ES2349568T3

ES2349568T3 - Herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente.

Info

Publication number: ES2349568T3
Application number: ES07108808T
Authority: ES
Inventors: Hidemitsu Takaoka; Itsurou Tajima
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2006-05-26
Filing date: 2007-05-24
Publication date: 2011-01-05
Anticipated expiration: 2027-05-24
Also published as: CN101077645B; DE602007008501D1; JP5005262B2; JP2007313617A; CN101077645A; US20070275268A1; EP1867754B1; US7939186B2; ATE478173T1; EP1867754A1

Abstract

Una herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente, que comprende: un cuerpo principal cortante consistente en un material sinterizado a ultra-alta presión, formado por sinterización a ultra-alta presión de un material compacto que tiene una composición, en % en masa, de 13 a 30% de nitruro de titanio, 6,5 a 18% de aluminio y/o óxido de aluminio, y el resto de nitruro de boro, mostrando el cuerpo principal, bajo una observación que usa un microscopio electrónico de barrido, una textura tal que está presente un producto de reacción de sinterización a ultra-alta presión en la interfase entre una fase de nitruro de boro cúbico, que constituye una fase dispersa, y una fase de nitruro de titanio que constituye una fase continua; y una capa dura de revestimiento que es depositada desde una fase vapor sobre la superficie del cuerpo principal y tiene una capa inferior de un espesor medio de capa en el intervalo de 1,5 a 3 μm, y una capa superior de un espesor medio de capa en el intervalo de 0,3 a 3 μm, en la que: la capa inferior de la capa dura de revestimiento consiste en un nitruro de Ti, Al y Si, que tiene una composición de [Ti1-X-YAlXSiY]N, donde X está en un intervalo de 0,40 a 0,60, e Y está en el intervalo de 0,02 a 0,10 en una relación atómica; y la capa superior de la capa dura de revestimiento depositada desde una fase vapor sobre la superficie de la capa inferior, comprende al menos una capa delgada A consistente en nitruro de Ti, Al y Si, que tiene la composición de [Ti1-X-YAlXSiY]N, donde X está en un intervalo de 0,40 a 0,60, e Y está en el intervalo de 0,02 a 0,10 en una relación atómica, y al menos una capa delgada B consistente en un nitruro de Ti (TiN), y tiene una estructura en la que la capa delgada A y la capa delgada B están estratificadas alternativamente de forma que el espesor medio de cada una de las capas individuales está en el intervalo de 0,05 a 0,3 μm.

Description

Herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente.

Antecedentes de la invención Campo de la invención

La presente invención se refiere a una herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente (de ahora en adelante referida como herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente) que comprende un cuerpo de la herramienta de corte hecho de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico, y una capa dura de revestimiento proporcionada sobre la superficie del cuerpo de la herramienta de corte, que comprende una capa dura de revestimiento que tiene una dureza a alta temperatura, resistencia a alta temperatura, resistencia al calor y resistencia a la formación de mellas en la arista excelentes, y que también puede exhibir una excelente resistencia a la formación de mellas en la arista y mantener unas excelentes prestaciones (por ejemplo, proporcionando un excelente acabado superficial de de la pieza de trabajo) durante un prolongado periodo de tiempo, incluso en una operación de alta velocidad de corte de un acero duro, como por ejemplo un acero aleado o un acero para rodamientos.

Se reivindica prioridad sobre la Solicitud de Patente Japonesa Nº 2006-147300, presentada el 26 de mayo de 2006.

Técnica de base

Una herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, incluye una pieza complementaria que está unida, de forma que se pueda desmontar, a la punta de la herramienta de corte para el torneado de las piezas de trabajo hechas de diversos tipos de acero o de hierro colado, y una pieza complementaria del tipo de fresa radial que está unida con una pieza complementaria giratoria, de forma que se pueda desmontar, y se usa en el biselado, ranurado, y rebordeado de las piezas de trabajo, de una manera similar a la de una fresa radial no desmontable.

Una constitución conocida de herramientas sinterizadas basadas en cBN, revestidas superficialmente, incluye un cuerpo de la herramienta hecho de diversos materiales sinterizados a ultra-alta presión, basados en nitruro de boro cúbico y revestidos superficialmente (de ahora en adelante referido como material sinterizado basado en cBN) y una capa de revestimiento superficial, como por ejemplo una capa de nitruro de titanio (TiN), o una capa de nitruro de titanio, aluminio y silicio ([Ti,Al,Si]N) formada por deposición de vapor sobre la superficie del cuerpo de la herramienta. Se sabe también que estas herramientas sinterizadas basadas en cBN, revestidas superficialmente, se usan para cortar piezas de trabajo, hechas de diversos tipos de acero o de hierros colados (Patente Japonesa Nº 3460288).

También se sabe que la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, anteriormente descrita, se puede fabricar aplicando un revestimiento sobre la superficie del cuerpo S de la herramienta con una capa de una composición adecuada, por ejemplo una capa de TiN, o una capa de [Ti,Al,Si]N usando un aparato para recubrimiento por electrodeposición iónica mediante arco, como una variación de un aparato de deposición física de vapor, ilustrado esquemáticamente mediante las Figuras 1A y 1B. Por ejemplo, la capa de revestimiento superficial se puede formar colocando el cuerpo de la herramienta en el aparato para recubrimiento por electrodeposición iónica mediante arco; generando la descarga del arco mediante el suministro de una corriente de 90 A entre los ánodos 61, 62 y los cátodos (fuente de evaporación) 31, 32 consistentes en una aleación metálica de Ti-Al-Si de una composición predeterminada, donde la temperatura ambiente se mantiene, por ejemplo, a 500ºC mediante un calefactor, mientras que se introduce en el aparato gas nitrógeno como gas de reacción para conseguir una atmósfera de reacción con una presión de 2 Pa, y se aplica al cuerpo de la herramienta un voltaje de polarización de, por ejemplo, -100 V (Patente Japonesa
Nº 2793773).

