Herramienta u objeto, particularmente una herramienta para una mecanización con desprendimiento de virutas de metales,

herramienta que está formada de una parte del cuerpo de una aleación de hierro-cobaltomolibdeno/wolframio-nitrógeno esencialmente exenta de carbono, endurecida por precipitación, y lleva un recubrimiento, que está aplicado de acuerdo con el método de PVD o CVD y presenta una estructura esencialmente cristalina monofásica y cúbica de caras centradas, produciéndose la parte del cuerpo con el uso de un método pulvimetalúrgico (de PM), con una pulverización a chorro de metal líquido para la producción de bloques a partir de una aleación, que contiene en % en peso: Cobalto (Co) 15,0 a 30,0 Molibdeno (Mo) hasta 20,0 Nitrógeno (N) 0,005 a 0,12 Silicio (Si) 0,1 a 0,8 Manganeso (Mn) 0,1 a 0,6 Cromo (Cr) 0,02 a 0,2 Vanadio (V) 0,02 a 0,2 Wolframio (W) hasta 25,0 Molibdeno + 0,5 wolframio Mo + W/2 10,0 a 22,0 Níquel (Ni) 0,01 a 0,5 Titanio (Ti) 0,001 a 0,2 Niobio/tántalo (Nb/Ta) 0,001 a 0,1 Aluminio (Al) MAX 0,043 Carbono (C) MAX 0,09 Fósforo (P) MAX 0,01 Azufre (S) MAX 0,02 Oxígeno (O) MAX 0,032 Hierro (Fe) y contaminaciones debidas a la producción como resto, con la condición de que la proporción entre las concentraciones de cobalto y molibdeno presente un valor de 1,3 a 1,9, y la superficie de la herramienta o del objeto lleve un recubrimiento con un grosor de al menos 0,8 µm con una proporción superior al 70% en volumen de al menos una capa que presenta una estructura cristalina monofásica y cúbica de caras centradas. **(Ver fórmula)**

La invención se refiere a una herramienta o un objeto que lleva un recubrimiento que está aplicado de acuerdo con un método de PVD (del inglés Physical Vapour Deposition) o CVD (del inglés Chemical Vapour Deposition). Preferentemente, la invención se refiere a una herramienta para la mecanización con desprendimiento de virutas de metales, particularmente de aceros austeníticos, de aleaciones a base de níquel y de titanio, así como aleaciones de titanio.

Se conocen, y son el estado de la técnica, aleaciones de hierro-cobalto-molibdeno y/o wolframio, que se pueden endurecer por precipitación, como materiales para herramientas. Sin embargo, una producción de herramientas más grandes a partir de estas denominadas aleaciones de corte rápido conlleva una cantidad de problemas, debido a que se da, por una parte, una alta tendencia a la disgregación durante la solidificación de la masa fundida y, por otra parte, solamente es posible una transformación en caliente del material de forma muy restringida con una temperatura alta.

Ya se ha propuesto (documento WO 01/91 962) configurar la herramienta como una herramienta compuesta, consistiendo solamente pequeñas piezas de corte de una aleación de hierrocobalto-wolframio, que están unidas por soldadura con una pieza de soporte, en la mayoría de los casos de un acero aleado. Una mejora de las propiedades de uso de las piezas de corte se debe conseguir por una producción pulvimetalúrgica (de PM).

Para aumentar una resistencia cortante del filo de herramientas, se conoce, y es habitual, desde hace tiempo cómo proveer al menos las zonas de trabajo de las herramientas de corte de una capa dura superficial. Después de la elaboración de la herramienta en su forma y un bonificado térmico de la misma se produce en este caso una aplicación de al menos una capa de material duro, en la mayoría de los casos de carburo y/o nitruro, así como carbonitruro y/o óxido, particularmente de los elementos Ti y/o Al y/o Cr, de acuerdo con el método de PVD o CVD, con una temperatura de 500ºC a 680ºC, en todo caso inferior a la temperatura de revenido de la aleación de acero para herramientas, particularmente de la aleación de acero de corte rápido.

También para metales duros se conoce un recubrimiento de material duro y se aplica en gran medida para herramientas de este tipo.

Las aleaciones de Fe-Co-Mo/W endurecidas por precipitación, que se han mencionado al principio como materiales para piezas de corte, anteriormente aportaron duraciones mejoradas de las herramientas, particularmente en el caso de una mecanización de materiales de base de Ti y materiales similares. Sin embargo, la evolución tecnológica de herramientas de acero de corte rápido recubiertas mejoró su calidad y sus propiedades de uso de tal manera que incluso las herramientas recubiertas de la misma manera de piezas de corte exentas de carbono endurecidas por precipitación (de Fe-Co-Mo) presentan un perfil de propiedades aproximadamente igual o una resistencia cortante del filo igual durante el desprendimiento de virutas.

