Recubrimiento para una herramienta de corte, así como procedimiento de fabricación.

Recubrimiento (8) para una herramienta de corte, con una capa de protección frente al desgaste

(9) que presenta una estructura cristalina metálica, con una capa de cubierta (12) que presenta una estructura cristalina metálica, con una capa de separación (11) que está aplicada al menos sobre un sector de la capa de protección frente al desgaste (9) y está dispuesta entre la capa de protección frente al desgaste (9) y la capa de cubierta (12) y reduce la adherencia de la capa de cubierta (12) sobre la capa de protección frente al desgaste (9), caracterizado por que la capa de separación (11) es una capa de óxido con al menos un metal (M) de un subgrupo de la tabla periódica de los elementos y por que la capa de separación (11) tiene una composición no estequiométrica.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/EP2005/001584.

Solicitante: WALTER AKTIENGESELLSCHAFT.

Nacionalidad solicitante: Alemania.

Dirección: DERENDINGER STRASSE 53 72072 TÜBINGEN ALEMANIA.

Inventor/es: SCHIER,VEIT.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento por pulverización del material de... > C23C4/04 (caracterizado por el material de revestimiento)
  • SECCION C — QUIMICA; METALURGIA > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > REVESTIMIENTO DE MATERIALES METALICOS; REVESTIMIENTO... > Revestimiento por pulverización del material de... > C23C4/06 (Materiales metálicos)
  • 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-2545767_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Recubrimiento para una herramienta de corte, así como procedimiento de fabricación La invención se refiere a un recubrimiento adecuado en particular para una herramienta de corte, a una herramienta de corte provista de tal recubrimiento, así como a un procedimiento de fabricación para la generación del recubrimiento en cuestión.

Las herramientas de corte son dotadas normalmente de recubrimientos para elevar la potencia de arranque de viruta, la vida útil o por otras razones, los cuales realizan las propiedades deseadas en cada caso. Por ejemplo, por el documento DE 100 48 899 A1 es conocida una herramienta de corte en forma de una placa de corte que presenta un recubrimiento que reduce el desgaste. Este está formado, por ejemplo, por una capa de Al2O3. El recubrimiento que reduce el desgaste se extiende tanto sobre las superficies de desprendimiento como sobre las superficies libres de la herramienta de corte. En las superficies libres está dispuesto un recubrimiento indicador, por ejemplo en forma de una capa de cubierta cuyo color se diferencia claramente del color de la capa de protección frente al desgaste. El material eliminado de la capa decorativa que entra en la superficie libre es, por tanto, un indicador infalible de que se ha realizado un uso del borde de corte colindante en cuestión. Las capas son generadas por toda la superficie en un procedimiento CVD, mientras que la capa decorativa es eliminada de las superficies de desprendimiento. Para este propósito pueden servir procedimientos de cepillado adecuados o similares. En la eliminación mecánica de la capa decorativa de las superficies de desprendimiento se debe tener cuidado de conseguir una buena selectividad. Los daños de la capa de protección frente al desgaste no pueden ser aceptados.

Las placas de corte que son fabricadas en procedimientos PVD presentan por regla general como capa de protección frente al desgaste una capa de material duro metálico, como por ejemplo una capa de TiAlN. Tal placa de corte es conocida, por ejemplo, por el documento DE 199 24 422 C2. Las capas de cubierta aplicadas sobre tal capa de protección frente al desgaste, como por ejemplo capas de TiB2 o similares, presentan como capa de protección frente al desgaste, una estructura cristalina metálica. La adhesión entre tales capas de cubierta y la capa de protección frente al desgaste es alta. Por tanto, las propiedades tribológicas de las capas de cubierta deben ser tenidas en cuenta cuando se utilizan como capas decorativas. Tampoco son adecuadas como indicador de desgaste.

Por la adherencia firme de las capas entre sí, la capa de cubierta debe presentar en cuanto al esfuerzo de desgaste propiedades adecuadas respecto a sus propiedades de fricción y respecto a otras propiedades que afectan en el arranque de viruta del metal.

