DE10119926A1 - Verfahren zur Optimierung der Zusammensetzung und/oder der mechanischen Eigenschaften einer oder mehrerer Schichten auf einem Substratkörper und Verwendung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Optimierung der Zusammensetzung und/oder der mechanischen Eigenschaften einer oder mehrerer Schichten auf einem Substratkörper und Verwendung dieses VerfahrensInfo
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Abstract
Zur Optimierung der Zusammensetzung und/oder der mechanischen Eigenschaften einer oder mehrerer Schichten, die mittels eines PVD-, CVD- und/oder PCVD-Verfahrens auf einem Substratkörper, insbesondere aus einem hartmetall, Cermet, einer Keramik- oder einer Metallegierung abgeschieden werden, wird vorgeschlagen, daß mittels zwei oder drei unter unterschiedlichen Richtungen auf eine ebene Oberfläche eines Probekörpers gerichteten Aufdampfquellen eine ein- oder zweidimensional kontinuierlich gradierte Schicht oder Schichtfolge abgeschieden wird, die dann punkt- oder strichweise einer Materialprüfung unterzogen wird und wonach die gemäß den gestellten Anforderungen günstigste Konstellation ausgewählt wird. Dieses Verfahren ist insbesondere zur Optimierung der Beschichtung von Schneideinsätzen zum Zerspanen verwendbar.
Description
Nach dem Stand der Technik ist es bekannt, daß auf den
Gebrauchszweck abgestimmte Beschichtungen die gewünschten
Eigenschaften eines Körpers verbessern können. Insbesondere bei
Schneideinsätzen, die für die spanende Bearbeitung von Werk
stücken eingesetzt werden, sind Beschichtungen bekannt, welche
die Schneideigenschaften sowie die Standzeit des Schneideinsat
zes erheblich verbessern. Typische Beispiele hierfür sich Car
bide, Nitride, Carbonitride, Oxicarbonitride der Element der
IVa- bis VIa-Gruppe des Periodensystemes, aber auch keramische
Werkstoffe wie Aluminium- oder Yttrium-Oxid. Die jeweils aufge
tragenen Schichten können einlagig oder auch mehrlagig sein.
Beschichtungen können mittels des sogenannten Physical Vapour
Deposition- oder des Chemical Vapour Deposition-(PVD- bzw.
CVD-)Verfahrens aufgetragen werden. Die chemischen Aufdampfver
fahren werden zum Teil plasmaunterstützt durchgeführt (soge
nannte PCVD-Verfahren). Die Wahl des Beschichtungsmateriales
sowie des Substratkörpers richten sich nach den jeweiligen Zer
spanungsbedingungen, insbesondere nach dem Material des zu
bearbeitenden Werkstückes, den angewendeten Zerspanungsverfah
ren (Drehen, Fräsen, Bohren) sowie den Zerspanungsparametern,
wie z. B. der Schnittgeschwindigkeit, dem Vorschub etc.. Auch
Haftfestigkeiten der Schichten aufeinander bzw. der Beschich
tung auf den Substratkörper, unerwünschte Diffusionen, zu deren
Vermeidung sogenannte Diffusionssperren, z. B. aus TiN oder
TiCN, verwendet werden, thermische Ausdehnungskoeffizienten der
unterschiedlichen Materialien sowie die Gefügestruktur der
Beschichtung spielen eine Rolle.
