DE19522372A1

DE19522372A1 - Verfahren zur Vorbehandlung von Sintermetallcarbid-Substraten für die Abscheidung von haftenden Diamantüberzügen und die daraus hergestellten Produkte

Info

Publication number: DE19522372A1
Application number: DE19522372A
Authority: DE
Inventors: Deepak G Bhat; Darrell Johnson; Stephen L Bennett
Original assignee: Valenite LLC
Current assignee: Valenite LLC
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1995-06-20
Publication date: 1996-01-11
Anticipated expiration: 2015-06-21
Also published as: US5713133A; US5560839A; DE19522372C2

Description

Die Erfindung betrifft harte Überzüge für Metallcarbidsub strate; sie betrifft insbesondere ein Verfahren zum Auf bringen eines haftenden Diamantüberzugs auf Sintermetall carbid-Formkörper und die auf diese Weise beschichteten Formkörper.

Polykristalline Diamant(PCD)-Schneidwerkzeuge, die ein Stück eines polykristallinen Diamanten aufweisen, der an der Spitze eines Werkzeugeinsatzes befestigt ist, sind alt und allgemein bekannt. Diese Werkzeuge sind teuer in der Herstellung und eignen sich nicht gut zur Indexierung ei ner erhöhten Werkzeugstandzeit. Außerdem ist die Herstel lung von PCD-Werkzeugen mit komplexen Gestalten, d. h. von Gewindebohrern, Bohrkronen, Schaftfräsern und dgl., bei Anwendung bekannter Verfahren nicht leicht möglich. PCD- Werkzeuge werden beim Schneiden von Materialien wie A-390 Aluminium in der Regel mit Schneidegeschwindigkeiten von etwa 2500 SFM betrieben.

Es wurden bereits zahlreiche Versuche gemacht, Diamant-be schichtete Werkzeuge herzustellen, die Eigenschaften ha ben, die ähnlich denjenigen von PCD-Werkzeugen sind, da erstere billiger in der Herstellung und in der Verwendung sind und weil aus Diamant-beschichteten Werkzeugen theore tisch komplexere Formen herstellbar sind, als dies mit PCD-Werkzeugen der Fall ist, unter Verwendung von Substra ten, wie gesintertem Wolframcarbid.

Eine beträchtliche Herausforderung für die Entwickler von Diamant-beschichteten Werkzeugen besteht darin, die Haf tung zwischen dem Diamantfilm und dem Substrat, auf das er aufgebracht ist, zu optimieren unter gleichzeitiger Beibe haltung einer ausreichenden Oberflächenzähigkeit in dem Endprodukt. Substrate wie Si₃N₄ und SiAlON können nur zu einigen wenigen geometrischen Formen geformt werden, wo durch ihr kommerzielles Potential beschränkt ist. Sub strate aus gesintertem Wolframcarbid (WC) ohne Kobalt oder andere Bindemittel wurden bereits untersucht, sie sind je doch zu spröde, um daraus zufriedenstellende Werkzeuge für spanabhebende Anwendungszwecke herstellen zu können.

Substrate aus gesintertem Wolframcarbid enthalten ein Ko baltbindemittel in Konzentrationen zwischen etwa 2 und 20 Gew.-% Co und kubische Carbide, wie TiC, TaC, NbC und VC und Kombinationen davon, die Co in Konzentrationen von bis zu etwa 30 Gew.-% enthalten, weisen die erforderliche Zähigkeit auf und bieten somit die besten Langzeit- Zukunftsaussichten für die kommerzielle Herstellung von spanabhebenden Werkzeugen. Ein Substrat aus gesintertem Wolframcarbid mit bis zu 20% Kobalt ergibt beispielsweise eine für die meisten Maschinenbearbeitungsprobleme ausrei chende Oberflächenzähigkeit. Gesintertes Wolframcarbid kann zu einer Vielzahl von geometrischen Formen geformt werden, wodurch es zu einem potentiellen Material für Bohr-Arbeitsgänge, für die Herstellung von Formen und für andere wertvolle Anwendungszwecke in der Automobilindu strie und in anderen Industrien wird. Es ist daher er wünscht, einen Weg zur Beschichtung von gesinterten Wolf ramcarbid-Substraten mit einer Schicht aus einem Diamant film, der eine ausreichende Haftung an dem Substrat für die Verwendung als Maschinenwerkzeug aufweist, zu finden.

Es wurde in der Literatur darüber berichtet, daß die Ver wendung eines Kobaltbindemittels in Sintercarbiden eine Haftung des Diamantfilms an dem Substrat verhindert (hemmt) (R. Haubner und B. Lux, "Influence of the Cobalt Content in Hot-Pressed Cemented Carbides on the Deposition of Low-Pressure Diamond Layers" in "Journal de Physique", Colloque C5, Ergänzung zu Nr. 5, Seiten C5-156-169, Toma 50 (Mai 1989)). Tatsächlich lehrt der konventionelle Stand der Technik, daß die erfolgreiche Verwendung von gesinter ten Wolframcarbidsubstraten nur möglich ist bei Verwendung von Substraten, die kein Kobalt enthalten, wie in dem US- Patent Nr. 4 990 403 angegeben, die nicht mehr als 4% Co- Bindemittel enthalten, wie in dem US-Patent Nr. 4 731 296 angegeben, oder durch absichtliche Abreicherung (Verarmung) der Kobaltkonzentration an der Oberfläche des Substrats. Es ist bekannt, die Kobaltkonzentration an der Oberfläche des Substrats durch selektives Ätzen oder durch andere Verfahren abzureichern (herabzusetzen) (M. Yagi, "Cutting Performance of Diamond Deposited Tool for Al 18 mass % Si Alloy" in "Abst. of 1st Int. Conf. on the New Diamond Sci. & Technol.", Seiten 158-159, Japan New Dia mond Forum, (1988)), dadurch nimmt jedoch die Oberflächenzähigkeit des Substrats ab und es kann eine Ab splitterung des Substrats und des aufgebrachten Diamant films auftreten. Eine verbesserte Haftung von Diamant an dem Substrat kann erzielt werden durch Decarburierung des Substrats vor der Abscheidung, wie in der europäischen Patentanmeldungs-Publikation Nr. 0 384 011 beschrieben, die Anwendung dieses Verfahrens führt jedoch zu keiner Op timierung der Substratzähigkeit und eignet sich auch nicht gut zur Herstellung von Geräten, bei denen Wiederholbar keit und Konsistenz wichtige Punkte sind.

Der Stand der Technik lehrt das Polieren oder Zerkrat zen (Aufrauhen) der Oberfläche eines gesinterten Wolfram carbid-Substrats vor Durchführung einer Diamantfilmab scheidung durch Verbesserung der Keimbildung, die durch das Polieren und Kratzen hervorgerufen wird. (Haubner und Lux (supra), Yagi (supra), M. Murakawa et al. "Chemical Vapor Deposition of a Diamond Coating Onto a Tungsten Car bide Tool Using Ethanol" in "Surface and Coatings Techno logy", Band 36, Seiten 303-310, 1988; Kuo et al., "Adhesion and Tribological Properties of Diamond Films on Various Substrates" in "J. Mat. Res.", Band 5, Nr. 11, No vember 1990, Seiten 2515-2523). Diese Artikel lehren ent weder die Verwendung von polierten Substraten oder sie zeigen, daß schlechte Ergebnisse erhalten werden bei Ver wendung von Substraten, deren Oberflächen nicht durch Po lieren oder Kratzen vorbehandelt worden sind. Eine viel versprechende Lösung für das Haftungsproblem war die Ver wendung einer Zwischenschicht zwischen dem Diamantüberzug und dem WC/Co-Substrat. Dadurch wird das Co eingekapselt, wodurch die Haftung optimiert wird, während gleichzeitig das Substrat seine Zähigkeit beibehalten kann. Es ist auch möglich, ein wirksames Zwischenschichtmaterial zu wählen, das sich fest an den Diamantüberzug bindet, wodurch die Haftung weiter verbessert wird. In dem US-Patent Nr. 4 707 384 ist die Verwendung einer Titancarbid-Zwischenschicht beschrieben. In den US-Patenten Nr. 4 998 421 und 4 992 082 ist die Verwendung einer Vielzahl von Schichten aus abgeschiedenem Diamant oder diamantartigen Teilchen, die zwischen den Schichten eines eingeebneten Bindungsmateri als angeordnet sind, beschrieben.

Eine andere Lösung des Haftungsproblems ist in dem US-Pa tent Nr. 5 236 740 (Peters et al.) beschrieben, wobei ein Teil des Wolframcarbids an der Oberfläche eines gesinter ten Wolframcarbid-Formkörpers weggeätzt wird, ohne das Ko balt-Bindemittel zu entfernen, und dann in einer zweiten Ätzstufe der Rest aus der ersten Ätzstufe entfernt wird, wonach ein Diamantüberzug aufgebracht wird. Die erste Ätz stufe erfordert die Verwendung einer starken Base in Kom bination mit einer Cyanid-Verbindung und die zweite Ätz stufe erfordert die Verwendung einer starken Säure in Kom bination mit einer stark oxidierenden Verbindung.

Es ist auch in der Sintercarbid-Industrie allgemein be kannt, daß Eisen(III)chlorid (FeCl₃)-Lösungen Kobalt auf lösen über die Oxidations-Reduktions-Reaktion Co + 2Fe⁺³ → Co⁺² + 2Fe⁺². Die Reaktionsgeschwindigkeit und, was am wichtigsten ist, die Gleichmäßigkeit der Tiefe der Reak tion um einen Einsatz herum waren bisher jedoch nicht be kannt.

Zu generellen Literaturstellen, welche chemische Ätzmittel für Wolframcarbid und Wolframlegierungen betreffen, gehö ren "Annual Book of ASTM Standards, Part II, Metallogra phy; Non-destructive Testing" der "American Society for Testing and Materials", Seite 60 (Ätz-Reagens, bestehend aus einer Mischung aus 10 gew.-%iger NaOH und 30 gew.-%igem H₂O₂ in einem Mischungsverhältnis von 2 : 1) & Seite 439 (verschiedene Kombinationen von Säuren für die Verwen dung als Ätzmittel - HF/HNO₃/H₂O, HF/HNO₃/HCl und HF/HNO₃/Milchsäure), (1979) und "Metals Handbook", Band 8, der American Society for Metals, 8. Auflage, Seite 109 (1973).

Es wäre jedoch von Vorteil, Verfahren zu entwickeln, die eine optimale direkte Diamantbeschichtung eines gesinter ten Wolframcarbid-Formkörpers mit einer verbesserten Haf tung für spanabhebende bzw. maschinelle Bearbeitungszwecke ergeben, ohne daß in dem Verfahren Cyanidkomponenten ver wendet werden müssen. Werkzeuge aus solchen Diamant-be schichteten gesinterten Wolframcarbid-Formkörpern wären ebenfalls erwünscht.

Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines haftenden Diamantfilms auf einem Sintermetallcarbid-Substrat zu schaffen. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, einen haftenden Diamantfilm auf ei nem Sintermetallcarbid-Substrat zu erzeugen, ohne daß es erforderlich ist, Cyanidverbindungen und starke Säuren zu verwenden. Ein anderes Ziel der Erfindung besteht darin, verbesserte Sintermetallcarbid-Substrate mit einem daran haftenden Diamantfilm bereitzustellen, die als Metall schneidwerkzeug-Einsätze verwendet werden können.

Ein noch weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, verbesserte Sintermetallcarbid-Substrate mit einem daran haftenden Diamantfilm herzustellen, die als Metall schneidwerkzeug-Einsätze verwendet werden können, die vor geformte geometrische Span- bzw. Chipkontroll-Formen auf weisen.

Ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zum Beschichten von Sintermetallcarbid-Sub straten mit einem Diamantfilm, das die folgenden Stufen umfaßt:
Durchführung einer ersten Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen eines Sintermetallcarbid-Substrats in einem ersten chemi schen System Chemikalien-System), das einen Teil des Ko balt-Bindemittels selektiv entfernt;
Reinigung der geätzten Oberfläche des Sintermetallcarbid- Substrats der ersten Ätzstufe;
Durchführung einer zweiten Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen des Sintermetallcarbid-Substrats aus der ersten Rei nigungsstufe in einem zweiten chemischen System (Chemikalien-System), das jegliche Oberflächen-Metallcar bidkörnchen selektiv entfernt, während praktisch keine Ät zung des Kobalt-Bindemittels auftritt, und die ferner da durch charakterisiert ist, daß das zweite chemische System (Chemikaliensystem) aus einem Sauerstoff enthaltenden Anion besteht;
Reinigung der geätzten Oberfläche des Sintermetallcarbid- Substrats, wie es in der zweiten Ätzstufe erhalten wird; und
Abscheidung eines im wesentlichen kontinuierlichen (zusammenhängenden) Diamantfilms auf dem gewünschten Ab schnitt der genannten Oberfläche des genannten Sinterme tallcarbid-Substrats der zweiten Reinigungsstufe.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von geschliffenen Sintermetall carbid-Substraten mit einem Diamantfilm, das die folgenden Stufen umfaßt:
Durchführung einer ersten Ätzstufe, die das Ätzen eines Sintermetallcarbid-Substrats in einem ersten chemischen System (Chemikalien-System) umfaßt, das einen Teil des Ko balt-Bindemittels selektiv entfernt;
Reinigung der geätzten Oberfläche des Sintermetallcarbid- Substrats aus der genannten ersten Ätzstufe;
Durchführung einer zweiten Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen des Sintermetallcarbid-Substrats aus der ersten Rei nigungsstufe in einem zweiten chemischen System (Chemikaliensystem), das jegliche Oberflächen-Metallcar bidkörnchen selektiv entfernt, während praktisch keine Ät zung des Kobalt-Bindemittels erfolgt, und die ferner da durch charakterisiert ist, daß das genannte zweite chemi sche System (Chemikaliensystem) aus einem Sauerstoff ent haltenden Anion besteht;
Reinigung der geätzten Oberfläche des Sintermetallcarbid- Substrats aus der zweiten Ätzstufe; und
Abscheidung eines im wesentlichen kontinuierlichen (zusammenhängenden) Diamantfilms auf einem erwünschten Ab schnitt der genannten Oberfläche des genannten Sinterme tallcarbid-Substrats aus der zweiten Reinigungsstufe.

Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Beschichten von geschliffenen Sinterwolfram carbid-Substraten mit einem Diamantfilm, das die folgenden Stufen umfaßt:
Durchführung einer ersten Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen eines Sinterwolframcarbid-Substrats in einem ersten chemi schen System (Chemikalien-System), das einen Teil des Ko balt-Bindemittels selektiv entfernt;
Reinigung der geätzten Oberfläche des Sinterwolframcarbid- Substrats aus der ersten Ätzstufe;
Durchführung einer zweiten Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen des Sinterwolframcarbid-Substrats aus der ersten Reini gungsstufe in einem zweiten chemischen System (Chemikalien-System), das jegliche Oberflächen-Wolframcar bidkörnchen selektiv entfernt, während praktisch keine Ät zung des Kobalt-Bindemittels erfolgt, und die ferner da durch charakterisiert ist, daß das zweite chemische System (Chemikalien-System) aus einem Sauerstoff enthaltenden Anion besteht;
Reinigung der geätzten Oberfläche des Sinterwolframcarbid- Substrats aus der zweiten Ätzstufe; und
Abscheidung eines im wesentlichen kontinuierlichen (zusammenhängenden) Diamantfilms auf einem gewünschten Ab schnitt der genannten Oberfläche des genannten Sinterwolf ramcarbid-Substrats aus der zweiten Reinigungsstufe.

Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung das Produkt, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt bzw. erhältlich ist.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Metall schneideeinsatz, der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt bzw. erhältlich ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sowie andere Ausführungsformen, Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfin dung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen hervor. Es zeigen:

Fig. 1 ein SEM-Mikrobild (Schliffbild) eines geschlif fenen WC-6 Gew.-% Co-Einsatzes (bei 5000-facher Vergrößerung);

Fig. 2 ein SEM-Mikrobild (Schliffbild) eines geschlif fenen WC-6 Gew.-% Co-Einsatzes der 1,5 min lang in 0,05 M FeCl₃ behandelt und danach mit Ultra schall gereinigt worden ist (bei 5000-facher Vergrößerung);

Fig. 3 ein SEM-Mikrobild (Schliffbild) eines geschlif fenen WC-6 Gew.-% Co-Einsatzes nach 1,5 min lan ger Behandlung in einer 0,05 M FeCl₃-Lösung und anschließender Behandlung in 10 gew.-%igem NaOH (75 ml)/30 gew.-%igem H₂O₂ (37,5 ml), für 3 min bei anfänglich 50°C (bei 5000-facher Vergröße rung); und

Fig. 4 ein optisches Mikrobild (Schliffbild) eines Querschnitts eines geschliffenen WC-6 Gew.-% Co- Einsatzes, der 7½ min lang in 0,05 M FeCl₃ be handelt worden ist (bei 1000-facher Vergröße rung).

Die Erfindung wird nachstehend anhand der folgenden Bei spiele näher erläutert.

Bei dem Verfahren zum Schleifen von Sintercarbid-Einsätzen entsteht eine große Anzahl von Schäden an den Oberflächen. Die Fig. 1 zeigt eine typische geschliffene Oberfläche in der Betrachtung senkrecht zur Oberfläche bei etwa 5000-fa cher Vergrößerung mit einem Abtastelektronenmikroskop. Es sind Schliffmarkierungen zu erkennen, einige eher merk malsfreie Bereiche, die aus abgebrochenen (kegelstumpfför migen) oder fragmentierten WC-Körnchen bestehen, und ei nige Bereiche, in denen die Körnchen "herausgezogen" wor den sind. Nur in den zuletzt genannten Bereichen kann der abgeschiedene Diamantfilm an dem Carbid-Substrat haften. Ohne auf irgendeine Theorie beschränkt zu sein, wird ange nommen, daß die beschädigten Metallcarbid-Körnchen in ei nigen Oberseiten-µm der geschliffenen Einsatz-Oberfläche entfernt werden müssen, um gut definierte Metallcarbid- Körnchen freizulegen, die eine mechanische Verankerung und damit die Haftung von Diamantfilmen ermöglichen.

Es wurde nun überraschend gefunden, daß die gewünschte Entfernung von Oberflächenkörnchen aus Wolframcarbid und die nachfolgende Abscheidung eines daran haftenden Dia mantfilms erzielt werden können durch ein Mehrstufen-Ver fahren. Im allgemeinen wird zuerst die Oberfläche, auf der die Abscheidung eines haftenden Diamantfilms erwünscht ist, mit einem ersten chemischen System (Chemikaliensy stem) behandelt, welches das Kobalt-Bindemittel bis zu ei ner gewünschten Tiefe selektiv entfernt. Es wurde überra schend gefunden, daß Behandlungen mit Eisen(III)chlorid unter Anwendung des Prinzips der Oxidations-Reduktion eine reproduzierbare und gleichmäßige Kobaltentfernung bis zu der gewünschten Tiefe ergeben.

Fig. 2 ist ein SEM-Mikrobild (Schliffbild) bei 5000-facher Vergrößerung eines geschliffenen Sinterwolframcarbid-Ein satzes mit 6 Gew.-% Kobalt nach 1,5 min langer Behandlung mit einem ersten chemischen System (Chemikaliensystem), das eine wäßrige Lösung von 0,05 M FeCl₃ umfaßt, und an schließender Ultraschallreinigung. Obgleich das Kobalt- Bindemittel bis zu einer Tiefe von etwa 3 µm geätzt worden ist, tritt eine sehr geringe Veränderung der Oberfläche auf. Die WC-Körnchen wurden nicht erkennbar gelockert, vermutlich aufgrund einer innigen wechselseitigen Ver flechtung der Körnchen. Die Ätzung des Kobalt-Bindemittels bis zu einer spezifischen Tiefe verhindert die Graphitie rung des abgeschiedenen Diamantfilms. Die Ätzung des Ko balt-Bindemittels in der ersten Stufe führt zu einem wei teren Vorteil insofern, als die Wolframcarbid-Körnchen dem zweiten chemischen System (Chemikaliensystem) ausgesetzt werden, und sie ermöglicht, daß die Reaktion schneller fortschreitet.

Danach werden die Oberflächenkörnchen von Wolframcarbid bis zu einer gewünschten Tiefe selektiv entfernt durch Verwendung eines zweiten chemischen Systems (Chemikalien systems), das ferner dadurch charakterisiert ist, daß es aus einem Sauerstoff enthaltenden Anion besteht.

Die Fig. 3 ist ein SEM-Mikrobild (Schliffbild) bei 5000-fa cher Vergrößerung eines geschliffenen Wolframcarbid-Ein satzes mit 6 Gew.-% Kobalt nach 1,5-minütiger Behandlung in einer wäßrigen Lösung von 0,05 M FeCl₃ und an schließender 3-minütiger Behandlung in einer Lösung von 10 Gew.-% NaOH (75 ml)/30 Gew.-% H₂O₂ (37,5 ml), anfänglich bei 50°C. Als Ergebnis dieser Behandlung wurden gut defi nierte Wolframcarbid-Körnchen, wie aus Fig. 3 zu ersehen, freigelegt. Diese Morphologie führte zu einer verbesserten mechanischen Verankerung und damit zu einer verbesserten Haftung des abgeschiedenen Diamantfilms.

Schließlich wird der gewünschte Film auf der wie vorste hend beschrieben vorbehandelten Oberfläche abgeschieden unter Anwendung bekannter Diamantabscheidungsverfahren, insbesondere der CVD-Abscheidungsverfahren.

Gemäß einem bevorzugten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Vorbehandlung eines Sinter wolframcarbid-Substrats für die Beschichtung mit einer Schicht aus einem Diamantfilm. In der Praxis wird ein Sin terwolframcarbid-Substrat in einem ersten chemischen Sy stem (Chemikaliensystem), das eine Lösung von FeCl₃ (Eisen(III)chlorid) umfaßt, bei Raumtemperatur geätzt. Die freigelegten Wolframcarbid-Körnchen, die nun frei von Ko balt-Bindemittel sind, werden dann unter Verwendung eines zweiten chemischen Systems (Chemikaliensystems) geätzt, das dadurch charakterisiert ist, daß es besteht aus einem Sauerstoff enthaltenden Anion, um diese Wolframcarbid- Körnchen zu entfernen und möglichst viele Wolframcarbid- Oberflächen freizulegen, die geeignet sind als Keimbil dungsstellen für den Diamantfilm. Schließlich wird der Diamantfilm auf der vorbehandelten Oberfläche des Wolfram carbid-Substrats abgeschieden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung wer den die Sinterwolframcarbid-Substrate in entionisiertem Wasser gespült, in entionisiertem Wasser durch Ultraschall gereinigt, in Ethylalkohol durch Ultraschall gereinigt und dann nach der Ätzstufe an der Luft getrocknet.

Sinterwolframcarbid-Substrate, die für die erfindungsge mäße Verwendung geeignet sind, sind solche, die bis zu 30 Gew.-% Kobalt enthalten, vorzugsweise solche, die etwa 1 bis etwa 16 Gew.-% Kobalt enthalten, besonders bevorzugt solche, die etwa 3 bis etwa 6 Gew.-% Kobalt enthalten. Diese Typen von Sinterwolframcarbid-Substraten werden im allgemeinen für Schneidwerkzeuge verwendet, sie können aber auch für jeden anderen geeigneten Zweck eingesetzt werden.

