Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines 5 Hartmetallkörpers und ein Verfahren zur Beschichtung eines behandelten Hartmetallkörpers mit mindestens einer Diamantschicht. Der Hartmetallkörper kann insbesondere ein Bauteil mit einer komplexen Geometrie sein, wie beispielsweise ein Fräser oder ein Bohrer. Die Erfindung ist daher vorzugsweise einsetzbar in der zerspanenden Industrie, insbesondere bei der Bearbeitung von hochabrasiven Werkstoffen. Auch andere Anwendun- 10 gen sind jedoch grundsätzlich denkbar.

Stand der Technik

Hartmetallwerkzeuge werden in der Industrie beim Bearbeiten von Materialen wie Metall s len oder Kompositen vielfach verwendet, beispielsweise beim Zerspanen oder Fräsen.

Hartmetall ist als Werkstoff im Allgemeinen in der zerspanenden Industrie etabliert. Ein Standvermögen des Hartmetalls kann durch eine Beschichtung enorm gesteigert werden. Bevorzugt wird Diamant als Beschichtung eingesetzt, insbesondere aufgrund seiner herausragenden Härte.

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Das Hartmetall umfasst zumeist Wolframkarbid in Verbindung mit Cobalt. Während einer Beschichtung des Hartmetalls mit Diamant kann das Cobalt jedoch eine Adhäsionswirkung zwischen einer Oberfläche des Werkzeugs und der Diamant-Schicht beeinträchtigen. Insbesondere kann Cobalt, welches im Hartmetall das Wolframcarbid bindet, durch 25 Wechselwirkung mit dem Beschichtungsprozess oder mit Diamant, eine Bildung von sp2- gebundenem Kohlenstoff forcieren.

Eine Anforderung an einem beanspruchten Hartmetallwerkzeugwerkstoff kann insbesondere eine Symbiose der Werkstoffeigenschaften Härte und Zähigkeit sein, welche sich im

30 Allgemeinen konträr verhalten. Da ein Widerstand, den das Hartmetallwerkzeug gegen einen instabilen Rissfortschritt leisten kann, auch infolge einer hinreichend dünnen Beschichtung im Wesentlichen eine inhärente Eigenschaft des Werkzeugkörpers bleiben kann, kann eine Verschleißresistenz von Diamant in Verbindung mit dem Hartmetallwerkzeugwerkstoff zu einem noch ausgewogeneren Verhältnis zwischen der Härte und der

35 Zähigkeit führen. Gegenwärtig kann für eine Hartmetallkörperherstellung ein in Form gepresstes Gemisch aus Wolframcarbit- und Cobalt-Granulat auf Temperaturen zwischen 1350°C und 1500°C erwärmt und dabei verdichtet werden. Dazu kann ein gutes Benetzungsverhalten des verflüssigten Cobalts beitragen, insbesondere indem es in die Zwischenräume der Wolf- ramkarbit-Körner eindringt und diese auffüllt. Das Hartmetall kann zumeist Cobalt umfassen. Während einer Beschichtung des Hartmetalls mit Diamant kann das Cobalt aufgrund einer dafür erforderlichen Temperatur, die typischerweise zwischen 700 °C und 1000 °C liegt, an eine Oberfläche diffundieren und mit dem bereits synthetisiertem Diamant wechselwirken. Dabei kann eine Bildung von, bzw. eine Umwandlung zu sp2-gebundenem Kohlenstoff forciert werden und somit eine Adhäsionswirkung zwischen der Oberfläche des Hartmetallkörpers und dem Diamant beeinträchtigen.

In EP 0 519 587 B1 wird ein Verfahren zur Beschichtung eines Cobalt-gesinterten Wolf- ramcarbid-Substrats mit einem Diamantfilm beschrieben, welches folgende Schritte um- fasst: zunächst Entfernen einer kleinen Menge des Wolframcarbids von einem ausgewählten Abschnitt der Oberfläche eines unpolierten, Cobalt-gesinterten Wolframcarbid- Substrats, wobei das Cobalt-Bindemetall im Wesentlichen intakt erhalten wird; Entfernen jeglicher als Folge der Durchführung des ersten Schritts verbliebenen Rückstände und Entfernen einer kleinen Menge des Bindemetalls von der Oberfläche dieses unpolierten Substrats; Ablagern eines im wesentlichen kontinuierlichen Diamantfilms auf diesem ausgewählten Abschnitt der Oberfläche dieses unpolierten Substrats.

In EP 1 042 527 B1 wird ein beschichteter Hartmetallkörper mit wenigstens einer verschleißbeständigen CVD- oder PVD-Schicht beschrieben. Dieser Körper enthält bis zu 12 Gew.-% Bindephase von wenigstens einem der Elemente Co, Ni und Fe. Der Körper enthält eine Oberflächenzone B1 mit einer Dicke von 5 bis 50 μηι, die im wesentlichen dreieckige WC-Plättchen enthält, für welche das Texturkoeffizientenverhältnis TCR (100:001 ) > 1 ,75, vorzugsweise > 2,0, stärker bevorzugt > 2,5 und am meisten bevorzugt > 3,0 ist. In Endler et al., Interlayers for diamond deposition on tool materials, In: Diamond and related materials 5 (1996), Nr. 3, S. 299-303, werden Hartbeschichtungen beschrieben, welche im Hinblick auf ihre Eignung als Zwischenschichten für Diamantwachstum untersucht wurden, insbesondere TiN, TiC, Si ₃ N ₄ , SiC, SiC _x N _y , (Ti, Si)N _x und durch Impulslichtbogen abgeschiedener Kohlenstoff a-C. Die Diamantabscheidung wurde mittels Heißdraht- aktivierter Gasphasenabscheidung durchgeführt. Eine ausreichende Dichte an Kristallisationskeimen konnte nur durch Vorbehandlung mittels Ultraschall mit Diamantpuder er- reicht werden. Die Dichte an Kristallisationskeimen ist weiterhin abhängig von Zwischenschichtmaterialien und der Substrattemperatur. Die ermittelten Dichten an Kristallisationskeimen betrugen 10 ⁵ -10 ⁸ cm ^"2 für die Titan- und Silizium enthaltenden Zwischenschichten. In Petrikowski et al., Study of CrNx and NbC interlayers for HFCVD diamond deposition onto WC-Co Substrates, In: Diamond and Related Materials 33 (2013), S. 38-44, wird eine Abscheidung von Chromnitrid (CrN _x ) und Niobcarbid (NbC) durch Magnetron-Sputtern auf Cobalt-gesinterte Wolframkarbid-Substrate beschrieben. Weiterhin wurde eine Diamant- abscheidung mittels Heißdraht-aktivierter Gasphasenabscheidung (HFCVD) durchgeführt. Die CrNx- und NbC-Zwischenschichten wurden bei verschiedenen Substrattemperaturen, insbesondere bei 400, 550 und 700 °C, abgeschieden. Die Stabilität dieser Zwischenschichten für die Diamantabscheidung wurde mittels Hitzebehandlung in H ₂ -Atmosphäre für 60 Stunden bei einer Temperatur von 765 °C in dem Heißdraht-aktivierten Gaspha- senabscheidungsreaktor durchgeführt.

In WO 00/31314 A1 wird ein beschichteter Körper beschrieben, der ein Substrat aus Wolfram, Kohlenstoff und Kobalt aufweist und bei dem das Substrat eine Oberfläche aufweist. Eine eta-Phase ist an der Oberfläche des Substrats vorhanden. Faserige Wolframcarbidkorner sind an der Oberfläche des Substrats vorhanden. Die Oberfläche des Substrats hat eine Oberflächenrauigkeit Ra von mehr als etwa 12 Mikroinch. Auf der Oberfläche des Substrats befindet sich eine Überzugsschicht. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung eines beschichteten Körpers beschrieben, umfassend die Schritte: Bereitstellen eines Substrats, das Wolfram, Carbid und Cobalt umfasst, und des Substrats, das mindestens eine Oberfläche mit eta-Phase darauf aufweist; Unterziehen des Substrats mit einer eta-Phase auf der Oberfläche einer Konversationsbehandlung bei einer Temperatur zwischen etwa 1250 °C und etwa 2000 °C unter zumindest einem Teilvakuum für eine Dauer, die mindestens ausreicht, um zu konvertieren einen Teil der eta-Phase zu faserformigen Wolframcarbidkörnern, wobei sich die faserformigen Wolframcarbidkorner an der Oberfläche befinden, wodurch die Substratoberfläche eine Oberflächenrauigkeit Ra von mehr als 12 Mikroinch aufweist; und Aufbringen einer Beschichtung auf die Oberfläche des Substrats.

In DE 698 29 076 T2 wird ein Körper aus Hartmetall beschrieben, der mit mindestens einer verschleißfesten Schicht versehen ist. Der Körper enthält eine Zone in dem Hartmetall und angrenzend an die aufgebrachte Schicht, die dreieckige WC-Plättchen mit einer spe- zifischen Orientierung enthält. Unterschiedliche Bindephasengradienten sind möglich. Der Körper ist insbesondere zum Aufbringen von CVD-Diamantschichten geeignet.

In DE 697 10 242 T2 wird beschrieben, dass zumindest der Oberflächenbereich eines aus Wolframkarbid bestehenden Schneidwerkzeugsubstrats in einer Kobaltmatrix aufgekohlt wird, um das Kobalt vor der Ablagerung eines Diamantfilms darauf chemisch zu passivieren. Die Passivierung verbessert die Haftung, indem sie die Reaktion des Kobalts mit dem Diamant im Verlauf des Abscheidungsprozesses verhindert. Um die Haftung des Diamanten weiter zu verbessern, wird Kobalt von den freiliegenden Oberflächen der Wolframcar- bidkörner durch Wärmebehandlung in Inertgas oder durch Wasserstoffplasma entfernt.

