專利名稱：基于尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl₂O₄的涂層的制作方法
基于尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAI2O4的涂層本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的涂層。CVD氧化物層或含這類CVD氧化物層的層系是已知的，其在鋼和鑄鐵的切削加工領(lǐng)域中有非常廣泛的應(yīng)用(CVD=化學(xué)氣相淀積)。該氧化物層主要由剛玉結(jié)構(gòu)的氧化鋁U-氧化鋁或O-Al2O3)組成，其在約1000°C溫度下淀積在工具上。該高的淀積溫度(=基底溫度或工具溫度)在工具材料選用上主要限于硬質(zhì)金屬如碳化鎢或限于由在金屬基質(zhì)中的陶瓷材料組成的復(fù)合材料(所謂的金屬陶瓷)或限于耐高溫陶瓷如SiC或SiN。但在許多應(yīng)用中，特別是在硬質(zhì)金屬轉(zhuǎn)位式刀片中，該Q-Al2O3不直接淀積在工具上，而首先涂敷TiCN-層，該層比C1-Al2O3更硬，但比其更不耐氧化。如果可加工成厚(> 15μπι)的層系的話，即主要是連續(xù)切削加工灰鑄鐵的情況下，如此結(jié)構(gòu)的層系是特別有利的。在斷續(xù)切削時(shí)，層中的由于高的淀積溫度和層材料與基底之間由溫度引起的失配而產(chǎn)生的拉應(yīng)力是不利的。這導(dǎo)致在層系中的裂紋形成，部分裂紋在該工具使用前已出現(xiàn)。但是，如果涉及特別是加工韌性材料，則該以較簡(jiǎn)單和低成本方式制備厚層的CVD法的優(yōu)點(diǎn)就不起作用了。在此情況下，必需提供非常鋒利的工具刀口，并且該涂層不可導(dǎo)致該工具刀口半徑過多的放大，這種過多的放大正是厚的CVD層和均勻的層淀積時(shí)的情況。

另一缺點(diǎn)在于,在工具的刀刃上可導(dǎo)致材料涂抹(Aufschmierung),其增加了不可控的刀口磨損。這種涂抹可能與層中Ti的反應(yīng)性有關(guān)。即曾發(fā)現(xiàn)，在800-900°C溫度下T1-Al-N層在表面上分解，并導(dǎo)致機(jī)械強(qiáng)度低的多孔表面。甚至在此溫度下，不再可確保該材料體系的層的耐化學(xué)性和耐氧化性。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，如果氧化物層朝向?qū)颖砻娣忾]該氮化層，則這種涂抹可大大減少。打算用CVD層系解決此問題是不能令人滿意的，其原因是:首先由上述原因不可以淀積厚層，否則不可保持鋒利的切口幾何形狀。再則該CVD層通常由TiCN和Q-Al2O3組成，并且該兩種材料在硬度和韌性方面差于優(yōu)良的Al-T1-N層。在可比較的層厚下可能會(huì)導(dǎo)致較差的壽命。最后，該CVD層系還承受拉應(yīng)力，這至少在應(yīng)用于間歇切割時(shí)會(huì)導(dǎo)致層過早失效。對(duì)難于可切削的材料如鈦和其合金(如與鎂的合金)以及鎳基合金(已知部分為商品名Inconel )的應(yīng)用領(lǐng)域，目前現(xiàn)有技術(shù)使用具有小的切口半徑，即具有鋒利刀口幾何形狀的工具(如轉(zhuǎn)位式刀片)。為了甚至在涂層后不失去刀口鋒利，因此需要的優(yōu)選借助于PVD(物理氣相淀積)制備薄層。當(dāng)然該P(yáng)VD涂層的定向性也是有利的，其可允許通過具有不同速率的相應(yīng)的基板固定架來涂敷轉(zhuǎn)位式刀片的切削面和自由面。對(duì)此應(yīng)用優(yōu)選使用具有不同金屬含量的Al-T1-N層。該借助于PVD制備的Al-T1-N材料除具有高的韌性外，還具有優(yōu)良的耐氧化性。涂有這種減少磨損的層的工具是難于可切削的材料應(yīng)用領(lǐng)域中工具涂層的現(xiàn)今最好的解決辦法。但適于這種應(yīng)用的切削加工參數(shù)明顯不同于在普通鋼和鑄鐵中所用的切削加工參數(shù)。對(duì)鎳基合金的典型切削速度為50m/min和更低，相反在鋼或鑄鐵中的切削速度為每分鐘幾百米。其原因是在應(yīng)用于難于可切削的材料時(shí)所導(dǎo)致的切口的非常大的機(jī)械應(yīng)力和熱應(yīng)力。因此在努力改進(jìn)工具材料，特別是改進(jìn)熱傳導(dǎo)性。工具涂層在熱穩(wěn)定性(高溫下的耐氧化性、化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械強(qiáng)度)方面的改進(jìn)也會(huì)有助于緩解所述問題。
因此，現(xiàn)今的現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)在于，在切削加工難于可切削的材料時(shí)的低生產(chǎn)率，這是源于低的切削加工速度。一類有益的PVD-涂層是靶的濺射(濺射)。離子加速到靶表面上并由靶打出小的聚集物。例如W02008/148673中描述了這種可能性。這里提出一種濺射過程(HIPMS)，該過程中濺射(濺射)一個(gè)或多個(gè)AlMe合金靶，按一個(gè)實(shí)施方案，該淀積的層包括兩個(gè)氧化物相或一種混合氧化物，其類型為(AlhMex)2O3或尖晶石(Me)xAl203+x(0 > x彡I)。遺憾的是在此公開文件中未提及，如何以及通過哪些措施可在兩個(gè)氧化物相或一種混合氧化物之間做出選擇或需要如何實(shí)施該涂敷過程以在層型(AlhMex)203或尖晶石(Me)xAl203+x之間可按需做出選擇。該實(shí)施例證實(shí)了制備(AlhMex)2O3型氧化物即C1-Al2O3的可能性，但未表明如何實(shí)現(xiàn)其它結(jié)構(gòu)。特別是對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員涉及的問題是，必需采取哪些措施使得在濺射過程中由靶打出的任意結(jié)構(gòu)的聚集物例如按需作為尖晶石(Μθ)χΑ1203_χ淀積在待涂敷的基底上。本發(fā)明的目的在于提供一種 層，其基本上組合有T1-Al-N(或Al-T1-N)的高硬度及韌性與對(duì)化學(xué)反應(yīng)或氧化的較高的熱穩(wěn)定性。對(duì)此應(yīng)得到一種甚至在升高的溫度下也具有優(yōu)異的機(jī)械特性的層材料。