HARD METAL BODY, IN PARTICULAR A CUTTING TOOL

Abstract: 1. A hard-metal body, in particular a hard-metal cutting tool, with a coating on the basis of carbides and/or nitrides of elements of Sub-Groups IV to VI of the Periodic System and at least one further coating on the basis of aluminium oxide and/or zirconium oxide, characterized in that the substrate of the base body has directly applied ot it a first coating formed by one or more layers with at least one layer having from 0.1 to 2.5 atom % aluminium and form 0.1 to 8.0 atom % oxygen - of oxycarbide, oxycarbonitride or oxynitride of a least one of the elements Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta and Cr, over which a second oxidic coating of one or more layers of aluminium oxide and/or zirconium oxide is applied.

Description: Hartmetallkörper, insbesondere Hartmetall-Schneidwerkzeug Die Erfindung betrifft einen Hartmetallkörper, insbesondere ein Hartmetall-Schneidwerkzeug, mit Beschichtung auf 3asis von Karbiden und/oder Nitriden von Elementen aer IV. bis VI. Nebengruppe oes Periodensystems uno mindestens einer weiteren Beschichtung auf Basis von Alu- miniumoxid und/oder Zirkoniumoxid. Solche WerKzeuge finden vor aller in der spanatnebenden Material-, insbesondere Metallbearbeitung, Verwendung, es seien z.B. Dreh-, Schneid-, und Fräswerkzeuge, Fräsköpfe, Bohrer, Sägen und dgl. genannt. Sie können weiters auch für nicht spanabhebende Verformung, wie z.B. als Matrizen, Düsen, Pressstempel, Gesenke od. dgl. Einsatz finden. Es ist eine grosse Anzahl von beschichteten Hart metallkörpern mit Grundkörper und meist mehrlagigen Beschichtungen bekannt, wobei immer das Bestraben Besteht, none Schnittgeschiwindigkeiten ei gllchst geringem Versohleiss zu erreichen und ausserdem ein werkzeug zur Verfügung zu naben, welches auch hohen mechanischen Beanspruchungen, wie sie beisielsweise be- unterbrochenem Schnitt auftreten, standhält. Alle Bestrebungen sind darauf ausgerichtet, die Standzeit der Werkzeuge und den Bearbeitungskomfort immer noch zu erhöhen. So ist z.B. auf der US-PS 40 18 631 bekannt, einen Schneidkörper mit Mehr fachbeschichtung herzustellen, bei dem auf ein gesintertes Karbidsubstrat eine K arbid-, Nitrid- oder Karbonitrid-Beschichtung aufgebracht wird, dann aus dem Grundkörper Elemente, wie Wolfram und Kobalt, in den Überzug elndiffundieren gelassen werden, danach die Beschichtung oxidiert wird und auf die so vorbehandelte Beschichtung eine oxidische Schicht aufge-bracht wird. Nachte-il solcher Körper ist, dass die bein beschriebenen Vorgang gebildete Oxid schicht zu Volumsexpansion neigt. Gemäss EF-PS 32 887 solle solche Erscheinungen vermindert sein, wenn dafür Sorge getragen ist, dass Sauerstoff-Einbringung zumindest ion bestimmte Bereiche der Grundkörper-Beschichtung verhieden wird, indem der Grundkörper zuerst mit einer Karbit-Nitrid- oder Karbonitrid-Schicht versehen wird, danach Diffusion vom Substrat in die Schicht oder umgekehrt erfolgt, wonach eine nochverschleissfeste Beschichtung mit oxid folgt. Bevor diese oxidische Schicht aufgebracht wird, kann für Verbesserung der Haftung, jedoch nur in einer das Substrat nicht erreichenden Schichtdicke, die Zwischenbeschichtung von ausser her anoxidiert werden. Es wurde nun gefunden, dass die Probleme, die infolge der unterschiedlicher physikalischen