DE3030149C2

DE3030149C2 -

Info

Publication number: DE3030149C2
Application number: DE19803030149
Authority: DE
Inventors: Takeshi Itaba; Shotaro Matsumoto; Takeshi Tokio/Tokyo Jp Abe
Original assignee: Mitsubishi Metal Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1979-08-09
Filing date: 1980-08-08
Publication date: 1990-03-29
Anticipated expiration: 2000-08-09
Also published as: ES8103780A1; DE3030149A1; DE3030149C3; ES494779A0

Description

Die Erfindung betrifft ein Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge, bestehend aus einem Substrat aus Hochleistungs- Schnellarbeitsstahl oder Hartmetall als Grundkörper, einer auf mindestens einer Begrenzungsfläche dieses Substrates aufgebrachten Beschichtung aus Hartmetall als Verschleißwiderstandsschicht und einer weiteren, zwischen Grundkörper und Beschichtung aufgebrachten dünnen Metallschicht als Zwischenschicht sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Bei einem solchen Schneidplättchen umfaßt die Beschichtung zwei Carbidschichten, die durch chemische und physikalische Aufdampfverfahren aufgebracht worden sind. In nicht näher angegebenen Fällen soll es vorteilhaft sein, zwischen die beiden aufeinander angeordneten Verschleißschichten eine extrem dünne Schicht von etwa 0,2 bis 2 µm aus Co, Ni und/oder Fe einzubringen, um die Zähigkeit des Verbundmaterials zu erhöhen. Darüberhinaus wird eine beispielsweise aus Pt, Fe oder Ni bestehende Zwischenschicht einer Dicke unter 2 µm zwischen Grundkörper und Beschichtung vorgeschlagen, über deren Zweck nichts angeführt ist; vgl. DE-PS 21 27 162.

Durch die DE-AS 23 30 545 ist ein Verfahren zum Aufbringen eines Carbidfilms mit hoher Dichte auf ein Substrat durch reaktive Verdampfung bekannt, wobei der Carbidfilm stochiometrisch, also in einem bestimmten Verhältnis von Kohlenstoff-Kationen und Metall-Anionen aufgebracht wird.

Schließlich ist durch die DE-OS 26 52 440 ein beschichtetes, gesintertes, segmentiertes Metall-Carbid-Substrat bekannt, das drei mit dem Substrat verbundene Überzüge aus Metallverbindungen und eine η-Phase im Substrat unmittelbar unterhalb der untersten Beschichtung umfaßt, wodurch die Verbindung zwischen Überzügen und Substrat verbessert werden soll.

Da dort die Beschichtungen durch ein übliches chemisches Dampfablagerungsverfahren aufgebracht werden, sind hohe Temperaturen erforderlich. Auch ist die Metall-Carbid- Substrat erzeugte η-Phase nicht mit einer Metallschicht gleichzusetzen, auch wenn der Kohlenstoffanteil in dieser Phase geringer sein mag. Diese Phase ist ein Carbid (W₃Co₃C) und daher im Aufbau und Auswirkung völlig verschieden von einer Metall-Schicht und daher nicht imstande, die Haftung und Bindung von Metallverbindungen auf einem Substrat zu verstärken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Schneidplättchen zu schaffen, bei dem gegenüber dem gattungsbildenden Scheidplättchen die Bindefestigkeit zwischen den einzelnen Schichten insbesondere zwischen Grundkörper und Beschichtung aus Hartmetall zwecks Erhöhung der Verschleißfestigkeit wesentlich verbessert ist, sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung anzugeben.

Diese Aufgabe ist bezüglich des Schneidplättchens erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Zwischenschicht aus aufgedampftem Titan und die Verschleißwiderstandsschicht aus einer aufgedampften Titanverbindung aus der Gruppe Titan-Carbid, Titan-Nitrid, Titan-Carbo-Nitrid, Titan-Oxycarbid und Titan- Oxycarbo-Nitrid besteht und daß die Dicke der Zwischenschicht 0,9 µm nicht übersteigt und die Verschleißwiderstandsschicht 0,5-10 µm dick ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der aus Hartmetall bestehende Grundkörper zu 2 bis 30 Gewichtsprozent aus mindestens einem aus der Gruppe der Eisenmetalle ausgewählten Metall und zum überwiegenden Anteil aus mindestens einer aus der Gruppe der Carbide, Nitride und Carbonitride der Metalle der Gruppe IVa, Va und VIa des periodischen Systems der Elemente ausgewählten Verbindung zusammengesetzt.

