DE102014109652A1

DE102014109652A1 - Feuerfeste Beschichtungen für Schneidwerkzeuge

Info

Publication number: DE102014109652A1
Application number: DE201410109652
Authority: DE
Inventors: Volkmar Sottke; Karl-Heinz Wendt; Hartmut Westphal; Peter Leicht; Yixiong Liu
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-07-10
Publication date: 2015-03-05
Anticipated expiration: 2034-07-11
Also published as: US9427808B2; GB201415234D0; US20150064431A1; KR20150026865A; JP2015047690A; DE102014109652B4; CA2860822A1; GB2520798A; FR3009984A1; SE1450911A1; BR102014020549A2; CN104416206A

Abstract

In einem Aspekt werden Schneidwerkzeuge mit auf ihnen haftenden Beschichtungen beschrieben, die in einigen Ausführungsformen eine gewünschte Verschleißfestigkeit und längere Schnittstandzeit aufweisen. Ein hier beschriebenes beschichtetes Schneidwerkzeug umfasst ein Substrat und eine Beschichtung, die auf dem Substrat haftet, wobei die Beschichtung eine feuerfeste Schicht aufweist, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wobei eine Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-(AlON-)Teilschicht oder eine AlON-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-(Al2O3-)Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Beschichtungen für Schneidwerkzeuge und insbesondere Beschichtungen, die mittels chemischer Gasphasenabscheidung (CVD) aufgebracht werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Schneidwerkzeuge, einschließlich Schneidwerkzeugen aus Sintercarbid, werden sowohl beschichtet als auch unbeschichtet für die maschinelle Bearbeitung verschiedener Metalle und Legierungen eingesetzt. Um die Verschleißfestigkeit, die Leistungsfähigkeit und die Haltbarkeit von Schneidwerkzeugen zu erhöhen, wurden eine oder mehrere Schichten eines feuerfesten Materials auf die Schneidwerkzeugflächen aufgebracht. Beispielsweise wurden TiC, TiCN, TiN und/oder Al₂O₃ mittels CVD und physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD) auf Sintercarbidsubstrate aufgebracht. Während feuerfeste Beschichtungen mit einschichtigem oder mehrschichtigem Aufbau effizient Verschleiß verzögern und die Haltbarkeit des Werkzeugs in einer Vielzahl von Anwendungen verlängern, stoßen sie immer mehr an ihre Leistungsgrenzen; daher besteht die Forderung nach der Entwicklung neuer Beschichtungsarchitekturen für Schneidwerkzeuge.
KURZDARSTELLUNG
In einem Aspekt werden hier Schneidwerkzeuge mit auf ihnen haftenden Beschichtungen beschrieben, die in einigen Ausführungsformen die gewünschte Verschleißfestigkeit und die längere Schnittstandzeit nachweisen. Kurz gesagt, umfasst ein hier beschriebenes beschichtetes Schneidwerkzeug ein Substrat und eine Beschichtung, die auf dem Substrat haftet, wobei die Beschichtung eine feuerfeste Schicht aufweist, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wobei eine Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst. Die auf dem Schneidwerkzeugsubstrat haftende Beschichtung umfasst in einigen Ausführungsformen ferner eine oder mehrere Innenschichten zwischen der feuerfesten Schicht und dem Substrat und/oder eine oder mehrere Deckschichten, die über der feuerfesten Schicht aufgebracht werden.
In einem weiteren Aspekt werden hier Verfahren zur Herstellung beschichteter Schneidwerkzeuge beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs umfasst die Bereitstellung eines Substrats, das Aufbringen einer Beschichtung auf dem Substrat mittels chemischer Gasphasenabscheidung, einschließlich einer feuerfesten Schicht, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wobei eine Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst. In einigen Ausführungsformen wird eine oder werden mehrere Innenschichten vor dem Aufbringen der feuerfesten Schicht auf dem Substrat aufgebracht. Darüber hinaus können eine oder mehrere Deckschichten über der feuerfesten Schicht aufgebracht werden.
Diese und weitere Ausführungsformen werden in der noch folgenden detaillierten Beschreibung näher beschrieben.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
veranschaulicht das Substrat eines Schneidwerkzeugs gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
veranschaulicht ein Schema eines beschichteten Schneidwerkzeugs gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
veranschaulicht ein Schema eines beschichteten Schneidwerkzeugs gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
veranschaulicht ein Schema eines beschichteten Schneidwerkzeugs gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
ist die Aufnahme eines Querschnitts eines beschichteten Schneideinsatzes mit dem Rasterelektronenmikroskop (Scanning Electron Microscope, SEM) gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
ist eine SEM-Aufnahme einer feuerfesten Schichtdecke einer Beschichtung gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform.
ist eine Fotografie eines Schneideinsatzes mit einer hier beschriebenen Beschichtungsarchitektur, wobei der Schneideinsatz einem Frästest, wie in Beispiel 3 dargelegt, unterzogen wurde.
–(c) sind Fotografien von Vergleichsschneideinsätzen, die einem Frästest, wie in Beispiel 3 dargelegt, unterzogen wurden.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die hier beschriebenen Ausführungsformen können leichter unter Bezugnahme auf die folgende ausführliche Beschreibung sowie die Beispiele und ihre vorstehenden und folgenden Beschreibungen verstanden werden. Hier beschriebene Elemente, Vorrichtungen und Verfahren sind jedoch nicht auf die spezifischen Ausführungsformen beschränkt, die in der ausführlichen Beschreibung und den Beispielen dargestellt werden. Es sollte berücksichtig werden, dass diese Ausführungsformen nur eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind. Zahlreiche Modifikationen und Anpassungen werden für den Fachmann leicht erkennbar sein, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen.
I. Beschichtete Schneidwerkzeuge
In einem Aspekt werden Schneidwerkzeuge mit auf ihnen haftenden Beschichtungen beschrieben, die in einigen Ausführungsformen die gewünschte Verschleißfestigkeit und die längere Schnittstandzeit nachweisen. Ein hier beschriebenes beschichtetes Schneidwerkzeug umfasst ein Substrat und eine Beschichtung, die auf dem Substrat haftet, wobei die Beschichtung eine feuerfeste Schicht aufweist, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wobei eine Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-(AlON-)Teilschicht oder eine AlON-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-(Al₂O₃-)Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst. Die auf dem Schneidwerkzeugsubstrat haftende Beschichtung umfasst in einigen Ausführungsformen ferner eine oder mehrere Innenschichten zwischen der feuerfesten Schicht und dem Substrat und/oder eine oder mehrere Deckschichten, die über der feuerfesten Schicht aufgebracht werden.
Wenden wir uns nun speziellen Komponenten zu; die hier beschriebenen beschichteten Schneidwerkzeuge umfassen ein Substrat. Ein beschichtetes Schneidwerkzeug kann jedes Substrat umfassen, das mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Ein Substrat ist in einigen Ausführungsformen ein Schaftfräser, ein Bohrer oder eine Wendeschneidplatte. Wendeschneidplatten können eine Geometrie nach jeder beliebigen ANSI-Norm für Fräs- und Drehanwendungen haben. Substrate von hier beschriebenen beschichteten Schneidwerkzeugen können aus Sintercarbid, Hartmetall, Keramik, Metallkeramik oder Stahl gebildet sein. Ein Sintercarbidsubstrat umfasst in einigen Ausführungsformen Wolframcarbid (WC). WC kann im Schneidwerkzeugsubstrat in einer Menge von mindestens ca. 80 Gewichtsprozent oder in einer Menge von mindestens ca. 85 Gewichtsprozent vorhanden sein. Darüber hinaus kann der metallische Binder von Sintercarbid Kobalt oder eine Kobaltlegierung umfassen. Kobalt beispielsweise kann in einem Sintercarbidsubstrat in einer Menge von 3 Gewichtsprozent bis 15 Gewichtsprozent vorhanden sein. In einigen Ausführungsformen ist Kobalt in einem Sintercarbidsubstrat in einer Menge von 5–12 Gewichtsprozent oder 6–10 Gewichtsprozent vorhanden. Ferner kann ein Sintercarbidsubstrat einen Bereich einer Binderanreicherung aufweisen, der auf sich von der Oberfläche des Substrats nach innen erstreckt.
Substrate von Sintercarbid-Schneidwerkzeugen können auch ein oder mehrere Additive umfassen, wie beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Elemente und/oder ihrer Verbindungen: Titan, Niob, Vanadium, Tantal, Chrom, Zirkonium und/oder Hafnium. In einigen Ausführungsformen bilden Titan, Niob, Vanadium, Tantal, Chrom, Zirkonium und/oder Hafnium Mischkristallcarbide mit dem WC des Substrats. In diesen Ausführungsformen kann das Substrat ein oder mehrere Mischkristallcarbide in einer Menge im Bereich von 0,1–5 Gewichtsprozent umfassen. Zusätzlich kann ein Sintercarbidsubstrat Stickstoff umfassen.
Das Substrat eines Schneidwerkzeugs kann eine oder mehrere Schneidkanten umfassen, die am Verbindungspunkt von Spanfläche und Freifläche(n) des Substrats gebildet werden. zeigt das Substrat eines Schneidwerkzeugs gemäß einer hier beschriebenen Ausführungsform. Wie in gezeigt, besitzt das Substrat (10) Schneidkanten (12), die an den Verbindungspunkten der Spanfläche (14) und der Freiflächen (16) des Substrats gebildet werden. Das Substrat (10) umfasst ebenfalls eine Öffnung (18) zur Befestigung des Substrats (10) an einem Werkzeughalter.
Wie hier beschrieben, besteht eine auf dem Substrat haftende Beschichtung aus einer feuerfesten Schicht, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen aufweist, wobei eine Teilschichtgruppe eine AlON-Teilschicht oder eine AlON-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst. Teilschichtgruppen der feuerfesten Schicht können aneinandergrenzen oder durch (eine) Zwischenschicht(en) in der feuerfesten Schicht voneinander beabstandet sein. Ferner kann eine beliebige Anzahl von Teilschichtgruppen die feuerfeste Schicht bilden. In einigen Ausführungsformen umfasst die feuerfeste Schicht beispielsweise mindestens vier Teilschichtgruppen.
Die einzelnen Teilschichtgruppen können verschieden aufgebaut sein. In einigen Ausführungsformen kann mindestens eine Teilschichtgruppe der feuerfesten Schicht einen aus Tabelle I ausgewählten Aufbau haben. Tabelle I – Teilschichtgruppen-Aufbau der feuerfesten Schicht