und Gebrauchs-Eigenschaften sowie Zweckbestimmung cer einzelnen Lage- vcn Beschichtungen von Hartstoffkörpern mit hochverschleissfetsen oxidischen Aussen-Beschichtungen auftreten, weitestgehend ausschaltbar sind, wenn die auf dem Grundkörper bzw. Substrat befindliche Beschichtung unter Einnaltung bestimmter Mengengrenzen mit einem Element, das in der Aussenbeschichtung anwesend bzw. mit ihm wesensverwandt ist , dotiert wird. Gegenstandf der Erfindung ist eIn Hartmetallkörper, ins besondere ein Hartmetallschneidwerkzeug, der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass unmittelbar auf atem, bevorzugt Ta enthaltenden, Substrat des Grundkörpers eine erste, Sauerstoff aufweisende, karbidische und/oder nitridische Beschichtung mit zumindest einer 0,1 - 2,5 Atom-X Aluminium aufweisenden Schicht aus Oxikarbid, Oxikarbonitrid oder Oxinitrid, insbesondere Oxikarbonitrid, zumindest eines der Elemente Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta und Cr, vorzugsweise des Titans oder Zirkoniums, auf gebracht ist, über welcher eine zweite, oxidische Beschichtung mit zumindest einer, gegebenenfalls boridhältige Einla gerunoen aufweisenden, Schicht mit einem Oxid von Aluminium und/oder Zirkonium angeordnet ist, und der Körper gegebenenfalls nitzebehandelt und/oder kompaktiert ist. Die gennten Einlagerungen weisen zumindest wesentliche Anteile Metallborid auf. Es wurde gefunden, dass der Einbau von Aluminium in den genannten kleine Mengen in aie erste Beschichtung den Effekt dann praktisch stufenlosen Eigenschaftsüberganges der Einzellagen der Beschichtung ineinander erbringt, sodass sich die jeweils spezIfIschen günstigen Eigenschaften von karbidischen und/oder nitridischen Schichten synergistisch mit den ausgezeichneten Verschleisseigenschafter von oxidischen (Aussen)Beschichtungen kombinieren lassen. Nicht nur die Übergänge zwischen den beiden Haupt-Typen der Beschichtung, sondern auc jener vom Substrat zu den Beschichtungen zeichnet sich durch Flexibilität und hohe Haftung aus. Es wurde gefunden, dass eine Anwesenheit von Sauerstoff aucn in unmittelbar an das Substrat angrenzender Schicht unproblematisch ist. Mit den neuen Hartmetall Körper können hohe Schnittgeschwindigkeiten sowie hohe Bearbeitungsökonomie bei gleichzeitig verbesserten Standzeiten erreicht werden. Wenn das Oxikarbid, karbonitrid oder -nitrid - besonders bevorzugt ist Oxikarbonitrid - der ersten Beschichtung einen Gehalt an Aluminium von 0,5 bis 2 Atom-% aufweist, ist besonders sicheres Haften der beiden Beschichtungen gewährleistet, wobei anzumerken ist, dass auch bei Zirkonoxid aufweisender zweiter Beschichtung Aluminium allein den günstigen Effekt zu bringen imstande ist. Hohe Standzeiten trotz ökonomisch hoher Schnittseschwindig- ketten sind zu erzielen, wenn die erste eschichtung zwei ooer mehrere Schichten mit Oxikarbid, Oxikarbonitrid ober Oxinitrid, vorzugsweise Oxikarbonitrid, zumindest eines der ober genannten Elemente aufkeist, wobei der Aluminium-Gehalt der einzelnen Schichten von einer unmittelbar an das Substrat grenzenden, gegebenenfalls aluminiumfreien, Schicht weg nach aussen hin steigend st. In dieser Richtung weitere Verbesserungen können erzielt werden, wenn der Aluminium-Gehalt der Schichten der ersten Beschichtung von der unmittelbar an cas Substrat grenzenden Schicht nach ausser