CN102677016B - 氧氮化铝涂覆的物品及其制造方法 - Google Patents

氧氮化铝涂覆的物品及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及氧氮化铝涂覆的物品及其制造方法。一种涂覆的物品（如一种涂覆的切削刀具或涂覆的磨损部件）包括一个基底以及在该基底上的一种涂覆方案。该涂覆方案具有一个含钛涂层、以及在该含钛涂层上的一个氧氮化铝涂层。制造这种涂覆物品的方法包括以下步骤：提供一个基底并且由一种气态混合物沉积一个氧氮化铝涂层，该气态混合物包括氮气、三氯化铝、氨、二氧化碳、氯化氢、任选的一氧化碳、任选的氩气、以及氢气。

Description

氧氮化铝涂覆的物品及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种涂覆的物品，例如像一种涂覆的切削刀具、一种涂覆的(坚硬的)碳化物钻头以及一种端铣刀。本发明进一步涉及一种涂覆的磨损部件，例如像阀体、冲头和模口。更确切地说，本发明涉及具有一个基底以及在该基底上的涂覆方案的一种涂覆的物品，如一种切削刀具或磨损部件。该涂覆方案包括通过化学气相沉积(CVD)而沉积的一个氧氮化铝涂层。总体而言，该涂覆方案进一步包括一个或多个其他涂层。
本发明还涉及一种用于制造带有氧氮化铝涂层的涂覆的物品(如切削刀具或磨损部件)的方法。该方法包括提供一个基底、并然后通过化学气相沉积而沉积一种涂覆方案。该涂覆方案包括至少一个氧氮化铝涂层。该气态混合物包括以下气体：氢气、氮气、三氯化铝、二氧化碳、氯化氢、氨、以及任选的一氧化碳和/或氩气。
背景技术
迄今为止，在授予FriedKrupp的英国专利申请GB2038370A中，一种切削镶片包括一种涂覆方案，该涂覆方案包括一个金属氮氧化物涂层，其中该金属可以是铝、钛或锆。在一个实例中，一种硬质材料的可分度的切削镶片涂覆有来自TiCl4和CH4的气态混合物的一个碳化钛层。接着，该碳化钛涂层被涂覆有一个具有等于4的原子百分比的氮含量的Al2O2.8N0.2层。该气态混合物包括50％的H2、46.6％的N2、0.4％的NH4、2％的CO2以及1％的AlCl3。见第1页第51行至第59行。
在授予Sarin的美国专利号4,950,558中，一个陶瓷基底在其上具有一种涂覆方案。这些涂层之一包括AlxOyNz，它是一种在组成上被分级的涂层。根据Sarin的专利(见第5栏第21行至第39行)，该氧氮化铝涂层可以通过同时进行以下反应来沉积：
(1)AlCl3(g)+NH3(g)→AlN(s)+3HCl(g)
(2)2AlCl3(g)+CO2+3H2→Al2O3(s)+6HCl(g)
在这些实例中，该氧氮化铝涂层具有一种分级的组成。
虽然早期的产品包括了氧氮化铝的CVD涂层，但仍需要提供一种具有改进的性能特性的涂覆的物品，如一种切削刀具或磨损部件，它具有包括氧氮化铝涂层的一种涂覆方案。这样一种涂覆的切削刀具或磨损部件呈现了具有减小的拉伸应力直至中等的压缩应力的一个氧氮化铝涂层。减小的拉伸应力或中等的压缩应力条件可以归因于较低的热膨胀特性、良好的热稳定性、或者高的硬度中的一个或多个。
高度希望的是提供一种改进的涂覆的物品，如涂覆的切削刀具或涂覆的磨损部件，其具有包括氧氮化铝涂层的一种涂覆方案，其中该切削镶片连同磨损部件都具有改进的性能特性。这些改进的性能特性包括增大的耐磨性以及增大的抗热震性。
此外，高度希望的是提供一种涂覆的物品(如一种涂覆的切削刀具或涂覆的磨损部件)，它具有一个表现出减小的拉伸应力直至中等的压缩应力的氧氮化铝涂层。通过提供一种具有减小的拉伸应力直至中等的压缩应力的氧氮化铝涂层，该涂覆的物品表现出了对裂缝生长的抵抗性。在这样一种涂层中，拉伸应力条件了支持裂缝生长而压缩应力条件避免了裂缝和裂缝生长。在类似间断的切割的一种应用中，避免裂缝和裂缝生长是特别有利的。
另外，高度希望的是提供一种涂覆的物品(如一种涂覆的切削刀具或涂覆的磨损部件)，其具有一个氧氮化铝涂层，该氧氮化铝涂层具有较低的热膨胀特性，即在该涂层的表面上看不到微裂纹。在定量的意义上，这意味着在30X的光学显微镜下在涂层的月牙洼截面中观察到零裂缝产生。通过提供一种具有较低热膨胀特性的氧氮化铝涂抗热震性热震稳定性层，该涂覆的物品消除了热开裂的出现，这有益于改进切削刀具的抗热震性。
