Аб
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=43529551&utm_source=***_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=RU2536014(C2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Секо Тулз Аб filed Critical Секо Тулз Аб
Publication of RU2012106614A publication Critical patent/RU2012106614A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2536014C2 publication Critical patent/RU2536014C2/ru

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0272Deposition of sub-layers, e.g. to promote the adhesion of the main coating
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/403Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2222/00Materials of tools or workpieces composed of metals, alloys or metal matrices
    • B23B2222/84Steel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2224/00Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/04Aluminium oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2228/00Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/10Coatings
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/24Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.]
    • Y10T428/24942Structurally defined web or sheet [e.g., overall dimension, etc.] including components having same physical characteristic in differing degree
    • Y10T428/2495Thickness [relative or absolute]
    • Y10T428/24967Absolute thicknesses specified
    • Y10T428/24975No layer or component greater than 5 mils thick
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/26Web or sheet containing structurally defined element or component, the element or component having a specified physical dimension
    • Y10T428/263Coating layer not in excess of 5 mils thick or equivalent
    • Y10T428/264Up to 3 mils
    • Y10T428/2651 mil or less
    • YGENERAL 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T82/00Turning
    • Y10T82/10Process of turning

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Изобретение относится к пластине для режущего инструмента, предназначенной для обточки закаленных и инструментальных сталей. Пластина для режущего инструмента содержит корпус из твердого сплава и покрытие. Твердый сплав, из которого выполнен корпус пластины, содержит WC, от 4,0 до 7,0 вес. % Со, предпочтительно от 4,5 до 6,0 вес. % Со, от 0,25 до 0,50 вес. % Cr, предпочтительно от 0,30 до 0,45 вес. % Cr, при этом величина S составляет от 0,68 до 0,88, предпочтительно от 0,7 до 0,8, а коэрцитивность, Нс, - от 28 до 38 кА/м, предпочтительно от 30 до 34 кА/м. Покрытие имеет толщину от 11 до 24 мкм и нанесено на корпус посредством CVD. По меньшей мере самый верхний слой покрытия представляет собой слой α-AlOтолщинойот7 до 12 мкм, предпочтительно от 8 до 11 мкм, текстурированный в направлении <006> с текстурным коэффициентом ТС(006)>2, предпочтительно >4 и <8, одновременно, при этом все текстурные коэффициенты ТС(012), ТС(110), ТС(113), ТС(202), ТС(024) и ТС(116)<1, а TC(104) представляет собой второй наивысший текстурный коэффициент, причем ТС(hkl), определяется по следующей формуле:, где I(hkl) - измеренная интенсивность отражения (hkl), I(hkl) - стандартная интенсивность согласно JCPDS, карта № 46-1212, n - количество отражений, использованных в расчете, при этом использованные отражения (hkl) включают (012), (104), (110), (006), (113), (202), (024) и (116). Упомянутая пластина применяется в качестве пластины для обточки закаленных или инструментальных сталей с твердостью, составляющей от 40 HRC до 60 HRC, используемой во влажных и сухих условиях для глубины резания от 0,3 до 3 мм со скоростью резания от 70 до 250 м/мин и подачей от 0,1 до 0,6 мм/об. Изготовленная пластина для режущего инструмента имеет высокие значения стойкости к деформации, сопротив