hin im wesentlichen linear steigend ist. Der Anstieg des Aluminium-Gehaltes kann dabei stufenweise, oder praktisch kontinuierlich sein. Es hat sich in der Praxis als günstig erwiesen, wenn der Sauerstoff-Gehalt der Oxikaroid-, Oxikarbonitrid-, oder Oxinitrid-Schicht(en) der ersten Beschichtung jeweils 0,1 bis 8 Atom-%, vorzugsweise 1 bis 5 Atom-%, beträgt. Insbesondere bei diesen Gehalten hat Sauerstoff in der auf das Substrat aufgebrachten Beschichtung, wie sich zelote, keinesfalls nachteilige Wirkung. Ähnlich wie das Vorhandensein von Aluminium, dessen Gehalt günstigerweise zusätzlich nach aussen hin ansteigend ae- halten werden kann, ist es im Hinblick auf den Übergang zum oxidischen Uberzug hin weiters technisch vorteilhaft, wenn die erste Beschichtung zwei oder nehr Schichten mit einem Oxikarbid oder Cxikarbonitrid oder Oxinitrid, vorzugsweise Oxikarbonitrid, zumindest eines der oben genannten Elemente aufweist, wobei der Sauerstoff-Gehalt der einzelnen Schichten von der unmittelbar an das Substrat grenzenden Schicht weg nach aussen hin steigend ist, wobei noch besseres Betriebsverhalten erzielbar ist, wenn der Sauerstoffgehalt in der ersten Beschichtung von der unmittelbar an das Substrat grenzenden Schicht weg nach aussen, vorzugsweise im wesentlichen linear-steivend ist. Dabei können aucn sehr dünne Einzelschlchten vorhanden sein, sodass der Anstieg praktisch kontinuierlich ist. Für eine hoe Stabilisierung der oxidischen Beschichtung ist es vorteilhaft, wenn diese bzw. zumindest einzelne von deren Schichten Zirkonium von 1 bis 20 Gew.-% vor zugsweise vcn 2 iis i5 Gew.-n, aufweist bzw. aufweisen. wenn, wie gemäss einer weiteren Variante vorgesehen, die zweite Beschichtung zwei oder mehr oxidische Schichten aufweist, wobei der Zirkonium-Gehalt der einzelnen Schichten von einer unmittelbar an die erste Beschichtung grenzenden, secebenenfalls zirkonium-freien Schicht weg nach aussen hin steigend ist, lassen sich u.a. die Abtragung an oen verschleissbeanspruchten Flächen und damit die noch ausstehenden Standzeiten der Werkzeuge abschätzen, wobei aucn 1 dieser Hinsicht ein im wesentlichen linearer - stufenweise oder kontinuierlIcher - Anstieg des Zirkonium- gehaltes besonders günstig ist. Mit einer solchen Abschätzungsmöglichkeit sind unbeabsichtige Stillstandzeiten weitgehend vermeidbar. Es hat sich gezeigt, dass die Dotation der ersten Beschichtung bzw. von deren Schichten mit Aluminium an sich stabilisierend wirkt, sodass Anwesenheit von Zirkonium an sich nicht dringlich ist, es kann daher die an die erste Beschichtung unmittelbar angrenzende oxidische Schicht der zweiten Beschichtung auch eine zirkonium-frele Schicht mit Aluminiumoxid sein. Weitere wesentliche Verschleissfestigkeitserhöhung lässt sich erreichen, wenn die in der zweiten BeschIchtung gegebenenfalls vorgesehenen borishältigen Einlagerungen solche mit Aluminium und/oder Zirkoniumborid sind. Insbesondere durch Wärmebehandlung, z.B. durch ein vorteilhafterweise vorzusehendes Heisspresser kann ein besonders inziger noch verbesserter verbund der einzelnen agen der Beschichtungen erzielt wercen. 