NL8320321A

NL8320321A - CUTTING TOOL AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF.

Info

Publication number: NL8320321A
Application number: NL8320321A
Authority: NL
Original assignee: Vni Instrument Inst
Priority date: 1983-08-25
Filing date: 1983-08-25
Publication date: 1985-07-01
Also published as: SE8501672D0; FI851486A7; GB2156387B; DE3390522T1; WO1985000999A1; FR2558087A1; FI851486A0; SE453468B; SE8501672L; GB8508271D0; GB2156387A; JPS60502093A; AU2122383A; DK179185A; DE3390522C2; CH667605A5; FI851486L; CA1219549A; FR2558087B1; AU563891B2

Description

o o c. μ >yj~ » / ’ N.O. 33127o o c. μ> yj ~ »/ 'N.O. 33127

Snijgereedschap en werkwijze ter vervaardiging daarvan.Cutting tools and method for their manufacture.

Aanvraagster noemt als uitvinders: 1. Alexei Georgievich Gavrilov 2. Galina Konstantinovna Galitskaya 3. Viktor Petrovich Zhed 4. Andrei Karlovich Sinelschikov 5. Albert Mikhailovich Boyarunas 6. Anatoly Mikhailovich Lein 7. Evgeny Mikhailovich StepnovApplicant mentions as inventors: 1. Alexei Georgievich Gavrilov 2. Galina Konstantinovna Galitskaya 3. Viktor Petrovich Zhed 4. Andrei Karlovich Sinelschikov 5. Albert Mikhailovich Boyarunas 6. Anatoly Mikhailovich Lein 7. Evgeny Mikhailovich Stepnov

Technisch gebiedTechnical area

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op metaalbewerking en in het bijzonder op snijgereedschappen en werkwijzen ter vervaardiging daarvan.The present invention relates to metalworking and in particular to cutting tools and methods of manufacture thereof.

5 Stand der techniek5 State of the art

Een van de moderne stromingen bij de ontwikkeling van metaalbewer-kingstechnieken is verbetering van kenmerkende bedrijfseigenschappen van snijgereedschappen door het aanbrengen van slijtvaste bekledingen op hun oppervlakken.One of the modern tendencies in the development of metalworking techniques is to improve typical operating properties of cutting tools by applying wear-resistant coatings to their surfaces.

10 Tot dusverre is veel aandacht besteed aan het verbeteren van ken merkende gereedschapseigenschappen door het kiezen van een geschikte chemische samenstelling van bekledingen voor het aanpassen aan bijzondere bedrijfsomstandigheden. Echter kunnen de kenmerkende gereedschapseigenschappen ook verbeterd worden door het verbeteren van de structuur 15 van bekledingen.So far, much attention has been paid to improving characteristic tool properties by choosing an appropriate chemical composition of coatings to adapt to particular operating conditions. However, the characteristic tool properties can also be improved by improving the structure of coatings.

Er is een snijgereedschap bekend (zie Brits octrooischrift 16.A cutting tool is known (see British Patent 16.

1.303.910, kl. C 23 C 11/08, 24 januari 1973), dat een basis bevat, die vervaardigd is uit harde legeringen en met een slijtvaste bekleding samengesteld uit microkristallen van een vuurvaste verbinding, met inbe-20 grip van metalen en elementen van de C, N en/of B groep. In een dergelijk snijgereedschap bevat een slijtvaste bekleding metalen van de Ti,1,303,910, kl. C 23 C 11/08, 24 January 1973), which contains a base made of hard alloys and with a wear-resistant coating composed of microcrystals of a refractory compound, including metals and elements of the C, N and / or B group. In such a cutting tool, a wear-resistant coating contains metals of the Ti,

Zr, Hf, V, Nb, Ta groep.Zr, Hf, V, Nb, Ta group.

Er is eveneens een werkwijze bekend voor de vervaardiging van een snijgereedschap (zie Brits octrooischrift 1.303.910, kl. C 23 C 11/08, 25 1 januari 1973), die de trappen omvat van verhitting van een basis tot een temperatuur van 1000 tot 1100°C, het toevoeren van reagentia, die metalen en elementen van de C, N, B groep bevatten en het vormen van een bekleding op het oppervlak van het snijgereedschap omvat, welke bekleding microkristallen bevat van een vuurvaste metaalverbinding, welke 8320321 2 bekleding verkregen is als resultaat van een chemische reactie tussen reagentia, die bestanddelen daarvan bevatten.There is also known a method of manufacturing a cutting tool (see British Patent 1,303,910, cl. C 23 C 11/08, January 1, 1973), comprising the steps of heating a base to a temperature of 1000 to 1100 ° C, feeding reagents containing metals and elements of the C, N, B group and forming a coating on the surface of the cutting tool, which coating contains microcrystals of a refractory metal compound, which gives 8320321 2 coating is as a result of a chemical reaction between reagents containing components thereof.