另外，高度希望的是提供一种涂覆的物品(如一种涂覆的切削镶片或一种涂覆的磨损部件)，其具有一个氧氮化铝涂层，该氧氮化铝涂层表现出良好的热稳定性，即该涂层在1200℃下在真空中热处理2小时后仍然存在。这意味着通过X射线衍射检测不到任何的相转变。通过提供一个具有良好的热稳定性的氧氮化铝涂层，该涂覆的物品表现出改进的耐磨性。
最后，高度希望的是提供一种涂覆的物品(如一种涂覆的切削镶片或涂覆的磨损部件)，其具有一个氧氮化铝涂层，该氧氮化铝涂层表现出高的硬度，即当按照ISO3878测量时硬度值HV0.5等于至少约2200。通过提供一个具有高硬度的氧氮化铝涂层，该涂覆的物品表现出改进的耐磨性。
发明内容
本发明在其一种形式中是用于制造涂覆的物品的一种方法，该方法包括以下步骤：提供一个基底；由一种气态混合物沉积一个氧氮化铝涂层，该气态混合物包括：量值在该气态混合物的大约30.0的体积百分比与大约65.0的体积百分比之间的氮气；量值在该气态混合物的大约0.7的体积百分比与大约1.3的体积百分比之间的三氯化铝；量值在该气态混合物的大约1.0的体积百分比与大约2.0的体积百分比之间的氨；量值在该气态混合物的大约0.1的体积百分比与大约1.5的体积百分比之间的二氧化碳；量值在该气态混合物的大约1.5的体积百分比与大约4.5的体积百分比之间的氯化氢；任选地量值在该气态混合物的大约0的体积百分比与大约2.0的体积百分比之间的一氧化碳；任选地量值在该气态混合物的大约0的体积百分比与大约25的体积百分比之间的氩气；并且氢气为该气态混合物的余量。
本发明在其另一种形式中是一种涂覆的物品。该涂覆的物品具有：一个基底，该基底具有一个基底表面；以及在该基底上的一个涂覆方案。该涂覆方案包括一个含钛涂层、以及在该含钛涂层上的一个氧氮化铝涂层。该氧氮化铝包括多个相的一种混合，这种多个相的混合具有一种六边形氮化铝类型结构(空间群：P63mc)、一种立方体的氮化铝类型结构(空间群：Fm-3m)以及任选的非晶态结构。该氧氮化铝涂层具有一种组成，该组成包括量值在大约20的原子百分比与大约50的原子百分比之间的铝、量值在大约40的原子百分比与大约70的原子百分比之间的氮、以及量值在大约1的原子百分比与大约20的原子百分比之间的氧。
本发明在其又一种形式中是通过一种方法制造的涂覆的物品，该方法包括以下步骤：提供一个基底；由一种气态混合物沉积一个氧氮化铝涂层，该气态混合物包括：量值在该气态混合物的大约30.0的体积百分比与大约65.0的体积百分比之间的氮气；量值在该气态混合物的大约0.7的体积百分比与大约1.3的体积百分比之间的三氯化铝；量值在该气态混合物的大约1.0的体积百分比与大约2.0的体积百分比之间的氨；量值在该气态混合物的大约0.1的体积百分比与大约1.5的体积百分比之间的二氧化碳；量值在该气态混合物的大约1.5的体积百分比与大约4.5的体积百分比之间的氯化氢；任选地量值在该气态混合物的大约0的体积百分比与大约2.0的体积百分比之间的一氧化碳；任选地量值在该气态混合物的大约0的体积百分比与大约25的体积百分比之间的氩气；并且氢气为该气态混合物的余量。
附图说明
以下是对附图的简要说明，这些附图形成本专利申请的一部分：
图1是一种代表性的涂层切削镶片的等距视图，其中将该涂覆方案的一部分移除以便露出下面基底；
图2是一种涂覆方案的一个具体实施方案的示意性截面图；
图3是一种涂覆方案的一个第二具体实施方案的示意性截面图；
图4是一种涂覆方案的一个第三具体实施方案的示意性截面图；
图5是一种涂覆方案的一个第四具体实施方案的示意性截面图；
图6是实例1的氧氮化铝涂层的表面的显微照片(放大倍数等于10,000X)；
图7是以截面示出实例1的涂覆方案的一张显微照片(放大倍数等于15,000X)；
图8是以截面示出实例1的涂覆顺序的一张显微照片；
图9是实例1的氧氮化铝涂层的掠角入射X射线衍射图谱，其中，入射角为1°、3°、5°、7°和9°；
图10是以截面示出实例2的涂覆顺序的一张显微照片；并且
图11是以截面示出的实例3的涂覆顺序的一张显微照片。
具体实施方式
