WO2012126030A1 - Beschichteter körper und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

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WO2012126030A1
WO2012126030A1 PCT/AT2012/050035 AT2012050035W WO2012126030A1 WO 2012126030 A1 WO2012126030 A1 WO 2012126030A1 AT 2012050035 W AT2012050035 W AT 2012050035W WO 2012126030 A1 WO2012126030 A1 WO 2012126030A1
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WO
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coating layer
deposited
ticn
coated body
coating
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PCT/AT2012/050035
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Reinhard Pitonak
Ronald WEIßENBACHER
Arno KÖPF
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Boehlerit Gmbh & Co. Kg.
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    • 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34—Nitrides
    • 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
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    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36—Carbonitrides

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a coated body, wherein the body provided and on the body a multilayer coating
  • the invention relates to a coated body with a multilayer coating which has at least one coating layer with ⁇ . ⁇ . From the prior art it is known that cutting tools or
  • Cutting inserts are coated to increase tool life in the cutting insert with coating layers composed of titanium, aluminum and nitrogen.
  • TiAIN coating layers are often referred to in this regard, with an average chemical composition, irrespective of whether one or more phases are present in the coating layer, being given as ⁇ _ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ .
  • AITiN For coating layers containing more aluminum than titanium, the nomenclature AITiN or more precisely ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ is also common.
  • a cubic structure of the AITiN is obtained at a relative proportion of aluminum nitride (AIN) up to 67 mole percent (mole%).
  • AIN aluminum nitride
  • mole% 67 mole percent
  • a mixture of cubic AITiN and hexagonal AIN and at an AIN content of more than 75 mol% exclusively hexagonal AIN and cubic titanium nitride (TiN) is formed.
  • the described AITiN coating layers are deposited by means of physical vapor deposition (PVD). With a PVD process, maximum relative proportions of AIN are practically limited to 67 mol%, since otherwise it would be possible to overturn in phases containing aluminum only in the form of hexagonal AlN. However, a higher relative proportion of AIN in a cubic phase is desirable to maximize wear resistance as much as possible.
  • the temperatures according to US Pat. No. 6,238,739 B1 can also be lower, specifically in the temperature window from 550.degree. C. to 650.degree. C., although high chlorine contents in the coating layer must be accepted, which proves to be disadvantageous for an application. Attempts have therefore been made to optimize CVD processes in such a way that these coating layers can be produced using these AITiN coating layers with a high proportion of aluminum and cubic structure (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgium, 23. to 25. October 2006, Vol. 1, 219).
  • a cubic AITiN coating layer which is 3 ⁇ thick, to provide a 1 ⁇ thick coating layer, which is formed as a phase gradient layer and consists of a phase mixture of hexagonal AIN, TiN and cubic AITiN, wherein a cubic AITiN content with outward towards or to
  • Coating process is extremely thick, since a temperature for forming the ultimate intended cubic AITiN is lower, which requires appropriate time.
  • the object of the invention is to provide a method of the type mentioned, with the economical manner, a highly wear-resistant coating can be applied.
  • Another object of the invention is to provide a body of the type mentioned, which is economical to produce and has a high wear resistance.
  • the method according to the invention is achieved in that in a method of the type mentioned, the coating layer with ⁇ . ⁇ on a TiCN coating layer with elongated crystals of titanium carbonitride (TiCN) is deposited, in the titanium optionally up to 40 mol% by aluminum can be replaced.
  • TiCN titanium carbonitride
  • Temperature window can be done in a large-scale reactor with simultaneous deposition of this coating layer a cooling to a
  • Bonding layer is, which ensures good adhesion of the coating layer with, ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ , but also the morphology in the subsequently deposited
  • Coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ extremely advantageous influences, so that a high-adhesion, highly wear-resistant coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ is obtained.
  • the coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ is formed in the region of a connection to the TiCN coating layer with a lamellar structure. The reasons for this are not yet known, but it is assumed that epitaxial growth occurs at least in the immediately adjacent areas of the coating layers.
  • the morphology may change. Overall, the corresponding morphology of the
  • Coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ responsible for the high wear resistance which is confirmed by microhardness measurements, according to which said coating layer has a microhardness of at least 3100 HV 0 , oi.
  • the TiCN coating layer is deposited at a temperature of 800 ° C to 880 ° C. In principle, lower temperatures could also be selected for the production of the TiCN coating layer with elongate crystals, but then heating would then have to be carried out again in order to deposit the coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ .
  • the TiCN coating layer is expediently deposited with a thickness of up to 7 ⁇ m, preferably 2 to 5 ⁇ m. A corresponding thickness is sufficient to give the coating overall a required toughness or to avoid any possible tensile and / or compressive stresses as far as possible. A certain tenacity of the
  • the preparation of the TiCN coating layer can, as known from the prior art, take place.
  • the TiCN coating layer is expediently deposited from a gas containing or consisting of nitrogen, hydrogen, acetonitrile and titanium tetrachloride.
  • the gas can be used with a higher nitrogen content than hydrogen content, whereby a deposition rate can be kept low.
  • the nitrogen content at least two times, preferably at least four times, in particular six times, of
  • the coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ is preferably deposited at a temperature equal to or below a temperature of a deposition of the TiCN coating layer. This can be a process for producing a
  • Coating be designed efficiently in relation to a temperature control. It is then possible, starting from an initial temperature, to continuously lower the temperature during production of the coating layer, whereby a favorable coating can be obtained in a short time.
  • the coating layer is deposited with ⁇ . ⁇ at a temperature of 800 ° C to 830 ° C.
  • the coating layer with ⁇ . ⁇ In order to obtain a favorable formation of the coating layer with ⁇ . ⁇ , it is deposited from a first mixture of nitrogen, hydrogen and titanium tetrachloride and a second mixture of nitrogen and NH 3 , wherein a deposition can take place at a pressure of 20 to 40 mbar.
  • the coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ is preferably deposited with a thickness of 3 to 10 ⁇ .
  • ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ deposit which has an aluminum content of more than 90 mol% compared to titanium and is formed predominantly with a cubic structure, wherein usually a proportion of hexagonal AIN in the extent of up to 30 mol% and lower contents of up to 8 mol% of TiN are present.
  • a method according to the invention can be used for coating any body, but is preferably used when a body made of a hard metal is to be coated.
  • carbide come usual variants of carbides and / or
  • Carbonitrides and / or nitrides of metals such as tungsten, titanium, tantalum, vanadium and / or niobium, which are bound by a binder metal such as cobalt and / or nickel and / or iron.
  • the cemented carbide consists of particles of tungsten carbide, optionally with minor proportions of carbides, carbonitrides and / or nitrides of titanium, wherein a binder metal content is up to 20 weight percent (wt%), preferably up to 12 wt%. If a body of hard metal is used as the body, then it is expedient, directly on this one
  • Deposit layer of TiN deposit preferably with a thickness of less than 1, 0 ⁇ .
