DE102017201487A1

DE102017201487A1 - Verfahren zum Beschichten von soliden Diamantwerkstoffen

Info

Publication number: DE102017201487A1
Application number: DE102017201487.3A
Authority: DE
Inventors: Faik Dogan; Andreas Sagr; Tobias Fechner; Dominik Spohn; Immo Garrn
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2017-01-31
Filing date: 2017-01-31
Publication date: 2018-08-02
Also published as: KR102532558B1; KR20190113818A; US20200023442A1; WO2018141748A1; JP2020507012A; EP3577249A1; JP7143307B2; CN110249070A

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von soliden Diamantwerkstoffen (Solid-PKDs), um die beschichteten Diamantwerkstoffe in eine metallische Oberfläche oder eine zweite Diamantoberfläche unter Raumluft einzulöten oder einzukleben, wobei die Diamantwerkstoffe unter Edelgasatmosphäre mittels eines Dampfabscheideverfahrens wenigstens teilweise beschichtet werden, wobei die Beschichtung mit wenigstens einem carbidbildenden chemischen Element erfolgt, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus: B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W; wobei eine Teilmenge des Diamantkohlenstoffs, der in der Oberfläche der Diamantwerkstoffe enthaltenen Diamanten zu Elementcarbiden umgesetzt wird, welche eine Elementcarbidschicht bilden; und wobei das chemische Element im molaren Verhältnis zu den gebildeten Elementcarbiden im stöchiometrischen Überschuss vorliegt, so dass auf die Oberfläche der Elementcarbidschicht eine Elementschicht abgeschieden wird oder sich eine Elementcarbid/Element-Mischschicht ausbildet. Die Erfindung betrifft ferner ein Maschinenbauteil, insbesondere Werkzeug, mit eingelötetem Solid-PKD.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten von soliden Diamantwerkstoffen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Maschinenbauteils mit einem Funktionsbereich aus einem beschichteten Solid-PKD gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 18 sowie ein Maschinenbauteil gemäß Anspruch 19.
Unter dem Begriff „Maschinenbauteil“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch insbesondere ein Schneidwerkzeug sowie ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung verstanden, welche in sämtlichen, dem Fachmann wohlbekannten Ausführungsformen vorliegen können.
Werkzeuge, insbesondere solche zur spanabhebenden Bearbeitung, mit einem Werkzeugkopf, einem Werkzeugschaft und mit einem Einspannabschnitt zur Aufnahme in einer Werkzeugaufnahme sind in vielfältigster Form aus dem Stand der Technik bekannt.
Derartige Werkzeuge weisen in ihrem Schneidbereich Funktionsbereich-Topologien auf, welche an die spezifischen Anforderungen der zu bearbeitenden Materialien angepasst sind.
Bei den genannten Werkzeugen handelt es sich um solche, die beispielsweise als Bohr-, Fräs-, Senk-, Dreh-, Gewinde-, Konturier- oder Reibwerkzeuge ausgebildet sind. Diese können als Funktionsbereich Schneidkörper und/oder Führungsleisten aufweisen, wobei die Funktionskörper auf einen Träger aufgelötet oder z. B. als Wechsel- oder Wendeschneidplatte ausgebildet sein können. Darüber hinaus ist in der Regel auch das Auflöten auf einen Wendeschneidplattenträger möglich.
Typischerweise weisen derartige Werkzeugköpfe Funktionsbereiche auf, welche dem Werkzeug eine hohe Verschleißfestigkeit bei der Bearbeitung von hoch abrasiven Materialien wie etwa Al-Si-Legierungen oder Gestein verleihen. Die Verschleißfestigkeit wird erhöht, wenn beispielsweise wie in der DE 20 2005 021 817 U1 der vorliegenden Anmelderin Werkzeugköpfe mit einer Funktionsschicht versehen werden, die einen Superhartstoff wie kubisches Bornitrid (CBN) oder polykristalline Diamanten (PKD) umfassen.
Zur Herstellung eines Werkzeugs mit hohen Standzeiten im Hinblick auf mechanische bzw. thermische Anforderung zum Bohren, Fräsen bzw. Reiben wurden im Stand der Technik beispielsweise Verfahren zum Aufbringen eines polykristallinen Films, insbesondere eines solchen aus Diamantmaterial auf Nichtdiamant-Substraten beschrieben. So beschreibt beispielsweise die US 5,082,359 das Aufbringen eines polykristallinen Diamantfilmes mittels chemischer Dampfphasenabscheidung (chemical vapour deposition, CVD).
