DE19716330C2 - Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Schleifwerkzeug und Verwendung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Schleifwerkzeug und Verwendung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf ei
nem Schleifwerkzeug.
Es ist bekannt, Schleifwerkzeuge mit einer Beschichtung, beispielsweise einer
Diamantschicht zu versehen. Dabei wird die Oberflächenmorphologie der Be
schichtung stets so eingestellt, daß eine glatte Schicht auf dem Grundkörper
abgeschieden wird. Zum Schaffen eines entsprechenden Spanraumes für das
Schleifen wird der Grundkörper mit einer Struktur, beispielsweise einem Außen
gewinde versehen. Die auf dem Grundkörper abgeschiedene Diamantschicht
hat als glatte Schicht die Aufgabe, einen Verschleißschutz und Schneidstoff für
die Zerspanung zu bilden, denn in der Regel werden standfeste Schneidkanten
und niedrige Reibkoeffizienten verlangt.
Aus der DE 43 39 326 A1 ist in diesem Zusammenhang zwar kein Schleifwerk
zeug, aber eine Abrichtrolle für Schleifscheiben bekannt. Der Grundkörper der
Abrichtrolle ist mit einem Gewindeprofil mit einer Zahnhöhe von etwa 1 mm ver
sehen. Hierauf sind Diamantschichten mit einer Stärke von 50 bis 500 µm auf
gedampft. Diese glatte Diamantschicht bildet mit den Gewindegängen Schneid
kanten für die Abrichtrolle und in den Vertiefungen der Gewindegänge ist genü
gend Spanraum vorhanden.
Es ist auch bekannt, einen Schleifbelag mit einzelnen Diamantkörnern in einer
metallischen Binderphase zu verwenden. Die Binderphase kann galvanisch auf
gebracht sein und dient neben der Verankerung der Diamantkörner dem
gezielten Verschleiß. Der Spanraum ergibt sich bei diesen Werkzeugen
dadurch, daß die Binderphase verschleißt und die Diamantkörner dann einen
Überstand dieser gegenüber aufweisen. Diese Werkzeuge zu profilieren, ist
sehr zeitaufwendig und erfordert viel Erfahrung.
Aus der WO 96/41897 A2 ist ein Verfahren zum Behandeln von Oberflächen
mittels eines plasmagestützten Ablagerns von Diamantschichten bekannt.
Theoretisch wird dabei die Möglichkeit erwähnt, Schleifscheiben so herzustellen.
Die WO 96/30557 A1 erwähnt ebenfalls die Möglichkeit, mit einem plasmaun
terstützten Beschichtungsverfahren Diamant auf einem Schleifwerkzeug abzu
scheiden.
Beide Druckschriften geben keinerlei praktische Hinweise, ob es tatsächlich
möglich ist, auf diese Weise ein Schleifwerkzeug herzustellen; es ist sehr zwei
felhaft, ob eine präzise Definition von Eigenschaften des herzustellenden
Schleifwerkzeugs bei plasmaunterstützten Verfahren realisiert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neues Verfahren zur Herstellung
einer Beschichtung auf einem Schleifwerkzeug zu schaffen, bei dem eine Dia
mantbeschichtung als Schleifbelag vorgesehen ist.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, bei dem eine rauhe Diamantbe
schichtung oder Diamantschicht auf der Oberfläche eines Grundkörpers des
Schleifwerkzeuges durch Gasphasenabscheidung als Schleifbelag erzeugt wird,
bei dem diese Diamantschicht im Heißdraht-CVD-(HF-CVD-)Verfahren auf dem
Schleifwerkzeug abgeschieden wird und bei dem die Textur der Beschichtung
so eingestellt wird, daß möglichst viele Spitzen frei stehen. Ein aufwendiges und
teures Profilieren von metallgebundenem Diamantbelag bei bekannten Dia
mantschleifwerkzeugen ist nicht mehr erforderlich. Im meistens englisch als
"Hot Filament Chemical Vapor Deposition" bezeichneten (HF-CVD)-Verfahren
aufzutragende Diamantschichten lassen sich recht leicht auf einem zu
bearbeitenden Grundkörper konturgetreu abscheiden. Bei Wahl eines glatten
Grundkörpers mit einer rauhen Diamantschicht, die im HF-CVD-Verfahren auf
dem Grundkörper abgeschieden wurde, wird auch ohne eine Binderphase wie
beispielsweise Kobalt ein ausreichend großer Spanraum für eine Feinbearbei
tung von Werkstücken erzielt.
