非γ－相的立方ＡｌＣｒＯ制造技术

本发明专利技术涉及用于工件的涂层，其具有至少一个层，该至少一个层包含由ＡｌｘＣｒ１－ｘ表示的金属组分并包含由Ｏ１－ｙＺｙ表示的非金属组分，其中ｘ是符合０≤ｘ≤０．８４的原子比，Ｚ是选自Ｎ、Ｂ、Ｃ中的至少一种元素，０≤ｙ≤０．６５，优选ｙ≤０．５，特征在于该涂层至少部分地包括包含Ｃｒ和氧化物的立方的非γ相，使得Ｘ射线衍射图显示形成了不是立方相ＣｒＮ的立方相。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于涂覆工件的、基于物理气相沉积(PVD)的涂层体系，和涉及制造相应涂层的方法。本专利技术进一步涉及涂有该涂层体系的工件。
技术介绍
耐磨涂层的使用是提高工具寿命的众所周知的方法。涂层尤其有助于改进表面硬度、热硬度以及承受摩擦磨损和化学磨损。另外，工作表面的抗氧化性和热稳定性能够显著地得到改进。因为它们的突出的高温稳定性和耐化学磨损性，Al2O3涂层已经许多年用于切削工具表面的保护。现在从市场上买得到的Al2O3涂料大多数通过在高温下化学气相沉积法 (CVD)生产。例如，根据US2004202877，α-Al2O3的沉积需要在950°C和1050°C之间的温度。高沉积温度的使用将基材的选择仅仅限制到特殊的碳化物等级。除了不希望有的分解产物(如卤素)的不可避免的浓度所带来的附加问题之外，这还构成该CVD涂覆工艺的主要缺点。另外，由于在该方法所典型使用的高沉淀温度的冷却过程中该涂层和基础材料的不同的热膨胀系数，CVD涂层通常遭遇拉应力。因为该应力导致开裂性的裂隙形成(例如脊裂纹)，使得这些涂层不太适合于机加工工艺如断断续续的切削。或者，Al2O3涂层能够由降低温度的物理气相沉积法(PVD)生产。EP 0513662 和 US 5, 310, 607 (Balzers)描述了(Al，Cr) 203 硬金属层、涂有它的工具和生产该层的方法，因此，Al和Cr粉末从用作低压电弧(LVA)放电的阳极的坩锅中一起蒸发并在Ar/02气氛中在约600°C沉积到工具上。涂层显示有残余压缩应力并且基本上由具有超过5%的Cr含量的混合晶体组成，其热力学稳定性由高铝含量增强，其耐磨性由提高的铬浓度增强。该层被称为具有反映铬含量的位移(shift)的改性α-氧化铝(刚玉)。 然而，由于这些层的绝缘性质，由所述LVA技术进行的它们的制造过程使得在连续操作中有工艺相关的困难。W02008043606 (Balzers)描述含有混合晶体层(MelhMeZx)2O3的耐磨涂层的沉积， 其中Mel和Me2各表示元素Al，Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Nb, Ti, Sb或V中的至少一种且Mel和 Me2的元素彼此不同。这些层显示刚玉结构。涂层是由阴极电弧蒸发法生产的。所生产的涂层被认为继承了该α-Al2O3的性能，因此具有突出的耐热和抗氧化性。此外，所采用的沉积程序允许氧化物层的沉积经历压缩应力。另外，指出的是，阴极电弧蒸发是生产氧化物或非导电性层的非常有希望的沉积方法。JP2008018503A (MMC)描述了由氮化物层和复合氧化物(AlCr) 203顶层组成的双层结构的沉积。Al和Cr的复合氧化物层满足特定的组成式具有α型晶体结构的 (Al1^Cr0)2O30据声称，含有氧化物层的涂层结构提供突出的切削特性。W02004097062 (KOBE)描述了如下方法其中氧化铝晶体的生长以周期性的间隔被同样沿着刚玉结构生长的不同的金属氧化物(如Cr203、Fe203、(AlCr)2O3^ (AlFe)2O3)的薄氧化物层间断，或至少被所述氧化物的周期性分散所间断。包括这些其它金属氧化物的层区域理应保持在低于10%和优选甚至低于2%。然而，似乎表明， 在生产这些层时所牵涉的长涂覆时间(为获得2 μ m需要约5小时)，对于工业过程几乎是不实际的。US2004121147 (KOBE)描述利用不平衡磁控溅射法进行刚玉型Cr2O3 (AlCr)2O3和 (AlFe)2O3的沉积。作者建议了外延模板的形成，以便用于刚玉型结构的生长。模板是利用氮化物层例如TiAlN或AlCrN的氧化来实现的。EP10990033 (Sandvik)描述了双磁控溅射法用于具有尖晶石状结构和 MexAl203+x (0彡χ彡1)型组成的涂层的沉积，其中Me是由Mg、Zn、Mn、Fe、Co、Ni、Cd、Cu、Cr 和Sn中的一种或多种金属形成的。指出的是，该过程的活性工作点必须优化以便获得合理的沉积速率。此外，靶的特殊设计用于多组分涂层的沉积。US20040137281A1 (HITACHI TOOL ENGINEERING, LTD)描述了电弧放电离子镀覆法用于含有Al、Cr和Si (属于金属性组分)和N、B、C和0 (属于非金属性组分)的保护层的生产。