AlON-Verbund-Teilschicht/Al₂O₃-Verbund-Teilschicht

AlON-Verbund-Teilschicht/Al₂O₃-Teilschicht

AlON-Teilschicht/Al₂O₃-Verbund-Teilschicht

AlON-Teilschicht/Al₂O₃-Teilschicht
Darüber hinaus können Teilschichtgruppen, die eine hier beschriebene feuerfeste Schicht bilden, denselben oder einen anderen Aufbau haben. In einigen Ausführungsformen haben die Teilschichtgruppen, die die feuerfeste Schicht bilden, einen einzigen Aufbau, der aus Tabelle I gewählt wurde, wie beispielsweise AlON-Verbund-Teilschicht/Al₂O₃-Verbund-Teilschicht. Alternativ können Teilschichtgruppen, die die feuerfeste Schicht bilden, aus Tabelle I ausgewählte, abweichende Aufbauten haben. Jede Kombination der Teilschichtgruppenaufbauten, die sich aus Tabelle I ableiten, kann in Betracht gezogen werden. Beispielsweise kann eine erste Teilschichtgruppe der feuerfesten Schicht eine AlON-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht sowie eine zweite Teilschichtgruppe, die eine AlON-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst, umfassen.
Wenden wir uns nun spezifischen Teilschichten zu; eine AlON-Teilschicht kann polykristallin sein und eine hexagonale Kristallstruktur, eine kubische Kristallstruktur oder ein Gemisch aus hexagonalen und kubischen Kristallstrukturen aufweisen. Alternativ ist die AlON-Teilschicht amorph. Ferner kann die AlON-Teilschicht ein Gemisch aus kristallinen und amorphen Strukturen aufweisen, wobei die kristallinen Strukturen hexagonal, kubisch oder eine Kombination aus beidem sind. Die AlON-Teilschicht kann auch eine feinkörnige Struktur mit Körnern im Größenbereich von 10 nm bis 2 μm aufweisen.
Der Gehalt an Aluminium, Stickstoff und Sauerstoff in der AlON-Teilschicht kann entsprechend den ausgewählten CVD-Parametern variieren. Das Aluminium in einer AlON-Teilschicht kann beispielsweise von 20 bis 50 Atom-% betragen. In einigen Ausführungsformen liegt das Aluminium im AlON im Bereich von 25 bis 40 Atom-% oder 32 bis 38 Atom-%. Der Stickstoff in einer AlON-Teilschicht kann von 40 bis 70 Atom-% betragen. In einigen Ausführungsformen liegt der Stickstoff im AlON im Bereich von 55 bis 70 Atom-% oder 63 bis 67 Atom-%. Ferner kann der Sauerstoff in einer AlON-Teilschicht von l bis 20 Atom-% betragen. In einigen Ausführungsformen liegt der Sauerstoff im AlON im Bereich von 2 bis 15 Atom-% oder 4 bis 6 Atom-%.
Darüber hinaus umfasst eine AlON-Verbund-Teilschicht eine AlON-Phase und eine Metalloxid-Phase, die eine oder mehrere Oxide metallischer Elemente der Gruppe IVB des Periodensystems beinhalten. Die AlON-Phase kann in der Verbund-Teilschicht in jeder Menge vorliegen, die mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Die AlON-Phase kann beispielsweise die Hauptphase der Verbund-Teilschicht sein, die als Matrix für die Metalloxid- und Metalloxynitrid-Phasen, die hier weiter besprochen werden, dient. In einigen Ausführungsformen ist die AlON-Phase in der Verbund-Teilschicht in einer Menge vorhanden, die aus Tabelle II ausgewählt ist. Tabelle II – AlON-Phase der AlON-Verbund-Teilschicht (Volumenprozent)

AlON-Phase (Vol.-%)

≥ 50

≥ 60

≥ 70

≥ 80

85–99

90–99
Der Gehalt an Aluminium, Stickstoffund Sauerstoff in einer AlON-Phase kann entsprechend den ausgewählten CVD-Parametern variieren. Das Aluminium in einer AlON-Phase kann beispielsweise von 20 bis 50 Atom-% betragen. In einigen Ausführungsformen liegt das Aluminium in der AlON-Phase im Bereich von 25 bis 40 Atom-% oder 32 bis 38 Atom-%. Der Stickstoff in der AlON-Phase kann von 40 bis 70 Atom-% betragen. In einigen Ausführungsformen liegt der Stickstoff in der AlON-Phase im Bereich von 55 bis 70 Atom-% oder 63 bis 67 Atom-%. Ferner kann der Sauerstoff in der AlON-Phase von 1 bis 20 Atom-% betragen. In einigen Ausführungsformen liegt der Sauerstoff in der AlON-Phase im Bereich von 2 bis 15 Atom-% oder 4 bis 6 Atom-%.
Die AlON-Phase ist in einigen Ausführungsformen polykristallin. Beispielsweise kann die AlON-Phase eine hexagonale Kristallstruktur, eine kubische Kristallstruktur oder ein Gemisch aus hexagonalen und kubischen Kristallstrukturen aufweisen. Alternativ ist die AlON-Phase amorph. Ferner kann die AlON-Phase ein Gemisch aus kristallinen und amorphen Strukturen aufweisen, wobei die kristallinen Strukturen hexagonal, kubisch oder eine Kombination aus beidem sind. Die AlON-Teilschicht kann auch eine feinkörnige Struktur mit Körnern im Größenbereich von 10 nm bis 2 μm aufweisen.
Wie hier beschrieben, kann eine AlON-Verbund-Teilschicht auch eine Metalloxid-Phase umfassen, die mindestens ein Oxid eines metallischen Elements beinhaltet, das aus der Gruppe IVB des Periodensystems ausgewählt ist. Die Metalloxid-Phase kann beispielsweise ZrO₂ oder HfO₂ umfassen. Die Metalloxid-Phase umfasst in einigen Ausführungsformen eine Vielzahl von Oxiden metallischer Elemente, die aus der Gruppe IVB des Periodensystems ausgewählt sind. Die Metalloxid-Phase kann beispielsweise ein Gemisch aus ZrO₂ und HfO₂ umfassen. Die Metalloxid-Phase kann eine untergeordnete Phase der AlON-Verbund-Teilschicht sein und Teil der AlON-Matrixphase sein oder darin dispergiert sein. In einigen Ausführungsformen ist die Metalloxid-Phase in der AlON-Verbund-Teilschicht in einer Menge vorhanden, die aus Tabelle III ausgewählt ist. Tabelle III – Metalloxid-Phase der AlON-Verbund-Teilschicht (Volumenprozent)