Es erweist sich auch als vorteilhaft, daß ein nach häufigem Verwenden even
tuell abgenutztes Werkzeug, bei dem der Grundkörper freiliegt und die Dia
mantbeschichtung abgetragen wurde, erneut im HF-CVD-Verfahren beschichtet
werden kann.
Für den Fachmann erweist es sich als besonders erstaunlich und prinzipiell ab
wegig, daß eine reine Diamantschicht als Schleifschicht dienen kann. Die
Rauhigkeit der Schicht kann vorteilhaft eingestellt und vorzugsweise an den
bestimmten Anwendungsfall angepaßt werden.
Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem möglichst wenig Oberflächen
rauhigkeit als Ziel gesetzt ist, um beim Schleifen möglichst glatte Oberflächen zu
hinterlassen, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine möglichst große
Rauhigkeit zum Schaffen eines möglichst großen Spanraumes, der bei der
Oberflächenbearbeitung erwünscht ist, eingestellt. Ein nicht ausreichender
Spanraum würde nämlich zu dem Wiedereinarbeiten von Spänen in die zu be
arbeitende Oberfläche und zu sonstigen Beeinträchtigungen der Funktion des
Schleifwerkzeugs führen. Erfindungsgemäß wird nun ausreichender Spanraum
zur Verfügung gestellt, gleichzeitig kann durch die Beschichtung aus Diamant
aber im Mikrobereich wiederum sichergestellt werden, daß gleichwohl eine glatte
und ausgezeichnete Oberfläche des bearbeiteten Werkstücks entsteht. Die
Aufrauhung des Werkzeugs wirkt daher im Gegensatz zum Vorurteil des
Fachmannes hier nicht kontraproduktiv. Anhand von Tests kann dies bereits be
legt werden.
Im Prinzip wird ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem
Schleifwerkzeug geschaffen, bei dem eine rauhe Diamantbeschichtung auf der
Oberfläche des Schleifwerkzeugs durch Gasphasenabscheidung als Schleif
belag erzeugt wird. Erfolgreich wird das Hot Filament Chemical Vapor Deposi
tion (HF-CVD)-Verfahren, vorgesehen. Die Diamantschicht wird dabei direkt
vorzugsweise als phasenrein geschlossene Schicht auf dem Grundkörper des
Schleifwerkzeuges abgeschieden. Es erweist sich auch als sehr vorteilhaft, die
Diamantschicht in Verbindung mit geringen Mengen graphitisch gebundenen
Kohlenstoffs zusammen abzuscheiden. Der graphitisch gebundene Kohlenstoff
in der HF-CVD-Diamantschicht kann zunächst verschleißen und gibt nach und
nach den zwischen den Diamantkristallen vorgesehenen Spanraum frei.
Einerseits kann die Diamantschicht auf einem glatten Grundkörper abgeschie
den werden. Andererseits wird der Grundkörper vorzugsweise vor dem Ab
scheiden der Diamantschicht aufgerauht. Dies kann beispielsweise durch
Sandstrahlen, Bearbeiten mit einer Feile, Schleifscheibe oder Bürste oder auch
durch Bearbeitung mit einer Läppscheibe geschehen. Es wird bei der Bearbei
tung mit einer Läppscheibe vorzugsweise eine sehr grobe Körnung, insbeson
dere eine Körnung von » 10 µm, besonders bevorzugt von etwa 213 µm ge
wählt. Eine solche grobe Körnung ist ausgesprochen ungewöhnlich für das
Läppen, das normalerweise mit Korngrößen von wenigen µm arbeitet. Von ei
nem Fachmann auf diesem Gebiet würde eine solch grobe Körnung normaler
weise nie in Betracht gezogen werden. Sie erweist sich jedoch im vorliegenden
Fall als vorteilhaft, weil nicht nur eine Erhöhung der Oberflächenrauhigkeit da
durch erzielt wird, sondern zusätzlich noch eine notwendige Vorbekeimung der
zu beschichtenden Oberfläche des Grundkörpers auf diese Weise zugleich
durchgeführt wird. Eine Vorbekeimung des Grundkörpers geschieht vorzugs
weise bei Verwendung von körnigem Diamantmaterial oder Diamantwerkzeugen
bei der Aufrauhung des Grundkörpers. Dadurch wird ein Arbeitsgang bei der
Herstellung des Werkzeuges eingespart, mit entsprechenden Kosten- und
Zeitvorteilen.
