Quelle sprudelnder Innovationen

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1 Quelle sprudelnder Innovationen Neue Schichten ALL 4 : AlCrTiN4 nacro 4 CROMVIc 3 TiXCo 4 TiB Lifetime-Garantie für CEC-Kathoden Neues superschnelles Entschichtungssystem Basis: Beschichtungsanlagen der -Serie - IMTS Chicago W AMB Stuttgart Z40 - JIMTOF Tokio E003

2 BESCHICHTEN Rotierende PVD-Kathoden mit Lifetime-Garantie oder Aktuelle Neuentwicklungen mit der π-technologie PLATIT AG, Selzach, Schweiz Bild : Standard-PLATIT -Anlagen mit rotierenden Kathoden. π, π, π3 & π4 die magische ist das Kennzeichen der π-anlagenbaureihe von PLATIT mit der rotierenden Kathodentechnologie (Bild []). Die verbindet PLATIT nicht nur mit der Heimatstadt Solothurn []. Seit Jahren sind PVD-Anlagen mit rotierenden Kathoden auf dem Markt. Mittlerweile arbeiten 96 sg. π-anlagen in 38 Ländern (Stand Anfang Juni 04). Durch die hohe Anzahl der in den verschiedensten Industriebranchen eingesetzten Anlagen hat sich eine sehr große Erfahrungsbasis aufgebaut. Die Technologie etablierte sich im Hochleistungsbereich, was natürlich nur durch die ständige Weiterentwicklung möglich wurde. Dieser Artikel fasst die Zielsetzungen der neuen Entwicklungen zusammen, die auf der AMB 04 in Stuttgart vorgestellt werden. Werkzeug Technik 4 0 September 04

3 BESCHICHTEN. Neue Schichten dank Flexibilität (TiB, CROMVIc 3, ALL 4 ) Was heißt Flexibilität? Vielseitigkeit und die Möglichkeit, die Wahl und den Wechsel zwischen den vielen Optionen schnell durchführen zu können. Die π-anlagen decken das ganze Spektrum der heutigen PVD-Schichten ab []: Konventionelle Mono- und Gradientschichten, Multi- und Nanolayers, Nanocomposites und oxydische Schichten, DLC-Films sowie Bild 3: Standwegvergleich von Hochleistungsschichten beim Abwälzfräsen. Tripel- und Quad-Schichten sind möglich. Das absolut einmalige Flexibilitätsmerkmal der Technologie ist die programmierbare Stöchiometrie der Schichten. Die überwiegend nicht legierten zylindrischen Hohltargets sind dicht nebeneinander angeordnet. Gleichzeitig weisen die Targets einen sehr geringen Abstand zu den zu beschichtenden Teilen auf. Dies hat den Vorteil, dass nicht nur die Vakuumkammer, sondern vor allem die ganzen Anlagen sehr kompakt aufgebaut sind. Die Höhe der Targets ist immer länger als die Höhe des beschichtbaren Bereiches in der Kammer. Die Zusammensetzung der Schicht kann Bild : Schichtstruktur der neuen Quad-Schicht ALL 4 (AlCrTiN 4 ). entlang des ganzen Schichtaufbaus frei programmierbar generiert werden. Als Beispiel die neue Quad-Schicht ALL 4 (AlCrTiN 4 [3] (Bild ) beginnt mit einem CrTiN-Haftlayer, kreiert den Übergang mit guter Kohäsion zwischen Haft- und Kernlayer mit einem AlCrTiN-Gradienten, baut in der Mitte einen elastischen Kern als Multilayer mit Al/CrN auf, setzt den Hartschicht-Teil mit einer AlCrTiN Topschicht fort und kann die Komposition mit der Topschicht CrCN als oberste Schmierschicht abschließen. 3 Werkzeug Technik 4 0 September 04

4 BESCHICHTEN Bild 4: Vergleich der Aufbauschneidenbildung bei Aluminiumzerspanung. Segmentierte TiB -kathode mit SCiL -Technologie (SCiL: Sputtered Coating induced by LGD ). REM und EDX nach 83 m Standweg. Material: AlZnMgCu,5 - Wz: Torusfräser Ø r=.5 z= - vc=377 m/min ae=5 ap=6 fz=0. mm/u Und dies alles ohne teure legierte Targets mit drei nicht legierten Kathoden, Ti, Al und Cr. Zur Beschleunigung des Prozesses kann man in der Mitte eine AlCr-Kathode als Booster einsetzen. ALL 4 ist ein Alleskönner, eine Universal-Schicht, wird zum Fräsen, Abwälzfräsen (Bild 3 [4]), Feinstanzen und auch zum Umformen eingesetzt. In Abhängigkeit der notwendigen Schichten und der an sie gestellten Anforderungen können die Prozesse in der gleichen Maschine als ARC- (LARC : Lateral Rotating Cathodes und CERC : Central Rotating Cathode), PECVD- (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) und Magnetron Sputter- (SCiL : Sputtered Coating induced by LGD ) -Technologien verwirklicht werden. Die neue TiB -Schicht wird mit der letzteren Technologie aus einer speziell segmentierten zentralen SCiL- Kathode (Bild 4) abgeschieden. Die Schicht wird in erster Linie zur Aluminiumzerspanung eingesetzt. Bei weicher Aluminiumbearbeitung ist die Aufbauschneidenbildung kritisch. Die Bilder der REM- und EDX-Analyse zeigen, dass die neue TiB -Schicht sowohl bezüglich Aufbauschneidebildung (wenig Aluminium an der Schneide) als auch bezüglich Verschleißfestigkeit ein sehr gutes Verhalten zeigt (Wolfram aus dem Hartmetall ist kaum sichtbar durch die Schicht). Die CROMVIc 3 - (DLC 3 : ta:c) -Schicht wurde in der neuen Beschichtungsanlage π abgeschieden, deren Entwicklung noch nicht abgeschlossen ist. Sie weist die kleinste Aufbauschneide auf. Aber die EDX sieht zu viel Wolfram, was auf die noch ungenügende Verschleißfestigkeit, z.b. durch zu niedrigere Schichtdicke (~0.5 μm), hinweist. Die Basis der neuen Anlage ist ein neuer, patentierter, Geradeaus-ARC-Filter [5], mit dessen Hilfe die Droplets bedeutend reduziert werden können [].. Produktive Entschichtung Entschichtung von nachzuschleifenden Zerspanungswerkzeugen ist eine wichtige Voraussetzung für deren Nachbeschichtung mit hoher Qualität. Produktive Entschichtung klingt eigentlich paradox. Entschichtung stellt kein neues Produkt her, sondern entfernt eine alte, gebrauchte Schicht, damit die neue auf dem nachgeschliffenen Werkzeug gut haften und hohe Leistungen erzielen kann. Produktive Entschichtung bedeutet demzufolge in erster Linie Schnelligkeit. Sie darf die Produktion der neuen Schicht nicht aufhalten. Bild 5: Entschichtungsmodul PLATIT-CT. 4 Werkzeug Technik 4 0 September 04

