本发明专利技术涉及一种涂层，其包含至少一种由氧和/或氮与至少两种金属材料组成的化合物，其中该化合物至少部分以尖晶石结构存在，本发明专利技术还涉及一种用于涂敷的方法和经涂敷的基底。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于尖晶石结构的NiAI2O4的涂层本专利技术涉及一种根据权利要求1的前序部分的涂层。CVD氧化物层或含这类CVD氧化物层的层系是已知的，其在钢和铸铁的切削加工领域中有非常广泛的应用(CVD=化学气相淀积)。该氧化物层主要由刚玉结构的氧化铝U-氧化铝或O-Al2O3)组成，其在约1000°C温度下淀积在工具上。该高的淀积温度(=基底温度或工具温度)在工具材料选用上主要限于硬质金属如碳化钨或限于由在金属基质中的陶瓷材料组成的复合材料(所谓的金属陶瓷)或限于耐高温陶瓷如SiC或SiN。但在许多应用中，特别是在硬质金属转位式刀片中，该Q-Al2O3不直接淀积在工具上，而首先涂敷TiCN-层，该层比C1-Al2O3更硬，但比其更不耐氧化。如果可加工成厚(> 15μπι)的层系的话，即主要是连续切削加工灰铸铁的情况下，如此结构的层系是特别有利的。在断续切削时，层中的由于高的淀积温度和层材料与基底之间由温度引起的失配而产生的拉应力是不利的。这导致在层系中的裂纹形成，部分裂纹在该工具使用前已出现。但是，如果涉及特别是加工韧性材料，则该以较简单和低成本方式制备厚层的CVD法的优点就不起作用了。在此情况下，必需提供非常锋利的工具刀口，并且该涂层不可导致该工具刀口半径过多的放大，这种过多的放大正是厚的CVD层和均匀的层淀积时的情况。 另一缺点在于,在工具的刀刃上可导致材料涂抹(Aufschmierung),其增加了不可控的刀口磨损。这种涂抹可能与层中Ti的反应性有关。即曾发现，在800-900°C温度下T1-Al-N层在表面上分解，并导致机械强度低的多孔表面。甚至在此温度下，不再可确保该材料体系的层的耐化学性和耐氧化性。根据经验，如果氧化物层朝向层表面封闭该氮化层，则这种涂抹可大大减少。打算用CVD层系解决此问题是不能令人满意的，其原因是:首先由上述原因不可以淀积厚层，否则不可保持锋利的切口几何形状。再则该CVD层通常由TiCN和Q-Al2O3组成，并且该两种材料在硬度和韧性方面差于优良的Al-T1-N层。在可比较的层厚下可能会导致较差的寿命。最后，该CVD层系还承受拉应力，这至少在应用于间歇切割时会导致层过早失效。对难于可切削的材料如钛和其合金(如与镁的合金)以及镍基合金(已知部分为商品名Inconel )的应用领域，目前现有技术使用具有小的切口半径，即具有锋利刀口几何形状的工具(如转位式刀片)。为了甚至在涂层后不失去刀口锋利，因此需要的优选借助于PVD(物理气相淀积)制备薄层。当然该PVD涂层的定向性也是有利的，其可允许通过具有不同速率的相应的基板固定架来涂敷转位式刀片的切削面和自由面。对此应用优选使用具有不同金属含量的Al-T1-N层。该借助于PVD制备的Al-T1-N材料除具有高的韧性外，还具有优良的耐氧化性。涂有这种减少磨损的层的工具是难于可切削的材料应用领域中工具涂层的现今最好的解决办法。但适于这种应用的切削加工参数明显不同于在普通钢和铸铁中所用的切削加工参数。对镍基合金的典型切削速度为50m/min和更低，相反在钢或铸铁中的切削速度为每分钟几百米。其原因是在应用于难于可切削的材料时所导致的切口的非常大的机械应力和热应力。因此在努力改进工具材料，特别是改进热传导性。工具涂层在热稳定性(高温下的耐氧化性、化学稳定性和机械强度)方面的改进也会有助于缓解所述问题。因此，现今的现有技术的缺点在于，在切削加工难于可切削的材料时的低生产率，这是源于低的切削加工速度。一类有益的PVD-涂层是靶的溅射(溅射)。离子加速到靶表面上并由靶打出小的聚集物。例如W02008/148673中描述了这种可能性。