DE102019103363A1

DE102019103363A1 - Beschichtetes Werkzeug für die Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden Materialien

Info

Publication number: DE102019103363A1
Application number: DE102019103363.2A
Authority: DE
Inventors: Denis Kurapov
Original assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Current assignee: Oerlikon Surface Solutions AG Pfaeffikon
Priority date: 2019-02-11
Filing date: 2019-02-11
Publication date: 2020-08-13
Also published as: WO2020165093A1; US20220098721A1; JP2022520212A; EP3924534A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug (100) zur Bearbeitung von Werkstücken (200), das eine Oberfläche (110) aufweist, die zumindest teilweise mit einer verschleißfesten Beschichtung (120) bedeckt ist, wobei die verschleißfeste Beschichtung (120) ein Elastizitätsmodul (E) aufweist, das in einem Bereich zwischen 300 und 350 GPa liegt, und ferner eine Härte (H) aufweist, die größer als 30 GPa ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Werkzeug gemäß dem unabhängigen Anspruch 1.
Bearbeitungswerkzeuge, die zum Schneiden, Bohren, Schleifen, Scheren oder für andere Formen der Verformung verwendet werden, unterliegen einem Verschleiß, insbesondere bei der Bearbeitung von Materialien, die eine hohe Härte oder Festigkeit aufweisen, wie z.B. Inconel 718 und Edelstahl. Um die Lebensdauer der Bearbeitungswerkzeuge zu erhöhen, können verschleißfeste Schichten auf die Oberfläche der Bearbeitungswerkzeuge aufgebracht werden.
Diese Beschichtungen haben jeweils eine individuelle Kombination von mechanischen Eigenschaften, insbesondere hinsichtlich des Elastizitätsmoduls (auch als Young's Modul oder E-Modul bezeichnet) und einer Härte, die eine Verbesserung der Leistung und Lebensdauer dieser Werkzeuge ermöglichen können. Die Lebensspanne kann im Folgenden auch als Lebensdauer oder Betriebsdauer bezeichnet werden.
Im Allgemeinen bringt die Verwendung von Beschichtungen nach der vorliegenden Erfindung einen erheblichen Vorteil bei der Bearbeitung, insbesondere beim Fräsen von Materialien, mit sich, insbesondere bei schwer bearbeitbaren Werkstoffen, die häufig zu adhäsivem Verschleiß des Werkzeugs neigen.
Eine große Vielfalt von Beschichtungen wird häufig zur Verbesserung der Werkzeugleistung bei der Bearbeitung von Materialien verwendet. Die Verschleißfestigkeit dieser bekannten Werkzeuge ist jedoch immer noch unbefriedigend.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Werkzeug zur Verfügung zu stellen, das die oben genannten Nachteile zumindest teilweise beseitigt, eine längere Lebensdauer hat und eine verbesserte Bearbeitung von Werkstücken ermöglicht.
Der Erfinder hat überraschend festgestellt, dass große Verbesserungen hinsichtlich der Reduzierung des Verschleißes sowie der Verbesserung der allgemeinen Werkzeugleistung durch die Beschichtung des Werkzeugs mit einer Beschichtung erreicht werden, die Härtewerte, H, von mehr als 30 GPa (d.h. H > 30 GPa) und Elastizitätsmodulwerte, E, in einem Bereich zwischen 300 GPa und 350 GPa (d.h. 300 ≤ E ≤ 350 GPa) aufweist.
Die vorangegangene Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Gemäß der Erfindung wird ein Werkzeug zur Bearbeitung von Werkstücken vorgeschlagen, das eine Oberfläche aufweist, die zumindest teilweise mit einer verschleißfesten Beschichtung bedeckt ist, wobei die verschleißfeste Beschichtung ein Elastizitätsmodul in einem Bereich zwischen 300 und 350 GPa aufweist und außerdem eine Härte von mehr als 30 GPa besitzt.
Wie in repräsentativen Beispielen dargestellt wird, führt die Kombination dieser beiden mechanischen Eigenschaften überraschenderweise zu einer erhöhten Lebensdauer des Werkzeugs und ermöglicht eine höhere Qualität der Bearbeitung. Unter der Voraussetzung, dass die Härte größer als 30 GPa ist, zeigen Beschichtungen mit einem Elastizitätsmodul zwischen 300 und 350 GPa eine deutlich bessere Leistung im Vergleich zu solchen, die unterhalb oder oberhalb dieses Bereichs liegen.
Die Bearbeitung kann zumindest Drehen, Bohren, Senken, Reiben, Fräsen, Hobeln, Formen, Räumen, Sägen, Feilen, Raspeln, Bürsten, Schaben oder Meißeln umfassen. Das erfindungsgemäße Werkzeug eignet sich besonders zum Schaftfräsen von schwer zu bearbeitenden, insbesondere schwer bearbeitbaren Materialien.
Der Elastizitätsmodul oder Young's Modul, Zugmodul, Elastizitätskoeffizient oder Dehnungsmodul ist ein Materialparameter. Innerhalb des linear-elastischen Verhaltens gibt das Elastizitätsmodul das proportionale Verhältnis zwischen Spannung und Dehnung während der Verformung eines Festkörpers an. Der Elastizitätsmodul ist somit die Proportionalitätskonstante des Hook'schen Gesetzes.
Die Härte ist der mechanische Widerstand eines Materials gegen das mechanische Eindringen eines anderen Körpers und kann auf verschiedene Weise bestimmt werden. Der Härtewert kann auf der Prüfung der Vickershärte basieren, der Umfang der Erfindung ist jedoch nicht darauf beschränkt. Ein Experte kann aus der Vickershärte Rückschlüsse auf andere Härteskalen, wie z.B. die Rockwellhärte, ziehen.
Die erfindungsgemäße Oberfläche besteht aus dem gleichen Material, aus dem auch das Werkzeug hergestellt ist. Im einfachsten Fall ist die Oberfläche daher eine unbeschichtete Oberfläche. Dies schließt eine Oxidationsschicht nicht aus, die immer vorhanden ist, wenn eine Oberfläche mit der Umgebungsluft in Kontakt kommt. Der Rest des Werkzeugs besteht in der Regel aus mindestens einem Schüttgut.
