CN114641588A - 具有氮化钼层体系的基底和用于制造层体系的涂覆方法 - Google Patents

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Abstract

因此，本发明涉及具有被设计为表面涂层的多层的层体系(2)的基底(1)，所述层体系具有包含无定形碳的外覆盖层(3)。根据本发明，在基底(1)和覆盖层(3)之间提供至少一个第一MoaNx支撑层(4)，所述支撑层(4)具有参考Mo含量a计在25原子％≤x≤55原子％的范围内的氮含量x，其中x+a＝100原子％。此外，本发明涉及用于制造基底(1)的涂覆方法。

Description

具有氮化钼层体系的基底和用于制造层体系的涂覆方法
本发明涉及根据各类独立权利要求的上位概念的具有被设计为表面涂层的多层的层体系的基底，特别是在易磨损件如工具或机器部件的表面上，以及用于制造表面涂层的方法。
高性能工具或所有种类的暴露于磨损的部件的生产主要通过涂覆它们的表面实现。重要的一类这样的经涂覆的基底尤其是工具或机器部件，例如内燃机部件，或特别是用于成形的工具、切削工具以及其它部件，尤其是所有可能设计的机器的易磨损件。
在实践中，经涂覆的典型基底材料尤其是所有种类的钢、工具钢或硬质金属，还有所有可能的其它基底材料，特别例如陶瓷。具有大约200℃的低回火温度的钢，如滚珠轴承钢，也特别适合于提高它们用于如发动机部件之类部件的性能。在此特别地，摩擦降低和与润滑剂的相容性以及在应用温度下的足够耐受性具有作用。
在现有技术中，在此存在本领域技术人员已知的整个系列的各种不同的表面涂层，借此可显著改进在表面经受高应力的基底的性能。例如，施加不同的氮化物涂层，例如CrN，或氮氧化物涂层如CrNO，或碳氮化物涂层如TiCN，以及各种DLC涂层。
例如，例如基于立方氮化硼的陶瓷切削体特别优选用于钢的硬加工。因此，各种各样的SiN陶瓷越来越多地尤其用于Al合金和灰铸铁的高速加工。在此已证实陶瓷的耐受性比金属工具材料高得多，其中可在陶瓷工具上另外提供合适的涂层以进一步增强性能。
但是，在工业技术中更普遍的是金属基体的涂层，特别是由所有种类的钢制成的基体的涂层。现有技术中已知的硬材料层在此通常基于经典化合物，如TiN、TiNC或CrN。但是，这些已知的硬材料层由于其特殊的物理性质而在其应用范围上具有局限性(不仅仅但尤其是在耐温性方面)。这是因为，一方面硬度在升高的温度下显著降低，另一方面在相对低的温度下已经开始氧化，这导致在应用温度下增加的层磨损。
为了避免这些问题，在现有技术中已基本开发出两类层，其具有在高达1000℃的范围内的抗氧化性，还具有在硬度方面改进的性质。
一类层涉及含Al的基础层，如AlTiN和AlCrN，其中根据需要，可与附加元素形成合金。来自这一领域的典型化合物是AlTiXNCO形式的化合物，其中X是例如Cr或另一种金属。
在现有技术中为提高经涂覆的工具的性能而采取的另一种方法是作为载体层的经典硬材料层与作为功能层的面层的组合。特别地，作为面层，在此提到MeSiXNCO层类型(X是其它金属或B)的高Si含量涂层(10原子％或更高；在本申请中，原子％在此是指“原子百分率”)，如TiSiN，其能够显著改进温度荷载。
此外，还例如已知的是，借助CVD工艺在可转位切割板上沉积氧化物陶瓷层，如Al2O3，以便能够在升高的接触温度下，特别是在旋转过程中抵抗磨损过程。
此外，还已知使用硼基层，如B4C或甚至立方BN层。但是，立方BN具有显著缺点在于，其形成极其复杂。这尤其是由于层生长本身中的困难，还由于层中的高残余应力。