参见这些附图，图1是总体上表示为30的一个代表性的涂覆的切削镶片(涂覆的物品)的等距视图。涂覆的切削镶片30具有一个基底32(由于已经将该涂层的一部分移除，该基底是可见的)以及一种涂覆方案34。涂覆的切削镶片30具有一个肋侧面38以及一个前刀面40，其中，一个切削刃42位于肋侧面38与前刀面40的接合处。涂覆的切削镶片30适合用于形成切屑的材料去除操作中。
在一种形成切屑的材料去除操作中，该切削镶片接合一个工件从而从工件上典型地以切屑的形式去除材料。一种典型地将材料以切屑的形式从工件上去除的材料去除操作被本领域普通技术人员称为一种形成切屑的材料去除操作。Moltrecht的书《机械工厂实践》(MachineShopPractice)[纽约工业出版社有限公司，纽约((1981)]在199至204页尤其提供了对于切屑形成、以及不同种类的切屑(即，连续的切屑、不连续的切屑、片段式切屑)的一种描述。Moltrecht在199至200页的[部分]中说到：“当切削刀具与金属第一次接触时，它挤压切削刃的金属头部。当刀具前进时，切削刃的金属头部被压到它将在内部进行剪切的点上，从而引起该金属的晶粒变形并且沿着一个称为剪切面的平面塑性地流动......当被切削的金属类型为易延展的时候(如钢)，切屑将以连续的带状物掉落.....”Moltrecht继续说明了一种不连续的切屑以及一种片段式切屑的形成。作为另一个实例，在ASTE工具工程师手册(ASTETool EngineersHandbook)，纽约麦克劳·希尔图书公司(McGrawHillBookCo.)纽约(1949)的第302至315页找到的内容提供了对于金属切削过程中的切屑形成的一个冗长的说明。这个ASTE手册在第303页展示了在切屑形成与机加工操作(如车削、铣削以及钻孔)之间的清楚的关系。以下专利文件讨论了在材料去除操作中的切屑形成：授予Battaglia等人的美国专利号5,709,907(转让给肯纳金属公司(KennametalInc.))、授予Battaglia等人的美国专利号5,722,803(转让给肯纳金属公司)、以及授予Oles等人的美国专利号6,161,990(转让给肯纳金属公司)。
如在上文中所说明的，该涂覆的物品还包括一种涂覆的磨损部件。一种涂覆的磨损部件包括但不限于以下部件：阀体、冲头和模口。
具体的涂覆方案在图2至图5中示出。图2以示意性的形式示出了一个涂覆的切削镶片50的截面。虽然这些附图展示了一种涂覆的切削镶片(或切削刀具)，但应该认识到该涂覆方案适用于磨损部件。该涂覆的切削镶片50具有一个基底52以及其上的一种涂覆方案54。该涂覆方案54包括氮化钛的一个基础涂层56以及在该基底涂层上的一个氧氮化铝涂层58。图3以示意性的形式示出了一个涂覆的切削镶片60的截面。该涂覆的切削镶片60具有一个基底62以及其上的一种涂覆方案64。该涂覆方案64包括氮化钛的一个基础涂层66以及在该基底涂层上的氧氮化铝的一个中间涂层68。κ-氧化铝的一个外部涂层69位于该氧氮化铝涂层之上。
图4以示意性的形式示出了一个涂覆的切削镶片70的截面。虽然这个图展示了一种涂覆的切削镶片(或切削刀具)，但应该认识到该涂覆方案适用于磨损部件。该涂覆的切削镶片70具有一个基底72以及其上的一种涂覆方案74。该涂覆方案74包括具有氮化钛的一个基础涂层75以及MT-碳氮化钛的一个中间涂层76。一个氧氮化铝涂层77位于该中间涂层76之上。氮化铝的一个外部涂层78位于该氧氮化铝涂层77之上。
图5以示意性的形式示出了一个涂覆的切削镶片80的截面。虽然这个图展示了一种涂覆的切削镶片(或切削刀具)，但应该认识到该涂覆方案适用于磨损部件。该涂覆的切削镶片80具有一个基底82以及其上的一种涂覆方案83。该涂覆方案83包括氮化钛的一个基础涂层84以及在该基础涂层上的一个氧氮化铝涂层85。一个氧碳氮化钛涂层87位于该氧氮化铝涂层85之上。该外部涂层88是α-氧化铝并且是在该氧碳氮化钛涂层之上。
如以上提到的，该氧氮化铝涂层是通过化学气相沉积(CVD)而沉积的。以下在表I中说明了用于沉积该氧氮化铝涂层的这些基本工艺参数(例如，温度、压力和气体组成)。关于温度和压力，存在一个较宽的范围和一个较窄的、优选的(或优选地)范围。该气体组成是以该气态混合物的体积百分比来计。
表I.
