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Schneidplättchen und Verfahren zu seiner Herstellung
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Die Erfindung betrifft ein aus einem Metallsubstrat mit einer Oberflächenbeschichtung
an mindestens einer Oberfläche bestehendes Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge
sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.
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Aus der japanischen Patentanmeldung No. 53-34 813 ist bereits ein
mit einer Beschichtung versehenes Schneidplättchen bekannt, das aus einem Metallsubstrat
aus Schnelldrehstahl und einer Hartmetall-Beschichtung besteht, die aus mindestens
einer Schicht einer aufgedampften Titan-Verbindung besteht, die ihrerseits aus Titan-Carbid
(TiC), Titan-Nitrid (TiN), Titan-Carbo-Nitrid (TiCN), Titan-Oxy-Nitrid (TiCO) und/oder
Titan-Oxy-Carbo-Nitrid (TiCN0) besteht. Die Titanverbindung bildet eine 0,5 bis
101um dicke Schicht.
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Ferner ist in der japanischen Patentanmeldung No. 52-130 488 ein Schneidplättchen
beschrieben, das aus einem Metallsubstrat aus einer Hartmetall-Legierung und einem
Überzug oder einer Beschichtung besteht, die in der in der Anmeldung No. 53-34 813
beschriebenen Weise ausgebildet ist.
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Diese bekannten Schneidplättchen weisen Mängel auf, denn Beschichtung
und Substrat sind nicht fest genug miteinander verbunden, so daß die Titan-Beschichtung
sich während eines Schneidvorganges vom Substrat abtrennen kann. Ursache für die
unzulängliche Bindefestigkeit ist die mangelnde Fähigkeit der Atome der Bestandteile
des Substrates, sich mit den Titan-Atomen der Beschichtung positiv zu binden, da
die Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoff-Atome in der Beschichtung die Aktivität
der Atome an der Oberfläche des Substrates herabsetzen.
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Beim Aufbringen einer Titanverbindung auf das Substrat bei hohen Temperaturen
zwecks Bildung eines Überzuges oder einer Beschichtung der vorbeschriebenen Art
wird zwar die Binde festigkeit zwischen dem Überzug und dem Substrat verbessert,
da die Diffusion von Atomen zwischen dem Substrat und dem Überzug genügend verstärkt
wird, so daß sich die Reaktionspartner leichter verbinden. Dieses Verfahren ist
jedoch nicht empfehlenswert, da die Eigenschaften des Substrates durch die für dieses
Verfahren notwendigen hohen Temperaturen verändert werden oder gar verlorengehen.
Die Eigenschaften des Substrates ändern sich insofern, als Metallatome des Substrates
in die Überzugsschicht diffundieren. Besteht das Metallsubstrat aus einem Schnelldrehstahl,
so wird darüber hinaus durch die Wärme die ursprüngliche Vergütung des Schnelldrehstahles
aufgehoben. Besteht das Metallsubstrat aus einer Hartmetall-Legierung, so wird beim
Aufbringen des Beschichtungsmaterials der Überzug spröde und verliert damit seine
Zähigkeit und Festigkeit.
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In der US-Patentschrift 3 874 900 ist ein Verfahren beschrieben, bei
dem auf ein Metallsubstrat ein Überzug chemisch aufgedampft wird, der aus einer
Schicht aus Titan-Carbid und aus einer Schicht aus Titan-Nitrid besteht. Bei der
Bildung der Titan-Carbid-Schicht wird zwischen ihr und dem Substrat eine Zwischenschicht
aus Kohlenstoff, Titan, Titan-Carbid und Metall aus dem Substrat erzeugt.
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Auch dieses Verfahren stellt nicht voll zufrieden, da beim Aufdampfen
bei Temperaturen zwischen 9000C und 12000C das Metallsubstrat
in
den Überzug diffundiert. Auch dort ändern sich infolgedessen die Eigenschaften des
Substrates.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein mit einem Überzug oder einer
Beschichtung versehenes Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge sowie ein Verfahren
zu seiner Herstellung zu schaffen, bei dem die Bindefestigkeit zwischen dem Überzug
aus Hartmetall und dem Metallsubstrat äußerst groß ist, um die Verschleißfähigkeit
des Schneidplättchens zu erhöhen.