In DE 10 2007 058 484 A1 wird ein Verfahren zum Aufbringen einer mehrlagigen Be- schichtung auf Werkstücke und/oder Werkstoffe beschrieben. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Aufbringen einer Stützschicht auf das Werkstück bzw. den Werk- stoff durch thermisches Spritzen oder Plasmaspritzen; Aufbringen einer haftvermittelnden Zwischenschicht sowie Aufbringen einer kohlenstoff- oder siliziumhaltigen Deckschicht durch Plasmaverdampfung.

Trotz der durch diese Verfahren bewirkten Verbesserungen ist nach wie vor ein Optimie- rungspotenzial vorhanden. So können über eine chemische Gasphasenabscheidung mit Diamant beschichtete Hartmetallkörper einen für viele Anwendungen bislang noch nicht zufriedenstellenden Verbund von Schicht und Substrat gewährleisten, welcher sich maßgeblich auf ein Standvermögen des Werkzeugs auswirken kann. Weiterhin können Hartmetallkörper, welche mit bekannten Verfahren behandelt werden, eine deutliche Herab- setzung ihrer Bruchzähigkeit aufweisen. Insbesondere bei einer dynamischen Belastung kann es zu einer Oberflächenzerrüttung kommen. Ein Zerspanen von Werkstoffen mit inhomogenem Gefüge, wie zum Beispiel kohlenstofffaserverstärktem Kunststoff (CFK) oder Metall-Matrix-Kompositen, kann sich daher besonders negativ auf ihre Standzeit auswirken. Zudem lassen sich im Allgemeinen lediglich ausgewählte Hartmetallsorten derart vorbehandeln.

Aufgabe der Erfindung

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, die aufgeführten Nachteile und Einschränkungen des Standes der Technik zumindest teilweise zu überwinden. Insbesondere soll eine Oberfläche eines Hartmetallkörpers stabilisiert und strukturiert wer- den, eine Diffusion eines Bindemetalls während einer Diamantbeschichtung des Hartmetallkörpers reduziert werden und eine spezifische Adhäsion der Diamantschicht auf der Hartmetallkörperoberfläche verbessert werden. Insbesondere soll damit eine Erhöhung einer Standzeit des Hartmetallkörpers erzielt werden.

Offenbarung der Erfindung

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers und ein Verfahren zur Beschichtung eines Hartmetallkörpers mit min- destens einer Diamantschicht mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche. Für weitere Einzelheiten wird auf die Merkmale der abhängigen Ansprüche, die übrige Beschreibung und die Ausführungsbeispiele verwiesen.

Im Folgenden werden die Begriffe "haben", "aufweisen", "umfassen" oder "einschließen" oder beliebige grammatikalische Abweichungen davon in nicht-ausschließlicher Weise verwendet. Dementsprechend können sich diese Begriffe sowohl auf Situationen beziehen, in welchen, neben den durch diese Begriffe eingeführten Merkmalen, keine weiteren Merkmale vorhanden sind, oder auf Situationen, in welchen ein oder mehrere weitere Merkmale vorhanden sind. Beispielsweise kann sich der Ausdruck "A hat B", "A weist B auf, "A umfasst B" oder "A schließt B ein" sowohl auf die Situation beziehen, in welcher, abgesehen von B, kein weiteres Element in A vorhanden ist (d.h. auf eine Situation, in welcher A ausschließlich aus B besteht), als auch auf die Situation, in welcher, zusätzlich zu B, ein oder mehrere weitere Elemente in A vorhanden sind, beispielsweise Element C, Elemente C und D oder sogar weitere Elemente.

Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe„mindestens ein" und„ein oder mehrere" sowie grammatikalische Abwandlungen dieser Begriffe, wenn diese in Zusammenhang mit einem oder mehreren Elementen oder Merkmalen verwendet werden und ausdrücken sollen, das das Element oder Merkmal einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann, in der Regel lediglich einmalig verwendet werden, beispielsweise bei der erstmaligen Einführung des Merkmals oder Elementes. Bei einer nachfolgenden erneuten Erwähnung des Merkmals oder Elementes wird der entsprechende Begriff„mindestens ein" oder „ein oder mehrere" in der Regel nicht mehr verwendet, ohne Einschränkung der Möglichkeit, dass das Merkmal oder Element einfach oder mehrfach vorgesehen sein kann. Weiterhin werden im Folgenden die Begriffe„vorzugsweise", „insbesondere", „beispielsweise" oder ähnliche Begriffe in Verbindung mit optionalen Merkmalen verwendet, ohne dass alternative Ausführungsformen hierdurch beschränkt werden. So sind Merkmale, welche durch diese Begriffe eingeleitet werden, optionale Merkmale, und es ist nicht be- absichtigt, durch diese Merkmale den Schutzumfang der Ansprüche und insbesondere der unabhängigen Ansprüche einzuschränken. So kann die Erfindung, wie der Fachmann erkennen wird, auch unter Verwendung anderer Ausgestaltungen durchgeführt werden. In ähnlicher Weise werden Merkmale, welche durch „in einer Ausführungsform der Erfindung" oder durch „in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung" eingeleitet werden, als optionale Merkmale verstanden, ohne dass hierdurch alternative Ausgestaltungen oder der Schutzumfang der unabhängigen Ansprüche eingeschränkt werden soll. Weiterhin sollen durch diese einleitenden Ausdrücke sämtliche Möglichkeiten, die hierdurch eingeleiteten Merkmale mit anderen Merkmalen zu kombinieren, seien es optionale oder nichtoptionale Merkmale, unangetastet bleiben.

In einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers, insbesondere zur Vorbereitung vor einem Aufbringen einer Diamantbeschichtung, vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst hierbei die Verfahrensschritte, welche im Folgenden im Einzelnen beschrieben werden. Die Verfah- rensschritte können insbesondere in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Eine andere Reihenfolge ist jedoch ebenfalls denkbar. Weiterhin können ein oder mehrere Verfahrensschritte gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden. Weiterhin können einer, mehrere oder alle der Verfahrensschritte einfach oder wiederholt durchgeführt werden. Das Verfahren kann darüber hinaus noch weitere Verfahrensschritte umfas- sen.

Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

a) Bereitstellen eines Hartmetallkörpers, wobei der Hartmetallkörper mindestens eine Karbidphase eines Metalls der 4. bis 6. Nebengruppe des Periodensystems und mindestens ein Bindemetall umfasst;

b) Ausbilden mindestens einer kohlenstoffarmen ternären Phase, umfassend das Metall der Karbidphase, das Bindemetall und Kohlenstoff, in einer Oberflächenzone des Hartmetallkörpers;

c) Zuführen von Kohlenstoff über eine äußere Oberfläche in die Oberflächenzone, wo- bei das Bindemetall in der Oberflächenzone zumindest teilweise in eine Gasphase überführt wird und sich rekristallisierte Körner der Karbidphase innerhalb der Ober- flächenzone ausbilden, wobei das Bindemetall in eine Benetzung der äußeren Oberfläche der Oberflächenzone übergeht und gebunden in der kohlenstoffarmen ternä- ren Phase in Kornzwischenräumen der rekristallisierten Körner in einem oberflächenfernen Bereich der Oberflächenzone vorliegt;

d) Umwandeln der kohlenstoffarmen ternären Phase in Kornzwischenräumen der rekristallisierten Körner in einem oberflächenfernen Bereich der Oberflächenzone in eine das Bindemetall stabilisierende Phase;

