SE519896C2 - Cutting tool insert used for wet and dry milling of low and medium alloyed steels and stainless steels, comprises cemented carbide body and coating - Google Patents

Cutting tool insert used for wet and dry milling of low and medium alloyed steels and stainless steels, comprises cemented carbide body and coating

Info

Publication number
SE519896C2
SE519896C2 SE0000667A SE0000667A SE519896C2 SE 519896 C2 SE519896 C2 SE 519896C2 SE 0000667 A SE0000667 A SE 0000667A SE 0000667 A SE0000667 A SE 0000667A SE 519896 C2 SE519896 C2 SE 519896C2
Authority
SE
Sweden
Prior art keywords
coating
layers
cemented carbide
mum
thickness
Prior art date
Application number
SE0000667A
Other languages
Swedish (sv)
Other versions
SE0000667L (en
SE0000667D0 (en
Inventor
Rolf Olofsson
Sakari Ruppi
Jan Qvick
Original Assignee
Seco Tools Ab
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
Application filed by Seco Tools Ab filed Critical Seco Tools Ab
Priority to SE0000667A priority Critical patent/SE519896C2/en
Publication of SE0000667D0 publication Critical patent/SE0000667D0/en
Priority to AT00125483T priority patent/ATE273405T1/en
Priority to EP00125483A priority patent/EP1103635B1/en
Priority to DE60012850T priority patent/DE60012850T2/en
Priority to US09/717,006 priority patent/US6632514B1/en
Priority to IL13986600A priority patent/IL139866A/en
Priority to JP2000359158A priority patent/JP2001205505A/en
Publication of SE0000667L publication Critical patent/SE0000667L/en
Publication of SE519896C2 publication Critical patent/SE519896C2/en

Links

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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/403—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148—Composition of the cutting inserts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C04B41/89—Coating or impregnation for obtaining at least two superposed coatings having different compositions
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36—Carbonitrides
    • 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
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

Landscapes

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

Abstract

A cutting tool insert comprises coating having a multi-layer coating with a thickness of 2-20 mum, 7-41 individual layers; and cemented carbide body consists of tungsten carbide with a mean intercept length of 0.5-0.9, preferably 0.6-0.8 mum. A cutting tool insert comprises a cemented carbide body and a coating. The coating includes a multi-layer coating with a thickness of 2 mum, 7 individual layers to 20 mum, 41 individual layers, composed of kappa-aluminum oxide (Al2O3)-layers with a thickness of 0.1-0.4, preferably 0.2-0.3 mum, and titanium nitride (TiN) or titanium carbide (TiC) layers with a thickness of 0.3-0.6, preferably 0.4 mum. The cemented carbide body contains tungsten carbide (WC) with a mean intercept length of 0.5-0.9 mum (preferably 0.6-0.8 mum), 9-10.9 wt.% (preferably 9.5-10.7 wt.%) cobalt (Co), and 0.5-2.5 wt.% (preferably 1-2 wt.%) tantalum carbide and niobium carbide (TaC+NbC), and binder phase with S-value of 0.81-0.92 (preferably 0.82-0.9). The ratio between the weight concentrations of tantalum (Ta) and niobium (Nb) is 7-12 (preferably 7.6-11.4). An Independent claim is also included for a method of making a cutting tool insert of the above invention.

Description

25 30 35 40 45 50 55 519 896 2 av ett WC-Co-baserat hårdmetallsubstrat med en bindefas med hög W-inlösning och en beläggning bestående av ett inre skikt av Ti(CQ@0z) med kolumnära korn följt av ett skikt av finkor- nig K-Alfib och ett yttersta skikt av TiN. Of a WC-Co-based cemented carbide substrate with a binder phase with high W solution and a coating consisting of an inner layer of Ti (CQ @ 0z) with columnar grains followed by a layer of fines nig K-Al fi b and an outermost layer of TiN.

US 5,700,569 beskriver ett aluminiumoxidbelagt hårdme- tallskär med förbättrade egenskaper för skärande bearbetning.US 5,700,569 describes an alumina coated cemented carbide insert with improved cutting machining properties.

Skäret har sex till åtta skikt av aluminiumoxid med en total beläggningstjocklek av upp till omkring 15 um.The insert has six to eight layers of alumina with a total coating thickness of up to about 15 microns.

US 4,984,940 beskriver ett vändskär avsett för metallbe- arbetning med ett WC-Co hårdmetallsubstrat med en värmebestän- dig multiskiktsbeläggning därpå. Substratet har ett koboltin- nehåll av 6,1 till 6,5 viktsprocent. Beläggningen innehåller ett flertal aluminiumoxidskikt vilka är åtskilda från och bundna till varandra genom en nitrid med ett grundämne från grupp IVb, såsom titannitrid, och som är bundna till substra- tet av ett grundskikt, 5 till 8 um i tjocklek, sammansatt av en karbid och/eller karbonitrid av titan, zirkonium och/eller hafnium.US 4,984,940 describes a indexable insert intended for metalworking with a WC-Co cemented carbide substrate with a heat-resistant multilayer coating thereon. The substrate has a cobalt content of 6.1 to 6.5% by weight. The coating contains a plurality of alumina layers which are separated from and bonded to each other by a nitride having a Group IVb element, such as titanium nitride, and which are bonded to the substrate by a base layer, 5 to 8 μm in thickness, composed of a carbide and / or carbonitride of titanium, zirconium and / or hafnium.

US 6,015,614 beskriver ett A143-TiN belagt hårdmetall vändskär avsett för svarvning av stål och speciellt Ca-behand- lat stål. Aluminium skiktet är skyddat av ett extra tjockt och multilagrad beläggning av TiN.US 6,015,614 describes an A143-TiN coated cemented carbide indexable insert intended for turning steel and especially Ca-treated steel. The aluminum layer is protected by an extra thick and multi-layered coating of TiN.

Det har nu visat sig att förbättrade egenskaper vid svarvning kan erhållas vid kombinerande av substrat och mul- tiskiktsbeläggning beskrivna i föreliggande uppfinning. Skäret har utomordentliga prestanda vid svarvning av rostfritt stål, speciellt vid bearbetning med kylvätska vid medelhöga skärhas- tigheter som 120-200 m/min. Detta skärverktyg uppvisningar bättre egenskaper med avseende på flera av de tidigare nämnda förslitningstyperna, särskilt uppkomst av urflisningar orsa- kade av sprickor längs skäreggen.It has now been found that improved turning properties can be obtained by combining substrates and multilayer coatings described in the present invention. The insert has excellent performance when turning stainless steel, especially when machining with coolant at medium-high cutting speeds such as 120-200 m / min. This cutting tool exhibits better properties with respect to several of the previously mentioned types of wear, in particular the occurrence of chippings caused by cracks along the cutting edge.

Fig 1 är ett strukturfoto i 3000X förstoring av ett be- lagt skär enligt föreliggande uppfinning i vilket a - substrat b - MTCVD beläggning med kolumnära korn c - multiskiktsbeläggning Skäret enligt föreliggande uppfinning består av: ett hårdmetallsubstrat med en relativt låg mängd av kubiska karbi- der, med en bindefas med medelhög till hög inlösning av W och med fin till medelgrov kornstorlek. Substratet är försett med en multiskiktsbeläggning.Fig. 1 is a structure view in 3000X magnification of a coated insert according to the present invention in which a - substrate b - MTCVD coating with columnar grains c - multilayer coating The insert according to the present invention consists of: a cemented carbide substrate with a relatively low amount of cubic carbide. there, with a binder phase with medium to high redemption of W and with fine to medium coarse grain size. The substrate is provided with a multilayer coating.

Enligt föreliggande uppfinning föreligger ett belagt skär bestående av en hårdmetallkropp med en sammansättning av 9,5- 10,5 vikt-%, företrädesvis 10,2 vikt-% Co, 1,0-2,0 vikt-%, fö- reträdesvis 1,4-1,6 vikt-%, total mängd kubiska karbider av metallerna Ti, Nb och Ta och rest WC. Ti, Ta och/eller Nb kan även ersättas av andra karbidbildande element från grupperna IVb, Vb eller VIb i det periodiska systemet. Innehållet av Ti är helst på en nivå motsvarande teknisk förorening. Förhållan- det mellan viktkoncentrationerna av Ta och Nb är inom 7,6- 11,4, företrädesvis 9-10.According to the present invention there is a coated insert consisting of a cemented carbide body with a composition of 9.5-10.5% by weight, preferably 10.2% by weight Co, 1.0-2.0% by weight, preferably 1 , 4-1.6% by weight, total amount of cubic carbides of the metals Ti, Nb and Ta and residual WC. Ti, Ta and / or Nb can also be replaced by other carbide-forming elements from groups IVb, Vb or VIb in the periodic table. The content of Ti is preferably at a level corresponding to technical pollution. The ratio between the weight concentrations of Ta and Nb is within 7.6-11.4, preferably 9-10.

