EP2268843A1 - Beschichtungsverfahren, werkstück oder werkzeug und dessen verwendung - Google Patents

Beschichtungsverfahren, werkstück oder werkzeug und dessen verwendung

Info

Publication number
EP2268843A1
EP2268843A1 EP09731789A EP09731789A EP2268843A1 EP 2268843 A1 EP2268843 A1 EP 2268843A1 EP 09731789 A EP09731789 A EP 09731789A EP 09731789 A EP09731789 A EP 09731789A EP 2268843 A1 EP2268843 A1 EP 2268843A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
workpiece
layer
tool
tii
coating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09731789A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ralf Tabersky
Mirjam Arndt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kennametal Inc
Original Assignee
Kennametal Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kennametal Inc filed Critical Kennametal Inc
Publication of EP2268843A1 publication Critical patent/EP2268843A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/54—Controlling or regulating the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T407/00—Cutters, for shaping
    • Y10T407/19—Rotary cutting tool
    • Y10T407/1904—Composite body of diverse material

Definitions

  • the invention relates to a method for coating a base body made of hard metal, a cermet, steel or ceramic with at least one Tii -X AI X N layer by means of a DC sputtering process. Furthermore, the invention relates to a workpiece or tool and its use, which is coated by the above method.
  • carbide / metal cutting inserts currently produced are coated to make the cutting insert harder and / or more wear resistant.
  • a coating for example, hard materials from the system Ti- Al-N-C are chosen.
  • PVD processes are also used for the coating.
  • a special PVD process is the so-called arc evaporation (arc-PVD).
  • arc-PVD arc evaporation
  • an anode eg chamber wall
  • cathode consisting of the (metallic) coating material
  • a trigger Trigger
  • the temperature at the cathode is so high that the material locally melts and evaporates.
  • the arc moves over the cathode.
  • the vaporized particles are almost completely ionized.
  • TiAIN layers can be produced which have an advantageous (200) texture.
  • sputtering cathode sputtering
  • HIPIMS high-power pulse magnetron sputtering
  • the case supplied power density is so great that the glow discharge occurring already has characteristics of an arc discharge.
  • the HIPIMS uses very high voltages. Since the target is used as a cathode, this process is associated with an increased resuttering effect, resulting in a low deposition rate. Along with this, the growth rate is comparatively low.
  • a tool with a protective layer system has a MeX coating, where Me comprises titanium and aluminum and X is at least one of nitrogen or carbon.
  • the ratio Q1 of the diffraction intensities of the (200) plane to the (111) plane is greater than 1.
  • ⁇ within the layer 1 GPa ⁇ ⁇ ⁇ 6 GPa.
  • an arc vapor deposition or the vapor deposition by means of reactive sputtering is selected.
  • Another object of the present invention is to use tools that are particularly suitable for metalworking.
  • An advantageous embodiment of the method according to the invention provides that the plasma density is increased by means of the hollow cathode effect.
