本发明专利技术涉及一种多层覆层系统，其沉积在固体主体表面的至少一部分上，并在多层结构中包含通过物理气相沉积方法沉积的Al-Cr-B-N单个层，所述系统的特征在于，在所述多层覆层系统的总厚度的至少一部分中，Al-Cr-B-N单个层与Ti-Al-N单个层组合，其中Al-Cr-B-N与Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积，并且其中Al-Cr-B-N单个层的厚度厚于Ti-Al-N单个层的厚度，由此，与相应的类似Al-Cr-B-N单层覆层的残余应力相比较，所述多层覆层系统的残余应力显著更低。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有AL-Cr-B-NAi-A卜N多层覆层的切削工具 本专利技术涉及通过物理气相沉积方法沉积的覆层。这些覆层主要基于铝、铬和硼的氮化物并具有改进的耐磨性。另外这些覆层可特别应用于切削工具。根据本专利技术，Al-Cr-B-N膜为多层覆层结构的部分。技术状态 Ti-Al-N和Cr-Al-N两者为众所周知的耐磨覆层系统。一方面Ti-Al-N例如广泛用于机械加工硬化钢。其在氧气存在下结构稳定到最多约900°C。然而，Ti-Al-N在高于600°C的温度下显著丧失硬度。另ー方面Cr-Al-N，至少在氧气气氛下高温应用之后，具有比Ti-Al-N更高的硬度和好得多的抗氧化性。Cr-Al-N在氧气存在下甚至结构稳定到最多1100°C。然而，与其它覆层相比较，Cr-Al-N基本上不改善所涂覆的切削工具在机械加工硬化钢中的性倉^:。由于钛和铝的氮化物以及铬和铝的氮化物的非常令人关注的特性，覆层系统的许多新设计仍然包括这些氮化物或者基于这些氮化物。文件W02006084404公开了ー种覆层系统，其被设计为尤其用作硬质覆层，该覆层具有极高的抗氧化性，用于保护也需要磨损保护的切削工具。所描述的覆层系统至少包含在基底表面上的主要层、埋置层和外表面层，其中所述表面层包含AlCrZ，其中Z可为N、C、B、CN、BN、CBN、NO、CO、BO、CNO、BCNO或CBN0。所述埋置层包含以下材料中的任何一种或其组合金属氮化物、碳化物或碳氮化物、金属硅氮化物、碳化物或碳氮化物，其中所述金属为IVB, VB或VIB族中的至少ー种过渡金属，或者为这些材料或ー种材料或组合的多层，或者为包含至少ー种金属或碳的这些材料的多层，优选地为金刚石样碳层。所述主要层包含氮化物、碳化物或碳氮化物，或者氮化物、碳化物或碳氮化物材料的多层。主要层可直接或经由插入的附着层沉积到エ件上，附着层可为以上提及的过渡金属或金属氮化物，优选地为AlCr、AlTi、Cr、Ti、AlCrN, AlTiN, TiN 或 CrN0同样地，在W02008037556中公开了ー种AlCrN基覆层系统，其也预期与TiAlN的组合。更准确地说，在文件W02008037556中公开了以下内容用于改善耐磨性的覆层系统，其由至少ー个具有以下组成的层构成(A lmCraBbZe)X,其中X为N、C、CN、N0、C0、CN0中的至少ー种，Z为W、Mo、Ta、Cb (也称Nb)中的至少ー种，并且其中有效的是O. 2彡a彡O. 5，O. 01彡b彡O. 2和O. 001 ^ c ^ O. 04。另外公开了所致力的至少ー个AlCrBZX层可由此直接施用至エ件主体的表面，或者可施用以形成覆层系统的最外层。同样地，提到该至少ー个AlCrBZX层可埋置于多层系统中，在朝向エ件主体表面的第一层子系统与朝向涂覆的主体表面的第二层子系统之间。还进ー步提到，在多层系统中，可提供多于ー层的具有相同或不同化学计量学和/或材料组成的所致力的AlCrBZX层。从而，这类AlCrBZX型的层可使ー层直接存在于具有不同化学计量学和/或材料组成的另ー层上，或者可通过相应的覆层子系统分开。另外公开了所述覆层系统可在基底与最外层之间包含至少ー个(TidAl6)N或(CrfAlg)N 的夹层，其中 O. 4 彡 d O. 6，O. 4 彡 e 彡 O. 6，O. 4 彡 f 彡 O. 7 和 O. 3 彡 g 彡 O. 6。从而可提供所致力的TiAlN或CrAlN夹层，使其为主体表面与AlCrBZX层之间的多层子系统的ー层。另外所述覆层系统可包含多层，其为至少一个所致力的夹层和至少ー个AlCrBZX层的交替层。另外，文件见2009012139公开了ー种切削エ具，其表面覆有层厚度为0.8_5 μπι的硬质AlCrBN覆层。提到所描述的AlCrBZ覆层在高速切削具有高可焊性的材料时提供高硬度、优良的润滑性和耐磨性。所公开的AlCrBZ覆层由第一膜和第二膜构成，第一膜沉积在基底表面上，组成为(AlxCr1-A) Nz，其中O. 5彡X彡O. 7，0. 001彡Y彡O. 1，O.9彡Z彡I. 25，Χ+Υ<0. 75，第二膜沉积在第一膜上，组成为(AlaCrwBb)Ne,其中O.4彡a彡O. 7，I彡b彡2. 5，O. 25彡c彡O. 68。总覆层的平均组成为AlαCivaBeNY，其中O.5 彡 a ^ O. 7,0. 003 ^ β く O. 12,0. 8 ^ Y く I. 25。本专利技术的目的 专利技术人观察到，与众所周知的Al-Cr-N覆层相比较，有效的Al-Cr-B-N单层覆层呈现改 进的硬度和摩擦学性能。然而仍然需要进ー步的改进。Al-Cr-B-N覆层，尽管它们有受到关注的性质，但还呈现非常高的残余应力。这恶化覆有这些有希望的覆膜的工具的切削性能。这在需要高覆层厚度的应用中尤其不利，其中在覆层中需要特别低的残余应カ以避免覆层脱层。