5 ist also ein Körper gemä ner Erfindung besonders bevorzugt. wenn Substrat und Schicht(en) der ersten und zweiten Beschichtung jeweils untereinander Difusionszonen aufweisen. Weiterer Gegenstand der Erfindung it ein Verfahren zur Herstellung von wie bisher beschriebenen Hartmetallkörpern, insbesondere Schneidwerkzeugkörpers, welches bezüglich der Aufbringung der Einzel-Lagen in an sich bekannter Weise erfolgt, wobei erfindungsgemäss eine Ausführungs for bevorzugt ist, bei welcher au einem, vorzugsweise Tantal enthaltender, Substratkörper nach einem Gasphasen Auscheidungs-Verfahren (CVD-Verfahren) in Gegenwart einer Sauerstoff nc Aluminium, in gegebenenfalls sich während aes Bescihctungsvorganges ändernden Mengen, enthaltenden bzw. lie-ernoen Gasphase eine erste Beschichtung mit zumindest einer Schicht mit Oxikarbid, Oxikarbonitrid oder Oxinitrlo, insbesondere Oxikarbonitrid, zumindest eines der oben im einzelnen genannten Metalle aufgebracht wird, und danach in Gegenwart einer Aluminium und/oder Zirkonium sowie gegebenenfalls Bor, in gegebenenfalls während des Beschichtungsvorganges sich ändernden Mengen enthaltenden Gasphase eine zweite Beschichtung mit zumindest einer, gegebenenfalls boridhältige Einlagerungen enthaltenden, Schicht mit Aluminium- und/oder Zirkoniumoxid abgeschieden wird, worauf der erhaltene, beschichtete Körper gegebenenfalls einem Nachverdichtungsvorgang, vorzugsweise einem isostatischen Pressen, insbesondere bei Drucken von 500 bis 2500 bar, und/oder einer Wärme- bzw. Hitzebehandlung, vorzugsweise Trrodiffusionsbehandlung, insbesondere bei Temperatur von 900 - 1600 C, vorzugsweise von llOO bis 1500 C, unterworfen wird. Um gegebenenfalls gewünschten, Im wesentlichen linearen Anstieg des Sauerstoff- und/ooer Aluminiumgehaltes innerhalb der ersten Beschichtung zu erreichen, ist es vor- teilhaft, wenn bei Abscheiden von deren Einzelschichten der Sauerstoff - und/oder der Aluminiumgehalt der Gasphase während des Beschichtungsvorganges linear-stufenweise oder kontinuierlich - gesteigert wird. Schliesslich kann welters in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, aaJ bei Abscheiden einer'zweiten Beschichtung mit zumindest zwei oxidischen Schichten der Zirkonium Genalt der Gasphase während des Beschichtungsvorganges, vorzugsweise im wesentlichen linear, gesteigert wird. Cie Erfindung wird im folgenden anhand vcn Beispielen mit Ergebnissen aus Testversuchen mit den neuen Schneidkörpern erläutert. Beispiel 1: Schneidkörper aus Hartmetall (85 % WC. 9,5 % TiC # TaC, 5,5 Co) werden in einem Ofen unter Schutzgas bzw. Vakuum auf eine Temperatur von 1000 C aufgeheizt, uno danach 60 min lang mit einem Gasgemisch mit 5 % TiCl4, 80 % H2, 5 % N2, 5 % CH4 und 5 % CO behandelt. Danach wird dem Gasgemisch AlCl3 in Mengen von 0,5 % (Versuchsreihe 1a) und 1 % (Versuchsreihe 1b mit geringen Mengen CO(jeweils 2 %) bezogen au AlCl3 zugemischt. Für Vergleichszwecke unterblieb die Zumischung von AlCl3, (Versuchsreihe 1c) Der Gesamtdruck im Ofen trägt während den Behandlungen 150 molar. Nach einer Behandlungsdauer von 21D min hat sich eine etwa 3 m dicke, völlig dichte Oxikarobonitrid-Schicht gebildet, die, jeweils, im Mittel bei den Körpern der Versuchsreihe la mit 0,5 Atom% Al und bei jenen der Versucnsreihe Ib mit 1,4 Atom% Al dotiert war. Beispiel 2: Versuchsreihe 2a Schneidkörper aus Hartmetall (91 % WC, 2,5 % TiC + TaC, 6,5 % Co) werden in einem Ofen unter Schutzgas oder Vakuum auf eine Temperatur von 1000 C aufgeheizt und danach 40 min ianc mit einem Gasgemisch mit 8 % TiCl4 2 % ZrCl4, 