Echter hebben de volgens de voorgaande werkwijze vervaardigde voorgaande snijgereedschappen een hoge oppervlakte-energie, een faktor, 5 die leidt tot de actieve hechtende en zich verspreidende wisselwerking met een machinaal te bewerken materiaal.However, the previous cutting tools manufactured by the foregoing method have a high surface energy, a factor, which leads to the active adhesive and spreading interaction with a machined material.

Eveneens bekend in de techniek is een snijgereedschap (zie Amerikaans octrooischrift 4.169.913, kl. B 23 B 15/18, 1979), die een basis bevat, waarvan het werkoppervlak voorzien is van een slijtvaste bekle-10 ding, die microkristallen bevat van een vuurvaste metaalverbinding, die elementen van de C, N, 0, B groep bevat.Also known in the art is a cutting tool (see U.S. Patent 4,169,913, cl. B 23 B 15/18, 1979), which contains a base, the working surface of which is provided with a wear-resistant coating containing microcrystals of a refractory metal compound containing elements of the C, N, 0, B group.

Er is eveneens een werkwijze ter vervaardiging van een snijgereedschap bekend (zie hetzelfde Amerikaanse octrooischrift 4.169.913), die de trappen omvat van verdamping en ionisering van metaal in een omge-15 ving van verminderde druk en het daarop volgend toevoeren van een gas-reagens aan de omgeving met verminderde druk, welk gasreagens de elementen C, N, 0, B bevat, waarbij de eindtrap de vorming van een slijtvaste bekleding is als resultaat van een wisselwerking tussen het metaal en de elementen. Bij deze werkwijze worden metalen verdampt door 20 een elektronenbundel onder toepassing van een speciaal voor hun ionisering bedoelde elektrode, waarbij metalen met de elementen van de C, N, 0, B groep op een koeloppervlak in wisselwerking treden.A method of manufacturing a cutting tool is also known (see the same US Patent 4,169,913), which comprises the steps of evaporation and ionization of metal in a reduced pressure environment and subsequent addition of a gas reagent to the reduced pressure environment, which gas reagent contains the elements C, N, 0, B, the final stage being the formation of an abrasion resistant coating as a result of an interaction between the metal and the elements. In this method, metals are evaporated through an electron beam using an electrode specially designed for their ionization, with metals interacting with the elements of the C, N, 0, B group on a cooling surface.

Echter resulteren de temperatuuromstandigheden tijdens het aanbrengen van de bekleding bij deze vervaardigingswerkwijze van snijge-25 reedschappen in energieabsorptie van in wisselwerking tredende metalen en elementen van de C, N, 0, B groep door de koele basis, hetgeen op zijn beurt resulteert in vorming van een bekleding met een hoog niveau van vrije oppervlakte-energie en de duurzaamheid van snijgereedschappen aantast.However, the temperature conditions during coating application in this cutting tool manufacturing process result in energy absorption of interacting metals and elements of the C, N, 0, B group through the cool base, which in turn results in formation of a coating with a high level of free surface energy and affects the durability of cutting tools.

30 Bovendien worden bij deze werkwijze ter vervaardiging van snijge reedschappen de trappen van verdamping en ionisering van metalen toegepast zonder een geschikt hoog niveau van hun ionisering te bereiken, hetgeen eveneens leidt tot vorming van een bekleding met een hoog niveau van vrije oppervlakte-energie, een faktor, die reeds hiervoor is 35 vermeld als schadelijk voor de duurzaamheid van snijgereedschappen.In addition, in this cutting tool manufacturing process, the steps of evaporation and ionization of metals are used without reaching an appropriately high level of their ionization, which also leads to formation of a coating with a high level of free surface energy, a factor, which has already been mentioned above as detrimental to the durability of cutting tools.

