Entwicklung von HPPMS‐Al₂O₃‐Beschichtungen für die Zerspanung von schwer zerspanbaren Werkstoffen

Abstract

Die Beschichtung von Zerspanwerkzeugen hat in der Vergangenheit entscheidend zu Verbesserungen und Leistungssteigerungen in der Zerspantechnik beitragen können. Aluminiumoxid (Al2O3) nimmt hierbei aufgrund einer Vielzahl an Eigenschaften, wie Warmhärte, Oxidations‐, Diffusions‐ und chemischer Beständigkeit eine wichtige Rolle ein. Physical Vapor Deposition (PVD) Al2O3‐Beschichtungen, die mittels medium frequency Magnetron Sputtering (mfMS) hergestellt werden, haben ihre Leistungsfähigkeit in der Zerspanung von schwer zerspanbaren Werkstoffen bereits bewiesen. Die High Power Pulsed Magnetron Sputtering (HPPMS)‐Technologie kann zu weiteren Verbesserungen der Schichtmorphologie und ‐eigenschaften aufgrund hoher Ionisation des abgesputterten Materials führen. In diesem Zusammenhang ist die Abscheidung von Al2O3 mittels HPPMS bisher wenig erforscht. Bisher ist noch unklar, welche Phasen abgeschieden werden bzw. wie die Prozessparameter die Phasenbildung beeinflussen. Ziel der Untersuchungen ist es, die Erkenntnisse über die Abscheidung von PVD‐Al2O3‐Schichten und deren Einsatzverhalten auf die industrielle Ebene mittels HPPMS zu übertragen, neue Einsatzbereiche des potenzialträchtigen Schichtsystems zu erschließen und somit einen Beitrag zur Weiterentwicklung in der Zerspantechnik von schwer zerspanbaren Werkstoffen zu leisten.

An Approach to Synthesize Thick α‐ and γ‐Al2O3 Coatings by High‐Speed Physical Vapor Deposition

“…In order to synthesize and stabilize pure crystalline alumina phases at coating temperatures T ≤ 700 °C, various approaches, such as modifications with stabilizers and use of a pulsed plasma, are found in literature. [10,11] In contrast to the numerous studies on the synthesis of PVD Al 2 O 3 at temperatures T ≤ 700 °C, only isolated studies are available that deal with the synthesis of Al 2 O 3 by means of high-temperature PVD processes T > 700 °C.…”