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WO2018162321A1 - Cutting element for a machining tool and method for producing such a cutting element - Google Patents

Cutting element for a machining tool and method for producing such a cutting element Download PDF

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Publication number
WO2018162321A1
WO2018162321A1 PCT/EP2018/055057 EP2018055057W WO2018162321A1 WO 2018162321 A1 WO2018162321 A1 WO 2018162321A1 EP 2018055057 W EP2018055057 W EP 2018055057W WO 2018162321 A1 WO2018162321 A1 WO 2018162321A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
diamond
layer
base body
cutting element
cobalt
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/055057
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Peter Kopton
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Audi AG
Original Assignee
Audi AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Audi AG filed Critical Audi AG
Publication of WO2018162321A1 publication Critical patent/WO2018162321A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C26/00Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/02Pretreatment of the material to be coated
    • C23C16/0227Pretreatment of the material to be coated by cleaning or etching
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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    • C23C16/04Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C16/045Coating cavities or hollow spaces, e.g. interior of tubes; Infiltration of porous substrates
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C16/26Deposition of carbon only
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    • B22F3/00Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the manner of compacting or sintering; Apparatus specially adapted therefor ; Presses and furnaces
    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/241Chemical after-treatment on the surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
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    • B22F2003/241Chemical after-treatment on the surface
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    • B22F3/24After-treatment of workpieces or articles
    • B22F2003/241Chemical after-treatment on the surface
    • B22F2003/244Leaching

Definitions

  • the invention relates to a cutting element for a chip processing tool according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such a cutting element according to claim 6.
  • Cutting elements are used in the milling of non-ferrous
  • Such PCD cutting elements have a sintered base body, in which a synthetically produced, extremely hard mass of diamond particles with random orientation in a metal matrix (hereinafter also called metallic binder) is embedded.
  • a metallic binder cobalt or a cobalt alloy is exemplified.
  • the grain size of the embedded in the metal matrix diamond grains can be exemplified in the ⁇ - range, approximately between 2 ⁇ to 100 ⁇ , lie.
  • a metal-graphite mixture is subjected to a very high process pressure as well as a high process temperature, forming a porous diamond network in which the diamond grains are relative to their grain size
  • Binder matrix gives the cutting element the required toughness.
  • the service life of a PCD cutting element depends on the material strength of the workpieces to be machined. With high material strength, the service life is correspondingly greatly reduced. From DE 10 2014 210 371 A1 discloses a cutting tool is known, the substrate surface not of PCD diamonds, but from
  • Carbide-based hard material particles which are embedded in a cobalt-containing binder matrix.
  • a diamond layer is applied. It has been shown that between the
  • Graphite layer can arise. In the machining process, this acts as a predetermined breaking point at which the diamond layer can chip off, which leads to a reduced service life.
  • the object of the invention is a cutting element for a
  • PCD polycrystalline diamond
  • the invention is based on the finding that in the milling of an aluminum workpiece by means of PCD cutting elements, a chemical affinity of cobalt, which is contained in the metal matrix, to the aluminum is present. This means that at a correspondingly high cutting temperature, cobalt diffuses out of the PCD cutting element into the aluminum material.
  • the chemical affinity increases with increasing cutting temperature. This reaction increases the friction between chip and cutting edge. The cutting edge is therefore exposed to increased mechanical stress, which requires increased cutting edge strength.
  • the removal of the metallic binder phase leads in addition to a Strength reduction of the cutting edge, due to the exposure of the porosity of the PCD structure. With increasing strength of the too
  • Claim 1 the sintered body to increase the Schneidelement- wear resistance on a layer structure with at least one cobalt-free or binder-free diamond layer of diamond grains, which covers the sintered body at least in the region of the cutting edge closed area.
  • a direct contact of the metallic binder with a material to be processed is thus avoided in the cutting process. Diffusion of the metallic binder from the cutting element into the material to be processed (due to chemical affinity) is therefore prevented, whereby the service life of the tool is substantially increased compared to the prior art.
  • Such a material order "diamond on diamond” has in comparison to the above prior art (that is, material deposition diamond on
  • Diamond layer and the substrate can be prevented. Rather, the material order "diamond on diamond” behaves like a consistent one material of the same material, whereby an extremely high adhesion of the diamond layer, without the risk of chipping, is achieved.
  • the diamond grains applied in the application step show a high tendency to completely fill in the remaining free spaces of the diamond pore structure, which further increases the layer adhesion strength. Furthermore, a substantially completely uniform layer thickness of
  • Diamond layer achieved, which reduces the extent of post-processing.
  • Compressive residual stress of the diamond layer which also has a positive effect on the layer adhesion.
  • the low compressive residual stress enables a significantly increased layer thickness of the diamond layer compared to the prior art, without the risk of chipping.
  • the penetration of the diamond layer into the pores between the PCD diamond grains leads to a multiplication of the diamond grain boundaries, which leads to a significant increase in strength.
  • the average grain size of the diamond bodies in the sintered base body is considerably larger than the grain size of the diamond grains in the sintered body Diamond layer.
  • the diamond pore structure of the sintered body in this case is composed of diamond coarse grains, while in the
  • the diamond layer is composed of diamond fine grains whose
  • average grain size in the lower ⁇ range or especially even in the nm range can be.
  • average grain size of the diamond coarse grains in the ⁇ range can be average grain size in the lower ⁇ range or especially even in the nm range.
  • Layer structure of the sintered body additionally has a binder-free (that is, cobalt-free) intermediate layer which is disposed between the base body and the outer diamond layer.
  • a binder-free (that is, cobalt-free) intermediate layer which is disposed between the base body and the outer diamond layer.