El documento EP 0 732 423 describe un recubrimiento aplicado sobre un cuerpo base de una herramienta de corte. El recubrimiento comprende una capa interior que tiene por ejemplo un carburo, carbonitruro, óxido de carbono, óxido de carbonitruro o un nitruro de boro de titanio. En la capa interior está aplicada una capa intermedia de óxido de aluminio y/o de óxido de circonio. La capa exterior, que a su vez está aplicada sobre la capa intermedia, puede presentar por ejemplo un carburo, carbonitruro, óxido de carbono, óxido de carbonitruro o un nitruro de boro de titanio. El óxido de aluminio y el óxido de circonio de la capa intermedia es un buen aislante térmico, y limita o reduce la cantidad de calor que es transferida desde la capa exterior al cuerpo base. La capa externa es suficientemente gruesa como para presentar un desgaste bajo, mientras que la capa interior garantiza una unión estable del recubrimiento respecto al cuerpo base.

Por el documento US 2002/0039521 es conocido un inserto de corte con un recubrimiento que está aplicado sobre un cuerpo base. El recubrimiento consiste en una capa de protección frente al desgaste que contiene óxido de aluminio y una capa de cubierta aplicada sobre ella. No existe capa de separación.

Un recubrimiento multicapa para una herramienta de corte es conocido también por el documento EP 1 094 132 A1. Allí está aplicada una capa de protección frente al desgaste sobre un sustrato. La capa más externa constituye una capa de cubierta. Entre la capa de cubierta y la capa de protección frente al desgaste existe una capa de separación que reduce la adherencia de la capa de cubierta.

Partiendo de esto, el objeto de la invención es indicar un recubrimiento adecuado para la fabricación en un procedimiento PVD, cuya capa de cubierta sea adecuada como indicador de desgaste.

El recubrimiento de la invención según la reivindicación 1 o 2 contiene como capa de protección frente al desgaste una capa de material duro metálico, que está recubierta por fuera por una capa de cubierta de adherencia reducida o limitada por una capa de separación en su adherencia respecto a la capa de protección frente al desgaste. La capa de cubierta aquí ocupa solo una parte de la superficie de la capa de material duro metálico, es decir, partes de la misma quedan libres. Entre la capa de cubierta y la capa de material duro metálico está dispuesta una capa de separación que interrumpe o debilita la unión cristalina metálica entre la capa de cubierta y la capa de protección frente el desgaste. Se trata de una capa que perturba o reduce la adherencia, que interrumpe o al menos perturba la estructura cristalina metálica de las otras capas.

La capa de separación reduce la adherencia de la capa de cubierta sobre la capa de material duro metálico, que sirve como capa de protección frente al desgaste, en una medida pequeña. La capa de separación tiene para ello una composición no estequiométrica o es una capa tensada con una tensión de tracción interna con un valor de aproximadamente 0, 8 GPa. De esta forma la capa de cubierta puede ser eliminada con relativa facilidad. Esto posibilita, por un lado, diseñar la capa de cubierta como capa puramente decorativa desde puntos de vista estéticos, de modo que las propiedades tribológicas, así como las propiedades de desgaste no jueguen ningún papel. Es eliminada inmediatamente durante el uso de la herramienta de corte. Por lo tanto se abre también la posibilidad de utilizar la capa de cubierta como capa de indicación de desgaste. Esto es especialmente válido si la capa de material duro metálico que sirve como capa de protección frente al desgaste y la capa de cubierta se diferencian claramente en el color.

La capa protectora frente al desgaste es preferiblemente una capa generada en un procedimiento PVD, siendo generadas también la capa de separación y la capa de cubierta en un procedimiento PVD. Esto posibilita la fabricación del recubrimiento en un único proceso de recubrimiento PVD, en el que la capa de cubierta es eliminada preferiblemente incluyendo la capa de separación en un procedimiento de procesamiento mecánico posterior. El procesamiento posterior se puede realizar mediante cepillado, chorreado de arena o similar. Se emplean tiempos de eliminación de pocos segundos por el efecto de la capa de separación Por ejemplo, por chorreado con óxido de aluminio (corindón) a una presión de solo un bar y un tiempo de chorreado de únicamente dos segundos se consigue una eliminación completa de una capa de cubierta de TiN de por ejemplo 0, 2 µm, de manera que visualmente con un aumento de la superficie de incluso diez veces ya no se pueden reconocer restos de la capa de cubierta. La capa de protección frente al desgaste (capa de material duro metálico) apenas se ve afectada con una carga tan breve.

