DE102007042833A1

DE102007042833A1 - Blast-treated cutting insert and method

Info

Publication number: DE102007042833A1
Application number: DE200710042833
Authority: DE
Inventors: Helga Holzschuh
Original assignee: Walter AG
Current assignee: Walter AG
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2009-03-12
Also published as: WO2009034036A1

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes mit erhöhten Druckeigenspannungen sowohl in der Beschichtung als auch in dem Substratkörper und mit verbesserter Verschleißbeständigkeit und verbesserten Schneideigenschaften, insbesondere verbesserter Kammrißfestigkeit, bei dem man einen Hartmetall-, Cermet- oder Keramik-Substratkörper mittels eines PCVD- oder CVD-Verfahrens mit einer ein- oder mehrlagigen Beschichtung aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Carbonitriden, Oxinitriden, Oxicarbiden, Oxicarbonitriden, Boriden, Boronitriden, Borocarbide, Borocarbonitride, Borooxinitride, Borooxocarbide und/oder Borooxocarbonitride der Elemente der Gruppen IVa bis VIIa des Periodensystems und/oder des Aluminiums und/oder gemischtmetallischen Phasen und/oder Phasengemischen der vorgenannten Verbindungen beschichtet und den Substratkörper nach der Beschichtung einer Trocken- oder Naßstrahlbehandlung unter Verwendung eines körnigen Strahlmittels unterzieht, wobei die Härte des Strahlmittels gleich der Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist oder die Härte des Strahmittels größer als die Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist und unter der äußersten Schicht eine Schicht angeordnet ist, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wobei die über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, angeordnete(n) Schicht(en) durch die Strahlbehandlung wenigstens von Teilbereichen abgetragen wird (werden), die Gesamtschichtdicke der Beschichtung ...A method of making a cutting insert having elevated residual compressive stresses in both the coating and the substrate body and having improved wear resistance and improved cutting properties, in particular improved comb tear resistance, comprising a cemented carbide, cermet or ceramic substrate body by a PCVD or CVD method with a monolayer or multilayer coating of carbides, nitrides, oxides, carbonitrides, oxynitrides, oxicarbides, oxicarbonitrides, borides, boronitrides, borocarbides, borocarbonitrides, borooxynitrides, borooxocarbides and / or borooxocarbonitrides of the elements of groups IVa to VIIa of the Periodic Table and / or of Coated aluminum and / or mixed metallic phases and / or phase mixtures of the aforementioned compounds and subjected to the substrate body after the coating of a dry or wet blast treatment using a granular blasting agent, wherein the hardness of the blasting agent is equal to the hardness of the outermost layer of the coating or the hardness of the abrasive is greater than the hardness of the outermost layer of the coating and under the outermost layer is a layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting agent, wherein the above Hardness equal to the hardness of the blasting medium, arranged (s) layer (s) is removed by the blast treatment of at least partial areas, the total layer thickness of the coating ...

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Schneideinsätzen sowie die nach den Verfahren herstellbaren Schneideinsätze.The The invention relates to methods of making cutting inserts as well as the cutting inserts that can be produced by the method.

Schneideinsätze bestehen aus einem Hartmetall-, Cermet-, oder Keramiksubstratkörper, der in den meisten Fällen zur Verbesserung der Schneid- und/oder Verschleißeigenschaften mit einer ein- oder mehrlagigen Oberflächenbeschichtung versehen ist. Die Oberflächenbeschichtungen bestehen aus übereinander angeordneten Hartstofflagen oder -schichten aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Carbonitriden, Oxinitriden, Oxicarbiden, Oxicarbonitriden, Boriden, Boronitriden, Borocarbide, Borocarbonitride, Borooxinitride, Borooxocarbide und/oder Borooxocarbonitride der Elemente der Gruppen IVa bis VIIa des Periodensystems und/oder des Aluminiums, gemischtmetallischen Phasen sowie Phasengemischen der vorgenannten Verbindungen. Beispiele für die vorgenannten Verbindungen sind TiN, TiC, TiCN und Al₂O₃ Ein Beispiel für eine gemischtmetallische Phase, bei der in einem Kristall ein Metall teilweise durch ein anderes ersetzt ist, ist TiAlN. Die Beschichtung wird durch CVD-Verfahren (chemische Dampfphasenabscheidung), PCVD-Verfahren (Plasma-unterstützte CVD-Verfahren) oder PVD-Verfahren (physikalische Dampfphasenabscheidung) aufgebracht.Cutting inserts consist of a hard metal, cermet or ceramic substrate body, which in most cases is provided with a single or multi-layer surface coating in order to improve the cutting and / or wear properties. The surface coatings consist of superimposed hard material layers or layers of carbides, nitrides, oxides, carbonitrides, oxynitrides, oxicarbides, oxicarbonitrides, borides, boronitrides, borocarbides, borocarbonitrides, borooxynitrides, borooxocarbides and / or borooxocarbonitrides of the elements of groups IVa to VIIa of the periodic table and or the aluminum, mixed metallic phases and phase mixtures of the aforementioned compounds. Examples of the above-mentioned compounds are TiN, TiC, TiCN and Al ₂ O _3. An example of a mixed-metal phase in which one metal is partially replaced by another in one crystal is TiAlN. The coating is applied by CVD (chemical vapor deposition), PCVD (plasma assisted CVD) or PVD (physical vapor deposition).

In nahezu jedem Material herrschen Eigenspannungen infolge von mechanischer, thermischer und/oder chemischer Behandlung. Bei der Herstellung von Schneideinsätzen durch Beschichten eines Substratkörpers mittels CVD-Verfahren resultieren Eigenspannungen beispielsweise zwischen der Beschichtung und dem Substrat und zwischen den einzelnen Schichten der Beschichtung aus den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien. Die Eigenspannungen können Zugeigenspannungen oder Druckeigenspannungen sein. Beim Aufbringen einer Beschichtung mittels PVD-Verfahren werden zusätzliche Spannungen durch den Ionenbeschuß bei diesem Verfahren in die Beschichtung eingebracht. In mittels PVD-Verfahren aufgebrachten Beschichtungen herrschen in der Regel Druckeigenspannungen vor, wogegen CVD-Verfahren üblicherweise Zugeigenspannungen in der Beschichtung erzeugen.In almost every material has internal stresses due to mechanical, thermal and / or chemical treatment. In the preparation of cutting inserts by coating a substrate body By means of CVD methods, residual stresses result, for example between the coating and the substrate and between the individual Layers of the coating from the different thermal expansion coefficients of the materials. The residual stresses can tensile residual stresses or compressive stresses. When applying a coating By means of PVD methods, additional voltages are transmitted the ion bombardment in this process in the coating brought in. In applied by PVD coatings As a rule, residual compressive stresses prevail, whereas CVD processes usually do Generate tensile residual stresses in the coating.

Die Wirkung der Eigenspannungen in der Beschichtung und im Substratkörper können ohne erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des Schneideinsatzes sein, sie können aber auch erhebliche vorteilhafte oder nachteilige Auswirkungen auf die Verschleißbeständigkeit des Schneideinsatzes haben. Zugeigenspannungen, welche die Dehngrenze des jeweiligen Materials übersteigen, verursachen Brüche und Risse in der Beschichtung senkrecht zur Richtung der Zugeigenspannung. Im Allgemeinen ist ein gewisses Maß an Druckeigenspannung in der Beschichtung erwünscht, da dadurch Oberflächenrisse verhindert oder geschlossen und die Ermüdungseigenschaften der Beschichtung und damit des Schneideinsatzes verbessert werden. Zu hohe Druckeigenspannungen können jedoch zu Haftungsproblemen und Abplatzen der Beschichtung führen.The Effect of residual stresses in the coating and in the substrate body can have no significant impact on the properties the cutting insert, but they can also be considerable beneficial or detrimental effects on wear resistance of the cutting insert. Tension stresses, which are the yield strength of the material in question cause fractures and cracks in the coating perpendicular to the direction of tensile residual stress. In general, there is some degree of compressive residual stress desired in the coating, as this surface cracks prevented or closed and the fatigue properties the coating and thus the cutting insert can be improved. Excessive compressive stresses, however, can lead to adhesion problems and cause the coating to flake off.

Es gibt 3 Arten von Eigenspannungen: Makrospannungen, die über makroskopische Bereiche des Materials nahezu homogen verteilt sind, Mikrospannungen, die in mikroskopischen Bereichen, wie beispielsweise einem Korn, homogen sind, und inhomogene Mikrospannungen, die auch auf einer mikroskopischen Ebene inhomogen sind. Aus praktischer Sicht und für die mechanischen Eigenschaften eines Schneideinsatzes sind die Makrospannungen von besonderer Bedeutung.It There are 3 types of residual stresses: macro stresses that are over macroscopic areas of the material are distributed almost homogeneously, Micro-stresses that in microscopic areas, such as a Grain, are homogeneous, and inhomogeneous micro-voltages, which are also on are inhomogeneous at a microscopic level. From a practical point of view and for the mechanical properties of a cutting insert the macro-stresses are of particular importance.

Es ist bekannt, dass Hartmetallschneidwerkzeuge, die mit Hartstoffschichten wie beispielsweise TiN, TiC, TiCN, Al₂O₃ oder Kombinationen davon beschichtet sind, hervorragende Verschleißbeständigkeit aufweisen können, jedoch können sie in unterbrochenen Schneidoperationen aufgrund eines Verlustes an Zähigkeit gegenüber unbeschichteten Schneidwerkzeugen oder solchen, die mittels PVD-Verfahren beschichtet sind, eher ausfallen.Carbide cutting tools coated with hard coatings such as TiN, TiC, TiCN, Al ₂ O _3, or combinations thereof are known to have excellent wear resistance, but may be subject to interrupted cutting operations due to loss of toughness over uncoated cutting tools or such which are coated by PVD process, rather fail.