本發(fā)明的目的是由權(quán)利要求1的特征實(shí)現(xiàn)的。有利的實(shí)施方案列于從屬權(quán)利要求。在切削工具上淀積按本發(fā)明的涂層、層或?qū)酉担栽谇邢骷庸み^程中降低該切削工具的磨蝕磨損、化學(xué)磨損和氧化磨損。這種含氧化物的層或?qū)酉祪?yōu)選用于切削加工所謂的“可難于切削加工的材料”的工具，這些材料例如用于鈦合金、高含鎳鋼合金和某些種類的含特種合金的不銹鋼，這些特種合金增加了該材料的硬度和化學(xué)磨損。該層或?qū)酉狄部捎糜诖呋康?。有利的是，組成該層的固體材料即不僅作為氧化物還作為氮化物具有類似的晶體結(jié)構(gòu)，并且優(yōu)選呈立方結(jié)構(gòu)進(jìn)行結(jié)晶，該氧化物優(yōu)選至少部分呈尖晶石的立方結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的一個(gè)目的在于如此構(gòu)成該層，即除可加入具有尖晶石結(jié)構(gòu)的氧化物外，還可加入部分其它可由所利用的火花靶的固體成分形成的氧化物。這些氧化物應(yīng)盡可能具有細(xì)結(jié)晶或非晶結(jié)構(gòu)，并由此用于改進(jìn)特別是在升高的溫度下的層的機(jī)械特性。例如應(yīng)實(shí)現(xiàn)的是它增加層的抗斷強(qiáng)度和降低可由于在功能氧化物層與支承層和粘附層以及基底(工具)之間不同膨脹系數(shù)而產(chǎn)生的機(jī)械應(yīng)力。按本發(fā)明可制備主要以晶體結(jié)構(gòu)合成的多重層。用本發(fā)明的層或?qū)酉党擞赡透邷夭牧先缬操|(zhì)金屬(滲碳碳化物)、復(fù)合材料(金屬陶瓷)、金鋼石、SiC(碳化硅)陶瓷、SiN(氮化硅)陶瓷、C-BN(立方氮化硼)陶瓷制成的工具外，還應(yīng)可有利地涂敷HSS (高速鋼)或其它鋼合金的低耐溫性材料以及鋁構(gòu)件。按本發(fā)明，該目的是通過包含至少一層呈尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4層的多層實(shí)現(xiàn)的。按照一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的層包含呈尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4以及呈倫琴非晶相、剛玉結(jié)構(gòu)相、Y相、K相或Θ相中至少之一的氧化鋁。按另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案，本發(fā)明的層包含呈尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4以及優(yōu)選呈倫琴非晶相存在的NiO組分。在本發(fā)明的另一個(gè)特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，在對(duì)層進(jìn)行XRD測(cè)量時(shí)測(cè)量至少2個(gè)反射，但優(yōu)選測(cè)量3個(gè)反射，其與

圖11中給出的NiAl2O4的參比01-077-1877基本上符合，并且基本上不是起因于基底。它們優(yōu)選是在2 Θ =37.0°處的[311]面、2 Θ =45.0°處的[400]面和2 Θ = 59.6°處的[511]面的反射。在本發(fā)明的另一個(gè)非常特別優(yōu)選的實(shí)施方案中，在20° <2Θ <90°角度范圍內(nèi)的倫琴光譜表明，除該基底的反射外，基本上僅為圖11的NiAl2O4的參比01-077-1877的反射。在另一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中的存在多層系，其含有具有尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4的層和還含有金屬氧化物和/或氮化物，其中相鄰層中的金屬含量百分?jǐn)?shù)不同。由于多層設(shè)計(jì)，韌性增加。由此基本上不再存在厚度限制。此外，可提高該層系的固有能量，其導(dǎo)致更高的硬度。按本發(fā)明，該含尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4的多層系也可交替含一種或多種附加的結(jié)晶的和非晶的氧化物相，優(yōu)選是高溫相。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案中實(shí)現(xiàn)梯度層，其包含具有恒定晶格常數(shù)的呈尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4,并且在該層中存在的非晶相的含量逐步變化和/或連續(xù)變化。本發(fā)明人令人意外地發(fā)現(xiàn),可借助于火花蒸發(fā)(Funkenverdampfung)以經(jīng)濟(jì)的方式制備本發(fā)明的層。在火花蒸發(fā)時(shí)形成所謂的小滴。其是起因于靶的未完全氧化或未完全氮化的金屬組分或金屬間化合物的聚集體。如果可放棄過濾這些小滴的話，則制備本發(fā)明的層是特別經(jīng)濟(jì)的。因此，含這些小滴的層可辨認(rèn)為用火花蒸發(fā)所制備的層。因此，按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，該含尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4的層含有對(duì)火花蒸發(fā)來說典型的小滴。特別是可產(chǎn)生借助于火花蒸發(fā)制備的層，該層包含呈尖晶石結(jié)構(gòu)或立方結(jié)構(gòu)的NiAl2O4，其多數(shù)，優(yōu)選基本上所有的小滴均含有小于50原子％鎳的金屬含量。
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下面按附圖示例性闡明本發(fā)明。