  • Such a bonding layer allows, with the minimization of tensile and / or compressive stresses, a deposition of further layers, wherein, for example, in the case of cobalt, the binding metal diffuses into the deposited TiN bonding layer, which leads to a high adhesive strength of the coating as a whole.
  • the TiCN coating layer can be deposited.
  • a deposition temperature is lowered or held during the deposition of the bonding layer and subsequent deposition of each coating layer.
  • the further object of the invention is achieved in that in a coated body of the type mentioned, the coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ is deposited on a TiCN coating layer with elongated crystals of TiCN, in the titanium optionally up to 40 mol% Aluminum can be replaced.
  • Advantages of a body according to the invention are in particular that in this case the coating is not only adhesive, but also highly resistant to wear. This causes a corresponding body, for example, as a cutting tool or
  • Cutting insert can be designed for this purpose, in use manifests wear-resistant, especially at high temperatures, such as those in a milling of metallic materials, in particular steels or cast materials containing more than 2 wt .-% carbon in the form of graphite occur.
  • the coating can be deposited in an economical manner.
  • the TiCN coating layer has longitudinally extended crystals, which preferably extend predominantly in a radius of ⁇ 30 ° to a surface normal of the body.
  • the coating layer of ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ it is preferable that it has an average composition ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ , wherein x> 0.7 and hexagonal AIN is present in a proportion of more than 0 to 30 mol%.
  • Such a formation of the coating layer with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ has proven to be particularly favorable.
  • hexagonal AIN as favorable in terms of wear resistance of the coating overall. It is believed that low levels of hexagonal AIN cause a
  • the coating layer with ⁇ . ⁇ may be formed outermost coating layer and / or with a thickness of 4 to 10 ⁇ . In this connection it can be provided that x> 0.75, preferably> 0.80,
  • a proportion of cubic ⁇ . ⁇ -phase in the coating layer with ⁇ . ⁇ is at least 70 mol%, preferably 70 to 80 mol%.
  • the remaining parts are formed by hexagonal AIN and cubic TiN.
  • the coating layer with ⁇ . ⁇ has wholly or at least partially crystals with a lamellar structure, in particular in a region of the connection to the TiCN coating layer.
  • a lamellar structure of the crystals may have lamellae with a thickness of less than 100 nm, preferably less than 50 nm, in particular less than 25 nm.
  • the body is formed of a hard metal, the body is preferably one
  • Bonding layer of TiN preferably with a thickness of less than 1, 0 ⁇ , deposited in order to achieve a good connection of the coating as a whole on the hard metal body.
  • the TiCN coating layer is then preferably deposited directly on the bonding layer.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a coated cutting insert
  • FIG. 2 shows a transmission electron micrograph of a part of a coated cutting insert
  • FIG. 3 shows a transmission electron micrograph of a ⁇ -coating layer
  • a body 1 is shown schematically, which has a multilayer coating. The coating is applied to the body 1, wherein all layers are each created by means of a CVD method.
  • the body 1 can be made of any material, but usually consists of a hard metal, which consists of carbides and / or carbonitrides of tungsten, titanium, niobium or other metals and a binder metal selected from the group cobalt, nickel and iron.
  • a hard metal which consists of carbides and / or carbonitrides of tungsten, titanium, niobium or other metals and a binder metal selected from the group cobalt, nickel and iron.
  • Bindemetallanteil is usually up to 10 wt .-%.
  • the body 1 consists of up to 10% by weight of cobalt and / or other binder metals, with the remainder tungsten carbide and up to 5% by weight of other carbides and / or carbonitrides of other metals.
  • a bonding layer 4 of TiN is deposited, which usually has a maximum thickness of 1, 0 ⁇ .
  • a 2 to 5 ⁇ thick layer of TiCN deposited as an intermediate layer which is a medium-temperature TiCN (MT-TiCN) coating layer.
  • MT-TiCN medium-temperature TiCN
  • Such a coating layer generally has a columnar structure with columnar crystals, which are aligned substantially parallel to the surface normal to the body 1.
  • MT-TiCN coating layer 3 finally a coating layer 2 with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ is deposited, the one
  • Coating layer 2 with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ has more than 70 mol% of cubic AITiN and, moreover, consists of 15 to 25 mol% of hexagonal AlN. The rest is TiN.
  • a coating as shown in Fig. 1 can be deposited on a cutting insert, in particular an insert, by providing the body 1, after which in a first step the bonding layer 4 of TiN in a
  • Process temperature of 870 ° C to 880 ° C from a gas containing nitrogen, Hydrogen and titanium tetrachloride is deposited. Subsequently, the temperature is lowered and deposited at a temperature of 830 ° C to 870 ° C, the intermediate layer 3 and a MT-TiCN coating layer with a thickness of 2 to 5 ⁇ .
  • the deposition takes place from a gas consisting of nitrogen, hydrogen, acetonitrile and titanium tetrachloride.
  • the corresponding process temperature and the use of acetonitrile as the source of carbon or nitrogen ensures formation of the columnar growth layer or columnar TiCN crystals which extend substantially parallel to the surface normal to the body 1.
  • the coating layer 2 is applied with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ , for which the temperature is about 800 ° C to 825 ° C is lowered.
  • the outermost coating layer 2 is made of a gas containing aluminum trichloride, nitrogen, hydrogen, titanium tetrachloride and a separately supplied mixture of ammonia and nitrogen.
  • Coating layer 2 with ⁇ ⁇ ⁇ _ ⁇ ⁇ one process temperature can be lowered, which is extremely economical and allows rapid creation of the coating on the cutting insert.
  • the following tables show typical process parameters in the production of a coating and properties of individual coating layers.
  • the outermost coating layer 2 when viewed in a
  • Cutting inserts of a particular type were coated as described above.
  • a variety of structurally analogue cutting tools were provided with alternative coatings, primarily with AITiN coatings and bonding layers, each using a PVD process.
  • the cutting inserts thus produced were subsequently tested for durability in dry machining of steels and cast materials, among which a stainless steel was processed for plastic molds.
  • V f 496 mm / min
  • FIGs. 4a and 5a are photographs of the best insert with one made by a PVD method AITiN coating layer is shown after an operating time of 28 minutes.
  • FIG. 4 a the free surface
  • FIG. 5 a the rake surface
  • a service life end is given after this time.
  • analogous cutting inserts which were coated by means of a CVD method with the specified sequence of layers as described above, only minimal wear is detectable after the same time, both at the free surface (FIG. 4b) and at the bottom
  • Chip surface (Fig. 5b). An end of the service life or significant signs of wear could only be determined after 49 minutes, which corresponds to a service life extension of 75%.
