Herramienta revestida.

Herramienta de corte (1) con un cuerpo de base (2), fabricado preferentemente de metal duro, cermet, acero o acero rápido

(HSS), y de un recubrimiento (3) de una o varias capas depositado sobre él, caracterizada porque el recubrimiento comprende al menos una capa (4) de dos o más fases, la cual contiene al menos dos fases diferentes de óxido metálico, en donde la al menos única capa (4) de dos o más fases es eléctricamente conductora y presenta una conductividad eléctrica superior a 1 S/m, y en donde las al menos dos fases diferentes de óxido metálico en la al menos única capa (4) de dos o más fases, eléctricamente conductora son al menos dos fases diferentes de óxido de cromo.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2008/056038.

Solicitante: WALTER AG.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DERENDINGER STRASSE 53 72072 TÜBINGEN ALEMANIA.

Inventor/es: SCHIER,VEIT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES > FUNDICION; METALURGIA DE POLVOS METALICOS > TRABAJO DE POLVOS METALICOS; FABRICACION DE OBJETOS... > B22F7/00 (Fabricación de capas compuestas, de piezas u objetos a base de polvos metálicos, por sinterizado con o sin compactado)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > C23C30/00 (Revestimiento con materiales metálicos, caracterizado solamente por la composición del material metálico, es decir, no caracterizado por el proceso de revestimiento (C23C 26/00, C23C 28/00 tienen prioridad))
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > C23C28/00 (Revestimiento para obtener al menos dos capas superpuestas, bien por procesos no previstos en uno solo de los grupos principales C23C 2/00 - C23C 26/00, bien por combinaciones de procesos previstos en las subclases C23C y C25D)

PDF original: ES-2525331_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Herramienta revestida

La invención se refiere a una herramienta de corte con un cuerpo de base y un recubrimiento de una o varias capas depositada sobre él.

Estado de la técnica

Las herramientas de corte se componen de un cuerpo de base, producido por ejemplo de metal duro, cermet, acero o acero rápido. Para incrementar los tiempos de vida útil o también para la mejora de las propiedades de corte se deposita frecuentemente sobre el cuerpo de base un recubrimiento de una o varias capas. Este recubrimiento de una o varias capas comprende, por ejemplo, capas metálicas de material duro, capas de óxido y análogos. Para la deposición del recubrimiento se utilizan procedimientos CVD (deposición química en fase gaseosa; Chemical vapour deposition) y/o procedimientos PVD (deposición física en fase vapor; physical vapour deposition). Se pueden depositar varias capas dentro de un recubrimiento exclusivamente mediante procedimientos CVD, exclusivamente mediante procedimientos PVD o por una combinación de estos procedimientos. Los procedimientos CVD proporcionan esencialmente fases estables de los compuestos deseados, mientras que por los procedimientos PVD se pueden depositar también fases metaestables de compuestos.

En los procedimientos PVD se distinguen diferentes variantes como, por ejemplo, la pulverización catódica por magnetrón, vaporización por arco (Arc-PVD), chapado iónico, vaporización por chorro de electrones y ablación con láser. La pulverización catódica por magnetrón y la vaporización por arco cuentan con los procedimientos PVD utilizados con más frecuencia para el recubrimiento de herramientas. De estas variantes del procedimiento PVD existen a su vez diferentes variaciones, respectivamente modificaciones tales como, por ejemplo, la pulverización catódica por magnetrón no pulsada o pulsada o la vaporización por arco no pulsada o pulsada, etc.

A partir del documento DE 1 24 44 24 A1 se conoce una herramienta de corte con un montaje en capas con al menos una capa de óxido al menos ternaria, de una fase, metaestable, en donde la capa de óxido junto a oxígeno contiene al menos otros dos elementos químicos, seleccionados entre los elementos del grupo secundario IV, V, o VI del Sistema Periódico, aluminio y silicio, de los cuales uno de los elementos forma un componente principal, y al menos otro de los elementos, al menos un componente secundario.

El documento DE 199 37 284 A1 describe un montaje multicapa, conductor eléctrico, sobre un sustrato metálico con una primera capa de un material metálico, especialmente cromo, que se pasiva superficialmente por el óxido formado de forma natural, y otra capa de un material de oro o de aleación de oro, depositada por un procedimiento PVD. Esta segunda capa está en condiciones de suspender al menos parcialmente el efecto aislante eléctrico de la lámina de óxido de la primera capa, formada de forma natural. Estas estructuras recubiertas de esta manera se emplean, por ejemplo, como piezas de soporte para la recepción apantallada de componentes electrónicos.

