WO2009034036A1 - Strahlbehandelter schneideinsatz und verfahren - Google Patents

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WO2009034036A1
WO2009034036A1 PCT/EP2008/061803 EP2008061803W WO2009034036A1 WO 2009034036 A1 WO2009034036 A1 WO 2009034036A1 EP 2008061803 W EP2008061803 W EP 2008061803W WO 2009034036 A1 WO2009034036 A1 WO 2009034036A1
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Helga Holzschuh
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56—After-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates

Definitions

  • the invention relates to processes for the production of cutting inserts as well as the cutting inserts that can be produced by the process.
  • Cutting inserts consist of a hard metal, cermet or ceramic substrate body, which in most cases is provided with a single or multi-layer surface coating in order to improve the cutting and / or wear properties.
  • the surface coatings consist of superimposed hard material layers or layers of carbides, nitrides, oxides, carbonitrides, oxynitrides, oxicarbides, oxicarbonitrides, borides, boronitrides, borocarbides, borocarbonitrides, borooxynitrides, borooxocarbides and / or borooxocarbonitrides of the elements of groups IVa to VIIa of the periodic table and or the aluminum, mixed metallic phases and phase mixtures of the aforementioned compounds.
  • Examples of the above-mentioned compounds are TiN, TiC, TiCN and Al 2 O 3.
  • An example of a mixed metallic phase in which one metal is partially replaced by another in one crystal is TiAIN.
  • the coating is applied by CVD (Chemical Vapor Deposition), PCVD (Plasma Enhanced CVD) or PVD (Physical Vapor Deposition) techniques.
  • the effect of residual stresses in the coating and in the substrate body can be without significant impact on the properties of the cutting insert, but it can be have significant beneficial or adverse effects on the wear resistance of the cutting insert.
  • Tensile stresses which exceed the yield strength of the respective material, cause cracks and cracks in the coating perpendicular to the direction of tensile residual stress.
  • some level of compressive residual stress in the coating is desirable because it prevents or complies with surface cracks and improves the fatigue properties of the coating and thus of the cutting insert.
  • excessively high residual compressive stresses can lead to adhesion problems and spalling of the coating.
  • macro-stresses that are nearly homogeneously distributed over macroscopic areas of the material
  • micro-stresses that are homogeneous in microscopic areas, such as a grain
  • inhomogeneous micro-stresses that are inhomogeneous even at a microscopic level. From a practical point of view and for the mechanical properties of a cutting insert, the macro-stresses are of particular importance.
  • Carbide cutting tools coated with hard coatings such as TiN, TiC, TiCN, Al 2 O 3, or combinations thereof are known to have excellent wear resistance, but can be used in interrupted cutting operations due to loss of toughness over uncoated cutting tools or such which are coated by PVD process, rather fail.
  • DE 197 19 195 describes a cutting insert having a multilayer coating in a continuous CVD process at temperatures between 900 0 C and 1 .100 0 C is separated off.
  • the change of the material in the multilayer coating from one layer to the next is effected by a change of the gas composition in the CVD method.
  • the outermost layer (cover layer) consists of a single- or multi-phase layer of carbides, nitrides or carbonitrides of Zr or Hf, in which inner compressive residual stresses prevail.
  • the underlying layers consist of TiN, TiC or TiCN and invariably exhibit internal tensile stresses.
  • the compressive residual stress measured in the outer layer is between -500 and -2,500 MPa. This is intended to improve the fracture toughness.
  • a mechanical surface treatment To increase the residual compressive stresses in the coating of the substrate body of cutting inserts or other tools, it is known to subject them to a mechanical surface treatment.
  • Known mechanical treatment methods are Brushing and blasting.
  • a fine-grained abrasive with grain sizes up to about 600 microns is directed by compressed air under increased pressure on the surface of the coating.
  • Such a surface treatment can increase the residual compressive stresses of the outermost layer as well as the underlying layers.
  • dry blast treatment in which the fine-grained blasting abrasive is used in the dry state
  • wet blast treatment in which the granular blasting abrasive is suspended in a liquid.
  • the object of the present invention was to provide a process for the production of a cutting insert and a processable cutting insert with increased compressive stresses both in the coating and in the substrate body and with improved wear resistance and improved cutting properties, in particular improved Kammrißfesttechnik.
  • a method for producing a cutting insert in which a hard metal, cermet or ceramic substrate body by means of a PCVD or CVD method with a single or multilayer coating of carbides, nitrides, oxides, carbonitrides, Oxinitrides, oxicarbides, oxicarbonitrides, borides, boronitrides, borocarbides, borocarbonitrides, Borooxinitride, Borooxocarbide and / or Borooxocarbonitride the elements of Groups IVa to VIIa of the Periodic Table and / or aluminum and / or mixed metallic phases and / or phase mixtures of the aforementioned compounds coated and the Substrate body after the coating of a dry or wet jet treatment using a granular abrasive, wherein
  • the hardness of the blasting medium is equal to the hardness of the outermost layer of the coating or the hardness of the blasting medium is greater than the hardness of the outermost layer of the coating and under the outermost layer a layer is arranged whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, the above of the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, arranged layer (s) by the blast treatment of at least
  • the total layer thickness of the coating is at most 10 ⁇ m
  • the blast treatment is carried out at an abrasive pressure of 1 bar to 10 bar. It has surprisingly been found that in a coated cutting insert by means of after-treatment by irradiation with a blasting medium, preferably by dry blasting, both in the coating and in the near-surface regions and the so-called "near interface substrate zone" of the substrate body, particularly high pressure Can generate stresses when the single- or multi-layer coating does not exceed a certain total layer of 10 microns, the jet treatment is carried out at a fluid pressure of 1 bar to 10 bar and the hardness of the abrasive equal to the hardness of the outermost layer (the cover layer).
  • the term "near-surface region" of the substrate body designates a region from the outermost surface of the substrate body to a penetration depth of at most 1 to 2 ⁇ m in the direction of the interior of the substrate body.
  • the non-destructive and phase-selective analysis of residual stresses is carried out by means of X-ray diffraction methods.
  • the widely used angle-dispersive measurement according to the sin 2 ⁇ method provides an average value for the internal voltage component in one plane and allows residual stress measurements only up to very small penetration depths of a maximum of 1 to 2 ⁇ m from the surface, ie only in the "near-surface region". of the substrate body, [see also below "Measuring Method"]
  • near-interface-substrate zone of the substrate body means a region from the outermost surface of the substrate body to a penetration depth of about 10 ⁇ m toward the inside of the substrate body. Analyzes of the residual stress profile in the "near interface substrate zone" were not possible with the previously used method of angle-dispersive measurement. On the one hand, as mentioned above, the penetration depth of the angle-dispersive measurement is limited to only a very small distance from the outermost surface of the substrate body. In addition, the angle-dispersive measurement provides only an average in one plane, which is why this method can not be used to measure incremental changes or gradients of the residual stresses within short distances using this method.
  • both the outermost layer and the blasting agent consist of Al 2 O 3 .
  • the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium it is not absolutely necessary for the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium to be the outermost layer of the multilayer coating on the substrate body even before the blasting treatment.
  • at least one further layer whose hardness is less than the hardness of the blasting medium can be provided above the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium.
  • the blasting abrasive then acts with respect to this further layer or layers abrasive and carries it up to the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting abrasive.
  • the outermost layer is then one whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium.
  • a according to the invention particularly preferred example of this is the provision of a thin TiN layer over an Al 2 O 3 layer and the use of Al 2 O 3 as a blasting agent.
  • the TiN layer is softer than the Al 2 O 3 -strahlstoff and is first removed during the blast treatment before the blasting agent hits the same hard Al 2 O 3 layer.
  • the softer layer or layers are softened only by the surfaces of the tool which are particularly stressed during operation of the tool and / or come into contact with the workpiece, preferably only from the rake face or from the side of the rake face Tool, removed and subjected to these surfaces of the advantageous blasting treatment according to the invention.
  • the inventively advantageous changes in the residual stresses are effected in the particularly stressed areas of the tool.
  • the remaining on the unclaimed or lightly stressed surface areas layer as in the case of a golden yellow TiN layer, for example, a serve better wear detection, as described for example in detail in EPA1 193 328.
  • the wear mechanism of this outermost layer is substantially assumed to be shot peening. There is no more high removal, as is the case when the hardness of the abrasive is greater than the hardness of the outermost layer. It has surprisingly been found that by this mechanism and this method, high residual compressive stresses can be generated over wide areas of the coating into the substrate body, if the total layer thickness of the coating is not too large. A total thickness of the coating of at most 8 microns, preferably 7 microns has been found to be particularly suitable. A total layer thickness of the coating of at most 5 ⁇ m is particularly advantageous.
