DE102005049393B4

DE102005049393B4 - Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substratkörpers, Substratkörper mit einer Beschichtung und Verwendung des beschichteten Substratkörpers

Info

Publication number: DE102005049393B4
Application number: DE102005049393.9A
Authority: DE
Inventors: Dr. Berg Hendrikus van den; Dr. Westphal Hartmut; Volkmar Sottke; Doris Lenk
Original assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Current assignee: Kennametal Widia Produktions GmbH and Co KG
Priority date: 2005-10-15
Filing date: 2005-10-15
Publication date: 2019-08-08
Anticipated expiration: 2025-10-16
Also published as: CN101305112A; WO2007045209A1; US8012535B2; US20090042059A1; JP5184364B2; EP1934382A1; CN101305112B; DE102005049393A1; JP2009511283A

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substratkörpers durch CVD-Abscheidung mindestens einer Schicht aus einem Carbonitrid eines Metalls der Gruppen IVa bis VIa des Periodensystems, wobei in der Gasatmosphäre mindestens ein organischer Kohlenstoff- und mindestens ein organischer Stickstoffträger vorhanden sind, wobei der Kohlenstoffträger ein monozyklischer Kohlenwasserstoff ist und ein Verhältnis des organischen Stickstoffträgers zum monozyklischen Kohlenwasserstoff zwischen 1:2 und 1:10 liegt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substratkörpers durch CVD-Abscheidung mindestens einer Schicht aus einem Carbonitrid eines Metalls der IVa-Vla-Gruppe des Periodensystems.
Die Erfindung betrifft ferner einen beschichteten Substratkörper sowie dessen Verwendung.
Hartstoffbeschichtungen sind seit langem bekannt und dienen dazu, die Verschleißbeständigkeit eines Körpers an der Oberfläche zu erhöhen. Insbesondere bei Substratkörpern, die als Schneidwerkzeuge verwendet werden, wird seit Jahren eine ein- oder mehrlagige Oberflächenbeschichtung mit Erfolg verwendet. Zu den bekanntesten Verschleißschutzschichten gehören TiCN und TiC.
In der DE 25 05 007 A1 sowie der DE 25 05 009 A1 wird beschrieben, dass anorganische Substrate mit Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden des Eisens, Bors, Siliziums oder der Übergangsmetalle der IVa-Vla-Gruppe des Periodensystems oder Derivate hiervon mit Kohlenstoff oder Stickstoff liefernden organischen Substanzen, gegebenenfalls in Gegenwart von weiteren Zusätzen, abgeschieden werden können. Als organische Kohlenstoff- und Stickstofflieferanten werden eine Vielzahl von Stoffen, unter anderem auch Cyanalkyl genannt. Derivate der genannten Metalle sollen in Form von Hydriden, Carbonylen, Carbonylhydriden, organometallischen Verbindungen und Halogeniden verwendet werden. Das chemische Abscheideverfahren (CVD) soll zwischen 500°C und 800°C ablaufen.
Unter anderem in der DE 25 05 008 A1 sowie der korrespondierenden US 4 016 013 A wird zusätzlich erwähnt, nach diesem Verfahren Diffusionsschichten aus Carbiden, Nitriden und/oder Carbonitriden herzustellen.
Nach dem Stand der Technik ist zudem bekannt, das CVD-Verfahren vorzugsweise bei Temperaturen zwischen 800°C und 1.000°C ablaufen zu lassen. Dieses sogenannte Mitteltemperatur-CVD-Verfahren hat den Vorteil, dass der Substratwerkstoff bei der Beschichtung nicht mehr, wie früher üblich, hohen Temperaturen ausgesetzt wird, bei denen zum Teil unerwünschte Gefügeänderungen des Substratkörpers stattfanden. Als Beispiel wird auf die EP 0 440 157 B1 verwiesen, worin ein Verfahren beschrieben wird, bei dem auf einen Cermetsubstratkörper zumindest eine Titancarbonitridschicht mittels CVD bei Temperaturen zwischen 700° bis 900°C aufgetragen werden soll, wobei im verwendeten CVD-Verfahren ein Acetonitril-haltiges Reaktionsgas neben Titantetrachlorid und Wasserstoff verwendet werden soll. Beim Abscheiden von TiCN-Schichten unter Verwendung des Mitteltemperaturverfahrens erhält man eine Beschichtung mit einer texturierten laminarförmigen Struktur, die eine hohe Verschleißfestigkeit besitzt.
