WO2007140888A1 - Beschichtetes werkzeug mit geometrisch bestimmter schneide - Google Patents

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WO2007140888A1
WO2007140888A1 PCT/EP2007/004634 EP2007004634W WO2007140888A1 WO 2007140888 A1 WO2007140888 A1 WO 2007140888A1 EP 2007004634 W EP2007004634 W EP 2007004634W WO 2007140888 A1 WO2007140888 A1 WO 2007140888A1
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WO
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layer
tool according
coated tool
cover
base layer
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Application number
PCT/EP2007/004634
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Inventor
Werner Kölker
Oliver Gerent
Uwe Schunk
Rainer Cremer
Jürgen Balzereit
Oliver Lemmer
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Fette Gmbh
Cemecon Ag
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Publication date
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    • 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
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to a coated tool with geometrically defined cutting edge according to claim 1.
  • the wear resistance of cutting tools is known to be increased by applying hard material layers by means of the so-called PVD or CVD method.
  • EP 0 413 853 describes a TiCN layer which, by incorporating carbon in a TiN layer, leads to an increase in the hardness of the coating and thus enables greater tool life.
  • Such a layer can be produced by means of the low-voltage arc method, which results in relatively smooth layer surfaces. Nevertheless, the surface roughness existing from the manufacture of the basic tool, e.g. obtained after a grinding process, even after coating, because the applied layers do not flatten the roughness peaks, but depict.
  • EP 0 496 053 discloses another possibility for increasing the hardness of coatings by incorporating aluminum in a TiN layer. In this way, a TiAlN layer is formed.
  • the TiAlN layer leads to an increased amount of standstill of the coated tools, not only by the greater layer hardness, but also by the fact that a reduction of the thermally induced oxidation wear results.
  • the cause is the formation of amorphous aluminum oxide layers due to the Al content of the applied material. Due to the very different melting points of titanium and aluminum, the low-voltage arc method is not used for the production of these layers; instead, an arc arc discharge is used.
  • droplets develop in the coating, which lead to a higher layer roughness in comparison to a layer produced by means of low-voltage arc processes.
  • a large part of the droplets consists of metallically pure titanium-aluminum and is therefore very soft.
  • the droplets usually have a poor connection to the layer and therefore fall under load from the layer out, resulting in a hole defect. This further increases the layer roughness. Mechanical smoothing of the layer before use of the tool would not improve the surface quality of the layer, since the resulting holes are preserved.
  • Threading tools such as taps and thread formers, experience during their use a torque generated by the cutting force, which is significantly influenced by the surface roughness of the tool. Therefore, a relatively larger layer roughness can lead to an increase in the torque, although theoretically the layer has a lower coefficient of friction for the friction partner, ie for the machined workpiece material.
  • run-in phase The roughening of the roughness peaks in the initial phase of the use of the threading tool is referred to as run-in phase.
  • a particularly hard and wear-resistant layer causes a relatively long break-in period relatively high torques.
  • Individual differences in the surface roughness of otherwise similar tools also lead to an undesirable statistical process variation in series production, which impairs the automatic process monitoring frequently used in practice.
  • TiAlN layers produced by means of arc arcing are less suitable for the coating of threading tools due to the roughness values described above and their causes established in the method.
  • a soft cover layer with dry lubrication method as it is known per se and based on molybdenum disulfide is created or a reibvermindernde multicomponent cover layer based on carbons embedded in carbon, as described for example in DE 44 21 144, the tool behavior in not significantly improve this point.
  • the relatively soft layers are quickly removed when using the tool and their effect is only at the beginning, but not available over the duration of the tool insert.
  • a sputtering-based coating process seems to be suitable for solving the problem discussed.
  • Sputtering is characterized by low film roughnesses in the absence of defects such as the droplets. Nevertheless, a high-hardness, highly wear-resistant coating produced by means of sputtering will also lead to a prolonged running-in phase of the tool.
  • the invention has for its object to provide a coated tool with geometrically defined cutting edge, which is coated with high hardness, highly wear resistant hard coatings, in particular threading tools, such as taps and thread formers without it by the intentionally high wear resistance of the hard coatings to an extension of the Smoothing the layer conditioned run-in phase of the tool comes.