  • the hollow cathode effect can be observed under certain conditions with a glow discharge. During the glow discharge, zones form on the surface of the cathodes, which is referred to as a cathode drop or smoldering seam. If the adjacent cathode surfaces are brought together so closely that these zones overlap, the quasi-neutrality of the plasma is abolished and strong ionization of the gases flowing past these surfaces occurs. According to a further embodiment of the invention, all the reaction gases are passed through a hollow cathode.
  • the hollow cathode discharge is preferably operated permanently in the DC sputtering method according to the invention.
  • magnetic fields are used to increase the plasma density, wherein preferably the magnetic field lines are perpendicular to the substrate surface to be coated. Electrically charged particles moving at a velocity v relative to a magnetic field have the Lorentz force perpendicular to the direction of motion. In a homogeneous magnetic field, the particles move on circular paths, which increases the plasma density.
  • An advantageous embodiment of the workpiece, which is produced by the method according to claim 1, is that in the Tii -X Al x N layer for x 0.5 ⁇ x ⁇ 0.7 applies.
  • a further advantageous embodiment is that the thickness of the Ti 1-X Al x N layer is at most 15 microns, preferably at most 10 microns.
  • Workpieces according to claim 4, which are produced by the method according to claim 1, are particularly suitable for the production of cutting, forming or stamping tools, preferably of indexable inserts, shank tools, in particular of drills or cutters or wear components.
  • Fig. 2 increase the plasma density by additional magnetic fields.
  • a cathode drop or a glow seam 2 is formed at the cathode 1. If the cathode 1 is moved toward one another sufficiently far in the direction of the arrow 3, a zone 4 results, in which the glowing edges overlap. In this area the quasi-neutrality of the plasma is abolished. If a neutral gas 5 is passed through the zone 4, the gas stream 7 is ionized and the plasma 6 is formed.
  • FIG. 1 Another possibility for increasing the plasma density is shown in FIG.
  • the substrate 10 to be coated is penetrated by the perpendicular magnetic field with the magnetic field lines 11. Electrically charged particles 13 are forced due to the effective Lorentz force on circular paths 12, which increases the plasma density.
  • An embodiment according to the invention having a texture coefficient Qi 2.5 and a compressive residual stress of -1.6 GPa achieved a tool life of 3600 mm.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)
  • Drilling Tools (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Grundkörpers aus Hartmetall, einem Cermet, aus Stahl oder aus Keramik mit mindestens einer Ti1-xAIxN-Schicht mittels eines DC-Sputterverfahrens. Ferner betrifft die Erfindung ein Werkstück oder Werkzeug und dessen Verwendung, welches nach dem oben genannten Verfahren beschichtet ist. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, mit dem Beschichtungen erzeugbar sind, die die Vorteile des Sputterverfahrens und des arc-Verfahrens gleichsam verbinden, also eine Beschichtung zu ermöglichen, die eine geringe Rauhigkeit und eine vorteilhafte (200)-Textur aufweist. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Werkstück zu schaffen, welches eine Beschichtung mit den genannten Eigenschaften aufweist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Metallbearbeitung besonders geeignete Werkzeuge zu verwenden. Die Aufgabe, die durch das Verfahren gelöst wird, zeichnet sich dadurch aus, dass zur Erhöhung der Plasmadichten lonisationshilfen verwendet werden.