Mitteltemperatur-CVD-Prozesse werden auch in den Dokumenten JJS- US 2002 / 0 012 818 A1 , US 6 472 060 B1 , EP 1 471 166 A2 und EP 1 471 165 A2 erwähnt, In diesen Dokumenten sind in der Gasphase unter anderem CO und CO₂ als Dotierungsmittel zugesetzt, womit im Wesentlichen eine Kornverfeinerung angestrebt wird.
TiC wird nach dem Stand der Technik zumeist unter Verwendung von CH₄ mittels CVD abgeschieden. In der DD 276 603 A3 wird zur Abscheidung von TiC die Verwendung eines C₆H₆ enthaltenden Gasgemisches vorgeschlagen. Benzol als Kohlenstoffträger kann in Verbindung mit Stickstoff oder Stickstoffderivaten auch zur Abscheidung von TiCN verwendet werden.
Untersuchungen an TiCN- und ZrCN-Schichten haben gezeigt, dass solche Schichten, die eine definierte Struktur aufweisen, bessere Verschleißeigenschaften als nichttexturierte Schichten haben. Die Texturierung der abgeschiedenen Carbonitridschicht lässt sich durch Auswahl der Reaktionspartner in der Gasphase steuern.
In dem Dokument „LEONHARDT, A.; WOLF, E.: Der Einfluss unterschiedlicher Kohlenwasserstoffe auf Darstellung, Struktur und Verschleißfestigkeit von CVD-TiCx-Hartstoffschichten. Mat.-wiss. u. Werkstofftech., Vol. 25, 1994, S. 79-85. DOI: 10.1002/mawe.19940250207.“ wird der Einfluss unterschiedlicher Kohlenwasserstoffe auf Darstellung, Struktur und Verschleißfestigkeit von CVD-TiC_x-Hartstoffschichten mit dem Ergebnis beschrieben, dass Gefüge und Struktur einer Hartstoffschicht in hohem Maße ihre mechanische Stabilitätshärte bzw. Verschleißfestigkeit bestimmen. Relativ grobkörnige TiC_x Schichten, die unter Verwendung von n-Heptan in der Gasphase hergestellt worden sind, zeigen ein relativ grobkörniges ausgeprägtes kolumnares Gefüge mit einer erhöhten Rissanfälligkeit. Dagegen zeigen mit Benzen hergestellte TiC_x-Schichten ein fein kristallines, granulares Gefüge mit einer hohen mechanischen Stabilität.
Die US 3 771 976 A offenbart ein Verfahren zum Herstellen eines mit Titancarbonitrid beschichteten Gegenstandes, bei dem ein Substrat in einer nicht oxidierenden Atmosphäre auf eine Temperatur von mindestens etwa 600 °C erwärmt wird und dann in Kontakt mit einem gasförmigen Strom gebracht wird, welcher Kohlenstoff, Titan, Wasserstoff und Stickstoff enthält. Kohlenstoff und Stickstoff werden in Form einer organischen Verbindung mit einer Kohlenstoff-Stickstoff-Bindung zugeführt, so dass sich auf dem Grundkörper eine feste Lösung von Titancarbonitrid ergibt.
Die US 2002 / 0 086 147 A1 betrifft beschichtetes Schneidwerkzeug, die eine Beschichtung mit einer TiCN-Schicht umfasst, wobei die TiCN-Schicht einen Stickstoffgradienten aufweist. Die TiCN-Schicht wird durch ein Verfahren erhalten, bei dem die Gaskonzentration eines reaktiven Gases aus CH₃CN, CH₄ und/oder N₂ und die Abscheidungstemperatur von 850 bis 950°C zu Beginn bis auf 960-1040°C am Ende TiCN-Abscheidung verändert wird.
Aus der EP 1 138 800 A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs bekannt, bei dem durch ein CVD-Verfahren eine Hartschicht auf einem Wolframkarbidhartmetall abgeschieden wird, wobei Ethan als Kohlenstoffquelle zur Abscheidung der Hartschicht verwendet wird, wahlweise zusammen mit Acetonitril, Propan oder Methan.
Die US 5 436 071 A beschreibt schließlich ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs, bei dem auf einem Substrat mit Hilfe eines Mitteltemperatur-CVD-Verfahrens eine Reaktionsschicht aus Titancarbonitrid bei Temperaturen von weniger als 900°C gebildet wird. Als Reaktionsgas dient ein Gemisch aus Titantetrachlorid, Stickstoff, Acetonitril und Wasserstoff.
