DE69937599T2

DE69937599T2 - Verbesserte Beschichtung von Schneidwerkzeug für Gusseisen

Info

Publication number: DE69937599T2
Application number: DE69937599T
Authority: DE
Inventors: Sakari Ruppi
Original assignee: Seco Tools AB
Current assignee: Seco Tools AB
Priority date: 1998-12-09
Filing date: 1999-12-07
Publication date: 2008-10-23
Anticipated expiration: 2019-12-08
Also published as: JP2000234172A; EP1008673B1; US6251508B1; CN1256183A; CN1110581C; DE69937599D1; EP1008673A1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
In dem US-Patent 5,137,774 wurde die gesteigerte Leistungsfähigkeit von α-Al₂O₃ im Vergleich zu κ-Al₂O₃ als Beschichtung auf einem Hartmetalleinsatz beim Drehen von Gußeisen gezeigt. Zusätzlich sind in den US-Patenten 5,635,247 , 5,700,569 und 6,015,614 verschiedene mit Aluminiumoxid beschichtete Hartmetalleinsätze gezeigt, bei denen das Aluminiumoxid auf einer Ti(C,N)-Lage oder Mehrfachlagen abgeschieden ist. In Tests, die durch den Erfinder der vorliegenden Anmeldung durchgeführt wurden, wurde jedoch festgestellt, daß die Adhäsion einer α-Al₂O₃-Lage an der darunterliegenden Ti(C,N)-Lage sowie die Adhäsion der Ti(C,N)-Lage an dem Hartmetallsubstrat oft nicht zufriedenstellend war, wenn der Einsatz beim Drehen von Gußeisen verwendet wurde. Die Beschichtung versagte aufgrund von Kantenausbruch, der zu beschleunigtem Verschleiß führte.
Die Hauptgründe für den Kantenausbruch wurden vom Erfinder der vorliegenden Anmeldung aus diesen Tests als die schwache Adhäsion zwischen Substrat und Beschichtung sowie die schwache Verbindung zwischen Ti(C,N) und α-Al₂O₃ identifiziert.
In einer Untersuchung der TiC-Hartmetall-Grenzfläche einer 6 μm dicken, mittels CVD abgeschiedenen TiC-Lage von Vuorinen et al., "TEM Study of Microstructure and Crystallography at the TiC/Cemented Carbide Interface", Science of Hard Materials, 1983, S. 433-447, wurde durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) herausgefunden, daß die TiC-Lage aus zwei Bereichen besteht. In der Nähe des Substrats und mit einer Dicke von bis zu 1,5–2 μm befindet sich eine Lage aus feinen, äquiaxialen TiC-Körnern. Oberhalb dieser Lage befindet sich eine Lage aus größeren (typischerweise 2–4 μm) Körnern aus TiC.
In einer weiteren Studie, veröffentlicht in Thin Solid Films, 232 (1993), S. 73-82, Vuorinen et al., mit dem Titel "Interfacial Characterization of Chemically Vapour Deposited Titanium Carbide an Cemented Carbide", wurden TiC-Beschichtungen mittels CVD unter nicht-karburisierenden Bedingungen auf Hartmetallsubstraten abgeschieden. In Abwesenheit von η-Carbid wurde herausgefunden, daß das TiC Keime bildete und epitaktisch sowohl auf {0001}- als auch auf {1010}-WC-Ebenen wuchs.
Aufgrund der gesteigerten Leistungsfähigkeit beim Drehen von Gußeisen, die erhalten wird, wenn ein beschichteter Hartmetalleinsatz mit einer äußeren Lage aus α-Al₂O₃ verwendet wird, wurde die Suche nach geeigneten Einsätzen fortgesetzt.
ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Ein Ziel dieser Erfindung besteht darin, die Probleme des Standes der Technik zu umgehen oder zu vermindern.
Ein weiteres Ziel dieser Erfindung besteht darin, einen beschichteten Hartmetalleinsatz mit einer äußeren Lage aus Aluminiumoxid bereitzustellen, der beim Drehen von Gußeisen geeignet ist und eine akzeptable Lebensdauer hat.
In einem Aspekt der Erfindung wird ein beschichteter Hartmetallkörper bereitgestellt, welcher ein beschichtetes Hartmetallsubstrat, eine mehrlagige Ti(C,N)-Zwischenlage und eine äußere α-Al₂O₃-Lage umfaßt, wobei die Ti(C,N)-Zwischenlage eine erste, innere Lage aus kolumnar gekörntem Ti(C,N) und eine zweite, äußere Lage aus äquiaxial gekörntem Ti(C,N) umfaßt.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein beschichteter Hartmetallkörper bereitgestellt, welcher ein Hartmetallsubstrat mit einer Reihe von aufeinanderfolgenden Lagen darauf umfaßt, wobei die Lagen in der Reihenfolge von dem Substrat aus folgende sind:

(a) eine Verbindungslage mit einer Dicke von bis zu 1 μm, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus TiC, TiN und Ti(C,N),
(b) eine mehrschichtige Ti(C,N)-Lage, welche eine erste, innere Lage aus kolumnar gekörntem Ti(C,N) mit einer Kornbreite (W), die dem 0,1- bis 0,5-fachen der Lagendicke entspricht, und einer Länge (L), die dem 0,5- bis 0,8-fachen der Gesamtlagendicke entspricht, und eine zweite, äußere Lage aus äquiaxialen Körnern mit einer Korngröße von 0,2 bis 1,0 μm umfaßt, wobei die Gesamtdicke der Ti(C,N)-Lage bei Verwendung zum Fräsen 3 bis 5 μm beträgt und bei Verwendung zum Drehen 5 bis 10 μm beträgt,
(c) eine Lage aus (Ti,Al)(C,O) mit einer Dicke von etwa 0,5 bis 3 μm,
(d) eine α-Al₂O₃-Lage mit einer Dicke von 4 bis 10 μm und
(e) eine äußere Lage aus TiN mit einer Dicke von etwa 1 μm oder weniger.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnitts durch eine Ecke eines beschichteten Hartmetalleinsatzes der vorliegenden Erfindung.
2 zeigt eine TEM-Mikrofotografie der Beschichtungslage gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die 3A und 3B sind SEM-Fotografien (Sekundärelektronenbilder) bei 40-facher Vergrößerung, die Schneidkanten eines Einsatzes gemäß dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung nach Drehtests zeigen.
Die 4A und 4B sind SEM-Fotografien bei 29-facher Vergrößerung, die Schneidkanten eines Einsatzes gemäß dem Stand der Technik und gemäß der vorliegenden Erfindung nach Frästests zeigen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Die in Hartmetallen enthaltenen Hauptphasen sind WC und eine Co-reiche Binderphase. Eine optionale dritte Phase aus kubischen Übergangsmetallcarbiden (Ti, Ta, Nb, W, C), die übli cherweise als die γ-Phase bezeichnet wird, kann hinzugefügt werden, um die Verschleißbeständigkeit reiner WC-Co-Legierungen zu verbessern. Dennoch ist WC der Hauptbestandteil in vielen kommerziellen Hartmetallen. WC hat eine einfache hexagonale Kristallstruktur mit zwei Atomen pro Elementarzelle: W bei (0,0,0) und C bei (2/3, 1/3, 1/2).
Die grundlegende Gleichgewichtsform von WC als Ergebnis von Flüssigphasensintern ist ein dreieckiges Korn, welches durch drei {1010}- und zwei {1000}-Ebenen begrenzt wird. Die Substrat-Beschichtung-Grenzfläche ist folglich aus den folgenden Grenzflächen zusammengesetzt:
Beschichtung – WC
Beschichtung – Co
Beschichtung – γ (wenn vorhanden)
Beschichtung – η (wenn gebildet)
Hausinterne TEM-Beobachtungen haben ergeben, daß Ti(C,N)- und TiN-Beschichtungen ebenso wie TiC, welches auch verwendet werden kann, auf den WC-Körnern der Grenzfläche epitaktisch wachsen. Die so gebildeten epitaktischen Grenzflächen zwischen Beschichtung und WC sind vorherrschend und sie sind verantwortlich für die gute Adhäsion der ersten Beschichtung an dem Hartmetallsubstrat. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Substrat vor dem Beschichtungsvorgang einer chemischen Reinigung unterzogen wird. Diese Situation ist jedoch aufgrund der unten diskutierten reversiblen η-Phasen-Reaktion schwierig.
Der Zwei-Phasen-Bereich in WC-Co- (oder der Drei-Phasen-Bereich in WC-Co-γ-)Hartmetallen ist hinsichtlich des C-Gehalts der Legierung sehr schmal, und eine sehr kleine Veränderung des C-Gehalts führt zu einer Legierung mit Drei-Phasen-Feld (oder einer Legierung mit Vier-Phasen-Feld bei WC-Co-γ) und zur Bildung eines η-Carbids bei reduzierten C-Gehalten. Siehe beispielsweise 1 auf Seite 74 des oben genannten Artikels in Thin Solid Films. Folglich wird, wenn eine Ti(C und/oder N)-Lage unter Verwendung einer konventionellen CVD-Technik aufgebracht wird, der Kohlenstoff für die Bildung von TiC und/oder Ti(C,N) oder TiN (bei geringem Druck) teilweise von dem Substrat genommen, wobei das Substrat dekarburiert wird. Der äußere Teil des Substrats wird folglich in einen M₁₂C-Typ der η-Phase umgewandelt. Diese η-Phase wird immer (selbst wenn sie möglicherweise sehr dünn ist) zumindest an den Kanten der beschichteten Einsätze (wo das Oberfläche-Masse-Verhältnis am größten ist, was zum höchsten Grad der Entkohlung führt) gebildet.