AlON涂覆的工艺参数范围
以下在表II中说明了用来沉积六种不同的氧氮化铝涂层的气态混合物的具体组成(以体积百分比计)、连同压力和温度。
表II.
AlON涂覆参数的具体实例(气体以体积百分比计)
如以上说明的，该组成是以气态混合物的体积百分比来计。温度是以℃(摄氏度)计并且压力是以毫巴(mbar)计。
以下说明了用来形成一种涂覆的切削镶片的方法的多个具体实例(即实例1至实例4)，该方法包括一个沉积氧氮化铝涂层的步骤。虽然这些具体实例不包括一氧化碳或氩气，但这些气体在本发明的过程中是有用的。在此方面，可以使用一氧化碳来平衡该反应平衡，用于降低氧氮化铝涂层的沉积速度。由于沉积时的材料的高粘性，可以使用氩气来提供该氧氮化铝涂层的均匀的厚度分布。一氧化碳和氩气对于氧氮化铝涂层的化学组成没有影响。
实例1是一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片包括在其上具有发明的TiN-AlON涂覆方案的一个基底。该基底包括具有6.1wt％的Co以及0.15wt％的钒的WC。这种基底具有以下特性：碳化钨的平均粒径是在大约1微米与大约2微米之间，孔隙率为A02、B02、C00，比重是在大约14.7与大约15.1g/cm3之间，洛氏A硬度是在大约91.5与大约92.3之间，磁饱和是在9.9与11.7μTm3/kg之间，并且抗磁力是在大约200与大约243奥斯特之间。
该涂覆方案包括氮化钛的一个基础涂层，该基础涂层具有等于约0.5微米的厚度。应该认识到，该氮化钛涂层的厚度的范围可以在大约0.1微米与大约3微米之间。一个氧氮化铝涂层位于该基础涂层之上。该氧氮化铝涂层的厚度等于5微米。应该认识到，该氧氮化铝涂层的厚度的范围可以在大约3微米与大约10微米之间。以下在表III中说明了用来生产实例1的涂覆的切削镶片的具体工艺的工艺细节(气体组成、浓度、持续时间、温度和压力)。
表III.
该氧氮化铝涂层(AlON)是使用表II中对于实例B所列出的具体参数而沉积的。
该氧氮化铝涂层的组成通过辉光放电光谱(GDOES)来确定。具体的技术包括GDA750设备(德国霍夫光谱分析有限公司(SpectrumAnalyticLtd.HofGermany))。使用了1.0mm的斑点直径。以从顶部到基底侧面的0.5μm步长进行对溅射的材料的去除，以便分析。平均组成(原子百分比)为：Al(原子％)＝35％；N(原子％)＝65％；以及O(原子％)＝5％。
图6是一张显微照片，示出了实例1的氧氮化铝涂层的表面形态学。参见图6，该涂层由超细颗粒的拱形团簇组成。图7是以截面示出该涂覆方案的一张显微照片。参见图7，截面的平滑裂开进一步指示了该涂层的超细颗粒结构。图8是以月牙洼示出该涂层截面的一张显微照片。参见图8，可以看到氮化钛和氧氮化铝涂层的涂覆顺序。通过在30X的光学显微镜下的可视检查，在氧氮化铝涂层中没有看得见的微裂纹。
图9是实例1的氧氮化铝涂层的X射线衍射(XRD)图谱。这些X射线衍射结果显示，该氧氮化铝包括多个相的一种混合，该多个相的混合具有一种六边形氮化铝类型的结构(空间群：P63mc)、一种立方体的氮化铝类型的结构(空间群：Fm-3m)。该XRD结果还表明该涂层中存在多个非晶态相。关于这些XRD结果，使用了具有布拉格-布伦塔诺(Bragg-Brentano)掠入射系统的D5000型衍射仪(西门子公司)以及具有镍过滤器(0.15478纳米)的X射线CuKα。图9中列出了用于XRD分析的参数。
实例2是一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片包括其上具有发明的TiN-AlON-κ-Al2O3涂覆方案的一个基底。该基底包括具有12.2wt％的Co并且钽、铌和钒的总含量占2.3wt％的WC。这种基底具有以下特性：碳化钨的平均粒径是在大约1微米与大约3微米之间，孔隙率为A02、B02、C00，比重是在大约14与大约14.4g/cm3之间，洛氏A硬度是在大约89与大约90之间，磁饱和是在19.5μTm3/kg与23.3μTm3/kg之间，并且抗磁力是在大约136与大约166奥斯特之间。