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Ausgehend von einem aus einem Metallsubstrat mit einer Oberflächen-Beschichtung
an mindestens einer Oberfläche bestehenden Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge
ist diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Beschichtung aus einer
auf der Oberfläche des Metallsubstrates aufgedampften Titan-Schicht besteht, auf
der mindestens eine weitere, ebenfalls aufgedampfte Schicht aus einer Titan-Verbindung
aufgebracht ist, die aus Titan-Carbid, Titan-Nitrid, Titan-Carbo-Nitrid, Titan-Oxy-Carbid
und/oder Titan-Oxy-Carbo-Nitrid besteht, und daß die Titan-Schicht nicht stärker
als 2,um und die Schicht aus der Titan-Verbindung nicht stärker als 0,5 bis 101um
ist.
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Ein Verfahren zur Herstellung einer Beschichtung auf ein Schneidplättchen
für Schneidwerkzeuge ist erfindungsgemäß durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet:
a) Einbringen eines Metallsubstrates in eine Vakuumkammer, b) Aufdampfen einer im
Höchstfalle 21um dicken Titan-Schicht auf mindestens eine Oberfläche des Substrates,
c) anschließendes Aufdampfen von mindestens einer Schicht einer Titan-Verbindung
auf die Titan-Schicht zur Bildung eines Überzuges auf dem Substrat, wobei die Dicke
der Schicht der Titanverbindung 0,5 bis 101um beträgt und diese aus Titan-Carbid,
Titan-Nitrid, Titan-Carbo-Nitrid, Titan-Oxy-Carbid und/oder Titan-Oxy-Carbo-Nitrid
besteht.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Ein in dieser Weise aufgebautes Schneidplättchen zeichnet sich durch
eine große Bindefestigkeit zwischen Metallsubstrat und der Titan-Schicht aus und
auch die Bindefestigkeit zwischen der Titan-Schicht und der Schicht aus einer Titan-Verbindung
ist groß. Die zwischen dem Metallsubstrat und der äußersten Hartmetallschicht aus
einer Titan-Verbindung eingebrachte Zwischenschicht aus Titan bewirkt also eine
erhebliche Vergrößerung der Binde festigkeit zwischen Überzug und Substrat. Die
besondere Bindefestigkeit wird dadurch erreicht, daß die Titan-Atome sehr aktiv
sind, wodurch das Substrat an seiner Oberfläche nicht mit nichtmetallischen Atomen
in Berührung kommt, die deren Aktivität herabsetzen, denn die nichtmetallischen
Atome werden in die Titanschicht transportiert und dort aufgenommen. Die Titan-Atome
verbinden sich also mit den Metall-Atomen des Substrates. Die Bindefestigkeit zwischen
der Titan-Schicht und der Schicht aus einer Titan-VerbWung ist auch dadurch gewährleistet,
daß die sehr reaktionsfähigen Titan-Atome in beiden Schichten vorhanden sind.
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Die Titan-Schicht hat eine Dicke von nicht über 21um. Bei größerer
Dicke büßt die Beschichtung an Härte ein und wird folglich weniger verschleißfest.
Dadurch verkürzt sich die Lebensdauer des Schneidplättchens. Wenn die Dicke der
Titan-Schicht 0,9/um nicht übersteigt, werden die Schneidplättchen besonders verschleißfest.
Die Schicht aus einer Titan-Verbindung ist 0,5 bis 1O'um dick. Bei geringerer Dicke
als 0,5/um erfüllt das Schneidplättchen nicht mehr die Forderungen an die Verschleißfestigkeit.
Übersteigt die Dicke 10/zum, wird der Überzug weniger zäh und spröde.
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Die Titan-Schicht hat noch einen weiteren Vorteil, denn sie nimmt
die während eines Schneidvorganges auf das Schneidplättchen wirkenden Kräfte auf,
die bekanntlich erheblich sind. Fehlt diese Titan-Schicht, dann besteht bei dem
Hartmetall-Überzug, das heißt bei der Schicht aus einer Titan-Verbindung, die Gefahr,
daß durch die Belastungen beim Schneiden Risse entstehen, die das Ablösen des Uberzuges
vom
Metallsubstrat begünstigen; das Mtallplättchen ist nicht verformbar und kann folglich
Verformungen im Substrat nicht mitmachen. Diese Kräfte werden von der Titan-Schicht
aufgenommen, so daß ein Ablösen des Überzuges vom Substrat verhindert wird.
