DD144566A1

DD144566A1 - Verschleissfester ueberzug fuer hartmetall

Info

Publication number: DD144566A1
Application number: DD21357279A
Authority: DD
Inventors: Manfred Seidler; Arnd Beger; Erich Wolf; Manfred Schoenherr; Dietmar Selbmann; Annemarie Zetzsche
Original assignee: Manfred Seidler; Arnd Beger; Erich Wolf; Manfred Schoenherr; Dietmar Selbmann; Annemarie Zetzsche
Priority date: 1979-06-13
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1980-10-22
Also published as: DD144566B1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf verschleissfeste Hartmetalle. Ihr Ziel ist es, deren Standzeit zu erhoehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Titankarbonitridschicht anzugeben, durch die gleichzeitig eine guenstige Beeinflussung des Freiflaechen- und Kolkverschleisses erzielt wird. Erfindungsgemaess wird die Aufgabe dadurch geloest, dass das Titankarbonitrid als Einzelschicht oder mindestens eine Schicht einer Schichtkombination sonst beliebiger Zusammensetzung 50 bis 53 At.-% Titan, 36 bis 44 At.-% Kohlenstoff und 6 bis 14 At.-% Stickstoff enthaelt. Die Anwendung der Erfindung ist bei allen Hartmetallwerkzeugen moeglich, jedoch bei Schneidwerkzeugen fuer die spanende Formgebung besonders zweckmaessig.

Description

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Verschleißfester Überzug für Hartmetall Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf verschleißfeste Hartmetalle. Ihre Anwendung ist bei allen Hartmetallwerlczeugen möglich, jedoch "bei Schneidwerkzeugen für die spanende Formgebung besonders zweckmäßig.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Nach der DE-AS 1959690 ist es bekannt, Hartmetallteile für die spanende und spanlose Formgebung mit einer Überzugsschicht aus einem JTitrid oder Karbonitrid der Metalle der Gruppe IVa bis . VIa des periodischen Systems, vorzugsweise Titan, zu versehen. Eine bevorzugte Variante sieht vor, daß 10 bis 20 % Titankarbid im Karbonitrid-Mischkristall enthalten sind. Dadurch wird auf Kosten eines größeren Freiflächenverschleißes im Vergleich zum Titankarbid eine höhere Kolkfestigkeit und damit insgesamt eine höhere Standzeit des Werkzeuges erzielt. Der Nachteil eines solchen Kompromisses besteht darin, daß weder das günstige Verschleißverhalten der reinen Titankarbidschicht an der Freifläche, noch die günstige Kolkfestigkeit der reinen Titannitridschicht'erreicht wird. Auf dem bisherigen Erkenntnisstand aufbauend, daß Titankarbid und Titannitrid eine lückenlose Mischkristallreihe bilden, war die Fachwelt bisher dem Vorurteil verfallen (vgl. KIEFFER, R.; FISTER, D. und Heidler, E., Metall 26(1972) HL S. .128-132), daß bei Hartmetallschneidwerkzeugen, die mit dem Schichtsystem TiC-TiII beschichtet sind, mit zunehmendem Stickstoffgehalt der Titankarbonitridschicht der Freiflächenverschleiß kontinuierlich

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zu- und der Kolkverschleiß· kontinuierlich, abnimmt bzw. eich diese Verhältnisse mit zianehmendem Kohlenstoffgehalt umkehren. Durch entsprechende Wahl des C/H-Verhältnisses in der Schicht kann der Kolk- und Freiflächenverschleiß in gewissen Grenzen variiert werden. Als optimaler Bereich wurde eine Zusammensetzung auf der nitridreichen Seite gefunden^ zu ähnlichen . Erkenntnissen gelangt auch SCHEDLER (Techn. Rundschau Hr. 51 (1973) 27. lov., S. 21-23).