  • Coatings are determined on the basis of created by a PVD process outermost Be Anlagenungs-coating layers.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Körpers (1), wobei der Körper (1) bereitgestellt und auf dem Körper (1) eine mehrlagige Beschichtung abgeschieden wird, die zumindest eine Beschichtungslage (2) mit ΑΙxTi1-xN aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙxTi1-xN auf einer TiCN-Beschichtungslage (3) mit länglichen Kristallen von TiCN abgeschieden wird, bei der Titan optional bis zu 40 Mol-% durch Aluminium ersetzt sein kann. Mit einem derartigen Verfahren kann auf wirtschaftliche Weise eine äußerst verschleißfeste Beschichtung erreicht werden. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen entsprechend hergestellten beschichteten Körper (1).

Description

Beschichteter Körper und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Körpers, wobei der Körper bereitgestellt und auf dem Körper eine mehrlagige Beschichtung
abgeschieden wird, die zumindest eine Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ aufweist.
Des Weiteren betrifft die Erfindung einen beschichteten Körper mit einer mehrlagigen Beschichtung, die zumindest eine Beschichtungslage mit ΑΙχΤΗ.χΝ aufweist. Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Schneidwerkzeuge oder
Schneideinsätze zur Erhöhung einer Standzeit im Schneideinsatz mit Beschichtungslagen beschichtet werden, die aus Titan, Aluminium und Stickstoff zusammengesetzt sind. Allgemein wird diesbezüglich oftmals von TiAIN-Beschichtungslagen gesprochen, wobei eine durchschnittliche chemische Zusammensetzung, unabhängig davon, ob eine oder mehrere Phasen in der Beschichtungslage vorliegen, mit ΤΗ_ΧΑΙΧΝ angegeben wird. Für Beschichtungslagen, die mehr Aluminium als Titan enthalten, ist auch die Nomenklatur AITiN bzw. genauer ΑΙΧΤΗ_ΧΝ gebräuchlich.
Aus der WO 03/085152 A2 ist es bekannt, im System AITiN monophasige
Beschichtungslagen mit einer kubischen Struktur herzustellen, wobei bei einem relativen Anteil von Aluminiumnitrid (AIN) bis zu 67 Molprozent (Mol-%) eine kubische Struktur des AITiN erhalten wird. Bei höheren AIN-Gehalten von bis zu 75 Mol-% entsteht ein Gemisch aus kubischem AITiN und hexagonalem AIN und bei einem AIN-Gehalt von mehr als 75 Mol-% ausschließlich hexagonales AIN und kubisches Titannitrid (TiN). Gemäß der genannten Druckschrift werden die beschriebenen AITiN-Beschichtungslagen mittels Physical Vapor Deposition (PVD) abgeschieden. Mit einem PVD-Verfahren sind somit maximale relative Anteile von AIN praktisch auf 67 Mol-% beschränkt, da sonst ein Umkippen in Phasen möglich ist, die Aluminium nur in Form von hexagonalem AIN enthalten. Ein höherer relativer Anteil von AIN in einer kubischen Phase ist jedoch erwünscht, um eine Verschleißbeständigkeit möglichst zu maximieren.
Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, anstelle von PVD-Verfahren Chemical Vapor Deposition (CVD) einzusetzen, wobei ein CVD-Verfahren bei relativ niedrigen Temperaturen im Temperaturfenster von 700 °C bis 900 °C durchzuführen ist, da kubische AITiN-Beschichtungslagen bei Temperaturen von z. B. > 1000 °C aufgrund der metastabilen Struktur derartiger Beschichtungslagen nicht herstellbar sind.
Gegebenenfalls können die Temperaturen gemäß der US 6,238,739 B1 auch noch tiefer liegen, und zwar im Temperaturfenster von 550 °C bis 650 °C, wobei allerdings hohe Chlorgehalte in der Beschichtungslage in Kauf zu nehmen sind, was sich für einen Anwendungsfall als nachteilig erweist. Man hat daher versucht, CVD-Verfahren so zu optimieren, dass mit diesen AITiN-Beschichtungslagen mit einem hohen Anteil von Aluminium und kubischer Struktur der Beschichtungslage herstellbar sind (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgien, 23. bis 25. Oktober 2006, Vol. 1 , 219).
Wenngleich diese Beschichtungslagen eine hohe Mikrohärte und damit grundsätzlich günstige Eigenschaften für eine hohe Verschleißbeständigkeit im Einsatz aufweisen, so hat es sich doch erwiesen, dass eine Haftfestigkeit derartiger Beschichtungslagen zu gering sein kann. Diesbezüglich wurde daher in der DE 10 2007 000 512 B3
vorgeschlagen, unterhalb einer kubischen AITiN-Beschichtungslage, die 3 μηι dick ist, eine 1 μηι dicke Beschichtungslage vorzusehen, die als Phasengradientenschicht ausgebildet ist und aus einem Phasengemisch aus hexagonalem AIN, TiN und kubischem AITiN besteht, wobei ein kubischer AITiN-Anteil mit nach außen hin bzw. zur
(ausschließlich) kubischen AITiN-Beschichtungslage einen steigenden Anteil aufweist. Entsprechend beschichtete Schneidplatten wurden zu einem Fräsen von Stahl eingesetzt, wobei allerdings gegenüber Beschichtungslagen, die mittels eines PVD-Verfahrens hergestellt wurden, lediglich geringe Verbesserungen einer Verschleißfestigkeit erzielt wurden.
Neben der nur geringen Verbesserung einer Verschleißfestigkeit besteht ein weiterer Nachteil einer Anbindungsschicht gemäß der DE 10 2007 000 512 B3 darin, dass die Anbindungs- bzw. Phasengradientenschicht äußerst schnell aufwächst, auch bei
Versuchen im Labormaßstab (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgien, 23. bis 25. Oktober 2006, Vol. 1 , 219). Dies führt bei einer Herstellung in einem größeren Reaktor, der für ein großtechnisches Beschichten von Schneidplatten ausgelegt ist, dazu, dass die Anbindungs- bzw. Phasengradientenschicht im vorgesehenen
Beschichtungsprozess äußerst dick wird, da eine Temperatur zur Ausbildung der letztlich vorgesehenen kubischen AITiN abzusenken ist, was entsprechende Zeit erfordert.
Während dieser Absenkung einer Prozesstemperatur wächst jedoch eine Dicke der Anbindungs- bzw. Phasengradientenschicht rasch an, weil in einem großtechnischen Reaktor eine schnelle Abkühlung nicht möglich ist. Denkbar wäre es, den Beschichtungsprozess für längere Zeit bzw. das Abkühlen zu unterbrechen, was allerdings nicht wirtschaftlich ist. Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem auf wirtschaftliche Weise eine hoch verschleißfeste Beschichtung aufbringbar ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, einen Körper der eingangs genannten Art anzugeben, der wirtschaftlich herstellbar ist und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.
