CN104975259A - 带涂层的切削工具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制造带涂层的切削工具的方法，其中具有至少一个氧化物层的涂层采用PVD法施加到底层。所述方法包括在存在反应气体的情况下，电压脉冲溅射至少一种阴极金属，所述金属选自镁、铝、钪、钇、硅、锌、钛、锆、铪、铬、铌、钽，以及它们的混合物和合金；和沉积至少一个氧化物层至所述基体上，所述氧化物层通过所述反应气体与溅射的阴极金属反应形成。所述阴极金属至少包括铝。一氧化二氮用作所述反应气体。所述至少一个氧化物层为所述至少一种阴极金属的氧化物、混合氧化物或氧化物混合物的形式。

Description

带涂层的切削工具及其制造方法
本发明涉及制造具有基体和采用溅射工艺施加到所述基体的涂层的带涂层的切削工具的方法。此外，本发明涉及切削工具，以及该切削工具用于切削加工金属和金属合金的用途，该切削工具可通过根据本发明的方法获得。
用于切削加工金属和金属合金(诸如钢和铸铁)的切削工具，通常由基体和施加到基体的涂层构成，所述涂层可包括由硬材料诸如氮化钛、碳化钛、碳氮化钛、氮化铝钛和/或氧化铝制成的一个或多个层。涂层用于使切削刀片更硬和/或更耐磨，并改善切削性能。CVD法(化学气相沉积)和PVD法(物理气相沉积)用于施加涂层。
电弧蒸镀(电弧-PVD)和阴极溅射特别被称为PVD法。在溅射期间，由于靶被来自等离子体的高能离子轰击，原子从阴极金属(靶)射出，然后沉积在布置于靶附近的基底上。然后，在存在反应气体的情况下，来自靶原子和反应气体的反应产物形成于基底上。惰性气体诸如氩气通常用作溅射气体，以生成等离子。
PVD法通常用于沉积氮化钛和氮化铝钛。铝的添加增加了氮化钛涂层的硬度和耐氧化性。可掺杂有另外的化学元素如硅以改善涂层性能的无钛涂层如AlZrN的使用是已知的。
带有氧化铝的切削工具的涂层通常使用CVD法完成。氧化铝具有非常好的耐氧化性，并且通常表现出高的红热硬度和低的导热率。因此，具有由氧化铝制成的涂层的切削工具非常适于干式加工和/或加工特种合金诸如来自钛和/或镍的合金。为改善氧化铝涂层与切削工具基体的粘附性，可使用氮化铝钛底层。
用于沉积硬质氧化铝涂层的PVD法为人所知时间不过数年。这些PVD法需要使用电压脉冲阴极，以防止金属靶被不导电氧化铝污染。例如，此类方法由DE 195 18 779 C1已知。根据该方法，两个具有铝靶的磁控管雾化源 连接至正弦波发生器，以生成氧化铝涂层，使得两个具有20和100kHz之间的脉冲变化频率的雾化源择一地作为溅射构造的阳极和阴极。
关于由DE 195 18 779 C1已知的溅射方法，纯氧用作反应气体。纯氧用作反应气体可导致靶聚集有氧化物涂层，从而导致飞弧(flashover)和处理不稳定性，尽管有金属阴极的电压脉冲操作。因此，当通过溅射沉积氧化铝时，确定所谓的涂层系统操作点。操作点理解为靶的氧化物涂层聚集以及相关的涂布速度的大幅降低出现之前仍然允许的氧气流量。操作点的确定需要明确涂布期间控制反应气体流量的至少一个控制变量。
US 2010/0183900 A1公开了高性能脉冲磁控管溅射设备(HIP-IMS)的用途，该设备可用于防止靶表面的氧化物聚集。根据该方法，功率密度大于200W/cm2、脉冲持续时间最多100μsec以及重复频率为100Hz的HIP-IMS放电在一个或多个阴极处实施。氩气和氧气以及任选的氮气和烃的混合物用作反应气体。
EP 1 097 250 B1描述了通过双极脉冲双磁控管溅射沉积包含γ-氧化铝的涂层，在沉积期间调整反应气体流，使得磁控管放电的阻抗在完全覆盖氧化物的靶电极之间的放电阻抗的150％和250％之间。
CA 2059532涉及基底上透明氧化物涂层的制备，尤其是包含氧化钛和氧化锌的涂层的制备。氧化物涂层的制备在使用一氧化二氮作为反应气体的组分时通过直流操作期间的反应性溅射进行。用于金属加工领域中应用的硬涂层的创造未见公开。
