[發明專利]提供增強的抗月牙洼磨損性能的AlCrN基涂層

有效

• 申請號: 201580068327.5
• 申請日: 2015-12-03
• 公開（公告）號: CN107002252B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發明（設計）人: 安德斯·奧洛夫·埃里克森;米爾哈姆·阿恩特;塞巴斯蒂安·施泰因
• 申請（專利權）人: 歐瑞康表面處理解決方案股份公司普費菲孔
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C23C14/02;C23C14/32;C23C14/06
• 代理公司: 北京海虹嘉誠知識產權代理有限公司 11129
• 代理人: 何志欣

沉積在基材(201)表面上的涂層(210)，包括多層膜(216)，其由相互交替沉積的多個A層和多個B層組成，形成了A/B/A/B/A...結構，所述A層包含鋁鉻硼氮化物，而所述B層包含鋁鉻氮化物而不含硼，所述多層膜(216)至少包括初始部分(216a)和最后部分(216c)，其中，在所述初始涂層部分(216a)中的平均硼含量大于在所述最后涂層部分(216c)中的平均硼含量，并且所述初始涂層部分(216a)和最后涂層部分(216c)都顯示出固有壓應力，且其中在所述初始涂層部分(216a)中的固有壓應力小于在所述最后涂層部分(216c)中的固有壓應力。

本發明涉及一種AlCrN基涂層，其在干燥機加工操作如滾齒加工中顯示出出色的抗月牙洼磨損性能。

背景技術

Arndt等人在WO2013156131A1中提出一種用于減小由機加工操作而引起的切削刀具的月牙洼磨損的涂層，其應該尤其在干燥機加工操作例如滾齒加工中是有益的。圖1示出了根據WO2013156131A1的涂層110的視圖，其包括至少一個多層膜116，該多層膜由相互交替沉積的A納米層和B納米層形成，其特征是，所述A納米層含有鋁鉻硼氮化物，且所述B納米層含有鋁鉻氮化物而不含硼。根據WO2013156131A1的說明書，如果A納米層由鋁鉻硼氮化物構成且B納米層由鋁鉻氮化物構成，則涂層110顯示出非常優越的機加工性能。WO2013156131A1也教導了，使用由鋁鉻氮化物構成的基層112應該也是有利的，尤其是如果基層112以在沉積過程中被施加偏壓且所述偏壓從最低值變至最高值的方式被沉積。另外，WO2013156131A1教導了，絕對值不低于70伏的負偏壓應該對沉積含有硼的A納米層是有利的，因為如此一來可以獲得含硼層的高密度和低導熱性的必要組合。

然而，盡管利用上述涂層以及其它當前可用的涂層獲得了益處，但仍然需要顯示出增強特性的新型涂層，其可適合于滿足在不同的機加工操作、且尤其是在干燥機加工操作如滾齒加工中日益增長的需求。

發明目的

本發明的目的是提供一種AlCrN基涂層，其相比于已知涂層，允許顯著減小月牙洼磨損和后刀面磨損(flank wear)，由此顯著提高了在不同的機加工操作中，尤其是在干燥機加工操作例如滾齒加工中使用的切削刀具的切削性能以及刀具壽命。此外，本發明的目的是提供一種用于制造涂覆有根據本發明的涂層的基材尤其是切削刀具的方法。

發明內容

本發明的目的通過提供一種根據權利要求1的涂層210來實現，其包括多層膜216，多層膜由相互交替沉積而形成A/B/A/B/A...結構的多個A層和多個B層組成，A層包含鋁鉻硼氮化物，B層包含鋁鉻氮化物但不含硼，其中，涂層210以如下方式被沉積：多層膜216至少包括初始部分216a和最后部分216c，其中，初始部分216a中的平均硼含量大于最后部分216c中的平均硼含量。

根據本發明，多層膜216的初始涂層部分216a顯示出負的殘余應力，且涂層部分216a中的殘余應力的絕對值小于最后涂層部分216c中的殘余應力的絕對值。在本發明的上下文中，負殘余應力也將被稱為固有壓應力。

根據本發明的涂層的一個優選實施方式，初始部分216a中的平均硼含量是最后部分216c中的平均硼含量的至少1.2倍。更優選地，初始部分216a中的平均硼含量是最后部分216c中的平均硼含量的至少1.4倍。

根據本發明的涂層的進一步優選的實施方式，在初始部分216a中的平均硼含量是在最后部分216c中的平均硼含量的最多6倍。

如上所述，根據本發明的多層膜216至少包括初始部分216a和最后部分216c，但根據應用的不同可能有利的是：多層膜216附加包括沉積在初始部分216a與最后部分216c之間的一個或多個中間部分216b，所述中間部分的固有壓應力大于初始部分216a的固有壓應力，并且最好(但并非必須)小于最后部分216c的固有壓應力。