Metalloxid-Phase (Vol.-%)

1–15

2–12

3–10
Die Metalloxid-Phase einer AlON-Verbund-Teilschicht ist in einigen Ausführungsformen polykristallin. Die Metalloxid-Phase kann beispielsweise eine kubische Kristallstruktur, eine monokline Kristallstruktur oder eine tetragonale Kristallstruktur oder Mischungen davon aufweisen. Die Metalloxid-Phase kann auch eine feinkörnige Struktur mit Körnern im Größenbereich von 10 nm bis 2 μm aufweisen. Die Körner der Metalloxid-Phase können eine kugelförmige oder elliptische Geometrie haben.
Eine AlON-Verbund-Teilschicht kann ferner zusätzlich zu den AlON- und Metalloxid-Phasen eine Metalloxynitrid-Phase umfassen, wobei die Metalloxynitrid-Phase mindestens ein Oxynitrid eines metallischen Elements umfasst, das aus der Gruppe IVB des Periodensystems ausgewählt ist. Die Metalloxynitrid-Phase kann beispielsweise Titanoxynitrid (TiON) umfassen. In einigen Ausführungsformen umfasst die Metalloxynitrid-Phase eine Vielzahl von Oxynitriden metallischer Elemente, die aus der Gruppe IVB ausgewählt sind. Eine Metalloxynitrid-Phase hat in einigen Ausführungsformen die Formel MO_xN_1-x, wobei M aus den metallischen Elementen der Gruppe IVB des Periodensystems ausgewählt ist und x = 0,1–0,9 ist.
Die Metalloxynitrid-Phase kann polykristallin sein. In diesen Ausführungsformen kann die Metalloxynitrid-Phase eine kubische Kristallstruktur aufweisen. Ferner kann die Metalloxynitrid-Phase eine ultrafeinkörnige Struktur mit Körnern im Größenbereich von 1 nm bis 20 nm aufweisen. Die Metalioxynitrid-Phase kann eine untergeordnete Phase der AlON-Verbund-Teilschicht sein, die Teil der AlON-Matrixphase ist oder darin dispergiert ist. In einigen Ausführungsformen ist die Metalloxynitrid-Phase beispielsweise in der Verbund-Schicht in einer Menge vorhanden, die aus Tabelle IV ausgewählt ist. Tabelle IV – Metalloxynitrid-Phase der AlON-Verbund-Teilschicht (Volumenprozent)

Metalloxynitrid-Phase (Vol.-%)