本发明的涂覆方案包括氮化钛的一个基础涂层，该基础涂层具有等于0.5微米的厚度。应该认识到，该氮化钛涂层的厚度的范围可以在大约0.1微米与大约3微米之间。该涂覆方案进一步包括在该基础涂层之上的一个氧氮化铝涂层，该氧氮化铝涂层具有等于4微米的厚度。应该认识到，该氧氮化铝涂层的厚度的范围可以在大约3微米与大约10微米之间。最后，该涂覆方案包括在该氧氮化铝涂层之上的一个K氧化铝涂层，该涂层具有等于3微米的厚度。应该认识到，该κ-氧化铝涂层的厚度的范围可以在大约2微米与大约6微米之间。以下在表IV中说明了用于生产实例2的涂覆的切削镶片的具体工艺的工艺细节(气体组成、浓度、持续时间、温度和压力)。
表IV.
该氧氮化铝涂层(AlON)是使用表II中对于实例B列出的具体参数来沉积的。
图10是以月牙洼形式的截面示出实例2的涂覆方案的一张显微照片。参见图10，可以看到氮化钛、氧氮化铝以及氧化铝涂层的涂覆顺序。通过在30X的光学显微镜下的可视检查，在该氧氮化铝涂层中没有看得见的微裂纹。
进行了金属切削试验来比较实例2的涂覆的切削镶片的切削性能与常规的涂覆的切削镶片的切削性能。该常规的涂覆的切削镶片具有一个WC基底，其中具有12.2wt％的Co并且钽、铌和钒的总含量占2.3wt％。这种基底具有以下特性：碳化钨的平均粒径是在大约1微米与大约3微米之间，孔隙率为A02、B02、C00，比重是在大约14与大约14.4g/cm3之间，洛氏A硬度是在大约89与大约90之间，磁饱和是在19.5μTm3/kg与23.3μTm3/kg之间，并且抗磁力是在大约136与大约166奥斯特之间。
用于该常规的涂覆切削镶片的涂覆方案包括：一个TiN基础涂层(厚度等于1微米)、一个MT(中温)-TiCN的中间涂层(厚度等于4微米)、以及一个κ-氧化铝外部涂层(厚度等于2微米)。以下列出了用于铣削试验的切削参数：
工件：42CrMo4V镶片：HNGJ0905ANSN-GD
切削速度(m/min)：250
切口的轴向深度(mm)：2.0
切口的径向深度(mm)：120
给进速率(毫米/齿)：0.3
冷却剂＝有。
在表V中列出了这些金属切削试验的结果。这些结果以直至失效前的分钟数列出，其中失效模式以及判据是在切削刃上通过目测所确定的微碎裂。
表V.
用于实例2的涂覆的切削镶片的金属切削试验结果
可见切削刃上的微碎裂是由热开裂所引起的。
看以上结果的平均值，这些结果示出了实例2的本发明的涂覆的切削镶片与常规的涂覆的切削镶片相比性能改善了百分之三十(30％)。
实例3是一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片包括在其上具有发明的TiN-(MT)TiCN-AlON-AlN涂覆方案的一个基底。该基底包括具有6.1wt％的Co以及0.15wt％的钒的WC。这种基底具有以下特性：碳化钨的平均粒径是在大约1微米与大约2微米之间，孔隙率为A02、B02、C00，比重是在大约14.7与大约15.1g/cm3之间，洛氏A硬度是在大约91.5与大约92.3之间，磁饱和是在9.9与11.7μTm3/kg之间，并且抗磁力是在大约200与大约243奥斯特之间。
本发明的涂覆方案包括一个氮化钛基础涂层，该基础涂层具有等于0.5微米的厚度。应该认识到，该涂层的厚度的范围可以在大约0.1微米与大约3微米之间。该涂覆方案进一步在该基础涂层之上具有MT-碳氮化钛的一个中间涂层，该中间涂层具有等于3.5微米的厚度。应该认识到，该MT-碳氮化钛中间涂层的厚度的范围可以在大约2微米与大约5微米之间。该涂覆方案进一步包括在该中间涂层之上的一个氧氮化铝涂层，该氧氮化铝涂层具有等于2.5微米的厚度。应该认识到，该氧氮化铝涂层的厚度的范围可以在大约2微米与大约5微米之间。最后，该涂覆方案在该氧氮化铝涂层之上具有一个氮化铝涂层。该氮化铝涂层具0.5微米的厚度，并且该氮化铝的厚度的范围可以在大约0.3微米与大约2微米之间。
以下在表VI中说明了用于生产实例3的涂覆的切削镶片的具体工艺的工艺细节(气体组成、浓度、持续时间、温度和压力)。
表VI.