  • the diamond bodies of the sintered base body form the already mentioned diamond pore structure whose interstices are filled with the metallic binder.
  • the method for producing a cutting element can be carried out as follows: For example, in a sintering process step known from the prior art, a sintered base body can be produced in which diamond grains are embedded in the metallic binder. It is important that a sufficient number of diamond-diamond grain boundaries are formed in the sintering process, so that after the Wegforden the metallic binder (that is, the binder / filler phase) is still a certain strength of the remaining PCD composite exists.
  • an etching step can take place in which the metallic binder is removed from the near-surface region of the base body to form a near-surface open pore structure in the sintered base body.
  • Diamond layer is applied in particular by a chemical vapor deposition (CVD) on the sintered body.
  • CVD chemical vapor deposition
  • the applied diamond grains are first infiltrated as filler in the near-surface open pore structure of the sintered body, whereby the intermediate layer is formed.
  • the applied diamond grains build up the outer diamond layer.
  • the application of the intermediate layer and the diamond layer may optionally be carried out a post-processing step in which, for example, by a grinding process material is removed to a final dimension of the cutting element.
  • a post-processing step in which, for example, by a grinding process material is removed to a final dimension of the cutting element.
  • Diamond layer is preferably dimensioned such that the in
  • Layer thickness of the outer diamond layer is.
  • FIG. 1 shows a side view of a milling tool
  • Figure 2 is a greatly enlarged sectional view through a
  • Figures 3 to 6 are views corresponding to the figure 2, the
  • a milling tool 1 is shown by way of example, the
  • the milling tool 1 has
  • Milling tool 1 formed with end cutting, which are facing the workpiece surface 3.
  • the milling tool 1 is driven with a rotational movement R about the tool axis W.
  • the milling tool 1 is driven with a feed movement V (FIG. 1) transversely to the tool axis W and along the workpiece surface 3. In this way, the milling tool 1 cuts the material mainly with the peripheral blades 7, while the end cutting scrape only the machined workpiece surface 9.
  • FIG. 2 shows the material structure of one of the cutting elements 5, specifically along the sectional plane A-A from FIG. 1. Accordingly, the cutting element 5 a leading in the direction of rotation R of the milling tool 1 rake face 9 and a trailing in the tool rotation R free space 1 1, which at a cutting edge 13 of
  • Peripheral cutting 7 converge.
  • the cutting element 5 formed of a sintered base body 15, are embedded in the diamond coarse grains 17 in a metallic, cobalt-containing binder 19.
  • the diamond coarse grains 17 are in point contact with each other, thereby forming a porous diamond network (hereinafter also diamond pore structure) in which the diamond grains are chemically bonded by sintering necks small in area relative to their grain size.
  • the porous diamond network hereinafter also diamond pore structure
  • a double layer structure 20 ( Figure 2) is applied, which consists of a cobalt-free or binder-free outer
  • Diamond layer 21 and an intermediate layer 23 which is disposed between the outer diamond layer 21 and the sintered base body 15.
  • the diamond layer 21 has a layer thickness S3 in FIG. 2, which includes the sintered base body 15 and the intermediate layer 23
  • the diamond layer 21 is formed of fine diamond grains 25 whose average grain size is much smaller than the average grain size of the diamond coarse grains 17 in the sintered base body 15.
  • the binder-free (that is cobalt-free) intermediate layer 23 is in view of an increased adhesive strength of the diamond layer 21 and for a
  • the base body 15 Increasing the strength of the PCD composite (that is, the base body 15) provided.
  • the diamond pore structure in the near-surface region of the sintered base body 15 is no longer filled with the metallic binder 19, but rather is replaced by the diamond fine grains 25 of the diamond layer 21.
  • the diamond Fine grains 25 of the diamond layer 21 are therefore infiltrated as Feedbackmate al in the near-surface diamond pore structure of the sintered body 15.
  • Sintering process forms a metal-graphite mixture, which is exposed to a very high process pressure and a very high process temperature.
  • the diamond pore structure is formed with the diamond coarse grains 17, which are completely embedded in the metallic binder 19.
  • an etching step takes place.
  • Base 15 formed by the metallic binder 19 is etched away from a near-surface region of the sintered body 15.
  • the open diamond pore structure 27 has a layer thickness s1 in FIG.
  • WO 2004/031437 A1 discloses such an etching step (in order to produce a sufficient layer adhesion of the diamond layer to hard metal). From DE 195 22 371 A1 it is likewise known to provide a cobalt-selective etching step with subsequent cleaning of the etched substrate surface prior to the application of a diamond layer. In the same way, a method for diamond coating of a cemented carbide substrate is known from US 6 096 377 A1, in which a
  • Cobalt selective etching step is used. From WO 2004/031437 A1, moreover, a chemical etching step is known in which the metallic binder, in particular the cobalt contained therein, is removed. This is followed by an application step ( Figure 5), in which the sintered
  • Base body 15 with the binder-free, that is cobalt-free diamond layer 21 is coated.
  • the application step is carried out by depositing a polycrystalline diamond film by chemical vapor deposition (CVD).
  • CVD chemical vapor deposition
  • Such a method is known, for example, from US Pat. No. 5,082,359 A.
  • WO 98/35071 A1 likewise discloses depositing a polycrystalline diamond film on a cemented carbide substrate made of a tungsten carbide embedded in a cobalt matrix (WO 2004/031437 A1).
  • the application step according to FIG. 5 is carried out in two stages: First, the diamond fine grains 25 are infiltrated as filling material into the open pore structure 27 of the sintered base body 15, whereby the intermediate layer 23 is formed. In the further course of the CVD application, the diamond layer 21 is then built up with a layer thickness S2 by the diamond fine grains 25.
  • Post-processing step carried out in which a material removal ⁇ takes place in a grinding process in order to produce the cutting element 5 to a final dimension.
  • the material removal ⁇ is smaller in FIG. 6 than the layer thickness S3 of the diamond layer 21. In this way, it is ensured that a residual layer thickness S3 of the diamond layer 21 remains even after the finishing, in order to reliably prevent a diffusion of cobalt into the aluminum material of the workpiece 3.
  • an adhesive preferably sub- ⁇ crystalline diamond layer 21 on the PCD cutting element
  • the layer thickness of the diamond layer 21 can be, for example, 7 ⁇ m, a perfect layer connection being achieved without the risk of spalling. Due to the material identity between the diamond layer 21 and the diamond pore structure in the intermediate layer 23 and in the sintered base body 15 results in the diamond layer 21 an extremely low compressive residual stress, whereby the diamond layer 21 can be applied significantly thicker than in a comparable sintered body made of hard metal without this being critical for the stability of the cutting edge.