Description

Настоящее изобретение относится к пластине для режущего инструмента, особенно пригодной для обточки закаленных и инструментальных сталей. Твердая мелкозернистая подложка в сочетании с CVD (осажденным из газовой фазы) покрытием существенно повышает сопротивление износу. Такое покрытие состоит из одного или более тугоплавких слоев, из которых по меньшей мере один слой представляет собой текстурированный альфа-глинозем (α-Al2O3).
В заявке на патент США 2009/017289 описана пластина для режущего инструмента, предназначенная для обточки стали с высокими скоростями резания. Пластина для режущего инструмента содержит (006) текстурированный α-Al2O3, нанесенный посредством химического осаждения из газовой фазы на подложку твердого сплава.
В заявке на патент США 2009/016831 описана пластина с покрытием для режущего инструмента, особенно подходящая для обточки жаропрочных сверхпрочных сплавов, имеющих твердую, субмикронную мелкозернистую подложку с низким содержанием Со в сочетании с тонким, очень твердым единственным (Ti,Si)N слоем, нанесенным посредством физического осаждения из газовой фазы.
В патенте США 7201956 описан режущий инструмент, состоящий из твердого сплава на основе карбида вольфрама или металлокерамики на основе карбонитрида титана и твердого слоя покрытия, нанесенного на его поверхность, при этом твердый слой покрытия содержит слой оксида алюминия, имеющего альфа-кристаллическую структуру, наивысший пик которой находится на наклонном участке (0001) плоскости зерен кристалла относительно нормали поверхности.
Закаленные стали охватывают широкий диапазон сталей и их свойств и могут иметь различные состояния в зависимости от назначения. Состояния сталей непосредственно после закаливания, закалки и отпуска, поверхностного упрочнения (науглероживание, азотирование) являются обычными состояниями, обеспечивающими диапазон твердости до 68 HRC. Однако задачей является повышение прочности и сопротивления износу в результате получения особых микроструктур различных сталей.
Стали, пригодные для закаливания, включают среднеуглеродистые и высокоуглеродистые стали, часто с легирующими добавками Cr, Ni, Mn и Мо. В зависимости от назначения добавляют другие легирующие элементы. Многие из таких легирующих элементов представляют собой карбидоформирующие элементы, образующие в стали твердые абразивные частицы, которые, помимо придания высокой твердости, снижают обрабатываемость и повышают износ режущей кромки.
Результатом повышения прочности и твердости является увеличение силы резания и повышенный износ режущей кромки во время обработки на станке.
При использовании режущих инструментов, выполненных из твердого сплава, для обработки закаленных сталей механизмы изнашивания инструмента являются различными, такими как абразивный и химический износ, крошение и обламывание режущей кромки. При использовании в инструменте пластины с покрытием, обычно имеющей тонкие поверхностные слои износостойкого карбида, нитрида, карбонитрида и/или оксидных соединений, нанесенных с использованием различных методов осаждения из газовой фазы, покрытие способствует повышению сопротивления износу в результате истирания, однако оно также создает термический барьер для диффузии тепла от режущей поверхности в расположенную ниже подложку твердого сплава. Высокая температура на участке кромки в сочетании с высокими силами резания приводят к повышению деформации ползучести на подвергнутом воздействию участке поверхности подложки, в результате чего режущая кромка подвергается пластической деформации. Пластины для обработки закаленной стали должны иметь высокую стойкость к деформации, сопротивление износу и вязкость.
Поэтому задачей настоящего изобретения является создание пластины для режущего инструмента с высокой стойкостью к деформации, сопротивлением износу и вязкостью.
Другой задачей настоящего изобретения является создание твердого сплава с покрытием для получистовой и черновой обработки закаленных сталей с улучшенным сопротивлением износу как во влажном, так и сухом состояниях.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что твердый сплав, имеющий низкое содержание Со и субмикронный размер зерен, с покрытием, содержащим (006) слой текстурированного глинозема, затем обработанного струей влажного песка, нанесенным методом химического осаждения из газовой фазы, существенно повышает продуктивность по сравнению с существующими режущими инструментами на основе твердого сплава при получистовой и черновой обработке закаленных сталей во влажном и сухом состояниях.