Recientemente, se han hecho notables desarrollos tanto en el diseño como en la instalación de la Automatización Industrial (FA) (del inglés; Factory Automatization) de los aparatos de corte. Por otro lado, todavía hay fuertes demandas de ahorro de trabajo, ahorro de energía y reducción de costes en las operaciones de corte. Por lo tanto, además de una operación de corte bajo condiciones ordinarias, hay una demanda creciente de una operación de corte bajo condiciones de corte a alta velocidad. La herramienta sinterizada convencional, basada en cBN y revestida superficialmente, funciona satisfactoriamente en el mecanizado del acero y del hierro colado bajo condiciones de corte ordinarias. Sin embargo, cuando se usa en una operación de corte continuo a alta velocidad o en una operación de corte interrumpido a alta velocidad de un acero duro (acero que tiene alta dureza), como por ejemplo un acero aleado o un acero para rodamientos endurecido (templado) que tiene una dureza Rockwell (escala C) de 50 o más, se producen daños (de ahora en adelante referidos como mellas de la arista) en la porción extrema de la arista cortante, debidos al alto grado de calor generado en la arista cortante o a que se impone una carga mecánica enormemente grande, de forma intermitente e impulsiva, sobre la arista cortante. Como resultado, llega a ser difícil mantener el acabado superficial de las piezas de trabajo cuando se usa la herramienta durante un periodo prolongado de tiempo. Por eso, la herramienta de corte llega al final de su vida útil en un periodo de tiempo relativamente corto.

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Sumario de la invención

Bajo las circunstancias anteriormente descritas, los presentes inventores dirigieron el objeto de su investigación al desarrollo de una herramienta sinterizada basada en cBN y revestida superficialmente, que tiene una capa dura de revestimiento que exhibe una excelente resistencia a la formación de mellas en las aristas, en una operación de corte continuo a alta velocidad o en una operación de corte interrumpido a alta velocidad (de ahora en adelante referido únicamente como "operación de corte a alta velocidad") de un acero duro, como por ejemplo un acero aleado o un acero para rodamientos endurecido, y asegura un excelente acabado superficial de la pieza de trabajo incluso cuando la herramienta se usa durante un largo periodo de tiempo de operación, y llegaron a los siguientes hallazgos de (a) a (c).

(a): una capa de nitruro de Ti-Al-Si, [Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N que constituye una capa dura de revestimiento, tiene una resistencia al calor, dureza a alta temperatura y resistencia a alta temperatura excelentes y, por lo tanto, está provista de las propiedades requeridas por las condiciones comunes de corte, donde la proporción X de contenido de Al (relación atómica) está en un intervalo de 0,40 a 0,60, y la proporción Y de contenido de Si (relación atómica) está en un intervalo de 0,02 a 0,10. Sin embargo, en una operación de corte interrumpido a alta velocidad, que genera un alto grado de calor en la arista cortante o que impone una carga mecánica enormemente grande de forma intermitente e impulsiva sobre la arista cortante, debido a la insuficiente resistencia a alta temperatura de la capa dura de revestimiento, consistente en nitruro de Ti-Al-Si, [Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N, se produce la formación de mellas en la arista, en la porción extrema de la arista cortante. Como resultado, ya que se produce fácilmente el desconchado de la arista cortante, es difícil mantener el acabado superficial de la pieza de trabajo, y la herramienta de corte llega al final de su vida útil en un periodo de tiempo relativamente corto.

(b): Aunque la capa de nitruro de Ti (TiN) tiene una excelente resistencia a alta temperatura y una solidez resistente al choque, no está provista de la suficiente resistencia al calor y dureza a alta temperatura. Por lo tanto, en una operación de corte interrumpido a alta velocidad de un acero duro, que genera un grado de calor extremadamente alto e impone una carga mecánica enormemente grande de forma intermitente e impulsiva sobre la arista cortante, una capa dura de revestimiento que conste únicamente de nitruro de titanio, no puede tener suficiente resistencia al desgaste.

(c): Cuando la capa de [Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N de la anteriormente descrita (a) que tiene la proporción X de contenido de Al en un intervalo del 40 al 60% en átomos, que tiene la proporción Y de contenido de Si en un 2 a 10% en átomos, y que tiene una resistencia al calor, dureza a alta temperatura y una resistencia a alta temperatura predeterminada, se define como capa delgada A,

: una capa de nitruro de Ti (TiN) que es inferior en resistencia al calor y dureza a alta temperatura, comparadas con la capa delgada A, es excelente en la resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque, se define como capa B,

: y las capas delgadas A y B se estratifican alternativamente para constituir una capa superior dura de revestimiento, de forma que cada una de las capas delgadas A y B tiene un espesor medio de capa de 0,05 a 0,3 \mum,

: la capa dura de revestimiento, que tiene la estructura alternativamente estratificada, tiene la resistencia al calor y la dureza a alta temperatura excelentes de la capa delgada A y tiene también una más excelente resistencia a alta temperatura y la solidez resistente al choque de la capa delgada B y, por eso, se puede impedir la formación de desconchados y de mellas en la arista. Como resultado, se puede mantener un excelente acabado de la pieza de trabajo incluso cuando la herramienta se usa durante un largo periodo de tiempo. Es decir, incluso cuando la operación de corte de la pieza de trabajo se realiza después del uso repetido de la herramienta, y el tiempo de operación de la herramienta excede la vida útil de la herramienta sinterizada basada en cBN convencional, revestida superficialmente, la superficie mecanizada de la pieza de trabajo muestra un excelente acabado superficial.

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Los hallazgos de (a) a (c) se obtuvieron mediante la investigación de los inventores.

La presente invención se ha efectuado sobre la base de los hallazgos anteriormente descritos, y proporciona una herramienta de corte hecha de material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente (material que ha sido sinterizado bajo una condición de ultra-alta presión), que comprende un cuerpo principal de una pieza complementaria cortante y una capa dura de revestimiento depositada a partir de una fase vapor sobre la superficie del cuerpo principal.

El cuerpo principal de la pieza complementaria cortante consiste en un material sinterizado a ultra-alta presión, formado por la sinterización a ultra-alta presión de un material compacto que tiene una composición, en masa, de 13 a 30% de nitruro de titanio, de 6,5 a 18% de aluminio y/o óxido de aluminio, y el resto de nitruro de boro. Bajo una observación usando un microscopio electrónico de barrido, el cuerpo principal muestra una textura tal que está presente un producto de reacción formado por el procedimiento de sinterización a ultra-alta presión en la interfase entre una fase de nitruro de boro cúbico, que constituye una fase dispersa, y una fase de nitruro de titanio que constituye una fase continua. La capa dura de revestimiento depositada sobre el cuerpo principal tiene una constitución de las siguientes (a) a (c).