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Bei der Herstellung solcher Schneidplättchen werden nacheinander in
einer Vakuumkammer auf ein Substrat eine Titan-Schicht und dann eine Schicht aus
einer Titan-Verbindung aufgedampft. Die aufgedampfte Titan-Schicht sollte hierbei
nicht mit der Umgebungsluft in Berührung kommen, da sich dann auf dieser Schicht
Titan-Oxide bilden. Hierdurch würde die Festigkeit der Verbindung zwischen der Titan-Schicht
und der anschließend aufgedampften Titan-Verbindung beeinträchtigt.
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Während des Aufdampfens ist das Metallsubstrat auf einer Temperatur
von nicht unter +3000C zu halten. Bei einer +3000C unterschreitenden Temperatur
können die Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoff-Atome nicht in ausreichendem
Maße in die Titan-Schicht diffundieren. Reste dieser Atome beeinträchtigen aber
die Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Schichten.
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Besteht das Substrat aus Schnelldrehstahl, dann sollte es vorzugsweise
auf einer Temperatur von nicht über +6000C gehalten werden.
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Bei einer höheren Temperatur, die also über der beim Tempern angewandten
Temperatur liegt, geht die durch das Tempern oder Glühfrischen beabsichtigte Wirkung
verloren.
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Besteht das Substrat aus einer Hartmetallverbindung, dann sollte das
Substrat vorzugsweise auf einer Temperatur von unter +8000C gehalten werden, da
anderenfalls die aufgedampfte Schicht brüchig und nicht mehr zäh, also nicht mehr
widerstandsfähig genug ist.
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Da das Aufdampfen der Schichten bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen
erfolgt, können die Metall-Atome des Substrates nicht in den Überzug diffundieren,
so daß sich auch die Eigenschaften des Substrates nicht ändern.
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Die Titan-Schicht und die Schicht aus einer Titan-Verbindung werden
in herkömmlicher Weise aufgedampft, beispielsweise durch Ionen-Galvanisierung,Kathodenzerstäuben
bzw. Bedampfen im Vakuum oder durch chemisches Aufdampfen, beispielsweise unter
Verwendung eines Plasmastromes niedriger Temperatur.
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Die Hartmetall-Legierung des Substrates sollte 2 bis 30 Gewichtsprozent
von mindestens einem Eisenmetall enthalten. Die Titan-Atome in der Titan-Verbindung
verbinden sich fest mit den Atomen in der Oberfläche des Substrates und insbesondere
mit den Metall-Atomen der Metallphase. Wenn daher der Anteil des Eisenmetalls in
der Hartmetallverbindung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, ist keine ausreichende
Festigkeit der Verbindung gewährleistet. Liegt der Gewichtsanteil des Eisenmetalls
in der Hartmetallverbindung aber über 30 Prozent, dann führen die während eines
Schneidvorganges auf das Substrat wirkenden hohen Kräfte zu seiner Verformung. Da
der Überzug aber nur in geringem Maße verformbar ist, können leicht Risse auftreten,
die zum Ablösen vom Substrat führen, obwohl die Bindefestigkeit zwischen beiden
groß ist.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer Beispiele erläutert.
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Beispiel 1 Als Substrat diente ein Wegwerf- oder Einweg-Schneidplättchen
oder ein Einsatz aus Schnelldrehstahl japanischer Norm , SKH-9 (entsprechend AISI.M2
oder VDEh.S6-5-2), dessen äußere Form einem Schneidplättchen nach der japanischen
Norm SNP 432 (ISO-SNGN 120408) entsprach. Verwendet wurde eine Einrichtung zum Ionen-Galvanisieren,
bei der ein Elektronenstrahl auf einen auf einem Träger montierten Titanblock in
einer Vakuumkammer gerichtet wurde, so daß das verdampfte Titan und die in die Vakuumkammer
eingeblasenen Gase das in der Vakuumkammer befindliche Plasma durchströmen konnten.
Danach wurde das Schneidplättchen oder das Substrat in die Vakuumkammer eingebracht.
Auf das Substrat wurde nunmehr eine 0,11um dicke Titan-Schicht bei einer Temperatur
von +5000C in einer Argonatmosphäre aufgedampft. Danach wurde auf die Titan-Schicht
eine 31um dicke
Schicht einer Titan-Verbindung (TiCN) aufgedampft,
wobei anstelle von Argon ein Gasgemisch aus N2, C2H2 und Ar verwendet wurde, um
ein mit einer Beschichtung versehenes Schneidplättchen aus Schnelldrehstahl zu erzielen,
das nachfolgend als "erfindungsgemäßes" Schneidplättchen bezeichnet wird.
