BRPI0915451B1

BRPI0915451B1 - sistema de revestimento, peça e método para fabricar uma peça revestida

Info

Publication number: BRPI0915451B1
Application number: BRPI0915451A
Authority: BR
Inventors: Lechthaler Markus
Original assignee: Oerlikon Trading Ag
Priority date: 2008-07-09
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2019-10-22
Also published as: CN102149844B; RU2011104495A; KR101699557B1; EP2310549A1; WO2010003902A1; EP2310549B1; JP5640004B2; KR20110033248A; TWI450998B; US8491989B2; US20110111193A1; CN102149844A; PL2310549T3; TW201033390A; BRPI0915451A2; JP2011527383A; ES2658849T3; MX2011000331A; RU2528930C2; HUE038152T2

Abstract

sistema de revestimento, peça revestida e método para fabricação da mesma a presente invenção refere-se a um sistema de revestimento que compreende: pelo menos uma camada do tipo a, uma camada do tipo a substancialmente consistindo em (alycr1_y)x, em que x representa um do grupo que consiste em n, cn, 8n, no, cno, c8n, 8no e cn8o, e y descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica; e pelo menos uma camada do tipo 8, uma camada do tipo 8 substancialmente consistindo em (alucr1-u-v-wsivmew)x, em que x representa um do grupo que consiste em n, cn, 8n, no, cno, c8n, 8no ou cn8o, e em que me representa um do grupo que consiste em w, nb, mo e ta ou uma mistura de dois ou mais dos constituintes deste grupo, u, v e w descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica. uma razão de espessura da dita camada do tipo a para a dita camada do tipo 8 é maior do 1. a peça compreendendo tal sistema de revestimento. através disto, proporciona-se uma excelente proteção contra o desgaste, e o sistema de revestimento e a peça podem ser usados para uma ampla faixa de diferentes aplicações. o sistema de revestimento pode ser depositado muito eficientemente em um processo de pvd usando dois tipos de alvos, em que os alvos de um tipo são ativos durante a deposição de uma camada do tipo a e durante a deposição de uma camada do tipo b.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para SISTEMA DE REVESTIMENTO, PEÇA E MÉTODO PARA FABRICAR UMA PEÇA REVESTIDA.

CAMPO TÉCNICO [001] A presente invenção refere-se ao campo de peças revestidas e à sua fabricação. Mais particularmente, ela refere-se à proteção contra o desgaste das peças por revestimentos protetores contra desgaste e à deposição de tais revestimentos.

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO [002] Os revestimentos de TiAlN são amplamente usados como revestimentos de deposição física de vapor (PVD) para aplicações protetoras contra o desgaste. O sistema de AlCrN é descrito por exibir propriedades mecânicas, tais como dureza e dureza a quente, propriedades térmicas e tribológicas superiores que resultam na duração superior da aplicação das peças revestidas. Conforme comumente entendido na técnica, os índices estequiométricos não são explicitamente especificados, por exemplo, o AlCrN significa, mais precisamente, (AlyCr1-y)N (0 < y < 1).

[003] A US 7 226 670 descreve uma peça com um sistema de camadas de filme compreendendo pelo menos um filme composto de (AlyCn-y)X, onde X = N, C, B, CN, BN, CBN, NO, CO, BO, CNO, BNO ou BNCO, a peça sendo uma ferramenta de fresagem, uma fresa helicoidal, um moinho de bolas de topo, uma fresa plana ou uma perfilada, uma ferramenta de limpeza, um alargador, um inserto para torneamento e fresagem, uma matriz ou um molde de injeção, mostrando um desempenho protetor contra desgaste superior.

[004] A US 7 348 074 descreve conceitos de revestimento consistindo em uma estrutura de múltiplas camadas com 10 pacotes de camadas. Estes conceitos mostram bom desempenho protetor em aplicações de perfuração.

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2/21 [005] O pedido de patente US US 2008/0229891 descreve um revestimento de múltiplas camadas que compreende pelo menos uma camada A compreendendo, como material, o (TiAl)X, onde X = N, CN, CNO ou NO, ou de (AlCr)X, onde X = N, CN, CNO ou NO, e compreendendo pelo menos uma camada B com (AlCrSiMe)X, onde X = N, CN, CNO ou NO, em que Me significa Nb, Mo, Ta ou W.

[006] Além disso, a referida US 2008/0229891 descreve que a estrutura de camada da dita pelo menos uma camada B é projetada para consistir em pelo menos duas fases cristalinas diferentes. Esta poderia ser, por exemplo, uma fração de fase cúbica e uma hexagonal. [007] Na dita US 2008/0229891, descreve-se adicionalmente que a razão de espessura entre a camada A e a camada B é uma questão importante no sentido que os revestimentos com razões de espessuras de camada A para camada B acima de 1 parecem exibir desempenho inferior.

[008] Todos estes revestimentos da técnica anterior mostram bom desempenho protetor contra o desgaste para aplicações mais ou menos especiais. Permanece, portanto, uma necessidade de proporcionar um revestimento protetor contra o desgaste para uma faixa ampla de diferentes aplicações.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [009] Portanto, um objetivo da invenção é criar um sistema de revestimento que não tenha as desvantagens mencionadas acima. Em particular, proporcionar-se-á um sistema de revestimento, o qual possa ser usado para uma faixa ampla de diferentes aplicações. Além disso, proporcionar-se-ão a peça revestida respectiva e o método correspondente para manufaturar tal peça.

