Holzschuh, Helga (Ulmerstr. 38/3, Mehrstetten, 72537, DE)
| 1. | Schneidplatte für ein Schneidwerkzeug oder Schneidwerkzeug, mit einer verschleißmindernden Beschichtung aus : einer mehrlagigen Grundschicht (2 , 3 ) , bestehend aus mindestens Nitriden, Carbiden, Carbonitriden und mindestens einem Oxicarbonitrid, Boronitrid, Borocarbonitrid, Boro carbooxinitrid oder einem Aluminiumhaitigen Oxicarbonitrid von Metallen der 4. und/oder 5. und/oder 6. Nebengruppe oder einer Kombinationen dieser Verbindungen, einer Al2O3MuItilagenschicht (4) , bestehend aus Al2O3 Lagen (5 , 6 , 7) und Zwischenlagen (8 , 9) , die j eweils wenigstens eine TiCNLage (11 , 12 ) und j eweils wenigstens eine TiCNOLage (IIa, 12a) enthalten und die zwischen den Al2O3Lagen (5 , 6 , 7) angeordnet sind, und aus einer wenigstens zweilagige Deckschicht (17) bestehend aus Nitriden, Carbiden, Carbooxonitriden oder Carbonitriden von Ti , Zr oder Hf oder einer Kombination dieser Schichten, deren Dicke größer als 3 μva ist . |
| 2. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Al2O3Lagen (5 , 6 , 7) eine Dicke von 0 , 5 μm bis 4 μm., vorzugsweise 1 μm bis 3 μm aufweisen . |
| 3. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Deckschicht (17) 1 , 5 bis 2 mal so dick ist wie eine Al2O3Lage (5 , 6 , 7 ) . |
| 4. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch I7 dadurch gekennzeichnet , dass die Al2O3Lagen (5 , 6 , 7) eine Dicke von 2 μ.m aufweisen . |
| 5. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch I 7 dadurch gekennzeichnet , dass die TiCNLagen (11 , 12 ) der Zwischenlagen (8 , 9) polykristalline Schichten sind . |
| 6. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch I 7 dadurch gekennzeichnet , dass die Zwischenlagen ( 8 , 9) zusätzlich zu der wenigstens einen TiCNLage (11 , 12 ) und der wenigstens einen TiCNOLage (IIa, 12a) wenigstens eine TiAlCNOZwischenverankerungsschicht (13 , 14 ) aufweisen, die höchstens 4 at% Aluminium enthält . |
| 7. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch I 7 dadurch gekennzeichnet , dass die Zwischenlage ( 8 , 9) eine Schichtdicke von 0 , 2 μm bis 2 μm, vorzugsweise 0 , 5 μm bis 1 , 5 μm aufweist . |
| 8. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenlage (8 , 9) eine Schichtdicke von 1~ μm. aufweist . |
| 9. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet , dass die TiAlCNOZwischenveranke rungsschicht (13 , 14) eine Dicke von 0 , 1 bis 0 , 7 μm aufweist . |
| 10. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Äl2O3Multilagenschicht (4) auf eine TiAlCNOVerankerungsSchicht (15) mit höchstens 4 at% Aluminium aufgebracht ist . |
| 11. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 10 , dadurch gekennzeichnet , dass die TiAlCNOVerankerungs schicht (15) eine Dicke von 0 , 2 μm bis 1 , 0 μm aufweist . |
| 12. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet , dass die TiAlCNOVerankerungs schicht (15) eine Dicke von 0 , 5 μm. aufweist . |
| 13. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass unter der TiAlCNOVerankerungsschicht (15) die Grundschicht (3 ) teilweise als feinkolumnare MTTiCNLage (3 ) mit einer Säulenbreite von 0 , 1 μm bis 0 , 5 μm ausgebildet ist . |
| 14. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Grundschicht (3 ) von dem Substrat zu der Al2O3MuItilagenschicht (4) hin den folgenden Aufbau aufweist : MT TiN Schicht (2 ) 2 ) MT TiCN Schicht (3a) 3 ) HT Ti (CxNy) Schicht (3b) (stickstoffreich) , y>0 , 5 4 ) HT Ti (CxNy) Schicht (3c) (kohlenstoffreich) , x>0 , 5 HT TiCNO Schicht (3d) HT TiAlCNO. |
| 15. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Deckschicht (17) eine Dicke von mindestens 5 μm aufweist. |