Koboltbindefasen har medelhög till hög inlösning av vol- fram. Innehållet av W i bindefasen kan vara uttryckt som S- värdet = G/ 16,1, där 0 är uppmätt magnetiskt moment i binde- fasen i uTm3kg'1 S-värdet beror på innehållet av volfram i bindefasen och ökar med ett minskande volframinnehåll. För ren kobolt, eller för en bindefas som är mättad med kol, gäller 10 20 25 30 35 40 45 50 55 519 896 att S=l och för en bindefas som innehåller W i en sådan mängd att det motsvarar gränsen till bildning av n-fas gäller att S=0,78.The cobalt binder phase has medium to high redemption of tungsten. The content of W in the binder phase can be expressed as the S-value = G / 16.1, where 0 is measured magnetic moment in the binder phase in uTm3kg'1 The S-value depends on the content of tungsten in the binder phase and increases with a decreasing tungsten content. For pure cobalt, or for a binder phase saturated with carbon, it holds that S = 1 and for a binder phase containing W in such an amount that it corresponds to the limit of formation of n- phase, S = 0.78.

Enligt föreliggande uppfinning har det nu visat sig att förbättrade skärprestanda åstadkommes om hårdmetallkroppen har ett S-värde inom området 0,82-0,90, företrädesvis 0,85-0,89.According to the present invention, it has now been found that improved cutting performance is achieved if the cemented carbide body has an S-value in the range 0.82-0.90, preferably 0.85-0.89.

Vidare är kornstorleken hos volframkarbidfasen uttryckt som medelinterceptlängd uppmätt på ett slipat och polerat re- presentativt tvärsnitt i området 0,5-0,9 um, företrädesvis 0,6- 0,8 pm. Medelinterceptlängden är mätt med hjälp av bildanalys på bilder med en förstoring av l0O0Ox och beräknat som medel- värdet av ungefär 1000 interceptlängder.Furthermore, the grain size of the tungsten carbide phase is expressed as the mean intercept length measured on a ground and polished representative cross section in the range 0.5-0.9 μm, preferably 0.6-0.8 μm. The mean intercept length is measured using image analysis on images with a magnification of l0O0Ox and calculated as the mean value of approximately 1000 intercept lengths.

Beläggningen består av ett inre 2-8 um, företrädesvis 3 um, skikt av MTCVD Ti(C,N) och en K-Algh-TiN/Ti(C,N) multi- skiktsbeläggning.The coating consists of an inner 2-8 μm, preferably 3 μm, layer of MTCVD Ti (C, N) and a K-Algh-TiN / Ti (C, N) multilayer coating.

Denna multiskiktsbeläggning är sammansatt av en koldopad TiN-matris framställd med CVD-teknik (innehållande företrädes- vis mindre än 5 % kol) eller MTCVD Ti(C,N)- matris där tunna K- Alflb-skikt är inbäddade.This multilayer coating is composed of a carbon-doped TiN matrix prepared by CVD technology (preferably containing less than 5% carbon) or MTCVD Ti (C, N) matrix in which thin K-Al fl b layers are embedded.

Multiskiktsbeläggningen är sammansatt av K-Al2O3-skikt med en tjocklek av 0,1-0,4 um, företrädesvis 0,2-0,3 um och TiN- eller Ti(C,N)-skikt med en tjocklek av 0,3-0,6 pm, företrädes- vis omkring 0,4 pm. Det första och det sista lagret i multi- skiktsbeläggningen är ett K-A120; skikt. Ett TiN-skikt < 1 pm kan deponeras ovanpå det yttersta K- Al2O3-skiktet. Den totala tjockleken av multiskiktsbeläggningen kan vara från 2 um (to- talt; sju individuella skikt) till 20 pm (totalt: 41 indivi- duella skikt). Tunnare beläggning är att föredra vid tillämp- ningar med stort behov av seghet. Den tjockare beläggningen är för tillämpningar där hög slitstyrka behövs.The multilayer coating is composed of K-Al 2 O 3 layers with a thickness of 0.1-0.4 μm, preferably 0.2-0.3 μm and TiN or Ti (C, N) layers with a thickness of 0.3 -0.6 μm, preferably about 0.4 μm. The first and last layer in the multilayer coating is a K-A120; layer. A TiN layer <1 μm can be deposited on top of the outermost K-Al 2 O 3 layer. The total thickness of the multilayer coating can be from 2 μm (total; seven individual layers) to 20 μm (total: 41 individual layers). Thinner coating is preferred in applications with a high need for toughness. The thicker coating is for applications where high wear resistance is needed.