  • the penetration depth of the high residual compressive stresses in the substrate produced by the method according to the invention is too low to achieve the advantageous properties of the cutting inserts produced according to the invention.
  • the total layer thickness of the coating should expediently be at least 2 ⁇ m, preferably at least 3 ⁇ m, particularly preferably at least 4 ⁇ m. Too low overall layer thickness of the coating has the disadvantage that sufficient wear protection is no longer guaranteed by the coating.
  • the duration of the blast treatment in the method according to the invention has only a small influence on the change in the residual stresses in the coating and the substrate body compared to the blasting pressure.
  • the duration of the blasting treatment should by no means be too short, so that the desired changes in the residual stresses can penetrate into the substrate body.
  • the optimal duration of the blast treatment also depends on the equipment used therefor, the type and orientation of the blasting nozzles and the movement of the blasting nozzles over the irradiated tool.
  • Usual Strahl harmonysdauem are in the range of 1 to 120 seconds, but longer jet treatment periods may be suitable.
  • a longer blasting treatment period is required appropriate or required. Preference is given to a blasting treatment over a period of 5 to 60 seconds, particularly preferably 10 to 30 seconds.
  • the blasting medium pressure during the blasting treatment has a very strong influence on the formation of high residual compressive stresses in the coating and the substrate.
  • the abrasive fluid pressure is 2 bar to 8 bar, preferably 3 bar to 5 bar.
  • the blast treatment is carried out at a blasting medium pressure of about 4 bar. If the jet fluid pressure is too low, it is possible to generate high residual compressive stresses in the coating, in particular the outermost layer of the coating, but sufficient penetration depths into the substrate of the cutting insert can not be achieved.
  • Too low a blasting medium pressure can also lead to build up in the outermost layer, whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, high residual compressive stresses, but these are not constant over the thickness of this layer, but one from the outside of the layer to her Take the inside gradually sloping course. Too high a blasting medium pressure has the disadvantage that the outermost layer of the coating is exposed to excessive stress and damaged.
  • the process according to the invention can be carried out as a dry-jet treatment and as a wet-jet treatment.
  • the dry jet treatment since it ensures a more uniform entry of the jet pressure in the coating and the substrate body over the entire surface.
  • dry jet treatment By means of dry jet treatment, higher pressures over a long period of time are possible without the tool being damaged as a result.
  • wet-jet treatment there is a risk that the jet pressure at the edges of the tool, ie also at the important cutting edges, is considerably higher than on the smooth surfaces, which can cause the edges to be damaged under the jet pressure. before there is even a substantial or at least sufficient entry on the essential for cutting operations surfaces of the tool, in particular the chip surface comes.
  • the coating of the substrate body may be one or more layers and consist of various materials, as stated above.
  • the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting agent an Al 2 O 3 layer, preferably an ⁇ -Al 2 O 3 layer.
  • the blasting agent is expediently corundum.
  • the mean grain size of the blasting agent is suitably in the range of 20 to 200 .mu.m, preferably 40 to 150 .mu.m, more preferably 50 to 100 .mu.m, but it has no significant influence on the generation of residual compressive stresses in the coating and the substrate body.
  • the mean grain size of the abrasive affects the surface roughness of the outermost layer of the coating.
  • a small mean grain size (fine grain) provides a smooth surface upon irradiation, whereas a high average grain size gives a rough surface.
  • the production of a smooth surface and thus the use of a blasting medium with a low mean grain size is preferred.
  • the beam angle i. H. the angle between the treatment beam and the surface of the tool
  • the maximum entry of compressive residual stresses occurs.
  • the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium a layer thickness in the range of 1 .mu.m to 5 .mu.m, preferably in the range of 1, 5 .mu.m to 4 .mu.m, particularly preferably in the range of 2 microns up to 3 ⁇ m on.
  • the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium about 2.5 microns thick Al 2 O 3 layer.
  • a TiCN layer is arranged below the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting medium, ie, for example, the Al 2 O 3 layer.
  • further layers can be arranged above and / or below the TiCN layer.
  • the bonding layer improves the adhesion of the layers arranged above and below and expediently has a thickness of 0.1 ⁇ m to 1 ⁇ m.
  • a layer of TiAICNO is particularly suitable as a bonding layer between a TiCN layer and an Al 2 O 3 layer arranged above it, since in the ⁇ -Al 2 O 3 layer it produces a preferred (OOI) fiber texture and, due to its composition and microstructure provides excellent bonding to the TiCN layer.
  • OOI preferred fiber texture and, due to its composition and microstructure provides excellent bonding to the TiCN layer.
  • a good connection of the layers with each other is important in order to be able to use high pressures in the blast treatment, without the layers peeling off.
  • the TiCN layer has a layer thickness in the range of 1 .mu.m to 5 .mu.m, preferably in the range of 1, 5 .mu.m to 4 .mu.m, particularly preferably in the range of 2 .mu.m to 3 .mu.m.
  • the TiCN layer is expediently applied in the high-temperature CVD method or in the MT (Medium Temperature) CVD method, the MT-CVD method being preferred for the production of cutting tools, since it provides columnar layer structures and due to the lower deposition Degradation losses in the substrate are reduced.
  • a layer sequence of the coating according to the invention which is suitable according to the invention is, starting from the substrate body, TiN-TiCN-TiAICNO-Al 2 O 3 , wherein a thin TiN layer can be provided before the irradiation over the Al 2 O 3 layer, which is removed during the blasting process becomes.
  • a suitable total layer thickness is in the range of about 6 ⁇ m to 7 ⁇ m, with the TiCN layer and the Al 2 O 3 layer having a thickness of about 2 to 2.5 ⁇ m, respectively, and the upper and lower TiN layers each about 0.5 microns or thinner and the TiAICNO layer (mixed phase of TiCN + aluminum titanate) has a thickness of about 1 micron to 1, 5 microns.
  • the method according to the invention is characterized in that high residual compressive stresses are generated both in the coating and in the region of the substrate body close to the surface.
  • the blasting treatment is performed so that in the near the surface of the substrate body a compressive residual stress of at least -500 MPa, preferably of at least -1,000 MPa, more preferably of at least -1,500 MPa, most preferably of at least -2,000 MPA is generated.
  • the pressure element voltage generated by the method according to the invention steadily decreases, but by the method according to the invention, residual compressive stresses can be generated in the near-surface region of the substrate body that are greater than residual compressive stresses generated according to the prior art.
  • the inventive method is further characterized by the fact that by the beam treatment in the layer whose hardness is equal to the hardness of the blasting agent, at least in the outermost surface region, but usually in the entire layer a compressive residual stress of at least -2,000 MPa, preferably of at least -4,000 MPa, more preferably at least -6,000 MPa.
  • an inventively preferred system with a WC / Co hard metal substrate body and a coating of 0.5 micron TiN, 2.5 microns TiCN, 1 micron TiAICNO and an outermost layer of 2.5 micron Al 2 O 3 can by means of a dry blast treatment with fine-grained Corundum as blasting agent for 10 to 20 seconds and a jet pressure in the range of 1, 5 to 4 bar in the outermost Al 2 ⁇ 3 layer compressive stresses in the order of -6,000 MPa to -8,000 MPa and in the outermost surface region of the substrate body compressive stresses in the Order of magnitude of -500 MPa to -2,500 MPa are generated.
  • the invention expressly also includes cutting inserts with the properties that can be produced in cutting inserts by the method according to the invention.
  • the invention also encompasses cutting inserts which have been produced by the process according to the invention.
  • Optical elements • Primary beam: polycapillary half lens • Diffracted beam: parallel beam optics (0.4 ° Soller aperture + 001-LiF monochromator)
  • V 2 S 2 (422) 2.83 x 10 "MPa
  • a WC / Co hard metal substrate body was CVD-coated with a first layer of 0.3 ⁇ m TiN, a second layer of 2.5 ⁇ m TiCN, a third layer of 1 ⁇ m TiAICNO, a fourth layer of 2, 5 ⁇ m Al 2 O 3 and an outer layer of 0.5 ⁇ m TiN.
  • ⁇ Of denotes the value of compressive residual stress at the outer side of the Al 2 O 3 layer seen from the substrate body
  • ⁇ Gf denotes the value of the compressive residual stress at the interface of the Al 2 O 3 layer to the underlying TiAICNO layer.