Bezüglich des Verfahrens zur Herstellung eines solchen Schneidplättchens mit den Verfahrensschritten

a) Einbringen eines Substrats aus Hochleistungs- Schnellarbeitsstahl oder aus Hartmetall als Grundkörper in eine Vakuumkammer und
b) Aufdampfen einer Beschichtung auf mindestens eine Begrenzungsfläche des Substrats,

wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Verfahrensschritt des Aufdampfens der Beschichtung auf den Grundkörper zwei weitere Verfahrensschritte umfaßt, mämlich

b1) Aufdampfen einer nicht mehr als 0,9 µm dicken Schicht Titan auf mindestens eine Begrenzungsfläche des Grundkörpers als Zwischenschicht und nachfolgend
b2) Aufdampfen mindestens einer 0,5 bis 10 µm dicken Schicht einer Titanverbidung aus der Gruppe Titan-Carbid, Titan-Nitrid, Titan-Carbonitrid, Titan-Oxycarbid und Titan-Oxycarbonitrid auf die zuvor aufgedampfte Schicht als Verschleißwiderstandsschicht.

Hierbei wird das aus Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl bestehende Substrat während des Aufdampfens auf Temperaturen zwischen 300°C und 600°C gehalten.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Im Gegensatz zu den bekannten Schneidplättchen und den Verfahren zu deren Herstellung ist hier erfindungsgemäß eine Lage aus aufgedampftem Titanium - reines Ti - Metall vorgegebener Dicke zwischen dem Substrat aus Hochleistungs- Schnellarbeitsstahl einerseits und der danach aufzudampfenden Beschichtung aus einer Titanverbindung andererseits eingefügt. Hierdurch ergibt sich aufgrund der starken Bindung zwischen dem Substrat und der Lage Titanium einerseits und der starken Bindung zwischen der Lage Titanium und der nachfolgenden Beschichtung aus der Titanverbindung andererseits eine gewissermaßen durch diese Zwischenschicht aus Titanium hindurch wirkende starke Bindung der Verschleiß widerstandsschicht auf dem Substrat, die darüber hinaus eine große Warmfestigkeit aufweist, so daß die Verschleißfestigkeit und die Nutzungsdauer des fertigen Schneidplättchens wesentlich höher ist als die der herkömmlichen Schneidplättchen.

Da Titan ein Metall ist, wird dessen Elastizität auf die Beschichtung übertragen; daher können von der Beschichtung elastische Verformung, die diese bei einer Druckbeanspruchung während des Schneidvorganges erfährt, aufgenommen werden. Das Schneidplättchen wird daher weniger empfindlich gegen Absplittern trotz der an sich harten Beschichtung, die einen stark erhöhten Verschleißwiderstand bewirkt.

Ferner ist zu berücksichtigen, daß die Oberflächenrauhigkeit eines Schneidplättchens ein wichtiger Faktor zum Bestimmen seiner Standzeiten (Schneiddauer) ist. Ein Schneidplättchen wird bekanntlich weniger abriebfest, wenn die Oberfläche sehr rauh ist. Bei der vorliegenden Erfindung können, da Titan benutzt wird, kleine Kristallteile des Titans gleichmäßig auf dem Substrat aufgebracht werden und entsprechend können sehr kleine Kristallteile der Titanverbindung der Beschichtung gleichmäßig auf der Titanzwischenschicht aufgebracht werden; hieraus resultiert eine sehr glatte Oberfläche des Schneidplättchens.

Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß im Falle eines Wärmebruches der Beschichtung dieser dank der Titan- Zwischenschicht das Substrat nicht erreicht.

Die Titan-Schicht hat eine Dicke von nicht über 2 µm, während die Schicht aus einer Titan-Verbindung 0,5 bis 10 µm dick ist. Bei geringerer Dicke als 0,5 µm erfüllt das Schneidplättchen nicht mehr die Forderungen an die Verschleißfestigkeit. Übersteigt die Dicke 10 µm, wird der Überzug weniger zäh, also spröde.