Bei der Zerspanung von Gusseisen werden bevorzugt Substratkörper mit TiCN-Schichten eingesetzt, die einen hohen C-Gehalt besitzen. Wenn mit TiCN beschichtete Substratkörper für die Zerspanung von Stahl verwendet werden sollen, wird nach dem Stand der Technik ein TiCN mit einem erhöhten Stickstoffgehalt ausgewählt.
Bei dem bekannten CVD-Verfahren kann das C/N-Verhältnis in TiCN-Schichten durch Variation der Gasmengen an N₂ (als einzigem Stickstoff-Donator) und CH₄ (als einzigem Kohlenstoff-Donator) in der Gasphase gesteuert werden, jedoch erhält man hierbei eine TiCN-Schicht mit isotropen Eigenschaften, die eine schlechtere Verschleißbeständigkeit als TiCN-Schichten mit anisotropen Eigenschaften besitzen.
Ausgehend von dem vorbeschriebenen Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem eine Schicht bzw. ein Schichtsystem mit hoher Verschleißfestigkeit herzustellen ist. Ferner soll es Aufgabe sein, einen entsprechenden beschichteten Substratkörper sowie dessen Verwendung anzugeben.
Die erstgenannte Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Weiterbildungen dieses Verfahrens werden in den Ansprüchen 2 bis 15 beschrieben. Erfindungsgemäß wird in der Gasatmosphäre während der CVD-Abscheidung neben einem organischen Stickstoffträger, vorzugsweise einem Nitril, zusätzlich organischer Kohlenstoffträger verwendet, wobei der Kohlenstoffträger ein monozyklischer Kohlenwasserstoff ist und ein Verhältnis des organischen Stickstoffträgers zum monozyklischen Kohlenwasserstoff zwischen 1:2 und 1:10 liegt.
Durch die Verwendung bestimmter Mischungsverhältnisse der organischen Kohlenstoff-Stickstoffträger, nämlich einerseits z.B. einem Nitril, insbesondere Acetonitril oder einem Amin, z.B. Äthylamin und/oder Dimethylamin oder stickstoffhaltige heterozyklische Kohlenwasserstoffen, z.B. Pyridinen oder Pyrimidinen oder Triazolen als Stickstoff-Donator, und einen monozyklischen Kohlenwasserstoff, z.B. Benzol, Toluol, Cyclohexan, Styrol als Kohlenstoff-Donator lässt sich das C/N-Verhältnis in der Carbinitridschicht gezielt einstellen (shifting), wobei die abgeschiedene Schicht anisotrop, d. h. texturiert ist.
Der nach diesem Verfahren hergestellte Substratkörper besitzt insbesondere eine Mikrohärte HV 0,05 von ≥2.500.
Erfindungsgemäß bevorzugte Anwendungsbereiche sind das Zerspanen, insbesondere das Drehen, Fräsen oder Bohren mit hohen Schnittgeschwindigkeiten über 250 m/min.
Insbesondere wird als Nitril in der Gasphase Acetonitril verwendet. Als monozyklischer Kohlenwasserstoff werden insbesondere Benzol oder Cyklohexan bevorzugt, jedoch lassen sich auch Toluol, Xylol, Styrol und/oder Mischungen aus den vorgenannten monozyklischen Kohlenwasserstoffen verwenden.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der Gasphase zusätzlich zu dem organischen Stickstoffträger und dem monozyklischen Kohlenwasserstoff freier Stickstoff in Form von N₂-Gas und/oder Kohlenmonoxidgas (CO) und/oder NH₃ zugesetzt. Durch diese Zusätze können die Korngröße weiterhin verfeinert und die Texturen und das C/N-Verhältnis in der TiCN-Schicht verändert werden.
Vorzugsweise wird die Beschichtung bei Temperaturen von 880°C bis 970°C, insbesondere bei 940°C bis 970°C aufgetragen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Gasatmosphärendruck während der Beschichtung zwischen 5kPa und 50kPa, vorzugsweise 10kPa gewählt.
