專利名稱：高耐磨硬質(zhì)薄膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在高溫抗氧化性方面優(yōu)異的硬質(zhì)薄膜，通過物理汽相沉積方法將該薄膜形成在基底材料上以大大改善耐磨性。
背景技術(shù)：
一般來說，已經(jīng)開發(fā)出通過采用例如以離子鍍覆法為代表的物理汽相沉積方法在基底材料上形成硬質(zhì)薄膜。在這些薄膜中，TiN薄膜已經(jīng)最廣泛地投入到實(shí)際使用中，并且用于刀具、金屬模具和眼鏡以及其它零件。但是，由于該薄膜在500℃或更高溫度下開始氧化，所以它不能用于暴露于高溫的零件、工具、模具等。作為解決這個(gè)問題的解決方案，已經(jīng)研制出TiAlN薄膜。因?yàn)橐种屏搜趸磻?yīng)，所以該薄膜甚至可以用在高達(dá)約800℃的高溫下，但是在高于800℃的溫度下，和上述TiN薄膜一樣，因?yàn)槭艿窖趸南魅跛运y以使用。
另一方面，已經(jīng)提出采用Al-Cr-N薄膜作為能夠在高溫下使用的薄膜。該薄膜可以用在高達(dá)約1000℃的高溫下(參照日本專利臨時(shí)公開No.10-25566(No.25566/1998))。但是，該薄膜在其粘著性方面存在問題，并且在用于受到高載荷的產(chǎn)品和零件時(shí)還存在耐磨性的問題。為了獲得具有抗氧化性的硬質(zhì)薄膜，已經(jīng)進(jìn)行研究以改善基于Al-Cr基氮化物的耐磨性。但是，從附著在所要處理的薄膜的粘合力和粘合性能方面看還沒有獲得具有足夠性能的薄膜。
發(fā)明概述為了解決上面的問題，本發(fā)明人認(rèn)真進(jìn)行研究，從而開發(fā)出即使在1000℃或更高溫度下也具有優(yōu)異的抗氧化性并且還具有非常高的耐磨性的硬質(zhì)薄膜。
因此，本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可以通過一種層壓結(jié)構(gòu)來解決上述問題，其中由表面涂層和基底層的組分形成的中間層設(shè)在表面涂層和基底層之間的界面處。本發(fā)明是從這一點(diǎn)上作出的。
因此，本發(fā)明提供了一種高耐磨硬質(zhì)薄膜，它包括由金屬氮化物構(gòu)成的涂層，它形成在所要處理的物體的外表面上；由Ti或Cr氮化物構(gòu)成的基底層，它設(shè)在涂層和所要處理的物體之間；以及一中間層，它包含有與中間層接觸的涂層和基底層的組分，該中間層設(shè)在涂層和基底層之間的界面處。該中間層的薄膜厚度通常為0.1至2μm，優(yōu)選為0.2至1.5μm。
該涂層優(yōu)選由一金屬氮化物形成，其主要成分為Al、Cr和Si，并且金屬成分的組成優(yōu)選為20-75at.％Cr、1-30at.％Si、衡量的Al。還有，在基底層的組分與涂層的組分的數(shù)量比上，中間層的組分比通常為1∶5至5∶1，優(yōu)選為1∶3至3∶1。更具體地說，可以引用這樣一種情況，例如AlCrSiN(涂層組分)的整個(gè)合金成分(AlCrSi)與TiN或CrN(基底層組分)的金屬成分的數(shù)量比為1∶2至2∶1。
該結(jié)構(gòu)可以如此，涂層為由其中交替地布置有涂層a和涂層b的一層或多層構(gòu)成的層，其中，涂層a由其主要成分為Al、Cr和Si的氮化物形成，涂層b由其主要成分只是金屬成分Ti和Al的氮化物形成，這些金屬成分含有25-75at.％(原子百分比)的Al和衡量的Ti，并且最外層由涂層a形成。
作為形成涂層和中間層的方法，可以采用物理汽相沉積方法例如電弧離子電鍍方法。根據(jù)本發(fā)明的硬質(zhì)薄膜可以適用于刀具例如滾刀、小齒輪銑刀和拉刀的一部分表面或整個(gè)表面或金屬模具表面的一部分。
附圖的簡要說明

圖1為一剖面圖，顯示出這樣一種狀態(tài)，其中根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的高耐磨硬質(zhì)薄膜粘附在基底材料的表面上。
圖2為一剖視圖，顯示出這樣一種狀態(tài)，其中兩層或多層作為涂層交替地層壓在根據(jù)本發(fā)明的薄膜中。
圖3為用于在基底材料上形成根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方案的在耐高溫氧化性方面優(yōu)異的高耐磨硬質(zhì)薄膜的電弧離子電鍍設(shè)備的示意圖。