| 16. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Deckschicht (17) eine ko lumnare Struktur mit einer Säulenbreite von 0 , 4 0 , 5 μm aufweist . |
| 17. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass der gesamte Schichtaufbau im CVDVerfahren erzeugt ist . |
| 18. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Deckschicht (17) in einer äußeren Zone Druckspannungen aufweist . |
| 19. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch I 7 dadurch gekennzeichnet , dass die Deckschicht (17) wenigstens abschnittsweise mit einer Außenschicht (18) versehen ist und dass die Deckschicht (17) Zonen aufweist , in denen die Außenschicht nachträglich durch ein abrasives Verfahren entfernt worden ist . |
| 20. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch I 7 dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine der Al2O3Lagen eine /CAl2O3Lage ist . |
| 21. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass zumindest eine der Al2O3Lagen eine αAl2θ3Lage ist . |
| 22. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die Deckschicht ( 17) eine Zugeigenspannung aufweist , die um wenigstens 50% niedriger ist als die Zugeigenspannung der Grundschicht (3 ) . |
| 23. | Schneidplatte oder Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , dass die äußere Al2O3Schicht (7) eine Zugeigenspannung aufweist , die um mindestens 1/3 geringer ist als die Zugeigenspannung der inneren Al2O3 Schicht . |
Die Erfindung betrifft eine Schneidplatte mit verschleißmindernder Beschichtung oder ein Schneidwerkzeug mit einer solchen verschleißmindernden Beschichtung .
An Schneidwerkzeuge werden heute erhebliche Anforderungen hinsichtlich der Standfestigkeit und der Belastbarkeit gestellt . Diese Anforderungen ergeben sich bei der Zerspanung besonders harter oder zäher Materialien wie wegen der angestrebten Erhöhung der Schnittgeschwindigkeit . Als verschleißmindernde Beschichtung haben sich insbesondere zur Stahl- Zerspanung Aluminiumoxidschichten etabliert . Allerdings stellt sich dabei mehr und mehr heraus , dass die Belastbarkeit der Schneidplatten und deren Standfestigkeit gegen verschiedene Verschleißarten nicht nur von der stofflichen Beschaffenheit
der verwendeten, verschleißmindernden Beschichtungen sondern auch von der Schichtfolge und insbesondere auch den verwendeten Schichtdicken und deren Haftung bzw . der Haftung der Einzellagen abhängt .
Dazu ist es aus der EP 1 348 779 Al beispielsweise bekannt , eine verschleißmindernde Beschichtung vorzusehen, die eine Aluminiumoxidschicht enthält , die zwischen TiCN-Schichten eingebettet ist . Während die Dicke des gesamten Aufbaus 30 μm nicht überschreitet, wird des Weiteren festgelegt, dass die Aluminiumoxidschicht ein bis drei mal so dick sein soll wie die darunter liegende TiCN-Schicht und dass die außen liegende TiCN-Schicht 0 , 1 bis 1 , 2 mal so dick sein soll wie die beiden darunter liegenden Schichten zusammen genommen .
Mit diesem Schichtaufbau sollen sich gute Zerspanungs- ergebnisse erzielen lassen.
Die US 6 221 479 Bl versucht , die Schneideigenschaften von Schneidplatten durch Einflussnahtne auf die Beschaffenheit des Grundkörpers zu verbessern.
Hingegen schlägt die DE 101 23 554 Al ein Verfahren zur Erhöhung der Druckspannungen oder zur Erniedrigung der Zugeigenspannungen in einer äußeren Schicht einer verschleißmindernden Beschichtung vor . Diese wird einer Strahlbehandlung unterzogen, im Rahmen derer beispielsweise ein Zirkon- oxidkeramikgranulat , druckverdüstes Stahlpulver oder ein gesintertes Hartmetallsprühgranulat gegen die zu behandelnde O- berflache trockengestrahlt wird. Die Maßnahme führt zu einer Oberflächenglättung und Verminderung von Zugeigenspannungen oder Erzeugung von Druckeigenspannungen in der Beschichtung .