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Zu Vergleichszwecken wurde mit dem gleichen Verfahren ein Schneidplättchen
ohne Titanschicht mit einem überzug versehen. Mit einem Rockwell-Härtetest-Gerät
wurde ein Ablösetest für den Überzug durchgeführt, bei dem auf die Oberfläche der
beiden Prüflinge jeweils eine flächenmäßig begrenzte Last von 50 kg aufgebracht
wurde, und es wurde beobachtet, ob sich der Überzug im Bereich der beaufschlagten
Stelle bei den Prüflingen löste. Der Überzug bei dem erfindungsgemäßen Schneidplättchen
blieb extrem fest mit dem Substrat verbunden, während der Überzug bei dem anderen
Prüfling sich im Bereich der beaufschlagten Stelle gelöst hatte und nur geringe
Bindefestigkeit aufwies.
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Ein Wegwerf-Schneidplättchen wie das erfindungsgemäße, jedoch ohne
Beschichtung, wurde ebenfalls wie zuvor beschrieben behandelt. Nachfolgend wird
es als Schneidplättchen ohne Beschichtung bezeichnet.
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Das erfindungsgemäße Schneidplättchen, das Vergleichsmuster und das
Schneidplättchen ohne Beschichtung wurden jeweils an einem Halter nach japanischer
Norm N11r-44 befestigt, so daß man ein Schneidwerkzeug nach der japanischen Norm
SNPR 432 (ISO SNGG 120408 R) erhielt.
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Alle drei Schneidwerkzeuge wurden für die drehende Bearbeitung eines
Werkstückes eingesetzt, um zu bestimmen, wie lange die Schneidkante eines jeden
Schneidplättchens einsetzbar ist, bis dort jeweils 0,3 mm abgetragen sind. Der Drehtest
wurde unter folgenden Schneidbedingungen durchgeführt: Werkstück: ein Rundstab aus
einer Stahllegierung (japanische Norm SCM-4 entsprechend AISI.4140 oder DIN 17200-42
Cr Mo4; Härte HB: 180)
Schnittgeschwindigkeit 15 m/min Vorschubgeschwindigkeit
0,05 mm/Umdrehung Schnitt-Tiefe 1 mm Kühlung ja Die Ergebnisse des Versuches sind
in Tabelle 1 aufgezeigt: Art des Schneid- Schneiddauer Ergebnisse des plättchens
(Minuten) Trenntests Schneidplättchen 200 Beschichtung trennte gemäß Erfindung sich
nicht ab Vergleichs- 60 Beschichtung trennte Prüfling sich ab Schneidplättchen 50
ohne Beschichtung Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wies der Überzug eine sehr hohe
Bindefestigkeit auf, die auf die Zwischenschicht aus Titan zurückzuführen ist; die
Beschichtung löste sich nicht ab. Die Schneiddauer war zudem beträchtlich höher
als bei den übrigen Prüflingen. Daher war auch die Schneidleistung ausgezeichnet.
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Beispiel 2 Gemäß dem Beispiel 1 wurden Wegwerf-Schneidplättchen oder
Schneidplatten als Substrat aufbereitet. Auf jedes Substrat wurde mit Hilfe eines
Ionen-Galvanisier-Gerätes der in Beispiel 1 beschriebenen Art eine Beschichtung
aufgebracht bzw. mit einer Bedampfungseinrichtung aufgebracht, um mit einer Beschichtung
versehene Schneidplättchen 1 bis 9 gemäß der Erfindung und Vergleichs-Prüflinge
1 bis 5 gemäß Tabelle 2 herzustellen. Über die Bedampfungseinrichtung wurde eine
aus Titan bestehende, in einer Vakuumkammer untergebrachte Fangelektrode in vorbestimmter
Atmosphäre bedampft. Beispielsweise wurde TiCN0, eine Schicht aus einer Titan-Verbindung
in einer Atmosphäre von Ar, N2, C02 und C2H2 aufgedampft, TiC dagegen in einer Atmosphäre
aus AR und C2H2 und TiN in einer Atmosphäre von AR und N2.