  • a cover layer likewise made of hard material is applied to the at least one base layer of highly wear-resistant and hard-hard material, which, however, has a lower hardness than the base layer.
  • the cover layer which is relatively softer than the base layer, is flattened much faster than the hard base layer.
  • the cover layer has sufficient wear resistance so as not to be completely removed from the surface after a short time. Rather, in the invention, the relatively softer hard material cover layer remains due to their wear resistance in the recesses of the surface structure of the hard material base layer as soon as the run-in phase is completed.
  • the effect described in the tool according to the invention is particularly effective when the layer thickness of the cover layer is not substantially smaller than the average surface roughness Rz of the base layer.
  • the layer thickness of the cover layer is preferably in the range from 0.3 to 3 Rz, preferably from 1 to 1.5 Rz.
  • a smoothing of the coating can also be achieved before the first use by targeted processing of the coated surface. For example, it is possible to remove the roughness peaks by means of a mechanical smoothing method, for example by a brushing or a blasting method. Also conceivable are other surface smoothing methods, such as chemically or electrochemically assisted polishing. Nevertheless, such a process can not usually produce the same smoothing structure that results when the tool is used.
  • the invention is in no way limited to the previously mentioned layers.
  • all conventional hard material layers are suitable as base layers and cover layers, if they otherwise satisfy the claimed conditions, in particular layers with a composition selected from metals of the 4-6 group of the Periodic Table (IUPAC Standard 1988), Al and Si and non-metals from the group B, C, N, O.
  • a coating method for the tool according to the invention is preferably the cathode sputtering (sputtering) into consideration, but also the other mentioned methods can be used. However, they should not lead to the negative effects described above, as they have been mentioned in the example of Droplets.
  • both layers are produced in succession by means of the same coating process in a single process.
  • a PVD system which preferably operates on the principle of magnetron sputtering.
  • droplet-free layers of virtually any composition can be applied by using alloyed or compounded targets.
  • the hardness of the layers can be adjusted by varying the process parameters. So increases a higher bias voltage at the substrate, at otherwise same conditions, the hardness.
  • the substrate temperatures must be kept low, for example, below 500 0 C, so that HSS retains its hardness. All hardness values of the layers in this document are given in HV. This refers to the Vickers hardness test. Since thin films were measured, a low test force of 50 grams was used to avoid any influence of the substrate.
  • a TiAlN covering layer was produced instead of a TiN covering layer.
  • the cover layer was made considerably softer than the underlying TiAlN base layer. This design also proved to be expedient in that the scattering of the maximum torques ranged from 8.5 to 9.2 Nm.
  • Fig. 1 shows a section through a coated tool according to the invention before use.
  • FIG. 2 shows the illustration according to FIG. 1 after smoothing.
  • a tool such as a thread former, has a tool base substrate 10.
  • a base layer 12 of a high-hardness, highly wear-resistant hard material is applied, for example by sputtering or another known coating method.
  • a cover layer 14 is applied, as is apparent from the illustration in Fig. 1.
  • the cover layer 14 also consists of a hard material, but is slightly softer than the base layer 12th
  • the surface roughness of the substrate 10 is imaged through the base layer 12 and its surface roughness is again imaged by the cover layer 14.
  • the cover layer 14 there is a removal of the cover layer 14 up to the level of the tips of the base layer 12.
  • the cover layer remains in the recesses of the base layer. Both layers 12, 14 are then removed uniformly together.
  • the smoothed cover layer 14 is designated by 16 in FIG.

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Abstract

Beschichtetes Werkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide mit mindestens einer Schicht aus hochverschleißfestem Hartstoff, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Hartstoffschicht (Grundschicht (12)) mindestens eine Deckschicht (14) aus Hartstoff aufgebracht ist, die im Vergleich zur Grundschicht im Einsatz schneller einglättet.

Description

Beschichtetes Werkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide
Die Erfindung bezieht sich auf ein beschichtetes Werkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide nach dem Patentanspruch 1.