附圖簡(jiǎn)介圖1示出試樣1215和1217的XRD-光譜的對(duì)比，這些試樣是用不同的氧流量(Sauerstofffluss)制備的,但示出幾乎相同的反射；圖2示出試樣1216的SEM-橫截面，其顯示出具有約150nm厚的鉻附著層的NiAl2O4層；圖3示出試樣1214和1216的XRD-光譜的對(duì)比，這些試樣是用不同的氧流量和鉻粘附層制備，也顯示出幾乎相同的反射，不存在跡象表明鉻-粘附層對(duì)NiAl2O4的尖晶石結(jié)構(gòu)的影響；圖4示出試樣1214和1216的XRD-光譜的對(duì)比，這些試樣是用不同的氧流量和鉻粘附層制備，也顯示出幾乎相同的反射，其中較好分辨顯示的2 Θ標(biāo)度表明，該粘附層的鉻峰既不在該基底的WC反射上，也不在NiAl2O4的WC反射上；圖5示出具有計(jì)算的層組成的試樣1217的RBS-光譜；圖6示出具有計(jì)算的層組成的試樣1216的RBS-光譜；圖7示出具有計(jì)算的層組成的試樣1215的RBS-光譜；圖8示出具有計(jì)算的層組成的試樣1214的RBS-光譜；圖9示出試樣1217 (N1-Al2O3)與合成的N1-Al-N層(試樣1231)的XRD-光譜的對(duì)比，該氧化物和氮化物的反射位于大約相同的2 Θ處；圖10示出試樣1217 (N1-Al2O3)與合成的N1-Al-N層(試樣1231)的XRD-光譜的對(duì)比，其以較好分辨的2 Θ標(biāo)度再次表明該氧化物峰與氮化物峰的一致；圖11示出由Al-T1-N支承層和根據(jù)本發(fā)明的N1-Al-O功能層組成的層系的SEM-橫截面照片；圖12示出層之間的圖11區(qū)域的放大圖；圖13示出NiAl2O4的參比數(shù)據(jù)(參比01-077-1877)；圖14示出Cr的參比數(shù)據(jù)(參比01-089-4055)；圖15示出試樣12 14的材料特征值；圖16示出試樣12 15的材料特征值；圖17示出試樣12 16的材料特征值；圖18示出試樣12 17的材料特征值；圖19示出含NiAl2O4材料的合成層系的實(shí)例，作為粘附層例如也可用Cr、CrN,AlCrN, N1-Al-N、N1-Cr-N, TiN, ZrN 或 VN，作為支承層例如也可用 TiCN。

本發(fā)明基于在OC Oerlikon Balzers AG公司的Innova型火花蒸發(fā)裝置中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)。利用硬質(zhì)金屬(基于WC)和復(fù)合材料(金屬陶瓷)的轉(zhuǎn)位式刀片作為涂層的基底。對(duì)火花源配置N1-Al靶。在所述情況下，利用粉末冶金制備的靶。但對(duì)此方法也可利用以其它方式制備的在靶中含Ni和Al的組合的靶，例如以熔融冶金制備的靶或以等離子體噴涂制備的靶。此外還另外用帶有其它材料的靶，以制備各粘附層或支承層或以將其固體物質(zhì)引入功能層的過渡中或引入功能層本身中。用于氧化物制備的火花蒸發(fā)的原理性方法是已知的。因此這里僅應(yīng)概述該火花蒸發(fā)的基本原理。在火花蒸發(fā)中，通常在真空腔中于材料源(下面稱為靶)上面以高電流-低電壓-電弧放電形式產(chǎn)生等離子體。在該過程中將待蒸發(fā)的材料作為陰極置于電源的負(fù)極上。例如借助于點(diǎn)火設(shè)備引發(fā)電弧。該電弧在一個(gè)或多個(gè)電流集中通過的陰極輝點(diǎn)上熔融該陰極。這時(shí)電子主要由陰極引出。為保持電弧，需不斷地在相應(yīng)的陰極表面上補(bǔ)充供應(yīng)電子。該電弧，或者也稱作同義詞弧，在陰極表面上移動(dòng)。其導(dǎo)致極快地加熱小的靶表面區(qū)，由此局部蒸發(fā)材料。對(duì)于更詳細(xì)的說明，可參見由相同申請(qǐng)人遞交的專利申請(qǐng)，如W02006/099760、W02006/099759, W02008/009619, W02006/099758 或 W02008/043606。為制備本發(fā)明的氧化物層(功能層)，使用組合的N1-Al-靶，其鎳含量為10-80原子％，優(yōu)選20-60原子％。在火花蒸發(fā)中，使用純氧或氧和氮的混合物作為用于功能層的反應(yīng)性氣體，兩者可摻氬或不摻氬。在粘附層或支承層和功能層之間的過渡中，大多使用氮或氮和氧的混合物，也可任選加入氬。該氣體的選用和加入由該待合成的層要達(dá)到的化學(xué)組成而定:對(duì)氮化物選用純氮，對(duì)氧化物選用純氧或?qū)ρ醯镞x用兩種氣體的混合物。PVD涂層領(lǐng)域的技術(shù)人員已知，向火花蒸發(fā)中還可添加入其它的反應(yīng)性氣體，例如C2H2作為制備碳化物的含碳?xì)怏w的實(shí)例，或C2H2和氮的混合物作為制備碳氮化物的實(shí)例。主要是在粘附層和/或支承層情況下利用這些可能性。適于上述涂層系的氣體流量由氣流控制器調(diào)節(jié)。此外，也存在通過腔總壓來調(diào)節(jié)氣體(壓力調(diào)節(jié))的可能性，這在層制備的某些情況下也被使用。典型的腔總壓為0.3-10Pa，典型的氣流量為0-2000sccm。
火花電流在大范圍變化。為淀積功能層，使用60A-350A的電流加工，其中使用DC以及脈沖火花電流。優(yōu)選的火花電流的范圍為80-200A。 在200-600 °C的基底溫度下涂敷基底，對(duì)其施加-20V至-300V的基底偏壓(Substratbias)。特別是在涂以氧化物層時(shí),優(yōu)選采用雙極性脈沖基底偏壓。在實(shí)際的涂敷步驟之前，實(shí)施本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的在真空中進(jìn)行的加熱步驟和蝕刻步驟的預(yù)處理，以使已經(jīng)在真空外面經(jīng)凈化過的基底再經(jīng)受真空中的進(jìn)一步的預(yù)處理。經(jīng)這些預(yù)處理步驟后，對(duì)基底涂以在實(shí)際淀積功能層前的涂層。通常它是用作適于較后的層或較后的層系(Schichtpaket)的中間層或附著層(界面)的層。用于該粘附層的已知的典型材料是呈金屬形態(tài)的或作為氮化物的Al、T1、Cr、Zr、Nb。為在某些情況下改進(jìn)對(duì)一定的工具(基底)的粘附性，按本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，這些層可含Ni和/或Co。在許多情況下，這些材料和其氮化物的組合也導(dǎo)致改進(jìn)的層粘附性。作為實(shí)例應(yīng)提及N1-Cr、N1-Al、Al-N1-Cr、Zr和其氮化物，但該列舉并非意指限制性的。在中間層或粘附層之后，依據(jù)使用在實(shí)際淀積功能層前涂敷其它層可以是有意義的。這些層例如可用于建立向功能層的適配過渡。但也可提高整個(gè)層系的耐磨性，即其本身就具有功能意義。