  • the jet pressure was varied in the range according to the invention from 1.5 to 4 bar.
  • the results further show that the compressive residual stresses generated at the highest applied in the range of the invention jet pressure of 4 bar with the same beam time reach the highest values.
  • the highest possible jet pressure is dependent on the bonding layer used below the Al 2 O 3 layer and the preferred orientation (texture) of the layer produced.
  • At jet pressures of more than 4 bar there is a risk that the outermost layer of the coating will be severely damaged or even flaked off in some areas.
  • Particularly high stability is provided by a TiAICNO bonding layer.
  • a TiCO layer could also be suitable, but in the system according to the invention it gives a lower stability which would not permit a jet pressure of 4 bar.
  • FIG. 1 shows diagrams of the voltage depth profiles of experiments 1, 2, 3, 5, 6, 7 and 9, wherein the residual stress values of the Al 2 O 3 layer are respectively on the left axis and the internal stress values of the TiCN layer and in the near Interface substrate zone of the substrate body are respectively indicated on the right axis in GPa.
  • Positive values denote tensile residual stresses
  • negative values denote residual compressive stresses.
  • ** 'values are mean values of the residual stress values from the outermost surface of the substrate body to a penetration depth of 5 ⁇ m.
  • Cutting inserts of the type SEHW1204AFN with the same substrate body and the same coating as in Example 1 were subjected to a dry-blast post-treatment for 20 seconds with the same blasting agent as in Example 1, using jet treatment pressures of 1, 2, 3 and 4 bar. Only the rake surface of the body was irradiated.
  • milling operations were carried out in a gray cast iron GG25 (DIN 1691) workpiece under the same conditions. The milling path was 4000 mm, the cutting speed 373 m / min and the feed on the tooth 0.2 mm. Subsequently, the cutting inserts were examined under the light microscope and the combing cracks at the cutting edge were counted as a measure of toughness and wear resistance. The results are shown in Table 4 below. Table 4
  • the cutting edge of the insert with the beam treatment carried out at 4 bar and thus the highest residual stresses in all layers of the coating and in the substrate body has the lowest number of comb cracks and thus the highest toughness and wear resistance.

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes mit erhöhten Druckeigenspannungen sowohl in der Beschichtung als auch in dem Substratkörper und mit verbesserter Verschleißbeständig- keit und verbesserten Schneideigenschaften, insbesondere verbesserter Kammrißfestigkeit, bei dem man einen Hartmetall-, Cermet-, oder Keramik-Substratkörper mittels eines PCVD- oder CVD-Verfahrens mit einer ein- oder mehrlagigen Beschichtung aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Carbonitriden, Oxinitriden, Oxicarbiden, Oxicarbonitriden, Boriden, Boronitriden, Borocarbide, Borocarbonitride, Borooxinitride, Borooxocarbide und/oder Borooxocarbonitride der Elemente der Gruppen IVa bis VIIa des Periodensystems und/oder des Aluminiums und/oder gemischt- metallischen Phasen und/oder Phasengemischen der vorgenannten Verbindungen beschichtet und den Substratkörper nach der Beschichtung einer Trocken- oder Naßstrahlbehandlung unter Verwendung eines körnigen Strahlmittels unterzieht, wobei die Härte des Strahlmittels gleich der Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist oder die Härte des Strahlmittels größer als die Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist und unter der äußersten Schicht eine Schicht angeordnet ist, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wobei die über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, angeordnete(n) Schicht(en) durch die Strahlbehandlung wenigstens von Teilbereichen abgetragen wird (werden), die Gesamtschicht- dicke der Beschichtung höchstens 10 µm beträgt und die Strahlbehandlung bei einem Strahlmit- teldruck von 1 bar bis 10 bar durchgeführt wird.

Description

Strahlbehandelter Schneideinsatz und Verfahren
Die Erfindung betrifft Verfahren zur Herstellung von Schneideinsätzen sowie die nach den Verfahren herstellbaren Schneideinsätze.
Schneideinsätze bestehen aus einem Hartmetall-, Cermet-, oder Keramiksubstratkörper, der in den meisten Fällen zur Verbesserung der Schneid- und/oder Verschleißeigenschaften mit einer ein- oder mehrlagigen Oberflächenbeschichtung versehen ist. Die Oberflächenbeschichtungen bestehen aus übereinander angeordneten Hartstofflagen oder -schichten aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Carbonitriden, Oxinitriden, Oxicarbiden, Oxicarbonitriden, Boriden, Boronitriden, Borocarbide, Borocarbonitride, Borooxinitride, Borooxocarbide und/oder Borooxocarbonitride der Elemente der Gruppen IVa bis VIIa des Periodensystems und/oder des Aluminiums, gemischtmetallischen Phasen sowie Phasengemischen der vorgenannten Verbindungen. Beispiele für die vorgenannten Verbindungen sind TiN, TiC, TiCN und AI2O3 Ein Beispiel für eine gemischtmetallische Phase, bei der in einem Kristall ein Metall teilweise durch ein anderes ersetzt ist, ist TiAIN. Die Beschichtung wird durch CVD-Verfahren (chemische Dampfphasenabschei- dung), PCVD-Verfahren (Plasma-unterstützte CVD-Verfahren) oder PVD-Verfahren (physikalische Dampfphasenabscheidung) aufgebracht.
In nahezu jedem Material herrschen Eigenspannungen infolge von mechanischer, thermischer und/oder chemischer Behandlung. Bei der Herstellung von Schneideinsätzen durch Beschichten eines Substratkörpers mittels CVD-Verfahren resultieren Eigenspannungen beispielsweise zwischen der Beschichtung und dem Substrat und zwischen den einzelnen Schichten der Beschichtung aus den unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten der Materialien. Die Eigenspannungen können Zugeigenspannungen oder Druckeigenspannungen sein. Beim Auf- bringen einer Beschichtung mittels PVD-Verfahren werden zusätzliche Spannungen durch den lonenbeschuß bei diesem Verfahren in die Beschichtung eingebracht. In mittels PVD-Verfahren aufgebrachten Beschichtungen herrschen in der Regel Druckeigenspannungen vor, wogegen CVD-Verfahren üblicherweise Zugeigenspannungen in der Beschichtung erzeugen.
Die Wirkung der Eigenspannungen in der Beschichtung und im Substratkörper können ohne erheblichen Einfluss auf die Eigenschaften des Schneideinsatzes sein, sie können aber auch erhebliche vorteilhafte oder nachteilige Auswirkungen auf die Verschleißbeständigkeit des Schneideinsatzes haben. Zugeigenspannungen, welche die Dehngrenze des jeweiligen Materials übersteigen, verursachen Brüche und Risse in der Beschichtung senkrecht zur Richtung der Zugeigenspannung. Im Allgemeinen ist ein gewisses Maß an Druckeigenspannung in der Be- Schichtung erwünscht, da dadurch Oberflächenrisse verhindert oder geschlossen und die Ermüdungseigenschaften der Beschichtung und damit des Schneideinsatzes verbessert werden. Zu hohe Druckeigenspannungen können jedoch zu Haftungsproblemen und Abplatzen der Beschichtung führen.
Es gibt 3 Arten von Eigenspannungen: Makrospannungen, die über makroskopische Bereiche des Materials nahezu homogen verteilt sind, Mikrospannungen, die in mikroskopischen Bereichen, wie beispielsweise einem Korn, homogen sind, und inhomogene Mikrospannungen, die auch auf einer mikroskopischen Ebene inhomogen sind. Aus praktischer Sicht und für die mechanischen Eigenschaften eines Schneideinsatzes sind die Makrospannungen von besonderer Bedeutung.
Es ist bekannt, dass Hartmetallschneidwerkzeuge, die mit Hartstoffschichten wie beispielsweise TiN, TiC, TiCN, AI2O3 oder Kombinationen davon beschichtet sind, hervorragende Verschleißbeständigkeit aufweisen können, jedoch können sie in unterbrochenen Schneidoperationen aufgrund eines Verlustes an Zähigkeit gegenüber unbeschichteten Schneidwerkzeugen oder solchen, die mittels PVD-Verfahren beschichtet sind, eher ausfallen.