[0010] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento, uma peça correspondentemente revestida e um método para fabricar tal peça proporcionando propriedades protetoras

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3/21 contra o desgaste e/ou resistentes ao desgaste.

[0011] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida correspondentemente e um método para fabricar tal peça, que proporcionem uma duração aumentada da ferramenta para uma faixa muito ampla de aplicações. Nesse ponto, as ditas aplicações podem compreender as aplicações de fresagem contínuas e interrompidas que incluem, porém, não limitadas às aplicações de perfuração, fresagem, alargamento, torneamento, vazamento, rosqueamento e fresagem de engrenagens.

[0012] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida correspondentemente e um método para fabricar tal peça, onde as ditas peças são peças para usinagem de peças que podem ser feitas de diversos materiais, tais como, por exemplo, os metais ferrosos e não ferrosos, bem como os materiais compósitos.

[0013] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida correspondentemente e um método para fabricar tal peça, em que as ditas peças podem ser usadas sob diversas condições de usinagem, tais como, por exemplo, corte a seco, corte com refrigerantes de emulsão e/ou líquido, corte com lubrificação em quantidade mínima (MQL) e corte com refrigerantes gasosos.

[0014] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida correspondentemente e um método para fabricar tal peça, em que a dita peça é uma broca, uma fresa de topo, um inserto, ou uma fresa helicoidal.

[0015] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida corresPetição 870190065065, de 11/07/2019, pág. 6/34

4/21 pondentemente e um método para fabricar tal peça, em que o dito substrato de peça é substancialmente feito de aço, em particular, açorápido, carboneto cementado, nitreto de boro cúbico, metal cerâmico ou um material cerâmico.

[0016] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida correspondentemente e um método para fabricar tal peça, em que a dita peça é adequada para aplicação na usinagem de pelo menos um de, preferivelmente a maior parte de: materiais ferrosos e não ferrosos, preferivelmente o aço temperado, o aço recozido, o aço com liga, o aço de baixo carbono, o aço inoxidável, as ligas à base de titânio, as ligas à base de níquel e os materiais compósitos.

[0017] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida correspondentemente e um método para fabricar tal peça, em que o revestimento terá propriedades mecânicas e térmicas superiores, em particular com respeito à dureza, dureza a quente e resistência à oxidação.

[0018] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um sistema de revestimento para revestir uma peça, uma peça revestida correspondentemente e um método para fabricar tal peça, onde o revestimento proporcionará proteção superior da peça em condições de aplicação de temperatura baixa e alta.

[0019] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um método para fabricar uma peça revestido, em particular uma peça como mencionado acima, o qual possa ser realizado de um modo particularmente eficiente com o tempo.

[0020] Um outro objetivo da invenção é proporcionar um método para fabricar uma peça revestida, em particular uma peça como mencionado acima, o qual seja particularmente simples de realizar.

[0021] Os objetivos adicionais surgem a partir da descrição e das

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5/21 modalidades abaixo.

[0022] Pelo menos um destes objetivos é parcialmente atingido pelos sistemas de revestimento, peças e/ou métodos de acordo com as concretizações.

[0023] O sistema de revestimento é um revestimento de múltiplas camadas compreendendo pelo menos uma camada A essencialmente consistindo em (AlyCn.y)X, em que X = N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO ou CNBO, e y descreve a composição estequiométrica da fração de fase metálica. O dito revestimento de múltiplas camadas adicionalmente é proposto compreender pelo menos uma camada B essencialmente consistindo em (AluCn-u-v-wSivMew)X, em que X = N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO ou CNBO, e em que Me = W, Nb, Mo, Ta ou uma mistura destes, e em que u, v, w descrevem a composição estequiométrica da fração de fase metálica. Através disto, pode ser proporcionado um sistema de revestimento protetor contra o desgaste, o qual pode ser usado para uma faixa ampla de diferentes aplicações.

[0024] O índice y significa, mais exatamente e conforme concordado na técnica, um número com 0 < y < 1, e também mais exatamente e conforme concordado na técnica, u é um número com 0 < u < 1, v é um número com 0 < v < 1, e w é um número com 0 < w < 1, onde u + v + w = 1. Além disso, mais exatamente e conforme concordado na técnica, o valor estequiométrico de X é sempre 1, isto é, se X compreender mais do que um elemento químico, a soma dos índices estequiométricos destes elementos é um, por exemplo, no caso de X = BNO, X representa B1-_a-bN_aOb (e 0 < a < 1 e 0 < b < 1).

[0025] Em uma modalidade, imagina-se uma razão de espessura da camada A para a camada B maior do que 1, e mais preferivelmente maior do que cerca de 1,5. Através disto, pode ser obtida uma proteção contra o desgaste particularmente boa. Uma camada mais espessa do tipo A em combinação com uma camada mais fina do tipo B

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6/21 produz resultados excelentes.

[0026] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes, a dita pelo menos uma camada do tipo B é projetada para compreender pelo menos duas fases cristalinas, mais particularmente a dita pelo menos uma camada do tipo B substancialmente compreende exatamente duas fases cristalinas.

[0027] Nesta modalidade, uma primeira fase cristalina da dita pelo menos uma camada do tipo B é uma fase cúbica e a segunda fase cristalina da dita pelo menos uma camada do tipo B é uma fase hexagonal.