Фиг.1 представляет собой изображение в поперечном сечении пластины с покрытием согласно настоящему изобретению, сделанное с использованием светового оптического микроскопа, и
Фиг.2 представляет собой изображение в поперечном сечении пластины с покрытием согласно настоящему изобретению, сделанное с использованием сканирующего электронного микроскопа,
где
А - внутренняя часть подложки,
В - слой карбонитрида титана и
С - слой глинозема.
Согласно настоящему изобретению предложена пластина с покрытием для режущего инструмента, состоящая из подложки и покрытия. Подложка состоит из WC, от 4,0 до 7,0% вес. Со, предпочтительно от 4,5 до 6,0% вес. Со, от 0,25 до 0,50% вес. Cr, предпочтительно от 0,30 до 0,45% вес. Cr, величина S составляет от 0,68 до 0,88, предпочтительно от 0,7 до 0,8, а коэрцитивность (Нс) от 28 до 38 кА/м, предпочтительно от 30 до 34 кА/м. Величина S=σ/16,1, где σ представляет собой измеренный магнитный момент связующей фазы в мкТм3кг-1. Радиус кромки перед нанесением покрытия предпочтительно составляет от 15 до 50 мкм.
Покрытие включает слой MTCVD Ti(C,N) со столбчатыми зернами в качестве первого слоя, смежного подложке, имеющий толщину от 4 до 12 мкм, предпочтительно от 5 до 10 мкм. Поверх слоя MTCVD наносят слой α-Al2O3. Слой MTCVD предпочтительно включает самый глубокий мелкозернистый слой TiN толщиной <3 мкм, предпочтительно от 0,1 до 1,5 мкм, смежный подложке со слоем Ti(C,N) сверху. Более предпочтительно, после слоя Ti(C,N) следует мелкозернистый слой TiN, имеющий толщину около 0,1-2 мкм, предпочтительно от 0,1 до 0,5 мкм, после которого следует мелкозернистый слой Ti(CN) толщиной от 0,1 до 1,5 мкм. Первый слой MTCVD Ti(C,N), смежный подложке, может быть замещен MTCVD Ti(C,О,N), CVD Ti(C,N) или CVD TiN или двумя или более MTCVD Ti(C,N), MTCVD Ti(C,О,N), CVD Ti(C,N) или CVD TiN.
Слой α-Al2O3 состоит из содержащего ядра α-Al2O3. Толщина глиноземного слоя составляет от 7 до 12 мкм, предпочтительно от 8 до 11 мкм. Глиноземный слой состоит из столбчатых зерен с текстурой (006), имеющих отношение длины к ширине от 2 до 12, предпочтительно от 4 до 8. Слой α-Al2O3 является самым верхним слоем. Обычно шероховатость поверхности составляет Ra<1,0 мкм, предпочтительно от 0,3 до 0,7 мкм.
Текстурные коэффициенты (ТС) для слоя α-Al2O3 определяют следующим образом:
Figure 00000001
где
I(hkl) = интенсивность отражения (hkl);
I0(hkl) = стандартная интенсивность согласно JCPDS, карта № 46-1212;
n = количество отражений, использованных в расчете. Используемые отражения (hkl) включают: (012), (104), (110), (006), (113), (202), (024) и (116).
Текстура глиноземного слоя является следующей:
ТС(006)>2, предпочтительно >4 и <8. Одновременно все ТС(012), ТС(110), ТС(113), ТС(202), ТС(024) и ТС(116)<1, a TC(104)<2 и >0,5.
Общая толщина покрытия составляет от 11 до 24 мкм, предпочтительно от 13 до 21 мкм.
Пластину с покрытием для режущего инструмента согласно настоящему изобретению, состоящую из подложки и покрытия, изготавливают следующим образом: подложку изготавливают обычными способами порошковой металлургии, такими как измельчение, прессование и спекание. В ее состав входят WC, от 4,0 до 7,0% вес. Со, предпочтительно от 4,5 до 6,0% вес. Со; от 0,25 до 0,50% вес. Cr, предпочтительно от 0,30 до 0,45% вес. Cr; величина S составляет от 0,68 до 0,88, предпочтительно от 0,7 до 0,8, а коэрцитивность (Нс) от 28 до 38, предпочтительно от 30 до 34 кА/м.
Перед нанесением покрытия пластины предпочтительно полируют влажными щетками до тех пор, пока радиус кромки не достигнет предпочтительно от 15 до 50 мкм.
На пластину из твердого сплава наносят слой Ti(C,N) и, возможно, промежуточные слои посредством CVD и/или MTCVD. Затем используют процесс CVD, включающий несколько различных стадий осаждения, для того чтобы образовывать ядра α-Al2O3 при температуре 1000°С. На данных стадиях регулируют состав газообразной смеси СО2+СО+Н2+N2 для обеспечения О-потенциала, необходимого для достижения текстуры (006). Слой α-Al2O3 затем наносят обычным методом CVD при 1000°С. Конкретные условия зависят от конструкции используемого оборудования для нанесения покрытий. Состав газовой смеси согласно настоящему изобретению может быть определен специалистом в данной области техники.
Затем слой α-Al2O3 соответствующим образом обрабатывают с использованием способа полирования поверхности, предпочтительно, струей влажного песка для снижения шероховатости поверхности.
Настоящее изобретение также относится к применению описанных выше пластин для получистовой и черновой обработки закаленных и инструментальных сталей с твердостью, составляющей от 40 HRC до 60 HRC, во влажных и сухих условиях со скоростью резания от 70 до 250 м/мин, глубиной резания от 0,3 до 3 мм и подачей от 0,1 до 0,6 мм/об.