Die DE 197 19 195 beschreibt einen Schneideinsatz mit einer mehrlagigen Beschichtung, die in einem kontinuierlichen CVD-Verfahren bei Temperaturen zwischen 900°C und 1.100°C abgeschieden wird. Der Wechsel des Materials in der mehrlagigen Beschichtung von einer zur nächsten Lage erfolgt durch eine Veränderung der Gaszusammensetzung in dem CVD-Verfahren. Die äußerste Schicht (Deckschicht) besteht aus einer ein- oder mehrphasigen Schicht aus Carbiden, Nitriden oder Carbonitriden von Zr oder Hf, in der innere Druckeigenspannungen vorherrschen. Die darunter liegenden Schichten bestehen aus TiN, TiC oder TiCN und weisen ausnahmslos innere Zugeigenspannungen auf. Die in der äußeren Schicht gemessene Druckeigenspannung liegt zwischen –500 und –2.500 MPa. Hierdurch soll die Bruchzähigkeit verbessert werden.The DE 197 19 195 describes a cutting insert with a multilayer coating deposited in a continuous CVD process at temperatures between 900 ° C and 1100 ° C. The change of the material in the multilayer coating from one layer to the next is effected by a change of the gas composition in the CVD method. The outermost layer (cover layer) consists of a single- or multi-phase layer of carbides, nitrides or carbonitrides of Zr or Hf, in which inner compressive residual stresses prevail. The underlying layers consist of TiN, TiC or TiCN and invariably exhibit internal tensile stresses. The compressive residual stress measured in the outer layer is between -500 and -2,500 MPa. This is intended to improve the fracture toughness.

Zur Erhöhung der Druckeigenspannungen in der Beschichtung des Substratkörpers von Schneideinsätzen oder anderen Werkzeugen ist es bekannt, diese einer mechanischen Oberflächenbehandlung zu unterziehen. Bekannte mechanische Behandlungsverfahren sind das Bürsten und die Strahlbehandlung. Bei der Strahlbehandlung wird ein feinkörniges Strahlmittel mit Korngrößen bis etwa 600 μm mittels Pressluft unter erhöhtem Druck auf die Oberfläche der Beschichtung gerichtet. Eine solche Oberflächenbehandlung kann die Druckeigenspannungen der äußersten Schicht sowie auch der darunter liegenden Schichten erhöhen. Bei der Strahlbehandlung unterscheidet man zwischen Trockenstrahlbehandlung, bei der das feinkörnige Strahlmittel in trockenem Zustand eingesetzt wird, und Nassstrahlbehandlung, bei der das körnige Strahlmittel in einer Flüssigkeit suspendiert vorliegt.To increase the residual compressive stresses in the coating of the substrate body of cutting inserts or other tools, it is known to subject them to a mechanical surface treatment. Known mechanical treatment methods are the brushing and the blast treatment. In the Blasting is a fine-grained blasting abrasive with grain sizes up to about 600 microns directed by compressed air under increased pressure on the surface of the coating. Such a surface treatment can increase the residual compressive stresses of the outermost layer as well as the underlying layers. In the blast treatment, a distinction is made between dry blast treatment, in which the fine-grained blasting agent is used in a dry state, and wet blast treatment, in which the granular blasting agent is suspended in a liquid.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindungen bestand in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Schneideinsatzes und eines nach dem Verfahren herstellbaren Schneideinsatzes mit erhöhten Druckeigenspannungen sowohl in der Beschichtung als auch in dem Substratkörper und mit verbesserter Verschleißbeständigkeit und verbesserten Schneideigenschaften, insbesondere verbesserter Kammrißfestigkeit.The The object of the present invention was to provide a method for producing a cutting insert and a can be produced by the process cutting insert with increased residual compressive stresses both in the coating and in the substrate body and with improved wear resistance and improved cutting properties, in particular improved Kammrißfestigkeit.

Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes, bei dem man einen Hartmetall-, Cermet-, oder Keramik-Substratkörper mittels eines PCVD- oder CVD-Verfahrens mit einer ein- oder mehrlagigen Beschichtung aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Carbonitriden, Oxinitriden, Oxicarbiden, Oxicarbonitriden, Boriden, Boronitriden, Borocarbide, Borocarbonitride, Borooxinitride, Borooxocarbide und/oder Borooxocarbonitride der Elemente der Gruppen IVa bis VIIa des Periodensystems und/oder des Aluminiums und/oder gemischt-metallischen Phasen und/oder Phasengemischen der vorgenannten Verbindungen beschichtet und den Substratkörper nach der Beschichtung einer Trocken- oder Naßstrahlbehandlung unter Verwendung eines körnigen Strahlmittels unterzieht, wobei
die Härte des Strahlmittels gleich der Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist oder
die Härte des Strahlmittels größer als die Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist und unter der äußersten Schicht eine Schicht angeordnet ist, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wobei die über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, angeordnete(n) Schicht(en) durch die Strahlbehandlung wenigstens von Teilbereichen abgetragen wird (werden),

– die Gesamtschichtdicke der Beschichtung höchstens 10 μm beträgt,
– die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von 1 bar bis 10 bar durchgeführt wird.

This object is achieved by a method for producing a cutting insert, in which a hard metal, cermet or ceramic substrate body by means of a PCVD or CVD method with a single or multilayer coating of carbides, nitrides, oxides, carbonitrides, Oxinitrides, oxicarbides, oxicarbonitrides, borides, boronitrides, borocarbides, borocarbonitrides, Borooxinitride, Borooxocarbide and / or borooxocarbonitrides of the elements of groups IVa to VIIa of the Periodic Table and / or of aluminum and / or mixed-metallic phases and / or phase mixtures of the aforementioned compounds coated and subjecting the substrate body to a dry or wet blast treatment using a granular blasting medium after coating, wherein
the hardness of the abrasive is equal to the hardness of the outermost layer of the coating or
the hardness of the blasting medium is greater than the hardness of the outermost layer of the coating, and below the outermost layer is a layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, which is above the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium ( n) layer (s) is removed by the blast treatment at least of partial areas,

The total layer thickness of the coating is at most 10 μm,
- The blast treatment is carried out at an abrasive pressure of 1 bar to 10 bar.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass man in einem beschichteten Schneideinsatz durch Nachbehandlung mittels Bestrahlen mit einem Strahlmittel, vorzugsweise durch Trockenstrahlen, sowohl in der Beschichtung als auch in den oberflächennahen Bereichen und der sogenannten "nahen Interface-Substrat-Zone" des Substratkörpers besonders hohe Druckeigenspannungen erzeugen kann, wenn die ein- oder mehrlagige Beschichtung eine bestimmte Gesamtschichte von höchstens 10 μm nicht übersteigt, die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von 1 bar bis 10 bar durchgeführt wird und die Härte des Strahlmittels gleich der Härte der äußersten Schicht (der Deckschicht) ist.It was surprisingly found to be in a coated Cutting insert by post-treatment by irradiation with a Blasting agent, preferably by dry blasting, both in the coating as well as in the near-surface areas and the so-called "near interface substrate zone" of the substrate body particularly can generate high compressive residual stresses when the single or multi-layered Coating a certain total layer of at most 10 microns, the blast treatment at an abrasive pressure of 1 bar to 10 bar performed and the hardness of the blasting medium equal to the hardness the outermost layer (the cover layer) is.

Der Begriff "oberflächennaher Bereich" des Substratkörpers bezeichnet einen Bereich von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von maximal 1 bis 2 μm in Richtung des Inneren des Substratkörpers. Die zerstörungsfreie und phasenselektive Analyse von Eigenspannungen erfolgt mittels Röntgendiffraktionsverfahren. Die weitverbreitet angewendete winkeldispersive Messung nach dem sin²ψ-Verfahren liefert einen Mittelwert für den Eigenspannungsanteil in einer Ebene und erlaubt Eigenspannungsmessungen nur bis zu sehr geringen Eindringtiefen von maximal 1 bis 2 μm von der Oberfläche aus, d. h. nur im "oberflächennaher Bereich" des Substratkörpers. [siehe auch unten "Messverfahren"]The term "near-surface region" of the substrate body designates a region from the outermost surface of the substrate body to a penetration depth of at most 1 to 2 μm in the direction of the interior of the substrate body. The non-destructive and phase-selective analysis of residual stresses is carried out by means of X-ray diffraction methods. The widely used angle-dispersive measurement according to the sin ² ψ method provides an average value for the residual stress component in a plane and allows residual stress measurements only up to very small penetration depths of a maximum of 1 to 2 microns from the surface, ie only in the "near-surface region" of the substrate body , [see also below "Measuring procedure"]

Der Begriff "nahe Interface-Substrat-Zone" des Substratkörpers bezeichnet einen Bereich von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von etwa 10 μm in Richtung des Inneren des Substratkörpers. Analysen des Eigenspannungsverlaufs in der "nahen Interface-Substrat-Zone" waren mit der bisher angewendeten Methode der winkeldispersi ven Messung nicht möglich. Zum einen ist die Eindringtiefe der winkeldispersiven Messung wie oben erwähnt auf eine nur sehr geringe Distanz von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers begrenzt. Darüber hinaus liefert die winkeldispersive Messung nur einen Mittelwert in einer Ebene, weshalb sich mit dieser Methode stufenweise Veränderungen oder Gradientenverläufe der Eigenspannungen innerhalb kurzer Distanzen mit dieser Methode nicht messen lassen. Für die Analyse der Eigenspannungen in der "nahen Interface-Substrat-Zone" des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von etwa 10 μm haben die Erfinder daher erstmals für die gattungsgemäßen Schneideinsätze eine energiedispersive Messung angewendet, die die Analyse von Eigenspannungsverläufen bis zu einer Eindringtiefe von etwa 10 μm unter Erfassung der Veränderung der Eigenspannungen innerhalb dieses Bereichs erlaubt. [siehe auch unten "Messverfahren"]Of the Term "near interface-substrate zone" of the substrate body denotes a region from the outermost surface of the substrate body to a penetration depth of about 10 microns in the direction of the interior of the substrate body. Analyzes of the residual stress profile in the "near interface-substrate zone" were with the hitherto applied method of the angle disperse ven Measurement not possible. For one thing, the penetration depth is the angle dispersive measurement as mentioned above on one only very small distance from the outermost surface of the substrate body limited. In addition, supplies the angle-dispersive measurement only an average in one plane, which is why gradual changes occur with this method or gradient curves of the residual stresses within a short time Do not measure distances with this method. For the Analysis of residual stresses in the "near interface-substrate zone" of the substrate body to a penetration depth of about 10 microns, the inventors have therefore for the first time for the generic cutting inserts a Energy-dispersive measurement applied, the analysis of residual stress gradients up to a penetration depth of about 10 μm under detection the change in residual stresses within this range allowed. [see also below "Measuring procedure"]

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen sowohl die äußerste Schicht als auch das Strahlmittel aus Al₂O₃.In a preferred embodiment of the invention, both the outermost layer and the blasting agent consist of Al ₂ O ₃ .