Der Mangel dieser bekannten Karbonitridschichten besteht in zu geringer Standzeit. Ursache dafür ist, daß nicht gleichzeitig der Kolk- und Freiflächenverschleiß günstig beeinflußt wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, die Standzeit zu erhöhen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Titankarbonitridsehicht anzugeben, durch die gleichzeitig eine günstige Beeinflussung des Freiflächen- und Kolkverschleißes erzielt wird. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß das Titankarbonitrid als Einzelschicht oder mindestens eine Schicht einer Schichtkombination sonst beliebiger Zusammensetzung 50 bis 53 At.-^ Titan, 36 bis 44 At,-55 Kohlenstoff und 6 bis 14 At.-% Stickstoff enthält. ·.'.

Mit einer Titankarbonitridschicht dieser Zusammensetzung wird das oben beschriebene Vorurteil der Fachwelt überwunden. Es hat sich nämlich gezeigt, daß der Kolkverschleiß nicht annähernd linear verläuft wie bisher angenommen, sondern im Gegenteil mit zunehmendem Sitannitridgehalt im Karbonitrid sehr rasch abnimmt um dann allmählich wieder anzusteigen. Einen ähnlichen Verlauf zeigt auch der Freiflächenverschleiß, der mit zunehmendem Titannitridgehalt zunächst langsamer abnimmt und dann nach Durchlaufen eines Minimums schneller wieder ansteigt. Die Minima beider Verschleißkurven liegen; annähernd bei gleicher Konzentration auf der karbidreichen Seite des Systems.

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Vorteilhaft ist es, wenn das atomare Verhältnis von Kohlenstoff" und Stickstoff zu Titan der oberen Phasengrenzzusammensetsgang entspricht. Eine Variante der Erfindung sieht vor, daß die Titankarbonitridschicht auf einem Y/C-Co-Hartmetall vorzugsweise 39 bis 42 At♦-% Kohlenstoff und 8 bis 11 At,-% Stickstoff enthält. Die Titankarbonitridschicht besitzt vor-

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zugsweise eine Stärke von 1 bis 30/um.

Ausführungsbeispiel

Auf Wendeschneidplatten aus WC-Co-Hartmetall wird eine Titankarbonitridschicht von8/um Dicke und der Zusammensetzung 51,0 Ati^ Titan, 39,2 At.-% Kohlenstoff und 9,8 AtV-# Stickstoff aufgebracht, Verschleißuntersuchungen an diesen Wendeschneidplatten ergeben bei den Schnittbedingungen V= 200 m/min, s = 0,3 mm/U, a = 1,5 mm und GGL 25 als Gegenwerkötoff für eine Verschleißmarkenbreite B =0,4 mm eine

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Standzeit von 62 min. Dagegen wurde bei einer Beschichtung dieser Wendeschneidplatten mit reinem Titankarbid und sonst gleichen Bedingungen eine Standzeit von 25 min, bei Beschichtung jait reinem Titannitrid von weniger alsMO min und bei einer Beschichtung mit einem Karbonitrid gemäß dem Stand der Technik von nur 10 min erreicht.

Claims

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Erfindungsanspruch.

1. Verschleißfester Überzug für Hartmetall aus einen Titankarbonitrid als Einzelschicht oder mindestens einer Schicht einer Schichtkombination sonst beliebiger Zusammensetzung, gekennzeichnet dadurch, daß das Titankarbonitrid 50 bis 53 At.-% Titan, 36 bis 44 At.-% Kohlenstoff

• und 6 bis 14At,-% Stickstoff enthält.
2. Verschleißfester Überzug nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das atomare Verhältnis von Kohlenstoff und Stickstoff zu Titan der oberen Phasengrenzzusammensetzung entspricht.
3. Verschleißfester Überzug nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Titankarbonitridschicht auf einem WC-Co-Hartmetall vorzugsweise 39 bis 42 At.-% Kohlenstoff und 8 "bis 11 At.-% Stickstoff enthält.
4. Verschleißfester Überzug nach Punkt 1-3, gekennzeichnet dadurch, daß die Titankarbonitridschicht vorzugsweise eine Dicke von 1 bis 30/um besitzt.