[发明专利]涂敷品和制造涂敷品的方法

说明书

发明领域

本发明涉及一种物品如用于金属机械加工的切割工具或耐磨部件，所述物品至少部分用厚PVD涂层涂敷，所述涂层具有硬层和延展性纳米层。

发明背景

已知涂层增加切割工具或耐磨部件的使用寿命。PVD涂层与CVD涂层相比具有几个吸引人的性质，例如在沉积状态中更细粒化的涂层和压缩性应力。然而，PVD涂层相对薄，将较厚PVD涂层视为倾向于裂开、破裂、刀刃裂开和剥落，以上所有限制工具寿命。

已知具有直接沉积在底物表面上的金属层的涂层。这已知提高PVD涂层对底物的粘合。

EP 2072637 A2描述了用于切割工具的涂层，所述涂层具有放置在至少两个非金属，功能层或层系统之间的金属夹层，其中所述金属夹层包含至少60原子%(at%)的金属元素，所述金属元素选自Ti、Mo、Al、Cr、V、Y、Nb、W、Ta和Zr或其混合物的一种或多种。所述非金属，功能层或层系统为氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合的一种或多种。

发明概要

根据本发明的一个方面，提供一种至少部分涂敷的包含底物和涂层的物品。所述物品可为切割工具或可为耐磨部件。所述涂层具有相互粘合的延展性纳米层和硬层的交替层，存在至少一个三层的序列，其包含位于两个硬层之间的延展性纳米层。

所述延展性纳米层为至少70原子%的金属元素。至少0.5原子%的所述延展性纳米层选自以下一种或多种金属：Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru。延展性纳米层的厚度为5 nm至100 nm。

所述硬层为一个或多个陶瓷层，所述陶瓷层为氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合。所述硬层的厚度为0.05μm至5μm。通常所述硬层由(Me_aX_1-a)(N_wC_xB_yO_z)组成，其中Me为一种或多种选自Ti、Al、Cr和Zr的金属；且X为一种或多种选自Si、Ta、V、Y和Nb的元素，其中0.75<a≤1.0；且w+x+y+z=1)。

根据一些实施方案，所述延展性纳米层为纯金属层，所述纯金属层由一种或多种选自Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru的金属组成。

在一些实施方案中，所述延展性纳米层为纯金属层，所述纯金属层包含0.5原子%至99.5原子%的一种或多种选自Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru的金属，包含一种或多种选自Al、Y和难熔金属的金属的余部。

在本发明的一些实施方案中，所述延展性纳米层为亚化学计量的陶瓷，所述陶瓷还包含选自N、O、C、B及其组合的非金属组分。

根据一些实施方案，所述涂层包含3-30个这样的序列，所述序列通过将延展性纳米层与硬层交替而产生。

在一些实施方案中，所述涂层具有至少两个延展性纳米层，所述纳米层具有互不相同的组成。

根据一些实施方案，所述涂层还包含一个或多个辅助层。所述辅助层可与底物相邻，在此情况下其充当底物和第一硬层之间的粘合层。或者，或另外，所述辅助层可与最上面的硬层相邻，在此情况下其充当所述涂层的最外面的顶层。在所有情况下，当存在时，所述辅助层包含至少60%的选自Hf、Al、Y、Fe、Co、Ni、Cu、Si、Ag、Au、Ru、难熔金属及其混合物的元素，且所述辅助层的厚度为2 nm至100 nm。

通常，总涂层厚度为0.5μm至20μm。

本发明的另一方面，提供制造涂敷品如包含底物和涂层的切割工具或耐磨部件的方法。所述方法包含以下步骤：

a) 将至少一个硬层沉积在底物上，所述至少一个硬层包含氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合，

b) 将一个延展性纳米层沉积在至少一个硬层上，所述一个延展性纳米层包含至少70原子%的金属元素。至少0.5原子%的所述延展性纳米层选自以下一种或多种金属：Fe、Co、Ni、Cu、Hf、Ag、Au和Ru，

c) 将至少一个其它硬层沉积在延展性纳米层上，所述至少一个其它硬层包含氮化物、氧化物、硼化物、碳化物或其组合。

通常，各所述硬层的厚度为0.05μm至5μm且所述延展性纳米层的厚度为5nm至100 nm。

通常，所述涂层用PVD技术沉积。