BRPI0618596A2

BRPI0618596A2 - camada de carbonitreto metálico e processo para produção de uma camada de carbonitreto metálico

Info

Publication number: BRPI0618596A2
Application number: BRPI0618596-7A
Authority: BR
Inventors: Reinhard Pitonak; Jose Garcia; Ronald Weissenbacher; Klaus Ruetz-Udier
Original assignee: Boehlerit Gmbh & Co Kg
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2006-11-16
Publication date: 2011-09-06
Also published as: IL189693A; US7968218B2; EP1948842A1; KR20080037670A; RU2492277C2; JP5108774B2; PL1948842T3; CA2640777A1; IL189693A0; ATE518971T1; KR101027528B1; EP1948842B1; PT1948842E; US20090226758A1; JP2009510257A; RU2008100173A; BRPI0618596B1; WO2007056785A1

Abstract

CAMADA DE CARBONITRETO METáLICO E PROCESSO PARA PRODUçãO DE UMA CAMADA DE CARBONITRETO METáLICO. A invenção refere-se a um processo para revestimento de uma ferramenta ou parte de ferramenta, particularmente, um elemento de corte, tal como uma placa de corte, no qual é posto à disposição um corpo básico e sobre o mesmo são aplicadas uma ou mais camadas, sendo que pelo menos uma camada é formada de um carbonitreto metálico de um ou mais dos metais titânio, zircónio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo e/ou cromo, e depositadas por meio de um gás, que contém metano, nitrogênio e um ou mais compostos metálicos. A fim de obter uma camada de carbonitreto metálico sobre a qual podem ser depositadas camadas adicionais, que têm grande resistência adesiva e que estão dotadas de grande resistência ao desgaste, o processo de depósito da camada de carbonitreto metálico é iniciado a uma temperatura do corpo básico de 850 a 950<198>C, após o que a temperatura do corpo básico é aumentada em pelo menos 40<198>C e o processo de depósito é prosseguido, pelo menos em parte, à temperatura elevada. A invenção refere-se, ainda, a uma camada de carbonitreto metálico, que é aplicada em um objeto, tal como uma ferramenta ou parte de ferramenta, particularmente, um elemento de corte, tal como uma placa de corte, que compreende um corpo básico com uma ou mais camadas que são aplicadas sobre o mesmo, sendo que pelo menos uma camada representa uma camada de carbonitreto metálico, que tem uma estrutura nanocomposta.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "CAMADA DE CARBONITRETO METÁLICO E PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UMA CAMADA DE CARBONITRETO METÁLICO".

A invenção refere-se a um processo para revestimento de uma ferramenta ou parte de ferramenta, particularmente, de um elemento de cor- te, tal como uma placa de corte, no qual é posto à disposição um corpo bási- co e sobre o mesmo são aplicadas uma ou mais camadas, sendo que pelo menos uma camada é formada por um carbonitreto metálico de um ou mais dos metais titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo e/ou cromo, e é depositada por meio de um gás que contém metano, nitrogênio e um ou mais compostos metálicos.

A invenção refere-se, ainda, a um revestimento aplicado sobre um objeto, com pelo menos uma camada de carbonitreto metálico de um ou mais dos metais titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo e/ou cromo, por exemplo, uma camada de carbonitreto de titânio.

A invenção refere-se, ainda, a uma ferramenta ou parte de fer- ramenta, particularmente, elemento de corte, tal como uma placa de corte, que compreende um corpo básico, com uma ou mais camadas aplicadas sobre o mesmo, sendo que pelo menos uma camada é uma camada de car- bonitreto metálico.

Ferramentas de alta solicitação abrasiva, por exemplo, ferramen- tas de corte, estampagem ou transformação, normalmente são revestidas, para reagir contra um desgaste das ferramentas durante o uso. Nesse caso, freqüentemente também são usados revestimentos de camadas múltiplas, com uma camada de trabalho externa, no lado da peça a trabalhar, e diver- sas camadas ou depósitos situados por baixo. Embora revestimentos de camadas múltiplas sejam mais complexos para produzir do que os de uma camada, mas, a uma espessura igual, e são menos quebradiças e estão as- sociadas a uma maior flexibilidade, quando se trata de conceber um reves- timento do melhor modo possível, com vistas a solicitações a serem espera- das.