wodurch eine behandelte Oberfläche des Hartmetallkörpers erhalten wird. Wie oben ausgeführt, wird in Schritt a) der Hartmetallkörper bereitgestellt. Unter dem Begriff „Hartmetallkörper" ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein beliebiger Körper zu verstehen, welcher zumindest an einem Teil einer Oberfläche mindestens ein Hartmetall aufweist. Unter dem Begriff „Hartmetall" sind insbesondere Schneidwerkstoffe für Zerspanwerkzeuge wie Bohrer oder Fräser zu verstehen. Hartmetalle können über eine sehr hohe Härte, eine hohe Verschleißfestigkeit und eine hohe Warmhärte verfügen.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Hartmetallkörper mindestens eine Karbidphase eines Metalls der 4. bis 6. Nebengruppe des Periodensystems und mindes- tens ein Bindemetall. Der Begriff der„Karbidphase" bezeichnet hierbei eine Karbidverbindung des Metalls der 4. bis 6. Nebengruppe des Periodensystems, insbesondere Titan, Zirconium, Hafnium, Vanadium, Niob, Tantal, Chrom, Molybdän und Wolfram. Die Karbidverbindung kann vorzugsweise mindestens eine Wolframcarbid-Verbindung, insbesondere Wolframcarbid, umfassen. Weiterhin kann der Hartmetallkörper mindestens eine weite- re Carbid-Verbindung umfassen, beispielsweise Titancarbid und/oder Tantalcarbid. Auch andere Verbindungen sind grundsätzlich denkbar. Die Karbidverbindung kann insbesondere als Verstärkungsphase bezeichnet werden. Das Bindemetall kann insbesondere Co- balt und/oder Nickel sein. Weiterhin kann das Bindemetall Eisen sein. Auch andere Bindemetalle sind grundsätzlich denkbar. Das Bindemetall kann insbesondere als Matrix, als Bindemittel und/oder als Zähigkeitskomponente des Hartmetallkörpers dienen. Im Folgenden wird ohne Beschränkung der Allgemeinheit das Bindemetall exemplarisch am Beispiel des Cobalts dargestellt. Insbesondere kann das Wolframcarbid als Hartstoffphase mit einem Anteil von 70% bis 99% und besonders bevorzugt mit einem Anteil von 80% bis 96%, sowie Cobalt als Bindemetall mit einem Anteil von 1 % bis 30%, besonders be- vorzugt von 4% bis 20% aufweisen. Das Wolframcarbid kann vorzugsweise in Form von Wolframcarbid-Körnern ausgebildet sein. Die Wolframcarbid-Körner können insbesondere einen mittleren Durchmesser von 0,1 μηι bis 10 μηι, vorzugsweise von 0,2 μηι bis 6 μm, aufweisen. Auch anderen Dimensionen sind grundsätzlich denkbar. Das Cobalt kann hierbei insbesondere Zwischenräume der Wolframcarbid-Körner ausfüllen. Der Begriff„Behandlung einer Oberfläche" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich einen beliebigen physikalischen und/oder chemischen Vorgang, mittels welchem eine Oberfläche eines beliebigen Körpers geändert oder modifiziert wird. Folglich unterscheiden sich physikalische und/oder chemische Eigenschaften des behandelten Körpers nach Durchführung der Behandlung, insbesondere einer behandelten Oberfläche des Körpers, von physikalischen und/oder chemischen Eigenschaften des Körpers vor der Durchführung der Behandlung. Durch das Behandeln der Oberfläche kann die behandelte Oberfläche des behandelten Körpers insbesondere eine chemische Zusammensetzung und/oder eine Oberflächenstruktur aufweisen, welche sich von einer chemischen Zusammensetzung und/oder einer Oberflächenstruktur des Körpers vor der Behandlung unterscheiden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung kann der Hartmetallkörper vor der Durchführung von weiteren Verfahrensschritten in ein Quarzgehäuse gelegt und/oder gestellt werden. Das Quarzgehäuse kann beispielsweise als Quarzrohr oder als Quarzdom ausgestaltet sein. Das Quarzgehäuse kann insbesondere mindestens eine Wandung aufweisen, welche zu einer Achse und/oder einer Oberfläche des Hartmetallkörpers einen Abstand zwischen 1 mm und 100 mm, vorzugsweise von 5 mm und 80 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 40 mm, aufweisen kann. Das Quarzgehäuse kann insbesondere geeignet sein für eine Durchführung von ein oder mehreren Plasmabehandlungen, wie sie im Fol- genden beschrieben werden. Hierbei kann durch die Quarz-Einhausung das Plasma insbesondere auf die unmittelbare Umgebung des zu behandelnden Bauteils beschränkt werden.

Vor Durchführung des Schritts b) kann der Hartmetallkörper in einer inerten Atmosphäre, insbesondere in einer Wasserstoff-Atmosphäre, behandelt werden, insbesondere aufgeheizt werden, beispielsweise auf Temperaturen von größer als 500 °C. Der Begriff „Aufheizen" bezeichnet allgemein einen beliebigen Vorgang, bei welchem ein Medium, beispielsweise ein gasförmiges Medium, ein flüssiges Medium und/oder ein Medium aus einer Mischung aus einem gasförmigen Medium mit einem flüssigen Medium, erhitzt oder erwärmt wird. Unter einer„inerten Atmosphäre" ist insbesondere eine Atmosphäre zu verstehen, unter welcher eine chemische Reaktion zwischen potentiellen Reaktionspartnern unter gegebenen Bedingungen nicht oder nur in verschwindend geringem Maße auftritt. Beispielsweise kann das Aufheizen insbesondere über eine Wechselwirkung mit einem Plasma erfolgen. Hierzu kann mindestens eine Plasmabehandlung eingesetzt werden, insbesondere eine H ₂ -Plasmabehandlung und/oder eine N ₂ -Plasmabehandung.

Der Begriff „Plasma" kann insbesondere ein Teilchengemisch auf einer atomarmolekularen Ebene bezeichnen, dessen Bestandteile teilweise geladene Komponenten, insbesondere Ionen und/oder Elektronen, sind. Das Plasma kann folglich freie Ladungsträger umfassen. In bestimmten Fällen kann ein Plasma vollständig in Ionen und Elektro- nen aufgeteilt sein. Dies wird als vollständige Ionisation bezeichnet. In Abhängigkeit von Teilchendichten, Temperaturen und von einer relativen Stärke wirkender Felder, wie beispielsweise elektrischen, magnetischen und/oder gravitativen Feldern können sich Plasmen aber auch völlig anders verhalten. Sofern eine neutrale Teilchenkomponente existiert, deren kinetische Energie klein ist gegenüber einer kinetischen Energie der freien Ladungsträger, wird diese oft als Hintergrundgas oder auch Neutralgas bezeichnet. Der Begriff „Plasmabehandlung" bezeichnet grundsätzlich ein Verfahren, bei welchem ein beliebiges Objekt über einen Zeitraum, insbesondere über einen definierten Zeitraum, einem Plasma ausgesetzt wird. Insbesondere können durch das Plasma chemische Reaktionen unterstützt werden, insbesondere durch hohe Konzentrationen chemisch reaktiver Mole- külbruchstücke. Auch andere Anwendungen sind jedoch grundsätzlich denkbar.

Wie oben ausgeführt, wird in Schritt b) die kohlenstoffarme ternäre Phase in einer Oberflächenzone des Hartmetallkörpers ausgebildet. Insbesondere kann Schritt b) hierbei folgende Schritte umfassen:

b1 ) Ausbilden einer kohlenstoffverarmten Oberflächenzone durch Oxidation; und b2) Reduzieren von hierbei erzeugten Oxid-Verbindungen, wodurch sich in der Oberflächenzone die kohlenstoffarme ternäre Phase ausbildet.

Wie oben bereits beschrieben, kann die Karbidphase insbesondere mindestens eine Wolf- ramcarbid-Verbindung umfassen. Dabei kann Schritt b1 ) ein Ausbilden mindestens einer Wolframoxidverbindung in der Oberflächenzone durch Behandlung des Hartmetallkörpers umfassen und Schritt b2) kann ein Reduzieren der Wolframoxid-Verbindung umfassen. Schritt b1 ) und Schritt b2) können jeweils als gesonderte Verfahrensschritte durchgeführt werden. Schritt b1 ) und b2) können vorzugsweise jeweils mittels mindestens einer Plas- mabehandlung durchgeführt werden. Dabei kann Schritt b1 ) in einer oxidativen Atmo- Sphäre durchgeführt werden und während Schritt b2) in einer reduzierenden Atmosphäre, beispielsweise Wasserstoff und/oder Stickstoff, erfolgt. Alternativ können Schritt b1 ) und Schritt b2) innerhalb eines einzelnen Verfahrensschritts durchgeführt werden. Dabei kann während Schritt b1 ) Sauerstoff zu einer bestehenden Wasserstoff- und/oder Stickstoffat- mosphäre zeitlich begrenzt hinzugeführt werden.

In Schritt b1 ) kann eine Entkarbonisierung der Oberflächenzone, also eine Verarmung an Kohlenstoff erfolgen. Insbesondere kann mittels Schritt b1 ) Kohlenstoff aus der Oberflächenzone entfernt werden. Insbesondere kann sich W0 ₃ und/oder CoW0 _4, in der Oberflä- chenzone des Hartmetallkörpers ausbilden. Der Begriff „Oberflächenzone" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich ein Segment eines beliebigen Objekts, welches sich von einer Oberfläche des Objekts in ein Inneres des Objekts erstreckt. Die Oberflächenzone kann sich insbesondere von der Oberfläche des Hartmetallkörpers über einen Bereich in ein Inneres des Hartmetallkörpers erstrecken. Insbesondere kann die Oberflächenzone eine Dicke von 0,01 μηι bis 300 μηι, vorzugsweise von 0,1 μηι bis 200 μηι, und besonders bevorzugt von 1 μηι bis 100 μηι, aufweisen.

Wie oben ausgeführt, kann in Schritt b2) die mindestens eine Wolframoxid-Verbindung reduziert werden, wobei sich in der Oberflächenzone eine kohlenstoffarme ternäre Phase ausbildet. Der Begriff „reduzieren" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung grundsätzlich eine beliebige chemische Teilreaktion, bei welcher Elektronen von einem Teilchen, wie z.B. einem Atom, Ion oder einem Molekül, aufgenommen werden. Die Oxi- dationszahl des Teilchens wird dabei kleiner. Insbesondere kann der Begriff reduzieren einen Entzug von Sauerstoff aus vorliegend Oxiden, umfassen. Schritt b2) kann insbe- sondere mittels mindestens einer H ₂ -Plasmabehandlung, einer N ₂ -Plasmabehandlung und/oder einer H ₂ /N ₂ -Plasmabehandlung, durchgeführt werden.