0–10

0,5–10

1–9

2–8
Die Volumenprozentsätze der AlON-Phase, der Metalloxid-Phase und der Metalloxynitrid-Phase einer hier beschriebenen AlON-Verbund-Teilschicht können mithilfe der Glimmentladungsspektroskopie (Glow Discharge Optical Emission Spectroscopy, GDOES) und der energiedispersiven Röntgenspektroskopie (Energy Dispersive X-Ray Spectroscopy, EDX/EDS) bestimmt werden. In einer Ausführungsform beispielsweise kann die Zusammensetzung einer AlON-Verbund-Teilschicht mittels GDOES und einem Glimmentladungsspektrometer GDA 750 (Spectrum Analytic GmbH aus Hof, Deutschland) mit einem Lichtfleckdurchmesser von 1,0 mm analysiert werden. Die Entnahme von gesputtertem Material für die Analyse kann in 0,5 μm Schritten von der obersten Lage der Teilschicht bis hinab auf das Substrat erfolgen. Darüber hinaus kann eine zusätzliche Analyse der Teilschichten der Beschichtung mittels EDS und unter Einsatz des Rasterelektronenmikroskops LEO 430i (LEO GmbH aus Oberkochen, Deutschland) mit dem Analysesystem von LINK ISIS (Oxford Ltd.) durchgeführt werden.
Wie hier beschrieben, umfasst eine Teilschichtgruppe auch eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht. Eine Aluminiumoxid-Teilschicht kann polykristallin sein und jegliches Aluminiumoxid-Polymorph aufweisen, das mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. In einigen Ausführungsformen beispielsweise ist eine Aluminiumoxid-Teilschicht aus einem α-Aluminiumoxid, κ-Aluminiumoxid oder einem Gemisch (α/κ) davon gebildet.
Außerdem kann eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht auf mehrere Arten aufgebaut sein. In einigen Ausführungsformen umfasst eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht eine Aluminiumoxid-Phase und eine Metalloxid-Phase, die eine oder mehrere Oxide metallischer Elemente der Gruppe IVB des Periodensystems umfassen. In einigen Ausführungsformen ist die Metalloxid-Phase einer Aluminiumoxid-Verbund-Schicht beispielsweise aus Zirkonium, Hafnium oder Gemischen davon gebildet. Das Verhältnis von Aluminiumoxid-Phase zu Metalloxid-Phase kann von 1:10 bis 10:1 reichen. Ferner kann die Metalloxid-Phase zusätzlich zu Zirkonium und/oder Hafnium Titanoxid (TiO_x) umfassen. Titanoxid kann, sofern vorhanden, ein kleinerer Bestandteil der Metalloxid-Phase sein und ist in der gesamten Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht fein verteilt. Da das Titanoxid fein verteilt ist, kann es eine kleinere Korngröße haben als die Korngröße der Aluminiumoxid-Phase und des Zirkoniums und/oder Hafniums.
Die Aluminiumoxid-Phase der Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht kann polykristallin sein und jegliches Aluminiumoxid-Polymorph aufweisen, das mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. In einigen Ausführungsformen beispielsweise ist eine Aluminiumoxid-Phase aus α-Aluminiumoxid, κ-Aluminiumoxid oder einem Gemisch (α/κ) davon gebildet. In einigen Ausführungsformen hat eine Aluminiumoxid-Verbund-Schicht einen Aufbau, der im US-Patent 6,660,371 beschrieben ist, welches durch diesen Verweis als insgesamt hierin aufgenommen gilt.
Alternativ ist in einem anderen Aspekt eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht aus Aluminiumoxid gebildet, das mit einem oder mehreren metallischen Elementen der Gruppe IVB des Periodensystems dotiert ist. In einigen Ausführungsformen ist das Aluminiumoxid mit Titan, Zirkonium oder Gemischen davon dotiert. in einigen Ausführungsformen ist das Aluminiumoxid mit Titan, Zirkonium oder Gemischen davon in einer Menge von 0,01–5 Gew.-% der Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht dotiert.
AlON-, AlON-Verbund-, Aluminiumoxid- und Aluminiumoxid-Verbund-Teilschichten können jegliche Stärke aufweisen, die mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Diese Teilschichten können beispielsweise eine individuelle Stärke von unter 1 μm oder weniger als 0,5 μm haben. In einigen Ausführungsformen hat eine Teilschicht eine Stärke von 0,1–0,8 μm oder von 0,2–0,5 μm. Zusätzlich kann eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht eine geringere Härte als die angrenzende AlON-Teilschicht oder AlON-Verbund-Teilschicht der Teilschichtgruppe haben. Beispielsweise kann eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht eine Härte (HV 0,05) von 1.500 bis 1.800 haben, wobei HV 0,05 sich auf die Härte nach Vickers bei Verwendung einer 0,05-Kilogramm-Prüflast bezieht. Die AlON- oder AlON-Verbund-Teilschicht kann eine Härte (HV 0,05) von ungefähr 1.700 bis 2.200 haben. Die hier genannten Härtewerte nach Vickers werden gemäß ASTM E 384 „Standard Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials" [Standard-Prüfverfahren für Knoop- und Vickers-Härte von Materialien], ASTM International, bestimmt.
Wie hier weiter beschrieben, können Teilschichtgruppen, die die feuerfeste Schicht bilden, aneinandergrenzen. Alternativ können Teilschichtgruppen der feuerfesten Schicht durch eine oder mehrere Innenschichten voneinander beabstandet sein. Ferner kann die feuerfeste Schicht eine beliebige Anzahl von Teilschichtgruppen umfassen, die mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar sind. In einigen Ausführungsformen umfasst die feuerfeste Schicht mindestens vier Teilschichtgruppen, wobei jede Teilschichtgruppe einen aus der hier aufgeführten Tabelle I ausgewählten Aufbau hat. Dadurch, dass die feuerfeste Schicht eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, kann sie eine Stärke von über 5 μm haben. In einigen Ausführungsformen hat die feuerfeste Schicht eine Stärke von 5 μm bis 25 μm oder 6 μm bis 20 μm.
Eine feuerfeste Schicht, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wird in einigen Ausführungsformen direkt auf die Substratfläche des Schneidwerkzeugs aufgebracht. ist eine schematische Darstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform, wobei die feuerfeste Schicht direkt auf die Substratfläche des Schneidwerkzeugs aufgebracht ist. Das beschichtete Schneidwerkzeug (20) von umfasst ein Schneidwerkzeugsubstrat (21) und eine Beschichtung (22), die auf dem Substrat (21) haftet. Die Beschichtung (22) ist aus einer feuerfesten Schicht (23) gebildet, die aus einer Vielzahl von Teilschichtgruppen (24) besteht. In der Ausführungsform nach ist die feuerfeste Schicht (23) aus vier Teilschichtgruppen (24) gebildet, wobei jede Teilschichtgruppe eine AlON-Teilschicht oder eine AlON-Verbund-Teilschicht (26) und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht (25) umfasst.
Alternativ kann die hier beschriebene Beschichtung eine oder mehrere Innenschichten zwischen der feuerfesten Schicht und dem Substrat umfassen. Innenschichten umfassen in einigen Ausführungsformen ein oder mehrere metallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems ausgewählt sind, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus nichtmetallischen Elementen der Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems ausgewählt sind. In einigen Ausführungsformen umfasst/umfassen eine oder mehrere Innenschichten zwischen dem Substrat und der feuerfesten Schicht ein Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Oxycarbonitrid, Oxid oder Borid eines oder mehrerer metallischer Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Peniodensystems. Beispielsweise werden eine oder mehrere Innenschichten aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanoxycarbonitrid, Titancarbid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Zirkoniumnitrid, Zirkoniumcarbonitrid, Hafniumnitrid, Hafniumcarbonitrid und Aluminiumoxid und Gemischen davon ausgewählt. Eine Innenschicht aus Aluminiumoxid kann α-Aluminiumoxid, κ-Aluminiumoxid oder α/κ-Aluminiumoxid umfassen.
Innenschichten der hier beschriebenen Beschichtungen können jede Stärke haben, die mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Innenschichten von Beschichtungen können eine Stärke von 0,5 μm bis 15 μm haben. In einigen Ausführungsformen ist die Stärke einer Innenschicht gemäß der Position der Innenschicht in der Beschichtung ausgewählt. Eine Innenlage, die als erste Lage der Beschichtung direkt auf eine Fläche des Substrats aufgebracht wird, kann beispielsweise eine Stärke von 0,5 bis 2,5 μm haben. Eine Innenlage, die auf die erste Schicht aufgebracht wird, wie eine TiCN- oder TiN-Schicht, kann eine Stärke von 2 μm bis 12 μm haben. Ferner kann eine Innenlage, auf die eine hier beschriebene feuerfeste Schicht, wie eine Schicht, umfassend Aluminiumoxid, aufgebracht wird, eine Stärke von 0,1 bis 6 μm haben.
In einigen Ausführungsformen ist die hier beschriebene feuerfeste Schicht die äußerste Schicht der Beschichtung. Alternativ kann eine hier beschriebene Beschichtung eine oder mehrere Deckschichten über der feuerfesten Schicht umfassen. Deckschichten können ein oder mehrere metallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems ausgewählt sind, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus nichtmetallischen Elementen der Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems ausgewählt sind, umfassen. Eine oder mehrere Deckschichten über der feuerfesten Schicht können ein Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Oxycarbonitrid, Oxid oder Borid eines oder mehrerer metallischer Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems, umfassen. Beispielsweise werden eine oder mehrere Deckschichten aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanoxycarbonitrid, Titancarbid, Zirkoniumnitrid, Zirkoniumcarbonitrid, Hafniumnitrid, Hafniumcarbonitrid und Aluminiumoxid und Gemischen davon ausgewählt.
Deckschichten der hier beschriebenen Beschichtungen können jede Stärke haben, die mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Eine Deckschicht kann in einigen Ausführungsformen eine Stärke von 0,5 μm bis 5 μm haben.
Zusätzlich kann eine hier beschriebene Beschichtung in einigen Ausführungen eine oder mehrere Haftschichten umfassen. Eine Haftschicht kann verschiedene Positionen in einer hier beschriebenen Beschichtung einnehmen. In einigen Ausführungsformen ist eine Haftschicht zwischen zwei Innenschichten der Beschichtung angeordnet, wie beispielsweise zwischen einer Titannitrid- oder Titancarbonitrid-Innenschicht und einer Innenlage, die Aluminiumoxid umfasst. Eine Haftschicht kann auch zwischen einer Innenschicht und der hier beschriebenen feuerfesten Schicht angeordnet sein. Ferner kann eine Haftschicht zwischen der feuerfesten Schicht und einer Deckschicht der Beschichtung angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen werden Haftschichten eingesetzt, um die Haftung zwischen den Schichten der Beschichtung zu erhöhen und/oder den Kern einer gewünschten Morphologie einer Beschichtungsschicht, die auf der Haftschicht aufgebracht wird, zu bilden. In einigen Ausführungsformen hat eine Haftschicht die Formel M(O_xC_yN_Z), wobei M ein Metall, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems, ist und x ≥ 0, y ≥ 0 und z ≥ 0 ist, wobei x + y + z = 1 ist. In einer Ausführungsform beispielsweise wird eine Haftschicht aus TiC zwischen einer Innenschicht aus TiCN und einer Innenlage, die Aluminiumoxid umfasst, eingesetzt.
Eine Haftschicht mit der Formel M(O_xC_yN_z) kann jegliche Stärke haben, die mit den Zwecken der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. In einigen Ausführungsformen hat die M(O_xC_yN_z)-Schicht eine Stärke von ungefähr 0,5 μm. Weiterhin kann eine M(O_xC_yN_z)-Schicht eine Stärke im Bereich von 0,5 μm bis 5 μm haben.
ist eine schematische Darstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform, wobei die feuerfeste Schicht direkt auf einer Innenschicht der Beschichtung aufgebracht ist. Das beschichtete Schneidwerkzeug (30) von umfasst ein Schneidwerkzeugsubstrat (31) und eine Beschichtung (32), die auf dem Substrat (31) haftet. Die Beschichtung (32) umfasst eine feuerfeste Schicht (33), die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen (34) hat. Wie in ist die feuerfeste Schicht (33) aus vier Teilschichtgruppen (34) gebildet, wobei jede Teilschichtgruppe eine AlON-Teilschicht oder eine AlON-Verbund-Teilschicht (36) und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht (35) umfasst. Eine Innenschicht (37) der Beschichtung ist zwischen der feuerfesten Schicht (33) und dem Schneidwerkzeugsubstrat (31) aufgebracht. Wie hier beschrieben, kann die Innenschicht (37) eine Einzelschicht sein oder mehrere Schichten haben.