本本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，元素Al、T1、Cr、Zr和Nb的氮化物和碳氮化物和這些元素中各兩者的氮化物和碳氮化物(例如AlTiN或AlCrN)是適用的。如果這些層也含Ni和/或Co，表明是特別有利的。為涂敷粘附層和/或支承層，利用由上述金屬組成的元素金屬靶或由兩種或多種元素制備的組合靶，例如以粉末冶金或作為合金或作為金屬間化合物或通過等離子體噴涂來制備。最后，用實(shí)際的功能層涂敷涂有粘附層和支承層的基底。從粘附層或支承層向功能層的過渡可連續(xù)地或突然地進(jìn)行。連續(xù)過渡例如可通過運(yùn)行為粘附層或支承層所需的靶與功能層的靶和長(zhǎng)時(shí)間與靶一起的功能層而實(shí)現(xiàn)，由此在過渡中導(dǎo)致混合層。產(chǎn)生混合或梯度過渡的另一可能在于通過氣體流量的等變(Rampen)。如果淀積氮化物層用于粘附層或支承層，則開始時(shí)該功能層的靶可在氮?dú)庵羞\(yùn)行，然后呈梯度或突然地例如用氧取代，以從氮化物過渡到氧氮化物，并再過渡到純氧化物。作為功能層的第一個(gè)優(yōu)選方案，淀積N1-Al-氧化物層。對(duì)此涂層，利用含由30原子％ Ni和70原子％ Al組成的混合物的N1-Al-混合靶，靶材料的蒸發(fā)在純氧氣氛中進(jìn)行。氧流量在上述寬的范圍中選用。另一方面該靶可以粉末冶金或作為合金或作為金屬間化合物或通過等離子體噴涂來制備。在本實(shí)驗(yàn)中使用粉末冶金靶。這里應(yīng)提醒，鎳具有磁性。其可導(dǎo)致在靶上火花的不希望的導(dǎo)向。實(shí)際上至今都未出現(xiàn)過，因?yàn)檠趸虻募尤雽?duì)火花放電起到了穩(wěn)定的作用。在特別重要的情況下，脈沖的火花運(yùn)行進(jìn)一步有助于這種穩(wěn)定。作為該合成的結(jié)果，令人意外地得到一種氧化物層，其倫琴光譜表明為立方結(jié)構(gòu)，與基本數(shù)據(jù)相比，毫無疑問其可歸屬化合物NiAl204。意外的是，該結(jié)果也主要是因?yàn)槲窗l(fā)現(xiàn)其它氧化物的布拉格反射，既無任何鋁氧化物的反射，也無鎳氧化物的反射。在此，本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，a -Al2O3在約1000°C下形 成，相反，NiAl2O4要在高于1300°C的更高的溫度下才以可用的速率形成。因此可預(yù)計(jì)，Al2O3的剛玉相比NiAl2O4的尖晶石相早形成。制備了一系列的N1-Al-氧化物層并對(duì)它們進(jìn)行了分析。在圖1中示出以不同的氧流量制備的N1-Al-氧化物層的XRD-光譜。選擇散射的倫琴射線的強(qiáng)度的對(duì)數(shù)表示，以可更好地區(qū)分基底和經(jīng)涂敷的基底。該未經(jīng)涂敷的WC-基底(轉(zhuǎn)位式刀片)的XRD-光譜可看作具有明顯噪聲的線。與其相比，經(jīng)涂敷的基底的XRD-光譜用圓形符號(hào)和三角符號(hào)示出。試樣1215的測(cè)量點(diǎn)用實(shí)心的三角符號(hào)示出，試樣1217的測(cè)量點(diǎn)用空心的圓形符號(hào)示出。作為對(duì)比，在該圖中還將來自XRD數(shù)據(jù)庫的NiAl2O4的光譜(01-077-1877，圖13)以條束形式(黑線)從上方插入，其中條束長(zhǎng)度相互反映該參比試樣的倫琴反射的相對(duì)強(qiáng)度。兩塊經(jīng)涂敷的基底的倫琴光譜的所有反射均可分配。在測(cè)量的光譜中的主要的(311)、(400)和(511)反射可毫無問題地分配給參比數(shù)據(jù)。除這些主要反射外，還找到反射(331)和(422)，以及具有更小強(qiáng)度的(531)和(442)的征兆。(220)、(440)和(444)反射與基底反射重疊。因此，該XRD分析表明，借助于反應(yīng)性火花蒸發(fā)可合成具有立方體的(Fd-3m)或尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4的晶體層。在本實(shí)施例中，該合成在550°C基底溫度下進(jìn)行。該基底溫度明顯低于在熱平衡中這種化合物的形成溫度。圖1中所示的層用不同的反應(yīng)性氣流量來合成，但無粘附層直接沉積在WC-基底上。如前面已論及的，圖1示出一些基底反射與層反射重疊。所以，為了最大程度地排除僅能以尖晶石結(jié)構(gòu)合成該層，因?yàn)檫@將導(dǎo)致該基底的“成核助劑作用”，以其余均相同的工藝制備該兩種涂層，但具有附加的約150nm厚的鉻-粘附層。又用300Sccm的氧流量制備試樣1214，又用800SCCm的氧流量制備試樣1216。圖2中示出試樣1216的斷裂橫截面的SEM-照片，可看出薄的粘附層。對(duì)這些層做的XRD-分析結(jié)果示于圖3中。對(duì)于鉻，再由XRD-數(shù)據(jù)庫中選擇參比光譜(01-089-4055，圖14)，其具有Im_3m(立方體心的)結(jié)構(gòu)。如所預(yù)計(jì)的，該光譜在譜圖中表明出附加的源自鉻-粘附層的峰。該參比的鉻峰表示為灰條束。在約2μπι的小的N1-Al-N層厚的情況下，該Cr仍可測(cè)量。鉻的(211)峰未顯示出與基底峰的重疊。如果更好地解析2 Θ -刻度，如圖4中所做的那樣，則可很好地分開(110)峰。在此更好的分辨率下，看出基底峰和(110)鉻峰和(400)NiAl2O4峰的明顯分離。但Cr的(200)峰再次顯示出與基底峰重疊。因?yàn)閷?duì)于所有試樣1214-1217而言，如圖1和3的對(duì)比所示，所測(cè)得的NiAl2O4的層峰實(shí)際上均在同樣的2 Θ -值處發(fā)現(xiàn)，所以可得出這樣的結(jié)論，其形成NiAl2O4，在N1-Al-O功能層沉積前是否有或沒有加工粘附層均不重要，即不需成核層。