Darüber hinaus sind weitere, verbesserte diamantbeschichtete Hartmetall- bzw. Cermet-Werkzeuge in der der DE 10 2015 208 742 A1 der Anmelderin beschrieben.
Ferner ist die Herstellung sogenannter Solid-PKDs bekannt, bei welchen Formkörper aus polykristallinen Diamanten und einer Bindematrix zu festen, polykristallinen Diamantkörpern, sogenannten Solid-PKDs, gesintert werden.
Derartige Solid-PKDs sind kommerziell erhältlich und können beispielweise mit bestimmten Loten in einem Aktivlötverfahren unter Schutzgas oder Vakuum auf ein Hartmetallsubstrat gelötet werden.
Hierbei hat sich jedoch als besonders problematisch herausgestellt, dass sich einerseits eine schlechte Benetzung der Solid-PKDs durch die eingesetzte metallische Lotlegierung und andererseits eine Tendenz zur Umwandlung des Diamantgitters zu einem Graphitgitter ergeben.
Die Zusammenhänge und die Probleme des Auflötens von Diamantkörpern auf Hartmetallsubstrate, die entsprechenden Grenzflächenreaktionen und die Benutzungsproblematiken sind in Tillmann et al. Mat.-Wiss. u. Werkstofftech. 2005, 36, No. 8, 370-376 beschrieben. Obwohl synthetische Diamanten mittlerweile aufgrund ihrer herausragenden Eigenschaften im werkstofftechnologischen Bereich eine große Rolle spielen, stellt sich jedoch das Zusammenfügen von Diamant mit anderen Werkstoffen als problematisch heraus, da Diamanten keine metallische Struktur, sondern ein kubisches Gitter aufweisen, in welchem die C-C-Bindungen kovalente sp³-Bindungen sind. Unabhängig von der Tatsache, dass Ti-haltige Aktivlotlegierungen in der Lage sind, Diamanten zu benetzen, müssen gemäß Tillmann et al. die Grenzflächenreaktionen noch weiter erforscht werden. Es wird angenommen, dass sich eine carbidische Reaktionsschicht an der Grenzfläche zwischen Diamantkristalloberfläche und Lot ausbildet, jedoch haben Analysen an realen Diamant-Hartmetall-Lötverbunden aufgezeigt, dass die Anwesenheit von Hartmetall, die Ti-Migration zur Diamantoberfläche negativ beeinflussen kann.
Abhängig von den Lötprozessparametern fand in Tillmann et al. in einigen Fällen keine signifikante Ti-Anreicherung an der Grenzfläche Lot/Diamanten statt. Höhere Löttemperaturen und längere Haltezeiten können aber eine deutliche Intensivierung der diamantseitigen Grenzflächenreaktionen bewirken, so dass sich eine beispielsweise Ti-haltige Reaktionsschicht deutlich abzeichnen kann. Ferner ist hierdurch auch eine zusätzliche Oxidationsgefahr gegeben und es besteht eine Tendenz zur Graphitbildung, was insgesamt die Kosten durch den durch die geschilderten Effekte auftretenden Produktionsausschuss nach oben treibt.
Gemäß Tillmann et al. zeigen auch Ni-Basislote - ebenso wie Ti-haltige Lotlegierungen - eine gute Benetzung in Verbindungsreaktionen mit der Diamantoberfläche. Weniger reaktive Aktivelemente wie Cr, Si oder B rufen ebenfalls Grenzflächenreaktionen hervor. Die Ergebnisse der Untersuchung zeigen eine deutliche Abhängigkeit zwischen Benetzung und Gehalten an Cr, Si oder B auf. Jedoch muss gemäß Tillmann et al berücksichtigt werden, dass höhere Gehalte von grenzflächenaktiven Elementen zu intensiveren Zersetzungsreaktionen führen, was eine Vorschädigung des Diamanten zur Folge haben kann. Gemäß Tillmann et al. ist das Vakuumlöten eines der erfolgversprechendsten Fügeverfahren zur Herstellung von Diamantwerkzeugen, obwohl man die Tatsache berücksichtigen muss, dass sich Diamanten bei erhöhten Temperaturen an Luft ab ca. 500°C und im Vakuum ab ca. 1300°C anfangen zu zersetzen, weshalb es entscheidend ist, ein Fügeverfahren bereitzustellen, bei dem diese kritischen Temperaturen nicht überschritten werden.