EP 1 762 638 A2和EP 1 762 637 A2公开了多层涂层，其使用PVD法施加到硬金属基底。该涂层具有包含氮化铝钛的底层，其上的PVD氧化铝涂层、包含氮化铝钛和氧化铝交替层的多层涂层以及由氮化锆制成的覆盖层。此类涂层构造是已知的，例如，由US 2011/0268514 A1已知。
EP 1 717 346 A公开了具有基体和通过PVD法施加的氧化物涂层的切削工具，其中氧化物层包含至少两种不同的金属Ti、Nb、V、Mo、Zr、Cr、Al、Hf、Ta、Y或Si的氧化物，所述氧化物可以单相或以上述金属的两种或更多种氧化物的混合氧化物存在。
US 2010/183884 A描述了具有基体和通过PVD法施加到基体的涂层的切削工具，所述涂层包括至少一层由单相亚稳态和至少元素周期系的IV、V、VI副族的元素，以及铝和硅的三元氧化物制成的层。
与该现有技术相比，本发明旨在通过提供制造具有包括含氧化物的硬质物质的单层或多层涂层的切削工具的简便方法来解决问题，其中所述方法还应能够在足够的涂布速度时使最灵活地调整涂层性能成为可能。
此问题通过具有权利要求1的特征的方法解决。
优选的实施例在从属权利要求中指出，所述从属权利要求可根据需要彼此组合。
此外，本发明的主题是可通过根据本发明的方法获得的切削工具，以及该切削工具用于切削加工金属和金属合金，尤其是钢、铸铁和基于镍和/或钛的特种合金的用途。
根据本发明的用于制造带涂层的切削工具的方法包括采用PVD法将具有至少一个氧化物层的涂层施加到基体，其中所述方法包括以下步骤：
在存在反应气体的情况下，电压脉冲溅射(voltage-pulsed sputtering)至少一种阴极金属，所述阴极金属选自镁、铝、钪、钇、硅、锌、钛、锆、铪、铬、铌、钽，以及它们的混合物和合金；和
沉积至少一个氧化物层至所述基体上，所述氧化物层通过所述反应气体与溅射的阴极金属反应形成，
其中阴极金属至少包括铝，
其中一氧化二氮，任选地在与氮的混合物中，用作反应气体，并且
其中所述至少一个氧化物层以所述至少一种阴极金属的氧化物、混合氧化物或氧化物混合物，任选地在与一种或多种所述阴极金属的氧氮化物的混合物中的形式形成。
此外，本发明的主题是具有基体和带有一个或多个氧化物层的涂层的切削工具，其可根据上述方法获得，以及将以此种方式涂层的切削工具用于切削加工金属和金属合金，尤其是钢、铸铁、镍合金和钛合金的用途。
一氧化二氮用作反应气体允许在PVD法的简化条件下使用电压脉冲溅射制备氧化硬质层。另一方面，与纯氧相比，处理一氧化二氮的要求不苛刻。而另一方面，氧化物沉积的操作点的控制可通过阴极电压或基底偏压在更广泛的范围内完成，因为靶的不导电金属氧化物的聚集显著减少。当制备具有氧化物涂层和氮化物涂层的交替层的多层涂层时，操作点的控制甚至可完全省略。此外，在氮化物涂层沉积之前，在这种情况下不再需要洗涤靶，因为氧化物的聚集可忽略不计。同样，在调整方法中，氧化物层聚集的涂层室的 内表面不再需要覆盖导电(氮化物)涂层，而根据现有技术它是氧化物的电弧蒸镀尤其需要的。
基体优选选自硬质金属、金属陶瓷、立方晶型氮化硼、钢和陶瓷。优选地，基体是烧结硬质金属，特别优选地是钴结合的碳化钨，任选地添加有另外的立方晶型碳化物，诸如碳化钛、碳化铌和碳化钽。
施加到基体的涂层可包括优选地厚度为1至5μm的氮化铝钛Ti1-xAlxN构成的底层。氮化铝钛底层改善了涂层中其他层到基体的粘附，另外，增强带涂层的切削主体的耐磨性。
氮化铝钛底层可使用已知的PVD法施加到基体。在金属部分(Ti1-xAlxN，其中0.5≤x≤0.6)中，氮化铝钛底层包含约50至60原子％的Al和40至50原子％的Ti是特别优选的。
根据本发明的方法通过作为反应气体的一氧化二氮与溅射的阴极金属反应形成的涂层的氧化物层优选地包含氧化铝。根据具体实施例，氧化物层由氧化铝构成，氧化铝任选地在与氧氮化物的混合物中。氧化铝具有非常高的硬度水平和良好的耐高温和耐氧化性。根据层厚度，氧化铝也可用作绝热涂层。一部分氧氮化物在氧化物层中形成可能是由于使用一氧化二氮。因此，由于PVD法的条件，由氧化铝构成的氧化物层可包含不可避免的一定份额的氧氮化物份额。