该氧氮化铝涂层(AlON)是使用表II中对于实例B所列出的具体参数来沉积的。
图11是以月牙洼形式的截面示出实例3的涂覆方案的一张显微照片。参见图11，可以看到氮化钛、MT-碳氮化钛、氧氮化铝以及氮化铝涂层的涂覆顺序。通过在30X的光学显微镜下的可视检查，在该氧氮化铝涂层中不存在看得见的微裂纹。
实例4是一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片包括在其上具有发明的TiN-AlON-TiOCN-αAl2O3涂覆方案的一个基底。该基底包括具有6.1wt％的Co以及0.15wt％的钒的WC。这种基底具有以下特性：碳化钨的平均粒径是在大约1微米与大约2微米之间，孔隙率为A02、B02、C00，比重是在大约14.7与大约15.1g/cm3之间，洛氏A硬度是在大约91.5与大约92.3之间，磁饱和是在9.9与11.7μTm3/kg之间，并且抗磁力是在大约200与大约243奥斯特之间。
本发明的涂覆方案包括一个氮化钛基础涂层，该基础涂层具有等于2微米的厚度。应该认识到，该氮化钛涂层的厚度的范围可以在大约1.5微米与大约3.0微米之间。该涂覆方案进一步在该基础涂层之上包括一个中间的氧氮化铝涂层，该涂层具有等于6.0微米的厚度。应该认识到，该氧氮化铝中间涂层的厚度的范围可以在大约4.5微米与大约8.0微米之间。此外，该涂覆方案进一步在该氧氮化铝涂层之上具有一个碳氧氮化钛涂层，该涂层具有等于0.5微米的厚度。应该认识到，该碳氧氮化钛涂层的厚度的范围可以在大约0.2微米与大约1.0微米之间。最后，该涂覆方案在该TiOCN涂层之上具有一个α-氧化铝外部涂层，该外部涂层具有等于3.0微米的厚度。应该认识到，该α-氧化铝涂层的厚度的范围可以是在大约2.0微米与大约5.0微米之间。
以下在表VII中说明了用于生产实例4的涂覆的切削镶片的具体工艺的工艺细节(气体组成、浓度、持续时间、温度和压力)。
表VII.
该氧氮化铝涂层(AlON)是使用表II中对于实例D所列出的具体参数来沉积的。
因此很清楚的是，本发明提供了具有一种涂覆方案的一种改进的涂覆切削镶片，该涂覆方案包括一个氧氮化铝涂层，其中该切削镶片具有改进的性能特性。
同样清楚的是，本发明提供了一种涂覆的切削镶片，该切削镶片具有展现出减小的拉伸应力直至压缩应力的一个氧氮化铝涂层。因为在该涂层中拉伸应力的存在支持了裂缝生长，所以拉伸应力的减小有助于减小裂缝生长的趋势。压缩应力的存在有助于避免开裂和裂缝生长。避免开裂和裂缝生长对于间断的切削应用是尤其重要的。
此外，清楚的是本发明提供了一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片具有一个氧氮化铝涂层，该氧氮化铝涂层具有较低的热膨胀特性。具有较低的热膨胀特性的一个氧氮化铝涂层与表现出压缩应力条件的氧氮化铝涂层之下的涂层是相当的。
另外，清楚的是本发明提供了一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片具有表现出良好的热稳定性的一个氧氮化铝涂层。通过提供一个具有良好的热稳定性的涂层，期望的是获得更高的磨损特性以及更长的工具寿命。
最后，清楚的是本发明提供了一种涂覆的切削镶片，该涂覆的切削镶片具有表现出高硬度的一个氧氮化铝涂层。通过提供一个具有高硬度的涂层，期望的是获得更高的磨损性能。
清楚的是，本发明提供了用于制造具有氧氮化铝涂层的一种涂覆的切削镶片的方法。
在此提及的专利以及其他文献通过引用结合在此。通过考虑本说明书或通过实施在此披露的发明，本发明的其他实施方案对于本领域技术人员将是清楚的。本说明书和这些实例旨在仅是说明性的而无意限制本发明的范围。本发明的真正范围和精神是由以下的权利要求表明的。

Claims (26)

1.一种用于制造涂覆的物品的方法，该方法包括以下步骤：
提供一个基底；
由一种气态混合物沉积一个氧氮化铝涂层，该气态混合物包括：
量值在该气态混合物的30.0的体积百分比与65.0的体积百分比之间的氮气；
量值在该气态混合物的0.7的体积百分比与1.3的体积百分比之间的三氯化铝；