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Abstract

The invention relates to a cutting element for a machining tool, in particular a milling tool (1), which has at least one chip-removing cutting edge (13), wherein the cutting element (5) has a sintered base body (15), in which diamond grains (17) are embedded in a metallic binder (19), in particular made of cobalt or a cobalt alloy. According to the invention, the sintered base body (15) has a layered structure (20) with at least a cobalt-free or binder-free outer diamond layer (21) of diamond grains (25), which covers the base body (15) with a closed surface at least in the region of the cutting edge (13).

Description

Schneidelement für ein Spanbearbeitungswerkzeug sowie Verfahren zur Herstellung eines solchen Schneidelementes  Cutting element for a chip processing tool and method for producing such a cutting element

Die Erfindung betrifft ein Schneidelement für ein Spanbearbeitungswerkzeug nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Schneidelementes nach dem Patentanspruch 6. The invention relates to a cutting element for a chip processing tool according to the preamble of claim 1 and to a method for producing such a cutting element according to claim 6.

Aus PKD (polykristalliner Diamant) hergestellte Schneidplatten oder Made of PCD (polycrystalline diamond) inserts or

Schneidelemente werden bei der Fräsbearbeitung von Nichteisen-Cutting elements are used in the milling of non-ferrous

Werkstücken, insbesondere aus Aluminiumlegierungen, verwendet. Derartige PKD-Schneidelemente weisen einen gesinterten Grundkörper auf, bei dem eine synthetisch hergestellte, extrem harte Masse von Diamantpartikeln mit Zufallsorientierung in einer Metallmatrix (nachfolgend auch metallischer Binder genannt) eingebettet ist. Als metallischer Binder wird beispielhaft Kobalt oder eine Kobaltlegierung verwendet. Die Korngröße der in der Metallmatrix eingebetteten Diamantkörner kann exemplarisch im μιτι- Bereich, etwa zwischen 2 μιτι bis 100 μιτι, liegen. Im Sinterprozess wird ein Metall-Graphit-Gemisch einem sehr hohen Prozessdruck sowie einer hohen Prozesstemperatur ausgesetzt, wodurch sich ein poröses Diamantnetzwerk bildet, bei dem die Diamantkörner durch relativ zu ihrer Korngröße Workpieces, in particular made of aluminum alloys used. Such PCD cutting elements have a sintered base body, in which a synthetically produced, extremely hard mass of diamond particles with random orientation in a metal matrix (hereinafter also called metallic binder) is embedded. As a metallic binder, cobalt or a cobalt alloy is exemplified. The grain size of the embedded in the metal matrix diamond grains can be exemplified in the μιτι- range, approximately between 2 μιτι to 100 μιτι, lie. In the sintering process, a metal-graphite mixture is subjected to a very high process pressure as well as a high process temperature, forming a porous diamond network in which the diamond grains are relative to their grain size

kleinflächige Sinterhälse chemisch gebunden sind. Die verbliebenen Poren sind mit dem metallischen Binder gefüllt. Die Diamantkörner bewirken eine gesteigerte Härte des Schneidelementes, während die kobalthaltige small-area sintered necks are chemically bound. The remaining pores are filled with the metallic binder. The diamond grains cause an increased hardness of the cutting element, while the cobalt-containing

Bindermatrix dem Schneidelement die erforderliche Zähigkeit verleiht. Binder matrix gives the cutting element the required toughness.

Die Standzeit eines PKD-Schneidelements hängt von der Material-Festigkeit der zu bearbeitenden Werkstücke ab. Bei hoher Material-Festigkeit ist die Standzeit entsprechend stark reduziert. Aus der DE 10 2014 210 371 A1 ist ein spanabhebendes Werkzeug bekannt, das eine Substratoberfläche nicht aus PKD-Diamanten, sondern aus The service life of a PCD cutting element depends on the material strength of the workpieces to be machined. With high material strength, the service life is correspondingly greatly reduced. From DE 10 2014 210 371 A1 discloses a cutting tool is known, the substrate surface not of PCD diamonds, but from

Hartstoffpartikeln auf Carbid-Basis aufweist, die in einer kobalthaltigen Bindermatrix eingebettet sind. Unmittelbar auf der Substratoberfläche ist eine Diamantschicht aufgetragen. Es hat sich gezeigt, dass zwischen der Carbide-based hard material particles, which are embedded in a cobalt-containing binder matrix. Immediately on the substrate surface, a diamond layer is applied. It has been shown that between the

Diamantschicht und den Hartstoffpartikeln auf Carbid-Basis eine Diamond layer and the carbide-based hard material particles one

Graphitschicht entstehen kann. Diese wirkt im Zerspanungsprozess als Sollbruchstelle, an der die Diamantschicht abplatzen kann, was zu einer reduzierten Standzeit führt. Graphite layer can arise. In the machining process, this acts as a predetermined breaking point at which the diamond layer can chip off, which leads to a reduced service life.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Schneidelement für ein The object of the invention is a cutting element for a

Spanbearbeitungswerkzeug bereitzustellen, das aus einem polykristallinen Diamant (PKD) aufgebaut ist und dessen Standzeiten speziell bei der Bearbeitung von NE-Metallen, insbesondere Aluminiumwerkstoffen, in einfacher Weise erhöht ist. To provide chip machining tool, which is composed of a polycrystalline diamond (PCD) and its life, especially in the processing of non-ferrous metals, especially aluminum materials, increased in a simple manner.

Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Patentanspruches 1 oder 6 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen offenbart. The object is solved by the features of claim 1 or 6. Preferred embodiments of the invention are disclosed in the subclaims.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei der Fräsbearbeitung eines Aluminium-Werkstückes mittels PKD-Schneidelementen eine chemische Affinität von Kobalt, das in der Metallmatrix enthalten ist, zum Aluminium vorliegt. Das heißt dass bei entsprechend hoher Zerspanungstemperatur Kobalt aus dem PKD-Schneidelement in den Aluminiumwerkstoff diffundiert. Die chemische Affinität steigt bei zunehmender Zerspanungstemperatur. Diese Reaktion erhöht die Reibung zwischen Span und Schneidkante. Die Schneidkante ist daher einer erhöhten mechanischen Belastung ausgesetzt, was eine erhöhte Schneidkanten-Festigkeit erforderlich macht. Der Abtrag der metallischen Binderphase führt jedoch zusätzlich zu einer Festigkeitsminderung der Schneidkante, und zwar aufgrund der Freilegung der Porosität der PKD-Struktur. Bei steigender Festigkeit des zu The invention is based on the finding that in the milling of an aluminum workpiece by means of PCD cutting elements, a chemical affinity of cobalt, which is contained in the metal matrix, to the aluminum is present. This means that at a correspondingly high cutting temperature, cobalt diffuses out of the PCD cutting element into the aluminum material. The chemical affinity increases with increasing cutting temperature. This reaction increases the friction between chip and cutting edge. The cutting edge is therefore exposed to increased mechanical stress, which requires increased cutting edge strength. The removal of the metallic binder phase, however, leads in addition to a Strength reduction of the cutting edge, due to the exposure of the porosity of the PCD structure. With increasing strength of the too

bearbeitenden Werkstoffs steigt also die Neigung zu Kantenbrüchen am Werkzeug. machined material thus increases the tendency for edge fractures on the tool.

Vor diesem Hintergrund weist gemäß dem kennzeichnenden Teil des Against this background, according to the characterizing part of

Anspruches 1 der gesinterte Grundkörper zur Erhöhung der Schneidelement- Verschleißfestigkeit einen Schichtaufbau mit zumindest einer kobaltfreien oder binderfreien Diamantschicht aus Diamantkörnern auf, die zumindest im Bereich der Schneidkante den gesinterten Grundkörper geschlossenflächig überdeckt. Mit Hilfe der Diamantschicht wird somit im Zerspanungsprozess ein direkter Kontakt des metallischen Binders mit einem zu bearbeitenden Werkstoff vermieden. Ein Diffundieren des metallischen Binders aus dem Schneidelement in den zu bearbeitenden Werkstoff (aufgrund chemischer Affinität) wird daher verhindert, wodurch die Standzeit des Werkzeugs im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich erhöht ist. Claim 1, the sintered body to increase the Schneidelement- wear resistance on a layer structure with at least one cobalt-free or binder-free diamond layer of diamond grains, which covers the sintered body at least in the region of the cutting edge closed area. With the aid of the diamond layer, a direct contact of the metallic binder with a material to be processed is thus avoided in the cutting process. Diffusion of the metallic binder from the cutting element into the material to be processed (due to chemical affinity) is therefore prevented, whereby the service life of the tool is substantially increased compared to the prior art.

