CH620614A5 - Cutting tool made of a hard alloy coated with titanium carbonitride - Google Patents

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CH620614A5
CH620614A5 CH299278A CH299278A CH620614A5 CH 620614 A5 CH620614 A5 CH 620614A5 CH 299278 A CH299278 A CH 299278A CH 299278 A CH299278 A CH 299278A CH 620614 A5 CH620614 A5 CH 620614A5
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carbonitride
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Henri Pastor
Gerard Romagnolo
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Eurotungstene
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    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
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    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
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Description

La présente invention a pour objet un outil de coupe constitué d'un substrat en alliage dur, comprenant, en poids, 40 à 95% de carbure de tungstène, un pourcentage p compris entre 3 et 50% d'un ou plusieurs carbures de métaux des groupes IV et V de la classification périodique et de 2 à 15% d'un métal liant du groupe Fe-Ni-Co, et d'un revêtement comportant au moins une couche, la couche adhérant au substrat étant en carbonitrure de titane de formule générale TiCxNy dans laquelle 0,8 <x+y < 1.
Cet outil de coupe peut, notamment, constituer une plaquette de coupe amovible pour l'usinage des métaux, comportant un substrat en alliage métallique dur et un revêtement mince et adhérent au moins sur les parties actives de l'outil.
Les plaquettes de coupe sont réalisées habituellement en un alliage constitué de carbure de tungstène, d'un ou plusieurs carbures de métaux des groupes IV et V de la classification périodique (c'est-à-dire, par exemple, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta) - il s'agit le plus souvent d'un mélange TaC+TiC— et d'un métal liant du groupe fer, nickel, cobalt, le plus souvent le cobalt.
Pour améliorer la résistance à l'usure, et, par conséquent, la durée de vie de ces plaquette, il est fréquent de les revêtir d'une ou plusieurs couches minces, par exemple de carbure de titane, de nitrure de titane, ou de la superposition des deux.
Le revêtement de carbure de titane améliore nettement la résistance à l'usure en dépouille, mais résiste mal à l'usure en cratère. Au contraire, un revêtement en nitrure de titane possède des propriétés inverses.
Il était donc naturel de chercher à associer ces deux propriétés. Ainsi le brevet français N° 2170258 déposé le 5.2.1973 propose un revêtement bicouche avec TiC du côté du support et TiN sur la surface extérieure. Mais, lorsque la couche de TiN est usée, on passe brutalement sur la couche de TiC avec une chute instantanée de la résistance à la cratérisation.
Le même brevet propose également un revêtement dont la composition évolue progressivement de TiC du côté du substrat à TiN à la superficie en passant par des compositions intermédiaires de carbonitrures. Lorsque le revêtement s'use en service, il est impossible, avec un tel produit, d'obtenir des caractéristiques de coupe constantes dans le temps, puisque ces caractéristiques varient avec la composition du revêtement, ce qui est gênant en particulier pour les outils montés sur des machines-transferts fonctionnant à grande vitesse.
Le but de la présente invention est de remédier à ces inconvénients et d'obtenir un revêtement sur un outil de coupe qui lui confère des caractéristiques de coupe constantes dans le temps et qui résiste aussi bien à l'usure en dépouille qu'à l'usure en cratère, même pour des vitesses de coupe élevées, ce qui permet d'améliorer la durée de vie de ces outils.
A cet effet, l'outil de coupe selon l'invention est caractérisé en ce que x est déterminé de manière que, dans un diagramme de coordonnées p et x, le point représentatif M (p,x) se trouve à l'intérieur d'un quadrilatère ABCD dont les sommets ont pour coordonnées respectives:
p= 3% x=0,9
p=10% x=0,9
p=50% x=0,3
p=23% x=0,3
L'invention découle de la découverte du fait que, pour chaque type de substrat utilisé, à l'intérieur d'une certaine plage de compositions de ce substrat, il existe une composition particulière et relativement étroite de carbonitrure de titane qui confère aux outils revêtus de ce produit des caractéristiques de coupe nettement améliorées par rapport à celles obtenues avec les produits existant sur le marché.
Dans le cas où le revêtement est constitué d'une seule couche de carbonitrure de titane, son épaisseur est comprise entre 2 et 15 (i et de préférence entre 5 et 12 |i.
