Mikrowellenplasmagestützte Prozessentwicklung zur Herstellung von Funktionsgradientenhartmetallen für die CVD-Diamantbeschichtung

Hartmetall ist der vorherrschende Werkstoff in der zerspanenden Industrie, dessen Standvermögen durch Beschichtungen enorm gesteigert werden kann. Bei der Bearbeitung hochabrasiver Werkstoffe ist oftmals Diamant, insbesondere aufgrund seiner herausragenden Härte, anderen Beschichtungen vorzuziehen. Cobalt, das im Hartmetall das Wolframkarbid bindet, forciert jedoch durch Wechselwirkungen mit dem Beschichtungsprozess sowie dem bereits synthetisierten Diamanten, die Bildung von sp2-gebundenem Kohlenstoff. Um eine zufriedenstellende Adhäsion der Beschichtung zu gewährleisten, ist daher eine Vorbehandlung unausweichlich. In der vorliegenden Arbeit wurden auf unterschiedlichen Ansätzen basierende Lösungen erarbeitet und mit einem mikrowellenplasmagestützten Verfahren methodenübergreifend um gesetzt. Auf diese Weise konnten sämtliche Einflussfaktoren der Schichthaftung im Rahmen eines Aggregationsansatzes berücksichtigt werden. Demgemäß wird eine Stabilisierung und Strukturierung der Oberfläche durch Rekristallisation der Substratrandzone bewirkt, die Cobaltdiffusion durch eine mutmaßlich intergranular implementierte CoWO4-Diffusionsbarriere verhindert und die spezifische Adhäsion über eine Siliziumoxikarbonitridbeschichtung vermittelt. Das Ergebnis ist eine für die CVD-Diamantbeschichtung funktionsoptimierte Randzone, die dem gegenwärtig noch sehr verbreitet angewandten nasschemischen Verfahren deutlich überlegen ist.