Eine auf dem Schneidwerkzeugsubstrat haftende Beschichtung kann jede hier beschriebene Architektur aus feuerfester Schicht, Innenschicht(en) und/oder Deckschicht(en) haben. In einigen Ausführungsformen hat die Beschichtung eine Architektur, die aus Tabelle V ausgewählt ist. Unter Bezugnahme auf Tabelle V sind die Innenschichten, beginnend mit der Schicht, die direkt auf der Substratfläche aufgebracht ist, und nach außen fortschreitend bis zur feuerfesten Schicht aufgelistet. Ferner bezieht sich jeder in Klammern aufgelistete Aufbau für die feuerfeste Schicht [z. B. (Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)] auf eine Teilschichtgruppe, wobei sich die erste aufgelistete Teilschichtgruppe in Kontakt mit der letzten aufgelisteten Innenschicht befindet. Zum Beispiel ist in der ersten Beschichtungsarchitektur von Tabelle V die feuerfeste Schicht aus vier aneinandergrenzenden Teilschichtgruppen von (Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund) gebildet. Die Al₂O₃-Verbund-Teilschicht der ersten Teilschichtgruppe ist in Kontakt mit der letzten Al₂O₃-Innenschicht. Tabelle V – Beschichtungsarchitekturen

Innenschicht(en)	Feuerfeste Schicht	Deckschicht
TiN-TiCN(MT)*-TiOCN-ZrCN-Al₂O₃	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)	TiOCN oder ZrCN
	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)
	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)
	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)
TiN-TiCN(MT)-TiOCN-Al₂O₃	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)	TiOCN oder ZrCN
	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)
	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)
	(Al₂O₃-Verbund/AlON-Verbund)

*MT = Medientemperatur CVD
**Optional

Die in Tabelle V aufgelisteten Teilschichtaufbauten können alle Kompositionsparameter und/oder -eigenschaften aufweisen, wie sie für diese im vorliegenden Abschnitt I beschrieben sind. Beispielsweise kann eine Al₂O₃-Verbund-Teilschicht eine Aluminiumoxid-Phase und eine Metalloxid-Phase umfassen. Alternativ ist die Al₂O₃-Verbund-Teilschicht aus Aluminiumoxid gebildet, das mit einem oder mehreren metallischen Elementen der Gruppe IVB des Periodensystems dotiert ist.
II. Verfahren zur Herstellung beschichteter Schneidwerkzeuge
In einem weiteren Aspekt werden hier Verfahren zur Herstellung beschichteter Schneidwerkzeuge beschrieben. Ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs umfasst die Bereitstellung eines Substrats, das Aufbringen einer Beschichtung auf dem Substrat mittels chemischer Gasphasenabscheidung, einschließlich einer feuerfesten Schicht, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wobei eine Teilschichtgruppe eine AlON-Teilschicht oder eine AlON-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst. Das Substrat und die Teilschichten aus AlON, AlON-Verbund, Aluminiumoxid und Aluminiumoxid-Verbund können jegliche(n) Aufbau und/oder Eigenschaften haben, die für diese im hier enthaltenen Abschnitt I genannt sind.

Eine AlON-Teilschicht kann aus einem Gasgemisch, das eine Aluminiumquelle, eine Sauerstoffquelle und eine Stickstoffquelle umfasst, aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen beispielsweise wird eine AlON-Teilschicht aus einem Gasgemisch, umfassend AlCl₃, H₂, N₂, NH₃, HCl und CO₂, aufgebracht. Allgemeine CVD-Verarbeitungsparameter für das Aufbringen einer AlON-Teilschicht sind in Tabelle VI angegeben. Tabelle VI – CVD-Verarbeitungsparameter für AlON-Teilschicht

Bereiche von Verarbeitungsparametern für AlON-Teilschicht
Temperatur	750–1020°C
Druck	50–100 mbar
Zeit	30–120 Min.
H₂	Rest
N₂	30–65 Vol.-%
AlCl₃	0,5–2 Vol.-%
NH₃	1–2 Vol.-%
CO₂	0,1–1,5 Vol.-%
HCl	2–6 Vol.-%
CO	0–2 Vol.-%
Ar	0–25 Vol.-%

Die prozentualen Zusammensetzungen von Aluminium, Sauerstoff und Stickstoff einer in Abschnitt I beschriebenen AlON-Teilschicht können durch Variieren der Mengen an einzelnen Reaktionsgasen im Gemisch erzielt werden.
Weiterhin kann eine AlON-Verbund-Teilschicht aus einem Gasgemisch, das eine Aluminiumquelle, eine Sauerstoffquelle, eine Stickstoffquelle und eine Quelle für metallische Elemente der Gruppe IVB umfasst, aufgebracht werden. In einigen Ausführungsformen beispielsweise ist die Aluminiumquelle AlCl₃, und die Quelle für metallische Elemente ist ein Metallchlorid der Gruppe IVB, wie beispielsweise ZrCl₄, HfCl₄ oder Gemische davon. Eine AlON-Verbund-Teilschicht, wie hier beschrieben, kann ferner zusätzlich zu den AlON- und Metalloxid-Phasen eine Metalloxynitrid-Phase umfassen, wobei das Metall der Metalloxynitrid-Phase aus den metallischen Elementen der Gruppe IVB des Periodensystems ausgewählt ist. In einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Metalloxynitrid-Phase Titanoxynitrid (TiON). Titanchlorid (TiCl₄) kann beispielsweise dem Gasgemisch für das Aufbringen einer TiON-Phase in die AlON-Teilschicht hinzugefügt werden.

Die prozentualen Zusammensetzungen von Phasen in der AlON-Verbund-Teilschicht können, wie in den hier enthaltenen Tabellen II–IV dargelegt, durch variierende Mengen an einzelnen Reaktionsgasen im Auftragsgemisch erzielt werden. Die prozentualen Zusammensetzungen von Aluminium, Stickstoffund Sauerstoff einer im obigen Abschnitt I dargelegten AlON-Teilschicht können darüber hinaus durch Variieren der Mengen an einzelnen Reaktionsgasen im Gemisch erzielt werden. Allgemeine CVD-Verarbeitungsparameter für das Aufbringen einer AlON-Verbund-Teilschicht sind in Tabelle VII angegeben. Tabelle VII – CVD-Verarbeitungsparameter für AlON-Verbund-Teilschicht

Bereiche von Verarbeitungsparametern für AlON-Verbund-Teilschicht
Temperatur	900–1000°C
Druck	50–100 mbar
Zeit	30–120 Min.
H₂	Rest
AlCl₃	1–4 Vol.-%
MCl₄*	0,5–3 Vol.-%
NH₃	1–4 Vol.-%
CO₂	1–5 Vol.-%
HCl	2–6 Vol.-%
Ar	0–25 Vol.-%
CO	0–2 Vol.-%
TiCl₄**	0,1–2 Vol.-%

*M = Gruppe IVB Metall(e)
**Optional

Eine Aluminiumoxid-Teilschicht kann aus einem Gasgemisch aus AlCl₃, H₂, CO₂, HCl und optional H₂S aufgebracht werden. Allgemeine CVD-Verarbeitungsparameter für das Aufbringen einer Aluminiumoxid-Teilschicht sind in Tabelle VIII angegeben. Tabelle VIII – CVD-Verarbeitungsparameter für Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht

Bereiche von Verarbeitungsparametern für Aluminiumoxid-Teilschicht
Temperatur	900–1000°C
Druck	50–100 mbar
Zeit	30–120 Min.
HZ	Rest
AlCl₃	1–5 Vol.-%
CO₂	1–5 Vol.-%
HCl	2–6 Vol.-%
H₂S*	0,1–0,6 Vol.-%