Em placas de corte de ferramentas de torno são conhecidos do estado da técnica revestimentos de camadas múltiplas, que apresentam co- mo camada externa, no uso, no lado da peça a trabalhar, uma camada de nitreto de titânio ou camada de oxido de alumínio, que está depositada dire- tamente ou indiretamente sobre uma camada de carbonitreto metálico, tal como uma camada de carbonitreto de titânio. A camada de óxido de alumí- nio, por exemplo, é quimicamente inerte e termicamente resistente e, desse modo, protege as camadas situadas por baixo. A camada de carbonitreto de titânio de suporte está caracterizada por uma alta dureza e deve contribuir para uma resistência ao desgaste ou da ferramenta. Entre a camada de uni- ão de carbonitreto de titânio e o corpo básico da placa de corte de metal du- ro, podem estar previstas outras camadas, particularmente, camadas que aderem bem no corpo básico e, desse modo, possibilitam uma ligação ade- siva do revestimento.

Em revestimentos de camadas múltiplas deve ser observado que uma alta dureza de camadas individuais, sozinha, não é suficiente para um longo tempo de uso ou durabilidade. Mesmo uma camada extremamente dura pode não ser mais útil quando ela se desprende do corpo básico ou de uma camada situada por baixo, o que pode ocorrer, particularmente, em pla- cas de corte, que estão expostas não só a altas solicitações mecânicas, mas também a altas temperaturas e/ou mudanças de temperatura.

Às camadas de união ou intermediárias de carbonitreto metálico (MeCxNy) são feitas altas exigências a esse respeito, uma vez que sua fun- ção consiste exatamente no fato de conferir ao revestimento resistência ao desgaste e sustentar por longo tempo uma camada de trabalho protetora.

Particularmente camadas de carbonitreto de titânio são camadas de união usadas de modo especialmente freqüente em revestimentos de camadas múltiplas ou sistemas de camadas. A razão para isso reside no fato de que em camadas de carbonitreto de titânio o carbono pode ser subs- tituído completamente por nitrogênio (ou inversamente), com o que também as propriedades dessas camadas podem ser ajustadas de modo variável através da composição. Finalmente, essas camadas têm propriedades que se situam ou podem ser ajustadas entre as de carbureto de titânio e nitreto de titânio.

Tal como tem sido prática por muitos anos, uma produção de camadas de carbonitreto de titânio pode dar-se por meio do processo de CVD (chemical vapour deposition), sendo que as camadas são depositadas por uma mistura de gases, que contém metano, nitrogênio, tetracloreto de titânio e hidrogênio como gás de sustentação, a temperaturas de substrato de 950 a 1100°C. As camadas de carbonitreto de titânio obtidas desse modo estão formadas de grão globular e formam uma camada densa.

Em conexão com o depósito desse chamado carbonitreto de ti- tânio de alta temperatura sobre substratos de metal duro, freqüentemente é observada uma descarbonização indesejável do substrato e, mais precisa- mente, também quando entre o metal duro e a camada de carbonitreto de titânio é prevista uma camada de ligação, por exemplo, uma camada de ni- treto de titânio com espessura de 0,5 μηι. Para pôr um termo a essa descar- bonização, recentemente passou-se a usar gases que contêm tetracloreto de titânio e acetonitrila, para o depósito de carbonitreto de titânio, com o que uma temperatura de depósito pode ser reduzida para temperaturas mais baixas, de 700 a 900°C. O carbonitreto de titânio é conhecido como carboni- treto de titânio de temperatura média e apresenta uma estrutura colunar de cristalitos em forma de vareta, cuja espessura perfaz mais do que 750 Á ou 75 nanômetros.

Camadas de carbonitreto de titânio de alta temperatura ou tem- peratura média servem, tal como mencionado, predominantemente, como camadas de união, sobre as quais estão ou são depositadas outras cama- das. No entanto, mostrou-se que uma resistência adesiva de camadas de nitreto de titânio ou outros tipos de camadas de trabalho sobre camadas de carbonitreto de titânio convencionais, assim como também outras camadas de carbonitreto metálico, pode ser insuficiente, de modo que um tempo de uso da ferramenta pode estar limitado por um desprendimento de uma ca- mada de trabalho, que em si é resistente ao desgaste.