I en föredragen utföringsform bör multiskikts-beläggning- ens tjocklek vara från 2 till 8 pm, företrädesvis från 2,5 till 6 pm sammansatt av 3-6 koldopade TiN-skikt och 4-7 K-Al2O3 skikt.In a preferred embodiment, the thickness of the multilayer coating should be from 2 to 8 μm, preferably from 2.5 to 6 μm composed of 3-6 carbon doped TiN layers and 4-7 K-Al 2 O 3 layers.

Belagda skär enligt uppfinningen tillverkas med en sam- mansättning av 9,5-l0,5 vikt-%, företrädesvis 10,2 vikt-% Co, 1,0-2,0 vikt-%, företrädesvis l,4-1,6 vikt-% total mängd ku- biska karbider av metallerna Ti, Nb och Ta och rest WC. Ti, Ta och/eller Nb kan även ersättas av andra karbidbildande element från grupperna IVb, Vb eller VIb i det periodiska systemet.Coated inserts according to the invention are manufactured with a composition of 9.5-10.5% by weight, preferably 10.2% by weight of Co, 1.0-2.0% by weight, preferably 1.4-1.6 % by weight total amount of cubic carbides of the metals Ti, Nb and Ta and residual WC. Ti, Ta and / or Nb can also be replaced by other carbide-forming elements from groups IVb, Vb or VIb in the periodic table.

Innehållet av Ti är helst på en nivå motsvarande en teknisk förorening. Förhållandet mellan viktkoncentrationerna av Ta och Nb är inom 7,6-11,4, företrädesvis 9-10.The content of Ti is preferably at a level corresponding to a technical contamination. The ratio of the weight concentrations of Ta to Nb is within 7.6-11.4, preferably 9-10.

Den önskade medelinterceptlängden beror på kornstorleken hos ingående råvara och på malnings- och sintringsbetingelser och måste bestämmas experimentellt. Det önskade S-värdet beror på ingående råvara och sintringsbetingelser som måste bestäm- mas experimentellt.The desired average intercept length depends on the grain size of the raw material included and on grinding and sintering conditions and must be determined experimentally. The desired S-value depends on the raw material and sintering conditions that must be determined experimentally.

Ovanpå hårdmetallen deponeras ett första skikt av Ti(C,N) med MTCVD-teknik med användning av acetonitril som kol- och kvävekälla för bildande av skikt i temperaturintervallet 700- 900 °C.A first layer of Ti (C, N) is deposited on top of the cemented carbide with MTCVD technology using acetonitrile as a carbon and nitrogen source to form layers in the temperature range 700-900 ° C.

Ovanpå detta skikt deponeras därefter en multiskikts-be- läggning bestående av omväxlande skikt av K-Al2O3 och kol-dopad TiN eller MTCVD-Ti(C,N). Aluminiumoxidskikten deponeras enligt känd teknik. Koldopat TiN-skikt är deponerat enligt känd tek- nik.A multilayer coating consisting of alternating layers of K-Al2O3 and carbon-doped TiN or MTCVD-Ti (C, N) is then deposited on top of this layer. The alumina layers are deposited according to known techniques. Carbon-doped TiN layers are deposited according to known technology.

W U 20 25 30 35 40 45 50 55 519 896 Exempel Följande kombinationer av substrat och skikt valdes som exempel att demonstrera uppfinningen mera i detalj: Sort Substrat Beläggning I A(uppfinning) X(känd teknik) II B(uppfinning) X(känd teknik) III A(uppfinning) Y(uppfinning) IV A(uppfinning) Z(känd teknik) Substrat A: Ett hårdmetallsubstrat i enlighet med uppfin- ningen med sammansättningen 10,2 vikt-% Co, 1,35 vikt-% TaC, 0,15 vikt-% NbC och rest WC, med en bindefas legerad med W motsvarande ett S-värde av 0,87 framställdes genom konventio- nell malning av pulver, pressning av presskroppar följda av sintring vid l430°C. Undersökning av mikrostrukturen efter sintring visade att medelinterceptlängden hos volframkarbidfa- sen var 0,7 pm. Efter sintring slipades och eggbehandlades skä- ren.WU 20 25 30 35 40 45 50 55 519 896 Examples The following combinations of substrates and layers were chosen as examples to demonstrate the invention in more detail: Various Substrate Coating IA (invention) X (prior art) II B (invention) X (prior art) III A (invention) Y (invention) IV A (invention) Z (prior art) Substrate A: A cemented carbide substrate according to the invention having the composition 10.2% by weight of Co, 1.35% by weight of TaC, 0, 15% by weight of NbC and residual WC, with a binder phase alloyed with W corresponding to an S-value of 0.87 were prepared by conventional grinding of powder, pressing of compacts followed by sintering at 1430 ° C. Examination of the microstructure after sintering showed that the mean intercept length of the tungsten carbide phase was 0.7 μm. After sintering, the inserts were ground and edge treated.