Aus der EP 0 727 ' 509 Bl ist eine Schneidplatte mit einer Multilagen /C-Al 2 O 3 -Schicht bekannt , die sechs bis acht Al 2 O 3 - Lagen aufweist . Unter den /C-Al 2 O 3 -Lagen ist als sogenannte Zwischenlage eine TiC- , TiN- oder TiCN-Lage angeordnet . Zwischen den /C-Al 2 O 3 -Lagen ist zur Verbesserung der Anbindung der /c-Al 2 O 3 -Lagen an die j eweil-s darunter liegende /c-Al 2 O 3 -Lage j eweils eine Modifikationsschicht ausgebildet , die eine (Al x . Ti y ) (O W C Z N U ) -Schicht mit x und y = 2 ... 4 ist . Die /C-Al 2 O 3 - Multilagenschicht ist auf eine Grundschicht , z . B . aus TiCM, aufgebracht .
Davon ausgehend ist ' es Aufgabe der Erfindung, eine entsprechende Schneidplatte bzw. ein Schneidwerkzeug weiter zu verbessern .
Diese Aufgabe wird mit der Schneidplatte oder dem Schneidwerkzeug nach Anspruch 1 gelöst :
Die erfindungsgemäße Schneidplatte bzw. das Schneidwerkzeug weist eine verschleißmindernde Beschichtung auf , die zuunterst eine erste ein- oder mehrlagige Schicht bestehend aus mindestens einer Schicht aus Nitriden, Carbiden, Carbonitriden oder Oxicarbonitrieden, Boronitriden, Borocarbonitriden, Boro- carbooxinitriden von Metallen der 4. oder 5. oder 6. Nebengruppe oder einer Kombination dieser Verbindungen aufweist . Darauf ist eine zweite Schicht aus Al 2 O 3 -Multilagen aufgebracht . Auf dieser ist eine Deckschicht vorgesehen, die aus Nitriden, Carbiden, Carbooxonitriden oder Carbonitriden von Ti , Zr oder Hf oder einer Kombination dieser Schichten besteht und deren Dicke vorzugsweise größer als 3 μm ist . Diese Kombination hat sich als zerspanungstechnisch überlegen herausgestellt . Dies gilt insbesondere bei der StahlZerspanung und bei unterbrochenem Schnitt . Während die Al 2 O 3 -Schicht per se wärmeisolierend ist und den Kolkverschleiß mindert , ist der Auf-
bau als Multilagenschicht insbesondere wegen der damit einhergehenden Verminderung der inneren Spannungen vorteilhaft . Dies wirkt sich beim unterbrochenen Schnitt vorteilhaft aus . Die großzügig bemessene Deckschicht , die aus wenigstens zwei Schichten der Gruppe Nitride, Carbide , Carbooxonitride oder Carbonitride von Ti , Zr oder Hf oder einer Kombination dieser Schichten besteht , erbringt zugleich eine hohe abrasive Verschleißfestigkeit . Die Deckschicht ist vorzugsweise eine MT- TiCN-Schicht und ist dabei wesentlich dicker als j ede darunter liegende Al 2 O 3 -Schicht . Sie ist vorzugsweise um den Faktor 1 , 5 bis 2 dicker als die einzelne Al 2 O 3 -Lage .
Die einzelnen Al 2 O 3 -Lagen weisen eine Dicke von 0 , 5 μm bis 4 μm, vorzugsweise 2 /xm auf . Sie sind im CVD-Verfahren aufgebracht . Die Zwischenlagen sind vorzugsweise kombinierte TiCN-TiCNO-Lagen, wobei zur Verbesserung der Anbindung zwischen den TiCN-TiCNO-Lagen und den Al 2 O 3 -Lagen TiAlCNO- Zwischenverankerungsschichten vorgesehen sein können. Diese weisen vorzugsweise eine Phasenmischung aus TiCN und Al 2 TiO 5 (Pseudo-Brookit-Struktur) auf . Die besonders gute Anbindung wird erreicht , indem der Aluminiumgehalt höchstens auf 4 at% festgesetzt wird. Dabei hat sich herausgestellt , dass insbesondere die Schichtfolge AI 2 O 3 -TiCN-TiCNO-TiAlCNO-Al 2 O 3 zweckmäßig ist . Auf die Al 2 O 3 -Schicht kann unmittelbar eine TiCN- Schicht aufgebracht werden. Hier ist keine Zwischenverankerungsschicht erforderlich .
