由硬质合金、钢、陶瓷、尤其是烧结陶瓷或金属陶瓷基体或者金刚石或镍基钴基合金的基体和一层或多层表面涂层组成的金属陶瓷制品，该表面涂层至少有一层，尤其是外层由Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］组成，为了改善其耐磨性建议，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层具有细晶组织，该层是借助等离子体化学汽相淀积法在４００－７５０℃，尤其是４５０－５５０℃的基体温度下，用一种在该方法中作为阴极连接的基体，以引起等离子体激化的脉冲直流电压涂覆上去的。这种Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］层由细晶的γ－和／或α－Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］构成，在有些情况下还结合有一部分非晶态Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］。该金属陶瓷制品尤其适合用于成型模具。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种金属陶瓷制品及其应用，该金属陶瓷制品由硬质合金、陶瓷、尤其是烧结陶瓷或金属陶瓷基体或者是金钢石或镍基或钴基合金构成的基体与一层或多层表面涂层组成。DE 2233700C2中提出，在硬质合金基体上涂覆一层由氧化铝或氧化锆组成的涂层，所述硬质合金由至少一种用作粘结剂的金属和至少一种高硬度的金属碳化物组成的混合物构成。基体可由碳化钨、碳化钛、碳化钽或碳化铌组成或者由钽和铌的混合碳化物组成，金属钴、铁或镍用作粘结剂。在该文献中将以碳化钛或碳氮化钛为基的硬质合金称作金属陶瓷，像一种硬质合金与陶瓷的，也就是非金属的组分的纯组合那样，该金属陶瓷同样应理解为基体材料。按照DE 2233700C2，所提到的由α氧化铝组成的涂层是借助化学汽相淀积在1000℃基体温度涂覆上去的。相应的方法适用于按照DE 2253745A1的硬质合金体，该硬质合金体由一种烧结硬质合金基体、一种由碳化钛组成的中间层和一种由氧化铝组成的外层构成，其中第一层碳化钛中间层应当在1000℃，第二层氧化铝层应当在1100℃借助化学汽相淀积法进行涂覆。如同DE2825009第2栏28行以下所描述的那样，多晶并致密的α氧化铝层通常只能在高于950℃的沉积温度才形成。根据现有技术，在较低的沉积温度下得到疏松和粉末形的沉积层，该沉积层由氧化铝的γ变体和/或θ变体组成。然而在约1000℃和超过1000℃的沉积温度时，氧化铝相通常是被认为适合作为工具涂层的k变体的。为了避免得到多相氧化铝涂层-该涂层据说在低于1000℃的沉积温度下产生，并具有显著的机械性能不足，因此是过早出现工具缺陷的原因-有人曾建议，氧化铝涂层完全或至少85%由k变体组成，并且在一定情况下由α变体组成的剩余部分在表面区而且形成最大10μm大小的质点。为了沉积建议化学汽相淀积法在约1000℃温度进行。但是，这种涂层在高温作用下倾向于转变成α变体，致使涂层中出现裂纹，这种裂纹在热气体腐蚀作用下导致过早出现失效。为了防止在高沉积温度时出现的问题，DE 3234943中已论述了涂覆一种非晶态氧化铝层。然而用PVD法沉积的非晶态氧化铝层进行的深入试验表明，纯非晶态氧化铝层具有玻璃状的断裂行为，因此不能显著改善磨损性能。在断续截面中这种涂层容易剥裂。在DE2428530A1中推荐了一种用于保护金属部件抗腐蚀和磨损的方法，该方法以纯元素或合金状态至少含有一种属于元素周期表的IB族的元素，并且在该方法中，通过来自蒸汽相的化学沉积在该金属部件表面涂覆一层非晶态的透明的氧化铝涂层。但是，在300℃和800℃之间涂覆的非晶态层的抗热作用的稳定性比例如作为氧化铝的已知刚至变体(α-Al2O3)低得多。氧化铝层用来作为抗热气体腐蚀的保护层，(例如在内燃机中使用)基本上也是已知的。在这种情况下，除了涂层的机械稳定性外，还特别要控制涂层的密度。按照现有技术，这可以通过相对较厚(约500μm)的、利用热喷涂形成的陶瓷层来实现。因此，本专利技术的任务是改进开头所述的金属陶瓷制品的氧化铝层的保护作用和机械耐磨性。这一任务是由权利要求1所述的金属陶瓷制品来实现的，该金属陶瓷制品由一种硬质合金、陶瓷、尤其是烧结陶瓷或金属陶瓷的基体，或者由一种金刚石基体或一种镍基或钴基合金与至少一个氧化铝表面层组成，该氧化铝表面层具有细结晶组织，它是借助等离子体化学汽相淀积法，在400-750℃，尤其在450-550℃的基体温度下，用一个在该方法中作为阴极连接的基体，以引起等离子体激活的脉冲直流电压进行涂覆的。