优选地，包含或由氧化铝构成的层施加到包含氮化铝钛的底层。氧化铝涂层的层厚度优选地在1至6μm的范围内。
根据本发明的实施例，涂层的氧化物层可由氧化铝以及任选地一定份额的氧氮化物形成，其掺杂有至少一种另外的阴极金属，所述阴极金属选自Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta，以及它们的组合，所述氧化物层通过反应气体(一氧化二氮)与溅射的阴极金属反应形成。掺杂有Si、Ti、Zr和Cr是特别优选的。由于掺杂有一种或多种另外的金属，涂层的粘度和硬度之间的所需比率可通过改变氧化物层的晶格和微结构中的张力做针对性调整。
优选地，以阴极金属和氧化物层的总部分计，至少一种另外的阴极金属的部分为1至30原子％，或优选地为2至10原子％。
另外的阴极金属可以与氧化铝的单相混合氧化物的形式存在于氧化物层中。然后形成所谓的置换混合晶体，其中氧化铝中铝的各个晶格位置被其 他金属原子取代。氧化铝和其他金属的混合氧化物也在下面表征为AlMOx。此外，认为短语“氧化铝和其他金属的混合氧化物”还包括包含一部分与在PVD方法中使用一氧化二氮作为反应气体相关的铝和/或其他金属的氧氮化物的那些混合氧化物。
然而，多个氧化物相的其他混合物也可形成氧化物层，其中掺杂有另外的阴极金属的氧化铝或氧化铝AlMOx作为主要成分存在，而另外的氧化物或混合氧化物作为较少份额的辅助成分存在，例如作为主要成分的晶界处的无定形相存在。
根据优选的实施例，至少一个氧化物层由铝和铬的混合氧化物AlCrOx、铝和硅的混合氧化物AlSiOx、铝和钛的混合氧化物AlTiOx或铝和锆的混合氧化物AlZrOx构成，其中铝和其他金属的原子份额可变化，并且优选地以Al:M范围＝98:2至70:30存在。可以例如通过选择合适的靶和/或通过在靶处生成的阴极电压控制金属份额。
当具有铝和至少一种另外的阴极金属的混合氧化物和/或氧化物混合物的氧化物层施加到包含氮化铝钛的底层时是优选的。在这种情况下，氧化物层的层厚度优选地在0.1至10μm，或优选地0.1至6μm，以及特别优选地0.5至3μm的范围内。
包含氧化铝或掺杂有至少一种另外的阴极金属的氧化铝的氧化物层可以单层形成，即它是涂层中的单氧化物层。
然而，涂层还可包括由溅射阴极金属的氧化物制成的多个氧化物层，任选地与包含金属Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta的一种或多种氮化物或碳氮化物的层交替。氮化物层和/或氮化碳层也可在PVD方法中施加。
对于多层涂层，单层的组成可基本上相等。
根据优选的实施例，多层涂层由氮化铝钛Ti1-xAlxN和一种溅射阴极金属的氧化物的交替层组成。氮化铝钛优选地具有Ti1-xAlxN的组成，其中0.4<x<0.6。Ti1-xAlxN和阴极金属氧化物的交替层可直接施加到氮化铝钛底层上或包含氧化铝或被掺杂的氧化铝(enriched aluminum oxide)的中间层上，所述被掺杂的氧化铝沉积在包含Ti1-xAlxN的底层上。氧化物层可由氧化铝Al2O3构成或它们可由掺杂有至少一种选自Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta以及它们的组合的阴极金属的氧化铝形成。
然而，根据另外的实施例，层的构成也可变化。具体地讲，氧化物层可具有与铝含量或另外的金属的含量有关的梯度。氧化物层的铝含量可从基体向外层的方向减少，另外的阴极金属的含量可向外层的方向增加，反之亦然。
根据另外的实施例，氧化物层的构成可关于另外的阴极金属变化。因此，施加一层或多层其中氧化铝交替地掺杂有例如金属Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb或Ta中的一者，或优选地Si、Ti、Zr或Cr中的一者的氧化物层是可能的。
此外，氧化物层之间的TiAlN涂层可具有与铝部分有关的梯度，优选地具有从基体向涂层的外涂层方向增加的铝份额。这可改善氧化物层至TiAlN涂层的粘附性。对于具有组成Ti1-xAlxN的氮化铝钛，x可变化，优选地从0.4至0.6。