(a): La capa dura de revestimiento incluye una capa inferior que tiene un espesor medio de capa en el intervalo de 1,5 a 3 \mum, y una capa superior que tiene un espesor medio de capa en el intervalo de 0,3 a 3 \mum.

(b): La capa inferior de la capa dura de revestimiento incluye un nitruro de Ti, Al y Si depositado a partir de una fase vapor, que tiene una composición (composición representada por una fórmula química) de [Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N, donde X está en un intervalo de 0,40 a 0,60 en relación atómica, e Y está en un intervalo de 0,02 a 0,10 en relación atómica.

(c): La capa superior de la capa dura de revestimiento se deposita desde una fase vapor sobre la capa inferior y tiene una estructura que incluye al menos una capa delgada A y al menos una capa delgada B alternativamente estratificadas, donde la capa delgada A es una capa de nitruro de Ti, Al y Si que tiene la composición [Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N, donde X está en un intervalo de 0,40 a 0,60 en relación atómica, Y está en un intervalo de 0,02 a 0,10 en relación atómica, y la capa B es una capa de nitruro de Ti (TiN). En esa estructura estratificada, cada una de las capas delgadas A y B tienen un espesor medio de capa de 0,05 a 0,3 \mum.

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Incluso en una operación de corte a alta velocidad de un acero duro, la herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico y revestido superficialmente (de ahora en adelante referida como herramienta sinterizada basada en cBN revestida) de la constitución anteriormente descrita, puede asegurar un excelente acabado superficial de la pieza de trabajo durante un prolongado periodo de tiempo, durante una operación de corte a alta velocidad de un acero duro.

A continuación, las razones para establecer las especificaciones numéricas de la composición del material sinterizado basado en cBN, del cuerpo de la pieza complementaria cortante que constituye la herramienta sinterizada basada en cBN y revestida superficialmente, de la presente invención, y la composición y el espesor de la capa dura de revestimiento, se explica en lo que sigue.

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(A) Composición del material sinterizado, basado en cBN, del cuerpo de TiN de la pieza complementaria cortante

Un componente de TiN en un material sinterizado tiene el efecto de mejorar la capacidad de sinterización y de formar una fase continua en un cuerpo sinterizado, mejorando por ello la resistencia. Cuando la proporción del contenido del componente de TiN es inferior al 13% en masa, no se puede asegurar la resistencia deseada. Por otro lado, cuando la proporción del contenido del componente de TiN es superior al 30% en masa, el contenido de cBN disminuye relativamente y es más probable que ocurra el desgaste de la cara. Por consiguiente, la proporción del componente de TiN se establece en un intervalo del 13 al 30% en masa.

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Aluminio y/o óxido de aluminio

Estos componentes se agregan, preferiblemente, sobre la superficie de un polvo de cBN durante la sinterización, y se hacen reaccionar para formar un producto de reacción y, por eso, estos componentes están presentes, después de la sinterización, entre una fase de TiN que constituye la fase continua y una fase cBN que constituye una fase dispersa dura en un material basado en cBN. Ya que el producto de reacción tiene la propiedad de adherirse íntimamente de manera firme tanto a la fase de TiN, que constituye la fase continua, como a la fase de cBN que constituye la fase dura dispersa, la adherencia de la fase de cBN a la fase de TiN como la fase aglomerante continua está notablemente mejorada, dando por eso como resultado una mejorada resistencia al desconchado de la arista de corte. Cuando las proporciones de los contenidos de aluminio y/o de óxido de aluminio se desvían del intervalo del 6,5 al 18% en masa, es imposible que una capa adherente intermedia produzca una adherencia firme entre la fase dispersa dura y la fase continua. Por consiguiente, las proporciones de los contenidos de aluminio y/o de óxido de aluminio se establecieron en un intervalo del 6,5 al 18% en masa.

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Nitruro de boro cúbico (cBN)

El nitruro de boro cúbico (cBN) en un cuerpo de herramienta hecho de un material sinterizado a ultra-alta presión, es muy duro y forma una fase dispersa en el material sinterizado, y la resistencia al desgaste está proporcionada por la fase dispersa. Cuando la proporción del contenido de nitruro de boro cúbico es demasiado pequeña, no se puede asegurar la excelente resistencia al desgaste deseada. Por otro lado, cuando la proporción del contenido de nitruro de boro cúbico es demasiado grande, la capacidad de sinterización del material basado en nitruro de boro cúbico se deteriora él mismo, haciendo más fácil que se produzca el desconchado de la arista de corte. La proporción del contenido de nitruro de boro cúbico (cBN) es lo que resta del TiN, aluminio y óxido de aluminio como componentes constituyentes del material sinterizado, concretamente, del 52 al 80,5% en masa.

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(B) Capa inferior de la capa dura de revestimiento

Ya que un componente de Ti en una capa de nitruro de Ti-Al-Si ([Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N), que constituye una capa inferior de una capa dura de revestimiento, contribuye a la retención de la resistencia a alta temperatura, un componente de Al contribuye a mejorar la dureza a alta temperatura y la resistencia al calor, y un componente de Si contribuye a una mejora todavía mayor de la resistencia al calor, la de nitruro de Ti-Al-Si ([Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N) que constituye la capa inferior de la capa dura de revestimiento, es una capa que tiene una resistencia a alta temperatura, dureza a alta temperatura y resistencia al calor excelentes, y básicamente juega el papel de asegurar la resistencia al desgaste de la arista cortante en una operación de corte a alta velocidad de un acero duro. Cuando la proporción X del contenido de Al es superior al 60% en átomos, se mejora la dureza a alta temperatura y la resistencia al calor de la capa inferior. Sin embargo, la resistencia a alta temperatura disminuye debido a una disminución relativa en la proporción del contenido de Ti, haciendo por eso más fácil que se pueda producir el desconchado. Por otro lado, cuando la proporción X del contenido de Al es inferior al 40% en átomos, la dureza a alta temperatura y la resistencia al calor se deterioran, dando por eso como resultado una pobre resistencia al desgaste. Cuando la proporción Y del contenido de Si es superior al 10% en átomos, la resistencia a alta temperatura disminuye drásticamente. Por otro lado, cuando la proporción Y del contenido de Si es inferior al 2% en átomos, no se puede esperar el excelente efecto de resistencia al calor. Por consiguiente, la proporción X del contenido de Al se estableció en un intervalo de 0,40 a 0,60 en la relación atómica, y la proporción Y del contenido de Si se estableció en el intervalo de 0,02 a 0,10 en la relación atómica.