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Der Test für das Ablösen und der Drehtest dieser Schneidplättchen
wurde nach dem Verfahren aus Beispiel 1 durchgeführt. Die Testergebnisse sind in
der nachstehenden Tabelle 2 angegeben. Die Hartbeschichtung bei allen Vergleichsprüflingen
von Schneidplättchen 1 und 2 ohne Titanschicht löste sich ab und folglich war die
Schneidkante jedes Schneidplättchens bereits nach kurzer Zeit um 0,3 mm abgetragen.
Der Vergleichsprüfling 3 besaß zwar eine Titan-Schicht, doch wies die Schicht aus
einer Titan-Verbindung eine Dicke von 111um auf, was oberhalb der zulässigen Grenze
nach der Erfindung ist. Nach kurzer Zeit lösten sich bereits Scheibchen von diesem
Prüfling ab. Dieses Schneidplättchen hatte also nur eine sehr begrenzte Lebensdauer.
Die Vergleichsprüflinge 4 und 5, bei denen das Substrat einer die Höchstgrenze von
+6000C übersteigenden Temperatur ausgesetzt worden war, verloren ihre Beschichtung
jeweils schon nach kurzer Zeit.
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Die Schneidplättchen 1 bis 9 dagegen, die die Zwischenschicht aus
Titan aufwiesen, zeichneten sich durch hohe Bindefestigkeit der Beschichtung und
größere Verschleißfestigkeit aus. Es erwies sich ferner, daß die Verschleißfestigkeit
der erfindungsgemäßen Schneidplättchen mit geringerer Dicke der Titan-Schicht zunahm.
Die Versuchsergebnisse der Schneidplättchen 5, 7 und 9 nach der Erfindung zeigen
dies deutlich. Die größte Verschleißfestigkeit wiesen die Schneidplättchen auf,
bei denen die Dicke der Titanschicht 0,9/um nicht überstieg.
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Tabelle 2
| Definition der Veete Verfhrens- Dicke der setzung bnisse Schneid- |
| Sccneidpi&tt- Erichtung eratur Titan- der Schicht aus des
Trenn- dauer |
| chen mit Übur- <Te£;eratur schicht einer Titan-Ver- tests
ftlr <min) |
| zug d.Substrats in/fl binduug und de- den über- |
| ren Dicke in um zug |
| 8"lolo g s s 0,5 TiN:2 o - o o |
| oo |
| - ' - bl |
| (D |
| = thodenzer- 4000C t |
| 4000C 1 TiC?>:5 SI fl 400 |
| - 6 |
| II) 0,9 TiC:3 I1 400 |
| as a 1 U! I $ |
| <D |
| 9 4000c 0,3 TiC:3 550 |
| 1 n 5500C r TiN:2 starke | g a n a 60 |
| oq vanisieren |
| E 2 550oC - TiCN:1+TiN:9 I1 70 |
| 0 |
| 3 m 5500C 1 TiN:11 Teile brckelten nach 10 Min. ab |
| .1 4 6500c 1 TiC:5 o" Ablösung 60 |
| mri 0 |
| 5 ?1 250 C 1 TiN:5 1 60 |
| RE m o m t t t t t m m s s s |
| t |
| 2 erfindungsgem§ße Schneidplättchen Vergleichs-PrUf- |
Beispiel 3 Als Substrat wurde ein Wegwerf-Schneidplättchen aus
einer Hartmetall-Lezierunz oder einer zementierten Carbid-Komnosition enthaltend
5 Gewichtsprozent
und 5 Gewichtsprozent TiC hergestellt. Die Form des Schneidplättchens entspricht
der aus Beispiel 1. Ein Ionen-Galvanisiergerät nach Beispiel 1 wurde zum Aufdampfen
einer Beschichtung auf das Substrat benutzt. Eine 0,5/um dicke Titan-Schicht wurde
auf das Substrat bei einer Temperatur von +7500C in einer Argon-Atmosphäre aufgedampft.
Anschließend wurde hierauf eine 3,5/um dicke Schicht einer Titan-Verbindung (TiCN)
aufgedampft, wobei anstelle von Argon nunmehr ein Gasgemisch aus N2, C2H2 und Ar
verwendet wurde. Das auf diese Weise hergestellte Schneidplättchen mit Überzug aus
einer Hartmetall-Verbindung wird nachstehend als "erfindungsgemäßes Schneidplättchen"
bezeichnet.