Die Titan-Schicht hat noch einen weiteren Vorteil, denn sie nimmt die während eines Schneidvorganges auf das Schneidplättchen wirkenden Kräfte auf, die bekanntlich erheblich sind. Fehlt diese Titan- Schicht, dann besteht bei dem Hartmetall-Überzug, das heißt bei der Schicht aus einer Titan-Verbindung, die Gefahr, daß durch die Belastungen beim Schneiden Risse entstehen, die das Ablösen des Überzuges vom Metallsubstrat begünstigen; das Metallplättchen ist nicht verformbar und kann folglich Verformungen im Substrat nicht mitmachen. Diese Kräfte werden von der Titan-Schicht aufgenommen, so daß ein Ablösen des Überzuges vom Substrat verhindert wird.

Bei der Herstellung solcher Schneidplättchen werden nacheinander in einer Vakuumkammer auf ein Substrat eine Titan-Schicht und dann eine Schicht aus einer Titan-Verbindung aufgedampft. Die aufgedampfte Titan- Schicht sollte hierbei nicht mit der Umgebungsluft in Berührung kommen, da sich dann auf dieser Schicht Titan-Oxide bilden. Hierdurch würde die Festigkeit der Verbindung zwischen der Titan-Schicht und der anschließend aufgedampften Titan-Verbindung beeinträchtigt.

Während des Aufdampfens ist das Metallsubstrat auf einer Temperatur von nicht unter +300°C zu halten. Bei einer +300°C unterschreitenden Temperatur können die Kohlenstoff-, Stickstoff- und Sauerstoff-Atome nicht in ausreichendem Maße in die Titan-Schicht diffundieren. Reste dieser Atom beeinträchtigen aber die Festigkeit der Verbindung zwischen den beiden Schichten.

Besteht das Substrat aus Schnelldrehstahl, dann sollte es vorzugsweise auf einer Temperatur von nicht über +600°C gehalten werden. Bei einer höheren Temperatur, die also über der beim Tempern angewandten Temperatur liegt, geht die durch das Tempern oder Glühfrischen beabsichtigte Wirkung verloren.

Besteht das Substrat aus einer Hartmetallverbindung, dann sollte das Substrat vorzugsweise auf einer Temperatur von unter +800°C gehalten werden, da anderenfalls die aufgedampfte Schicht brüchig und nicht mehr zäh, also nicht mehr widerstandsfähig genug ist.

Da das Aufdampfen der Schichten bei verhältnismäßig niedrigen Temperaturen erfolgt, können die Metall-Atome des Substrates nicht in den Überzug diffundieren, so daß sich auch die Eigenschaften des Substrates nicht ändern.

Die Titan-Schicht und die Schicht aus einer Titan-Verbindung in herkömmlicher Weise aufgedampft, beispielsweise durch Ionen-Galvanisierung, Kathodenzerstäuben bzw. Bedampfen im Vakuum oder durch chemisches Aufdampfen, beispielsweise unter Verwendung eines Plasmastromes niedriger Temperatur.

Die Hartmetall-Legierung des Substrates sollte 2 bis 30 Gewichtsprozent von mindestens einem Eisenmetall enthalten. Die Titan-Atome in der Titan-Verbindung verbinden sich fest mit den Atomen in der Oberfläche des Substrates und insbesondere mit den Metall-Atomen der Metallphase. Wenn daher der Anteil des Eisenmetalls in der Hartmetall verbindung weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, ist keine ausreichende Festigkeit der Verbindung gewährleistet. Liegt der Gewichts anteil des Eisenmetalls in der Hartmetallverbindung aber über 30 Prozent, dann führen die während eines Schneidvorganges auf das Substrat wirkenden hohen Kräfte zu seiner Verformung. Da der Überzug aber nur in geringem Maße verformbar ist, können leicht Risse auftreten, die zum Ablösen vom Substrat führen, obwohl die Bindefestigkeit zwischen beiden großen ist.

Die Erfindung ist nachstehend anhand mehrerer Beispiele erläutert.