5 BESCHICHTEN Die aktuellen Entschichtungsverfahren sind langsam. Sie nehmen mehrere Stunden, sogar Tage in Anspruch. Das neue PLATIT-Verfahren [6] drückt die Entschichtungszeiten mit Hilfe des neuen Moduls CT (Bild 5) unter eine Stunde. Es wird in einer zu diesem Artikel zeitlich parallel erscheinenden Veröffentlichung detaillierter vorgestellt [7]. 3. LGD neues Ätzverfahren für optimale Schichthaftung Ohne zusätzliche Vorrichtungen (Anode, Kathoden, Filament, Ionenquelle, etc.) einbauen zu müssen, sorgen die rotierenden Kathoden für optimale Schichthaftung. Das neue LGD -Verfahren (LAteral Rotating Cathode Glow Discharge) generiert ein höchst effizientes Argonätzen [8]. Beim LGD-Ätzen wird eine Kathode in Richtung Kammertür gezündet während eine zweite benachbarte Kathode als Anode geschaltet wird, siehe Bild 6. Der Elektronfluss zwischen Kathoden und erzeugt ein Plasma mit hoher Ionendichte. Bedingt durch die bauliche Anordnung in der Vakuumkammer wird Bild 6: Prinzip des LGD -Verfahrens. das Plasma durch das Karussell mit den Substraten geführt. Der Plasmastrom ist nicht nur effizient, sondern vor allem auch sehr stabil, was der Entstehung unerwünschter Hohlkathoden-Plasmen vorbeugt. Das Bild 6 zeigt ein extremes, aber anschauliches Beispiel. Die leicht verrostete Zange wurde in eine Werkzeughülse gesteckt und mit LGD geätzt. Auf den freien Flächen konnte der Rost ent- Bild 7: Optimierter (extrem kurzer) Prozessablauf mit rotierenden Kathoden der Anlage π4 bei Abscheidung der komplexen Quad- Schicht nacro 4. 5 Werkzeug Technik 4 0 September 04

6 BESCHICHTEN Bild 8: Vergleich der Targetkosten mit Spot- und rotierenden Kathoden. fernt werden, die Oberfläche wurde glänzend. Die durch die Hülse abgedeckte Fläche blieb natürlich rostig. Dank der einfachen Parametrierung des flexiblen LGD-Ätzens kann dieses Verfahren sehr vorteilhaft sowohl für verschiedenste Schaftwerkzeuge aber auch für Substrate mit komplexen Oberflächen wie z.b. Umformwerkzeuge effizient angewandt werden. Unentbehrlich ist die Technologie zum Beschichten von Abwälzfräsern [4]. 4. Niedrige Targetkosten durch π-kathoden Wenn man einfache Monolayer- Schichten abscheidet, dann kann man alle Kathodenplätze mit den gleichen Targets belegen. Bei der Abscheidung fährt man alle Kathoden ständig mit voller Leistung und erreicht höchste Produktivität. Monolayer-Schichten sind natürlich heute durch weitaus komplexere Schichtstrukturen ersetzt. Gerade hier können die PLATIT Anlagen mit ihrer Kathodenvielfalt das volle Potential ausbauen. Im Vergleich dazu müsste eine Anlage mit herkömmlichen Spotkathoden zur Abscheidung der oben beschriebenen Quad-Schicht mindestens 3 verschiedene Kathodenreihen haben, was die Produktivität drittelt. Mit den rotierenden Kathoden der Anlage π 4 können Tür zu Tür Zykluszeiten unter 4 Stunden verwirklicht werden (Bild 7). Und dies für komplexe Schichten. Sind diese komplexen Schichten mit den herkömmlichen Kathoden überhaupt machbar? Unter den variablen Kosten bilden die Targetkosten einen wichtigen Anteil. Die π-kathoden bieten eine wesentlich größere Targetfläche als die konventionellen flachen Kathoden: π-mal größer als ein planares Target mit der gleichen Breite und Länge, 7-mal größer als ein Spottarget mit dem gleichen Durchmesser. Ein Vergleich der Targetkosten pro Charge oder pro Werkzeug ist zwischen rotierenden und herkömmlichen Kathoden leider nicht möglich, da die Lebensdauer der Spotkathoden für die verschiedenen Schichten von den Anlagenherstellern nicht bekannt gegeben wird. PLATIT führte eine lange Versuchsreihe für die rotierenden Kathoden durch und sammelte Daten von Kunden weltweit. Das Bild 8 zeigt ein Beispiel aus dieser Datensammlung. Um wirtschaftlicher zu sein, müsste das herkömmliche Kathodenset minimum fünfzig naco 4 ähnliche Schichtchargen ohne Wechsel abscheiden können. (Natürlich unter den gleichen Bedingungen bezüglich Schichtdicke, Beladung, Drehung etc.) 5. Kathodenwechsel-Zentren ermöglichen Lifetime-Garantie PLATIT hat in den letzten Jahren weltweit Kathodenaustauschzentren (CEC= Cathode Exchange Centers [], [9]) aufgebaut (Bild 9). Den Anwender belasten durch die Kathodentauschzentren keinerlei Lagerkosten für Kathoden und Targets. Mit Hilfe der Zentren bekommt der Anwender innerhalb kurzer Zeit immer wieder eine komplett aufbereitete Kathode, d.h.: mit nur erstklassigen, geprüften Targetmaterialien, wobei alle Verschleißteile ersetzt werden, die Kathode neu eingestellt und eingebrannt wird, die Kathode in einem 4 Stunden Check unter Vakuum geprüft und zertifiziert wird. Jede Kathode wird mit neuer Garantie geliefert. D.h. der Anwender hat eine Lifetime-Garantie für die Kathoden. 6 Werkzeug Technik 4 0 September 04