Além disso, são usadas camadas de carbonitreto de titânio e camadas de carbonitreto metálico conhecidas, em geral, também como ca- madas externas, dispostas no lado da peça a trabalhar, portanto, como ca- mada de trabalho. Nesse caso, no entanto, elas só podem ser usadas de modo muito limitado. Nessas camadas, no uso como camada de trabalho deve-se contar com uma ocorrência de aderências e, com isso, apesar de maior dureza, com um tempo de uso comparativamente pequeno.

Nisso se baseia a invenção e propõe-se a tarefa de indicar um processo do tipo mencionado inicialmente, com o qual uma camada de car- bonitreto metálico pode ser aplicada, sobre a qual, por um lado, podem ser depositadas outras camadas com alta resistência adesiva e que, por outro lado, é altamente resistente ao desgaste, de modo que a ferramenta revesti- da ou parte de ferramenta, opcionalmente, pode ser usada imediatamente.

Além disso, é um objetivo da invenção indicar um revestimento do tipo mencionado inicialmente, aplicado sobre um objeto que apresenta pelo menos uma camada de carbonitreto metálico, por exemplo, uma cama- da de carbonitreto de titânio, sobre a qual, por um lado, estão depositadas outras camadas com alta resistência adesiva e que, por outro lado, é alta- mente resistente ao desgaste, de modo que a ferramenta ou parte de ferra- menta, opcionalmente, pode ser usada imediatamente.

Além disso, é um objetivo da invenção criar uma ferramenta ou parte de ferramenta do tipo mencionado inicialmente, na qual a camada de carbonitreto metálico é altamente resistente ao desgaste e que garante uma alta resistência adesiva de uma camada opcionalmente depositada sobre a mesma.

O objetivo em termos de processo da invenção é solucionado por um processo de acordo com a reivindicação 1. Variantes favoráveis de um processo de acordo com a invenção são objeto das reivindicações 2 a 7.

As vantagens obtidas com a invenção situam-se, particularmen- te, no fato de que é produzida uma camada de carbonitreto metálico, por exemplo, uma camada de carbonitreto de titânio, com uma estrutura micros- cópica, que se presta de modo excelente para depósito de outras camadas, com forte resistência adesiva. Observados pela química de cristais, os cris- tais apresentam, em cada caso, uma distribuição de elementos não homo- gênea sobre a secção transversal. As camadas aplicadas subseqüentemen- te, por exemplo, de nitreto de titânio, óxido de alumínio ou diamante, aderem sobre essas camadas de modo fortemente aperfeiçoado e não ocorre um desprendimento, mesmo sob as mais duras condições de uso, ou ocorre apenas em intensidade fortemente diminuída.

Inesperadamente, também foi constatado que uma camada de- positada de acordo com a invenção, em comparação com camadas de car- bonitreto metálico convencionais, também apresenta um excelente compor- tamento de desgaste e, por esse modo, também pode ser usada, com van- tagem, como camada de trabalho. Essa observação é tanto mais surpreen- dente quando se considera que, em especial, uma camada de carbonitreto de titânio depositada de acordo com a invenção, a uma composição química igual, apresenta uma dureza (ou microdureza) menor do que uma camada de carbonitreto de titânio com estrutura granulada, produzida por um método convencional.

Na execução do processo de acordo com a invenção é de van- tagem se, sob depósito progressivo, a temperatura do corpo básico for au- mentada. Desse modo, é dado um crescimento ininterrupto da camada de carbonitreto metálico, o que se mostra vantajoso sob o ponto de vista de uma formação de camada a mais livre possível de falhas.

Para evitar que após a formação inicial de germes de nitreto me- tálico, comece a se formar, em regiões, uma camada de nitreto metálico, é conveniente que no espaço de 350 minutos, particularmente, 120 minutos, após o início do depósito, a temperatura do corpo básico seja levada a uma temperatura elevada.

Para uma alta capacidade de solicitação da camada de carboni- treto metálico depositada, é de vantagem se, depois de atingida a tempera- tura elevada, o depósito seja prosseguido por pelo menos 60 minutos, para que seja ajustada uma espessura de camada mínima de pelo menos 0,5 μm.