Cuando el espesor medio de capa de la capa inferior es de menos de 1,5 \mum, es imposible impartir la resistencia al calor, dureza a alta temperatura y la resistencia a alta temperatura de la capa inferior a la capa dura de revestimiento durante un periodo prolongado de tiempo, dando por eso como resultado una corta vida útil. Por otro lado, cuando el espesor medio de capa es de más de 3 \mum, es más probable que se produzca el desconchado. Por consiguiente, el espesor medio de capa de la capa inferior se estableció en el intervalo de 1,5 a 3 \mum.

Con el fin de asegurar una suficiente adherencia entre el cuerpo de la herramienta de corte, hecho de un material sinterizado a ultra-alta presión, y la capa inferior, se puede interponer una capa delgada hecha de nitruro de Ti (TiN) entre el cuerpo de la herramienta y la capa inferior. Cuando el espesor de capa de la capa delgada, hecha de TiN, es inferior a 0,01 \mum, se ejerce un efecto menor de mejora de la adherencia. Por otro lado, cuando el espesor de capa es superior a 0,5 \mum, no se puede esperar una mejora adicional en la adherencia. Por consiguiente, el espesor de capa de la capa de TiN que se va a interponer entre el cuerpo de la herramienta y la capa inferior se establece, preferiblemente, en 0,01 \mum o más, y 0,5 \mum o menos.

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(C) Capa superior de la capa dura de revestimiento 1) Capa delgada A de la capa superior

Una capa de nitruro de Ti-Al-Si ([Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N) (donde X está en un intervalo de 0,40 a 0,60 en relación atómica, e Y está en un intervalo de 0,02 a 0,10 en relación atómica) que constituye una capa delgada A de una capa superior, es sustancialmente similar a la capa inferior, y tiene una resistencia al calor, dureza a alta temperatura y resistencia a alta temperatura predeterminadas, y también tiene el efecto de asegurar una resistencia al desgaste en la arista de corte, en la operación de corte a alta velocidad de un acero duro.

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2) Capa delgada B de la capa superior

Un objeto principal de una capa delgada B, hecha de nitruro de Ti (TiN), es compensar las insuficientes características (resistencia a alta temperatura, solidez resistente al choque) de la capa delgada A de la capa superior, la cual tiene una estructura alternativamente estratificada, con la capa delgada A y la capa delgada B.

Como se describió aquí anteriormente, la capa delgada A de la capa superior es una capa que tiene una resistencia al calor, dureza a alta temperatura y resistencia a alta temperatura excelentes, pero no exhibe suficiente resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque en una operación de corte a alta velocidad, que impone una gran carga mecánica y que genera un alto grado de calor. En consecuencia, se produce la formación de mellas en la arista, en la porción extrema de un borde de la arista cortante lo que origina un deterioro del acabado superficial, y que produce fácilmente el desconchado.

Poniendo alternativamente la capa delgada B hecha de nitruro de Ti (TiN), que tiene una resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque excelentes, y la capa delgada A, para formar una estructura alternativamente estratificada, se complementa con la insuficiente resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque de la capa delgada A adyacente, y se forma una capa superior que tiene la resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque excelentes de la capa delgada B sin afectar a la resistencia al calor, dureza a alta temperatura y resistencia a alta temperatura excelentes de la capa delgada A.

La capa de nitruro de Ti (TiN) tiene una resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque excelentes, y tiene el efecto de impedir que se produzca la formación de mellas en la arista, en la porción extrema de un borde de la arista cortante, en una operación de corte a alta velocidad de un acero duro, que genera un alto grado de calor.

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3) Espesor medio de capa la capa delgada individual A y de la capa delgada individual B de la capa superior, y espesor medio de capa de la capa superior

Cuando el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de las capas delgadas A y las capas delgadas B, de la capa superior, es inferior a 0,05 \mum, no se pueden exhibir las excelentes características de cada capa delgada y por eso llega a ser imposible impartir a la capa superior una dureza a alta temperatura, resistencia a alta temperatura y resistencia al calor excelentes, así como una adicional resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque excelentes. Por otro lado, cuando el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de las capas delgadas A, es superior a 0,3 \mum, o el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de las capas delgadas B, es superior a 0,3 \mum, en la capa superior aparecen localmente las propiedades defectuosas de cada una de las capas delgadas, a saber, la insuficiente resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque de la capa delgada A y la insuficiente resistencia al calor y dureza a alta temperatura de la capa delgada B, haciendo así más fácil que se produzca la formación de mellas en la arista de un borde de la arista cortante, deteriorando el acabado superficial, o acelerando el progreso del desgaste. Por consiguiente, el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de las capas delgadas A y las capas delgadas B, se estableció en el intervalo de 0,05 a 0,3 \mum.

Se proporcionó la capa delgada B para impartir a la capa superior una adicional resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque excelentes. Cuando el espesor medio de capa de cada una de las capas delgadas individuales, de la capa delgada A y la capa delgada B, está en el intervalo anteriormente descrito, la capa superior, que tiene una estructura alternativamente estratificada con la capa delgada A y la capa delgada B, sirve como una capa que tiene una resistencia al calor y dureza a alta temperatura excelentes, así como una resistencia a alta temperatura y resistencia al calor aún más excelentes. Cuando el espesor medio de capa de cada una de las capas delgadas individuales, de la capa delgada A y la capa delgada B, se desvía del intervalo anteriormente descrito, aparece localmente en la capa superior la insuficiente resistencia al calor y dureza a alta temperatura de la capa delgada A, o la insuficiente resistencia al calor y dureza a alta temperatura de la capa delgada B, y por eso la capa superior no puede exhibir buenas características como una capa. Por consiguiente, el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de las capas delgadas A y las capas delgadas B, se estableció en el intervalo de 0,05 a 0,3 \mum.

Se proporcionó la capa delgada B para impartir a la capa superior una adicional resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque excelentes. Cuando el espesor medio de capa de cada una de las capas delgadas individuales, de la capa delgada A y la capa delgada B, está en el intervalo anteriormente descrito, la capa superior que tiene una estructura alternativamente estratificada con la capa delgada A y la capa delgada B, sirve como una capa que tiene resistencia al calor y dureza a alta temperatura excelentes, así como una resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque aún más excelentes. Cuando el espesor medio de capa de cada una de las capas delgadas individuales, de la capa delgada A y la capa delgada B, se desvía del intervalo anteriormente descrito, aparece localmente, en la capa superior, la insuficiente resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque de la capa delgada A, o la insuficiente resistencia al calor y dureza a alta temperatura de la capa delgada B, y por eso la capa superior no puede exhibir buenas característica como una única capa. Por consiguiente, el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de la capa delgada A y la capa delgada B, se estableció en el intervalo de 0,05 a 0,3 \mum.

