图7是本发明工件的AlCrBWN硬涂层截面的SEM ;
[0062] 图8是本发明工件的TiAlN/AlCrBWN硬涂层截面的SEM ;
[0063] 图9是AlCrN和AlCrBWN硬涂层的XRD谱图，后者在本发明工件上；
[0064] 图10是本发明工件上的AlCrBWN硬涂层的XRD谱图。
【具体实施方式】
[0065] 在图1中，图示了本发明工件1的第一实施方案。工件1具有带有表面5的本体 3。该本体的材料是高速钢、硬化钢、硬质合金、立方体氮化硼、金属陶瓷或者陶瓷材料之一。
[0066] 根据图1的实施方案，所述层之一 HLJ可以是HL1)直接位于本体3的表面5上。
[0067] 从而，所得工件的表面7由所述层HLtl的一个表面构成，其因此作为一种优选实施 方案，该表面构成了所述工件的最外层表面。
[0068] 在以与图1类似的方式显示的图2的实施方案中，在所述层HLtl(可为HL 1)和本体 3的表面5之间提供了涂层子体系CSS。从而根据以上给出的涂层子体系的定义，该涂层子 体系CSS可包括一层或多层。
[0069] 如可在层HLtl以及HL1的定义中看到的，X以及HL c/倩况下的Z可由不同元素构成。 根据图3的实施方案，硬涂层体系的最外层由具有第一材料组成的HU(表示为HL tll)构成， 或者由具有一种特定材料组成的层HLJ表示为HL11)构成。在朝向基材3的方向，提供了 具有不同材料组成的第二层HU(表示为HL tl2)，或者相应地具有不同材料组成的HL1 (表示 为 HL12)。
[0070] 直至本体3的表面5,可以有也可以没有额外的HLtl型层和/或HL i型层。
[0071] 然而，在图3的实施方案中，涂层体系由HLJl构成，其至少一部分可能是HL lx层， 在图4的实施方案中，硬涂层体系包括涂层子体系CSS。这类涂层子体系可包括或者不包括 额外的HLtl-型层，但是确实额外包括至少一层不是所述HLtl-型的层。
[0072] 在所有图1-4的实施方案中，具有表面7的最外层由所述HLO-型层构成。这是形 成工件的所述最外层表面的好方法。
[0073] 然而尽管如此，并且例如从图4中可以看出，对于某些用具，可以适当地在最外层 HLcr层上提供（未示出）另一涂层子体系，从而所述最外层表面7由该最外层子体系构成。
[0074] 在图5的实施方案中，HLtl-型层与涂层子体系CSS相互交替。从而，交替施涂的 HLcr型层可以具有相同或不同的材料组成。
[0075] 同样，交替的涂层子体系可由一层或多层构成，其中至少一层不是HLcr型的。
[0076] 如图1-5的实施方案所例示，根据这种工件的具体需求，存在多种形式将HLJl施 涂到工件的本体3上。特别是，如果工件是一种工具，尤其是切削工具，则建议选择HL cr型 层作为涂层体系的最外层。
[0077] 在说明书的介绍部分，我们提及了第一（TidAle)N夹层，特别是d和e具有特定取 值范围的夹层作为IL 1，并且提及了具有特定f和g范围的第二（AlfCrg)N类型夹层作为IL 2。
[0078] 参见图1-5的实施方案，每一所述涂层子体系CSS可包括或由11^或IL2构成，或 者可包括或由ILJP IL 2的组合构成，并且可包括额外的HL ^型层或者不同于HLtl型和IL i、 IL2的层。
[0079] 同样，从图1-5所述的引入夹层仏和/或IL2的实施方案中，本领域技术人员认 识到可根据相应需求选择众多的组合。
[0080] 以下列举了本发明工件的一些具体实施方案。将设计作为切削工具的本发明工件 的切削性能与现有技术的这类工具进行对比，因而为了有效比较的目的，对本发明的相应 工具和现有技术的对照工具应用相同的切削操作和切削参数。
[0081] 如果没有具体且不同的规定，在以下实施例中施涂到样品上的硬涂层体系均在如 下条件下沉积，从而实施制造本发明工件的方法。
[0082] 沉积技术：阴极弧蒸发
[0083] 总工作压力：5. 5Pa的N2
[0084] 待涂布本体的偏压（bias voltage):对于HLtl型层相对于地电势为-85V，而对于 ILjP IL2层相对于地电势为-100V
[0085] 涂布本体的表面温度：600 °C
[0086] 蒸发电流：每一蒸发靶200A
[0087] 在Balzers RCS涂布机中以弧蒸发装置来沉积硬涂层体系。在PVD沉积过程中， 切削工具本体安装在三重旋转支架（threefold rotating holder)上。
[0088] 沉积到切削工具本体上的所有硬涂层体系的总厚度为2-2. 5 μm，在切削工具的柄 部（shank)测得。
[0089] 实施例1
[0090] 将第一系列的单层硬涂层体系与现有技术的单层TiAlN和AlCrN体系进行比较。 [0091] 表1显示了在该实施例中研宄的硬涂层体系。为了施涂每一所述单层硬涂层体 系，涂布机配备有四个相同的弧蒸发阴极，也称为靶（target)。这些靶相应的组成也列在表 1中。所得涂层材料的组成，对于主要元素 Al、Cr、Ti位于靶组成的10%范围内，而对于元 素 B和W、Mo和Ta位于靶组成的约20%范围内。
[0092] 表1
[0093]
【主权项】
