Werkzeughersteller Mapal verfügt über die Technologien, um Wendeschneidplatten und Vollhartmetallwerkzeuge mittels PVD- oder CVD-Verfahren zu beschichten. Die Auswahl des Verfahrens richtet sich nach den jeweiligen Anwendungsparametern. Für die Trockenbearbeitung und hohe Schnittgeschwindigkeiten wird in der Regel CVD gewählt, bei instabilen Bearbeitungssituationen oder schwierigen Zerspanungsbedingungen kommen die zäheren PVD-Schichten zum Einsatz.
Kommt es beim Bearbeiten von Werkstoffen vermehrt zu adhäsiven Verschleißvorgängen, ist der Einsatz von diamantähnlichen Kohlenstoffschichten (DLC) sinnvoll. Sie werden ebenfalls mit PVD oder einem plasmaunterstützten CVD-Verfahren abgeschieden und von einer Mischung aus sp2-hybridisierten Kohlenstoffatombindungen (Graphit) und solchen mit sp3-Hybridisierung (Diamant) gebildet. Das Mischungsverhältnis bestimmt dabei die physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Schichten.
Zum Fräsen oder Bohren stark abrasiver Materialien sind reine Diamantschichten erforderlich. Das bei Mapal eingesetzte Verfahren zur Synthese von Diamantschichten ist eine Abwandlung des rein thermischen CVD und nennt sich Hot‐Filament‐CVD, kurz HF-CVD. Für die Beschichtung von Schaftwerkzeugen sind herkömmliche CVD-Schichten ungeeignet, weil es aufgrund der Werkzeuglängen und der hohen Beschichtungstemperaturen meist zu einem Längenverzug kommt. Bei HF-CVD erhitzen Drähte aus Refraktärmetallen ein Gemisch aus Wasserstoff und Methan auf bis zu 2.500 Grad. Dabei bilden sich sehr reaktive Methylradikale, die sich nach und nach auf der bekeimten Hartmetalloberfläche als Diamantschicht abscheiden.
Mapal hat sich in den vergangenen Jahren intensiv mit dem Diamantbeschichtungsprozesses beschäftigt und kann nun die komplette Werkzeugauslegung von der passenden Geometrie über die Wahl des geeigneten Hartmetalls bis zur idealen Beschichtung aus einer Hand liefern. Damit können Werkzeuge noch gezielter auf die Anforderungen der Kunden hin ausgelegt werden.
Da der Beschichtungsprozess über eine chemische Reaktion in Kombination mit einer mechanischen Verklemmung funktioniert, sind bei der Vorbehandlung das definierte Ätzen der Hartmetalloberfläche und eine Bekeimung wichtig. Weil sich dafür nicht jedes Hartmetall eignet, evaluieren die Aalener passende Substrate. Ob bei der Beschichtung feinkörnige mikrokristalline oder nanokristalline Schichten entstehen, wird über Temperatur, Druck und Fluss der jeweiligen Reaktivgase während des Prozesses gesteuert. Obwohl theoretisch Schichtdicken bis 50 µm möglich sind, beschränkt sich Mapal derzeit Fürs Beschichten seiner Werkzeuge auf den Bereich zwischen 3 und 15 µm, abhängig der jeweiligen Anwendung. (mw)
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