Substrat B: Ett hårdmetallsubstrat i enlighet med uppfin- ningen med sammansättningen 9,7 vikt-% Co, 1,35 vikt-% TaC och 0,15 vikt-% NbC och rest WC, med en bindefas legerad med W motsvarande ett S-värde av 0,89 framställdes i analogi med substrat A ovan. Mikrostrukturen visade att medelinter- ceptlängden hos volframkarbidfasen var 0,8 um.Substrate B: A cemented carbide substrate according to the invention having the composition 9.7% by weight of Co, 1.35% by weight of TaC and 0.15% by weight of NbC and residual WC, with a binder phase alloyed with W corresponding to an S- value of 0.89 was prepared in analogy to substrate A above. The microstructure showed that the mean intercept length of the tungsten carbide phase was 0.8 μm.

Beläggning X (känd teknik): 5 um MTCVD Ti(C,N)+1 pm K-Al2O3 singelskikt deponerat ytterst.Coating X (prior art): 5 μm MTCVD Ti (C, N) +1 μm K-Al 2 O 3 single layer deposited on the outside.

Beläggning Y (uppfinning): 3,5 pm MTCVD Ti(C,N) + 3,0 pm multiskiktsbeläggning bestående av tre koldopade TiN-skikt och fyra K-Al2O3 + 0,5 pm toppskikt av TiN, Fig.1. Detta skiktet deponerades med användning av tidigare känd teknik.Coating Y (invention): 3.5 μm MTCVD Ti (C, N) + 3.0 μm multilayer coating consisting of three carbon-doped TiN layers and four K-Al 2 O 3 + 0.5 μm top layer of TiN, Fig.1. This layer was deposited using prior art.

Beläggning Z (känd teknik): 3 um Ti(C,N) +3 pm multi- skiktsbeläggning bestående av fyra K- Al2O3 och fem TiN-skikt där K-Al2O3 dominerar enligt tidigare känd teknik. K-Al2O3-skik- tet hade en tjocklek av 0,7 um. Denna beläggning var deponerad enligt US 5,700,569 och US 5,l37,774.Coating Z (prior art): 3 μm Ti (C, N) + 3 μm multi-layer coating consisting of four K-Al2O3 and five TiN layers where K-Al2O3 dominates according to the prior art. The K-Al2O3 layer had a thickness of 0.7 μm. This coating was deposited according to US 5,700,569 and US 5,137,774.

Exempel 1 Sort V.(känd teknik) Ett hårdmetallskär med samman-sätt- ningen 9 vikt-% Co, 0,45 vikt-% TaC och 0,05 vikt-% NbC rest WC och ett S-värde av 0,98 och med en sintrad medelinter- ceptlängd hos volframkarbidfasen av 1,2 um. Beläggningen av skäret var en konventionell CVD-beläggning bestående av Ti(C,N)+TiC+TiN med totaltjockleken 5,0 pm.Example 1 Sort V. (prior art) A cemented carbide insert with the composition 9 wt% Co, 0.45 wt% TaC and 0.05 wt% NbC residual WC and an S value of 0.98 and with a sintered mean intercept length of the tungsten carbide phase of 1.2 μm. The coating of the insert was a conventional CVD coating consisting of Ti (C, N) + TiC + TiN with a total thickness of 5.0 μm.

Sort VI.(känd teknik) Ett hårdmetallskär från en starkt ledande konkurrent valdes för jämförelse i ett svarvprov.Type VI. (Prior art) A cemented carbide insert from a strong leading competitor was selected for comparison in a turning sample.

Hårdmetallen hade en sammansättning av 9,0 vikt-% Co, 1,8 vikt-% TaC och 0,2 vikt-% NbC rest WC. Skäret har en belägg- ning bestående av TiC+TiN+TiC+TiN med en totaltjocklek av 4,0 pm.The cemented carbide had a composition of 9.0 wt% Co, 1.8 wt% TaC and 0.2 wt% NbC residual WC. The insert has a coating consisting of TiC + TiN + TiC + TiN with a total thickness of 4.0 μm.