Die verfahrensmäßige Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ auf einer TiCN- Beschichtungslage mit länglichen Kristallen von Titancarbonitrid (TiCN) abgeschieden wird, bei der Titan optional bis zu 40 Mol-% durch Aluminium ersetzt sein kann.
Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil ist darin zu sehen, dass ein Abscheiden einer Beschichtungslage aus TiCN mit länglichen Kristallen von TiCN in einem
Temperaturfenster erfolgen kann, das bei einem großtechnischen Reaktor unter gleichzeitiger Abscheidung dieser Beschichtungslage eine Abkühlung auf eine
erforderliche Temperatur für eine nachfolgende Abscheidung der Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ ermöglicht, ohne dass die TiCN-Beschichtungslage allzu dick wird. Daneben hat sich gezeigt, dass die TiCN-Beschichtungslage nicht bloß nur eine günstige
Anbindungsschicht ist, die eine gute Haftung der Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ sicherstellt, sondern auch die Morphologie in der nachfolgend abgeschiedenen
Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ äußerst vorteilhaft beeinflusst, sodass eine haftfeste, hoch verschleißfeste Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ _ΧΝ erhalten wird. Insbesondere zeigt sich, dass die Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ im Bereich einer Anbindung an die TiCN- Beschichtungslage mit einer lamellaren Struktur ausgebildet ist. Die Ursachen hierfür sind noch nicht bekannt, allerdings wird vermutet, dass ein epitaktisches Aufwachsen zumindest in den unmittelbar angrenzenden Bereichen der Beschichtungslagen erfolgt. Im weiteren Verlauf des Abscheidens der Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ kann sich die Morphologie ändern. Insgesamt scheint die entsprechende Morphologie der
Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ für die hohe Verschleißfestigkeit verantwortlich zu sein, was durch Mikrohärtemessungen bestätigt wird, wonach die genannte Beschichtungslage eine Mikrohärte von zumindest 3100 HV0,oi aufweist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass die TiCN-Beschichtungslage bei einer Temperatur von 800 °C bis 880 °C abgeschieden wird. Grundsätzlich könnten für die Herstellung der TiCN-Beschichtungslage mit länglichen Kristallen auch tiefere Temperaturen gewählt werden, allerdings müsste dann anschließend wieder ein Erwärmen erfolgen, um die Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ abzuscheiden. Die TiCN-Beschichtungslage wird zweckmäßigerweise mit einer Dicke von bis zu 7 μηι, vorzugsweise 2 bis 5 μηι, abgeschieden. Eine entsprechende Dicke ist ausreichend, um der Beschichtung insgesamt eine erforderliche Zähigkeit zu verleihen bzw. allfällige Zug- und/oder Druckspannungen möglichst zu vermeiden. Eine gewisse Zähigkeit der
Beschichtung insgesamt ist auch erforderlich, da die Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ eine hohe Härte und daher eine eher geringe Zähigkeit aufweist.
Die Herstellung der TiCN-Beschichtungslage kann, wie an sich aus dem Stand der Technik bekannt, erfolgen. Diesbezüglich wird zweckmäßigerweise die TiCN- Beschichtungslage aus einem Gas enthaltend oder bestehend aus Stickstoff, Wasserstoff, Acetonitril und Titantetrachlorid abgeschieden. Um bei den vergleichsweise hohen
Temperaturen der Abscheidung der TiCN-Beschichtungslage von 800 °C bis 880 °C eine Dicke dieser Beschichtungslage gezielt zu kontrollieren, kann im Gegensatz zum Stand der Technik das Gas mit einem höheren Stickstoffanteil als Wasserstoffanteil eingesetzt werden, wodurch eine Abscheidungsgeschwindigkeit gering gehalten werden kann.
Zweckmäßig ist es diesbezüglich, dass der Stickstoffanteil zumindest das Zweifache, bevorzugt zumindest das Vierfache, insbesondere das Sechsfache, des
Wasserstoffgehaltes beträgt. Die Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ wird bevorzugt bei einer Temperatur gleich oder unterhalb einer Temperatur einer Abscheidung der TiCN- Beschichtungslage abgeschieden. Damit kann ein Prozess zur Herstellung einer
Beschichtung in Bezug auf eine Temperaturführung effizient gestaltet werden. Es ist dann möglich, ausgehend von einer Ausgangstemperatur, die Temperatur während einer Herstellung der Beschichtungslage kontinuierlich zu senken, wobei eine vorteilhafte Beschichtung in kurzer Zeit erhalten werden kann. Bevorzugt wird die Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ bei einer Temperatur von 800 °C bis 830 °C abgeschieden.
Um eine günstige Ausbildung der Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ zu erhalten, wird diese aus einem ersten Gemisch von Stickstoff, Wasserstoff und Titantetrachlorid und einem zweiten Gemisch von Stickstoff und NH3 abgeschieden, wobei eine Abscheidung bei einem Druck von 20 bis 40 mbar erfolgen kann. Die Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ wird dabei bevorzugt mit einer Dicke von 3 bis 10 μηι abgeschieden. Durch die
entsprechenden Verfahrensparameter lässt sich eine Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ abscheiden, die im Vergleich zu Titan einen Aluminiumgehalt von mehr als 90 Mol-% aufweist und überwiegend mit einer kubischen Struktur ausgebildet ist, wobei in der Regel ein Anteil von hexagonalem AIN im Ausmaß von bis zu 30 Mol-% sowie geringere Gehalte von bis zu 8 Mol-% TiN vorliegen. Ein erfindungsgemäßes Verfahren kann zum Beschichten beliebiger Körper Anwendung finden, wird bevorzugt jedoch dann eingesetzt, wenn ein Körper aus einem Hartmetall zu beschichten ist. Als Hartmetall kommen übliche Varianten von Carbiden und/oder
Carbonitriden und/oder Nitriden von Metallen wie Wolfram, Titan, Tantal, Vanadium und/oder Niob zur Anwendung, die durch ein Bindemetall wie Cobalt und/oder Nickel und/oder Eisen gebunden sind. Üblicherweise besteht das Hartmetall aus Partikeln von Wolframcarbid, gegebenenfalls mit geringeren Anteilen von Carbiden, Carbonitriden und/oder Nitriden von Titan, wobei ein Bindemetallanteil bis zu 20 Gewichtsprozent (Gew.-%), vorzugsweise bis zu 12 Gew.-%, beträgt. Wird als Körper ein Körper aus Hartmetall eingesetzt, so ist es zweckmäßig, unmittelbar auf diesem eine
Anbindungsschicht aus TiN abzuscheiden, und zwar vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι. Eine derartige Anbindungsschicht erlaubt unter Minimierung von Zug- und/oder Druckspannungen eine Abscheidung weiterer Schichten, wobei beispielsweise bei Cobalt als Bindemetall in die abgeschiedene TiN-Anbindungsschicht diffundiert, was zu einer hohen Haftfestigkeit der Beschichtung insgesamt führt. Auf der
Anbindungsschicht kann die TiCN-Beschichtungslage abgeschieden werden.