La adherencia de la capa de cubierta es de todos modos suficiente para posibilitar un manejo seguro de las herramientas de corte sin dañar la capa de... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Recubrimiento (8) para una herramienta de corte, con una capa de protección frente al desgaste (9) que presenta una estructura cristalina metálica, con una capa de cubierta (12) que presenta una estructura cristalina metálica, con una capa de separación (11) que está aplicada al menos sobre un sector de la capa de protección frente al desgaste (9) y está dispuesta entre la capa de protección frente al desgaste (9) y la capa de cubierta (12) y reduce la adherencia de la capa de cubierta (12) sobre la capa de protección frente al desgaste (9) , caracterizado por que la capa de separación (11) es una capa de óxido con al menos un metal (M) de un subgrupo de la tabla periódica de los elementos y por que la capa de separación (11) tiene una composición no estequiométrica.

2. Recubrimiento (8) para una herramienta de corte, con una capa de protección frente al desgaste (9) que presenta una estructura cristalina metálica, con una capa de cubierta (12) que presenta una estructura cristalina metálica, con una capa de separación (11) que está aplicada al menos sobre un sector de la capa de protección frente al desgaste (9) y está dispuesta entre la capa de protección frente al desgaste (9) y la capa de cubierta (12) y reduce la adherencia de la capa de cubierta (12) sobre la capa de protección frente al desgaste (9) , caracterizado por que la capa de separación (11) es una capa que presenta tensiones de tracción y la capa de cubierta (12) colindante, así como la capa de protección frente al desgaste (9) colindante, presentan solo tensiones de compresión.

3. Recubrimiento según la reivindicación 2, caracterizado por que la capa de separación (11) presenta una tensión de tracción con un valor de 0, 8 GPa.

4. Recubrimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que sobre la capa de separación (11) está dispuesta una capa de cubierta (12) que es una capa decorativa.

5. Recubrimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que la capa de cubierta (12) presenta un color que se diferencia de forma reconocible del color de la capa de protección frente al desgaste (9) .

6. Recubrimiento según la reivindicación 4, caracterizado por que la capa de cubierta (12) es una capa de TiN, una capa de TiC, una capa de HfC o una capa de HfN.

7. Recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el metal (M) es un elemento del subgrupo IV, preferiblemente titanio o circonio.

8. Recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que el metal (M) es un elemento del subgrupo V.

9. Recubrimiento según la reivindicación 1, caracterizado por que la capa de separación (11) contiene o es un compuesto químico con enlace covalente.

10. Recubrimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la capa de protección frente al desgaste (9) es una capa de TiAlN o una capa de CrAlN.

11. Recubrimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la capa de protección frente el desgaste (9) tiene una estructura de una sola capa.

12. Recubrimiento según la reivindicación 1 o 2, caracterizado por que la capa de protección frente el desgaste (9) tiene una estructura multicapa.

13. Uso de un recubrimiento según una de las reivindicaciones anteriores en una herramienta de corte con un cuerpo base (7) hecho de un material duro.

14. Uso según la reivindicación 13, caracterizado por que la capa de protección frente al desgaste (9) está prevista al menos en una superficie libre (3) y al menos en una superficie de desprendimiento (4) , mientras que la capa de cubierta (12) , la superficie libre (3) y/o la superficie de desprendimiento (2) no están recubiertas o lo están solo parcialmente.

15. Procedimiento para la fabricación de una herramienta de corte, en el que sobre un cuerpo base (7) en un procedimiento de recubrimiento PVD es aplicado en primer lugar un recubrimiento según una de las reivindicaciones 1 a 12, después de lo cual la capa de cubierta (12) es eliminada de zonas superficiales seleccionadas con un procedimiento de eliminación mecánico.

16. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que la capa de cubierta (12) es eliminada mediante un procedimiento de chorreado de arena.

17. Procedimiento según la reivindicación 15, caracterizado por que todas las capas del recubrimiento (8) son aplicadas en un único proceso PVD.