Die Verschleißbeständigkeit von Zerspanungswerkzeugen wird bekanntlich durch Auftragen von Hartstoffschichten mittels des sogenannten PVD- oder CVD-Verfahrens gesteigert. In der EP 0 413 853 ist eine TiCN-Schicht beschrieben, die durch Einlagerung von Kohlenstoff in eine TiN-Schicht zu einer Härtesteigerung der Beschichtung führt und so größere Standmengen des Werkzeugs ermöglicht. Eine derartige Schicht ist mit Hilfe des Niedervoltbogenverfahrens herstellbar, welches relativ glatte Schichtoberflächen zur Folge hat. Dennoch bleibt die aus der Herstellung des Grundwerkzeugs vorhandene Oberflächenrauhigkeit, z.B. nach einem Schleifprozeß, auch nach dem Beschichten erhalten, da die aufgetragenen Schichten die Rauheits spitzen nicht einglätten, sondern abbilden.
In EP 0 496 053 ist eine andere Möglichkeit zur Steigerung der Härte von Beschichtungen durch Einlagerung von Aluminium in eine TiN-Schicht bekannt geworden. Auf diese Weise wird eine TiAlN-Schicht gebildet. Die TiAlN-Schicht führt zu einer erhöhten Standmenge der beschichteten Werkzeuge, und zwar nicht nur durch die größere Schichthärte, sondern auch dadurch, daß sich eine Reduzierung des thermisch induzierten Oxidations Verschleißes ergibt. Ursache ist die Bildung amorpher Aluminium- Oxid- Schichten aufgrund des Al-Gehaltes des aufgetragenen Materials. Aufgrund der stark unterschiedlichen Schmelzpunkte von Titan und Aluminium kommt für die Herstellung dieser Schichten das Niedervolt- bogenverfahren nicht zur Anwendung, vielmehr wird eine Arc- Bogenentladung verwendet. Bei diesem Verfahren entstehen in der Beschichtung sogenannte Droplets (Tröpfchen), die zu einer höheren Schichtrauhigkeit führen im Vergleich zu einer mittels Niedervoltbogenverfahren hergestellten Schicht. Ein großer Teil der Droplets besteht aus metallisch reinem Titan-Aluminium und ist daher sehr weich. Außerdem haben die Droplets in der Regel eine schlechte Anbindung an die Schicht und fallen daher bei Belastung aus der Schicht heraus, was zu einem Lochdefekt führt. Dieser erhöht die Schichtrauhigkeit weiter. Auch ein mechanisches Glätten der Schicht vor dem Einsatz des Werkzeugs würde zu keiner Verbesserung der Schichtoberflächenqualität führen, da die entstandenen Löcher erhalten bleiben.
Gewindewerkzeuge, wie Gewindebohrer und Gewindeformer, erfahren während ihres Einsatzes ein durch die Schnittkraft erzeugtes Drehmoment, welches durch die Oberflächenrauhigkeit des Werkzeugs erheblich beeinflußt wird. Daher kann eine relativ gesehen größere Schichtrauhigkeit zu einer Erhöhung des Drehmoments führen, obwohl theoretisch die Schicht zum Reibpartner, also zum zerspanten Werkstückmaterial, einen niedrigeren Reibbeiwert besitzt.
Das Einglätten der Rauheitsspitzen in der Anfangsphase des Einsatzes des Gewindewerkzeugs wird als Einlaufphase bezeichnet. Eine besonders harte und verschleißfeste Schicht verursacht eine relativ lange Einlaufphase mit relativ hohen Drehmomenten. Individuelle Unterschiede in der Oberflächenrauhigkeit von ansonsten gleichartigen Werkzeugen fuhren darüber hinaus zu einer unerwünschten statistischen Prozeß- Schwankung in der Serienfertigung, was die in der Praxis häufig eingesetzte automatische Prozeßüberwachung beeinträchtigt.
