Regensburg 2002 – wissenschaftliches Programm

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DS: Dünne Schichten

DS 7: c-BN I

DS 7.1: Hauptvortrag

Dienstag, 12. März 2002, 09:30–10:15, HS 31

Superharte Schichten aus kubischem Bornitrid - Herstellung, Struktur und Eigenschaften — •Klaus Bewilogua und Martin Keunecke — Fraunhofer IST, Bienroder Weg 54 E, 38108 Braunschweig

Kubisches Bornitrid (cBN) ist nach Diamant das zweithärteste aller bekannten Materialien. Hohe Härten sind vor allem im Bereich von Werkzeugbeschichtungen gefordert. Diamant ist wegen seiner großen Reaktivität mit Eisen nicht für die spanende Bearbeitung von Eisenwerkstoffen, damit von Stählen, geeignet. Eine attraktive Alternative ist das cBN. Unter diesem Gesichtspunkt begannen vor etwa 20 Jahren weltweit intensive Forschungsarbeiten zur Abscheidung von cBN-Schichten. Schichten aus kubischem Bornitrid (cBN) weisen sehr hohe Druckeigenspannungen (≥ 10 GPa) auf und sind außerdem empfindlich gegen Feuchtigkeit. Dies führt in der Regel dazu, dass Schichten mit mehr als 0,5 µm Dicke instabil sind und vom Substrat abplatzen. Am Fraunhofer IST wurde ein Sputter-Prozess für die Deposition dickerer (≥ 2 µm) cBN-Schichten entwickelt. Das Target bestand aus Borcarbid. Ein neu entwickelter Schichtaufbau, der auf einem B-C-N-Schichtsystem basiert, ermöglicht die Herstellung von langzeitstabilen dicken cBN-Schichten, allerdings bisher nur auf Siliciumsubstraten. Es wurden erfolgreich Experimente zur Übertragung des Schichtsystems auf Werkzeugsubstrate, z.B. aus Hartmetall durchgeführt. Im vorliegenden Beitrag werden Vorstellungen zur Struktur der abgeschiedenen cBN-Schichten sowie deren mechanisch-tribologische Eigenschaften diskutiert.