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Zu Vergleichszwecken diente ein in gleicher Weise aufbereiteter Prüfling,
jedoch ohne die Titanzwischenschicht. Der Trenntest der Beschichtung bei den beiden
Schneidplättchen wurde gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 durchgeführt. Bei dem
erfindungsgemäßen Schneidplättchen löste sich der Überzug nicht und wies eine hohe
Bindefestigkeit auf. Demgegenüber hatte sich der Überzug bei dem Vergleichsprüfling
im Bereich der Krafteinwirkung gelöst.
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Ferner wurde ein mit dem erfindungsgemäßen Schneidplättchen identisches
Wegwerf-Schneidplättchen, jedoch ohne Beschichtung, hergestellt. Dieser Prüfling
wird nachstehend als "Schneidplättchen ohne Beschichtung" bezeichnet.
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Das erfindungsgemäße Schneidplättchen, der Vergleichsprüfling und
das Schneidplättchen ohne Beschichtung wurden jeweils in einen Halter nach der japanischen
Norm JIS N11R-44 zur Bildung eines Schneidwerkzeuges eingesetzt. Mit diesen drei
Werkzeugen wurde jeweils ein Werkstückbearbeitet, um festzustellen, nach welcher
Zeit die Schneidkante jedes Schneidplättchens 0,3 mm abgetragen wurde, wie in Beispiel
1 beschrieben. Die Bedingungen für diesen Drehtest waren folgende:
Werkstück:
ein Rundstab aus einer Stahllegierung (AISI.4340 bzw. JIS SNCM-8, Brinellhärte 220)
Schnittgeschwindigkeit: 120 m/Minute Vorschubgeschwindigkeit: 0,2mm/Umdrehung Eindringtiefe:
1 mm Kühlung: ja Die bei dem Versuch erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgezeigt.
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Tabelle 3 Art des Schneid- Schneiddauer Ergebnisse des plättchens
(Minuten) Trenntests Schneidplättchen Überzug trennte sich gemäß der Erfindung 100
nicht ab Vergleichsprüfling 30 Überzug trennte sich ab Schneidplättchen ohne Überzug
10 Wie aus der Tabelle 3 hervorgeht, wies die Beschichtung des erfindungsgemäßen
Schneidplättchens eine hohe Bindefestigkeit auf, was auf die Titan-Schicht zwischen
Substrat und der Schicht aus einer Titan-Verbindung zurückzuführen ist, so daß sich
die Beschichtung an keiner Stelle abtrennte. Die Schnittdauer war bei diesem Schneidplättchen
erheblich länger als bei den anderen beiden Prüflingen, nämlich dreimal so lange
wie bei dem Vergleichsprüfling und zehnmal so lange wie bei dem Schneidplättchen
ohne Beschichtung. Die Schnittleistung des erfindungsgemäßen Schneidplättchens war
also außerordentlich gut.
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Beispiel 4 Als Substrate dienten verschiedene Schneidplättchen mit
unterschiedliaher Zusammensetzung, wie aus der Tabelle 4 hervorgeht.
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Eine Beschichtung wurde auf sie nach herkömmlichen Aufdampfverfahren
aufgebracht, so daß die Schneidplättchen mit Beschichtung (a)
bis
(1) gemäß der Erfindung und der Vergleichsprüfling (a) bis (h) gemäß Tabelle 4 entstanden.
Bei der Beschichtung des Vergleichsprüflings (a) fehlte die Titan-Zwischenschicht.
Der Vergleichsprüfling (b) besaß zwar die Titan-Schicht, doch überstieg ihre Dicke
die erfindungsgemäße oberste Toleranzgrenze. Beim Vergleichsprüfling (c) war die
Schicht aus einer Titanverbindung vorhanden, doch überstieg deren Dicke ebenfalls
die erfindungsgemäße oberste Toleranzgrenze. Beim Vergleichsprüfling (d) enthielt
das Substrat nicht weniger als 30 Gewichtsprozent Co, während das Substrat des Vergleichsprüflings
(e) 1 Gewichtsprozent Co enthielt. Beim Vergleichsprüfling (f) bestand die Beschichtung
aus einer Titan-Schicht und einer Schicht einer Titan-Verbindung, doch waren die
beiden Schichten nicht nacheinander in ein und derselben Kammer aufgebracht worden.
