本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種涂層，其包含至少一種由氧和/或氮與至少兩種金屬材料組成的化合物，其中該化合物至少部分以尖晶石結(jié)構(gòu)存在，本發(fā)明專利技術(shù)還涉及一種用于涂敷的方法和經(jīng)涂敷的基底。
【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
【國外來華專利技術(shù)】基于尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAI2O4的涂層本專利技術(shù)涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的涂層。CVD氧化物層或含這類CVD氧化物層的層系是已知的，其在鋼和鑄鐵的切削加工領(lǐng)域中有非常廣泛的應用(CVD=化學氣相淀積)。該氧化物層主要由剛玉結(jié)構(gòu)的氧化鋁U-氧化鋁或O-Al2O3)組成，其在約1000°C溫度下淀積在工具上。該高的淀積溫度(=基底溫度或工具溫度)在工具材料選用上主要限于硬質(zhì)金屬如碳化鎢或限于由在金屬基質(zhì)中的陶瓷材料組成的復合材料(所謂的金屬陶瓷)或限于耐高溫陶瓷如SiC或SiN。但在許多應用中，特別是在硬質(zhì)金屬轉(zhuǎn)位式刀片中，該Q-Al2O3不直接淀積在工具上，而首先涂敷TiCN-層，該層比C1-Al2O3更硬，但比其更不耐氧化。如果可加工成厚(> 15μπι)的層系的話，即主要是連續(xù)切削加工灰鑄鐵的情況下，如此結(jié)構(gòu)的層系是特別有利的。在斷續(xù)切削時，層中的由于高的淀積溫度和層材料與基底之間由溫度引起的失配而產(chǎn)生的拉應力是不利的。這導致在層系中的裂紋形成，部分裂紋在該工具使用前已出現(xiàn)。但是，如果涉及特別是加工韌性材料，則該以較簡單和低成本方式制備厚層的CVD法的優(yōu)點就不起作用了。在此情況下，必需提供非常鋒利的工具刀口，并且該涂層不可導致該工具刀口半徑過多的放大，這種過多的放大正是厚的CVD層和均勻的層淀積時的情況。 另一缺點在于,在工具的刀刃上可導致材料涂抹(Aufschmierung),其增加了不可控的刀口磨損。這種涂抹可能與層中Ti的反應性有關(guān)。即曾發(fā)現(xiàn)，在800-900°C溫度下T1-Al-N層在表面上分解，并導致機械強度低的多孔表面。甚至在此溫度下，不再可確保該材料體系的層的耐化學性和耐氧化性。根據(jù)經(jīng)驗，如果氧化物層朝向?qū)颖砻娣忾]該氮化層，則這種涂抹可大大減少。打算用CVD層系解決此問題是不能令人滿意的，其原因是:首先由上述原因不可以淀積厚層，否則不可保持鋒利的切口幾何形狀。再則該CVD層通常由TiCN和Q-Al2O3組成，并且該兩種材料在硬度和韌性方面差于優(yōu)良的Al-T1-N層。在可比較的層厚下可能會導致較差的壽命。最后，該CVD層系還承受拉應力，這至少在應用于間歇切割時會導致層過早失效。對難于可切削的材料如鈦和其合金(如與鎂的合金)以及鎳基合金(已知部分為商品名Inconel )的應用領(lǐng)域，目前現(xiàn)有技術(shù)使用具有小的切口半徑，即具有鋒利刀口幾何形狀的工具(如轉(zhuǎn)位式刀片)。為了甚至在涂層后不失去刀口鋒利，因此需要的優(yōu)選借助于PVD(物理氣相淀積)制備薄層。當然該PVD涂層的定向性也是有利的，其可允許通過具有不同速率的相應的基板固定架來涂敷轉(zhuǎn)位式刀片的切削面和自由面。對此應用優(yōu)選使用具有不同金屬含量的Al-T1-N層。該借助于PVD制備的Al-T1-N材料除具有高的韌性外，還具有優(yōu)良的耐氧化性。涂有這種減少磨損的層的工具是難于可切削的材料應用領(lǐng)域中工具涂層的現(xiàn)今最好的解決辦法。但適于這種應用的切削加工參數(shù)明顯不同于在普通鋼和鑄鐵中所用的切削加工參數(shù)。對鎳基合金的典型切削速度為50m/min和更低，相反在鋼或鑄鐵中的切削速度為每分鐘幾百米。其原因是在應用于難于可切削的材料時所導致的切口的非常大的機械應力和熱應力。因此在努力改進工具材料，特別是改進熱傳導性。工具涂層在熱穩(wěn)定性(高溫下的耐氧化性、化學穩(wěn)定性和機械強度)方面的改進也會有助于緩解所述問題。因此，現(xiàn)今的現(xiàn)有技術(shù)的缺點在于，在切削加工難于可切削的材料時的低生產(chǎn)率，這是源于低的切削加工速度。一類有益的PVD-涂層是靶的濺射(濺射)。離子加速到靶表面上并由靶打出小的聚集物。例如W02008/148673中描述了這種可能性。這里提出一種濺射過程(HIPMS)，該過程中濺射(濺射)一個或多個AlMe合金靶，按一個實施方案，該淀積的層包括兩個氧化物相或一種混合氧化物，其類型為(AlhMex)2O3或尖晶石(Me)xAl203+x(0 > x彡I)。