*Optional

Wie hier beschrieben, kann eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht auf mehrere Arten aufgebaut sein. In einigen Ausführungsformen umfasst eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht eine Aluminiumoxid-Phase und eine Metalloxid-Phase, die eine oder mehrere Oxide metallischer Elemente der Gruppe IVB des Periodensystems umfasst. Die Metalloxid-Phase kann beispielsweise aus Zirkonium, Hafnium oder Gemischen davon gebildet sein. In einigen Ausführungsformen kann die Metalloxid-Phase ferner Titanoxid umfassen. Die allgemeinen CVD-Verarbeitungsparameter für das Aufbringen einer Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht einschließlich einer Aluminiumoxid-Phase und einer Metalloxid-Phase werden in Tabelle IX angegeben. Tabelle IX – CVD-Verarbeitungsparameter für Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht

Bereiche von Verarbeitungsparametern für Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht
Temperatur	900–1000°C
Druck	50–100 mbar
Zeit	30–120 Min.
H₂	Rest
AlCl₃	1–5 Vol.-%
MCl₄*	0,2–3 Vol.-%
CH₄	3–6 Vol.-%
CO₂	1–5 Vol.-%
HCl	2–6 Vol.-%
TiCl₄**	0,1–1,5 Vol.-%

*M = Gruppe IVB Metalle)
**Optional

Eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht kann auch aus Aluminiumoxid gebildet werden, das mit einem oder mehreren metallischen Elementen der Gruppe IVB des Periodensystems dotiert ist. In einigen Ausführungsformen ist das Aluminiumoxid mit Titan, Zirkonium oder Gemischen davon in einer Menge von 0,01–5 Gew.-% der Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht dotiert. Allgemeine CVD-Aufbringungsparameter für eine Aluminiumoxid-Teilschicht, die mit polykristallinem Titan und/oder Zirkonium dotiert ist, sind in Tabelle X angegeben. Tabelle X – CVD-Parameter für das Aufbringen einer mit Ti, Zr dotierten Al₂O₃-Teilschicht

Gasgemisch Temperatur (°C) Druck (mbar) Dauer (Minuten)

H₂, AlCl₃, ZrCl₄, TiCl₄, CO₂, H₂S*, HCl* 800–1500 40–150 10–600

*Optional
ZrCl₄ und TiCl₄ können dem Gasgemisch hinzugefügt oder aus ihm entfernt werden, je nach dem gewünschten Aluminiumoxid-Dotierplan.
Eine feuerfeste Schicht, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, kann direkt auf eine Fläche des Substrats des Schneidwerkzeugs aufgebracht werden. Alternativ wird die feuerfeste Schicht auf eine Innenschicht der Beschichtung aufgebracht. Die Innenschicht einer Beschichtung kann einen Aufbau, Zusammensetzungsparameter und/oder -eigenschaften haben, die in Abschnitt I oben für eine Innenschicht genannt sind. Eine Innenschicht kann ein oder mehrere metallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems ausgewählt sind, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus nichtmetallischen Elementen der Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems ausgewählt sind, umfassen. In einigen Ausführungsformen ist eine Innenschicht ein Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Oxycarbonitrid, Oxid oder Borid eines oder mehrerer metallischer Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems. Eine Innenschicht, über die eine Verbundschicht aufgebracht wird, kann beispielsweise aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid, Titancarbid, Titancarbonitrid, Titanoxycarbonitrid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Zirkoniumnitrid, Zirkoniumcarbonitrid, Hafniumnitrid, Hafniumcarbonitrid und Aluminiumoxid und Gemischen davon ausgewählt sein.

Wie hier beschrieben, kann eine Vielzahl von Innenschichten einer Beschichtung zwischen dem Substrat des Schneidwerkzeugs und der feuerfesten Schicht liegen. Allgemeine CVD-Aufbringungsparameter für verschiedene Innenschichten sind in Tabelle XI angegeben. Tabelle XI – CVD-Parameter für die Aufbringung von Innenschichten

Zusammensetzung der Grundschicht	Gasgemisch	Temperatur (°C)	Druck (Torr)	Dauer (Minuten)
TiN	H₂, N₂, TiCl₄	800–900	60–300	20–60
TiCN(MT)	H₂, N₂, TiCl₄, CH₃CN	750–900	30–120	60–300
TiCN(HT)	H₂, N₂, TiCl₄, CH₄	900–1050	30–300	30–100
TiOCN	H₂, N₂, TiCl₄, CH₄, CO	900–1050	60–500	30–100
Al₂O₃	H₂, AlCl₃, CO₂, H₂S*, HCl	900–1000	40–150	60–300

*Optional

In einigen Ausführungsformen der hier beschriebenen Verfahren werden eine oder mehrere Deckschichten über der feuerfesten Schicht aufgebracht. Eine Deckschicht der Beschichtung kann jegliche(n) Aufbau, Zusammensetzungsparameter und/oder -eigenschaften haben, die in Abschnitt I oben für eine Deckschicht genannt sind. Eine Deckschicht kann beispielsweise ein oder mehrere metallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und einem oder mehreren metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems ausgewählt sind, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus nichtmetallischen Elementen der Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems ausgewählt sind, umfassen. In einigen Ausführungsformen ist eine Deckschicht ein Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Oxycarbonitrid, Oxid oder Borid eines oder mehrerer metallischer Elemente, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems. Eine Deckschicht kann aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid, Titancarbid, Titancarbonitrid, Titanoxycarbonitrid, Titanoxid, Zirkoniumoxid, Zirkoniumnitrid, Zirkoniumcarbonitrid, Hafniumnitrid, Hafniumcarbonitrid und Aluminiumoxid und Gemischen davon ausgewählt sein.
Diese und andere Ausführungsformen sind in den folgenden nichteinschränkenden Beispielen weiter veranschaulicht.
BEISPIEL 1 – Beschichtetes Schneidwerkzeug

Ein hier beschriebenes beschichtetes Schneidwerkzeug wurde hergestellt, indem ein Substrat eines Schneideinsatzes aus Sinter-Wolframcarbid (WC-Co) [ANSI-Normgeometrie HNPJ0905ANSNGD] in einen Bernex-200-CVD-Reaktor eingesetzt wurde. Der Schneideinsatz umfasste 6 Gew.-% Kobaltbinder und den Rest in WC-Körnern mit einer Größe von 1–5 μm. Eine Beschichtung, umfassend eine feuerfeste Schicht mit einer Vielzahl von Teilschichtgruppen, wurde auf den WC-Co-Schneideinsatz gemäß Tabellen XII-XIII aufgebracht. Speziell umfasste die feuerfeste Schicht vier aneinandergrenzende Teilschichtgruppen, wobei jede Teilschichtgruppe aus einer AlON-Verbund-Teilschicht und einer Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht gebildet war. Die AlON-Venbund-Teilschicht hatte den Aufbau AlON-ZnO₂-TiON und die Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht hatte den Aufbau κ-Al₂O₃-ZrO₂-TiO_x. Das Aufbringen der Aluminiumoxid-Verbund-Teilschichten und AlON-Verbund-Teilschichten wurde alternierend vollzogen, um die feuerfeste Schicht zu bilden. Ferner wurde die feuerfeste Schicht über einem Innenschichtaufbau aus TiN-TiCN(MT)-TiOCN-ZrCN-Al₂O₃ aufgebracht. ist ein Schema der Beschichtungsarchitektur des vorliegenden Beispiels. Tabelle XII – CVD-Schritte zum Aufbringen der Beschichtung