Operation: Plansvarvning Arbetsstycke: Cylindriskstång Material: SS2333 skärtyp: cNMG12o4os Skärhastighet: 150 m/min Mätning: 0,2 mm/varv 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 519 896 5 Skärdjup: 2,5 mm Anmärkning: Kylning med skärvätska Resultat: Livslängd (min): Sort I 14,5 (substrat enl. uppfinning) Sort II 13,7 (substrat enl. uppfinning) Sort V 11,3 (känd teknik) Sort VI 12,5 (känd teknik) Livslängdskriterium var nedbrytning av skäreggen orsakad av urflisning av skäreggen. Provresultatet visar att hårdme- tallsubstratet enligt uppfinningen uppvisar längre livslängd än tidigare känd sort.Operation: Plane turning Workpiece: Cylindrical bar Material: SS2333 Cutting type: cNMG12o4os Cutting speed: 150 m / min Measurement: 0.2 mm / revolution 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 519 896 5 Cutting depth: 2.5 mm Remark: Cooling with cutting fluid Result: Lifespan (min): Type I 14.5 (substrate according to the invention) Type II 13.7 (substrate according to the invention) Type V 11.3 (prior art) Type VI 12.5 (prior art) Longevity criterion was degradation of the cutting edge caused by chipping of the cutting edge. The test result shows that the cemented carbide substrate according to the invention has a longer service life than the previously known variety.

Exempel 2 Sort VII.(känd teknik) Ett hårdmetallskär från en starkt ledande konkurrent valdes for jämförelse i ett svarvprov.Example 2 Type VII (prior art) A cemented carbide insert from a highly conductive competitor was selected for comparison in a turning sample.

Hårdmetallen hade en sammansättning av 10,5 vikt-% Co, 1,3 vikt-% TaC och 0,3 vikt-% NbC rest WC. Skäret har en belägg- ning bestående av Ti(C,N)+Al¿h+TiN med en totaltjocklek av 6,0 um.The cemented carbide had a composition of 10.5% by weight of Co, 1.3% by weight of TaC and 0.3% by weight of NbC residual WC. The insert has a coating consisting of Ti (C, N) + Al¿h + TiN with a total thickness of 6.0 μm.

Operation: Svarvning med repeterade korta ingreppstider (15 sekunder) Arbetsstycke: Cylindriskstång Material: SS2343 Skärtyp: cNMG12o4os Skärhastighet: 180 m/min Matning: 0,3 mm/varv Skärdjup: 1,5 mm Anmärkning: Ingen kylvätska.Operation: Turning with repeated short engagement times (15 seconds) Workpiece: Cylindrical bar Material: SS2343 Cutting type: cNMG12o4os Cutting speed: 180 m / min Feed rate: 0.3 mm / revolution Cutting depth: 1.5 mm Remark: No coolant.

Resultat: Livslängd (min): Sort III 13,8 (uppfinning) Sort IV 12,5 (substrat enl. uppfinning) Sort VII 12 (känd teknik) Livslängdskriterium var nedbrytning av skäreggen orsakad av urflisningar av skäreggen och strålförslitning vid skärdju- pet. Provresultatet visar att hårdmetallskäret enligt uppfin- ningen uppvisar längre livslängd än samma substrat belagt med annan typ av beläggning enligt känd teknik, samt även jämfört den viktiga konkurrentsorten.Result: Lifespan (min): Type III 13.8 (invention) Type IV 12.5 (substrate according to the invention) Type VII 12 (prior art) Lifetime criterion was degradation of the cutting edge caused by chipping of the cutting edge and beam wear at the depth of cut. The test results show that the cemented carbide insert according to the invention has a longer service life than the same substrate coated with another type of coating according to known technology, and also compared with the important competitor type.

Exempel 3 Operation: Svarvning med upprepade korta ingrepp (2-10 se- kunder).Example 3 Operation: Turning with repeated short interventions (2-10 seconds).

Arbetsstycke: Cylindriskstång Material: SS2343 Skärtyp: CNMGl20408 Skärhastighet: 200 m/min Matning: 0,2 mm/tand Skärdjup: 2,5 mm Anmärkning: Kylning med skärvätska.Workpiece: Cylindrical bar Material: SS2343 Cutting type: CNMGl20408 Cutting speed: 200 m / min Feed rate: 0.2 mm / tooth Cutting depth: 2.5 mm Remark: Cooling with cutting fluid.

Resultat: Livslängd (min.): Sort III 11 (uppfinning) W Ü 20 25 30 -519 896 6 Sort VI 8,5 Sort VII lO (känd teknik) (känd teknik) Livslängdskriterium var fasförslitning i kombination med urflisning av skäreggen. Provresultatet visar att hàrd-metall- verktyget enligt uppfinningen uppvisar längre livslängd än två viktiga konkurrenter.Result: Lifespan (min.): Type III 11 (invention) W Ü 20 25 30 -519 896 6 Type VI 8.5 Type VII 10 (known technique) (known technique) Lifetime criterion was phase wear in combination with chipping of the cutting edge. The test results show that the hard metal tool according to the invention has a longer service life than two important competitors.