Der Substratkörper kann aus einem Metall, einem Cermet, einem Hartmetall, einer Keramik oder einem kubischen Bornitrid (CBN) und Stahl bestehen.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist es sowohl möglich, dass die abgeschiedene Schicht die einzige Schicht auf dem Substratkörper ist, die Deckschicht von mehreren Schichten oder eine Zwischenschicht ist, insbesondere eine Diffusionssperre. Bei mehreren aufgetragenen Schichten können die einzelnen Schichten eine gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzung und/oder Struktur aufweisen.
Die Dicke einer einzigen Schicht oder einer von mehreren abgeschiedenen Schichten liegt vorzugsweise zwischen 0,1 µm und 15 µm. Die Gesamtdicke einer mehrlagigen Beschichtung beträgt erfindungsgemäß maximal 25 µm, insbesondere maximal 10 µm.
Die abgeschiedene Schicht oder die abgeschiedenen Schichten bestehen vorzugsweise aus einem Carbonitrid dessen Titans, Zirkoniums, Hafniums, Vanadiums oder Chroms oder aus Mischungskristalien hiervon.
Der nach den vorgehenden Verfahrensmerkmalen hergestellte Substratkörper besitzt erfindungsgemäß vorzugsweise eine Beschichtung mit einer Mikrohärte HV 0,05 von ≥2.500.
Wie noch dargelegt werden wird, ist der Schneideinsatz insbesondere für Zerspanungsarbeiten mit hohen Schnittgeschwindigkeiten geeignet.
Der beschichtete Substratkörper gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch als verschleißfestes Konstruktionsbauteil verwendet werden, wobei sich die Verschleißschutzschichten zusätzlich mit weiteren nach dem Stand der Technik bekannten Verschleißschutzschichten kombinieren lassen.
Sofern die Eigenspannung der Verschleißschutzschichten und/oder die Oberflächenqualität optimiert werden sollen, kann der beschichtete Körper nachbehandelt werden, insbesondere durch Strahlen oder Bürsten.
Weitere Vorteile und Ausführungsbeispiele der Erfindungen werden im Folgenden erläutert und anhand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1a, 2a und 3a jeweils Draufsichten von TiCN-Kornstrukturen, die in unterschiedlichen Versuchen erhalten wurden,
1b, 2b und 3b jeweils REM-Bruchgefügeaufnahmen entsprechender Kornstrukturen und
4 eine grafische Darstellung des Härteverlaufs verschiedener TiCN-Varianten in Abhängigkeit vom Benzolanteil in einem Acetonitril/Benzol-Gemisch.

In einem konkreten Ausführungsbeispiel ist ein Substratkörper verwendet worden, der aus einem Hartmetall der Zusammensetzung 85,3 Massen% WC, 2,7 Massen% Mischcarbide (d. h. Tantal-, Titan- und Niobcarbiden) und 12 Massen% Kobalt bestand. Dieser Körper ist in einem Beschichtungsreaktor bei Temperaturen zwischen 940°C und 970°C und einem Druck von 8kPa (80 mbar) einem CVD-Verfahren unterzogen worden, bei dem in unterschiedlichen Versuchsreihen das Verhältnis von Acetonitril (AN) zu dem Benzol (BZ) zwischen 1:0 und 0:1 variiert worden ist. Neben den genannten organischen Substanzen waren TiCl₄ sowie als Trägergas H₂ in der Gasatmosphäre enthalten.
In einer zweiten Versuchsreihe wurden unter ansonsten gleichen Versuchsbedingungen der Gasmischung aus Acetonitril und Benzol zusätzlich reiner Stickstoff und in einer weiteren Versuchsreihe Stickstoff und Kohlenmonoxid beigegeben. Der prozentuale Gasanteil an TiCl₄ betrug 2,3 Vol %, wohingegen der Benzolanteil zwischen 0,4 und 2,2 Vol % und der Acetonanteil zwischen 0,14 und 0,7 Vol % in der ersten Versuchsreihe, Rest jeweils H₂, variiert wurden.
In der dritten Versuchsreihe sind 20 Vol % Stickstoffgas und in einer vierten Versuchsreihe zusätzlich 1 % Kohlenmonoxid beigegeben worden (jeweils auf Kosten des Restanteils an Wasserstoff).