Es wurde überraschend gefunden, daß eine erste Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen in einem ersten chemischen System (Chemikaliensystem), das eine FeCl₃-Lösung umfaßt, bei Raumtemperatur die Metallcarbid-Körnchen praktisch nicht angreift, sondern eine selektive Entfernung des Kobalts ergibt. Für den Fachmann ist klar, daß die Tiefe der Ät zung des Kobalts von der Molarität der FeCl₃-Lösung, der Temperatur, der Reaktionszeit und der Substrat-Zusammen setzung (d. h. dem Kobaltgehalt, der Bindemittel-Chemie und der Carbidkörnchen-Größe) abhängt, so daß einige Reakti onsversuche durchgeführt werden müssen vor der industriel len Anwendung, um optimale Parameter zu definieren. Die Festigkeit der Schneidekante nimmt ab durch die Kobalt-Ät zung und deshalb ist die Kontrolle der Ätz-Tiefe wichtig. Bestimmte spanabhebende Bearbeitungen (maschinelle Bear beitungen), beispielsweise das Schlag-Fräsen, profitiert von einer geringeren Ätztiefe im Vergleich zu den weniger schwierigen Arbeitsgängen, z. B. das einfache Drehen, das eine größere Ätztiefe tolerieren kann. Die erfindungsgemäß derzeit bevorzugt verwendeten Lösungen sind eine etwa 0,05 M und eine etwa 0,10 M wäßrige FeCl₃-Lösung, es können aber auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Kon zentrationen angewendet werden. Das Kriterium besteht darin, die gewünschte Tiefe der Kobalts-Entfernung inner halb einer akzeptablen Zeitspanne und auf reproduzierbare Weise zu erzielen, wobei diese Kriterien allgemein bekannt sind. Die Tiefe der Kobaltentfernung beträgt bis zu etwa 2 bis etwa 12 µm und vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 µm. Eine Tiefe der Kobaltentfernung von etwa 3 µm kann erzielt werden durch Eintauchen des ausgewählten Sinterwolframcar bid-Substrats für 1,5 min bei Raumtemperatur in eine 0,05 M wäßrige FeCl₃-Lösung im Falle beispielsweise eines Carbids der Sorte C2. Für den Fachmann auf dem Gebiet ist klar, daß die bevorzugte Tiefe der Kobaltentfernung von der End verwendung abhängt, welcher das Sintersubstrat zugeführt werden soll, und die hier angegebenen Bereiche sollen nicht als Beschränkung angesehen werden, sondern dienen lediglich der Erläuterung der Verwendung als Schneidwerk zeug. Die FeCl₃-Konzentration liegt in dem Bereich von etwa 0,01 M bis etwa 1 M, je nach den bevorzugten Reakti onszeiten, Temperaturen und Kobaltmengen, die aus dem Sub strat entfernt werden sollen. Dem Fachmann auf diesem Ge biet ist bekannt, daß die gewählte Molarität der FeCl₃-Lö sung von der Temperatur, der Reaktionszeit und der Sub strat-Zusammensetzung (d. h. dem Kobalt-Gehalt, der Bin demittel-Chemie und der Carbidkorn-Größe) abhängt, so daß einige Reaktionsversuche erforderlich sind vor der indu striellen Anwendung, um optimale Parameter zu definieren. Die derzeit bevorzugten Lösungen sind eine etwa 0,05 M und eine etwa 0,10 M wäßrige FeCl₃-Lösung, es können aber auch andere aus dem Stand der Technik bekannte Konzentrationen angewendet werden.

Zu anderen chemischen Systemen (Chemikaliensystemen), die sich als geeignet erwiesen haben für die Verwendung in der ersten Ätzstufe gehören Natriumpersulfat (Na₂S₂O₈), Natri umtetrafluoroborat (NaBF₄), Natriumcitrat (Na₃C₆H₅O₇·2H₂O), Natriumpyrophosphat (Na₄P₂O₇·10H₂O), Borsäure (H₃BO₃), Kaliumnatriumtartrat ((KOOC) (CHOH)₂ (COONa)·4H₂O), Ammoniumhydroxid (NH₄OH), Es sigsäure (HC₂H₃O₂), Ammoniumfluorid (NH₄F), Na triumdithionit (Na₂S₂O₄) und Natrium-triphosphat (Na₅P₃O₁₀). Diese chemischen Systeme ätzen alle das Ko balt-Bindemittel, im wesentlichen ohne die Metallcarbid- Körnchen anzugreifen. Das Kriterium besteht darin, die ge wünschte Tiefe der Kobaltentfernung innerhalb eines akzep tablen Zeitraumes und auf reproduzierbare Weise zu errei chen, wobei diese Kriterien allgemein bekannt sind. Für den Fachmann auf diesem Gebiet ist klar, daß die bevor zugte Tiefe der Kobaltentfernung von der Endverwendung ab hängt, welcher das Sintersubstrat zugeführt werden soll, und die hier angegebenen Bereiche sollen nicht als Be schränkung angesehen werden, sondern dienen lediglich der Erläuterung der Verwendung als Schneidwerkzeug-Einsatz.

Die Konzentrationen der chemischen Systeme (Chemikalien systeme) und die Reaktionszeiten und Reaktionstemperaturen können vom Fachmann auf diesem Gebiet leicht bestimmt wer den ohne übermäßig viele Versuche, um die gewünschten Ope rationsparameter zu ermitteln.

Die Entdeckung von geeigneten chemischen Verbindungen für die Verwendung als zweites chemisches System (Chemikalien system), um Metallcarbid-Körnchen selektiv zu ätzen, be gann mit den bekannten Verbindungen zum Ätzen von Wolfram carbid und Wolframlegierungen in den weiter oben beschrie benen Literaturstellen ["Annual Book of ASTM Standards, Part II, Metallography; Non-destructive Testing" der Ame rican Society for Testing and Materials, Seite 60 und Seite 439, und "Metals Handbook", Band 8, der American So ciety for Metals, 8. Auflage, Seite 109]. Es wurde jedoch schnell festgestellt, daß starke Säuren (z. B. HCl, HNO₃ und HF und Kombinationen davon) zwar tatsächlich Wolfram carbid auflösen, aber auch das Kobalt-Bindemittel auflösen und zwar mit einer viel höheren Geschwindigkeit. So dauert beispielsweise die vollständige Auflösung der beschädigten Wolframcarbid-Körnchen an der Oberfläche eines ge schliffenen WC-6 Gew.-% Co(C2-Carbid)-Einsatzes unter Ver wendung einer Lösung aus 1 Teil HF/5 Teilen HNO₃, 12 Tei len H₂O bei Raumtemperatur nur 11 min, das Kobalt wurde jedoch bis zu einer Tiefe von 55 µm geätzt. Es wurde auch festgestellt, daß der chemische Angriff an dem Kobalt-Bin demittel ganz ungleichmäßig war. Die Verwendung von NaOH/H₂O₂-Lösungen greift jedoch, wie gefunden wurde, se lektiv Wolframcarbid an. Diese Literaturstelle zeigt je doch nicht, wie dies ausgenutzt werden kann, um ein Me tallcarbid-Substrat herzustellen, das einen darauf abge schiedenen, fest haftenden Diamantfilm aufweist.

Die derzeit bevorzugte zweite Ätzstufe umfaßt das Ätzen in einem zweiten chemischen Systeme (Chemikaliensystem), das umfaßt die Verwendung einer Lösung von 10 gew.-%iger NaOH und 30 gew.-%igem H₂O₂ im Verhältnis 2 : 1 bei Raumtempera tur von etwa 20°C für mehr als etwa 5 min, vorzugsweise für 15 bis 60 min. Längere Ätzzeiten sind möglich, sie sind jedoch beschränkt durch die Reaktionsfähigkeit der Mischung. Andere chemische Systeme (Chemikaliensysteme), die sich als geeignet erwiesen haben für die Verwendung in der zweiten Ätzstufe, umfassen wäßrige Lösungen von Was serstoffperoxid (H₂O₂), Natriumperborat (NaBO₃·4H₂O), Na triumchlorit (NaClO₂), Trinatriumphosphat (Na₃PO₄·12H₂O), Natriumhydroxid (NaOH), Natriumbicarbonat (NaHCO₃), Natri umcarbonat (Na₂CO₃), Natriummetaborat (Na₂B₂O₄·8H₂O), Na triumborat (Na₂B₄O₇·10H₂O), Natriumnitrit (NaNO₂), dibasi sches Natriumphosphat (Na₂HPO₄·7H₂O) und Natriumacetat (NaC₂H₃O₂·3H₂O). Diese zweite Ätzstufe entfernt die be schädigten Metallcarbid-Körnchen, ohne im wesentlichen das Kobalt-Bindemittel anzugreifen. Die Konzentrationen der chemischen Systeme (Chemikaliensysteme) und die Reaktions zeiten und Reaktionstemperaturen können vom Fachmann auf diesem Gebiet leicht bestimmt werden ohne übermäßig viel Versuche, um die gewünschten Operationsparameter zu ermit teln.

Die Dauer dieser Ätzstufe hängt von dem Typ des Sinter wolframcarbid-Substrats, dem Typ der Lösung und der ver wendeten Konzentration ab. Diese Parameter sind allgemein bekannt und können vom Fachmann auf dem Gebiet leicht er mittelt werden ohne übermäßig viele Versuche. Damit diese chemischen Systeme (Chemikaliensysteme) die Metallcarbid- Körnchen wirksam ätzen, ist es bevorzugt, daß das Kobalt mit dem ersten chemischen System (Chemikaliensystem) ge ätzt wird, wodurch die Wolframcarbid-Körnchen für das zweite chemische System (Chemikaliensystem) freigelegt werden.

Die Verwendung von starken Säuren zur Durchführung der zweiten Ätzstufe sollte vermieden werden, weil starke Säu ren dazu neigen, das Kobalt-Bindemittel bis zu einer Tiefe zu entfernen, die größer ist als die für die Bildung eines starken Substrats für die Abscheidung eines Diamantfilms und für die Verwendung als Schneidwerkzeug-Einsatz ge wünschte Tiefe.

Diese Oberflächenvorbehandlungsverfahren sind nicht auf geschliffene Sintercarbid-Produkte beschränkt. Sie stellen auch geeignete Verfahren für Sintercarbid-Produkte im ges interten Zustand dar. In beiden Situationen werden Wolf ramcarbid (und feste Lösungscarbid)-Körnchen aus den Ober flächen entfernt; in einem Falle sind die Körnchen beschä digt, in dem anderen Falle nicht.

Der haftende Diamantfilm kann nach irgendeinem geeigneten bekannten Verfahren aufgebracht werden. Geeignete Verfah ren zum Aufbringen eines haftenden Diamantfilms sind bei spielsweise, ohne daß die Erfindung darauf beschränkt ist, die reaktive Dampfabscheidung, die thermisch unterstützte (hot-filament) CVD, die Plasma-unterstützte CVD, die Plas Lichtbogenstrahl-CVD sowie andere bekannte Verfahren. Das derzeit bevorzugte Verfahren ist die Niederdruck-Plasma unterstützte CVD. Das am häufigsten angewendete und am be sten untersuchte Verfahren ist die Mikrowellen-Plasma-un terstützte CVD. Die Arbeitsbedingungen für dieses Verfah ren sind aus dem Stand der Technik allgemein bekannt. So können beispielsweise mit Erfolg die folgenden Arbeitsbe dingungen angewendet werden: Mikrowellen-Energie = 300 W bis 75 KW, Substrattemperatur (für Sintercarbid-Werkzeuge) = 800 bis 1200°C, Gesamtdruck = 1,33 bis 13 332 Pa (10^-2- 10⁺² Torr), CH₄/H₂-Verhältnis = 0,1 bis 10,0%. Die Ge samt-Gasströmungsgeschwindigkeit hängt von der Größe der Abscheidungskammer, der Verwendung von anderen, nicht-re aktionsfähigen Gasen wie Argon und der Art und der Wachs tumsgeschwindigkeit des gewünschten abgeschiedenen Films ab. Die in dem Stand der Technik beschriebenen Verfahren liegen im allgemeinen innerhalb dieser Parameter und sind für die Abscheidung eines Diamantfilmes anwendbar.