在這些附圖中的參考標(biāo)號定義如下1為電弧離子電鍍設(shè)備；2為外殼；3為靶；4為真空泵；5為氣體源(Ar)；6為氣體源(N2)；7為支架；8為馬達(dá)；9為旋轉(zhuǎn)軸；10為基底材料；11為電源；13至15為控制閥；20為中間層；21為基底層；22為涂層，涂層a；23為涂層b。
優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)說明下面將對用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的脫碳方法的實(shí)施方案進(jìn)行說明。本發(fā)明并不限于下面所述的實(shí)施方案。
下面將參照這些附圖對根據(jù)本發(fā)明的高耐磨硬質(zhì)薄膜進(jìn)行說明。
如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明的薄膜包括由金屬氮化物形成的位于外表面上的涂層22、由Ti或Cr氮化物形成的位于涂層22和作為所要處理的物體的基底材料10之間的基底層21，以及位于涂層22和基底層21之間的界面處包含有這兩層的組分的中間層20。
首先，說明形成在外表面上由金屬氮化物構(gòu)成的涂層22。傳統(tǒng)的TiAlN薄膜(后面所述的傳統(tǒng)實(shí)施例1)當(dāng)用在高溫氛圍中時(shí)在大約800℃下氧化，由此降低了薄膜強(qiáng)度和粘性。對這種氧化狀態(tài)進(jìn)行分析，薄膜成分中的Al和Ti被氧化，并且尤其是Ti氧化物多孔并且使得氧很容易進(jìn)入，從而氧化薄膜變得較厚。因此，薄膜強(qiáng)度和粘性降低，這導(dǎo)致該薄膜分離。另一方面，AlCrN薄膜(后面所述的傳統(tǒng)實(shí)施例2)使用Cr代替會(huì)形成多孔較厚的氧化薄膜的Ti，從而產(chǎn)生出非常薄的氧化薄膜。該氧化薄膜防止隨后的氧化，由此改善了抗氧化性。但是，由于Al和Cr的氧化物的粘性較低，所以該薄膜在用于例如受到高載荷的刀具時(shí)分離，即該薄膜在耐磨性方面存在問題。
因此，在本發(fā)明中，為了防止氧氣進(jìn)入并且提高抗氧化性，在外表面上的涂層22最好由Al、Cr和Si的氮化物形成。由此，晶粒被細(xì)分，并且當(dāng)該薄膜暴露于高溫氧化氛圍時(shí)，所得到的氧化物形成Al-Cr-Si復(fù)合氧化薄膜，從而防止了氧氣進(jìn)入，并且可以獲得非常致密的復(fù)合氧化薄膜。
具體地說，涂層22優(yōu)選只是由具有20-75at.％Cr、1-30at.％Si以及衡量Al的金屬成分形成。硅因?yàn)閷⒕w細(xì)分所以在粘性方面具有較大影響，并且該金屬成分的1-30at.％的范圍在粘性和抗沖擊性方面實(shí)現(xiàn)了效果。對于鉻的含量，該金屬成分的20-75at.％Cr在硬度和抗氧化性方面實(shí)現(xiàn)了效果。
另一方面，如圖2所示，為了進(jìn)一步提高粘度，涂層22可以為由其中涂層a22和涂層b23交替排列的一層或多層構(gòu)成的層，涂層a22由其主要成分為Al、Cr和Si的氮化物形成；涂層b23由其主要成分只是金屬成分Ti和Al的氮化物形成，這些金屬成分含有25-75at.％的Al和衡量的Ti，并且最外層由涂層a形成。對于涂層a22，優(yōu)選的是氮化物的金屬成分含有20-75at.％Cr、1-30at.％Si以及衡量Al。后面所述的與中間層接觸的最下面的涂層可以為涂層a22或涂層b23(圖2)。在本發(fā)明中，最下面的涂層不僅限于a層或b層中的一個(gè)。
接下來，在涂層22和基底材料10(所要處理的物體)之間設(shè)有對所要處理的物體具有高粘附性的由Ti或Cr氮化物形成的基底層21。基底層21由TiN或CrN形成，從而通過設(shè)置基底層21，從而改善了在涂層22和基底材料10(所要處理的物體)之間的粘性。
還有在本發(fā)明中，在基底層21和涂層22之間的界面處，設(shè)有由這兩層的組分形成的中間層20，以提高這兩層的粘著力和粘附性能。具體地說，在該涂層22或涂層a22由Al、Cr和Si的氮化物形成時(shí)，其中(Al-Cr-Si)N和(Ti)N相互均勻混合的層或其中(Al-Cr-Si)N和(Cr)N相互均勻混合的層形成中間層20。在基底層21的組分與涂層22的組分的數(shù)量比上，中間層的組分比通常為1∶5至5∶1，優(yōu)選為1∶3至3∶1，最優(yōu)選為1∶2至2∶1。組分的這個(gè)數(shù)量比在該涂層由(Ti-Al)N形成的情況下與上述涂層b相同。
中間層20的薄膜厚度通常為0.1至2μm，優(yōu)選為0.2至1.5μm。如果薄膜厚度小于0.1μm，則由該中間層提供的粘附效果不夠，并且如果薄膜厚度超過2μm，則中間層的薄膜厚度與整個(gè)薄膜厚度的比變大，這從分離的觀點(diǎn)看是不理想的。
圖3示意性地顯示出用于在基底材料表面上形成根據(jù)本發(fā)明的高耐磨硬質(zhì)薄膜的電弧離子電鍍設(shè)備1。該電弧離子電鍍設(shè)備1具有一氣密外殼2，并且設(shè)有位于其頂板上的靶3以及位于外殼2的腔室12中的平臺(tái)狀支架7。該支架7通過旋轉(zhuǎn)軸9與馬達(dá)8連接從而可以沿著圓周方向轉(zhuǎn)動(dòng)。在靶3和支架7之間連接有一DC電源11。該靶3與電源11的正極連接，并且支架7與其負(fù)極連接。圖3示意性地顯示出這樣一種情況，其中設(shè)有一個(gè)靶3，但是必要時(shí)可以設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)靶3。在該情況中，在離支架7幾乎相同的距離處設(shè)有兩個(gè)或多個(gè)靶3。
用于將腔室12抽空的真空泵4通過控制閥13與外殼2的腔室12連接，并且用于將惰性氣體提供進(jìn)腔室12的氬氣源5通過控制閥14連接。另外，用于向腔室12提供氮?dú)獾牡獨(dú)庠?通過控制閥15與腔室12連接。
在該實(shí)施方案中，通過控制用于形成在基底材料10上的每一層的靶的數(shù)量和種類來形成薄膜。當(dāng)形成基底層時(shí)，使用純鈦(Ti100％)或純鉻(Cr100％)作為靶3。當(dāng)形成中間層時(shí)，通常使用多個(gè)靶，一個(gè)為其金屬與基底層相同的靶，另一個(gè)為其合金與在外表面上的涂層相同的靶。當(dāng)形成涂層表面時(shí)，使用例如由Al、Cr和Si構(gòu)成的合金作為靶3。作為基底材料10，例如可以使用高速工具鋼SKH-51或碳化物材料TH-10。
將基底材料10安放在支架7上，并且在控制閥13至15中，控制閥13和14打開以將氬氣提供進(jìn)腔室12中并且將腔室12抽空。在已經(jīng)結(jié)束抽空之后并且腔室12已經(jīng)處于氬氣氛圍下之后，通過馬達(dá)8使支架7轉(zhuǎn)動(dòng)。然后，關(guān)閉截止閥13和14并且在靶3和支架7上施加DC電壓以產(chǎn)生出等離子，由此提高在腔室12中的溫度。當(dāng)在腔室12中的溫度到達(dá)固定溫度時(shí)，控制閥15打開以從氮?dú)庠?將氮?dú)馓峁┻M(jìn)腔室12，然后產(chǎn)生出電弧放電。由此，在基底材料10上形成這些層，因此獲得在耐高溫氧化性方面優(yōu)異的高耐磨硬質(zhì)薄膜。
這種高耐磨硬質(zhì)薄膜可以用于其基底材料由高速工具鋼或碳化物材料形成的刀具例如滾刀、小齒輪銑刀和拉刀的一部分表面或整個(gè)表面或金屬模具表面的一部分，或金屬模具等的一部分工具表面上，或者附件例如眼鏡的表面上。更具體地說，可以將該薄膜形成在用于采用例如切齒刀具進(jìn)行齒輪切削的機(jī)器工具的齒隙形刀具的表面上。其上涂覆有根據(jù)本發(fā)明的薄膜的刀具甚至可以令人滿意地用于進(jìn)行干切削加工，其中沒有使用切削流體來進(jìn)行切削，因此可以實(shí)現(xiàn)具有高耐磨性的刀具。
根據(jù)本發(fā)明的這種薄膜，在金屬氮化物薄膜(涂層)和基底層之間設(shè)有由這兩層的組分形成的中間層以明顯提高這兩層的粘附力和粘接性能。因此，該薄膜具有非常優(yōu)異的耐磨性，因此可以延長涂有該薄膜的部件或產(chǎn)品的使用壽命。還有，由于根據(jù)本發(fā)明的薄膜在高溫下具有非常優(yōu)異的抗氧化性，所以為此同樣可以延長涂有該薄膜的部件或產(chǎn)品的使用壽命。因此，該本發(fā)明可以廣泛地用于對刀具例如滾刀、小齒輪銑刀和拉刀進(jìn)行表面處理，或者對金屬模具或附件例如眼鏡進(jìn)行表面處理。還有，其上涂覆有根據(jù)本發(fā)明的薄膜的刀具甚至可以令人滿意地用于進(jìn)行干切削加工，其中沒有使用切削流體來進(jìn)行切削，因此可以實(shí)現(xiàn)具有高耐磨性的刀具。
下面將參照實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)地說明，并且本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例通過采用在圖3中所示的電弧離子電鍍設(shè)備利用各種類型的合金靶在高速工具鋼(SKH-51)的基底材料上形成厚為4至7μm的薄膜。氮化物薄膜作為基底層形成在基底材料和涂層之間。