Vergleichende Untersuchungen haben ergeben, dass mit steigendem Benzolanteil (im Vergleich zu reinem Acetonitril) die Korngröße geringer wird, wobei sich die typisch grob laminar-ähnliche Struktur des aufgetragenen TiCN ändert und mit zunehmendem Benzolanteil zu feiner werdenden stengeligen bis plättchenförmigen TiCN-Kristallformen wechseln. Ein Vergleich der REM-Aufnahmen nach 1a, b zu 2a, b zeigt die Gefügeänderung. Während im ersten Fall bei gleichen Temperaturen und Drucken lediglich Acetonitril, aber kein Benzol, im Gasgemisch enthalten war, überwog bei der Beschichtung gemäß 2a, b der Benzolanteil.
Durch den Zusatz von Stickstoff zum Gasgemisch bei kleinem Benzolanteil und größerem Acetonitrilanteil (siehe REM-Aufnahmen nach 3a und b) war die Kornstruktur feiner als bei TiCN-Beschichtungen, die ohne Benzol- und Stickstoffanteile aufgetragen sind: die Zugabe von Stickstoff bewirkt lediglich eine laminar-ähnlichere Kornstruktur. Wird zusätzlich Kohlenmonoxid zugesetzt, ergibt sich eine weitere Kornverfeinerung mit Kornstrukturen ≤0,1 µm.
Verwendet man in der Gasphase neben dem Trägergas H₂ und TiCl₄ lediglich Acetonitril, erhält man beim abgeschiedenen TiCN eine <220>-Textur und Kombinationen aus <220> und <331>. Hieran ändert sich auch nichts, wenn Stickstoff oder Stickstoff und Sauerstoff in der Gasatmosphäre während der CVD-Abscheidung anwesend sind. Mit steigendem Benzolanteil im Gasgemisch kommt es jedoch zu einer Texturänderung, bei der vorwiegend <331>-Texturen, aber auch Kombinationen aus <222> - und <220> - Texturen gemessen werden. Bei geringem Benzolanteil wurden in dieser Versuchreihe auch Kombinationen aus <422>- und <331>-Texturen erhalten.
Wie durch den größeren Kohlenstoffanteil zu erwarten, wird bei steigendem Benzolanteil die Gitterkonstante des abgeschiedenen TiCN größer. Durch Zusatz von weiterem Stickstoff (N₂) in der Gasmischung und/oder weiterem CO-Zusatz können weitere Einflussnahmen auf die Gitterkonstante des abgeschiedenen TiCN genommen werden.
Entscheidend ist jedoch, dass die Härte der abgeschiedenen TiCN-Schicht deutlich gesteigert werden kann, was das Diagramm in 4 belegt. Bei TiCN-Abscheidungen, bei denen neben Acetonitril zusätzlich Benzol verwendet worden ist, konnte eine deutliche Steigerung der Härte erreicht werden, wobei die Härtekurve ein Maximum durchläuft, das etwa in dem Bereich liegt, in dem das Verhältnis zwischen Acetonitril zu Benzol zwischen 1:3 und 1:10 liegt. In diesem Bereich konnte durch Zugabe von Stickstoff und Kohlenstoff eine weitere Härtesteigerung in diesem Maximum erzielt werden, wobei die größte Härte erhalten wurde, wenn neben dem Metallchlorid und Wasserstoff Acetonitril, Benzol und Stickstoffgas in der Atmosphäre enthalten sind.