7 BESCHICHTEN Resümee Die Technologie der rotierenden PVD-Kathoden etablierte sich in der Zerspanungsindustrie in den letzten Jahren. Die Vorteile beeindrucken in ihrer Quantität und Qualität: Sehr hohe Flexibilität in der Schichtvielfalt, in der schnellen und leichten Umstellung der Produktion, in den eigenen Schichtentwicklungsmöglichkeiten, homogene Schichtdickenverteilung, extrem gute Schichthaftung durch das neue LGD-Verfahren, hohe Produktivität durch extrem kurze Prozesszeiten, besonders für komplexe Hochleistungsschichten, niedrige variable Kosten (wie z.b. Targetkosten) und die beispiellose Lifetime-Garantie für Kathoden. References [] PLATIT Kompendium 53. Ausgabe, 04, Selzach, Schweiz. [] Cselle, T., u.a.: -er Anlagen mit vier Schichtgenerationen. Werkzeug-Technik, Boulogne, 8/03. [3] Morstein, M., u.a.: Roads to tougher nanostructured coatings for cutting at Intermediate temperatures ICMCTF, B6-5, San Diego, USA, April, 04. [4] Lümkemann, A., u.a.: A new generation of PVD coatings for high performance gear hobbing Conference THE A COATINGS, Thessaloniki, Greece, Oct/04. [5] πscoat : Filtered cathodic arc deposition apparatus and method Europäische Patentschrift, München, EP A, Dez/0. [6] Verfahren zum Entschichten von keramischen Hartstoffs chichten von Stahl- und Hartmetall-Substraten Europäische Patentschrift, Den Haag, PCT/EP04/ [7] Wittel, u.a.: Produktive Entschichtung von PVD- Schichten Schweizer Präzisionstechnik 04, p [8] Glow discharge apparatus and method with lateral rotating cathodes Europäische Patentschrift, München, PCT/EP0/ [9] Neue PLATIT-Website, 04. (44-??) Bild 9: Ablauf des Kathodentausches mit Hilfe der PLATIT- Kathodenaustauschzentren weltweit. (CEC= Cathode Exchange Center) 7 Werkzeug Technik 4 0 September 04

8 Schichtgenerationen und ihre Strukturen. Generation CT=.84µm Monoblockstruktur ohne Haftlayer Die Monoblockstrukturen ohne Haftlayer können durch den schnellsten, ökonomischsten Prozess erstellt werden. Alle Targets sind gleich und laufen während des gesamten Beschichtungsprozesses.. Generation Monoblock Gradient (G) Konventionelle Strukturen mit Haftlayer Multilayer (ML) Periode > 0 nm Nanolayer (NL) Periode < 0 nm Nanocomposite (NC) CT=.9µm Besonders bei hohem Aluminiumanteil sollte die Monoblockschicht mit einem Haftlayer beginnen (z.b. TiN oder CrN). CT=.5µm Der Anteil harter Komponenten (z.b. kubisches AlN) wird bei Gradientstruktur kontinuierlich erhöht, um die höchste Härte an der Oberfläche der Schicht zu erreichen. CT=.5µm Multilayerstrukturen sind bei niedrigerer Härte zäher als vergleichbare Monoblockschichten. Die "Sandwich"-Struktur absorbiert die Risse der Subschichten. Nanolayer ist die konventionelle Struktur für die sogenannten Nanoschichten. Es ist eine feinere Version vom Multilayer mit einer Periode von < 0 nm. 5 nm Beim Beschichten von Nanocomposites werden harte, nanokristalline Körner (TiAlN oder AlCrN) in die amorphe SiN-Matrix eingebettet. 3. Generation: Triple Coatings 3 4. Generation: Coatings 4 Nanocomposite Toplayer Monoblock oder Gradient Kernlayer Haftlayer Nanocomposite Toplayer Multilayer Kernlayer Gradient Kernlayer Haftlayer CT=.7µm CT=.3µm

9 Sonderdruck aus der Fachzeitschrift WB Werkstatt+Betrieb 9/04 Produktive Entschichtung von PVD-Schichten Platit-CT entschichtet in weniger als einer Stunde Werkstatt+Betrieb Zeitschrift für spanende Fertigung > SPECIAL: Betriebstechnik // Seite 55 9/4 > BRANCHENSTUDIE Zerspanen in Deutschland: 04 und 05 werden zwei Wachstumsjahre // Seite 6 > AMB STUTTGART 04 Messeneuheiten im Visier: In die Wettbewerbsfähigkeit investieren // Seite 34 > INDUSTRIE 4.0 Genug der schnöden Theorie: Radnaben mit künstlicher Intelligenz fertigen // Seite 34 September 04 / 47. Jahrgang PLATIT AG Eichholz St. 9 - P.O.Box 5 CH-545 Selzach / SO, Switzerland Phone: +4 (3) Fax: +4 (3) info@platit.com Carl Hanser Verlag, München. 04. Alle Rechte, auch die des Nachdrucks, der photomechanischen Wiedergabe dieses Sonderdrucks und der Übersetzung behält sich der Verlag vor.

10 WERKZEUGE > Beschichtungen Platit-CT entschichtet in weniger als einer Stunde Produktive Entschichtung von PVD-Schichten Die Entschichtung nachzuschleifender Zerspanungswerkzeuge ist eine wichtige Voraussetzung für die Nachbeschichtung mit hoher Qualität []. Bisher praktizierte Methoden sind langsam. Jetzt gibt es ein neues, schnelles Entschichtungsverfahren. gewandt. Sehr wenige Daten der einzelnen Verfahren sind offen zugänglich. Bekannt ist aber, dass die Entschichtungszeiten lang sind. Sie nehmen mehrere Stunden, sogar Tage in Anspruch [3, Seite 38]. Entschichtungssystem Platit-CT und Prozessablauf Das neue, nasschemische Entschichtungssystem (Bild ) von Platit, Selzach/Schweiz, arbeitet mit einer frei programmierbaren, gepulsten Spannungsquelle, die über einen einfachen Rechner gesteuert wird. Die Werkzeuge werden in isolierten Vorrichtungen gehalten (Bild ), während die Prozesse in zwei elektrolytischen Bädern ablaufen: Chemie A: für Ti-, Al-basierte Schichtsysteme (sauer) Chemie B: für (Al)Ti-, Cr- (Cr, CrTi,Al- TiCr) basierte Schichtsysteme (basisch). Die Haltbarkeit der chemischen Bäder liegt je nach Häufigkeit des Gebrauchs zwischen zwei und drei Wochen. Ein ständiger Neuansatz der Bäder entfällt, was die variablen Kosten der Entschichtung reduziert. Der Prozessablauf ist in Bild 3 ersichtlich. In Stufe beginnt er mit einer gepulsten Entschichtung in Bad A oder B, deren Das neue Entschichtungssystem Platit-CT VON BIRGIT WITTEL, CHRISTIAN BÜCHEL, GUNNAR LAHTZ UND TIBOR CSELLE > Die Wichtigkeit und die Voraussetzungen von Entschichtung sowie die aktuell zur Verfügung stehenden Technologien wurden auf einem EFDS-Workshop im Mai 04 ausführlich herausgearbeitet []. So kann dieser Beitrag auf eine entprechende Einleitung verzichten und sich voll auf den wirtschaftlich entscheidenden Aspekt konzentrieren: die Produktivität der Entschichtung. Produktive Entschichtung klingt erst einmal paradox. Denn Entschichtung stellt kein neues Produkt her, sondern entfernt eine alte, gebrauchte Schicht, damit die neue auf dem nachgeschliffenen Werkzeug gut haften und hohe Leistungen erzielen kann. Produktive Entschichtung bedeutet demzufolge in erster Linie Schnelligkeit. Sie darf die Produktion der neuen Schicht nicht aufhalten. Entschichtungsverfahren und -systeme werden von äußerst wenigen Unternehmen auf dem Markt angeboten. Das Know-how wird streng gehütet und in erster Linie nur in eigenen Lohnbeschichtungszentren an- i HERSTELLER Platit AG CH-545 Selzach Tel AMB Stuttgart, Halle -Z40 Bilder: Platit Carl Hanser Verlag, München WB 9/04