在高温材料领域，近年来已经制成基于SiCN的体积陶瓷，其特征在于高硬度和与SiC和Si3N4相比抗氧化性的改进。它们的特殊性质归因于复杂的共价化学键和氧在SiCN的无定形结构中的低扩散速率。
相应的多样化的现有技术可见于例如文献WO 2017/148 582 A1、EP 3 074 550B1、WO 2017/174 197 A1、WO 2016/188 632 A1，它们涉及纯MoN层。
但是，尽管有所有的先前努力，但在提供满足对机械性质，如硬度、压缩残余应力和韧性，摩擦学性质，如在较高温度以及摩擦下的粘附倾向、抗氧化性、相稳定性和其它特征性质(特别是在特定的应用温度下)的始终更高的要求的涂层方面仅获得部分成功。
近年来，层体系也已变得越来越成熟，其除粘附层外还通常由无定形(类金刚石)碳层(DLC层)的一个或多个子层组成。
但是，这种层类型的应用也有显著的局限性。该层，特别是硬度大于30GPa的DLC层，通常具有强的压缩残余应力，因此合理可用的层厚度受到明显限制。机械应力也受限制，特别是在具有比相应涂层低得多的硬度和E模量的软基底上。此外，功能性仅限于DLC层的层体积。在局部磨损的情况下，在一段时间后，由于(局部)剥除DLC层，主要为金属的粘附层(例如Cr)被触及，其通常具有差的摩擦学性质。
因此本发明的目的是提供用于基底，特别是用于易磨损件，如工具或机器部件或特别经受机械应力、摩擦学应力或热应力的其它易磨损件的改进的表面涂层，其克服了现有技术中已知的问题，特别是具有摩擦学起积极作用的行为，尤其但不仅在硬度和压缩残余应力方面改进的机械性质，并且也可在升高的温度下使用。
本发明的进一步目的是提供制造这种改进涂层的方法，特别是适合在100至300℃，尤其是大约150-200℃或大约200℃的温度范围内涂覆。
实现该目的的本发明的主题由各自的独立权利要求的特征表征。
从属权利要求涉及本发明的特别有利的实施方案。
因此，本发明涉及在基底上制造层体系的涂覆方法，和具有被设计为表面涂层的多层的层体系的基底，所述层体系具有包含无定形碳的外覆盖层。根据本发明，在基底和覆盖层之间提供至少一个第一MoaNx支撑层，所述支撑层具有参考Mo含量a计在25原子％≤x≤55原子％的范围内的氮含量x，其中x+a＝100原子％。
根据本发明涂覆的基底可以在此特别是经受磨损和/或摩擦的部件的组件，尤其是机动车或内燃机的组件，特别是活塞或活塞环、阀、阀盘、或内燃机的另一部件、或工具，如切割工具、成形工具、切削工具、或经受磨损和/或摩擦的另一工具、或磨损的其它部件。
本发明已经表明，使用现有技术中已知的DLC层体系可在很大程度上避免上述问题，并且根据本发明的层体系特别有利地用于上述部件和组件。根据本发明的MoN支撑层的使用克服了上述缺点，特别是对于大多在高于30GPa的硬度范围内并具有大于300GPa的用纳米硬度测得的E模量的极硬的四面体无定形碳层(ta-C层)也是如此。
根据本发明的层体系——其包含至少一个MoaNx支撑层和硬质无定形碳层或类金刚石碳层(其为简单起见在本申请的上下文中也同义地称为DLC层，例如无氢的a-C覆盖层或ta-C覆盖层或由无定形碳制成的另一类型的层)作为向外封闭的覆盖层——主要但不仅限于，用于减少组件，如汽车组件上、工具或其它严重荷载的部件或各个种类的易磨损件中的与润滑剂有关的磨损和摩擦。如下面更详细解释，沉积特别优选借助原则上本身已知的方法进行，例如借助PVD法、CVD法、PA-CVD法、溅射法，优选HIPMS溅射法，特别是过滤或未过滤的电弧涂覆法，或借助包含一种或多种上述涂覆方法的组合或混合方法。