Formando sobre la superficie de la capa inferior, una capa superior que tiene una estructura alternativamente estratificada consistente en al menos una capa delgada A y al menos una capa delgada B alternativamente estratificadas, donde el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de la capa delgada A y la capa delgada B, se estableció en el intervalo de 0,05 a 0,3 \mum, se obtiene una capa dura de revestimiento que tiene una resistencia al calor y dureza a alta temperatura excelentes, así como una resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque aún más excelentes, haciendo así posible el evitar que se produzca la formación de mellas en la arista, en la porción extrema de un borde de la arista cortante, y mantener las prestaciones (por ejemplo, proporcionando un excelente acabado superficial de la pieza de trabajo) en una operación de corte continuo a alta velocidad, o en una operación de corte interrumpido a alta velocidad, de un acero duro.

Preferiblemente, el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales de las capas delgadas A se puede establecer en el intervalo de 0,05 a 0,2 \mum.

Cuando el espesor medio de capa total (a saber, el espesor de capa total como una suma de los respectivos espesores medios de capa de la capa delgada A y la capa delgada B, que constituyen una estructura alternativamente estratificada) de la capa superior es menor de 0,3 \mum, no se puede impartir a la capa superior la suficiente resistencia al calor, dureza a alta temperatura, resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque requeridas en una operación de corte a alta velocidad, dando por eso como resultado una vida útil de la herramienta más corta. Por otro lado, cuando el espesor de capa es superior a 3 \mum, es más probable que se produzca el desconchado. Por consiguiente, el espesor medio de capa de la capa superior se estableció en un intervalo de 0,3 a 3 \mum.

Preferiblemente, el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de la capa delgada A y la capa delgada B, se controla que no sea mayor que la mitad del espesor medio de capa de la capa superior.

En la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, de la presente invención, hay un caso aislado en el que un color de interferencia desarrollado varía ligeramente dependiendo del espesor de capa de la capa de revestimiento sobre la superficie más externa, dando por eso como resultado un aspecto desigual de la herramienta. En semejante caso, se puede evitar un aspecto desigual de la herramienta formando una capa gruesa de nitruro de Ti-Al-Si (TiAlSiN) usando un método de deposición de vapor. En ese caso, cuando el espesor medio de capa de la capa de TiAlSiN es inferior a 0,2 \mum, no se puede evitar el aspecto desigual. Cuando el espesor medio de capa es de no más de 2 \mum, se puede evitar suficientemente el aspecto desigual. Por consiguiente, el espesor medio de capa de la capa de nitruro de Ti-Al-Si (TiAlSiN) se puede establecer en un intervalo de 0,2 a 2 \mum.

La rugosidad superficial, en Ra, del cuerpo de herramienta, de la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, de la presente invención, es preferiblemente de 0,05 \mum o más y de 1,0 \mum o menos. Cuando la rugosidad superficial, Ra, es de 0,05 \mum o más, se puede esperar una adherencia entre el sustrato y la capa dura de revestimiento por un efecto de anclaje. Por otro lado, cuando Ra es superior a 1,0 \mum, se ejerce una influencia adversa sobre el acabado superficial de la pieza de trabajo.

La herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, de la presente invención, está provista de una capa dura de revestimiento que tiene una capa superior y una capa inferior. Conformando la capa superior en una estructura consistente en al menos una capa delgada A y al menos una capa delgada B estratificadas alternativamente una sobre otra, es posible conseguir una resistencia al calor, dureza a alta temperatura, resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque excelentes. Por lo tanto, la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, puede mantener una resistencia al desconchado y una resistencia al desgaste excelentes, durante un periodo prolongado de tiempo, sin que se produzca la formación de mellas en la arista, en la capa dura de revestimiento, y es posible mantener las prestaciones de la herramienta (por ejemplo, proporcionando un excelente acabado superficial de la pieza de acabado) durante un prolongado periodo de tiempo, incluso en una operación de corte bajo condiciones severas, por ejemplo una operación de corte continuo a alta velocidad o una operación de corte interrumpido a alta velocidad de un acero duro, como por ejemplo un acero aleado o un acero para rodamientos endurecido, que genera un alto grado de calor o, además de la generación de un alto grado de calor, genera una carga mecánica de forma intermitente e impulsiva sobre la arista cortante.

Breve descripción de los dibujos

La Fig. 1A es una vista esquemática en planta de un aparato para recubrir por electrodeposición iónica mediante arco, usado para formar la capa dura de revestimiento como un componente de la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, de la presente invención.

La Fig. 1B es una vista frontal esquemática de un aparato para recubrir por electrodeposición iónica mediante arco, usado para formar la capa dura de revestimiento como un componente de la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, de la presente invención.

La Fi. 2 es un diagrama esquemático que muestra un aparato para recubrir por electrodeposición iónica mediante arco.

Descripción detalla de la invención

Se describirá ahora la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, de la presente invención, de forma detallada por medio de ejemplos.