Пример 1
Пластины из твердого сплава типа WNMGF080612-MF5 и RPHW1204MOT-MD10 получают согласно настоящему изобретению в результате обычного измельчения порошков сырьевых материалов, прессования неспеченных прессовок и их последующего спекания при температуре, составляющей 1400°С. Кромки пластин также подвергают обработке влажными щетками до тех пор, пока их толщина не составит 35 мкм, и шлифованию до требуемых размеров. Данные по пластинам после спекания показаны в таблице 1.
Figure 00000002
Пример 2. Покрытия
Пластины из примера 1 покрывают способами MTCVD и CVD.
Вначале осаждают тонкозернистый слой TiN толщиной 0,4 мкм при температуре 850°С. Затем слой столбчатого Ti(С,N) осаждают способом MTCVD, используя ацетонитрил в качестве источника углерода/азота при температуре 850°С. Процесс MTCVD прерывают и способом CVD наносят тонкозернистый слой TiN толщиной 0,3 мкм на расстоянии 6 мкм от поверхности твердого сплава с последующим нанесением тонкозернистого слоя TiN способом CVD. На следующей стадии осаждают глиноземный слой и регулируют состав газообразной смеси СО2+СО+Н2+N2 для обеспечения О-потенциала, необходимого для достижения текстуры (006). Толщину различных слоев регулируют продолжительностью осаждения. Пластины с покрытием подвергают анализу с использованием световой оптической и сканирующей электронной микроскопии и рентгеновской дифракции. Толщина и текстурные коэффициенты слоев показаны в таблице 2. На фиг.1 показано изображение в поперечном сечении пластины с покрытием, сделанное под световым оптическим микроскопом, а фиг.2 представляет собой изображение, сделанное под электронным микроскопом.
Figure 00000003
Пример 3
Испытаниям на сопротивление износу подвергают пластины с покрытиями из примера 1 при следующих условиях. В качестве сравнения используют сорт Seco ISO K10, обозначенный буквой «В». В качестве другого сравнения используют сорт ISO Р10, обозначенный буквой «С». Оба обычных сорта используют для упомянутых целей.
Назначение: обточка цилиндрической болванки
Материал: DIN 34CrNiMo6, закаленный (Q&T) до 43HRC
Скорость резания: 190 м/мин
Подача: 0,3 мм/об
Глубина резания: 2 мм
Примечания: хладагент
Критерием срока службы является износ по задней поверхности, равный 0,3 мм, при этом подсчитывают количество обточек для каждого сорта. Полученные результаты показаны в таблице 3.
Таблица 3
Сорт Количество обточек
Изобретение (Аа) 80
В 50
С 30
Данное испытание показывает, что пластины согласно настоящему изобретению имеют приблизительно на 60% более длительный срок службы, чем существующие рекомендуемые сорта.
Пример 4
Испытаниям на сопротивление износу подвергают пластины с покрытиями из примера 1 при следующих условиях. В качестве сравнения используют сорт Seco ISO K10, обозначенный буквой «В». В качестве другого сравнения используют сорт ISO Р10, обозначенный буквой «С». Оба обычных сорта используют для упомянутых целей.
Назначение: обточка цилиндрической болванки
Материал: инструментальная сталь AISI H13, закаленная до 50HRC
Скорость резания: 110 м/мин
Подача: 0,3 мм/об
Глубина резания: 2 мм
Примечания: хладагент
Результаты
Критерием срока службы является износ по задней поверхности, равный 0,3 мм. Полученные результаты показаны в таблице 4.
Таблица 4
Сорт Количество обточек Износ по задней поверхности, мм
Изобретение (Аа) 40 0,23
В 40 0,32
С 20 0,38
Данное испытание показывает, что пластины согласно настоящему изобретению имеют приблизительно на 40% более длительный срок службы по сравнению с существующими рекомендуемыми сортами.
Пример 5
Испытаниям на сопротивление износу при следующих условиях подвергают пластины с покрытиями из примера 1(Ab). В качестве ссылки используют керамический сорт, предназначенный для сравнения.
Назначение: Продольная обточка цилиндрической болванки
Материал: насквозь закаленный 50CrMo4 (твердость поверхности = 58HRC)
Скорость резания: 120-147 м/мин
Подача: 0,28 мм/об
Глубина резания: 0,5 мм
Примечания: сухой
Полученные результаты показаны в таблице 5.
Таблица 5
Сорт Количество проходов,
vc=120 м/мин
Количество проходов,
vc=147 м/мин
Изобретение (Ab) 5 4
Сравнительная керамика 2 1
В результате сравнительный сорт выдерживает два прохода обработки рабочего материала с глубокими зазубринами краевой линии и плохим регулированием стружки. Пластины согласно настоящему изобретению выдерживают пять проходов с по-прежнему хорошим регулированием стружки и сохранением чистоты поверхности. Данное испытание показывает, что пластины согласно настоящему изобретению повышают срок службы инструмента и потенциал скорости по сравнению со ссылочными пластинами.