Bekend in de techniek is een andere werkwijze ter vervaardiging van snijgereedschappen (zie bijvoorbeeld de dissertatie door S.V. Kasianov, Investigation of Cutting Properties of Tools Having Wear-Resistant Coatings and Development Trends in the Field, Moskou 1979, 40 Moskovsky Stanko-Instrumentalny Instituut, biz. 50, in het Russisch) 8320321 3 die de trappen omvat van verdamping en ionisering van tenminste êén metaal in een omgeving met verminderde druk, het verhitten van de basis van het snijgereedschap en het reinigen van het werkoppervlak ervan door een bombardement van ionen van tenminste één metaal, het daarop 5 volgend invoeren van een gasreagens in het milieu met verminderde druk en wisselwerking van tenminste êén metaal met tenminste ëën element, tot een slijtvaste bekleding is gevormd.Known in the art is another method of manufacturing cutting tools (see, for example, the dissertation by SV Kasianov, Investigation of Cutting Properties of Tools Having Wear-Resistant Coatings and Development Trends in the Field, Moscow 1979, 40 Moskovsky Stanko-Instrumentalny Institute, biz 50, in Russian) 8320321 3 comprising the steps of evaporation and ionization of at least one metal in a reduced pressure environment, heating the base of the cutting tool and cleaning its working surface by bombardment of ions of at least one metal, the subsequent introduction of a gas reactant into the medium with reduced pressure and interaction of at least one metal with at least one element, until a wear-resistant coating is formed.

Maar zelfs deze werkwijze ter vervaardiging van snijgereedschappen kan niet helpen de minimum vrije energie van werkoppervlak te bereiken, 10 een nadeel dat intensieve zich verspreidende en hechtende wisselwerking van het werkoppervlak en het machinaal te bewerken materiaal veroorzaakt, hetgeen op zijn beurt de duurzaamheid van de snijgereedschappen van de stand der techniek vermindert.But even this method of manufacturing cutting tools cannot help achieve the minimum free energy of work surface, a drawback that causes intensive spreading and adhesive interaction of the working surface and the machined material, which in turn ensures the durability of the cutting tools of the prior art.

Beschrijving van de uitvinding 15 De onderhavige uitvinding is het verschaffen van een snijgereed schap met een zodanige nieuwe structuur van een bekleding, die een betere duurzaamheid van het gereedschap mogelijk maakt, en het verschaffen van een werkwijze ter vervaardiging van snijgereedschappen, waarbij de temperatuuromstandigheden en druk voor het aanbrengen van de slijt-20 vaste bekleding een betere duurzaamheid van het snijgereedschap mogelijk maakt.DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is to provide a cutting tool with such a novel coating structure that allows for better tool durability, and to provide a method of manufacturing cutting tools, wherein the temperature conditions and pressure prior to the application of the wear-resistant fixed coating allows a better durability of the cutting tool.

Er wordt een snijgereedschap verschaft, dat een basis bevat, waarvan het werkoppervlak een slijtvaste bekleding heeft met inbegrip van microkristallen van een vuurvaste verbinding, die tenminste één metaal 25 en tenminste één element van de C, N, 0, B groep bevat, waarbij volgens de uitvinding een maximum aantal microkristallen van de vuurvaste verbinding, die tenminste één metaal en tenminste één element van de C, N, 0, B groep en bovendien Si bevat, evenwijdig aan het werkoppervlak van de basis met hetzelfde kristallografische vlak georiënteerd wordt.A cutting tool is provided which includes a base, the work surface of which has a wear-resistant coating including microcrystals of a refractory compound, containing at least one metal and at least one element of the C, N, 0, B group, according to The invention a maximum number of microcrystals of the refractory compound containing at least one metal and at least one element of the C, N, 0, B group and additionally Si is oriented parallel to the working surface of the base with the same crystallographic plane.

30 Het is doelmatig, dat in het snijgereedschap volgens de uitvinding het kristallografische vlak, waarin de microkristallen zijn georiënteerd een minimale oppervlakte-energie heeft.It is expedient that in the cutting tool according to the invention the crystallographic plane in which the microcrystals are oriented has a minimal surface energy.

Eveneens wordt een werkwijze verschaft voor de vervaardiging van een snijgereedschap, die de trappen omvat van verdamping en ionisering 35 van tenminste één metaal in een omgeving met verminderde druk, het verhitten van een basis van het snijgereedschap en het reinigen van het werkoppervlak ervan door een bombardement van ionen van tenminste één metaal en het vervolgens invoeren van een gasreagens in de omgeving met verminderde druk en het in wisselwerking brengen van tenminste ëën me-40 taal met tenminste één element onder vorming van een slijtvaste bekle- 8320321 4 ding vervaardigd uit hun verbinding en die microkristallen bevat, waarbij volgens de uitvinding de basis van het snijgereedscbap verhit wordt tot een temperatuur die minder dan 100°C beneden de verwekingstemperatuur ervan is, waarbij een verhittingstemperatuur van de basis tijdens 5 de vorming van de bekleding gehandhaafd wordt binnen het traject van deze temperatuur van de basis en +50°C, en de druk van het gasreagens gehouden wordt in het traject van 13,33 tot 1,33 10“2 pa.Also provided is a method of manufacturing a cutting tool comprising the steps of evaporation and ionization of at least one metal in a reduced pressure environment, heating a base of the cutting tool and cleaning its working surface by bombardment of ions of at least one metal and then introducing a gas reactant into the atmosphere under reduced pressure and interacting at least one metal with at least one element to form an abrasion resistant coating made from their compound and containing microcrystals, according to the invention the base of the cutting tools is heated to a temperature which is less than 100 ° C below its softening temperature, thereby maintaining a heating temperature of the base during the formation of the coating within the range of this temperature of the base and + 50 ° C, and the pressure of the gas reagent ancients become in the range of 13.33 to 1.33 10 “2 pa.