Im Rahmen eines erfindungsgemäßen Verfahrens ist es zweckmäßig, einer effizienten bzw. wirtschaftlichen Verfahrensführung wegen, dass zumindest eine Beschichtungslage, vorzugsweise alle, mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden werden. Diesbezüglich erweist es sich als besonders zweckmäßig, wenn bei der Abscheidung der Anbindungsschicht und nachfolgenden Abscheidung jeder Beschichtungslage jeweils eine Abscheidungstemperatur abgesenkt oder gehalten wird. Das weitere Ziel der Erfindung wird dadurch erreicht, dass bei einem beschichteten Körper der eingangs genannten Art die Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ auf einer TiCN- Beschichtungslage mit länglichen Kristallen von TiCN abgeschieden ist, bei der Titan optional bis zu 40 Mol-% durch Aluminium ersetzt sein kann. Vorteile eines erfindungsgemäßen Körpers liegen insbesondere darin, dass bei diesem die Beschichtung nicht nur haftfest, sondern auch hoch verschleißfest ist. Dies führt dazu, dass ein entsprechender Körper, der beispielsweise als Schneidwerkzeug oder
Schneideinsatz hierfür ausgebildet sein kann, im Einsatz äußert verschleißfest ist, insbesondere auch bei hohen Temperaturen, wie diese beispielsweise bei einem Fräsen von metallischen Werkstoffen, insbesondere Stählen oder Gusswerkstoffen, die mehr als 2 Gew.-% Kohlenstoff in Form von Graphit enthalten, auftreten. Darüber hinaus kann die Beschichtung in wirtschaftlicher Weise abgeschieden werden.
Die TiCN-Beschichtungslage weist dabei im Querschnitt längserstreckte Kristalle auf, die vorzugsweise überwiegend in einem Wnkel von ±30° zu einer Oberflächennormalen des Körpers verlaufen. Bei einer entsprechenden TiCN-Beschichtungslage ergibt sich eine gute Anbindung der nachfolgend abgeschiedenen Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ .
Diesbezüglich ist es zweckmäßig, dass die TiCN-Beschichtungslage eine
durchschnittliche Zusammensetzung TiCa^-a mit a im Bereich von 0,3 bis 0,8,
insbesondere 0,4 bis 0,6, aufweist.
Hinsichtlich der Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ ist es vorteilhaft, dass diese eine durchschnittliche Zusammensetzung ΑΙΧΤΗ_ΧΝ aufweist, wobei x > 0,7 ist und hexagonales AIN in einem Anteil von mehr als 0 bis zu 30 Mol-% vorliegt. Eine derartige Ausbildung der Beschichtungslage mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ hat sich als besonders günstig erwiesen. Im Unterschied zum Stand der Technik zeigt sich ein bestimmter, eingeschränkter Anteil von
hexagonalem AIN als günstig in Bezug auf eine Verschleißfestigkeit der Beschichtung insgesamt. Vermutet wird, dass durch geringe Anteile von hexagonalem AIN eine
Zähigkeit der an sich besonders harten Beschichtungslage mit vornehmlich kubischem ΑΙχΤΗ.χΝ erzielt wird, sodass diese Beschichtungslage neben hoher Haftfestigkeit und Härte auch eine ausreichende Zähigkeit aufweist, um hohen Beanspruchungen möglichst lange standhalten zu können. Die Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ kann eine äußerste Beschichtungslage und/oder mit einer Dicke von 4 bis 10 μηι ausgebildet sein. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen sein, dass x > 0,75, vorzugsweise > 0,80,
insbesondere > 0,85, ist. Ein Anteil an hexagonalem AIN beträgt diesbezüglich
vorzugsweise mehr als 12,5 Mol-%, vorzugsweise mehr als 15,0 Mol-%, insbesondere mehr als 20,0 Mol-%. Ein Anteil an kubischer ΑΙχΤΗ.χΝ-Phase in der Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ beträgt zumindest 70 Mol-%, bevorzugt 70 bis 80 Mol-%. Die übrigen Anteile werden von hexagonalem AIN sowie kubischem TiN gebildet.
Vorgesehen sein kann, dass die Beschichtungslage mit ΑΙχΤπ.χΝ ganz oder zumindest teilweise Kristalle mit einer lamellaren Struktur aufweist, insbesondere in einem Bereich der Anbindung an die TiCN-Beschichtungslage. Dabei kann eine lamellare Struktur der Kristalle Lamellen mit einer Dicke von weniger als 100 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 25 nm, aufweisen. Wenn der Körper aus einem Hartmetall gebildet ist, ist am Körper bevorzugt eine
Anbindungsschicht aus TiN, vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι, abgeschieden, um eine gute Anbindung der Beschichtung insgesamt am Hartmetallkörper zu erreichen. Die TiCN-Beschichtungslage ist dann bevorzugt unmittelbar auf der Anbindungsschicht abgeschieden.
Für eine effektive bzw. wirtschaftliche Verfahrensführung ist es zweckmäßig, dass alle Beschichtungslagen mittels CVD-Verfahren abgeschieden sind.