El documento DE 196 51 592 A1 describe una herramienta de corte recubierta con un recubrimiento multicapa que comprende al menos una capa de óxido de aluminio y capas metálicas de material duro. Las capas metálicas de material duro son, por ejemplo, capas de TiAIN depositadas por procedimientos PVD. También la capa de óxido de aluminio depositada directamente encima se ha depositado en el procedimiento PVD.

El documento DE 199 42 33 A1 describe un elemento de corte que presenta una capa de óxido de aluminio de varias fases, producida en el procedimiento CVD. La capa producida en el procedimiento CVD contiene óxido de aluminio, óxido de cinc, así como una tercera fase finamente dispersa de un óxido, oxicarburo, oxinitruro u oxicarbonitruro de titanio.

El documento DE 197 37 47 A1 describe un cuerpo de corte con un recubrimiento que presenta al menos una capa de varias fases. El recubrimiento producido en el procedimiento CVD comprende, por ejemplo, una capa de carbonitruro de circonio (ZrCN cúbico) y Zr2 en forma monoclínica y/o tetragonal. La matriz cristalina de ZrCN actúa como recubrimiento duro, mientras que el Zr2, incorporado en su interior, actúa como lubricante seco.

El documento DE 196 41 468 A1 describe un cuerpo compuesto, tal como por ejemplo una herramienta de corte, el cual presenta un recubrimiento pluricapa con finas capas de óxido de aluminio y/o con capas de óxido de circonio.

El documento de EE.UU. 5 447 84 describe la producción de una capa dura de cristal mixto de óxido de Al-Cr con una proporción de cromo de al menos de 5% en at., por vaporización por chorro de electrones, la cual debe ser tan dura como una capa de óxido de aluminio por CVD de alta temperatura.

En el recubrimiento de herramientas de corte, especialmente en el procedimiento PVD, en virtud de las propiedades normalmente aislantes de las capas depositadas solo se pueden depositar recubrimientos relativamente finos. Al ir aumentando el espesor de las capas, el proceso de deposición de los iones a partir del plasma se vuelve inestable, lo cual se manifiesta, por ejemplo, de forma especialmente fuerte en las esquinas y los cantos del cuerpo recubierto e influye desfavorablemente sobre la dureza de las capas. Por lo tanto, para la producción de una herramienta de corte con un recubrimiento duro, que también con espesores de capa más elevados presente buenas propiedades,

sería deseable una estabilización del proceso de deposición durante un espacio de tiempo más largo, es decir, también en el caso de espesores de capa más elevados.

Objeto

El objeto de la presente invención consistía en poner a disposición herramientas de corte mejoradas frente al estado de la técnica.

El objeto conforme a la invención se soluciona mediante una herramienta de corte con un cuerpo de base, producido preferentemente de metal duro, cermet, acero o acero rápido (HSS), y un recubrimiento de una o varias capas depositado sobre él, caracterizado porque el recubrimiento comprende al menos una capa de una o varias fases, la cual contiene al menos dos fases diferentes de óxido metálico, en donde la al menos única capa de dos o más fases es conductora eléctrica y presenta una conductividad eléctrica superior a 1 S/m, y en donde las al menos dos fases diferentes de óxido metálico, en la al meno única capa conductora eléctrica de dos o más fases, son al menos dos fases diferentes de óxido de cromo.

La deposición de un recubrimiento de una o varias capas sobre una herramienta de corte como recubrimiento protector a la corrosión, tal como se ha expuesto anteriormente, se conoce desde hace tiempo. Por el contrario, nueva es la producción de un recubrimiento de este tipo con al menos una capa de dos o más fases, que sea conductora eléctrica y contenga dos fases diferentes de óxido metálico. Este nuevo tipo de recubrimiento de la presente invención abre un amplio espectro de posibilidades para la mejora y/o adaptación de la resistencia al desgaste, de los tiempos de vida útil y/o de las propiedades de corte de las herramientas de corte.