Prozess-schritt	H₂ Vol.-%	N₂ Vol.-%	TiCl₄ Vol.-%	CH₃CN Vol.-%	CH₄ Vol.-%	AlCl₃ Vol.-%	CO₂ Vol.-%	CO Vol.-%	ZrCl₄ Vol.-%	NH₃ Vol.-%	HCl Vol.-%
TiN	Rest	40–48	0,5–2	-	-	-	-	-	-	-	-
MT-TiCN	Rest	25–40	0,5–2	0,1–1,5	-	-	-	-	-	-	-
TiOCN	Rest	15–42	0,5–2	-	2–4	-	-	0,3–2	-	-	-
ZrCN	Rest	25–35	-	0,1–1,5	-	-	-	-	0,5–3	-	-
κ-Al₂O₃	Rest	7–20	-	-	-	1,5–4	2–4	0–1,5	-	-	1–4
κ-Al₂O₃/ZrO₂/TiOx*	Rest	-	0,1–1,5	-	3–6	1,5–4	2–5	-	0,1–1,5	-	3–6
AlON/ZrO₂/Ti ON**	Rest	-	0,1–1,5	-	-	1,5–4	2–5	0–1,5	0,1–1,5	1–4	3–6

*Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht mit einem Gemisch aus Al₂O₃-, ZrO₂- und TiOx-Phasen
**AlON-Verbund-Teilschicht mit einem Gemisch aus AlON-, ZrO₂- und TiON-Phasen Tabelle XIII – CVD-Schritte zum Aufbringen der Beschichtung

Prozessschritt	Temp. °C	Druck mbar	Zeit Min.
TiN	930–960	600–900	20–40
MT-TiCN	900–940	70–100	70–110
TiOCN	950–1000	200–500	30–70
ZrCN	950–1000	70–100	20–60
κ-Al₂O₃	950–1000	70–100	60–150
κ-Al₂O₃/ZrO₂/TiOx	950–1 000	70–100	15–60 (je Teilschicht)
AlON/ZrO₂/TiON	950–1000	70–100	15–60 (je Teilschicht)

Die entstandene Mehrschichtbeschichtung wies die in Tabelle XIV angegebenen Eigenschaften auf. Tabelle XIV – Eigenschaften der CVD-Beschichtung

Beschichtungsschicht	Stärke (μm)	Härte (0,05 HV)
TiN	1,2	-
MT-TiCN	3,6	-
TiOCN	0,6	-
ZrCN	1,0	-
κ-Al₂O₃	0,6	-
κ-Al₂O₃/ZrO₂/TiOx✝	(4x) 0,7 = (2,8)	1700–1900
AlON/ZrO₂/TiON✝	(4x) 0,8 = (3,2)	1900–2200

✝Stärke der einzelnen Teilschicht

ist ein Querschnitt-SEM-Bild des entstandenen beschichteten Schneideinsatzes mit 5000-facher Vergrößerung. Ferner ist ein SEM-Bild von oben nach unten der feuerfesten Schichtfläche bei 5000-facher Vergrößerung.
BEISPIEL 2 – Beschichtetes Schneidwerkzeug
Ein hier beschriebenes beschichtetes Schneidwerkzeug wurde hergestellt, indem ein Substrat eines Schneideinsatzes aus Sinter-Wolframcarbid (WC-Co) [ANSI-Normgeometrie SPHX1205PCERGPB] in einen Bernex-200-CVD-Reaktor eingesetzt wurde. Der Schneideinsatz umfasste 6 Gew.-% Kobaltbinder und den Rest in WC-Körnern mit einer Größe von 1–5 μm.
Eine Beschichtung wurde auf dem Schneideinsatz gemäß den Parametern von Beispiel 1 aufgebracht. Die entstandene Mehrschichtbeschichtung wies bewiesenermaßen Eigenschaften entsprechend den in Tabelle XIV angegebenen Eigenschaften auf.
BEISPIEL 3 – Frästest
Ein beschichteter Schneideinsatz von Beispiel 1 und Vergleichsschneideinsätze (1 und 2) wurden einem Frästest gemäß den nachfolgenden Parametern unterzogen. Die beschichteten Vergleichsschneideinsätze (1 und 2) umfassten das gleiche Sinter-WC-Substrat wie Beispiel 1 und wiesen die folgenden CVD-Beschichtungsarchitekturen auf:

Vergleichsprobe 1: TiN-(MT)-TiCN-TiCN-Al₂O₃-(TiCN/TiN)* (*nachträglich entfernt)
Vergleichsprobe 2: TiN-(MT)TiCN-(Al₂O₃/ZrO₂/TiO)-(AlON/ZrO₂/TiON)

Für den Frästest wurden zwei Schneidkanten für jeden beschichteten Einsatz von Beispiel 1, Vergleichsprobe 1 und Vergleichsprobe 2 getestet.
Fräsparameter

Werkstück – Stahl 4140
Anschnittwinkel – 45°
Schneidgeschwindigkeit – 820 sfm
U/min – 1171
Vorschubgeschwindigkeit – 12,881 Zoll/min
Axiale Schnitttiefe – 0,098 Zoll
Radiale Schnitttiefe – 1,969 Zoll
Kühlmittel – Nein

Die durchschnittlichen Fräslängen (mm) bis zum Ende der Haltbarkeit (End of Life, EOL) der beschichteten Einsätze sind in Tabelle XV angegeben. Das EOL wurde anhand der Fehlerarten Freiflächenverschleiß (VB) > 0,3 mm und/oder Mikrochipping der Schneidkanten, das bei einer Sichtprüfung festgestellt wurde, registriert. Tabelle XV – Frästestergebnisse (Länge – mm)

Beschichteter Schneideinsatz Schneidkante 1 Schneidkante 2 Durchschnitt

Beispiel 1 160 103 131,5

Vergleichsprobe 1 54 43 63,5

Vergleichsprobe 2 63 91 77
Wie in Tabelle XV angegeben, zeigte der beschichtete Schneideinsatz von Beispiel 1, der eine hier beschriebene Architektur aufwies, eine höhere Leistung als die Vergleichseinsätze 1 und 2 und zeigte eine um mindestens 100 Prozent längere Lebensdauer. Darüber hinaus zeigte der beschichtete Schneideinsatz von Beispiel 1 eine höhere Beständigkeit gegen Risse und Abblättern infolge der Temperaturwechselbeanspruchung. stellt Fotografien des Schneideinsatzes von Beispiel 1 (a) und den Vergleichseinsätzen 1 und 2 (b bzw. c) nach 67 Durchgängen im Frästest dar. Wie in dargestellt, wies der Schneideinsatz von Beispiel 1 wesentlich weniger Risse und Abblättern auf als die Vergleichsschneideinsätze 1 und 2.
BEISPIEL 4 – Frästest
Ein beschichteter Schneideinsatz von Beispiel 2 und Vergleichsschneideinsätze (3 und 4) wurden einem Frästest gemäß den nachfolgenden Parameter unterzogen. Die beschichteten Vergleichsschneideinsätze (3 und 4) umfassten das gleiche WC-Substrat wie für Beispiel 1 und wiesen die folgenden CVD-Beschichtungsarchitekturen auf:

Vergleichsprobe l: TiN-(MT)-TiCN-TiCN-Al₂O₃-(TiCN/TiN)* (*nachträglich entfernt)
Vergleichsprobe 2: TiN-(MT)TiCN-(Al₂O₃/ZrO₂/TiOx)-(AlON/ZrO₂/TiON)

Für den Frästest wurden zwei Schneidkanten für jeden beschichteten Einsatz von Beispiel 2, Vergleichsprobe 3 und Vergleichsprobe 4 getestet.
Fräsparameter

Werkstück – Grauguss (Klasse 40)
Anschnittwinkel – 0°/90°
Schneidgeschwindigkeit – 1312 sfm
U/min – 2021
Vorschubgeschwindigkeit – 16,168 Zoll/min
Axiale Schnitttiefe – 0,098 Zoll
Radiale Schnitttiefe – 1,969 Zoll
Kühlmittel – Nein