与现有技术相比，这种层结构的重要特征尤其是改进的支撑效果，这能够增加总层厚度并且使更高的点荷载成为可能。此外，在根据本发明的层体系的情况下，由于在足够的应用温度下由氧化引起Magneli相的形成，在层磨损或剥落的情况下确保显著改进的功能性。
如本领域技术人员已知，钼可与氮形成多种化合物或变型，也称为相，其可以具有不同的晶体结构和性质。在低氮含量下，例如在此可生成金属钼Mo+Mo2N相的相混合物。随着氮含量增加，生成Mo2N相，并且在氮进一步增加时，可生成Mo2N+MoN的相混合物。最后，生成MoN。但是，也已经报道了其中(N/Mo＞1)的超化学计量MoN。
为了通过氮化钼MoNx类型的功能层改进摩擦学性质，已经分析了具有以下相或相混合物的层：完全或主要具有γ-Mo2N的层，或完全或主要具有δ-MoN的氮化钼层，或具有γ-Mo2N和δ-MoN的氮化钼层。在WO 2015/096882A3中，本发明的申请人已经报道了至少大部分包含氮化钼六方相δ-MoN的MoN基硬材料层是最合适的，其中两个峰的强度比(δ-MoN220)/(δ-MoN 200)为＞3，优选＞10，特别优选＞30。
在纯Mo2N层的情况下，最小氮含量为大约27原子％，参考原子％(Mo)+原子％(N)＝100原子％计。MoN层的最大氮含量为最多55原子％，取决于相组成。
除少数比例的金属钼外，该层始终具有MoNx相。该层可由纯Mo2N相组成，或是Mo2N/MoN相混合物，或甚至由纯MoN组成。MoN亚层在组成方面可以被制成多层的。
根据本发明的第一MoaNx支撑层和下面更详细描述的第二MobNy支撑层可在单独工艺中沉积在向外封闭的DLC覆盖层下方。或者，根据本发明的层也可在一个工艺中沉积。
例如，δ-MoN(δ-氮化钼)也可在根据本发明的层体系中在无定形碳的覆盖层下方用于摩擦学应用。但是，其它MoN相也可有利地适用。MoN支撑层也可以是由MoN与其它氮化物如CrN、Cr2N或TiN组合制成的多层体系。此外，MoN支撑层有可能被元素，如铜、氧或碳掺杂。(广义术语MoN支撑层在本申请中是指：等于任何氮含量和/或相组成的MoN)。但是，金属元素如Al或其它元素如B和Si也可用于改性。根据本发明的层体系的一个优选实施方案是使用至少大部分包含氮化钼的六方相δ-MoN和/或由纯氮化钼δ-MoN组成的支撑层。
在此，特别在相对软的基底的情况下，例如在软钢的情况下，可能适当的是朝基底的方向在MoN支撑层下方另外沉积中间层。例如，这可以是CrNx层。也通常有用的是在基底上沉积金属粘附层，如Cr粘附层。
在根据本发明的层体系的一个特定实施例中，第一MoaNx支撑层的氮含量x在30原子％≤x≤53原子％的范围内，特别有利地在大约50原子％。
在此，如已经提到，本发明的层体系还可包含在基底和第一MoaNx支撑层之间和/或在第一MoaNx支撑层和外覆盖层之间的至少一个第二MobNy支撑层，其中，参考第二MobNy支撑层的Mo含量b计，氮含量y在35原子％≤y≤45原子％的范围内，优选在40原子％，其中y+b＝100原子％。特别优选地，如下面还参考根据图5a和图5b的特定实施例或通过图6更详细解释的那样，更靠近该体系的覆盖层布置的第一MoaNx支撑层的硬度在此大于更靠近基底布置的第二支撑层的硬度。
在此要理解的是，在基底和无定形碳的外覆盖层之间也可提供多个分别相同或不同的第一MoaNx支撑层，和/或在基底和无定形碳的外覆盖层之间也可提供多个分别相同或不同的第二MobNy支撑层。