La resistencia al desgaste, la estabilidad y las propiedades de corte de un recubrimiento sobre una herramienta de corte depende de diversos factores tales como, por ejemplo, del material del cuerpo de base de la herramienta de corte, de la secuencia, tipo y composición de otras capas existentes en el recubrimiento, del espesor de las diferentes capas y, no por último, de la clase de operaciones de corte llevadas a cabo con la herramienta de corte. Para una misma herramienta de corte se pueden dar diferentes resistencias al desgaste en función de la clase de pieza a elaborar, del correspondiente procedimiento de elaboración... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Herramienta de corte (1) con un cuerpo de base (2), fabricado preferentemente de metal duro, cermet, acero o acero rápido (HSS), y de un recubrimiento (3) de una o varias capas depositado sobre él, caracterizada porque el recubrimiento comprende al menos una capa (4) de dos o más fases, la cual contiene al menos dos fases diferentes de óxido metálico, en donde la al menos única capa (4) de dos o más fases es eléctricamente conductora y presenta una conductividad eléctrica superior a 1 S/m, y en donde las al menos dos fases diferentes de óxido metálico en la al menos única capa (4) de dos o más fases, eléctricamente conductora son al menos dos fases diferentes de óxido de cromo.

2. Herramienta de corte según la reivindicación 1, caracterizada porque la al menos única capa (4) de dos o más fases contiene óxido de cromo como componente principal.

3. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizada porque la al menos única capa (4) de dos o más fases contiene al menos tres fases, presentándose al menos una fase de óxido de aluminio.

4. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque una de las fases de óxido metálico en la capa (4) de dos o más fases es una fase estable de óxido metálico, preferentemente una fase de Cr2Ü3.

5. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizada porque al menos una de las fases de óxido metálico en la capa (4) de dos o más fases es una fase metaestable, preferentemente una fase metaestable de óxido de cromo con estequiometría CrOxcon ,7 Sx á 1,3.

6. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizada porque al menos las dos fases diferentes de óxido metálico en la capa (4) de dos o más fases son fases de óxido de cromo, las cuales conjuntamente presentan una relación de los elementos Cr a O de aproximadamente 1 a ,8 - 1,2.

7. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizada porque entre las al menos dos fases diferentes de óxido metálico en la al menos única capa (4) de dos o más fases, al menos una fase de óxido metálico es eléctricamente conductora.

8. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizada porque las fases de óxido metálico en la capa (4) de dos o más fases no comprenden una fase de Cr2.

9. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizada porque la al menos única capa (4) de dos o más fases presenta un espesor de capa de 1 nm a 5 pm, preferentemente de 2 nm a 2 pm, de modo particularmente preferido de ,5 pm a 4 pm.

1. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la al menos única capa (4) de dos o más fases presenta una dureza Vickers (Hv) de 5 a 4, preferentemente de 7 a 3, de modo particularmente preferido de 8 a 2.

11. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 1, caracterizada porque la al menos única capa (4) de dos o más fases presenta una conductividad eléctrica superior a 1 S/m, de modo particularmente preferido superior a 14 S/m.

12. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizada porque la al menos única capa (4) de dos o más fases presenta, además, al menos un componente secundario formado por elementos del grupo secundario IV, V o VI del Sistema Periódico de los Elementos, aluminio y/o silicio y por O, N, C y/o B, y/o porque el recubrimiento (3) comprende otras capas más de material duro, formadas por elementos del grupo secundario IV, V o VI del Sistema Periódico de los Elementos, por aluminio y/o silicio o por O, N, C y/o B.

13. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 12, caracterizada porque la al menos única capa (4) de dos o más fases se crea en el procedimiento PVD, preferentemente por pulverización catódica por magnetrón, vaporización por arco (Arc-PVD) o por modificaciones de estos procedimientos.

14. Herramienta de corte según una de las reivindicaciones 1 a 13, caracterizada porque el recubrimiento comprende al menos dos de las capas (4, 4) de dos o más fases conforme a una de las reivindicaciones anteriores, en donde las al menos dos de las capas (4, 4) de dos o más fases están dispuestas una inmediatamente encima de la otra o están separadas entre sí por una o varias capas ulteriores de material duro, en donde preferentemente las al menos dos de las capas (4, 4) de dos o más fases presentan composiciones diferentes, durezas Vickers (Hv) diferentes y/o conductividades eléctricas diferentes.