盖覆的坯体以及用于盖覆坯体的方法技术

本发明专利技术涉及坯体，特别是切割元件，所述坯体至少部分地包括盖覆物，其中所述盖覆物是由一个或更多个盖覆层形成的，其中至少一个盖覆层包括铝、钛和氮，或者是由这些元素形成的。根据本发明专利技术，具有铝、钛和氮的所述盖覆层至少部分地包括具有小于100nm的片层厚度的片层，其中所述片层包括具有不同相的连续的部分。本发明专利技术还涉及用于盖覆一坯体、特别是切割元件，的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】盖覆的坯体以及用于盖覆坯体的方法本专利技术涉及坯体，特别是切割元件，所述坯体至少部分地包括盖覆物，其中所述盖覆物是由一个或更多个盖覆层形成的，其中至少一个盖覆层包括铝、钛和氮，或者是由这些元素形成的。本专利技术还涉及用于盖覆一坯体，特别是切割元件，的方法，其中盖覆物至少部分地被施加，所述盖覆物是由一个或更多个盖覆层形成的，其中至少一个盖覆层是由铝、钛和氮形成的。从现有技术中已知，切割工具或切割元件盖覆有盖覆层以增加切割元件的使用寿命，所述盖覆层是由钛、铝和氮构成的。通常地，不论在盖覆层中是存在一个或更多个相，在这一点上，TiAlN盖覆层经常被提到，其中平均化学组成被给作Τi1-ΧAlΧΝ。对于包含比钛更多的铝的盖覆层，命名AlTiN或者更准确地来说AlΧΤi1-ΧΝ是惯用的。在具有立方结构的AlTiN系统中的单相盖覆层的生产从WO03/085152A2已知，其中获得了具有高达67摩尔百分数(mol％)的氮化铝(AlN)相对比例的立方结构的AlTiN。伴随着高达75mol％的更高的AlN含量，获得了立方AlTiN和六方AlN的混合物，并且在大于75mol％的AlN含量时排他地获得了六方AlN和立方氮化钛(TiN)。根据所述被指名的文件，所描述的AlTiN盖覆层是借助于物理气相沉积(PVD)被沉积的。采用PVD法，AlN的最大相对量因而实际上被限制到67mol％，因为否则的话有可能完全转换成仅以六方AlN的形式包含铝的相。然而，根据专家意见，在立方相中更高的相对比例的AlN是符合期望的，以尽可能地使耐磨性最大化。从现有技术中还已知，可以使用化学气相沉积(CVD)法取代PVD法，其中CVD法是在相对低的温度下在700℃至900℃的温度范围中进行的，因为归因于立方AlTiN盖覆层的亚稳结构，这样的盖覆层不能在例如，>1000℃的温度下被生产。如果必要的话，根据US6,238,739B1，温度还可以再低，即，在从550℃至650℃的温度范围中，然而，其中盖覆层中高的氯含量必须被接受，其被证明对于应用是不利的。因此，已经做出尝试来优化CVD工艺，从而可以生产这些具有高比例的铝以及盖覆层的立方结构的AlTiN盖覆层(I.Endler等,ProceedingsEuroPM2006，根特市，比利时，10月23-25日，2006年，第1,219卷)。尽管这些盖覆层展示高显微硬度，以及因此的在原理上针对使用中的高耐磨性的有利的性质，不过，已被证明这样的盖覆层的粘合强度可能是过低的。因此，在这一点上，在DE102007000512B3中已经提出，作为相梯度层被形成的1μm厚的盖覆层将被提供在3μm厚的立方AlTiN盖覆层下面，并且所述1μm厚的盖覆层是由六方AlN、TiN和立方AlTiN的混合相构成的，其中立方AlTiN部分(排他地)在表面上和/或朝向表面存在，立方AlTiN盖覆层以增加的比例存在。相应地被盖覆的切板被用于钢材的铣削，尽管与借助于PVD法生产的盖覆层相比较，在耐磨性上仅获得很少的改进。除了在耐磨性上仅有的微小的改进，根据DE102007000512B3，其中结合层有额外的缺点，结合和/或相梯度层生长得极其快速，甚至在实验室规模的实验中(I.Endler等,ProceedingsEuroPM2006，根特市，比利时，10月23-25日，2006年，第1,219卷)。