Um die aus einem Substratkörper und einer hierauf abgeschiede
nen Beschichtung bestehenden Verbundkörper jeweils optimieren
zu können, sind praktische Erprobungen unerläßlich. Nachdem die
grundsätzlichen Eigenschaften der verschiedenen Beschichtungen,
wie z. B. der Carbide, Nitride oder Carbonitride verschiedener
Metalle oder auch Al2O3, bekannt sind, besteht ein wachsendes
Interesse an solchen Schichten, in denen zusätzliche Metalle
oder andere Stoffe eingebaut sind, oder an Mischstrukturen, wie
z. B. solchen Schichten, in denen α- und γ-Formen oder auch
teilweise amorphe Strukturen nebeneinander auftreten. Schichten
unterschiedlicher Zusammensetzung, Strukturen und Morphologien
können durch Variation der Verfahrensparameter sowie den für
die Abscheidung verantwortlichen Stoffe, die ggf. Präkursoren
sind, erzeugt werden. Um hier eine optimale Auswahl zu treffen,
ist es nach dem Stand der Technik bisher erforderlich, jeweils
mindestens eine Probekörper zu beschichten und dessen Eigen
schaften zu untersuchen. Dies ist, z. B. für Härteprüfungen,
extrem Zeit- und kostenaufwendig.
In der WO 98/47613 wird daher zur Untersuchung von mittels PVD
abgeschiedenen Schichten ein Maskenverfahren angewendet, bei
dem jeweils nur ein quadratisches oder rechteckiges Feld als
Teil einer größeren Substratfläche mittels einer Apertur frei
gelegt ist, das in einem ersten Beschichtungsgang unter Verwen
dung von zwei Sputter-Quellen beschichtet wird. Nach Abschei
dung einer gewünschten Schichtdicke wird die Apertur zu dem
nächsten, noch freien Feld weiterbewegt, wonach die Beschich
tungsbedingungen (Reaktoratmosphäre oder auch Sputter-Abschei
dung) geändert werden. Diese Verfahrensweise wird sukzessive
fortgesetzt, bis ein matrixartiges Raster fertiggestellt ist,
in dem die einzelnen Felder unterschiedliche Schichtzusammen
setzungen oder Schichtdicken aufweisen. Anschließend kann die
Leitfähigkeit, Superleitfähigkeit, der Widerstand, die thermi
sche Leitfähigkeit, die Anisotropie, die Härte, die Kristallstruktur,
die optische Transparenz, die magnetischen Eigen
schaften wie die Permeabilität oder Koerzivität, die dielektri
schen Eigenschaften oder ähnliches untersucht werden.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Alternative zum
eingangs genannten Verfahren zu finden, um für gewünschte
Anwendungszwecke, insbesondere Zerspanungswerkzeuge Beschich
tungsoptimierungen vornehmen zu können. Diese Aufgabe wird mit
dem Verfahren nach Anspruch 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird mittels zwei oder drei unter unterschied
lichen Richtungen auf eine ebene Oberfläche eines Probekörpers
gerichteten Aufdampfquellen eine ein- oder zweidimensional kon
tinuierlich gradierte Schicht oder Schichtfolge abgeschieden,
die dann punkt- oder strichweise einer Materialprüfung unterzo
gen wird und wonach die gemäß den gestellten Anforderungen gün
stigste Konstellation ausgewählt wird.
Während das aus der WO 98/47613 bekannte Verfahren im wesentli
chen auf den einzelnen beschichteten Feldern einheitliche
Schichtzusammensetzungen schafft und lediglich die mit einem
Beschichtungsvorgang beschichtete Fläche minimiert, so daß die
gesamte Oberfläche eines Probekörpers für unterschiedliche
Beschichtungen zur Verfügung steht, nutzt das erfindungsgemäße
Verfahren die Tatsache aus, daß aufgrund der räumlich unter
schiedlichen Ortskoordinaten, an denen zwei oder drei Aufdampf
quellen im Beschichtungsreaktor angeordnet sind, und zusätzlich
aufgrund der unterschiedlichen Ausrichtung der Aufdampfquellen
im Beschichtungsreaktor unterschiedliche Atmosphärenbedingungen
(insbesondere hinsichtlich der Gaszusammensetzung) herrschen,
die jeweils lokal auf der Oberfläche des Probekörpers zu unter
schiedlichen Abscheidungen führen, ohne daß hierbei diskrete
Übergänge von Abscheidungsort zu Abscheidungsort in Kauf genom
men werden müssen. Die Schichtzusammensetzungen entlang einer
Linie auf dem Probekörper ändern sich vielmehr ortsabhängig mit
einem kontinuierlichen Gradienten. Nachteiligerweise wird zur
Homogenisierung der sukzessive abgeschiedenen Schichten ein
Temperschritt benötigt, in dem die mittels der verwendeten Mas
kentechnik abgeschiedenen Multilayer durch Interdiffusion zu
homogenen Phasen umgewandelt werden. Dabei verlieren diese
Schichten ihre vorherige Identität. Insbesondere sind mit dem
in der WO 98/47613 beschriebenen Verfahren keine metastabilen
Schichten wie z. B. viele Hartstoffschichten realisierbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist grundsätzlich für PVD- oder
CVD-Schichten oder auch Mehrfachschichten verwendbar, ein
schließlich solcher Schichten, die im Wechsel mittels PVD und
CVD (einschließlich PCVD) aufgetragen worden sind. Bevorzugt
werden jedoch bei diesem Verfahren CVD-Beschichtungen bzw.
