Fraunhofer-Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik IPK

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Charakterisierung und Auslegung der Grenzschicht PVD-beschichteter Schneidkeramiken

(Fraunhofer Verlag, 2010)
Hühns, T.

Keramische Schneidstoffe zeichnen sich durch eine hervorragende Verschleißfestigkeit und Warmhärte aus. Sie besitzen daher großes Potenzial für die spanende Bearbeitung von Gusseisenwerkstoffen im kontinuierlichen und unterbrochenen Schnitt. Diesen positiven Eigenschaften steht allerdings die geringe Bruchzähigkeit dieser Werkstoffgruppe entgegen, die zu einem spontanen Werkzeugversagen im Prozess führen kann und damit das Einsatzgebiet limitiert. Kommerzielle whiskerverstärkte Keramiken sowie Siliciumaluminiumoxinitride (SiAlONe) weisen im Vergleich zu Standardschneidstoffen wie Aluminiumoxid, Siliciumnitrid oder Mischkeramiken eine signifikant höhere Bruchzähigkeit auf und erweitern somit das Einsatzgebiet des Schneidstoffs Keramik auf hochwarmfeste Werkstoffe. Die Beschichtung keramischer Schneidstoffe erfolgt derzeit kommerziell lediglich über CVD-Prozesse. PVD-beschichtete Schneidkeramiken sind aufgrund verfahrensbedingter Restriktionen auf dem Markt nicht verfügbar. Damit kann das Potenzial der PVD-Beschichtung, die eine gezielte Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Werkstoffverbundes ermöglicht, bislang industriell nicht genutzt werden. Die vorliegende Arbeit beschreibt die erfolgreiche PVD-Beschichtung von Schneidkeramiken sowie die Charakterisierung und Auslegung der Grenzschicht zwischen Substrat und Schichtsystem.