Alternativ zum Aufrauhen des glatten Grundkörpers kann auch ein poröser
Grundkörper verwendet werden. Dieser weist bereits von sich aus eine aufge
rauhte Oberfläche auf.
Durch die Aufrauhung des Grundkörpers wird die CVD-Diamantschicht auch
mechanisch mit dem Grundkörper gut verankert und zeigt eine gute Haftung auf
diesem.
Bei der Aufrauhung des Grundkörpers des Schleifwerkzeugs sollte darauf ge
achtet werden, daß die von dem Werkzeug zu erfüllenden Toleranzen nicht
überschritten werden, da meist Präzisionswerkzeuge beschichtet werden. Die
Aufrauhung sollte jedenfalls so bemessen werden, daß die Diamantschicht
gerade gut haftet.
Zum Schaffen einer rauhen CVD-Diamantschicht trägt der Abscheidungsprozeß
selbst bei. Anders als beim Stand der Technik wird der Abscheidevorgang so
eingestellt, daß sich eine möglichst rauhe Oberfläche, entsprechend einer (111)-
oder (110)-Textur ergibt. Es sollen also möglichst viele Spitzen frei stehen. Um
einen möglichst großen Spanraum zu erzielen, sollten die Körner, die die ein
zelnen Spitzen bilden, möglichst groß wachsen. Dabei wird vorzugsweise darauf
geachtet, daß eine sekundäre Keimbildung vermieden wird. Eine sekundäre
Keimbildung beinhaltet, daß sich auf der Oberfläche der großen Körner oder
Diamant-Kristalle kleinere Kristalle bilden und dort wachsen. Das Aufwachsen
kleinerer Kristalle auf der Oberfläche eines großen führt letztendlich zu einer
Verringerung der Rauhigkeit und damit zu einer Verringerung des Spanraumes.
Dies soll aber gerade vermieden werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine möglichst hohe Substrattem
peratur, insbesondere eine Temperatur von 900 bis 1000°C eingestellt. Diese
ist im Vergleich zu einer bekannten Beschichtung von Hartmetall mit einer glat
ten Diamantschicht sehr hoch. Bei der Beschichtung wird ein Methananteil von
vorzugsweise etwa 1,0 bis 1,2% gewählt. Um einen größeren Anteil graphitisch
gebundenen Kohlenstoffs zwischen den Diamantkörnern zu erhalten, kann der
Methananteil noch weiter erhöht werden. Der Anteil graphitisch gebundenen
Kohlenstoffs läßt sich durch den Methananteil einstellen. Für die genannten Pa
rameter stellen sich beispielsweise Rauhigkeitswerte bei einem Werkzeug von
Rz = 10 µm bei einer Schichtdicke von 20 µm bis 30 µm ein. Wird ein solches
Schleifwerkzeug zum Schleifen von Korund eingesetzt, ergibt sich an dem
Werkstück beispielsweise eine Rauhigkeit von etwa Rz = 5 µm.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung werden im folgenden Ausführungsbei
spiele eines Verfahrens zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Schleif
werkzeug anhand der Zeichnungen beschrieben. Diese zeigen in:
Fig. 1 eine Prinzipskizze des Verfahrensablaufs der Beschichtung eines
Schleifwerkzeuges,
Fig. 2 einen schematischen Schnitt durch die Oberfläche eines nach dem
erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Werkzeuges mit einem
aufgerauhten Grundkörper,
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht durch eine zweite Ausführungs
form eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten
Werkzeuges mit glattem Grundkörper, und
Fig. 4 eine Prinzipskizze von erfindungsgemäß abgeschiedenen Diamant
kristallen mit graphitischem Anteil.
In Fig. 1 ist eine Prinzipskizze des Verfahrensablaufs zur Beschichtung eines
Schleifwerkzeuges mit einem Grundkörper dargestellt. Im Detailausschnitt ist ein
Grundkörper 1 mit glatter Oberfläche 2 dargestellt. Im Verfahrensschritt I wird
der glatte Grundkörper 1 aufgerauht. Dies wird durch Bearbeiten mit einem
Diamantwerkzeug 3 erreicht. Das Diamantwerkzeug 3 kann beispielsweise eine
Feile oder eine Läppscheibe sein. Vorteilhaft kann auch eine Bürste eingesetzt
werden. Sowohl Feile als auch Läppscheibe weisen vorteilhaft eine grobe
Körnung der Diamantkörner 4 auf, beispielsweise eine 213 µm-Körnung.
Alternativ zu der Bearbeitung mit einem Diamantwerkzeug 3 kann der Grund
körper 1 auch gesandstrahlt werden. Dies ist in Fig. 1 durch eine Düse 5 mit
Sand 6 skizziert. Vorzugsweise wird der Grundkörper 1 während der Behand
lung zum Aufrauhen rotiert, um allseitig optimal bearbeitet werden zu können.
Das Werkzeug kann beispielsweise ein konventionelles Werkzeug fürs Honen
oder aber ein Stift, eine Trennscheibe oder ähnliches sein.
Durch die Bearbeitung mit dem Diamantwerkzeug oder durch das Sandstrahlen
erhält der Grundkörper 1 die im Verfahrensschritt II gezeigte aufgerauhte Ober
fläche 2. Für die Beschichtung mit der Diamantschicht im CVD-Verfahren ist es
jedoch nicht erforderlich, den Grundkörper wie im Verfahrensschritt I dargestellt,
aufzurauhen. Diese Aufrauhung erweist sich zur Verbesserung der Haftung der
aufzutragenden Diamantschicht und zur Vorbekeimung der Oberfläche des
Grundkörpers als vorteilhaft.
Zur weiteren Verbesserung der Haftung der im Verfahrensschritt IV aufzu
tragenden Diamantschicht wird vorteilhaft im Verfahrenschritt III der aufgerauhte
Grundkörper mit einer Zwischenschicht 7 versehen. Die Zwischenschicht 7
verhindert oder vermindert vorteilhaft ein Ausgasen von Kohlenstoff, wenn bei
spielsweise Graphit als Grundkörper verwendet wird. Die Zwischenschicht 7 ist
also dicht und vereinfacht das Abscheiden von Diamant auf dem Grundkörper 1.
Bei der Verwendung anderer Grundkörper, wie z. B. Stahl, kann eine
Zwischenschicht 7 auch die Diffusion von solchen Elementen an die Oberfläche
vermindern, die das Diamantwachstum hemmen. Vorzugsweise ist die
Oberfläche der Zwischenschicht ebenfalls rauh und unterstützt daher die
Rauhigkeit der Oberfläche des Grundkörpers. Die Zwischenschicht wird nach
dem Auftragen vorteilhaft noch vorbekeimt. Sie kann beispielsweise eine Platin-
und/oder Goldschicht sein.
Im Verfahrensschritt IV findet die eigentliche Beschichtung mit einer Diamant
schicht 8 statt. Der vorbereitete Grundkörper 1 ist in eine Vorrichtung zur
Durchführung eines Gasphasenabscheidungs- oder Chemical Vapor Deposition
(CVD)-Verfahrens eingefügt. Vorzugsweise wird ein Hot Filament Chemical
Vapor Deposition (HF-CVD)-Verfahren durchgeführt. Von einer solchen Vor
richtung zur Durchführung des Gasphasenabscheidungsverfahrens ist lediglich
ein Filament 9 dargestellt. Für die Beschichtung wird eine im Vergleich zu der
Diamantbeschichtung von Hartmetall recht hohe Substrattemperatur gewählt.