On peut avantageusement recouvrir cette première couche d'une seconde couche de nitrure de titane. Dans ce cas, la couche de carbonitrure a une épaisseur comprise entre 2 et 10 (j., de préférence 4 à 8 n, et la couche de nitrure une épaisseur comprise entre 1 à 8 n, de préférence 2ä6\i.
Dans le dessin annexé:
la fig. 1 représente sur un diagramme de coordonnées p et x le quadrilatère ABCD délimitant les compositions de carbonitrure.
Les fig. 2 et 3 illustrent les résultats des essais de coupe réalisés avec des outils de coupe selon l'invention et des plaquettes selon l'art antérieur en ce qui concerne respectivement la résistance à l'usure en dépouille et à l'usure en cratère.
Le revêtement en carbonitrure de titane a une formule générale TiCxNy dans laquelle la somme x+y est égale, ou légèrement inférieure, à 1. Il est d'ailleurs souhaitable que l'on se situe le plus près possible de 1.
Pour obtenir les résultats désirés, x ne doit pas dépasser 0,9, sans quoi on aurait, sur les plaquettes revêtues, des difficultés du même ordre qu'avec TiC pur. Inversement, x ne doit pas descendre en-dessous de 0,3, sans quoi on aurait, sur les plaquettes, les mêmes problèmes qu'avec TiN seul.
Entre ces deux limites, le domaine délimité a la forme d'une bande étroite, légèrement évasée quand x décroît, qui montre que, lorsque la proportion p de carbures autres que WC dans le substrat augmente, il faut choisir une valeur de x plus faible.
L'évasement signifie que le choix est beaucoup plus restreint pour des valeurs faibles de p que pour des valeurs fortes où une plus grande tolérance est possible.
A titre d'exemple, de bons résultats ont été obtenus avec les compositions suivantes, en fonction de la nature du substrat.
2
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
55
60
65
3
620 614
Substrat (% en poids) Revêtement
Code ISO
wc
TiC
TaC
Co
TiCxNy
P 20
66,4
11,2
13,7
8,7
TiC
0,55 N 0,43
P 25
71
8
12
9
TiC
0,67 N 0,32
P 30
69
8,2
12,3
10,5
TiC
0,56 N 0,43
M10
84
7
3
6
TiC
0,80 N 0,20
M 15
82
6,5
5
6,5
TiC
0,75 N 0,25
M 20
82
5
5
8
TiC
0,78 N 0,20
Les revêtements sont réalisés de manière connue en soi par la technique de dépôt chimique en phase gazeuse, qui permet de régler facilement la composition à partir des débits gazeux, des près- is sions et des températures. Les constituants sont apportés, par exemple par le méthane, le tétrachlorure de titane et l'azote en présence d'hydrogène.
Les plaquettes de coupe revêtues présentent une excellente 2o résistance à l'usure, aussi bien en dépouille qu'en cratère.
Ces résultats sont illustrés, de manière non limitative, par l'exemple ci-dessous.
25
Exemple
On a comparé des plaquettes de coupe carrées de même substrat, suivant la norme ISO M 10 de composition suivante (% en poids)
30
WC
84
TiC
7
TaC
3
Co
6
avec les revêtements suivants:
a) TiC épaisseur 6 (i b) TiN épaisseur 8 |i c) TiC+TiN épaisseurs 4 n+3 n d) TiC0lB, N0,2,+TiN épaisseurs 6 n et 4 |i selon l'invention.
Tous les essais ont été réalisés sur un acier XC 45 f selon la norme française NF A 02-005.
Une première série d'essais, destinée à caractériser la résistance à l'usure en dépouille, a consisté à déterminer la durée de vie de la plaquette pour une usure en dépouille constante de 0,2 mm en fonction de la vitesse de coupe Vc. On a fait la moyenne des valeurs obtenues pour les quatre arêtes de coupe.
Les résultats ont été reportés sur la fig. 2.
On constate qu'à partir d'une vitesse de l'ordre de 250 m/mn, la plaquette d a une durée de vie supérieure aux autres plaquettes qui se situent, par ordre d'usure croissante, dans l'ordre a, c, b.
Une seconde série d'essais, destinée à caractériser la résistance à l'usure en cratère, a consisté à mesurer, pour une durée de coupe de 8 mn, la profondeur de cratérisation (en microns) en fonction de la vitesse de coupe Vc en mètres par minute.
On constate qu'au-delà de 240 m/mn, la plaquette d a une profondeur de cratérisation nettement moindre (l'échelle représentée étant logarithmique) que les autres plaquettes qui se situent, à grande vitesse, dans l'ordre suivant: b, c, a, par ordre d'usure croissante.
On peut noter également que la plaquette a s'effondre au bout de 3 1Zz mn pour une vitesse de coupe de 350 m/mn, avec une profondeur de cratérisation de 210 |j. et la plaquette c, pour la même vitesse, s'effondre après 4'A mn pour une profondeur de cratérisation de 260 n.
Le classement des trois plaquettes a, b, c étant rigoureusement inverse dans les deux séries d'essais, on peut conclure à la supériorité manifeste de la plaquette de l'outil selon l'invention quant à ses caractéristiques globales de coupe.
R
3 feuilles dessins

