[发明专利]硬质涂层、硬质涂布构件及其生产方法以及用于制造硬质涂层的靶及其生产方法

说明书

一种硬质涂层，该硬质涂层具有由(Al_xTi_yM_z)_aN_(1‑a‑b)O_b表示的组成，其中M是Cr和Nb中的至少一种元素，并且x、y、z、a和b是按原子比分别满足0.6≤x≤0.8，0.05≤y≤0.38，0.02≤z≤0.2，x+y+z＝1，0.2≤a≤0.8和0.02≤b≤0.10的数，作为通过X射线光电子能谱鉴定的键合状态，该硬质涂层具有M‑O键，而没有超过不可避免的杂质水平的Al‑O键，并且该硬质涂层在其X射线衍射图中仅具有NaCl型结构。

技术领域

本发明涉及具有优异的抗氧化性和耐磨性的硬质(AlTiM)NO涂层、硬质(AlTiM)NO涂布构件及其制造方法，以及用于制造硬质(AlTiM)NO涂层的靶及其制造方法。

背景技术

为了给在高进给或高速度下进行切削工作的工具、在苛刻模塑条件下使用的模具等提供长寿命，已经提出了各种具有优异的抗氧化性和耐磨性的硬质涂层。例如，JP3877124B公开了一种硬质AlTiCrNO涂层，该硬质AlTiCrNO涂层至少包括Al、Ti、Cr、N和O，非金属组分是N_wO_100-w，其中w是70原子％～99原子％，并且该硬质AlTiCrNO涂层具有多层结构，该多层结构包括氧含量为1原子％～10原子％的A层和氧含量超过10原子％且在30原子％或以下的B层。JP3877124B描述了通过使用氮气和氧气的混合气体来控制AlTiCrNO涂层中的氧含量，其中它们的混合比被调节。然而，因为JP 3877124B的方法使用含氧气氛，所以气氛中的氧主要与Al反应，导致具有超过不可避免的杂质水平的Al-O键的硬质AlTiCrNO涂层。因此，JP3877124B的硬质AlTiCrNO涂层不具有足以满足近来对切削工具等的高性能要求的抗氧化性和耐磨性。

JP 4846519B公开了包括Al、组分M(选自4a、5a和6a族金属、Si、B和S中的一种或多种元素)和Al氮化物的靶，所含的Al氮化物的量为按摩尔计5％～30％。JP 5487182B公开了一种用于溅射的靶，该靶由含有1原子％～30原子％的Al的Ti-Al合金制成，Al与Ti形成固溶体或与Ti形成金属间化合物，并且Ti-Al合金中的平均氧含量为1070ppmw或以下。然而，由于JP 4846519B和JP 5487182B中描述的靶不含有超过不可避免的杂质水平的量的氧，所以氧从气氛引入涂层。因此，如同JP 3877124B的硬质涂层，通过使用JP 4846519B和JP5487182B的靶获得的含氧硬质涂层具有超过不可避免的杂质水平的Al-O键，不能表现出足够的抗氧化性和耐磨性。

JP 2009-220260A公开了一种具有W改性相的涂布工具，该W改性相具有在WC类硬质合金基板上依次形成的bcc结构、碳化物相和硬质氮化物涂层。该W改性相在包括电弧放电蒸发源的装置中通过离子轰击形成。在离子轰击中，向表面温度为800℃～860℃的基板施加-1000V至-600V的负偏置电压P1，并且在0.01Pa～2Pa的含氢Ar气中用从电弧放电蒸发源蒸发的金属离子(Ti离子)辐照基板。然而，由于所使用的靶[C1(例如Ti₁₀₀)、C2(例如Al₇₀Cr₃₀)和C3(例如Ti₇₅Si₂₅)]不含有超过不可避免的杂质水平的量的氧，所得到的硬质氮化物涂层不含有超过不可避免的杂质水平的量的氧，不能充分表现出目标的抗氧化性和耐磨性。

JP2008-533310A公开了一种用于使用包括连接到脉冲电源的靶电极的电弧气相沉积装置在含氧气氛中形成(Al_xCr_1-x)_yO_z的硬质涂层的方法。然而，在JP 2008-533310A的方法中，使用不含氧的靶从气氛气体引入氧，使得所得到的硬质涂层具有超过不可避免的杂质水平的Al-O键，不能表现出足够的抗氧化性和耐磨性。

发明目的