Description

Beschichtunqsverfahren. Werkstück oder Werkzeug und dessen Verwendung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschichtung eines Grundkörpers aus Hartmetall, einem Cermet, aus Stahl oder aus Keramik mit mindestens einer Tii-XAIXN-Schicht mittels eines DC-Sputterverfahrens. Ferner betrifft die Erfindung ein Werkstück oder Werkzeug und dessen Verwendung, welches nach dem oben genannten Verfahren beschichtet ist.
Die meisten derzeit hergestellten Schneidkörper aus Hartmetall zur/Metallzerspanung werden beschichtet, um den Schneideinsatz härter und/oder verschleißfester zu machen. Als Beschichtung werden beispielsweise Hartstoffe aus dem System Ti- Al-N-C gewählt. Zur Beschichtung werden neben CVD-Verfahren auch PVD-Verfahren eingesetzt.
Ein besonderes PVD-Verfahren ist das sog. Lichtbogenverdampfen (arc-PVD). Zwischen einer Anode (z. B. Kammerwand) und einer Kathode, die aus dem (metallischen) Beschichtungsmaterial besteht, wird unter Zuhilfenahme einer Zϋndhilfe (Trigger) ein Lichtbogen gezündet. Dabei entsteht an der Kathode eine derart hohe Temperatur, dass das Material lokal aufschmilzt und verdampft. Der Lichtbogen bewegt sich dabei über die Kathode. Im Lichtbogen werden die verdampften Teilchen nahezu vollständig ionisiert. Mittels des arc-PVD-Verfahrens sind beispielsweise TiAIN-Schichten erzeugbar, die eine vorteilhafte (200)-Textur aufweisen.
Ein anderes PVD-Verfahren zur Verdampfung des Beschichtungsmaterials, wie es beispielsweise in der DE 10 2005 021 927 A1 allgemein beschrieben wird, ist das sog. Sputtern (Kathodenzerstäubung). Dabei wird ein aus dem Beschichtungsmaterial bestehendes Target mit energiereichen Ionen beschossen, so dass Atome aus dem Festkörper herausgelöst werden und in die Gasphase übergehen. Mittels des Sputterns sind hervorragende Oberflächenqualitäten erzeugbar, insbesondere Oberflächen mit einer geringen Rauigkeit. Ein besonderes Sputter-Verfahren ist das High-Power-Impuls-Magnetron-Sputtering (HIPIMS), welches sich durch eine impulsförmige Zufuhr der elektrischen Leistung auf das als Kathode wirkende Target auszeichnet (vgl. dazu DE 10 2006 017 382 A1 , US 6,296,742). Die dabei zugeführte Leistungsdichte ist so groß, dass die auftretende Glimmentladung bereits Charakteristika einer Bogenentladung aufweist. Beim HIPIMS werden sehr hohe Spannungen verwendet. Da das Target als Kathode verwendet wird, ist dieses Verfahren mit einem erhöhten Resputtering-Effekt verbunden, was zu einer geringen Abscheidungsrate führt. Damit einhergehend ist die Wachstumsgeschwindigkeit vergleichsweise niedrig.
In der EP 10 178870 B1 wird ein Werkzeug mit einem schützenden Schichtsystem offenbart. Das Werkzeug weist ein MeX Beschichtung auf, wobei Me Titan und Aluminium umfasst und X mindestens eines von Stickstoff oder Kohlenstoff ist. Das Verhältnis Q1 der Beugungsintensitäten der (200)-Ebene zur (111 )-Ebene ist größer als 1. Für die Druckspannung σ innerhalb der Schicht gilt 1 GPa ≤ σ ≤ 6 GPa. Als Beschichtungsverfahren wird eine Lichtbogenbedampfung oder die Bedampfung mittels reaktiven Sputterns gewählt.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren anzugeben, mit dem Beschichtungen erzeugbar sind, die die Vorteile des Sputterverfahrens und des arc- Verfahrens gleichsam verbinden, also eine Beschichtung zu ermöglichen, die eine geringe Rauhigkeit und eine vorteilhafte (200)-Textur aufweist.
Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Werkstück zu schaffen, welches eine Beschichtung mit den genannten Eigenschaften aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, zur Metallbearbeitung besonders geeignete Werkzeuge zu verwenden.