70 % Wasserstoff, 15 % N2 und anfänglich 5 % C02 (Versuch A) behandelt. Danach wird in Intervallen von jeweils 10 min jeweils für 5 min das TiCl4 durch AlCl3 ersetzt und konti nuierlich wird unter entsprechender Reduktion des H2-Gekaltes der Gehalt an C02 von 5 auf 15 % gesteigert. Der Gesamtdruck im Ofen beträgt während dieser Behandlung 650 mbar. Nach 90 min hat sich eine etwa 2,5 m dicke Oxinitrid Schicht, in welcher der Al-Gehalt durchschnittlich 0,9 Atom% betrug, und der Sauerstoff-Gehalt vom Substrat nach aussen hin von 0,5 auf 3,5 Atom% anstieg, ausgebildet. Versuchsreihe 2b Es wird in gleicher Weise vorgegangen, wie in Versuchsreihe 2a, jedoch wurden statt 15 %N2 im Gasgemisch 7,5 ; N2 und 7,5 % CH4 eingesetzt. Es wira eine ebenfalls etwa z, m dicke Oxikarbonitrid-Schichte mit im wesentlichen ähnlichen Aluminiumgehalten und Sauerstoffgehalten, wie für versuch 1e angegeben, auf dem Substrat abgeschieden. Versuchsreihe 2c Bei dieser Versuchsreihe erfolgte keine Zudotierung von AlCl3, jedoch wurden die Behandlungsbedingungen gemäss Versuchsreihe 2a und 2b besbehalten. Das erhaltene beschichtete Material enthielt in seiner Hartstoffschichte kein Aluminium. Zu aen mit Aluminium dotierten Proben gemäss 2a uno 2b ist anzumerken, dass in der direkt an das Substrat angrenzenoen Schicht, in die an sich teilweise Aluminium von der späteren Behandlung eindiffundieren kann, analytisch Aluminium an der Nachweisgrenze lag. Beispiel 3: Versuchsreihe 3a Schneidkörper aus Hartmetall (79 % WC, 10 % TiC + TaC, 11 % Co) werden in einem Ofen unter Schutzgas bzw. Vakuum auf eine Temperatur von 10200C aufgeheizt, und.danach 90 min lang mit einem Gasgemisch mit 5 % TiCl4, 70 % H2 und 25 % CH4 behandelt. Der Arbeitsdruck im Ofen beträgt 200 mbar. Danach wird die Temperatur auf 10500C erhöht uod bei einem Arbeitsdruck von 150 mbar werden dann 120 min lang dem Gasgemisch unter Jeweils entsprechender Senkung des Wasserstoff-Gehaltes jeweils 5 % AlCl3 und 5 % SO2 jeweils 5 min lang alternierend zugesetzt. Nach einer Gesamtdauer von 150 min hat sIch bei Versuchsreine 3a ein Uberzug ausgebildet, der gegen. die Aussenfläche hin einen Al-Gehalt von 1,5 Atom% Al und 6 Atom% Sauerstoff angereichert aufweist, wänrend name am Substrat Al- und der Sauerstoff-Gehalt jeweils unter 0,1 Atom% liegen. Versuchsreihe 3b Hiebei wurde kein Aluminium zudstiert, jedoch wurden die sonstigen Behingungen gemäss versuchsreihe 3a eingehalen. Beispiel 4: Versuchsreihe 2a Schneidkörper gemäss den vorangsgangehen Beispielen und Versuchsreihen werden in einem Gasgemisch mit 1 % AlCl3, 8C % H2, 5 % CO2 und 5 % ZrCl4 während 120 min bei einer Temperatur von 1020 C behandelt, währendoessen in regelmässigen Abständen von 8 min Jeweils 2 min lang der Anteil an C02 reduziert und durch BCl3 ersetzt wird. Es werden aJf den Schneidkörpern oxidische Überzüge ausgebildet, welche EInlagerungen von Boriden des Aluminiums bzw. Zirkoniums aufweisen. Versuchsreihe 4b Bei sonst gleichem Vorgehen erfolgt bei Beschichtung von Proben der Versuchsreihe la, 2a kein Zudotieren von BCl3. Die Eigenschaften der erhaltenen Körper sind in einer Tabelle am Ende der Beispiele zusammengefasst. Beispiel 5: Verschuchsreihe 5a Schneidkörper gemäss der vorangegangenen Beispielen und Versuchsreihen werden in eine Gasgemisch mit anfänglich 10 % NlC13, 70 % Wasserstoff, 