De preferência, uma temperatura elevada perfaz 1010 a 1040°C. Nesse âmbito de temperatura os cristais individuais crescem rapidamente e com poucos defeitos, de modo que resulta um crescimento rápido de uma camada com alta capacidade de solicitação.

Revestimentos particularmente excelentes, com vista às proprie- dades de uso da ferramenta ou parte de ferramenta, podem ser obtidos quando uma camada de carbonitreto de titânio é formada e depositada por meio de um gás que contém metano, nitrogênio e tetracloreto de titânio. Em conexão a isso, mostrou-se vantajoso se o gás contiver metano, nitrogênio e hidrogênio na relação molar de 1 :(8 a 11):(15 à 25) e o gás contiver 1 a 8 por cento em volume de tetracloreto de titânio. Desse modo, partes indesejáveis de carbonitreto de titânio granulado podem ser substancialmente reduzidas ou impedidas e as vantagens obtidas de acordo com a invenção podem ser ainda mais aumentadas. Uma composição da camada perfaz, nesse caso, TiCxNy, com χ igual a 0,15 a 0,25 e y igual a 0,85 a 0,75.

Uma pressão do gás reativo não é crítica em si e pode ser varia- da em amplos limites. De preferência, a camada de carbonitreto de titânio é depositada a uma pressão de 10 a 80 kPa (100 a 800 milibar), de preferên- cia, 20 a 40 kPa (200 a 400 milibar).

O outro objetivo da invenção é indicar um revestimento aplicado sobre um objeto, com pelo menos uma camada de carbonitreto metálico de um ou mais dos metais titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo e/ou 20 cromo, por exemplo, uma camada de carbonitreto de titânio, que é altamente resistente ao desgaste e sobre a qual, opcionalmente, podem ser deposita- das outras camadas com alta resistência adesiva, é solucionado quando a camada de carbonitreto metálico apresenta uma estrutura nanocomposta, que está formada de cristais com distribuição de elementos não homogênea.

As vantagens obtidas com a invenção residem, particularmente, no fato de que se apresenta uma camada de carbonitreto metálico com es- trutura nanocomposta, por exemplo, uma camada de carbonitreto de titânio desse tipo, com uma estrutura microscópica, que se presta de modo exce- lente para depósito de outras camadas com forte resistência adesiva.

Por uma estrutura nanocomposta da camada, o técnico entende uma forma de estrutura com diversas fases, que apresentam uma medida no âmbito nano. Exames mostraram de modo surpreendente que, substancial- mente, não ocorre nenhuma descarbonização na região próxima à superfície do substrato e do mesmo também não ocorre nenhuma difusão da fase de ligação na camada de carbonitreto metálico.

A estrutura composta, com uma pluralidade de cristais individu- ais no âmbito de tamanho nano, também produz uma superfície de contato dos grãos substancialmente ampliada, com o que a tenacidade da camada é aumentada.

Como no revestimento, os cristais de carbonitreto metálico cres- ceram no âmbito de tamanho nano, a superfície está fendida e no depósito de uma outra camada de estrutura igual, apresenta uma pluralidade de pon- tas individuais, pequenas, ou pequenos espetos, que são vantajosos para uma fixação múltipla. As camadas aplicadas subseqüentemente, por exem- olo. de nitreto de titânio, óxido de alumínio ou diamante aderem, nnrtantrv de modo fortemente melhor e não ocorre desprendimento, mesmo sob as con- dições de uso mais duras ou ocorre, apenas, em intensidade fortemente di- minuída.

Inesperadamente, também foi constatado que uma camada de- positada de acordo com a invenção, em comparação com camadas de car- bonitreto metálico convencionais, também apresenta um excelente compor- tamento de desgaste e, portanto, também pode ser usada, com vantagem, como camada de trabalho. Essa observação é tanto mais surpreendente quando se considera que, em especial, uma camada de carbonitreto de titâ- nio depositada de acordo com a invenção, a uma composição química igual, apresenta uma dureza (ou microdureza) menor do que uma camada de car- bonitreto de titânio com estrutura granulada, produzida por um método con- vencional.

Quando, de acordo com uma modalidade preferida, os cristais possuem em sua composição química teores de carbono e nitrogênio dife- rentes no centro e na região da borda, pode ser produzida uma camada com propriedades de desgaste particularmente boas.