Ejemplo

Se prepararon como polvos de materia prima, polvo de nitruro de boro cúbico (cBN), polvo de nitruro de Ti (TiN), polvo de Al y polvo de óxido de aluminio (Al_{2}O_{3}), que tienen todos un tamaño medio de partícula en el intervalo de 0,5 a 4 \mum, se mezclaron en las proporciones mostradas en la Tabla 1, y se mezclaron usando un molino de bolas en un proceso mojado, durante 80 horas. Después de secar, se moldeó por presión la mezcla para dar una pieza compacta que medía 50 mm de diámetro y 1,5 mm de espesor, con una presión de 120 MPa. La pieza compacta se sinterizó calentando a una temperatura predeterminada en un intervalo de 900 a 1300ºC, durante 60 minutos a vacío de 1 Pa, para obtener un cuerpo presinterizado para una arista cortante. Por separado, se preparó un miembro de soporte hecho de un carburo cementado, basado en WC, que medía 50 mm de diámetro y 2 mm de espesor, que tenía una composición del 8% en masa de Co y el resto de WC. El cuerpo presinterizado y el miembro de soporte se prepararon en un aparato de sinterización convencional, a ultra-alta presión, en un estado tal que se acumularon uno sobre otro, y se sinterizó a ultra-alta presión bajo las condiciones ordinarias de una presión de 5 GPa, en un intervalo de 1200 a 1400ºC y un tiempo de espera de 0,8 horas. Después de sinterizar, las superficies de la parte superior y del fondo del cuerpo sinterizado resultante se pulieron usando un abrasivo adiamantado. El cuerpo sinterizado se cortó en punta en forma de triángulo equilátero que tenía 3 mm de lado usando un aparato de mecanizado por descarga eléctrica con hilo. Se preparó el cuerpo de una pieza complementaria hecho de carburo cementado, basado en WC, que tenía una composición del 5% en masa de Co, 5% en masa de TaC y el resto de WC, y que se midió según la configuración de SNGA 120412 especificada en la normativa ISO (medida cuadrada de 4,76 mm de espesor y 12,7 mm de lado). La punta cortada del cuerpo sinterizado a ultra-alta presión, anteriormente descrita, se soldó a la porción de soldadura (porción de la esquina) del cuerpo de la pieza complementaria anteriormente descrita, usando un material de soldadura de una aleación de plata que tenía una composición (en % en masa) de 26% de Cu, 5% de Ti, 2,5% de Ni, y el resto Ag. Después de un mecanizado con muela para formar un cuerpo que tenía un tamaño predeterminado, la porción de la arista cortante fue sometida a un proceso de rectificado (anchura: 0,13 mm, ángulo: 25º), y fue sometida luego a un pulido de acabado. Según el proceso anteriormente descrito, se produjeron los cuerpos A a J de la herramienta, que tenían una configu-
ración geométrica de una pieza complementaria que satisfacía la SNGA 120412 especificada en la normativa ISO.

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(a) Luego, los cuerpos A a J de la herramienta se sometieron a limpieza con ultrasonidos en acetona.

Después de secar, los cuerpos de herramientas se pusieron sobre una mesa giratoria 20, a lo largo de su circunferencia a una distancia radial del centro, en un aparato 10 para recubrir por electrodeposición iónica, como se muestra en las Figura 1A y 1B. Sobre un lado se puso, como un cátodo (fuente de evaporación) 31, Ti metálico para formar la capa delgada B como la capa superior, y sobre el otro lado se puso una aleación de Ti-Al-Si que tenía una composición que se correspondía con la composición buscada mostrada en la Tabla 2, como un cátodo (fuente de evaporación) 32, como opuesto al cátodo 31, con la mesa giratoria 2 situado entre ellos, para formar la capa delgada A como la capa superior y la capa inferior. El símbolo 50 de referencia indica una fuente de energía polarizada y los símbolos de referencia 71, 72 indican fuentes de energía del arco.

(b) Mientras que se hacía el vacío en el aparato para mantener el interior con un nivel de vacío no superior a 0,1 Pa, se calentó el interior del aparato a 500ºC usando un calefactor 40 y se introdujo gas Ar en el aparato para mantener una atmósfera de reacción de 0,7 Pa y se aplicó también un voltaje de polarización DC de -200 V al cuerpo S de la herramienta que estaba dando vueltas (girando) sobre la mesa giratoria 20 (mesa que estaba girando), limpiando por ello la superficie del cuerpo S de la herramienta mediante el bombardeo de iones argón.

(c) Luego se introdujo en el aparato gas nitrógeno como un gas de reacción para mantener una atmósfera de reacción de 3 Pa, y se aplicó un voltaje de polarización DC de -100 V al cuerpo S que estaba dando vueltas sobre la mesa giratoria 20. Al mismo tiempo, se generó una descarga del arco suministrando una corriente de 100 A entre la aleación de Ti-Al-Si usada para formar la capa delgada A y la capa inferior, y el ánodo 62, depositando por ello a partir de una fase vapor una capa de [Ti,Al,Si]N que tenía la composición buscada y el espesor de capa buscado, mostrada en la Tabla 2 como la capa inferior de la capa dura de revestimiento sobre la superficie del cuerpo S de la herramienta.

(d) Luego, se controló el caudal de gas nitrógeno como gas de reacción que se iba a introducir en el aparato, para mantener una atmósfera de reacción de 2 Pa, y se aplicó un voltaje de polarización DC en un intervalo de -10 a -100 V al cuerpo S que estaba dando vueltas sobre la mesa giratoria 20. Al mismo tiempo, se generó una descarga del arco suministrando una corriente de intensidad predeterminada, en un intervalo de 50 a 200 A, entre el cátodo del Ti metálico usado para formar la capa delgada B, y el ánodo 61, formando por ello la capa delgada B de un espesor predeterminado sobre la superficie del cuerpo de la herramienta. Después de formar la capa delgada B, se paró la descarga del arco y se suministró una corriente de intensidad predeterminada, en un intervalo de 50 a 200 A, entre el cátodo 32 de aleación de Ti-Al-Si usada para formar la capa delgada A y la capa inferior, y el ánodo 62, generando por ello una descarga de arco y formando una capa delgada A del espesor predeterminado. Luego se paró la descarga del arco. Luego, se repitió de forma alternativa la formación de la capa delgada B mediante la descarga de arco entre el cátodo 31 de Ti metálico usado para formar la capa delgada B, y el ánodo 61, y la formación de la capa delgada A mediante la descarga de arco entre el cátodo 32 de una aleación de Ti-Al-Si usada para formar la capa delgada A y la capa inferior, y el ánodo 62. De esta forma, se produjo cada una de las herramientas 1 a 10 sinterizadas, basadas en cBN, revestidas superficialmente, según la invención.

