[发明专利]具有至少一层多元氧化物混晶层的层体系

说明书

本发明涉及根据权利要求1的前述部分的用于涂覆工件的PVD层 体系以及根据权利要求21和26的前述部分的用于制备相应层体系的 方法。此外，本发明还涉及权利要求42的用根据本发明的层体系涂覆 的工件。

背景技术

在EP 0513662或US 5310607(Balzers)中描述了(Al，Cr)₂O₃硬质材 料层、经涂覆的工件和制备该层的方法，其中从作为低压电弧(NVB) 放电的阳极而连接的坩埚中共同蒸发Al和Cr粉末，工件在约500℃下 于Ar/O₂气氛中经涂覆。该层具有压内应力(Druckeigenspannungen)， 并必要地由Cr含量大于5％的混晶组成，热力学稳定性通过高的铝含 量改进，耐磨损性通过提高的铬含量改进。尽管依所谓的202-线该层 被认为是α-氧化铝(刚玉)的改性，该改性具有相应于铬含量的变化 (Verschiebung)，但在该分析中无所有其它的刚玉线。尽管该所述的 优点，该层不可成为工业标准，因为用所述的NVB-法制备会由于长期 运行中的绝缘的层特性而导致工艺技术问题。

在下面三篇文件中描述了通过沉积至少一层足够导电的三元氮化 物层和后接的氧化步骤来避开该工艺技术问题。但所有该三篇文件目 标均在于将刚玉结构型氧化物层或插入层(Einlagerungen)作为α-氧 化铝层生长的接受体(Vorlage)。该α-氧化铝层是在以昂贵的等离子 体发射监视器(PEM)进行工艺监控下于Ar/O₂气氛中用非平衡-磁控管- 溅射(UBMS)制备的，以使Al-溅射靶保持在中毒表面即氧化物表面和 金属表面之间的过渡区域。

在US 6767627和JP-No 2002-53946(Kobe)中描述了一种层体系和 用于制备含α-氧化铝层体系的方法。在该方法中例如首先涂覆TiAlN- 硬质层和AlCrN-硬质层，接着至少氧化该AlCrN-硬质层的表面，由此 形成晶格常数为0.4779-0.5nm的类刚玉晶格结构作为中间层。在该中 间层上沉积α-氧化铝层(a＝0.47587)。该作者宣称，也可在300-500℃ 温度通过AIP-方法并后接氧化步骤和接着的氧化铝的UBMS来制备刚 玉结构型层。另外还公开了也可在用Ar/O₂气氛中的UBMS制备的 Cr₂O₃、(Al，Cr)₂O₃或(Fe，Cr)₂O₃-中间层上沉积该氧化铝层。此外，作者 还提及(参见JP5-208326)，由于(Al，Cr)₂O₃层表面上的铬与待加工材料 的铁的反应使该层不太适用于加工钢。

与此不同，同一申请人的发明人在较晚的US 2005 005 8850(Kobe) 中知晓，该技术实际上需650-800℃的温度，因为在太低温度下不发生 氧化。但实际上仅公开了在700-750℃温度的实例，并且要求保护这样 的方法，其中至少该氧化步骤或氧化铝膜的沉积在700℃以上的温度实 施。优选该两工艺步骤在相同温度下进行。此外该发明人还公开额外 涂覆优选含Ti的扩散阻挡层如TiN、TiC、TiCN等，以阻止在该高的 工艺温度下所出现的氧经该氧化层到基材中的有害扩散。