Claims (7)

620 614 REVENDICATIONS
1. Outil de coupe, constitué d'un substrat en alliage dur comprenant, en poids, 40 à 95% de carbure de tungstène, un pourcentage p compris entre 3 et 50% d'un ou plusieurs carbures de métaux des groupes IV et V de la classification périodique, de 2 à 15% d'un métal liant du groupe Fe-Ni-Co, et d'un revêtement comportant au moins une couche, la couche adhérant au substrat étant en carbonitrure de titane de formule générale TiCxNy dans laquelle 0,8<x+y < 1, caractérisé en ce que x est déterminé de manière que, dans un diagramme de coordonnées p et x, le point représentatif M (p,x) se trouve à l'intérieur d'un quadrilatère ABCD dont les sommets ont pour coordonnées respectives:
A p= 3% x=0,9
B p=10% x=0,9
C p=50% x=0,3
D p=23% x=0,3
2. Outil de coupe selon la revendication 1, caractérisé en ce que le revêtement comporte une couche unique en carbonitrure d'épaisseur comprise entre 2 et 15 n.
3. Outil de coupe selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de carbonitrure est comprise entre 5 et 12 p..
4. Outil de coupe selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le revêtement comporte, sur la couche de carbonitrure, une seconde couche de nitrure de titane.
5. Outil de coupe selon la revendication 4, caractérisé en ce que la couche de carbonitrure a une épaisseur comprise entre 2 et 10 n et la couche de nitrure une épaisseur comprise entre 1 et 8 |i.
6. Outil de coupe selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de carbonitrure est comprise entre 4 et 8 et celle de la couche de nitrure est comprise entre 2 et 6 |i.
7. Outil de coupe selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il constitue une plaquette de coupe amovible.
CH299278A 1977-03-21 1978-03-20 Cutting tool made of a hard alloy coated with titanium carbonitride CH620614A5 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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US4610931A (en) * 1981-03-27 1986-09-09 Kennametal Inc. Preferentially binder enriched cemented carbide bodies and method of manufacture
US5665431A (en) * 1991-09-03 1997-09-09 Valenite Inc. Titanium carbonitride coated stratified substrate and cutting inserts made from the same
DE4313013A1 (de) * 1993-04-21 1994-10-27 Esselte Meto Int Gmbh Vorrichtung zum Bedrucken von Etiketten
US6413628B1 (en) 1994-05-12 2002-07-02 Valenite Inc. Titanium carbonitride coated cemented carbide and cutting inserts made from the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPS5124982A (en) * 1974-08-24 1976-02-28 Tdk Electronics Co Ltd Dengensochino anteikakairo

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