Este es el punto de partida de la invención, que se basa en el objetivo de crear una herramienta o un objeto que presente, particularmente durante una mecanización con desprendimiento de virutas de metales, como titanio, un rendimiento considerablemente mejorado.

Este objetivo se resuelve de acuerdo con la invención en el caso de una herramienta o un objeto, que consiste en una aleación esencialmente exenta de carbono, endurecida por precipitación, de hierro-cobalto-molibdeno/wolframio-nitrógeno y lleva un recubrimiento que está aplicado de acuerdo con el método de PVD o CVD y presenta una estructura cristalina monofásica, produciéndose la parte del cuerpo utilizando un método pulvimetalúrgico (de PM), con una pulverización a chorro de metal líquido para la producción de bloques a partir de una aleación, que contiene en % en peso:

Cobalto (Co) 15,0 a 30,0

Molibdeno (Mo) hasta 20,0

Nitrógeno (N) 0,005 a 0,12

Silicio (Si) 0,1 a 0,8

Manganeso (Mn) 0,1 a 0,6

Cromo (Cr) 0,02 a 0,2

Vanadio (V) 0,02 a 0,2

Wolframio (W) hasta 25,0

Molibdeno + 0,5 wolframio Mo + W/2 10,0 a 22,0

Níquel (Ni) 0,01 a 0,5

Titanio (Ti) 0,001 a 0,2

Niobio/tántalo (Nb/Ta) 0,001 a 0,1

Aluminio (Al) Max 0,043

Carbono (C) Max 0,09

Fósforo (P) Max 0,01

Azufre (S) Max 0,02

Oxígeno (O) Max 0,032 Hierro (Fe) y contaminaciones debidas a la producción como resto, con la condición de que la proporción entre las concentraciones de cobalto y molibdeno presente un valor de 1,3 a 1,9,

**(Ver fórmula)**

y la superficie de la herramienta o del objeto lleve un recubrimiento con un grosor de al menos 0,8 µm con una proporción superior al 70% en volumen de al menos una capa que presenta una estructura cristalina monofásica y cúbica de caras centradas.

En cuanto a la sinergia, las ventajas de la invención se pueden ver en una optimización con respecto a la técnica de aleación, así como el tipo de producción seleccionado del cuerpo de base y en la configuración del recubrimiento. Por un contenido de nitrógeno de la aleación de Fe-Co-Mo/W-N que se proporciona de acuerdo con la invención no sólo se consigue un comportamiento de precipitación adecuado de la fase intermetálica con una homogeneidad mejorada, sino, también se ejerce una influencia ventajosa sobre las condiciones de formación de gérmenes o las condiciones de adherencia para una capa de material duro.

En este caso, una producción de PM mejora la uniformidad de una fina estructura de la textura y tiene un efecto adecuado sobre la plasticidad del material.

El recubrimiento estructurado de forma cristalina monofásica aplicado de acuerdo con la invención sobre la herramienta con una adherencia mejorada tiene, además de una alta dureza y una alta tenacidad, también una aspereza superficial reducida, lo que, durante un desprendimiento de virutas de metales particularmente tenaces, como se ha mostrado, conlleva ventajas particulares con respecto a un calentamiento reducido de la herramienta y una descarga de virutas mejorada.

En otras palabras: las ventajas del objeto de acuerdo con la invención o una herramienta similar se basan, como se mostró, en una sinergia. Mediante una producción pulvimetalúrgica del cuerpo de base, que presenta una conductividad térmica significativamente más alta, se consigue una textura con una distribución fina de la las fases del material, donde, en comparación con aceros rápidos de máxima aleación, no se produce ningún reblandecimiento de material, que se pueda percibir, con altas temperaturas, por ejemplo, con 600 Cº. También es importante el elemento de aleación nitrógeno, con una concentración mínima del 0,005% en peso, particularmente del 0,01% en peso, en el sustrato, debido a que, de este modo, se configura de forma considerablemente más intensa la adherencia del recubrimiento en crecimiento. En conclusión, se demuestra que una capa cristalina monofásica con una estructura cúbica de caras centradas lleva ventaja, debido a que la misma, por una parte, tiene propiedades mecánicas mejoradas y, por otra parte, presenta una aspereza superficial reducida, lo que particularmente conlleva ventajas en el caso de herramientas con desprendimiento de virutas.

Globalmente, se mejoran la propiedades de uso del objeto, particularmente, se alarga considerablemente la resistencia cortante del filo de una herramienta con desprendimiento de virutas.

Se ha mostrado que la aleación que se ha indicado anteriormente también es particularmente adecuada, con una gran variedad de la composición química, para una pulverización a chorro del metal líquido y la solidificación posterior hacia pequeños granos de polvo, en gran medida homogéneos. En este caso, se dan también condiciones de deformación mejoradas del bloque prensado de forma isostática a temperatura elevada (HIP (del inglés Hot Isostatic pressing)).