Bei den Verschleißversuchen sind jeweils Schneidkörper der Geometrie XPHT 160 412 untersucht worden, auf die die erfindungsgemäßen Beschichtungen aufgebracht worden sind. Der Schichtaufbau bestand einheitlich aus einem Hartmetallsubstratkörper der zuvor angegebenen Zusammensetzung sowie einer Schichtfolge TiN-TiCN-Al₂O₃. Alle Beschichtungen sind nach dem sogenannten Mitteltemperatur-CVD-Verfahren aufgebracht worden. In Tabelle 1 ist als MT-CVD ein Vergleichsschneidkörper herangezogen worden, bei dem zur Abscheidung der TiCN-Schicht ausschließlich Acetonitril, Titantetrachlorid und Wasserstoff als Trägergas verwendet worden sind. Hiermit sind solche Schneidkörper verglichen worden, die bei ansonsten gleichen Zusammensetzungen eine TiCN-Schicht aufweisen, welche in einer Gasatmosphäre abgeschieden worden sind, die kleine, mittlere sowie hohe Benzolanteile aufweist. Bei unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten sind mit einem Eckfräser Werkzeugstähle der Zusammensetzung 42CrMoV behandelt worden, wobei neben den unterschiedlichen Schnittgeschwindigkeiten eine Schnitttiefe von a_p = 2 mm und ein Zahnvorschub f_z = 0,25 mm/U gewählt wurden. Wie Tabelle I zu entnehmen ist, konnten die Standzeiten gegenüber der Referenzprobe (MT-CVD) in allen Versuchsreihen gesteigert werden, wobei maximale Standzeiten jeweils bei einem AN:BZ-Verhältnis vom 1:1 bis 1:10 und Schnittgeschwindigkeiten von 250 m/min erreicht worden sind. Tabelle I

Erqebnisse der Zerspanunqsversuche
		MT-CVD	AN:BZ < (1:2bis1:10)	AN: BZ 1:2 bis 1:10	AN: BZ >(1:2 bis1:10)
	Schnittgeschwindigkeit m/min	Standzeit min	Standzeit min	Standzeit min	Standzeit min
TiCl₄	250	38*	40	62	52
	280	22*	19	27	24
	315	14*	15	18	17
TiCl₄ + N₂	250		40	66	52
	280		25	51	39
	315		16	28	20
TiCl₄ + N₂ + CO	250			55
	280			40
	315			20

• Referenzprobe (MT-CVD)

Claims

Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Substratkörpers durch CVD-Abscheidung mindestens einer Schicht aus einem Carbonitrid eines Metalls der Gruppen IVa bis VIa des Periodensystems, wobei in der Gasatmosphäre mindestens ein organischer Kohlenstoff- und mindestens ein organischer Stickstoffträger vorhanden sind, wobei der Kohlenstoffträger ein monozyklischer Kohlenwasserstoff ist und ein Verhältnis des organischen Stickstoffträgers zum monozyklischen Kohlenwasserstoff zwischen 1:2 und 1:10 liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stickstoffträger Nitrile oder Amine oder heterozyklische Kohlenwasserstoffe oder Mischungen hiervon sind.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nitril Acetonitril ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Amine Äthylamin und/oder Dimethylamin sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die heterozyklischen Kohlenwasserstoffe Pyrimidin oder Pyridin oder Triazol sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der monozyklische Kohlenwasserstoff aus Benzol, Toluol, Xylol, Styrol und/oder Cyclohexan oder Mischungen hiervon besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich während der Beschichtung freier Stickstoff und/oder Kohlenmonoxid und/oder NH3 in die Gasatmosphäre geleitet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung bei Temperaturen von 880 °C bis 970 °C, vorzugsweise 940 °C bis 970 °C, aufgetragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasatmosphärendruck während der Beschichtung zwischen 5 kPa und 50 kPa, vorzugsweise 10 kPa, beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratkörper aus Metall, einem Cermet, einem Hartmetall, einer Keramik, einem kubischen Bornitrid oder Schnellstahl besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedene Schicht die einzige Schicht auf dem Substratkörper, die Deckschicht von mehreren Schichten oder eine Zwischenschicht, insbesondere eine Diffusionssperre ist oder eine Mehrzahl von Schichten gleicher oder unterschiedlicher Zusammensetzung und/oder Strukturen abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die einzige Schicht oder eine von mehreren abgeschiedenen Schichten eine Dicke von 0,1 µm bis 15 µm besitzt.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtdicke einer mehrlagigen Beschichtung ≤ 25 µm, insbesondere ≤ 10 µm beträgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschiedene(n) Schicht(en) aus einem Carbonitrid des Ti, Zr, Hf, V oder Cr oder aus Mischkristallen hiervon besteht/bestehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das C/N-Verhältnis der Carbonitridschicht durch gezielte Auswahl des Mischungsverhältnisses der Stickstoff- und Kohlenstoffträger entsprechend den gewünschten und zuvor ausgewählten Verschleißeigenschaften des Schneidstoffs eingestellt wird.
Substratkörper mit einer Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der Substratkörper nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 bis 15 hergestellt worden ist und die Beschichtung eine Mikrohärte HV 0,05 von ≥ 2.500 aufweist.
Substratkörper mit einer Beschichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet dass, die Beschichtung anisotrope Eigenschaften hat.
Verwendung des beschichteten Substratkörper nach Anspruch 16 oder 17 als Schneidkörper zum Zerspanen, vorzugsweise zum Drehen, Fräsen oder Bohren, insbesondere von Stahl- und Gusswerkstoffen, mit Schnittgeschwindigkeiten von ≥ 250 m/min.