Beispiel 1

Als Substrat diente ein Wegwerf- oder Einweg-Schneidplättchen oder ein Einsatz aus Schnelldrehstahl japanischer Norm, SKH-9 (entsprechend AISI.M2 oder VDEh.S6-5-2), dessen äußere Form einem Schneidplättchen nach der japanischen Norm SNP 432 (ISO-SNGN 120408) entsprach. Verwendet wurde die Einrichtung zum Ionen-Galvanisieren, bei der ein Elektronenstrahl auf einen auf einem Träger montierten Titanblock in einer Vakuumkammer gerichtet wurde, so daß das verdampfte Titan und die in die Vakuumkammer eingeblasenen Gase das in der Vakuumkammer befindliche Plasma durchströmen konnten. Danach wurde das Schneidplättchen oder das Substrat in die Vakuumkammer eingebracht. Auf das Substrat wurde nunmehr eine 0,1 µm dicke Titan- Schicht bei einer Temperatur von +500°C in einer Argonatmosphäre aufgedampft. Danach wurde auf die Titan-Schicht eine 3 µm dicke Schicht einer Titan-Verbindung (TiCN) aufgedampft, wobei anstelle von Argon ein Gasgemisch aus N₂, C₂H₂ und Ar verwendet wurde, um ein mit einer Beschichtung versehenes "erfindungsgemäßes" Schneidplättchen zu erhalten.

Zu Vergleichszwecken wurde mit dem gleichen Verfahren ein Schneidplättchen ohne Titanschicht mit einem Überzug versehen. Mit einem Rockwell-Härtetest-Gerät wurde ein Ablösetest für den Überzug durchgeführt, bei dem auf die Oberfläche der beiden Prüflinge jeweils eine flächenmäßig begrenzte Last von 50 kg aufgebracht wurde, und es wurde beobachtet, ob sich der Überzug im Bereich der beaufschlagten Stelle bei den Prüflingen löste. Der Überzug bei dem erfindungsgemäßen Schneidplättchen blieb extrem fest mit dem Substrat verbunden, während der Überzug bei dem anderen Prüfling sich im Bereich der beaufschlagten Stelle gelöst hatte und nur geringe Bindefestigkeit aufwiesen.

Ein entsprechendes Einweg-Schneidplättchen ohne Beschichtung, wurde ebenfalls wie zuvor beschrieben behandelt. Nachfolgend wird es als Schneidplättchen ohne Beschichtung bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Schneidplättchen, das Vergleichsmuster und das Schneidplättchen ohne Beschichtung wurden jeweils an einem Halter nach japanischer Norm N11r-44 befestigt, so daß man ein Schneidwerkzeug nach der japanischen Norm SNPR 432 (ISO SNGG 120408 R) erhielt. Alle drei Schneidwerkzeuge wurden für die drehende Bearbeitung eines Werkstückes eingesetzt, um zu bestimmen, wie lange die Schneidkante eines jeden Schneidplättchens einsetzbar ist, bis dort jeweils 0,3 mm abgetragen sind. Der Drehtest wurde unter folgenden Schneidbedingungen durchgeführt:

Werkstück:
ein Rundstab aus einer Stahllegierung (japanische Norm SCM-4 entsprechend AISI.4140 oder DIN 17200-42 Cr Mo4; Härte HB: 180)
Schnittgeschwindigkeit:	15 m/min
Vorschubgeschwindigkeit:	0,05 mm/Umdrehung
Schnitt-Tiefe:	1 mm
Kühlung:	ja

Die Ergebnisse des Versuches sind in Tabelle 1 aufgezeigt

Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, wies der Überzug eine sehr hohe Bindefestigkeit auf, die auf die Zwischenschicht aus Titan zurückzuführen ist; die Beschichtung löste sich nicht ab. Die Schneiddauer war zudem beträchtlich höher als bei den übrigen Prüflingen. Daher war auch die Schneidleistung ausgezeichnet.

Beispiel 2

Gemäß dem Beispiel 1 wurden Einweg-Schneidplättchen als Substrat aufbereitet. Auf jedes Substrat wurde mit Hilfe eines Ionen-Galvanisier-Gerätes der in Beispiel 1 beschriebenen Art bzw. mit einer Bedampfungseinrichtung eine Beschichtung aufgebracht, um so mit einer Beschichtung versehene Schneidplättchen 1 bis 9 gemäß der Erfindung und Vergleichs-Prüflinge 1 bis 5 gemäß Tabelle 2 herzustellen. Über die Bedampfungseinrichtung wurde eine aus Titan bestehende, in einer Vakuumkammer untergebrachte Fangelektrode in vorbestimmter Atmosphäre bedampft. Beispielsweise wurde TiCNO, eine Schicht aus einer Titan-Verbindung in einer Atmosphäre von Ar, N₂, CO₂ und C₂H₂ aufgedampft, TiC dagegen in einer Atmosphäre aus AR und C₂H₂ und TiN in einer Atmosphäre von AR und N₂.