A efectos de comparación, los cuerpos A a J de herramientas fueron sometidos a limpieza con ultrasonidos en acetona. Después de secar, los cuerpos de herramientas se pusieron en un aparato estándar 1 para recubrimiento por electrodeposición iónica, como se muestra en las Figura 2, y la aleación de Ti-Al-Si que tenía la composición correspondiente a la composición buscada, mostrada en la Tabla 3, se dispuso como un cátodo (fuente de evaporación) 3. Mientras que se hizo el vacío en el aparato para mantener el interior con un nivel de vacío no superior a 0,1 Pa, se calentó el interior del aparato a 500ºC usando un calefactor 4 y se introdujo gas Ar en el aparato para mantener una atmósfera de reacción de 0,7 Pa y se aplicó también un voltaje de polarización DC de -200 V al cuerpo S de la herramienta que estaba dando vueltas sobre la mesa giratoria 2, limpiando por ello la superficie del cuerpo S de la herramienta mediante el bombardeo de iones argón. Luego se introdujo en el aparato gas nitrógeno como un gas de reacción para mantener una atmósfera de reacción de 3 Pa, y el voltaje de polarización aplicado al cuerpo de la herramienta se estableció en -100 V, y se generó una descarga de arco entre el cátodo 3, hecho de aleación de Ti-Al-Si, y el ánodo 6 usando una fuente de energía 7 de arco. Por eso, las superficies de los cuerpos A a J de herramientas se revistieron con la capa de [Ti,Al,Si]N que tenía la composición buscada y el espesor de capa buscado, mostrados en la Tabla 3, produciendo por ello las herramientas convencionales 1 a 10 sinterizadas, basadas en cBN, revestidas superficialmente.

Con respecto al material sinterizado que constituye el cuerpo de la pieza complementaria cortante de diversas herramientas sinterizadas basadas en cBN, revestidas superficialmente, así obtenidas, se observó la estructura usando un microscopio electrónico de barrido. Como resultado, todas las piezas complementarias cortantes exhibían una estructura en la que estaba presente un producto de reacción de sinterización a ultra-alta presión en la interfase entre una fase de cBN que constituye sustancialmente una fase dispersa y una fase de TiN que constituye una fase continua.

Además, se analizaron las composiciones de la capa de revestimiento superficial mediante análisis por energía dispersiva de rayos X usando un microscopio electrónico de transmisión, y todas las muestras mostraron sustancialmente la misma composición que las composiciones buscadas. También, se midió el espesor medio de capa de las capas constituyentes de la capa dura de revestimiento observando el corte transversal con un microscopio electrónico de transmisión. Todas las muestras mostraron sustancialmente el mismo espesor medio de capa (valor medio de las medidas en 5 puntos) que el espesor buscado.

Luego, se montaron diversas herramientas sinterizadas basadas en cBN, revestidas superficialmente, en el extremo distal de una herramienta de corte, hecha de acero para herramientas, roscando una pieza de sujeción. Las herramientas sinterizadas números 1 a 5, basadas en cBN y revestidas superficialmente, según la invención, y las herramientas sinterizadas convencionales números 1 a 5, basadas en cBN y revestidas superficialmente, fueron sometidas a un ensayo con operación de corte interrumpido a alta velocidad bajo las siguientes condiciones A a C. También las herramientas sinterizadas números 6 a 10, basadas en cBN y revestidas superficialmente, según la invención, y las herramientas sinterizadas convencionales números 6 a 10, basadas en cBN y revestidas superficialmente, fueron sometidas a ensayo con operación de corte continuo a alta velocidad bajo las siguientes condiciones A a C.

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Condiciones de corte A

Se realizó un ensayo con operación de corte interrumpido a alta velocidad (la velocidad de corte normal fue de 120 m/minuto) en un procedimiento en seco de un acero aleado, bajo las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo:: Barra redonda de JIS SCM415 carburizada y endurecida (templada) (dureza: HRC61) con 4 ranuras formadas en una dirección longitudinal a espacios iguales. Velocidad de corte: 250 m/minuto.

Profundidad del corte:: 0,15 mm

Penetración:: 0,08 mm/revolución

Tiempo de corte:: 8 minutos.

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Condiciones de corte B

Se realizó un ensayo con operación de corte interrumpido a alta velocidad (la velocidad de corte normal fue de 120 m/minuto) en un procedimiento en seco de un acero al cromo, bajo las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo:: Barra redonda de JIS SCr420 carburizada y endurecida (dureza: HRC60) con 4 ranuras formadas en una dirección longitudinal a espacios iguales. Velocidad de corte: 260 m/minuto.

Profundidad del corte:: 0,15 mm

Penetración:: 0,09 mm/revolución

Tiempo de corte:: 8 minutos.

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Condiciones de corte C

Se realizó un ensayo con operación de corte interrumpido a alta velocidad (la velocidad de corte normal fue de 150 m/minuto) en un procedimiento en seco de un acero para rodamientos, bajo las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo:: Barra redonda de JIS SUJ2 endurecida (dureza: HRC61) con 4 ranuras formadas en una dirección longitudinal a espacios iguales. Velocidad de corte: 250 m/minuto.

Profundidad del corte:: 0,12 mm

Penetración:: 0,07 mm/revolución

Tiempo de corte:: 8 minutos.

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Condiciones de corte a

Se realizó un ensayo con operación de corte continuo a alta velocidad (la velocidad de corte normal fue de 180 m/minuto) en un procedimiento en seco de un acero aleado, bajo las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo:: Barra redonda de JIS SCM415 carburizada y endurecida (dureza: HRC61).

Velocidad de corte:: 260 m/minuto.

Profundidad del corte:: 0,25 mm

Penetración:: 0,12 mm/revolución

Tiempo de corte:: 8 minutos.

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Condiciones de corte b

Se realizó un ensayo con operación de corte continuo a alta velocidad (la velocidad de corte normal fue de 180 m/minuto) en un procedimiento en seco de un acero al cromo, bajo las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo:: Barra redonda de JIS SCr420 carburizada y endurecida (dureza: HRC60).

Velocidad de corte:: 270 m/minuto.

Profundidad del corte:: 0,15 mm

Penetración:: 0,08 mm/revolución

Tiempo de corte:: 8 minutos.

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Condiciones de corte c

Se realizó un ensayo con operación de corte continuo a alta velocidad (la velocidad de corte normal fue de 150 m/minuto) en un procedimiento en seco de un acero para rodamientos, bajo las siguientes condiciones:

Pieza de trabajo:: Barra redonda de JIS SUJ2 endurecida (dureza: HRC61).

Velocidad de corte:: 240 m/minuto.

Profundidad del corte:: 0,15 mm

Penetración:: 0,07 mm/revolución

Tiempo de corte:: 8 minutos.

Se midió la anchura (mm) del desgaste lateral de la arista de la herramienta de corte y el acabado superficial (altura media aritmética (Ra (\mum)) según JIS B0601-2001) de la pieza de trabajo en cada prueba de los ensayos de corte anteriormente descritos. Los resultados se muestran en las Tablas 4 y 5.