在表1中顯示出薄膜形成條件。進(jìn)行采用鋁球(φ6)的球-盤磨損試驗(yàn)以評估耐磨性。測試條件為5N的載荷、100m/秒的滑動(dòng)速度、300m的滑動(dòng)距離、室溫和無潤滑。通過測量出涂層在磨損試驗(yàn)之后的磨損深度和磨損寬度來確定出磨損量。
表1

實(shí)施例1通過使用在圖3中所示的設(shè)備利用純鈦(Ti100％)靶提前在基底材料上形成由Ti氮化物構(gòu)成的基底層(薄膜厚度1μm)。接著，通過從兩個(gè)靶基本上均勻地進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層。同時(shí)使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金和純鈦(Ti100％)作為這些靶。由(Al-Cr-Si)N和(Ti)N構(gòu)成的中間層的合金與鈦的組分比大約為1∶1。最后，通過采用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的靶來進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層(表面薄膜層)。由此，獲得本發(fā)明的硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.15(μm)的磨損深度和0.19(mm)的磨損寬度。中間層的厚度為0.1μm，并且薄膜的總厚度為5.1μm。
實(shí)施例2在如在實(shí)施例1中一樣已經(jīng)形成了基底層之后，通過同時(shí)使用由60％Al、30％Cr和10％Si構(gòu)成的合金和純鈦(Ti100％)作為靶來進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層。接著，通過使用由60％Al、30％Cr和10％Si構(gòu)成的合金進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.11(μm)的磨損深度和0.15(mm)的磨損寬度。中間層的厚度為0.5μm，并且薄膜的總厚度為5.5μm。
實(shí)施例3在如在實(shí)施例1中一樣已經(jīng)形成了基底層之后，通過同時(shí)使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金和純鈦(Ti100％)作為靶來進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層。接著，通過使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金作為靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.12(μm)的磨損深度和0.15(mm)的磨損寬度。中間層的厚度為0.5μm，并且薄膜的總厚度為5.5μm。
實(shí)施例4在如在實(shí)施例3中一樣已經(jīng)形成了基底層之后，通過使用相同的靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層和涂層，由此獲得硬質(zhì)薄膜。該中間層的厚度為2.0μm。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.13(μm)的磨損深度和0.18(mm)的磨損寬度。薄膜的總厚度為7.0μm。
參考實(shí)施例1通過使用純鈦(Ti100％)靶提前在基底材料上形成由Ti氮化物構(gòu)成的基底層(薄膜厚度2μm)。接著通過使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金作為靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.21(μm)的磨損深度和0.23(mm)的磨損寬度。薄膜的總厚度為6.0μm。