Diamantfilme können ausgehend von einer Vielzahl von be kannten Kohlenstoffquellen abgeschieden werden, beispiels weise aliphatischen Kohlenwasserstoffen und ihren Varian ten, die verschiedene Mengen an anderen Atomen, wie Sauer stoff, Stickstoff, Halogene und dgl., enthalten. Nach Bachmann et al ("Diamond und Related Materials", Band 1, 1992, Seite 1), kann der Operationsbereich der brauchbaren Abscheidung durch die Zugabe geringer Mengen Sauerstoff zu dem Gas erweitert werden, obgleich es auch möglich ist, einen qualitativ guten Diamantfilm aus einem Gemisch von Wasserstoff und Methan abzuscheiden. Tatsächlich wurden in der Praxis bisher Zusätze solcher Gase verwendet, wie rei nes O₂, CO, CO₂, sowie von Verbindungen, wie Alkoholen, Ketonen und dgl. In dem US-Patent Nr. 4 816 286 ist ein breiter Bereich von organischen Verbindungen aufgezählt, die Kohlenstoff und Wasserstoff sowie gegebenenfalls an dere Elemente, wie Sauerstoff, Stickstoff und dgl., in verschiedenen chemischen Bindungszuständen enthalten. Bedauerlicherweise ist darin jedoch nicht schlüssig nachgewiesen, daß mit irgendeiner der aufgezählten Verbin dungen tatsächlich Diamant abgeschieden werden kann unter Anwendung irgendeines der darin aufgezählten Abscheidungsverfahren. Es ist daher der Spekulation des Praktikers überlassen, zu entscheiden, welche dieser Ver bindungen, die theoretisch Diamant bilden können, dies auch tatsächlich tut.

Es wurde in dem Stand der Technik überzeugend nachgewiesen durch thermodynamische Modell-Verfahren und Abscheidungs- Versuche, daß die Schlüssel-Komponente bei der erfolgrei chen Abscheidung von Diamant aus dem Gasphasen-Gemisch ei nes Kohlenwasserstoffs und von Wasserstoff das Methylradi kal CH₃ ist. Methan ergibt während der Zersetzung in Ge genwart von atomarem Wasserstoffplasma, das unter der Ein wirkung der Mikrowellenenergie erzeugt worden ist, ein einzelnes Methyl-Radikal. Es wurde nun überraschend gefun den, daß Dimethyläther, CH₃OCH₃, eine wirksame Energie quelle für zwei aktive Methylradikale ist und auch ein Sauerstoffatom ergibt, das den Arbeitsbereich des Verfah rens in günstiger Weise erweitert. Obgleich diese Entdec kung überraschend war, war vorher bei der Abscheidung von W_XC-Verbindungen durch CVD gezeigt worden war, daß Dime thyläther tatsächlich ein besserer Vorläufer ist als Alko hole und andere Kohlenwasserstoffe, was aus Bhat und Holzl, "Thin Solid Films", Band 95, 1982, Seite 105, und aus den US-Patenten Nr. 4 162 345, 4 855 188, 4 874 642, 4 910 091 und 5 024 901 hervorgeht.

Ohne an irgendeine Theorie gebunden zu sein, wird angenom men, daß die chemische Natur der Bindungen, die Sauerstoff in die Alkohole einführen, d. h. die Bindung auf einer Seite an Kohlenstoff und auf der anderen Seite an Wasser stoff in Form des OH-Radikals, es schwieriger macht, die volle Reaktionsfähigkeit und Energie der während des Syntheseverfahrens aufgelösten Verbindungen zu realisie ren. Andererseits ist der Sauerstoff in Dimethyläther auf beiden Seiten symmetrisch an Kohlenstoffatome gebunden. Deshalb erhält man dann, wenn die Kohlenstoff-Sauerstoff- Bindungen aufgehen, ein freies Sauerstoffion und zwei Methylradikale. Mögliche Zersetzungsmechanismen von Me thylalkohol, Ethylalkohol und Dimethyläther sind nachste hend schematisch dargestellt:
Zersetzung von Methylalkohol: (CH₃OH): CH₃OH → CH₃ + OH
Zersetzung von Ethylalkohol (CH₃CH₂OH): CH₃CH₂OH → CH₃ + CH₂ + OH
Zersetzung von Dimethyläther (CH₃OCH₃): CH₃OCH₃ → 2 CH₃ + O
Daraus ist zu ersehen, daß die Zersetzung von Alkoholen zur Freisetzung des OH-Radikals führen kann, das sich wäh rend der Diamantabscheidung mit atomarem Wasserstoff ver binden kann, der in dem Reaktor vorhanden ist. Dies kann zur Bildung von Wasserdampf führen. Die Kondensation von Wasserdampf in den kälteren Bereichen des Reaktorsystems kann zu Betriebsproblemen führen. Die Verwendung von Dime thyläther ist diesbezüglich jedoch von Vorteil. Sie ist auch vorteilhaft gegenüber der Verwendung von CO, CO₂ oder sogar von reinem Sauerstoff wegen der leichten Zersetzung von Dimethyläther. In einigen Vakuumsystemen kann die Ver wendung von Sauerstoff zu einem starken Abbau des Vakuum pumpenöls führen, wenn nicht teure Öle anstelle des konven tionellen Pumpenöls verwendet werden. Es wurde somit ge funden, daß Dimethyläther eine ausgezeichnete Quelle für Kohlenstoff und Sauerstoff ist und eine feinere Kontrolle (Steuerung) der Gasphasen-Chemie und der Qualität des Dia mantfilms erlaubt. Das derzeit bevorzugte Verfahren be steht darin, einen Partialdruck von Dimethyläther von etwa 1 bis etwa 5% in einem Gemisch von Dimethyläther und Wasserstoff bei einem Arbeitsdruck von etwa 1333 bis etwa 6666 Pa (10-50 Torr), und am meisten bevorzugt bei einem Partialdruck von etwa 1,5 bis etwa 3,0% Dimethyläther bei einem Gesamtdruck von etwa 3333 Pa (25 Torr) anzuwenden. Je nach Größe des Zersetzungsreaktors und der übrigen Betriebsparameter des Abscheidungssystems, sind für den Fachmann auf dem Gebiet auch andere Bereiche der Konzen trationen und Drucke sowie andere Bedingungen offensicht lich, nachdem er Kenntnis von den oben angegebenen Vortei len und Bedingungen hat. Deshalb sind die derzeit bevor zugten Bedingungen keineswegs als Beschränkung des Berei ches dieser Erfindung anzusehen und andere, offensichtli che und abgeleitete Variationen liegen ebenfalls innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung.

Die folgenden Beispiele sollen die verschiedenen Aspekte der Erfindung erläutern, ohne sie jedoch darauf zu be schränken.

Beispiel 1

Es wurde zwei Sinterwolframcarbid-Schneidwerkzeug-Einsätze der C2-Qualität (WC-6 Gew.-% Co) im gesinterten Zustand verwendet. Es wurde zwei FeCl₃-Ätzlösungen mit unter schiedlicher Konzentration hergestellt. Eine Lösung enthielt 4,05 g wasserfreies FeCl₃, gelöst in 250 ml entionisiertem Wasser, unter Bildung einer 0,10 M-Lösung. Die zweite Lösung enthielt 20,2 g wasserfreies FeCl₃, ge löst in 250 cm³ entionisiertem Wasser, unter Bildung einer 0,50 M-Lösung. Ein Einsatz wurde in jeder FeCl₃-Lösung 1 min lang bei Raumtemperatur unter langsamem Rühren der Lö sung behandelt. Jeder Einsatz wurde dann in entionisiertem Wasser gespült und danach 10 bis 15 s lang in einem entio nisiertes Wasser enthaltenden Becher in ein Ultraschall- Reinigungssystem eingeführt. Schließlich wurden sie in Ethylalkohol gespült und an der Luft trocknen gelassen. Jeder Einsatz wurde dann quergeschnitten und poliert und mikrophotographisch untersucht. Die Untersuchung des quer geschnittenen Einsatzes, welcher der 0,10 M FeCl₃-Lösung ausgesetzt worden war, zeigte eine Kobalt-Entfernung bis in Tiefen von etwa 2 µm, und diejenige des quergeschnitte nen Einsatzes, welcher der 0,50 M FeCl₃-Lösung ausgesetzt worden war, zeigte eine Kobalt-Entfernung bis in Tiefen von etwa 4 µm.

Beispiel 2

Es wurden zwei Sinterwolframcarbid-Schneidwerkzeug-Ein sätze, die grobkörniges Wolframcarbid und 11 Gew.-% Kobalt enthielten, im gesinterten Zustand verwendet. Sie wurden mit den gleichen FeCl₃-Lösungen behandelt und auf die gleiche Weise untersucht wie die Proben in Beispiel 1. Der quergeschnittene Einsatz, welcher der 0,10 M FeCl₃-Lösung ausgesetzt worden war, ergab eine Kobalt-Ätzung bis in Tiefen von etwa 3 µm, und der quergeschnittene Einsatz, welcher der 0,50 M FeCl₃-Lösung ausgesetzt worden war, er gab eine Kobalt-Ätzung bis in Tiefen von etwa 10 µm.

Beispiel 3

Geschliffene Einsätze von C2-Qualität (WC-6 Gew.-% Co), Typ SPG422, aus einer Charge von 200 Einsätzen wurden in einer frisch hergestellten 0,05 M FeCl₃-Lösung behandelt. Die Lösung wurde hergestellt durch Zugabe von 3,35 g FeCl₃·6H₂O zu 250 ml entionisiertem Wasser. Die Einsätze wurden 1, 2, 3, 4, 5, 7½ und 10 min lang unter langsamem Rühren der Lösung geätzt. Die nachfolgenden Behandlungs stufen waren wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Ätztiefen betrugen, wie gefunden wurde, jeweils 2, 3-4, 5-6, 7-8, 9-10, 14-25 und 18-20 µm. Die Kobalt-Ätztiefe war linear in Abhängigkeit von der Zeit. Außerdem war die Ätztiefe be merkenswert gleichmäßig um die ausgesetzten Oberflächen jedes gegebenen Einsatzes herum. Ein Mikrobild (Schliff bild) des quergeschnittenen Einsatzes, der 7½ min lang be handelt worden war, ist in Fig. 4 dargestellt.

Die folgenden Versuche erläutern weitere chemische Systeme (Chemikaliensysteme), die zum selektiven Ätzen des Kobalt- Bindemittels eines Sintermetallcarbid-Einsatzes geeignet sind. In allen Beispielen wurden Sinterwolframcarbid-Ein sätze vom Typ SPG 422 der Sorte C2 aus einer Charge von 200 geschliffenen Einsätzen, die alle aus Wolframcarbid mit 6 Gew.-% Co-Bindemittel bestanden, verwendet.

Beispiele 4 bis 14

Einsätze aus einer Charge von 200 wurden mit verschiedenen chemischen Systemen (Chemikaliensystemen) behandelt, die in der Lage waren, das Kobalt-Bindemittel selektiv zu ät zen, ohne die Wolframcarbid-Körnchen anzugreifen. In jedem Fall wurden die Einsätze in einer wäßrigen Lösung unter Verwendung von entionisiertem Wasser behandelt und nach der Behandlung wurde ein Querschnitt angefertigt, um eine Untersuchung in einem optischen Mikroskop der behandelten Einsätze zu ermöglichen. Die spezifischen chemischen Sy steme, die Versuchsbedingungen und die Ergebnisse der che mischen Behandlungen sind in der nachstehenden Tabelle I zusammengefaßt.

Tabelle I

Beispiele 15 bis 29

Es wurde nach chemischen Systemen (Chemikaliensystemen) gesucht, welche die Oberflächen-Wolframcarbid-Körnchen von geschliffenen Carbidsubstraten entfernen, ohne das Kobalt- Bindemittel im wesentlichen anzugreifen. Es wurde nach re lativ billigen und sicheren chemischen Systemen (Chemikaliensystemen) gesucht. Bei diesen Studien wurden Einsätze aus einer Charge von 200 geschliffenen, nicht ge honten Einsätzen aus WC-6 Gew.-% Co (C2) verwendet.

Um die vielen untersuchten chemischen Systeme zu beurtei len und dann die erfolgreichen einzuordnen, wurde ein Ko balt-Ätzverfahren angewendet, das darin bestand, daß frisch hergestellte 0,05 M FeCl₃-Lösungen 1,5 min lang verwendet wurden, die eine Ätztiefe von etwa 3 µm ergaben. Nach der Ultraschall-Reinigung, dem Spülen und dem Trock nen wurden die Einsätze gewogen.