Erfindungsgemäß wird somit in völliger Abkehr zur bisherigen Lehrmeinung ein völlig neuer Lösungsweg beschritten, bei dem unmittelbar„Diamant auf Diamant" aufgetragen wird, das heißt die Diamant-Porenstruktur des gesinterten Schneidelement-Grundkörpers in einem zusätzlichen According to the invention, a completely new approach is thus taken in complete departure from the previous doctrine, in which "diamond on diamond" is applied directly, that is the diamond pore structure of the sintered cutting element main body in an additional

Applikationsschritt nochmals mit Diamantkörner beaufschlagt wird. Application step is applied again with diamond grains.

Ein solcher Materialauftrag„Diamant auf Diamant" hat im Vergleich zum obigen Stand der Technik (das heißt Materialauftrag Diamant auf Such a material order "diamond on diamond" has in comparison to the above prior art (that is, material deposition diamond on

Hartstoffpartikel-Substrat auf Carbid-Basis) entscheidende Vorteile: Hard material particle substrate on a carbide basis) decisive advantages:

So kann erfindungsgemäß eine Graphitschicht-Bildung zwischen der Thus, according to the invention, a graphite layer formation between the

Diamantschicht und dem Substrat verhindert werden. Vielmehr verhält sich der Materialauftrag„Diamant auf Diamant" wie ein durchgängig materialeinheitlicher Werkstoff, wodurch eine äußerst hohe Haftfestigkeit der Diamantschicht, ohne Gefahr von Abplatzern, erzielt wird. Diamond layer and the substrate can be prevented. Rather, the material order "diamond on diamond" behaves like a consistent one material of the same material, whereby an extremely high adhesion of the diamond layer, without the risk of chipping, is achieved.

Zudem zeigen die im Applikationsschritt aufgetragenen Diamantkörner eine hohe Neigung, noch freie Zwischenräume der Diamant-Porenstruktur komplett auszufüllen, was die Schichthaftfestigkeit weiter erhöht. Ferner wird eine im Wesentlichen komplett gleichmäßige Schichtdicke der In addition, the diamond grains applied in the application step show a high tendency to completely fill in the remaining free spaces of the diamond pore structure, which further increases the layer adhesion strength. Furthermore, a substantially completely uniform layer thickness of

Diamantschicht erzielt, wodurch sich das Ausmaß der Nachbearbeitung reduziert. Diamond layer achieved, which reduces the extent of post-processing.

Darüber hinaus resultiert der Materialauftrag„Diamant auf Diamant" in einer - im Vergleich zum Stand der Technik - äußerst geringen In addition, the material application "diamond on diamond" results in a - compared to the prior art - extremely low

Druckeigenspannung der Diamantschicht, was sich ebenfalls positiv auf die Schichthaftfestigkeit auswirkt. Die geringe Druckeigenspannung ermöglicht eine im Vergleich zum Stand der Technik deutlich erhöhte Schichtdicke der Diamantschicht, und zwar ohne die Gefahr von Abplatzern. Zudem führt das Eindringen der Diamantschicht in die Poren zwischen den PKD- Diamantkörnern zu einer Vervielfachung der Diamant-Korngrenzen, was zu einer deutlichen Festigkeitssteigerung führt. Compressive residual stress of the diamond layer, which also has a positive effect on the layer adhesion. The low compressive residual stress enables a significantly increased layer thickness of the diamond layer compared to the prior art, without the risk of chipping. In addition, the penetration of the diamond layer into the pores between the PCD diamond grains leads to a multiplication of the diamond grain boundaries, which leads to a significant increase in strength.

Nachfolgend sind weitere Aspekte der Erfindung beschrieben: So ist in einer technischen Umsetzung das Diamantmaterial der Diamantschicht Further aspects of the invention are described below: Thus, in a technical implementation, the diamond material of the diamond layer

materialidentisch mit dem Diamantmaterial des gesinterten Grundkörpers. Auf diese Weise wird Schichthaftung der Diamantschicht auf dem gesinterten Grundkörper verbessert. material identical to the diamond material of the sintered body. In this way, layer adhesion of the diamond layer on the sintered base body is improved.

Zur weiteren Steigerung der Schichthaftung sowie zur Ausbildung einer möglichst geschlossenflächigen Beschichtung ist es bevorzugt, wenn die durchschnittliche Korngröße der Diamantkörper im gesinterten Grundkörper beträchtlich größer ist als die Korngröße der Diamantkörner in der Diamantschicht. Die Diamant-Porenstruktur des gesinterten Körpers ist in diesem Fall aus Diamant-Grobkörnern aufgebaut, während im To further increase the layer adhesion and to form a coating which is as close as possible to the surface, it is preferred if the average grain size of the diamond bodies in the sintered base body is considerably larger than the grain size of the diamond grains in the sintered body Diamond layer. The diamond pore structure of the sintered body in this case is composed of diamond coarse grains, while in the

Applikationsschritt Diamant-Feinkörner aufgetragen werden. Entsprechend ist die Diamantschicht aus Diamant-Feinkörnern aufgebaut, deren Application step diamond fine grains are applied. Accordingly, the diamond layer is composed of diamond fine grains whose

durchschnittliche Korngröße im unteren μηη-Bereich oder insbesondere sogar im nm-Bereich liegen kann. Demgegenüber kann die durchschnittliche Korngröße der Diamant-Grobkörner im μηη-Bereich liegen. average grain size in the lower μηη range or especially even in the nm range can be. In contrast, the average grain size of the diamond coarse grains in the μηη range.

Zur weiteren Steigerung der Haftfestigkeit ist es bevorzugt, wenn der To further increase the adhesive strength, it is preferred if the

Schichtaufbau des gesinterten Grundkörpers zusätzlich eine binderfreie (das heißt kobaltfreie) Zwischenschicht aufweist, die zwischen dem Grundkörper und der äußeren Diamantschicht angeordnet ist. Layer structure of the sintered body additionally has a binder-free (that is, cobalt-free) intermediate layer which is disposed between the base body and the outer diamond layer.

