[发明专利]具有多层金属氧化物涂层的工具和制备所述涂层工具的方法

说明书

技术领域

本发明涉及具有基体以及施加在其上的多层涂层的切削工具，其中多层涂层的至少两个层含有相同金属或不同金属的金属氧化物，或由相同金属或不同金属的金属氧化物构成，所述多层涂层的至少两个层被设置成一层覆盖在另一层上。

背景技术

现有技术

切削工具包括由例如硬质金属、陶瓷、钢或高速钢制成的基体。为了增加耐久性，或者也为了改进切削性质，通常在基体上施加单层或多层涂层。该单层或多层涂层可以包括例如硬质金属材料层、氧化物层等。通过CVD工艺方法(化学气相沉积法)和/或通过PVD工艺方法(物理气相沉积法)进行涂层的施加。涂层内的多个层可以仅通过CVD工艺方法、仅通过PVD工艺方法，或通过两种工艺方法的组合来施加。

PVD工艺方法存在多种变体，例如i)磁控溅射，ii)电弧气相沉积(Arc-PVD)，iii)离子镀，iv)电子束气相沉积和v)激光沉积。磁控溅射和电弧气相沉积是最常用的用于涂层工具的PVD工艺方法。在每种单独的PVD工艺方法变体中，又存在各种不同的修改，例如脉冲或非脉冲磁控溅射，或脉冲或非脉冲电弧气相沉积等。

PVD工艺方法中的靶可以是纯的金属，或者两种或多种金属的组合。如果靶含有几种金属，那么在PVD工艺过程中所有这些金属都在同时掺入到构造的涂层的层中。在构造的层中金属部分彼此之间的比率取决于靶中金属部分的比率，但是也取决于PVD工艺中的条件，因为在某些条件下，某种金属与其它金属相比，从靶中释放的量更大，和/或沉积在基材上的量也更大。

为了产生某些金属化合物，在PVD工艺过程中将反应性气体通入反应室，例如通入氮气产生氮化物，通入氧气产生氧化物，通入含碳化合物产生碳化物、碳氮化物、氧碳化物(oxicarbides)等，或通入这些气体的混合物产生相应的混合的化合物。

EP-A-0668369公开了PVD涂层工艺，其中使用不平衡磁控，生产由金属Ti、Zr、Hf或合金TiAl、ZrAl、HfAl、TiZr、TiZrAl的氮化物或碳氮化物组成的坚硬材料层，其中在涂层工艺的特定时间段中，使用阴极电弧放电气相沉积工艺将其它涂层材料沉积在待被涂层的基材上。

DE-A-102004044240公开了在PVD工艺中将一个或多个金属氧化物层施加在切削工具上，特别是使用磁控溅射。

DE-A-19937284描述了在金属基材上构建导电性多层，其包括：由金属材料、特别是铬组成的第一层，其表面通过自然形成的氧化物钝化，还包括另一层金或金合金材料，它通过PVD工艺方法施加。该第二层能够至少部分取消第一层自然形成的氧化物薄膜的电绝缘效应。这种类型的涂覆结构被用作例如电子部件的屏蔽壳体的载体部分。

DE-A19651592描述了带涂层的切削工具，它具有包含至少一个氧化铝层和硬质金属材料层的多层涂层。硬质金属材料层是例如通过PVD工艺施加的TiAIN层。直接施加在其上的氧化铝层也通过PVD工艺沉积。

发明内容

问题

形成了本发明任务的基础的问题是提供比现有技术提供的更好的切削工具。

按照本发明，该问题通过在引言中提到的那种类型的切削工具得到了解决，该切削工具的特征在于通过选自下列的不同PVD工艺方法，连续产生了至少两个金属氧化物层，将一层设置在另一层上，所述PVD工艺方法选自：i)反应性磁控溅射，ii)电弧气相沉积(Arc-PVD)，iii)离子镀，iv)电子束气相沉积和v)激光沉积，其中对各自的工艺i)到v)的修改不构成不同的PVD工艺。

在本发明的意义上，i)磁控溅射，ii)电弧气相沉积(Arc-PVD)，iii)离子镀，iv)电子束气相沉积和v)激光沉积是“不同的PVD工艺”。在每种这些PVD工艺i)到v)中都存在着变体，并且在本发明的意义上，PVD工艺的变体不认为是“不同的PVD工艺”。

“磁控溅射”PVD工艺的变体例如有“双重磁控溅射”、“RF磁控溅射”、“双极磁控溅射”、“单极磁控溅射”、“DC二极管磁控溅射”、“DC三极管磁控溅射”、“脉冲磁控溅射”、“非脉冲磁控溅射”，以及上述工艺的混合。

同样地，对于“电弧气相沉积”(Arc-PVD)、“离子镀”、“电子束气相沉积”和“激光沉积”PVD工艺，也存在着各种不同的变体和变体的混合形式。PVD工艺i)到v)的变体，对于本技术领域技术人员来说是非常熟知的，因此不需要在本文中更详细地讨论。