12 % C02, 5 % ZrCl4 und 3 % HC1 bei 1030 C und einem Arbeitsdruck von 200 mbar aerart behandelt, dass der AlCl3-Gehalt kontinuierlich während einer Zeit von 150 mIn auf 60 % des Anfgangswertes reduziert wird und gleichzeitig der Gehalt an ZrC1 ent- sprechend gesteigert wird, sodass die Summe AlCl3 - ZrCl, Konstant bleibt. Es wird ene etwa 2 m dicke Scnicnt mit ZrO2-reicherer Aussenzone erhalten. Versuchsreihe 5b Es werden die sonstigen Beaingungen gemäss Versuchsreihe 5o eingehalten, jedoch fehlt in der Gasphase das ZrC14. Der AlCl3-Gehalt betrug 12 % und der H2-Gehalt 73 %. Es wird ebenfalls ein etwa 1,5 bis 2 m dicker gleichmässiger Aluminiumoxidüberzug erhalten. Die Ergebnisse von Tests aucn nach diesem Beispiel hergestellter Schneidkörper sind in der Tabelle zusammengefasst. Bei der Prüfung der Schneidkörper wurde die Biegebruchfestigkeit, sowie anhand von Drehversuchen an Grauguss 235 HB mit 1000 N/mmê Festigkeit bei Testzeiten von 15 min mit Schnittgeschwindigkeit von 130 m min-1, Spanquerschnitt a x s= 2,0 x 3,25 mm2, die Verschleissmarkenbreite in mm, sowie an stahl 34 Cr Ni Mo 6 bei Schnittgeschwindigkeiten von 140 m min-1, Spaquerschnitt a x s = 2,0 x 0,25 mmê, die Standzeit in min jeweiis als Mittel von 5 Probeschneidkörpern ermittelt. Die Ergebnisse zeigen deutlich den pcsitiven Einfluss einer A-wesenheit von Al in der ersten Beschichtung sowie jenen von Sauerstoff, Verschleisseigenschafts-Verbesserungen werden durch Einbau von Zirkon in die auf die erfindungsgemäss mit Al dotierte Grundbeschichtung aufgebrachten oxidischen Überzüge erreicht, ebenso durch Einbau von Borid-Ein lagerunger. Besonders positiv ist die durch den Einbau von Al in die Grundschicht erreichbare Flexibilität der Schichten und deren Haftung. TABELLE: EMI13.1 Schneidkörper <SEP> Drehen <SEP> von <SEP> Stahl <SEP> Drehen <SEP> von <SEP> Grauguss <SEP> 235 <SEP> HB, <tb> Substrat <SEP> Überzug <SEP> Biegebruchfestigkeit <SEP> 34 <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> Mo <SEP> 6 <SEP> Verschleissmarkenbreite <tb> gemäss <SEP> gemäss <SEP> Standzeit <SEP> min <SEP> in <SEP> mm <tb> <SEP> 1a <SEP> 4a <SEP> 1290 <SEP> 35 <SEP> 0,33 <tb> <SEP> 4b <SEP> 1430 <SEP> 41 <SEP> 0,36 <tb> <SEP> 5a <SEP> 1350 <SEP> 39 <SEP> 0,34 <tb> <SEP> 5b <SEP> 1380 <SEP> 36 <SEP> 0,37 <tb> <SEP> 1b <SEP> 4a <SEP> 1390 <SEP> 33 <SEP> 0,34 <SEP> 5a <SEP> 1420 <SEP> 32 <SEP> 0,36 <tb> <SEP> 1c <SEP> 4a <SEP> 1120 <SEP> 23 <SEP> 0,40 <tb> <SEP> 4b <SEP> - <SEP> 26 <SEP> 0,44 <tb> <SEP> 5a <SEP> 1030 <SEP> 20 <SEP> 0,45 <tb> <SEP> 5b <SEP> - <SEP> 21 <SEP> 0,40 <tb> <SEP> 2a <SEP> 4a <SEP> 1330 <SEP> 38 <SEP> 0,32 <tb> <SEP> 4b <SEP> 1510 <SEP> 40 <SEP> 0,35 <tb> <SEP> 5a <SEP> 1420 <SEP> 40 <SEP> 0,34 <tb> <SEP> 5b <SEP> 1410 <SEP> 37 <SEP> 0,36 <tb> EMI14.1 Schneidkörper <SEP> Drehen <SEP> von <SEP> Stahl <SEP> Drehen <SEP> von <SEP> Grauguss <SEP> 235 <SEP> HB, <tb> Substrat <SEP> Überzug <SEP> Biegebruchfestigkeit <SEP> 34 <SEP> Cr <SEP> Ni <SEP> Mo <SEP> 6 <SEP> Verschleissmarkenbreite <tb> gemäss <SEP> gemäss <SEP> Standzeit <SEP> min <SEP> in <SEP> mm <tb> 2b <SEP> 4a <SEP> 1330 <SEP> 35 <SEP> 0,35 <tb> <SEP> 5a <SEP> 1360 <SEP> 36 <SEP> 0,36 <tb> <SEP> 5b <SEP> - <SEP> - <SEP> 2c <SEP> 4a <SEP> 1160 <SEP> 25 <SEP> 0,39 <tb> <SEP> 4b <SEP> 1180 <SEP> 27 <SEP> 0,42 <tb> <SEP> 5a <SEP> 1230 <SEP> 28 <SEP> 0,42 <tb> <SEP> 5b <SEP> - <SEP> - <SEP> 0,42 <tb> 3a <SEP> 4a <SEP> 1450 <SEP> 35 <SEP> 0,32 <tb> <SEP> 4b <SEP> 1520 <SEP> 36 <SEP> 0,35 <tb> <SEP> 5a <SEP> 1350 <SEP> 32 <SEP> 0,37 <tb> <SEP> 5b <SEP> 1380 <SEP> 31 <SEP> 0,35 <tb> 3b <SEP> 4a <SEP> 1210 <SEP> 23 <SEP> 0,43 <tb> <SEP> 5a <SEP> 1170 <SEP> 25 <SEP> 0,45 <tb> <SEP> 5b <SEP> 1120 <SEP> 25 <SEP> 0,44 <tb>