本专利技术的目的是提供一种覆层，其与Al-Cr-N和Al-Cr-B-N单层覆层相比较时，呈现低残余应力、提高的硬度和改善的磨损系数。本专利技术的描述 为了在Al-Cr-B-N覆层中达到残余应カ減少，通过物理气相沉积方法，优选使用反应性阴极电弧离子镀沉积方法，合成了不同的多层结构。专利技术人意外地观察到，特别地交替组合Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层的多层覆层结构，尤其是当Al-Cr-B-N单个层的厚度厚于Ti-Al-N单个层的厚度，关于Al-Cr-B-N单个层的厚度与Ti-Al-N单个层的厚度的比率主要保持基本上为2:1吋，同时呈现令人印象深刻的低残余应カ和令人印象深刻的高硬度。通过加入Ti-Al-N单个层，可以显著地改善覆层的弹性。结果，覆层的覆层粘附強度、耐久強度和韧性可显著地得到总体改善。因此专利技术人公开了ー种覆层，其具有低残余应力，组合提高的硬度和良好的摩擦学性能。根据本专利技术的一个实施方案，在多层结构中实现了 Al-Cr-B-N与Ti-Al-N的组合，所述多层结构具有交替沉积的至少两个Ti-Al-N层与至少两个Al-Cr-B-N层，并且其中最接近基底表面的单个层为Ti-Al-N层，最接近覆层表面的单个层为Al-Cr-B-N层。更优选交替沉积至少三个Ti-Al-N层与至少三个Al-Cr-B-N层。第一 Ti-Al-N层与其它Ti-Al-N单个层相比较可具有不同的层厚度，并且也可直接沉积到基底表面上以用作粘附层。最后的Al-Cr-B-N层与其它Al-Cr-B-N单个层相比较可具有不同的厚度，并且也可作为最外层进行沉积。根据本专利技术的一个优选实施方案，在N2气氛下，于3. 5 Pa和500°C下，在エ业规模的Oerlikon Balzers INNOVA沉积系统中，通过阴极电弧蒸发合成Al-Cr-B-N/Ti-Al-N多层覆层。为了形成该多层结构，Al-Cr-B-N层自至少ー个合金型源材料靶进行沉积，所述靶含有铝、铬和硼，具有以下元素组成AlxCryBz，其中x+y+z=l，x=l. 8 · y且O. I彡z彡O. 3(X、I和z值在这里以原子分数给出)。Ti-Al-N层自至少ー个合金型源材料靶进行沉积，所述靶含有铝和钛。在该优选的实施方案中，使用元素组成为50:50 (以原子百分比计)的TiAl-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】2010.02.04 US 61/301,3361.多层覆层系统，其沉积在固体主体表面的至少一部分上，并在多层结构中包含通过物理气相沉积方法沉积的Al-Cr-B-N单个层，所述系统的特征在于，在所述多层覆层系统的总厚度的至少一部分中，Al-Cr-B-N单个层与Ti-Al-N单个层组合，其中Al-Cr-B-N与Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积，并且其中Al-Cr-B-N单个层的厚度厚于Ti-Al-N单个层的厚度，由此，与相应的类似Al-Cr-B-N单层覆层系统的残余应カ相比较，所述多层覆层系统的残余应カ显著更低，并且优选所述多层覆层系统的硬度大于或等于相应的类似Al-Cr-B-N单层覆层的硬度。2.权利要求I的多层覆层系统，其特征在于，在其中Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积的覆层部分，Al-Cr-B-N单个层与Ti-Al-N单个层的厚度比率基本上为2:1。3.权利要求I或2的多层覆层系统，其特征在于，在其中Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积的覆层部分中所包含的Al-Cr-B-N层的层组成为AlaCrbBeNd, a+b+c=l,a=9/5 · y,0. 1<ζ 0. 3,其中a、b和c为在对于元素平衡仅考虑元素Al、Cr和B的元素分 析之后确定的原子分数。4.权利要求1-3的多层覆层系统，其特征在于，其中Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积的覆层部分至少含有两个Ti-Al-N和两个Al-Cr-B-N单个层，更优选至少三个Ti-Al-N和三个Al-Cr-B-N单个层。5.权利要求1-4的多层覆层系统，其特征在于，在其中Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积的覆层部分，Ti-Al-N和Al-Cr-B-N单个层的厚度保持恒定。6.权利要求1-5的多层覆层系统，其特征在于，在其中Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积的覆层部分，Al-Cr-B-N单个层的元素组成保持恒定。7.权利要求1-6的多层覆层系统，其特征在于，在其中Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层彼此叠加地交替沉积的覆层部分，Al-Cr-B-N和Ti-Al-N单个层为纳米层，这些纳米层相应的单个厚度每ー个为彡100 nm，优选被定义为相当于ー个Al-Cr-B-N和ー个Ti-Al-N单个纳米层的厚度总和的双层周期为彡100 nm，优选所述双层周...
【专利技术属性】
技术研发人员：M莱希塔勒，C特里雷梅尔，
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：
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