Diese Aufgaben werden durch das Verfahren nach Anspruch 1 , durch das hartstoff- beschichtete Werkstück nach Anspruch 6 und durch dessen Verwendung nach Anspruch 9 gelöst. Bei dem Verfahren nach Anspruch 1 werden zur Erhöhung der Plasmadichten loni- sationshilfen verwendet.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht vor, dass die Plasmadichte mittels des Hohlkathodeneffektes erhöht wird. Der Hohlkatho- deneffekt ist unter bestimmten Voraussetzungen bei einer Glimmentladung zu beobachten. Bei der Glimmentladung bilden sich an der Oberfläche der Kathoden Zonen aus, die als Kathodenfall oder Glimmsaum bezeichnet wird. Werden die benachbarten Kathodenoberflächen so nahe zusammengeführt, dass sich diese Zonen überlappen, so wird die Quasineutralität des Plasmas aufgehoben und es entsteht eine starke Ionisierung der an diesen Flächen vorbeiströmenden Gasen. Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden alle Reaktionsgase durch eine Hohlkathode geführt. Vorzugsweise wird bei dem erfindungsgemäßen DC-Sputterverfahren die Hohlkathodenentladung permanent betrieben.
Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass zur Erhöhung der Plasmadichte Magnetfelder verwendet werden, wobei vorzugsweise die Magnetfeldlinien senkrecht auf der zu beschichtenden Substratoberfläche stehen. Auf elektrisch geladene Teilchen, die sich mit einer Geschwindigkeit v relativ zu einem Magnetfeld bewegen, wirkt senkrecht zur Bewegungsrichtung die Lorentzkraft. Bei einem homogenen Magnetfeld bewegen sich die Teilchen auf Kreisbahnen, wodurch sich die Plasmadichte erhöht.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Werkstückes, welches nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt ist, besteht darin, dass in der Tii-XAIXN-Schicht für x 0,5 < x < 0,7 gilt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, dass die Dicke der Ti1-XAIXN- Schicht maximal 15 μm, vorzugsweise maximal 10 μm beträgt. Werkstücke nach Anspruch 4, die nach dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellt sind, eignen sich besonders gut für die Herstellung von Zerspanungs-, Umform- oder Stanzwerkzeugen, vorzugsweise von Wendeschneidplatten, Schaftwerkzeugen, insbesondere von Bohrern oder Fräsern oder von Verschleißbauteilen.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Folgenden anhand der Figuren erläutert. Es zeigen:
Fig. 1a, b Entstehung des Hohlkathodeneffektes,
Fig. 1c Gasstrom durch Hohlkathode,
Fig. 2 Erhöhung der Plasmadichte durch zusätzliche Magnetfelder.
Bei einer Glimmentladung entsteht an der Kathode 1 ein Kathodenfall bzw. ein Glimmsaum 2. Werden den Kathoden 1 genügend weit in Pfeilrichtung 3 aufeinander zu bewegt, entsteht eine Zone 4, in der sich die Glimmsäume überlappen. In diesem Bereich wird die Quasineutralität des Plasmas aufgehoben. Wird ein Neutralgas 5 durch die Zone 4 geleitet, wird der Gasstrom 7 ionisiert und es entsteht das Plasma 6.
Eine andere Möglichkeit zur Erhöhung der Plasmadichte ist in Fig. 2 dargestellt. Das zu beschichtende Substrat 10 wird durch das senkrecht angeordnete Magnetfeld mit den Magnetfeldlinien 11 durchdrungen. Elektrisch geladene Teilchen 13 werden aufgrund der wirkenden Lorentzkraft auf Kreisbahnen 12 gezwungen, wodurch sich die Plasmadichte erhöht.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren bzw. mit Schneideinsätzen, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet wurden, konnten bei Vergleichsversuchen folgende Vorteile festgestellt werden. Beispiel 1
Eckfräsen (Einzahntest) von 42Cr Mo 4V Fräswerkzeugtyp: M680 D63 Z1 Wendeschneidplattenform: XPHT160412 Schnittgeschwindigkeit Vc = 220 m/min Vorschub pro Zahn fz = 0,25 mm Schnitttiefe ap = 2,5 mm Eingriffsbreite ae = 38 mm
Die Standardbeschichtung mit einem Texturkoeffizienten von Qi = 0,4 erreichte einen Standweg von 4000 mm. Demgegenüber erreichte eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Texturkoeffizienten Qi = 1 ,8 und einer Druckeigenspannungen von -1 ,6 GPa einen Standweg von 7000 mm.
Beispiel 2
Eckfräsen(Einzahntest) von X 5CrNi 18-10 Fräswerkzeugtyp: M680 D63 Z1 Wendeschneidplattenform: XPHT160412 Anstellwinkel : 90°