Die DE 197 19 195 beschreibt einen Schneideinsatz mit einer mehrlagigen Beschichtung, die in einem kontinuierlichen CVD-Verfahren bei Temperaturen zwischen 9000C und 1 .1000C abge- schieden wird. Der Wechsel des Materials in der mehrlagigen Beschichtung von einer zur nächsten Lage erfolgt durch eine Veränderung der Gaszusammensetzung in dem CVD-Verfahren. Die äußerste Schicht (Deckschicht) besteht aus einer ein- oder mehrphasigen Schicht aus Carbiden, Nitriden oder Carbonitriden von Zr oder Hf, in der innere Druckeigenspannungen vorherrschen. Die darunter liegenden Schichten bestehen aus TiN, TiC oder TiCN und weisen ausnahmslos innere Zugeigenspannungen auf. Die in der äußeren Schicht gemessene Druckeigenspannung liegt zwischen -500 und -2.500 MPa. Hierdurch soll die Bruchzähigkeit verbessert werden.
Zur Erhöhung der Druckeigenspannungen in der Beschichtung des Substratkörpers von Schneideinsätzen oder anderen Werkzeugen ist es bekannt, diese einer mechanischen Oberflächenbehandlung zu unterziehen. Bekannte mechanische Behandlungsverfahren sind das Bürsten und die Strahlbehandlung. Bei der Strahlbehandlung wird ein feinkörniges Strahlmittel mit Korngrößen bis etwa 600 μm mittels Pressluft unter erhöhtem Druck auf die Oberfläche der Beschichtung gerichtet. Eine solche Oberflächenbehandlung kann die Druckeigenspannungen der äußersten Schicht sowie auch der darunter liegenden Schichten erhöhen. Bei der Strahlbe- handlung unterscheidet man zwischen Trockenstrahlbehandlung, bei der das feinkörnige Strahlmittel in trockenem Zustand eingesetzt wird, und Nassstrahlbehandlung, bei der das körnige Strahlmittel in einer Flüssigkeit suspendiert vorliegt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindungen bestand in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Herstellung eines Schneideinsatzes und eines nach dem Verfahren herstellbaren Schneideinsatzes mit erhöhten Druckeigenspannungen sowohl in der Beschichtung als auch in dem Substratkörper und mit verbesserter Verschleißbeständigkeit und verbesserten Schneideigenschaften, insbesondere verbesserter Kammrißfestigkeit.
Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes, bei dem man einen Hartmetall-, Cermet-, oder Keramik-Substratkörper mittels eines PCVD- oder CVD-Verfahrens mit einer ein- oder mehrlagigen Beschichtung aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Carbonitriden, Oxinitriden, Oxicarbiden, Oxicarbonitriden, Boriden, Boronitriden, Borocarbide, Borocarbonitride, Borooxinitride, Borooxocarbide und/oder Borooxocarbonitride der Elemente der Gruppen IVa bis VIIa des Periodensystems und/oder des Aluminiums und/oder gemischtmetallischen Phasen und/oder Phasengemischen der vorgenannten Verbindungen beschichtet und den Substratkörper nach der Beschichtung einer Trocken- oder Naßstrahlbehandlung unter Verwendung eines körnigen Strahlmittels unterzieht, wobei
die Härte des Strahlmittels gleich der Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist oder die Härte des Strahlmittels größer als die Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist und unter der äußersten Schicht eine Schicht angeordnet ist, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wobei die über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, angeordnete(n) Schicht(en) durch die Strahlbehandlung wenigstens von
Teilbereichen abgetragen wird (werden),
- die Gesamtschichtdicke der Beschichtung höchstens 10 μm beträgt,
- die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von 1 bar bis 10 bar durchgeführt wird. Es wurde überraschenderweise gefunden, dass man in einem beschichteten Schneideinsatz durch Nachbehandlung mittels Bestrahlen mit einem Strahlmittel, vorzugsweise durch Trockenstrahlen, sowohl in der Beschichtung als auch in den oberflächennahen Bereichen und der sogenannten "nahen Interface-Substrat-Zone" des Substratkörpers besonders hohe Druckeigen- Spannungen erzeugen kann, wenn die ein- oder mehrlagige Beschichtung eine bestimmte Gesamtschichte von höchstens 10μm nicht übersteigt, die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von 1 bar bis 10 bar durchgeführt wird und die Härte des Strahlmittels gleich der Härte der äußersten Schicht (der Deckschicht) ist.
Der Begriff "oberflächennaher Bereich" des Substratkörpers bezeichnet einen Bereich von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von maximal 1 bis 2 μm in Richtung des Inneren des Substratkörpers. Die zerstörungsfreie und phasenselektive Analyse von Eigenspannungen erfolgt mittels Röntgendiffraktionsverfahren. Die weitverbreitet angewendete winkeldispersive Messung nach dem sin2ψ-Verfahren liefert einen Mittelwert für den Ei- genspannungsanteil in einer Ebene und erlaubt Eigenspannungsmessungen nur bis zu sehr geringen Eindringtiefen von maximal 1 bis 2 μm von der Oberfläche aus, d. h. nur im "oberflächennaher Bereich" des Substratkörpers, [siehe auch unten "Messverfahren"]
Der Begriff "nahe Interface-Substrat-Zone" des Substratkörpers bezeichnet einen Bereich von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von etwa 10 μm in Richtung des Inneren des Substratkörpers. Analysen des Eigenspannungsverlaufs in der "nahen Interface-Substrat-Zone" waren mit der bisher angewendeten Methode der winkeldispersi- ven Messung nicht möglich. Zum einen ist die Eindringtiefe der winkeldispersiven Messung wie oben erwähnt auf eine nur sehr geringe Distanz von der äußersten Oberfläche des Substratkör- pers begrenzt. Darüber hinaus liefert die winkeldispersive Messung nur einen Mittelwert in einer Ebene, weshalb sich mit dieser Methode stufenweise Veränderungen oder Gradientenverläufe der Eigenspannungen innerhalb kurzer Distanzen mit dieser Methode nicht messen lassen. Für die Analyse der Eigenspannungen in der "nahen Interface-Substrat-Zone" des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von etwa 10 μm haben die Erfinder daher erstmals für die gattungs- gemäßen Schneideinsätze eine energiedispersive Messung angewendet, die die Analyse von Eigenspannungsverläufen bis zu einer Eindringtiefe von etwa 10 μm unter Erfassung der Veränderung der Eigenspannungen innerhalb dieses Bereichs erlaubt, [siehe auch unten "Messverfahren"]
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bestehen sowohl die äußerste Schicht als auch das Strahlmittel aus AI2O3. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nicht zwingend notwendig, dass die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, bereits vor der Strahlbehandlung die äußerste Schicht der mehrlagigen Beschichtung auf dem Substratkörper ist. In dem zur Herstellung der Beschichtung auf dem Substratkörper angewendeten PCVD- oder CVD-Verfahren kann über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wenigstens eine weitere Schicht vorgesehen sein, deren Härte kleiner als die Härte des Strahlmittels ist. In dem Strahlbehandlungsverfahren wirkt das Strahlmittel dann bezüglich dieser weiteren Schicht oder Schichten abrasiv und trägt diese bis zu der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, ab. Nach der Strahlbehandlung ist dann die äußerste Schicht eine solche, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist. Ein erfindungsgemäß besonders bevorzugtes Beispiel hierfür ist das Vorsehen einer dünnen TiN-Schicht über einer AI2O3-Schicht und die Verwendung von AI2O3 als Strahlmittel. Die TiN-Schicht ist weicher als das AI2O3-Strahlmittel und wird bei der Strahlbehandlung zunächst abgetragen, bevor das Strahlmittel auf die gleich harte AI2O3-Schicht trifft. Grundsätzlich können zwar auch sehr hohe Druckeigenspannungen in eine äußerste Schicht eingebracht, wenn die Härte des Strahlmittels größer ist als die Härte dieser äußersten Schicht. Jedoch erfolgt die Erhöhung der Druckeigenspannungen in diesem Fall mit nur sehr geringer Eindringtiefe im äußersten oberflächennahen Bereich der äußersten Schicht, der durch die abrasive Wirkung des härteren Strahlmittels bei der Strahlbehandlung gleich wieder abgetragen wird, so daß die Erhöhung der Druckeigenspannungen nicht in die Tiefe des Körpers vordringen kann.