Overeenkomstig de uitvinding wordt de intramoleculaire wisselwerking tussen het snijgereedschap en een machinaal te bewerken materiaal 10 geminimaliseerd, een voordeel, dat de intensiteit van de hechting, chemische en zich verspreidende processen, die tussen het snijgereedschap en het machinaal te bewerken materiaal plaatsvinden, vermindert, hetgeen op zijn beurt de duurzaamheid van het snijgereedschap, dat het onderwerp van de uitvinding vormt, vergroot.In accordance with the invention, the intramolecular interaction between the cutting tool and a machined material 10 is minimized, an advantage that reduces the intensity of the bonding, chemical and spreading processes occurring between the cutting tool and the machined material, which in turn, increases the durability of the cutting tool which is the subject of the invention.

15 Korte beschrijving van de tekeningen15 Brief description of the drawings

De uitvinding zal nu verder beschreven worden onder verwijzing naar een specifieke uitvoeringsvorm daarvan, in samenhang genomen met de vergezellende tekeningen, waarin:The invention will now be further described with reference to a specific embodiment thereof, taken in conjunction with the accompanying drawings, in which:

Fig. 1 een algemeen aanzicht is van een snijgereedschap vervaar-20 digd volgens de voorgestelde werkwijze (een gedeeltelijk weggesneden aanzicht);Fig. 1 is a general view of a cutting tool manufactured according to the proposed method (a partial cut-away view);

Fig. 2 een algemeen aanzicht van het snijgereedschap van fig. 1 is met kristallografische vlakken van microkristallen met een minimale op-pervlakte-energie volgens de uitvinding (een partieel weggesneden aan-25 zicht).Fig. 2 is a general view of the cutting tool of FIG. 1 with crystallographic surfaces of microcrystals of minimal surface energy according to the invention (a partial cut-away view).

De beste wijze van uitvoering van de uitvindingThe best mode of carrying out the invention

Onder verwijzing naar de tekeningen bevat het snijgereedschap, dat het onderwerp van de uitvinding vormt, een basis 1 (fig. 1) waarvan het werkoppervlak 2 een bekleding 3 heeft, gevormd door een TiN verbin-30 ding.With reference to the drawings, the cutting tool which is the subject of the invention contains a base 1 (fig. 1), the working surface 2 of which has a coating 3 formed by a TiN connection.

Fig. 1 is een vergroot schematisch aanzicht van TiN microkristallen georiënteerd door soortgelijke kristallografische vlakken 4 evenwijdig aan de basis 1.Fig. 1 is an enlarged schematic view of TiN microcrystals oriented by similar crystallographic planes 4 parallel to the base 1.

Fig. 2 is een vergroot schematisch aanzicht van de TiN microkris-35 tallen georiënteerd volgens een kristallografisch vlak 5 met minimale oppervlakte-energie evenwijdig aan de basis 1.Fig. 2 is an enlarged schematic view of the TiN microcrystals oriented along a crystallographic plane 5 with minimal surface energy parallel to the base 1.

De voorgestelde werkwijze ter vervaardiging van het snijgereedschap volgens de uitvinding omvat de trappen van verdamping en ionise-ring van tenminste ëên metaal in een omgeving met verminderde druk.The proposed method of manufacturing the cutting tool of the invention includes the steps of evaporation and ionization of at least one metal in a reduced pressure environment.