Der Test für das Ablösen und der Drehtest dieser Schneidplättchen wurde nach dem Verfahren aus Beispiel 1 durchgeführt. Die Testergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben. Die Hartbeschichtung bei allen Vergleichsprüflingen von Schneidplättchen 1 und 2 ohne Titanschicht löste sich ab und folglich war die Schneidkante jedes Schneidplättchens bereits nach kurzer Zeit um 0,3 mm abgetragen. Der Vergleichsprüfling 3 besaß zwar eine Titan-Schicht, doch wies die Schicht aus einer Titan-Verbindung eine Dicke von 11 µm auf, was oberhalb der zulässigen Grenze nach der Erfindung ist. Nach kurzer Zeit lösten sich bereits Scheibchen von diesem Prüfling ab. Dieses Schneidplättchen hatte also nur eine sehr begrenzte Lebensdauer. Die Vergleichsprüflinge 4 und 5, bei denen das Substrat einer die Höchstgrenze von +600°C übersteigenden Temperatur ausgesetzt worden war, verloren ihre Beschichtung jeweils schon nach kurzer Zeit.

Die Schneidplättchen 1 bis 9 dagegen, die die Zwischenschicht aus Titan aufwiesen, zeichnet sich durch hohe Bindefestigkeit der Beschichtung und größere Verschleißfestigkeit aus. Es erwies sich ferner, daß die Verschleißfestigkeit der erfindungsgemäßen Schneidplättchen mit geringerer Dicke der Titan-Schicht zunahm. Die Versuchsergebnisse der Schneidplättchen 5, 7 und 9 nach der Erfindung zeigen dies deutlich. Die größte Verschleißfestigkeit wiesen die Schneidplättchen auf, bei denen die Dicke der Titanschicht 0,9 µm nicht überstieg.

Beispiel 3

Als Substrat wurde ein Einweg-Schneidplättchen aus einer Hartmetall- Legierung oder einer zementierten Carbid-Komposition, enthaltend WC, 5 Gewichtsprozent Co und 5 Gewichtsprozent TiC hergestellt. Die Form des Schneidplättchens entspricht der aus Beispiel 1. Ein Ionen-Galvanisiergerät nach Beispiel 1 wurde zum Aufdampfen einer Beschichtung auf das Substrat benutzt. Eine 0,5 µm dicke Titan- Schicht wurde auf das Substrat bei einer Temperatur von +750°C in einer Argon-Atmosphäre aufgedampft. Anschließend wurde hierauf eine 3,5 µm dicke Schicht einer Titan-Verbindung (TiCN) aufgedampft, wobei anstelle von Argon nunmehr ein Gasgemisch aus N₂, C₂H₂ und Ar verwendet wurde. Das auf diese Weise hergestellte Schneidplättchen mit Überzug aus einer Hartmetall-Verbindung wird nachstehend als "erfindungsgemäßes Schneidplättchen" bezeichnet.

Zu Vergleichszwecken diente ein in gleicher Weise aufbereiteter Prüfling, jedoch ohne die Titanzwischenschicht. Der Trenntest der Beschichtung bei den beiden Schneidplättchen wurde gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 durchgeführt. Bei dem erfindungsgemäßen Schneidplättchen löste sich der Überzug nicht und wies eine hohe Bindefestigkeit auf. Demgegenüber hatte sich der Überzug bei dem Vergleichsprüfling im Bereich der Krafteinwirkung gelöst.

Ferner wurde ein mit dem erfindungsgemäßen Schneidplättchen identisches Einweg-Schneidplättchen, jedoch ohne Beschichtung, hergestellt. Dieser Prüfling wird nachstehend als "Schneidplättchen ohne Beschichtung" bezeichnet.

Das erfindungsgemäße Schneidplättchen, der Vergleichsprüfling und das Schneidplättchen ohne Beschichtung wurden jeweils in einen Halter nach der japanischen Norm JIS N11R-44 zur Bildung eines Schneidwerkzeuges eingesetzt. Mit diesen drei Werkzeugen wurde jeweils ein Werkstück bearbeitet, um festzustellen, nach welcher Zeit die Schneidkante jedes Schneidplättchens 0,3 mm abgetragen wurde, wie in Beispiel 1 beschrieben. Die Bedingungen für diesen Drehtest waren folgende:

Werkstück:
ein Rundstab aus einer Stahllegierung (AISI.4340 bzw. JIS SNCM-8, Brinellhärte 220)
Schnittgeschwindigkeit:	120 m/Minute
Vorschubgeschwindigkeit:	0,2 mm/Umdrehung
Eindringtiefe:	1 mm
Kühlung:	ja

Die bei dem Versuch erzielten Ergebnisse sind in Tabelle 3 aufgezeigt.