Gemäß Tillmann et al. sind die kovalenten Bindungen von Diamant mit ihren gebundenen Elektronen das größte Hindernis für eine metallurgische Wechselwirkung zwischen Lotlegierung und Diamant. Der Stand der Technik von Tillmann et al. schlägt vor, dieses Hindernis dadurch zu überwinden, dass man eine Lotlegierung einsetzt, welche aktive Elemente enthält, die mit dem Diamanten direkt chemisch reagieren. Insbesondere schlägt Tillmann et al. vor, Titan oder andere nicht näher bezeichnete „Refraktärmetalle“ hierzu zu verwenden.
Insbesondere beschreiben Tillmann et al. eine carbidische Reaktion, welche zur Bildung einer TiC-Reaktionsschicht führt, die als Schlüssel für eine Benetzungsreaktion dient, da carbidische Reaktionsprodukte ebenfalls metallische Bindungen im Sinne eines Elektronengases aufweisen. Im Gegensatz zum Aktivlöten von Oxid- oder Nichtoxidkeramiken benötigen Diamanten aus thermodynamischen Gründen nicht unbedingt derartige reaktionsfreudige Aktivmetalle, um eine Grenzflächenreaktion zu fördern. Tillmann et al. experimentieren mit einem Kupferbasislot und einem synthetischen Diamanten, bei welchem eine dünne Reaktionsschicht detektiert wurde, welche darauf hinweist, dass die Oberfläche des Diamanten unter Bildung von Carbiden aus Cr und Si teilweise zersetzt wurde.
Tillmann et al. weisen jedoch darauf hin, dass in der Literatur derzeit (2005) noch kein gänzlich klares Bild von dem herrscht, was tatsächlich an der Lot-Diamant-Grenzfläche passiert.
Ausgehend vom Stand der Technik von Tillmann et al. (2005) ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit welchem Diamantwerkstoffe hergestellt werden können, welche sicher und belastbar unter Raumluft in eine metallische Oberfläche oder gegen eine andere Diamantoberfläche eingelötet oder eingeklebt werden können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Verfahren zum Beschichten von soliden Diamantwerkstoffen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren zum Herstellen eines Maschinenbauteils gemäß Anspruch 18.
Das Produkt gemäß Anspruch 19 löst die Aufgabe ebenfalls.
Insbesondere beschreibt die vorliegende Erfindung ein
Verfahren zum Beschichten von soliden Diamantwerkstoffen, um die beschichteten Diamantwerkstoffe in eine metallische Oberfläche einzulöten, wobei
die Diamantwerkstoffe unter Edelgasatmosphäre mittels eines Dampfabscheideverfahrens wenigstens teilweise beschichtet werden, wobei die Beschichtung mit wenigstens einem carbidbildenden chemischen Element erfolgt, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus: B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W; wobei
eine Teilmenge des Diamantkohlenstoffs, der in der Oberfläche der Diamantwerkstoffe enthaltenen Diamanten zu Elementcarbiden umgesetzt wird, welche eine Elementcarbidschicht bilden; wobei
das chemische Element im molaren Verhältnis zu den gebildeten Elementcarbiden im stöchiometrischen Überschuss vorliegt, so dass auf die Oberfläche der Elementcarbidschicht eine Elementschicht abgeschieden wird oder sich eine Elementcarbid/Element-Mischschicht ausbildet.
Durch die Beschichtung der Diamantoberfläche mit einem carbidbildenden Element wandelt sich ein Teil des Diamantkohlenstoffs in das entsprechende Elementcarbid um. Diese Elementcarbidschicht ist fest mit der PKD-Schicht verbunden. Durch den überstöchiometrischen Einsatz des oder der carbidbildenden Elemente bildet sich auf der Elementcarbidschicht eine das beschichtende Element (oder Elemente) enthaltende Elementschicht aus.
Beide Schichten - die Elementcarbidschicht einerseits und die Elementschicht andererseits - weisen metallische Bindungseigenschaften auf, wodurch sich eine starke Haftung der Elementschicht auf der Carbidschicht ergibt. Darüber hinaus ist die Elementschicht bzw. die Elementcarbidschicht/Element-Mischschicht ebenfalls aufgrund ihrer metallischen Eigenschaften gut mit einem metallischen Lot benetzbar, so dass stabile Lötverbindungen zum Substrat entstehen.
Es ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung bevorzugt, dass solide Diamantwerkstoffe aus monokristallinen Diamanten oder polykristallinen Diamanten verwendet werden.