Claims (10)

1. Пластина для режущего инструмента, содержащая корпус из твердого сплава и покрытие, отличающаяся тем, что корпус пластины выполнен из твердого сплава, содержащего WC, от 4,0 до 7,0 вес. % Со, предпочтительно от 4,5 до 6,0 вес. % Со, от 0,25 до 0,50 вес. % Cr, предпочтительно от 0,30 до 0,45 вес. % Cr, величина S составляет от 0,68 до 0,88, предпочтительно от 0,7 до 0,8, а коэрцитивность, Нс, - от 28 до 38 кА/м, предпочтительно от 30 до 34 кА/м, при этом покрытие имеет толщину от 11 до 24 мкм и нанесено на корпус посредством CVD, причем по меньшей мере самый верхний слой представляет собой слой α-Al2O3 толщиной от 7 до 12 мкм, предпочтительно от 8 до 11 мкм, текстурированный в направлении <006> с текстурным коэффициентом ТС(006)>2, предпочтительно >4 и <8, одновременно, при этом все текстурные коэффициенты ТС(012), ТС(110), ТС(113), ТС(202), ТС(024) и ТС(116)<1, а TC(104) представляет собой второй наивысший текстурный коэффициент, причем ТС(hkl) определяется по следующей формуле:
Figure 00000001
,
где I(hkl) - измеренная интенсивность отражения (hkl);
I0(hkl) -стандартная интенсивность согласно JCPDS, карта № 46-1212;
n - количество отражений, использованных в расчете,
при этом использованные отражения (hkl) включают: (012), (104), (110), (006), (113), (202), (024) и (116).
2. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что ТС(104)<2 и >0,5.
3. Пластина по п.1 или 2, отличающаяся тем, что слой α-Al2O3 состоит из столбчатых зерен, имеющих отношение длины к ширине от 2 до 12, предпочтительно - от 4 до 8.
4. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что покрытие дополнительно содержит первый слой, нанесенный на корпус пластины из твердого сплава, имеющий толщину от 4 до 12 мкм, предпочтительно от 5 до 10 мкм, из MTCVD Ti(C,N), состоящего из столбчатых зерен.
5. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что покрытие дополнительно содержит первый слой, нанесенный на корпус пластины из твердого сплава, из MTCVD Ti(C,О,N), MTCVD TiN, CVD Ti(C,N) или CVD TiN или двумя или более MTCVD Ti(C,N), MTCVD Ti(C,О,N), MTCVD TiN, CVD Ti(C,N) или CVD TiN.
6. Пластина по п.4 или 5, отличающаяся тем, что первый слой содержит расположенный глубоко внутри мелкозернистый слой TiN толщиной <3 мкм, предпочтительно от 0,1 до 1,5 мкм, нанесенный на корпус пластины.
7. Пластина по п. 4 или 5, отличающаяся тем, что после первого слоя расположен мелкозернистый слой TiN, имеющий толщину около 0,1-2 мкм, предпочтительно от 0,1 до 0,5 мкм, после которого расположен мелкозернистый слой Ti(С,N) толщиной от 0,1 до 1,5 мкм.
8. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что слой α-Al2O3 является самым верхним слоем с величиной шероховатости поверхности Ra<1,0 мкм.
9. Пластина по п.1, отличающаяся тем, что радиус кромки корпуса из твердого сплава перед нанесением покрытия составляет от 15 до 50 мкм.
10. Применение пластины по п.1 в качестве пластины для обточки закаленных или инструментальных сталей с твердостью, составляющей от 40 HRC до 60 HRC, используемой во влажных и сухих условиях для глубины резания от 0,3 до 3 мм со скоростью резания от 70 до 250 м/мин и подачей от 0,1 до 0,6 мм/об.
RU2012106614/02A 2009-07-27 2010-06-29 Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей RU2536014C2 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0901037-2 2009-07-27
SE0901037A SE533972C2 (sv) 2009-07-27 2009-07-27 Finkornigt belagt hårdmetallskärverktygsskär för svarvning i härdat stål och verktygsstål
PCT/SE2010/050742 WO2011014110A1 (en) 2009-07-27 2010-06-29 Coated cutting tool insert for turning of steels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2012106614A RU2012106614A (ru) 2013-09-10
RU2536014C2 true RU2536014C2 (ru) 2014-12-20