實(shí)施例5通過使用純鉻(Cr100％)靶提前在基底材料上形成由Cr氮化物構(gòu)成的基底層(薄膜厚度1μm)。接著，通過從兩個(gè)靶基本上均勻地進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層。同時(shí)使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金和純鉻(Cr100％)作為這些靶。由(Al-Cr-Si)N和(Cr)N構(gòu)成的中間層的合金與鉻的組分比大約為1∶1。最后，通過采用由50％Al、40％Cr和10％構(gòu)成的靶來進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層(薄膜層)。由此，獲得本發(fā)明的硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.15(μm)的磨損深度和0.20(mm)的磨損寬度。中間層的厚度為0.1μm，并且薄膜的總厚度為5.1μm。
實(shí)施例6在如在實(shí)施例5中一樣已經(jīng)形成了基底層之后，通過同時(shí)使用由60％Al、30％Cr和10％Si構(gòu)成的合金和純鉻(Cr100％)作為靶來進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層。接著，通過使用由60％Al、30％Cr和10％Si構(gòu)成的合金進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.10(μm)的磨損深度和0.12(mm)的磨損寬度。中間層的厚度為0.5μm，并且薄膜的總厚度為5.5μm。
實(shí)施例7在如在實(shí)施例5中一樣已經(jīng)形成了基底層之后，通過同時(shí)使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金和純鉻(Cr100％)作為靶來進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層。接著，通過使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金作為靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.11(μm)的磨損深度和0.15(mm)的磨損寬度。中間層的厚度為0.5μm，并且薄膜的總厚度為5.5μm。
實(shí)施例8在如在實(shí)施例7中一樣已經(jīng)形成了基底層之后，通過使用相同的靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成中間層和涂層，由此獲得硬質(zhì)薄膜。該中間層的厚度為2.0μm。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.14(μm)的磨損深度和0.18(mm)的磨損寬度。薄膜的總厚度為7.0μm。
參考實(shí)施例2通過使用純鉻(Cr100％)靶提前在基底材料上形成由Cr氮化物構(gòu)成的基底層(薄膜厚度2μm)。接著通過使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金作為靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.22(μm)的磨損深度和0.26(mm)的磨損寬度。薄膜的總厚度為6.0μm。
比較實(shí)施例1通過利用在圖3中所示的設(shè)備只使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金作為靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.41(μm)的磨損深度和0.31(mm)的磨損寬度。層總厚度為4.0μm。
比較實(shí)施例2通過使用純鈦(Ti100％)靶提前在基底材料上形成由Ti氮化物構(gòu)成的基底層(薄膜厚度0.1μm)。接著通過使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金作為靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.39(μm)的磨損深度和0.31(mm)的磨損寬度。層的總厚度為4.1μm。
比較實(shí)施例3通過使用純鉻(Cr100％)靶提前在基底材料上形成由Cr氮化物構(gòu)成的基底層(薄膜厚度0.1μm)。接著通過使用由50％Al、40％Cr和10％Si構(gòu)成的合金作為靶進(jìn)行電弧離子電鍍來形成涂層。由此，獲得硬質(zhì)薄膜。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.39(μm)的磨損深度和0.30(mm)的磨損寬度。層的總厚度為4.1μm。