Ist vor der Strahlbehandlung des beschichteten Substratkörpers über der Schicht (z.B. einer AI2O3-Schicht), deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels (z.B. AI2O3) ist, wenigstens eine weitere (weichere) Schicht (z.B. eine TiN-Schicht) vorgesehen, deren Härte kleiner als die Härte des Strahlmittels ist, so ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht zwingend notwendig, daß diese weichere(n) Schicht(en) über die gesamte Oberfläche des Substratkörpers durch das Strahlbehandlungsverfahren abgetragen wird. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die weichere Schicht oder werden die weicheren Schichten nur von den beim Betrieb des Werkzeugs besonders beanspruchten und/oder mit dem Werkstück in Berührung tretenden Flächen des Werkzeugs, vorzugsweise nur von der Spanfläche oder von der die Spanfläche umfassenden Seite des Werkzeugs, abgetragen und diese Flächen der vorteilhaften erfindungsgemäßen Strahlbehandlung unterzogen. Dabei werden in den besonders beanspruchten Bereichen des Werkzeugs die erfindungsgemäß vorteilhaften Veränderungen der Eigenspannungen bewirkt. Die auf den nicht oder wenig beanspruchten Oberflächenbereichen verbleibende Schicht kann, wie im Falle einer goldgelben TiN-Schicht, beispielsweise einer besseren Verschleißerkennung dienen, wie es beispielsweise ausführlich in der EPA1 193 328 beschrieben ist.
Bei Verwendung eines Strahlmittels, dessen Härte gleich der Härte der äußersten Schicht der Beschichtung oder derjenigen Schicht, die nach der Strahlbehandlung als äußerste Schicht verbleiben soll, ist, wird als Verschleißmechanismus dieser äußersten Schicht im Wesentlichen Oberflächenzerrüttung (shot peening) angenommen. Es erfolgt kein hoher Abtrag mehr, wie es der Fall ist, wenn die Härte des Strahlmittels größer als die Härte der äußersten Schicht ist. Es hat sich überraschend gezeigt, dass durch diesen Mechanismus und dieses Verfahren hohe Druckeigenspannungen über weite Bereiche der Beschichtung bis hinein in den Substratkörper erzeugt werden können, wenn die Gesamtschichtdicke der Beschichtung nicht zu groß ist. Eine Gesamtdicke der Beschichtung von höchstens 8μm, vorzugsweise 7μm hat sich als besonders geeignet erwiesen. Eine Gesamtschichtdicke der Beschichtung von höchstens 5μm ist ganz besonders vorteilhaft. Ist dies Gesamtschichtdicke der Beschichtung zu hoch, so ist die Ein- dringtiefe der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugten hohen Druckeigenspannungen im Substrat zu gering, um die erfindungsgemäß vorteilhaften Eigenschaften der hergestellten Schneideinsätze zu erreichen. So führen zu hohe Schichtdicken beispielsweise zu erheblichen Problemen unter mechanischer Wechselbeanspruchung bei typischen Zerspanvorgängen, wie der vermehrten Entstehung von Abplatzungen und Ausbröckelungen.
Die Gesamtschichtdicke der Beschichtung sollte zweckmäßigerweise jedoch wenigstens 2μm, vorzugsweise wenigstens 3μm, besonders bevorzugt wenigstens 4μm betragen. Eine zu geringe Gesamtschichtdicke der Beschichtung hat den Nachteil, daß kein ausreichender Verschleißschutz durch die Beschichtung mehr gewährleistet ist.
Die Dauer der Strahlbehandlung in dem erfindungsgemäßen Verfahren hat im Vergleich zum Strahldruck nur einen geringen Einfluß auf die Veränderung der Eigenspannungen in der Beschichtung und dem Substratkörper. Es versteht sich jedoch, daß die Dauer der Strahlbehandlung keinesfalls zu kurz sein sollte, damit die gewünschten Veränderungen der Eigenspannun- gen bis in den Substratkörper vordringen können. Darüber hinaus hängt die optimale Dauer der Strahlbehandlung auch von der hierfür verwendeten Anlage, der Art und Ausrichtung der Strahldüsen und der Bewegung der Strahldüsen über dem bestrahlten Werkzeug ab. Übliche Strahlbehandlungsdauem liegen im Bereich von 1 bis 120 Sekunden, jedoch können auch längere Strahlbehandlungsdauern geeignet sein. Insbesondere wenn durch die Strahlbehandlung zunächst eine oder mehrere äußere Schichten über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, abgetragen werden sollen, ist eine längere Strahlbehandlungsdauer zweckmäßig oder erforderlich. Bevorzugt ist eine Strahlbehandlung über einen Zeitraum von 5 bis 60 Sekunden, besonders bevorzugt von 10 bis 30 Sekunden.
Weiterhin hat sich gezeigt, dass der Strahlmitteldruck bei der Strahlbehandlung einen sehr star- ken Einfluss auf die Ausbildung hoher Druckeigenspannungen in der Beschichtung und dem Substrat hat. In einer bevorzugten Ausführungsform beträgt der Strahlmitteldruck 2 bar bis 8 bar, vorzugsweise 3 bar bis 5 bar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von etwa 4 bar durchgeführt. Bei zu geringem Strahlmitteldruck können zwar hohe Druckeigenspannungen in der Beschichtung, insbesondere der äußersten Schicht der Beschichtung, erzeugt werden, jedoch keine ausreichenden Eindringtiefen bis in das Substrat des Schneideinsatzes erreicht werden. Ein zu geringer Strahlmitteldruck kann auch dazu führen, daß sich in der äußersten Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, zwar hohe Druckeigenspannungen aufbauen, diese jedoch über die Dicke dieser Schicht nicht konstant sind, sondern einen von der Außenseite der Schicht zu ihrer Innenseite graduell abfallenden Verlauf nehmen. Ein zu hoher Strahlmitteldruck hat den Nachteil, dass die äußerste Schicht der Beschichtung einer zu starken Belastung ausgesetzt und beschädigt wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann als Trockenstrahlbehandlung und als Nassstrahlbe- handlung durchgeführt werden. Besonders bevorzugt ist jedoch die Trockenstrahlbehandlung, da es einen gleichmäßigeren Eintrag des Strahldrucks in die Beschichtung und den Substratkörper über die gesamte Oberfläche gewährleistet. Mittels Trockenstrahlbehandlung sind auch höhere Drücke über einen langen Zeitraum möglich, ohne daß das Werkzeug hierdurch beschädigt wird. Bei der Naßstrahlbehandlung besteht die Gefahr, daß der Eintrag des Strahl- drucks an den Kanten des Werkzeugs, d. h. auch an den wichtigen Schneidkanten, erheblich höher ist als auf den glatten Oberflächen, was dazu führen kann, daß die Kanten unter dem Strahldruck beschädigt werden, bevor es überhaupt zu einem wesentlichen oder zumindest ausreichenden Eintrag auf den für Schneidvorgänge wesentlichen Flächen des Werkzeugs, insbesondere der Spanfläche, kommt. Darüber hinaus dämpft bei der Naßstrahlbehandlung die Bildung eines Flüssigkeitsfilms auf der bestrahlten Oberfläche den Eintrag von Eigenspannungen gegenüber der Trockenstrahlbehandlung bei vergleichbaren Strahldruckbedingungen erheblich ab. Die Folge ist, daß der Eintrag von Druckeigenspannungen in die unter der äußersten Schicht der Beschichtung angeordneten Schichten sehr gering oder gar gleich Null sein kann. In Vergleichsversuchen wurde beobachtet, daß in eine TiCN-Schicht unter einer äußers- ten AI2O3-Schicht mittels Trockenstrahlen bei 3 bar Druckspannungen eingebracht werden konnten, wogegen mittels Naßstrahlen bei gleichem Druck in der TiCN-Schicht Zugspannungen gemessen wurden, die gegenüber den vor der Strahlbehandlung gemessenen Zugspannungen lediglich einen etwas geringeren Betrag aufwiesen.
Erfindungsgemäß kann die Beschichtung des Substratkörpers ein oder mehrlagig sein und aus verschiedensten Materialien bestehen, wie sie oben angegeben sind. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist jedoch die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine AI2O3-Schicht, vorzugsweise eine α-AI2O3-Schicht. In diesem Fall ist das Strahlmittel zweckmäßigerweise Korund.