作为权利而要求了非常宽范围的元素浓度以及化学组成的许多结合。然而，氧浓度据称是低至25 at. % (属于非金属性组分)。W02007121954(CEMEC0N AG)描述了磁控溅射沉积程序用于生产具有大于30at. % 的氧浓度(属于非金属组分)的(Al，Cr，Si)203层。作者声称，该仏1，0川1)203层具有？(13111 空间群的晶体结构，是通过在Y-Al2O3中Al被Cr的取代来形成的。但是，所显示的X射线分析的结果没有提供关于获得由(Al，Cr，Si)203组成的晶体的信息。此外，没有提供所生产化合物的化学组成，这一事实使得所要求的层状结构的形成变得非常可疑。作者还声称，在涂层中至多70%的氧必须被氮替代，以便获得足够的硬度。虽然这些现有技术涂层显示良好的耐磨损的保护特性，但是有进一步改进的巨大潜力。众所周知的是，与普通的氮化物层如TiAlN、AlCrN、TiCN相比，Al2O3层显示在室温下的较低硬度。还可以预期，(Al，CiO2O3层继承Al2O3的较低硬度。另外，由于非常窄的工艺窗口以及低沉积速率，磁控溅射方法的使用是非常复杂的且在工业上不可行。另一方面，该阴极电弧蒸发提供稳定的沉积速率，但是从靶上增多的滴状物发射会导致明显粗糙的涂层表面。此外，甚至在氧化物层的阴极电弧沉积过程中，对于氮化物层而言该沉积速率是较低的。
技术实现思路
本专利技术的目的因此是公开耐磨涂层，它对于非常宽范围的应用使加工工具具有延长的寿命，该应用包括连续和断续的切削应用，其中包括但不限于钻、磨、铰、车、攻丝、车螺纹和滚铣应用。此外，本专利技术的目的是公开用于工件的涂层，该工件用于机加工各种材料，如铁质金属和非铁金属以及复合材料，的零件。此外，本专利技术的目的是公开可以在各种工作条件(例如干切削，用乳液和液体冷却剂的切削，用最小量润滑(MQL)的切削和用气体冷却剂的切削)下使用的涂层和/或有涂层的工件。本专利技术的另一个目是公开涂有所述本专利技术涂层的工件。所述工件机加工工具是钻头，端铣刀(endmill)，镶刃、滚铣刀。该工件基材可以是钢，包括但不限于高速钢，硬质合金，立方氮化硼，金属陶瓷或陶瓷材料。为了满足如上所述的目的，我们提出具有这种改进了的性能的涂层。该涂层包括由AlxCivx表示的金属组分，其中χ是满足0 < χ < 1的原子比，和由Oh(N1B1C)y表示的非金属组分，其中y是符合0 < y ^ 0.5的原子比。该层特征在于混合晶体层的晶体点阵包括立方结构和/或立方和六方结构的混合。所述耐磨性尤其特征在于高的耐磨性， 热稳定性，抗氧化性，硬度和热硬性。所述耐磨涂层具有大于0. Iym且低于30 μ m的厚度。 除AlxCivxO混合晶体层之外，该层体系还可以包括一个或多个中间层，尤其是粘结层和/或硬金属层。该中间层位于该工件和混合晶体层之间。覆盖层能够沉积在混合晶体层上。中间层和覆盖层优选含本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于工件的涂层，其具有至少一个层，该至少一个层包含由ＡｌｘＣｒ１－ｘ表示的金属组分并包含由Ｏ１－ｙＺｙ表示的非金属组分，其中ｘ是符合０≤ｘ≤０．８４的原子比，Ｚ是选自Ｎ、Ｂ、Ｃ中的至少一种元素，０≤ｙ≤０．６５，优选ｙ≤０．５，特征在于该涂层至少部分地包括包含Ｃｒ和氧化物的立方的非γ相，使得Ｘ射线衍射图显示形成了不是立方相ＣｒＮ的立方相。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US61/1042932008年10月10日1.用于工件的涂层，其具有至少一个层，该至少一个层包含由AlxCivx表示的金属组分并包含由OpyZy表示的非金属组分，其中X是符合O < X < 0. 84的原子比，Z是选自N、B、C 中的至少一种元素，0 ^y ^ 0. 65，优选y < 0. 5，特征在于该涂层至少部分地包括包含Cr 和氧化物的立方的非Y相，使得X射线衍射图显示形成了不是立方相CrN的立方相。2.根据权利要求1的用于工件的涂层，其特征在于χ彡0.5。3.根据前述权利要求中一项的用于工件的涂层，其特征在于与退火之前相比，在25分钟的时间中在退火至1000°c之后它们的X射线衍射图基本上未显示变化。4.具有根据前述权利要求中一项的涂层的经涂覆的物体。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：D库拉波夫，
申请(专利权)人：欧瑞康贸易股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：CH