In jedem Fall wurden die Einsätze jeweils einzeln in einer wäßrigen Lösung unter Verwendung von entionisiertem Wasser behandelt. Das Fortschreiten der Reaktion wurde in ge eigneten Zeitabständen überwacht durch Entnahme des Ein satzes aus der Testlösung und Einbringen desselben in ein Ultraschall-Reinigungssystem für 10 bis 15 s in einem Be cher, der entionisiertes Wasser enthielt. Es wurde festge stellt, daß Bruchstücke insbesondere während der ersten Zeit in dem Ultraschall-Reinigungssystem aus dem Einsatz herauskamen. Nach dem Spülen und Trocknen des Einsatzes wurde der Gewichtsverlust aufgezeichnet. Nach einer opti schen Untersuchung der oberen Span-Oberfläche bei etwa 100-facher Vergrößerung konnte die Menge der ursprüngli chen Oberfläche, die entfernt worden war, abgeschätzt wer den. Eine Untersuchung bei etwa 700-facher Vergrößerung erlaubte die Beurteilung der Qualität der einzelnen Körn chen.

Die Einsätze wurden wieder in die Testlösung zurückgeführt und das Verfahren wurde fortgesetzt, bis die ursprüngliche Oberfläche entfernt worden war. Zu diesem Zeitpunkt zeigte eine optische Untersuchung bei etwa 700-facher Vergröße rung gut definierte WC-Körner über die gesamte Oberfläche. Die Untersuchung bei 5000-facher Vergrößerung in einem Ab tast-Elektronenmikroskop zeigte Oberflächen, die im we sentlichen identisch mit denjenigen waren, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind.

Dann wurde ein Querschnitt von dem Einsatz angefertigt, um festzustellen, ob eine zusätzliche Ätzung des Kobalt-Bin demittels aufgetreten war.

Die Einsatz-Gewichtsverluste betrugen in der Regel 4,0 mg in den Situationen, in denen eine vollständige Entfernung der Oberfläche aufgetreten war.

Es war instruktiv, eine einfache Berechnung durchzuführen. Ein Gewichtsverlust von 4,0 mg entsprach einem Volumenver lust von 0,000256 cm³ bei Anwendung einer Dichte für WC von 15,6 g/cm³. Da die behandelte Oberflächengröße eines SPG422-Einsatzes (obere Spanfläche und die vier Seitenflä chen) 3,22 cm² betrug, wurde WC in einer Dicke von 0,000080 cm oder 0,8 µm entfernt.

Die erfolgreichen chemischen Systeme (Chemikaliensysteme), die Versuchsbedingungen und die Ergebnisse der Behandlun gen sind in der folgenden Tabelle II zusammengefaßt.

Tabelle II

Tabelle II - Fortsetzung

Einige Kommentare über das H₂O₂/NaOH-System sind nun ange bracht. Nachdem mehrere Versuche durchgeführt worden wa ren, wurde klar, daß der Umfang der Reaktion des Oberflä chen-Wolframcarbids von der H₂O₂-Menge in der Mischung ab hing und daß dann, wenn das H₂O₂ einmal verbraucht war, keine weitere Reaktion auftrat. In diesen Versuchen wurden 75 ml NaOH und 37,5 ml H₂O₂ als Komponenten der 10 gew.-%igem NaOH/30 gew.-%igem H₂O₂ (2/1)-Mischung verwendet.

Außerdem war die Reaktion zwischen dieser Mischung und Sintercarbiden, wie gefunden wurde, stark exotherm. So stiegen beispielsweise bei einem SPG422-Einsatz, der in die obengenannte Lösung anfänglich bei Raumtemperatur eingeführt wurde, die Temperatur und die Blasenbildungsaktivität an der Einsatz-Oberfläche über die nächsten wenigen Minuten an. Bei der 3-Minuten-Marke war die Blasenbildung so stark, daß sie am besten als "Schäumen" beschrieben werden kann, die bis zu einer Höhe von etwa 2,54 cm (1 inch) in dem 500 ml-Becher anstieg. Die Temperatur zu diesem Zeitpunkt betrug etwa 60°C. Die Temperatur der Lösung stieg weiterhin an auf 68°C bei der 4-½-Minuten-Marke, während das "Schäumen" abnahm. Die Blasenbildung an den Insert-Oberflächen war noch sehr stark. Die Temperatur fiel langsam auf 50°C an der 15-Mi nuten-Marke und es trat noch eine Blasenbildung an den Einsatz-Oberflächen auf.

Wenn größere Mengen von Einsätzen unter Anwendung dieses Verfahrens behandelt werden sollen, dann hängt der Grad der Entfernung der Oberflächen-WC-Körnchen eindeutig von der Anzahl der Einsätze, der Größe der Einsätze, dem Volu men und der Konzentration von H₂O₂, dem Volumen und der Konzentration von NaOH, der Anfangstemperatur, den Tempe raturverläufen und der Zeit ab.

Lösungen von Natriumperoxid (Na₂O₂) und Wasser verhielten sich ähnlich wie Mischungen von H₂O₂ und NaOH, weil Natri umperoxid mit Wasser reagiert unter Bildung von H₂O₂ und NaOH.

Keines der anderen Systeme einschließlich der Wasserstoff peroxid-Lösungen wies Temperaturanstiege während der WC- Oberflächen-Entfernung auf.

Alle hier angegebenen zweiten chemischen Systeme (Chemikaliensysteme) ergaben Oberflächen-Morphologien, die im wesentlichen identisch waren mit der in Fig. 3 darge stellten. Man kann erwarten, daß alle diese behandelten Substrate, wenn sie einer Diamantabscheidung unterzogen werden, haftende Diamantfilme ergeben.

Beispiel 30

Ein C2-Einsatz aus der 200-Einsatz-Charge wurde in einer frisch hergestellten 0,05 M FeCl₃-Lösung 1,5 min lang be handelt. Er wurde gewogen und dann einer 10 Gew.-% NaOH (75 ml)/30 Gew.-% H₂O₂ (37,5 ml)-Lösung ausgesetzt. Der Temperaturanstieg, das "Schäumen" und der Temperaturabfall wurden bereits weiter oben beschrieben. Nach 15 min wurde der Einsatz mit Ultraschall gereinigt, gespült und ge trocknet. Der Gewichtsverlust betrug, wie gefunden wurde, 5,1 mg und war somit höher als der Gewichtsverlust, der erforderlich war, um nur die beschädigten Oberflächen-WC- Körnchen zu entfernen. Eine Untersuchung bei 100-facher Vergrößerung zeigte, daß alle Schleif-Markierungen ver schwunden waren, und bei 750-facher Vergrößerung waren gut definierte WC-Körnchen sichtbar. Querschnitte zeigten Spu ren der ursprünglichen Kobalt-Ätztiefe.

Ein weiterer C2-Einsatz aus der gleichen Charge wurde ge nau wie vorstehend beschrieben behandelt, jedoch mit der Ausnahme, daß der Einsatz 3 h anstelle von 15 min in der Lösung belassen wurde. Am Ende dieses Zeitraums betrug der Gewichtsverlust, wie gefunden wurde, 5,3 mg. Bei der Untersuchung bei 100-facher Vergrößerung wurde eine vollständige Entfernung der Original-Oberfläche festge stellt und bei 750-facher Vergrößerung waren gut defi nierte WC-Körnchen erkennbar. Der Querschnitt zeigte er neut Spuren der ursprünglichen Ätzung.

Im ersten Fall setzte sich somit die Reaktion fort, bis praktisch das gesamte H₂O₂ aus der Lösung erschöpft war. Wenn der Einsatz mehrere Stunden lang in der Lösung belas sen wurde, trat kein zusätzlicher Angriff an dem Wolfram carbid oder am Kobalt auf.

Beispiele 31 bis 34

Diese vier Beispiele zeigen, daß der Gewichtsverlust des Sintercarbid-Einsatzes von der H₂O₂-Menge in dem NaOH/H₂O₂- Gemisch abhängt. In allen vier Versuchen wurde ein 2 : 1- Verhältnis von 10 gew.-%igem NaOH und 30 gew.-%igem H₂O₂ auf die in den vorhergehenden Beispielen verwendeten Pro ben angewendet und 1,5 min lang in frisch hergestellten 0,05 M FeCl₃-Lösungen behandelt. Die für die Beendigung der Blasenbildung erforderliche Zeit wurde bestimmt und es wurden die Gewichtsverluste ermittelt. Der einzige Unter schied in den vier Proben waren die Volumina der Komponen ten. In Beispiel 31 wurden 75 ml NaOH und 37,5 ml H₂O₂, in Beispiel 32 ein Viertel dieser Mengen, in Beispiel 33 die Hälfte dieser Mengen und in Beispiel 34 das Doppelte die ser Mengen verwendet. Die Ergebnisse sind in der Tabelle III zusammengefaßt.

Tabelle III

In Beispiel 32 waren nur 50 bis 60% der ursprünglichen Oberfläche entfernt worden und dies zeigt sich in dem Ge wichtsverlust. In den anderen drei Versuchen war genügend H₂O₂ in den Lösungen, um die ursprünglich beschädigten Oberflächen mehr als vollständig zu entfernen.

Beispiele 35 bis 36

Es wurden Untersuchungen durchgeführt mit anderen Gemi schen als dem üblichen 2 : 1-Verhältnis von 10 gew.-%iger NaOH und 30 gew.-%igem H₂O₂. Es wurde willkürlich ein 5 : 1- Verhältnis gewählt unter Verwendung von 250 ml NaOH und 50 ml H₂O₂. Ein geschliffener WC-6 Gew.-% Co-Einsatz aus ei ner üblichen Quelle wurde in einer frisch hergestellten 0,05 M FeCl₃-Lösung 1,5 min lang behandelt und dann gewo gen. Die Temperatur der Lösung (beide Komponenten hatten am Anfang 21°C) stieg sehr schnell auf 32°C und es trat eine starke Blasenbildung an den Einsatz-Oberflächen auf. Die Temperatur der Lösung stieg langsam auf 38°C und dann fiel sie langsam auf 30°C während der Dauer des Versuchs (70 min). Etwa alle 10 min wurde der Einsatz in einen kleineren Becher mit entionisiertem Wasser überführt und 10 bis 15 s lang in den Ultraschall-Reiniger eingeführt.

Bei der 70-Minuten-Marke betrug der Gewichtsverlust, wie gefunden wurde, 4,1 mg und es wurde eine vollständige Ent fernung der ursprünglichen geschliffenen Oberfläche fest gestellt. Der Querschnitt zeigte Spuren der ursprünglichen Ätzung; d. h. es trat keine zusätzliche Kobalt-Ätzung auf.

Außerdem wurde willkürlich ein 2 : 30-Verhältnis gewählt un ter Verwendung von Volumina von 7 ml NaOH und 105 ml H₂O₂. Ein geschliffener Einsatz aus der üblichen Quelle wurde in einer frisch hergestellten 0,05 M FeCl₃-Lösung 1,5 min lang behandelt und dann gewogen. Die Temperatur der Lösung stieg langsam auf 33°C und die Blasenbildungs-Aktivität stieg ebenfalls langsam, bis der Versuch bei der 105-Minu ten-Marke gestoppt wurde. Der Gewichtsverlust betrug 4,0 mg und es trat im wesentlichen eine vollständige Entfer nung der ursprünglichen geschliffenen Oberfläche auf. Auch hier zeigte der Querschnitt Spuren der ursprünglichen Ät zung.

Der Grad der Entfernung der Oberflächen-WC-Körnchen hängt eindeutig von der Anzahl der Einsätze, der Größe der Ein sätze, dem Volumen und der Konzentration von H₂O₂, dem Vo lumen und der Konzentration von NaOH, der Temperatur, dem Temperaturverlauf und der Zeit ab.

Beispiele 37 bis 38

Das Ätzen des Kobalt-Bindemittels bis zu einer spezifi schen Tiefe verhindert die Graphitierung des anschließend abgeschiedenen Diamantfilms.

Diese Beispiele zeigen, daß die Ätzung des Kobalt-Binde mittels in der ersten Stufe einen weiteren Vorteil ergibt insofern, als die Wolframcarbid-Körnchen für das Ätzmittel in der nächsten Stufe freigelegt werden, und das schnel lere Fortschreiten der Reaktion erlaubt.