[0028] Neste caso, em uma modalidade especial, o teor de fase hexagonal é < 50% do volume de camada da dita pelo menos uma camada do tipo B, e mais particularmente equivale a entre 5% e 40%.

[0029] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes, a dita pelo menos uma camada do tipo A essencialmente é de estrutura cúbica.

[0030] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes, a composição estequiométrica da fração metálica da dita pelo menos uma camada do tipo A é caracterizada por 0,5 < y < 0,7.

[0031] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes, a composição estequiométrica da fração metálica da dita pelo menos uma camada do tipo B é caracterizada por 0,5 < u < 0,7, 0,01 < v < 0,15 e 0,002 < w < 0,1, e mais particularmente w < 0,05.

[0032] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes, uma camada do tipo B é diretamente depositada sobre uma camada do tipo A.

[0033] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou

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7/21 mais das modalidades abordadas antes, uma camada do tipo B é colocada entre uma primeira camada do tipo A e uma segunda camada do tipo A.

[0034] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes, uma camada do tipo A e uma camada do tipo B formam uma fase, e o dito sistema de revestimento é um sistema de revestimento com múltiplas tais fases.

[0035] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes, o dito sistema de revestimento compreende uma outra camada, em particular a dita outra camada formando uma camada funcional. Por exemplo, a dita outra camada sendo uma camada de adesão, de modo mais particular depositada diretamente sobre um substrato, e em particular imediatamente abaixo da primeira camada do tipo A; ou, por exemplo, a dita outra camada sendo uma camada de topo, isto é, a camada é depositada como a última camada, em particular é uma camada de topo decorativa.

[0036] A peça de acordo com a invenção compreende um sistema de revestimento de acordo com a invenção. A peça beneficia-se das vantagens do sistema de revestimento em um modo análogo.

[0037] Em uma modalidade (a qual, de fato, é uma lista das diversas modalidades possíveis), a dita peça é pelo menos uma do grupo que consiste em: uma ferramenta, uma ferramenta de usinagem, uma ferramenta de fresagem, uma ferramenta de corte, uma ferramenta de torneamento, uma ferramenta de vazamento, uma ferramenta de rosqueamento, um alargador, uma fresa de to po, uma broca, um inserto de corte, uma ferramenta fresadora de engrenagens, um inserto, uma fresa helicoidal, uma ferramenta de limpeza, um inserto para torneamento e fresagem.

[0038] Em uma modalidade que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades abordadas antes (e que, de fato é uma lista das

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8/21 diversas modalidades possíveis), a dita peça tem um corpo substancialmente feito de pelo menos um do grupo que consiste em: um metal ferroso, metal não ferroso, um material compósito, um carboneto duro sinterizado, um metal cerâmico, um nitreto de boro cúbico, um material cerâmico, um aço, um aço-rápido.

[0039] Em um aspecto, a invenção compreende um método para fabricar uma peça revestida, mais particularmente, um processo de PVD (deposição física de vapor) que permite sintetizar um sistema de revestimento, mais particularmente um sistema de revestimento de acordo com a invenção, não somente em processos separados de deposição, como também dentro de um processo de deposição.

[0040] O método para fabricar uma peça revestida compreende as etapas de

a) depositar sobre a dita peça pelo menos uma camada de um tipo A; e

b) depositar sobre a dita peça pelo menos uma camada de um tipo B diferente do dito tipo A;

[0041] em que [0042] a dita pelo menos uma camada de um tipo A é depositada usando nX alvos de um tipo X; e [0043] a dita pelo menos uma camada de um tipo B é depositada usando nY alvos de um tipo Y diferente do dito tipo X e simultaneamente usando nXy alvos do dito tipo X;

[0044] em que nx, ny, e nxy são números inteiros > 1, e pelo menos um dos ditos alvos do dito tipo X é ativo durante ambas, a etapa a) e a etapa b). Desse modo, podem ser concebidos tempos de deposição significativamente reduzidos. Um ou mais alvos podem ser ativos durante ambas, a deposição de uma camada do tipo B e a deposição de uma camada do tipo A. Isto pode também ser vantajoso em termos da estabilidade do processo. A deposição pode ser realizada em pouco

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9/21 tempo, e as etapas de depositar podem ser realizadas na mesma câmara a vácuo, sem interromper o vácuo.

[0045] Em uma modalidade, nX > nXy se aplica.

[0046] Em uma modalidade, nX = nXy se aplica. Neste caso, todos os alvos do tipo X ativos durante a deposição da dita pelo menos uma camada do tipo A são também ativos durante a deposição da dita pelo menos uma camada do tipo B.

[0047] Em uma modalidade do método que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades do método abordadas antes, uma camada do tipo A substancialmente consiste em (AlyCn-y)X, em que X representa um do grupo que consiste em N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO e CNBO, y descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica; e uma camada do tipo B substancialmente consiste em (AluCr1-u-v-wSivMew)X, em que X representa um do grupo que consiste em N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO ou CNBO, e em que Me representa um do grupo que consiste em W, Nb, Mo e Ta ou uma mistura de dois ou mais dos constituintes deste grupo, u, v e w descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica.

[0048] Em uma modalidade do método que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades do método abordadas antes, uma razão de espessura da dita camada do tipo A para a dita camada do tipo B é maior do que 1, em particular maior do que cerca de 1,5. Em outras palavras, as etapas a) e b) são realizadas de modo tal que uma espessura da camada do tipo A seja maior, em particular maior por um fator de mais do que cerca de 1,5, do que uma espessura da camada do tipo B.