A tenacidade e resistência adesiva da camada de carbonitreto metálico pode ser aumentada adicionalmente, quando pelo menos dois tipos de cristais com formação geométrica diferente formam a camada.

Tanto a resistência e tenacidade da própria camada de carboni- treto metálico como também uma união com uma camada depositada, por exemplo, uma camada de nitreto de titânio ou oxido de alumínio podem estar aumentadas, quando a camada está formada de pelo menos um tipo, com estrutura acicular em forma de estrela e pelo menos um tipo com estrutura em forma de lamínulas.

Em uma variante de modalidade, a camada de carbonitreto me- tálico pode estar dotada de boro, silício, zircônio, háfnio, vanádio ou terras raras para, por exemplo, aumentar uma dureza a quente da camada. Por dotada, devem ser entendidos nessa conexão teores individuais de até 0,01% em peso, com relação ao peso total da camada.

É particularmente vantajoso quando cristalitos em forma de vare- ta apresentam na média aritmética uma espessura de menos de 65 nanôme- tros, de preferência, menos de 45 nanômetros. Quanto mais finos os cristali- tos, tanto melhor se produz o efeito de fixação no depósito de uma camada sobre a camada de carbonitreto metálico de acordo com a invenção e tanto maior é uma resistência adesiva da camada depositada adicionalmente.

De acordo com uma modalidade preferida da invenção, o tama- nho médio dos cristais em direção ao exterior, é elevado portanto, no lado da peça a trabalhar. Desse modo, é obtida, por um lado, uma alta qualidade de fixação da camada de carbonitreto metálico sobre uma região situada abai- xo, por exemplo, sobre uma peça suplementar de corte de metal duro, por outro lado, também pode ser obtido, com vantagem, um longo tempo de tra- balho da peça, também sem outras camadas.

De acordo com a invenção, uma camada de carbonitreto metáli- co com um ou mais dos metais titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tân- talo e/ou cromo, por exemplo, uma camada de carbonitreto de titânio, que é altamente resistente ao desgaste e sobre a qual, opcionalmente, estão de- positadas outras camadas com alta resistência adesiva, tem uma composi- ção de MeCxNy, com x igual a 0,1 até menos de 0,3 e y é igual a 0,9 até mais de 0,7.

Uma vez que nitreto de titânio possui, em comparação com car- bureto de titânio, uma dureza substancialmente menor, foi surpreendente para o técnico que um carbonitreto de titânio de acordo com a invenção, com uma parte de carbono de, em média, menos de 0,3, formasse uma camada altamente resistente ao desgaste e uma ferramenta revestida pudesse ser usada, praticamente diretamente, por exemplo, em um levantamento de apa- ras de material metálico, com alto tempo de vida útil.

Particularmente para uma camada de carbonitreto de titânio, é inesperado que uma microdureza de uma camada de acordo com a inven- ção perfaça apenas cerca de 2000 Hv e, desse modo, é substancialmente menor do que a de camadas de carbonitreto de titânio convencionais, que (com crescente teor de carbono) podem perfazer 2300 a 3400 Hv. A esse respeito, também é surpreendente que, apesar de uma parte de carbono perceptível na camada, as aderências estão fortemente reduzidas, o que contribui positivamente para o comportamento de desgaste.

Nesse caso, a propriedade de uso do revestimento pode apre- sentar uma medida máxima, quando o valor χ perfaz 0,15 a 0,20 e y, 0,85 a 0,80.

Opticamente, uma camada de carbonitreto metálico de acordo com a invenção está caracterizada pelo fato de que a cor da camada apre- senta uma tonalidade amarelo-vermelha, com uma estrutura de claro-escura, particularmente, com uma estrutura de veios tal, que é identificável no as- pecto da lamínula no microscópio de luz mesmo a uma ampliação de 500- 1000 vezes.

O outro objetivo da invenção é criar uma ferramenta ou parte de ferramenta do tipo mencionado inicialmente, com revestimento aplicado, na qual a camada de carbonitreto metálico está fixada de modo altamente fixo, bem como é resistente ao desgaste e garante uma alta resistência adesiva de uma camada opcionalmente depositada sobre a mesma, é obtido pelo fato de que sobre a camada de carbonitreto metálico está aplicado um re- vestimento de acordo com uma das reivindicações 8 a 17. Com vantagem, a camada de carbonitreto em direção ao exterior, portanto, no lado da peça a trabalhar, está formada de modo acicular, em forma de estrela, e sustenta uma camada de cobertura, formada como camada de oxido, de preferência, uma camada de óxido de alumínio (AI2O3) ou uma camada de carbono, par- ticularmente, uma camada de diamante.