Die Diamantkörper des gesinterten Grundkörpers bilden die bereits erwähnte Diamant-Porenstruktur, deren Zwischenräume mit dem metallischen Binder ausgefüllt sind. Im Hinblick auf eine einfache Ausbildung der oben erwähnten Zwischenschicht ist es bevorzugt, wenn im oberflächennahen Bereich der Diamant-Porenstruktur der metallische Binder durch ein Füllmaterial ersetzt ist, um eine weitere zusätzliche Trennung zwischen dem metallischen Binder und dem zu bearbeitenden Werkstoff zu erzielen. Im Hinblick auf eine einfache Herstellung der Zwischenschicht ist es bevorzugt, wenn das The diamond bodies of the sintered base body form the already mentioned diamond pore structure whose interstices are filled with the metallic binder. In view of a simple formation of the above-mentioned intermediate layer, it is preferred if in the near-surface region of the diamond pore structure of the metallic binder is replaced by a filler material to achieve a further additional separation between the metallic binder and the material to be processed. With regard to a simple production of the intermediate layer, it is preferred if the

Füllmaterial unmittelbar durch die Diamantkörner der Diamantschicht gebildet wird. In diesem Fall kann das Verfahren zur Herstellung eines Schneidelementes wie folgt durchgeführt werden: So kann zunächst in einem aus dem Stand der Technik bekannten Sinterprozessschritt ein gesinterter Grundkörper hergestellt werden, bei dem Diamantkörner im metallischen Binder eingebettet sind. Hierbei ist wichtig, dass eine ausreichende Anzahl von Diamant-Diamant-Korngrenzen im Sinterprozess entstehen, damit nach dem Wegätzen des metallischen Binders (das heißt der Binder-/Füllerphase) noch eine gewisse Festigkeit des verbleibenden PKD-Verbundes vorhanden ist. Filling material is formed directly by the diamond grains of the diamond layer. In this case, the method for producing a cutting element can be carried out as follows: For example, in a sintering process step known from the prior art, a sintered base body can be produced in which diamond grains are embedded in the metallic binder. It is important that a sufficient number of diamond-diamond grain boundaries are formed in the sintering process, so that after the Wegätzen the metallic binder (that is, the binder / filler phase) is still a certain strength of the remaining PCD composite exists.

Nachfolgend kann ein Ätzschritt erfolgen, bei dem unter Bildung einer oberflächennahen offenen Porenstruktur im gesinterten Grundkörper der metallische Binder aus dem oberflächennahen Bereich des Grundkörpers entfernt wird. Subsequently, an etching step can take place in which the metallic binder is removed from the near-surface region of the base body to form a near-surface open pore structure in the sintered base body.

Anschließend kann ein Applikationsschritt erfolgen, bei dem die Subsequently, an application step can take place in which the

Diamantschicht insbesondere durch eine chemische Phasenabscheidung (CVD) auf den gesinterten Grundkörper aufgetragen wird. In diesem Fall werden die aufgetragenen Diamantkörner zunächst als Füllmaterial in die oberflächennahe offene Porenstruktur des gesinterten Grundkörpers infiltriert, wodurch sich die Zwischenschicht bildet. Im weiteren Verlauf der CVD-Applikation bauen die aufgetragenen Diamantkörner die äußere Diamantschicht auf. Diamond layer is applied in particular by a chemical vapor deposition (CVD) on the sintered body. In this case, the applied diamond grains are first infiltrated as filler in the near-surface open pore structure of the sintered body, whereby the intermediate layer is formed. As the CVD application progresses, the applied diamond grains build up the outer diamond layer.

Nach erfolgter Applikation der Zwischenschicht sowie der Diamantschicht kann gegebenenfalls ein Nachbearbeitungsschritt durchgeführt werden, bei dem zum Beispiel durch einen Schleifprozess Material bis auf ein Endmaß des Schneidelementes abgetragen wird. Die Schichtdicke der After the application of the intermediate layer and the diamond layer may optionally be carried out a post-processing step in which, for example, by a grinding process material is removed to a final dimension of the cutting element. The layer thickness of

Diamantschicht ist bevorzugt derart bemessen, dass der im Diamond layer is preferably dimensioned such that the in

Nachbearbeitungsschritt erfolgende Materialabtrag kleiner als die Post-processing step taking material removal smaller than the

Schichtdicke der äußeren Diamantschicht ist. Layer thickness of the outer diamond layer is.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der beigefügten Figuren beschrieben: An exemplary embodiment of the invention is described below with reference to the attached figures:

Es zeigen Figur 1 in einer Seitenansicht ein Fräswerkzeug; Show it FIG. 1 shows a side view of a milling tool;

Figur 2 eine stark vergrößerte Schnittdarstellung durch ein Figure 2 is a greatly enlarged sectional view through a

Schneidelement entlang der Schnittebene A-A aus der Figur 1 ;  Cutting element along the cutting plane A-A of Figure 1;

Figuren 3 bis 6 jeweils Ansichten entsprechend der Figur 2, die Figures 3 to 6 are views corresponding to the figure 2, the

Prozessschritte zur Herstellung eines in der Figur 2 gezeigten Schneidelementes veranschaulichen.  Process steps for producing a cutting element shown in Figure 2 illustrate.

In der Figur 1 ist exemplarisch ein Fräswerkzeug 1 gezeigt, dessen In the figure 1 a milling tool 1 is shown by way of example, the

Werkzeugachse W senkrecht zu einer zu bearbeitenden Tool axis W perpendicular to a machined

Werkstückoberfläche 3 ausgerichtet ist. Das Fräswerkzeug 1 weist Workpiece surface 3 is aligned. The milling tool 1 has

umfangsseitig gleichmäßig verteilte Schneidelemente 5 auf. Diese sind am Außenumfang mit Umfangsschneiden 7 (Figur 2) sowie stirnseitig am circumferentially evenly distributed cutting elements 5 on. These are on the outer circumference with peripheral cutting 7 (Figure 2) and the front side on

Fräswerkzeug 1 mit Stirnschneiden ausgebildet, die der Werkstückoberfläche 3 zugewandt sind. Im dargestellten Fräsbetrieb wird das Fräswerkzeug 1 mit einer Rotationsbewegung R um die Werkzeugachse W angetrieben. Zudem wird das Fräswerkzeug 1 mit einer Vorschubbewegung V (Figur 1 ) quer zur Werkzeugachse W sowie entlang der Werkstückoberfläche 3 angetrieben. Auf diese Weise zerspant das Fräswerkzeug 1 den Werkstoff hauptsächlich mit den Umfangsschneiden 7, während die Stirnschneiden lediglich die bearbeitete Werkstückoberfläche 9 glattschaben. Milling tool 1 formed with end cutting, which are facing the workpiece surface 3. In the illustrated milling operation, the milling tool 1 is driven with a rotational movement R about the tool axis W. In addition, the milling tool 1 is driven with a feed movement V (FIG. 1) transversely to the tool axis W and along the workpiece surface 3. In this way, the milling tool 1 cuts the material mainly with the peripheral blades 7, while the end cutting scrape only the machined workpiece surface 9.