Se puede continuar mejorando la producibilidad de un objeto moldeado en caliente, pero también el perfil de propiedades del cuerpo de base de una herramienta y, finalmente, de la propia herramienta, si la parte del cuerpo está fabricada utilizando un método pulvimetalúrgico (de PM) con una pulverización a chorro de metal líquido para la...

1. Herramienta u objeto, particularmente una herramienta para una mecanización con desprendimiento de virutas de metales, herramienta que está formada de una parte del cuerpo de una aleación de hierro-cobaltomolibdeno/wolframio-nitrógeno esencialmente exenta de carbono, endurecida por precipitación, y lleva un recubrimiento, que está aplicado de acuerdo con el método de PVD o CVD y presenta una estructura esencialmente cristalina monofásica y cúbica de caras centradas, produciéndose la parte del cuerpo con el uso de un método pulvimetalúrgico (de PM), con una pulverización a chorro de metal líquido para la producción de bloques a partir de una aleación, que contiene en % en peso:

Cobalto (Co) 15,0 a 30,0 Molibdeno (Mo) hasta 20,0 Nitrógeno (N) 0,005 a 0,12 Silicio (Si) 0,1 a 0,8 Manganeso (Mn) 0,1 a 0,6 Cromo (Cr) 0,02 a 0,2 Vanadio (V) 0,02 a 0,2 Wolframio (W) hasta 25,0 Molibdeno + 0,5 wolframio Mo + W/2 10,0 a 22,0 Níquel (Ni) 0,01 a 0,5 Titanio (Ti) 0,001 a 0,2 Niobio/tántalo (Nb/Ta) 0,001 a 0,1 Aluminio (Al) MAX 0,043 Carbono (C) MAX 0,09 Fósforo (P) MAX 0,01 Azufre (S) MAX 0,02 Oxígeno (O) MAX 0,032

Hierro (Fe) y contaminaciones debidas a la producción como resto, con la condición de que la proporción entre las concentraciones de cobalto y molibdeno presente un valor de 1,3 a 1,9, y la superficie de la herramienta o del objeto lleve un recubrimiento con un grosor de al menos 0,8 µm con una proporción superior al 70% en volumen de al menos una capa que presenta una estructura cristalina monofásica y cúbica de caras centradas.

**(Ver fórmula)**

2. Herramienta u objeto de acuerdo con la reivindicación

1, en la o el que la parte del cuerpo consiste en % en peso en Cobalto (Co) 20,0 a 30,0 Molibdeno (Mo) 11,0 a 19,0 Wolframio (W) 0,01 a 0,9.

3. Herramienta u objeto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque uno o varios componentes de la aleación o elementos acompañantes presenta

o presentan una concentración en % en peso:

4. Herramienta u objeto de acuerdo con la reivindicación 1 a 3, caracterizado porque la proporción entre las

5. Herramienta u objeto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la dureza de la parte del cuerpo supera un valor de 66 HRC, particularmente de 67 HRC.

6. Herramienta u objeto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque la parte del cuerpo de la herramienta o del objeto está producida a partir de una aleación que se ha mencionado anteriormente, con una conformación en caliente del bloque prensado de forma isostática a temperatura elevada (HIP) con un grado de deformación de al menos 2,5 veces.

7. Herramienta u objeto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la parte del cuerpo tiene un contenido de nitrógeno elevado hacia la superficie.

8. Herramienta u objeto de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7, en la o el que el recubrimiento de la parte del cuerpo con una proporción superior al 85% en volumen consiste en al menos una capa que presenta una estructura cristalina monofásica y cúbica de caras centradas, preferiblemente en varias capas individuales de este tipo.

9. Herramienta u objeto de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque al menos una capa del recubrimiento tiene una composición ( MexAlY) N, siendo el número estequiométrico respectivo en la unión atómica de

concentraciones de Co y Mo en la aleación presenta un valor de 1,5 a 1,8.

**(Ver fórmula)**

X 0,25 a 0,50, preferiblemente 0,28 a 0,35

Y 0,50 a 0,75, preferiblemente 0,65 a 0,72 y comprendiendo  Me al menos un elemento de los grupos 4, 5 y 6 del sistema periódico.

10. Herramienta u objeto de acuerdo con la reivindicación 8 o 9 caracterizado porque al menos la capa más cercana del sustrato del recubrimiento está formada a base de (Crx AlY) N con el número estequiométrico respectivo en la unión atómica de

X hasta 0,3 e

5 Y hasta 0,7 o (TiXAlY) N con el número estequiométrico respectivo en la unión atómica de

X hasta 0,33 e

Y hasta 0,67

10 11. Herramienta u objeto de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado porque al menos una parte del recubrimiento está formada como recubrimiento de óxido de metal, esencialmente con la composición (Cr+Al)2O3 y presenta una estructura alfa o kappa.