Vorzugsweise werden Temperaturen von 900 bis 1000°C gewählt. Durch
Variation des Methananteils bei der Gasphasenabscheidung kann die Zusam
mensetzung der Diamantbeschichtung hinsichtlich eventuell vorhandener
und/oder vorgesehener Anteile graphitisch gebundenen Kohlenstoffs verändert
werden.
Fig. 2 zeigt einen schematischen Detailausschnitt eines nach dem Verfahren
gemäß Fig. 1 beschichteten Werkzeugs im Schnitt. Durch Aufrauhen des
Grundkörpers 1 weist dessen Oberfläche 2 Spitzen und Zacken auf. Diese
werden umgeben von der Diamantbeschichtung 8. Die Spitzen und Zacken
geben eine unregelmäßig starke Rauhigkeit vor, die durch die Beschichtung
nicht ausgeglichen oder nennenswert eingeebnet wird. Vielmehr wird diese
Rauhigkeit noch durch die Konsistenz und Beschaffenheit der Diamant
beschichtung verstärkt.
Die Diamantschicht dient einerseits dem Spanabtrag auf der Oberfläche des
Werkstücks, andererseits aber auch als Verschleißschutz der Oberfläche des
Grundkörpers. Der Grundkörper ist gerade so stark aufgerauht, daß die
Diamantschicht auf ihm gut haftet und die von dem Werkzeug als
Präzisionswerkzeug zu erfüllenden Toleranzen nicht überschritten werden.
Anstelle des Verfahrensschrittes I gemäß Fig. 1 zum Erzielen einer
aufgerauhten Oberfläche des Grundkörpers kann vorzugsweise auch ein
poröser Grundkörper gewählt werden. Dessen Oberfläche zeigt dann ein
ähnliches Bild wie die aufgerauhte Oberfläche 2 des Grundkörpers 1 gemäß
Fig. 2. Die Porosität sollte im wesentlichen möglichst groß gewählt werden,
insbesondere liegt sie bei 12 bis 15%.
Als Material für den Grundkörper wird vorteilhaft ein Material gewählt, mit einem
kleinen Ausdehnungskoeffizienten, insbesondere mit einem Ausdehnungs
koeffizienten von 1,3 . 10-6 1/K bis 1,6 . 10-6 1/K, um auch bei den hohen
Beschichtungstemperaturen ein optimales Ergebnis der Beschichtung zu
erzielen.
Diamant weist einen sehr kleinen Ausdehnungskoeffizienten von etwa
1 . 10-6 1/K auf. Daher kommt es nach der Beschichtung bei hohen
Temperaturen und anschließendem Abkühlen auf Raumtemperatur zu erheb
lichen thermischen Spannungen, sofern der Ausdehnungskoeffizient des Grund
körpers nicht angepaßt ist. Diese Spannungen können so groß werden, daß es
zu unerwünschten Abplatzungen der Beschichtung kommt, wenn die Schichtan
bindung an den Grundkörper nicht optimal ist.
In Fig. 3 ist eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäß hergestellten
Beschichtung eines Werkzeuges mit einem glatten Grundkörper 1 dargestellt.
Auf den glatten Grundkörper ist eine rauhe Diamantschicht 10 abgeschieden.
Die rauhe Diamantschicht ist so vorgesehen, daß möglichst viele Spitzen frei
stehen. Eine solche Textur wird mit (111) oder (110) bezeichnet. Der zum
Zerspanen benötigte Spanraum wird bei der dargestellten Diamantschicht durch
die Zwischenräume zwischen den Kristallen selbst zur Verfügung gestellt. Ein
solches Schleifwerkzeug eignet sich besonders für die Feinbearbeitung von
Werkstücken. Für den Fachmann ist es erstaunlich, daß mit einer durch ein
Gasphasenabscheideverfahren auf einem glatten Grundkörper abgeschiedenen
Diamantschicht überhaupt ein Schleifen möglich ist. Ein Schleiffachmann würde
einerseits die Rauhigkeit einer im Gasphasenabscheideverfahren abge
schiedenen Diamantschicht für zu gering halten im Vergleich zu konventionellen
Werkzeugen und andererseits das Mangeln einer sogenannten Binderphase,
wie sie bei konventionellen Werkzeugen für einen gezielten Verschleiß
vorgesehen ist, bemängeln.
