涂敷品和制造涂敷品的方法技术

一种具有在底物上形成的涂层的工具或耐磨部件。所述涂层包括至少一个延展性纳米层位于两个硬层之间的序列，不过所述涂层可具有几个这样的序列，所述序列通过将延展性纳米层与硬层交替，相邻序列共享硬层而产生。各种硬层可在组成上互不相同，延展性纳米层也可如此。在底物和序列之间可提供任选的粘合层，且在最外面的硬层上可提供任选的顶层。各种层可在单个室中通过物理气相沉积而沉积。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种物品如用于金属机械加工的切割工具或耐磨部件，所述物品至少部分用厚PVD涂层涂敷，所述涂层具有硬层和延展性纳米层。
技术介绍
已知涂层增加切割工具或耐磨部件的使用寿命。PVD涂层与 CVD涂层相比具有几个吸引人的性质，例如在沉积状态中更细粒化的涂层和压缩性应力。然而，PVD涂层相对薄，将较厚PVD涂层视为倾向于裂开、破裂、刀刃裂开和剥落，以上所有限制工具寿命。已知具有直接沉积在底物表面上的金属层的涂层。这已知提高PVD涂层对底物的粘合。EP 2072637 A2描述了用于切割工具的涂层，所述涂层具有放置在至少两个非金属，功能层或层系统之间的金属夹层，其中所述金属夹层包含至少60原子％(at%)的金属元素，所述金属元素选自Ti、Mo、Al、Cr、V、Y、Nb、W、Ta和Zr或其混合物的一种或多种。所述非金属，功能层或层系统为氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合的一种或多种。专利技术概要根据本专利技术的一个方面，提供一种至少部分涂敷的包含底物和涂层的物品。所述物品可为切割工具或可为耐磨部件。所述涂层具有相互粘合的延展性纳米层和硬层的交替层，存在至少一个三层的序列，其包含位于两个硬层之间的延展性纳米层。所述延展性纳米层为至少70原子％的金属元素。至少O. 5原子％的所述延展性纳米层选自以下一种或多种金属Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru。延展性纳米层的厚度为5 nm 至 100 nm。所述硬层为一个或多个陶瓷层，所述陶瓷层为氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合。所述硬层的厚度为O. 05 μ m至5 μ m。通常所述硬层由(MeaX1J (NwCxByOz)组成，其中Me为一种或多种选自Ti、Al、Cr和Zr的金属；且X为一种或多种选自Si、Ta、V、Y和Nb的元素，其中 O. 75<a ^ I. O ； w+x+y+z=l)。根据一些实施方案，所述延展性纳米层为纯金属层，所述纯金属层由一种或多种选自Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru的金属组成。在一些实施方案中，所述延展性纳米层为纯金属层，所述纯金属层包含O. 5原子％至99. 5原子％的一种或多种选自Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru的金属，包含一种或多种选自Al、Y和难熔金属的金属的余部。在本专利技术的一些实施方案中，所述延展性纳米层为亚化学计量的陶瓷，所述陶瓷还包含选自N、O、C、B及其组合的非金属组分。根据一些实施方案，所述涂层包含3-30个这样的序列，所述序列通过将延展性纳米层与硬层交替而产生。在一些实施方案中，所述涂层具有至少两个延展性纳米层，所述纳米层具有互不相同的组成。根据一些实施方案，所述涂层还包含一个或多个辅助层。所述辅助层可与底物相邻，在此情况下其充当底物和第一硬层之间的粘合层。或者，或另外，所述辅助层可与最上面的硬层相邻，在此情况下其充当所述涂层的最外面的顶层。在所有情况下，当存在时，所述辅助层包含至少60%的选自Hf、Al、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Si、Ag、Au、Ru、难熔金属及其混合物的元素，且所述辅助层的厚度为2 nm至100 nm。通常，总涂层厚度为O. 5 μ m至20 μ m。本专利技术的另一方面，提供制造涂敷品如包含底物和涂层的切割工具或耐磨部件的方法。所述方法包含以下步骤 a)将至少一个硬层沉积在底物上，所述至少一个硬层包含氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合， b)将一个延展性纳米层沉积在至少一个硬层上，所述一个延展性纳米层包含至少70原子％的金属元素。至少O. 5原子％的所述延展性纳米层选自以下一种或多种金属Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au 和 Ru， c)将至少一个其它硬层沉积在延展性纳米层上，所述至少一个其它硬层包含氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合。通常,各所述硬层的厚度为O. 05 μ m至5 μ m且所述延展性纳米层的厚度为5nm至100 nm。通常，所述涂层用PVD技术沉积。任选所述沉积的硬层由(MeaX1J (NwCxByOz)组成，其中Me为一种或多种选自Ti、Al、Cr和Zr的金属；X为一种或多种选自Si、Ta、V、Y和Nb的元素；其中O. 75〈a彡I. O ;且w+x+y+z=lο在本专利技术的一些实施方案中，步骤b)和c)交替进行3-30次。根据一些实施方案，所述涂敷方法还包含 在进行步骤b)之前将第一辅助层沉积在底物上；且或者，或另外 将第二辅助层沉积在最外面的硬层上；由此第二辅助层充当所述涂层的最外层；其中 所述第一和第二辅助层各包含至少60%的选自Hf、Al、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Si、Ag、Au、Ru、难熔金属及其混合物的元素；且 各辅助层的厚度为2 nm至100 nm。附图简述 图I显示根据本专利技术的示例性涂层。专利技术详述 参考附图说明图1，本专利技术涉及包括底物110和涂层200的物品100，所述底物至少部分用涂层涂敷，所述涂层具有相互粘合的延展性纳米层130a、130b和硬层120、140a的交替层。