PCVD-Beschichtungen untersucht, da hierbei über die Menge und
Einströmgeschwindigkeit der für die Abscheidung benötigten Gase
größere Einflußmöglichkeiten als beim PVD-Verfahren bestehen.
Vorzugsweise werden mittels des genannten Verfahrens die late
ral gradierten Schichten oder Schichtfolgen während oder nach
der Abscheidung gezielt ortsabhängig inhomogen erwärmt und/oder
verschiedenen elektrischen oder magnetischen Feldern ausge
setzt. Anisotherme Abscheidebedingungen, die punktweise mittels
eines Laserstrahles oder einer fokussierenden Heizlampe gezielt
an der Probekörperoberfläche erzeugt werden können, können
somit zur Erzeugung unterschiedlicher Schichten bzw. bei einer
Nachbehandlung zur Untersuchung der jeweiligen Reaktion
bestimmter Schichtzusammensetzungen und -gefüge getestet wer
den. Aufgrund des ortsabhängigen kontinuierlichen Schichtgra
dientenverlaufes lassen sich somit auf einem Probekörper weit
aus mehr Schichtzusammensetzungen und -gefüge sowie anschlie
ßende Untersuchungen hieran realisieren, als dies bei sukzes
sive auf einzelnen kleinen Feldern aufgetragenen homogenen
Schichtfeldern der Fall ist. Entsprechendes gilt für die Ein
flußmöglichkeiten durch elektrische und/oder magnetische bzw.
elektromagnetische Felder, soweit die Beschichtungsmaterialien
oder die hierzu verwendeten Ausgangsstoffe dielektrischen oder
magnetischen Charakter haben.
Insbesondere schließt die vorliegende Erfindung lokale Änderun
gen der Abscheidebedingungen auf der Probekörperoberfläche zur
Abscheidung von Schichten ein, die zwar eine identische chemi
sche Zusammensetzung, wie z. B. Al2O3, aufweisen, sich jedoch
strukturell und morphologisch im Gefüge unterscheiden. Auch
hier lassen die Versuchsbedingungen lateral sich kontinuierlich
ändernde Gradienten zu.
Bevorzugt wird das Verfahren zur Optimierung der Beschichtung
eines Substratkörpers verwendet, der als Schneideinsatz zum
Zerspanen eingesetzt wird. Betreffende Schneideinsätze besitzen
eine Auflagefläche, drei oder mehr Seitenflächen sowie eine
Spanfläche. Die Spanfläche sowie mindestens eine Seitenfläche,
im Regelfall alle Seitenflächen, bilden Schneidkanten, von
denen zwei benachbarte Schneidkanten über eine Schneidecke ver
bunden sind. Neben drei- bzw. viereckigen Grundformen sind
hiervon abgeleitete Formen mit oder ohne zusätzlichen Spanform
elementen auf der Spanfläche bekannt. Solche Schneideinsätze
können einen aus einem Hartmetall, einer Keramik, einem Cermet
oder einem Stahl bestehenden Substratkörper besitzen, der mit
einer Beschichtung aus einem Hartstoff, einer Keramik oder auch
sogenannten Festschmierstoffschichten, wie beispielsweise MoS2,
beschichtet sein kann. Die Anzahl der Schichten sowie das
Beschichtungsmaterial werden auf den Bedarfszweck abgestimmt.
Die vorliegende Erfindung soll im folgenden anhand von Ausfüh
rungsbeispielen näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung von drei in einem
PVD-Verfahren verwendeten Aufdampfquellen in
räumlichem Bezug zu einer Probekörperoberflä
che,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer CVD-
Beschichtungsanordnung,
Fig. 3 eine Ansicht eines in einem Reaktor angeordne
ten, beschichteten Probekörpers, der zur
Erzeugung mit sich graduell ändernden
Strukturen der Beschichtung mittels eines Ofens
temperaturbehandelt wird und
Fig. 4 eine Draufsicht auf einen lokal unterschiedlich
temperaturbehandelten, beschichteten Probekör
per.
PVD-, CVD- und plasmaunterstützte CVD-Anlagen sind grundsätz
lich bekannt, so daß hierauf nicht näher eingegangen werden
soll.
Beim Kathodenzerstäuben (Sputtern) werden Atome oder Atmoclu
ster von der Oberfläche eines Stoffes unter Bestrahlung mit
beschleunigten Ionen abgedampft. In dem in Fig. 1 dargestellten
Fall werden drei räumlich ausgerichtete Aufdampfquellen 10, 11
und 12 unterschiedlicher Materialien, z. B. aus Sb, Ge und Te
verwendet. Die zwischen diesen Aufdampfquellen und dem Probe
körper 13 mit einer planaren Oberfläche angelegte Gleichspan
nung führt zur Abscheidung der jeweils erzeugten Stoffe bzw.
Stoffverbindungen. Da der räumliche Abstand zwischen den
genannten Aufdampfquellen zu diversen Punkten der Oberfläche
des Probekörpers 13 unterschiedlich groß ist, werden bei gerin
geren Abständen zu der jeweiligen Aufdampfquelle 10, 11 oder 12
größere Metall-Gehalte abgeschieden als im weiter hiervon ent
fernten Bereich. Zur Vergrößerung des natürlichen Gradienten in
der Schicht kann ggf. ein Blendensystem 30 zwischen den Auf
dampfquellen eingefügt werden. Durch geeignete Anpassung des
Blendensystemes an den angestrebten Gradienten können so sowohl
Schichten mit kleinem lateralen Gradienten als auch solche mit,
im Vergleich zum natürlichen Gradienten, stark verbreiterter
Dehnung erzeugt werden. Analoges gilt für die Verwendung einer
gasförmigen Zuführung der Edukte in CVD-Prozessen. Die jewei
lige Zusammensetzung der abgeschiedenen Metalle ändert sich
entlang einer Linie auf der Probekörperoberfläche kontinuier
lich, so daß je nach Oberflächenort unterschiedliche Metall-
Gehalte in Form von Legierungen auftreten. Zur Erzeugung einer
Hartstoffschicht auf dem Probekörper 13 können beispielsweise
Ti-Al- und Si-Aufdampfquellen 10 bis 12 in einer Stickstoffat
mosphäre eingesetzt werden. Für analytische Zwecke sind bei
PVD-Beschichtungen von planaren Substratkörpern maximal drei
Aufdampfquellen sinnvoll, zur Beschichtung komplexer Bauteile,
wie z. B. von Wendeschneidplatten mit unterschiedlichen Zusam
mensetzungen an den Schneidkanten, ggf. entsprechend mehr. Mit
der in Fig. 1 gewählten Beschichtungsanordnung lassen sich kon
tinuierlich entlang einer Linie oder in der Fläche ändernde
Zusammensetzungsgradienten erzeugen.