Um ein Haften der Diamantschicht auf dem glatten Grundkörper zu begünstigen
wird dieser zunächst vor der Gasphasenabscheidung vorteilhaft vorbekeimt. In
der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform ist eine phasenreine, geschlos
sene Diamantschicht ohne Zusätze wie beispielsweise Kobalt direkt auf dem
glatten Grundkörper abgeschieden. Bei dem Gasphasenabscheideverfahren
kann aber auch graphitisch gebundener Kohlenstoff in die CVD-Diamantschicht
mit eingebaut werden. Eine solche Ausführungsform ist in Fig. 4 schematisch
skizziert. Eine solche Schicht 11 aus graphitisch gebundenem Kohlenstoff
umlagert die einzelnen Diamantkristalle 12. Der Spanraum S wird durch die
jeweilige obere Begrenzung der Diamantkristalle 12 und der Schicht 11 aus
graphitisch gebundenem Kohlenstoff erzeugt.
Der graphitisch gebundene Kohlenstoff wird im Vergleich zur Diamantschicht
recht schnell verschlissen und gibt nach und nach wieder neuen Spanraum
zwischen den einzelnen Diamantkristallen 12 frei.
Der Anteil des graphitisch gebundenen Kohlenstoffs in der Diamantschicht kann
durch entsprechende Variation des Methananteils bei der Gasphasenab
scheidung eingestellt werden. Beispielsweise beträgt der Methananteil bei der
Gasphasenabscheidung etwa 1,0 bis 1,2%. Bei der Gasphasenabscheidung
werden die einzustellenden Parameter, wie Zeit, Temperatur, Gasanteile etc., so
gewählt, daß, wie ideal in Fig. 4 dargestellt, möglichst nur große Kristalle 12
wachsen. Auf der Oberfläche der großen Diamantkristalle 12 können nämlich
durch sekundäre Keimbildung auch kleinere Kristalle wachsen. Dieses würde
aber zu einer Verringerung der Rauhigkeit der Diamantschicht und damit
ebenfalls zu einer Verringerung des zur Verfügung stehenden Spanraumes S
führen, was unerwünscht ist.
Die Diamantschicht wächst zunächst phasenrein auf. Dadurch wird eine gute
Haftung der Diamantschicht an dem Grundkörper erzielt. Erst wenn die
Diamantschicht gänzlich geschlossen und bereits eine etwa 2 µm dicke
Diamantschicht aufgewachsen ist, wird die Gasphase während des laufenden
Abscheideverfahrens geändert. Die Änderung zielt darauf, daß sich graphitisch
gebundener Kohlenstoff und Diamant gleichermaßen abscheiden. Dadurch wird
der vorteilhafte Effekt des kontinuierlichen Schaffens von Spanraum erzielt.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren können auf Werkzeugen beispielsweise
Rauhigkeitswerte von Rz = 10 µm und eine Schichtdicke der Diamantschicht
von 20 bis 30 µm erzeugt werden. Schleifwerkzeuge mit einem Rauhigkeitswert
von Rz = 10 µm können beim Abschleifen von einem Werkstück aus Korund auf
diesem Werkstück beispielsweise eine Rauhigkeit von Rz = 5 µm erzeugen. Es
wird damit etwa der halbe Rauhigkeitswert des Werkstücks bezüglich des
Rauhigkeitswertes des Werkzeuges erzeugt.
Durch das vorherige Aufrauhen eines glatten Grundkörpers mit einem Diamant
werkzeug, beispielsweise einer Läppscheibe mit grober Körnung, kann vor
teilhaft ein Verfahrensschritt, nämlich der der Vorbekeimung, eingespart wer
den. Dies erspart Zeit und Kosten bei der Herstellung der Beschichtung des
Schleifwerkzeuges.
