[发明专利]通过PVD由金属靶产生的富Al的AlTiN涂层

权利要求书

1.用于生产经涂布的基材的方法，其包括在基材表面上沉积至少一个涂层，其特征在于：

●在真空涂布室内部，通过使用反应性PVD阴极电弧蒸发技术合成所述至少一个涂层，其中：

-将氮气引入真空涂布室中用作反应性气体，

-使用至少一个电弧蒸发源，其包括作为阴极操作的靶材料以蒸发靶材料，

-靶材料由Al和Ti组成或包含Al和Ti作为主要组分，其中如果仅考虑靶材料中的Al和Ti的原子百分比含量，靶材料中Al[原子％]/Ti[原子％]之比为70/30或更大，即Al[原子％]/Ti[原子％]≥70/30，

-所述方法包括来自靶材料的铝和钛与来自涂布室中包含的氮气的氮之间的反应导致的氮化铝钛的反应性沉积，

-如下进行氮化铝钛在基材上的反应性沉积

i.在小于360℃的沉积温度下，

ii.在小于3Pa，优选小于2Pa，更优选小于1.5Pa的氮气分压下，使用对应于-250V≤U_b≤-30V的范围内，优选对应于-200V≤U_b≤-40V的范围内，更优选对应于-200V≤U_b≤-60V的范围内的在基材处的偏压U_b，

iii.形成的涂层：

a.包含Al、Ti和N作为仅有组分或作为主要组分，并具有根据式(Al_aTi_b)_xN_y的关于这些元素的按原子百分比计的化学元素组成，其中a和b分别为铝和钛的原子比浓度，仅考虑Al和Ti以计算所述层中的元素组成，其中a+b＝1且0≠a≥0.7且0≠b≥0.2，且其中x为Al的浓度与Ti的浓度之和，且y为氮的原子比浓度，仅考虑Al、Ti和N以计算所述涂层中的元素组成，其中x+y＝1且0.45≤x≤0.55，

b.表现出90％或更多的fcc立方相，和

c.2.5GPa或更大，优选2.5GPa至6GPa的压缩应力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述沉积温度为150℃至250℃，且氮气分压为0.1Pa至1.3Pa，优选0.1Pa至1Pa，更优选0.1Pa至0.9Pa。

3.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于所述电弧蒸发源通过产生放电电压大于30V，优选30V至50V的电弧放电来操作。

4.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于电弧放电以其贡献小于导致基材加热，即导致基材的热负荷的电功率的20％的方式产生。

5.根据前述权利要求任一项所述的方法，其特征在于使用以下范围内的以下工艺参数：

-靶材料显示在靶材料中Al[原子％]/Ti[原子％]之比为80/20≤Al[原子％]/Ti[原子％]≥90/10，

-沉积温度为180℃至220℃，

-氮气分压为0.1GPa至1GPa，

-偏压为-90V至-160V，或100V至150V。

6.涂布有涂层体系的经涂布的基材，所述涂层体系包括通过使用根据前述权利要求任一项的方法产生的至少一个涂层，所述至少一个涂层：

○包含Al、Ti和N作为仅有组分或作为主要组分，并具有根据式(Al_aTi_b)_xN_y的关于这些元素的按原子百分比计的化学元素组成，其中a和b分别为铝和钛的原子比浓度，仅考虑Al和Ti以计算所述层中的元素组成，其中a+b＝1且0≠a≥0.7且0≠b≥0.2，且其中x为Al的浓度与Ti的浓度之和，且y为氮的原子比浓度，仅考虑Al、Ti和N以计算所述层中的元素组成，其中x+y＝1且0.45≤x≤0.55，表现出90％或更多的fcc立方相，和2.5GPa或更大，优选2.5GPa至6GPa的压缩应力。

7.根据权利要求6所述的经涂布的基材，其特征在于所述至少一个涂层表现出350GPa至420GPa的杨氏模量和38GPa至54GPa的硬度。