[0049] Em uma modalidade do método que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades do método abordadas antes, um alvo do dito tipo X compreende Al e Cr, e um alvo do tipo Y compreende Al, Cr, Si e o dito Me proporcionado na dita camada do tipo B.

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10/21 [0050] Em uma modalidade do método que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades do método abordadas antes, as etapas a) e b) são realizadas usando um processo de deposição física de vapor, em particular um processo de evaporação por arco catódico. [0051] Em uma modalidade do método que pode ser combinada com uma ou mais das modalidades do método abordadas antes, o processo de deposição é caracterizado por uma temperatura de deposição < 650°C e preferivelmente a, ou abaixo de, cerca de 500°C, e/ou por uma atmosfera de gás reativa compreendendo predominantemente N e/ou com uma pressão de gás total situada entre 0,5 e 10 Pa, preferivelmente > 2 Pa, e/ou por uma tensão de polarização de entre 40 e 200 V e/ou onde a tensão de polarização durante a deposição da dita pelo menos uma camada do tipo A é menor do que durante a deposição da dita pelo menos uma camada do tipo B na estrutura de múltiplas camadas.

[0052] A invenção compreende métodos com características de sistemas de revestimento correspondentes e peças de acordo com a invenção, e vice-versa.

[0053] As vantagens dos métodos correspondem às vantagens dos sistemas de revestimento e peças correspondentes e vice-versa.

[0054] As modalidades e vantagens adicionais surgem a partir das concretizações e das figuras.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS [0055] Abaixo, a invenção é descrita em mais detalhe por meio dos exemplos e dos desenhos incluídos. As figuras mostram:

[0056] Figura 1 uma imagem de SEM (microscopia eletrônica de varredura) mostrando a estrutura de um revestimento de acordo com uma modalidade da presente invenção;

[0057] Figura 2 padrões de XRD (difração de raios X) de camadas individuais do tipo A e do tipo B, respectivamente;

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11/21 [0058] Figura 3 um detalhe esquematizado de uma câmara de deposição a vácuo, configurada, ilustrativa, em uma vista de topo;

[0059] Figura 4 um detalhe esquematizado de uma câmara de deposição a vácuo, configurada, ilustrativa, em uma vista de topo;

[0060] Figura 5 uma estrutura de camada de um sistema de revestimento;

[0061] Figura 6 uma estrutura de camada de um sistema de revestimento;

[0062] Figura 7 uma estrutura de camada de um sistema de revestimento;

[0063] Figura 8 um detalhe esquematizado de uma câmara de deposição a vácuo, configurada, ilustrativa, em uma vista de topo;

[0064] Figura 9 uma estrutura de camada de um sistema de revestimento, compreendendo uma camada de topo adicional (por exemplo, uma camada de topo decorativa), como pode ser depositada em uma câmara de deposição a vácuo, configurada conforme mostrado na figura 8.

[0065] Os símbolos de referência usados nas figuras e o seu significado são resumidos na listagem de referência. As modalidades descritas são pretendidas como exemplos e não limitarão a invenção. DESCRIÇÃO DETALHADA DA INVENÇÃO [0066] No que segue, a invenção será explicada mais exatamente em conjunção com alguns exemplos de aplicação.

[0067] Conforme mencionado acima, é um objetivo possível da presente invenção apresentar um sistema de revestimento (ou, em poucas palavras, um revestimento) que mostra excelente resistência ao desgaste protetora para uma faixa muito ampla de aplicações. Para demonstrar a superioridade dos revestimentos de acordo com a invenção sobre os revestimentos da técnica anterior, nós primeiramente introduzimos diversos revestimentos da técnica anterior, juntamente com

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12/21 diversos revestimentos diferentes de acordo com a invenção, descrevendo como eles são produzidos.

[0068] Então, nós discutiremos os diferentes exemplos de aplicação com condições de usinagem altamente diferentes, representando aplicações tais como, por exemplo, a perfuração ou a fresagem de material mole, recozido ou duro, e discutiremos o desempenho dos revestimentos de acordo com a invenção em comparação com os revestimentos da técnica anterior.

[0069] Todos os revestimentos a seguir foram sintetizados usando evaporação por arco catódico em um equipamento de evaporação por arco. As peças são colocadas em uma câmara (câmara a vácuo) de equipamento de evaporação por arco adequado. Em tal equipamento de revestimento, utilizam-se alvos como, por exemplo, aqueles mostrados na tabela 1.

[0070] A tabela 1 indica para cada uma das seis amostras (revestimentos) a composição elementar (em porcentagem atômica) dos alvos usados e a composição elementar das camadas depositadas respectivamente. Finalmente, a tabela 1 mostra os resultados do teste de aplicação para quatro aplicações diferentes (aplicação 1 até aplicação

4).

[0071] As espessuras das camadas estão na faixa usual de espessura para os revestimentos protetores contra o desgaste. A espessura total do sistema de revestimento normalmente não excederá cerca de 20 pm.

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TABELA 1

N°	composição do alvo X	composição do alvo Y (% at)	composição da camada I	composição da camada II	aplicação 1	aplicação2	aplicação 3	aplicação 4
passagens individuais	passagens individuais	N de individual	N de individual
Al	Cr		Al	Cr	Si	W		Al	Cr	Al	Cr	Si	W
1	70	30	-	-	-	-	-	-	70	30	70	30	-	-	10	12	8	11

2	70	30	-	-	-	15	-	Ti=85		sistema de múltiplas camadas		9	9	9	11

3	50	-	Ti=50	57	31	10	2	-	50	Ti=50	57	31	10	2	11	10	7	16

4	70	30	-	70	18	10	2	-	70	30	70	26	3	1	17	12	18	17

5	70	30	-	55	30	10	5	-	70	30	65	30	3	2	17	12	17	17

6	70	30	-	40	40	20	-	-	70	30	60	34	6	-	11	11	9	12

13/21

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14/21 [0072] As amostras números 1, 2 e 3 são os revestimentos conforme conhecidos na técnica.

[0073] O revestimento da técnica anterior número 1 descreve uma monocamada de AlCrN depositada com seis alvos iguais de AlCr com a composição de 70% de Al e 30% de Cr, conforme mostrado na tabela 1. A deposição foi conduzida em uma atmosfera de N2 puro, em uma pressão de gás de 3,5 Pa e uma tensão de polarização de -40 a 100 V, a 500°C, no substrato.

[0074] O revestimento da técnica anterior número 2 foi, diferente do exemplo número 1, conduzido usando quatro alvos de AlCr e dois alvos de TiSi. As composições dos alvos são mostradas na tabela 1. A evaporação foi conduzida em uma atmosfera de N2 puro, em uma pressão de 3,5 Pa e uma tensão de polarização de -40 V, em torno de 500°C, no substrato. O revestimento da técnica anterior número 2 foi sintetizado como um revestimento de múltiplas camadas tendo uma camada de fundo de AlCrN, seguida por 10 pacotes de camadas (AlCrN, TiSiN, AlCrTiSiN) e um revestimento de topo de TiSiN.

[0075] O revestimento da técnica anterior número 3 foi depositado usando quatro alvos de AlCrSiW e dois alvos de TiAl com as composições mencionadas na linha correspondente na tabela 1. Primeiramente, uma camada de suporte de TiAlN foi depositada, a qual foi seguida por uma camada principal de AlCrSiWN. A relação de espessura entre a camada principal e a camada de suporte está na faixa de 1 : 2,5. A evaporação foi conduzida em uma atmosfera de N2 puro, a 3,5 Pa, e a tensão de polarização foi ajustada entre -40 V e -100 V, em torno de 600°C, no substrato.

[0076] A deposição dos revestimentos números 4, 5 e 6 foi realizada em uma temperatura de deposição de 500°C e uma pressão total de 4 Pa, em uma atmosfera de nitrogênio, usando as composições dos alvos respectivas conforme mostradas na tabela 1. Todos os três rePetição 870190065065, de 11/07/2019, pág. 17/34

15/21 vestimentos compreendem uma primeira camada (também referida camada I ou como camada do tipo A ou como camada A) e uma segunda camada (também referida camada II ou como camada do tipo B ou como camada B).

[0077] O revestimento número 4 é um revestimento de acordo com a primeira modalidade da invenção. Aqui, para a primeira camada, foram usados quatro alvos de AlCr com a composição conforme mostrada na tabela 1 na coluna de alvo X, ao mesmo tempo em que foi aplicada à amostra uma baixa tensão de polarização entre -40 V e -100 V. Esta pode ser constante, ou ela pode ser variada. Para a segunda camada, foram usados os quatro alvos de AlCr e, além disso, dois alvos de AlCrSiW com a composição conforme mostrada na tabela 1 na coluna de alvo Y, ao mesmo tempo em que foi aplicada à amostra uma tensão de polarização maior de -100 V a -200 V. O valor absoluto da tensão de polarização durante a deposição da segunda camada era pelo menos 50 V, ou preferivelmente 100 V, maior do que a tensão de polarização durante a deposição da primeira camada. A concentração resultante de Al juntamente com a tensão escolhida resulta em uma fração de fase hexagonal na segunda camada, conforme tinha sido descrito acima para uma modalidade particular da invenção, na qual a segunda camada (camada B, mais precisamente a camada do tipo B) compreende pelo menos duas fases cristalinas (normalmente cúbica e hexagonal).

[0078] O revestimento 5 é um revestimento de acordo com uma segunda modalidade da invenção. Comparado com o revestimento número 4, ele tem um teor de tungstênio maior, enquanto que o teor de alumínio não diminuiu dramaticamente e ainda permanece bem acima de 60% (vide a tabela 1).

[0079] Em contraste com isso, o revestimento número 6 mostra uma porcentagem de alumínio de 60% ou abaixo. Não foi usado nePetição 870190065065, de 11/07/2019, pág. 18/34

16/21 nhum tungstênio, isto é, os alvos não continham tungstênio, ver a tabela 1. Nesta configuração, nenhuma fração hexagonal foi concebida. [0080] As últimas quatro colunas da tabela 1 mostram os resultados dos diferentes testes de aplicação.

O teste de aplicação n^o 1 (aplicação 1) é definido como se segue:

Condições de fresagem:

Peça (a ser fresada):	DIN 1.2344 (45 HRC)
Ferramenta de corte:	fresa de topo com 4 caneluras, 0 10 mm, grau de carboneto de micro grãos
Velocidade de corte:	120 mmin^-1
Taxa de alimentação:	0,1 mm/dente
Profundidade radial do corte:	0,5 mm
Profundidade axial do corte:	10 mm
Refrigerante:	emulsão a 6% lubrificante
Operação de fresagem:	fresagem lateral

Comprimento da passagem individual: 15 m

Fim da duração:

medição do desgaste após cada passagem individual: critério para o fim da duração: Vbmáx > 120 pm no final de uma passagem individual

O teste de aplicação n^o 2 (aplicação 2) é definido como se segue:

Condições de fresagem: Peça (a ser fresada):	DIN 1.1191 (190 HB)
Ferramenta de corte (revestida):	fresa de topo com 4 caneluras, 0 10 mm, grau de carboneto de micro grãos
Velocidade de corte:	400 mmin^-1
Taxa de alimentação:	0,2 mm/tooth

Petição 870190065065, de 11/07/2019, pág. 19/34

17/21

Profundidade radial do corte:	0,5 mm
Profundidade axial do corte:	10 mm
Refrigerante:	corte a seco
Operação de fresagem:	fresagem lateral

Comprimento da passagem individual: 50 m

Fim da duração:

O teste de aplicação n^o 3 (aplicação 3) é definido como se segue:

Condições de fresagem: Peça (a ser fresada):	DIN GGG50
Ferramenta de corte (revestida):	perfurações com 2 caneluras, 0 6 mm, grau de carboneto de micro grãos
Velocidade de corte:	120 mmin^-1
Taxa de alimentação:	0,25 mm/dente
Profundidade do corte:	6 x diâmetro
Refrigerante:	resfriamento interno - emulsão a 6% lubrificante
Operação de fresagem:	perfuração

Comprimento da passagem individual: 200 orifícios

Fim da duração:

medição do desgaste após cada passagem individual: critério para o fim da duração: vbmáx > 250 pm no final de uma passagem individual

O teste de aplicação n^o 4 (aplicação 4) é definido como se segue:

Condições de fresagem:

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18/21

Peça (a ser fresada):	DIN 1.2344 (52 HRC)
Ferramenta de corte (revestida):	fresa de topo de bolas com 2 caneluras, 0 10 mm, grau de carboneto de micro grãos
Velocidade de corte:	147 mmin^-1
Taxa de alimentação:	0,15 mm/dente
Profundidade radial do corte:	4 mm
Profundidade axial do corte:	0,8 mm
Refrigerante:	ar comprimido
Operação de fresagem:	fresagem lateral

Comprimento da passagem individual: 15 m

Fim da duração:

medição do desgaste após cada passagem individual: critério para o fim da duração: vbmáx > 200 um no final de uma passagem individual

Vbmáx representa, como comum na técnica, o desgaste máximo permissível.

[0081] Conforme pode ser visto a partir das últimas quatro colunas da tabela 1, os revestimentos 4 e 5 mostram o melhor e o segundo melhor resultado em todos os quatro testes de aplicação. Desse modo, estes revestimentos não somente são aplicáveis em uma faixa ampla de aplicações, como também podem ser depositados sobre uma variedade de peças.

[0082] Ademais, conforme pode ser visto a partir das colunas na tabela 1 relacionadas ao primeiro teste de aplicação, ao terceiro teste e ao quarto teste, os revestimentos que não são da técnica anterior proporcionam resultados significativamente melhores do que os revestimentos da técnica anterior.

[0083] É para ser observado que o tempo de revestir requerido

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19/21 para a preparação dos revestimentos números 4 e 5 (a saber, 270 min) está significativamente abaixo do tempo requerido para a preparação do revestimento número 2 (340 min) e número 3 (410 min) e bem dentro da faixa do tempo de revestir do revestimento número 3 (a saber, 240 min). Isto é basicamente devido ao uso simultâneo de diferentes alvos conforme efetuado para a segunda camada (camada B, referida como camada II na tabela 1). Os alvos X podem ser ativos durante o processo inteiro de deposição (pelo menos desde que uma camada I (camada A) ou uma camada II (camada B) seja depositada), enquanto os alvos Y são ativados (além dos alvos X) somente quando uma camada II (camada B) for depositada.

[0084] A figura 1 mostra uma imagem de SEM (microscopia eletrônica de varredura) mostrando a estrutura de um revestimento de acordo com uma modalidade da presente invenção. Conforme pode ser visto, a espessura total do sistema de revestimento na figura 1 é cerca de 3 qm, e a razão de espessura da camada A para a camada B é cerca de 2.

[0085] A figura 2 mostra os padrões de XRD (difração de raios X) de camadas individuais do tipo A e do tipo B, respectivamente. A fase hexagonal mostra picos com menor intensidade, porém maior média, indicando o menor tamanho de grão dos grãos de cristais hexagonais. [0086] A figura 3 mostra um detalhe esquematizado de uma câmara de deposição a vácuo, configurada, ilustrativa, em uma vista de topo. Seis alvos são indicados, dois do tipo Y e quatro do tipo X. As peças a serem revestidos estão localizados sobre um carrossel de amostras simbolizado pelo círculo e pela seta circular. As seis peças são mostradas esquematicamente como retângulos. Tal configuração é adequada para fabricar revestimentos, tais como os revestimentos números 4, 5 ou 6 discutidos acima.

[0087] A figura 4 mostra, na maneira da figura 3, um detalhe esPetição 870190065065, de 11/07/2019, pág. 22/34

20/21 quematizado de uma câmara de deposição a vácuo, configurada, ilustrativa, em uma vista de topo.