Die mittlere Korngröße des Strahlmittels liegt zweckmäßigerweise im Bereich von 20 bis 200 μm, vorzugsweise 40 bis 150 μm, besonders bevorzugt 50 bis 100 μm, sie hat jedoch keinen wesentlichen Einfluß auf die Erzeugung von Druckeigenspannungen in der Beschichtung und dem Substratkörper. Jedoch beeinflußt die mittlere Korngröße des Strahlmittels die Oberflächenrauheit der äußersten Schicht der Beschichtung. Eine geringe mittlere Korngröße (feine Körnung) liefert bei der Bestrahlung eine glatte Oberfläche, wogegen eine hohe mittlere Korngröße eine rauhe Oberfläche ergibt. Für die erfindungsgemäße Werkzeuge ist die Erzeugung einer glatten Oberfläche und somit die Verwendung eines Strahlmittels mit geringer mittlerer Korngröße bevorzugt.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren hat der Strahlwinkel, d. h. der Winkel zwischen dem Behandlungsstrahl und der Oberfläche des Werkzeugs, einen wesentlichen Einfluß auf den Eintrag von Druckeigenspannungen. Bei einem Strahlwinkel von 90° erfolgt der maximale Eintrag von Druckeigenspannungen. Geringere Strahlwinkel, d. h. schräges Einstrahlen des Strahlmittels, führen zu einer stärkeren Abrasion der Oberfläche und geringerem Druckeigen- Spannungseintrag. Die stärkste Abrasionswirkung wird bei Einstrahlwinkeln von etwa 15° bis 40° erzielt. Die in dieser Beschreibung angegebenen Bestrahlungsparameter, wie Strahldruck und Strahldauer, beziehen sich stets auf einen Strahlwinkel von 90°, bei dem auch die hierin beschriebenen Beispiele durchgeführt wurden. Bei geringeren Strahlwinkeln kann es erforderlich sein, einen höheren Strahldruck und/oder eine längere Strahldauer zu wählen, um einen Eintrag von Druckeigenspannungen zu erzielen, der dem Eintrag bei einem Strahlwinkel von 90° entspricht. In Kenntnis der Erfindung kann der Fachmann jedoch diese bei geringeren Strahlwinkeln anzuwendenden Parameter leicht ermitteln.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine Schichtdicke im Bereich von 1 μm bis 5 μm, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 μm bis 4 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 μm bis 3 μm auf. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine etwa 2,5 μm dicke AI2O3-Schicht.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist unter der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, d.h. beispielsweise der AI2O3-Schicht, eine TiCN-Schicht angeordnet. Dabei können über und/oder unter der TiCN-Schicht weitere Schichten angeordnet sein. Zweckmäßig ist das Vorsehen einer Bindungsschicht zwischen der TiCN-Schicht und der darüber angeordneten Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wie beispielsweise der vorgenannten AI2O3-Schicht. Die Bindungsschicht verbessert die Haftung der darüber und darunter angeordneten Schichten und hat zweckmäßigerweise eine Dicke von 0,1 μm bis 1 μm. Als Bindungsschicht zwischen einer TiCN-Schicht und einer darüber angeordneten AI2O3- Schicht eignet sich ganz besonders eine Schicht aus TiAICNO, da diese in der α-AI2O3-Schicht eine bevorzugte (OOI )-Fasertextur erzeugt und aufgrund ihrer Zusammensetzung und Mikrostruktur eine hervorragende Anbindung an die TiCN-Schicht liefert. Eine gute Anbindung der Schichten untereinander ist wichtig, um hohe Drücke bei der Strahlbehandlung anwenden zu können, ohne daß die Schichten abplatzen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die TiCN-Schicht eine Schichtdicke im Bereich von 1 μm bis 5 μm, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 μm bis 4 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 μm bis 3 μm auf. Die TiCN-Schicht wird zweckmäßigerweise im Hochtemperatur-CVD-Verfahren oder im MT (Medium Temperature)-CVD-Verfahren aufgebracht, wobei das MT-CVD-Verfahren für die Herstellung von Zerspanwerkzeugen bevorzugt ist, da es kolumnare Schichtstrukturen liefert und aufgrund der niedrigeren Abschei- dungstemeperatur Zähigkeitsverluste im Substrat vermindert.
Eine erfindungsgemäß geeignete Schichtabfolge der erfindungsgemäßen Beschichtung ist, ausgehend vom Substratkörper, TiN-TiCN-TiAICNO-AI2θ3, wobei vor dem Bestrahlen über der Al2θ3-Schicht eine dünne TiN-Schicht vorgesehen sein kann, die bei dem Strahlverfahren abgetragen wird. Eine geeignete Gesamtschichtdicke liegt im Bereich von etwa 6 μm bis 7 μm, wo- bei die TiCN-Schicht und die Al2θ3-Schicht eine Dicke von jeweils etwa 2 bis 2,5 μm haben und die oberen und unteren TiN-Schichten jeweils etwa 0,5 μm oder dünner sind und die TiAICNO - Schicht (Mischphase aus TiCN + Aluminiumtitanat) eine Dicke von etwa 1 μm bis 1 ,5 μm hat.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass sowohl in der Beschichtung als auch in dem oberflächennahen Bereich des Substratkörpers hohe Druckeigenspannungen erzeugt werden. Zweckmäßigerweise wird die Strahlbehandlung so durchgeführt, dass in dem oberflächennahen Bereich des Substratkörpers eine Druckeigenspannung von wenigstens -500 MPa, vorzugsweise von wenigstens -1.000 MPa, besonders bevorzugt von wenigstens -1.500 MPa, ganz besonders bevorzugt von wenigstens -2.000 MPA erzeugt wird. Zum Inneren des Substratkörpers hin nimmt die durch das erfindungsgemäße Verfahren erzeugte Druckei- genspannung stetig ab, jedoch können durch das erfindungsgemäße Verfahren im oberflächennahen Bereich des Substratkörpers Druckeigenspannungen erzeugt werden, die größer sind als nach dem Stand der Technik erzeugte Druckeigenspannungen.
Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich weiterhin dadurch aus, dass durch die Strahl- behandlung in der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wenigstens im äußersten Oberflächenbereich, in der Regel jedoch in der gesamten Schicht eine Druckeigenspannung von wenigstens -2.000 MPa, vorzugsweise von wenigstens -4.000 MPa, besonders bevorzugt von wenigstens -6.000 MPa erzeugt wird.
Bei einem erfindungsgemäß bevorzugten System mit einem WC/Co-Hartmetallsubstratkörper und einer Beschichtung aus 0,5 μm TiN, 2,5 μm TiCN, 1 μm TiAICNO und einer äußersten Schicht von 2,5 μm AI2O3 können mittels einer Trockenstrahlbehandlung mit feinkörnigem Korund als Strahlmittel für 10 bis 20 Sekunden und einem Strahldruck im Bereich von 1 ,5 bis 4 bar in der äußersten Al2θ3-Schicht Druckeigenspannungen in der Größenordnung von -6.000 MPa bis -8.000 MPa und im äußersten Oberflächenbereich des Substratkörpers Druckeigenspannungen in der Größenordnung von -500 MPa bis -2.500 MPa erzeugt werden. Auch in der TiCN-Schicht werden erhöhte Druckeigenspannungen erzeugt, die bei einer Bestrahlung für 10 bis 20 Sekunden bei 4 bar am höchsten sind und im Bereich von -1.000 MPa bis -1.500 MPa liegen. Ganz besonders bevorzugt ist es, wenn die Druckeigenspannungen in der äußersten Al2θ3-Schicht über die gesamte Dicke der Schicht im wesentlichen konstant sind und keinen von Außen nach Innen graduell abnehmenden Verlauf aufweisen.
Die Erfindung umfasst ausdrücklich auch Schneideinsätze mit den Eigenschaften, die in Schneideinsätzen nach dem erfindungsgemäßen Verfahren herstellbar sind. Die Erfindung um- fasst auch Schneideinsätze, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurden.
Messverfahren
Die zerstörungsfreie und phasenselektive Analyse von Eigenspannungen ist nur durch Rönt- gendiffraktionsverfahren möglich (siehe zum Beispiel V. Hauk. Structural and Residual Stress
Analysis by Nondestructive Methods. Elsevier, Amsterdam, 1997"). Das weitverbreitet ange- wendete sin2ψ-Verfahren (E. Macherauch, P. Müller, Z. angew. Physik 13 (1961 ), 305) für die Röntgenanalyse von Eigenspannungen beruht auf der Annahme eines homogenen Spannungszustandes innerhalb der Eindringtiefe des Röntgenstrahles und liefert nur einen Mittelwert für den Spannungsanteil in einer Ebene. Daher ist das sin2ψ-Verfahren nicht für die Untersu- chung von mehrlagigen, strahlbehandelten CVD-Systemen geeignet, in denen innerhalb kurzer Distanzen steile oder stufenweise Veränderungen der Eigenspannung erwartet werden. Statt dessen werden weiterentwickelte Verfahren angewendet, die auch in dünnen Schichten die Erfassung von Eigenspannungsgradienten erlauben (Ch. Genzel in: EJ. Mittemeijer, P. Scardi (Herausg.) Diffraction Analysis of the Microstructure of Materials. Springer Series in Material Science, Band 68 (2004), S. 473; Ch. Genzel, Mat. Science and Technol. 21 (2005), 10).