As vantagens de uma ferramenta ou parte de ferramenta de a- cordo com a invenção consistem, particularmènte, no fato de que a camada de carbonitreto metálico prevista é, por um lado, mais resistente ao desgaste do que camadas de carbonitreto metálico convencionais e, por outro lado, no depósito de uma outra camada sobre a camada de carbonitreto metálico, liga a mesma de modo aderente ou fixa a mesma, o que também se mostra como vantajoso para um tempo de uso da ferramenta ou parte de ferramen- ta.

Embora possam estar aplicadas em uma ferramenta de acordo com a invenção diversas camadas, por exemplo, como camadas de traba- lho, sobre a camada de carbonitreto metálico, uma resistência adesiva parti- cularmente firme é observada quando está aplicada uma camada de nitreto de alumínio de titânio. Também camadas de óxido de alumínio, AI2O3, ou diamante podem estar aplicadas com resistência adesiva particularmente boa sobre uma camada de carbonitreto metálico de acordo com a invenção, particularmente, uma camada de carbonitreto de titânio.

Outras vantagens e efeitos vantajosos de uma ferramenta de acordo com a invenção evidenciam-se do conjunto da descrição e das mo- dalidades abaixo, por meio das quais a invenção ainda está descrita mais detalhadamente.

Mostram:

Fig. 1: uma foto REM da superfície de uma camada de Ti(CN) de acordo com a invenção [REM - Microscopia de Elétrons de Retícula];

Fig. 2: imagem de um exame de TEM [TEM - Microscopia de Elétrons de Transmissão];

Fig. 3: um aspecto da lamínula da transição de um revestimento (amostra de esmerilhamento, esmerilhada em um ângulo de 15°); Fig. 4: uma representação de uma largura de marca de desgaste Vb, determinada experimentalmente, na dependência de um número de cor- tes para placas de corte de inversão, com diversos revestimentos;

Fig. 5: uma representação esquemática da evolução de tempe- ratura durante um revestimento.

Na fig. 1 está reproduzida uma foto de REM da superfície de uma camada de carbonitreto de titânio de acordo com a invenção. A camada cresceu sobre o substrato em uma estrutura composta com agulhas em for- ma de estrela e embutidas nas mesmas lamínulas mais grossas. As lamínu- las possuem uma extensão longitudinal maior de cerca de 1 μm, são planas e têm uma largura de, em média, cerca de 0,7 μm, por outro lado, as agu- lhas em forma de estrela estão formadas com uma espessura substancial- mente menor. Os cristais em forma de lamínula e agulha apresentam uma distribuição de elementos não homogênea e, em comparação, também a- presentam uma composição média diferente.

A formação de uma superfície estruturada desse modo de uma camada de carbonitreto metálico oferece as melhores condições para uma alta resistência adesiva de uma camada subseqüente aplicada.

Para identificação das fases cristalinas na camada foram usados exames por meio de difração de raios X, sob uso de radiação de CuK. As avaliações das medições de XRD apresentaram em uma camada de acordo com a invenção uma relação de C/N no âmbito de C/N = 0,14 a 0,19/0,86 a 0,81.

Um tamanho de grão médio, determinado de acordo com Scher- rer, apresentou valores de 26 e 17 nm. A camada apresenta, portanto, uma nanoestrutura.

Da fig. 2 de uma imagem de TEM, regiões escuras podem ser identificadas com a referência 1 e regiões claras, com a referência 2. Nos exames dessa amostra, em comparação, as regiões escuras são mais ricas em carbono e as regiões claras, mais ricas em nitrogênio. Desse modo, po- de ser vista nitidamente uma separação de mistura no que se refere à com- posição dos grãos, o que revela uma estrutura de núcleo-envoltório específi- ca dos grãos.