Family

ID=43529551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012106614/02A RU2536014C2 (ru) 2009-07-27 2010-06-29 Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей

Country Status (8)

Country Link
US (1) US8945250B2 (ru)
EP (1) EP2459771B1 (ru)
KR (1) KR20130008506A (ru)
CN (1) CN102471896B (ru)
BR (1) BR112012001879A2 (ru)
RU (1) RU2536014C2 (ru)
SE (1) SE533972C2 (ru)
WO (1) WO2011014110A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676718C1 (ru) * 2018-01-22 2019-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" Режущий инструмент для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов и режущая пластина для него

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8574728B2 (en) 2011-03-15 2013-11-05 Kennametal Inc. Aluminum oxynitride coated article and method of making the same
JP5783061B2 (ja) * 2012-01-23 2015-09-24 三菱マテリアル株式会社 高速重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性、耐摩耗性を発揮する表面被覆切削工具
US11267053B2 (en) * 2012-02-21 2022-03-08 P&S Global Holdings Llc Nanostructured coated substrates for use in cutting tool applications
US9017809B2 (en) 2013-01-25 2015-04-28 Kennametal Inc. Coatings for cutting tools
US9138864B2 (en) 2013-01-25 2015-09-22 Kennametal Inc. Green colored refractory coatings for cutting tools
KR20150001680A (ko) * 2013-06-27 2015-01-06 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 코팅된 절삭 공구
US9427808B2 (en) 2013-08-30 2016-08-30 Kennametal Inc. Refractory coatings for cutting tools
JP6522985B2 (ja) * 2015-02-25 2019-05-29 京セラ株式会社 被覆工具
US9849517B2 (en) 2015-10-09 2017-12-26 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface-coated cutting tool and method of manufacturing the same
KR101687142B1 (ko) * 2016-07-20 2016-12-15 한국야금 주식회사 절삭공구용 경질피막
JP6690102B2 (ja) * 2016-08-25 2020-04-28 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
JP6210346B1 (ja) 2016-11-02 2017-10-11 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
JP6973026B2 (ja) * 2017-02-20 2021-11-24 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
US11433460B1 (en) * 2021-10-26 2022-09-06 Prince Mohammad Bin Fahd University Cutting insert

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2130823C1 (ru) * 1993-12-23 1999-05-27 Сандвик Аб Режущий инструмент и способ нанесения покрытия на него
RU2173241C2 (ru) * 1995-10-27 2001-09-10 Теледайн Индастриз, Инк. Пластина режущего инструмента и способ ее изготовления
RU2210622C2 (ru) * 1997-11-26 2003-08-20 САНДВИК АБ (пабл) Способ нанесения мелкозернистых покрытий из оксида алюминия на режущие инструменты
EP2014789A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 Seco Tools Ab Coated cutting tool