Schnittgeschwindigkeit Vc = 100 m/min Vorschub pro Zahn fz = 0,11 mm Schnitttiefe ap = 2,5 mm Eingriffsbreite ae = 35 mm
Die Standardbeschichtung mit einem Texturkoeffizienten von Qi = 0,8 erreichte einen Standweg von 1700 mm. Mit einer erfindungsgemäßen Beschichtung, die einen Texturkoeffizienten Qi = 2,67 sowie eine Druckeigenspannungen von -1 ,8 GPa aufweist, wurde ein Standweg von 2800 mm erreicht. Beispiel 3
Eckfräsen(Einzahntest) von X 5CrNi 18-10 Fräswerkzeugtyp: M680 D80 Z1 Wendeschneidplattenform: XPHT160412 Anstellwinkel : 90°
Schnittgeschwindigkeit Vc = 250 m/min Vorschub pro Zahn fz = 0,15 mm Schnitttiefe ap = 2,5 mm Eingriffsbreite ae = 24 mm
Die Standardbeschichtung mit einem Texturkoeffizienten von Qi = 0,6 erreichte einen Standweg von 2400 mm. Eine erfindungsgemäße Ausführungsform mit einem Texturkoeffizienten Qi = 2,5 und einer Druckeigenspannungen von -1 ,6 GPa erreichte einen Standweg von 3600 mm.
Beispiel 4
Eckfräsen(Einzahntest) von CK 45 Fräswerkzeugtyp: M680 D80 Z1 Wendeschneidplattenform: XPHT160412 Anstellwinkel : 90°
Schnittgeschwindigkeit Vc = 280 m/min Vorschub pro Zahn fz = 0,25 mm Schnitttiefe ap = 2,5 mm Eingriffsbreite ae = 44 mm
Die Standardbeschichtung mit einem Texturkoeffizienten von Qi = 0,6 erreichte einen
Standweg von 5400 mm. Eine erfindungsgemäße Ausfϋhrungsform mit einem Texturkoeffizienten Qi = 2,5 und einer Druckeigenspannungen von -1 ,5 GPa erreichte einen Standweg von 7400 mm.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Beschichtung eines Grundkörpers aus Hartmetall, einem Cer- met, aus Stahl oder aus Keramik mit mindestens einer Tii-XAIXN-Schicht mittels eines DC-Sputterverfahrens, dadu rch geken nzeich net, dass zur Erhöhung der Plasmadichten lonisationshilfen verwendet werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Plasmadichte mittels des Hohlkathodeneffektes erhöht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass alle Reaktionsgase durch eine Hohlkathode geführt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch ein DC- Sputterverfahren, bei dem die Hohlkathodenentladung permanent betrieben wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Plasmadichte Magnetfelder verwendet werden, wobei vorzugsweise die Magnetfeldlinien senkrecht auf der zu beschichtenden Substratoberfläche stehen.
6. Hartstoffbeschichtetes Werkstück oder Werkzeug mit einem Grundkörper aus einem Hartmetall, einem Cermet, aus Stahl oder aus Keramik und mindestens einer Tii-XAIXN-Schicht, die einen QrQuotient > 1 aufweist, wobei Qi das Verhältnis der Beugungsintensitäten von I (200) zu 1(111 ) definiert, welche den (200)-Gitterebenen bzw. den (111 )-Gitterebenen bei der Röntgenbeugung des Materials unter Benutzung der δ-2θ-Methode zuzuordnen sind, dadu rch geken nze ich net, dass diese durch DC-Sputtern hergestellte Schicht eine Druckeigenspannung von -1 GPa bis -2 GPa besitzt.
7. Werkstück oder Werkzeug nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Tii-xAlχN-Schicht 0,5 < x < 0,7 beträgt.
8. Werkstück oder Werkzeug nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Tii-XAIXN-Schicht maximal 15 μm, vorzugsweise maximal
10 μm beträgt.
9. Verwendung des Werkstückes oder Werkzeuges nach einem der Ansprüche 6 bis 8 für die Herstellung von Zerspanungs-, Umform- oder Stanzwerkzeugen, vorzugsweise von Wendeschneidplatten, Schaftwerkzeugen, dabei insbesondere von Bohrern oder Fräsern oder von Verschleißbauteilen.
EP09731789A 2008-04-17 2009-04-07 Beschichtungsverfahren, werkstück oder werkzeug und dessen verwendung Withdrawn EP2268843A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008019202A DE102008019202A1 (de) 2008-04-17 2008-04-17 Beschichtungsverfahren , Werkstück oder Werkzeug und dessen Verwendung
PCT/EP2009/002537 WO2009127344A1 (de) 2008-04-17 2009-04-07 Beschichtungsverfahren, werkstück oder werkzeug und dessen verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP2268843A1 true EP2268843A1 (de) 2011-01-05

