【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
0、現有技術
1、具有高于75原子％(相對于ti)的al含量、表現出立方晶體結構和柱狀微結構的altin涂覆層已知通過lp-cvd法合成。已知與具有較低al含量的涂層如基于pvd的al0.67ti0.33n涂層相比，這些類型的涂層表現出更優異的磨損防護。
2、過去，眾所周知，pvd方法如電弧沉積和反應性磁控濺射可用于制備具有最多70原子％al的亞穩立方(b1晶體結構)相altin層。
3、此外，還有一些出版物提出用于將al的亞穩溶解度極限增強到超過70原子％的可能方法。但是，所有這些迄今建議的方法都涉及一些缺點或限制。一個限制是例如僅沉積具有柱狀結構的立方相，這增加了涂覆努力，特別是涂覆時間。此外，當沉積僅具有柱狀結構的立方相時，必須注意確保沉積條件特別溫和。
4、本專利技術的目標
5、本專利技術的目標是提供用于制備硬質立方富鋁altin涂覆層的方法，該方法克服或減輕現有技術的缺點或限制。
6、該硬質立方富鋁altin涂層應該優選表現出100％立方相、高硬度、適當的壓縮應力和涂層微觀結構，如果該富鋁altin涂層施加在切削工具(cutting?tools)上，這優選允許實現高耐磨性和改善的切削性能。此外，根據本專利技術的涂覆層應該可以簡單且快速的方式制備。
7、本專利技術的描述
8、通過提供如下所述并如權利要求10中所要求保護的包含至少一個硬質立方富鋁altin涂覆層的涂層和如下所述并如權利要求1中所要求保護的用于其制備的
9、在本專利技術的第一個方面中，公開了pvd涂覆方法，優選電弧蒸發pvd涂覆方法，其用于制備具有基于薄膜中的鋁和鈦的總量計＞70原子％的鋁含量、立方晶體結構和至少部分非柱狀的微結構的富鋁alxti1-xn基薄膜，所述至少部分非柱狀的微結構具有基于總微結構的體積計＞1體積％的非柱狀含量，其中使用陶瓷靶作為用于富鋁alxti1-xn基薄膜的材料源。
10、在第一個方面的另一實例中，使用電弧蒸發pvd涂覆方法作為pvd涂覆方法。
11、在第一個方面的另一實例中，富鋁alxti1-xn基薄膜可具有混合的柱狀和非柱狀微結構，其具有＞1體積％的非柱狀微結構的含量，優選具有＞20體積％的非柱狀微結構的含量，特別具有＞50體積％的非柱狀微結構的含量。
12、在第一個方面的另一實例中，富鋁alxti1-xn基薄膜具有非柱狀微結構。
13、此外，在第一個方面的另一實例中，使用脆性且絕緣的陶瓷靶。
14、在第一個方面的另一實例中，優選可使用＞80安培的電弧電流，其中特別可使用在80至200安培之間的電弧電流。
15、在第一個方面的另一實例中，至少一個靶在中間配備附加絕緣體，并以使陶瓷靶在電弧放電期間不開裂的方式操控電弧轉向。
16、在第一個方面的另一實例中，alxti1-xn可用作靶材料，其中x為≥75，其中x優選可具有在75至90之間的值。
17、此外，在第一個方面的另一實例中，至少一個陶瓷靶是99％致密的并且甚至在加工期間也無裂紋。
18、在第一個方面的另一實例中，alxti1-xn可用作靶材料，其中aln含量可為靶材料的＞70體積％，優選＞75摩爾％。
19、在第一個方面的另一實例中，氮氣可作為反應性氣體引入，其中氮氣優選可采用低于0.5pa的壓力，特別是采用在0.3至0.1pa之間的壓力引入。
20、在第一個方面的另一實例中，可以向待涂覆的基材施加負偏置電壓，其中向基材施加的偏置電壓優選可以在-250v至-30v之間，更優選在-200v至-80v之間，特別是在-200v至-100v之間。
21、在第一個方面的另一實例中，涂覆過程期間的沉積溫度可以低于360℃，優選在150℃至320℃之間。
22、在第一個方面的另一實例中，多個富鋁alxti1-xn基薄膜可以彼此疊加沉積以產生多層膜，其中盡管為立方結構但表現出非柱狀微結構的alxti1-xn的含量相對于相鄰層變化。
23、在本專利技術的第二個方面中，公開了富鋁alxti1-xn基薄膜，其具有基于薄膜中的鋁和鈦的總量計＞70原子％的鋁含量、立方晶體結構和至少部分非柱狀的微結構，所述至少部分非柱狀的微結構具有基于總微結構計＞1體積％的非柱狀含量，該富鋁alxti1-xn基薄膜可通過根據本專利技術的第一個方面的方法制備。
24、在第二個方面的另一實例中，富鋁alxti1-xn基薄膜可具有混合的柱狀和非柱狀微結構，其具有＞1體積％的非柱狀微結構的含量，優選具有＞20體積％的非柱狀微結構的含量，特別具有＞50體積％的非柱狀微結構的含量。
25、在第二個方面的另一實例中，該薄膜可包含al、ti和n作為主要組分，并可具有根據式(alatib)xny關于這些元素以原子百分比計的化學元素組成，其中a和b分別是僅考慮al和ti用于計算層中的元素組成以原子比率計的鋁和鈦的濃度，由此a+b＝1且0≠a≥0.7且0≠b≥0.2，或0≠a≥0.8且0≠b≤0.2，并且其中僅考慮al、ti和n用于計算層中的元素組成的情況下，以原子比率計，x是al的濃度和ti的濃度之和且y是氮的濃度，由此優選地，x+y＝1且0.45≤x≤0.55。
26、在第二個方面的另一實例中，該薄膜可以表現出≥30gpa的硬度，優選≥35gpa的硬度，其根據iso?14577-1使用儀器化壓痕法(instrumented?indentation)測量。