In der Figur 2 ist der Materialaufbau eines der Schneidelemente 5 dargestellt, und zwar entlang der Schnittebene A-A aus der Figur 1 . Demzufolge weist das Schneidelement 5 eine in Drehrichtung R des Fräswerkzeugs 1 vorauseilende Spanfläche 9 sowie eine in der Werkzeug-Drehrichtung R nacheilende Freifläche 1 1 auf, die an einer Schneidkante 13 der FIG. 2 shows the material structure of one of the cutting elements 5, specifically along the sectional plane A-A from FIG. 1. Accordingly, the cutting element 5 a leading in the direction of rotation R of the milling tool 1 rake face 9 and a trailing in the tool rotation R free space 1 1, which at a cutting edge 13 of

Umfangsschneide 7 zusammenlaufen. In der Figur 2 ist das Schneidelement 5 aus einem gesinterten Grundkörper 15 ausgebildet, bei dem Diamant- Grobkörner 17 in einem metallischen, kobalthaltigen Binder 19 eingebettet sind. Die Diamant-Grobkörner 17 sind zueinander in Punktkontakt, wodurch sich ein poröses Diamantnetzwerk (nachfolgend auch Diamant- Porenstruktur) bildet, bei dem die Diamantkörner durch relativ zu ihrer Korngröße kleinflächige Sinterhälse chemisch gebunden sind. Die Peripheral cutting 7 converge. In the figure 2 is the cutting element 5 formed of a sintered base body 15, are embedded in the diamond coarse grains 17 in a metallic, cobalt-containing binder 19. The diamond coarse grains 17 are in point contact with each other, thereby forming a porous diamond network (hereinafter also diamond pore structure) in which the diamond grains are chemically bonded by sintering necks small in area relative to their grain size. The

verbliebenen Poren (oder Zwischenräume) sind mit dem metallischen Binder 19 gefüllt. Auf dem gesinterten Grundkörper 15 ist ein Doppelschichtaufbau 20 (Figur 2) aufgebracht, der aus einer kobaltfreien bzw. binderfreien äußeren remaining pores (or spaces) are filled with the metallic binder 19. On the sintered base body 15, a double layer structure 20 (Figure 2) is applied, which consists of a cobalt-free or binder-free outer

Diamantschicht 21 sowie einer Zwischenschicht 23 besteht, die zwischen der äußeren Diamantschicht 21 und dem gesinterten Grundkörper 15 angeordnet ist. Die Diamantschicht 21 weist in der Figur 2 eine Schichtdicke S3 auf, die den gesinterten Grundkörper 15 sowie die Zwischenschicht 23 Diamond layer 21 and an intermediate layer 23 which is disposed between the outer diamond layer 21 and the sintered base body 15. The diamond layer 21 has a layer thickness S3 in FIG. 2, which includes the sintered base body 15 and the intermediate layer 23

geschlossenflächig überdeckt. Auf diese Weise wird im Zerspanungsprozess ein direkter Kontakt des im metallischen Binder 19 enthaltenen Kobalts mit dem zu bearbeitenden Aluminium-Werkstoff des Werkstückes 3 vermieden. Die Diamantschicht 21 ist aus Diamant-Feinkörnern 25 gebildet, deren durchschnittliche Korngröße wesentlich geringer ist als die durchschnittliche Korngröße der Diamant-Grobkörner 17 im gesinterten Grundkörper 15. Covered closed. In this way, a direct contact of the cobalt contained in the metallic binder 19 is avoided with the machined aluminum material of the workpiece 3 in the machining process. The diamond layer 21 is formed of fine diamond grains 25 whose average grain size is much smaller than the average grain size of the diamond coarse grains 17 in the sintered base body 15.

Die binderfreie (das heißt kobaltfreie) Zwischenschicht 23 ist im Hinblick auf eine gesteigerte Haftfestigkeit der Diamantschicht 21 sowie für eine The binder-free (that is cobalt-free) intermediate layer 23 is in view of an increased adhesive strength of the diamond layer 21 and for a

Steigerung der Festigkeit des PKD-Verbundes (das heißt des Grundkörpers 15) vorgesehen. In der Zwischenschicht 23 ist die Diamant-Porenstruktur im oberflächennahen Bereich des gesinterten Grundkörpers 15 nicht mehr mit dem metallischen Binder 19 aufgefüllt, sondern ist dieser vielmehr durch die Diamant-Feinkörner 25 der Diamantschicht 21 ersetzt. Die Diamant- Feinkörner 25 der Diamantschicht 21 sind daher als Füllmate al in die oberflächennahe Diamant-Porenstruktur des gesinterten Körpers 15 infiltriert. Increasing the strength of the PCD composite (that is, the base body 15) provided. In the intermediate layer 23, the diamond pore structure in the near-surface region of the sintered base body 15 is no longer filled with the metallic binder 19, but rather is replaced by the diamond fine grains 25 of the diamond layer 21. The diamond Fine grains 25 of the diamond layer 21 are therefore infiltrated as Füllmate al in the near-surface diamond pore structure of the sintered body 15.

Nachfolgend sind anhand der Figuren 3 bis 6 die Prozessschritte zur Hereinafter, with reference to the figures 3 to 6, the process steps for

Herstellung des in der Figur 2 gezeigten Schneidelement-Materialaufbaus erläutert: Zunächst wird in der Figur 3 der gesinterte Grundkörper 15 in einem Sinterprozess bereitgestellt. Die Ausgangskomponente für den 2 illustrates the sintered base body 15 in a sintering process. The starting component for the

Sinterprozess bildet ein Metall-Graphit-Gemisch, das einem sehr hohen Prozessdruck sowie einer sehr hohen Prozesstemperatur ausgesetzt wird. Auf diese Weise bildet sich die Diamant-Porenstruktur mit den Diamant- Grobkörnern 17, die in dem metallischen Binder 19 vollständig eingebettet sind. Sintering process forms a metal-graphite mixture, which is exposed to a very high process pressure and a very high process temperature. In this way, the diamond pore structure is formed with the diamond coarse grains 17, which are completely embedded in the metallic binder 19.

Anschließend erfolgt in der Figur 4 ein Ätzschritt. Im Ätzschritt wird eine oberflächennahe offene Diamant-Porenstruktur 27 im gesinterten Subsequently, in FIG. 4, an etching step takes place. In the etching step, a near-surface open diamond pore structure 27 in the sintered

Grundkörper 15 gebildet, indem der metallische Binder 19 aus einem oberflächennahen Bereich des gesinterten Grundkörpers 15 weggeätzt wird. Die offene Diamant-Porenstruktur 27 weist in der Figur 4 eine Schichtdicke s1 auf. Base 15 formed by the metallic binder 19 is etched away from a near-surface region of the sintered body 15. The open diamond pore structure 27 has a layer thickness s1 in FIG.