Entsprechendes gilt, wenn mit einem chemischen Aufdampfverfah
ren (CVD) gearbeitet wird. Im Unterschied zu dem vorgenannten
PVD-Verfahren werden gasförmige Ausgangsmaterialien, sogenannte
Präkursoren, in einen Reaktorraum geleitet, in dem die in der
Gasphase vorhandenen Substanzen zu einem neuen Stoff reagieren,
der sich dann auf dem Substratkörper abscheidet. So reagieren
beispielsweise TiCl4 und CH4, die zusammen mit einem sogenann
ten Trägergas (z. B. Ar, H2) in den Reaktionsraum eingeleitet
werden, zu TiC. In Fig. 2 sind zur Gaseinleitung drei mit ent
sprechenden Versorgungsleitungen verbundene Zuführtrichter 14,
15 und 16 vorgesehen, über die die gasförmigen Ausgangsmateria
lien in ein erzeugtes Plasma eingeleitet werden. Über den Ein
laß 17 wird ein Inertgas, z. B. Ar, zugeführt. Die Zusammenset
zung der abgeschiedenen Stoffe ist über verschiedene Verfah
rensparameter steuerbar.
Fig. 3 zeigt exemplarisch eine Anordnung zur gezielt inhomoge
nen Erwärmung eines planaren Substratkörpers 18, der in einem
Reaktor 19 angeordnet ist und mittels eines Ofens 20 bzw. einer
fokussierten Heizquelle punkt- oder linienweise erwärmt werden
kann. Auf diesem Substratkörper 18 wurden als Funktion des
Ortes strukturell und morphologisch unterschiedliche Al2O3-
Modifikationen abgeschieden, nämlich im Bereich 21 amorphes
Al2O3, im Bereich 22 γ-Al2O3 und im Bereich 23 α-Al2O3.
Fig. 4 zeigt in einer Draufsicht einen beschichteten Substrat
körper 24, dessen Oberfläche im Bereich 25 auf eine maximale
Temperatur erwärmt worden ist, in Richtung des Pfeiles 26 nimmt
die bei der Beschichtung eingestellte Oberflächentemperatur
generell ab, so daß in einer ersten Zone 27 α-Al2O3, in einer
weiteren Zone 28 γ-Al2O3 und einer äußeren Zone 29 amorphes
Al2O3 abgeschieden wurde. Die jeweiligen Übergänge zwischen den
genannten Zonen weisen graduell abnehmende bzw. zunehmende .
Al2O3-Mischmodifikationen auf.
Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß
sowohl zu analytischen Zwecken auf der Oberfläche eines einzi
gen Probekörpers oder auch zur Erzeugung einer den tatsächli
chen Bedarfsfällen angepaßten Beschichtung eines Substratkör
pers sich graduell in der Zusammensetzung, der Struktur und der
Morphologie kontinuierlich sich ändernde Schichten erzeugt wer
den können, womit mehrfache Beschichtungsgänge sowie aufwendige
Arbeitsverfahren eingespart werden können. So kann mittels
einer Analyse eines Probekörpers die optimale chemische Zusam
mensetzung oder Schichtstruktur für einen Verschleißkörper
ermittelt werden, beispielsweise durch Härtetests oder lokal
auf der Oberfläche einwirkende Verschleißprüfungen.
Die Erzeugung von Schichtgradienten ist jedoch auch für dem
Verschleiß ausgesetzte Verbundkörper von Bedeutung. So ist es
bei Zerspanungswerkzeugen bekannt, daß die abrasive und/oder
thermische Belastung entlang der Schneidkante und auf der Span
fläche unterschiedlich groß ist, so daß entsprechend den unter
schiedlichen Belastungen ein Schichtzusammensetzungsgradient
gewählt werden kann, beispielsweise um die Verschleißbeständig
keit bzw. Standzeit eines Werkzeuges zu erhöhen.