量值在该气态混合物的1.0的体积百分比与2.0的体积百分比之间的氨；
量值在该气态混合物的0.1的体积百分比与1.5的体积百分比之间的二氧化碳；
量值在该气态混合物的1.5的体积百分比与4.5的体积百分比之间的氯化氢；
任选地量值在该气态混合物的0的体积百分比与2.0的体积百分比之间的一氧化碳；
任选地量值在该气态混合物的0的体积百分比与25的体积百分比之间的氩气；以及
作为余量的氢气。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，该沉积步骤在750℃与1020℃之间的温度下发生。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，该沉积步骤在850℃与950℃之间的温度下发生。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，该沉积步骤在10毫巴与900毫巴之间的压力下发生。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，该沉积步骤在50毫巴与100毫巴之间的压力下发生。
6.根据权利要求1所述的方法，其中在该气态混合物中包括：
量值在该气态混合物的30的体积百分比与40的体积百分比之间的氮气；
量值在该气态混合物的0.2的体积百分比与1.5的体积百分比之间的二氧化碳；
量值在该气态混合物的1.5的体积百分比与3.0的体积百分比之间的氯化氢。
7.根据权利要求6所述的方法，其中在该气态混合物中包括量值在该气态混合物的0.2的体积百分比与0.6的体积百分比之间的二氧化碳。
8.根据权利要求6所述的方法，其中在该气态混合物中包括量值在该气态混合物的0.7的体积百分比与1.5的体积百分比之间的二氧化碳。
9.根据权利要求6所述的方法，其中在该气态混合物中包括量值在该气态混合物的0.5的体积百分比与1.3的体积百分比之间的二氧化碳。
10.根据权利要求1所述的方法，其中在该气态混合物中包括：
量值在该气态混合物的40的体积百分比与50的体积百分比之间的氮气；
量值在该气态混合物的0.7的体积百分比与1.0的体积百分比之间的三氯化铝；
量值在该气态混合物的1.0的体积百分比与1.6的体积百分比之间的氨；
量值在该气态混合物的0.6的体积百分比与1.4的体积百分比之间的二氧化碳；
量值在该气态混合物的1.5的体积百分比与2.5的体积百分比之间的氯化氢。
11.根据权利要求1所述的方法，其中在该气态混合物中包括：
量值在该气态混合物的60的体积百分比与65的体积百分比之间的氮气；
量值在该气态混合物的0.7的体积百分比与1.0的体积百分比之间的三氯化铝；
量值在该气态混合物的1.0的体积百分比与1.6的体积百分比之间的氨；
量值在该气态混合物的0.6的体积百分比与1.5的体积百分比之间的二氧化碳；
量值在该气态混合物的1.5的体积百分比与2.5的体积百分比之间的氯化氢。
12.根据权利要求1所述的方法，其中在该气态混合物中包括：
量值在该气态混合物的60的体积百分比与65的体积百分比之间的氮气；
量值在该气态混合物的0.7的体积百分比与1.0的体积百分比之间的三氯化铝；
量值在该气态混合物的1.0的体积百分比与1.6的体积百分比之间的氨；
量值在该气态混合物的0.6的体积百分比与1.5的体积百分比之间的二氧化碳；
量值在该气态混合物的2.5的体积百分比与3.6的体积百分比之间的氯化氢。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，该氧氮化铝具有一种组成，该组成包括量值在20的原子百分比与50的原子百分比之间的铝、量值在40的原子百分比与70的原子百分比之间的氮、以及量值在1的原子百分比与20的原子百分比之间的氧。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，该氧氮化铝具有一种组成，该组成包括量值在32的原子百分比与38的原子百分比之间的铝、量值在63的原子百分比与67的原子百分比之间的氮、以及量值在4的原子百分比与6的原子百分比之间的氧。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，该基底包括一个具有切削刃的切削刀具基底，由此该涂覆的物品是一种涂覆的切削刀具。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，该基底包括一个具有磨损表面的磨损部件基底，由此，该涂覆的物品是一种涂覆的磨损部件。