Mit dem speziellen Zwischenschichtaufbau werden insbesondere unter Nutzung einer TiCN-Lage insgesamt eine sehr geringe Schichteigenspannung und niedriger Verschleiß bei unterbrochenem Schnitt und hohe Abrasionsfestigkeit erreicht . Z . B . weist die TiCN-Zwischenlage eine Schichteigenspannung von lediglich 100 bis 150 MPa auf . Dies ist eine wesentliche Verbesserung bspw. gegenüber TiN-Zwischenlagen, die eine Schichteigenspan-
nung von. 200 bis 300 MPa aufweisen, und gestattet insgesamt die Senkung der Schichteigenspannung der gesamten Multilagen- schicht . Durch den gegebenenfalls auch gleitenden Übergang zu oxidativen Schichten (TiCNO) und evtl . zusätzlich aluminium- haltigen Schichten (TiAlCNO) wird zusätzlich die Haftung der Al 2 O 3 -Schichten in dem Multilagenaufbau wesentlich verbessert .
Die Zwischenlagen haben vorzugsweise eine Schichtdicke zwischen 0 , 2 μm und 2 μm. Vorzugsweise beträgt die Dicke 1 , 0 μm. Die Zwischenverankerungsschichten weisen eine Dicke von 0 , 1 μm bis 0 , 7 μm, vorzugsweise 0 , 5 μm auf .
Die derart aufgebaute Al 2 O 3 -Multilagenschicht gibt der Schneidplatte insbesondere in Verbindung mit der Deckschicht von mehr als 3 μm sehr gute Verschleißeigenschaften .
Die Al 2 O 3 -Multilagenschicht ist vorzugsweise auf eine Grundschicht (TiCN-Schicht) aufgebracht . Zur Verbindung können wiederum eine TiCNO-Schicht und eine TiAlCNO-Verankerungsschicht dienen, deren Aluminiumgehalt vorzugsweise unter 4 at% liegt . Die Verankerungsschicht weist eine Dicke von z .B . lediglich 0 , 5 μm auf . Vorzugsweise weist die Grundschicht dann einen Mehrlagenaufbau mit folgendem Aufbau von außen nach innen auf :
6) HT - TiAlCNO
5) HT - TiCNO
4) HT - Ti (C x N y ) 1 (kohlenstoffreich) , x > 0 , 5
3 ) HT - Ti (C x N y ) i (stickstoffreich) , y > 0 , 5
2) MT - TiCN
1) MT - TiN
Dabei steht „HT" für einen Hochtemperatur-CVD-Prozess (ü- ber 950 0 C Prozesstemperatur) und „MT NV für einen Mitteltempera- tur-CVD-Prozess (unter 95O 0 C Prozesstemperatur) .
Dieser gesamte Schichtaufbau lässt sich im CVD-Verfahren herstellen. Das besondere an diesem Schichtaufbau ist die Tatsache, dass sich die Eigenspannungen der Zwischenlagen sowie der Al 2 O 3 - und der Deckschichtlage nach der ersten Al 2 O 3 - Schicht wesentlich erniedrigen. Dies erklärt die geringeren aufsummierten Eigenspannungen dieser Multilagenschichten. Die Eigenspannungen sind dabei in der Regel positiv, d.h . es handelt sich um Zugspannungen . Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden diese zumindest in der Nähe der Oberfläche in Druckspannungen umgewandelt . Dazu wird auf die außen liegende TiCN-Schicht noch eine weitere Schicht , beispielsweise eine TiN-Außenschicht aufgebracht , die wenigstens abschnittsweise wieder entfernt wird. Das Abtragen dieser Schicht kann mit einem abrasiven Verfahren, beispielsweise einem Nassstrahlverfahren erfolgen. Dabei ergeben sich in der Deckschicht zumindest im äußeren Bereich derselben hohe Druckspannungen und eine Erhöhung der Härte an der Randzone, die die Rissanfälligkeit , insbesondere Kammrissempfindlichkeit , der Schicht extrem vermindern.
