[发明专利]具有含铝铬硬质材料层的工件及其制备方法

说明书

本申请是申请号为200480018278.6、申请日为2004年3月24日的 发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及的技术领域是一种涂有含至少一层下列所述的组成为 (Al_yCr_1-y)X的层的层体系的工件：

一种涂有含至少一层组成为(Al_yCr_1-y)X的层的层体系的工件，其中 X＝N、C、B、CN、BN、CBN、NO、CO、BO、CNO、或CBNO，并且0.2≤y ＜0.7，在层内的层组成经层厚度呈连续或分层次地变化，并且在层中 (Al_yCr_1-y)X呈立方形晶体结钩，该工件是下列工具之一：即铣刀；适于旋 转加工和铣削加工的拉刀、铰刀、转位式刀片；模具或注塑工具。

在一种优选的实施方式中，所述铣刀是滚齿刀、球形铣刀、平面铣刀 或成形铣刀。

一种涂有含至少一层组成为(Al_yCr_1-y)X的层的层体系的工件，其中 X＝N、C、B、CN、BN、CBN、NO、CO、BO、CNO、BNO或CBNO，并且0.2≤ y＜0.7，在层内的层组成是恒定的或经层厚度呈连续或分层次的变化， 该工件是构件。

本发明还涉及用于在下列所述的工件上淀积至少一层(Al_yCr_1-y)X层 的PVD方法：

所述工件其特征在于，该滑动层包括至少一种含分散碳的金属碳化物 即MeC/C、类金刚石的碳层、含硅或含金属的类金刚石的碳层、MoS_x层、 WS_x层或含钛的MoS_x层或MoW_x层。

详细地说本发明包括：

·涂有硬质材料层的工件，其含一层或连续多层不同的铝铬氮化物层 或铝铬碳氮化物层。

·含铝铬氮化物层或铝铬碳氮化物层的工具，特别是切削工具和成形 工具(钻头、铣刀、转位式刀片、丝锥、螺纹成形器、滚齿刀、冲头、阴 模、深冲阳模等)和这些工具的应用。

·含AlCrN或AlCrCN层的构件，特别是机械制造领域的构件如齿轮、 泵、模座冲杆、活塞环、喷射器针阀、完整的轴承组或其备部件和这些构 件的应用。

·制备具有确定层结构的铝铬氮化物层或铝铬碳氮化物层的方法。

背景技术

由目前的现有技术已知各种AlCrN层。如JP 09-041127描述了下列 组成的各种耐磨硬涂层：(Al_1-yX_y)Z，其中X＝Cr、V或Mg，Z＝N、C、B、 CN、BN或CBN，0＜y≤0.3。这种层曾有利地用于增加转位式刀片的使 用寿命。

D.Schulz和R.Wilberg在“Multicomponent hard thin films...”， Thin Films(Proc.4^th int.Sympos.Trends & New Applications of Thin Films 1993)DGM Info.gesellschaft Oberursel，1993，第73页中描 述了一种CrAlN层，其在钻孔试验中达到了两倍于涂TiAlN层的钻头的使 用寿命。该层的淀积是用空心阴极工艺完成的，但由于其为间断性的蒸发 过程，所以在(CrAl)N层中引起铬/铝分布有很大波动。

M.Kawate等人在“Oxidation resistance of Cr_1-xAl_xN & Ti_1-xAl_xN films”，Surf & Coat.Tech.，第165卷，2，(2003)，163-167页中 提及一种Cr_1-xAl_xN层，在其高的Al含量和纤维锌矿结构下比通常的TiAlN 层有更佳的耐氧化性。