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2918133B2 (ja) 1992-05-25 1999-07-12 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
DE69422487T2 (de) 1993-08-16 2000-09-07 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Gesinterte karbidlegierungen für schneidwerkzeuge und beschichtete gesinterte karbidlegierung
DK0857095T3 (da) 1995-10-27 2004-03-08 Tdy Ind Inc Forankrede oxidbelægninger på hårdtmetalskæreværktøjer
RU2173471C2 (ru) 1996-04-30 2001-09-10 Миннесота Майнинг Энд Мэнюфекчуринг Компани Формованный сверхгибкий композитный световозвращающий листовой материал с кубическими уголковыми элементами, имеющий заданные оптические характеристики, и способ его изготовления
SE519106C2 (sv) * 1999-04-06 2003-01-14 Sandvik Ab Sätt att tillverka submikron hårdmetall med ökad seghet
SE519315C2 (sv) * 1999-04-06 2003-02-11 Sandvik Ab Sätt att tillverka ett hårdmetallpulver med lågt presstryck
US6612787B1 (en) 2000-08-11 2003-09-02 Kennametal Inc. Chromium-containing cemented tungsten carbide coated cutting insert
DE10115390A1 (de) 2000-12-22 2002-06-27 Mitsubishi Materials Corp Toki Beschichtetes Schneidwerkzeug
US6733874B2 (en) 2001-08-31 2004-05-11 Mitsubishi Materials Corporation Surface-coated carbide alloy cutting tool
JP2004284003A (ja) 2003-02-28 2004-10-14 Mitsubishi Materials Corp 硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具
SE529051C2 (sv) 2005-09-27 2007-04-17 Seco Tools Ab Skärverktygsskär belagt med aluminiumoxid
SE529838C2 (sv) * 2005-12-08 2007-12-04 Sandvik Intellectual Property Belagt hårdmetallskär, sätt att framställa detta samt dess användning för fräsning i stål
EP1905870A3 (en) 2006-09-27 2008-05-14 Seco Tools Ab Alumina layer with enhanced texture
SE532023C2 (sv) 2007-02-01 2009-09-29 Seco Tools Ab Texturhärdat alfa-aluminiumoxidbelagt skär för metallbearbetning
SE531930C2 (sv) * 2007-02-01 2009-09-08 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för medelgrov till grov svarvn ing av rostfria stål och varmhållfasta legeringar
SE531938C2 (sv) * 2007-02-01 2009-09-15 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för fin till medelgrov svarvning av rostfria stål
SE531704C2 (sv) 2007-07-13 2009-07-14 Seco Tools Ab Finkornig hårdmetall för svarvning av varmhållfasta superlegeringar (HRSA)
SE531971C2 (sv) 2007-08-24 2009-09-15 Seco Tools Ab Belagt skärverktyg för allmän svarvning i varmhållfast superlegeringar (HRSA)
SE533154C2 (sv) * 2008-12-18 2010-07-06 Seco Tools Ab Förbättrat belagt skär för grov svarvning

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2130823C1 (ru) * 1993-12-23 1999-05-27 Сандвик Аб Режущий инструмент и способ нанесения покрытия на него
RU2173241C2 (ru) * 1995-10-27 2001-09-10 Теледайн Индастриз, Инк. Пластина режущего инструмента и способ ее изготовления
RU2210622C2 (ru) * 1997-11-26 2003-08-20 САНДВИК АБ (пабл) Способ нанесения мелкозернистых покрытий из оксида алюминия на режущие инструменты
EP2014789A1 (en) * 2007-07-13 2009-01-14 Seco Tools Ab Coated cutting tool

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2676718C1 (ru) * 2018-01-22 2019-01-10 Общество с ограниченной ответственностью "Сборные конструкции инструмента, фрезы Москвитина" Режущий инструмент для обработки изделий из труднообрабатываемых материалов и режущая пластина для него

Also Published As

Publication number Publication date
EP2459771B1 (en) 2017-08-16
RU2012106614A (ru) 2013-09-10
EP2459771A4 (en) 2016-11-23
KR20130008506A (ko) 2013-01-22
US20120144965A1 (en) 2012-06-14
BR112012001879A2 (pt) 2016-03-15
US8945250B2 (en) 2015-02-03
SE0901037A1 (sv) 2011-01-28
SE533972C2 (sv) 2011-03-15
CN102471896A (zh) 2012-05-23
CN102471896B (zh) 2017-03-22
EP2459771A1 (en) 2012-06-06
WO2011014110A1 (en) 2011-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2536014C2 (ru) Пластина с покрытием для режущего инструмента для обточки сталей
KR101194206B1 (ko) 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트 및 이의 제조 방법
CN101090789B (zh) 表面被覆切削工具
CN101080295B (zh) 被覆切削工具
US6344265B1 (en) Coated cutting insert
EP1038989B1 (en) Coated milling insert
KR100817658B1 (ko) 표면 피복 절삭 공구
EP1939328A1 (en) Multilayered coated cutting tool
US7799443B2 (en) Coated cermet cutting tool and use thereof
KR20090007223A (ko) 코팅된 절삭 공구
US6632514B1 (en) Coated cutting insert for milling and turning applications
KR20040073570A (ko) 표면 피복 절삭 공구
US20110247465A1 (en) Coated cutting insert for rough turning
EP1997938A2 (en) Coated cutting tool insert
US10570521B2 (en) Multilayer structured coatings for cutting tools
WO2011052767A1 (ja) 耐チッピング性にすぐれた表面被覆切削工具
KR20090028444A (ko) 밀링용 피복 절삭 인서트
JP4793750B2 (ja) 高硬度鋼の高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆サーメット製切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160630