Neben der Lagenabhängigkeit der Eigenspannungen zeigen auch die Schichten abhängig von ihrer Position im Gesamtsystem des Schichtaufbaus unterschiedliche Vorzugsorientierungen.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten von Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der Zeichnung oder der Beschreibung . In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht . Es zeigen:
Figur 1 den Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Beschich- tung einer verbesserten Schneidplatte in schemati- scher Darstellung und
Figur 2 Spannungen in dem äußeren Schichtaufbau (letzte
Al 2 O 3 -Schicht und Deckschicht) vor und nach dem Abtrag einer außen liegenden TiN-Schicht .
In Figur 1 ist der Schichtaufbau einer erfindungsgemäßen Schneidplatte oder eines Schneidwerkzeugs veranschaulicht . Sie weist einen Grundkörper 1 auf , der in Figur 1 als Substrat gekennzeichnet ist . Auf dieses ist im CVD-Verfahren eine Grundschicht 2 , bestehend aus TiN, aufgebracht . Die Schicht weist eine Dicke von ungefähr 1 μm, vorzugsweise weniger - z . B . 0 , 5 μm, auf . Auf diese Grundschicht 2 folgt eine erste Schicht 3 , bestehend aus mehreren TiCN-Teilschichten 3a, 3b, 3c (genaugenommen Ti (C x Ny) x-Teilschichten) und einer TiCNO-Schicht 3d. Die erste Teilschicht 3a ist bei relativ moderaten Temperaturen aufgebracht , die z . B . unterhalb 950°C liegen . Die Teilschicht 3a wird deshalb auch als MT-TiCN-Schicht bezeichnet und hat eine kolumnare Struktur . Darauf folgt die bei höherer Temperatur erzeugte stickstoffreiche polykristalline TiCN-Teilschicht 3b ' (Ti (C x Ny) 1 , y>0 , 5) . Diese kann als Diffusionssperre wirken . Darauf folgt die weitere, ebenfalls bei höherer Temperatur aufgebrachte , kohlenstoffreiche TiCN-Teilschicht 3c (Ti (C x N y ) 1 , x>0 , 5) mit zum Teil nadeiförmiger Kristallstruktur . Auf die TiCNO-Schicht 3d mit ebenfalls nadeiförmiger Struktur können noch weitere Schichten aufgebracht werden, z . B . eine TiAlCNO- Schicht 15 zur besseren Anbindung nachfolgender Al 2 O 3 - Schichten . Diese kann eine Dicke von 0 , 2 μm bis 1 , 0 μm aufweisen . Die erste Schicht 3 weist insgesamt eine columnare Struktur auf, wobei die einzelnen Säulen durchschnittlich eine Breite von 0 , 1 bis 0 , 3 μm (vermessen bei einem Beschichtungs- versuch bei 10 μm Schichtdicke) aufweisen. Die Schicht ist somit feinsäulig aufgebaut . Die Säulen sind senkrecht zu den einzelnen Schichten, d . h . in Figur 1 horizontal , orientiert . Die Schicht 15 hat eine Nadel- oder Blättchenstruktur zur besseren mechanischen Anbindung der Al 2 O 3 -Schicht . Der oben genannte komplizierte Schichtaufbau wirkt der Diffusion von Stoffen aus dem Hartmetall in die Schichten entgegen und verbessert die Schichtanbindung der verschleißmindernden Be- schichtung .