Der Begriff „kohlenstoffarme ternäre Phase" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung eine Karbidverbindung des für die Karbidphase verwendeten Metalls der 4. bis 6. Nebengruppe des Periodensystems, des Bindemetalls und von Kohlenstoff. Insbesondere kann die kohlenstoffarme ternäre Phase die Stöchiometrie von M ₆ C oder von M ₁₂ C aufweisen, wobei M die Summe der in der Karbidverbindung vorliegenden Atome aus dem Metall der Karbidphase und dem Bindemetall bezeichnet. Aufgrund des geringen Anteils an Kohlenstoff kann der Begriff „kohlenstoffarm" für die vorliegende ternäre Phase ver- wendet werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung umfasst die kohlenstoffarme ternäre Phase die Elemente Wolfram, Cobalt und Kohlenstoff und wird daher übli- cherweise als „eta-Phase bezeichnet. Die Elemente Wolfram, Cobalt und Kohlenstoff können hierbei in unterschiedlichen Stöchiometrien vorliegen. Dabei kann M ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Wolfram, Cobalt, Eisen, Nickel. Beispielsweise kann im Fall von M ₁₂ C beispielsweise Co ₆ W ₆ C, Co ₃ W ₃ C oder W ₄ Co ₂ C vorliegen. Bei der koh- lenstoffarmen ternären Phase kann es sich daher insbesondere um ein sprödes Mischkarbid handeln, welches eine Biegefestigkeit eines Objekts stark mindern kann. Insbesondere kann das Ausbilden der kohlenstoffarmen ternären Phase durch einen Entzug von Kohlenstoff aus der Oberflächenzone des Hartmetallkörpers erfolgen. In einer bevorzugten Ausgestaltung können, wie oben ausgeführt, die Schritte b1 ) und b2) in Form von zwei gesonderten Verfahrensschritten durchgeführt werden. Dabei kann Schritt b1 ) bei Temperaturen von mindestens 400 °C, vorzugsweise mindestens 500 °C, vorzugsweise mindestens 600 °C, vorzugsweise mindestens 700 °C, vorzugsweise mindestens 800 °C, vorzugsweise mindestens 900 °C, vorzugsweise mindestens 1000 °C und besonders bevorzugt mindestens 1 100 °C durchgeführt werden. Insbesondere Temperaturen oberhalb von 1 100 °C können sich prozessbeschleunigend auswirken. Bevorzugt kann Schritt b1 ) in einer oxidativen Atmosphäre durchgeführt werden. Die oxidative Atmosphäre kann reinen Sauerstoff aufweisen. Alternativ kann die oxidative Atmosphäre Sauerstoff in gebundener Form, beispielsweise H ₂ 0, OH ^" , CO und/oder C0 ₂ , umfassen. Auch andere Zusammensetzungen der oxidativen Atmosphäre sind grundsätzlich denkbar. Weiterhin kann Schritt b1 ) und b2) mittels mindestens einer Plasmabehandlung durchgeführt werden, insbesondere kann Schritt b2) mittels mindestens einer H ₂ - Plasmabehandlung und/oder einer N ₂ -Plasmabehandung durchgeführt werden. Insbesondere kann Schritt b2) bei Temperaturen von mindestens 1000 °C, vorzugsweise von min- destens 1 100 °C, besonders bevorzugt von mindestens 1200 °C, durchgeführt werden.

In einer alternativen Ausgestaltung können, wie bereits oben ausgeführt, die Schritte b1 ) und b2) innerhalb eines einzelnen Verfahrensschritts durchgeführt werden, insbesondere mithilfe einer Wasserstoffplasmabehandlung, während der Sauerstoff zugeführt wird. Die Wasserstoffplasmabehandlung kann insbesondere bei einer Temperatur von mindestens 1000 °C, vorzugsweise bei einer Temperatur von mindestens 1200 °C, besonders bevorzugt bei einer Temperatur von mindestens 1300 °C, durchgeführt werden.

Während Schritt c) kann der Kohlenstoff bevorzugt mittels einer Kohlenstoff enthaltenden Verbindung über eine äußere Oberfläche in die Oberflächenzone zugeführt werden, vorzugsweise über eine Gasphase, besonders bevorzugt über ein Plasma, insbesondere über ein Mikrowellenplasma. Der Begriff „Zuführen" bezeichnet grundsätzlich einen beliebigen Vorgang, bei welchem mindestens ein Medium, insbesondere ein fluides Medium, insbesondere ein gasförmiges Medium, in eine Nähe und/oder in Kontakt mit einem anderen Medium oder Objekt kommt. Der Vorgang kann daher auch als„Zuleiten" bezeichnet werden. Der Begriff „äußere Oberfläche" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfindung insbesondere eine beliebige Oberfläche des Hartmetallkörpers, welche einer Umgebung des Hartmetallkörpers zugewandt ist.

Das Cobalt wird dabei in der Oberflächenzone in eine Gasphase überführt, während sich innerhalb der Oberflächenzone rekristallisierte Körner der Karbidphase ausbilden. Das Cobalt liegt folglich anschließend sowohl in Form einer Cobalt-Benetzung auf der äußeren Oberfläche der Oberflächenzone, als auch weiterhin in der kohlenstoffarmen ternären Phase gebunden in den Kornzwischenräumen zwischen den rekristallisierten Körnern der Karbidphase vor. Der Begriff „Benetzung" bezeichnet im Rahmen der vorliegenden Erfin- dung grundsätzlich eine Ausbreitung eines Materials in einer Form eines Films auf einer beliebigen Oberfläche eines Elements. Schritt c) kann insbesondere ein Anreichern der kohlenstoffarmen ternären Phase mit Kohlenstoff umfassen.

In Schritt c) kann der Oberflächenzone über die äußere Oberfläche Kohlenstoff, vorzugs- weise über eine Kohlenstoff enthaltende Verbindung, bevorzugt über die Gasphase und besonders bevorzugt über ein Plasma, zugeführt werden. Schritt c) kann folglich auch als Rekarbonisierung bezeichnet werden. Hierbei kann insbesondere Kohlenstoff zugeführt werden, vorzugsweise über eine Gasphase. Hierzu kann der Kohlenstoff bevorzugt mittels mindestens eines Kohlenwasserstoff-Präkursors, insbesondere mittels Methan (CH ₄ ) oder Ethin (C ₂ H ₂ ), bereitgestellt werden. Auch andere Kohlenwasserstoff-Präkursoren sind grundsätzlich denkbar. Schritt c) kann insbesondere zu einem Zeitpunkt durchgeführt werden, zu dem der Sauerstoff während der Reduktionsphase vollständig oder zumindest nahezu vollständig aus der Oberfläche entfernt ist und die kohlenstoffarme ternäre Phase in der Oberflächenzone vorliegt, bzw. zu einem Zeitpunkt an dem die kohlenstoffarme ternäre Phase ein hinreichendes Volumen aufweist, das während der Rekarbonisierung zu einer Neubildung der Oberfläche beiträgt.

Weiterhin bilden sich in Schritt c), wie bereits oben ausgeführt, rekristallisierte Körner der Karbidphase innerhalb der Oberflächenzone aus. Der Begriff „Korn" bezeichnet im Rah- men der vorliegenden Erfindung grundsätzlich einen Teil eines polykristallinen Gefüges. Das Korn wird grundsätzlich auch als Kristallit bezeichnet. Benachbarte Kristallite des polykristallinen Gefüges können sich insbesondere in einer Orientierung einer Kristallstruktur unterscheiden. Der Begriff „Korngrenze" bezeichnet grundsätzlich einen zweidimensionalen Gitterfehler. Die Korngrenze kann in einem Kristall Bereiche, insbesondere die Körner bzw. Kristallite unterschiedlicher Ausrichtung mit ansonsten gleicher Kristall- struktur, voneinander trennen. Die rekristallisierten Körner können beispielsweise Prismen mit einer dreieckigen und/oder sechseckigen Grundform sein. Insbesondere können die Prismen Wolfram umfassen. In einem der Oberfläche zugewandten Bereich der Oberflächenzone kann eine Rekarbonisierung, vorzugsweise eine nahezu vollständige Rekarbo- nisierung und besonders bevorzugt eine vollständige Rekarbonisierung, zu stöchiometri- schem Wolframkarbid erfolgen, während in einem tieferliegenden Bereich der Oberflächenzone eine stöchiometrische Bildung von Wolframkarbid noch nicht abgeschlossen ist. Das verbleibende Cobalt kann dabei sowohl in Form einer Cobalt-Benetzung der äußeren Oberfläche der Oberflächenzone vorliegen, als auch gebunden in der verbleibenden kohlenstoffarmen ternären Phase in den Kornzwischenräumen in dem tieferliegenden Bereich der Oberflächenzone vorliegen.

Insbesondere kann innerhalb der Oberflächenzone ein Gradient von in Wolfram eingelagertem Kohlenstoff erzeugt werden. Der Begriff„Gradient" bezeichnet dabei insbesondere ein Gefälle oder einen Anstieg einer beliebigen Größe oder eines beliebigen Parameters zwischen zwei Orten. Insbesondere kann es sich um einen Konzentrationsgradienten zwischen den beiden Orten handeln, wobei sich eine erste Konzentration eines Stoffes an einem ersten Ort von einer zweiten Konzentration an einem zweiten Ort unterscheidet. Insbesondere kann anstelle einer scharf definierten Grenzfläche zwischen dem ersten Ort und dem zweiten Ort ein kontinuierlicher Übergang vorliegen. Der Gradient kann insbe- sondere von der äußeren Oberfläche des Hartmetallkörpers in das Innere des Hartmetallkörpers abwärts gerichtet sein. Folglich kann eine erste Konzentration von eingelagertem Kohlenstoff in den Wolfram körn ern an oder in Nähe der äußeren Oberfläche größer sein als eine zweite Konzentration von Kohlenstoff in dem Inneren des Hartmetallkörpers. Dies kann zur Folge haben, dass in der Oberflächenzone eine Unterstöchiometrie auftritt und daher die kohlenstoffarme ternäre Phase in den Korngrenzen verbleibt, während an der äußeren Oberfläche die Cobalt-Benetzung vorliegt, wobei das Cobalt insbesondere dort vorhandene Wolfram-Carbid-Körner benetzen kann.

Nach Durchführung des Schritts c) kann die äußere Oberfläche die Benetzung mit dem Bindemetall aufweisen. Insbesondere können die Wolframkarbidkörner mit Kobalt benetzt sein. Die Benetzung kann grundsätzlich nicht durch eine gasgestützte Verdampfung ent- fernt werden, da eine chemische Bindung der Wolframkarbidkörner zu dem Kobalt dies nicht zulässt. Für ein anschließendes Verfahren zur Beschichtung des behandelten Hartmetallkörpers mit mindestens einer Diamantschicht, welches nachfolgend näher beschrieben wird, bedarf es grundsätzlich einer Unterbrechung des Verfahrens, um eine Substratoberfläche zu bekeimen und somit eine für eine Diamantsynthese hinreichende Dichte an Nukleationszentren bereitzustellen. Hierzu kann bevorzugt eine Absenkung einer Substrattemperatur vorgenommen werden.

In Schritt d) wird, wie bereits oben ausgeführt, die kohlenstoffarme ternäre Phase in Kornzwischenräumen der kristallisierten Körner in einem oberflächenfernen Bereich der Ober- fläche in eine das Bindemetall stabilisierende Phase umgewandelt. Der Begriff „das Bindemetall stabilisierende Phase" bezeichnet dabei grundsätzlich eine Phase, welche das Bindemetall fixiert und dessen oberflächengerichtete Diffusion zumindest teilweise einschränkt. In einer bevorzugten Ausgestaltung umfasst die das Bindemetall Cobalt stabilisierende Phase für das Metall Wolfram insbesondere Cobaltwolframat COW0 ₄ . In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung erfolgt die Umwandlung der kohlenstoffarmen ter- nären Phase in Form der eta-Phase zu Cobaltwolframat durch selektive Oxidation.

Der Begriff „Oxidation" bezeichnet insbesondere eine chemische Reaktion, bei der ein Atom, Ion oder Molekül Elektronen abgibt wodurch sich eine Oxidationszahl erhöht. Ins- besondere kann der Begriff Oxidation eine Bildung einer Sauerstoff enthaltenden Verbindung umfassen, insbesondere CoW0 ₄ , W0 ₃ und/oder CoO. Der Begriff „selektive Oxidation" bezeichnet insbesondere, dass von der Oxidation die Cobalt-Benetzung auf der äußeren Oberfläche und die kohlenstoffarme ternäre Phase in der Oberflächenzone betroffen ist, während rekarbonisiertes Wolfram vom Sauerstoff im Plasma nicht angegriffen wird. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass eine zuvor erzeugte Oberfläche erhalten bleibt, während aus der kohlenstoffarmen ternären Phase zurücktransformiertes Cobaltwolframat in den Kornzwischenräumen in der Oberflächenzone als Diffusionsbarriere für Cobalt wirken kann. Die selektive Oxidation der kohlenstoffarmen ternären Phase kann insbesondere mittels mindestens einer Plasmabehandlung durchgeführt werden. Bei der Plasmahandlung kann mindestens ein Gas eingesetzt werden, ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus: Wasserstoff, Sauerstoff. Auch andere Gase sind grundsätzlich denkbar. Hierzu kann mindestens ein Gasfluss eingesetzt werden, wobei der Gasfluss in einer Einheit Standardkubikzentimeter pro Minute (sccm) angegeben werden kann. Unabhängig von Druck und Temperatur kann mit dieser Einheit eine definierte strömende Gasmenge pro Zeiteinheit beschrieben werden. Beispielsweise kann ein Gasgemisch von H ₂ und 0 ₂ verwendet werden, insbesondere in einem Verhältnis von 6:1 . Grundsätzlich sind auch weitere Verhältnisse denkbar, beispielsweise kann das Gasgemisch in einem Verhältnis von 1 :1 bis einschließlich 20:1 vorliegen.

Die Plasmabehandlung in Schritt d) kann insbesondere bei einer Temperatur von 400 °C bis 1500 °C, bevorzugt von 700 °C bis 1 100 °C und besonders bevorzugt bei einer Temperatur oberhalb von 900°C durchgeführt werden. Weiterhin kann die Plasmabehandlung beispielsweise über einen Zeitraum im Bereich von 1 s bis 200 s, vorzugsweise von 2 s bis 150 s und besonders bevorzugt von 5 s bis 120 s durchgeführt werden. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann das Verfahren mindestens einen weiteren Schritt aufweisen:

e) Beschichtung der äußeren Oberfläche mit mindestens einer Haftvermittlerschicht.

Unter einer„Haftvermittlerschicht" im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist grundsätz- lieh eine Schicht mindestens eines Stoffes zu verstehen, welche in einer Grenzfläche zu einer Oberfläche eines beliebigen Elements eine enge physikalische und/oder chemische Bindung herstellt. Die Haftvermittlerschicht kann insbesondere auf zumindest einen Teil der Oberfläche aufgebracht werden. Die Haftvermittlerschicht kann insbesondere eingerichtet sein, eine Reduktion von Cobaltwolframat während der Diamantbeschichtung zu vermeiden.

Die Haftvermittlerschicht kann insbesondere eine Siliziumoxycarbonitrid-Schicht (a- SiOCN) und/oder eine Siliziumoxycarbid-Schicht (a-SiOC) umfassen. Grundsätzlich sind jedoch beliebige Schichten denkbar, bei deren Herstellung Wechselwirkungen mit Co- baltwolframat vermieden werden, welche thermisch stabil sind und welche eine gute Bindung zu Cobalt und/oder zu einer Diamantbeschichtung aufweisen, welche im Folgenden noch näher beschrieben wird. Weiterhin kann die Haftvermittlerschicht selbst die Diffusion von Cobalt hemmen. Die Siliziumoxycarbonitrid-Schicht und/oder die Siliziumoxycarbid-Schicht kann insbesondere eine amorphe Siliziumoxycarbonitrid-Schicht sein. Der Begriff „amorph" bezeichnet insbesondere eine Eigenschaft eines beliebigen Stoffes, bei dem Atome des Stoffes keine geordneten Strukturen aufweisen, sondern ein unregelmäßiges Muster bilden. Der Stoff kann dabei eine Nahordnung aufweisen, üblicherweise jedoch keine Fernordnung. Die Haftvermittlerschicht kann vorzugsweise mittels mindestens einer Plasmabehandlung auf die Oberfläche des Hartmetallkörpers aufgebracht werden. Insbesondere kann es sich bei der Plasmabehandlung um eine Mikrowellenplasmabehandlung handeln. Dieser Behandlungsschritt kann mittels mindestens eines Gases durchgeführt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Stickstoff, Sauerstoff, Tetramethylsilan (TMS). Ein Verhältnis der Gasflüsse von Stickstoff zu Sauerstoff und TMS kann insbesondere von 10 bis 50 sccm für Stickstoff, von 2 bis 30 sccm für Sauerstoff und von 0,5 bis 3sccm für TMS betragen, vorzugsweise 30 sccm für Stickstoff, 10 sccm für Sauerstoff und 1 ,5 für TMS. Der Begriff „sccm" bezeichnet hierbei einen Standardkubikzentimeter pro Minute. Die Mikrowellenplasmabehandlung kann über einen Zeitraum von 15 s bis 300 s, vorzugsweise von 20 s bis 100s und besonders bevorzugt von 20 s bis 60 s, durchgeführt werden. Die Haft- vermittlerschicht kann eine Schichtdicke von 10 nm, vorzugsweise von 100 nm, bis zu 500 nm, vorzugsweise bis zu 300 nm, aufweisen.

In einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Beschichtung eines behandelten Hartmetallkörpers mit mindestens einer Diamantschicht vorgeschla- gen. Das Verfahren kann die Verfahrensschritte, welche im Folgenden beschrieben werden, umfassen. Die Verfahrensschritte können vorzugsweise in der vorgegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Weiterhin können die beiden Verfahrensschritte insbesondere an unterschiedlichen Orten nacheinander, gleichzeitig oder zeitlich überlappend durchgeführt werden. Weiterhin können einer oder beide Verfahrensschritte einfach oder auch wiederholt durchgeführt werden. Das Verfahren kann darüber hinaus noch weitere Verfahrensschritte umfassen.

Das Verfahren zur Beschichtung eines Hartmetallkörpers mit mindestens einer Diamantschicht, insbesondere mittels mindestens eines Mikrowellenplasmas, umfasst die folgen- den Schritte:

i) Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers mittels eines in diesem Dokument beschriebenen Verfahrens, wodurch eine behandelte Oberfläche des Hartmetallkörpers erhalten wird; und

ii) Aufbringen mindestens einer Diamantschicht auf zumindest einen Teil der be- handelten Oberfläche des Hartmetallkörpers.

Der Begriff „Diamantschicht" kann insbesondere eine beliebige Schicht von Diamant auf einer Oberfläche eines Objekts bezeichnen. Der Begriff „Diamant" bezeichnet dabei insbesondere eine kubische Modifikation des Kohlenstoffs. Diamant bildet meist oktaeder- förmige Kristalle. Weitere beobachtete Formen sind das Tetraeder, Dodekaeder und der Würfel. Eine makroskopische Struktur der Diamantschicht, welche insbesondere eine feinkristalline Diamantschicht sein kann, kann stark variieren. Das Aufbringen der Diamantschicht kann bevorzugt mittels mindestens eines CVD-Verfahrens, insbesondere mittels eines Mikrowellenplasmas, erfolgen. Der Begriff „CVD-Verfahren" bezeichnet grundsätzlich eine chemische Gasphasenabscheidung, bei welcher aufgrund einer chemischen Reaktion aus einer Gasphase auf einer Oberfläche eines beliebigen Substrats ein Feststoff abgeschieden wird.