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht zwingend notwendig, dass die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, bereits vor der Strahlbehandlung die äußerste Schicht der mehrlagigen Beschichtung auf dem Substratkörper ist. In dem zur Herstellung der Beschichtung auf dem Substratkörper angewendeten PCVD- oder CVD-Verfahren kann über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wenigstens eine weitere Schicht vorgesehen sein, deren Härte kleiner als die Härte des Strahlmittels ist. In dem Strahlbehandlungsverfahren wirkt das Strahlmittel dann bezüglich dieser weiteren Schicht oder Schichten abrasiv und trägt diese bis zu der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, ab. Nach der Strahlbehandlung ist dann die äußerste Schicht eine solche, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist. Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Beispiel hierfür ist das Vorsehen einer dünnen TiN-Schicht über einer Al₂O₃-Schicht und die Verwendung von Al₂O₃ als Strahlmittel. Die TiN-Schicht ist weicher als das Al₂O₃-Strahlmittel und wird bei der Strahlbehandlung zunächst abgetragen, bevor das Strahlmittel auf die gleich harte Al₂O₃-Schicht trifft. Grundsätzlich können zwar auch sehr hohe Druckeigenspannungen in eine äußerste Schicht eingebracht, wenn die Härte des Strahlmittels größer ist als die Härte dieser äußersten Schicht. Jedoch erfolgt die Erhöhung der Druckeigenspannungen in diesem Fall mit nur sehr geringer Eindringtiefe im äußersten oberflächennahen Bereich der äußersten Schicht, der durch die abrasive Wirkung des härteren Strahlmittels bei der Strahlbehandlung gleich wieder abgetragen wird, so daß die Erhöhung der Druckeigenspannungen nicht in die Tiefe des Körpers vordringen kann.In the method according to the invention, it is not absolutely necessary for the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium to be the outermost layer of the multilayer coating on the substrate body even before the blasting treatment. In the PCVD or CVD method used for producing the coating on the substrate body, at least one further layer whose hardness is less than the hardness of the blasting medium can be provided above the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium. In the jet treatment process, the blasting abrasive then acts with respect to this further layer or layers abrasive and carries it up to the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting abrasive. After the blast treatment, the outermost layer is then one whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium. A particularly preferred example of this according to the invention is the provision of a thin TiN layer over an Al ₂ O ₃ layer and the use of Al ₂ O ₃ as blasting agent. The TiN layer is softer than the Al ₂ O ₃ radiation agent and is first removed during the blasting treatment before the blasting medium strikes the equally hard Al ₂ O ₃ layer. In principle, even very high residual compressive stresses can be introduced into an outermost layer if the hardness of the blasting medium is greater than the hardness of this outermost layer. However, in this case, the increase of the residual compressive stresses occurs with only a very small penetration depth in the outermost near-surface region of the outermost layer, which is immediately removed again by the abrasive action of the harder blasting medium during the blasting treatment, so that the increase of the compressive residual stresses does not reach the depth of the body can penetrate.

Ist vor der Strahlbehandlung des beschichteten Substratkörpers über der Schicht (z. B. einer Al₂O₃-Schicht), deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels (z. B. Al₂O₃) ist, wenigstens eine weitere (weichere) Schicht (z. B. eine TiN-Schicht) vorgesehen, deren Härte kleiner als die Härte des Strahlmittels ist, so ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zwingend notwendig, daß diese weichere(n) Schicht(en) über die gesamte Oberfläche des Substratkörpers durch das Strahlbehandlungsverfahren abgetragen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die weichere Schicht oder werden die weicheren Schichten nur von den beim Betrieb des Werkzeugs besonders beanspruchten und/oder mit dem Werkstück in Berührung tretenden Flächen des Werkzeugs, vorzugsweise nur von der Spanfläche oder von der die Spanfläche umfassenden Seite des Werkzeugs, abgetragen und diese Flächen der vorteilhaften erfindungsgemäßen Strahlbehandlung unterzogen. Dabei werden in den besonders beanspruchten Bereichen des Werkzeugs die erfindungsgemäß vorteilhaften Veränderungen der Eigenspannungen bewirkt. Die auf den nicht oder wenig beanspruchten Oberflächenbereichen verbleibende Schicht kann, wie im Falle einer goldgelben TiN-Schicht, beispielsweise einer besseren Verschleißerkennung dienen, wie es beispielsweise ausführlich in der EP A1 193 328 beschrieben ist.Before the blast treatment of the coated substrate body over the layer (eg an Al ₂ O ₃ layer) whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium (eg Al ₂ O ₃ ), at least one further (softer) layer (For example, a TiN layer) provided, the hardness of which is smaller than the hardness of the blasting agent, it is not absolutely necessary in the inventive method that this softer (s) layer (s) over the entire surface of the substrate body through the jet treatment process is removed. In a preferred embodiment of the invention, the softer layer or layers are softened only by the surfaces of the tool which are particularly stressed during operation of the tool and / or come into contact with the workpiece, preferably only from the rake face or from the side of the rake face Tool, removed and subjected to these surfaces of the advantageous blasting treatment according to the invention. In this case, the inventively advantageous changes in the residual stresses are effected in the particularly stressed areas of the tool. The remaining on the untreated or little stressed surface areas layer can serve, as in the case of a golden yellow TiN layer, for example, a better wear detection, as for example in detail in the EP A1 193 328 is described.

Bei Verwendung eines Strahlmittels, dessen Härte gleich der Härte der äußersten Schicht der Beschichtung oder derjenigen Schicht, die nach der Strahlbehandlung als äußerste Schicht verbleiben soll, ist, wird als Verschleißmechanismus dieser äußersten Schicht im Wesentlichen Oberflächenzerrüttung (shot peening) angenommen. Es erfolgt kein hoher Abtrag mehr, wie es der Fall ist, wenn die Härte des Strahlmittels größer als die Härte der äußersten Schicht ist. Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch diesen Mechanismus und dieses Verfahren hohe Druckeigenspannungen über weite Bereiche der Beschichtung bis hinein in den Substratkörper erzeugt werden können, wenn die Gesamtschichtdicke der Beschichtung nicht zu groß ist. Eine Gesamtdicke der Beschichtung von höchstens 8 μm, vorzugsweise 7 μm hat sich als besonders geeignet erwiesen. Eine Gesamtschichtdicke der Beschichtung von höchstens 5 μm ist ganz besonders vorteilhaft. Ist dies Gesamtschichtdicke der Beschichtung zu hoch, so ist die Eindringtiefe der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten hohen Druckeigenspannungen im Substrat zu gering, um die erfindungsgemäß vorteilhaften Eigenschaften der hergestellten Schneideinsätze zu erreichen. So führen zu hohe Schichtdicken beispielsweise zu erheblichen Problemen unter mechanischer Wechselbeanspruchung bei typischen Zerspanvorgängen, wie der vermehrten Entstehung von Abplatzungen und Ausbröckelungen.at Use of a blasting medium whose hardness is equal to Hardness of the outermost layer of the coating or the layer which after the blast treatment as outermost Layer is to be, is, as a wear mechanism This outermost layer essentially surface disorder (shot peening) adopted. There is no high erosion more, like It is the case when the hardness of the blasting abrasive is greater than the hardness of the outermost layer. It has surprisingly been found that through this mechanism and this method high compressive residual stresses over a long time Areas of the coating into the substrate body can be generated when the total layer thickness of Coating is not too big. A total thickness of the coating of at most 8 μm, preferably 7 μm has proved to be particularly suitable. A total layer thickness The coating of at most 5 microns is very special advantageous. Is this total layer thickness of the coating too high, so is the penetration depth of the inventive Process generated high residual compressive stresses in the substrate too low, to the inventively advantageous properties to achieve the produced cutting inserts. To lead Excessively high layer thicknesses, for example, cause considerable problems mechanical cycling during typical machining operations, like the increased emergence of flaking and chipping.

Die Gesamtschichtdicke der Beschichtung sollte zweckmäßigerweise jedoch wenigstens 2 μm, vorzugsweise wenigstens 3 μm, besonders bevorzugt wenigstens 4 μm betragen. Eine zu gerin ge Gesamtschichtdicke der Beschichtung hat den Nachteil, daß kein ausreichender Verschleißschutz durch die Beschichtung mehr gewährleistet ist.The Overall layer thickness of the coating should expediently but at least 2 microns, preferably at least 3 microns, more preferably at least 4 microns. One too Overall layer thickness of the coating has the disadvantage that no adequate wear protection through the coating more is guaranteed.

