Chemical Vapor Deposition of Titanium Nitride based Hard Coatings

Die Abscheidung von TiN mittels thermischer chemischer Gasphasenabscheidung (engl.: chemical vapor deposition; CVD) hat sich bewährt in der Zerspanungsindustrie auf Grund der ausgewogenen Kombination von Härte, Oxidationsbeständigkeit und Schichthaftung. In dieser Arbeit wurden die Eigenschaften von Titannitrid untersucht, und systematisch durch Zugabe von C, B, oder Al geändert, um entweder einphasige Ti(C,N) Schichten, zweiphasige Schichten im ternären System Ti-N-B oder metastabile Schichten im Ti-Al-N System herzustellen. Es konnte gezeigt werden, dass die mechanischen, thermischen und, letztendlich die tribologischen Eigenschaften über einen weiten Bereich durch Einstellen der Prozessbedingungen und Zugabe von Legierungselementen modifiziert werden können. Der Einfluss der Beschichtungstemperatur auf die Mikrostruktur wurde an Hand reiner TiN Schichten gezeigt. Feinkristalline, texturierte Schichten weisen eine höhere Zähigkeit, und dadurch eine verbessert Verschleißbeständigkeit auf. Die Schichteigenschaften können angepasst werden, von superharten Ti-N-B Schichten auf Grund eines hohen Anteils an TiB2, bis hin zu Ti(C,N) Niedrigreibschichten. Es wurde zum ersten Mal gezeigt, dass die Abscheidung von metastabilen Ti-Al-N Schichten mittels thermischer Gasphasenabscheidung im industriellen Maßstab möglich ist. Die Resultate bieten eine gute Basis für die Entwicklung kommerzieller kubischer (Ti,Al)N Schichten.