27、在第二個方面的另一實例中，該薄膜可以表現出在350gpa至480gpa之間，優選在370gpa至410gpa之間的約化楊氏模量，其根據iso?14577-1使用儀器化壓痕法測量。
28、在第二個方面的另一實例中，該薄膜可以表現出大于2.5gpa的壓縮應力，優選在2.5gpa至6gpa之間的壓縮應力，其根據iso?14577-1使用儀器化壓痕法測量。
29、在第二個方面的另一實例中，該薄膜即使在5μm的涂層厚度下也表現出hf?1的高附著力，其中這種高附著力特別來自通過使用陶瓷靶和電弧放電的組合來沉積該薄膜。
30、在第二個方面的另一實例中，富鋁alxti1-xn基薄膜可形成為多層膜，其包含彼此疊加沉積的多個富鋁alxti1-xn基薄膜，其中優選地，可表現出非柱狀微結構的alxti1-xn的含量可相對于相鄰層變化。
31、在第二個方面的另一實例中，該薄膜可具有x≥75的鋁含量，優選x在75至90之間的鋁含量。
32、在第二個方面的另一實例中，層厚度可為＞500nm，優選＞1000nm，特別是＞1500nm。
33、在本專利技術的第三個方面，公開了根據本專利技術的第二個方面的富鋁alxti1-xn基薄膜用于制造涂覆的工具或涂覆的組件，尤其是涂覆的切削工具或涂覆的成形工具或涂覆的渦輪組件或在耐磨應用使用中的涂覆的組件的用途。本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種PVD涂覆方法，優選電弧蒸發PVD涂覆方法，其用于制備富鋁AlXTi1-XN基薄膜，所述富鋁AlXTi1-XN基薄膜具有基于所述薄膜中的鋁和鈦的總量計>70原子％的鋁含量、立方晶體結構和至少部分非柱狀的微結構，所述至少部分非柱狀的微結構具有基于總微結構的體積計>1體積％的非柱狀含量，其中使用陶瓷靶作為用于所述富鋁AlXTi1-XN基薄膜的材料源。
2.根據權利要求1所述的涂覆方法，其中使用電弧蒸發PVD涂覆方法作為PVD涂覆方法。
3.根據權利要求1或2所述的涂覆方法，其中所述富鋁AlXTi1-XN基薄膜具有混合的柱狀和非柱狀微結構，其具有>1體積％的所述非柱狀微結構的含量，優選具有>20體積％的所述非柱狀微結構的含量，特別具有>50體積％的所述非柱狀微結構的含量。
4.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中所述富鋁AlXTi1-XN基薄膜具有非柱狀微結構。
5.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中使用脆性且絕緣的陶瓷靶。
6.根據前述權利要求2至5中任一項所述的涂覆方
7.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中至少一個靶在中間配備附加絕緣體，并以使所述陶瓷靶在電弧放電期間不開裂的方式操控所述電弧轉向。
8.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中AlXTi1-XN用作靶材料，其中X為≥75，其中X優選具有在75至90之間的值。
9.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中至少一個陶瓷靶是99％致密的并且甚至在加工期間也無裂紋。
10.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中使用AlXTi1-XN作為靶材料，其中AlN含量為所述靶材料的>70體積％，優選>75摩爾％。
11.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中氮氣作為反應性氣體引入，其中氮氣優選采用低于0.5Pa的壓力，特別是采用在0.3至0.1Pa之間的壓力引入。
12.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中向待涂覆的基材施加負偏置電壓(Ub)，其中向所述基材施加的所述偏置電壓(Ub)優選在-250V至-30V之間，更優選在-200V至-80V之間，特別是在-200V至-100V之間。
13.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中涂覆期間的沉積溫度低于360℃，優選在150℃至320℃之間。
14.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中多個富鋁AlXTi1-XN基薄膜彼此疊加沉積以產生多層膜，其中盡管為立方結構但表現出非柱狀微結構的AlXTi1-XN的含量相對于相鄰層變化。
15.一種富鋁AlxTi1-xN基薄膜，其具有基于薄膜中的鋁和鈦的總量計>70原子％的鋁含量、立方晶體結構和至少部分非柱狀的微結構，所述至少部分非柱狀的微結構具有基于總微結構計>1體積％的非柱狀含量，所述富鋁AlxTi1-xN基薄膜可通過根據權利要求1至9中一項所述的方法制備。
16.根據權利要求15所述的富鋁AlxTi1-xN基薄膜，其中所述富鋁AlXTi1-XN基薄膜具有混合的柱狀和非柱狀微結構，其具有>1體積％的所述非柱狀微結構的含量，優選具有>20體積％的所述非柱狀微結構的含量，特別具有>50體積％的所述非柱狀微結構的含量。