而且，在为工业规模的切板的盖覆所设计的较大的反应器中的生产中，这导致在预期的盖覆过程中，结合和/或相梯度层变得极其厚，因为用于先前预期的立方AlΤiΝ形成的温度被降低，其相应地需要时间。然而，在此过程温度的降低期间，结合和/或相梯度层的厚度快速生长，因为在工业规模的反应器中快速冷却是不可能的。可想到的是盖覆过程可能被中断较长时期和/或中断用于冷却，但是这是没有经济效益的。在借助于CVD法的AlTiN盖覆层的制造中，先前已经假设如果盖覆层中的铝含量尽可能高，并且如果对于盖覆层来说具有完全地立方结构是可能的，那么可以获得耐磨的和抗氧化的，并且因此是最优的盖覆层。在本专利技术的情况中，已发现AlTiN盖覆层的某些实施方案可以导致极其耐磨的并且抗氧化的盖覆层，而不需要格外高的铝含量和/或大量地立方结构。相应地，本专利技术的一个目的是提供上面提到的类型的坯体，所述类型的坯体具有一盖覆层，所述盖覆层在使用中具有好的耐磨性和类似的抗氧化性。另外的目的是提供一种上面提到的类型的方法，用所述方法可以生产具有高度耐磨的且抗氧化的盖覆层的坯体。根据本专利技术，第一个目的是通过上面提到的类型的坯体实现的，其中具有铝、钛和氮的盖覆层至少部分地包括具有小于100nm的片层厚度的片层(lamellae)，其中所述片层包括具有不同相的连续的部分。根据本专利技术的至少部分地具有片层状结构(所述片层状结构具有不同相以及小于100nm的片层厚度)的坯体的优点，是极其高的刚性，以及由此还提供的耐磨性。因而片层代表在盖覆层的晶粒(grain)中重复的两相的连续(succession)。在本专利技术的情况中所获得的知识似乎与源自PVD工艺的经验相关联。当基于事实上通过重复沉积的工艺，在要被盖覆的坯体上将盖覆层形成为纳米尺度上的薄层时，通过PVD工艺生产的盖覆层经常具有高刚性。因而，根据本专利技术，对于片层厚度来说，优选的是小于50nm，优选地小于35nm，并且特别是小于25nm。在根据本专利技术的坯体的铝、钛和氮的盖覆层中，通常形成多重片层或多个微晶体或晶粒。因而，单个微晶体在横截面上至少部分地具有大于50nm，优选地50至200nm的宽度。如果微晶体尺寸较小，具有不同相的片层状结构的效果可能不会完全地发挥出来。特别有利的是，如果片层是由第一部分和第二部分交替地形成的，所述第一部分主要地或排他地由立方相构成，所述第二部分主要地或排他地由六方相构成。硬的立方相与较软的六方相的这种连续似乎有利于期望的刚性，并且最终同样有利于耐磨性。特别有利的是，如果第一部分包括立方TiN和/或立方AlΧΤi1-ΧΝ或者基本上由这些相构成。第二部分可以包括六方AlN或者可以由其构成。特别有益的是，如果第一部分被形成为具有比第二部分更薄的横截面。归因于所述结构在纳米尺度上的特殊的设计，硬的立方相和较软的六方相的连续之间的相互作用明显有利于刚性；因而，较软的六方部分应当处于优势。在具有铝、钛和氮的盖覆层中，可以存在立方TiN相、六方AlN相和立方AlΧΤi1-ΧΝ相，其中铝以比钛更低的摩尔比例存在于六方TiN相中，而钛以比铝更低的摩尔比例存在于立方AlN相中。在本文中，在盖覆层中的六方AlN相部分总计是至少5％，优选地5至50％，特别是10至35％(以mol％)。根据现有技术，在对应的盖覆层中所述立方相最大可能的比例是期望的，与现有技术的期望相反，当存在某个最小化的六方AlN相含量时，其是明确地有利的。具有铝、钛和氮的所述至少一个盖覆层优选地是借助于CVD法被沉积的。同样被证明有益的是，如果具有铝、钛和氮的所述至少一个盖覆层被沉积在另外的盖覆层上，所述另外的盖覆层具有TiCN的细长晶体，所述TiCN的细长晶体一般以大致垂直于所述另外的盖覆层的表面的方式延伸。在这样的中间层上，根据本专利技术提供的在纳米尺度上具有片层状结构的盖覆层可以被形本文档来自技高网...