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich anhand des nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispiels. In den Zeichnungen, auf weiche dabei Bezug genommen wird, zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines beschichteten Schneideinsatzes; Fig. 2 eine transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme eines Teils eines beschichteten Schneideinsatzes;
Fig. 3 eine transmissionselektronenmikroskopische Aufnahme einer ΑΙΤΊΝ- Beschichtungslage;
Fig. 4a eine freie Fläche eines Schneideinsatzes nach einer vorgegebenen Einsatzzeit; Fig. 4b eine freie Fläche eines Schneideinsatzes nach einer vorgegebenen Einsatzzeit; Fig. 5a eine Spanfläche eines Schneideinsatzes nach einer vorgegebenen Einsatzzeit; Fig. 5b eine Spanfläche eines Schneideinsatzes nach einer vorgegebenen Einsatzzeit. In Fig. 1 ist ein Körper 1 schematisch dargestellt, der eine mehrlagige Beschichtung aufweist. Die Beschichtung ist auf dem Körper 1 aufgebracht, wobei alle Schichten jeweils mittels eines CVD-Verfahrens erstellt sind. Der Körper 1 kann aus einem beliebigen Material bestehen, besteht üblicherweise jedoch aus einem Hartmetall, das aus Carbiden und/oder Carbonitriden von Wolfram, Titan, Niob oder anderen Metallen und einem Bindemetall ausgewählt aus der Gruppe Cobalt, Nickel und Eisen besteht. Ein
Bindemetallanteil beträgt dabei in der Regel bis zu 10 Gew.-%. Typischerweise besteht der Körper 1 aus bis zu 10 Gew.-% Cobalt und/oder anderen Bindemetallen, Rest Wolframcarbid und bis zu 5 Gew.-% weitere Carbide und/oder Carbonitride anderer Metalle. Auf dem Körper 1 ist eine Anbindungsschicht 4 aus TiN abgeschieden, die in der Regel eine maximale Dicke von 1 ,0 μηι aufweist. Auf der Anbindungsschicht 4 ist eine beispielsweise 2 bis 5 μηι dicke Schicht aus TiCN als Zwischenschicht abgeschieden, wobei es sich um eine Mitteltemperatur-TiCN-(MT-TiCN-)Beschichtungslage handelt. Eine derartige Beschichtungslage weist in der Regel eine kolumnare Struktur mit stängeligen Kristallen auf, die im Wesentlichen parallel zur Oberflächennormalen auf den Körper 1 ausgerichtet sind. Auf dieser Zwischenschicht bzw. MT-TiCN-Beschichtungslage 3 ist schließlich eine Beschichtungslage 2 mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ abgeschieden, die eine
durchschnittliche Summenformel ΑΙΧΤΗ_ΧΝ aufweist, wobei x > 0,7 ist. Diese
Beschichtungslage 2 mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ weist zu mehr als 70 Mol-% kubisches AITiN auf und besteht im Übrigen aus 15 bis 25 Mol-% hexagonalem AIN. Der Rest besteht aus TiN.
Eine Beschichtung wie in Fig. 1 dargestellt kann auf einem Schneideinsatz, insbesondere einer Schneidplatte, abgeschieden werden, indem der Körper 1 bereitgestellt wird, wonach in einem ersten Schritt die Anbindungsschicht 4 aus TiN bei einer
Prozesstemperatur von 870 °C bis 880 °C aus einem Gas enthaltend Stickstoff, Wasserstoff und Titantetrachlorid abgeschieden wird. Anschließend wird die Temperatur abgesenkt und bei einer Temperatur von 830 °C bis 870 °C die Zwischenschicht 3 bzw. eine MT-TiCN-Beschichtungslage mit einer Dicke von 2 bis 5 μηι abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt dabei aus einem Gas bestehend aus Stickstoff, Wasserstoff, Acetonitril und Titantetrachlorid. Die entsprechende Verfahrenstemperatur und der Einsatz von Acetonitril als Kohlenstoff- bzw. Stickstoffquelle stellt eine Ausbildung der Zwischenschicht mit kolumnaren Wachstum bzw. stängeligen Kristallen aus TiCN sicher, die sich im Wesentlichen parallel zur Oberflächennormalen auf den Körper 1 erstrecken. Auf dieser Zwischenschicht, bei der Titan bis zu 40 Mol-% durch Aluminium ersetzt sein kann, um eine Härte zu steigern, wird schließlich die Beschichtungslage 2 mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ aufgebracht, wofür die Temperatur auf etwa 800 °C bis 825 °C gesenkt wird. Die äußerste Beschichtungslage 2 wird aus einem Gas enthaltend Aluminiumtrichlorid, Stickstoff, Wasserstoff, Titantetrachlorid und einem gesondert zugeführten Gemisch von Ammoniak und Stickstoff erstellt. Somit kann in einem zweiten Schritt zur Herstellung der
Zwischenschicht und in einem dritten Schritt zur Herstellung der äußersten
Beschichtungslage 2 mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ jeweils eine Prozesstemperatur gesenkt werden, was äußerst wirtschaftlich ist und eine rasche Erstellung der Beschichtung am Schneideinsatz erlaubt. In den nachfolgenden Tabellen sind typische Prozessparameter bei der Herstellung einer Beschichtung und Eigenschaften einzelner Beschichtungslagen dargestellt.
Tabelle 1 - Prozessparameter
Temperatur (°C) Gaszusammensetzung/Gasfluss (l/min) bzw. TiCI4 und CH3CN (ml/min)
Beschichtungslage
TiN 880 - 900 TiCI4/2,7, N2/14, H2/17
MT-TiCN 750 - 850 CH3CN/0,5, TiCI4/2,7, N2/19, H2/3
AITiN 750 - 850 HCI-AICI3/2, 7-0,9, TiCI4/0,3, NH3-N2/0,9- 4,5, H2/64 Tabelle 2 - Eigenschaften der Beschichtungslagen
Figure imgf000012_0001
Die äußerste Beschichtungslage 2 weist bei Betrachtung in einem
Transmissionselektronenmikroskop zumindest in einem an die Zwischenschicht 3 anschließenden Bereich ein kolumnares Wachstum auf, wobei, wie aus Fig. 2 und 3 ersichtlich ist, sehr feine Lamellen vorliegen, die eine Lamellendicke von weniger als 25 nm aufweisen. Vermutet wird, dass die äußerste Beschichtungslage 2 auf der im Ausführungsbeispiel vorgesehenen Zwischenschicht 3 epitaktisch aufwächst.
Schneideinsätze eines bestimmten Typs wurden wie vorstehend beschrieben beschichtet. Zum Vergleich wurde eine Vielzahl von strukturell analogen Schneidwerkzeugen mit alternativen Beschichtungen versehen, vornehmlich mit AITiN-Beschichtungen samt Anbindungsschichten, wobei jeweils ein PVD-Verfahren zum Einsatz kam. Die so hergestellten Schneideinsätze wurden anschließend in Bezug auf eine Standzeit bei einer trockenen Bearbeitung von Stählen und Gusswerkstoffen getestet, wobei unter anderem ein Edelstahl für Kunststoffformen bearbeitet wurde. Die Schnittdaten waren wie folgt: vc = 325 m/min
n = 1653 U/min
ap= 3 mm
ae = 32 mm
fz = 0,30 mm/Z
Vf = 496 mm/min
κ = 45°
D = 52
Z = 1
Wie erwähnt wurde eine Vielzahl von Beschichtungen getestet. In Fig. 4a und 5a sind Fotografien der besten Schneidplatte mit einer mittels eines PVD-Verfahrens erstellten AITiN-Beschichtungslage nach einer Einsatzzeit von 28 Minuten dargestellt. Wie aufgrund der Ausbrüche an der Freifläche (Fig. 4a) und der Spanfläche (Fig. 5a) klar ersichtlich ist, ist nach dieser Zeit ein Standzeitende gegeben. Im Gegensatz dazu ist bei analogen Schneideinsätzen, die wie zuvor dargelegt mittels eines CVD-Verfahrens mit der angegebenen Schichtfolge beschichtet waren, nach derselben Zeit lediglich ein minimaler Verschleiß erkennbar, und zwar sowohl an der Freifläche (Fig. 4b) als auch der
Spanfläche (Fig. 5b). Ein Ende der Standzeit bzw. deutliche Verschleißerscheinungen konnten erst nach 49 Minuten festgestellt werden, was einer Standzeitverlängerung von 75 % entspricht.
In weiteren Versuchen konnten Standzeiterhöhungen bei Gusseisenwerkstoffen mit Zugfestigkeiten von mehr als 1000 N/mm2 von bis zu 200 % im Vergleich mit
Beschichtungen auf Basis von mit einem PVD-Verfahren erstellten äußersten ΑΙΤΊΝ- Beschichtungslagen festgestellt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Körpers (1), wobei der Körper (1) bereitgestellt und auf dem Körper (1) eine mehrlagige Beschichtung abgeschieden wird, die zumindest eine Beschichtungslage (2) mit ΑΙχΤπ.χΝ aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙχΤπ.χΝ auf einer TiCN-Beschichtungslage (3) mit länglichen Kristallen von TiCN abgeschieden wird, bei der Titan optional bis zu 40 Mol-% durch Aluminium ersetzt sein kann.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die TiCN- Beschichtungslage (3) bei einer Temperatur von 800 °C bis 880 °C abgeschieden wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die TiCN- Beschichtungslage (3) mit einer Dicke von bis zu 7 μηι, vorzugsweise 2 bis 5 μηι, abgeschieden wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die TiCN-Beschichtungslage (3) aus einem Gas enthaltend oder bestehend aus Stickstoff, Wasserstoff, Acetonitril und Titantetrachlorid abgeschieden wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit Stickstoff und Wasserstoff als Trägergas eingesetzt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas mit einem höheren Stickstoffanteil als Wasserstoffanteil eingesetzt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ bei einer Temperatur gleich oder unterhalb einer Temperatur einer Abscheidung der TiCN-Beschichtungslage (3) abgeschieden wird.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ bei einer Temperatur von 800 °C bis 830 °C abgeschieden wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ aus einem ersten Gemisch von Stickstoff, Wasserstoff und Titantetrachlorid und einem zweiten Gemisch von Stickstoff und NH3 abgeschieden wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ bei einem Druck von 20 bis 40 mbar abgeschieden wird.
1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ mit einer Dicke von 3 bis 10 μηι abgeschieden wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass ein Körper (1) aus einem Hartmetall eingesetzt wird, auf dem die mehrlagige Beschichtung abgeschieden wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Körper (1) eine Anbindungsschicht (4) abgeschieden wird, auf der die TiCN-Beschichtungslage (3) abgeschieden wird.
14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Anbindungsschicht (4) aus TiN, vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι, abgeschieden wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Beschichtungslage, vorzugsweise alle, mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden werden.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abscheidung der Anbindungsschicht (4) und nachfolgenden Abscheidung jeder Beschichtungslage (2,
3) jeweils eine Abscheidungstemperatur abgesenkt oder gehalten wird.
17. Beschichteter Körper (1) mit einer mehrlagigen Beschichtung, die zumindest eine Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙχΤπ.χΝ auf einer TiCN-Beschichtungslage (3) mit länglichen Kristallen von TiCN abgeschieden ist, bei der Titan optional bis zu 40 Mol-% durch Aluminium ersetzt sein kann.
18. Beschichteter Körper (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die TiCN-Beschichtungslage (3) im Querschnitt längserstreckte Kristalle aufweist, die vorzugsweise überwiegend in einem Winkel von ±30° zu einer Oberflächennormalen des Körpers (1) verlaufen.
19. Beschichteter Körper (1) nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die TiCN-Beschichtungslage (3) eine durchschnittliche Zusammensetzung
Figure imgf000016_0001
mit a im Bereich von 0,3 bis 0,8, insbesondere 0,4 bis 0,6, aufweist.
20. Beschichteter Körper (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙχΤπ.χΝ eine durchschnittliche Zusammensetzung ΑΙΧΤΗ_ΧΝ aufweist, wobei x > 0,7 ist und hexagonales AIN in einem Anteil von mehr als 0 bis zu 30 Mol-% vorliegt.
21. Beschichteter Körper (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ eine äußerste Beschichtungslage ist.
22. Beschichteter Körper (1) nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ_ΧΝ eine Dicke von mehr als 4 bis 10 μηι aufweist.
23. Beschichteter Körper (1) nach einem der Ansprüche 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass x > 0,75, vorzugsweise x > 0,80, insbesondere x > 0,85, ist.
24. Beschichteter Körper (1) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anteil an hexagonalem AIN mehr als 12,5 Mol-%, vorzugsweise mehr als 15,0 Mol-%, insbesondere mehr als 20,0 Mol-%, beträgt.
25. Beschichteter Körper (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 24, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Anteil an kubischer ΑΙχΤΗ.χΝ-Phase in der Beschichtungslage (2) mit ΑΙΧΤΗ.ΧΝ zumindest 70 Mol-%, vorzugsweise 70 bis 80 Mol-% beträgt.
26. Beschichteter Körper (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 25, dadurch
gekennzeichnet, dass die Beschichtungslage (2) mit ΑΙχΤπ.χΝ ganz oder zumindest teilweise Kristalle mit einer lamellaren Struktur aufweist.
27. Beschichteter Körper (1 ) nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die lamellare Struktur der Kristalle Lamellen mit einer Dicke von weniger als 100 nm, vorzugsweise weniger als 50 nm, insbesondere weniger als 25 nm, aufweist.
28. Beschichteter Körper (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 27, dadurch
gekennzeichnet, dass der Körper (1 ) aus einem Hartmetall gebildet ist und am Körper (1 ) eine Anbindungsschicht (4) aus TiN, vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι, abgeschieden ist.
29. Beschichteter Körper (1 ) nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die TiCN-Beschichtungslage (3) auf der Anbindungsschicht (4) abgeschieden ist.
