[发明专利]涂覆体无效
申请号: | 200780014352.0 | 申请日: | 2007-04-20 |
公开(公告)号: | CN101426947A | 公开(公告)日: | 2009-05-06 |
发明(设计)人: | R·克雷默 | 申请(专利权)人: | 塞美康股份公司 |
主分类号: | C23C14/06 | 分类号: | C23C14/06;C23C14/08;C23C14/10;C23C14/35;C23C28/02;C23C30/00 |
代理公司: | 中国专利代理(香港)有限公司 | 代理人: | 周 铁;李连涛 |
地址: | 德国维*** | 国省代码: | 德国;DE |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 涂覆体 | ||
本发明涉及包括基材和施加在所述基材上的硬质材料层的涂覆体, 及其制造方法。所述涂覆体可以为例如用于切销的切削工具。
涂覆基体表面以改善其性能是一种公知的方法。涂覆体包括基底材 料和施加于其上的一或多个层。特别是对工具例如钻头、铣刀或转位式 刀片来说,向基底材料如高速钢(HSS-Stahl)或硬质合金上施加一或多 个层是公知的。
已知有不同材料或不同元素的材料体系可以形成硬质材料层。这些 层用于特别是改善硬度、热硬度、耐磨性、摩擦性能、耐化学性和抗氧 化性。
尤其对于抗氧化,氧化铝层已被证明是适合的。它们通常采用CVD 工艺施加。US-A-4180400记述了通过热CVD沉积晶体α-Al2O3。然而, 该CVD工艺采用了高温,这会导致基材的相应应力和导致涂层中的高拉 伸应力。另一缺点尤其为卤素污染。由于钢材在高温下会变软,因此用 于工具和磨损件的CVD涂层主要施加在硬质合金上。但即使是这些较耐 热的基材,也会在CVD中被表面中形成的η相变脆。而且,高温还会由 于不同的热膨胀而导致产生已知在CVD中有害的高拉伸应力。因此,所 述层通常带有会削弱其层状结构和破坏其防腐作用的网状裂纹。
另一种涂覆技术包括特别是等离子体支持的PVD方法。一方面,使 用弧蒸发的PVD方法(弧法)是已知的,其中金属元素经由熔融相被蒸 发;另一方面,磁控雾化也是已知的,其中待雾化材料的靶被用作电子 低压辉光放电的阴极,且其中等离子体离子将所述靶雾化。
然而,在所用涂层技术中,氧化物层的涂覆存在很大限制,因为这 些层通常是电绝缘的。
不乏有人尝试通过PVD技术施加晶体相的氧化铝。如US-4790920、 US-A-5693417和US-A-6210726中所述,特别是在所用的低温下可以获得 晶态的γ相。
EP-A-1614655记述了一种硬质材料涂层及其PVD制造方法。该硬质 材料涂层通过PVD方法施加,其中一方面AIP靶(电弧放电离子电镀) 材料被借助于弧蒸发转变成等离子体,另一方面MS靶(磁控溅射)材 料被借助于磁控溅射转变成等离子体。于此,引入含氧的工艺气体。所 述层包含金属元素Si和选自周期表4a、4a和6a族过渡金属、Al和B的至少 一种其它元素。该涂层进一步包括选自C、N和O的非金属元素。氧用于 改善润滑,但氧在非金属元素中的比例被限于5原子%。
EP-A-701982记述了多层涂层。其中记述了具有周期表(IUPAC 1988)第4-6族金属和B、Al或Si的碳化物、氮化物、碳氮化物或氧化物 的超细微粒的层状结构,其中至少一个层呈立方晶系且一个层呈非立方 晶系或作为非晶态层。该发明实施例中的层通过低压电弧蒸发施加。该 层状结构必须包括多于两层。
EP-A-1422311记述了通过弧蒸发制造的硬质材料层。该层包括,特 别是,金属元素Al、Cr和Si,以及非金属元素N、B、C和O。也提到了 上述元素的多种组合,但非金属元素中氧的百分比不超过25原子%。
本发明的目的在于提供一种涂覆体,特别是用于切销的工具,其中 使用了具有特别有利的性能的层。
此目的可通过根据权利要求1所述的涂覆体和根据权利要求36所述 的方法达到。从属权利要求涉及本发明的优选实施方案。
对于本发明的涂覆体,硬质材料层中包含金属元素Al、Cr和Si,以 及选自N、B、C、O的非金属元素。氧在非金属元素中的原子百分比大 于30%。
这样一种涂覆体具有特别良好的表面性质,例如在用作切销的切削 工具时。所述高氧百分比使得该层具有极出色的抗氧化性。如果氧的百 分比过低,会导致抗氧化性较差。
除氧之外,硬质材料层中还可以存在其它非金属元素,优选地选自 B、C和N的非金属元素。对于层中的非金属元素,在本说明书中,非金 属元素B、C、N、O的相对原子比例是相对于彼此并使用原子百分数或 原子%这两个单位表示的。所述非金属元素优选地基本上大部分(即80 原子%以上)、优选地几乎100原子%都化学地结合到所述金属元素上。
优选地氧在所述非金属元素中的原子百分比大于70%。
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