遺憾的是在此公開文件中未提及，如何以及通過哪些措施可在兩個氧化物相或一種混合氧化物之間做出選擇或需要如何實施該涂敷過程以在層型(AlhMex)203或尖晶石(Me)xAl203+x之間可按需做出選擇。該實施例證實了制備(AlhMex)2O3型氧化物即C1-Al2O3的可能性，但未表明如何實現(xiàn)其它結(jié)構(gòu)。特別是對本領(lǐng)域技術(shù)人員涉及的問題是，必需采取哪些措施使得在濺射過程中由靶打出的任意結(jié)構(gòu)的聚集物例如按需作為尖晶石(Μθ)χΑ1203_χ淀積在待涂敷的基底上。本專利技術(shù)的目的在于提供一種 層，其基本上組合有T1-Al-N(或Al-T1-N)的高硬度及韌性與對化學反應或氧化的較高的熱穩(wěn)定性。對此應得到一種甚至在升高的溫度下也具有優(yōu)異的機械特性的層材料。本專利技術(shù)的目的是由權(quán)利要求1的特征實現(xiàn)的。有利的實施方案列于從屬權(quán)利要求。在切削工具上淀積按本專利技術(shù)的涂層、層或?qū)酉担栽谇邢骷庸み^程中降低該切削工具的磨蝕磨損、化學磨損和氧化磨損。這種含氧化物的層或?qū)酉祪?yōu)選用于切削加工所謂的“可難于切削加工的材料”的工具，這些材料例如用于鈦合金、高含鎳鋼合金和某些種類的含特種合金的不銹鋼，這些特種合金增加了該材料的硬度和化學磨損。該層或?qū)酉狄部捎糜诖呋康摹Ｓ欣氖牵M成該層的固體材料即不僅作為氧化物還作為氮化物具有類似的晶體結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)選呈立方結(jié)構(gòu)進行結(jié)晶，該氧化物優(yōu)選至少部分呈尖晶石的立方結(jié)構(gòu)。本專利技術(shù)的一個目的在于如此構(gòu)成該層，即除可加入具有尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物外，還可加入部分其它可由所利用的火花靶的固體成分形成的氧化物。這些氧化物應盡可能具有細結(jié)晶或非晶結(jié)構(gòu)，并由此用于改進特別是在升高的溫度下的層的機械特性。例如應實現(xiàn)的是它增加層的抗斷強度和降低可由于在功能氧化物層與支承層和粘附層以及基底(工具)之間不同膨脹系數(shù)而產(chǎn)生的機械應力。按本專利技術(shù)可制備主要以晶體結(jié)構(gòu)合成的多重層。用本專利技術(shù)的層或?qū)酉党擞赡透邷夭牧先缬操|(zhì)金屬(滲碳碳化物)、復合材料(金屬陶瓷)、金鋼石、SiC(碳化硅)陶瓷、SiN(氮化硅)陶瓷、C-BN(立方氮化硼)陶瓷制成的工具外，還應可有利地涂敷HSS (高速鋼)或其它鋼合金的低耐溫性材料以及鋁構(gòu)件。按本專利技術(shù)，該目的是通過包含至少一層呈尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4層的多層實現(xiàn)的。按照一個優(yōu)選實施方案，本專利技術(shù)的層包含呈尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4以及呈倫琴非晶相、剛玉結(jié)構(gòu)相、Y相、K相或Θ相中至少之一的氧化鋁。按另一個優(yōu)選實施方案，本專利技術(shù)的層包含呈尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4以及優(yōu)選呈倫琴非晶相存在的NiO組分。在本專利技術(shù)的另一個特別優(yōu)選的實施方案中，在對層進行XRD測量時測量至少2個反射，但優(yōu)選測量3個反射，其與附圖說明圖11中給出的NiAl2O4的參比01-077-1877基本上符合，并且基本上不是起因于基底。它們優(yōu)選是在2 Θ =37.0°處的面、2 Θ =45.0°處的面和2 Θ = 59.6°處的面的反射。在本專利技術(shù)的另一個非常特別優(yōu)選的實施方案中，在20° <2Θ <90°角度范圍內(nèi)的倫琴光譜表明，除該基底的反射外，基本上僅為圖11的NiAl2O4的參比01-077-1877的反射。在另一個優(yōu)選的實施方案中的存在多層系，其含有具有尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4的層和還含有金屬氧化物和/或氮化物，本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
【技術(shù)特征摘要】
【國外來華專利技術(shù)】...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：J·拉姆，
申請(專利權(quán))人：歐瑞康貿(mào)易股份公司特呂巴赫，
類型：
國別省市：
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