Die Dauer der Strahlbehandlung in dem erfindungsgemäßen Verfahren hat im Vergleich zum Strahldruck nur einen geringen Einfluß auf die Veränderung der Eigenspannungen in der Beschichtung und dem Substratkörper. Es versteht sich jedoch, daß die Dauer der Strahlbehandlung keinesfalls zu kurz sein sollte, damit die gewünschten Veränderungen der Eigenspannungen bis in den Substratkörper vordringen können. Darüber hinaus hängt die optimale Dauer der Strahlbehandlung auch von der hierfür verwendeten Anlage, der Art und Ausrichtung der Strahldüsen und der Bewegung der Strahldüsen über dem bestrahlten Werkzeug ab. Übliche Strahlbehandlungsdauern liegen im Bereich von 1 bis 120 Sekunden, jedoch können auch längere Strahlbehandlungsdauern geeignet sein. Insbesondere wenn durch die Strahlbehandlung zunächst eine oder mehrere äußere Schichten über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, abgetragen werden sollen, ist eine längere Strahlbehandlungsdauer zweckmäßig oder erforderlich. Bevorzugt ist eine Strahlbehandlung über einen Zeitraum von 5 bis 60 Sekunden, besonders bevorzugt von 10 bis 30 Sekunden.The duration of the blast treatment in the method according to the invention has only a small influence on the change in the residual stresses in the coating and the substrate body compared to the blasting pressure. However, it goes without saying that the duration of the blasting treatment should by no means be too short, so that the desired changes in the residual stresses can penetrate into the substrate body. In addition, the optimal duration of the blast treatment also depends on the equipment used therefor, the type and orientation of the blasting nozzles and the movement of the blasting nozzles over the irradiated tool. Usual jet treatment times are in the range of 1 to 120 seconds, but can also be longer Strahlbehandlungsdauern be suitable. In particular, if one or more outer layers above the layer, the hardness of which is equal to the hardness of the blasting medium, are to be removed by the blasting treatment, a longer blasting treatment period is expedient or necessary. Preference is given to a blasting treatment over a period of 5 to 60 seconds, particularly preferably 10 to 30 seconds.

Weiterhin hat sich gezeigt, dass der Strahlmitteldruck bei der Strahlbehandlung einen sehr starken Einfluss auf die Ausbildung hoher Druckeigenspannungen in der Beschichtung und dem Substrat hat. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Strahlmitteldruck 2 bar bis 8 bar, vorzugsweise 3 bar bis 5 bar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von etwa 4 bar durchgeführt. Bei zu geringem Strahlmitteldruck können zwar hohe Druckeigenspannungen in der Beschichtung, insbesondere der äußersten Schicht der Beschichtung, erzeugt werden, jedoch keine ausreichenden Eindringtiefen bis in das Substrat des Schneideinsatzes erreicht werden. Ein zu geringer Strahlmitteldruck kann auch dazu führen, daß sich in der äußersten Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, zwar hohe Druckeigenspannungen aufbauen, diese jedoch über die Dicke dieser Schicht nicht konstant sind, sondern einen von der Außenseite der Schicht zu ihrer Innenseite graduell abfallenden Verlauf nehmen. Ein zu hoher Strahlmitteldruck hat den Nachteil, dass die äußerste Schicht der Beschichtung einer zu starken Belastung ausgesetzt und beschädigt wird.Farther has been shown that the abrasive pressure during blasting a very strong influence on the formation of high residual compressive stresses in the coating and the substrate has. In a preferred embodiment the abrasive fluid pressure is 2 bar to 8 bar, preferably 3 bar to 5 bar. In a particularly preferred embodiment the jet treatment is at an abrasive pressure of about 4 bar performed. At too low abrasive pressure can Although high residual compressive stresses in the coating, in particular the outermost layer of the coating produced but not sufficient penetration depths into the substrate of the cutting insert can be achieved. Too low a blasting medium pressure can also cause itself in the extreme Layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium Although, build up high residual compressive stresses, but this over the thickness of this layer is not constant but one of the outside of the layer to its inside gradually take a sloping course. Too high a blasting medium pressure has the Disadvantage that the outermost layer of the coating exposed to excessive stress and damaged.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Trockenstrahlbehandlung und als Nassstrahlbehandlung durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Trockenstrahlbehandlung, da es einen gleichmäßigeren Eintrag des Strahldrucks in die Beschichtung und den Substratkörper über die gesamte Oberfläche gewährleistet. Mittels Trockenstrahlbehandlung sind auch höhere Drücke über einen langen Zeitraum möglich, ohne daß das Werkzeug hierdurch beschädigt wird. Bei der Naßstrahlbehandlung besteht die Gefahr, daß der Eintrag des Strahldrucks an den Kanten des Werkzeugs, d. h. auch an den wichtigen Schneidkanten, erheblich höher ist als auf den glatten Oberflächen, was dazu führen kann, daß die Kanten unter dem Strahldruck beschädigt werden, bevor es überhaupt zu einem wesentlichen oder zumindest ausreichenden Eintrag auf den für Schneidvorgänge wesentlichen Flächen des Werkzeugs, insbesondere der Spanfläche, kommt. Darüber hinaus dämpft bei der Naßstrahlbehandlung die Bildung eines Flüssigkeitsfilms auf der bestrahlten Oberfläche den Eintrag von Eigenspannungen gegenüber der Trockenstrahlbehandlung bei vergleichbaren Strahldruckbedingungen erheblich ab. Die Folge ist, daß der Eintrag von Druckeigenspannungen in die unter der äußersten Schicht der Beschichtung angeordneten Schichten sehr gering oder gar gleich Null sein kann. In Vergleichsversuchen wurde beobachtet, daß in eine TiCN-Schicht unter einer äußersten Al₂O₃-Schicht mittels Trockenstrahlen bei 3 bar Druckspannungen eingebracht werden konnten, wogegen mittels Naßstrahlen bei gleichem Druck in der TiCN-Schicht Zugspannungen gemessen wurden, die gegenüber den vor der Strahlbehandlung gemessenen Zugspannungen lediglich einen etwas geringeren Betrag aufwiesen.The process according to the invention can be carried out as a dry-jet treatment and as a wet-jet treatment. However, particularly preferred is the dry jet treatment, since it ensures a more uniform entry of the jet pressure in the coating and the substrate body over the entire surface. By means of dry jet treatment, higher pressures over a long period of time are possible without the tool being damaged as a result. In the wet blast treatment there is a risk that the entry of the jet pressure at the edges of the tool, ie also at the important cutting edges, is considerably higher than on the smooth surfaces, which can cause the edges to be damaged under jet pressure before it any substantial or at least sufficient entry occurs on the surfaces of the tool, in particular the rake face, which are essential for cutting operations. In addition, during the wet-jet treatment, the formation of a liquid film on the irradiated surface considerably attenuates the introduction of residual stresses in relation to the dry-jet treatment under comparable jet pressure conditions. The result is that the introduction of residual compressive stresses in the layers arranged below the outermost layer of the coating can be very low or even zero. In comparative experiments it was observed that in a TiCN layer under an outermost Al ₂ O ₃ layer could be introduced by dry blasting at 3 bar compressive stresses, whereas by means of wet blasting at the same pressure in the TiCN layer tensile stresses were measured, compared to the before Beam treatment measured tensile stresses only had a slightly lower amount.

Erfindungsgemäß kann die Beschichtung des Substratkörpers ein oder mehrlagig sein und aus verschiedensten Materialien bestehen, wie sie oben angegeben sind. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist jedoch die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine Al₂O₃-Schicht, vorzugsweise eine α-Al₂O₃-Schicht. In diesem Fall ist das Strahlmittel zweckmäßigerweise Korund.According to the invention, the coating of the substrate body may be one or more layers and consist of various materials, as stated above. In a very particularly preferred embodiment, however, the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, an Al ₂ O ₃ layer, preferably an α-Al ₂ O ₃ layer. In this case, the blasting agent is expediently corundum.