也分析了以300sccm和800sccm氧流量所制備的這些層的化學(xué)組成。該分析用EXD和RBS測(cè)量。因?yàn)閷?duì)金屬組分在EXD和RBS分析之間未能找出明顯差別，所以這里可僅討論RBS測(cè)量，因?yàn)檫@不僅給出關(guān)于氧含量的更好的定量解釋，也定性地描述了在接近層表面處中的金屬的深度分布。圖5中示出了試樣1217的RBS光譜。該分析表明Nia58Alh42O2^的組成。如果對(duì)鎳歸一化，則為Ni1Al2.4504.66。乍一看來，其似乎與XRD分析不一致，因?yàn)樵谀抢锩黠@可將該尖晶石-結(jié)構(gòu)的峰分配給化學(xué)計(jì)量的NiAl204。可如此解釋這種事實(shí)，即除形成NiAl2O4外，還形成其它的氧化性材料?；诎械慕M成，當(dāng)然可想到氧化鋁。如果如此假定，即形成化學(xué)計(jì)量的尖晶石且形成與其的差別，則得到Ala45Oa66或另外歸一化為Al2O2.94，這在誤差范圍內(nèi)相當(dāng)于化學(xué)計(jì)量的氧化鋁。按預(yù)計(jì)，對(duì)于試樣1216(圖6)得到相同的組成，因?yàn)槌鼵r粘附層外，它也是以相同的用于氧化物功能層的沉積工藝制成。但對(duì)以較小氧流量制備的試樣1215(圖7)和1214(圖8)卻得出另一結(jié)果。對(duì)這兩個(gè)試樣得到組成Nia5Alh5O2J的組成，對(duì)Ni歸一化其相當(dāng)于組成NiAl305.4。這可意味著由具有另外含量的AlOh4或同樣意義的A1202.8的NiAl2O4構(gòu)成的層，即在層中還含另外含量的氧化鋁。該測(cè)量結(jié)果支持下面的結(jié)論。除NiAl2O4尖晶石外，將另外在靶中存在的材料也轉(zhuǎn)化成氧化物。但決定晶體結(jié)構(gòu)的是尖晶石，而氧化鋁以倫琴非晶形存在，即該微晶尺寸太小了，以致在倫琴衍射中不能導(dǎo)致反射。雖在該層上沒有進(jìn)行電子衍射，但可預(yù)計(jì)，這樣的分析將顯示出在高溫相(α、δ、Y、K )中具有晶粒尺寸約為5nm或更小的細(xì)微結(jié)晶的Α1203。第二個(gè)令人意外的結(jié)論涉及在合成的層中金屬含量的比例的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于用300SCCm氧流量制備的層(試樣1214和1215)測(cè)量的Al/Ni比為3.0 (并且在接近表面的區(qū)域中)，而對(duì)于用800SCCm氧流量制備的層(試樣1216和1217)測(cè)量的Al/Ni比為2.5。這意指通過氧流量可控制層中靶組分Ni和Al的濃度(在金屬組分相同的靶濃度時(shí)！)。該靶表面經(jīng)幾小時(shí)的火花運(yùn)行后仍未處于“平衡”(即粉末冶金制備的靶的表面仍未調(diào)整)的可能性可用得自具有反應(yīng)性火花蒸發(fā)的另一些涂敷工藝的經(jīng)驗(yàn)來排除。在SEM中由彈性反散射電子所拍攝的靶表面也這樣顯示。經(jīng)實(shí)驗(yàn)后判斷， 氧主要為NiAl2O4尖晶石結(jié)構(gòu)所消耗，由所提供的氧的“剩余”形成氧化鋁。當(dāng)氧流量繼續(xù)提高到1200Sccm時(shí)，其實(shí)際上導(dǎo)致相應(yīng)于靶的化學(xué)計(jì)量的層形成，即在這種情況中的NiAl204。未能準(zhǔn)確說明為什么通過氧流量會(huì)對(duì)層中的靶成分的比例發(fā)生影響。對(duì)具有較高鎳含量的靶(如高于50原子％ )表明，除形成NiAl2O4尖晶石外，還形成氧化鎳和不形成氧化鋁。在此情況下，也再觀察到氧流量對(duì)Al/Ni比的影響。這是一種獨(dú)創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)，因?yàn)樵谙嗤陌薪M成下可通過調(diào)節(jié)氧流量來制備具有不同比例的存在于靶中的金屬成分的層，特別是這樣的混合氧化層。至今所論及的結(jié)果表明，在合成NiAl2O4層時(shí)可采用寬的氧流量范圍是多么重要。因此，反應(yīng)性火花蒸發(fā)法大大優(yōu)于反應(yīng)性濺射法，濺射法原則上也可用于層合成，但由于工藝造成其不具有近似獨(dú)立于過程穩(wěn)定性來調(diào)節(jié)氧流量的可能性。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知，在氧氣中運(yùn)行時(shí)濺射操作中僅存在避免靶中毒的窄的過程窗。在純氧中和在高氧流量或高氧分壓下的火花源運(yùn)行也影響靶表面的調(diào)整過程。這對(duì)由粉末冶金制備的混合靶特別重要?；鸹ㄒl(fā)后，導(dǎo)致該靶表面的明顯改性，可推斷在靶表面上的元素組分轉(zhuǎn)變成金屬間化合物或混晶。按是否該過程對(duì)層合成是所希望的還是不希望的，在初次使用時(shí)，使用具有靶共混物或無靶共混物的靶，以避免在基底上的層結(jié)構(gòu)或?qū)崿F(xiàn)在層結(jié)構(gòu)時(shí)的調(diào)整反映(可能發(fā)生的成核層)。通過暴露在最高1100°C的溫度循環(huán)下，并觀察在此條件下的倫琴光譜的穩(wěn)定性，檢驗(yàn)了含NiAl2O4尖晶石-結(jié)構(gòu)的氧化物層的溫度穩(wěn)定性。其基本上未導(dǎo)致光譜的變化，這表明尖晶石的晶體結(jié)構(gòu)的改變。在超過1000°C時(shí)，僅開始來自WC硬質(zhì)金屬轉(zhuǎn)位式刀片的材料的擴(kuò)散過程，例如按RBS-分析可觀察到Co-粘合劑的擴(kuò)散。N1-Al氧化物層在基底或粘附層或支承層上的結(jié)合對(duì)經(jīng)涂敷的工具或構(gòu)件的性能有決定性的意義。按經(jīng)驗(yàn)可認(rèn)為，與材料相關(guān)聯(lián)的層過渡產(chǎn)生特別好的連結(jié)。但也表明，相似晶體結(jié)構(gòu)和晶格常數(shù)的材料比與結(jié)構(gòu)不相關(guān)的材料具有更緊密的粘附。因此，為使NiAl2O4層特別好地粘結(jié)在WC-基底上，試驗(yàn)利用相同靶來制備對(duì)NiAl2O4氧化物功能層是必需的N1-Al-N層。因此在氮?dú)庵羞\(yùn)行N1-Al靶(流量調(diào)節(jié)或壓力調(diào)節(jié))。由以這種方法制備的層產(chǎn)生倫琴光譜。圖9示出這種層的XRD測(cè)量結(jié)果，并與試樣1217的XRD測(cè)量相對(duì)t匕。還附加給出WC-基底的倫琴光譜，該條束再示出NiAl2O4參比光譜。對(duì)N1-Al-N層在數(shù)據(jù)庫中找不到參比光譜，這表明這種化合物至今還未合成或研究。該對(duì)比給出，該氧化物和該氮化物的一些峰存在于約相同的位置，即(311)、(400)和(511)峰(氧化物參比)。其在圖10中再一次以展開的2 Θ軸線更明顯示出。該測(cè)量結(jié)果可推論出相似的晶體結(jié)構(gòu)，并推測(cè)可用氧逐漸替代氮和反之也行，而不會(huì)導(dǎo)致晶體結(jié)構(gòu)的大的改變，即N1-Al-N以相似立方結(jié)構(gòu)存在如NiAl204。這種測(cè)量結(jié)果和材料相似性可預(yù)計(jì)在氮化物和氧化物之間具有優(yōu)良的結(jié)合特性。因此，在實(shí)驗(yàn)中未觀察到N1-Al-N和N1-Al-O層之間的粘附問題，并且為定量粘附性所進(jìn)行的劃刻試驗(yàn)也表明突出好的粘附性。但在不同的材料下，觀察到N1-Al-氧化物非常好地粘附到先前沉積的層上，只要該另一材料具有立方結(jié)構(gòu)。特別是觀察到在Tia5-Ala5-N、Tia4-Ala6-N以及Tia34-Ala66-N上的結(jié)合，推測(cè)是，其適于寬的另外的Ti/Al比例范圍，只要該材料主要呈立方結(jié)構(gòu)。作為實(shí)例，在圖11中顯示一種層系的SEM橫截面照片，該層系由Al-T1-N支承層和本發(fā)明的N1-Al-O功能層組成。層之間區(qū)域的較大放大(圖12)證實(shí)在氮化物和氧化物之間的過渡，并表明，其在該層的形態(tài)學(xué)中未導(dǎo)致突然的改變，這表明了優(yōu)良的粘附性。圖11也示出火花蒸發(fā)時(shí)典型的次微米范圍的小滴，該小滴主要在利用多組分靶時(shí)出現(xiàn)。該小滴的核心主要含該多組分靶的高熔點(diǎn)成分的金屬。在照片中也看到較大的飛濺物，其在氧化物涂敷開始前產(chǎn)生，并可在合適的過程控制下大大減少?？捎貌煌姆绞綔p少該飛濺物的數(shù)目和大小(如在封閉源情況下于涂敷前通過利用具有靶調(diào)整的源光閘(Quellenblenden)或在氮化物涂敷時(shí)遮蓋該“氧化物靶)。但在火花蒸發(fā)時(shí)不能完全避免這種飛濺物，只要使基底直接經(jīng)受源作用且不使用昂貴的過濾器。具有立方結(jié)構(gòu)的支承層的其它實(shí)例是TiN、CrN、TiCN和AlCrN，這些列舉不應(yīng)是限制性的。特別有利的是適配于圖13中對(duì)NiAl2O4給定的a = 8.049的晶格常數(shù)的數(shù)倍或一部分的材料。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，該晶格常數(shù)可通過改變形成該層的元素的濃度來“精細(xì)適配”或可經(jīng)確定的層厚 以“失配”(即相互疊置的層的晶格常數(shù)有小的差別)相結(jié)合。在層系中所引入的應(yīng)力可部分通過多層設(shè)計(jì)控制，以使其不導(dǎo)致層剝離。因此，過程控制可不復(fù)雜地和可靠地制備多層結(jié)構(gòu)的層，這對(duì)層的性能是有利的。用反應(yīng)性火花蒸發(fā)可制備完全不同的各種類型的多層結(jié)構(gòu)。該第一個(gè)方法在于，使不同材料的靶在裝置中交替地或同時(shí)空間上交錯(cuò)運(yùn)行。還可改變?cè)摲磻?yīng)性氣體，即例如改變氧流量或氮流量或其壓力。形成立方結(jié)構(gòu)的那些材料是特別有利的，不論是在不同的材料中形成立方結(jié)構(gòu)，還是在這些材料與反應(yīng)性氣體的反應(yīng)產(chǎn)物中形成立方結(jié)構(gòu)均可。該制備多層結(jié)構(gòu)的另一個(gè)有益的方法在于，利用由相同金屬成分組成的但其具有不同組成的靶(這里是由N1-Al組成)。這些靶當(dāng)然可交替地或也可同時(shí)與不同的反應(yīng)性氣體一起運(yùn)行。其結(jié)果是呈相同材料體系但層中含交替的靶成分比例(Ni/Al比)和相應(yīng)的反應(yīng)性氣體含量的多重層?；蛞部墒浅惶娴陌谐煞直韧膺€通過不同的反應(yīng)性氣體產(chǎn)生或重疊的多層設(shè)計(jì)。新奇的是通過利用相同的靶制備該多層結(jié)構(gòu)，該制備僅以改變氧流量運(yùn)行，并且對(duì)其制備基本上也無需基底旋轉(zhuǎn)，當(dāng)然也可基底旋轉(zhuǎn)。如上面已論及的，隨氧流量以及Ni/Al比而變化，這是多層結(jié)構(gòu)的起因。按上述方法制備的層經(jīng)機(jī)械強(qiáng)度試驗(yàn)。當(dāng)然未進(jìn)行所有的試驗(yàn)。這里示例性地僅給出試樣1214-1217的結(jié)果，測(cè)量了其在最大試驗(yàn)力下的馬氏硬度(HM)、其彈性貫入模量(EIT/l-vs~2)、其塑性變形率(nplast)、其在最大試驗(yàn)力下的貫入硬度(HIT)和其維氏硬度(HV)。結(jié)果示于圖15-18。這些層表明優(yōu)異的維氏硬度，對(duì)用300SCCm的低氧流量的試樣約為3200，對(duì)800Sccm的更高氧流量的試樣約為3000。與其它PVD氧化物層相比，其彈性貫入模量更高，這甚至是一些基于Al-Ti的氮化物的典型情況。作為對(duì)比，還對(duì)剛玉標(biāo)準(zhǔn)試樣進(jìn)行了硬度測(cè)定，其維氏硬度Hv = 2500-2700。該硬度低于本發(fā)明的尖晶石層的硬度。為證實(shí)層材抖、層設(shè)計(jì)和制備方法方面的可能性，制有各種層系，其示于圖19。該變化的可能性是很大的，并用圖19不能示出所有可能的層系。幾平所有的粘附層可與幾乎所有的支承層材料 相組含。但從經(jīng)濟(jì)角度看，整個(gè)層系如此設(shè)計(jì)以使得盡可能少地保持不同材料的靶的數(shù)量，即可用一種靶材料或最少含一種材料的粘附層和支承層或含一種靶材料的支承層和功能層來涂敷所有的層是很合理的。在圖19中未各自給出層厚，因?yàn)閷雍窨稍诖蟮姆秶鷥?nèi)變化。對(duì)不同層的典型厚度范圍為:-粘附層:0.05-2 μ m-支承層:1-15μηι-功能層:1-15μ m同樣未詳細(xì)描述經(jīng)基底偏壓可改變層中的應(yīng)力和在較高基底偏壓下可產(chǎn)生壓應(yīng)力，其在硬度測(cè)量時(shí)仍得到較高的值，但在層厚大于10 μ m時(shí)會(huì)導(dǎo)致粘附問題。層的高硬度和形成高溫穩(wěn)定性的尖晶石-結(jié)構(gòu)的事實(shí)鼓勵(lì)對(duì)難切削加工的材料如奧氏體不銹鋼和鎳基合金、鈦和鈦合金進(jìn)行切削加工試驗(yàn)。