Mit den vorbeschriebenen Verfahren bzw. Anordnungen sind
folgende Untersuchungen durchgeführt worden:
Zur PVD-Abscheidung von (Ti,Al)N mit einem eindimensionalen
Gradienten der Beschichtungszusammensetzung ist auf einem HSS-
Stahl bei einer Substrattemperatur von 100°C, einer Bias-
Spannung von -40 V, einem Ar-Druck von 0,36 Pa und einem
N-Druck von 0,11 Pa unter Verwendung von Ti- und Al-Target die
Beschichtung erzeugt worden. Untersuchungen der Beschichtungen
haben ergeben, daß die Oxidationsbestätigung der abgeschiedenen
(Ti,Al)N-Schicht mit zunehmendem Al-Gehalt der Schicht
kontinuierlich zunimmt. Im Bereich zwischen 70 und 80 Mol-% AlN
in der vorgenannten Beschichtung kommt es aufgrund von
Rißbildung zu innerer Oxidation. Bei höheren AlN-Gehalten sinkt
die Neigung zur Rißbildung deutlich bzw. verbessert sich die
Oxidationsbeständigkeit.
Unter Verwendung von drei Targets aus Titan, Aluminium und
Hafnium in einem PVD-Prozeß (Anordnung entsprechend Fig. 1)
sind (Ti,Al,Hf)N-Schichten abgeschieden worden, die
"zweidimensionale Zusammensetzungsgradienten" aufwiesen. Der
Substratkörper bestand aus einem HSS-Stahl, der auf 200°C
während der Beschichtung erwärmt worden ist. Die Spannung sowie
die partiellen Gasdrücke in der Reaktoratmosphäre waren wie im
Beispiel 1 gewählt.
Bei Untersuchung der abgeschiedenen, einen Gradienten in beiden
Flächenrichtungen aufweisenden Schicht konnte festgestellt wer
den, daß der Einbau von Al in die TiN-Struktur zu einer Verrin
gerung des Gitterparameters der kubischen Struktur führt, wäh
rend durch den Einbau von Hf das Gitter aufgeweitet wird.
Höhere Hf-Gehalte führen zu einer Ausbildung des Zweiphasenge
bietes bei etwa 10 Mol-% geringeren AlN-Gehalten. Gleichzeitig
wird das Zweiphasengebiet deutlich verbreitert.
In einem weiteren Versuch ist eine (Ti,Al)N-Schicht mit einem
Temperatur- und eindimensionalen Zusammensetzungsgradienten
(gemäß Anordnung nach Fig. 3) abgeschieden worden. Als Sub
stratkörper diente ein HSS-Stahl, dessen Oberfläche durch die
verwendete Heizquelle auf Substrattemperaturen erwärmt wurde,
die im Bereich der maximalen Erwärmung bei 700°C und zu weiter
von der Heizquelle entfernten Bereichen graduell bis auf 100°C
abnahmen. Die angelegte Spannung betrug -10 V. Ansonsten wurden
dieselben Verfahrensparameter wie in Beispiel 1 gewählt.
Anhand des derart hergestellten beschichteten Substratkörpers
konnte festgestellt werden, daß das Zweiphasengebiet zwischen
kubischer und hexagonaler Struktur sich mit steigender Tempera
tur verbreitert. Bis zu Bereichen mit Abscheidetemperaturen von
500°C lassen sich etwa 63 Mol-% AlN in der kubischen Struktur
lösen. Höhere Temperaturen führen zu einem Sinken der Löslich
keit. Bei einer Abscheidetemperatur von 700°C beträgt die
maximale Löslichkeit von AlN in (Ti,Al)N etwa 53 Mol-% AlN.
In einem weiteren Versuch ist eine plasmaunterstützte CVD-
Abscheidung einer (Ti,Al)N-Schicht mit eine eindimensionalen
Zusammensetzungsgradienten auf einem HSS-Substrat unter
Verwendung folgender Parameter erzeugt worden:
Substrattemperatur: 510°C, verwendete Gasmischung: TiCl4- AlCl3-H2-N2-Ar, Gesamtdruck: 150 Pa, 0,123 slh-1 TiCl4-Fluß, 0,369 slh-1 AlCl3-Fluß, 480 V Entladespannung.