Die durchschnittlichen Fräslängen (mm) bis zum Ende der Haltbarkeit (EOL) der beschichteten Einsätze sind in Tabelle XVI angegeben. Das EOL wurde anhand der Fehlerarten Freiflächenverschleiß (VB) > 0,3 mm und/oder Mikrochipping der Schneidkanten, das bei einer Sichtprüfung festgestellt wurde, registriert. Tabelle XVI – Frästestergebnisse (Länge – mm)

Beschichteter Schneideinsatz Schneidkante 1 Schneidkante 2 Durchschnitt

Beispiel 2 77 65 71

Vergleichsprobe 3 69 49 59

Vergleichsprobe 4 76 63 69,5
Wie in Tabelle XVI angegeben, zeigte der beschichtete Schneideinsatz von Beispiel 2, der eine hier beschriebene Architektur aufwies, eine höhere Leistung als die Vergleichseinsätze 3 und 4 und zeigte eine um mindestens 20 Prozent längere Lebensdauer.
Verschiedene Ausführungsformen der Erfindung wurden beschrieben, die die verschiedenen Aufgaben der Erfindung erfüllen. Es sollte berücksichtig werden, dass diese Ausführungsformen nur eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung sind. Zahlreiche Modifikationen und Anpassungen werden für den Fachmann leicht erkennbar sein, ohne vom Geist und Umfang der Erfindung abzuweichen. Beansprucht wird:
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 6660371 [0034]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

ASTM E 384 „Standard Method for Knoop and Vickers Hardness of Materials” [0036]
ANSI-Normgeometrie HNPJ0905ANSNGD [0061]
ANSI-Normgeometrie SPHX1205PCERGPB [0064]

Claims

Beschichtetes Schneidwerkzeug, umfassend: ein Substrat; und eine Beschichtung, die auf dem Substrat haftet, wobei die Beschichtung eine feuerfeste Schicht aufweist, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wobei eine Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht eine Aluminiumoxynitrid-Phase und eine Metalloxid-Phase, umfassend eine oder mehrere Oxide metallischer Elemente der Gruppe IVB des Periodensystems, umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, wobei die Metalloxid-Phase ZrO₂, HfO₂ oder Gemische davon umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 2, wobei die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht ferner eine Metalloxynitrid-Phase zusätzlich zu der Aluminiumoxynitrid-Phase und der Metalloxid-Phase umfasst, wobei die Metalloxynitrid-Phase mindestens ein Oxynitrid eines metallischen Elements, ausgewählt aus der Gruppe IVB des Periodensystems, umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 4, wobei die Metalloxynitrid-Phase TiON ist.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht eine Aluminiumoxid-Phase und eine Metalloxid-Phase, umfassend eine oder mehrere Oxide metallischer Elemente der Gruppe IVB des Periodensystems, umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 6, wobei die Metalloxid-Phase aus Zirkonoxid, Hafniumoxid oder Gemischen davon gebildet ist.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 7, wobei die Metalloxid-Phase ferner Titanoxid umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxid-Verbund-Schicht aus Aluminiumoxid gebildet ist, das mit einem oder mehreren metallischen Elementen der Gruppe IVB des Periodensystems dotiert ist.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 9, wobei das Aluminiumoxid mit Zirkonium, Titan oder Gemischen davon in einer Menge von 0,01–5 Gew.-% der Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht dotiert ist.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Teilschichtgruppen aneinandergrenzen.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die feuerfeste Schicht mindestens vier Teilschichtgruppen umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Teilschichtgruppe aus der Aluminiumoxynitrid-Teilschicht und der Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht gebildet ist.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei mindestens eine Teilschichtgruppe aus der Aluminiumoxynitrid-Teilschicht und der Aluminiumoxid-Teilschicht gebildet ist.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei eine erste Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst, und eine zweite Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxynitrid-Teilschicht, die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht, die Aluminiumoxid-Teilschicht und die Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht jeweils Stärken von unter 1 μm haben.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxynitrid-Teilschicht, die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht, die Aluminiumoxid-Teilschicht und die Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht jeweils Stärken von 0,1 μm bis 0,8 μm haben.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 16, wobei die feuerfeste Schicht eine Stärke von 5 μm bis 25 μm hat.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 16, wobei die feuerfeste Schicht eine Stärke von 6 μm bis 15 μm hat.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht oder die Aluminiumoxid-Teilschicht eine geringere Härte (HV 0,05) als die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht hat.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, ferner umfassend eine oder mehrere Innenschichten zwischen der feuerfesten Schicht und dem Substrat.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 21, wobei eine Innenschicht ein oder mehrere metallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems ausgewählt sind, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente der Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems umfasst.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 22, wobei die eine oder die mehreren Innenschichten aus der Gruppe bestehend aus TiN, TiCN, TiOCN, ZrCN und Aluminiumoxid ausgewählt sind.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei das Substrat Sintercarbid oder Metallkeramik ist.
Beschichtetes Schneidwerkzeug nach Anspruch 1, wobei die Beschichtung ferner eine oder mehrere Deckschichten über der feuerfesten Schicht umfasst, wobei eine Deckschicht ein oder mehrere metallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems ausgewählt sind, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente der Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems umfasst.
Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Schneidwerkzeugs, umfassend: Bereitstellen eines Substrats; und Aufbringen einer Beschichtung auf das Substrat mittels chemischer Gasphasenabscheidung, einschließlich einer feuerfesten Schicht, die eine Vielzahl von Teilschichtgruppen umfasst, wobei eine Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht oder eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht eine Aluminiumoxynitrid-Phase und eine Metalloxid-Phase, umfassend eine oder mehrere Oxide metallischer Elemente der Gruppe IVB des Periodensystems, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Metalloxid-Phase ZrO₂, HfO₂ oder Gemische davon umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht aus einem Gasgemisch, das eine Aluminiumquelle, eine Sauerstoffquelle, eine Stickstoffquelle und eine Quelle für metallische Elemente der Gruppe IVB umfasst, aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 29, wobei die Aluminiumquelle AlCl₃ ist und die Quelle metallischer Elemente der Gruppe IVB eine oder mehrere Metallchloride der Gruppe IVB umfasst.
Verfahren nach Anspruch 27, wobei die Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht ferner eine Metalloxynitrid-Phase zusätzlich zu der Aluminiumoxynitrid-Phase und der Metalloxid-Phase umfasst, wobei die Metalloxynitrid-Phase mindestens ein Oxynitrid eines metallischen Elements, ausgewählt aus der Gruppe IVB des Periodensystems, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 31, wobei die Metalloxynitrid-Phase TiON ist.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht eine Aluminiumoxid-Phase und eine Metalloxid-Phase, umfassend eine oder mehrere Oxide metallischer Elemente der Gruppe IVB des Periodensystems, umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Metalloxid-Phase ferner Zirkonium- und Titanoxid umfasst.
Verfahren nach Anspruch 33, wobei die Aluminiumoxid-Verbund-Schicht aus einem Gasgemisch, das eine Aluminiumquelle, eine Sauerstoffquelle und eine Quelle metallischer Elemente der Gruppe IVB umfasst, aufgebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 35, wobei die Aluminiumquelle AlCl₃ ist und die Quelle metallischer Elemente der Gruppe IVB eine oder mehrere Metallchloride der Gruppe IVB umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei die feuerfeste Schicht mindestens vier Teilschichtgruppen umfasst.
Verfahren nach Anspruch 37, wobei die Teilschichtgruppen aneinandergrenzen.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei eine erste Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Verbund-Teilschicht umfasst, und eine zweite Teilschichtgruppe eine Aluminiumoxynitrid-Verbund-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst.
Verfahren nach Anspruch 26, wobei eine oder mehrere Innenschichten der Beschichtung über dem Substrat vor der Aufbringung der feuerfesten Schicht aufgebracht werden.
Verfahren nach Anspruch 40, wobei eine Innenschicht ein oder mehrere metallische Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems ausgewählt sind, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente der Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems umfasst.
Verfahren nach Anspruch 41, wobei die eine oder die mehreren Innenschichten ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus TiN, TiCN, TiOCN, ZrCN und Aluminiumoxid ausgewählt sind.