Auf die TiCN-Schicht ist eine Al 2 O 3 -MuItilagenschicht 4 aufgebracht , deren Gesamtdicke vorzugsweise zwischen 8 μm und 10 μm liegt . Sie weist wenigstens zwei , vorzugsweise aber mehrere (vorzugsweise nicht mehr als fünf) Einzellagen auf . Zu diesen gehören Al 2 O 3 -Lagen 5 , 6 , 7 , die j eweils eine Dicke von etwa 2 μm aufweisen. Die Al 2 O 3 -Lagen sind z .B . /C-Al 2 O 3 -Lagen . Dies führt zu einer relativ guten Wärmeisolation durch die Al 2 O 3 -Lagen und einer guten thermischen Belastbarkeit , was bei der Stahlbearbeitung Vorteile bringt . Die Al 2 O 3 -Lagen können aber auch 0!-Al 2 O 3 -Lagen sein . Diese haben eine höhere Wärmeleitfähigkeit und sind auch bei hohen Temperaturen stabil . Sie können zu besseren Ergebnissen bei der Gusseisenzerspanung führen . Es wird außerdem vorgesehen α-Al 2 O 3 -Lagen mit /C-Al 2 O 3 - Lagen zu kombinieren. Z . B . können sich j eweils ein oder mehrere 0!-Al 2 O 3 -Lagen mit ein oder mehreren K-Al 2 O 3 -Lagen abwechseln . Es ist auch möglich, auf eine oder mehrere 0!-Al 2 O 3 -Lagen ein oder mehrere /C-Al 2 O 3 -Lagen aufzubringen. Damit bilden die /c-Al 2 O 3 -Lagen eine thermische Barriere , die die 0!-Al 2 O 3 -Lagen thermisch schützt .
Zwischen den Al 2 O 3 -Lagen 5 , 6 , 7 sind Zwischenlagen 8 , 9 ausgebildet . Sie bestehen j eweils zumindest aus einer TiCN- Lage 11 , 12 und einer TiCNO-Lage IIa, 12a . Außerdem können sie eine TiAlCNO-Lage 13 , 14 enthalten. Die Gesamtdicke der Zwischenlagen 8 , 9 liegt vorzugsweise zwischen 0 , 5 und 1 , 5 μm. Beispielsweise sind die TiCN-Lagen 11 , 12 in Verbindung mit den TiCNO-Lagen IIa, 12a j eweils etwa 0 , 7 μm dick während die darauf ausgebildete TiAlCNO-Zwischenverankerungsschicht 13 , 14 j eweils eine Dicke von 0 , 5 μm aufweist . Die Zwischenverankerungsschicht 13 , 14 dient in Verbindung mit der darunter liegenden TiCNO-Lage IIa, 12a dazu, die Al 2 O 3 -Lage 6 , 7 j eweils fest an die darunter liegende TiCN-Lage 11 , 12 anzubinden.
Zwischen der Al 2 O 3 -Lage 5 und der ersten Schicht 3 kann ebenfalls eine TiAlCNO-Schicht von 0 , 5 μm Dicke vorgesehen sein, die eine VerankerungsSchicht 15 bildet .
Die gesamte Al 2 O 3 -MuItilagenschicht ist im CVD-Verfahren abgeschieden. Aufgrund des Multilagenaufbaus mit niedrigeren Eigenspannungen ergeben sich insgesamt dabei geringe Schicht- eigenspannungen.
Auf die Al 2 O 3 -MuItilagenschicht 4 ist gegebenenfalls vermittels einer geeigneten AnbindungsSchicht 16 ( z . B . TiCNO oder TiAlCNO) eine Deckschicht 17 aufgebracht . Die Deckschicht 17 besteht aus unterschiedlichen TiCN-Schichten mit unterschiedlichem C/N-Verhältnis und Mikrostruktur und einer TiN Schicht . Die TiCN-Schichten bestehen zum größten Teil auseiner MT- Schicht und weisen insgesamt eine Dicke von 3 μm bis 6 μm auf . Sie weist eine kolumnare Struktur mit rechtwinklig zu der Schichtebene orientierten Säulen auf . Die Säulen sind relativ breit . Es wird für die Säulenbreiten ein Bereich von 0 , 4 bis 0 , 5 μm in 6 μm Dicke bevorzugt . Unter der MT-TiCN-Schicht ist eine HT-TiCN-Schicht 17a vorgesehen. Es ergeben sich insgesamt die in Figur 2 oben veranschaulichten Schichteigenspannungen. Sowohl die Al 2 O 3 -Schicht 7 als auch die MT-TiCN-Schicht 17 stehen unter geringen Zugspannungen .