Eine besondere Bedeutung kommt der vorliegenden Erfindung zu, wenn zusammengesinterte Diamantpartikel aus polykristallinen Diamanten, sogenannte „Solid-PKDs“, als solide Diamantwerkstoffe verwendet werden.
Es ist vorteilhaft, wenn Solid-PKDs zum Einsatz kommen, die Sinterhilfsstoffe enthalten, welche ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Al, Mg, Fe, Co, Ni, sowie Mischungen davon. Diese Metalle können ebenfalls zum Entstehen einer lotbenetzbaren carbidhaltigen Diamant/Lot-Grenzfläche beitragen.
Es können vorgefertigte, unbehandelte Solid-PKDs verwendet werden, welche einen Unterbau aus Hartmetall aufweisen.
Es kann im Rahmen der Erfindung jedoch auch sinnvoll und vorteilhaft sein, die herstellungsbedingten Sinterhilfsstoffe und/oder den Hartmetallunterbau wenigstens weitgehend aus den Solid-PKDs zu entfernen, um eine besser kontrollierbare Elementcarbid/Element-Mischschicht zu erhalten.
Typischerweise zeigen die gesinterten Diamantpartikel einen mittleren Durchmesser von 0,5 µm bis 100 µm.
Es ist eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, eine Übergangsschicht auf der entstandenen Elementschicht oder Elementcarbid/Element-Mischschicht abzuscheiden.
Eine solche Übergangsschicht kann vom Typ Element (B,C,N,O) sein und auf der entstandenen Elementschicht oder Elementcarbid/Element-Mischschicht abgeschieden werden, wobei boridische Schichten, nitridische Schichten, oxidische Schichten sowie Mischschichten davon, insbesondere karbonitridische Schichten, oxinitridischen Schicht und/oder eine karboxynitridische Schichten, umfasst sind .
In der Praxis hat sich als Übergangsschicht eine solche als bevorzugt herausgestellt, welche folgende allgemeine Formel erfüllt: $(E 1, E 2, E 3 \dots Exy) x (BCNO) y,$
wobei E ein Element ist, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus: Mg, B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W und x und y jeweils unabhängig voneinander im Bereich von 0-2, vorzugsweise 0,5 bis 1,1 liegt.
Derartige Übergangsschichten können die Solid-PKDs vor thermischen und chemischen Einflüssen während des Lötprozesses schützen.
Zur Herstellung bzw. zur Abscheidung der Elementcarbidschicht hat sich in der Praxis ein physikalisches Dampfabscheideverfahren (PVD) bewährt, wobei als Edelgasatmosphäre vorzugsweise eine Argonatmosphäre eingesetzt wird.
Typischerweise wird das PVD-Verfahren im Rahmen der vorliegenden Erfindung in einem Temperaturbereich von 400°C bis 600°C, insbesondere 450°C, bei einer Bias-Spannung von 0 bis minus 1000 v und einem Druck von 100 mPa bis 10 000 mPa für eine Dauer von 1 min bis 20 min, insbesondere 5 min, durchgeführt.
Bevorzugt wird nach der Beschichtung noch ein Temperschritt bei 200°C bis 600°C für eine Zeit zwischen 1 min und 60 min durchgeführt.
Auch die Übergangsschicht kann bevorzugt ebenfalls mittels PVD auf der Elementcarbidschicht, in einem Temperaturbereich von 400°C bis 600°C, insbesondere 450°C, bei einer Bias-Spannung von 0 bis minus 1000V und einem Druck von 100 mPa bis 10 000 mPa für eine Dauer von 0,1 h bis 3 h, aufgebracht werden.
Zum Einlöten von mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens beschichteten Solid-PKDs ist die Übergangsschicht unter Luftatmosphäre mit einem Lot, ggf. unter Einsatz von Flussmitteln, benetzbar und die so aufgebauten Solid-PKDs können somit problemlos in ein Maschinenbauteil, insbesondere Werkzeug, eingelötet werden.
Aufgrund der vorliegenden Erfindung ist ein beschichtetes Solid-PKD erhältlich.
Auch können mehrere Solid-PKDs miteinander verlötet werden, um ein größeres Solid-PKD zu erhalten.