所述涂层具有至少一个三层的序列180 :金属延展性纳米层130a位于两个硬层120、140a之间。所述术语“序列”以上述含义通篇使用。所述金属延展性纳米层为至少70原子％的一种或 多种金属元素。所述金属元素可为任何金属，优选Al、Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au、Ru、难熔金属或其混合物。至少O. 5原子％的所述延展性纳米层选自以下一种或多种金属Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru。金属纳米层与Fe、Cr、Ni或Hf的合金改进抗氧化性。与Ni合金改进粘合性质，而与Hf合金改进耐热性。与Cu、Ag和Au合金增大延展性层的延展性和润湿性并改进它对硬层的粘合。所述延展性纳米层的厚度可为5 nm至100 nm,优选10至50 nm。所述涂层具有至少一个序列(其包含一个延展性纳米层位于两个硬层之间)，并可具有另外的序列(图I中总的显示为150)，所述序列通过将延展性纳米层与硬层交替而产生，应理解相邻的序列具有公有的硬层。涂层200可具有3-30个这样的序列，更优选5-20个序列。术语“硬层”通篇使用，在其含义之内包括单陶瓷层和陶瓷多层。陶瓷层可为氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合。陶瓷多层在下文中意指至少两个连续沉积的中间不含延展性纳米层的陶瓷层。术语“难熔金属”在整个说明书和权利要求书中使用并声明为以下金属钛、锆、 钒、银、钽、铬、钥、鹤、或其混合物。所述硬层可具有适合切割工具和/或耐磨部件的任何组成，如氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合。所述硬层在结构和组成方面可相互相同或不同。任选所述硬层可由(MeaX1J (NwCxByOz)组成，其中Me为一种或多种选自Ti、Al、Cr和Zr的金属且其中X为一种或多种选自Si、Ta、V、Y和Nb的元素(O. 75<a ^ I. O且w+x+y+z=l)。举例来说，所述硬层可为(Al，Ti)N、TiN、(Al, Cr) N, CrN, ZrN, Ti (B, N), TiB2 (Zr，Al) N 的任一种。根据本专利技术的硬层可具有在涂敷切割工具或耐磨部件的领域中常见的任何涂层结构。任何涂层序列的硬层在结构和组成方面可相似本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.06 IL 2025491.一种至少部分涂敷的物品，所述物品包含底物和涂层； 所述涂层包含相互粘合的延展性纳米层和硬层的交替层，存在至少一个三层的序列，其包含位于两个硬层之间的延展性纳米层，其中 所述延展性纳米层包含至少70原子％的金属元素，且至少O. 5原子％的延展性纳米层选自一种或多种下列金属Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru ； 所述硬层包含一个或多个陶瓷层，所述陶瓷层为氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合； 所述硬层的厚度为O. 05 μ m至5 μ m ;且 所述延展性纳米层的厚度为5 nm至100 nm。2.根据权利要求I的涂敷品，其中所述硬层由(MeaX1J(NwCxByOz)组成；其中 Me为一种或多种选自Ti、Al、Cr和Zr的金属； X为一种或多种选自Si、Ta、V、Y和Nb的元素；O. 75<a 彡 I. O ;且w+x+y+z=l。3.根据权利要求I的涂敷品，其中所述延展性纳米层为纯金属层，所述纯金属层由一种或多种选自Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru的金属组成。4.根据权利要求I的涂敷品，其中所述延展性纳米层为纯金属层，其包含 O. 5原子％至99. 5原子％的一种或多种选自Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru的金属；和 包含一种或多种选自Al、Y和难熔金属的金属的余部。5.根据权利要求I的涂敷品，其中所述延展性纳米层为亚化学剂量的陶瓷，所述陶瓷还包含选自N、O、C、B及其组合的非金属组分。6.根据权利要求I的涂敷品,其中所述涂层包含3-30个这样的序列。7.根据权利要求6的涂敷品，其包含至少两个延展性纳米层，所述纳米层具有互不相同的组成。8.根据权利要求I的涂敷品，其中所述涂层还包括 辅助层，所述辅助层与底物相邻并充当底物和硬层之间的粘合层，其中 所述辅助层包含至少60%的选自Hf、Al、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Si、Ag、Au、Ru、难熔金属及其混合物的元素；且 所述辅助层的厚度为2 nm至100 nm。9.根据权利要求I的涂敷品，其中所述涂层还包括 辅助层，所述辅助层与最外面的硬层相邻，并充当所述涂层最外面的顶层，其中所述辅助层包含至少60%的选自Hf、Al、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Si、Ag、Au、Ru、难熔金属及其混合物的元素；且 所述辅助层的厚度为2 nm至100 nm。10.根据权利要求I的涂敷品，其中所述涂层还包括 第一辅助层，所述第一辅助层与底物相邻，并充当底物和硬层之间的粘合层；和 第二辅助层，所述第二辅助层与最外面的硬层相邻，并充当所述涂层最外面的顶层，其中所述第一和第二辅助层各包含至少60%的选自Hf、Al、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Si、Ag、Au、Ru、难熔金属及其混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：AA拉尤斯，
申请(专利权)人：伊斯卡有限公司，
类型：发明
国别省市：