17.一种用于制造涂覆的物品的方法，该方法包括以下步骤：
提供一个基底；
由一种气态混合物沉积一个氧氮化铝涂层，该气态混合物包括：
量值在该气态混合物的30.0的体积百分比与65.0的体积百分比之间的氮气；
量值在该气态混合物的0.7的体积百分比与1.3的体积百分比之间的三氯化铝；
量值在该气态混合物的1.0的体积百分比与2.0的体积百分比之间的氨；
量值在该气态混合物的0.1的体积百分比与1.5的体积百分比之间的二氧化碳；
量值在该气态混合物的1.5的体积百分比与4.5的体积百分比之间的氯化氢；
任选地量值在该气态混合物的0的体积百分比与2.0的体积百分比之间的一氧化碳；
任选地量值在该气态混合物的0的体积百分比与25的体积百分比之间的氩气；以及
作为余量的氢气；并且
其中，该氧氮化铝包括多个相的一种混合，该多个相的混合具有一种六边形氮化铝类型结构、一种立方体的氮化铝类型结构、以及任选的非晶态结构，所述六边形氮化铝类型结构具有空间群：P63mc，所述立方体的氮化铝类型结构具有空间群：Fm-3m。
18.一种涂覆的物品，包括：
具有一个基底表面的一个基底、以及在该基底上的一种涂覆方案；并且
该涂覆方案包括：
一个含钛涂层；
在该含钛涂层上的一个氧氮化铝涂层；
该氧氮化铝包括多个相的一种混合，该多个相的混合具有一种六边形氮化铝类型结构、一种立方体的氮化铝类型结构以及任选的非晶态结构，所述六边形氮化铝类型结构具有空间群：P63mc，所述立方体的氮化铝类型结构具有空间群：Fm-3m；并且
该氧氮化铝涂层具有一种组成，该组成包括量值在20的原子百分比与50的原子百分比之间的铝、量值在40的原子百分比与70的原子百分比之间的氮、以及量值在1的原子百分比与20的原子百分比之间的氧。
19.根据权利要求18所述的涂覆的物品，其中，该含钛涂层是选自下组，该组由氮化钛以及碳氮化钛组成。
20.根据权利要求18所述的涂覆的物品，其中，一个氧化铝涂层位于该氧氮化铝涂层之上。
21.根据权利要求18所述的涂覆的物品，其中，一个氮化铝涂层位于该氧氮化铝涂层之上。
22.根据权利要求18所述的涂覆的物品，其中，一个氧碳氮化钛涂层位于该氧氮化铝涂层之上。
23.根据权利要求18所述的涂覆的物品，其中，该氧氮化铝具有一种组成，该组成包括量值在32的原子百分比与38的原子百分比之间的铝、量值在63的原子百分比与67的原子百分比之间的氮、以及量值在4的原子百分比与6的原子百分比之间的氧。
24.根据权利要求18所述的涂覆的物品，其中，该基底包括一个具有切削刃的切削刀具基底，由此该涂覆的物品是一种涂覆的切削刀具。
25.根据权利要求18所述的涂覆的物品，其中，该基底包括一个具有磨损表面的磨损部件基底，由此，该涂覆的物品是一种涂覆的磨损部件。
26.一种通过以下方法制造的涂覆的切削刀具或磨损部件，该方法包括以下步骤：
提供一个基底；
由一种气态混合物沉积一个氧氮化铝涂层，该气态混合物包括：
量值在该气态混合物的30.0的体积百分比与65.0的体积百分比之间的氮气；
量值在该气态混合物的0.7的体积百分比与1.3的体积百分比之间的三氯化铝；
量值在该气态混合物的1.0的体积百分比与2.0的体积百分比之间的氨；
量值在该气态混合物的0.1的体积百分比与1.5的体积百分比之间的二氧化碳；
量值在该气态混合物的1.5的体积百分比与4.5的体积百分比之间的氯化氢；
任选地量值在该气态混合物的0的体积百分比与2.0的体积百分比之间的一氧化碳；
任选地量值在该气态混合物的0的体积百分比与25的体积百分比之间的氩气；以及
作为余量的氢气。
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