Substrattemperatur: 510°C, verwendete Gasmischung: TiCl4- AlCl3-H2-N2-Ar, Gesamtdruck: 150 Pa, 0,123 slh-1 TiCl4-Fluß, 0,369 slh-1 AlCl3-Fluß, 480 V Entladespannung.
Härteuntersuchungen der Schichten zeigten, daß mit steigendem
AlN-Gehalt die Härte von 2000 HV auf 4000 HV anstieg. Maximale
Härtewerte werden im Zweiphasengebiet zwischen kubischer und
hexagonaler Phase gefunden.
Für die Herstellung optischer Datenspeicher ist in einem weite
ren Versuch eine PVD-Abscheidung von Ge-Sb-Te-Schichten mit
einem zweidimensionalen Zusammensetzungsgradienten auf einem
Si(111)-Substratkörper unter Verwendung von Ge-, Sb- und
Te-Targets bei einem Ar-Druck von 1 Pa hergestellt und unter
sucht worden. Hierbei konnte festgestellt werden, daß die
Löschgeschwindigkeit des optischen Datenspeichers bei der
Zusammensetzung Ge2Sb2Te5 maximal ist. An dieser Stelle ist die
Schreibgeschwindigkeit minimal. Eine optimale Gesamtperformance
ergibt sich auf dem quasibinären Schnitt GeTe-Sb2Te3 bei Zusam
mensetzungen zwischen Ge2Sb2Te5 und Ge1Sb2Te4.
Claims (5)
1. Verfahren zur Optimierung der Zusammensetzung und/oder der
mechanischen Eigenschaften einer oder mehrerer Schichten,
die mittels eines PVD-, CVD- und/oder PCVD-Verfahrens auf
einem Substratkörper, insbesondere aus einem Hartmetall,
Cermet, einer Keramik oder einer Metallegierung, abge
schieden werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels zwei oder drei unter unterschiedlichen Rich
tungen auf eine ebene Oberfläche eines Probekörpers
gerichteten Aufdampfquellen eine ein- oder zweidimensional
kontinuierlich gradierte Schicht oder Schichtfolge abge
schieden wird, die dann punkt- oder strichweise einer
Materialprüfung unterzogen wird und wonach die gemäß den
gestellten Anforderungen günstigste Konstellation ausge
wählt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
lateral gradierten Schichten oder Schichtfolgen während
oder nach der Abscheidung gezielt ortsabhängig inhomogen
erwärmt und/oder verschiedenen elektrischen und/oder
magnetischen Feldern ausgesetzt werden.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß durch lokale Änderungen der Abscheide
bedingungen auf dem Probekörper strukturell und morpholo
gisch Schichten mit graduell kontinuierlich sich änderndem
Gefüge abgeschieden werden.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Aufdampfquellen aus zwei oder meh
reren Gaszuführeinrichtungen für den Einlaß und die Zusammensetzung
der für die chemischen Reaktionen benötigten
Gase in einem CVD- oder plasmaunterstützten CVD-(PCVD-)
Prozeß bestehen.
5. Verwendung des in einem der Ansprüche 1 bis 4 beschriebe
nen Verfahrens zur Optimierung der Beschichtung eines Sub
stratkörpers zu einem als Schneideinsatz zum Zerspanen
einsetzbaren Verbundkörpers.
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Applications Claiming Priority (1)
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DE2001119926 DE10119926A1 (de) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | Verfahren zur Optimierung der Zusammensetzung und/oder der mechanischen Eigenschaften einer oder mehrerer Schichten auf einem Substratkörper und Verwendung dieses Verfahrens |
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DE2001119926 Withdrawn DE10119926A1 (de) | 2001-04-23 | 2001-04-23 | Verfahren zur Optimierung der Zusammensetzung und/oder der mechanischen Eigenschaften einer oder mehrerer Schichten auf einem Substratkörper und Verwendung dieses Verfahrens |
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