Claims: Patentansprüche: '. Hartmetallkörper, insbesondere Hartmetall-Schneidwer < - zeug, ml Beschichtung auf Basis vor karbiden und/oder Nitriden von Elementen der IV. sis 1. Nebengruppe des Periodensystems und mindestens einer weiteren Beschichtung auf Basis von Aluminiumoxic und/oder Zirkoniumoxid, dadurcn gekennzeichnet, dass unmittelbar auf dem, bevorzugt Ta enthaltenden, Substrat des Grundkörpers eine erste Sauerstoff aufweisende, karbidische und/oder nitridische Beschichtung mit zumindest einer 0,1 - 2,5 Atom-% Alu- minium aufweisenden Schicht aus Oxikarbid, Oxikarbonitrid oder Oxinitrid, insbesondere Oxikarbonitrid, zumindest eines der Elemente Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta und Cr, vorzugsweise des Titans ooer Zirkoniums, aufgebracht ist, über welher eine zweite, oxidische Beschichtung mit zumindest einer, gegebenenfalls berichähltige Einlagerungen aufweisenden, Schicht mit Oxid von Aluminium und/oder Zirkonium angeordnet ist, und der Körper, gegebenenfalls kompaktiert uno/oaer hitzebehandelt ist. 2. Hartmetallkörper nach Ansprucn 1, durch gekennzeichnet dass das Oxikarbid, Oxikarbonitrid oder Oxinitrid, insbesondere Oxikarbonitrid, der ersten Beschichtung einen Gehalt an Aluminium von 0,5 bis 2 Atom-S aufweist. 3. Hartmetallkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung zuei oder mehr Schichten mit Oxikarbid, Oxikarbonitrid oder Oxinitrid, vorzugsweise Oxikarbonitrid, zumindest eines der im Anspruch 1 genannten Elemente aufweist, wobei der Aluminium-Gehalt der einzelnen Schichten von einer unmittelbar an das Substrat grenzenden, gegebenenfalls aluminiumfreien, Schicht weY nach aussen hin steigend ist. 4. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Aluminium-Gehalt der Schichten er erste¯ Beschichtung von der unmittelbar an das Substrat -renzenaan Schicht nach aussen hin i wesentlichen linear steigend ist. 5. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dalurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoff-Gehalt der Oxikarbid-, Oxikabonitrid- oder Oxinitrid-Schicht(en) der ersten Beschichtung jeweils C, Sis 9 Atom-t, vorzugsweise 1 bis 5 Atom-%, beträft. s. Hartmetallkörper nacr ein-er der Ansprüche 1 bis 5, dalurch gekennzeichnet, da cie erste Beschichtung zwei oder mehr Schichten mit einem Oxikarbid oder Oxikabronitrid oder Oxinitrid, vorzugsweise Oxikarbonitrid, zumindest eines der im Anspruch 1 genannten Elemente aufweist, wobei oer Sauerstoff-Gehalt der einzelnen Schichten von der unmittelbar an das Substrat grenzenden Schicht weg nach aussen hin steigend ist. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauerstoffgehalt der Schichten der ersten Beschichtung von der unmittelbar an das Substrat grenzenden Schicht weg nach aussen hin in wesentlichen linear steigend, ist. 8. Hartmetallkörper nach einen der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht(en) der zweiten Beschichtung 1 - 20 Gew.