Triboaktive Beschichtungen aus CrAlVN und CrAlMoN für den Einsatz in der Drehbearbeitung von TiAl6V4

TiAl6V4 ermöglicht im Einsatz eine erhebliche Leistungssteigerung in diversen Industriezweigen. Die spanende Bearbeitung dieser Legierung stellt jedoch aufgrund ihrer Eigenschaften eine erhebliche Herausforderung dar. Diese führen zu hohen Temperaturen, mechanischen Belastungen sowie selbsterregten Schwingungen an der Werkzeugschneide. Infolge der hohen Belastungen treten schnell fortschreitender Werkzeugverschleiß und ein frühzeitiges Werkzeugversagen auf. Derzeit werden für das Drehen von TiAl6V4 in der Regel unbeschichtete Hartmetallwerkzeuge verwendet. Triboaktive Beschichtungen, hergestellt mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (PVD), wie CrAlN+X (X = V, Mo), stellen jedoch einen vielversprechenden Ansatz zur Erhöhung der Zerspanleistung dar. Zu diesem Zweck ist es entscheidend, dass die Beschichtung die Fähigkeit besitzt, schmierende Oxidphasen zu bilden. Diese Oxidphasen tragen zu einer Verringerung der thermischen und mechanischen Belastungen im Kontakt zwischen Schneide und Werkstück bei. Vor diesem Hintergrund wurden in der vorliegenden Arbeit die Schichtsysteme CrAlVN sowie CrAlMoN hinsichtlich ihres Potentials zur Bildung selbstschmierender Oxidphasen untersucht. Dies geschah zum einen in Modellversuchen mittels Pin-on-Disc-Tribometer, zum anderen in der Drehbearbeitung von TiAl6V4. Es konnte für beide Schichtsysteme die Bildung selbstschmierender Oxidphasen nachgewiesen werden. Im Falle von CrAlMoN trat diese Bildung bereits bei geringeren Kontakttemperaturen auf, was für die Zerspanung von TiAl6V4 vorteilhaft ist. Auf Basis eines CrAlMoN-Prozesses wurde darüber hinaus die Auswirkung einer prozessseitigen Anpassung zur Erhöhung des Anteils des Hochleistungsimpuls Magnetron Sputtern auf das Einsatzverhalten in der Zerspanung von TiAl6V4 untersucht.