[0088] A figura 5 mostra uma estrutura de camada de um sistema de revestimento. O sistema de revestimento consiste em uma camada do tipo A depositada sobre um substrato (tracejado na figura 5) e uma camada do tipo B depositada sobre a dita camada do tipo A, como é o caso para os revestimentos números 4, 5, e 6 discutidos acima (conforme a tabela 1). Observar também que a camada A é mais espessa do que a camada B. Para depositar a camada A, alvos do tipo X são ativados, e para depositar a camada B, os ditos alvos do tipo X e, além disso, alvos do tipo Y são ativados, conforme também com as figuras 3 e 4. Ademais, é possível, quando se utiliza dois tipos X e Y de alvos, depositar também um terceiro tipo de camada, a saber, uma camada do tipo C, que é depositada usando somente um ou mais alvos do tipo Y. Tal camada poderia, por exemplo, ser disposta entre a camada A e o substrato, tal como para formar, por exemplo, uma camada de adesão, ou ela poderia ser depositada sobre o topo da camada B, tal como para formar uma camada de topo, por exemplo, uma camada de topo decorativa.

[0089] A figura 6 mostra uma estrutura de camada de um sistema de revestimento. Neste caso, o sistema de revestimento é um sistema de múltiplas camadas com seis camadas, consistindo em três pares de uma camada do tipo A e uma camada do tipo B cada; uma camada A e uma camada B formando uma fase de camadas que ocorre repetidamente. É possível, conforme mostrado na figura 6, estabelecer que em cada fase de camadas, a espessura da camada A seja maior do que a espessura da camada B.

[0090] A figura 7 mostra uma estrutura de camada de um sistema de revestimento. Neste caso, três camadas são proporcionadas sobre o substrato. Uma camada B está colocada entre duas camadas A.

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21/21 [0091] A figura 8 mostra, na maneira das figuras 3 e 4, um detalhe esquematizado de uma câmara de deposição a vácuo, configurada, ilustrativa, em uma vista de topo. Neste caso, três tipos de alvos são proporcionados: tipo X, tipo Y, tipo Z. Isto permite depositar três tipos diferentes de camadas ou mesmo quatro tipos diferentes de camadas, ao mesmo tempo usando dois ou todos os três tipos de alvos pelo menos parcial e simultaneamente. Considerando também que se usa cada tipo de alvo sozinho, é possível depositar até sete tipos diferentes de camadas; e considerando que se ativa e desativa um ou mais alvos do mesmo tipo, podem ser depositados tipos de camadas ainda mais diferentes.

[0092] Em um caso simples, uma configuração conforme mostrada na figura 8 pode ser usada para depositar um sistema de revestimento conforme mostrado na figura 9.

[0093] A figura 9 mostra uma estrutura de camada de um sistema de revestimento, compreendendo uma camada de topo adicional (por exemplo, uma camada de topo decorativa), conforme possa ser depositada em uma câmara de deposição a vácuo, configurada conforme mostrado na figura 8. Por exemplo, para depositar a camada A, somente os alvos X são ativados; para depositar a camada B, os alvos X e, além disso, os alvos Y são ativados; e para depositar a camada D, por exemplo, somente os alvos Z são ativados, ou alguma combinação do alvo Z com um ou mais alvos de um ou ambos os outros tipos de alvo.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Sistema de revestimento, compreendendo pelo menos uma camada do tipo A, uma camada do tipo A consistindo em (AlyCn-y)X, em que X representa um do grupo que consiste em N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO e CNBO, y descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica;

caracterizado por, pelo menos uma camada do tipo B, uma camada do tipo B consistindo em (AluCr1-u-v-wSivMew)X, em que X representa um do grupo que consiste em N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO ou CNBO, e em que Me representa um do grupo que consiste em W, Nb, Mo e Ta ou uma mistura de dois ou mais dos constituintes deste grupo, u, v e w descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica;

sendo que uma razão de espessura da dita camada do tipo A para a dita camada do tipo B é maior do que 1, e onde 0<y, u, w, v<1.
2. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita razão de espessura ser maior do que 1,5.
3. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita pelo menos uma camada do tipo B compreendendo pelo menos duas fases cristalinas.
4. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita pelo menos uma camada do tipo B compreender uma fase cúbica e uma fase hexagonal.
5. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por um teor da dita pelo menos uma camada do tipo B da dita fase hexagonal ser < 50 % em volume da dita pelo menos uma camada do tipo B.
6. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação

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4, caracterizado por um teor da dita pelo menos uma camada do tipo B da dita fase hexagonal ser > 5 % em volume da dita pelo menos uma camada do tipo B e < 40 % em volume da dita pelo menos uma camada do tipo B.
7. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita pelo menos uma camada do tipo A sendo de estrutura cúbica.
8. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por 0,5 < y < 0,7.
9. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação

1, caracterizado por 0,5 < u < 0,7 e 0,01 < v < 0,15 e 0,002 < w < 0,1.
10. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por w < 0,05.
11. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a dita pelo menos uma camada do tipo B ser depositada diretamente sobre a dita pelo menos uma camada do tipo A.
12. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender uma camada do tipo B colocada entre uma primeira camada do tipo A e uma segunda camada do tipo A.
13. Sistema de revestimento, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender fases de camadas múltiplas, onde tal fase de camadas é formada por uma camada do tipo A e uma camada do tipo B.
14. Peça, caracterizada por compreender um sistema de revestimento, como definido na reivindicação 1.
15. Peça, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita peça ser pelo menos uma do grupo que consiste em:

uma ferramenta de usinagem;

