Alumina layers synthesized on cemented carbide tools by MOCVD method

• Autorzy: Sawka A. , Juda W. , Kwatera A.

Warianty tytułu

PL

Warstwy tlenku glinu syntezowane metodą MOCVD na narzędziach z węglików spiekanych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper shows the results of investigation of a synthesis of pure aluminium oxide layers on cemented carbide cutting tools by the MOCVD (Metalorganic Chemical Vapour Deposition) method using Al(O2C5H7)3 as a precursor. The layers were deposited at 800°C in two stages. Initially, as carrier gases ammonia (99.95 % pure) and/or argon (99.995 % pure) were used. Then, a thin and continuous Al2O3+C layer was obtained. It was so-called the intermediate layer. In the second stage, air was added into a CVD reactor and then a thicker external carbon-free Al2O3 layer was synthesized. The average growth rate of the layers was about 5 µm/h. The obtained layers were additionally annealed in air at temperatures up to 1050°C, which caused formation of α-Al2O3. Structure and microstructure of the layers were examined. Microhardness tests were performed by Vickers method over a load of 1N. The average value of microhardness of the layers with no annealing was about 0.98 GPa. After annealing at 1050 °, the average value of the microhardness amounted to about 2.25 GPa. Adhesion of Al2O3 layers to the substrate of cemented carbides was examined by the scratch test. Estimated average value L(C) for the not annealed Al2O3 layer of 5 µm thickness was 41 N. In the case of samples annealed at 1000 ° this value reached even 85 N.

PL

Artykuł pokazuje wyniki badań nad syntezą warstw czystego tlenku glinu na narzędziach do obróbki skrawaniem wykonanych z węglików spiekanych. Syntezę wykonano za pomocą metody MOCVD przy wykorzystaniu Al(O2C5H7)3 jako prekursora. Warstwy osadzano dwuetapowo w 800 stopni C. Najpierw wykorzystano gazy nośne w postaci amoniaku (o czystości 99.95 %) i/lub argonu (o czystości 99.995 %) do otrzymania cienkiej i ciągłej warstwy Al2O3+C. Była to tzw. warstwa pośrednia. W drugim etapie, do reaktora CVD wprowadzano powietrze w celu syntezowania grubszej, zewnętrznej warstwy Al2O3, pozbawionej węgla. Średnia szybkość wzrostu wynosiła około 5 µm/h. Otrzymane warstwy były dodatkowo wygrzewane w powietrzu w temperaturach aż do 1050 stopni C, co powodowało utworzenie się α -Al2O3. Zbadano strukturę i mikrostrukturę warstw. Badania mikrotwardości przeprowadzono za pomocą metody Vickersa przy sile obciążającej wynoszącej 1N. Średnia wartość mikrotwardości warstw nie wygrzewanych wynosiła około 0.98 GPa. Po wygrzewaniu w 1050 stopni C, średnia wartość mikrotwardości osiągnęła wartość około 2.25 GPa. Adhezję warstwy Al2O3 do podłoża z węglików spiekanych oznaczono za pomocą testu zarysowania (scratch test). Oszacowana średnia wartość L(C) w przypadku nie wygrzewanej warstwy Al2O3 o grubości 5 µm wynosiła 41 N. W przypadku próbek wygrzanych w 1000 stopni C wartość ta osiągnęła nawet 85 N.

Słowa kluczowe

EN

Al2O3 layers; cemented carbide tools; MOCVD method; aluminium acetylacetonate; microstructure

PL

warstwa Al2O3; narzędzia z węglików spiekanych; metoda MOCVD; acetyloacetonian glinu; mikrostruktura

• Wydawca: Polskie Towarzystwo Ceramiczne
• Czasopismo: Materiały Ceramiczne
• Rocznik: 2010
• Tom: T. 62, nr 3
• Strony: 307--310
• Opis fizyczny: Bibliogr. 5 poz., rys., wykr., tab.

Twórcy

autor

Sawka A.

autor

Juda W.

autor

Kwatera A.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Materials Science and Ceramics, Kraków, Poland,

Bibliografia

• 1. Funk R., Schachner H., Triquet C., Kornmann M., Lux B.: „Coating of cemented carbide cutting tools with alumina by chemical vapour deposition”, J. Electrochem. Soc., 123, (1976), 285-289.
• 2. Johannesson T.: „Electron microscopy applied to a coating process”, Scand. J. Metall., 6, (1977), 25-26.
• 3. Lux B., Colombier C., Altena H.: „Preparation of alumina coatings by chemical vapour deposition”, Thin Solid Films, 138, (1986), 49-64.
• 4. Kwatera A.: „Uniform thin chemically vapour deposited layers of high density on the inner surfaces of tube-shaped substrates”, Thin Solid Films, 204, (1991), 313-339.
• 5. Juda W., Kwatera A., Sawka A.: „Properties of aluminium oxide layers deposited on cemented carbides by MOCVD method”, Pow. Metall. Prog., 8, (2008), 248.