交替层的厚度分别为约0.1μm至1μm，或优选地从约0.1μm至0.5μm，且特别优选地从约0.1μm至0.3μm。涂层优选地具有约2至10个来自交替层的氮化物层和氧化物层重复。来自交替层的涂层的总厚度优选地在0.5μm和5μm之间，或优选地在1和2μm之间。
包含掺杂有至少一种另外的阴极金属的氧化铝的氧化物层可通过电压脉冲溅射获得，同时采用一个或多个具有一定份额的另外的阴极金属的铝阴极。此外，铝阴极可与至少一个包含钛、锆、铪、硅、和/或铬，它们的混合物和合金，以及它们的具有铝的混合物和合金的其他阴极一起使用。在PVD反应器中，溅射阴极金属与作为反应气体添加的一氧化二氮反应，并且作为氧化物沉积到基体上。
惰性气体，优选氩气，通常用作工艺气体，产生等离子体。气体混合物中的一氧化二氮的份额优选从5至10体积％。
在一个实施例中，反应气体可另外地包含氮气。优选地，气体混合物中的氮气份额为5至10体积％。一氧化二氮和氮气之间的比率优选在1:1和1:0.5之间变化。更高的氮气份额是不可取的，因为它们可导致氧化物沉积速度的降低。
氧化物层的沉积优选地通过中频脉冲溅射以优选地10至100kHz，或优选地50kHz的交变场频进行。交变电场在靶和阴极金属雾化之前激发氩等离子体。
阴极电压优选地在380至430V的范围内，400至420V是特别优选的。
在中频交变场中，两个相邻放置的阴极为双极脉冲是优选的。脉冲频率优选地在10至100kHz的范围内，30至60kHz是特别优选的。
优选地，使用-10至-80V，或特别优选地-40至-60V的基底偏压进行加工。如果非导电氧化物层以最多0.5μm的薄层厚度沉积，可省略基底偏压的中频激发。从而，给基底施加DC电压就已足够。
基底温度优选地为500至700℃。
加工压力可在例如500至600mPa，或优选地520至550mPa的范围内。
反应气体流优选地在10至40sccm，或特别优选地20至30的范围内，并且可通过保持恒定阴极电压(所谓的“操作点”)控制。
涂层还可具有作为最外层的覆盖层，其颜色与覆盖层下的涂层的颜色不同。覆盖层在这种情况下可用作标记，以便用肉眼确定带涂层的切削刀片的切削刃是否使用过。通过随后移除仅在切削表面上的覆盖层，另外可能的是制造在各自表面上具有不同性能的切削工具，从而它们也可通过目测彼此区分。
可形成覆盖层，例如包含氮化钛和/或氮化锆的黄色覆盖层。包含TiN和/或ZrN的覆盖层也可在PVD工艺中制备。
根据优选的实施例，覆盖层由氧化铝或掺杂有另外的阴极金属的氧化铝形成。氧化物覆盖层的层厚度优选地为0.1至0.5μm。取决于层厚度和掺杂程度，氧化物覆盖层可具有彩虹色调或为诸如绿色、蓝色或红色的颜色。
具有以下层构造的涂层可以例如使用根据本发明的方法获得：
变体A)
底层：      Ti1-xAlxN，其中0.4≤x≤0.6(1-6μm)
氧化物层：  Al2O3(0.5-6μm)
覆盖层：    Ti1-xAlxN、TiN或ZrN(0.1至1μm)
变体B)
底层：      Ti1-xAlxN，其中0.4≤x≤0.6(1-6μm)
任选的氧化物中间层：Al2O3(0.5-6μm)
氧化物层：    Ti1-xAlxN和Al2O3
           (每层0.1-0.5μm；交替，最多10个重复)
覆盖层：      Ti1-xAlxN、TiN或ZrN(0.1至1μm)
变体C)
底层：      Ti1-xAlxN，其中0.4≤x≤0.6(1-6μm)
氧化物层：  AlMOx，其中M＝Ti、Zr、Hf、Si和/或Cr(0.5-6μm)
覆盖层：    Ti1-xAlxN、TiN和/或ZrN(0.1至1μm)
变体D)
底层：      Ti1-xAlxN，其中0.4≤x≤0.6(1-6μm)
任选的氧化物中间层：AlMOx，其中M＝Ti、Zr、Hf、Si和/或Cr(0.5-6μm)
氧化物层：  Ti1-xAlxN和AlMOx，其中M＝Ti、Zr、Hf、Si和/或Cr