In einem Versuch wurde ein C2-Einsatz aus der gleichen Quelle wie in den vorhergegangenen Beispielen in einer frisch hergestellten 0,05 M FeCl₃-Lösung für die üblichen 1,5 min behandelt. Der Einsatz wurde nach dem Spülen, nach der Ultraschall-Reinigung und nach dem Trocknen gewogen. Dann wurde er in einen 50 ml 30%-iges H₂O₂ von 21°C ent haltenden Becher eingeführt. Der Zeitpunkt, bis zu dem eine vollständige Entfernung der Oberflächen-WC-Körnchen aufgetreten war, wurde durch optische Untersuchung des Einsatzes bestimmt. Der Gewichtsverlust betrug, wie gefun den wurde, 4,0 mg.

In einem weiteren Versuch wurde ein C2-Einsatz aus der gleichen Quelle nach dem Reinigen in Ethylalkohol gewogen. Er wurde nicht in einer Eisen(III)chlorid-Lösung behan delt. Er wurde in einen Becher, der 50 ml 30%iges H₂O₂ von 21°C enthielt, eingeführt. Das Fortschreiten der Reak tion wurde nach 120, 140, 160 und 170 min überwacht. Die vollständige Entfernung der WC- Körnchen, die nach 170 min aufgetreten war, wurde durch optische Überprüfung be stimmt. Der Gewichtsverlust zu diesem Zeitpunkt betrug, wie gefunden wurde, ebenfalls 4,0 mg.

Durch die Ätzung zuerst mit der Eisen(III)chlorid-Lösung wurde somit die Zeit, die zur vollständigen Entfernung der ursprünglichen geschliffenen Oberfläche erforderlich war, beträchtlich verkürzt.

Beispiele 39 bis 43

Diese Beispiele zeigen die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf Sintermetallcarbid-Substrate mit einem brei ten Bereich eines Kobaltbindemittel-Gehaltes. Die Substrat- Proben hatten Zusammensetzungen aus Wolframcarbid-3 Gew.-% Kobalt, feinkörnigem Wolframcarbid-6 Gew.-% Kobalt, Wolf ramcarbid-6 Gew.-% Kobalt mit der gleichen Korngröße wie die in den obengenannten Beispielen beschriebenen Sub strate, Wolframcarbid-10 Gew.-% Kobalt bzw. Wolframcarbid- 16 Gew.-% Kobalt. Jede Probe wurde gereinigt und dann in 0,05 M FeCl₃-Lösungen geätzt unter Erzielung einer Ätz tiefe von 3 bis 4 µm auf die gleiche. Weise wie in den obi gen Beispielen beschrieben. Die zur Erzielung dieser Ätz tiefen erforderlichen Zeiten betrugen für die 5 Proben 1, 1, 1½, 2 bzw. 4 min. Die Proben wurden gereinigt, getrock net und erneut gewogen. Danach wurde jede Probe in einer 6,7 gew.-%igen Natriumcarbonatlösung (20,1 g Na₂CO₃ in 300 g entionisiertem Wasser) bei 75°C behandelt. Jede Probe wurde gelegentlich in einen Becher überführt, der entionisiertes Wasser enthielt, und in den Ultraschallrei niger eingeführt. Das Verfahren wurde fortgesetzt, bis die ursprünglichen geschliffenen Oberflächen gerade entfernt waren. Die zur Entfernung der beschädigten WC-Körnchen er forderlichen Zeiten betrugen für die 5 Proben jeweils 35, 17, 13½, 8 bzw. 4 h. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle IV zusammengefaßt.

Tabelle IV

Die Kobaltverluste, die nach den FeCl₃-Behandlungen auf traten, sind verständlich. Für etwa die gleiche Ätztiefe würde man den niedrigsten Gewichtsverlust für WC-3 Gew.-% Co und den höchsten Gewichtsverlust für WC-16 Gew.-% Co erwarten.

Die Gewichtsverluste, die mit der Auflösung der Oberflä chen-WC-Körnchen verbunden waren, waren, wie gefunden wurde, etwa gleich. Der durchschnittliche Gewichtsverlust von 3,4 mg entspricht einem Volumenverlust von 0,00022 cm³ bei Anwendung einer Dichte für WC von 15,6 g/cm³. Da die behandelte Oberflächengröße der Proben-Substrate 3,22 cm² betrug, betrug die durchschnittliche Dicke des während der Behandlung mit der heißen Natriumcarbonat-Lösung entfern ten WC 0,000068 cm oder etwa 0,7 µm.

Beispiele 44 bis 46

Diese Beispiele zeigen die Anwendbarkeit der vorliegenden Erfindung auf Sintermetallcarbide, die feste Lösungscar bide enthalten.

Die Substratproben hatten Zusammensetzungen von 6,0 Gew.-% Co, 6,0 Gew.-% TaC, Rest WC (Typ SPG 432); 6,0 Gew.-% Co, 15,0 Gew.-% TaC, 12,0 Gew.-% TiC, Rest WC (Dimensionen 1,27 cm × 1,27 cm 0,66 cm (½ × ½ × 0,260 inches)); und 9,8 Gew.-% Co, 14,8 Gew.-% TaC, 6,5 Gew.-% TiC, Rest WC (Typ SPG 422). Jede Probe wurde gereinigt und dann geätzt in 0,05 M FeCl₃-Lösungen unter Erzielung einer Ätztiefe von 3 bis 4 µm auf ähnliche Weise wie in den obigen Beispielen beschrieben. Die zur Erzielung dieser Ätztiefe erforderli che Zeit betrug für die drei Proben jeweils 1½, 1½ bzw. 2 min. Die Proben wurden gereinigt, getrocknet und erneut gewogen. Danach wurde jede Probe in einer 6,7 gew.-%igen Natriumcarbonatlösung (20,1 g Na₂CO₃ in 300 g entionisier tem Wasser) bei 75°C behandelt. Jede Probe wurde gelegent lich in einen Becher überführt, der entionisiertes Wasser enthielt, und in den Ultraschall-Reiniger eingeführt. Das Verfahren wurde fortgesetzt, bis die ursprüngliche ge schliffene Oberfläche gerade entfernt war, was durch Un tersuchung bei 750-facher Vergrößerung unter Verwendung eines optischen Mikroskops und bei 10 000-facher Vergröße rung unter Verwendung eines Abtast-Elektronenmikroskops festgestellt wurde, wobei gut definiertes Wolframcarbid und feste Lösungs-Carbidkörnchen erkennbar waren. Die Zei ten, die erforderlich waren, um die beschädigten WC-Körn chen zu entfernen, betrugen für die drei Proben jeweils 15, 13 bzw. 5 h. Die Ergebnisse sind in der folgenden Ta belle V zusammengefaßt.

Tabelle V

Zusammenfassend kann gesagt werden, daß nach dem erfin dungsgemäßen Zweistufen-Ätzverfahren die Oberfläche und/oder die beschädigten Carbid-Körnchen von den Oberflä chen von Sintercarbid-Zusammensetzungen mit einem breiten Zusammensetzungsbereich entfernt wurden. Außerdem schien die Anwesenheit von festen Lösungs-Carbidkörnchen einen vernachlässigbaren Einfluß auf die Zeit zu haben, die er forderlich war, um das Ziel der Entfernung der Oberflä chen-Körnchen zu erreichen.

Beispiel 47

10 Werkzeug-Einsätze der Sorte C2 (nominelle Zusammenset zung 94 Gew.-% WC-6 Gew.-% Co), Typ SPG 422, wurden in 1000 ml einer frisch hergestellten Lösung von 0,1 M FeCl₃ unter konstantem Rühren geätzt bis zu einer Ätztiefe von 4 bis 5 µm. Danach wurde zweimal in entionisiertes Wasser und dann in Ethylalkohol gespült. Die zweite Ätzstufe wurde mit fünf der in der ersten Stufe behandelten Werk zeugen durchgeführt. Die Werkzeuge wurden in einen 1000 ml-Becher eingeführt, der 50 ml einer 10 gew.-%igen NaOH- Lösung enthielt, zu der langsam 25 ml 30 gew.-%ige H₂O₂ zugegeben wurden. Der Becher wurde in ein Wasserbad ge setzt, um den Temperaturanstieg und das Schäumen minimal zu halten. Die Temperatur der Lösung stieg innerhalb von 3 min auf etwa 65°C und fiel dann nach etwa 7 min auf etwa 40°C. Die Einsätze wurden nach 15 min aus der Ätzlösung entnommen, mit Ultraschall gereinigt, gespült und getrock net. Die Prüfung der oberen Spanoberflächen bei starker Vergrößerung zeigte Oberflächen, die ähnlich denjenigen waren, wie sie in Fig. 3 dargestellt sind.

Einer der geätzten Einsätze wurde in einen ASTeX HPMS 1,5 KW-Mikrowellen-Plasma-CVD-Reaktor eingeführt, der bei ei ner Frequenz von 2,45 GHz betrieben wurde. Die Kammer wurde bis auf einen Druck von etwa 3333 Pa (25 Torr) evakuiert und ein Plasma aus Wasserstoff + 3% Methan wurde mit einer Energie von 1 KW initiiert. Die Reaktantenströmungsgeschwindigkeit betrug 200 sccm. Die Temperatur des Werkzeugs wurde unter Verwendung eines "Mirage" Infrarot-Pyrometers, hergestellt von der Firma IRCON, gemessen und sie betrug, wie gefunden wurde, wäh rend der Abscheidung etwa 900°C. Die Dicke des abgeschie denen Diamantfilms betrug etwa 10 µm und die kristallogra phische Orientierung des Films war <100<.

Das beschichtete Werkzeug wurde spanabhebenden Tests (maschinellen Bearbeitungstests) unterworfen. In dem Drehtest waren die Parameter folgende: Geschwindigkeit = 2000 Oberflächenfuß pro min (sfm), Zuführungsgeschwindig keit = 0,254 mm (0,010 inch) pro Umdrehung (ipr), Schnei detiefe (doc) = 1,52 mm (0,060 inches), Material des Werk stückes = Aluminium-Silicium-Legierung A-390. Das Spü lungs-Kühlmittel wurde während der spanabhebenden Bearbei tung an den Werkzeug/Werkstück-Kontaktpunkt geleitet. Drei Ecken des Werkzeugs wurden unter diesen Bedingungen gete stet und es wurde eine durchschnittliche Standzeit (Werkzeug-Lebensdauer) von etwa 1 min erhalten. Die Ursa che für das Werkzeug-Versagen war ein durch Verschleiß in duziertes Absplittern (Abplatzen). Es trat keine Delami nierung (Ablösung) des Diamantüberzugs auf.

In dem Frästest waren die Parameter wie folgt: Geschwin digkeit = 1645 sfm, Zuführungsgeschwindigkeit = 0,267 mm (0,0105 inch) pro Zahn (ipt), doc = 2,54 mm (0,100 inch) pro Durchgang. Es wurde eine Schneideinrichtung mit einem Zahn verwendet, um ein einzelnes Werkzeug zum Zeitpunkt des Fräsens der A-390-Legierung zu testen. In diesem Test wurde kein Kühlmittel verwendet. Das Werkzeug überstand fünf Durchgänge ohne Versagen. Das Akzeptanz-Kriterium in diesem Test waren fünf Durchgänge ohne Abplatzen des Über zugs oder Absplittern der Schneidekante.

Zum Vergleich wurde ein handelsübliches mit Diamant be schichtetes C2-Carbidwerkzeug mit einem etwa 10 µm dicken Diamantüberzug mit einer <111< Kristall-Orientierung in diesen Tests getestet. Beim Drehen hielt das Werkzeug etwa 1 min lang stand und versagte durch Abplatzen des Über zugs. Beim Fräsen versagte das Werkzeug nach 5 Durchgängen aufgrund eines Abplatzens des Überzugs.