Es kann vorgesehen werden, dass sich der von der verschleißfesten Beschichtung bedeckte Bereich dort befindet, wo das Werkzeug in mechanischen Kontakt mit dem Werkstück kommt. Dies hat den Vorteil, dass das Werkzeug nicht vollständig beschichtet werden muss. Die Beschichtung der gesamten Oberfläche des Werkzeugs kann zu erheblich höheren Kosten führen, da bei den meisten Abscheidungsprozessen das Substrat (in diesem Fall das Werkzeug) durch einen Halter fixiert werden muss. Dort, wo der Halter das Werkzeug greift, kann keine Schicht abgelagert werden, so dass der Halter in eine andere Position gebracht werden muss, um das gesamte Werkzeug mit der Beschichtung zu bedecken. Daher reduziert die Abscheidung der Beschichtung nur dort, wo das Werkzeug mit dem Werkstück in Kontakt kommt, die Herstellungskosten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Funktionalität.
Die erfinderische Beschichtung mit einer verschleißfesten Schicht bedeutet, dass diese Schicht fest mit dem Werkzeug verbunden ist und sich nicht leicht entfernen lässt, insbesondere wenn das Werkzeug nicht in der vorgesehenen Weise verwendet wird.
Darüber hinaus kann eine erfindungsgemäße verschleißfeste Beschichtung eine oder mehrere verschleißfeste Schichten umfassen, wobei jede der verschleißfesten Schichten ein Elastizitätsmodul im Bereich von 300 bis 350 GPa und eine Härte von mehr als 30 GPa aufweist.
Dies bietet den Vorteil, dass Eigenschaften verschiedener Materialien kombiniert werden können, z.B. ihre chemische Beständigkeit, was letztlich zu einer höheren Lebensdauer führt. Darüber hinaus kann insbesondere der Modus I-Aufbruch (Öffnungsmodus) an der Schnittstelle zwischen zwei Schichten gestoppt werden.
Es kann vorteilhaft sein, dass zwischen der Oberfläche und der verschleißfesten Schicht eine Haftschicht aufgebracht wird, wobei die Haftschicht die Haftung der verschleißfeste Schicht an der Oberfläche verbessert und eine Haftschichtdicke zwischen 10 nm und 1 µm aufweist, insbesondere wobei die Haftschichtdicke kleiner als die der verschleißfeste Beschichtung ist, vorzugsweise mindestens 3 mal.
Dies kann besonders wichtig sein, wenn das Material des Werkzeugs und/oder seine mechanischen Eigenschaften erheblich von der verschleißfesten Beschichtung abweichen. Die Haftung der Verschleißschutzschicht kann insbesondere durch eine Haftschicht aus TiN oder AIN verbessert werden, wenn die verschleißfeste Beschichtung eine Al_xTi_x-1N-Beschichtung ist. Eine verbesserte Haftung führt auch zu einer höheren Lebensdauer des Werkzeugs.
Klebstoffschichten mit einer Dicke zwischen 10 nm und 1 µm oder mindestens dreimal geringer als die verschleißfeste Beschichtung haben den Vorteil, die Haftung der verschleißfesten Beschichtung zu erhöhen, ohne die Funktionalität (Verschleißfestigkeit) der verschleißfesten Beschichtung zu verringern. Eine dünnere Schichtdicke kann zu einer geringeren Haftung und eine dickere Dicke zu einem Verlust der Funktionalität der verschleißfesten Beschichtung führen. Dadurch kann der Vorteil einer verbesserten Bearbeitungsleistung erzielt werden.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass die Klebeschicht eine Klebschichtdicke zwischen 10 nm und 0,5 µm aufweist. Dadurch wird die Zeit für die Abscheidung der Klebstoffschicht weiter reduziert und damit die Herstellungskosten bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der Funktionalität gesenkt.
Es kann auch vorgesehen werden, dass die verschleißfeste Beschichtung zwei oder mehr verschleißfeste Schichten umfasst, wobei mindestens zwei der zwei oder mehr verschleißfesten Schichten aus Materialien mit den gleichen Elementen, aber unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung bestehen. Dies bietet den Vorteil, dass der Abscheidungsprozess flexibler durchgeführt werden kann. Es kann z.B. erforderlich sein, dass für eine bessere Haftung der Beschichtung auf dem Werkzeug die direkt auf dem Werkzeug abgeschiedene Schicht eine etwas höhere Menge eines der Materialien benötigt als die Schicht, die mit dem Werkstück in Kontakt kommt. Dies ermöglicht auch eine bessere Anpassung der verschleißfesten Beschichtung an die Oberfläche des Werkzeugs und damit eine längere Lebensdauer und bessere Bearbeitungseigenschaften.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die verschleißfeste Beschichtung zwei oder mehr verschleißfeste Schichten umfasst, wobei mindestens zwei der zwei oder mehr verschleißfesten Schichten aus Materialien mit den gleichen Elementen und der gleichen chemischen Zusammensetzung, aber unterschiedlichen mechanischen Eigenschaften wie Elastizitätsmodul und/oder Härte bestehen. Dies hat den Vorteil, dass die verschleißfesten Schichten flexibler an eine bestimmte Nutzung angepasst werden können. So kann es z.B. erforderlich sein, dass ein bestimmtes Werkstück härtere verschleißfeste Beschichtung für eine schnellere Bearbeitung benötigt, während die Lebensdauer durch eine geringere Härte verbessert werden könnte. Es kann dann eine verschleißfeste Beschichtung vorgesehen werden, die eine geringere Härte in der Schicht, die mit der Oberfläche des Werkzeugs in Berührung kommt, und eine höhere Härte in der Schicht, die in mechanischen Kontakt mit dem Werkstück gebracht werden kann, aufweist. So können durch die Kombination verschiedener mechanischer Eigenschaften eine längere Lebensdauer und bessere Bearbeitungseigenschaften erreicht werden.