           (每层0.1-0.5μm；交替，最多10个重复)
覆盖层：    Ti1-xAlxN、TiN或ZrN(0.1至2μm)
变体E)
底层：      Ti1-xAlxN，其中0.4≤x≤0.6(1-6μm)
氧化物层：  Al2O3或AlMOx，其中M＝Ti、Zr、Hf、Si和/或Cr
           (0.1至0.5μm，以及覆盖层)
在变体C)和D)中，包含AlMOx的层可优选地具有与Al和/或M的份额有关的梯度。Al/M之间的原子比优选地在98:2和70:30之间变化。
此外，前述变体A)至D)中的覆盖层可根据本发明替换为包含Al2O3或AlMOx的氧化物覆盖层，然后将其施加到包含Ti1-xAlxN的层。
可通过根据本发明的方法获得的具有至少一个氧化物层，优选地，包含AlMOx的氧化物层(其中M＝Ti、Zr、Hf、Si和/或Cr)的带涂层的切削工具优选地可用于切削加工金属和金属合金，尤其是钢、铸铁、镍合金和钛合金。与具有包含TiAlN的涂层的常规切削工具相比，可实现更好的切削能力并增加工具寿命。此外，可通过改变掺杂程度来轻松地改变涂层特性，因此易于适应特定应用条件和客户愿望。
一氧化二氮用作反应气体允许在不苛刻条件下使用电压脉冲溅射制备氧化硬质层。因此，可通过阴极电压或基底偏压在更大程度上控制操作点，或当制备包括含氧化物涂层和氮化物涂层的交替层的多层涂层时，其可被完 全省略。此外，在氮化物涂层沉积之前不再需要洗涤靶，因为可在大多数情况下防止氧化物的聚集。因此，PVD法可在较简单的条件下实施。
本发明的另外特征和优点在优选实施例的如下描述中呈现，但不应理解为限制性的。
实例1
在得自赛利(Cemecon)的CC800/9sinox PVD涂层系统中，包含12.2重量％的Co、1.4重量％的TaC、0.9重量％的NbC和85.5重量％的WC(用于铣削钢的P-型)的切削工具具有如下指出的涂层。
1.TiAlN(Ti:Al比为40:60，以百分比计)，作为具有1.7μm的层厚度的底层(以DC电压溅射沉积)；
2.氧化铝，作为具有0.9μm的层厚度的氧化物层；
3.TiAlN，作为具有约0.1μm的层厚度的覆盖层。
在涂布工艺之前，硬质金属基体在真空室中用Ar离子轰击清洁。
TiAlN底层的沉积在DC电压操作中通过已知方式进行。
氧化物层和TiAlN覆盖层的沉积通过中频脉冲溅射实施。沉积条件在表1中列出如下：
表1：PVD沉积条件
  TiAlN底层 Al2O3 TiAlN覆盖层
持续时间[s] 5300 6000 500
基底温度[℃] 600 600 600
加工压力[mPa] 580 530 560
阴极脉冲频率[kHz] 0 50 50
阴极电压[V] 370 390 330
偏压[-V] 100 60 60
Ar流量[sccm] 500 500 500
N2O流量[sccm] 0 30 0
N2流量[sccm] 105 0 80
涂层使用四个阴极实施，四个阴极在双极操作中是脉冲的。使用两个Al靶和两个Ti40Al60靶。用于两个靶的脉冲频率为约50kHz；然而，TiAl靶只在小功率下操作，以便一方面在刀片上尽可能获得纯氧化铝，另一方面防止氧化物聚集在TiAl靶表面上。
对于氧化铝的沉积，一氧化二氮在氩气中用作反应气体，浓度为6体积％。操作点通过保持约400V的恒定阴极电压进行控制。
实例2
为了根据现有技术制造切削刀片，根据实例1将常规PVD涂层施加到硬质金属基体。涂层由TiAlN(Ti:Al比为40:60，以百分比计)构成，层厚度为1.5μm(以DC电压溅射沉积)。
实例3
在得自赛利(Cemecon)的CC800/9sinox PVD涂层系统中，包含6.1重量％的Co和83.9重量％的WC(用于铸铁铣削刀具的K-型)的切削工具具有如下指出的涂层。
1.TiAlN(Ti:Al比为40:60，以百分比计)，作为具有3.1μm的层厚度的底层(以DC电压溅射沉积)；
2.氧化铝，作为具有0.1μm的层厚度的氧化物覆盖层；
氧化物覆盖层的沉积通过中频脉冲溅射实现，类似于表1中所指出的条件，但已调整涂布持续时间。