40 Daarna wordt de basis van het snijgereedschap verhit en wordt het werk- 8320321 5 oppervlak ervan door ionenbombardement gereinigd. De basis van het snijgereedschap wordt tot een temperatuur verhit, die minder dan 100°C beneden het verwekingspunt ervan is. De verhittingstemperatuur van de basis tijdens de vorming van de bekleding wordt binnen het traject van 5 deze temperatuur tot +50°C gehandhaafd. Vervolgens wordt een gasreagens toegevoerd, dat de elementen C, N, 0, B, Si bevat, waarvan de druk is ingesteld binnen het traject van 13,33 tot 1,33 10~2 pa, waarbij de volgende trap de wisselwerking is tussen tenminste éên metaal en tenminste éên element van de C, N, 0, B, Si groep, hetgeen resulteert in 10 vorming van een slijtvaste bekleding, met inbegrip van microkristallen van een vuurvaste verbinding, die tenminste ëën metaal en tenminste éên element van de groep C, N, 0, B, Si bevat, welke microkristallen volgens hetzelfde kristallografische vlak evenwijdig aan het werkoppervlak van de basis, zijn georiënteerd.40 Thereafter, the base of the cutting tool is heated and its working surface is cleaned by ion bombardment. The base of the cutting tool is heated to a temperature that is less than 100 ° C below its softening point. The heating temperature of the base during coating formation is maintained within the range of this temperature to + 50 ° C. Then, a gas reagent is added containing the elements C, N, 0, B, Si, the pressure of which is set within the range of 13.33 to 1.33 10 ~ 2 pa, the next step being the interaction between at least one metal and at least one element of the C, N, 0, B, Si group, resulting in the formation of a wear-resistant coating, including microcrystals of a refractory compound, containing at least one metal and at least one element of the group C , N, 0, B, Si, which microcrystals are oriented along the same crystallographic plane parallel to the working surface of the base.

15 Het snijgereedschap, dat het onderwerp van de uitvinding vormt, werkt op de volgende wijze.The cutting tool which is the subject of the invention operates in the following manner.

Tijdens metaalbewerkingsprocessen, treedt de slijtvaste bekleding 3 (fig· 1, 2) in wisselwerking met een metalen werkstuk onder omstandigheden van hoge temperatuur en druk, die in de snijzone voorkomen.During metalworking processes, the wear-resistant coating 3 (fig. 1, 2) interacts with a metal workpiece under conditions of high temperature and pressure, which occur in the cutting zone.

20 Oriëntatie van een maximum aantal microkristallen volgens hetzelfde kristallografische vlak 4 evenwijdig aan het werkoppervlak 2 van de basis 1 maakt verlaging van vrije energie van het werkoppervlak 2 van de basis 1 mogelijk, een kenmerk, dat de intensiteit van intramoleculaire werking tussen het werkoppervlak 2 en het machinaal te bewerken mate-25 riaal, vermindert.Orientation of a maximum number of microcrystals along the same crystallographic plane 4 parallel to the working surface 2 of the base 1 allows reduction of free energy from the working surface 2 of the base 1, characterized in that the intensity of intramolecular action between the working surface 2 and the material to be machined decreases.

Wanneer het kristallografische vlak 5 (fig· 2), waarin de microkristallen zijn georiënteerd, een minimale oppervlakte-energie heeft, wordt de intramoleculaire wisselwerking geminimaliseerd, een voordeel, dat nog verder de duurzaamheid van het snijgereedschap vergroot. Voor-30 beelden hierna worden gegeven om een beter begrip van de onderhavige uitvinding mogelijk te maken.When the crystallographic plane 5 (Fig. 2), in which the microcrystals are oriented, has minimal surface energy, the intramolecular interaction is minimized, an advantage which further enhances the durability of the cutting tool. Examples are given below to allow a better understanding of the present invention.

Voorbeeld 1Example 1

Boren met een diameter van 5 mm en een monster voor een röntgen-straaldiffractie-analyse van een staalbekleding met de volgende samen-35 stelling werden verschaft: _C_Cr_W_V_Mo_Fe 0,85 3,6 6,0 2,0 5,0 de rest 40 De temperingstemperatuur van het staal was 560°C.Drills with a diameter of 5 mm and a sample for an X-ray diffraction analysis of a steel coating with the following composition were provided: _C_Cr_W_V_Mo_Fe 0.85 3.6 6.0 2.0 5.0 the rest 40 De tempering temperature of the steel was 560 ° C.

8320321 68320321 6

De boren en het aan een röntgenstraaldiffractie-analyse te onderwerpen monster werden schoongemaakt van verontreiniging, in speciale houders geplaatst en gelijktijdig in een ruimte met verminderde druk, waarin een tltaankathode was geïnstalleerd, ondergedompeld. Een vermin-5 derde druk van 6,65 10”^ Pa werd in de ruimte gecreëerd, waarna een elektrisch boog werd geïnitieerd. Aldus werd het titaan verdampt en ge-ioniseerd.The drills and the X-ray diffraction analysis sample were cleaned from contamination, placed in special containers, and simultaneously immersed in a room with reduced pressure in which a fluorescent cathode was installed. A reduced third pressure of 6.65 × 10 Pa was created in space, after which an electric arc was initiated. Thus, the titanium was evaporated and ionized.