Um das Tiefenprofil der Eigenspannungen in der Beschichtung zu analysieren, wurde von den Erfindern das "Universal Plot-Verfahren" (wie es beispielsweise in H. Ruppersberg, I. Detemple, J. Krier, Phys. stat. sol. (a) 1 16 (1989), 681 ; Ch. Genzel, M. Broda, D. Dantz, W. Reimers, J. Appl. Cryst, 32 (1999), 779; Ch. Genzel, M. Klaus, I. Denks, H. G. WuIz, Mat. Sei. Eng. A390 (2005), 376, beschrieben ist) erstmalig auf strahlbehandelte Mehrschichtsysteme angewendet. Das Verfahren beruht auf einer Gitterdehnungstiefenprofilmessung bis zu sehr hohen Tiltwin- keln ψ, wodurch man die Eigenspannungsprofile der Schichten auf direktem Weg erhält. Die Eigenspannungen der Schichten wurden in dem winkeldispersiven Diffraktionsmodus auf einem GE Inspection Technologies (vormals Seifert), 5-Circle-Diffraktometer ETA (Ch. Genzel, Adv. X- Ray Analysis, 44 (2001 ), 247.) durchgeführt. Die für die Messungen und die Bestimmung der Eigenspannungen angewendeten Parameter sind in der nachstehenden Tabelle 1 zusammen- gefasst.
Die zerstörungsfreie Analyse der Eigenspannungsverteilung im Bereich der Grenzfläche zwischen dem Substratkörper und der Beschichtung ist nur durch Hochenergie-Röntgendiffraktion unter Verwendung intensiver paralleler Synchrotronstrahlung möglich. Um den Einfluss des Strahlverfahrens auf den Zustand der Eigenspannung in der Nähe der Substratoberfläche zu ermitteln, wurde erstmalig energiedispersive Diffraktion angewendet. Dabei wurde das "modifi- zierte Multi-Wellenlängen-Verfahren" (wie es in C. Stock, Promotionsarbeit, TU Berlin, 2003; Ch. Genzel, C. Strock, W. Reimers, Mat. Sei. Eng., A 372 (2004), 28, beschrieben ist) benutzt, welches das Tiefenprofil der Eigenspannungen in dem Substrat bis zu einer vom Substratmaterial abhängigen Eindringtiefe liefert. Bei WC-Co-Substraten beträgt diese Eindringtiefe etwa 10 μm. Die Experimente wurden auf dem Materialforschungsmessplatz EDDI (Energy Djspersive PJffraction) durchgeführt, welche von dem Hahn-Meitner-Institut Berlin auf dem Synchrotron- Speicherring BESSY betrieben wird (Ch. Genzel, I. A. Denks, M. Klaus, Mat. Sei. Forum 524- 525 (2006), 193). Die entsprechenden experimentellen Parameter sind in Tabelle 2 angegeben.
Tabelle 1 : Experimentelle Parameter für die Eigenspannungsanalyse der Beschichtunq
Strahlung CuKa (ohne kß-Filter) 40 kV / 45 mA (Langfeinfokus)
Diffraktionsmodus winkeldispersiv
Optische Elemente • Primärstrahl: polykapillare Halblinse • Gebeugter Strahl: Parallelstrahloptik (0,4° Soller-Blende+ 001-LiF Monochromator)
Reflexionen AI2O3: 024 (2Θ = 52,6°) TiCN: 422 (2Θ = 123,5°)
Ψ-Bereich 0° ...89.5° (sin2Ψ = 0 ... 0,99996)
Messdauer 15s / Stufe in Δ2Θ (0,05°)
Beugungslinienauswertung Pearson Vll-Funktion für die Kar und Ka2-Linien
Lineare Absorptionskoeffizienten μAi203 = 124 cm"1
Figure imgf000014_0001
Elastische Diffraktionskonstanten AI2O3: Si (024) = - 0,55 x 1 CT MPa
(DEC)*' V2 S2 (024) = 2,96 x 10"6 MPa
TiCN: Si (422) = -0,474 x 10 6 MPa
V2 S2 (422) = 2,83 x 10 " MPa
*' Berechnet anhand der Einkristall-Elastizitätskonstanten von AI2O3 (Landoldt-Börnstein, New Series, Group III, Band 11 , Springer, Berlin, 1979) und TiN (W. Kress, P. Roedhammer, H. BiIz, W. Teuchert, A. N. Christensen. Phys. Rev. B17 (1978), 1 11.) nach dem Eshelby-Kröner-Modell (J. D. Eshelby. Proc. Roy. Soc. (London) A241 (1957), 376; E. Kröner, Z. Physik 151 (1958), 504.)
Tabelle 2: Experimentelle Parameter für die Eigenspannungsanalyse in den Substratkörpern
Strahlung weiße Synchrotronstrahlung, E = [10keV ... 120keV]
Diffraktionsmodus energiedispers iv
Strahlenquerschnitt 0,25 x 0,25 mm2
Absorber 2 cm Graphit Optik im gebeugtem Strahl Doppelspaltsystem mit einer Öffnung von 0,03 x 5 mm2
Diffraktionswinkel 2Θ = 9°
Detektor Festkörper-LEGe-DeteKtor (Canberra)
Messmodus symmetrischer Ψ-Modus (Reflexion), ψ = 0° ... 80°, Δψ = 2°
Messdauer 180 s / Diffraktionsspektrum ausgewertete Beugungslinien 001 ,101 , 110, 002, 111
Elastische Diffraktionskonstanten entnommen aus B. Eigenmann, E. Macherauch, Mat.-Wiss. u. Werkstofftechn. 27 (1996), 426
Kalibrierung mit spannungsfreiem Au-Pulver unter den gleichen experimentellen Bedingungen
BEISPIELE
Beispiel 1
Nach den erfindungsgemäßen Verfahren wurde ein WC/Co-Hartmetallsubstratkörper im CVD- Verfahren mit einer ersten Schicht von 0,3 μm TiN, einer zweiten Schicht von 2,5 μm TiCN, einer dritten Schicht von 1 μm TiAICNO, einer vierten Schicht von 2,5 μm AI2O3 und einer äußers- ten Schicht von 0,5 μm TiN beschichtet. Der beschichtete Substratkörper wurde unter den nachfolgend in Tabelle 3 angegebenen Bedingungen mit feinem AI2O3 (Korund) als Strahlmittel mit einer Maschenzahl von 280 - 320, d. h. einer mittleren Korngröße von ca. 70 μm, Trockenoder Nassbestrahlung bei einem Strahlwinkel von 90° und einem Strahlabstand (= Abstand von der Düse zur Werkzeugoberfläche) von 100 mm unterzogen. Es wurde nur die Spanfläche des Körpers bestrahlt. Anschließend wurden an der Spanfläche die Eigenspannungen in der AI2O3- Schicht, der TiCN-Schicht und in der nahen Interface-Substrat-Zone des Substratkörpers nach den zuvor beschriebenen Verfahren bestimmt. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Tabelle 3 angegeben. Sind für die Eigenspannungen der AI2O3-Schicht zwei Werte (σOf, σGf ) angegeben, so wurde in der AI2O3-Schicht ein von der äußeren Oberfläche aus abnehmender Verlauf der Druckeigenspannung bestimmt (Druckeigenspannungsgradient). σOf bezeichnet den Wert der Druckeigenspannung an der vom Substratkörper aus gesehen äußeren Seite der AI2O3-Schicht, und σGf bezeichnet den Wert der Druckeigenspannung an der Grenzfläche der AI2O3-Schicht zur darunter liegenden TiAICNO-Schicht.
Zu Vergleichszwecken sind in Tabelle 3 die Werte für den beschichteten Substratkörper ohne Strahlbehandlung (Vergleich 1 ) sowie für eine Strahlbehandlung bei einem Druck von 0,5 bar, d. h. außerhalb des erfindungsgemäßen Bereichs, (Vergleich 2) angegeben. Die Strahlzeit wurde zwischen 5 und 20 Sekunden variiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Strahlzeit nur einen relativ geringen Einfluss auf den Eigenspannungsverlauf hat.