实例4
为了根据现有技术制造切削刀片，根据实例3将常规PVD涂层施加到硬质金属基体。涂层由TiAlN(Ti:Al比为45:55，以百分比计)构成，层厚度为4.8μm(以DC电压溅射沉积)。
切削测试1
在由合金42CrMo4钢制成的工件上使用M680边角铣削工具的铣削测试中，使用根据实例1的具有XPHT160412刀片形状的切削工具，并且与根据实例2的相应切削工具进行比较。
铣削以250m/min的切削速度vc和0.25的每齿进给量(tooth feed rate)fz进行。切削深度ap为1mm，并且切削宽度ae为20mm。铣削为干式的。
与采用比较用工具所实现的相比，采用实例1的根据本发明制造的切削工具实现了更大的铣削长度，直至使用寿命的终点。使用寿命的终点由达到0.1mm的磨损标记宽度或切削刃断裂限定。
采用受测试的切削工具实现了以下铣削长度(在所谓的“单齿测试”中，两个铣削测试的平均值)。
实例1：
14400mm(和5330mm/微米层厚度)
实例2(根据现有技术的TiAlN涂层)：
6400mm(和4270mm/微米层厚度)
切削测试2
在由GJS-700可延展铸铁制成的工件上使用M680边角铣削工具的铣削测试中，使用根据实例3的具有XPHT160412刀片形状的切削工具，并且与根据实例4的相应切削工具进行比较。
铣削以250m/min的切削速度vc和0.25的每齿进给量fz进行。切削深度ap为2mm，并且切削宽度ae为20mm。铣削为干式的。
与采用比较用工具所实现的相比，采用实例3的根据本发明制造的切削工具实现了更大的铣削长度，直至使用寿命的终点。使用寿命的终点由达到0.2mm的磨损标记宽度或切削刃断裂限定。
采用受测试的切削工具实现了以下铣削长度(在所谓的“单齿测试”中，两个铣削测试的平均值)。
实例3：
8500mm(和2800mm/微米层厚度)
实例4(根据现有技术的TiAlN涂层)：
8250mm(和1700mm/微米层厚度)。

Claims (23)

1.一种制造带涂层的切削工具的方法，所述切削工具具有基体，以及施加到所述基体的具有至少一个氧化物层的涂层，所述方法包括以下步骤：
在存在反应气体的情况下，电压脉冲溅射至少一种阴极金属，所述阴极金属选自镁、铝、钪、钇、硅、锌、钛、锆、铪、铬、铌、钽，以及它们的混合物和合金；和
沉积至少一个氧化物层至所述基体上，所述氧化物层通过所述反应气体与溅射的阴极金属反应形成，
其中所述阴极金属至少包括铝，
其中一氧化二氮，任选地在与氮的混合物中，用作所述反应气体，并且
其中所述至少一个氧化物层以所述至少一种阴极金属的氧化物、混合氧化物或氧化物混合物，任选地在与一种或多种所述阴极金属的氧氮化物的混合物中的形式形成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基体选自硬质金属、金属陶瓷、立方晶型氮化硼、钢和陶瓷。
3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其特征在于，在所述基体上施加氮化铝钛底层。
4.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述电压脉冲溅射在使用具有一定份额的另外的阴极金属的一个或多个铝阴极的情况下实施，所述阴极金属诸如Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和/或Ta，它们的混合物和合金，以及它们与铝的混合物和合金。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，电压脉冲溅射在使用一个或多个铝阴极和至少一个其他阴极的情况下实施，所述其它阴极包括钛、锆、铪、硅和/或铬、它们的混合物，和它们的合金，以及它们与铝的混合物和合金。
6.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述至少一个氧化物层由氧化铝构成，任选地掺杂有一定份额的至少一种其他阴极金属，所述阴极金属选自Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta，以及它们的组合。
