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DE2525185C3 - Hartmetallkörper - Google Patents

Hartmetallkörper

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DE2525185C3
DE2525185C3 DE2525185A DE2525185A DE2525185C3 DE 2525185 C3 DE2525185 C3 DE 2525185C3 DE 2525185 A DE2525185 A DE 2525185A DE 2525185 A DE2525185 A DE 2525185A DE 2525185 C3 DE2525185 C3 DE 2525185C3
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DE
Germany
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hard metal
partial layer
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resistant
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DE2525185A1 (de
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Norbert Dipl.-Ing. Dr.Techn. 4020 Mettmann Reiter
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Fried Krupp AG
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Fried Krupp AG
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Publication date
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Description

Die Erfindung betrifft verschleißfeste Formteile, die aus einem Hartmetallgrundkörper und einer Oberflächenschicht bestehen, wobei der Hartmetallgrundkörp>'-T mindestens ein als Hartstoff geeignetes Carbid und mindestens ein Bindemetall enthält und wobei die Oberflächenschicht aus zwei übereinanderliegenden Teiischichien zusammengesetzt ist, von denen die äußere, extrem verschleißfeste Teilschicht aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid besteht
Derartige Formteile, deren innere Teilschicht aus einem oder mehreren Carbiden und/oder Nitriden der Elemente Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Silicium und Bor aufgebaut ist, sind aus der deutschen Offenlegungsschrift 22 53 745 bereits bekannt. Diese bekannten Formkörper haben den Nachteil, daß die äußere Teilschicht häufig eine ungenügende Haftfestigkeit aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch das Aufbringen einer geeigneten inneren Teilschicht auf den Hartmetallgrundkörper die Haftfestigkeit der extrem verschleißfesten, äußeren Teilschicht wesentlich zu verbessern und damit die Standzeit von Werkzeugen zu erhöhen, die aus den entsprechend der Erfindung aufgebauten Formteilen hergestellt werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die innere Teilschicht aus einem oder mehreren Boriden, insbesondere den Diboriden der Elemente Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram zusammengesetzt ist. Die entsprechend der Erfindung be- ω schaffenen Formteile haben besonders vorteilhafte Eigenschaften, wenn die innere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μιη, vorzugsweise 1 bis 3 μπι, und wenn die äußere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μπι, vorzugsweise 2 bis 10 μπι, aufweist. . (.5
Die entsprechend der Erfindung aufgebauten Formteile haben gegenüber bekannten beschichteten Hartmetallkörpern folgende Vorteile:
a) Die äußere Teilschicht hat eine sehr hohe Haftfestigkeit, da die innere Boridschicht die Diffusion des Kohlenstoffs aus dem Hartmetaligrundkörper auch bei hohen Temperaturen fast vollständig verhindert
b) Zwischen der Boridschicbt und dem Hartmetallgrundkörper tritt die Bildung versprödend wirkender Eta-Schichten nicht auf.
c) Die erfindungsgemäßen Formteile zeigen sowohl im glatten als auch im unterbrochenen Schnitt ein wesentlich verbessertes Verschleißverhalien.
Die Herstellung der gemäß der Erfindung beschaffenen Formteile erfolgt nach bekannten Beschichtungsverfahren, wobei die Abscheidung der Borid- und Oxidschichten aus der Gasphase besonders vorteilhaft ist