Tabelle 3

Wie aus der Tabelle 3 hervorgeht, wies die Beschichtung des erfindungsgemäßen Schneidplättchens eine hohe Bindefestigkeit auf, was auf die Titan-Schicht zwischen Substrat und der Schicht aus einer Titan-Verbindung zurückzuführen ist, so daß sich die Beschichtung an keiner Stelle abtrennte. Die Schnittdauer war bei diesem Schneidplättchen erheblich länger als bei den anderen beiden Prüflingen, nämlich dreimal so lange wie bei den Vergleichsprüfling und zehnmal so lange wie bei dem Schneidplättchen ohne Beschichtung. Die Schnittleistung des erfindungsgemäßen Schneidplättchens war also außerordentlich gut.

Beispiel 4

Als Substrate dienten verschiedene Schneidplättchen mit unterschiedlicher Zusammensetzung, wie aus der Tabelle 4 hervorgeht Eine Beschichtung wurde auf sie nach herkömmlichen Aufdampfverfahren aufgebracht, so daß die Schneidplättchen mit Beschichtung (a) bis (l) gemäß der Erfindung und der Vergleichsprüfling (a) bis (h) gemäß Tabelle 4 entstanden. Bei der Beschichtung des Vergleichsprüflings (a) fehlte die Titan-Zwischenschicht. Der Vergleichsprüfling (b) besaß zwar die Titan-Schicht, doch überstieg ihre Dicke die erfindungsgemäße oberste Toleranzgrenze. Beim Vergleichsprüfling (c) war die Schicht aus einer Titanverbindung vorhanden, doch überstieg deren Dicke ebenfalls die erfindungsgemäße oberste Toleranzgrenze. Beim Vergleichsprüfling (d) enthielt das Substrat nicht weniger als 30 Gewichtsprozent Co, während das Substrat des Vergleichsprüflings (e) 1 Gewichtsprozent Co enthielt. Beim Ver gleichsprüfling (f) bestand die Beschichtung aus einer Titan- Schicht und einer Schicht einer Titan-Verbindung, doch waren die beiden Schichten nicht nacheinander in ein und derselben Kammer aufgebracht worden. Beim Vergleichsprüfling (g) wurde die Beschichtung bei einer Temperatur von weniger als +300°C aufgebracht (Temperatur des Substrates). Die Temperatur beim Aufbringen der Beschichtung auf den Vergleichsprüfling (h) betrug über +800°C.

Die Trenntests für die Beschichtung und die Drehtests der genannten Schneidplättchen wurden nach dem zu Beispiel 1 beschriebenen Verfahren durchgeführt. Die Testergebnisse sind in Tabelle 5 aufgeführt.

Tabelle 5

Gemäß Tabelle 5 war die Bindefestigkeit der Beschichtung beim Vergleichsprüfling (a), der keine Titan-Schicht aufwies, sehr gering. Der Vergleichsprüfling (b) besaß zwar die Titan-Schicht, jedoch mit zu großer Dicke, so daß die Beschichtung insgesamt zu weich war und daher wenig verschleißfest. Bei der Beschichtung des Vergleichsprüflings (c) war die Schicht aus einer Titan-Verbindung zu dick, wodurch die Beschichtung spröde wurde und abblätterte. Im Substrat des Vergleichsprüflings (b) war der Anteil an Co zu hoch, was ebenfalls zum Ablösen der Beschichtung vom Substrat führte. Im Substrat nach dem Vergleichsprüfling (e) war der Anteil an Co zu niedrig, so daß gleichfalls der Ablöse-Effekt eintrat. Wie schon erwähnt, wies der Vergleichsprüfling zwar die Titan-Schicht und die Schicht aus einer Titan-Verbindung auf, doch waren diese beiden Schichten nicht nacheinander in der gleichen Kammer aufgebracht worden. Tatsächlich wurde die aufgedampfte Titan-Schicht der Umgebungsluft ausgesetzt, ehe die Schicht aus der Titan-Verbindung aufgebracht wurde. Beim Vergleichsprüfling (f) trennte sich die Beschichtung ebenfalls vom Substrat. Dasselbe gilt für die Vergleichsprüflinge (g) und (h). Die Schneidzeit bei allen Vergleichsprüflingen war kurz im Vergleich zur Schneiddauer der erfindungsgemäßen Schneidplättchen. Es hatte sich ferner gezeigt, daß je dünner die Titan-Schicht war, desto größer war die Verschleißfestigkeit der Schneidplättchen. Dies geht aus den Testergebnissen für die Schneidplättchen (g) bis (g′′′) in Tabelle 5 eindeutig hervor. Eine besonders hohe Verschleißfestigkeit wiesen die Schneidplättchen auf, bei denen die Dicke der Titan- Schicht 0,9 µm nicht überschritt.