作為實(shí)例應(yīng)對(duì)鎳基合金(N1-Cr-Mo)較詳細(xì)進(jìn)行切削加工。沿外側(cè)旋轉(zhuǎn)試驗(yàn)(AuBenmngsdrehtest)在具有光滑表面的精細(xì)研磨過的轉(zhuǎn)動(dòng)沖壓板上進(jìn)行，在未涂覆的、按制造商標(biāo)準(zhǔn)涂覆的(Al-N1-N基)和用根據(jù)本發(fā)明的層涂覆的轉(zhuǎn)動(dòng)沖壓板之間進(jìn)行了對(duì)比。作為實(shí)例這里應(yīng)更詳細(xì)地探討由具有NiAl2O4官能層的Tia34Ala66N的支承層。對(duì)比了在自由面上的3 μ m層厚(2 μ m支承層，I μ m功能層)的涂層，并且對(duì)經(jīng)涂敷的轉(zhuǎn)動(dòng)沖壓板的壽命對(duì)比的中斷標(biāo)準(zhǔn)選為300nm磨損，只要未預(yù)先已導(dǎo)致工具失效。該轉(zhuǎn)動(dòng)沖壓板在切削速度V。= 30,60和90m/min下運(yùn)行，進(jìn)刀為0.2nm/U和切削深為2mm。使用冷卻劑。結(jié)果表明，在30m/min的情況下，與未經(jīng)涂敷的相比，由制造商涂敷的方案的壽命達(dá)預(yù)料的25%改進(jìn)。在60m/min的情況下，該未經(jīng)涂敷的工具的刀口變得不穩(wěn)定。在30m/min的情況下,具有本發(fā)明的層的工具的壽命比未經(jīng)涂敷的工具長(zhǎng)約50%,在60m/min的情況下，比經(jīng)涂敷的工具的壽命長(zhǎng)20%。在90m/min的情況下，與由制造商涂敷的工具相t匕，在磨損方面出現(xiàn)明顯的質(zhì)量差別，其可推斷為由本發(fā)明的層產(chǎn)生的刀口穩(wěn)定性。在此范圍，未經(jīng)涂覆的工具已完全失效。也還對(duì)工具涂層之外的其它應(yīng)用試驗(yàn)了這種硬的和高溫穩(wěn)定的層的應(yīng)用可能性。有利的結(jié)果是，該氧化物層也可在低溫下制備，即也可為普通鋼和對(duì)溫度敏感性的鋼提供這種硬的和耐氧化的層。如涂敷發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的在高溫下經(jīng)受高磨損的部件和構(gòu)件，如活塞表面、活塞環(huán)和渦輪增壓器區(qū)域的構(gòu)件和廢氣區(qū)域的其它部件。在飛機(jī)制造的渦輪機(jī)領(lǐng)域的熱氣腐蝕保護(hù)方面也是有利的。
這種層的另一應(yīng)用預(yù)計(jì)在催化應(yīng)用方面。從例如可用溶膠-凝膠-工藝制備的N1-Al-O陶瓷可知，其具有催化作用，即例如使溫室氣體無害化。因此這常將鎳嵌入氧化鋁基質(zhì)中，在此將鎳涂于鋁上并在空氣中加熱。因此使用本發(fā)明的含氧化鋁的NiAl2O4層對(duì)催化劑是有利的，其比例可調(diào)整。這是首次經(jīng)涂敷法可在無高溫步驟下且以一個(gè)過程步驟制備該兩種材料。本發(fā)明的有利效果:如所述，本發(fā)明可制備含呈尖晶石-結(jié)構(gòu)的立方NiAl2O4 (含次微米范圍的飛濺物)的層(借物反應(yīng)性火花蒸發(fā))。該層除含由呈尖晶石-結(jié)構(gòu)的立方NiAl2O4組成的層成分外，還具有由氧化鋁組成的其它成分，所述其它成分至少由氧化鋁的高溫改性物之一組成，更確切地說由α -結(jié)構(gòu)、Y -結(jié)構(gòu)、Θ -結(jié)構(gòu)、K -結(jié)構(gòu)的氧化鋁組成。該層也可如此合成，即其除含呈尖晶石-層成分的立方NiAl2O4外還含呈不同晶粒大小的立方N1-Ο。優(yōu)選該層也 可主要僅由呈尖晶石-成分的立方NiAl2O4組成。該層的特征在于高溫穩(wěn)定特性，即其具有尖晶石類的高硬度，與氮化物相比，該尖晶石尺寸損失稍慢。該本發(fā)明層的立方NiAl2O4尖晶石-結(jié)構(gòu)甚至在高于1000°C下也得以保留。該立方NiAl2O4層在與立方襯墊層組合時(shí)主要確保穩(wěn)定的層過渡，主要與TiN、T1-Al-N扣TiCN、ZrN, Zr-Al-N, ZrCN相組合，其有助于優(yōu)異的層粘附。除合成由N1-Al-O組成的本發(fā)明的層外，還首次用反應(yīng)性火花涂敷合成新型的其它N1-Al-N層系，按所測(cè)量的XRD-光譜，其具有非常類似于尖晶石的晶格常數(shù)的立方結(jié)構(gòu)。該事實(shí)可使N1-Al-N和N1-Al-O層不僅以“材料適配”還以“晶格常數(shù)適配”來相互結(jié)合。特別有利的是在N1-Al-O層與不同材料的層之間的層間聯(lián)接，只要這些不同材料同樣具有立方結(jié)構(gòu)，并且其晶格常數(shù)基本上是N1-Al-O尖晶石的晶格常數(shù)的整數(shù)部份或整倍數(shù)。由N1-Al-O組成的本發(fā)明的層具有高硬度，其高于比2300，優(yōu)選高于比2500，更優(yōu)選高于Hv2700。該N1-Al-O尖晶石層的機(jī)械強(qiáng)度可通過引入高溫結(jié)構(gòu)的鋁氧化物或通過N1-O進(jìn)一步改進(jìn)，特別是在韌性方面。除NiAl2O4外弓I入層中的第二氧化物優(yōu)選具有非常不同的晶粒大小，優(yōu)選是小于尖晶石的晶粒大小，更優(yōu)選具有倫琴非晶形結(jié)構(gòu)。由NiAl2O4和NiO組成的層表明是化學(xué)上特別穩(wěn)定的，其中兩種氧化物呈立方結(jié)構(gòu)存在。如所述，從氮化物向氧化物的過渡可在相同的靶材料中進(jìn)行。由靶材料制備多重層是通過改變氧流量或氧壓實(shí)現(xiàn)的，這令人驚訝地導(dǎo)致多層結(jié)構(gòu)中的Ni/Al比例變化。本發(fā)明的方法可通過改變氮-氧流量制備含N1-Al的呈連貫立方結(jié)構(gòu)的多重層。本發(fā)明的方法可制備NiAl2O4層，特別是尖晶石結(jié)構(gòu)的NiAl2O4層，其中經(jīng)氧流量可控制氧化鋁和氧化氮的含量。革巴用本發(fā)明方法可從單相的等離子體濺射的N1-Al靶實(shí)現(xiàn)其靶表面含下列類的多種金屬間化合物或混合晶體的靶:Al3N1、Al3Ni2, AlNi, Al3Ni5, AlNi30重要的是，從靶的何種調(diào)整狀態(tài)出發(fā)。特別是可借助于不同的氧流量調(diào)整在光閘(Shutter)后的靶。