Es ist denkbar, dass die verschleißfeste Beschichtung aus zwei oder mehreren Schichten besteht, wobei mindestens zwei der zwei oder mehreren verschleißfesten Schichten aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Durch das Aufbringen von mehr als einer verschleißfesten Schicht kann eine längere Lebensdauer und eine verbesserte Bearbeitung erreicht werden, z.B. durch Anpassung der dem Werkstück zugewandten Schicht an die Eigenschaften des Werkstücks und der der Oberfläche des Werkzeugs zugewandten Schicht an dessen Eigenschaften.
Es ist auch möglich, dass die verschleißfeste Beschichtung aus mindestens einer TiAIN-Schicht oder mindestens einer TiSiN-Schicht oder mindestens einer AICrN-Schicht besteht. Titan-Aluminium-Nitrid (TiAIN) steht für eine Gruppe von metastabilen Hartstoffschichten, die aus den metallischen Elementen Aluminium und Titan sowie Stickstoff bestehen. Die mechanischen Eigenschaften von TiAIN-Schichten sind besonders gut für die Bearbeitung von abrasiven Materialien geeignet, was wiederum eine längere Lebensdauer und eine verbesserte Bearbeitung ermöglicht. Titan-Siliziumnitrid (TiN) steht für eine Gruppe von Hartstoffschichten, die den Vorteil einer hohen Kantenfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit auf Werkzeugmaschinen besitzen, was letztlich auch die Lebensdauer und die Bearbeitung verbessert. Aluminium-Chromnitrid-Schichten (AICrN) besitzen eine hervorragende Beständigkeit gegen Temperaturschocks und eine hohe thermische Beständigkeit. Dies hat auch den Vorteil einer längeren Lebensdauer und einer verbesserten Bearbeitung.
Eine weitere vorteilhafte Maßnahme sieht vor, dass die verschleißfeste Beschichtung aus mindestens einer Nitrid- oder mindestens einer Carbonitrid- oder mindestens einer Carboxynitrid- oder mindestens einer Oxynitrid-Schicht besteht. Nitridschichten bieten den Vorteil, dass die meisten Oberflächen gehärtet werden, so dass eine höhere Verschleißfestigkeit erreicht werden kann. Carbonnitridschichten bieten einen niedrigen Reibungskoeffizienten und eine hohe Härte. Carboxynitrid-Schichten bieten außerdem einen niedrigen Reibungskoeffizienten in Verbindung mit einer geringen Eigenspannung in der Beschichtung. Oxynitridschichten besitzen eine gute chemische Beständigkeit. Alle diese Alternativen oder Kombinationen davon bieten den Vorteil, die Lebensdauer zu erhöhen und/oder die Bearbeitung zu verbessern.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die chemische Zusammensetzung mindestens einer verschleißfesten Schicht, die in der verschleißfesten Beschichtung enthalten ist, mindestens zwei Metalle, insbesondere Aluminium und Titan, umfasst. Beschichtungen, die mindestens zwei Metalle enthalten, besitzen im Vergleich zu Beschichtungen ohne oder mit nur einem metallhaltigen Überzug verbesserte mechanische Eigenschaften für die Bearbeitung. Aluminium und Titan zeigten besonders gute Leistungen in Bezug auf Lebensdauer und Bearbeitungsqualität.
Darüber hinaus ist es denkbar, dass die chemische Zusammensetzung mindestens einer in der verschleißfesten Beschichtungenthaltenen Schicht Al_xTi_1-xN ist, wobei x einen Wert zwischen 0,5 und 0,9 hat. AlTiN-Beschichtungen mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften besitzen eine hohe Lebensdauer und gute Bearbeitungsqualität. Al_xTi_1-xN -Beschichtungen mit x im Bereich zwischen 0,5 und 0,9 zeigen besonders günstige Eigenschaften, wobei Beschichtungen mit x = 0,66 besonders bevorzugt werden.
Es ist denkbar, dass die chemische Zusammensetzung mindestens einer verschleißfesten Schicht, die in der verschleißfesten Beschichtung enthalten ist, mindestens Titan und Silizium, insbesondere zusätzlich Stickstoff, enthält. Die verschleißfeste Beschichtung aus Titan und Silizium besitzt eine ausgezeichnete Haftung der Beschichtung an der Oberfläche des Werkzeugs und/oder einer Haftschicht. Darüber hinaus verbessert eine zusätzliche Einlagerung von Stickstoff in die verschleißfeste Schicht die chemische Beständigkeit der Beschichtungen. In beiden Fällen wird die Lebensdauer verlängert.
Es ist auch möglich, dass die verschleißfeste Beschichtung eine Schichtdicke von 0,5 bis 20 µm, insbesondere zwischen 1 und 7 µm, aufweist. Die Dicke einer verschleißfesten Beschichtung hat einen erheblichen Einfluss auf die Lebensdauer. Während zu dünne Beschichtungen zu einem relativ schnellen Verschleiß führen, können Beschichtungen mit einer sehr hohen Dicke leicht abtragen. Verschleißfeste Beschichtungen mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften zeigen eine besonders gute Lebensdauer bei einer Schichtdicke von 0,5 bis 20 µm, die sich bei einer Schichtdicke im Bereich von 1 bis 7 µm weiter verbessert. Ein repräsentatives Beispiel für dieses Verhalten wird in der Beschreibung der Zahlen dargestellt.
Außerdem kann es vorteilhaft sein, wenn die verschleißfeste Beschichtung eine kristalline oder polykristalline Struktur hat. Verschleißfeste Beschichtungen mit kristalliner oder polykristalliner Struktur sind besonders widerstandsfähig gegen abrasiven Verschleiß und erhöhen dadurch die Lebensdauer.
Es ist denkbar, dass die verschleißfeste Beschichtung eine variable Textur aufweist. Textur ist die Verteilung der kristallographischen Orientierungen einer polykristallinen Probe, wobei variable Textur das Vorhandensein von mindestens zwei vorherrschenden Orientierungen ist. Wenn eine variable Textur in der verschleißfesten Beschichtung vorhanden ist, kann ihre Lebensdauer erhöht werden. Es kann vorgesehen werden, dass, wenn mindestens zwei Schichten in der verschleißfesten Beschichtung vorhanden sind, jede Schicht eine spezifische Textur aufweist, die sich von der Textur anderer Beschichtungen unterscheidet. Dies bietet mehr Flexibilität im Abscheideprozess sowie eine längere Lebensdauer des Werkzeugs.
Es ist auch denkbar, dass die verschleißfeste Beschichtung aus mindestens einer verschleißfesten Schicht besteht, die eine kubische Phase aufweist. Eine verschleißfeste Beschichtung, die aus einer Schicht mit einer kubischen Phase besteht, bietet den Vorteil einer verbesserten Härte und einer erhöhten thermischen Stabilität.
Darüber hinaus kann es vorteilhaft sein, wenn die verschleißfeste Beschichtung und/oder mindestens eine verschleißfeste Schicht und/oder die Haftschicht mit Hilfe einer physikalischen Gasphasenabscheidung, insbesondere mit einer Lichtbogenverdampfung, abgeschieden wird bzw. werden. Beschichtungen und Schichten, die mit Hilfe der physikalischen Gasphasenabscheidung (PVD) abgeschieden werden, bieten den Vorteil, dass sie härter und korrosionsbeständiger sind als Beschichtungen, die durch andere Verfahren wie z.B. die Galvanisierung aufgebracht werden. Die Anwendung der Lichtbogenverdampfung, insbesondere die gefilterte Lichtbogenabscheidung, kann die Lebensdauer dieser Schichten noch weiter verbessern.
Weitere Merkmale und Details der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen. Merkmale und Details, die im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben wurden, gelten natürlich auch im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen System und/oder dem erfindungsgemäßen Verfahren und umgekehrt, so dass bei der Offenbarung auf die einzelnen Aspekte der Erfindung immer gegenseitig Bezug genommen wird oder genommen werden kann.
Weitere Maßnahmen zur Verbesserung der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung einiger Beispiele für die Ausführung der Erfindung, die in den Abbildungen schematisch dargestellt sind. Alle Merkmale und/oder Vorteile, die sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen ergeben, einschließlich der Konstruktionsdetails, der räumlichen Anordnung und der Verfahrensschritte, können sowohl für sich genommen als auch in verschiedenen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren nur beschreibend sind und nicht dazu dienen, die Erfindung in irgendeiner Weise einzuschränken. Es zeigen schematisch:

1: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs,
2: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs einschließlich einer Haftschicht
3: Schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Werkzeugs mit zwei verschleißfesten Schichten
4: Ein Diagramm mit einer repräsentativen Sammlung von Beschichtungen, in dem der Elastizitätsmodul als Funktion der Härte dargestellt ist.
5: Ein Diagramm mit repräsentativen Beschichtungen verschiedener Dicken mit mechanischen Eigenschaften gemäß des Standes der Technik und gemäß der Erfindung, wobei die Lebensdauer des Werkzeugs in Abhängigkeit von der Schichtdicke dargestellt ist.
6: Ein Diagramm mit repräsentativen Beschichtungen mit dem Elastizitätsmodul als Funktion des Verschleißes für die Bearbeitung eines Werkstücks aus 1.3571 SUS316Ti.
7: Ein Diagramm mit repräsentativen Beschichtungen mit dem Elastizitätsmodul als Funktion des Verschleißes für die Bearbeitung eines Werkstücks aus Inconel 718.

In den 1 bis 3 sind schematische Ansichten von Beispielen eines erfindungsgemäßen Werkzeugs dargestellt. Im Folgenden zeigen die 4 bis 7 gemessene Eigenschaften von repräsentativen Werkzeugen und Beschichtungen, um die Vorteile eines erfindungsgemäßen Werkzeugsatzes zu veranschaulichen. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den vorgestellten Beispielen gezeigten Vorteile auch für andere Beschichtungen mit unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen, Schichtsystemen, Schichtdicken usw. erzielt werden können, sofern die erfindungsgemäßen Eigenschaften erhalten bleiben.
1 zeigt ein Beispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 100 zur Bearbeitung eines Werkstücks 200, bei dem die Oberfläche 110 zumindest teilweise mit einer verschleißfesten Beschichtung 120 beschichtet ist, wobei die verschleißfeste Beschichtung 120 einen Elastizitätsmodul E im Bereich zwischen 300 bis 350 GPa und außerdem eine Härte H von mehr als 30 GPa aufweist. Das Werkzeug 100 wird aus mindestens einem Schüttgut 101 hergestellt, das andere mechanische Eigenschaften als die verschleißfeste Beschichtung 120 aufweisen kann.
2 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 100, bei dem zwischen der Oberfläche 110 und der verschleißfesten Beschichtung 120 eine Haftschicht 130 aufgebracht wird. Die Haftschicht 130 verbessert die Haftung der verschleißfesten Beschichtung 120 an der Oberfläche 110 und kann eine Haftschichtdicke zwischen 10 nm und 1 µm, insbesondere zwischen 10 nm und 0,5 µm, aufweisen. Alternativ oder zusätzlich ist die Haftschichtdicke kleiner als die der verschleißfeste Beschichtung 120, vorzugsweise mindestens 3 mal. Eine dünnere Schichtdicke kann zu einer geringeren Haftung und eine dickere Dicke zu einem Verlust der Funktionalität der verschleißfesten Schicht führen. Dadurch kann der Vorteil einer verbesserten Bearbeitungsleistung erzielt werden.
3 zeigt ein weiteres Beispiel eines erfindungsgemäßen Werkzeugs 100, wobei neben einer Haftschicht 130 eine verschleißfeste Beschichtung 120 aus zwei verschleißfesten Schichten 121, 122 dargestellt ist. Jede der verschleißfesten Schichten 121, 122 hat einen Elastizitätsmodul E, das in einem Bereich zwischen 300 und 350 GPa liegt, sowie eine Härte H, die größer als 30 GPa ist. Auf diese Weise können Eigenschaften verschiedener Materialien kombiniert werden, z.B. ihre chemische Beständigkeit, was letztlich zu einer höheren Lebensdauer führt.