Na transição para uma camada de trabalho depositada subse- qüentemente, a superfície livre de uma camada de carbonitreto de titânio está fortemente fendida e formada de modo acicular (fig. 3). A estrutura da superfície favorece um depósito aderente de camadas subseqüentes, uma vez que ocorre uma penetração íntima das camadas na região de contato. Nesse caso, um desvio de cristalitos individuais de uma posição de 90° exa- ta na região de superfície é perfeitamente desejável, uma vez que irregulari- dades correspondentes levam a um melhor entrançamento das camadas umas nas outras.

A fig. 4 mostra dados para testes de desgaste com placas de corte de inversão, que tinham revestimentos de CVD de camadas múltiplas, com uma formação de acordo com a tabela 1. O substrato de metal duro e a geometria das placas de corte eram idênticos para todas as placas de corte de inversão.

Tabela 1: Formação e espessura da camada de revestimento de camadas múltiplas para placas de corte A a C:

Camada Espessura de camada [μm]

(copiar os dados numéricos da tabela 1 da página 11)

* Temperatura média - carbonitreto de titânio

** Carbonitreto de titânio depositado de acordo com a invenção

As placas de corte de inversão foram testadas sob as seguintes condições de teste, a um trabalho rotativo no material:

Aço trabalhado: 34 CrNiMo 6,261 HB

Velocidade de corte Vc: 280 m/min

Profundidade de corte Ap: 1,50 mm

Avanço f: 0,28 mm/U

corte rebaixado com emulsão, cada corte, 30 segundos Tal como visível da fig. 4, sob as mesmas condições de uso, as placas de corte de inversão B e C apresentam em relação à placa de corte de inversão A, a uma camada de ligação igual no metal duro (0,5 μm TiN) e camada eterna igual (0,5 μm TiN), uma largura de marca de desgaste subs- tancialmente menor. Após 20 cortes, uma largura de marca de desgaste pa- ra a placa de corte de inversão A perfaz 0,50 μm, sendo que, por outro lado, foram constatados para a placa de corte de inversão B 0,32 μm e para a placa de corte de inversão C 0,14 μm. Em comparação com as espessuras de camada das placas de corte de inversão BeA, pode-se constatar que é obtida uma resistência ao desgaste maior, apesar da espessura de camada menor. Isso significa vantagens de tecnologia de produção, uma vez que em um depósito por meio do processo de CVD é preciso calcular cerca de 1 ho- ra por μm de espessura de camada. Agora, podem, portanto, ser produzidos revestimentos mais resistentes ao desgaste em tempo mais curto.

Outros testes mostraram que uma camada de carbonitreto de titânio de acordo com a invenção também pode ser usada como camada de trabalho externa. Com formação de camadas iguais e espessura de cama- das iguais, placas de corte com uma camada externa de carbonitreto de titâ- nio, de acordo com a invenção são superiores no que se refere à durabilida- de com carboneto de titânio de temperatura média como camada de trabalho em 1,5 vez ou mais e também quando a microdureza é menor. Esse efeito é atribuído à estrutura especial de camadas de carbureto de titânio produzidas de acordo com a invenção.

Na figura 5 é mostrado esquematicamente e exemplificadamente um procedimento em um revestimento de acordo com a invenção, por meio de um diagrama de temperatura-tempo: a uma temperatura T1 do corpo bá- sico ou da câmara de reação de cerca de 960°C (momento "0"), é adiciona- do gás de reação, que contém metano, nitrogênio, hidrogênio na relação de 1:10:20 e 4 por cento em volume de tetracloreto de titânio, com o que, tal como se presume, depositam-se germes de nitreto de titânio em forma de varetas. Subseqüentemente, a temperatura é aumentada a um contato per- manente com o gás de reação, no espaço de 150 minutos, continuamente, para 1050°C; mas, o aumento de temperatura de 960 para 1050°C também pode dar-se gradualmente. Finalmente, o revestimento é prosseguido a 1050°C e composição igual do gás de reação por outros 250 minutos e, de- pois, terminado.

Claims

1. Processo para revestimento de uma ferramenta ou parte de ferramenta, particularmente, de um elemento de corte, tal como uma placa de corte, no qual é posto à disposição um corpo básico e sobre o mesmo são aplicadas uma ou mais camadas, sendo que pelo menos uma camada é formada de um carbonitreto metálico de um ou mais dos metais titânio, zir- cônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo e/ou cromo, e depositada por meio de um gás, que contém metano, nitrogênio e um ou mais compostos metálicos, caracterizado pelo fato de que o depósito da camada de carbonitreto metáli- co é iniciado a uma temperatura do corpo básico de 850 a 950°C, após o que a temperatura do corpo básico é aumentada em pelo menos 40°C e o depósito é prosseguido, pelo menos em parte, à temperatura elevada.