Mittels Arc-Bogenentladung erzeugte TiAlN-Schichten sind aufgrund der oben geschilderten Rauhigkeitswerte und deren im Verfahren begründeten Ursachen weniger geeignet für die Beschichtung von Gewindewerkzeugen. Auch kann eine weiche Deckschicht mit Trockenschmierverfahren, wie sie an sich bekannt ist und auf der Basis von Molybdändisulfid erstellt wird oder eine reibvermindernde Mehrkomponentendeckschicht auf der Basis von in Kohlenstoff eingelagerten Karbiden, wie sie beispielsweise in der DE 44 21 144 beschrieben wird, das Werkzeugverhalten in diesem Punkt nicht wesentlich verbessern. Die relativ weichen Schichten werden beim Einsatz des Werkzeugs schnell abgetragen und ihre Wirkung steht nur zu Anfang, aber nicht über die Dauer des Werkzeugseinsatzes zur Verfügung.
Ein auf der Kathodenzerstäubung beruhendes Beschichtungsverfahren (Sputtern) scheint zur Lösung des besprochenen Problems geeignet. Das Sputtern zeichnet sich durch niedrige Schichtrauhigkeiten aus bei Abwesenheit von Defekten, wie beispielsweise den Droplets. Dennoch wird auch eine mittels Sputtern erzeugte hochharte, hochverschleißfeste Beschichtung zu einer verlängerten Einlaufphase des Werkzeugs führen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein beschichtetes Werkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide zu schaffen, das mit hochharten, hochverschleißbeständigen Hartstoffschichten beschichtet ist, insbesondere Gewindewerkzeuge, wie Gewindebohrer und Gewindeformer, ohne daß es durch die gewollt hohe Verschleißfestigkeit der Hartstoffschichten zu einer Verlängerung der durch das Einglätten der Schicht bedingten Einlaufphase des Werkzeugs kommt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäß beschichteten Werkzeug ist auf die mindestens eine Grundschicht aus hochverschleißfestem und hochhartem Hartstoff eine Deckschicht ebenfalls aus Hartstoff aufgebracht, welche jedoch eine geringere Härte als die Grundschicht aufweist. Die Deckschicht, die relativ gesehen weicher ist als die Grundschicht, ist wesentlich schneller eingeglättet als die harte Grundschicht. Andererseits weist die Deckschicht eine ausreichende Verschleißfestigkeit auf, um nicht nach kurzer Zeit gänzlich von der Oberfläche abgetragen zu sein. Vielmehr verbleibt bei der Erfindung die relativ weichere Hartstoff-Deckschicht aufgrund ihrer Verschleißfestigkeit in den Vertiefungen der Oberflächenstruktur der Hartstoff-Grundschicht sobald die Einlaufphase beendet ist. Die stehengebliebenen Anteile der Hartstoff- Deckschicht füllen die Vertiefungen in der Oberflächenrauheit der Hartstoff- Grundschicht auf und führen zu einer deutlichen Glättung der beschichteten Werkzeugoberfläche. Beim ersten Einsatz des erfindungsgemäßen Werkzeugs kommt es daher in der Einlaufphase nicht zu erhöhten Reibwerten und sich daraus ergebenen erhöhten Drehmomentwerten. Daher lassen sich Werkzeuge nach der Erfindung durch bekannte Verfahren der Prozeßkontrolle überwachen.
Besondere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Hierzu sei insbesondere herausgehoben, daß der beschriebene Effekt beim erfindungsgemäßen Werkzeug insbesondere dann wirksam in Erscheinung tritt, wenn die Schichtdicke der Deckschicht nicht wesentlich kleiner ist als die mittlere Oberflächenrauhigkeit Rz der Grundschicht. Vorzugsweise liegt die Schichtdicke der Deckschicht im Bereich von 0,3 bis 3 Rz, vorzugsweise von 1 bis 1,5 Rz.
Eine Glättung der Beschichtung läßt sich auch vor dem ersten Einsatz durch eine gezielte Bearbeitung der beschichteten Oberfläche erzielen. Beispielsweise ist es möglich, die Rauheitsspitzen mittels eines mechanischen Glättungsverfahrens abzutragen, beispielsweise durch ein Bürst- oder ein Strahlverfahren. Denkbar sind auch andere die Oberfläche glättende Verfahren, beispielsweise chemisch oder elektrochemisch unterstütztes Polieren. Dennoch läßt sich in der Regel durch ein solches Verfahren nicht die gleiche Glättungsstruktur wirtschaftlich erzeugen, die sich beim Einsatz des Werkzeugs ergibt.