Im folgenden werden die Beschaffenheit, die Herstellung und die Eigenschaften des Erfindungsgegenstandes an Hand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert
Ein Hartmetallkörper, der aus 80% Wolframmonocarbid, 13% Titancarbid und Tantalcarbid und 7% Kobalt besteht, wird in einer ersten Reaktionsstufe bei 10000C und einem Druck von 50 Torr eine Stunde mit einem Gasgemisch behandelt, welches aus Bortrichlorid, Titantetrachlorid und Wasserstoff zusammengesetzt ist Der Hartmetallkörper wird bis zur Reaktionstemperatur von 10000C in einer Schutzgasatmosphäre aufgeheizt Während der nachfolgenden einstündigen Behandlung mit dem Gasgemisch entsteht eine TiBr Schicht von 3 μπι Dicke. Zum Aufbringen der TiBrSchicht wird ein Gasgemisch folgender Zusammensetzung benötigt: 19001 Wasserstoff/Stunde, 20 ml TiCVStunde, 4 g BCyStunde.
In einer zweiten Reaktionsstufe wird der mit T1B2 beschichtete Hartmctaükörper bei IiOO0C und Aiffiüsphärendruck drei Stunden mit einem Gasgemisch behandelt, das aus Aluminiumtrichlorid, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid sowie Wasserstoff besteht In der zweiten Reaktionsstufe wird auf dem Hartmetalikörper eine Alpha-Aluminiumoxidschicht von ca, 5 μιη Dicke abgeschieden. Das in der zweiten Reaktionsstufe verwendete Gasgemisch wird dadurch hergestellt, daß über Aluminiumtrichlorid, welches auf 1300C erwärmt ist, Wasserstoff geleitet und anschließend zu dieser Mischung CO2 bzw. CO hinzugefügt wird. In der zweiten Reaktionsstufe wird beispielsweise ein Gasgemsich mit folgender Zusammensetzung verwendet: 500 1 Wasserstoff/Stunde, 51 Kohlendioxid/Stunde ond 20 g Aluminiumtrichlorid/Stunde.
Die beiden Reaktionsstufen können in einem oder in zwei getrennter, öfen durchgeführt werden.
Der entsprechend der Erfindung zusammengesetzte Hartmetallkörper zeigt, gegenüber nach bekannten Verfahren beschichteten Hartmetallkörpern und gegenüber unbeschichteten Hartmetallkörpern verbesserte Eigenschaften. Wendeschneidplatten, die aus dem erfindungsgemäßen Hartmetallkörper hergestellt sind und bei der Zerspanung von Stahl und Gußwerkstoff eingesetzt werden, haben im Vergleich zu bekannten Wendeschneidplatten die in der nachfolgenden Tabelle angegebenen Verschleiß-Eigenschaften.
Stahl C 53 N
Spanwinkel y
Neigungswinkel λ
Freiwinkel a
Eckenradius r J Kolktiefe 25: = 0,8 mm 25 185
: Einstellwinkel χ = 60°
KT =224 m/min
Schnitigeschwindigkeit ν (μπα) = 2 mm
Spantiefe a 4 = 0,22 mm/U
Vorschub s = 5 min 5
Schnittzeit T
15 Verschleiß
markenbreite 10
175 VB
(mm)
0,06
Wendeschneidplatte aus 15
erfindungsgemäßem Hart
metallkörper 0,12
Wendeschneidpletre mit
bekannter Beschichtung 0,43 20
Wendeschneidplatte aus
unbeschichtetem Hartmetall
30
35
40
45

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verschleißfester, beschichteter Hartmetallkörper für die Bearbeitung metallischer Werkstoffe, der aus einem Hartmetallgrundkörper und einer Oberflächenschicht besteht, wobei der Hartmetallgrundkörper mindestens ein als Hartstoff geeignetes Carbid und mindestens ein Bindemetall enthält und wobei die Oberflächenschicht aus zwei übereinanderliegenden Teilschichten zusammengesetzt ist, von denen die äußere, extrem verschleißfeste Teilschicht aus Aluminiumoxid und/oder Zirkoniumoxid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Teilschicht aus einem oder mehreren Diboriden der Elemente Titan, Zirkonium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram zusammengesetzt ist.
2. Hartmetallkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μπι, vorzugsweise 1 bis 3 μητ, aufweist
3. Hartmetallkörper nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 μπι, vorzugsweise 2 bis 10 μπι, aufweist
25
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