Diamant-Siliciumcarbid-Schichtsysteme für Zerspanungswerkzeuge

• Antragsteller: Dr.-Ing. Jan Gäbler; Professor Dr.-Ing. Eckart Uhlmann
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik
• Förderung: Förderung von 2010 bis 2018
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 186983943

Diamantdünnschichten auf WC:Co-Hartmetallwerkzeugen eignen sich aufgrund ihrer hohen Härte und Verschleißfestigkeit und ihrer geringen Adhäsionsneigung gegenüber Nichteisen-Werkstoffen hervorragend zur spanenden Bearbeitung von verstärkten Leichtmetallen, Kunststoffen und Graphit. Allerdings besitzt die Cobalt-Binderphase des Hartmetalls negative Auswirkungen auf die Schichthaftung. Hartmetall-Substrate werden daher vor der Diamantbeschichtung einer aufwändigen, ätztechnischen Vorbehandlung unterzogen, wobei die Binderphase aus der Randzone des Hartmetalls entfernt wird. Durch diese Vorbehandlung können die mechanischen Eigenschaften des Hartmetall-Werkzeugkörpers jedoch negativ beeinflusst werden. Eine vielversprechende Methode zur Erzielung einer hohen Schichthaftung bei gleichzeitiger Reduzierung des Aufwandes für die Vorbehandlung und deren negativen Einflüsse auf die mechanischen Eigenschaften des Hartmetall-Werkzeugkörpers besteht darin, Zwischenschichten aus Metallcarbiden auf das Substrat aufzubringen. Die Zwischenschicht trennt Hartmetall und Diamant und wirkt so als Diffusionsbarriere zwischen Cobalt und Diamant. Wesentlich für das Konzept der Zwischenschichten ist eine hohe Haftfestigkeit zwischen Zwischenschicht und CVD-Diamant. Diese kann z. B. durch eine gradierte SiC-Diamantschicht erreicht werden, was in diesem Vorhaben erforscht werden soll. Ein Zwischenschichtsystem mit hohen Schichthaftungen bietet das Potenzial, Hartmetallwerkzeuge mit Diamant zu beschichten, ohne die Festigkeit der Werkzeuge zu vermindern. Die Schichtsysteme werden mit Eigenspannungsmessungen, in Modell-Verschleißuntersuchungen sowie in zerspanungstechnischen Versuchen mit dem Leichtbauwerkstoff AlSi17Cu4Mg qualifiziert.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen