本发明专利技术涉及由金属、硬质金属、金属陶瓷或陶瓷构成的涂覆型体，所述涂覆型体涂覆有单层或多层的层系统，所述层系统包含至少一个硬质材料复合物层，以及本发明专利技术涉及用于涂覆所述型体的方法。本发明专利技术基于如下任务，即：对于所述型体研发如下的层系统，所述层系统为单层或多层的，并且具有至少一个硬质材料复合物层，所述硬质材料复合物层包含作为主相的立方TiAlCN和六方AlN，并且所述硬质材料复合物层长处在于具有光滑而均匀的表面、高耐氧化性和高硬度的复合物结构。所述任务包括研发用于经济制备所述涂层的方法。根据本发明专利技术的硬质材料复合物层包含作为主相的立方TiAlCN和六方AlN，其中，立方TiAlCN为晶粒尺寸≥0.1μm的微晶面心立方-Ti1-xAlxCyNz，其中，x＞0.75，y=0至0.25且z=0.75至1，并且其中，所述硬质材料复合物层在晶界区域中以0.01%至20%的质量份额额外包含无定形碳。根据本发明专利技术在LPCVD-工艺中在700℃与900℃之间的温度下以及在1?02Pa与1?05Pa之间的压力下，在不用额外的等离子体激励的情况下进行涂覆。根据本发明专利技术的硬质材料层的长处在于具有光滑而均匀的表面、高耐氧化性和高硬度的复合物结构，并且可特别用作Si3N4-转动冲切刀片和WC/Co-转动冲切刀片和钢质构件上的磨损保护层。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及由金属、硬质金属、金属陶瓷或陶瓷构成的涂覆型体，所述涂覆型体被涂覆有单层或多层的层系统，所述层系统包含至少一个硬质材料复合物层，本专利技术还涉及用于涂覆所述型体的方法。在所述型体上产生的根据本专利技术的硬质材料层的长处在于具有光滑而均匀的表面、高耐氧化性和高硬度的复合物结构，并且可特别用作Si3N4-转动冲切刀片和WC/Co-转动冲切刀片和钢质构件上的磨损保护层。
技术介绍
用于切削加工的刀具必须满足耐用性和耐磨性方面的高要求。基于钛的氮化物、碳化物或碳氮化物的涂层长久以来被用作磨损保护层。近几年内的发展趋势为通过嵌入铝来给涂层设有更高的耐氧化性。具有立方NaCl-结构的TiAlN-层及其制备方法是已知的。在此，通过使用PVD(物理气相沉积)-法、等离子体-CVD (化学气相沉积)-法和热CVD-法来制备单相面心立方(fee)-TiAlN-层或面心立方-TiAlN 与六方 AlN 的混合物(W0 03/085152 A2 ;K. Kawata,H. Sugimura, O. Takai, Thin Solid Films, 390 (2001)，第 64-69 页；DE 10 2005 032860B4)。通过嵌入碳和其他金属,可连续地进一步改善所述层,其中，可使用PVD-法,也可使用CVD-法。具有纯面心立方-TiAlCN层的层系统例如在CN 101319302A中有所阐述。在此，介绍了用于PVD-沉积线性渐变的TiAlCN-层的方法，其中，通过有针对性地掺入N2和C2H2产生C/N-梯度。专利申请WO 98/10120 Al涉及具有至少两个彼此跟随的、由TiN、TiCN, TiAlN和TiAlCN构成的层的PVD-涂覆的工件。具有由Ti和Al组合的氮化物、碳氮化物和碳化物构成的降低摩擦的涂层的工件在专利US 2002/0136933 Al中有所介绍。在JP 05337705 A中，具有由Ti、Al和N和/或C构成的层的切割型体要求专利保护。所述涂层通过等离子体-CVD制备。还已知的是具有面心立方-TiAlN与六方-AlN的混合物的层(DE10 2007 000512 B3)以及面心立方-(TiyAlxMei_x_y)N与六方-AlN的混合物的层，其中，Me包括金属Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W 或 Si (US 2004/01 15484 Al)。还已知由面心立方-TiAlCN和无定形碳构成的纳米复合物层(US2003/143402Al ；J. Shieh 和 M. H. Hon, Plasma-enhanced chemical-vapor deposition of titaniumaluminium carbonitride/amorpous-carbonnanocomposite thin films, J.Vac. Sci.Technol.，2002年I月/2月，A20，(l)，第87-92页)。所述层借助等离子体-CVD制备。纳米级TiAlCN-晶粒嵌入无定形碳的基质中。还已知向面心立方-TiAlN-涂层混入其他金属。EP I 574 594 Al介绍了含碳硬质材料-PVD-层，该层具有组成为(AlxMelyMe2z)CuElvE2w的纳米晶体结构,其中=Me1和Me2为金属，x>0. 4, x+y+z=l且y, z>0以及l>u>0且u+v+w=l且V，w>0。在此，晶界中的碳含量高于纳米晶体中的碳含量。在WO 2009/1 121 17 Al中描述了具有CVD-层的、以硬质材料涂覆的型体，所述CVD-涂层由(Ti，MdhAlx (CyNz)构成，其中，Me=Zr和/或Hf。所述层的长处在于高耐氧化性和高耐磨性。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，对于由金属、硬质金属、金属陶瓷或陶瓷构成的型体，研发出如下的层系统，所述层系统是单层或多层的，并且具有至少一个硬质材料复合物层，所述硬质材料复合物层包含作为主相的立方TiAlCN和六方A1N，并且长处在于具有光滑而均匀的表面、高耐氧化性和高硬度的复合物结构。所述任务包括研发用于经济地制备这样的涂层的方法。所述任务通过权利要求的特征解决，其中，本专利技术还包括各从属权利要求依照并列关联方式的组合。根据本专利技术涂覆的型体的特征在于，所述经涂覆的型体被涂覆有单层或多层的层系统，所述层系统具有至少一个硬质材料复合物层，所述硬质材料复合物层包含作为主相的立方TiAlCN和六方A1N，其中，所述立方TiAlCN为晶粒尺寸彡O. I μ m的、微晶的面心立方-IVxAlxCyNz,其中，X > O. 75，y=0至O. 25且z=0. 75至1，以及其中，所述硬质材料复合物层在晶界区域中额外包含O. 01%至20%的质量份额的无定形碳。根据本专利技术的TiAlCN-涂层的特征在于微晶的复合物结构，其中，所述两个主相-面心立方-TihAlxCyNz (x>0. 75)和六方AlN保证了高硬度和耐氧化性，并且无定形碳有助于降低摩擦。在至多50质量％六方-AlN的宽组成范围内，持续得到复合物层的高硬度。与此相对照地，根据现有技术的TiAlCN-纳米复合物层由于低的铝含量和TiAlCN-晶体嵌入无定形碳中而仅具有有限的耐氧化性。无定形碳从400°C开始燃烧。因此，在纳米复合物涂层中在高温下不再共存(Zusa_enhalt)。与此相对地，根据本专利技术的TiAlCN-层表现出直至800°C的令人惊讶的高耐氧化性。主要组分-面心立方-TiAlCN和六方AlN的高铝含量以及微晶结构显然是容纳一定量的减少摩擦的无定形碳的基础，而不会不利地影响耐氧化性。根据本专利技术的涂层可如下所述适当而且有利地构造除了微晶面心立方-TihAlxCyNz之外，硬质材料复合物层中可包含其他Ti-化合物，所述其他Ti-化合物由呈纤锌矿结构的TihAlxN和/或TiN构成。所述无定形碳优选以石墨化的SP2-碳存在。根据本专利技术，所述多层的层系统可由具有不同含量的无定形碳和/或六方AlN的多个TiAlCN-硬质材料复合物层构成。所述硬质材料复合物层可在六方AlN的质量份额方面具有O. 1%与50%之间的梯度，和/或在无定形碳的质量份额方面具有O. 1%与20%之间的梯度。适当地，根据本专利技术的硬质材料复合物层具有O. I μπι与30 μπι之间的层厚度。所述微晶面心立方-TiAlCN优选具有O. I μ m与I μ m之间的晶粒尺寸。为了制备这样的涂覆型体，本专利技术包括如下的方法，其中，所述型体设有至少一个硬质材料复合物层，所述硬质材料复合物层具有作为主相的微晶面心立方-TihAlxCyNz和六方A1N，其中，X > O. 75, y=0至O. 25且z=0· 75至I，并且所述硬质材料复合物层以O. 01%至20%的质量份额额外包含无定形C，其中，通过使用具有Ti-前体、Al-前体、C-前体和N-前体的气体混合物在LPCVD (低压化学气相沉积)-工艺中在700°C与900°C之间的温度下且在IO2 Pa与IO5Pa之间的压力下在不用额外的等离子体激励的情况下，将所述复合物层沉积在所述型体上。根据本专利技术的方法可如下适当地而且有利地配置可在气体本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.12 DE 102009046667.31.由金属、硬质金属、金属陶瓷或陶瓷构成的涂覆型体，所述涂覆型体涂覆有单层或多层的层系统，所述层系统具有至少ー个硬质材料复合物层，所述硬质材料复合物层包含作为主相的立方TiAlCN和六方A1N，其特征在于，所述立方TiAlCN为晶粒尺寸彡O. I μ m的微晶面心立方-TihAlxCyNz，其中，X > O. 75，y=0至O. 25且ζ=0· 75至1，并且所述复合物层在晶界区域中以O. 01%至20%的质量份额额外包含无定形碳。2.根据权利要求I所述的涂覆型体，其特征在干，除了所述微晶面心立方-TihAlxCyNz之外，还包含其他Ti-化合物，所述其他Ti-化合物由呈纤锌矿结构的TihAlxN和/或由TiN构成。3.根据权利要求I所述的涂覆型体，其特征在于，所述无定形碳作为石墨化的SP2-碳存在。4.根据权利要求I所述的涂覆型体，其特征在于，所述多层的层系统由具有不同含量的无定形碳和/或六方AlN的多个TiAlCN-硬质材料复合物层构成。5.根据权利要求I所述的涂覆型体，其特征在于，所述硬质材料复合物层在六方AlN的质量份额方面具有O. 1%与50%之间的梯度，和/或在无定形碳的质量份额方面具有O. 1%与20%之间的梯度。6.根据权利要求I所述的涂覆型体，其特征在于，所述硬质材料复合物层具有O.I y...
【专利技术属性】
技术研发人员：因戈尔夫·恩德勒，曼迪·赫恩，
申请(专利权)人：弗朗霍夫应用科学研究促进协会，
类型：发明
国别省市：
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