Es wird betont, daß diese η-Phasen-Reaktion reversibel ist, insbesondere dann, wenn sie relativ dünn ist und wenn sie auf die Substrate mit einem relativ hohen Kohlenstoffgehalt aufgebracht wird. Folglich verwandelt sich während des Temperns die Eta-Phase zurück in Co-reiche Legierung und WC. Wie aus dem Obigen offensichtlich wird, ist diese Situation an den Schneidkanten sehr ausgeprägt.
Für Gußeisen sollten Lagen aus α-Al₂O₃ mit einer Dicke von 1–10 μm verwendet werden. Die Aluminiumoxidlage wird auf eine Ti(C,N)-Lage aufgebracht. Die Substrat-Ti(C,N)-Grenzfläche wird während der Abscheidung der Aluminiumoxidlage einer Hitzebehandlung mit einer Dauer von bis zu sechs Stunden unterzogen. Während der Abscheidung der Aluminiumoxidlage läuft die reversible η-Carbid-Reaktion an der Grenzfläche zwischen Substrat und Beschichtung ab, was zur Bildung einer Co-reichen Lage zwischen der Ti(C,N)-Beschichtung und dem Hartmetallsubstrat führt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Bildung der η-Phase auf oberflächennahe Regionen des Substrats beschränkt war, wie es der Fall ist, wenn es sich um die modernen CVD-Prozesse handelt. Im Ergebnis werden die epitaktischen Ti(C,N)-WC-Grenzflächen durch Beschichtung-Co-Grenzflächen ersetzt, was zu einer reduzierten Adhäsion führt.
Um dies zu vermeiden, muß die erste Ti(C,N)-Lage ohne Dekarburierung des Substrats abgeschieden werden. Diese Beschichtungslage wird unter Verwendung von CH₃CN- und CH₄-Gasen als Vorläufer abgeschieden. Im Ergebnis wird eine Beschichtungslage gebildet, die eine kolumnare Kornstruktur zeigt. Die kolumnaren Körner haben eine Breite, die dem 0,1- bis 0,5-fachen der Dicke der Beschichtungslage entspricht (d. h. im altgemeinen eine Breite von 0,3–1,5 μm), und eine Länge, die sich der Dicke der Beschichtungslagen annähert und vorzugsweise dem 0,5- bis 0,8-fachen der Dicke der Beschichtungslage entspricht (d. h. im allgemeinen eine Länge von 1,5–8,0 μm). Um die Menge an epitaktischen Grenzflächen zu erhöhen und eine gute Adhäsion an der Grenzfläche sicherzustellen, sollte der Prozeß mit einer ersten Lage aus Ti(C,N), TiC oder TiN, die ohne CH₃CN abgeschieden wird, begonnen werden und eine sehr kurze Dauer haben, die ausreichend ist, um eine Lage mit einer Dicke von bis zu 1 μm, vorzugsweise von bis zu etwa 0,5 μm, zu bilden. Es kommt zu einer Diffusion von Wolfram in diese Grenzflächenlage. Diese Interdiffusion, die zu einer reduzierten Fehlanpassung an der Beschichtung-WC-Grenzfläche führt, ist wichtig für die Adhäsion.
Die erhaltene Lage aus kolumnarem Ti(C,N) zeigt jedoch eine unzureichende Adhäsion an der Aluminiumoxidlage, obwohl Verbindungslagen aufgebracht werden. Um die Haftung der Verbindung zu verbessern, wird eine CVD-Ti(C,N)-Lage, bestehend aus äquiaxialen Körnern, oberhalb der Beschichtung aus kolumnaren Ti(C,N)-Körnern aufgebracht. Die Korngröße der äquiaxialen Körner beträgt 0,2 bis 1,0 μm, vorzugsweise 0,3 bis 0,5 μm. Auf dieser Lage aus äquiaxialen Körnern kann eine Verbindungslage erfolgreich aufgebracht werden, was zu einer klar verbesserten Adhäsion führt. Diese gesamte Ti(C,N)-Lage besteht aus klar definierten Lagen aus kolumnaren und äquiaxialen Körnern von Ti(C,N), wie in der TEM-Mikroskopaufnahme, 2, gezeigt.
Die Verbindungslage ist eine kubische Lage aus Ti(C,O), die Al enthält. Es ist wichtig, diese Verbindungslage so zu kontrollieren, daß eine whiskerartige Morphologie an der Verbindung-Aluminiumoxid-Grenzfläche erhalten wird. Die korrekte Chemie und Mikrostruktur dieser Lage wird durch Einstellen des TiCl₄- und AlCl₃-Verhältnisses der Vorläufer kontrolliert. Bei dem korrekten Verhältnis wird ein whiskerartiges Wachstum erhalten, und es können bis zu 10% Al in der Verbindungslage erhalten werden.
Die Gesamtbeschichtung des Hartmetalleinsatzes ist aus den folgenden Lagen zusammengesetzt (1):