De boren en het aan een rb'ntgenstraalanalyse te onderwerpen monster werden met een negatieve spanning gevoed, hetgeen positief geladen 10 titaanionen versnelt. Bombardement van het werkoppervlak van de boren en het monster met titaniumionen werd gebruikt om hun oppervlakken schoon te maken en de basis te verhitten. Vervolgens werd de op de boren en het monster aangebrachte spanning verminderd. Gelijktijdig werd stikstof in de ruimte ingevoerd. Deze stikstof reageerde met het titaan 15 onder vorming van een bekleding van een vuurvaste verbinding (TiN), die microkristallen bevat. De bekleding van TiN werd op het werkoppervlak van de boren en op het oppervlak van het proefmonster aangebracht onder verschillende verhittingsomstandigheden ervan en bij verschillende stikstofdrukken.The drills and the sample to be X-ray analyzed were fed with a negative voltage, which accelerates positively charged titanium ions. Bombardment of the working surface of the drills and the sample with titanium ions was used to clean their surfaces and heat the base. Then the stress applied to the drills and the sample was reduced. Nitrogen was introduced into space at the same time. This nitrogen reacted with the titanium to form a refractory compound (TiN) coating containing microcrystals. The TiN coating was applied to the working surface of the drills and to the surface of the sample under its different heating conditions and at different nitrogen pressures.

20 Een nieuw stel boren en een nieuw proefmonster werden bij elke proefvorm gebruikt. De oriëntatiegraad van de microkristallen van de vuurvaste TiN verbinding werd gewaardeerd door het uitvoeren van een röntgenstraaldiffractie-analyse van het proefmonster met betrekking tot de hoogte van de diffractiepiek van röntgenstraling van het kristallo-25 grafische vlak 4 (5) van een microkristal met een minimale oppervlakte-energie. De maximale hoogte van de diffractiepiek van röntgenstraling van het vlak 4 (5) in de gegeven reeks experimenten werd als 100% genomen. Bij andere experimenten werd de voorgaande hoogte gebruikt als referentie bij de waardering van de hoogte van diffractiepieken in het 30 vlak, dat de TiN microkristallen bevat.A new set of drills and a new test sample were used with each test form. The orientation of the microcrystals of the refractory TiN compound was evaluated by conducting an X-ray diffraction analysis of the test sample with respect to the height of the X-ray diffraction peak of the crystallographic plane 4 (5) of a microcrystal surface energy. The maximum height of the X-ray diffraction peak of the plane 4 (5) in the given set of experiments was taken as 100%. In other experiments, the previous height was used as a reference when evaluating the height of diffraction peaks in the plane containing the TiN microcrystals.

Vijf boren van elk stel afgewerkte voorwerpen met een bekleding van een vuurvaste TiN verbinding werden bij het boren van holten, 15 mm diep, in staal met de volgende samenstelling beproefd: 35 C_Fe 0,42-0,49 de restFive drills of each set of finished articles with a refractory TiN joint coating were tested in cavities, 15 mm deep, in steel of the following composition: 35 C_Fe 0.42-0.49 the rest

Een vertikale boormachine werd onder de volgende werkomstandigheden gebruikt: 40 snelheid, V = 4,5 m/min; 8320321 λ 7 voeding, S = 0,13 mm/omw.A vertical drilling machine was used under the following operating conditions: 40 speed, V = 4.5 m / min; 8320321 λ 7 feed, S = 0.13 mm / rev.

De tabel hierna geeft de resultaten verkregen bij het beproeven van een stel boren en monsters onderworpen aan een röntgenstraaldif-fractie-analyse, die onder negen verschillende bedrijfsomstandigheden 5 waren vervaardigd. De proefresultaten laten zien, dat de hoogste duurzaamheid van de boren onder de volgende omstandigheden werd verkregen: een verhittingstemperatuur van de boorbasis van 500 tot 550°C vöör het toevoeren van stikstof; een stikstofdruk van 1,19 Pa en een boorverhit-tingstemperatuur van +50 tot 500°C op het tijdstip dat titaan met stik-10 stof reageert. De hoogste duurzaamheid werd verkregen in het geval van boren met een bekleding van een vuurvaste TiN verbinding, die micro-kristallen bevatte, waarvan een maximum aantal evenwijdig aan het werk-oppervlak van de basis met het vlak 4 (5), georiënteerd was.The table below lists the results obtained when testing a set of drills and samples subjected to X-ray diffraction analysis, which were prepared under nine different operating conditions. The test results show that the highest durability of the drills was obtained under the following conditions: a drilling base heating temperature of 500 to 550 ° C before nitrogen supply; a nitrogen pressure of 1.19 Pa and a boron heating temperature of +50 to 500 ° C at the time when titanium reacts with nitrogen. The highest durability was obtained in the case of drilling with a refractory TiN compound coating containing micro-crystals, a maximum number of which was oriented parallel to the working surface of the base with the plane 4 (5).