7.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述至少一个氧化物层由掺杂有至少一种另外的阴极金属的氧化铝构成，其中所述另外的金属选自Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta，并且所述另外的阴极金属的份额为1至30原子％。
8.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述涂层包括多个氧化物层，任选地与金属Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta的一种或多种氮化物或碳氮化物交替，或与氮化铝钛交替。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述多个氧化物层具有铝含量从所述基体向最外侧氧化物层的方向下降的梯度。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，交替层的厚度分别为约0.1μm至0.5μm。
11.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述溅射在使用氩气和一氧化二氮的气体混合物的情况下实施，其中所述气体混合物中的一氧化二氮的份额为5至10体积％。
12.根据前述任一项权利要求所述的方法，其特征在于，所述溅射通过中频脉冲溅射以10至100kHz范围内的交变场频进行。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述溅射在使用双极脉冲阴极的情况下以10至100kHz范围内的脉冲频率进行。
14.一种具有基体和涂层的切削工具，其特征在于，所述涂层具有一个或多个氧化物层，所述氧化物层可通过根据权利要求1至13中任一项的方法获得。
15.根据权利要求14所述的切削工具，其特征在于，直接在所述基体上施加氮化铝钛底层。
16.根据权利要求14或15所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个氧化物层由氧化铝和任选的氧氮化铝构成，任选地掺杂有一定份额的至少一种其他阴极金属，所述阴极金属选自Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta，以及它们的组合。
17.根据权利要求16所述的切削工具，其特征在于，所述至少一个氧化物层由掺杂有至少一种另外的阴极金属的氧化铝和任选的氧氮化铝构成，其中所述另外的金属选自Mg、Sc、Y、Si、Zn、Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta，并且所述另外的阴极金属的份额为1至30原子％。
18.根据权利要求14至17中任一项所述的切削工具，其特征在于，所述涂层包括多个氧化物层，任选地与金属Ti、Zr、Hf、Cr、Nb和Ta的一种或多种氮化物或碳氮化物交替，或与氮化铝钛层交替。
19.根据权利要求18所述的切削工具，其特征在于，所述多个氧化物层具有铝含量从所述基体向最外侧氧化物层的方向下降的梯度。
20.根据权利要求14至19中任一项所述的切削工具，其特征在于，所述涂层具有由所述氧化物层形成的覆盖层。
21.根据权利要求20所述的切削工具，其特征在于，所述覆盖层具有0.1至0.5μm范围内的层厚度。
22.根据权利要求21所述的切削工具，其特征在于，所述涂层由直接施加到所述基体的氮化铝钛层和由所述氧化物层形成的覆盖层组成。
23.根据权利要求14至22中任一项所述的带涂层的切削工具用于切削加工金属和金属合金，尤其是钢、铸铁、镍合金和钛合金的用途。
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