Die mittlere Korngröße des Strahlmittels liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 20 bis 200 μm, vorzugsweise 40 bis 150 μm, besonders bevorzugt 50 bis 100 μm, sie hat jedoch keinen wesentlichen Einfluß auf die Erzeugung von Druckeigenspannungen in der Beschichtung und dem Substratkörper. Jedoch beeinflußt die mittlere Korngröße des Strahlmittels die Oberflächenrauheit der äußersten Schicht der Beschichtung. Eine geringe mittlere Korngröße (feine Körnung) liefert bei der Bestrahlung eine glatte Oberfläche, wogegen eine hohe mittlere Korngröße eine rauhe Oberfläche ergibt. Für die erfindungsgemäße Werkzeuge ist die Erzeugung einer glatten Oberfläche und somit die Verwendung eines Strahlmittels mit geringer mittlerer Korngröße bevorzugt.The mean grain size of the blasting agent is suitably in the range of 20 to 200 μm, preferably 40 to 150 μm, more preferably 50 to 100 microns, but it has no significant influence on the generation of residual compressive stresses in the coating and the substrate body. However, that affects mean grain size of the blasting abrasive the surface roughness the outermost layer of the coating. A small one average grain size (fine grain) provides on irradiation a smooth surface, whereas a high mean grain size a rough surface results. For the tools according to the invention is the creation of a smooth surface and thus the Use of a blasting medium with a low average grain size is preferred.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat der Strahlwinkel, d. h. der Winkel zwischen dem Behandlungsstrahl und der Oberfläche des Werkzeugs, einen wesentlichen Einfluß auf den Eintrag von Druckeigenspannungen. Bei einem Strahlwinkel von 90° erfolgt der maximale Ein trag von Druckeigenspannungen. Geringere Strahlwinkel, d. h. schräges Einstrahlen des Strahlmittels, führen zu einer stärkeren Abrasion der Oberfläche und geringerem Druckeigenspannungseintrag. Die stärkste Abrasionswirkung wird bei Einstrahlwinkeln von etwa 15° bis 40° erzielt. Die in dieser Beschreibung angegebenen Bestrahlungsparameter, wie Strahldruck und Strahldauer, beziehen sich stets auf einen Strahlwinkel von 90°, bei dem auch die hierin beschriebenen Beispiele durchgeführt wurden. Bei geringeren Strahlwinkeln kann es erforderlich sein, einen höheren Strahldruck und/oder eine längere Strahldauer zu wählen, um einen Eintrag von Druckeigenspannungen zu erzielen, der dem Eintrag bei einem Strahlwinkel von 90° entspricht. In Kenntnis der Erfindung kann der Fachmann jedoch diese bei geringeren Strahlwinkeln anzuwendenden Parameter leicht ermitteln.In the method according to the invention, the beam angle, ie the angle between the treatment beam and the surface of the tool, has a significant influence on the introduction of residual compressive stresses. With a beam angle of 90 °, the maximum contribution of residual compressive stresses occurs. Lower beam angles, ie oblique irradiation of the blasting medium, lead to a stronger abrasion of the surface and lower pressure internal stress entry. The strongest abrasion effect is achieved at angles of incidence of about 15 ° to 40 °. The irradiation parameters given in this description, such as jet pressure and jet duration, always refer to a jet angle of 90 °, at which the examples described herein were also carried out. At lower beam angles it may be necessary to choose a higher jet pressure and / or a longer jet duration to achieve an input of compressive residual stresses corresponding to the entry at a beam angle of 90 °. With knowledge of the invention, the skilled person can ever but to easily determine these parameters to be used at lower beam angles.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine Schichtdicke im Bereich von 1 μm bis 5 μm, vorzugsweise im Bereich von 1,5 μm bis 4 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 μm bis 3 μm auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine etwa 2,5 μm dicke Al₂O₃-Schicht.In a further preferred embodiment of the invention, the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, a layer thickness in the range of 1 .mu.m to 5 .mu.m, preferably in the range of 1.5 .mu.m to 4 .mu.m, particularly preferably in the range of 2 microns up to 3 μm. In a particularly preferred embodiment, the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, about 2.5 microns thick Al ₂ O ₃ layer.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist unter der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, d. h. beispielsweise der Al₂O₃-Schicht, eine TiCN-Schicht angeordnet. Dabei können über und/oder unter der TiCN-Schicht weitere Schichten angeordnet sein. Zweckmäßig ist das Vorsehen einer Bindungsschicht zwischen der TiCN-Schicht und der darüber angeordneten Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wie beispielsweise der vorgenannten Al₂O₃-Schicht. Die Bindungsschicht verbessert die Haftung der darüber und darunter angeordneten Schichten und hat zweckmäßigerweise eine Dicke von 0,1 μm bis 1 μm. Als Bindungsschicht zwischen einer TiCN-Schicht und einer darüber angeordneten Al₂O₃-Schicht eignet sich ganz besonders eine Schicht aus TiAlCNO, da diese in der α-Al₂O₃-Schicht eine bevorzugte (001)-Fasertextur erzeugt und aufgrund ihrer Zusammensetzung und Mikrostruktur eine hervorragende Anbindung an die TiCN-Schicht liefert. Eine gute Anbindung der Schichten untereinander ist wichtig, um hohe Drücke bei der Strahlbehandlung anwenden zu können, ohne daß die Schichten abplatzen.In a further preferred embodiment, a TiCN layer is arranged below the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, ie, for example, the Al ₂ O ₃ layer. In this case, further layers can be arranged above and / or below the TiCN layer. It is expedient to provide a bonding layer between the TiCN layer and the layer arranged above it, whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, such as the aforementioned Al ₂ O ₃ layer. The bonding layer improves the adhesion of the layers arranged above and below and expediently has a thickness of 0.1 μm to 1 μm. A layer of TiAlCNO is particularly suitable as the bonding layer between a TiCN layer and an Al ₂ O ₃ layer arranged above it, since in the α-Al ₂ O ₃ layer it produces a preferred (001) fiber texture and, due to its composition and microstructure provides excellent bonding to the TiCN layer. A good connection of the layers with each other is important in order to be able to use high pressures in the blast treatment, without the layers peeling off.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die TiCN-Schicht eine Schichtdicke im Bereich von 1 μm bis 5 μm, vorzugsweise im Bereich von 1,5 μm bis 4 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 μm bis 3 μm auf. Die TiCN-Schicht wird zweckmäßigerweise im Hochtemperatur-CVD-Verfahren oder im MT(Medium Temperature)-CVD-Verfahren aufgebracht, wobei das MT-CVD-Verfahren für die Herstellung von Zerspanwerkzeugen bevor zugt ist, da es kolumnare Schichtstrukturen liefert und aufgrund der niedrigeren Abscheidungstemeperatur Zähigkeitsverluste im Substrat vermindert.In a further preferred embodiment of the invention For example, the TiCN layer has a layer thickness in the range of 1 μm to 5 microns, preferably in the range of 1.5 microns to 4 microns, more preferably in the range of 2 microns up to 3 μm. The TiCN layer is expediently in the high-temperature CVD process or in the MT (Medium Temperature) CVD process applied, the MT-CVD method for the preparation of cutting tools before it is given, as it has columnar layer structures provides and due to the lower deposition temperature toughness losses reduced in the substrate.

Eine erfindungsgemäß geeignete Schichtabfolge der erfindungsgemäßen Beschichtung ist, ausgehend vom Substratkörper, TiN-TiCN-TiAlCNO-Al₂O₃, wobei vor dem Bestrahlen über der Al₂O₃-Schicht eine dünne TiN-Schicht vorgesehen sein kann, die bei dem Strahlverfahren abgetragen wird. Eine geeignete Gesamtschichtdicke liegt im Bereich von etwa 6 μm bis 7 μm, wobei die TiCN-Schicht und die Al₂O₃-Schicht eine Dicke von jeweils etwa 2 bis 2,5 μm haben und die oberen und unteren TiN-Schichten jeweils etwa 0,5 μm oder dünner sind und die TiAlCNO-Schicht (Mischphase aus TiCN + Aluminiumtitanat) eine Dicke von etwa 1 μm bis 1,5 μm hat.A layer sequence of the coating according to the invention which is suitable according to the invention is, starting from the substrate body, TiN-TiCN-TiAlCNO-Al ₂ O ₃ , wherein before the irradiation over the Al ₂ O ₃ layer a thin TiN layer can be provided, which is removed during the blasting process becomes. A suitable overall layer thickness is in the range of about 6 microns to 7 microns, wherein the TiCN layer and the Al ₂ O ₃ layer each have a thickness of about 2 to 2.5 microns and the upper and lower TiN layers each about 0 , 5 microns or thinner and the TiAlCNO layer (mixed phase of TiCN + aluminum titanate) has a thickness of about 1 micron to 1.5 microns.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl in der Beschichtung als auch in dem oberflächennahen Bereich des Substratkörpers hohe Druckeigenspannungen erzeugt werden. Zweckmäßigerweise wird die Strahlbehandlung so durchgeführt, dass in dem oberflächennahen Bereich des Substratkörpers eine Druckeigenspannung von wenigstens –500 MPa, vorzugsweise von wenigstens –1.000 MPa, besonders bevorzugt von wenigstens –1.500 MPa, ganz besonders bevorzugt von wenigstens –2.000 MPA erzeugt wird. Zum Inneren des Substratkörpers hin nimmt die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Druckeigenspannung stetig ab, jedoch können durch das erfindungsgemäße Verfahren im oberflächennahen Bereich des Substratkörpers Druckeigenspannungen erzeugt werden, die größer sind als nach dem Stand der Technik erzeugte Druckeigenspannungen.The inventive method is characterized from that in both the coating and the near-surface Area of the substrate body generates high residual compressive stresses become. Conveniently, the blast treatment done so that in the near-surface Area of the substrate body a compressive residual stress of at least -500 MPa, preferably at least -1000 MPa, more preferably at least -1,500 MPa, especially preferably at least -2,000 MPA is generated. To the interior of the substrate body takes the through the inventive Process generated compressive residual stress steadily, but can by the method according to the invention in the near-surface Area of the substrate body generates residual compressive stresses which are larger than the state of the art Technology generated residual compressive stresses.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass durch die Strahlbehandlung in der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wenigstens im äußersten Oberflächenbereich, in der Regel jedoch in der gesamten Schicht eine Druckeigenspannung von wenigstens –2.000 MPa, vorzugsweise von wenigstens –4.000 MPa, besonders bevorzugt von wenigstens –6.000 MPa erzeugt wird.The inventive method is still characterized characterized in that by the blast treatment in the layer whose Hardness is equal to the hardness of the blasting medium, at least in the outermost surface area, but usually in the entire layer a compressive residual stress of at least -2,000 MPa, preferably of at least -4,000 MPa, more preferably generated by at least -6,000 MPa becomes.

Bei einem erfindungsgemäß bevorzugten System mit einem WC/Co-Hartmetallsubstratkörper und einer Beschichtung aus 0,5 μm TiN, 2,5 μm TiCN, 1 μm TiAlCNO und einer äußersten Schicht von 2,5 μm Al₂O₃ können mittels einer Trockenstrahlbehandlung mit feinkörnigem Korund als Strahlmittel für 10 bis 20 Sekunden und einem Strahldruck im Bereich von 1,5 bis 4 bar in der äußersten Al₂O₃-Schicht Druckeigenspannungen in der Größenordnung von –6.000 MPa bis –8.000 MPa und im äußersten Oberflächenbereich des Substratkörpers Druckeigenspannungen in der Größenordnung von –500 MPa bis –2.500 MPa erzeugt werden. Auch in der TiCN-Schicht werden erhöhte Druckeigenspannungen erzeugt, die bei einer Bestrahlung für 10 bis 20 Sekunden bei 4 bar am höchsten sind und im Bereich von –1.000 MPa bis –1.500 MPa liegen. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Druckeigenspannungen in der äußersten Al₂O₃-Schicht über die gesamte Dicke der Schicht im wesentlichen konstant sind und keinen von Außen nach Innen graduell abnehmenden Verlauf aufweisen.In an inventively preferred system with a WC / Co hard metal substrate body and a coating of 0.5 micron TiN, 2.5 microns TiCN, 1 micron TiAlCNO and an outermost layer of 2.5 micron Al ₂ O ₃ can by means of a dry blast treatment with fine-grained Corundum as an abrasive for 10 to 20 seconds and a jet pressure in the range of 1.5 to 4 bar in the outermost Al ₂ O ₃ layer compressive stresses in the order of -6,000 MPa to -8,000 MPa and in the outermost surface region of the substrate body compressive stresses in the Order of magnitude of -500 MPa to -2,500 MPa are generated. Also in the TiCN layer, increased residual compressive stresses are generated, which are highest for 10 to 20 seconds at 4 bar during irradiation and are in the range of -1,000 MPa to -1,500 MPa. It is very particularly preferred if the residual compressive stresses in the outermost Al ₂ O ₃ layer are substantially constant over the entire thickness of the layer and do not have a gradually decreasing profile from outside to inside point.