Claims

1. Schneidplättchen für Schneidwerkzeuge, bestehend aus einem Substrat aus Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl oder Hartmetall als Grundkörper, einer auf mindestens einer Begrenzungsfläche dieses Substrates aufgebrachten Beschichtung aus Hartmetall als Verschleißwiderstandsschicht und einer weiteren, zwischen Grundkörper und Beschichtung aufgebrachten dünnen Metallschicht als Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschicht aus aufgedampften Titan und die Verschleißwiderstandsschicht aus einer aufgedampften Titanverbindung aus der Gruppe Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonnitrid, Titanoxycarbid und Titanoxycarbonitrid besteht, und daß die Dicke der Zwichenschicht 0,9 µm nicht übersteigt und die Verschleißwiderstandsschicht 0,5 bis 10 µm dick ist.

2. Schneidplättchen nach Anspruch 1 mit einem Grundkörper aus Hartmetall, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper zu 2 bis 30 Gewichtsprozent aus mindestens einem aus der Gruppe der Eisenmetalle ausgewählten Metall und zum überwiegenden Teil aus mindestens einer aus der Gruppe der Carbide, Nitride und Carbonitride der Metalle der Gruppen IVa, Va und VIa des periodischen Systems der Elemente ausgewählten Verbindung zusammengesetzt ist.

3. Verfahren zum Herstellen eines oberflächenbeschichteten Schneidplättchens für Schneidwerkzeuge nach Anspruch 1 mit den Verfahrensschritten

(a) Einbringen eines Substrats aus Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl oder aus Hartmetall als Grundkörper in eine Vakuumkammer und
(b) Aufdampfen einer Beschichtung auf mindestens eine Begrenzungsfläche des Substrats,

dadurch gekennzeichnet,
daß der Verfahrensschritt des Aufdampfens der Beschichtung auf den Grundkörper zwei weitere Verfahrensschritte umfaßt,

(b1) Aufdampfen einer nicht mehr als 0,9 µm dicken Schicht Titan auf mindestens eine Begrenzungsfläche des Grundkörpers als Zwischenschicht und nachfolgend
(b2) Aufdampfen mindestens einer 0,5 bis 10 µm dicken Schicht einer Titanverbindung aus der Gruppe Titancarbid, Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanoxycarbid und Titancarbonitrid auf die zuvor aufgedampfte Schicht als Verschleißwiderstandsschicht.

4. Verfahren nach Anspruch 3 für ein Substrat aus Hochleistungs- Schnellarbeitsstahl, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat während des Aufdampfens auf Temperaturen zwischen 300 und 600°C gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3 für ein Substrat aus Hartmetall, dadurch gekennzeichnet, daß das Hartmetall zu 2 bis 30 Gewichtsprozent aus mindestens einem aus der Gruppe der Eisenmetalle ausgewählten Metall und zum überwiegenden Anteil aus mindestens einer aus der Gruppe der Carbide, Nitride und Carbonitride der Metalle der Gruppen IVa, Va und IVa des periodischen Systems der Elemente ausgewählten Verbindung zusammengesetzt ist und während des Aufdampfens auf Temperaturen zwischen 300 und 800°C gehalten wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufdampfen durch Ionengalvanisierung, durch Kathodenzerstäubung bzw. Verdampfen im Vakuum oder durch chemisches Aufdampfen, beispielsweise unter Anwendung eines Plasmastroms niedriger Temperatur vorgenommen wird.