Die folgenden Figuren (4 bis 7) zeigen gemessene Eigenschaften eines repräsentativen Werkzeugsatzes 100 und Beschichtungen, um die Vorteile des Werkzeugs 100 gemäß der Erfindung zu veranschaulichen.
Für alle in 4 gezeigten Beschichtungen, die in den oben genannten erfinderischen Bereichen des Elastizitätsmoduls und der Härte liegen, wurden hervorragende Ergebnisse bei der Bearbeitung, insbesondere beim Schaftfräsen von Materialien, insbesondere von schwer bearbeitbaren Werkstoffen, erzielt. Die Ergebnisse waren viel besser als bei der Verwendung der Beschichtungen mit Elastizitätsmodul und Härte außerhalb der erfinderischen Bereiche.
4 zeigt die Kombination der Wertebereiche des Elastizitätsmoduls und der Härte von AlTiN-Beschichtungen, die unter Verwendung von kathodischen Lichtbogenabscheidungstechniken abgeschieden wurden, wobei für jede Beschichtungsabscheidung vier AITi-Targets als Metallmaterialquellen verwendet wurden, wobei die Targets in bekannter Weise betrieben wurden, jeweils als Kathode in einem entsprechenden Lichtbogenverdampfer, und Stickstoffgas als Reaktivgas verwendet wurde. Die gleichen Trends wurden auch bei anderen Beschichtungsmaterialien beobachtet, insbesondere bei AICrN, TiSiN und Kombinationen von Schichten, die mindestens zwei Metalle und/oder mindestens eine Nitrid- oder mindestens eine Carbonitrid- oder mindestens eine Carboxynitrid- oder mindestens eine Oxynitridschicht enthalten.
Es kann ein erfindungsgemäßes Werkzeug 100 vorgesehen werden, bei dem die verschleißfeste Beschichtung 120 aus mindestens einer TiAIN-Schicht oder mindestens einer TiSiN-Schicht oder mindestens einer AICrN-Schicht besteht. Alternativ oder zusätzlich kann die verschleißfeste Beschichtung 120 aus mindestens einer Nitrid- oder mindestens einer Carbonitrid- oder mindestens einer Carboxynitrid- oder mindestens einer Oxynitrid-Schicht bestehen. Als weitere Alternative oder zusätzlich kann die chemische Zusammensetzung von mindestens einer verschleißfesten Schicht 121, 122, die in der verschleißfesten Beschichtung 120 enthalten ist, mindestens zwei Metalle, insbesondere Aluminium und Titan, umfassen.
Für ein erfindungsgemäßes Werkzeug 100 kann vorgesehen werden, dass die chemische Zusammensetzung mindestens einer in der verschleißfesten Beschichtung 120 enthaltenen verschleißfesten Schicht 121, 122 Al_xTi_1-xN ist, wobei x einen Wert zwischen 0,5 und 0,9, besonders bevorzugt 0,66, hat. Alternativ oder zusätzlich kann die chemische Zusammensetzung von mindestens einer in der verschleißfesten Beschichtung 120 enthaltenen verschleißfesten Schicht 121, 122 mindestens Titan und Silizium, insbesondere zusätzlich Stickstoff, enthalten.
Um die unterschiedlichen Werte von Elastizitätsmodul und Härte für die Beschichtungen, wie in 4 dargestellt, zu erhalten, wurden die Beschichtungsparameter (z.B. Substrattemperatur, Vorspannung, etc.) variiert.
Alle Werte des Elastizitätsmoduls und der Härte von verschleißfesten Beschichtungen, die im Zusammenhang mit der Beschreibung der vorliegenden Erfindung verwendet wurden, wurden mit einem Fisherscope H100C gemessen. Die angewandte Belastungskraft betrug 10 mNw. Die Messungen wurden so durchgeführt, dass eine maximale Eindringtiefe von 1% der Gesamtdicke der verschleißfesten Beschichtung 120 gewährleistet ist. Für die Messungen wurden polierte Oberflächen von Stahlproben mit der jeweils zu untersuchenden Beschichtung beschichtet, wobei die Dicke der Beschichtung mindestens 2 µm betrug, um eine zuverlässige Untersuchung der mechanischen Eigenschaften sowie weiterer Beschichtungseigenschaften zu ermöglichen.
Um die erhebliche Verbesserung, die durch die vorliegende Erfindung erreicht wurde, zu zeigen, hat der Erfinder unter anderem verschiedene Aluminium-Titannitrid-(AlTiN)-Beschichtungen mittels PVD (physical vapour deposition techniques) vom Typ Lichtbogenverdampfung abgeschieden.
AlTiN wurden abgeschieden aufweisend Härtewerte von mehr als 30 GPa, aber nicht gleichzeitig Elastizitätsmodulwerte zwischen 300 GPa und 350 GPa.
Nachfolgend werden einige Beispiele der Erfindung sowie vergleichende Beispiele näher beschrieben, um die vorliegende Erfindung und die durch die vorliegende Erfindung erzielten technischen Verbesserungen besser zu erläutern. Diese Beispiele sollten nicht als eine Beschränkung der Erfindung verstanden werden, sondern nur als Ausführungsbeispiele für die vorliegende Erfindung.
Beispiel 1 - nicht-erfinderisches Beispiel:
Eine dem Stand der Technik entsprechende einschichtige AITiN-Beschichtung wurde als verschleißfeste Beschichtungauf Schaftfräswerkzeugen durch kathodische Reaktivlichtbogenverdampfung von AITi-Targets abgeschieden, wobei die Targets als Kathoden entsprechender Lichtbogenverdampfer zur Erzeugung von Dampf aus AI und Ti in Gegenwart von Stickstoffgas betrieben wurden, das als Reaktivgas zur Reaktion mit AI und Ti zur Bildung der AITiN-Beschichtung in die Beschichtungskammer eingeleitet wurde. Diese AITiN-Beschichtung wurde mit einer chemischen Zusammensetzung in Atomprozent entsprechend Al_xTi_1-xN mit x = 0,66, einem Elastizitätsmodulwert entsprechend 400 GPa und einem Härtewert entsprechend 40 GPa hergestellt. Die gleichen Trends wurden auch bei anderen Beschichtungsmaterialien beobachtet, insbesondere bei AICrN, TiSiN und Kombinationen von Schichten, die mindestens zwei Metalle und/oder mindestens eine Nitrid- oder mindestens eine Carbonitrid- oder mindestens eine Carboxynitrid- oder mindestens eine Oxynitridschicht enthalten.