Das Verfahren zur Beschichtung eines Hartmetallkörpers kann insbesondere in dem Quarzgehäuse durchgeführt werden, wie es bereits beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird. Das Quarzgehäuse kann insbesondere eine Geometrie aufweisen, welche eine Geometrie des Hartmetallkörpers, welcher beispielsweise als Fräser oder Bohrer ausgestaltet ist, zumindest teilweise entspricht. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, um eine homogene Plasmabehandlung und/oder Diamantbeschichtung zu gewährleisten.

Die Schritte der oben aufgeführten Verfahren, d.h. des Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers und/oder des Verfahrens zur Beschichtung eines behandelten Hartmetallkörpers mit mindestens einer Diamantschicht, können vorzugsweise in einem zusammenhängenden Prozess durchgeführt werden, besonders bevorzugt in einem Mikrowellenplasma. Die Schritte können hierbei bevorzugt durchgeführt werden, ohne den Hartmetallkörper zwischenzeitlich aus der Beschichtungsanlage zu entnehmen und/oder ohne die Beschichtungsanlage zwischenzeitlich zu belüften. Folglich kann eine Kontamination der äußeren Oberfläche des Hartmetallkörpers vermieden oder zumindest verringert werden.

In einem weiteren Aspekt wird ein behandelter Hartmetallkörper vorgeschlagen. Der behandelte Hartmetallkörper ist nach dem Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers hergestellt, wie es bereits beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird.

In einem weiteren Aspekt wird ein mit mindestens einer Diamantschicht beschichteter Hartmetallkörper vorgeschlagen. Der mit der Diamantschicht beschichtete Hartmetallkörper ist nach dem Verfahren zur Beschichtung eines Hartmetallkörpers hergestellt, wie es bereits beschrieben wurde oder im Folgenden noch beschrieben wird. Vorteile der Erfindung

Die vorgeschlagenen Vorrichtungen und die vorgeschlagenen Verfahren weisen über bekannten Vorrichtungen und Verfahren zahlreiche Vorteile auf. Durch das Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallköpers kann eine Nachdiffusion von Cobalt zumindest weitgehend verhindert werden. Zudem kann die Haftvermittlerschicht eine Steigerung einer spezifischen Adhäsion zwischen dem Hartmetallkörper und der Diamantschicht erhöhen, insbesondere dann, wenn an der Oberfläche eine Cobalt- oder Cobaltoxid-Benetzung vorliegt. Hierdurch kann eine Adhäsion der Diamantschicht auf dem beschichteten Hartmetallkörper erheblich verbessert werden.

Während des Schritts d) des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen eines beschichteten Hartkörpers, sind sehr kurze Prozesszyklen möglich. Vorzugsweise kann insbesondere für die Durchführung des Schritts d) ein Mikrowellenplasma verwendet werden. Ein Vorteil des Mikrowellenplasmas kann insbesondere darin bestehen, dass sämtliche Verfahrensschritte in einem zusammenhängenden Prozess möglich sind und eine Prozessdauer gegenüber herkömmlichen Verfahren damit erheblich reduziert werden kann.

Durch das Verfahren zur Vorbehandlung und Beschichtung eines Hartmetallkörpers mit mindestens einer Diamantschicht kann insbesondere eine Härte und Zähigkeit der Oberflächenzone des Hartmetallkörpers verbessert werden und damit eine Standzeit des Hartmetallkörpers verlängert werden. Ein derart beschichtetes Werkzeug kann hierdurch länger verwendet werden. Eine Haftung von Diamant auf dem Hartmetallkörper kann ge- währleistet werden.

Mithilfe eines Mikrowellenplasmas kann in sequentieller Abfolge eine Stabilisierung und Strukturierung der Oberfläche des Hartmetallkörpers, insbesondere durch Rekristallisation der Oberflächenzone erreicht, eine Diffusion von Cobalt durch eine intergranular imple- mentierte CoW0 ₄ -Diffusionsbarriere zumindest weitgehend verhindert und die spezifische Adhäsion zu der Diamantschicht über die Haftvermittlerschicht, insbesondere über die Siliziumoxycarbonitrid-Beschichtung, vermittelt werden. In Verbindung mit einer geeigneten Quarzglas-Einhausung können komplexe Geometrien vorbehandelt und beschichtet werden. Während bislang das Plasma einen relativ großen Raum einnehmen kann, kann dies durch eine bauteilnahe Quarz-Einhausung vermieden werden. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Hartmetallkörpers kann weiterhin eine einfache Übertragbarkeit auf unterschiedliche Hartmetallsorten aufweisen. Darüber hinaus können auch komplexe Bauteile mit Diamant beschichtet werden. Darüber hinaus kann eine komplette Vorbehandlungsroutine sowie eine anschließende Beschichtung zu einem zusammenhängenden Prozess zusammengefasst werden.

Kurze Beschreibung der Figuren

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind in den Figuren darge- stellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung ohne Beschränkung der Allgemeinheit näher erläutert. Hierbei zeigen:

Figuren 1 A bis 1 F ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers, wobei der Hartmetallkörper jeweils als Querschnitt dargestellt ist;

Figur 2 ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Beschichtung eines behandelten Hartmetallkörpers mit mindestens einer Diamantschicht, wobei der Hartmetallkörper als Querschnitt darstellt ist; Figur 3 ein exemplarisches Quarzgehäuse in einer Querschnittsdarstellung;

Figur 4 Rauhigkeitsmittelwerte für unterschiedlich vorbehandelte Hartmetallproben; Figuren 5A und 5B Quantifizierung von Cobalt-Nachdiffusion über einen Zeitraum von 3

Stunden für unterschiedliche Oberflächenvorbehandlungen (Figur 5A) und dazugehörige XRD-Messungen (Figur 5B).

Figur 6 eine Bewertung einer Randzonenhärte mittels Vickers- Härtemessung;

Figur 7 eine Bewertung einer Risszähigkeit mittels Weibull-Statistik durch akustische Rissdetektion während einer Indentation mit einem Rockwell-Indenter; und Figuren 8A und 8B eine schematische Darstellung eines Kerbtests (Figur 8A) sowie eine graphische Darstellung eines Zustellwegs unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Materialbehandlungen (Figur 8B). Die Figuren 1A bis 1 E zeigen ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche 1 10 eines Hartmetallkörpers 1 12. Der Hartmetallkörper 1 12 ist jeweils als Querschnitt dargestellt.

In einem ersten Verfahrensschritt, wie in Figur 1A dargestellt, wird der Hartmetallkörper 1 12 bereitgestellt. Der Hartmetallkörper 1 12 kann mindestens eine Wolframcarbid- Verbindung umfassen. Insbesondere kann der Hartmetallkörper 1 12 mindestens 70%, insbesondere mindestens 87%, Wolframcarbid, umfassen. Weiterhin kann der Hartmetallkörper 1 12 Cobalt als Bindemetall umfassen. Darüber hinaus kann der Hartmetallkörper 1 12 mindestens ein weiteres Element aufweisen, wie Nickel und/oder Eisen. Auch andere Ausführungsformen sind jedoch grundsätzlich denkbar.

In einem weiteren Verfahrensschritt, wie in den Figuren 1 B und 1 C dargestellt, wird mindestens eine kohlenstoffarme ternäre Phase in einer Oberflächenzone 1 14 des Hartmetallkörpers 1 12 ausgebildet. Dazu wird insbesondere eine Entkarbonisierung, also eine Verarmung an Kohlenstoff, in der Oberflächenzone 1 14 vorgenommen. Die Oberflächenzone 1 14 kann insbesondere ein Segment 1 16 des Hartmetallkörpers 1 12 sein, welches sich von der Oberfläche 1 10 über einen Bereich 1 18 in ein Inneres 120 des Hartmetallkörpers 1 12 erstreckt. Insbesondere kann die Oberflächenzone 1 14 eine Dicke d von 0,5 μηι bis 100 μηι aufweisen.

Es kann zunächst die Bildung mindestens einer Oxid-Verbindung in der Oberflächenzone 1 14 durch Behandlung des Hartmetallkörpers 1 12 in einer oxidativen Atmosphäre stattfinden. Der Verfahrensschritt gemäß Figur 1 B kann insbesondere mittels mindestens einer Wärmebehandlung und/oder Plasmabehandlung durchgeführt werden. Insbesondere können Temperaturen von mindestens 400 °C, vorzugsweise von mindestens 500 °C, vorzugsweise von mindestens 600 °C, vorzugsweise von mindestens 700 °C, vorzugsweise von mindestens 800 °C, vorzugsweise von mindestens 900 °C, vorzugsweise von mindestens 1000 °C und besonders bevorzugt von mindestens 1 100 °C eingesetzt werden. Weiterhin kann dieser Verfahrensschritt in einer oxidativen Atmosphäre durchgeführt werden. In einem weiteren Teilschritt, wie in Figur 1 C dargestellt, wird die mindestens eine Wolframoxid-Verbindung reduziert, wobei sich in der Oberflächenzone 1 14 eine kohlenstoffarme ternäre Phase Co _x W _y C ausbildet. Insbesondere kann in der Oberflächenzone 1 14 gebundener Sauerstoff entfernt werden. Der Teilschritt gemäß Figur 1 C kann insbesonde- re mittels mindestens einer Plasmabehandlung durchgeführt werden, insbesondere mittels mindestens einer H ₂ -Plasmabehandlung und/oder einer N ₂ -Plasmabehandung. Insbesondere kann dieser Verfahrensschritt bei Temperaturen von mindestens 1000 °C, vorzugsweise von mindestens 1200 °C und besonders bevorzugt von mindestens 1300 °C, durchgeführt werden.

