CH689097A5 - Verfahren zum Aufbringen einer Hartstoffbeschichtung auf Substrate sowie mit einer Hartstoffbeschichtung versehene Schneidwerkzeuge. - Google Patents

Description

  
 



  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen einer Hartstoffbeschichtung auf Substrate, insbesondere auf Schneidwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl, Hartmetall und dergleichen. Ferner ist die Erfindung auf Schneidwerkzeuge mit einer verbesserten Oberflächen-Hartstoffbeschichtung aus TiAl-Nitrid gerichtet. 



  Es ist bekannt, die TiAl-Nitrid-Schichten mittels magnetfeldunterstützter Kathodenzerstäubung als Hartstoffbeschichtung auf verschiedene Substrate, insbesondere auch auf Schneidwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl oder Hartmetall abzuscheiden. 



  Ferner ist es bekannt, derartige Schichten mit Hilfe der kathodischen Bogenverdampfung auf die betreffenden Substratarten abzuscheiden. 



  Schliesslich ist es aus der EP 0 306 612 B1 bekannt, TiAl-Nitrid-Schichten in einem kombinierten Verfahren abzuscheiden, und zwar unter gleichzeitiger Durchführung einer magnetfeldunterstützten Kathodenzerstäubung und einer kathodischen oder anodischen Bogenverdampfung. Zur Erzielung einer Verbesserung der Standzeit beschichteter Bohrer wird bei diesem bekannten Verfahren gefordert, dass wenigstens 5 Atomprozent des kondensierten Metalls aus der Bogenentladung stammen. 



  Eine verfahrenstechnische Verbesserung der zuletzt geschilderten Vorgehensweise bestünde darin, allein mit magnetfeldunterstützter Kathodenzerstäubung zu arbeiten, was dann möglich ist, wenn anstatt "balanzierter" Magnetronkathoden sogenannte "unbalanzierte" Magnetronkathoden verwendet und demgemäss ein optimiertes Magnetronbeschichtungsverfahren eingesetzt werden würde. 



  Das durch die vorliegende Erfindung angestrebte Ziel wäre damit aber allein noch nicht erreichbar, denn die der Er findung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Hartstoffbeschichtung zu schaffen, die zu einer im Vergleich mit bekannten TiAl-Nitrid-Beschichtungen wesentlichen Erhöhung der erreichbaren Schneidzeit, d.h. zu einer wesentlichen Verbesserung des Schneidverhaltens führt. 



  Gelöst wird diese Aufgabe nach dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch" dass beim Aufbringen von TiAl-Nitrid-Schichten den abgeschiedenen Metallen Titan (Ti) und Aluminium (A1) etwa zwischen 0,5 und 4 Atomprozent zumindest eines der refrektären Metalle Niob (Nb), Tantal (Ta) oder Wolfram (W) beigemischt wird. 



  Das durch diese definierte Beimischung eines der hitzbeständigen Metalle (Nb, Ta oder W) erzielte Ergebnis ist ausserordentlich überraschend, da das Schneidverhalten beschichteter Schneidwerkzeuge derart verbessert wird, dass sich durchaus eine Verdoppelung der Stand- bzw. Schneidzeit erzielen lässt. Die definierte Beimischung der hitzbeständigen Metalle (Nb, Ta oder W) erfolgt mittels kathodischer Bogenentladung in einem kombinierten Beschichtungsprozess, wobei die Metalle (Ti und Al) mittels unbalanzierten Magnetrons abgeschieden werden. 



  Die durch die Erfindung erzielten vorteilhaften Resultate sind in Fig. 1 anhand eines Beispiels des Schneidverhaltens einer Wendeschneidplatte dargestellt, wobei als beigemischtes Zusatzmaterial Niob verwendet wurde. 



  Die Darstellung zeigt den Freiflächenverschleiss beim Drehen über der Schneidzeit, und es ist deutlich zu erkennen, dass im Vergleich zu einer bekannten TiAl-Nitrid-Schicht die erfindungsgemäss erzeugte TiAl-Nb-Nitrid-Schicht nahezu eine Verdoppelung der Schneidzeit bei gleichem Freiflächenverschleiss erbringt. 

Claims (4)

1. Verfahren zum Aufbringen einer Hartstoffbeschichtung auf Substrate, insbesondere auf Schneidwerkzeuge aus Schnellarbeitsstahl, oder Hartmetall, dadurch gekennzeichnet, dass beim Aufbringen von TiAl-Nitrid-Schichten den abgeschiedenen Metallen Titan (Ti) und Aluminium (Al) zwischen 0,5 und 4 Atomprozent zumindest eines der hitzbeständigen Metalle Niob (Nb), Tantal (Ta) oder Wolfram (W) beigemischt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beimischung des hitzbeständigen Metalls oder der hitzebeständigen Metalle mittels kathodischer Bogenentladung in einem kombinierten Beschichtungsprozess erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Metalle Titan und Aluminium während des Beschichtungsprozesses mittels unbalanzierten Magnetrons abgeschieden werden.

4.

Schneidwerkzeug mit einer Oberflächen-Hartstoffbeschichtung aus TiAl-Nitrid, hergestellt nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der TiAl-Nitrid-Schicht zumindest eines der hitzebeständigen Metalle Nb, Ta oder W in einem Anteil zwischen 0,5 und 4 At% beigemischt ist.