Schaftfräswerkzeuge wurden gemäß diesem Beispiel 1 beschichtet, wobei die Schichtdicke des AlTiN variiert wurde, um Werkzeuge mit AlTiN-Beschichtung mit einer Schichtdicke von jeweils 1 µm, 2 µm bzw. 3 µm herzustellen. Der gleiche Trend wurde auch bei anderen Beschichtungsmaterialien beobachtet.
Beispiel 2 - erfinderisches Beispiel:
Eine einschichtige AlTiN-Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wurde als verschleißfeste Beschichtung120 auf Schaftfräswerkzeugen 100 durch kathodische Reaktivlichtbogenverdampfung von AITi-Targets abgeschieden, wobei die Targets als Kathoden entsprechender Lichtbogenverdampfer zur Erzeugung von Dampf aus AI und Ti in Gegenwart von Stickstoffgas betrieben wurden, das als Reaktivgas zur Reaktion mit AI und Ti zur Bildung der AlTiN-Beschichtung in die Beschichtungskammer eingeleitet wurde. Diese AlTiN-Beschichtung 120 wurde mit einer chemischen Zusammensetzung in Atomprozent entsprechend Al_xTi_1-xN mit x = 0,66, einem Elastizitätsmodulwert entsprechend 304 GPa und einem Härtewert entsprechend 35 GPa hergestellt. Die gleichen Trends und Vorteile gemäß der Erfindung könnten auch durch die Anwendung eines anderen Abscheidungsverfahrens, wie z.B. der physikalischen Gasphasenabscheidung, erzielt werden.
Die beiden oben genannten Beispiele 1 und 2 wurden in Form einer Monolayer-Architektur (d.h. mit nur einer Schicht) abgeschieden. Wie bereits erwähnt, ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf verschleißfeste Beschichtungen 120 in Form einer Monolayer-Architektur beschränkt, sondern umfasst auch verschleißfeste Beschichtungen 120 mit einer Multilayer-Architektur (d.h. aus zwei oder mehr aufeinander abgeschiedenen Schichten).
Die verschleißfesten Beschichtung auf Werkzeugen 100, insbesondere auf Schaftfräsern zur Bearbeitung, insbesondere zum Schaftfräsen, von Werkstoffen, insbesondere schwer bearbeitbaren Werkstoffen, weisen gemäß der vorliegenden Erfindung Elastizitätsmodul- und Härtewerte im oben genannten erfinderischen Bereich auf, d.h. 300 GPa ≤ E ≤ 350 GPa und H > 30 GPa. Wenn eine erfindungsgemäße verschleißfeste Beschichtung 120 eine oder mehrere verschleißfesten Schichten 121, 122 umfasst, kann jede der verschleißfesten Schichten 121, 122 einen Elastizitätsmodul im Bereich von 300 bis 350 GPa und eine Härte von mehr als 30 GPa aufweisen.
Zwischen der Oberfläche des Werkzeugs 110 und der verschleißfesten Beschichtung 120 kann eine Haftschicht 130 abgeschieden werden. Eine solche Haftschicht 130 kann zur Verbesserung der Haftung zwischen der zu beschichtenden Oberfläche des Werkzeugs 110 und der verschleißfesten Beschichtung 120 verwendet werden. Die Haftschicht 130 kann mit einem Elastizitätsmodul und einer Härte in einem anderen Wertebereich als die Schichten (oder die Schicht), die die verschleißfeste Beschichtung 120 bilden, vorgesehen werden.
Wenn eine Adhäsionsschicht 130 vorgesehen ist, sollte die Dicke der Adhäsionsschicht möglichst nicht mehr als 1 µm betragen. Außerdem sollte bei Verwendung einer Haftschicht 130 die Dicke der Haftschicht 130 möglichst nicht die Dicke der verschleißfesten Beschichtung 120 übersteigen.
Die erreichte Lebensdauer von Schaftfräswerkzeugen, die mit nicht erfinderischen Beschichtungen gemäß Beispiel 1 beschichtet sind, sowie die erreichte Lebensdauer von Schaftfräswerkzeugen, die mit erfinderischen Beschichtungen gemäß Beispiel 2 beschichtet sind, sind in 5 dargestellt.
Zur Erzeugung der in 5 dargestellten Ergebnisse wurden die mit verschleißfesten Beschichtungen 120 beschichteten Schaftfräser 100 mit unterschiedlichen Schichtdicken gemäß den oben beschriebenen Beispielen 1 und 2 in Schneidversuchen unter Verwendung des folgenden Satzes von Schneidversuchsparametern getestet:

- Material des Werkstücks: 1,4571 SUS316Ti
- Art von Werkzeug: Schaftfräser mit Durchmesser d = 10 mm
- Parameter für das Schneiden: Vc = 110 m/min, ft = 0,04 mm, ap= 8 mm, ae= 4 mm, feuchte Bedingungen

5 (rechts) zeigt, wie die nach dem erfinderischen Beispiel 2 hergestellten AlTiN-Schichten zu einer erhöhten Werkzeugstandzeit führen, wenn diese Beschichtungen als verschleißfeste Beschichtungen für Schaftfräswerkzeuge bei der Bearbeitung des schwer bearbeitbaren Werkstoffs 1.4571 SUS316Ti eingesetzt werden. Darüber hinaus ist zu beobachten, dass die Lebensdauer umso höher ist, je höher die verschleißfesten Beschichtungsdicken sind.
5 (links) zeigt auch, dass die nicht erfinderischen AlTiN-Beschichtungen im Gegensatz dazu nicht zu einer erhöhten Lebensdauer führen. Bei diesen nicht erfindungsgemäßen verschleißfesten Beschichtungen wirkt die Beschichtungsdicke genau umgekehrt, d.h. je höher die Dicke der verschleißfesten Beschichtungen, desto geringer die Lebensdauer.