【技术保护点】
坯体(1)，特别是切割元件，所述坯体(1)至少部分地包括一盖覆物，其中所述盖覆物是由一个或更多个盖覆层(3、4、5)形成的，其中至少一个盖覆层(5)包括铝、钛和氮，或者是由这些元素形成的，其特征在于，包括铝、钛和氮的所述盖覆层(5)至少部分是片层，所述片层具有小于100nm的片层厚度，其中所述片层包括具有不同相的连续的部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.03.14 AT A50080/20121.坯体(1)，所述坯体(1)至少部分地包括一盖覆物，其中所述盖覆物是由一个或更多个盖覆层(3、4、5)形成的，其中至少一个盖覆层(5)包括铝、钛和氮，或者是由这些元素形成的，其特征在于，具有铝、钛和氮的所述盖覆层(5)至少部分地包括片层，所述片层具有小于100nm的片层厚度，其中所述片层包括具有不同相的连续的部分；其中具有铝、钛和氮的所述至少一个盖覆层(5)是借助于CVD法被沉积的；其中所述片层在具有铝、钛和氮的所述盖覆层内。2.根据权利要求1的坯体(1)，所述坯体(1)是切割元件。3.根据权利要求1的坯体(1)，其特征在于，所述片层厚度小于50nm。4.根据权利要求1的坯体(1)，其特征在于，所述片层厚度小于35nm。5.根据权利要求1的坯体(1)，其特征在于，所述片层厚度小于25nm。6.根据权利要求1至权利要求5中任一项的坯体(1)，其特征在于，所述片层形成微晶体，所述微晶体在一个横截面上至少部分地具有大于50nm的宽度。7.根据权利要求1至权利要求5中任一项的坯体(1)，其特征在于，所述片层形成微晶体，所述微晶体在一个横截面上至少部分地具有50至200nm的宽度。8.根据权利要求1的坯体(1)，其特征在于，所述片层是由第一部分和第二部分交替形成的，所述第一部分主要地或排他地由立方相构成，所述第二部分主要地或排他地由六方相构成。9.根据权利要求8的坯体(1)，其特征在于，所述第一部分包括立方TiN和/或立方ΑlxΤi1-xΝ。10.根据权利要求8或权利要求9的坯体(1)，其特征在于，所述第二部分包括六方AlN。11.根据权利要求8的坯体(1)，其特征在于，所述第一部分被形成为具有比所述第二部分的横截面更薄的横截面。12.根据权利要求1的坯体(1)，其特征在于，在具有铝、钛和氮的所述盖覆层(5)中，存在立方TiN相、六方AlN相和立方ΑlxΤi1-xΝ相，其中在所述立方TiN相中，铝可以以比钛更低的摩尔比例存在，而在所述六方AlN相中，钛可以以比铝更低的摩尔比例存在。13.根据权利要求12的坯体(1)，其特征在于，六方相的AlN的比例是至少5％。14.根据权利要求12的坯体(1)，其特征在于，六方相的AlN的比例是5％至50％。15.根据权利要求12的坯体(1)，其特征在于，六方相的AlN...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·皮通耐克，A·科勒普，R·韦森巴彻，
申请(专利权)人：倍锐特有限责任公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT