Characterisation and wear behaviour of TiN- and TiC(x)N(1-x)-coated cermets

Commercial cermet inserts were coated with titanium nitride and titanium carbonitride by plasma-assisted chemical vapour deposition at deposition temperatures from 500 to 700°C using a pulsed d.c. glow discharge in a hot-wall reactor. The influences of coating temperature, layer composition, structure and layer thickness on the strength of the coated materials as well as microhardness, adhesive strength and wear behaviour of the layers are investigated. The performance of the coated cermets is compared with the uncoated substrate, other commercial coated and uncoated cermet grades and coated hardmetals in continuous turning of carbon steel C60N and grey cast iron GGL25 at different cutting conditions.

Handelsübliche Cermet-Schneidplatten (TCN 27 und TCN 54) wurden mit Titannitrid (TiN) und Titancarbonitrid (TiC(x)N(1-x) durch plasmaaktivierte CVD bei 500-700 Grad C beschichtet. Die Abscheidungstemperatur zeigte einen starken Einfluß auf auf die Härte, Adhäsionsfestigkeit, Verschleißfestigkeit, Biegebruchfestigkeit und die Schneidfestigkeit der Schichten. Die kritische Last bei der Ritzhärteprüfung erreichte bei den Proben mit Beschichtungstemperaturen > = 600 Grad C ähnliche Werte wie bei den mit der CVD beschichteten Hartmetallen. Der Festigkeitsabfall wird eher durch metallurgische Veränderungen im Innern des Substrates als durch die harte und spröde Schicht hervorgerufen. Mit Cermet-Schneidplatten, die bei Temperaturen zwischen 600 und 700 Grad C mit TiN und Ti(x)N(y) beschichtet worden waren, wurden Schneidtests an Stahl C60N und Grauguß GGL25 durchgeführt. Die PA-CVD-Beschichtung führte im allgemeinen zur Verbesserung des Schneidverhaltens. Sowohl beim Schneiden von Stahl als auch von Grauguß führte die höhere Substrattemperatur bei der Beschichtung der Cermets zu besseren Ergebnis bezüglich der Werkzeuglebensdauer. Auch zeigte die Schichtdicke einen deutlichen Einfluß auf die Lebensdauer. Jedoch hängt der Einfluß der Beschichtung auf die Betriebsdauer wesentlich von den Schneidbedingungen ab.