Aus den in 5 dargestellten Ergebnissen lässt sich schließen, dass bei der Zerspanung, insbesondere bei Zerspanungsvorgängen, bei denen der Adhäsionsverschleiß dominiert (wie z.B. bei der Bearbeitung - insbesondere beim Schaftfräsen - von Edelstahl oder bei der Inconel-Bearbeitung), durch eine Erhöhung der verschleißfesten Beschichtungsdicke die Werkzeugleistung und damit die Lebensdauer erheblich gesteigert werden kann. Eine höhere verschleißfeste Beschichtungsdicke kann jedoch nur dann vorteilhaft sein, wenn die verschleißfeste Beschichtung gemäß der vorliegenden Erfindung vorgesehen ist. Mit anderen Worten, nur wenn die verschleißfeste Beschichtung 120 mit Werten von Elastizitätsmodul und Härte innerhalb der oben genannten erfinderischen Bereiche vorgesehen ist.
Der Erfinder fand heraus, dass überraschenderweise die Beschichtungseigenschaften der verschleißfesten Schicht 120 hinsichtlich z.B. der chemischen Zusammensetzung, der (poly)kristallinen Struktur und der (variablen) Textur variiert werden können, um weitere zusätzliche Vorteile zu erzielen, aber der oben beschriebene Effekt wird durch die Beibehaltung einer Kombination aus Elastizitätsmodul und Härte im erfinderischen Bereich, wie oben beschrieben und in Anspruch 1 der vorliegenden Patentanmeldung beansprucht, d.h. 300 GPa ≤ E 350 GPa und H > 30 GPa, erzielt. So lassen sich die gleichen Trends auch bei anderen Beschichtungswerkstoffen beobachten, insbesondere bei AICrN, TiSiN und Kombinationen von Schichten, die mindestens zwei Metalle und/oder mindestens eine Nitrid- oder mindestens eine Carbonitrid- oder mindestens eine Carboxynitrid- oder mindestens eine Oxynitridschicht enthalten.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die verschleißfesten Beschichtung 120 eine kristalline oder polykristalline Struktur haben. Alternativ oder zusätzlich kann die verschleißfeste Beschichtung 120 eine variable Textur und/oder eine kubische Phase aufweisen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht die verschleißfeste Beschichtung 120 aus mindestens einer Schicht, die aus AlTiN besteht oder überwiegend AlTiN enthält.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht die verschleißfeste Beschichtung 120 aus mindestens zwei verschleißfesten Schichten 121, 122, wobei eine Schicht der beiden Schichten aus AlTiN oder hauptsächlich aus AlTiN und die andere Schicht aus TiSiN oder hauptsächlich aus TiSiN besteht. Außerdem kann die verschleißfeste Beschichtung 120 zwei oder mehrere verschleißfeste Schichten 121, 122 umfassen, wobei mindestens zwei der zwei oder mehreren verschleißfesten Schichten 121, 122 aus Materialien hergestellt sind, die die gleichen Elemente und die gleiche chemische Zusammensetzung haben, sich aber in den mechanischen Eigenschaften wie Elastizitätsmodul und/oder Härte unterscheiden. Alternativ oder zusätzlich kann die verschleißfeste Beschichtung 120 zwei oder mehrere Schichten 121, 122 umfassen, wobei mindestens zwei der zwei oder mehreren verschleißfesten Schichten 121, 122 aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung besteht die verschleißfeste Beschichtung 120 aus zwei oder mehreren verschleißfesten Schichten 121, 122, die sich in mindestens einer der Materialeigenschaften aus der folgenden Gruppe unterscheiden: chemische Zusammensetzung, kristalline Struktur und Textur.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung liegt die Dicke der verschleißfesten Beschichtung zwischen 0,5 µm und 20 µm, z.B. zwischen 1 µm und 7 µm, wie in 3 dargestellt.
Gewünschte Beschichtungseigenschaften hinsichtlich der Kombination von Elastizitätsmodul und Härte gemäß der vorliegenden Erfindung können durch die Wahl der geeigneten Kombination von Beschichtungsparametern in Abhängigkeit von der Art des Beschichtungsverfahrens, das eingesetzt werden soll, erreicht werden.
Der Erfinder fand heraus, dass z.B. bei der Abscheidung von AlTiN-Beschichtungen die Wahl einer geeigneten Kombination aus Vorspannung und Substrattemperatur einen großen Einfluss auf die erreichte Kombination von Elastizitätsmodul und Härte hat. Die geeignete Kombination von Beschichtungsparametern für die Abscheidung von AlTiN-Beschichtung nach dem heutigen Stand der Technik hängt jedoch auch vom AI-Gehalt ab.
In 6 kann das Verschleißverhalten von Werkzeugen 100 beschichtet nach repräsentativen Beispielen gemäß der vorliegenden Erfindung beobachtet werden, die eine Kombination aus einer Härte von mehr als 30 GPa und einem Elastizitätsmodul, wie in 6 (vertikale Achse - Indikatorskala links) angegeben, aufweisen. Die beschichteten Werkzeuge wurden durch Bearbeitung von Edelstahl getestet. Der Verschleiß wurde anhand von Verschleißbildern nach 24 m Schnittabstand gemessen.
Für die Erzeugung der in 6 dargestellten Ergebnisse wurde folgender Satz von Schnittparametern verwendet:

- Material des Werkstücks: 1,4571 SUS316Ti
- Art von Werkzeug: Schaftfräser mit Durchmesser d=10mm
- Schnittparameter: Vc = 110 m/min, f_t = 0,04 mm, ap = 8 mm, ae = 4 mm, feuchte Bedingungen

Die erzielten Ergebnisse sind nur repräsentative Beispiele. Die gleichen Trends wurden auch bei anderen Beschichtungsmaterialien beobachtet, insbesondere bei AICrN, TiSiN und Kombinationen von Schichten, die mindestens zwei Metalle und/oder mindestens eine Nitrid- oder mindestens eine Carbonitrid- oder mindestens eine Carboxynitrid- oder mindestens eine Oxynitridschicht enthalten. Auch andere Abscheideverfahren, Werkstückmaterialien und Schichtsysteme könnten verwendet werden.