1. 具有本体和位于该本体表面的至少一部分上的耐磨硬涂层体系的工件，所述体系包 括至少一层具有以下组成的层： (Al卜a-b-cCraBbZc) X其中 X 为 N、C、CN、NO、CO、CNO 中的至少一种； Z为W、Mo、Ta、Cb (Nb)中的至少一种； 其中： 0. 2 < a < 0. 5 ; 0? 01 彡 b 彡 0? 2 ; 0.001 ^ c ^ 0.04, 其中所述至少一层在SEM截面中显示出玻璃样生长结构。
2. 权利要求1的工件，其中所述层体系包括至少一层具有以下组成的层： (Al1^c CraBbWc) X 其中 0? 01 彡 b 彡 0? 1 ; 0. 001 < c < 0. 01。
3. 权利要求1或2之一的工件，其中所述至少一层为所述体系的最外层。
4. 权利要求1的工件，其中所述至少一层直接位于所述表面上。
5. 权利要求1的工件，其中所述体系包括至少一个（TidAle)N夹层。
6. 权利要求5的工件，其中所述夹层插入所述表面与所述至少一层之间。
7. 权利要求6的工件，其中所述夹层直接位于所述表面和所述至少一层中至少一者 上。
8. 权利要求7的工件，其中 0.4彡d彡0.6和 0. 4 < e < 0. 6。
9. 权利要求1的工件，其中所述体系包括至少一个（AlfCrg)N夹层。
10. 权利要求9的工件，其中所述夹层插入所述表面与所述至少一层之间。
11. 权利要求10的工件，其中所述夹层直接位于所述表面和所述至少一层中至少一 者上。
12. 权利要求11的工件，其中 0? 4彡f?彡0? 7和 0. 3 ^ g ^ 0. 6〇
13. 权利要求1的工件，其中所述至少一层具有在0.1 < Q < 1范围内的结构系数 Q = I (200) /I (111)〇
14. 根据权利要求5的工件，其中所述（TidAle)N夹层显示出柱形生长结构。
15. 权利要求1的工件，其中所述体系包括至少一层（Al1IbCraB bWc)X与至少一层涂层 子体系交替的多层，其中所述涂层子体系包括（TidAle)N层和（AlfCr g)N层的至少一者。
16. 权利要求1的工件，所述本体是高速钢、硬化钢、硬质合金和立方体氮化硼中的一 种。
17. 权利要求1的工件，所述本体是金属陶瓷和陶瓷材料中的一种。
18. 根据权利要求9的工件，其中所述（AlfCrg)N夹层显示出柱形生长结构。
19. 制造具有本体和位于该本体表面的至少一部分上的耐磨硬涂层体系的工件的方 法，该包括： a. 在等离子体涂布真空室内提供所述工件本体， b. 在加工时间内通过物理气相沉积方法将所述体系施涂到所述本体上，所述体系包 括至少一层具有以下组成的层： (Al卜a-b-cCraBbZc) X 其中 X 为 N、C、CN、NO、CO、CNO 中的至少一种； Z为W、Mo、Ta、Cb (Nb)中的至少一种； 其中： 0. 2 < a < 0. 5 ; 0? 01 彡 b 彡 0? 2 ; 0.001 ^ c ^ 0.04, c. 在所述加工时间的至少大部分时间内在涂布本体的表面确立至少550° C的温度。
20. 权利要求19的方法，其中所述至少一层在SEM截面中显示出玻璃样生长结构。
21. 权利要求19或20的方法，包括将所述温度选择为至少600° C。
22. 制造至少一部分为硬材料的装置的方法，包括使用切削工具切削所述硬材料的切 削过程，所述切削工具包括作为高速钢、硬化钢、硬质合金和立方体氮化硼的一种的本体， 和位于所述本体表面的至少一部分上的耐磨硬涂层体系，所述体系包括至少一层具有以下 组成的层： (Al卜a-b-cCraBbZc) X 其中 X 为 N、C、CN、NO、C0、CNO 中的至少一种； Z为W、Mo、Ta、Cb (Nb)中的至少一种； 其中： 0. 2 < a < 0. 5 ; 0? 01 彡 b 彡 0? 2 ; 0.001 ^ c ^ 0. 04〇
23. 权利要求22的方法，其中所述至少一层在SEM截面中显示出玻璃样生长结构。
24. 权利要求22或23的方法，所述硬材料具有至少HRC 52的洛氏硬度。
25. 权利要求22或23的方法，其中所述硬材料是硬化钢。
26. 权利要求24的方法，其中所述硬材料是硬化钢。
【专利摘要】本发明公开了具有硬涂层的工件。具有本体(3)和耐磨硬涂层体系(HL0)的工件，该体系包括具有以下组成的层：(Al1-a-b-cCraBbZc)X，其中X为N、C、CN、NO、CO、CNO中的至少一种；Z为W、Mo、Ta、Cb(Nb)中的至少一种。a、b和c有特定的取值范围。
【IPC分类】C23C28-04, C23C28-00, C23C30-00
【公开号】CN104805436
【申请号】CN201510137998
【发明人】F.方泰恩, M.莱克塔勒, W.卡尔斯
【申请人】奥尔利康贸易股份公司（特吕巴赫）
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2007年8月30日
【公告号】CA2662537A1, CA2662537C, EP2069553A2, US8211554, US8329000, US20100263503, US20120234143, WO2008037556A2, WO2008037556A3