Obwohl die Schneidplatte in dieser Konfiguration schon beste Zerspanungsleistungen, insbesondere beim Zerspanen von Gusseisen und Stahl im unterbrochenen Schnitt zeigt , lässt sich die Leistungsfähigkeit der Schneidplatte noch verbessern, indem die TiN-Schicht 18 aufgebracht und dann mittels einer Nachbehandlung wieder ganz oder teilweise (insbesondere mechanisch) entfernt wird. Der sich daraus ergebende Spannungsverlauf ist in Figur 2 unten veranschaulicht . Die MT-TiCN-Schicht baut in ihrem äußeren Bereich hohe Druckspannungen auf . Diese
Druckspannungen können, abhängig von dem mechanischen Bearbeitungsvorgang, zur Schichtabtragung bis in die Al 2 O 3 -Schichten reichen. Bei der bevorzugten Ausführungsform bleiben die Druckspannungen innerhalb der MT-TiCN-Schicht . Die eingebrachten Druckspannungen neutralisieren sich vorzugsweise innerhalb der TiCN-Schicht , d . h . sie weist außen hohe Druckspannungen und innen leicht erhöhte Zugspannungen auf .
Durch lediglich lokales Entfernen der TiN-Schicht 18 , z . B . an der Spanfläche der Schneidplatte , können zweifarbige Schneidplatten erzeugt werden . Die TiN-Schicht weicht farblich von der TiCN-Schicht ab.
Im Ausführungsbeispiel können sich folgende Zugspannungen ergeben :
Erste MT-Schicht , Schicht (3 ) : +612 MPa
Zweite MT-Schicht , Deckschicht (17) : +202 MPa Erste Al 2 O 3 -Lage (5) : +667 MPa
HT-TiCN-Zwischenlagen: +100 ... 150 MPa
Dritte Al 2 O 3 -Lage (7) : +343 MPa
Mit dem dargestellten Schichtaufbau kann die Multilagen- Al 2 O 3 -Schicht mit geringer Zugeigenspannung (von z . B . lediglich =200 MPa) erzeugt werden. Niedrigere Eigenspannungen werden hinsichtlich der Zerspanungseigenschaften hier als förderlich angesehen. Auch weisen weiter außen liegende Al 2 O 3 - Schichten 6 , 7 niedrigere Eigenspannungen auf als die Grundschicht 3 oder die innere Al 2 O 3 -Schicht 5. Dies führt zu einem spannungsmäßig vorteilhaften Zustand des Gesamtaufbaus mit niedrigen Eigenspannungen sowohl in der Deckschicht als auch in der Multilagen- Al 2 O 3 -Schicht .
Zur Durchführung eines Zerspanungstests wurden herkömmliche Schneidplatte mit einlagiger Al 2 O 3 -Beschichtung und dicker TiCN-Deckschicht sowie auch Schneidplatten mit einlagiger Al 2 O 3 -Schicht und dünner TiN-Deckschicht mit einer erfindungs- gemäßen Schneidplatte des hier beschriebenen Aufbaus verglichen . Es ergab sich im Vergleich zu den herkömmlichen Platten sowie auch im Vergleich zu einer Platte mit einer einlagigen Aluminiumoxidschicht mit TiCN-Deckschicht eine erhebliche Standzeiterhöhung bei StahlZerspanung im glatten oder gleichbleibenden Schnitt . Noch deutlicher zeigte sich die Verbesserung des Eigenspannungszustandes der erfindungsgemäßen Schneidplatte im unterbrochenem Schnitt (Leistendrehtest) in einer Reduzierung der Streuung der Standzeitergebnisse .
Der Schichtaufbau einer im CVD-Verfahren hergestellten Schneidplatte enthält eine dicke außen liegende Deckschicht 17 aus MT-TiCN und eine darunter liegende MuItilayer-Al 2 O 3 - Schicht und eine erste Schicht aus TiN und MT-TiCN . Die Multi- layer-Al 2 O 3 -Schicht besteht aus zwei , drei oder mehreren Aluminiumoxidschichten, zwischen denen TiCN-Schichten und gegebenenfalls zur Haftungsverbesserung TiCNO und TiAlCNO-Schichten angeordnet sind . Ein solcher Gesamtaufbau weist besonders gute Zerspanungseigenschaften auf .
Next Patent: CAMS FOR CONSTRUCTED CAMSHAFTS