Exempel 4 Operation: Kopiersvarvning Arbetsstycke: Gjuten detalj Material: SS2352 skärtyp; TNMG16o4os Skärhastighet: 180 m/min Mätning: 0,2 mm/varv Skärdjup: 0,85-4 mm Anmärkning: Svarvning med kylvätska Resultat: Livslängd (min): Sort I 24 (substrat enl. uppfinning) Sort III 28 (uppfinning) Sort VII 20 (känd teknik) Livslängdskriterium var ytfinhet hos arbetsstycket. Prov- resultatet visar att hårdmetallverktyget enligt uppfinningen uppvisar längre livslängd än både en tidigare känd sort och ett hàrdmetallverktyg med ett substrat enligt uppfinningen men med en tidigare känd beläggning.Example 4 Operation: Copy turning Workpiece: Cast part Material: SS2352 cutting type; TNMG16o4os Cutting speed: 180 m / min Measurement: 0.2 mm / rev Cutting depth: 0.85-4 mm Remark: Turning with coolant Result: Service life (min): Type I 24 (substrate according to invention) Type III 28 (invention) Type VII 20 (prior art) Lifetime criterion was surface finish of the workpiece. The test results show that the cemented carbide tool according to the invention has a longer service life than both a previously known variety and a cemented carbide tool with a substrate according to the invention but with a previously known coating.

Claims (5)

10 15 20 25 30 519 896 KRAV10 15 20 25 30 519 896 REQUIREMENTS 1. Skär speciellt användbart för svarvning av rostfria stål med eller utan kylvätska omfattande en hårdmetallkropp, (a), och en beläggning, (b) (c), k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen består av ett inre 2-8 um skikt av MTCVD- Ti(C,N), (b), och en multiskiktbeläggning, (c), bestående av alternerande skikt av K-Alflb och koldopad CVD-TiN innehållande mindre än 5 % kol eller MTCVD-Ti(C,N), varvid det första och sista skiktet i multiskiktbeläggningen utgörs av K-Al2O3 med en total tjocklek hos multiskiktbeläggningen från 2 um, sju indi- viduella skikt, till 20 pm, 41 individuella skikt, där K-Al2O3- skikten har en tjocklek av 0,1-0,4 pm, företrädesvis 0,2-0,3 um och de koldopade TiN- eller Ti(C,N)-skikten en tjocklek av 0,3-0,6 pm, företrädesvis 0,4 um och att hårdmetallkroppen består av WC med en medelinterceptlängd av 0,5-0,9 um, företrädesvis 0,6-0,8 pm, 9,5-10,5 vikt-% Co och 1,0-2,0 vikt-% TaC+NbC med ett förhållande mellan halten Ta och Nb inom 7,6- ll,4 och en bindefas med ett S-värde av 0,82-0,90.Cuts particularly useful for turning stainless steels with or without coolant comprising a cemented carbide body, (a), and a coating, (b) (c), characterized in that the coating consists of an inner 2-8 μm layer of MTCVD Ti (C, N), (b), and a multilayer coating, (c), consisting of alternating layers of K-Al fl b and carbon doped CVD-TiN containing less than 5% carbon or MTCVD-Ti (C, N), the first and last layer of the multilayer coating consists of K-Al2O3 with a total thickness of the multilayer coating from 2 μm, seven individual layers, to 20 μm, 41 individual layers, where the K-Al2O3 layers have a thickness of 0.1 μm. 0.4 μm, preferably 0.2-0.3 μm and the carbon doped TiN or Ti (C, N) layers have a thickness of 0.3-0.6 μm, preferably 0.4 μm and that the cemented carbide body consists of WC with an average intercept length of 0.5-0.9 μm, preferably 0.6-0.8 μm, 9.5-10.5 wt% Co and 1.0-2.0 wt% TaC + NbC with a ratio between the content Ta and Nb within 7.6-1, 4 and a binder phase with e tt S-value of 0.82-0.90. 2. Skär enligt föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att tjockleken hos multiskiktbeläggningen är från 2 till 8 um, företrädesvis från 2,5 till 6 um, TiN-skikt och 4-7 K-Al2O3-skikt.Insert according to the preceding claim, characterized in that the thickness of the multilayer coating is from 2 to 8 μm, preferably from 2.5 to 6 μm, TiN layers and 4-7 K-Al 2 O 3 layers. 3. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av ett TiN-skikt ytterst i mul- tiskiktbeläggningen. och sammansatt av 3-6 koldopadeCutting according to one of the preceding claims, characterized by a TiN layer at the end of the multilayer coating. and composed of 3-6 carbon doped 4. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av att hårdmetallen har sammansättnin- gen ca 10,2 vikt-% Co och 1,4-1,6 vikt-% TaC+NbC med ett förhållande mellan halterna av Ta och Nb av 9-10.Cutting according to one of the preceding claims, characterized in that the cemented carbide has a composition of about 10.2% by weight of Co and 1.4-1.6% by weight of TaC + NbC with a ratio between the contents of Ta and Nb of 9-10. 5. Skär enligt något av föregående krav k ä n n e t e c k n a t av ett S-värde av 0,85-0,89.Cutting according to one of the preceding claims, characterized by an S-value of 0.85-0.89.
SE0000667A 1999-11-25 2000-02-29 Cutting tool insert used for wet and dry milling of low and medium alloyed steels and stainless steels, comprises cemented carbide body and coating SE519896C2 (en)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0000667A SE519896C2 (en) 2000-02-29 2000-02-29 Cutting tool insert used for wet and dry milling of low and medium alloyed steels and stainless steels, comprises cemented carbide body and coating
AT00125483T ATE273405T1 (en) 1999-11-25 2000-11-21 COATED CUTTING INSERT FOR MILLING AND TURNING APPLICATIONS
EP00125483A EP1103635B1 (en) 1999-11-25 2000-11-21 Coated cutting insert for milling and turning applications
DE60012850T DE60012850T2 (en) 1999-11-25 2000-11-21 Coated cutting insert for milling and turning applications
US09/717,006 US6632514B1 (en) 1999-11-25 2000-11-22 Coated cutting insert for milling and turning applications
IL13986600A IL139866A (en) 1999-11-25 2000-11-23 Coated cemented carbide cutting tool insert
JP2000359158A JP2001205505A (en) 1999-11-25 2000-11-27 Coated cutting insert for application to milling and lathing