Die Erfindung umfasst ausdrücklich auch Schneideinsätze mit den Eigenschaften, die in Schneideinsätzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind. Die Erfindung umfasst auch Schneideinsätze, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden.The The invention also expressly includes cutting inserts with the properties in cutting inserts after the inventive method can be produced. The invention also includes cutting inserts made after inventive method were prepared.

Messverfahrenmeasurement methods

Die zerstörungsfreie und phasenselektive Analyse von Eigenspannungen ist nur durch Röntgendiffraktionsverfahren möglich (siehe zum Beispiel V. Hauk. Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods. Elsevier, Amsterdam, 1997" ). Das weitverbreitet angewendete sin²ψ-Verfahren ( E. Macherauch, P. Müller, Z. angew. Physik 13 (1961), 305 ) für die Röntgenanalyse von Eigenspannungen beruht auf der Annahme eines homogenen Spannungszustandes innerhalb der Eindringtiefe des Röntgenstrahles und liefert nur einen Mittelwert für den Spannungsanteil in einer Ebene. Daher ist das sin²ψ-Verfahren nicht für die Untersuchung von mehrlagigen, strahlbehandelten CVD-Systemen geeignet, in denen innerhalb kurzer Distanzen steile oder stufenweise Veränderungen der Eigenspannung erwartet werden. Statt dessen werden weiterentwickelte Verfahren angewendet, die auch in dünnen Schichten die Erfassung von Eigenspannungsgradienten erlauben ( Ch. Genzel in: E. J. Mittemeijer, P. Scardi (Herausg.) Diffraction Analysis of the Microstructure of Materials. Springer Series in Material Science, Band 68 (2004), S. 473 ; Ch. Genzel, Mat. Science and Technol. 21 (2005), 10 ).The non-destructive and phase-selective analysis of residual stresses is only possible by X-ray diffraction methods (see for example V. Hauk. Structural and Residual Stress Analysis by Nondestructive Methods. Elsevier, Amsterdam, 1997 " ). The widely used sin ² ψ method ( E. Macherauch, P. Mueller, Z. ange. Physics 13 (1961), 305 ) for the X-ray analysis of residual stresses is based on the assumption of a homogeneous stress state within the penetration depth of the X-ray beam and provides only an average value for the voltage component in a plane. Therefore, the sin ² ψ method is not suitable for the investigation of multilayer, jet-treated CVD systems in which steep or gradual changes in residual stress are expected within short distances. Instead, advanced methods are used which allow the detection of residual stress gradients even in thin layers ( Ch. Genzel in: EJ Mittemeijer, P. Scardi (ed.) Diffraction Analysis of the Microstructure of Materials. Springer Series in Material Science, Vol. 68 (2004), p. 473 ; Ch. Genzel, Mat. Science and Technol. 21 (2005), 10 ).

Um das Tiefenprofil der Eigenspannungen in der Beschichtung zu analysieren, wurde von den Erfindern das "Universal Plot-Verfahren" (wie es beispielsweise in H. Ruppersberg, I. Detemple, J. Krier, Phys. stat. sol. (a) 116 (1989), 681 ; Ch. Genzel, M. Broda, D. Dantz, W. Reimers, J. Appl. Cryst., 32 (1999), 779 ; Ch. Genzel, M. Klaus, I. Denks, H. G. Wulz, Mat. Sci. Eng. A390 (2005), 376 , beschrieben ist) erstmalig auf strahlbehandelte Mehrschichtsysteme angewendet. Das Verfahren beruht auf einer Gitterdehnungstiefenprofilmessung bis zu sehr hohen Tiltwinkeln ψ, wodurch man die Eigenspannungsprofile der Schichten auf direktem Weg erhält. Die Eigenspannungen der Schichten wurden in dem winkeldispersiven Diffraktionsmodus auf einem GE Inspection Technologies (vormals Seifert), 5-Circle-Diffraktometer ETA ( Ch. Genzel, Adv. X-Ray Analysis, 44 (2001), 247. ) durchgeführt. Die für die Messungen und die Bestimmung der Eigenspannungen angewendeten Parameter sind in der nachstehenden Tabelle 1 zusammengefasst.In order to analyze the depth profile of the residual stresses in the coating, the inventors used the "Universal Plot Method" (as described, for example, in US Pat H. Ruppersberg, I. Detemple, J. Krier, Phys. stat. sol. (a) 116 (1989), 681 ; Ch. Genzel, M. Broda, D. Dantz, W. Reimers, J. Appl. Cryst., 32 (1999), 779 ; Ch. Genzel, M. Klaus, I. Denks, BG Wulz, Mat. Sci. Closely. A390 (2005), 376 , is described for the first time applied to jet-treated multilayer systems. The method is based on a lattice strain-depth profile measurement up to very high Tilt angles ψ, whereby the residual stress profiles of the layers are obtained directly. The residual stresses of the layers were measured in the angle-dispersive diffraction mode on a GE Inspection Technologies (formerly Seifert), 5-circle diffractometer ETA ( Ch. Genzel, Adv. X-Ray Analysis, 44 (2001), 247. ) carried out. The parameters used for measurements and determination of residual stresses are summarized in Table 1 below.

Die zerstörungsfreie Analyse der Eigenspannungsverteilung im Bereich der Grenzfläche zwischen dem Substratkörper und der Beschichtung ist nur durch Hochenergie-Röntgendiffraktion unter Verwendung intensiver paralleler Synchrotronstrahlung möglich. Um den Einfluss des Strahlverfahrens auf den Zustand der Eigenspannung in der Nähe der Substratoberfläche zu ermitteln, wurde erstmalig energiedispersive Diffraktion angewendet. Dabei wurde das "modifizierte Multi-Wellenlängen-Verfahren" (wie es in C. Stock, Promotionsarbeit, TU Berlin, 2003; Ch. Genzel, C. Strock, W. Reimers, Mat. Sci. Eng., A 372 (2004), 28 , beschrieben ist) benutzt, welches das Tiefenprofil der Eigenspannungen in dem Substrat bis zu einer vom Substratmaterial abhängigen Eindringtiefe liefert. Bei WC-Co-Substraten beträgt diese Eindringtiefe etwa 10 μm. Die Experimente wurden auf dem Materialforschungsmessplatz EDDI (Energy Dispersive Diffraction) durchgeführt, welche von dem Hahn-Meitner-Institut Berlin auf dem Synchrotron-Speicherring BESSY betrieben wird ( Ch. Genzel, I. A. Denks, M. Klaus, Mat. Sci. Forum 524–525 (2006), 193 ). Die entsprechenden experimentellen Parameter sind in Tabelle 2 angegeben. Tabelle 1: Experimentelle Parameter für die Eigenspannungsanalyse der Beschichtung Strahlung CuKα (ohne k_β-Filter) 40 kV/45 mA (Langfeinfokus) Diffraktionsmodus winkeldispersiv Optische Elemente • Primärstrahl: polykapillare Halblinse • Gebeugter Strahl: Parallelstrahloptik (0,4° Soller-Blende + 001-LiF Monochromator) Reflexionen Al₂O₃: 024 (2θ = 52,6°) TiCN: 422 (2θ = 123,5°) Ψ-Bereich 0° ... 89.5° (sin²Ψ = 0 ... 0,99996) Messdauer 15 s/Stufe in Δ2θ (0,05°) Beugungslinienauswertung Pearson VII-Funktion für die Kα₁- und Kα₂-Linien Lineare Absorptionskoeffizienten μ_Al2O3 = 124 cm^–1 μ_TiCN = 876 cm^–1 Elastische Diffraktionskonstanten (DEC)^* ⁾ Al₂O₃: s₁(024) = –0,55 × 10^–6 MPa^–1 ½s₂(024) = 2,96 × 10^–6 MPa^–1 TiCN: s₁(422) = –0,474 × 10^–6 MPa^–1 ½s₂(422) = 2,83 × 10^–6 MPa^–1 The nondestructive analysis of the residual stress distribution in the region of the interface between the substrate body and the coating is possible only by high-energy X-ray diffraction using intense parallel synchrotron radiation. In order to determine the influence of the blasting process on the state of residual stress in the vicinity of the substrate surface, energy-dispersive diffraction was used for the first time. The "modified multi-wavelength method" (as used in C. Stock, doctoral thesis, TU Berlin, 2003; Ch. Genzel, C. Strock, W. Reimers, Mat. Sci. Eng., A 372 (2004), 28 , described), which provides the depth profile of the residual stresses in the substrate to a penetration depth dependent on the substrate material. For WC-Co substrates, this penetration depth is about 10 μm. The experiments were carried out at the material research station EDDI (Energy Dispersive Diffraction), which is operated by the Hahn-Meitner-Institut Berlin on the synchrotron storage ring BESSY ( Ch. Genzel, IA Denks, M. Klaus, Mat. Sci. Forum 524-525 (2006), 193 ). The corresponding experimental parameters are given in Table 2. Table 1: Experimental parameters for the residual stress analysis of the coating radiation CuKα (without k _β filter) 40 kV / 45 mA (long fine focus) diffraction mode winkeldispersiv Optical elements • Primary beam: polycapillary half lens • Diffracted beam: parallel beam optics (0.4 ° Soller aperture + 001-LiF monochromator) reflections Al ₂ O ₃ : 024 (2θ = 52.6 °) TiCN: 422 (2θ = 123.5 °) Ψ area 0 ° ... 89.5 ° (sin ² Ψ = 0 ... 0.99996) measuring time 15 s / step in Δ2θ (0.05 °) Diffraction line evaluation Pearson VII function for the Kα ₁ and Kα ₂ lines Linear absorption coefficients μ _Al2O3 = 124 cm ^-1 μ _TiCN = 876 cm ^-1 Elastic diffraction constants (DEC) ^* ⁾ = 10 ^-6 MPa ^-1 ½s ₂ (024) = 2.96 × 10 ^-6 MPa ^-1 TiCN s ₁ (024) -0.55 ×: Al ₂ O ₃ S ₁ (422) = -0.474 x 10 ^-6 MPa ^-1 ½s ₂ (422) = 2.83 x 10 ^-6 MPa ^-1

