[发明专利]被盖覆的物体及其制造方法

说明书

本发明涉及制造一个被盖覆的物体的方法，其中提供所述物体并且在所述物体上沉积多层覆层，所述多层覆层包括至少一层包括Al_xTi_1-xN的覆层。

本发明还涉及到具有多层覆层的被盖覆的物体，所述被盖覆的物体具有至少一层包括Al_xTi_1-xN的覆层。

从现有技术中已经知道，为了提高切削刀片的使用寿命，刀具或者切削刀片可以被盖覆以由钛、铝和氮组成的覆层材料。通常，在此方面常常说的是TiAlN-覆层，其中，平均化学组成用Ti_1-xAl_xN说明，与在所述覆层内是否存在一个或更多个相无关。对于含铝比钛多的覆层来说，使用术语AlTiN或者更准确地使用Al_xTi_1-xN。

从WO03/085152A2中已经知道，在AlTiN晶系中制备具有立方体结构的单相覆层，随着氮化铝（AlN）相对含量高达67摩尔百分数（摩尔%）得到立方体结构的AlTiN。高达75摩尔%的较高水平的AlN会形成立方体AlTiN和六方形AlN的混合物，在AlN含量高于75摩尔%时，仅仅形成六方形AlN和立方体氮化钛（TiN）。按照以上文献，被描述的AlTiN-覆层借助于物理气相沉积（PVD）。因此，采用PVD方法将AlN最大相对含量实际上限制在67摩尔%，否则可能在含有仅以六方形AlN形式的铝的相中发生相变(Umkippen in Phasen)。然而，在立方体相中较高的AlN相对含量是符合期望的，以便尽可能最大化耐磨性。

从现有技术水平中也已知，可以使用化学气相沉积（CVD）代替PVD-方法，其中，CVD-方法是在相对低的温度，从700℃至900℃温度的范围内进料的，因为例如在≧1000℃的温度，由于这样的覆层材料的亚稳结构是不能生产立方体AlTiN-覆层的。可选地，按照US6,238,739B1，温度也可以更低些，在从550℃至650℃的温度范围内，尽管在覆层内高氯含量可以被接受，但是证明对于应用来说是不利的。因此，已经尝试最优化CVD工艺，以便用这种工艺制造具有高铝含量和立方体结构覆层的AlTiN覆层（2006年10月23至25日，1,219卷，I.Endler等，Proceedings Euro PM2006,根特，比利时），虽然该覆层具有高显微硬度并且从而具有在使用中对高耐磨性原则上有利的特性，然而已证实这样的覆层的附着强度会太低。就这一点而言，在DE102007000512B3中建议，在3μm厚的立方体AlTiN-覆层下提供1μm厚的覆层，所述覆层作为相梯度被形成，并且由六方形的AlN、TiN和立方体AlTiN的相混合物构成，其中，向外或者（仅仅）向立方体AlTiN覆层的立方体AlTiN的含量包括增加的比例。相应地，被盖覆的切削刀片用于铣削钢材，然而，与借助于PVD-方法生产的覆层相比，耐磨性只取得了很小的改善。

除了只很小改善耐磨性之外，按照DE102007000512B3的结合层的另一个缺点在于，结合层或者相梯度特别快地生长，在实验室规模的实验中也是如此（2006年10月23至25日，1,219卷，I.Endler等，Proceedings Euro PM2006，根特，比利时）。这导致在设计用于大规模切削刀片覆层的较大反应器中的生产中，结合层或者相梯度在预定的覆层工艺中会特别厚，因为为了形成最终预定的立方体AlTiN要降低温度，这需要适当的时间。然而，在此温度降低过程期间，结合层或者相梯度的厚度快速生长，因为在大规模的反应器内不能快速冷却。长时间中断的覆层过程或者冷却是可以想到的，但这是不经济的。

本发明的目标是，提供一种上文提及的以经济的方式盖覆高耐磨性覆层的方法。

本发明的另一个目标在于，提供一种上文提及的类型的可以经济地制造并具有高耐磨性的物体。

方法的目标是通过提及的类型的方法解决的，在所述方法中，Al_xTi_1-xN覆层被沉积在具有碳氮化钛（TiCN）长形晶体的TiCN覆层上，其中，高达40摩尔%的钛可选地用铝代替。