Synthese von Al2O3 Dünnschichten mit der HPPMS (High Power Pulsed Magnetron Sputtering) Technologie auf Hartmetallwerkzeugen für die Zerspanung hochfester Gusswerkstoffe und Titanlegierungen

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professorin Dr.-Ing. Kirsten Bobzin; Professor Dr.-Ing. Fritz Klocke
• Fachliche Zuordnung: Beschichtungs- und Oberflächentechnik
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2016
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 215997260

Die Beschichtung von Zerspanwerkzeugen hat in der Vergangenheit entscheidend zur Optimierung und Leistungssteigerung in der Zerspantechnik beitragen können. Al2O3 nimmt hierbei auf Grund einer Vielzahl an Eigenschaften, wie hohe Härte, Warmhärte, Oxidations-, Diffusions- und chemischer Be-ständigkeit eine wichtige Rolle ein.In den vorherigen Projekten „Nanokristalline γ- Al2O3 Schichten“ konnten am IOT und WZL bereits grundlegende Untersuchungen zur Abscheidung γ-kristalliner Al2O3-Dünnschichten mittels MSIP (Magnetron Sputter Ion Plating), deren Charakterisierung und Einsatzverhalten in der Zerspanung gesammelt werden. Eine Weiterentwicklung des gepulsten MSIP stellt die HPPMS Technologie dar, welche aufgrund hoher Ionisation des abgesputterten Materials einer Verbesserung der Schichtmor-phologie und -eigenschaften erreichen kann. In diesem Zusammenhang bisher wenig erforscht ist die Abscheidung von Al2O3 mittels HPPMS. Bisher ist noch unklar, welche Phasen abgeschieden werden bzw. wie die Prozessparameter die Phasenbildung beeinflussen.Neben einer genauen Prozessanalyse werden Schichten abgeschieden sowie deren Eigenschaften mit den Prozessparametern korreliert. Durch den Partner CemeCon ist eine industrienahe Schichtsynthese möglich. Die abgeschiedenen Schichten werden eingehend charakterisiert und dem WZL und Kennametal für Zerspanversuche zur Verfügung gestellt.Ziel ist es, die Erkenntnisse über die Abscheidung von Al2O3-Schichten und deren Einsatzverhalten auf industrielle Ebene zu übertragen, neue Einsatzbereiche des potentialträchtigen Schichtsystems zu erschließen und somit einen Beitrag zur Weiterentwicklung in der Zerspantechnik im Bereich hochfes-ter Gusswerkstoffe und Titanlegierungen zu leisten.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Beteiligte Institution: CemeCon AG; Kennametal Shared Services GmbH