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3/6 uma ferramenta de fresagem;

uma ferramenta de corte;

uma ferramenta de torneamento;

uma ferramenta de vazamento;

uma ferramenta de rosqueamento;

um alargador;

uma fresa de topo;

uma broca;

um inserto de corte;

uma ferramenta fresadora de engrenagens;

uma ferramenta de limpeza; e um inserto para torneamento e fresagem.
16. Peça, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita peça ser um ou mais do grupo consistindo em uma ferramenta, um alargador, uma fresa de topo, uma broca, um inserto de corte, uma ferramenta fresadora de engrenagens, e um inserto para torneamento e fresagem.
17. Peça, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita peça ser uma ou mais do grupo consistindo em uma ferramenta de usinagem, uma ferramenta de fresagem, uma ferramenta de torneamento, uma ferramenta de vazamento, uma ferramenta de rosqueamento, um alargador, uma fresa de topo, uma broca, um inserto de corte, uma ferramenta de corte de engrenagem, uma ferramenta fresadora de engrenagens, uma ferramenta de limpeza e um inserto para torneamento e fresagem.
18. Peça, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita peça ser uma ou mais do grupo consistindo em uma ferramenta de usinagem, uma ferramenta de fresagem, uma ferramenta de torneamento, uma ferramenta de vazamento, uma ferramenta de rosqueamento, um alargador, uma fresa de topo, uma broca, um inserto

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4/6 de corte, uma ferramenta de corte de engrenagens, um inserto, uma ferramenta fresadora de engrenagens e uma ferramenta de limpeza.
19. Peça, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita peça tem um corpo feito de um ou mais do grupo consistindo de um metal ferroso, de um metal não ferroso, um material compósito, um material metal cerâmico e um nitreto de boro cúbico.
20. Peça, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita peça tem um corpo feito de um ou mais do grupo consistindo de um metal não ferroso, um material compósito, um carboneto cementado, um nitreto de boro cúbico, um metal cerâmico, e um aço.
21. Peça, de acordo com a reivindicação 14, caracterizada por a dita peça tem um corpo feito de um ou mais do grupo consistindo de um metal não ferroso, um material compósito, um carboneto cementado, um nitreto de boro cúbico, um metal cerâmico, e um açorápido.
22. Peça, de acordo com a reivindicação 14 ou 15, caracterizada por a dita peça ter um corpo feito de pelo menos um do grupo que consiste em:

um metal ferroso;

metal não ferroso;

um material compósito;

um carboneto cementado;

um nitreto de boro cúbico; e um metal cerâmico.
23. Método para fabricar uma peça revestida, como definida em qualquer uma das reivindicações 14 a 22, caracterizado por compreender as etapas de:

a) depositar sobre a dita peça pelo menos uma camada de um tipo A; e

b) depositar sobre a dita peça pelo menos uma camada de

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5/6 um tipo B diferente do dito tipo A;

sendo que a dita pelo menos uma camada de um tipo A é depositada usando nX alvos de um tipo X; e a dita pelo menos uma camada de um tipo B é depositada usando nY alvos de um tipo Y diferente do dito tipo X e simultaneamente usando nXy alvos do dito tipo X;

sendo que nX, ny, e nXy são números inteiros > 1, e pelo menos um dos ditos alvos do dito tipo X é ativo durante ambas, a etapa a) e a etapa b), sendo que uma camada do tipo A consiste em (AlyCri-y)X, em que X representa um do grupo que consiste em N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO e CNBO, y descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica; e uma camada do tipo B consiste em (AluCri-u-v-wSivMew)X, em que X representa um do grupo que consiste em N, CN, BN, NO, CNO, CBN, BNO ou CNBO, e em que Me representa um do grupo que consiste em W, Nb, Mo e Ta ou uma mistura de dois ou mais dos constituintes deste grupo, u, v e w descrevendo a composição estequiométrica da fração de fase metálica.
24. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por a razão de espessura da dita camada do tipo A para a dita camada do tipo B é maior do que 1.
25. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por um alvo do dito tipo X compreende Al e Cr, e um alvo do tipo Y compreende Al, Cr, Si e o dito Me proporcionado na dita camada do tipo B.
26. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por as etapas a) e b) serem realizadas usando um processo de deposição física de vapor.

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6/6
27. Método, de acordo com a reivindicação 26, caracterizado por as etapas a) e b) serem realizadas usando um processo de evaporação por arco catódico.
28. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por manter a dita peça em uma temperatura abaixo de 650°C, durante a realização das etapas a) e b).
29. Método, de acordo com a reivindicação 28, caracterizado por manter a dita peça em uma temperatura abaixo de 500°C, durante a realização das etapas a) e b).
30. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por compreender expor a dita peça a uma atmosfera de gás reativa com uma pressão de gás total entre 0,5 Pa e 10 Pa, durante a realização das etapas a) e b).
31. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por compreender expor a dita peça a uma atmosfera de gás reativa com uma pressão de gás total entre > 2 Pa, durante a realização das etapas a) e b).
32. Método, de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por a dita atmosfera de gás reativa compreender predominantemente o N.
33. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por compreender aplicar uma tensão de polarização entre 40 V e 200 V à dita peça durante a realização das etapas a) e b).
34. Método, de acordo com a reivindicação 23, caracterizado por compreender aplicar uma tensão de polarização à dita peça durante a realização da etapa a) e aplicar uma tensão de polarização menor à dita peça durante a realização da etapa b).