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE0000667A SE519896C2 (en) 2000-02-29 2000-02-29 Cutting tool insert used for wet and dry milling of low and medium alloyed steels and stainless steels, comprises cemented carbide body and coating

Publications (3)

Publication Number Publication Date
SE0000667D0 SE0000667D0 (en) 2000-02-29
SE0000667L SE0000667L (en) 2001-08-30
SE519896C2 true SE519896C2 (en) 2003-04-22

Family

ID=20278639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SE0000667A SE519896C2 (en) 1999-11-25 2000-02-29 Cutting tool insert used for wet and dry milling of low and medium alloyed steels and stainless steels, comprises cemented carbide body and coating

Country Status (1)

Country Link
SE (1) SE519896C2 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SE0000667L (en) 2001-08-30
SE0000667D0 (en) 2000-02-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5188133B2 (en) Cutting tools
EP2554303B1 (en) Cutting tool
SE523826C2 (en) Cutter coated with TiAIN for high speed machining of alloy steels, ways of making a cutter and use of the cutter
EP2554304B1 (en) Cutting tool
SE526602C2 (en) Coated cutting for rough turning
EP2623241B1 (en) Cutting tool
SE531929C2 (en) Coated cemented carbide inserts for turning steel or stainless steel
SE509616C2 (en) Cemented carbide inserts with narrow grain size distribution of WC
SE526604C2 (en) Coated cutting tool for turning in steel
JP6635340B2 (en) Surface coated cutting tool and method of manufacturing the same
KR102456485B1 (en) Coated cutting tool
CN109937268B (en) Hard coating and hard coating-coated member
JPWO2017037798A1 (en) Surface-coated cutting tool and manufacturing method thereof
SE526674C2 (en) Coated cemented carbide insert
JP6519057B2 (en) Method of manufacturing surface coated cutting tool
SE509609C2 (en) Carbide body with two grain sizes of WC
IL139866A (en) Coated cemented carbide cutting tool insert
JP4714022B2 (en) Surface hard coating material for tools
SE526599C2 (en) CVD coated carbide inserts
WO2021024737A1 (en) Cutting tool
JP2018118346A (en) Surface coated cutting tool with hard coating layer having excellent chipping resistance and peel resistance
JP2003089004A (en) Coated machining tool
SE523827C2 (en) Coated cutting insert for high speed machining of low and medium alloy steels, ways of making a cutting insert and use of the cutting insert
JP2015047690A (en) Refractory coatings for cutting tools
US10953472B2 (en) Rotary tool

Legal Events

Date Code Title Description
NUG Patent has lapsed