2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a temperatura do corpo básico é aumentada sob depósito pro- gressivo.

3. Processo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que a temperatura do corpo básico é levada, no espaço de 350 minutos, particularmente, 120 minutos, após o início do depósito à tempera- tura elevada.

4. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 3, carac- terizado pelo fato de que depois de atingida a temperatura elevada, o depó- sito é prosseguido por pelo menos 60 minutos.

5. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 4, carac- terizado pelo fato de que a temperatura elevada perfaz 1010 a 1040°C.

6. Processo de acordo com uma das reivindicações 1 a 5, carac- terizado pelo fato de que por meio de um gás, que contém metano, nitrogê- nio e tetracloreto de titânio, uma camada de carbonitreto de titânio é formada e depositada.

7. Processo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que o gás contém metano, nitrogênio e hidrogênio na relação molar de 1:8 a 11:15 até 25 e o gás contém 1 a 8 por cento em volume de tetraclo- reto de titânio.

8. Revestimento aplicado sobre um objeto, com pelo menos uma camada de carbonitreto metálico de um ou mais dos metais titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo e/ou cromo, por exemplo, uma camada de carbonitreto de titânio, caracterizado pelo fato de que a camada de carboni- treto metálico apresenta uma estrutura nano-composta, que está formada de cristais com distribuição de elementos não homogênea.

9. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que os cristais pos- suem em sua composição química teores diferentes no centro e na região de borda de carbono e de nitrogênio.

10. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com a reivindicação 8 ou 9, caracterizado pelo fato de que pelo me- nos dois tipos de cristais com formação geométrica diferente formam a ca- mada.

11. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com uma das reivindicações 8 a 10, caracterizado pelo fato de que a camada está formada de pelo menos um tipo com estrutura acicular, em forma de estrela, e pelo menos um tipo com estrutura de lamínula.

12. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com uma das reivindicações 8 a 11, caracterizado pelo fato de que a camada está dotada de B, Si, zircônio, háfnio, vanádio ou terras raras.

13. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com uma das reivindicações 8 a 12, caracterizado pelo fato de que os cristais apresentam um tamanho médio abaixo de 65 nm, de preferência, abaixo de 45 nm.

14. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com uma das reivindicações 8 a 13, caracterizado pelo fato de que o tamanho médio dos cristais em direção ao exterior, portanto, no lado da pe- ça a trabalhar, está aumentado.

15. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com uma das reivindicações 8 a 14, caracterizado pelo fato de que a camada apresenta uma composição MeCxNy com χ igual a 0,1 até menos de -0,3, e y igual 0,9 até mais de 0,7.

16. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que o valor χ per- faz 0,15 a 0,20 e o valor y, 0,85 a 0,80.

17. Revestimento com uma camada de carbonitreto metálico de acordo com uma das reivindicações 8 a 16, caracterizado pelo fato de que a cor da camada apresenta uma tonalidade amarelo-vermelha, com uma es- trutura de claro-escura, particularmente com uma estrutura de veios desse tipo, que é identificável no aspecto da lamínula, também a ampliações de -500 - 1000 vezes.

18. Ferramenta ou parte de ferramenta, particularmente, elemen- to de corte, tal como uma placa de corte, que compreende um corpo básico com uma ou mais camadas aplicadas sobre o mesmo, sendo que pelo me- nos uma camada é uma camada de carbonitreto metálico, caracterizada pelo fato de que está aplicado um revestimento como definido em uma das rei- vindicações 8 a 17.

19. Ferramenta ou parte de ferramenta de acordo com a reivin- dicação 18, caracterizada pelo fato de que em direção ao exterior, portanto, no lado da peça a trabalhar, a camada de carbonitreto está formada de mo- do acicular, em forma de estrela, e sustenta uma camada de cobertura, for- mada como camada de oxido, de preferência, uma camada de oxido de a- lumínio (AI2O3) ou como uma camada de carbono, particularmente, uma ca- mada de diamante.