Somit ist es mit dem erfindungsgemäß Verfahren möglich, ein Maschinenbauteil mit wenigstens einem Funktionsbereich aus einem beschichteten Solid-PKD sowie einem metallischen Trägerkörper herzustellen, wobei
das Solid-PKD mittels einer Lötverbindung auf wenigstens einer Oberfläche des metallischen Trägerkörpers fixiert wird, wobei als Lot z.B. Hartlote auf Silber- oder Nickelbasis oder auch andere, dem Fachmann wohlbekannte, geeignete Hartlote zum Einsatz kommen; und
die Lötverbindung zwischen beschichtetem Solid-PKD und Trägerkörper bei maximal 700°C unter Luftatmosphäre unter Normaldruck hergestellt wird.
Somit sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung erstmals praxistaugliche Maschinenbauteile mit eingelöteten Solid-PKDs verfügbar, welche rissfreie Lötverbindungen und lange Standzeiten ermöglichen.
Solche Maschinenbauteile können Werkzeuge sein, insbesondere spanabhebende Werkzeuge oder Asphalt- oder Gesteinsfräsköpfe oder Bohrköpfe.
Weitere Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen.
Beispiel
Im vorliegenden Beispiel soll durch Beschichtung eines kommerziell erhältlichen Solid-PKD-Körpers das Einlöten des Solid-PKD-Körpers - ohne Schutzgasatmosphäre - und somit unter Luftatmosphäre mit Hilfe einer Bindeschicht ermöglicht werden. Hierzu soll eine vom verwendeten Lot gut benetzbare Oberfläche geschaffen werden, die auch fest an den Diamant anbindet, so dass die Grenzfläche PKD-Haftschicht nicht zum Schwachpunkt der Fügeverbindung wird und das so hergestellte Werkzeug sämtlichen Belastungen und Anforderungen an das Werkzeug gerecht wird und hohe Standzeiten erreicht werden.
Für das vorliegende Ausführungsbeispiel wurden vier unterschiedliche, kommerziell erhältliche PKD-Sorten verwendet.
Als Testkörpergeometrie wurde eine quadratische Platte gewählt. Bei den eingesetzten Solid-PKD-Sorten handelt es sich um polykristallines Diamantmaterial, welches neben weiteren Metallen auch Kobalt enthält.
Die Solid-PKD-Testkörper wurden mit mehreren carbidbildenden Metallen oder Elementen, im Beispielsfalle Titan und Zirkonium getempert und bei einer Temperatur von ca. 600°C und einem Spannungsbias von ca. -150 V in einer PVD-Beschichtungsanlage behandelt. Die Bildung von Metallcarbiden - im vorliegenden Beispiel TiC und ZrC - wurde mittels Röntgendiffraktometrie gezeigt.
Im Anschluss an die Carbidbildung wird dann eine reine Metallschicht - im Beispielsfalle aus Ti und Zr- auf die Elementcarbidschicht aufgedampft.
Die Dicke der Carbidschicht betrug ca. 0,01 µm, gemessen mittels Röntgendiffraktometrie und Rasterelektronenmikroskopie.
Derartig beschichtete Solid-PKDs wurden dann mittels einer Lotlegierung - im Beispielsfalle - aus Ag-Cu-Zn-Mn-Ni unter Raumluftatmosphäre bei etwa 700°C auf eine Hartmetall-Platte gelötet und ein Schertest durchgeführt. Im Anschluss an den Schertest wurde eine weitere rasterelektronenmikroskopische Untersuchung durchgeführt, um zu beurteilen, ob Risse oder Brüche im Lot oder in der Grenzfläche stattfanden und/oder ob eine Beschädigung der Diamantoberfläche vorlag.
Hierbei hat sich überraschend herausgestellt, dass im Rahmen der üblichen Scherspannungstests weder Brüche oder Risse in der Lotschicht noch in der Grenzfläche zum Solid-PKD auftraten.