Nach der Einlaufphase erfolgt ein gleichmäßiger Abtrag der am Schichtaufbau beteiligten Schichten ohne weitere signifikante Veränderung der Oberflächenrauhigkeit bis zum vollständigen Verschleiß der Gesamtschicht. Die Verschleißfestigkeit wird dabei von der hochharten Hartstoff- Grundschicht dominiert, die damit standzeitbestimmend ist, ohne den negativen Effekt einer verlängerten Einlaufphase.
Die Erfindung ist keinesfalls beschränkt auf die bisher genannten Schichten. So sind als Grund- und Deckschichten alle üblichen Hartstoffschichten geeignet, wenn sie ansonsten den beanspruchten Bedingungen genügen, im besonderen Schichten mit einer Zusammensetzung ausgewählt aus Metallen der 4-6 Gruppe des Periodensystems (IUPAC Norm 1988), Al und Si und Nichtmetallen aus der Gruppe B, C, N, O.
Als Beschichtungsverfahren für das erfindungsgemäße Werkzeug kommt bevorzugt das Kathodenzerstäuben (Sputtern) in Betracht, wobei jedoch auch die anderen erwähnten Verfahren eingesetzt werden können. Sie sollen jedoch nicht zu den beschriebenen negativ sich auswirkenden Erscheinungen führen, wie sie am Beispiel der Droplets erwähnt worden sind. Vorteilhafterweise werden beide Schichtlagen mittels des gleichen Beschichtungsverfahrens in einem Prozeß nacheinander hergestellt.
Besonders bevorzugt ist das Aufbringen beider Schichten unmittelbar hintereinander in einer PVD-Anlage, die bevorzugt nach dem Prinzip des Magnetronzerstäubens arbeitet. So lassen sich droplet-freie Schichten nahezu jeder Zusammensetzung aufbringen, indem legierte oder aus unterschiedlichen Materialien zusammengesetzte Targets verwendet werden. Die Härte der Schichten kann durch Variation der Prozessparameter eingestellt werden. So erhöht eine höhere Bias-Spannung am Substrat, bei sonst gleichen Bedingungen, die Härte. Die Substrattemperaturen müssen dabei niedrig gehalten werden, beispielsweise unter 5000C, so dass HSS seine Härte behält. Alle Härtewerte der Schichten in dieser Schrift werden in HV angegeben.. Dies bezieht sich auf die Härteprüfung nach Vickers. Da dünne Schichten gemessen wurden, wurde mit einer niedrigen Prüfkraft von 50 Gramm gemessen um einen Einfluss des Substrates zu vermeiden.
Nachstehend zwei Beispiele für ein erfindungsgemäßes Werkzeug:
Beispiel 1
Verglichen wurde das Einsatzverhalten von Gewindebohrern MIO x 1,5 mm beim Schneiden von Durchgangsgewinden in Vergütungsstahl 1.7225 mit einer mittels Sputtem hergestellten, hoch verschleißfesten TiAlN- Beschichtung mit und ohne Hartstoff-Deckschicht. Als Deckschicht wurde TiN gewählt. Die Schichthärte der TiAlN-Schicht lag bei 3000 - 3500 HV und die Härte der TiN-Deckschicht bei 2000 - 2400 HV. Es wurden die beim Schneiden der Gewinde auftretenden und auf die Werkzeuge wirkenden Drehmomente gemessen. Die Werkzeuge ohne Deckschicht durchliefen ein Drehmomentmaximum im Bereich von 9 - 11 Nm während der ersten 800 gefertigten Gewinde, was mit der Einglättung der Schicht korrelierte. Ähnlich hohe Werte zeigten Werkzeuge mit einer zu dünnen TiN-Deckschicht. Demgegenüber zeigten die maximalen Drehmomente bei dem erfindungsgemäß ausgeführten Werkzeugen mit zusätzlicher TiN-Deckschicht in dem Stadium ein deutlich eingeengtes Streuband zwischen 8 - 8,8 Nm mit einem erheblich weniger stark ausgeprägtem Drehmoment-Maximum. Beispiel 2
In einem weiteren Versuch wurde statt einer TiN-Deckschicht eine TiAlN- Deckschicht hergestellt. Durch geeignete Variation der Prozeßparameter während einer Beschichtung durch das Sputter- Verfahren wurde die Deckschicht erheblich weicher als die darunter befindliche TiAlN- Grundschicht hergestellt. Auch diese Ausführung erwies sich als zielführend, indem die Streuung der maximalen Drehmomente im Bereich von 8,5 - 9,2 Nm lagen.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert werden.
Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch ein beschichtetes Werkzeug nach der Erfindung vor dem Einsatz.
Fig. 2 zeigt die Darstellung nach Fig. 1 nach dem Einglätten.
Ein Werkzeug, beispielsweise ein Gewindeformer, weist ein Werkzeuggrundsubstrat 10 auf. Auf die Oberfläche des Grundsubstrats 10 ist eine Grundschicht 12 aus einem hochharten, hochverschleißfesten Hartstoff aufgetragen, beispielsweise durch Sputtern oder ein anderes bekanntes Beschichtungsverfahren. Auf die Grundschicht 12 ist eine Deckschicht 14 aufgetragen, wie sich aus der Darstellung in Fig. 1 ergibt. Die Deckschicht 14 besteht ebenfalls aus einem Hartstoffmaterial, ist jedoch etwas weicher als die Grundschicht 12.
Wie erkennbar, wird die Oberflächenrauhigkeit des Substrats 10 durch die Grundschicht 12 hindurch abgebildet und deren Oberflächenrauhigkeit wird wiederum durch die Deckschicht 14 abgebildet. Während der Einlaufphase kommt es zu einem Abtrag der Deckschicht 14 bis in Höhe der Spitzen der Grundschicht 12. Die Deckschicht verbleibt dabei in den Vertiefungen der Grundschicht. Beide Schichten 12, 14 werden anschließend zusammen gleichmäßig abgetragen. Die geglättete Deckschicht 14 ist in Figur 2 mit 16 bezeichnet.

Claims

Ansprüche:
1. Beschichtetes Werkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide mit mindestens einer Schicht aus hochverschleißfestem Hartstoff, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Hartstoffschicht (12) (Grundschicht) mindestens eine Deckschicht (14) aus Hartstoff aufgebracht ist, die im Vergleich zur Grundschicht im Einsatz schneller einglättet.
2. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hartstoff der Deckschicht eine geringere Härte als die Grundschicht aufweist.
3. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 2, wobei der Härteunterschied zwischen Grund- und Deckschicht 200 bis 2500 HV, vorzugsweise 500 bis 2000 HV, besonders bevorzugt 1000 bis 1500 HV beträgt.
4. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht (12) eine Mikrohärte von 2500 bis 5000 HV, vorzugsweise 3000 bis 4000 HV aufweist und die Deckschicht (14) eine Mikrohärte von 1500 bis 2800 HV, vorzugsweise 2000 bis 2500 HV aufweist.
5. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck- und Grundschicht hochverschleißfeste PVD-Schichten sind.
6. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck- und Grundschicht metallische Hartstoffschichten sind.
7. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht eine TiAlN-Schicht ist.
8. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundschicht eine hochaluminiumhaltige TiAlN-Schicht ist mit einem AlN Anteil von mehr als 60 mol%.
9. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck- und Grundschicht vorwiegend <111>- texturiert sind.
10. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Deckschicht eine Farbschicht, bevorzugt eine blaue Farbschicht aufgebracht wird.
11. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine TiN-Schicht ist.
12. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die TiAlN-Grundschicht mindestens ein weiteres chemisches Element beinhaltet.
13. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in der TiAlN-Grundschicht mindestens ein Teil des Titans durch mindestens ein anderes Element substituiert ist.
14. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Deck- und Grundschicht jeweils aus metallischen Elementen zusammensetzen, die ausgewählt sind aus der Menge Si, Mg, den Elementen der 4. bis 6. Gruppe des Periodensystems nach der IUPAC Norm von 1988, sowie aus nichtmetallischen Elementen ausgewählt aus der Gruppe C, B, N, O.
15. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck- und Grundschicht aus den gleichen Elementen zusammengesetzt ist.
16. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck- und Grundschicht aus den gleichen metallischen Elementen zusammengesetzt ist.
17. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Deckschicht eine TiAlN-Schicht ist mit einer Mikrohärte von 1500 - 2800 HV, bevorzugt mit einer Härte von 1700 - 2500 HV.
18. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß in der TiAlN-Deckschicht mindestens ein Teil des Titans durch mindestens ein anderes Element substituiert ist.
19. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Deckschicht im Bereich 0,3 - 3 x R2 liegt, bevorzugt im Bereich 1 - 1,5 x R2., wobei R2 die gemittelte Rauhtiefe (nach DIN 4768) der Grundschicht (12) ist.
20. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichtdicke der Grundschicht im Bereich von mindestens 1 - 4 x Rz liegt, bevorzugt im Bereich von mindestens 1,5 - 3 x R2, mindestens aber eine Schichtdicke im Bereich 1 - 4 μm aufweist, bevorzugt im Bereich 2 - 3 μm, wobei R2 die gemittelte Rauhtiefe des Grundsubstrats (10) ist.
21. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtschichtdicke im Bereich 2 - 7 μm liegt, bevorzugt im Bereich 3 - 5 μm.
22. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten mittels eines PVD- Verfahrens, insbesondere mittels eines auf der Kathodenzerstäubung beruhenden PVD- Verfahrens hergestellt sind.
23. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Deck- und Grundschicht jeweils eine Dicke von 1,5 - 2,5 μm haben.
24. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Deck- und Grundschicht mindestens eine zusätzliche als Interface fungierende Anbindungsschicht aufgebracht wird.
25. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen Grund- und Deckschicht eine Übergangsschicht befindet, in der sich die physikalischen Eigenschaften und/oder die chemische Zusammensetzung von der Grund- zur Übergangsschicht und/oder von der Übergangsschicht zur Deckschicht im wesentlichen kontinuierlich verändern.
26. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten mittels eines die Entstehung von droplets unterdrückenden Lichtbogenbedampfungsverfahrens oder mittels Hohlkathodenverdampfung hergestellt sind.
27. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten mittels eines CVD- oder PECVD- Verfahrens hergestellt sind.
28. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten nacheinander in einem kontinuierlichen Prozeß und in einer Beschichtungskammer ohne Belüftung der Beschichtungsanlage aufgebracht werden.
29. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung mittels einer Kombination aus mindestens zwei nacheinander ausgeführten unabhängigen Beschichtungsverfahren, insbesondere mittels der Verfahren der Ansprüche 22 bis 28 hergestellt sind.
30. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die hergestellte Schicht zusätzlich geglättet ist.
31. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Glätten mittels eines mechanischen Bearbeitungsverfahrens erfolgt ist, bei dem harte, abrasive Partikel auf die Oberfläche einwirken, beispielsweise mittels Strahlen, Schleppschleifen, Gleitschleifen, Strömungsschleifen, mittels einer Polier- oder Schleif- Scheibe bzw. -Bürste oder verwandter Verfahren.
32. Beschichtetes Werkzeug nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Glätten mittels eines chemischen oder elektrochemischen Verfahrens erfolgt ist.
33. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Zerspanungswerkzeug mit geometrisch bestimmter Schneide ist, insbesondere ein Fräswerkzeug, ein Bohrwerkzeug, eine Schneidplatte oder dergleichen.
34. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Gewindebohrer, Gewindeformer, Gewindefräser oder Gewindeschneideisen ist.
35. Beschichtetes Werkzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 32, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Umformwerkzeug ist, vorzugsweise ein Rollwerkzeug, insbesondere ein Gewinderollwerkzeug.
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