[发明专利]通过PVD由金属靶产生的富Al的AlTiN涂层

说明书

本发明涉及涂层及其生产方法，其中所述涂层包含Al、Ti和N作为主要组分，并具有根据式(Alsubgt;a/subgt;Tisubgt;b/subgt;)subgt;x/subgt;Nsubgt;y/subgt;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，并且其中所述涂层表现出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。

本发明涉及通过物理气相沉积(PVD)方法由金属靶产生的富Al的AlTiN涂层(下文也简称为富Al的AlTiN涂层或富Al的AlTiN层或富Al的AlTiN膜)及其生产方法。

本发明还涉及由一个或多个上述本发明的富Al的AlTiN层组成或包括一个或多个上述本发明的富Al的AlTiN层的涂层体系。

根据本发明的富Al的AlTiN涂层应理解为由铝(Al)、钛(Ti)和氮(N)组成的涂层，或者包含铝(Al)、钛(Ti)和氮(N)作为主要组分的涂层。

在本文中，术语富Al的AlTiN层中的“Al、Ti和N作为主要组分”的使用特别是指，如果考虑富Al的AlTiN层中所含的全部化学元素以按原子百分比计确定富Al的AlTiN层的全部化学元素组成，作为原子百分比浓度的富Al的AlTiN层中的Al、Ti和N的含量的总和对应于大于50原子％(即＞50原子％至100原子％的值)，优选大于75原子％(即＞75原子％至100原子％的值)，更优选等于或大于80原子％(即80原子％至100原子％的值)。

在本文中，术语“富Al”特别用于表示相应的富Al的AlTiN层中铝(Al)的含量等于或优选大于70原子％，如果仅考虑Al和Ti以确定按原子百分比计的化学元素组成(即Al[原子％]/Ti[原子％]≥70/30)。

背景技术

已知通过LP-CVD方法合成具有高于75原子％(相对于Ti)的Al含量的AlTiN涂层，其表现出立方晶体结构和柱状微结构。已知这些种类的涂层与具有较低Al含量的涂层，例如基于PVD的Al_0.67Ti_0.33N涂层相比显示出优异的磨损保护。

历史上，众所周知的是PVD方法，如电弧沉积和反应性磁控溅射可用于产生具有最大70原子％Al的亚稳态立方体(B1晶体结构)相AlTiN层。

此外，还有一些出版物提出了将Al的亚稳态溶解度极限提高到超过70原子％的可能方法。然而，迄今为止所有这些提出的方法都具有一些缺点。

发明目的

本发明的目的是提供富Al的AlTiN涂层及其生产方法，其克服或减轻了现有技术的缺点。

如果富Al的AlTiN涂层被施加到切削工具上，则富Al的AlTiN涂层应优选地呈现立方相、高硬度、适当的压缩应力和涂层微结构，这优选地允许获得高耐磨性和改进的切削性能。

本发明的另一个目的是提供用于产生本发明的富Al的AlTiN涂层的灵活可靠的方法。

发明内容

本发明的目的通过提供如本说明书中所述以及如权利要求1至5中所要求保护的产生用于涂布基材的富Al涂层的方法来实现，此外本发明的目的通过产生如本说明书中所述以及如权利要求6至10中所要求保护的富Al的AlTiN涂层和涂布有这种本发明涂层的基材来实现。