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TABLA 1

1

2

TABLA 3

3

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TABLA 4

4

TABLA 5

5

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En la tabla, el símbolo* significa las herramientas en las que se ha producido la formación de mellas, mientras que el símbolo** significa el tiempo de corte (minutos) de la herramientas en las que la vida útil finalizó debido a la formación de mellas y desconchados en la arista.

Los resultados mostrados en las Tablas 2 a 5 muestran obviamente los siguientes efectos de la invención. Todas las herramientas sinterizadas basadas en cBN revestidas superficialmente, según la presente invención tenían una capa dura de revestimiento que tenía: una capa inferior que tiene un espesor medio de capa en el intervalo de 1,5 a 3 \mum; y una capa superior con un espesor medio de capa (espesor total) en el intervalo de 0,3 a 3 \mum, que consta de la capa delgada A y la capa delgada B, que tiene cada una de ellas un espesor medio de capa en el intervalo de 0,05 a 0,3 \mum alternativamente estratificadas, una sobre otra. En cada una de las herramientas sinterizadas basadas en cBN y revestidas superficialmente, según la presente invención, ya que la capa inferior está provista de una resistencia al calor, resistencia a alta temperatura y dureza a alta temperatura excelentes, y la capa superior está provista de una resistencia al calor y dureza a alta temperatura excelentes, así como una resistencia a alta temperatura y una solidez resistente al choque excelentes, la capa dura de revestimiento combinaba estas excelentes característica y, por lo tanto, puede exhibir excelente resistencia al desgaste y asegurar un excelente acabado superficial de las piezas de trabajo sin originar la formación de mellas y desconchados en la arista, incluso en una operación de corte a alta velocidad de un acero duro, por ejemplo un acero duro como un acero aleado o un acero para rodamientos endurecido. Por el contrario, las herramientas sinterizadas convencionales, basadas en cBN, revestidas superficialmente, que tienen la capa dura de revestimiento que comprende una única capa de [Ti,Al,Si]N, daban lugar a la formación de mellas o desconchado de la arista, en la arista de corte, debido a una resistencia a alta temperatura y solidez resistente al choque insuficientes, de la capa dura de revestimiento. La vida útil de las herramientas sinterizadas convencionales, basadas en cBN, revestidas superficialmente, acababa en un periodo de tiempo relativamente corto, y las piezas de trabajo mostraban una superficie de calidad notablemente inferior.

Como se describió anteriormente, también en el mecanizado de diversos tipos de acero y de hierro colado bajo condiciones ordinarias de corte, incluso en una operación de corte continuo a alta velocidad o una operación de corte interrumpido a alta velocidad de un acero duro, acompañado de la generación de un alto grado de calor y la imposición de una carga mecánica enormemente grande, de forma intermitente e impulsiva sobre la arista de corte, la herramienta sinterizada basada en cBN, revestidas superficialmente, de la presente invención que es excelente en la resistencia a la formación de mellas en la arista, exhibida por la capa dura de revestimiento, proporciona un excelente acabado de una pieza de trabajo durante un prolongado periodo de tiempo de operación y exhibe una excelente resistencia al desgaste. Por eso, la herramienta sinterizada basada en cBN, revestida superficialmente, de la presente invención contribuye al aumento del rendimiento de un aparato de corte y puede dar lugar a un suficiente ahorro de trabajo, ahorro de energía y una reducción de coste en las operaciones de corte.

Aunque anteriormente se han descrito e ilustrado realizaciones preferidas de la invención, se deberá entender que éstos son ejemplos de la invención y no se va a considerar que sean limitadores. Se pueden hacer adiciones, omisiones, sustituciones y otras modificaciones sin salirse del alcance de la presente invención. Por consiguiente, no se considera que la invención vaya a estar limitada por la descripción precedente, y únicamente está limitada por el alcance de las reivindicaciones adjuntas.

Claims

1. Una herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente, que comprende:

: un cuerpo principal cortante consistente en un material sinterizado a ultra-alta presión, formado por sinterización a ultra-alta presión de un material compacto que tiene una composición, en % en masa, de 13 a 30% de nitruro de titanio, 6,5 a 18% de aluminio y/o óxido de aluminio, y el resto de nitruro de boro, mostrando el cuerpo principal, bajo una observación que usa un microscopio electrónico de barrido, una textura tal que está presente un producto de reacción de sinterización a ultra-alta presión en la interfase entre una fase de nitruro de boro cúbico, que constituye una fase dispersa, y una fase de nitruro de titanio que constituye una fase continua; y

: una capa dura de revestimiento que es depositada desde una fase vapor sobre la superficie del cuerpo principal y tiene una capa inferior de un espesor medio de capa en el intervalo de 1,5 a 3 \mum, y una capa superior de un espesor medio de capa en el intervalo de 0,3 a 3 \mum, en la que:

: la capa inferior de la capa dura de revestimiento consiste en un nitruro de Ti, Al y Si, que tiene una composición de [Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N, donde X está en un intervalo de 0,40 a 0,60, e Y está en el intervalo de 0,02 a 0,10 en una relación atómica; y

: la capa superior de la capa dura de revestimiento depositada desde una fase vapor sobre la superficie de la capa inferior, comprende al menos una capa delgada A consistente en nitruro de Ti, Al y Si, que tiene la composición de [Ti_{1-X-Y}Al_{X}Si_{Y}]N, donde X está en un intervalo de 0,40 a 0,60, e Y está en el intervalo de 0,02 a 0,10 en una relación atómica, y al menos una capa delgada B consistente en un nitruro de Ti (TiN), y tiene una estructura en la que la capa delgada A y la capa delgada B están estratificadas alternativamente de forma que el espesor medio de cada una de las capas individuales está en el intervalo de 0,05 a 0,3 \mum.

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2. Una herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente, según la reivindicación 1, en la que la capa delgada B se forma primeramente sobre la superficie de la capa inferior.

3. Una herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente, según la reivindicación 1, en la que el espesor medio de capa de cada una de las capas individuales, de la capa delgada A y de la capa delgada B, se controla para que no sean superiores a la mitad del espesor medio de capa de la capa superior.

4. Una herramienta de corte hecha de un material sinterizado a ultra-alta presión, basado en nitruro de boro cúbico revestido superficialmente, según la reivindicación 1, en la que la rugosidad superficial del cuerpo principal es de 0,05 \mum o más y de 1,0 \mum o menos.