In 7 ist es möglich, das Verschleißverhalten eines repräsentativen Beispiels von gemäß der vorliegenden Erfindung beschichteten Werkzeugen zu beobachten, die eine Kombination aus einer Härte von mehr als 30 GPa und einem Elastizitätsmodul, wie in 7 (vertikale Achse - Indikatorskala links) angegeben, aufweisen. Die beschichteten Werkzeuge wurden durch Bearbeitung von Inconel getestet. Der Verschleiß wurde nach 6,8 m Schneidabstand gemessen.
Für die Erzeugung der in 7 dargestellten Ergebnisse wurde folgender Satz von Schnittparametern verwendet:

- Material des Werkstücks: Inconel 718
- Art von Werkzeug: Schaftfräser mit Durchmesser d=10mm
- Parameter für das Schneiden: Vc=50m/min, f_t=0,06mm, ap=5mm, ae=0,5mm, feuchte Bedingungen

Die erzielten Ergebnisse sind nur repräsentative Beispiele. Die gleichen Trends wurden auch bei anderen Beschichtungsmaterialien beobachtet, insbesondere bei AICrN, TiSiN und Kombinationen von Schichten, die mindestens zwei Metalle und/oder mindestens eine Nitrid- oder mindestens eine Carbonitrid- oder mindestens eine Carboxynitrid- oder mindestens eine Oxynitridschicht enthalten. Auch andere Abscheideverfahren, Werkstückmaterialien und Schichtsysteme könnten verwendet werden.
Die vorangegangene Erläuterung der Ausführungsformen beschreibt die vorliegende Erfindung ausschließlich im Rahmen von Beispielen. Selbstverständlich können einzelne Merkmale der Ausführungsbeispiele, sofern technisch sinnvoll, frei miteinander kombiniert werden, ohne den Umfang der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Claims

Werkzeug (100) zur Bearbeitung von Werkstücken (200), bestehend aus einer Oberfläche (110), die zumindest teilweise mit einer verschleißfesten Beschichtung (120) bedeckt ist, wobei die verschleißfeste Beschichtung (120) einen Elastizitätsmodul (E) aufweist, das in einem Bereich zwischen 300 und 350 GPa liegt, und ferner eine Härte (H) aufweist, die größer als 30 GPa ist.
Werkzeug (100) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) eine oder mehrere verschleißfeste Schichten (121, 122) umfasst, wobei jede der verschleißfesten Schichten (121, 122) ein Elastizitätsmodul (E) aufweist, das in einem Bereich zwischen 300 und 350 GPa liegt, und ferner eine Härte (H) aufweist, die größer als 30 GPa ist.
Werkzeug (100) gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Oberfläche (110) und der verschleißfesten Beschichtung (120) eine Haftschicht (130) aufgebracht ist, wobei die Haftschicht (130) die Haftung der verschleißfesten Beschichtung (120) an der Oberfläche (110) verbessert und eine Haftschichtdicke zwischen 10 nm und 1 µm aufweist, insbesondere wobei die Haftschichtdicke kleiner als die der verschleißfesten Beschichtung (120) ist, vorzugsweise mindestens drei mal.
Werkzeug (100) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haftschicht (130) eine Haftschichtdicke zwischen 10 nm und 0,5 µm aufweist.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) zwei oder mehr verschleißfeste Schichten (121, 122) umfasst, wobei mindestens zwei der zwei oder mehr verschleißfesten Schichten (121, 122) aus Materialien hergestellt sind, die die gleichen Elemente aufweisen, sich aber in der chemischen Zusammensetzung unterscheiden.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) zwei oder mehr verschleißfeste Schichten (121, 122) umfasst, wobei mindestens zwei der zwei oder mehr verschleißfesten Schichten (121, 122) aus Materialien hergestellt sind, die die gleichen Elemente und die gleiche chemische Zusammensetzung aufweisen, sich aber in den mechanischen Eigenschaften wie Elastizitätsmodul und/oder Härte unterscheiden.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) zwei oder mehr verschleißfeste Schichten (121, 122) umfasst, wobei mindestens zwei der zwei oder mehr verschleißfesten Schichten (121, 122) aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sind.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) mindestens eine TiAIN-Schicht oder mindestens eine TiSiN-Schicht oder mindestens eine AICrN-Schicht umfasst.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) mindestens eine Nitridschicht oder mindestens eine Carbonitridschicht oder mindestens eine Carboxynitridschicht oder mindestens eine Oxynitridschicht umfasst.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Zusammensetzung von mindestens einer verschleißfesten Schicht (121, 122), die in der verschleißfesten Beschichtung (120) enthalten ist, mindestens zwei Metalle, insbesondere Aluminium und Titan, umfasst.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Zusammensetzung von mindestens einer verschleißfesten Schicht (121, 122), die in der verschleißfesten Beschichtung (120) enthalten ist, AlxTi1-xN ist, wobei x einen Wert zwischen 0,5 und 0,9 hat.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Zusammensetzung mindestens einer in der verschleißfesten Beschichtung(120) enthaltenen verschleißfesten Schicht(121, 122) mindestens Titan und Silizium, insbesondere zusätzlich Stickstoff, umfasst.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) eine Schichtdicke von 0,5 bis 20 µm, insbesondere zwischen 1 und 7 µm aufweist.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) eine kristalline oder polykristalline Struktur aufweist.
Werkzeug (100) gemäß Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) eine variable Textur aufweist.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) mindestens eine verschleißfeste Schicht umfasst, die eine kubische Phase aufweist.
Werkzeug (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die verschleißfeste Beschichtung (120) und/oder mindestens eine verschleißfeste Schicht (121, 122) und/oder die Haftschicht (130) mit Hilfe einer physikalischen Gasphasenabscheidung, insbesondere mit einer Lichtbogenverdampfung, abgeschieden wird/werden.