17.根據權利要求15或16所述的富鋁AlxTi1-xN基薄膜，其中所述薄膜包含Al、Ti和N作為主要組分，并具有根據式(AlaTib)xNy關于這些元素以原子百分比計的化學元素組成，其中a和b分別是僅考慮Al和Ti用于計算層中的所述元素組成以原子比率計的鋁和鈦的濃度，由此a+b＝1且0≠a≥0.7且0≠b≥0.2，或0≠a≥0.8且0≠b≤0.2，并且其中僅考慮Al、Ti和N用于計算所述層中的所述元素組成的情況下，以原子比率計，x是Al的濃度和Ti的濃度之和且y是氮的濃度，由此優選地，x+y＝1且0.45≤x≤0.55。
18.根據權利要求15至17中任一項所述的富鋁AlxTi1-xN基薄膜，其中所述薄膜表現出≥30GPa的硬度(H)，優選≥35GPa的硬度(H)，其根據ISO?14577-1使用儀器化壓痕法測量。
19.根據權利要求15至18中任一項所述的富鋁AlxTi1-xN基薄膜，其中所述薄膜表現出在350GPa至480GPa之間的約化楊氏模量(Er)，優選表現出在370GPa至410GPa之間的約化楊氏模量(Er)，其根據IS...
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】
1.一種pvd涂覆方法，優選電弧蒸發pvd涂覆方法，其用于制備富鋁alxti1-xn基薄膜，所述富鋁alxti1-xn基薄膜具有基于所述薄膜中的鋁和鈦的總量計>70原子％的鋁含量、立方晶體結構和至少部分非柱狀的微結構，所述至少部分非柱狀的微結構具有基于總微結構的體積計>1體積％的非柱狀含量，其中使用陶瓷靶作為用于所述富鋁alxti1-xn基薄膜的材料源。
2.根據權利要求1所述的涂覆方法，其中使用電弧蒸發pvd涂覆方法作為pvd涂覆方法。
3.根據權利要求1或2所述的涂覆方法，其中所述富鋁alxti1-xn基薄膜具有混合的柱狀和非柱狀微結構，其具有>1體積％的所述非柱狀微結構的含量，優選具有>20體積％的所述非柱狀微結構的含量，特別具有>50體積％的所述非柱狀微結構的含量。
4.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中所述富鋁alxti1-xn基薄膜具有非柱狀微結構。
5.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中使用脆性且絕緣的陶瓷靶。
6.根據前述權利要求2至5中任一項所述的涂覆方法，其中使用>80安培的電弧電流，其中特別使用在80至200安培之間的電弧電流。
7.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中至少一個靶在中間配備附加絕緣體，并以使所述陶瓷靶在電弧放電期間不開裂的方式操控所述電弧轉向。
8.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中alxti1-xn用作靶材料，其中x為≥75，其中x優選具有在75至90之間的值。
9.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中至少一個陶瓷靶是99％致密的并且甚至在加工期間也無裂紋。
10.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中使用alxti1-xn作為靶材料，其中aln含量為所述靶材料的>70體積％，優選>75摩爾％。
11.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中氮氣作為反應性氣體引入，其中氮氣優選采用低于0.5pa的壓力，特別是采用在0.3至0.1pa之間的壓力引入。
12.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中向待涂覆的基材施加負偏置電壓(ub)，其中向所述基材施加的所述偏置電壓(ub)優選在-250v至-30v之間，更優選在-200v至-80v之間，特別是在-200v至-100v之間。
13.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中涂覆期間的沉積溫度低于360℃，優選在150℃至320℃之間。
14.根據前述權利要求中任一項所述的涂覆方法，其中多個富鋁alxti1-xn基薄膜彼此疊加沉積以產生多層膜，其中盡管為立方結構但表現出非柱狀微結構的alxti1-xn的含量相對于相鄰層變化。
15.一種富鋁alxti1-xn基薄膜，其具有基于薄膜中的鋁和鈦的總量計>70原子％的鋁含量、立方晶體結構和至少部分非柱狀的微結構，所述至少部分非柱狀的微結構具有基于總微結構計>1體積％的非柱狀含量，所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：S·P·K·亞拉曼齊利，
申請(專利權)人：歐瑞康表面解決方案股份公司，普費菲孔，
類型：發明
國別省市：
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