In einem weiteren Verfahrensschritt, wie in Figur 1 D dargestellt, wird dem Hartmetallkörper 1 12 Kohlenstoff bevorzugt über eine Kohlenstoff enthaltende Verbindung über eine äußere Oberfläche 122 in die Oberflächenzone 1 14 zugeführt. Die Kohlenstoffenthaltende Verbindung kann beispielsweise mittels mindestens eines Kohlenwasserstoff - Präkursors, insbesondere mittels Methan, zugeführt werden. Beispielsweise kann die Kohlenstoff enthaltene Verbindung über eine Gasphase zugeführt werden. Das Cobalt wird folglich zumindest teilweise, also ganz oder teilweise, in der Oberflächenzone 1 14 freigesetzt und evaporiert. Das verbleibende Cobalt kann folglich in Form einer Cobalt- Benetzung 124 auf der äußeren Oberfläche 122 der Oberflächenzone 1 14 vorliegen. Wei- terhin liegt das Cobalt gebunden in der kohlenstoffarmen ternäre Phase in Kornzwischenräumen der rekristallisierten Körner in einem oberflächenfernen Bereich 128 der Oberflächenzone vor.

Innerhalb der Oberflächenzone 1 14 können sich kristallisierte Körner der Karbidphase ausbilden. Weiterhin kann innerhalb der Oberflächenzone 1 14 ein Gradient von in Wolfram eingelagertem Kohlenstoff erzeugt werden. Der Gradient kann insbesondere von der äußeren Oberfläche 122 in das Innere 120 des Hartmetallkörpers 122 abwärts gerichtet sein. Dies ist schematisch mit einem Pfeil 126 dargestellt. Folglich kann eine erste Konzentration von Kohlenstoff an oder in Nähe der äußeren Oberfläche 122 größer sein als eine zweite Konzentration von Kohlenstoff in dem Inneren 120 des Hartmetallkörpers 1 12. Auf diese Weise kann gewährleistet werden, dass unvollständig rekarbonisiertes Wolfram weiterhin von der kohlenstoffarmen ternären Phase umgeben wird.

In einem weiteren Verfahrensschritt wird, wie in Figur 1 E dargestellt, die kohlenstoffarme ternäre Phase in Kornzwischenräumen der rekristallisierten Körner in dem oberflächenfernen Bereich 128 der Oberflächenzone 1 14, bevorzugt durch selektive Oxidation, in eine das Bindemetall Cobalt stabilisierenden Phase umgewandelt. Die das Bindemetall Cobalt stabilisierende Phase kann insbesondere dazu eingerichtet sein, um eine weitere Diffusion des Cobalts aus dem Hartmetallkörper 1 12 und der Oberflächenzone 1 14 über die Oberfläche 1 10 der Oberflächenzone 1 14 zu verhindern.

Der Verfahrensschritt gemäß Figur 1 E kann mittels einer selektiven Oxidation der eta- Phase erfolgen. Die selektive Oxidation der kohlenstoffarmen ternären Phase kann insbesondere mittels mindestens einer Plasmabehandlung durchgeführt werden, insbesondere in einer Atmosphäre aus Wasserstoff und Sauerstoff. Die Plasmabehandlung kann ins- besondere bei einer Temperatur von mindestens 200 °C, vorzugsweise von mindestens 300 °C, vorzugsweise von mindestens 600 °C und besonders bevorzugt von mindestens 900 °C durchgeführt werden. Weiterhin kann die Plasmabehandlung beispielsweise über einen Zeitraum im Bereich von 5 s bis 120 s durchgeführt werden. Der Hartmetallkörper 1 12 kann nach dem Verfahrensschritt gemäß Figur 1 E auch als behandelter Hartmetall- körper 130 bezeichnet werden.

In einem weiteren Verfahrensschritt, welcher in Figur 1 F dargestellt ist, wird eine Haftvermittlerschicht 134, insbesondere eine Siliziumoxycarbonitrid-Schicht, auf zumindest einen Teil der äußeren Oberfläche 122 aufgebracht. Die Haftvermittlerschicht 134 kann insbe- sondere eine amorphe Siliziumoxycarbonnitrid-Schicht 136 sein. Die Haftvermittlerschicht 134 kann beispielsweise mittels mindestens einer Plasmabehandlung auf eine behandelte Oberfläche 138 des Hartmetallkörpers 1 12 aufgebracht werden. Insbesondere kann es sich bei der Plasmabehandlung um eine Mikrowellenplasmabehandlung handeln. Die Mikrowellenplasmabehandlung kann mittels mindestens eines Gases durchgeführt werden ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Stickstoff, Wasserstoff, Sauerstoff, Tetrame- thylsilan. Die Mikrowellenplasmabehandlung kann über einen Zeitraum von 15 s bis 600 s durchgeführt werden. Die Siliziumoxycarbonitrid-Schicht 134 kann eine Schichtdicke von 10 nm bis 1000 nm, vorzugsweise 100 nm bis 500 nm aufweisen. Figur 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Beschichtung eines behandelten Hartmetallkörpers 130 mit mindestens einer Diamantschicht 132 im Querschnitt. Das Verfahren gemäß Figur 2 umfasst darüber hinaus ein Durchführen der Verfahrensschritte des Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche 1 10 eines Hartmetallkörpers 1 12, wie es beispielsweise in den Figuren 1A bis 1 F dargestellt ist. Für weitere Details kann daher auf die Beschreibung der Figuren 1A bis 1 F verwiesen werden. Der Verfahrensschritt, wel- eher in der Figur 2 dargestellt ist, kann sich den Verfahrensschritten gemäß den Figuren 1 A bis 1 F anschließen.

In einem Verfahrensschritt wird, wie in Figur 2 dargestellt, mindestens eine Diamant- schicht 132 auf zumindest einen Teil 140 der behandelten Oberfläche 138 des Hartmetallkörpers 1 12 aufgebracht. Insbesondere kann die Diamantschicht 132 auf eine Haftvermittlerschicht-Oberfläche 142 der Haftvermittler-Schicht 134 aufgebracht werden. Das Aufbringen der Diamantschicht 132 kann mittels mindestens eines CVD-Verfahrens, insbesondere mittels eines Mikrowellenplasmas, erfolgen.

In Figur 3 ist ein exemplarisches Quarzgehäuse 146 in einer Querschnittsansicht dargestellt. Das Quarzgehäuse kann den Hartmetallkörper 1 12 umschließen. Der Hartmetallkörper 1 12 kann beispielsweise ein Fräser 148 sein. Das Quarzgehäuse 146 kann insbesondere mindestens eine Wandung 150 aufweisen, welche zu einer Achse 152 des Hartmetallkörpers 1 12 einen Abstand a zwischen 1 mm und 100 mm, vorzugsweise von 5 mm und 80 mm, besonders bevorzugt zwischen 10 mm und 40 mm, nicht überschreitet. Das Quarzgehäuse 1 12 kann insbesondere geeignet sein für eine Durchführung von ein oder mehreren Plasmabehandlungen der Verfahren gemäß der Figuren 1A bis 1 F und Figur 2.

In Figur 4 sind mit einem Profilometer ermittelte arithmetische Mittenrauwerte R _a für unterschiedlich vorbehandelte Hartmetallproben gezeigt. Durch das Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers kann es zu einer Restrukturierung der Oberfläche kommen. Dies kann einer mechanischen Verklammerung von der Diamant- schicht und dem Hartmetallkörper förderlich sein und einen entscheidenden Einfluss auf eine spätere Schichthaftung der Diamantschicht haben. Bei polierten Hartmetallkörpern (Referenznummer 1 ) mit einer mittleren WC-Korngröße von 0,6 μηι wurde eine Rauigkeit Ra von 0,01 μηι ermittelt. Der maximal erreichbare R _a -Wert bei Anwendung des nasschemischen Verfahrens gemäß EP 0 519 587 B1 an einem Hartmetallkörper vom selben Typ liegt bei etwa 0,3 μηι (Referenznummer 2). Durch Anwendung der hier aufgeführten Verfahrensschritte a) bis d) lässt sich die Oberflächenstruktur für den gleichen Hartmetalltyp wesentlich stärker variieren, abhängig von der Dicke d der kohlenstoffarmen ternären Phase in der Oberflächenzone 1 18 (Referenznummer 3 & 4). Figur 5A zeigt die ermittelte Cobalt-Nachdiffusion während einer Diamantbeschichtungs- routine über einen Zeitraum von 3 Stunden für unterschiedliche Oberflächenvorbehand- lungen. Die in Folge der Oberflächenvorbehandlung erzeugten Oberflächen II und III wurden zudem mittels XRD-Analyse charakterisiert. Die jeweiligen Spektren sind in Figur 5B zusehen, das obere Spektrum für Oberfläche II und untere Spektrum für Oberfläche III. (Figur 5B).