11 3 Elemente des Entschichtungssystems Platit-CT Dauer im Minutenbereich liegt. Ein eventuell vorhandener dünner TiN-Haftlayer kann danach in Stufe in einem herkömmlichen Entschichtungsmodul unter Schutzspannung [3] mit peroxidischen Lösungen in wenigen Minuten entfernt werden. Die Gesamtdauer der Entschichtung beträgt demzufolge deutlich weniger als eine Stunde. Das Ende des Prozesses kann durch die eingebaute Elektronik erkannt werden, was dem Bediener die tägliche Praxis stark vereinfacht. Zudem erhöhen die kurzen Entschichtungszeiten die Flexibilität der Anwender. Besonders für kleinere Lohnbeschichter ist diese Flexibilität gegenüber großen Beschichtungszentren enorm wichtig. Der Entschichtungsprozess nimmt bei der Wiederaufbereitung der Werkzeuge (Abholen, Entschichten, Nachschleifen, Nachbeschichten, Liefern) nicht mehr die meiste Zeit in Anspruch. Entschichtungsrezepturen und behandelte Werkzeuge Die Entschichtungsrezepturen bilden natürlich den Schlüssel des Verfahrens. Aus dem darin enthaltenen Know-how leiten sich ab: Empfehlungen, welche speziellen Halterungen für Schaftwerkzeuge und Abwälzfräser einzusetzen sind Angaben, welche Bäder (basisch oder sauer) für welche Schichten verwendet werden sollten das Programm zur elektronischen Ansteuerung der nasschemischen Prozesse (Spannung, Strom, Frequenz, Einschaltdauer duty cycle) Angaben zur Beurteilung der Oberflächengüte und Empfehlungen für eine eventuelle Nachbehandlung. Die Rezepturen lassen sich in drei Gruppen einteilen (Bild 3): für Ti-, Al-basierte Schichten für Cr-basierte Schichten für (Al)Cr-,Ti-basierte Schichten. Die Rezepturen weichen für Hartmetallund HSS-Werkzeuge voneinander ab. Bei der Entschichtung ist es für den Anwender enorm wichtig, dass die Werkzeuge dank TiN-Haftlayer und zweistufiger Entschichtung kein Kobalt-Leaching aufweisen. Außerdem verhindern speziell abgedichtete Halterungen, dass die Werkzeugschäfte chemisch angegriffen werden. 3 Prozessablauf der CT-Entschichtung: Nachdem in Stufe in Bad A oder B gepulst entschichtet wurde, kann in Stufe ein eventuell vorhandener dünner TiN-Haftlayer in einem herkömmlichen Entschichtungsmodul entfernt werden WB 9/04

12 4 WERKZEUGE > Beschichtungen Entschichtungsdauer [min] bisher Stufe neu Stufe Vergleich der Entschichtungszeiten von Hartmetall- Schaftwerkzeugen bei herkömmlichen und CT-Verfahren 00 TiN TiCNgrey TiAlN AlTiN CrN CrTiN-ML ZrN AlCrN AlTiCrN naco nacro WB Werkstatt+Betrieb Damit überleben sie die Entschichtung ohne Maßänderungen. Kurze Entschichtungszeiten und damit hohe Produktivitäten sind wichtig, damit die Neubeschichtung von nachzuschleifenden Werkzeugen keinen Zeitverlust erleidet. Bild 4 vergleicht am Beispiel von Hartmetall-Schaftwerkzeugen die Entschichtungszeiten herkömmlicher Verfahren mit denen von Platit-CT. Wegen der großen Zeiteinsparungen wurde das Diagramm mit logarithmischer Vertikalachse gezeichnet. Birgit Wittel ist Projektmanagerin bei Platit in Selzach/Schweiz Christian Büchel ist Produktmanager bei Platit Gunnar Lahtz ist Projektingenieur bei Platit Dr. Tibor Cselle ist Geschäftsführer bei Platit info@platit.com LITERATUR J. Prochazka, C. Büchel, T. Cselle: Entschichtung gehört zum Beschichten. In: Werkzeugtechnik (009), S Entschichtung von PVD-Schichten und Hybridschichten. EFDS-Workshop, , Dresden 3 Platit Kompendium Ausgabe, Platit AG, Selzach 04 4 Verfahren zum Entschichten von keramischen Hartstoffschichten von Stahl- und Hartmetall- Substraten. Patentanmeldung PCT/EP04/ , Europäisches Patentamt, München