30. Beschichteter Körper (1 ) nach einem der Ansprüche 17 bis 29, dadurch
gekennzeichnet, dass alle Beschichtungslagen mittels CVD-Verfahren abgeschieden sind.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013134796A1 (de) * 2012-03-14 2013-09-19 Boehlerit Gmbh & Co.Kg. Beschichteter körper und verfahren zum beschichten eines körpers
DE102014103220A1 (de) 2014-03-11 2015-09-17 Walter Ag TiAIN-Schichten mit Lamellenstruktur
EP3000913A1 (de) 2014-09-26 2016-03-30 Walter Ag Beschichteter Schneidwerkzeugeinsatz mit MT-CVD TiCN auf TiAI(C,N)
AT518421A4 (de) * 2016-09-09 2017-10-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichtetes Objekt und Verfahren zu dessen Herstellung
KR20180066200A (ko) 2016-01-13 2018-06-18 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 표면 피복 절삭 공구 및 그 제조 방법
EP2989227B1 (de) 2013-04-26 2018-06-27 Walter AG Werkzeug mit cvd-beschichtung
US10597776B2 (en) * 2015-01-15 2020-03-24 Boehlerit Gmbh & Co. Kg. Process for coating an article and coating produced thereby
WO2023164731A1 (de) 2022-03-03 2023-09-07 Boehlerit Gmbh & Co.Kg. Verfahren zur herstellung einer beschichtung auf einem objekt und entsprechend hergestellter beschichteter körper

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0709484A1 (de) * 1994-10-20 1996-05-01 Mitsubishi Materials Corporation Beschichtete Klinge aus Sinterkarbid auf Wolframkarbidbasis
US6238739B1 (en) 1996-02-27 2001-05-29 Centre National De La Recherche Scientifique Non-plasma CVD method and apparatus of forming Ti1-xA1xN coatings
WO2003085152A2 (de) 2002-04-11 2003-10-16 Cemecon Ag Beschichteter körper und ein verfahren zur beschichtung eines körpers
JP2005297143A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 表面被覆切削工具
EP1803835A1 (de) * 2005-12-30 2007-07-04 Sandvik Intellectual Property AB Beschichteter Schneidwerkzeugeinsatz
DE102007000512B3 (de) 2007-10-16 2009-01-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hartstoffbeschichtete Körper und Verfahren zu deren Herstellung
US20090130434A1 (en) * 2006-03-28 2009-05-21 Kyocera Corporation Surface Coated Tool
DE102008013966A1 (de) * 2008-03-12 2009-09-17 Kennametal Inc. Hartstoffbeschichteter Körper

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5915162A (en) † 1993-05-31 1999-06-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Coated cutting tool and a process for the production of the same
US5920760A (en) * 1994-05-31 1999-07-06 Mitsubishi Materials Corporation Coated hard alloy blade member
SE519921C2 (sv) * 1999-05-06 2003-04-29 Sandvik Ab PVD-belagt skärverktyg och metod för dess framställning
US6638571B2 (en) * 2000-05-31 2003-10-28 Mitsubishi Materials Corporation Coated cemented carbide cutting tool member and process for producing the same
US20020166606A1 (en) * 2001-03-12 2002-11-14 Russell Caminiti Method of coating a metal substrate
JP5143571B2 (ja) * 2005-02-10 2013-02-13 エーリコン・トレイディング・アーゲー・トリューバッハ 切削工具のための高耐摩耗三重被覆
DE102005032860B4 (de) † 2005-07-04 2007-08-09 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hartstoffbeschichtete Körper und Verfahren zu deren Herstellung
US20090029132A1 (en) * 2005-11-17 2009-01-29 Boehlerit Gmbh & Co. Kg., Coated hard metal member
SE529838C2 (sv) * 2005-12-08 2007-12-04 Sandvik Intellectual Property Belagt hårdmetallskär, sätt att framställa detta samt dess användning för fräsning i stål
SE530756C2 (sv) † 2006-09-15 2008-09-02 Sandvik Intellectual Property Sätt att tillverka ett belagt skärverktyg av hårdmetall, ett belagt skär och ett belagt roterande skärverktyg
DE102008013965A1 (de) † 2008-03-12 2009-09-17 Kennametal Inc. Hartstoffbeschichteter Körper
DE102008013964A1 (de) † 2008-03-12 2009-09-17 Kennametal Inc. Hartstoffbeschichteter Körper

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0709484A1 (de) * 1994-10-20 1996-05-01 Mitsubishi Materials Corporation Beschichtete Klinge aus Sinterkarbid auf Wolframkarbidbasis
US6238739B1 (en) 1996-02-27 2001-05-29 Centre National De La Recherche Scientifique Non-plasma CVD method and apparatus of forming Ti1-xA1xN coatings
WO2003085152A2 (de) 2002-04-11 2003-10-16 Cemecon Ag Beschichteter körper und ein verfahren zur beschichtung eines körpers
JP2005297143A (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 表面被覆切削工具
EP1803835A1 (de) * 2005-12-30 2007-07-04 Sandvik Intellectual Property AB Beschichteter Schneidwerkzeugeinsatz
US20090130434A1 (en) * 2006-03-28 2009-05-21 Kyocera Corporation Surface Coated Tool
DE102007000512B3 (de) 2007-10-16 2009-01-29 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Hartstoffbeschichtete Körper und Verfahren zu deren Herstellung
DE102008013966A1 (de) * 2008-03-12 2009-09-17 Kennametal Inc. Hartstoffbeschichteter Körper

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I. ENDLER ET AL., PROCEEDINGS EURO PM 2006, vol. 1, 23 October 2006 (2006-10-23), pages 219

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2825686B1 (de) 2012-03-14 2020-04-29 BOEHLERIT GmbH & Co.KG. Beschichteter körper und verfahren zum beschichten eines körpers
US9636750B2 (en) 2012-03-14 2017-05-02 Boehlerit Gmbh & Co.Kg. Coated body and method for coating a body
WO2013134796A1 (de) * 2012-03-14 2013-09-19 Boehlerit Gmbh & Co.Kg. Beschichteter körper und verfahren zum beschichten eines körpers
EP2989227B1 (de) 2013-04-26 2018-06-27 Walter AG Werkzeug mit cvd-beschichtung
DE102014103220A1 (de) 2014-03-11 2015-09-17 Walter Ag TiAIN-Schichten mit Lamellenstruktur
US10214810B2 (en) 2014-03-11 2019-02-26 Walter Ag TiAlCN layers with lamellar structure
US10407777B2 (en) 2014-09-26 2019-09-10 Walter Ag Coated cutting tool insert with MT-CVD TiCN on TiAI(C,N)
EP3000913A1 (de) 2014-09-26 2016-03-30 Walter Ag Beschichteter Schneidwerkzeugeinsatz mit MT-CVD TiCN auf TiAI(C,N)
US10597776B2 (en) * 2015-01-15 2020-03-24 Boehlerit Gmbh & Co. Kg. Process for coating an article and coating produced thereby
KR20180066200A (ko) 2016-01-13 2018-06-18 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 표면 피복 절삭 공구 및 그 제조 방법
US10603726B2 (en) 2016-01-13 2020-03-31 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface coated cutting tool and method for manufacturing the same
AT518421B1 (de) * 2016-09-09 2017-10-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichtetes Objekt und Verfahren zu dessen Herstellung
AT518421A4 (de) * 2016-09-09 2017-10-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichtetes Objekt und Verfahren zu dessen Herstellung
WO2023164731A1 (de) 2022-03-03 2023-09-07 Boehlerit Gmbh & Co.Kg. Verfahren zur herstellung einer beschichtung auf einem objekt und entsprechend hergestellter beschichteter körper

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