Beispielhaft ist aus der WO 2004/031437 A1 ein derartiger Ätzschritt bekannt (um eine ausreichende Schichthaftung der Diamantschicht auf Hartmetall herzustellen). Aus der DE 195 22 371 A1 ist ebenfalls bekannt, vor dem Aufbringen einer Diamantschicht einen kobaltselektiven Ätzschritt mit anschließender Reinigung der geätzten Substratoberfläche bereitzustellen. In gleicher Weise ist auch aus der US 6 096 377 A1 ein Verfahren zur Diamant- Beschichtung eines Hartmetallsubstrates bekannt, bei dem ein By way of example, WO 2004/031437 A1 discloses such an etching step (in order to produce a sufficient layer adhesion of the diamond layer to hard metal). From DE 195 22 371 A1 it is likewise known to provide a cobalt-selective etching step with subsequent cleaning of the etched substrate surface prior to the application of a diamond layer. In the same way, a method for diamond coating of a cemented carbide substrate is known from US 6 096 377 A1, in which a

kobaltselektiver Ätzschritt eingesetzt wird. Aus der WO 2004/031437 A1 ist zudem ein chemischer Ätzschritt bekannt, bei dem der metallische Binder, insbesondere das darin enthaltene Kobalt, entfernt wird. Danach folgt ein Applikationsschritt (Figur 5), bei dem der gesinterte Cobalt selective etching step is used. From WO 2004/031437 A1, moreover, a chemical etching step is known in which the metallic binder, in particular the cobalt contained therein, is removed. This is followed by an application step (Figure 5), in which the sintered

Grundkörper 15 mit der binderfreien, das heißt kobaltfreien Diamantschicht 21 beschichtet wird. Der Applikationsschritt wird durch Aufbringen eines polykristallinen Diamantfilmes mittels chemischer Dampfphasenabscheidung (CVD) durchgeführt. Ein derartiges Verfahren ist beispielhaft aus der US 5 082 359 A bekannt. Aus der WO 98/35071 A1 ist ebenfalls ein Abscheiden eines polykristallinen Diamantfilms auf einem Hartmetallsubstrat aus einer in eine Kobaltmatrix eingebetteten Wolframcarbid bekannt (WO 2004/031437 A1 ). Base body 15 with the binder-free, that is cobalt-free diamond layer 21 is coated. The application step is carried out by depositing a polycrystalline diamond film by chemical vapor deposition (CVD). Such a method is known, for example, from US Pat. No. 5,082,359 A. WO 98/35071 A1 likewise discloses depositing a polycrystalline diamond film on a cemented carbide substrate made of a tungsten carbide embedded in a cobalt matrix (WO 2004/031437 A1).

Der Applikationsschritt gemäß der Figur 5 wird zweistufig durchgeführt: Zunächst werden die Diamant-Feinkörner 25 als Füllmaterial in die offene Porenstruktur 27 des gesinterten Grundkörpers 15 infiltriert, wodurch sich die Zwischenschicht 23 bildet. Im weiteren Verlauf der CVD-Applikation wird anschließend durch die Diamant-Feinkörner 25 die Diamantschicht 21 mit einer Schichtdicke S2 aufgebaut. The application step according to FIG. 5 is carried out in two stages: First, the diamond fine grains 25 are infiltrated as filling material into the open pore structure 27 of the sintered base body 15, whereby the intermediate layer 23 is formed. In the further course of the CVD application, the diamond layer 21 is then built up with a layer thickness S2 by the diamond fine grains 25.

Gegebenenfalls kann nachfolgend ein in der Figur 6 gezeigter Optionally, a shown in the figure 6 below

Nachbearbeitungsschritt erfolgen, bei dem in einem Schleifprozess ein Materialabtrag Δχ erfolgt, um das Schneidelement 5 auf ein Endmaß zu fertigen. Der Materialabtrag Δχ ist in der Figur 6 kleiner als die Schichtdicke S3 der Diamantschicht 21 bemessen. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass auch nach der Endbearbeitung eine Restschichtdicke S3 der Diamantschicht 21 verbleibt, um ein Diffundieren von Kobalt in das Aluminium-Material des Werkstückes 3 zuverlässig zu verhindern. Post-processing step carried out, in which a material removal Δχ takes place in a grinding process in order to produce the cutting element 5 to a final dimension. The material removal Δχ is smaller in FIG. 6 than the layer thickness S3 of the diamond layer 21. In this way, it is ensured that a residual layer thickness S3 of the diamond layer 21 remains even after the finishing, in order to reliably prevent a diffusion of cobalt into the aluminum material of the workpiece 3.

Zusammenfassend wird erfindungsgemäß eine haftfähige, bevorzugt sub- μηη-kristalline Diamantschicht 21 auf das PKD-Schneidelement In summary, according to the invention, an adhesive, preferably sub-μηη crystalline diamond layer 21 on the PCD cutting element

abgeschieden, um die Festigkeit des Schneidelements an den Schneidkanten zu erhöhen. Die Schichtdicke der Diamantschicht 21 kann beispielhaft 7 μιτι betragen, wobei eine einwandfreie Schichtanbindung ohne die Gefahr von Abplatzen erzielt wird. Aufgrund der Material Identität zwischen der Diamantschicht 21 und der Diamant-Porenstruktur in der Zwischenschicht 23 sowie im gesinterten Grundkörper 15 ergibt sich in der Diamantschicht 21 eine äußerst geringe Druckeigenspannung, wodurch die Diamantschicht 21 deutlich dicker aufgetragen werden kann als bei einem vergleichbaren gesinterten Grundkörper aus Hartmetall, ohne dass dies für die Stabilität der Schneidkante kritisch ist. deposited to the strength of the cutting element to the Increase cutting edges. The layer thickness of the diamond layer 21 can be, for example, 7 μm, a perfect layer connection being achieved without the risk of spalling. Due to the material identity between the diamond layer 21 and the diamond pore structure in the intermediate layer 23 and in the sintered base body 15 results in the diamond layer 21 an extremely low compressive residual stress, whereby the diamond layer 21 can be applied significantly thicker than in a comparable sintered body made of hard metal without this being critical for the stability of the cutting edge.