13 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 A NEW GENERATION OF PVD COATINGS FOR HIGH-PERFORMANCE GEAR HOBBING A. Lümkemann², M. Beutner, M. Morstein², M. Köchig, M. Wengler T. Cselle², B. Karpuschewski. Institute of Manufacturing Technology and Quality Management (IFQ), Otto von Guericke University, D-3906 Magdeburg, Germany. PLATIT AG, CH-545 Selzach, Switzerland ABSTRACT The aim of the paper was the development of a new high-performance coating tailored for hobs in dry cutting of gears. A range of AlCrN-based coatings was deposited in an industrial rotating arc cathodes PVD unit. These coatings were varied both in terms of their nanostructure and the chemical composition of their top layer. To examine the performance of the different coatings, cutting trials were carried out using the well-established fly cutter analogy test. Significant performance differences between the chemically and structurally modified coatings were found. Doping the coating top layer with titanium in combination with an optimized nanolayer structure lead to a substantial increase of tool life by about 50 % compared to AlCrN. KEYWORDS: gear hobbing, fly cutting test, coating development, PVD, AlCrSiN, AlCrTiN INTRODUCTION In the current globalized trading situation it is mandatory for production companies to stay competitive. Advantages can be realized by reducing costs or delivery times, which requires an optimized manufacturing process. One example for this mechanism is the gear manufacturing industry. In 005, the German turnover concerning gears amounted to 4 billion US-$ //. According to the Freedonia Group, there was a worldwide demand for gears of about 70 billion US-$ in 03, 80% of which are accounted for by the automotive industry //. This demonstrates the enormous potential which can be harvested by gear manufacturing companies. To manufacture automotive gears, the applied standard process chain consists of hobbing the steel blanks, followed by heat treatment and finish grinding. Generally, hobbing is the dominating green manufacturing technique for external spur gears. This manufacturing technique is characterized by an interrupted cut. This kind of cutting process is demanding special tool resistance against impacts and rapid changes in temperature. The performance of the hobbing process benefits both from an increased tool life and more productive cutting parameters. This can be achieved by using improved substrate materials and coatings. Starting in the 970ies, a continuous development of coatings took place, starting from the early TiN and TiCN thin films, followed by the successful broadband of TiAlN coatings (late eighties) towards recent AlCr-based coatings. Connected to the development there is a trend towards application tailored tool micro geometry and coating composition and structure /3, 4,5/. Today, more than 00 different coating systems are available /6/ which is an evidence for the importance of coatings. Depending on the coating elements and its structure, different properties regarding wear resistance can be achieved. Due to the type of substrate material mainly used for hobbing (HSS) and the required tool geometry, Physical Vapor Deposition (PVD) coatings dominate this field. For the experimental trials a fly cutting analogy test, which is well established in research, was utilised at the IFQ. The fly cutter generation, measuring and the test execution was performed at IFQ test facilities. The pre-treatment of the tools, the coating development and the post-

14 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 treatment of the coatings was accomplished by PLATIT R&D. The tests are based on a tool geometry and on cutting parameters that largely correspond to production settings of a major Japanese transmission manufacturer. FLY CUTTING AN ANALOGY TEST FOR GEAR HOBBING The fly cutting analogy test was developed in the 970ies by the WZL of the RWTH Aachen /7/. Increasing research in gear hobbing prompted this improvement because it would be very time and material consuming to perform research using complete hobs. By using a single tooth of a hob, the newly introduced fly cutting analogy test is able to generate gears, equal to those machined by a real hobbing process. Figure : Principle of the fly cutting test. The kinematics of the analogy test (Figure ) reproduces the wear behaviour of a shifted tooth of a hob. The fly cutter continuously moves with the tangential feed rate f t, following the shift axis of a real hob. After one full tangential motion, the fly cutter is discretely moved towards the next axial position with an offset corresponding to the axial feed f a (Figure b). This procedure repeats until the whole width of the wheel has been geared. Even though the machining time for a single gear is increased compared to the real hobbing process (5 to 60 times longer) a statement concerning wear behaviour is already possible after a few milled gears. Moreover, fly teeth can be examined much easier than a full hob tool by methods such as SEM/EDX analysis or optical profilometry. 3 MOUNTING DEVICE BLASTING AND COATING A real hob serves as source to gain the trial tools (fly cutters). These fly cutters are cut out from the hob by wire erosion machining. Extracting rows of teeth is the first step in this procedure, Figure b,c. The fragmentation of these rows into single fly cutter teeth is again done by wire erosion, Figure d. Figure : Generation of teeth for fly cutting test.

15 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 A mounting device like the mentioned one is essential for coating and post-treatment, due to the specific behaviour of a real hob during such processes. While the hob is rotating inside the PVD coating chamber the teeth of one flute are covering the teeth of the following flute, which is comparable to shadowing, Figure 3. This shadow induces a reduction of the local coating thickness, which has an enormous influence on the tool life, as described in 4.4. Stand-alone fly cutting teeth do not reproduce this important characteristic, which results in a severe difference in both wear mechanism and tool life, compared to a real hob. Figure 3: Shadowing effect during hob coating. Similar effects can be suppressed in the pre- and post-treatment. During micro blasting, the cutting edges of free-standing single teeth would be exposed to increased erosion. Therefore, the mounting device is inevitable to carry out the analogy test as close to the real process as possible. 4 IMPROVING THE HOBBING PERFORMANCE The schematic in Figure 4 shows the main factors influencing the tool performance. In this article we are focussing on the surface quality of the tools, the coating composition and structure. All other parameters influencing the performance were kept constant. Hobbing Conditions Hob Geometry (Makro) Hob Geometry (Micro) Dedicated Coating Gear Geometry Modulus Surface Quality Coating Type & Structure Cutting Parameter Number of Starts Pre- & Post- Treatment Coating Thickness Figure 4: Project plan illustrating the investigated performance parameters. 4. TEST SETUP A Liebherr LC80 hobbing machine has been used for the wear studies. Maintaining constant settings (cutting parameters, gear geometry) and gear blanks taken from a single batch, comparable trial conditions can be preserved. Table is summarizing these settings. 3

16 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 workpiece process m n :,3 mm v c : 50 m/min z : 48 f a :,69 mm/rev d a : 30 mm h cu,max : 0,40 mm β : 4,5 T : 7,30 mm b : 9 mm dry 0MnCr5 (47HB) climb hobbing Table : Parameters used in fly cutting test. As implied by the title of this paper, a high-performance approach in hobbing is aimed at. In this case high performance refers to high productivity, where a the minimized cutting time can be achieved by using either high cutting speeds, axial feeds, numbers of starts or small tool diameters, respectively. In the actual industrial gear production case, the number of starts was used as the main variable to gain a higher productivity. The advantages of an increase in the number of starts and the comparison to the other control variables will be discussed in the next chapter. 4. HOB GEOMETRY (MACRO GEOMETRY) The tests were carried out using a tool actually used in industrial production of a Japanese transmission manufacturer. Table shows the major facts regarding tool profile and hob geometry. Two of them diverge from the norm: On one hand that is the small pressure angle to create an integer overlap ration and on the other hand that is the large number of starts. TOOL m n d a :,3 mm : 90 mm z 0 : 5 α : 4,5 p : 4 PM-HSS Table : Test tool geometry. As mentioned in the previous chapter an increase in productivity can be achieved by using hobs with a large number of starts. When increasing this number from one to five, also the revolution speed of the workpiece increases fivefold. That way the tools axial speed increases keeping the revolution speed of the hob (cutting speed) at the same level. One effect of larger numbers of starts is a decrease of generating positions, causing an increase in chip thickness (h cu,max ) and in generating cut deviations (δ y ). Despite having five starts in the applied case, the deviations in the generating cut do not exceed δ y = 4,0 µm, thus still maintaining a surface quality matching well with the following production steps. The maximum chip thickness is of more importance, because it represents the load on the fly cutter. Using a CAD-based interpenetration calculation, a duplication of h cu,max altering the number of starts from two to five could be noticed, Figure 5a. To illustrate the benefit in productivity, the cutting speed and the maximum chip thickness depending on the number of starts while having a constant machining time are plotted in Figure 5b. To achieve the same productivity as a hob with five starts, a hob with only two starts needs to be used with a cutting speed of v c = 375 m/min. Especially for old hobbing machines or for PM- 4