Die Diamantoberfläche selbst war ebenfalls frei von Beschädigungen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202005021817 U1 [0006]
US 5082359 [0007]
DE 102015208742 A1 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

Tillmann et al. Mat.-Wiss. u. Werkstofftech. 2005, 36, No. 8, 370-376 [0012]

Claims

Verfahren zum Beschichten von soliden Diamantwerkstoffen, um die beschichteten Diamantwerkstoffe in eine metallische Oberfläche oder eine zweite Diamantoberfläche unter Raumluft einzulöten oder einzukleben, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamantwerkstoffe unter Edelgasatmosphäre mittels eines Dampfabscheideverfahrens wenigstens teilweise beschichtet werden, wobei die Beschichtung mit wenigstens einem carbidbildenden chemischen Element erfolgt, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus: B, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W; wobei eine Teilmenge des Diamantkohlenstoffs, der in der Oberfläche der Diamantwerkstoffe enthaltenen Diamanten zu Elementcarbiden umgesetzt wird, welche eine Elementcarbidschicht bilden; wobei das chemische Element im molaren Verhältnis zu den gebildeten Elementcarbiden im stöchiometrischen Überschuss vorliegt, so dass auf die Oberfläche der Elementcarbidschicht eine Elementschicht abgeschieden wird oder sich eine Elementcarbid/Element-Mischschicht ausbildet.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass solide Diamantwerkstoffe aus monokristallinen Diamanten oder polykristallinen Diamanten verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zusammengesinterte Diamantpartikel aus polykristallinen Diamanten (Solid-PKDs) als solide Diamantwerkstoffe verwendet werden.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Solid-PKDs Sinterhilfsstoffe enthalten, welche ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus: Al, Mg, Fe, Co, Ni, sowie Mischungen davon.
Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass Solid-PKDs verwendet werden, welche einen Unterbau aus Hartmetall aufweisen.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sinterhilfsstoffe und/oder der Hartmetallunterbau wenigstens weitgehend aus den Solid-PKDs entfernt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die gesinterten Diamantpartikel einen mittleren Durchmesser von 0,5 µm bis 100 µm aufweisen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Übergangsschicht auf der entstandenen Elementschicht oder Elementcarbid/Element-Mischschicht abgeschieden wird.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Übergangsschicht vom Typ Element(B,C,N,O) auf der entstandenen Elementschicht oder Elementcarbid/Element-Mischschicht abgeschieden wird, wobei boridische Schichten, nitridische Schichten, oxidische Schichten sowie Mischschichten davon, insbesondere karbonitridische Schichten, oxinitridischen Schicht und/oder eine karboxynitridische Schichten, umfasst sind .
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Übergangsschicht eine solche Schicht zum Einsatz kommt, welche folgende allgemeine Formel erfüllt: $(E 1, E 2, E 3 \dots Exy) x (BCNO) y,$
wobei E ein Element ist, welches ausgewählt wird aus der Gruppe, bestehend aus: Mg, B, Al, Si, Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W und x und y jeweils unabhängig voneinander im Bereich von 0-2, vorzugsweise 0,5 bis 1,1 liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein physikalisches Dampfabscheideverfahren (PVD) verwendet wird, wobei als Edelgasatmosphäre vorzugsweise eine Argonatmosphäre eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das PVD-Verfahren in einem Temperaturbereich von 400°C bis 600°C, insbesondere 450°C, bei einer Bias-Spannung von 0 bis minus 1000V und einem Druck von 100 mPa bis 10 000 mPa für eine Dauer von 1 min bis 20 min, insbesondere 5 min, durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Beschichtung ein Temperschritt bei 200°C bis 600°C für eine Zeit zwischen 1 min und 60 min durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsschicht ebenfalls mittels PVD auf der Elementcarbidschicht, in einem Temperaturbereich von 400°C bis 600°C, insbesondere 450°C, bei einer Bias-Spannung von 0 bis minus 1000V und einem Druck von 100 mPa bis 10 000 mPa für eine Dauer von 0,1 h bis 3 h, aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangsschicht unter Luftatmosphäre mit einem Lot, ggf. unter Einsatz von Flussmitteln, benetzbar ist.
Beschichtetes Solid-PKD, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15 erhältlich ist.
Solid-PKD nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Solid-PKDs miteinander verlötet sind.
Verfahren zur Herstellung eines Maschinenbauteils mit wenigstens einem Funktionsbereich aus einem beschichteten Solid-PKD gemäß einem der Ansprüche 16 und 17 sowie einem metallischen Trägerkörper, dadurch gekennzeichnet, dass das Solid-PKD mittels einer Lötverbindung auf wenigstens einer Oberfläche des metallischen Trägerkörpers fixiert wird, wobei als Lot ein Hartlot zum Einsatz kommt; und die Lötverbindung zwischen beschichtetem Solid-PKD und Trägerkörper bei maximal 700°C unter Luftatmosphäre unter Normaldruck hergestellt wird.
Maschinenbauteil, dadurch gekennzeichnet, dass es nach einem Verfahren gemäß Anspruch 18 erhältlich ist.
Maschinenbauteil nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Werkzeug, insbesondere ein Schneidwerkzeug, vorzugsweise ein spanabhebendes Werkzeug oder ein Asphalt- oder ein Gesteinsfräskopf oder ein Bohrkopf, ist