Claims

Patentansprüche claims Schneidelement für ein Spanbearbeitungswerkzeug, insbesondere ein Fräswerkzeug (1 ), das zumindest eine spanabhebende Schneidkante (13) aufweist, wobei das Schneidelement (5) einen gesinterten Cutting element for a chip processing tool, in particular a milling tool (1) having at least one cutting edge (13), wherein the cutting element (5) has a sintered Grundkörper (15) aufweist, bei dem Diamant-Grobkörner (17) in einem metallischen Binder (19), insbesondere aus Kobalt oder einer Base body (15), wherein the diamond coarse grains (17) in a metallic binder (19), in particular of cobalt or a Kobaltlegierung, eingebettet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Verschleißfestigkeit der gesinterte Grundkörper (15) einen Schichtaufbau (20) mit zumindest einer kobaltfreien oder binderfreien äußeren Diamantschicht (21 ) aus Diamant-Feinkörnern (25) aufweist, die zumindest im Bereich der Schneidkante (13) den Grundkörper (15) geschlossenflächig überdeckt, und dass mittels der Diamantschicht (21 ) bei der Spanbearbeitung ein direkter Kontakt des metallischen Binders (19) mit einem zu bearbeitenden Werkstoff vermieden wird, dass die durchschnittliche Korngröße der Diamant- Grobkörner (17) im gesinterten Grundkörper (15) größer ist als die durchschnittliche Korngröße der Diamant-Feinkörner (25) in der Diamantschicht (21 ), und dass der Schichtaufbau (20) des Cobalt alloy, embedded, characterized in that to increase the wear resistance of the sintered base body (15) has a layer structure (20) with at least one cobalt-free or binder-free outer diamond layer (21) of diamond fine grains (25), at least in the region of the cutting edge (13) covering the base body (15) closed area, and that by means of the diamond layer (21) in the chip machining direct contact of the metallic binder (19) is avoided with a material to be machined that the average grain size of the diamond coarse grains (17) in the sintered base body (15) is larger than the average grain size of the diamond fine grains (25) in the diamond layer (21), and that the layer structure (20) of the Grundkörpers (15) eine binderfreie oder kobaltfreie Zwischenschicht (23) aufweist, die zwischen dem Grundkörper (15) und der Base body (15) has a binder-free or cobalt-free intermediate layer (23) between the base body (15) and the Diamantschicht (21 ) angeordnet ist, und dass die binderfreie oder kobaltfreie Zwischenschicht (23) sowohl aus den Diamant- Grobkörnern (17) des gesinterten Grundkörpers (15) als auch aus den Diamant-Grobkörnern (25) der Diamantschicht (21 ) besteht. Diamond layer (21) is arranged, and that the binder-free or cobalt-free intermediate layer (23) consists of both the diamond coarse grains (17) of the sintered base body (15) and from the diamond coarse grains (25) of the diamond layer (21). Schneidelement nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Diamantmaterial der Diamantschicht (21 ) materialidentisch mit dem Diamantmaterial des gesinterten Grundkörpers (15) ist, und dass insbesondere das Diamantmaterial PKD ist. Schneidelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diamant-Grobkörner (17) des gesinterten Grundkörpers (15) eine Diamant-Porenstruktur bilden, deren Zwischenräume mit dem metallischen Binder (19) ausgefüllt sind, und dass zur Bildung der Zwischenschicht (23) im oberflächennahen Bereich der Diamant- Porenstruktur der metallische Binder (19) durch ein Füllmaterial ersetzt ist, und dass das Füllmaterial die Diamant-Feinkörner (25) der Diamantschicht (21 ) sind. Cutting element according to claim 1, characterized in that the diamond material of the diamond layer (21) is material identical to the diamond material of the sintered base body (15), and in particular that the diamond material is PCD. Cutting element according to claim 1 or 2, characterized in that the diamond coarse grains (17) of the sintered base body (15) form a diamond pore structure, whose interstices are filled with the metallic binder (19), and that for forming the intermediate layer (23 ) in the near-surface region of the diamond pore structure, the metallic binder (19) is replaced by a filler material, and that the filler material is the diamond fine grains (25) of the diamond layer (21). Verfahren zur Herstellung eines Schneidelements (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Sinterprozessschritt, bei dem ein Grundkörper (15) gesintert wird, in dem Diamant-Grobkörper (17) in einem metallischen Binder (19), insbesondere aus Kobalt bzw. Kobaltlegierung, eingebettet sind, und mit einem nachfolgenden Applikationsschritt, bei dem der gesinterte Grundkörper (15) mit einer kobaltfreien oder binderfreien Diamantschicht (21 ) aus Diamant- Feinkörnern (25) beschichtet wird, wobei vor Durchführung des Applikationsschritts ein Vorbehandlungsschritt, insbesondere Method for producing a cutting element (5) according to one of the preceding claims, comprising a sintering process step in which a base body (15) is sintered in the diamond coarse body (17) in a metallic binder (19), in particular of cobalt or cobalt alloy , are embedded, and with a subsequent application step, in which the sintered base body (15) is coated with a cobalt-free or binder-free diamond layer (21) of diamond fine grains (25), wherein before carrying out the application step, a pretreatment step, in particular Ätzschritt, erfolgt, bei dem unter Bildung einer oberflächennahen offenen Porenstruktur (27) der metallische Binder (19) aus einem oberflächennahen Bereich des Grundkörpers (15) entfernt wird, wobei nach dem Vorbehandlungsschritt ein Füllschritt erfolgt, bei dem die offene Porenstruktur (27) des Grundkörpers (15) mit einem Etching step, takes place, in which, forming a near-surface open pore structure (27) of the metallic binder (19) from a near-surface region of the base body (15) is removed, wherein after the pretreatment step, a filling step takes place in which the open pore structure (27) of Basic body (15) with a Füllmaterial aufgefüllt wird, und zwar unter Bildung einer Filling material is filled, with the formation of a Zwischenschicht (23), und wobei der Füllschritt und der Intermediate layer (23), and wherein the filling step and the Applikationsschritt gemeinsam durchgeführt werden, wobei die Application step are carried out together, the Diamant-Feinkörner (25) der Diamantschicht (21 ) zunächst als Diamond fine grains (25) of the diamond layer (21) first as Füllmaterial in die offene Porenstruktur (27) des Grundkörpers (15) infiltriert werden, und zwar unter Bildung der Zwischenschicht (23), und anschließend im weiteren Verlauf der Applikation der Diamant- Feinkörner (25) die äußere Diamantschicht (21 ) aufbauen. Filling material are infiltrated into the open pore structure (27) of the main body (15), to form the intermediate layer (23), and then in the further course of the application of the diamond fine grains (25) build up the outer diamond layer (21). Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Applikationsschritt Diamantkörner, insbesondere Diamant-Feinkörner (25), unter Bildung der Diamantschicht (21 ) durch eine chemische Gasphasenabscheidung (CVD) auf den gesinterten Grundkörper (15) aufgetragen wird. A method according to claim 4, characterized in that in the application step diamond grains, in particular diamond fine grains (25), to form the diamond layer (21) by a chemical vapor deposition (CVD) on the sintered base body (15) is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch Method according to one of claims 4 or 5, characterized gekennzeichnet, dass in einem Nachbearbeitungsschritt eine Nachbearbeitung des Schneidelements (5), insbesondere ein characterized in that in a post-processing step, a post-processing of the cutting element (5), in particular a Schleifen, mit einem Materialabtrag (Δχ) bis auf ein Endmaß des Schneidelements (5) erfolgt, und dass insbesondere der Grinding, with a material removal (Δχ) takes place to a final dimension of the cutting element (5), and that in particular the Materialabtrag (Δχ) kleiner als die Schichtdicke (S3) der Material removal (Δχ) smaller than the layer thickness (S3) of Diamantschicht (21 ) ist. Diamond layer (21) is.
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