17 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 HSS-hobs this cutting speed is exceedingly high. For those applications, an increase of the number of starts is a more feasible solution. Figure 5: Increasing number of starts and its effect on selected cutting parameters. 4.3 HOB GEOMETRY (MICRO GEOMETRY) A ground, sharp cutting edge exhibits a series of micro-defects that can negatively impact the tool life. The idea of edge preparation is to stabilize the cutting edge, in other words to reduce the failure probability and to prolong the tool life. Edge pre-treatment technologies reduce edge chipping... flatten out surface defects and grinding grooves... produce a "defined" micro geometry (edge radius, symmetry of rounding) In the same way as the right choice of the hard coating, the edge treatment method must be adapted to its application. Rech et al. /8/ did show the important role of edge rounding on the tool life for gear hobbing tools. For comparison reasons all tested tools in that contribution had the same way of edge preparation and post polishing. So the influence of different micro geometries on the fly hobbing performance could be minimized in this study. For edge preparation, all teeth were wet blasted using the above introduced fly teeth holder, again in order to have the same shadowing effects as for a real hob. The cutting edge radius for all tested teeth was kept in the range of 7 µm to 0 µm, measured before coating at the head of the teeth. The symmetry of rounding /9/ was kept in the range of k = for all teeth being tested. However, the optimization of the micro geometry does already start even before edge rounding, when performing the final grinding step. The following images give an impression of the cutting Measured with a GFM Mikrocad Premium Sensor using standard fit routine. 5

18 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 face of two gear hobbing fly teeth. They were taken at the end of tool tests. Outside the wear region, one can easily identify different kinds of grinding traces on the cutting faces, indicating different grinding qualities. The "original" tooth has big grinding grooves, while the other one shows a nicely ground, much smoother cutting face. Even though the differences in surface quality can easily be seen on the images, the measured surface roughness differs only on a small scale (Figure 6). Figure 6: Influence of fly tooth grinding quality on tool life. The graph on the left side in Figure 6 shows average R z roughness values measured at the cutting face of original and resharpened fly teeth. On average, the resharpened cutting faces do have a roughness R z =.9 µm, compared with R z =.5 µm for the initial cutting faces showing the grinding traces. However, the relatively small difference in R z does have a quite big impact on tool performance. The graph on the right in Figure 6 is correspondingly showing the tool life for original and resharpened tools, all coated in the same cycle by a nanostructured AlCrN PVD coating. In our fly hobbing tests, we found a noticeable gain of total tool life for the precisely resharpened teeth, and even more important, a much lower tool life variation. Therefore only very precisely reground teeth with excellent surface finish were used for the coating development described below. 4.4 DEDICATED COATING DEVELOPMENT The preparation of the hard coatings took place in an industrial PLATIT π 4 Arc PVD coating unit. Due to the simultaneous use of four cylindrical rotating arc cathodes /0/, a very high deposition rate (= short cycle times) together with a very high flexibility of coating composition and structure can be achieved. The aim of these new multilayer high-performance QuadCoatings 4 // is to combine several different coating properties in one high-performance coating system for hobs, i.e.: Starting with CrN for best coating adhesion Followed by multilayered tough layers such as AlCrN or AlTiCrN Ending with an hard nanocrystalline wear resistant skin on top To achieve the full potential of coated high performance tools, the hard coatings need to be adapted for specific applications. A basic requirement when comparing different coatings is the reduction of other potentially overlapping influences. One important parameter to be kept constant for all tested fly cutters is the coating thickness. The following graph gives an impression of how much the tool life might depend on the coating thickness in the case of gear hobbing. A sample test revealed that an increase in coating thickness of 0% (0,7 µm) doubles the tool life. Further investigations on how the coating thickness is influencing the wear behavior were not carried out within this study. 6

19 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 Figure 7: Influence of coating thickness on gear hobbing tool life. If not otherwise specified all investigated coatings (including the refererence market coating) have a coating thickness in the range of (4.0 ±0.) µm, measured at the tooth head. Gerth et al. // reported having much lower coating thickness around the cutting edge than on the cutting and flank face. The reason for their observation is likely to be caused by too sharp cutting edges, that locally concentrate compressive coating stresses, resulting in coating cracking and edge chipping to relax the stress, leaving the cutting edge unprotected /3/. In contrast, the multilayered AlCr-based coatings show a relatively low range of internal stress (- 4.0 GPa to -4.5 GPa on HSS). Together with the beneficial effect of rounding the cutting edge to R>5µm, the result is the typical coating thickness distribution seen in Figure 8. The decrease in cutting face coating thickness (Figure 8) is caused by the effects explained in chapter 3 (shadowing effect). The highest coating thickness is generally observed directly on the cutting edge as the SEM cross section image below proves. Figure 8: Cross-sectional SEM image of the head region of a AlCrN-ML coated fly tooth. 4.5 FLY HOB CUTTING TEST RESULTS Based on the above-described settings for tool micro geometry preparation and coating thickness, a set of fly cutter teeth was coated by different AlCrN-based coatings. All coatings follow the general structure described in section 4.4, where generally AlCrN was selected as the main center part of the coating and the composition of the microcrystalline toplayer was varied in between AlCrN, AlCrTiN and an AlCrN/SiN x nanocomposite. In part, the thickness and type of the coatings internal nanolayer structure was additionally varied. Usually three fly cutter teeth were tested per each coating type and the test results averaged TESTED COATING PARAMETERS In this project we focused on aluminium chromium nitride (AlCrN) based coatings. TiAlN or AlTiN coatings were not taken into account, since in comparison with these coatings it is 7