Voorbeeld 2 15 Er werden boren met een diameter van 5 mm en aan een röntgen- straaldiffractie-analyse te onderwerpen monsters vervaardigd. De gebruikte harde legering had de volgende samenstelling: WC_Co 20 92% de restExample 2 Drills with a diameter of 5 mm and samples to be subjected to X-ray diffraction analysis were prepared. The hard alloy used had the following composition: WC_Co 20 92% the rest

De verwekingstemperatuur was t = 700-720°C.The softening temperature was t = 700-720 ° C.

De boren en het aan een röntgenstraaldiffractie-analyse te onderwerpen monster werden gelijktijdig in een ruimte met verminderde druk 25 gebracht, die een kathode vervaardigd uit een legering, die 50% Ti en 50% Hf was, bevatte. De bekleding werd op dezelfde wijze zoals in voorbeeld 1 aangebracht, waarbij het enige verschil was, dat de kathode, die in de ruimte werd geïnstalleerd, 50% Ti en 50% Hf was. De oppervlakken van de boren en de proefmonsters werden bekleed met een vuur-30 vaste verbinding (Ti, Hf) N onder verschillende verhittingsomstandighe-den daarvan en bij verschillende stikstofdrukken. De oriëntatiegraad van microkristallen van de moeilijk smeltbare verbinding werd gewaardeerd zoals in voorbeeld 1.The drills and the sample to be subjected to X-ray diffraction analysis were simultaneously introduced into a reduced pressure chamber containing a cathode made of an alloy containing 50% Ti and 50% Hf. The coating was applied in the same manner as in Example 1, the only difference being that the cathode installed in the space was 50% Ti and 50% Hf. The surfaces of the drills and the test samples were coated with a refractory compound (Ti, Hf) N under different heating conditions thereof and at different nitrogen pressures. The orientation of microcrystals of the difficult-to-melt compound was evaluated as in Example 1.

Vijf boren van elk stel afgewerkte voorwerpen met een bekleding 35 van de vuurvaste verbinding (Ti, Hf) N werden beproefd door met een vertikale boormachine onder de volgende snijomstandigheden gaten te boren: snelheid, V = 68 m/min; voeding, S = 0,18 mm/omw.; 40 gatdiepte, 16 mm.Five drills of each set of finished articles with a refractory joint (Ti, Hf) N coating were tested by drilling holes with a vertical drill under the following cutting conditions: speed, V = 68 m / min; feed, S = 0.18 mm / rev .; 40 hole depth, 16 mm.

8320321 88320321 8

De tabel hierna geeft de resultaten verkregen bij het beproeven van de boren en monsters, onderworpen aan een röntgenstraalanalyse, onder verschillende bedrijfsomstandigheden. De proefresultaten laten zien, dat de hoogste duurzaamheid van de boren onder de volgende om-5 standigheden verkregen werd: een verhittingstemperatuur van de harde-legeringsbasis van 600 tot 700°C vöör het toevoeren van stikstof; een stikstofdruk van 6,65 10”! Pa en een verhittingstemperatuur van de harde-legeringsbasis van 100 tot 600°C op het tijdstip, dat de bekleding werd aangebracht.The table below lists the results obtained when testing the drills and samples subjected to X-ray analysis under different operating conditions. The test results show that the highest durability of the drills was obtained under the following conditions: a heating temperature of the hard alloy base of 600 to 700 ° C before supplying nitrogen; a nitrogen pressure of 6.65 10 ”! Pa and a heating temperature of the hard alloy base of 100 to 600 ° C at the time of coating.

10 De hoogste duurzaamheid werd verkregen in het geval van boren met een bekleding van een vuurvaste verbinding (Ti, Hf) N, die microkris-tallen bevat, waarvan een maximum aantal evenwijdig aan het werkopper-vlak van de basis door het vlak 4 (5) met minimale oppervlakte-energie georiënteerd was.The highest durability was obtained in the case of drilling with a refractory bond (Ti, Hf) N coating containing microcrystals, a maximum number of which are parallel to the working surface of the base through the plane 4 (5 ) was oriented with minimal surface energy.