傳統(tǒng)實(shí)施例1通過利用在圖3中所示的設(shè)備采用由53％Ti和47％Al構(gòu)成的合金作為靶來進(jìn)行電弧離子電鍍。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.80(μm)的磨損深度和0.40(mm)的磨損寬度。層厚為4.0μm。
傳統(tǒng)實(shí)施例2通過采用由45％Al和55％Cr構(gòu)成的合金作為靶來進(jìn)行電弧離子電鍍。結(jié)果是，所獲得的薄膜具有0.50(μm)的磨損深度和0.32(mm)的磨損寬度。層厚為4.0μm。
表2給出了實(shí)施例1至8、參考實(shí)施例1和2、比較實(shí)施例1至3以及傳統(tǒng)實(shí)施例1和2的測量結(jié)果。這些結(jié)果表明，根據(jù)實(shí)施例1至8的本發(fā)明的薄膜具有較小的磨損深度和磨損寬度，因此具有優(yōu)異的耐磨性。
表2

上面為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的說明。本發(fā)明可以根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思來作出各種改變或變化。
例如，在形成涂層中，采用物理沉積方法，也可以使用任意用于進(jìn)行金屬蒸鍍的方法，例如電子槍、空心陰極、濺射和電弧放電，并且不會(huì)受到任何限制。
權(quán)利要求
1.一種高耐磨硬質(zhì)薄膜，它包括由金屬氮化物構(gòu)成的涂層，它形成在所要處理的物體的外表面上；由Ti或Cr氮化物構(gòu)成的基底層，它設(shè)在涂層和所要處理的物體之間；以及中間層，它包含有與中間層接觸的涂層和基底層的組分，該中間層設(shè)在涂層和基底層之間的界面處。
2.如權(quán)利要求1所述的高耐磨硬質(zhì)薄膜，其特征在于，所述中間層其薄膜厚度為0.1至2μm。
3.如權(quán)利要求1或2所述的高耐磨硬質(zhì)薄膜，其特征在于，所述涂層由主要成分為Al、Cr和Si的金屬氮化物形成。
4.如權(quán)利要求1或2所述的高耐磨硬質(zhì)薄膜，其特征在于，在基底層的組分與涂層的組分的數(shù)量比上，所述中間層的組分比為1∶5至5∶1。
5.如權(quán)利要求1或2所述的高耐磨硬質(zhì)薄膜，其特征在于，所述涂層為由其中交替地布置有涂層a和涂層b的一層或多層構(gòu)成的層，其中，涂層a由其主要成分為Al、Cr和Si的氮化物形成，涂層b由其主要成分只是金屬成分Ti和Al的氮化物形成，這些金屬成分含有25-75原子百分比的Al和衡量的Ti，并且最外層由涂層a形成。
6.一種刀具，其中在其表面的至少一部分上形成有如權(quán)利要求1或2所述的高耐磨硬質(zhì)薄膜。
7.一種齒輪切削刀具，其中在其表面的至少一部分上形成有如權(quán)利要求1或2所述的高耐磨硬質(zhì)薄膜。
8.一種齒輪切削刀具，其中在其由用作基底材料的高速工具鋼構(gòu)成的表面的至少一部分上形成有如權(quán)利要求1或2所述的高耐磨硬質(zhì)薄膜。
9.如權(quán)利要求6所述的刀具，其特征在于，所述刀具用于進(jìn)行干切削加工，其中在沒有使用切削流體的情況下進(jìn)行切削。
10.一種機(jī)加工方法，它包括通過使用如權(quán)利要求6所述的刀具進(jìn)行干切削加工的步驟，其中在沒有使用切削流體的情況下進(jìn)行切削。
全文摘要
一種高耐磨硬質(zhì)薄膜，其特征在于它包括由金屬氮化物構(gòu)成的涂層，它形成在所要處理的物體的外表面上；由Ti或Cr氮化物構(gòu)成的基底層，它設(shè)在涂層和所要處理的物體之間；以及一中間層，它包含有與中間層接觸的涂層和基底層的組分，該中間層設(shè)在涂層和基底層之間的界面處，并且一種刀具設(shè)有該薄膜。提供一種甚至在1000℃或更高溫度下也具有優(yōu)異的抗氧化性并且還具有非常高的耐磨性的硬質(zhì)薄膜。
文檔編號C23C14/32GK1576387SQ20041007163
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月25日
發(fā)明者三崎雅信, 樹神幸夫, 中村榮造, 和田佳宏, 安井豐明, 小林敏郎, 花中勝保 申請人:三菱重工業(yè)株式會(huì)社