DE2525185A1 - Hartmetallkoerper - Google Patents

Hartmetallkoerper

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DE2525185A1 DE19752525185 DE2525185A DE2525185A1 DE 2525185 A1 DE2525185 A1 DE 2525185A1 DE 19752525185 DE19752525185 DE 19752525185 DE 2525185 A DE2525185 A DE 2525185A DE 2525185 A1 DE2525185 A1 DE 2525185A1
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Description

Fried. Krupp Gesellschaft mit beschränkter Haftung in Essen
Hartmetal1 körper
Die Erfindung betrifft verschleißfeste Formteile, die aus einem Hartmetallgrundkörper und einer Oberflächenschicht bestehen, wobei der Hartmetallgrundkörper mindestens ein als Hartstoff geeignetes Carbid und mindestens ein Bindemetall enthält und wobei die Oberflächenschicht aus zwei übereinander liegenden Tei!schichten zusammengesetzt ist, von denen die äußere, extrem verschleißfeste Teilschicht aus Aluminiumoxid und/oder Zirkonoxid besteht.
Derartige Formteile, deren innere Tei!schicht aus einem oder mehreren Carbiden und/oder Nitriden der Elemente Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän, Wolfram, Silicium und Bor aufgebaut ist, sind aus der deutschen Offen!egungsschrift 2 253 745 bereits bekannt. Diese bekannten Formkörper haben den Nachteil, daß die äußere Teil schicht häufig eine ungenügende Haftfestigkeit aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch das Aufbringen einer geeigneten inneren Tei!schicht auf den Hartmetallgrundkörper die Haftfestigkeit der extrem verschleißfesten, äußeren Teil schicht 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 Tei !schicht aus einem oder mehreren Bonden, insbesondere den Diboriden der Elemente Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram zusammengesetzt ist. Die
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entsprechend der Erfindung beschaffenen Formteile haben besonders vorteilhafte Eigenschaften, wenn die innere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20 ^«\ vorzugsweise 1 bis 3 /um, und wenn die äußere Tei!schicht eine Dicke von 0,5 bis 20 um, vorzugsweise 2 bis 10 jury), aufweist.
Die entsprechend der Erfindung aufgebauten Formteile haben gegenüber bekannten beschichteten Hartmetall körpern folgende Vorteile:
a) Die äußere Teilschicht hat eine sehr hohe Haftfestigkeit, da die innere Boridschicht die Diffusion des Kohlenstoffs aus dem Hartmetallgrundkörper auch bei hohen Temperaturen fast vollständig verhindert.
b) Zwischen der Boridschicht 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 Verschleißverhalten.
Die Herstellung der gemäß der Erfindung beschaffenen Formteile erfolgt nach bekannten Beschichtungsverfahren, wobei die Abscheidung Jer 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.
609852/041 1
Ein Hartmetall körper, der aus 80 % Wolframmonocarbid, 13 % Titancarbid und Tantal carbid und 7 % Kobalt besteht, wird in einer ersten Reaktionsstufe bei 1000° C und einem Druck von 50 Torr eine Stunde mit einem Gasgemisch behandelt, welches aus BortriChlorid, Titantetrachlorid und Wasserstoff zusammengesetzt ist. Der Hartmetall körper wird bis zur Reaktionstemperatur von 1000° C in einer Schutzgasatmosphäre aufgeheizt. Während der nachfolgenden einstündigen Behandlung mit dem Gasgemisch entsteht eine TiBp-Schicht von 3 .wn Dicke. Zum Aufbringen der TiBp-Schicht wird ein Gasgemisch folgender Zusammensetzung benötigt: 1900 1 Wasserstoff/ Stunde, 20 ml TiCl,/Stunde, 4 g BCl-/Stunde.
In einer zweiten Reaktionsstufe wird der mit TiB2 beschichtete Hartmetall körper bei 1100° C und Atmosphärendruck drei Stunden mit einem Gasgemisch behandelt, das aus Aluminiumtrichlorid, Kohlendioxid und/oder Kohlenmonoxid sowie Wasserstoff besteht. In der zweiten Reaktionsstufe wird auf dem Hartmetal1 körper eine Alpha-Aluminiumoxidschicht von ca. 5^m Dicke abgeschieden. Das in der zweiten Reaktionsstufe verwendete Gasgemisch wird dadurch hergestellt, daß über Aluminiumtrichlorid, welches auf 130° C erwärmt ist, Wasserstoff geleitet und anschließend zu dieser Mischung CO^ bzw. CO hinzugefügt wird. In der zweiten Raktionsstufe wird beispielsweise ein Gasgemisch mit folgender Zusammensetzung verwendet: 500 1 Wasserstoff/Stunde, 5 1 Kohlendioxid/Stunde und 20 g Aluminiumtrichlorid/Stunde.
Die beiden Reaktionsstufen können in einem oder in »ei getrennten öfen durchgeführt werden.
Der entsprechend der Erfindung zusammengesetzte Hartmetall körper zeigt gegenüber nach bekannten Verfahren beschichteten Hartmetallkörpern und gegenüber unbeschichteten Hartmetal1 körpern verbesserte Eigenschaften. Wendeschneidplatten, die aus dem erfindungsgemä-
- 4 609852/0411
ßen Hartmetall körper 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 -6° 4 0,06
Spanwinkel g = -6° 15 0,12
Neigungswinkel .λ - 6° 175 0,43
Frei winkel »· 0,8 mm
Eckenradius r = 60°
Einstellwinkel X 224 m/min
Schnittgeschwindigkeit ν = 2 mm
Spantiefe a = 0,22 mm/U
Vorschub s = 5 min
Schnittzeit T Kolktiefe Verschleiß
markenbreite
KT VB
(ju m) (mm)
Wendeschneidplatte aus er
findungsgemäßem Hartmetall -
körper
Wendeschneidplatte mit be
kannter Beschichtung
Wendeschneidplatte aus un
beschichtetem Hartmetall
609852/041

Claims (3)

Patentansprüche
1. Verschleißfeste Formteile, die aus einem Hartmetallgrundkörper und einer Oberflächenschicht bestehen, 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 Zirkonoxid besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Teil schicht aus einem oder mehreren Bonden, insbesondere den Dibonden der Elemente Titan, Zirkon, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram zusammengesetzt ist.
2. Formteile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 2OtJm, vorzugsweise 1 bis 3 pm, aufweist.
3. Formteile nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Teilschicht eine Dicke von 0,5 bis 20um, vorzugsweise 2 bis 10 .urn, aufweist.
EV 40/74 609852/0411 Bü/Pw
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