Family

ID=40718798

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP09731789A Withdrawn EP2268843A1 (de) 2008-04-17 2009-04-07 Beschichtungsverfahren, werkstück oder werkzeug und dessen verwendung

Country Status (11)

Country Link
US (1) US8702912B2 (de)
EP (1) EP2268843A1 (de)
JP (1) JP2011517733A (de)
KR (1) KR20100135806A (de)
CN (1) CN101981222A (de)
BR (1) BRPI0910657A2 (de)
CA (1) CA2716619A1 (de)
DE (1) DE102008019202A1 (de)
MX (1) MX2010011294A (de)
RU (1) RU2010146622A (de)
WO (1) WO2009127344A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117548703A (zh) * 2024-01-12 2024-02-13 山东建筑大学 一种仿生圆鳞结构微织构刀具及加工方法

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101635488B1 (ko) * 2010-03-29 2016-07-01 쿄세라 코포레이션 절삭 공구
US8409702B2 (en) * 2011-02-07 2013-04-02 Kennametal Inc. Cubic aluminum titanium nitride coating and method of making same
TR201910575T4 (tr) * 2011-09-19 2019-08-21 Lamina Tech Sa Kaplamali kesme takimi
JP6093363B2 (ja) * 2011-09-30 2017-03-08 セメコン アーゲー Ｈｉｐｉｍｓを用いた基材のコーティング
DE102012107163A1 (de) * 2012-08-03 2014-05-15 INI Coatings Ltd. Verfahren zur Beschichtung eines Substrats mittels Hochenergieimpulsmagnetronsputtern
US9103036B2 (en) 2013-03-15 2015-08-11 Kennametal Inc. Hard coatings comprising cubic phase forming compositions
DE102013104254A1 (de) 2013-04-26 2014-10-30 Walter Ag Werkzeug mit CVD-Beschichtung
DE102013210155A1 (de) 2013-05-31 2014-12-04 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zum Abscheiden einer transparenten, elektrisch leitfähigen Metalloxidschicht
US9168664B2 (en) 2013-08-16 2015-10-27 Kennametal Inc. Low stress hard coatings and applications thereof
US9896767B2 (en) 2013-08-16 2018-02-20 Kennametal Inc Low stress hard coatings and applications thereof
DE102014103220A1 (de) 2014-03-11 2015-09-17 Walter Ag TiAIN-Schichten mit Lamellenstruktur
DE102014207454B4 (de) * 2014-04-17 2018-07-26 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Vorrichtung zur Ausbildung einer Beschichtung auf einer Substratoberfläche
US9994958B2 (en) * 2016-01-20 2018-06-12 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Coating, cutting tool, and method of manufacturing coating
KR102064172B1 (ko) * 2017-09-01 2020-01-09 한국야금 주식회사 내마모성과 인성이 우수한 경질피막

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE65265T1 (de) * 1987-08-26 1991-08-15 Balzers Hochvakuum Verfahren zur aufbringung von schichten auf substraten und vakuumbeschichtungsanlage zur durchfuehrung des verfahrens.
DE4007523A1 (de) * 1990-03-09 1991-09-12 Karl Marx Stadt Tech Hochschul Vorrichtung zur plasmagestuetzten abscheidung von hartstoffschichtsystemen
US5346600A (en) * 1992-08-14 1994-09-13 Hughes Aircraft Company Plasma-enhanced magnetron-sputtered deposition of materials
DE4228499C1 (de) * 1992-09-01 1993-10-07 Dresden Vakuumtech Gmbh Verfahren und Einrichtung zur plasmagestützten Beschichtung von Substraten
JP3016703B2 (ja) * 1995-01-31 2000-03-06 日立ツール株式会社 被覆硬質部材
JP3229947B2 (ja) * 1996-04-26 2001-11-19 日立ツール株式会社 表面被覆スローアウェイインサート
JP3382781B2 (ja) * 1996-06-05 2003-03-04 日立ツール株式会社 多層被覆硬質工具
SE9704607D0 (sv) 1997-12-09 1997-12-09 Chemfilt R & D Ab A method and apparatus for magnetically enhanced sputtering
CZ301516B6 (cs) * 1997-09-12 2010-03-31 Oerlikon Trading Ag, Truebbach Nástroj s ochranným vrstvovým systémem a zpusob jeho výroby
WO1999014392A1 (de) 1997-09-12 1999-03-25 Balzers Aktiengesellschaft Tool with tool body and protective layer system
WO1999014391A1 (en) * 1997-09-12 1999-03-25 Balzers Aktiengesellschaft Tool with protective layer system
JPH11131215A (ja) * 1997-10-29 1999-05-18 Hitachi Tool Eng Ltd 被覆硬質工具
JP3476749B2 (ja) * 2000-06-14 2003-12-10 東芝タンガロイ株式会社 硬質膜被覆超高温高圧焼結体
CA2531028C (en) * 2003-06-27 2009-07-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Surface-coated high hardness material for tool
JP4468302B2 (ja) 2003-09-12 2010-05-26 日鉱金属株式会社 スパッタリングターゲット及び同ターゲットの表面仕上げ方法
DE102004015230B4 (de) * 2004-03-29 2007-07-05 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren und Vorrichtung zum Intensivieren einer gepulsten Magnetronentladung
CN100482854C (zh) 2005-01-27 2009-04-29 中华映管股份有限公司 磁控溅射制造工艺
DE102005021927A1 (de) 2005-05-12 2006-11-16 Fette Gmbh Legierter Körper als Target für das PVD-Verfahren, Verfahren zur Herstellung des legierten Körpers und PVD-Verfahren mit dem legierten Körper
DE102006017382A1 (de) 2005-11-14 2007-05-16 Itg Induktionsanlagen Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Beschichten und/oder zur Behandlung von Oberflächen
DE102006019000A1 (de) * 2006-04-25 2007-12-13 Vtd Vakuumtechnik Dresden Gmbh Einrichtung und Verfahren zur plasmagestützten Abscheidung von Hartstoffschichten
US8277958B2 (en) * 2009-10-02 2012-10-02 Kennametal Inc. Aluminum titanium nitride coating and method of making same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO2009127344A1 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117548703A (zh) * 2024-01-12 2024-02-13 山东建筑大学 一种仿生圆鳞结构微织构刀具及加工方法
CN117548703B (zh) * 2024-01-12 2024-03-12 山东建筑大学 一种仿生圆鳞结构微织构刀具及加工方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110020079A1 (en) 2011-01-27
RU2010146622A (ru) 2012-05-27
CN101981222A (zh) 2011-02-23
WO2009127344A1 (de) 2009-10-22
US8702912B2 (en) 2014-04-22
MX2010011294A (es) 2010-11-09
CA2716619A1 (en) 2009-10-22
KR20100135806A (ko) 2010-12-27
BRPI0910657A2 (pt) 2015-09-22
JP2011517733A (ja) 2011-06-16
DE102008019202A1 (de) 2009-10-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2268843A1 (de) Beschichtungsverfahren, werkstück oder werkzeug und dessen verwendung
DE102005063537B4 (de) Hartstoff - Schichtsystem
EP0925386B1 (de) Verschleissschutz-beschichtetes werkstück
DE3117299C2 (de)
EP3215651B1 (de) Pvd verfahren zur herstellung eines schneidwerkzeugs mit mehrlagiger beschichtung
EP2566997B1 (de) Pvd-hybridverfahren zum abscheiden von mischkristallschichten
EP1627094B1 (de) Werkstück mit alcr-haltiger hartstoffschicht
EP3056587B1 (de) VHM-Schaftfräser mit TiAlN-ZrN-Beschichtung
DE19518781C1 (de) Vakuumbeschichteter Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102004005934B4 (de) Hartfilm, Herstellungsverfahren dafür und Target zur Hartfilmherstellung
EP2880199A1 (de) Tialn-beschichtetes werkzeug
CH686767A5 (de) Beschichtetes Werkzeug und dessen Verwendung.
DE102014104672A1 (de) Beschichtetes Schneidwerkzeug und Verfahren zu seiner Herstellung
EP3929325A1 (de) Verfahren zur herstellung einer beschichtungsquelle zur physikalischen gasphasenabscheidung von crtan, sowie dadurch hergestellte crta beschichtungsquelle
EP3017079B2 (de) Verfahren zur herstellung von tixsi1-xn schichten
CH681083A5 (de)
WO2024068155A1 (de) Verfahren zur beschichtung eines werkzeugteils eines spanabhebenden werkzeugs
DE102022124181A1 (de) Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Körpers sowie beschichteter Körper erhältlich gemäß dem Verfahren
Kurapov et al. Ti x Si 1-x N layers and their production
DE102012024638A1 (de) Werkzeug zur spanenden Bearbeitung von Werkstücken und Verfahren zum Beschichten von Substratkörpern

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20100915

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO SE SI SK TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: AL BA RS

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20161101