20 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 reported that AlCrN shows a superior wear resistance, higher oxidation resistance and lower thermal conductivity at high temperatures /4/. Therefore AlCrN-based coatings can be considered the optimum choice to protect the underlying HSS against oxidation and softening during dry hobbing even at very high cutting speeds leading to crater wear for TiAlN-coated tools /5/. For highly productive cutting conditions as reported in chapter 4., the high chip thickness is leading to crater wear, even using moderate cutting speeds. Massive chips apply more load on the cutting face, causing higher thermal and abrasive impact. Indeed, crater wear was observed during both the analogy test as well as the gear hobbing production in Japan using identical machining parameters. In order to prolong the tool life following coating parameters were varied: Nanolayer Structure: Generate coatings with different nanolayer thickness by changing the tool rotation speed Composition: Doping the AlCrN top layer with Si (respectively Ti) to influence the coating nanostructure and hardness 4.5. NANOLAYER STRUCTURE Even for chemically identical coatings, their micro- and nanostructure can significantly influence the hob performance. With the help of a multilayer structure, simply controllable by periodic target power adjustments, PVD coatings can be optimized in terms of toughness and hardness by changing the composition of the individual sublayers /6/. Furthermore multilayering seems to significantly delay the occurrence of indentation induced large cracks as can be deduced from higher values of the fracture toughness and the critical load for cracking /7/. It is also reported that in nanostructured (Cr -x Al x )N, alternating CrN/AlN does prevent crack propagation /8/. The composition and thickness of the single layers inside the multilayer is determined by the evaporation rate of the metallic targets /6/, the carousel rotation speed and the dimensions of the coating chamber. Particularly the use of elemental Cr and Al arc targets, as opposed to alloyed Al-Cr targets, has the potential to create a powerful nanolayered substructure (Figure 9). Figure 9: Formation of the nanolayered multilayer structure. To test the influence of the nanolayered substructure on the wear behaviour we varied the substrate carousel rotation speed, thus the nanolayer thickness for two otherwise identical sample coatings. Two different carousel rotation speeds were chosen: 6 rpm and 9 rpm. The resulting thickness distribution including nanolayer structure was simulated for a "dummy load" of Ø = 00 mm cylinders placed in the coating device. The result is a nanolayer thickness for the two rotation speeds in the range of 0 nm for 6 rpm compared with 7 nm for 9 rpm. On real tools the nanolayer thicknesses might be a bit different due to antenna effects resulting in an higher coating thickness on the cutting edges. The principle of that simulation is shown elsewhere /9/. 8

21 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 The following two SEM images were taken at the end of tool life for "standard" AlCrN-ML and secondly for AlCrN-ML with optimized nanolayer structure. The wear on the fly hobbing teeth with cutting conditions described above (0) typically starts on the trailing flank, followed by wear on the leading flank and crater wear on the cutting face. The crater wear appearing on the cutting faces close to the edge does influences the flank wear. This may limit the total life time. It can be clearly seen that with optimized nanolayer structure (Figure 0) the crater wear is reduced even after a longer cutting distance. Figure 0: SEM of cutting faces, left: AlCrN-ML-coated tooth at 7 m life time right: optimized AlCrN-ML coated tooth at 3 m life time. As dry cutting is performed, the area where the chips rub on the cutting face heats up considerably. Thereby the martensitic microstructure of the underlying HSS starts to decompose above 550 C /3/. Stein et. al /0/ measured a reduction of tool hardness in the range of 00 HV next to the crater wear, supporting the theory of friction-induced surface softening. It is assumed that a better thermal insulation, commonly found for high-al AlCrNbased coatings, protects the steel and thus delays crack formation and consequent layer damage. An optimized nanostructure would add to that, by retarding coating crack formation COATING COMPOSITION As already outlined, two versions of AlCrN-ML were tested alongside two new QuadCoatings 4, featuring toplayers doped with titanium and silicon, respectively. Figure is illustrating the calotest images to show the architecture of both QuadCoatings 4. Figure : Optical mircographs of calotests two QuadCoatings 4, nacro 4 and AlCrTiN 4. The graph below, Figure, is showing the flank wear VB on the trailing flank cutting edge. The tool life criterion was a maximum acceptable flank wear of VB = 30 µm. As reference coating, 9

22 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 we tested an AlCr-based coating from the Japanese market coated by a local hob manufacturer. Evidently, all newly developed coatings exceeded the life time of the reference. The graph furthermore shows that for AlCrN-ML with a slight addition of silicon, the tool life did increase in comparison with the undoped base layer. As shown in 4.5., the optimization of the nanolayered structure for AlCrN-ML enhances the wear resistance, too. Furthermore, by doping the optimized AlCrN-ML with a slight amount of Ti, an even further increase of tool life was achievable. In comparison with the initial AlCrN-ML the AlCrTiN 4 (= opt. AlCrN-ML + AlCrTiN) increases the tool life by more than 50 %. Figure : Wear curves of the trailing flank. The three images on the very left in Figure 3 show the wear on cutting faces after the same cutting length of about 6 m/tooth. The Ti-doped version shows an impressive life time enhancement: In comparison to an equally thick market reference coating, this fly cutter can work twice as long (>46 m/tooth) until a flank wear comparable to the reference tooth ( 4 m/tooth) is reached. All in all, using an optimized micro-/nanostructure and Ti- respectively Si-doped top layers the crater wear that occurs for dry hobbing with HSS single teeth is significantly reduced. Figure 3: Optical measurement (GFM) of crater wear depth on the cutting face. 5 CONCLUSIONS In this study a sophisticated fly cutting analogy test for the optimization of gear hobbing tools was presented. The special mounting device for the fly teeth during edge preparation and coating ensured the important characteristic of shadowing effects and coating thickness distribution. 0