Beim Vergleichsprüfling (g) wurde die Beschichtung bei einer Temperatur von weniger
als +3000C aufgebracht (Temperatur des Substrates). Die Temperatur beim Aufbringen
der Beschichtung auf den Vergleichsprüfling (h) betrug über +8000C.
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Die Trenntests für die Beschichtung und die Drehtests der genannten
Schneidplättchen wurden nach dem zu Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.
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Tabelle 4
| De tion ts er - e tzung der |
| der Sceid- ZLfl Aufbringen des temeeratur der Schicht aus einer
Titan- |
| I <Gewichtsprozent) Überzuges (Tperatur Titan- Verbindung
und deren |
| t j d.Substrats) tlt lillltll |
| in'- |
| a one eren |
| 1b 1 1 : - |
| c :1 - iC: |
| laSaSen , - |
| e 1 |
| iS |
| xf! |
| en |
| asa PlasaStz'n |
| er |
| rc SIFi 3rrr ' |
| 0000r00 vanisieren |
| a onen jeren - |
| LW1 T)ATI42 |
| e a |
| ft c ll |
| M |
| t S» erNkdungt k S*neidplEtt- Vergleichs- |
| 8 ohen prUfUkyp |
*Die aufgedampfte Titanschicht wurde der Umgebungsluft ausgesetzt und anschließend
die Schicht aus einer Titan-Verbindung aufgedampft.
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Tabelle 5
| I |
| Definition der Ergebnisse des Trenntests Ergebnisse des Dreh- |
| chneidplättchen für den Überzug tests (Schneiddauer |
| it Überzug in Minuten) |
| a la kein Ablösen 100 |
| b Vf 120 |
| = e 120 |
| d d 110 |
| u |
| e e 110 |
| X f IV 120 |
| g II 150 |
| | g '' 170 |
| g11 1 200 |
| EI |
| bO g I ~ 100 |
| Z IV 110 |
| 1 |
| i IV 90 |
| X J n 120 |
| j 120 |
| k Vf 100 |
| l 1 IV 100 |
| . . . |
| a erhebliches Ablösen 30 |
| b kein Ablösen 20 |
| c c Teile bröckelten nach |
| rl |
| d d Ablösung 20 |
| 35 |
| e |
| sO f - 30 |
| 0> |
| < Vf 30 |
| g |
| 0> VV 30 |
| h |
Gemäß Tabelle 5 war die Bindefestigkeit der Beschichtung beim
Vergleichsprüfling (a), der keine Titan-Schicht aufwies, sehr gering.
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Der Vergleichsprüfling (b) besaß zwar die Titan-Schicht, jedoch mit
zu großer Dicke, so daß die Beschichtung insgesamt zu weich war und daher wenig
verschleißfest. Bei der Beschichtung des Vergleichsprüflings (c) war die Schicht
aus einer Titan-Verbindung zu dick, wodurch die Beschichtung spröde wurde und abblätterte.
Im Substrat des Vergleichsprüflings (d) war der Anteil an Co zu hoch, was ebenfalls
zum Ablösen der Beschichtung vom Substrat führte. Im Substrat nach dem Vergleichsprüfling
(e) war der Anteil an Co zu niedrig, so daß gleichfalls der Ablöse-Effekt eintrat.
Wie schon erwähnt, wies der Vergleichsprüfling zwar die Titan-Schicht und die Schicht
aus einer Titan-Verbindung auf, doch waren diese beiden Schichten nicht nacheinander
in der gleichen Kammer aufgebracht worden. Tatsächlich wurde die aufgedampfte Titan-Schicht
der Umgebungsluft ausgesetzt, ehe die Schicht aus der Titan-Verbindung aufgebracht
wurde. Beim Vergleichsprüfling (f) trennte sich die Beschichtung ebenfalls vom Substrat.
Dasselbe gilt für die Vergleichsprüflinge (g) und (h).
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Die Schneidzeit bei allen Vergleichsprüflingen war kurz im Vergleich
zur Schneiddauer der erfindungsgemäßen Schneidplättchen. Es hatte sich ferner gezeigt,
daß je dünner die Titan-Schicht war, desto größer war die Verschleißfestigkeit der
Schneidplättchen. Dies geht aus den Testergebnissen für die Schneidplättchen (g)
bis (g'11) in Tabelle 5 eindeutig hervor. Eine besonders hohe Verschleißfestigkeit
wiesen die Schneidplättchen auf, bei denen die Dicke der Titan-Schicht 0,9/um nicht
überschritt.