例如這可用以避免層非均勻性。本發(fā)明特別有利地可在下列應(yīng)用中使用:-作為切削工具上的耐磨損護(hù)層，特別在WC和金屬陶瓷、陶瓷、金剛石和含Cr的基底上，如HSS，也可用于難切削加工的材料。-在基底和功能層之間可提供立方CrN層作為支承層。-本發(fā)明的層可在內(nèi)燃機(jī)和廢氣系統(tǒng)中或在渦輪機(jī)葉片中用作高溫腐蝕保護(hù)層。最后要提及，本發(fā)明的層比剛玉更硬，并且至少在多層方案下比常規(guī)的PVD-氧化物更有彈性，可實(shí)現(xiàn)晶格適配，例 如可將立方NiAl2O4嵌入高溫氧化鋁結(jié)構(gòu)中。推薦一種涂層，其含至少一種由氧和/或氮與至少兩種金屬材料組成的化合物，其特征在于，該化合物至少部分以尖晶石結(jié)構(gòu)存在。該涂層可以具有0.2GPa-5GPa之間的含該化合物的組分的內(nèi)在壓應(yīng)力。由此提高了該涂層的穩(wěn)定性。優(yōu)選所述至少兩種金屬材料之一是鎳和/或鋁，在鎳和鋁情況下，XRD-光譜可能示出311，400反射，優(yōu)選也可以是511反射。該化合物可以是NiAl2O3，且該涂層的其它組分可呈倫琴非晶形相存在。任選該以倫琴非晶形相存在的其它組分包括氧化鋁和/或氧化鎳，其中任選該氧化鋁宜以剛玉結(jié)構(gòu)和/或Y相存在。這種涂層可包含多層相互疊置的層，該層可含基本相同的金屬化學(xué)元素但不同的金屬含量。特別是該層可具有甚至基本上相同的化學(xué)元素。該涂層可含火花蒸發(fā)所獨(dú)特的小滴。該涂層可包含立方支承層，其宜選自Al-T1-N、T1-C-N、Ti_N、Cr-N或其混合物。本發(fā)明涉及一種借助于火花蒸發(fā)涂敷基底的方法，其特征在于，使用含10-80原子％，優(yōu)選20-60原子％鎳的合金靶作為靶，使用氧和/或氮作為反應(yīng)性氣體。該合金靶可含鋁。按本發(fā)明，借助于氧流量,優(yōu)選300sccm-800sccm的氧流量,可改變涂敷期間的Al/Ni比例。本發(fā)明涉及經(jīng)涂敷的基底，特別是工具或部件，其特征在于，該存在有涂層的基底的表面包括鋼，特別是含Cr鋼，如HSS。該經(jīng)涂敷的基底可以是轉(zhuǎn)位式刀片。
權(quán)利要求
1.包含至少一種由氧和/或氮與至少兩種金屬材料組成的化合物的涂層，其特征在于，該化合物至少部分以尖晶石結(jié)構(gòu)存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的涂層，其特征在于，該涂層的具有該化合物的的組分的內(nèi)在壓應(yīng)力為 0.2GPa-5GPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的涂層，其特征在于，所述至少兩種金屬材料包含鎳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1和2之一的涂層，其特征在于，所述至少兩種金屬材料包含鋁。
5.根據(jù)權(quán)利要求3的涂層，其特征在于，XRD-光譜示出311，400和優(yōu)選還有511反射。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的涂層，其特征在于，該化合物是NiAl2O4，且該涂層的其它組分呈倫琴非晶相存在。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的涂層，其特征在于，所述以倫琴非晶相存在的其它組分包括氧化鋁和/或氧化鎳，其中任選該氧化鋁優(yōu)選以剛玉結(jié)構(gòu)和/或Y相存在。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求之 一的涂層，其特征在于，該涂層由多層相互疊置的層形成，其中這些層具有相同的金屬化學(xué)元素但具有不同的金屬含量。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的涂層，其特征在于，所述層具有相同的化學(xué)元素。
10.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的涂層，其特征在于，所述涂層具有火花蒸發(fā)所獨(dú)特的小滴。
11.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的涂層，其特征在于，該涂層包含立方體支承層，其優(yōu)選選自 Al-T1-N、T1-C-N, T1-N, Cr-N 或其混合物。
12.借助于火花蒸發(fā)用于涂敷基底的方法，其特征在于，使用具有10-80原子％之間，優(yōu)選20-60原子％之間鎳的合金靶作為靶，和使用氧和/或氮作為反應(yīng)性氣體。
13.借助于火花蒸發(fā)用于涂敷基底的方法，其特征在于，使用含鋁作為一種成分的合金靶來制備權(quán)利要求9的涂層。
14.借助于火花蒸發(fā)用于涂敷基底的方法，其特征在于，借助于氧流量，優(yōu)選300-800sCCm之間的氧流量來改變?cè)谛纬蓹?quán)利要求9或10之一的涂層期間的Al/Ni比例。
15.經(jīng)涂敷的基底，特別是工具或部件，其特征在于，該基底的表面是鋼，其上存在有涂層，且該涂層按權(quán)利要求1-11之一形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的經(jīng)涂敷的基底，特別是工具或部件，其特征在于，該鋼含Cr。
17.根據(jù)權(quán)利要求15或16的經(jīng)涂敷的基底，特別是工具或部件，其特征在于，該鋼是HSS-鋼。
18.經(jīng)涂敷的基底，特別是工具或部件，其特征在于，其是轉(zhuǎn)位式刀片，其中具有權(quán)利要求11的涂層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種涂層，其包含至少一種由氧和/或氮與至少兩種金屬材料組成的化合物，其中該化合物至少部分以尖晶石結(jié)構(gòu)存在，本發(fā)明還涉及一種用于涂敷的方法和經(jīng)涂敷的基底。
文檔編號(hào)C23C14/32GK103189541SQ201180026378
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月18日
發(fā)明者J·拉姆 申請(qǐng)人:歐瑞康貿(mào)易股份公司(特呂巴赫)