Der Strahldruck wurde im erfindungsgemäßen Bereich von 1 ,5 bis 4 bar variiert. Die Ergebnisse zeigen weiterhin, dass die erzeugten Druckeigenspannungen bei dem höchsten im erfindungsgemäßen Bereich angewendeten Strahldruck von 4 bar bei gleicher Strahlzeit die höchsten Werte erreichen. Bei dem verwendeten Testsystem ist der höchst mögliche Strahldruck abhängig von der verwenden Bindungsschicht unterhalb der AI2O3-Schicht und der erzeugten Vorzugsorientierung (Textur) der Schicht. Bei Strahldrücken von mehr als 4 bar besteht die Gefahr, daß die äußerste Schicht der Beschichtung stark beschädigt wird oder gar bereichsweise abplatzt. Besonders hohe Stabilität liefert eine TiAICNO-Bindungsschicht. Geeignet könnte jedoch auch eine TiCO-Schicht sein, die jedoch bei dem beispielsgemäßen System eine geringere Stabilität liefert, die einen Strahldruck von 4 bar nicht ermöglichen würde.
Figur 1 zeigt Diagramme der Spannungstiefenverläufe der Experimente 1 , 2, 3, 5, 6, 7 und 9, wobei die Eigenspannungswerte der AI2O3-Schicht jeweils auf der linken Achse und die Eigen- spannungswerte der TiCN-Schicht und in der nahen Interface-Substrat-Zone des Substratkörpers jeweils auf der rechten Achse in GPa angegeben sind. Positive Werte bezeichnen Zugeigenspannungen, negative Werte bezeichnen Druckeigenspannungen.
Tabelle 3
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*' positive Werte bedeuten Zugeigenspannungen, negative Werte bedeuten Druckeigenspannungen.
**' Werte sind Mittelwerte der Eigenspannungswerte von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers bis zu einer Eindringtiefe von 5 μm.
Beispiel 2
Schneideinsätze vom Typ SEHW1204AFN mit dem gleichen Substratkörper und der gleichen Beschichtung wie in Beispiel 1 wurden einer Nachbehandlung durch Trockenstrahlen für jeweils 20 Sekunden mit dem gleichen Strahlmittel wie in Beispiel 1 unterzogen, wobei Strahlbehandlungsdrücke von 1 , 2, 3 und 4 bar angewendet wurden. Es wurde nur die Spanfläche des Körpers bestrahlt. Mit den Schneideinsätzen wurden unter gleichen Bedingungen Fräsoperationen in einem Werkstück aus Grauguß GG25 (DIN-Norm 1691 ) durchgeführt. Der Fräsweg betrug 4000 mm, die Schnittgeschwindigkeit 373 m/min und der Vorschub am Zahn 0,2 mm. Anschließend wurden die Schneideinsätze unter dem Llichtmikroskop untersucht und die Kammrisse an der Schneidkante als ein Maß für die Zähigkeit und die Verschleißbeständigkeit gezählt. Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle 4 wiedergegeben. Tabelle 4
Figure imgf000018_0001
Die Schneidkante des Einsatzes, mit der bei 4 bar durchgeführten Strahlbehandlung und somit den höchsten Eigenspannungen in allen Schichten der Beschichtung und im Substratkörper weist die geringste Anzahl an Kammrissen und somit die höchste Zähigkeit und Verschleißbeständigkeit auf.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur Herstellung eines Schneideinsatzes, bei dem man
einen Hartmetall-, Cermet-, oder Keramik-Substratkörper mittels eines PCVD- oder
CVD-Verfahrens mit einer ein- oder mehrlagigen Beschichtung aus Carbiden, Nitriden, Oxiden, Carbonitriden, Oxinitriden, Oxicarbiden, Oxicarbonitriden, Boriden, Boronitriden, Borocarbide, Borocarbonitride, Borooxinitride, Borooxocarbide und/oder Borooxocarbo- nitride der Elemente der Gruppen IVa bis VIIa des Periodensystems und/oder des AIu- miniums und/oder gemischtmetallischen Phasen und/oder Phasengemischen der vorgenannten Verbindungen beschichtet und den Substratkörper nach der Beschichtung einer Trocken- oder Naßstrahlbehandlung unter Verwendung eines körnigen Strahlmittels unterzieht, wobei
- die Härte des Strahlmittels gleich der Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist oder die Härte des Strahlmittels größer als die Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist und unter der äußersten Schicht eine Schicht angeordnet ist, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wobei die über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, angeordnete(n) Schicht(en) durch die Strahlbehandlung wenigstens von
Teilbereichen abgetragen wird (werden),
- die Gesamtschichtdicke der Beschichtung höchstens 10 μm beträgt,
- die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von 1 bar bis 10 bar durchgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtschichtdicke der Beschichtung höchstens 8 μm, vorzugsweise höchstens 7 μm, besonders bevorzugt höchstens 5 μm beträgt.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtschichtdicke der Beschichtung wenigstens 2 μm, vorzugsweise wenigstens 3 μm, besonders bevorzugt wenigstens 4 μm beträgt.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlbehandlung über einen Zeitraum von wenigstens 5 Sekunden, vorzugsweise einem Zeitraum von wenigstens 10 Sekunden durchgeführt wird.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlbehandlung bei einem Strahlmitteldruck von 2 bar bis 8 bar, vorzugsweise bei einem Strahlmitteldruck von 3 bar bis 5 bar, besonders bevorzugt bei einem Strahlmit- teldruck von etwa 4 bar durchgeführt wird.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlbehandlung eine Trockenstrahlbehandlung ist.
7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine AI2O3-Schicht ist, vorzugsweise α-AI2O3-Schicht.
8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine Schichtdicke im Bereich von 1 μm bis 5 μm, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 μm bis 4 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 μm bis 3 μm aufweist.
9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Strahlmittel Korund ist.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine TiCN-Schicht angeordnet ist, wobei über und/oder unter der TiCN-Schicht weitere Schichten angeord- net sein können.
1 1. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die TiCN-Schicht eine Schichtdicke im Bereich von 1 μm bis 5 μm, vorzugsweise im Bereich von 1 ,5 μm bis 4 μm, besonders bevorzugt im Bereich von 2 μm bis 3 μm aufweist.
12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Strahlbehandlung in dem Substratkörper im äußersten Oberflächenbereich eine Druckeigenspannung von wenigstens -500 MPa, vorzugsweise von wenigstens -1.000 MPa, besonders bevorzugt von wenigstens -1.500 MPa, ganz besonders bevor- zugt von wenigstens -2.000 MPa erzeugt wird.
13. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Strahlbehandlung wenigstens im äußersten Oberflächenbereich der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, eine Druckeigenspannung von wenigstens -2000 MPa, vorzugsweise von wenigstens -4000 MPa, besonders bevorzugt von wenigstens -6000 MPa erzeugt wird.
14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Strahlbehandlung in der äußersten Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, vorzugsweise der AI2O3-Schicht, eine über die gesamte Dicke dieser Schicht im wesentlichen gleiche Druckeigenspannung mit einer Abweichung des betragsmäßig höchsten Druckeigenspannungswertes von dem betragsmäßig niedrigsten Druckeigenspannungswert von maximal 10 %, vorzugsweise von maximal 5 %, besonders bevorzugt von maximal 2,5 %, erzeugt wird.
15. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Strahlbehandlung im Inneren des Substratkörpers in einer Tiefe von 3 bis 4 μm von der äußersten Oberfläche des Substratkörpers eine Druckeigenspannung von wenigstens -250 MPa, vorzugsweise von wenigstens -500 MPa, besonders bevorzugt von wenigstens -750 MPa, ganz besonders bevorzugt von wenigstens -1 .000 MPa er- zeugt wird.
16. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Strahlbehandlung im Substratkörper erzeugte Druckeigenspannung in einer Tiefe von 5 μm im Inneren des Substratkörpers betragsmäßig um wenigstens 250 MPa, vorzugsweise um wenigstens 500 MPa, besonders bevorzugt um wenigstens
750 MPa, ganz besonders bevorzugt um wenigstens 1 .000 MPa niedriger ist als an der äußersten Oberfläche des Substratkörpers.
17. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Härte des Strahlmittels größer als die Härte der äußersten Schicht der Beschichtung ist und unter der äußersten Schicht eine Schicht angeordnet ist, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, wobei die über der Schicht, deren Härte gleich der Härte des Strahlmittels ist, angeordnete(n) Schicht(en) durch die Strahlbehandlung nur von der Spanfläche oder von der die Spanfläche umfassenden Seite des Schneideinsatzes ab- getragen wird (werden).
18. Schneideinsatz, herstellbar nach einem Verfahren gemäß einem vorangegangenen Ansprüche.
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