[发明专利]涂覆有硬质材料的本体

说明书

本申请是优先权日为2008年3月12日、发明名称为“涂覆有硬质材料的本体”的中国专利申请200980108501.9（国际申请号PCT/EP2009/000309）的分案申请

技术领域

本发明涉及一种本体，该本体涂覆有硬质材料并且具有通过CVD施加的多个硬质材料层。

背景技术

用于切削加工的切削刀具必须满足就稳定性和强度而言的严格要求，特别是在通过高切削速度下的车削来切削加工硬质或韧性材料（例如淬硬钢或淬火钢）的过程中。该切削刀具的材料应该特别地是耐磨损的，这在过去已经致使烧结碳化物或金属陶瓷基质本体来配备一个表面涂层，其中最初钛的碳化物、氮化物或碳氮化物以及后来还有氧化铝层被用作磨损保护涂层。由不同的硬质材料所构成的多层磨损保护涂层也是已知的。例如，被安排在一个或多个中间层（如碳氮化钛或氮化钛）上的氧化铝层被称为减磨涂层。

WO 03/085152 A2披露了使用一种Ti-Al-N层，该层可以通过PVD作为具有高达60%的铝含量的一个单相层来生产。然而，在较高的铝含量下，形成了立方体的和六边形的TiAlN的混合物，并且在甚至更高的铝含量下仅形成了更软的并且不耐磨的六边形的纤锌矿结构。

还已知单相Ti_1-xAl_x-N硬质材料层（其中x=0.9）可以通过等离子体CVD来生产。然而，这种层构成的不令人满意的均质性以及该层的相对高的氯含量是不利的。

当使用PVD或等离子体CVD方法来生产Ti_1-xAl_xN硬质材料层时，这些层的使用限制在低于700℃的温度。一个缺点是复杂部件几何体的涂覆存在很多困难。PVD是一种定向的方法，其中复杂的几何体被不规则地涂覆。等离子体CVD要求高的等离子体均质性，因为该等离子体功率密度对该层的Ti/Al原子比率具有直接的影响。具有高的铝含量的单相的立方体Ti_1-xAl_x-N层的生产通过工业中使用的PVD方法是不可能的。

通过一种常规的CVD方法在高于1000℃的温度下沉积TiAl也是不可能的，因为该亚稳的Ti_1-xAl_xN在这样高的温度下分解为TiN以及六边形的AlN。

最终，在US6,238,739B1中所描述的用于通过一种无等离子体辅助的热CVD方法在从550℃至650℃的范围内的温度下生产Ti_1-xAl_xN层（其中x在0.1至0.6的范围内）的方法中，表明了对于具有x≤0.6相对低的铝含量的一种限制。那里说明的方法中，氯化铝和氯化钛以及还有NH₃和H₂作为气体混合物使用。在这种涂层的情况下，同样，必须接受达12原子%的高的氯含量。

为了改进耐磨性和抗氧化性，WO 2007/003648 A1提出生产一种本体，该本体涂覆有硬质材料并且具有通过CVD的包含至少一个Ti_1-xAl_xN硬质材料层的一个单层或多层涂层系统，出于这个目的将该本体在从700℃至900℃的温度下通过没有等离子体激发的CVD在反应器中进行涂覆，并且将在升高的温度下被混合的卤化钛、卤化铝以及反应性氮化合物用作前体。这给出了一种本体，该本体具有一个单相Ti_1-xAl_xN硬质材料层，该材料层有立方NaCl结构并且化学计量系数x为从>0.75至0.93；或具有一个多相层，该多相层包括Ti_1-xAl_xN（具有立方NaCl结构并且化学计量系数x为从>0.75至0.93）作为主相以及一种纤锌矿结构和/或TiN_xNaCl结构作为另一个相。该氯含量是在从0.05原子%至0.9原子%的范围内。从该文件中还获知可以得到具有按质量计高达30%的非晶相层组分的这个或这些Ti_1-xAl_xN硬质材料层。所得到的这些层的硬度是在从2500HV至3800HV的范围内。