Bisherige Untersuchungsergebnisse haben gezeigt, dass durch eine thermochemische Behandlung eine Haftwirkung der Diamantschicht 132 weitestgehend über eine Oberflä- chenstrukturierung erfolgt und somit auf eine Zunahme der Oberfläche 1 10 des Hartmetallkörpers 1 12, einer Schichtverklammerung sowie auf Mechanismen einer Rissablen- kung und -Verzweigung beruhen kann. Aufgrund einer Feststellung, dass auch nach der thermochemischen Behandlung die Oberfläche 1 10 von Cobalt benetzt wird, kann eine spezifische Adhäsion der Diamantschicht 132 auf dem behandelten Hartmetallkörper 130 begrenzt sein. Zudem hat sich gezeigt, dass die Oberfläche 1 10 bereits vor einem Ab- schluss einer Koaleszenz von Diamantkörnern mit nachdiffundierendem Cobalt kontami- niert werden kann. Eine Intention des Verfahrens zur Behandlung einer Oberfläche eines Hartmetallkörpers kann daher sein, aufbauend auf die thermische Oberflächenbehandlung, Einflüsse einer Cobalt-Diamant-Wechselwirkung zu reduzieren und die spezifische Adhäsion maßgeblich zu steigern. In Figur 5A ist daher eine Cobalt-Nachdiffusion für einen Zeitraum von 3 Stunden für unterschiedliche Oberflächenvorbehandlungen gezeigt. Referenznummer I bezeichnet dabei eine unbehandelte Probe,, Referenznummer II bezeichnet eine Probe nach Durchführung der Verfahrensschritte a-b2), Referenznummer III bezeichnet eine Probe nach Durchführung der Verfahrensschritte a-b1 ) und Referenznummer IV bezeichnet eine Probe nach Durchführung der Verfahrensschritte a)-e). Die Co-Rückdiffusion wurde mit Hilfe einer Silizium-dotierten DLC-Beschichtung, welche als Auffangschicht fungieren kann, mittels Röntgenspektroskopie (EDX) quantifiziert. Dazu wurde der entsprechend vorbehandelte Probekörper mit der DLC-Schicht versehen und anschließend den Bedingungen eines dreistündigen Diamantbeschichtungsprozesses ausgesetzt. In dieser Zeit kann sich auf- grund der eintretenden Co-Diffusion das Cobalt in der DLC-Schicht anreichern und anschließend über die Tiefeninformation eines EDX-Signals vergleichend quantifiziert werden, wie in Figur 5A vorgenommen.

Figur 6 zeigt eine Bewertung einer Randzonenhärte H mittels Vickers-Härtemessung ge- mäß der Norm DIN EN ISO 6507-1 :2005 bis -4:2005 für eine Prüfkraft von 100 Kilopond, abgekürzt„HV100". Bei der mit Referenznummer 1 versehenden Probe handelt es sich um einen polierten Hartmetallkörper, Referenznummer 2 bezeichnet eine Probe eines geätzten Hartmetallkörpers und Referenznummer 3 bezeichnet einen Hartmetallkörper nach Durchführung der Schritte a) bis c). Die Randzonenstabilität ist durch das nasschemische Verfahren stark beeinflusst; das WC-Gefüge kann unter der einwirkenden Kraft infolge des fehlenden Zusammenhalts in Verbindung mit der hohen Porosität mangels Cobalt-Binder in sich zusammenfallen. Dieses Verhalten wird trotz des fehlenden Cobalts beim thermochemischen Ansatz nicht beobachtet, der Widerstand gegenüber der einwirkenden Kraft hat verglichen mit dem Ausgangszustand sogar leicht zugenommen. Figur 7 zeigt eine Bewertung einer Risszähigkeit mittels Weibull-Statistik durch akustische Rissdetektion. Dazu wurde während einer Indentation mit definierter Kraftrampe und Rockwell-Indenter das Auftreten des ersten Risses oberhalb einer gegebenen Auslöseschwelle detektiert. Dazu wurden eine polierte, ansonsten jedoch unbehandelte Probe (Referenznummer 2), mit einer Probe, die gemäß der Verfahrensschritte a)-c) (Referenz- nummer 3) behandelt wurde, verglichen. Letztere zeigt gegenüber dem polierten Substrat eine weitaus geringere Versagenswahrscheinlichkeit V bei einer bestimmten Belastung K. Der Weibull-Modul ist mit 32,9 ± 5,5 um einen Faktor 3 größer als der Modul der polierten Probe mit einem Wert von 1 1 ,4 ± 2,2, entsprechend geringer ist die Streubreite der Messwerte. Die charakteristische Festigkeit wird einer Versagenswahrscheinlichkeit von 63,2% zugeordnet und liegt für die behandelte Probe ebenfalls deutlich über dem Wert der unbehandelten Probe.

Figuren 8A und 8B zeigen eine schematische Darstellung eines Kerbtests (Figur 8A) sowie eine graphische Darstellung eines Zustellwegs unter Berücksichtigung von unter- schiedlichen Materialbehandlungen (Figur 8B).

Zur Bewertung einer Leistungsfähigkeit des beschichteten Hartmetallkörpers 1 12 wurde ein Kerbtest durchgeführt. Hierbei wurde als Werkstück 154 eine Keramik aus siliziuminfiltrierten Siliziumkarbid (SiSiC) verwendet. Das Werkstück 154 sollte aufgrund seines in- homogenen Gefüges einen Prozess abbilden bei dem ein Verschleiß durch eine Oberflächenzerrüttung von Bedeutung ist. Das Werkstück 154 war insbesondere als Rundstab 156 ausgebildet. Die Drehzahl n lag bei 1 180 U/min, die Schrittgeschwindigkeit v _c bei 30 m/min, die Zustellgeschwindigkeit v, bei 0,1 mm/min und die Vorschubgeschwindigkeit v _f bei 0 mm/min. Es wurden Wendeschneidplatten 158 verwendet, die jeweils mit einer CVD-Diamantschicht mit einer Schichtdicke von 5 μηι beschichtet wurden. Eine Form der Wendeschneidplatte und die Schrittgeschwindigkeit wurden derart gewählt, dass ein thermisch bedingter Verschleiß zumindest weitgehend unterdrückt wurde. Mit den aufgeführten Parametern wurde das Werkstück 154 entsprechend eingekerbt. In Figur 8A ist eine Kerbe 160 dargestellt. Nach definierten Zustellwegen von 100 μηι wurde jeweils eine Schneidkante 162 bewertet. Im Allgemeinen kann es bei einer Durchführung eines Kerbtests zu einer Schichtdelamination kommen oder es kann ein abrasiver Verschleiß erfolgen, bis eine Schicht durchgerieben ist.

Figur 8B zeigt eine graphische Darstellung eines Zustellwegs unter Berücksichtigung von unterschiedlichen Materialbehandlungen. Materialbehandlung„A" entspricht einer Probe ohne Vorbehandlung und ohne Beschichtung. Materialbehandlung „B" entspricht einer nasschemischen Vorbehandlung gemäß US 5 236 740 A, während Materialbehandlung „C" einer Materialbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht. Es sind jeweils die erreichten Zustellwege ZW in μηι dargestellt. Diese können insbesondere dadurch definiert sein, dass entweder die Diamantschicht delaminiert war oder durch einen abrasiven Verschleiß durchgerieben wurde. Bei den Proben der Materialbehandlung „C" konnte eine 3,2-fache Standzeit bei einer gegebenen Zustellgeschwindigkeit festgestellt werden. Gegenüber Probe„B" konnte keine Schichtdelamination festgestellt werden. Es konnte weiterhin festgestellt werden, dass ein Verschleiß kontinuierlich durch Abrieb erfolgte. Weiterhin wurde festgestellt, dass eine Standzeit mit einer Schichtdicke skaliert.

Bei einem Einsatz einer unbeschichteten Wendeschneidplatte (Materialbehandlung „A") wurde festgestellt, dass ein sofortiger Verschleiß stattfand, ohne dabei das Werkstück 154 einzukerben. Bei Einsatz einer nasschemischen Wendeschneidplatte (Materialbehand- lung„B") wurde festgestellt, dass es bereits nach einem Zustellweg von weniger als 200 μηι, insbesondere nach einem Zustellweg von 100 μηι, in etwa 75 % aller Versuche zu einem Ausbruch an der Schneidkante 162 kam. Demgegenüber erfolgte im Falle der Materialbehandlung„C" ein kontinuierlicher Abtrag der Diamantschicht. Insbesondere erfolgte hierbei ein homogener Schichtabrieb. Es waren somit größere Zustellwege möglich, insbesondere ein Zustellweg von bis zu 1500 μηι. Der Zustellweg ist hierbei grundsätzlich abhängig von der Schichtdicke. Daraus kann grundsätzlich geschlossen werden, dass die Standzeit mit der Schichtdicke korreliert. Aufgrund einer Vermeidung von Ausbrüchen kann zudem eine Möglichkeit eines Recyclings des Hartmetallkörpers, insbesondere eines Werkzeugs, welches den Hartmetallkörper umfasst, bestehen. Liste der Bezugszeich

1 10 Oberfläche

1 12 Hartmetallkörper

1 14 Oberflächenzone

1 16 Segment

1 18 Bereich

120 Inneres

122 äußere Oberfläche

124 Cobalt-Benetzung

126 Pfeil

128 oberflächenferner Bereich

130 behandelter Hartmetallkörper

132 Diamantschicht

133 Haftvermittler-Schicht

134 Siliziumoxycarbonitrid-Schicht

136 amorphe Siliziumoxycarbonitrid-:

138 behandelte Oberfläche

140 Teil

142 Haftvermittlerschicht-Oberfläche

144 beschichteter Hartmetallkörper

146 Quarzgehäuse

148 Fräser

150 Wandung

152 Achse

154 Werkstück

156 Rundstab

158 Wendeschneideplatte

160 Kerbe

162 Schneidkante