Beispiel 48

Werkzeuge wurden geätzt wie in Beispiel 47 beschrieben, jedoch mit der Ausnahme, daß die Temperatur der zweiten Ätzlösung bei etwa 50°C gehalten wurde und die Ätzzeit etwa 120 min betrug. Eines dieser Werkzeuge wurde in dem Diamantbeschichtungsreaktor wie in Beispiel 47 beschrieben beschichtet. Während der ersten vier Stunden der Abschei dung betrug die Methankonzentration in Wasserstoff 1,5%. Unter diesen Bedingungen wurde ein Diamantfilm mit einer überwiegenden <111<-Orientierung abgeschieden. Nach der Abscheidung bei einer Methankonzentration von 1,5% wurden die Bedingungen geändert in eine Methankon zentration von 3% für die letzten sechs Stunden. Unter diesen Bedingungen wuchs der Diamantfilm in der <100<-Ori entierung. Nach einer Gesamtabscheidungszeit von 10 h be trug die Dicke des Diamantfilms etwa 20 µm. Die Abschei dungs-Temperatur während der ersten vier Stunden betrug etwa 920°C und während der nächsten 6 Stunden betrug sie etwa 915°C. Das Werkzeug wurde beim Drehen getestet, wie in Beispiel 47 beschrieben. Es wurde eine Werkzeugstandzeit von etwa 6 min erhalten. Die Art des Versagens war Ver schleiß. Es trat kein Abplatzen des Überzugs auf.

Beispiel 49

Werkzeug-Einsätze, die wie in Beispiel 48 beschrieben ge ätzt worden waren, wurden in den Diamantabscheidungsreak tor eingeführt, wie in Beispiel 47 beschrieben. Für die Diamantabscheidung wurde ein Gemisch aus Wasserstoff und Dimethyläther verwendet. Die Dimethyläther-Konzentration betrug 3% des Gesamtstromes und die Abscheidungstempera tur betrug etwa 900°C. Die Dicke des Diamantfilmes nach einer Abscheidungszeit von 7 h betrug etwa 13 µm und die Kristallorientierung war <100<. Der wie in Beispiel 47 be schrieben durchgeführte Drehtest ergab eine Werkzeugstand zeit von etwa 1 min. Das Werkzeugversagen war auf ein durch Verschleiß induziertes Absplittern zurückzuführen. Es trat kein Abplatzen des Diamantüberzugs auf.

Beispiel 50

Es wurde ein weiterer Werkzeug-Einsatz wie in Beispiel 48 beschrieben hergestellt und unter Anwendung der folgenden Parameter in dem Diamantabscheidungsreaktor beschichtet: Dimethyläther-Konzentration = 1,5%, Substrat-Temperatur = 890°C, Abscheidungszeit = 7 h. Die Dicke des Diamantüber zugs betrug etwa 8 µm und die Orientierung war <111<.

Beispiel 51

Es wurden mehrere Werkzeugeinsätze wie in Beispiel 48 be schrieben hergestellt und einem Fremd-Lieferanten zuge sandt für die Diamantabscheidung unter Anwendung des Mi krowellenplasma-CVD-Verfahrens des Lieferanten. Es wurde Diamant in einer Dicke von etwa 25 µm abgeschieden mit ei ner Kristallorientierung von überwiegend <111<. Ein wie in Beispiel 47 beschriebener Drehtest wurde mit einem der Werkzeuge durchgeführt. Das Werkzeug hielt etwa 7 min stand, bevor es versagte aufgrund einer leichten Absplit terung. Es trat kein Abplatzen des Diamantüberzugs auf.

Beispiel 52

10 Einsätze der Sorte C2, Typ SPG 422, wurden in einer frisch hergestellten Lösung von 0,05 M FeCl₃ unter kon stantem Rühren geätzt bis zur Erzielung einer Ätztiefe von etwa 4 µm. Die Werkzeuge wurden zweimal in entionisiertem Wasser und in Alkohol gespült. Fünf dieser Werkzeuge wur den dann in einer Mischung aus 50 ml 10 gew.-%igem NaOH + 25 ml 30 gew.-%igem H₂O₂ in einem 1000 ml-Becher etwa 180 min lang geätzt. Die Ätztemperatur betrug etwa 50°C. Die so hergestellten Werkzeuge wurden einem Fremd-Lieferanten für die Diamantbeschichtung zugesandt. Dieser Lieferant wendete das Hot-Filament-CVD-Verfahren für die Abscheidung von Diamantüberzügen an, die etwa 25 bis 30 µm dick waren. Eines dieser beschichteten Werkzeuge wurde beim Drehen ge testet unter Anwendung der folgenden Parameter: Geschwin digkeit = 2000 sfm, Zuführungsgeschwindigkeit = 0,005 ipr, doc = 0,51 mm (0,020 inch), Material des Werkstücks = A- 390-Legierung. Das Werkzeug hielt etwa 7,5 min lang stand, bevor es versagte aufgrund von Verschleiß. Es trat kein Abplatzen des Diamantüberzugs auf.

Beispiel 53

30 Werkzeug-Einsätze der Sorte C2; Typ TPG 322, wurden in einer frisch hergestellten 0,1 M FeCl₃-Lösung 5 min lang unter konstantem Rühren geätzt zur Erzielung von Ätztiefen von 8 bis 9 µm. Die Einsätze wurden dann wie in Beispiel 47 beschrieben gespült. 8 der Werkzeuge aus der ersten Stufe wurden in einen 1000 ml-Becher eingeführt, der 100 ml frisch hergestellte 10%ige NaOH-Lösung von 50°C enthielt, der 50 ml 30 gew.-%iges H₂O₂ langsam zugesetzt wurden. Die Temperatur stieg innerhalb von etwa 5 min auf etwa 80°C an. Nach 10 min fiel die Temperatur auf etwa 65°C. Das Ätzverfahren wurde insgesamt 60 min lang durch geführt.

Diese Werkzeuge wurden einem Fremd-Lieferanten für die Diamant-Beschichtung unter Anwendung des Mikrowellen- Plasma-CVD-Verfahrens zugesandt. Die Beschichtungsdicke betrug etwa 25 µm. Eines der beschichteten Werkzeuge wurde beim Drehen getestet wie in Beispiel 47 beschrieben. Die durchschnittliche Werkzeugstandzeit betrug etwa 17 min. Das Werkzeug versagte durch Verschleiß. Es trat kein Ab platzen das Diamantüberzugs auf.

Claims

1. Verfahren zum Beschichten von Sintermetallcarbid-Sub straten mit einem Diamantfilm, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

a) Durchführung einer ersten Ätzstufe, die das Ätzen ei nes Sintermetallcarbid-Substrats in einem ersten chemi schen System (Chemikaliensystem) umfaßt, das einen Teil des Kobalt-Bindemittels selektiv entfernt;
b) Reinigung der geätzten Oberfläche des Sintermetallcarbid-Substrats der Stufe (a);
c) Durchführung einer zweiten Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen des Sintermetallcarbid-Substrats der Stufe (b) in einem zweiten chemischen System (Chemikaliensystem), das jegliche Oberflächenmetallcarbid-Körnchen selektiv ent fernt, während es das Kobalt-Bindemittel im wesentlichen nicht ätzt, und die ferner dadurch charakterisiert ist, daß das zweite chemische System (Chemikaliensystem) aus einem Sauerstoff enthaltenden Anion besteht;
d) Reinigung der geätzten Oberfläche des Sintermetallcarbid-Substrats der Stufe (c); und
e) Abscheidung eines im wesentlichen kontinuierlichen (zusammenhängenden) Diamantfilms auf einem gewünschten Ab schnitt der genannten Oberfläche des genannten Sinterme tallcarbid-Substrats der Stufe (d).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid-Substrat unpoliert ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid-Substrat poliert ist.

4. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid-Sub strat bis zu etwa 30 Gew.-% Kobalt-Bindemittel enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid-Substrat etwa 3 bis etwa 16 Gew.-% Kobalt-Bindemittel enthält.

6. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallcarbide ausge wählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wolframcar bid, Titancarbid, Tantalcarbid, Niobcarbid, Vanadincarbid und Kombinationen davon.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metallcarbid Wolframcarbid ist.

8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das erste chemische System (Chemikaliensystem) eine wäßrige Lösung ist, die eine che mische Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Eisen(III)chlorid, Natriumpersulfat, Natriumtetrafluoroborat, Natriumcitrat, Natriumpyrophos phat, Borsäure, Kaliumnatriumtartrat, Ammoniumhydroxid, Essigsäure, Ammoniumfluorid, Natriumdithionit, Natrium triphosphat und Kombinationen davon.

9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische System (Chemikaliensystem) mindestens eine gelöste Alkali metallverbindung der Gruppe I umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Hydroxiden, Peroxiden, Perboraten, Chloriten, Carbonaten, Bicarbonaten, Metaboraten, Boraten, Acetaten, Phosphaten, Nitriten und Kombinationen davon.

10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische System (Chemikaliensystem) mindestens eine gelöste Alkalimetall verbindung der Gruppe I enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoffperoxid, Natriumpero xid, Natriumperborat, Natriumchlorit, Trinatriumphosphat, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Natriumcarbonat, Na triummetaborat, Natriumborat, Natriumnitrit, dibasischem Natriumphosphat, Natriumacetat und Kombinationen davon.

11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) eine wäßrige Lösung von zwei Al kalimetallverbindungen der Gruppe I umfaßt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch ge kennzeichnet, daß das zweite chemische System (Chemikali ensystem) eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid und Was serstoffperoxid umfaßt.

13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzstufe (a) umfaßt das Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Eisen(III)chlorid.

14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ätzstufe (a) bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 80°C durchgeführt wird.

15. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ätzstufe (c) bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 80°C durchge führt wird.

16. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das erste chemische System (Chemikaliensystem) der Stufe (a) eine etwa 0,01 M bis etwa 1 M, vorzugsweise eine etwa 0,01 M bis etwa 0,5 M, besonders bevorzugt eine etwa 0,05 M bis 0,1 M wäßrige Lö sung von Eisen(III)chlorid umfaßt.

17. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) der Stufe (c) eine wäßrige Lösung umfaßt, die besteht aus 10 gew.-%igem NaOH und 30 gew.-%igem H₂O₂ im Verhältnis 2 : 1.

18. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (a) für eine Zeitspanne durchgeführt wird, die ausreicht, um die ge wünschte Menge an Kobalt-Bindemittel zu entfernen, die von der Konzentration des Ätzmittels, der Reaktionstemperatur, dem Kobalt-Gehalt des Substrats, der Bindemittel-Chemie und der Wolframcarbid-Körnchengröße abhängt.

19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (a) für eine Zeitspanne von mindestens 1½ min unter Verwendung einer 0,05 M FeCl₃-Lösung als Ätzmit tel bei Raumtemperatur und unter Verwendung eines Carbids der Sorte C2 als Sintermetallcarbid-Substrat durchgeführt wird.

20. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (b) und (d) das Spülen und die Ultraschall-Reinigung der Einsätze in entionisiertem Wasser und schließlich das Spülen in Ethyl alkohol umfassen.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallreinigung in den Stufen (b) und (d) für eine Zeitspanne von mindestens 10 s durchgeführt wird.

22. Verfahren zum Beschichten von geschliffenen Sinter metallcarbid-Substraten mit einem Diamantfilm, dadurch ge kennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid-Substrat unpoliert ist.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid-Substrat poliert ist.

25. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid- Substrat bis zu etwa 30 Gew.-% Kobalt-Bindemittel enthält.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß das Sintermetallcarbid-Substrat etwa 3 bis etwa 16 Gew.-% Kobalt-Bindemittel enthält.

27. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallcarbide ausge wählt werden aus der Gruppe, die besteht aus Wolframcar bid, Titancardbid, Tantalcarbid, Niobcarbid, Vanadincarbid und Kombinationen davon.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Metallcarbid Wolframcarbid ist.

29. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das erste chemische System (Chemikaliensystem) eine wäßrige Lösung ist, die eine che mische Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Eisen(III)chlorid, Natriumpersulfat, Natriumtetrafluoroborat, Natriumcitrat, Natriumpyrophos phat, Borsäure, Kaliumnatriumtartrat, Ammoniumhydroxid, Essigsäure, Ammoniumfluorid, Natriumdithionit, Natrium triphosphat und Kombinationen davon.

30. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) mindestens eine gelöste Alkali metallverbindung der Gruppe I umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Hydroxiden, Peroxiden, Perboraten, Chloriten, Carbonaten, Bicarbonaten, Metaboraten, Boraten, Acetaten, Phosphaten, Nitriten und Kombinationen davon.

31. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) mindestens eine gelöste Alkalimetallverbindung der Gruppe I enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Wasserstoffperoxid, Natriumperoxid, Natriumperborat, Natriumchlorit, Trinatri umphosphat, Natriumhydroxid, Natriumbicarbonat, Natrium carbonat, Natriummetaborat, Natriumborat, Natriumnitrit, dibasischem Natriumphosphat, Natriumacetat und Kombinatio nen davon.

32. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) eine wäßrige Lösung von zwei Al kalimetallverbindungen der Gruppe I umfaßt.

33. Verfahren nach Anspruch 31 und/oder 32, dadurch ge kennzeichnet, daß das zweite chemische System (Chemika liensystem) eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid und Wasserstoffperoxid umfaßt.

34. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzstufe (a) umfaßt das Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Eisen(III)chlorid.

35. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ätzstufe (a) bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 80°C durchgeführt wird.

36. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ätzstufe (c) bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 80°C durchge führt wird.

37. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 34 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß das erste chemische System (Chemikaliensystem) der Stufe (a) eine etwa 0,01 M bis etwa 1 M, vorzugsweise eine etwa 0,01 M bis etwa 0,5 M, besonders bevorzugt eine etwa 0,05 M bis etwa 0,1 M wäß rige Lösung von Eisen(III)chlorid umfaßt.

38. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) der Stufe (c) eine wäßrige Lösung umfaßt, die besteht aus 10 gew.-%igem NaOH und 30 gew.-%igem H₂O₂ im Verhältnis 2 : 1.

39. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (a) für eine Zeitspanne durchgeführt wird, die ausreicht, um die ge wünschte Menge an Kobalt-Bindemittel zu entfernen, die von der Konzentration des Ätzmittels, der Reaktionstemperatur, dem Kobalt-Gehalt des Substrats, der Bindemittel-Chemie und der Wolframcarbid-Körnchengröße abhängt.

40. Verfahren nach Anspruch 39, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (a) für eine Zeitspanne von mindestens 1½ min unter Verwendung einer 0,05 M FeCl₃-Lösung als Ätzmit tel bei Raumtemperatur und unter Verwendung eines Carbids der Sorte C2 als Sintermetallcarbid-Substrat durchgeführt wird.

41. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (b) und (d) das Spülen und die Ultraschall-Reinigung der Einsätze in entionisiertem Wasser und schließlich das Spülen in Ethyl alkohol umfassen.

42. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallreinigung in den Stufen (b) und (d) für eine Zeitspanne von mindestens 10 s durchgeführt wird.

43. Verfahren zum Beschichten eines Sintermetallcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der konti nuierliche (zusammenhängende) Diamantfilm der Stufe (e) ein im wesentlichen kontinuierlicher (zusammenhängender) polykristalliner CVD-Diamantfilm ist, der dadurch charak terisiert ist, daß die Kohlenstoffquelle für die Bildung des Diamantfilms ausgewählt wird aus der Gruppe, die be steht aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff enthaltenden aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Mischungen davon mit Wasserstoff.

44. Verfahren zum Beschichten eines Sintermetallcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der kon tinuierliche Diamantfilm der Stufe (e) ein im wesentlichen kontinuierlicher (zusammenhängender) polykristalliner CVD- Diamantfilm ist, der dadurch charakterisiert ist, daß die Kohlenstoffquelle für die Bildung des Diamantfilms ausge wählt wird aus der Gruppe, die besteht aus aliphatischen Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff enthaltenden aliphatischen Kohlenwasserstoffen und Mischungen davon mit Wasserstoff.

45. Verfahren zum Beschichten eines Sintermetallcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der konti nuierliche Diamantfilm der Stufe (e) ein im wesentlichen kontinuierlicher (zusammenhängender) polykristalliner CVD- Diamantfilm ist, der dadurch charakterisiert ist, daß die Kohlenstoffquelle für die Bildung des Diamantfilms Dime thyläther ist.

46. Verfahren zum Beschichten eines Sintermetallcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß der kon tinuierliche Diamantfilm der Stufe (e) ein im wesentlichen kontinuierlicher (zusammenhängender) polykristalliner CVD- Diamantfilm ist, der dadurch charakterisiert ist, daß die Kohlenstoffquelle für die Bildung des Diamantfilms Dime thyläther ist.

47. Produkt, hergestellt bzw. erhältlich nach dem Ver fahren nach mindestens einem dem Ansprüchen 1 bis 21.

48. Produkt, hergestellt bzw. erhältlich nach dem Ver fahren nach mindestens einem dem Ansprüche 22 bis 42.

49. Metallschneideeinsatz, hergestellt bzw. erhältlich nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21.

50. Metallschneideeinsatz, hergestellt bzw. erhältlich nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 42.

51. Verfahren zum Beschichten von geschliffenen Sinter wolframcarbid-Substraten mit einem Diamantfilm, dadurch gekennzeichnet, daß es die folgenden Stufen umfaßt:

a) Durchführung einer ersten Ätzstufe, die das Ätzen ei nes Sinterwolframcarbid-Substrats in einem ersten chemi schen System (Chemikaliensystem) umfaßt, das einen Teil des Kobalt-Bindemittels selektiv entfernt;
b) Reinigung der geätzten Oberfläche des Sinterwolfram carbid-Substrats der Stufe (a);
c) Durchführung einer zweiten Ätzstufe, die umfaßt das Ätzen des Sinterwolframcarbid-Substrats der Stufe (b) in einem zweiten chemischen System (Chemikaliensystem), das jegliche Oberflächenwolframcarbid-Körnchen selektiv ent fernt, während es das Kobalt-Bindemittel im wesentlichen nicht ätzt, und die ferner dadurch charakterisiert ist, daß das zweite chemische System (Chemikaliensystem) aus einem Sauerstoff enthaltenden Anion besteht;
d) Reinigung der geätzten Oberfläche des Sinterwolfram carbid-Substrats der Stufe (c); und
e) Abscheidung eines im wesentlichen kontinuierlichen (zusammenhängenden) Diamantfilms auf einem gewünschten Ab schnitt der genannten Oberfläche des genannten Sinterwolf ramcarbid-Substrats der Stufe (d).

52. Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterwolframcarbid-Substrat unpoliert ist.

53. Verfahren nach Anspruch 51, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterwolframcarbid-Substrat poliert ist.

54. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 53, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterwolframcarbid- Substrat bis zu etwa 30 Gew.-% Kobalt-Bindemittel enthält.

55. Verfahren nach Anspruch 54, dadurch gekennzeichnet, daß das Sinterwolframcarbid-Substrat etwa 3 bis etwa 16 Gew.-% Kobalt-Bindemittel enthält.

56. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 55, dadurch gekennzeichnet, daß das erste chemische System (Chemikaliensystem) eine wäßrige Lösung ist, die eine che mische Verbindung enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Eisen(III)chlorid, Natriumpersulfat, Natriumtetrafluoroborat, Natriumcitrat, Natriumpyrophos phat, Borsäure, Kaliumnatriumtartrat, Ammoniumhydroxid, Essigsäure, Ammoniumfluorid, Natriumdithionit, Natrium triphosphat und Kombinationen davon.

57. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 56, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) mindestens eine gelöste Alkali metallverbindung der Gruppe I umfaßt, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Hydroxiden, Peroxiden, Perboraten, Chloriten, Carbonaten, Bicarbonaten, Metaboraten, Boraten, Acetaten, Phosphaten, Nitriten und Kombinationen davon.

58. Verfahren nach Anspruch 57, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische System (Chemikaliensystem) minde stens eine gelöste Alkalimetallverbindung der Gruppe I enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Was serstoffperoxid, Natriumperoxid, Natriumperborat, Na triumchlorit, Trinatriumphosphat, Natriumhydroxid, Natri umbicarbonat, Natriumcarbonat, Natriummetaborat, Natrium borat, Natriumnitrit, dibasischem Natriumphosphat, Natri umacetat und Kombinationen davon.

59. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 58, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) eine wäßrige Lösung von zwei Al kalimetallverbindungen der Gruppe I umfaßt.

60. Verfahren nach Anspruch 57 und/oder 58, dadurch ge kennzeichnet, daß das zweite chemische System (Chemika liensystem) eine wäßrige Lösung von Natriumhydroxid und Wasserstoffperoxid umfaßt.

61. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 60, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzstufe (a) umfaßt das Ätzen mit einer wäßrigen Lösung von Eisen(III)chlorid.

62. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 61, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ätzstufe (a) bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 80°C durchgeführt wird.

63. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 62, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ätzstufe (c) bei einer Temperatur von etwa 20 bis etwa 80°C durchge führt wird.

64. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 61 bis 63, dadurch gekennzeichnet, daß das erste chemische System (Chemikaliensystem) der Stufe (a) eine etwa 0,01 M bis etwa 1 M, vorzugsweise eine etwa 0,01 M bis etwa 0,5 M, besonders bevorzugt eine etwa 0,05 M bis etwa 0,1 M wäß rige Lösung von Eisen(III)chlorid umfaßt.

65. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 60 bis 64, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite chemische Sy stem (Chemikaliensystem) der Stufe (c) eine wäßrige Lösung umfaßt, die besteht aus 10 gew.-%igem NaOH und 30 gew.-%igem H₂O₂ im Verhältnis 2 : 1.

66. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 65, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (a) für eine Zeitspanne durchgeführt wird, die ausreicht, um die ge wünschte Menge an Kobalt-Bindemittel zu entfernen, die von der Konzentration des Ätzmittels, der Reaktionstemperatur, dem Kobalt-Gehalt des Substrats, der Bindemittel-Chemie und der Wolframcarbid-Körnchengröße abhängt.

67. Verfahren nach Anspruch 66, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufe (a) für eine Zeitspanne von mindestens 1½ min unter Verwendung einer 0,05 M FeCl₃-Lösung als Ätzmit tel bei Raumtemperatur und unter Verwendung eines Carbids der Sorte C2 als Sinterwolframcarbid-Substrat durchgeführt wird.

68. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 67, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufen (b) und (d) das Spülen und die Ultraschall-Reinigung der Einsätze in entionisiertem Wasser und schließlich das Spülen in Ethyl alkohol umfassen.

69. Verfahren nach Anspruch 68, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallreinigung in den Stufen (b) und (d) für eine Zeitspanne von mindestens 10 s durchgeführt wird.

70. Verfahren zum Beschichten eines Sinterwolframcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 69, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierliche Diamantfilm der Stufe (e) ein im wesentli chen kontinuierlicher (zusammenhängender) polykristalliner CVD-Diamantfilm ist, der dadurch charakterisiert ist, daß die Kohlenstoffquelle für die Bildung des Diamantfilms ausgewählt wird aus der Gruppe, die besteht aus aliphati schen Kohlenwasserstoffen, Sauerstoff enthaltenden alipha tischen Kohlenwasserstoffen und Mischungen davon mit Was serstoff.

71. Verfahren zum Beschichten eines Sinterwolframcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach Anspruch 70, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierliche Diamantfilm der Stufe (e) ein im wesentlichen kontinuierlicher (zusammenhängender) polykristalliner CVD-Diamantfilm ist, der dadurch charakterisiert ist, daß die Kohlenstoffquelle für die Bildung des Diamantfilms Dimethyläther ist.

72. Produkt, hergestellt bzw. erhältlich nach dem Ver fahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 71.

73. Metallschneideeinsatz, hergestellt bzw. erhältlich nach dem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 71.

74. Verfahren zum Beschichten eines Sintermetallcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Kobalt-Bindemittel-Entfernung etwa 2 bis etwa 12 µm, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 µm, beträgt.

75. Verfahren zum Beschichten eines Sintermetallcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 22 bis 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Kobalt-Bindemittel-Entfernung etwa 2 bis etwa 12 µm, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 µm, beträgt.

76. Verfahren zum Beschichten eines Sinterwolframcarbid- Substrats mit einem Diamantfilm nach mindestens einem der Ansprüche 51 bis 71, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Kobalt-Bindemittel-Entfernung etwa 2 bis etwa 12 µm, vorzugsweise etwa 3 bis etwa 10 µm, beträgt.