-S, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-% Zirkonium enthält (enthalten) 9. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zueite Beschichtung zwei oder mehr oxidische Schichten aufweist, wobei der Zirkonium Gehalt der einzelnen Schichten von einer unmittelbar an die erste Beschichtung grenzenden, gegeYenenfails zirkonium-freier, Schicht weg nach aussen nr' steigend ist. 10. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 Dis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in der zweiten Beschichtung der Zirkonium-Gehalt von der an die erste Beschichtung unmittelbar angrenzenden Gxid-Schicht weg nach aussen hin im wesentlichen linear steigend ist. 11. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, ca cie an cie erste Beschichtur' unmittelbar angrenzende oxidische Schicht der zweiten Beschichtung eine zirkonium-freie Aluminiumoxid-Schicht ist. i2. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, oass die i mindestens einer Schicht der zweiten Bescnichtung vorhanoenen boridhältigen Einlagerungen durch Aluminium-und/oder , rkoniumborid(e) gebildet sind. 13. Hartmetallkörper nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass Substrat und Schicht bzw. Schichten der ersten und zweiten Beschichtung Diffusionszonen aufweisen. 14. Verfahren zur Herstellung eines Hartmetallkörpers nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem, vorzugsweise Tantal enthaltenden Substratkörper nach einem Gasphasen-Abscheidungs-Verfahren (CVD Verfahren) in Gegenwart einer Sauerstoff und Aluminium, in gegebenenfalls sich während des Beschichtungsvorganges ändernden Mengen, enthaltenden bzw. liefernden, zumindest eines der i- Anspruch 1 genannten Metalle aufweisenden Gasphase eine erste Be scnichtung mit zumindest einer Schicht mit Oxikarbid, Oxikarbonitrid Oxinitric, insbesondere Oxikarbonitrid, zumindest eines der im und I genannten Metalle aufgebracht wird, und danach in Gegen wart einer Aluminium und/oder Zirkoni, sowie e gegebenen- falls Bor, in gegebenenfalls während des Beschichtungsvorganges sich ändernden Mengen, enthaltenden Gasphase eine zweite Beschichtung mit zumindest einer, gegebenenfalls boridhältige Einlagerungen enthaltenden Schicht mit Aluminium- und/oder Zirkoniumoxid abgeschieden wird, worauf der erhaltene, beschicntete Körper gegebenenfalls einem Nachverdichtungsvorgang, vorzugsweise einem isostatischen pressen, insbesondere bei Drucken von 500 bis 2500 bar, und/oder einer Wärme- bzw. nitrobehandlung, vorzugsweise Thermodiffusionsbehandlung, insbesondere bei Temperaturen von 900 - 1600 C, vorzugsweise von 1100 1500 C, unterworfen wird. 15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abscheiden einer ersten Beschichtung mit zu indest zwei Schichten der Sauerstoff und/oder er Al- rinium-Gehalt der Gasphase während des Beschichtungsvorcanges, vorzugsweise in. wesentlichen linear, gesteigert wird. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abscheiden einer zweiten Beschichtung mit zumindest zwei oxidischen Schichten der Zirkonium-Gehalt der Gasphase während des Beschichtungsvorganges, vorzugsweise im wesentlichen linear, gesteigert ird.

Inventors: KIEFER, JOHANN, ING., PACHER, OSKAR, DR., STAMBERGER, JOHANN, DIPL.-ING.
Applicants: VEREINIGTE EDELSTAHLWERKE AKTIENGESELLSCHAFT (VEW)
Application year: 1984
Main classification: B32B15
IPC codes: C23C30