Oförstörande kemisk analys av kontaktytan mellan verktyg och spåna

Syfte och mål

Målet med projektet var att utforska möjligheten till oförstörande kemisk analys av kontaktytan mellan verktyg och spåna för att utöka kunskapen om eventuella kemiska förändringar i verktygets ytskikt, samt på sikt att kunna studera förändringar in operando under bearbetning. Sådan kunskap är av stor betydelse för utvecklingen av Seco Tools produkter. De EXAFS- och XANES-experiment som utförts vid MaxIV inom projektet visar att det är möjligt att använda teknikerna för att identifiera förändringar i TiAlN-ytskiktet som sker under bearbetning.

Resultat och förväntade effekter

Både XANES och EXAFS kunde användas för att identifiera skillnader mellan de olika TiAlN ytskiktens struktur innan bearbetning. För använda verktyg belagda med TiAlN visade experimenten på förändringar i ytskiktet vid bearbetning. Kompletterande STEM-undersökningar visar att nm-stora TiN-rika områden har bildats i ytskiktet under bearbetning, vilket stämmer med synkrotronresultaten. Sammanfattningsvis så visar experimenten att både XANES och EXAFS är känsliga för även små förändringar i ytskiktets struktur, vilket är lovande för framtida experiment.

Upplägg och genomförande

TiAlN-belagda verktyg med varierande Al-halt i ytskiktet användes i svarvning av rostfritt stål (316L). De använda verktygen studerades med SEM/EDS och verktyg valdes ut för vidare analys med XANES och EXAFS vid Balder/MaxIV. Skiktet undersöktes med experiment på Ti-K-kanten och Fe-K- och Cr-K-kanterna användes för studie av arbetsmaterial på verktygets yta. Flera XANES linjescans gjordes på ytan med en ca 30x200 µm2 röntgenstråle. En EXAFS mätning gjordes i mitten av kontaktytan för varje prov. I mitten av kontaktytan togs även ett prov ut genom FIB för ytterligare analys med STEM.