Berechnet anhand der Einkristall-Elastizitätskonstanten von Al₂O₃ ( Landoldt-Börnstein, New Series, Group III, Band 11, Springer, Berlin, 1979 ) und TiN ( W. Kress, P. Roedhammer, H. Bilz, W. Teuchert, A. N. Christensen. Phys. Rev. 617 (1978), 111. ) nach dem Eshelby-Kröner-Modell ( J. D. Eshelby. Proc. Roy. Soc. (London) A241 (1957), 376; E. Kröner, Z. Physik 151 (1958), 504. ) Tabelle 2: Experimentelle Parameter für die Eigenspannungsanalyse in den Substratkörpern Strahlung weiße Synchrotronstrahlung, E = [10 keV ... 120 keV] Diffraktionsmodus energiedispersiv Strahlenquerschnitt 0,25 × 0,25 mm² Absorber 2 cm Graphit Optik im gebeugtem Strahl Doppelspaltsystem mit einer Öffnung von 0,03 × 5 mm² Diffraktionswinkel 2θ = 9° Detektor Festkörper-LEGe-Detektor (Canberra) Messmodus symmetrischer Ψ-Modus (Reflexion), ψ = 0° ... 80°, 44 Δψ = 2° Messdauer 180 s/Diffraktionsspektrum ausgewertete Beugungslinien 001, 101, 110, 002, 111 Elastische Diffraktionskonstanten entnommen aus B. Eigenmann, E. Macherauch, Mat.-Wiss. u. Werkstofftechn. 27 (1996), 426 Kalibrierung mit spannungsfreiem Au-Pulver unter den gleichen experimentel len Bedingungen Calculated from the single crystal elastic constant of Al ₂ O ₃ ( Landoldt-Börnstein, New Series, Group III, Volume 11, Springer, Berlin, 1979 ) and TiN ( W. Kress, P. Roedhammer, H. Bilz, W. Teuchert, AN Christensen. Phys. Rev. 617 (1978), 111. ) according to the Eshelby-Kröner model ( JD Eshelby. Proc. Roy. Soc. (London) A241 (1957), 376; E. Kröner, Z. Physics 151 (1958), 504. ) Table 2: Experimental parameters for the residual stress analysis in the substrate bodies radiation white synchrotron radiation, E = [10 keV ... 120 keV] diffraction mode energy dispersive Beam cross-section 0.25 × 0.25 mm ² absorber 2 cm graphite Optics in the diffracted beam Double gap system with an opening of 0.03 × 5 mm ² diffraction 2θ = 9 ° detector Solid state LEGe detector (Canberra) measurement mode symmetric Ψ-mode (reflection), ψ = 0 ° ... 80 °, 44 Δψ = 2 ° measuring time 180 s / diffraction spectrum evaluated diffraction lines 001, 101, 110, 002, 111 Elastic diffraction constants taken from B. Eigenmann, E. Macherauch, Mat.-Wiss. u. Werkstofftechn. 27 (1996), 426 calibration with stress-free Au powder under the same experimental conditions

BEISPIELEEXAMPLES

Beispiel 1example 1

Nach den erfindungsgemäßen Verfahren wurde ein WC/Co-Hartmetallsubstratkörper im CVD-Verfahren mit einer ersten Schicht von 0,3 μm TiN, einer zweiten Schicht von 2,5 μm TiCN, einer dritten Schicht von 1 μm TiAlCNO, einer vierten Schicht von 2,5 μm Al₂O₃ und einer äußersten Schicht von 0,5 μm TiN beschichtet. Der beschichtete Substratkörper wurde unter den nachfolgend in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen mit feinem Al₂O₃ (Korund) als Strahlmittel mit einer Maschenzahl von 280–320, d. h. einer mittleren Korngröße von ca. 70 μm, Trocken- oder Nassbestrahlung bei einem Strahlwinkel von 90° und einem Strahlabstand (= Abstand von der Düse zur Werkzeugoberfläche) von 100 mm unterzogen. Es wurde nur die Spanfläche des Körpers bestrahlt. Anschließend wurden an der Spanfläche die Eigenspannungen in der Al₂O₃-Schicht, der TiCN-Schicht und in der nahen Interface-Substrat-Zone des Substratkörpers nach den zuvor beschriebenen Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 3 angegeben. Sind für die Eigenspannungen der Al₂O₃-Schicht zwei Werte (σ_Of, σ_Gf,) angegeben, so wurde in der Al₂O₃-Schicht ein von der äußeren Oberfläche aus abnehmender Verlauf der Druckeigenspannung bestimmt (Druckeigenspannungsgradient). σ_Of bezeichnet den Wert der Druckeigenspannung an der vom Substratkörper aus gesehen äußeren Seite der Al₂O₃-Schicht, und σ_Gf bezeichnet den Wert der Druckeigenspannung an der Grenzfläche der Al₂O₃-Schicht zur darunter liegenden TiAlCNO-Schicht.According to the inventive method, a WC / Co hard metal substrate body was CVD-coated with a first layer of 0.3 μm TiN, a second layer of 2.5 μm TiCN, a third layer of 1 μm TiAlCNO, a fourth layer of 2, 5 μm Al ₂ O ₃ and an outermost layer of 0.5 μm TiN coated. The coated substrate body was subjected to the conditions shown in Table 3 below Al ₂ O ₃ (corundum) as a blasting agent with a mesh size of 280-320, ie a mean particle size of about 70 microns, dry or wet irradiation at a jet angle of 90 ° and a beam spacing (= distance from the nozzle to the tool surface) subjected to 100 mm. Only the rake surface of the body was irradiated. Subsequently, the residual stresses in the Al ₂ O ₃ layer, the TiCN layer and in the near interface-substrate zone of the substrate body were determined on the chip surface according to the methods described above. The results are also given in Table 3. If two values (σ _Of , σ _Gf, ) are given for the residual stresses of the Al ₂ O ₃ -layer, then in the Al ₂ O ₃ -layer a decreasing profile of the residual compressive stress from the outer surface was determined (compressive stress gradient). σ _Of denotes the value of compressive residual stress at the outer side of the Al ₂ O ₃ layer seen from the substrate body, and σ _Gf denotes the value of the compressive residual stress at the interface of the Al ₂ O ₃ layer to the underlying TiAlCNO layer.

Zu Vergleichszwecken sind in Tabelle 3 die Werte für den beschichteten Substratkörper ohne Strahlbehandlung (Vergleich 1) sowie für eine Strahlbehandlung bei einem Druck von 0,5 bar, d. h. außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs, (Vergleich 2) angegeben.To For comparison purposes, in Table 3, the values for the coated Substrate body without blast treatment (Comparison 1) and for blast treatment at a pressure of 0.5 bar, d. H. outside of the invention Range, (comparison 2) indicated.

Die Strahlzeit wurde zwischen 5 und 20 Sekunden variiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Strahlzeit nur einen relativ geringen Einfluss auf den Eigenspannungsverlauf hat.The Beam time was varied between 5 and 20 seconds. The results show that the beam time only a relatively small influence on the residual stress curve has.

Der Strahldruck wurde im erfindungsgemäßen Bereich von 1,5 bis 4 bar variiert. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass die erzeugten Druckeigenspannungen bei dem höchsten im erfindungsgemäßen Bereich angewendeten Strahldruck von 4 bar bei gleicher Strahlzeit die höchsten Werte erreichen. Bei dem verwendeten Testsystem ist der höchst mögliche Strahldruck abhängig von der verwenden Bindungsschicht unterhalb der Al₂O₃-Schicht und der erzeugten Vorzugsorientierung (Textur) der Schicht. Bei Strahldrücken von mehr als 4 bar besteht die Gefahr, daß die äußerste Schicht der Beschichtung stark beschädigt wird oder gar bereichsweise abplatzt. Besonders hohe Stabilität liefert eine TiAlCNO-Bindungsschicht. Geeignet könnte jedoch auch eine TiCO-Schicht sein, die jedoch bei dem beispielsgemäßen System eine geringere Stabilität liefert, die einen Strahldruck von 4 bar nicht ermöglichen würde.The jet pressure was varied in the range of 1.5 to 4 bar according to the invention. The results further show that the compressive residual stresses generated at the highest applied in the range of the invention jet pressure of 4 bar with the same beam time reach the highest values. In the test system used, the highest possible jet pressure is dependent on the bonding layer used below the Al ₂ O ₃ layer and the preferred orientation (texture) of the layer produced. At jet pressures of more than 4 bar there is a risk that the outermost layer of the coating will be severely damaged or even flaked off in some areas. Particularly high stability is provided by a TiAlCNO bonding layer. However, a TiCO layer could also be suitable, but in the system according to the invention it gives a lower stability which would not permit a jet pressure of 4 bar.