1
Grundkörper
2
Oberfläche
3
Diamantwerkzeug
4
Diamantkörner
5
Düse
6
Sand
7
Zwischenschicht
8
Diamantschicht
9
Filament
10
Diamantschicht
11
Schicht aus graphitisch gebundenem Kohlenstoff
12
Diamantkristall
SSpanraum
SSpanraum
Claims (17)
1. Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf einem Schleifwerkzeug,
bei dem eine rauhe Diamantbeschichtung oder Diamantschicht (8, 10) auf der Oberfläche (2) eines Grundkörpers (1) des Schleifwerkzeuges durch Gasphasenabscheidung als Schleifbelag erzeugt wird,
und bei dem diese Diamantschicht (8, 10) im Heißdraht-CVD-(HF-CVD)- Verfahren auf dem Schleifwerkzeug abgeschieden wird,
und bei dem die Textur der Beschichtung (8, 10) so eingestellt wird, daß möglichst viele Spitzen frei stehen.
bei dem eine rauhe Diamantbeschichtung oder Diamantschicht (8, 10) auf der Oberfläche (2) eines Grundkörpers (1) des Schleifwerkzeuges durch Gasphasenabscheidung als Schleifbelag erzeugt wird,
und bei dem diese Diamantschicht (8, 10) im Heißdraht-CVD-(HF-CVD)- Verfahren auf dem Schleifwerkzeug abgeschieden wird,
und bei dem die Textur der Beschichtung (8, 10) so eingestellt wird, daß möglichst viele Spitzen frei stehen.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Diamantschicht (8, 10) direkt als phasenrein geschlossene Schicht
auf dem Schleifwerkzeug-Grundkörper (1) abgeschieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Diamantschicht (8, 10) mit geringen Mengen graphitisch gebundenen
Kohlenstoffs zusammen auf dem Grundkörper (1) des Schleifwerkzeugs ab
geschieden wird.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberfläche (2) des Grundkörpers (1) rauh oder im wesentlichen po
rös ist oder aufgerauht wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß zum Aufrauhen des Grundkörpers (1) körniges Diamantmaterial oder ein
Diamantwerkzeug verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (1) mittels einer Läppscheibe (3) mit großer Körnung,
insbesondere mit einer Körnung » 10 µm, oder im Rollverfahren aufgerauht
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (1) vor seiner Beschichtung mit der Diamantschicht
(8, 10) sandgestrahlt wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Grundkörper (1) gerade so stark aufgerauht wird, daß die Diamant
schicht (8, 10) gut haftet, und die von dem Werkzeug zu erfüllenden Tole
ranzen nicht überschritten werden.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Textur der Beschichtung (8, 10) so eingestellt wird, daß eine (111)-
oder (110)-Textur entsteht.
10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einzelnen Diamantkristalle (12) der Beschichtung (8, 10) möglichst
groß aufwachsen.
11. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine sekundäre Keimbildung vermieden wird.
12. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Substrattemperatur von T = 900 bis 1000°C eingestellt wird, und
daß ein Methananteil von 1,0 bis 1,2% eingestellt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Mengenanteil des in der Diamantschicht eingefügten graphitisch
gebundenen Kohlenstoffs durch Ändern des Methananteils in der Gaspha
senabscheidung verändert wird.
14. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dicke der Diamantschicht (8, 10) durch Ändern der Beschich
tungstemperatur, -zeit und Gaszusammensetzung homogen eingestellt wird.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Diamantschicht im ersten Schritt phasenrein auf den Grundkörper
aufwächst, und daß bei gänzlich geschlossener Diamantschicht und einer
Schichtdicke von insbesondere 2 µm während des laufenden Gasphasen
abscheideprozesses die Gasphase dahingehend geändert wird, daß graphi
tisch gebundener Kohlenstoff und Diamant zugleich abgeschieden werden.
16. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß als Material für den Grundkörper (1) eines mit einer im wesentlichen gro
ßen Porosität, insbesondere mit einer Porosität von 12 bis 15%, und/oder
ein Material mit einem kleinen Ausdehnungskoeffizienten, insbesondere mit
einem Ausdehnungskoeffizienten von 1,3 . 10-6 1/K bis 1,6 . 10-6 1/K, gewählt
wird.
17. Verwendung des Verfahrens nach einem der vorstehenden Ansprüche zur
Beschichtung von konventionellen Schleifwerkzeugen, wie Stifte oder
Trennscheiben oder von Werkzeugen für das Honen.
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