1. Einer CVD-Verbindungslage 1, bestehend aus TiC, Ti(C,N) oder TiN, die direkt auf einem chemisch gereinigten Substrat abgeschieden wird, wobei austretende WC-Körner vorherrschend sind. Diese Art von Substrat kann auch durch Modifizieren von Sinterverfahren gemäß bekannter Techniken erhalten werden. Die Dicke dieser Verbindungslage sollte bis zu 1 μm, vorzugsweise bis zu etwa 0,5 μm, betragen.
2. Einer mittels CVD abgeschiedenen Ti(C,N)-Lage 2 aus kolumnaren Kristallen. Diese Lage wird unter Verwendung von CH₃CN und CH₄ als Vorläufer unter MTCVD-(Mitteltemperatur-CVD-)Bedingungen abgeschieden. Die Abscheidungstemperatur beträgt von etwa 800°C bis 900°C, vorzugsweise von etwa 840°C bis 860°C. Die Dekarburierung des Substrats wird vermieden, η-Carbid wird nicht gebildet, und die Möglichkeit des Stattfindens der reversiblen η-Carbid-Reaktion wird eliminiert. Es sei angemerkt, daß diese Lage 2 mit Epitaxie und relativer guter Adhäsion auch direkt auf das Hartmetalisubstrat aufgebracht werden kann. Die Verbindung ohne CH₃CN (bei höheren Temperaturen) führt jedoch zu einer besseren Adhäsion und einem ausgeprägteren epitaktischen Wachstum auf WC-Körnern.
3. Eine optionale Lage 3 aus TiN kann zwischen den Ti(C,N)-Lagen aufgebracht werden.
4. Einer CVD-Ti(C,N)-Lage 4 aus äquiaxialen Kristallkörnern, die auf der MTCVD-Lage abgeschieden wird, welche aus kolumnaren Kristallen besteht. Die Gesamtdicke der Lagen 2 und 4 beträgt 5 bis 10 μm. Die Dicke der Lage 2 aus kolumnarem Ti(C,N) beträgt von 2 μm bis zu 90% der Gesamtdicke der Ti(C,N)-Lagen (Lagen 2 und 4), in Abhängigkeit von dem Kohlenstoffgehalt des Substrats.
5. Einer Verbindungslage 5 aus kubischem (Ti,Al)(C,O). Die Dicke dieser Lage beträgt 0,5 bis 3,0 μm. Aufgrund der großen Menge an Aluminium in dieser Lage wird ein whiskerartiges Wachstum erhalten.
6. Einer α-Al₂O₃-Lage 6 mit einer Dicke von 4 bis 10 μm zum Drehen und von 1 bis 4 μm zum Fräsen.
7. Einer oberen Lage aus TiN mit einer Dicke von ≤ 1 μm.

Beispiel 1
Es wurden zwei Probestücke gemäß dem Stand der Technik hergestellt:

(1) – Ti(C,N)-CVD-Lage, Dicke 6 μm – Verbindungslage – α + κ-Aluminiumoxidlage, Dicke 6 μm
(2) – Ti(C,N)-MTCVD-Lage, Dicke 6 μm – Verbindungslage gemäß dem Stand der Technik – κ-Aluminiumoxidlage, Dicke 6 μm Und zwei Beschichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung
(3) – eine CVD-Verbindungslage mit Epitaxie – Ti(C,N)-MTCVD-Lage aus kolumnaren Körnern mit einer Breite von etwa 0,5 μm und einer Länge von 2,5 μm, abgeschieden unter Verwendung von CH₃CN und CH₄, Dicke 4 μm – Ti(C,N)-CVD-Lage aus äquiaxialen Körnern, Korngröße etwa 0,5 μm, Dicke 2 μm – eine Verbindungslage – α-Al₂O₃-Lage mit einer Dicke von 6 μm
(4) – eine CVD-Verbindungslage mit Epitaxie – Ti(C,N)-MTCVD-Lage aus kolumnaren Körnern mit einer Breite von etwa 0,5 μm und einer Länge von 2,5 μm, abgeschieden unter Verwendung von CH₃CN und CH₄, Dicke 4 μm – optionale Lage aus TiN – Ti(C,N)-CVD-Lage aus äquiaxialen Körnern, Korngröße etwa 0,5 μm, Dicke 2 μm – eine Verbindungslage – α-Al₂O₃-Lage mit einer Dicke von 6 μm

Alle Beschichtungen hatten die gleiche Ti(C,N)- und Aluminiumoxid-Lagendicke (6 + 6 μm). Die Einsätze wurden in einem Kratz-Adhäsions-Tester verglichen. Kratz-Adhäsions-Tests wurden unter Verwendung eines Kratz-Adhäsions-Testers (Revetest, geliefert von LSRH) durchgeführt, der mit einem Schallabstrahlungsdetektor (AE) ausgestattet war. Die kritische Belastung wurde unter Verwendung von AE-Signalen aufgezeichnet und durch SEM weiter bestätigt. Es wurde ein neuer Diamantstift verwendet, dessen Zustand nach jedem Test überprüft wurde. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengefaßt. TABELLE 1

Probe Aluminiumoxidphase Kratz-Adhäsion

1 κ ≤ 60

2 κ(+ α) ≤ 60

3 (gemäß der vorliegenden Erfindung) α ≥ 90

4 (gemäß der vorliegenden Erfindung) α ≥ 90
Die Proben gemäß der vorliegenden Erfindung zeigten eine klar verstärkte Adhäsion, und die Beschichtungen bestanden aus 100% α-Al₂O₃.
Beispiel 2
Die Proben 1–4 aus Beispiel 1 wurden Schneidtests in Gußeisen unterworfen. Die Schneidparameter waren wie folgt:

Vorgang: Drehen

Material: Gußeisen, SS0130

Schneidgeschwindigkeit: 450 m/Min.

Schnittiefe: 3,0 mm

Vorschubgeschwindigkeit: 0,3 mm/U.

Einsatzgeometrie: SNUN120408
Es wurde kein Kühlmittel verwendet.
Kantenausbruch und Lebensdauern der Einsätze sind in Tabelle 2 angegeben. Die Einsätze, die gemäß dieser Erfindung hergestellt wurden, zeigten eine bessere Leistung als der Stand der Technik. TABELLE 2

Probe Kantenausbruch % nach 2 Minuten Kantenausbruch % nach 5 Minuten Lebensdauer (Minuten)

1 60 > 90 5

2 60 > 90 7

3 0 < 10 15

4 0 < 10 17
Beispiel 3
Die in den Beispielen 1 und 2 diskutierten Einsätze 1 und 4 wurden gemäß den in Beispiel 1 angegebenen Daten, mit Ausnahme der Schneidgeschwindigkeit, die höher war und 550 m/Min. betrug, einem Schneidtest in Gußeisen unterworfen.
Wie aus den SEM-Mikrofotografien, 3A und 3B, welche die Einsätze 1 bzw. 4 nach 5 Minuten Drehen zeigen, zu sehen ist, zeigten die Einsätze dieser Erfindung eine klar reduzierte Ausbruchneigung.
Beispiel 4
Die gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Beschichtung, Beschichtung 4 in Beispiel 1, wurde unter Verwendung von Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) untersucht.
Die Mikrostruktur der Beschichtung im Querschnitt ist in 2 gezeigt. Die Ti(C,N)-Lage besteht eindeutig aus zwei unterschiedlichen Lagen gemäß der vorliegenden Erfindung. Die α-Al₂O₃-Lage, die auf einer relativ dicken (bis zu 1 μm) Verbindungslage abgeschieden ist, ist zu sehen.
Es sind auch einige der WC-Körner an der Substrat-Beschichtung-Grenzfläche zu sehen. Die epitaktischen Verhältnisse an den WC-Ti(C,N)-Grenzflächen wurden unter Verwendung von TEM bestätigt.
Beispiel 5
Die Beschichtungen wurden gemäß der vorliegenden Erfindung für eine Verwendung in Fräsvorgängen abgeschieden. Abgesehen von den Beschichtungsdicken war der Abscheidungsvorgang der gleiche wie für Beschichtung Nummer 4 in Beispiel 1.

– Ti(C,N)-Verbindung mit Epitaxie und W-Diffusion aus dem Substrat
– Ti(C,N) mit kolumnaren Körnern mit einer Breite von etwa 0,5 μm und einer Länge von 2,5 μm, abgeschieden unter Verwendung von CH₃CN und CH₄, Dicke 4 μm
– TiN-Lage (optional)
– Ti(C,N)-CVD-Lage aus äquiaxialen Körnern, Korngröße etwa 0,5 μm, Dicke 2 μm
– Verbindung Ti(C,O) + Aluminium
– α-Al₂O₃, 2 μm

Diese Beschichtung wurde verglichen mit einer Beschichtung derselben Dicke, hergestellt gemäß dem Stand der Technik.