23 Preprint from Conference, hessaloniki, Greece, Oct. 3, 04 It is shown, that the grinding / polishing quality significantly affects the process stability in gear hobbing. In order to achieve low tool life variation, one has to pay attention to a precise grinding process with excellent surface finish. By using a hob with a high number of starts it is possible to achieve high productivity. A drawback of this cutting strategy especially in dry cutting is that it creates a major increase in chip thickness, which induces crater wear. This effect could however be counteracted by using dedicated PVD coatings with tailored nanolayer structure and thickness. Different structures and compositions of coatings were tested. The Ti-doped QuadCoating4 AlCrTiN4 (CrN + AlCrN-ML + AlCrTiN), with optimized nanolayer, protects the cutting face best. Much higher hob tool life can be achieved maintaining the same or even less crater wear in comparison to the reference coating or undoped AlCrN-ML. 6 REFERENCES. Karpuschewski B., Knoche H.-J., Hipke M.: Gear finishing by abrasive processes, Annals of the CIRP 57 (008), (Keynote paper). McGuinn J., The global gear industry, Gear technology 05/0, Kohlscheen J., Das Prinzip Lamelierung, Werkstatt und Betrieb, WB 05/00, Peyerl G., Kroh R., AlCrN-Schicht erhöht Standzeit von Wälzfräsern bei Zahnradfertigung, Lümkemann A., Cselle T., Büchel C. Morstein M.: Schneidkantenpräparation und Beschichtung: Schlüsselrollen beim Optimieren von Hochleistungswerkzeugen, XIII Internationales Oberflächenkolloquium - IMSAS / Kanten und Radien (0) Cselle T.: Dedication Integration Open Source New Rules in the Coating Industry, Werkzeug Technik 8 (0) 7. Sulzer G.: Leistungssteigerung bei der Zylinderradherstellung durch systematische Erfassung der Zerspankinematik, Dr.-Ing. Diss., RWTH Aachen, Rech J., Schaff M.-J., Hamdi H.: Influence of cutting edge preparation on the wear resistance in high speed dry gear hobbing, Wear 6 (006) Holsten S.: Mikroprozesse an der Schneidkante, Schneidkantenpräparation: Ziele, Verfahren und Messmethoden (009) Jilek M., Cselle T., Holubar P., Blösch P., Morstein M.: Arc-coating process with rotating cathodes, European Patent EP357577A8 (003). Cselle T., Morstein M., Lümkemann A.: 03 The Year of QuadCoatings, Werkzeug und Technik 30 (0).. Gerth J., Larsson M.,Wiklund U., Riddar, F., Hogmark, S.: On the wear of PVD-coated HSS hobs in dry gear cutting. Wear 66 (009) Gerth J., Werner M., Larsson M., Wiklund U.: Reproducing wear mechanisms in gear hobbing - Evaluation of a single insert milling test. Wear 67 (009) Kalss W,. Reiter A., Derflinger V., Gey C., Endrino J.L.: Modern coatings in high performance cutting applications, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials 4 (006) Kohlscheen J., Knoche H.-J., Hipke M., Lümkemann A.: Coating development for gear cutting tools. Key Engineering Mat. Vol. 438 (00) Morstein M., Cselle T., Lümkemann A., Kohlscheen J.: Wälzfräswerkzeug mit einer Beschichtung und Verfahren zur Neubeschichtung eines Wälzfräswerkzeuges. European Patent EP63 66A (00) 7. Karimi A., Wang Y., Cselle T., Morstein M.: Fracture mechanisms in nanoscale layered hard thin films. Thin Solid Films 40-4 (00) Bobzin K., Lugscheider E., Nickel R., Immich P.: (Cr -x Al x )N ein Review über ein vielseitig einsetzbares Schichtsystem. Mat.wiss. u. Werkstofftech. 37, Nr. 0 (006) Cselle T., Coddet O., Galamand C., Holubar P., Jilek M., Jilek J., Lümkemann A., Morstein M.: TripleCoatings3 - New Generation of PVD-Coatings for Cutting Tools. Journal of Machine Manufacturing Vol. XLIX Issue E (009) Stein S., Lechthaler M., Krassnitzer S., Albrecht K., Schindler A., Arndt M.: Gear Hobbing: a contribution to analogy testing and its wear mechanism. Procedia CIRP (0) 3-36

24 Standardschichten Die "Eltern"-Schichten bestimmen die Applikationsfelder aller "Kinder"-Schichten in der selben Reihe. Die "Kinder"-Schichten spezifizieren PLATITx Standardschichten, welche mit den Maschinen der Spalte beschichtet werden können. Der Exponent x (Schicht ) beschreibt die Schichtgeneration. Nitride TiN TiCN-grey 3 TiAlN 4 AlTiN 5 CrN 6 CrTiN 7 ZrN 8 AlCrN 9 AlTiCrN 0 naco nacro TiXCo Oxi-Nitride 3 nacox DLC 4 VIc 5 cvic 6 CROMVIc 7 CROMTIVIc 8 nacvic Nitride TiN TiCN-grey 3 TiAlN 4 AlTiN 5 CrN 6 CrTiN 7 ZrN 8 AlCrN 9 AlTiCrN 0 naco nacro TiXCo Oxi-Nitride 3 nacox DLC 4 VIc 5 cvic 6 CROMVIc 7 CROMTIVIc 8 nacvic SCiL 9 TiN-SCiL 0 TiCN-SCiL TiN TiCN -grey AlTiN CrN ZrN PL70 cvic : TiCN +CBC TiN TiCN -grey TiAlN -ML AlTiN CrN CrTiN -ML ZrN 3 AlCrN -NL 3 AlTiCrN 3 naco nacro TiXCo 3 TiN TiCN -grey TiAlN -ML AlTiN CrN CrTiN -ML ZrN 3 AlCrN -NL naco nacro p80 p p cvic : TiCN +CBC CROMVIc : CrN +DLC CROMTIVIc : CrTiN +DLC nacvic : nacro +DLC TiN TiCN -grey TiAlN -ML AlTiN CrN CrTiN -ML ZrN 3 AlCrN -NL naco nacro 3 TiXCo p3-eco p3 p4 VIc : DLC cvic : TiCN +CBC CROMVIc : CrN +DLC CROMTIVIc : CrTiN +DLC nacvic : nacro +DLC TiN TiCN -grey TiAlN -ML AlTiN CrN CrTiN -ML ZrN 3 AlCrN -NL 3 AlTiCrN naco 3 3 nacro 3 TiXCo 4 nacox VIc : DLC cvic : TiCN +CBC CROMVIc : CrN +DLC CROMTIVIc : CrTiN +DLC nacvic : nacro +DLC VIc : DLC cvic : TiCN +CBC CROMVIc : CrN +DLC CROMTIVIc : CrTiN +DLC nacvic : nacro +DLC TiN TiCN -grey TiAlN -ML AlTiN CrTiN -ML 3 AlCrN -NL 4 4: AlCrTiN = ALL 4 naco 4 nacro 4 TiXCo 4 nacox TiN -SCiL TiCN -SCiL 3 3 VIc : DLC 3 3 cvic : TiC+DLC CROMVIc : CrC+DLC TiN TiCN -grey TiAlN -ML AlTiN CrN CrTiN -ML ZrN AlCrN 3 AlTiCrN 3 3 PL00 cvic : TiCN +CBC CROMVIc : CrN +DLC CROMTIVIc : CrTiN +DLC