LOW PRESSURE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION (CVD) ON OXIDE AND NONOXIDE CERAMIC CUTTING TOOLS

Résumé
Des outils de coupe en Al₂O₃ + TiC, nitrure de silicium, cabure cimenté et zircone stabilisée ont été revêtus par dépôt chimique en phase vapeur (CVD) de multicouches à base de diverses combinaisons de TiC, TiCN, TiC et Al₂O₃. L'adhésion des couches au substrat et la structure des couches ont été étudiées par microscopie optique, microscopie électronique à balayage (MEB) et spectroscopie AUGER. Ceci a permis d'analyser l'interaction chimique du substrat et de TiN à 1000°C. Les outils de coupe ont été testés en coupe sur acier afin d'étudier la durée de vie, l'usure en dépouille et la cratérisation. Un échantillon non revêtu a été comparé aux échantillons revêtus multicouches. L'adhésion de TiN sur les céramiques oxyde et non-oxyde s'avère bonne. Par rapport à la céramique Al₂O₃ + TiC non revêtue, le matériau revêtu de TiN + TiC + TiN présente environ 20% de moins d'usure en dépouille et le matériau revêtu de TiN + TiC + Al₂O₃ jusqu'à 30% de moins. Le revêtement de substrats oxyde et non-oxyde conduit à des usures en dépouille bés similaires. Le même revêtement TiN + TiC + Al₂O₃ par exemple, sur substrat carbure WC + TiC + TaC + NbC + Co conduit à une cratérisation plus importante due à la pénétration du revêtement dans le substrat.

Abstract
Cutting tools made of Al₂O₃+TiC, silicon nitride, carbide, and stabilized ZrO₂ were coated by chemical vapor deposition (CVD) with a multilayer of TiN, TiCN, TiC and Al₂O₃ in different combinations. The adhesion of the coated layers to the substrate, and the structure of the layers were investigated by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and Auger spectroscopy. This made it possible to analyze the chemical interaction between the substrate and the TiN at 1000°C. The cutting tools were tested in steel machining in order to investigate tool life, flank Wear and cratering. The uncoated specimen was compared to the multilayered, coated specimens. The adhesion of TiN on oxide and nonoxide ceramics showed good results. In comparison to the uncoated ceramic Al₂O₃+TiC, the TiN+TiC+TiN coated material had approximately 20% less flank wear, and the TiN+TiC+ Al₂O₃ coated material showed up to 30% less wear. Coating of oxide and nonoxide substrate material resulted in very similar flank wear values. When comparing the same coating, TiN+TiC+ Al₂O₃, for example, on a carbide substrate WC+TiC+TaC+NbC+Co, the latter showed much larger crater wear depth due to, and directly after, the penetration of the coated layer into the substrate.