– CVD-Ti(C,N) mit äquiaxialen Körnern, Korngröße 0,7 μm, Dicke 4 μm
– Verbindung gemäß dem Stand der Technik
– α + κ-Aluminiumoxid, 2 μm

Vorgang:	Stirnfräsen
Schneidgeschwindigkeit:	300 m/Min.
Vorschub pro Zahn:	0,15 mm/Zähne
Schnittiefe:	2,5 mm
Schnittbreite:	70 mm
Werkzeuggeometrie:	SEKN1203AFTN

Es wurde kein Kühlmittel verwendet.
Die Einsätze wurden nach einer Frässtrecke von 2400 mm untersucht. Wie aus den SEM-Mikroskopaufnahmen, 4A und 4B, zu sehen ist, zeigte der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellte Einsatz einen klar reduzierten Kantenausbruch. Dieser Einsatz zeigte eine Lebensdauer, die um etwa 35% länger war als diejenige des Standes der Technik.
Alle verwendeten Substrate waren kommerzielle Hartmetalle, WC-6 Gew.-%Co, mit einer Härte von etwa HV 1600.

Claims

Beschichteter Hartmetallkörper, welcher ein Hartmetallsubstrat, eine mehrlagige Ti(C,N)-Zwischenlage und eine äußere Al₂O₃-Lage umfaßt, wobei die mehrlagige Ti(C,N)-Zwischenlage eine erste, innere Lage aus kolumnar gekörntem Ti(C,N) und eine zweite, äußere Lage aus äquiaxial gekörntem Ti(C,N) umfaßt, wobei die erste, innere, kolumnar gekörnte Lage näher bei dem Substrat liegt als die zweite, äußere, äquiaxial gekörnte Lage, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Al₂O₃-Lage aus der α-Phase besteht.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 1, wobei zwischen dem Substrat und der ersten, inneren Lage aus kolumnar gekörntem Ti(C,N) eine Verbindungslage, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus TiC, TiN und Ti(C,N), liegt.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 2, wobei zwischen der ersten und der zweiten Lage aus Ti(C,N) eine TiN-Lage liegt.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 1, wobei die mehrlagige Ti(C,N)-Zwischenlage eine erste, innere Lage aus kolumnar gekörntem Ti(C,N) mit einer Kornbreite (W), die dem 0,1- bis 0,5-fachen der Lagendicke entspricht, und einer Länge (L), die dem 0,5- bis 0,8-fachen der gesamten Lagendicke entspricht, und eine zweite, äußere Lage aus äquiaxialen Körnern mit einer Korngröße von 0,2 bis 1,0 μm umfaßt, wobei die Gesamtdicke der Ti(C,N)-Lage 3 bis 5 μm beträgt, wenn der Körper zum Fräsen verwendet wird, und 5 bis 10 μm beträgt, wenn er zum Drehen verwendet wird.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 4, wobei die Dicke der kolumnaren Lage von 2 μm bis zu 90% der Gesamtdicke der mehrlagigen Ti(C,N)-Zwischenlage beträgt.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 1, wobei zwischen der zweiten, äußeren Lage der Ti(C,N)-Multilage und der α-Al₂O₃-Lage eine Lage aus (Ti,Al)(C,O) liegt.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 6, wobei die (Ti,Al)(C,O)-Lage eine Dicke von 0,5 bis 3 μm hat.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 1, wobei die α-Al₂O₃-Lage eine Dicke von 1 bis 4 μm hat, wenn der Körper zum Fräsen verwendet wird, und eine Dicke von 4 bis 10 μm hat, wenn er zum Drehen verwendet wird.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 1, wobei über der α-Al₂O₃-Lage eine ≤ 1 μm dicke Lage aus TiN liegt.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 9, wobei die Dicke der TiN-Lage etwa 1 μm oder weniger beträgt.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 1, wobei das kolumnar gekörnte Ti(C,N) eine Kornbreite (W) hat, die dem 0,1- bis 0,5-fachen der Lagendicke entspricht, und eine Länge (L) hat, die dem 0,5- bis 0,8-fachen der Lagendicke entspricht.
Beschichteter Hartmetallkörper nach Anspruch 11, wobei das äquiaxial gekörnte Ti(C,N) eine Korngröße von 0,2 bis 1,0 μm hat.
Verfahren zum Schneiden von Gußeisen unter Verwendung eines Hartmetallschneideinsatzes, wobei die Verbesserung die Verwendung des Einsatzes nach Anspruch 1 als Einsatz umfaßt.