8320321 * 98320321 * 9

Tabel 1Table 1

Nr. Gereedschap Verhittingstem- Stikstof- Intensi- Proef- Winst- peratuur van de druk teit van resul- faktor basis_ (Pa) diffrac- taten duur- 5 metaal- bekle- tie van (aan- zaam- ionen- dings- röntgen- tal heid bom- vor- straling gaten) barde- ming micro- ment (°C) kristal 10 (°C) oriënta- _tievlak_ 1_2_3_4_5_6_7 8 1 stalen boren 500 400 1,33 10“2 40 450 1,0 bekleed met 2,66 10“ 2 15 vuurvaste 500 400 6,65 10-2 60 650 1,44No. Tool Heating temperature- Nitrogen- Intensive- Profit- temperature of the pressure of result factor base ((Pa) diffractions expensive- metal coating of (joint ion X-ray bomb) - for radiation holes) bending micro (° C) crystal 10 (° C) orientation _ 1_2_3_4_5_6_7 8 1 steel drill bits 500 400 1.33 10 "2 40 450 1.0 coated with 2.66 10" 2 15 refractory 500 400 6.65 10-2 60 650 1.44

TiN verbin- 500 400 3,99 10“2 90 750 1,7 ding 500 400 1,19 100 810 1,8 500 400 2,66 - 350 - 550 40 3,99 10-1 30 450 1,0 20 550 50 3,99 10-1 80 700 1,6 550 400 3,99 10_1 90 750 1,7 _550 500 3,99 IQ-1 100 800 1,8 2 boren van 650 600 1,33 10“2 40 410 1,8 harde lege- 650 600 6,65 10“2 60 500 2,08 25 ring bekleed 650 600 1,19 90 800 3,3 met vuur- 650 600 1,33 100 1070 4,4 vaste ver- 650 600 2,66 - 240 binding, 650 40 6,65 10"1 30 260 1,1 (TiHf)N 650 80 6,65 10-1 60 500 2,1 30 650 100 6,65 10"! 80 750 3,1 650 500 6,65 10_1 100 1070 4,4 750 500 6,65 10_1 100 800 3,3 _400 400 6,65 IQ-1 85_580 2,4 35 Industriële toepasbaarheidTiN connection 500 400 3.99 10 ”2 90 750 1.7 thing 500 400 1.19 100 810 1.8 500 400 2.66 - 350 - 550 40 3.99 10-1 30 450 1.0 20 550 50 3.99 10-1 80 700 1.6 550 400 3.99 10_1 90 750 1.7 _550 500 3.99 IQ-1 100 800 1.8 2 drill 650 650 1.33 10 “2 40 410 1 .8 hard empty 650 600 6.65 10 2 2 60 500 2.08 25 ring coated 650 600 1.19 90 800 3.3 with fire 650 600 1.33 100 1070 4.4 solid paint 650 600 2 , 66 - 240 bond, 650 40 6.65 10 "1 30 260 1.1 (TiHf) N 650 80 6.65 10-1 60 500 2.1 30 650 100 6.65 10"! 80 750 3.1 650 500 6.65 10_1 100 1070 4.4 750 500 6.65 10_1 100 800 3.3 _400 400 6.65 IQ-1 85_580 2.4 35 Industrial applicability

De uitvinding kan gebruikt worden voor de vervaardiging van snij-gereedschappen uit verschillende gereedschapsmaterialen.The invention can be used for the production of cutting tools from different tool materials.

83203218320321

Claims

4

Cutting tool comprising a base, the working surface of which has a wear-resistant coating, containing refractory microcrystals containing at least one metal and at least one element of the C, N, 0, B group, characterized in: that a maximum number of microcrystals of the refractory compound containing at least one metal, at least one element from the C, N, 0, B group and additionally Si, parallel to the working surface (2) of a base (1) in the same crystallographic plane ( 4, 5) is oriented.

The tool according to claim 1, characterized in that the crystal tallographic plane (4, 5) in which the microcrystals are oriented has a minimum surface energy.

A method of manufacturing a cutting tool according to claim 1, comprising the steps of evaporation and ionization of at least one metal in a reduced pressure environment, heating the base (1) of the cutting tool and cleaning the working surface (2) by bombardment with ions of at least one metal, supplying a gas reagent and interacting at least one metal with at least one element to form a wear-resistant coating from the refractory compound containing microcrystals characterized in that the base (1) of the cutting tool is heated to a temperature less than 100 ° C below its softening point and during the formation of the coating (3) within the range from this temperature to + 50 ° C is maintained, while the pressure of the gas is maintained within the range of 13.3 Pa to 1.33 10 2 Pa. ++ - H - + - H- 8320321