这种金属陶瓷制品与其他具有借助等离子体汽相淀积或化学汽相淀积涂覆法涂覆的涂层的金属陶瓷制品相比具有显著的优点。尤其是钢，化学汽相淀积法必须在高温下进行沉积，由于必不可少的高涂覆温度使钢丧失硬化组织，因此在涂覆后要进行调质处理，这就有尺寸精确性变劣的缺点。反之，可在较低温度下进行的等离子体汽相淀积法具有如下缺点，即在复杂模制件的情况下，凹处和盲孔不能充分均匀地被涂覆。在涂覆时通过旋转夹紧的部件也难以避免这种遮蔽作用。本专利技术的氧化铝层出乎意外地显示出完全不同的特性，这些特性可以归因于其细晶组织。与其他理论上可能的具有氮化钛、碳化钛或碳氮化钛的涂层相比，以其α和/或γ变体的氧化铝具有突出的耐磨性。氧化铝层最好是由晶粒度≤50μm的细晶α-Al2O3和/或γ-Al2O3组成，或者由这些变体与一部分非晶态氧化铝组成。为了保护金属部件不受腐蚀和磨损，金属部件至少应具有铜、铁或金中的一种元素，虽然在DE2428530A1中已推荐在金属部件的表面涂覆一层由非晶态的透明的氧化铝，但是通过化学汽相淀积沉积获得的。不过，该文献中提到这一涂层用于钟表和宝石制品以及上水道配件。该文献指出努氏显微硬度为900-1200kg·mm-2。按照在DE2428530A1中所描述的化学汽相淀积法，在500℃至700℃温度之间制成的氧化铝涂层根据特定试验得出800-1100HVO.05的硬度值，但此时表面涂层在钢上的粘附不好(划痕试验中的极限载荷Lo=10N)。此外，表面涂层上有细的裂纹，这显然是由拉应力造成的。相反按照本专利技术的涂层显示出压应力而且是致密的，没有形成裂纹的迹象。测定的硬度值在1900至2400HVO.05之间，因而达到致密的氧化铝的硬度值。用极限载荷Lo＝60-80N进行划痕试验，涂层在基体材料钢上的粘附是优良的。具有本专利技术的氧化铝层按照所述的脉冲等离子体化学汽相淀积法涂覆的成型部件也显示出明显较少的被液态热铝或铝合金润湿，并且丝毫没有化学分解或溶解迹象。本专利技术的成形工具就其磨蚀磨损也表面出明显的优越性。这种金属陶瓷制品涂层最好应是这样，即由氧化铝组成的涂层的电子衍射图形具有干涉环，例如各个晶面可以归于γ-Al2O3和/或α-Al2O3。所现察到的干涉图形(Debye-Scherrer环)明确地指定所涉及结晶相的各个晶面。金属陶瓷制品最好具有氧化铝的特细结晶组织的涂层。X-射线衍射方法提供测定晶体尺寸。在使用CuKa幅射和在记录幅射的计数管的相同2θ角以及在相同的幅射平行光管的孔径下，X-射线衍射图的干涉线的线宽度越窄，干涉的单晶晶体越大或者多晶材料(例如α氧化铝)的平均晶粒度越大。这种关系可由W.Scherrer推导出的公式B1/2＝K·λ/(〈d〉.COSθ)表示。λ是X-射线波长，〈d〉是反射晶体的平均线性膨胀，θ是布喇格角，K是常数。因此，在极细小的超显微晶体情况下，X-射线衍射图的线宽度可以用来作为易于得到的平均晶粒大小的量度。用这种X-射线辐射测定的衍射线的半值宽度在一种粉末状体的试验中适合作为比较值，所述粉末状体由α-Al2O3或由一种以化学汽相淀积法在1000-1100℃涂覆的α-Al2O3层组成。由密勒指数(113)表示的并在2θ标度为43.4°的衍射角在CuKaX-射线放射时产生的X-射线衍射线尤其作为测量基础，其半值宽度，尤其是粉末状氧化铝的相应的X-射线衍射线的至少4倍的半值宽度作为测量氧化铝的六方密排晶体结构的细粒度的基础。另外一种用于本专利技术涂层的特细晶粒的检定方法是基于电子显微镜的电子衍射。当晶粒尺寸基本上小于电子束的直径(通常约300nm)时，就出现具有所谓Debye-Scherrer环的衍射图。由电子波长本文档来自技高网...
【技术保护点】
金属陶瓷制品，它由硬质合金、陶瓷、尤其是烧结陶瓷或金属陶瓷基体或者由金刚石基体或者镍基或钴基合金基体和一层或多层表面涂层组成，其中，至少有一层涂层，最好是外层涂层由Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］组成，所述的氧化铝具有细晶组织，它是借助于等离子体化学汽相淀积法，在基体温度４００－７５０℃，尤其是４５０－５５０℃的情况下，用一种在该方法中作为阴极连接的基体，以引起等离子体激化的脉冲直流电压涂覆上去的。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
【专利技术属性】
技术研发人员：U科尼哥，R泰伯斯基，H冯德伯格，
申请(专利权)人：韦狄亚有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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