这里提出一种溅射过程(HIPMS)，该过程中溅射(溅射)一个或多个AlMe合金靶，按一个实施方案，该淀积的层包括两个氧化物相或一种混合氧化物，其类型为(AlhMex)2O3或尖晶石(Me)xAl203+x(0 > x彡I)。遗憾的是在此公开文件中未提及，如何以及通过哪些措施可在两个氧化物相或一种混合氧化物之间做出选择或需要如何实施该涂敷过程以在层型(AlhMex)203或尖晶石(Me)xAl203+x之间可按需做出选择。该实施例证实了制备(AlhMex)2O3型氧化物即C1-Al2O3的可能性，但未表明如何实现其它结构。特别是对本领域技术人员涉及的问题是，必需采取哪些措施使得在溅射过程中由靶打出的任意结构的聚集物例如按需作为尖晶石(Μθ)χΑ1203_χ淀积在待涂敷的基底上。本专利技术的目的在于提供一种 层，其基本上组合有T1-Al-N(或Al-T1-N)的高硬度及韧性与对化学反应或氧化的较高的热稳定性。对此应得到一种甚至在升高的温度下也具有优异的机械特性的层材料。本专利技术的目的是由权利要求1的特征实现的。有利的实施方案列于从属权利要求。在切削工具上淀积按本专利技术的涂层、层或层系，以在切削加工过程中降低该切削工具的磨蚀磨损、化学磨损和氧化磨损。这种含氧化物的层或层系优选用于切削加工所谓的“可难于切削加工的材料”的工具，这些材料例如用于钛合金、高含镍钢合金和某些种类的含特种合金的不锈钢，这些特种合金增加了该材料的硬度和化学磨损。该层或层系也可用于催化目的。有利的是，组成该层的固体材料即不仅作为氧化物还作为氮化物具有类似的晶体结构，并且优选呈立方结构进行结晶，该氧化物优选至少部分呈尖晶石的立方结构。本专利技术的一个目的在于如此构成该层，即除可加入具有尖晶石结构的氧化物外，还可加入部分其它可由所利用的火花靶的固体成分形成的氧化物。这些氧化物应尽可能具有细结晶或非晶结构，并由此用于改进特别是在升高的温度下的层的机械特性。例如应实现的是它增加层的抗断强度和降低可由于在功能氧化物层与支承层和粘附层以及基底(工具)之间不同膨胀系数而产生的机械应力。按本专利技术可制备主要以晶体结构合成的多重层。用本专利技术的层或层系除了由耐高温材料如硬质金属(渗碳碳化物)、复合材料(金属陶瓷)、金钢石、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，还应可有利地涂敷HSS (高速钢)或其它钢合金的低耐温性材料以及铝构件。按本专利技术，该目的是通过包含至少一层呈尖晶石结构的NiAl2O4层的多层实现的。按照一个优选实施方案，本专利技术的层包含呈尖晶石结构的NiAl2O4以及呈伦琴非晶相、刚玉结构相、Y相、K相或Θ相中至少之一的氧化铝。按另一个优选实施方案，本专利技术的层包含呈尖晶石结构的NiAl2O4以及优选呈伦琴非晶相存在的NiO组分。在本专利技术的另一个特别优选的实施方案中，在对层进行XRD测量时测量至少2个反射，但优选测量3个反射，其与附图说明图11中给出的NiAl2O4的参比01-077-1877基本上符合，并且基本上不是起因于基底。它们优选是在2 Θ =37.0°处的面、2 Θ =45.0°处的面和2 Θ = 59.6°处的面的反射。在本专利技术的另一个非常特别优选的实施方案中，在20° <2Θ <90°角度范围内的伦琴光谱表明，除该基底的反射外，基本上仅为图11的NiAl2O4的参比01-077-1877的反射。在另一个优选的实施方案中的存在多层系，其含有具有尖晶石结构的NiAl2O4的层和还含有金属氧化物和/或氮化物，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】...
【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉姆，
申请(专利权)人：欧瑞康贸易股份公司特吕巴赫，
类型：
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。