1 zeigt Diagramme der Spannungstiefenverläufe der Experimente 1, 2, 3, 5, 6, 7 und 9, wobei die Eigenspannungswerte der Al₂O₃-Schicht jeweils auf der linken Achse und die Eigenspannungswerte der TiCN-Schicht und in der nahen Interface-Substrat-Zone des Substratkörpers jeweils auf der rechten Achse in GPa angegeben sind. Positive Werte bezeichnen Zugeigenspannungen, negative Werte bezeichnen Druckeigenspannungen. Tabelle 3 Strahldruck Strahlzeit Strahlmodus Eigenspannungen in MPa^*) Al₂O₃ TiCN (σ) WC^**) (σ) σ_Of σ_Gf Vergleich 1 - - - +798 +638 –70 Vergleich 2 0,5 bar 20 s trocken –4200 –3800 +469 +150 Exp. 1 1.5 bar 5 s trocken –6000 –3400 +282 –200 Exp. 2 2 bar 10 s trocken –6056 –93 –350 Exp. 3 2 bar 20 s trocken –6573 –432 –850 Exp. 4 3 bar 5 s trocken –4117 +48 –874 Exp. 5 3 bar 10 s trocken –6883 –493 –850 Exp. 6 3 bar 20 s trocken –6646 –581 –1300 Exp. 7 4 bar 10 s trocken –7556 –998 –1000 Exp. 8 4 bar 10 s nass –471 +604 +41 Exp. 9 4 bar 20 s trocken –7148 –1423 –1500

^*) positive Werte bedeuten Zugeigenspannungen, negative Werte bedeuten Druckeigenspannungen.
^**) Werte sind Mittelwerte der Eigenspannungswerte von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von 5 μm.

1 shows graphs of the voltage depth profiles of experiments 1, 2, 3, 5, 6, 7 and 9, wherein the residual stress values of the Al ₂ O ₃ layer on the left axis and the residual stress values of the TiCN layer and in the near interface substrate Zone of the substrate body are respectively indicated on the right axis in GPa. Positive values denote tensile residual stresses, negative values denote residual compressive stresses. Table 3

jet printing beamtime beam mode Residual stresses in MPa ^*) Al ₂ O ₃ TiCN (σ) WC ^**) (σ) σ _Of σ _Gf Comparison 1 - - - +798 +638 -70 Comparison 2 0.5 bar 20 s dry -4,200 -3,800 +469 +150 Exp. 1 1.5 bar 5 s dry -6000 -3400 +282 -200 Exp. 2 2 bar 10 s dry -6,056 -93 -350 Exp. 3 2 bar 20 s dry -6,573 -432 -850 Exp. 4 3 bar 5 s dry -4,117 +48 -874 Exp. 5 3 bar 10 s dry -6,883 -493 -850 Exp. 6 3 bar 20 s dry -6,646 -581 -1300 Exp. 7 4 bar 10 s dry -7,556 -998 -1000 Exp. 8 4 bar 10 s wet -471 +604 +41 Exp. 9 4 bar 20 s dry -7,148 -1,423 -1500

^*) positive values mean tensile residual stresses, negative values mean residual compressive stresses.
^**) Values are mean values of the residual stress values from the outermost surface of the substrate body to a penetration depth of 5 μm.

Beispiel 2Example 2

Schneideinsätze vom Typ SEHW1204AFN mit dem gleichen Substratkörper und der gleichen Beschichtung wie in Beispiel 1 wurden einer Nachbehandlung durch Trockenstrahlen für jeweils 20 Sekunden mit dem gleichen Strahlmittel wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei Strahlbehandlungsdrücke von 1, 2, 3 und 4 bar angewendet wurden. Es wurde nur die Spanfläche des Körpers bestrahlt. Mit den Schneideinsätzen wurden unter gleichen Bedingungen Fräsoperationen in einem Werkstück aus Grauguß GG25 ( DIN-Norm 1691 ) durchgeführt. Der Fräsweg betrug 4000 mm, die Schnittgeschwindigkeit 373 m/min und der Vorschub am Zahn 0,2 mm. Anschließend wurden die Schneideinsätze unter dem Llichtmikroskop untersucht und die Kammrisse an der Schneidkante als ein Maß für die Zähigkeit und die Verschleißbeständigkeit gezählt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 wiedergegeben. Tabelle 4 Strahldruck trocken Kammrisse 1 bar 9 2 bar 9 3 bar 8 4 bar 5 Cutting inserts of the type SEHW1204AFN with the same substrate body and the same coating as in Example 1 were subjected to a dry-blast post-treatment for 20 seconds with the same blasting agent as in Example 1, using jet treatment pressures of 1, 2, 3 and 4 bar. Only the rake surface of the body was irradiated. Milling operations were carried out in a gray cast iron GG25 workpiece (under the same conditions) using the cutting inserts. DIN standard 1691 ) carried out. The milling path was 4000 mm, the cutting speed 373 m / min and the feed on the tooth 0.2 mm. Subsequently, the cutting inserts were examined under the light microscope and the combing cracks at the cutting edge were counted as a measure of toughness and wear resistance. The results are shown in Table 4 below. Table 4 Jet pressure dry comb cracks 1 bar 9 2 bar 9 3 bar 8th 4 bar 5

Die Schneidkante des Einsatzes, mit der bei 4 bar durchgeführten Strahlbehandlung und somit den höchsten Eigenspannungen in allen Schichten der Beschichtung und im Substratkörper weist die geringste Anzahl an Kammrissen und somit die höchste Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit auf.The Cutting edge of the insert, with which carried out at 4 bar Blast treatment and thus the highest residual stresses in all layers of the coating and in the substrate body has the lowest number of comb tears and thus the highest Toughness and wear resistance on.

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Claims

Method for producing a cutting insert, in which one a cemented carbide, cermet, or ceramic substrate body by means of a PCVD or CVD method with a single or multi-layered Coating of carbides, nitrides, oxides, carbonitrides, oxynitrides, Oxicarbides, oxicarbonitrides, borides, boronitrides, borocarbides, Borocarbonitrides, borooxinitrides, borooxocarbides and / or borooxocarbonitrides the elements of groups IVa to VIIa of the periodic table and / or of aluminum and / or mixed metallic phases and / or phase mixtures coated the aforementioned compounds and the substrate body after coating a dry or wet blast treatment using a granular abrasive, in which - The hardness of the blasting medium is the same the hardness of the outermost layer of the coating is or the hardness of the abrasive larger than the hardness of the outermost layer of the Coating is and under the outermost layer a layer is arranged whose hardness is equal to the hardness the blasting agent is, the above the layer whose Hardness is equal to the hardness of the blasting medium, arranged layer (s) by the blast treatment at least is removed from subareas, - the Total layer thickness of the coating at most 10 μm is, - the blast treatment at a Radiation medium pressure of 1 bar to 10 bar is performed.

Method according to claim 1, characterized in that that the total layer thickness of the coating at most 8 microns, preferably at most 7 microns, especially preferably at most 5 microns.

Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that the total layer thickness of Coating at least 2 μm, preferably at least 3 μm, more preferably at least 4 microns.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the jet treatment over a period of at least 5 seconds, preferably a period of time of at least 10 seconds.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the jet treatment in a Blasting medium pressure of 2 bar to 8 bar, preferably at a blasting medium pressure from 3 bar to 5 bar, more preferably at a fluid pressure of about 4 bar is performed.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blasting treatment is a dry blast treatment is.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting agent is an Al ₂ O ₃ layer, preferably α-Al ₂ O ₃ layer.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the layer whose hardness is equal to the hardness of the abrasive, a layer thickness in the range of 1 micron to 5 microns, preferably in Range of 1.5 microns to 4 microns, more preferably in the range of 2 microns to 3 microns.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the blasting agent is corundum.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that below the layer whose hardness is equal to the hardness of the abrasive, a TiCN layer is arranged, above and / or below the TiCN layer further layers can be arranged.

Method according to claim 10, characterized in that the TiCN layer has a layer thickness in the region of 1 μm to 5 microns, preferably in the range of 1.5 microns to 4 microns, more preferably in the range of 2 microns up to 3 microns.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the blast treatment in the substrate body in the outermost surface area a compressive residual stress of at least -500 MPa, preferably of at least -1,000 MPa, more preferably of at least -1,500 MPa, most preferably produced by at least -2,000 MPa becomes.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the Blast treatment at least in the outermost surface region of the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting agent, a compressive residual stress of at least -2000 MPa, preferably of at least -4000 MPa, more preferably of at least -6000 MPa is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the blast treatment in the outermost layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting agent, preferably the Al ₂ O ₃ layer, over the entire thickness of this layer substantially equal compressive residual stress with a Deviation of the magnitude of the compressive residual stress value of the amount of the lowest compressive residual stress value of at most 10%, preferably of at most 5%, particularly preferably of at most 2.5%, is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the blast treatment in the interior of the substrate body at a depth of 3 to 4 μm from the outermost surface of the Substrate body a compressive residual stress of at least -250 MPa, preferably at least -500 MPa, more preferably of at least -750 MPa, most preferably of at least -1,000 MPa is generated.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that by the blast treatment in the substrate body generated compressive residual stress in one Depth of 5 microns inside the substrate body in terms of amount by at least 250 MPa, preferably by at least 500 MPa, more preferably by at least 750 MPa, most preferably at least 1,000 MPa lower than on the outermost surface of the substrate body.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the hardness of the blasting medium greater than the hardness of the outermost Layer of the coating is and under the outermost Layer is arranged a layer whose hardness is the same the hardness of the blasting agent is, the over the layer whose hardness equals the hardness of the Blasting agent is, arranged (s) layer (s) by the blast treatment only from the rake surface or from the rake surface comprehensive side of the cutting insert is (are) removed.

Cutting insert, manufacturable by a method according to any preceding claim.