在此，取决于基底和/或应用，例如取决于基底是工具如切削工具还是机器组件如内燃机组件，第一MoaNx支撑层和/或第二MobNy支撑层可含有一定比例的金属Mo。在此特别优选地，通过分别在5原子％至20原子％之间调节氮含量x和y来调节第一MoNx和第二MobNy支撑层中的Mo和Mo2N的相混合物，在每种情况下在边界条件x+a＝100原子％和y+b＝100原子％下。
在此，在另一实施例的情况下，第一MoaNx支撑层和/或第二MobNy支撑层也可由纯Mo2N相及其相混合物β-Mo2N和γ-Mo2N组成，和/或也可由Mo2N/MoN相混合物组成，和/或由纯MoN相组成，特别是由立方MoN相和/或六方δ-MoN相或相混合物组成。在这种情况下，特别优选γ-Mo2N以及纯六方相δ-MoN。
在本发明的一个进一步实施例中，第一MoaNx支撑层和/或第二MobNy支撑层还可另外包含一种或多种选自[Ag、Cr、Ti、Cu、Al、Si、B、O、C]的元素和/或还有元素周期表的第4、第5或第6族的元素。在此，第一MoaNx支撑层和/或第二MobNy支撑层还可有利地包含至少一个充当支撑层的组成(MoxMz)c(NuCvOw)d的层，其中M包含至少一种周期表第4至第6族的元素，和/或元素Si、B、Al、Cu、Ag之一，其中x+z+u+v+w＝100原子％，且c/d＝3，其中25原子％≤x≤55原子％和0≤z≤20原子％、0≤v≤5原子％和0≤w≤5原子％。
为了改进在基底表面上的粘附或为了改进根据本发明的层体系的各层之间的粘附，可在基底表面上和/或在第一MoaNx支撑层的表面上和/或在第二MobNy支撑层的表面上和/或在中间层的表面上另外提供粘附层，所述粘附层特别与一种或多种选自[C、N、O]的元素形成合金。此外，粘附层除杂质外还可有利地包含一种或多种元素周期表的第4、第5或第6族的元素，特别是还包含元素Cr、Ti、Cu、Al或Mo之一。
如粘附层的论述中已经提到，根据本发明的层体系还可另外包含在支撑层下方的一个或多个中间层。特别地，中间层在此可包含例如单相金属氮化物、金属碳化物以及金属碳氮化物，和/或金属氮化物、金属碳化物和金属碳氮化物的相混合物，其中中间层特别包含单相Cr2N或CrN层或CrN和Cr2N的相混合物。
特别地，第一MoaNx支撑层和/或第二MobNy支撑层和/或中间层和/或粘附层可在化学组成方面或在另一物理或化学性质方面被设计为梯度层的形式，由此特别地，可通过梯度层最优地进行该层体系中的两种不同类型的层之间的调适。
第一MoaNx支撑层和/或第二MobNy支撑层和/或中间层的厚度d在此可在0.05μm≤d≤50μm的范围内，优选在0.03μm≤d≤30μm的范围内，尤其是在0.2μm≤d≤25μm的范围内，或在0.3μm≤d≤10μm的范围内。
通过如上所述在基底和覆盖层之间装入其它附加层，例如通过一个或多个第一MoaNx或第二MobNy支撑层和/或由于一个或多个粘附层和/或中间层，尤其可根据应用和基底在根据本发明的层体系中单独调适或进一步改进层性质，如稳定性、硬度、尤其耐温性、对冲击荷载的适应性或延性等。
在实践中可以例如如下调节在覆盖层下方的层体系的各层的组成，或所提到的特殊MoN相和相混合物的调节。根据在特定情况中选择的涂覆方法，例如其是PVD法、CVD法、高能脉冲磁控溅射(HIPIMS)、电弧蒸发法还是另一合适的涂覆方法，氮气分压、基底上的偏压或例如基底温度或另一相关参数可在涂覆室中以本领域技术人员已知的合适方式调节，或在涂覆过程中根据可预定的方案改变，以实现特定层组成。在此，根据涂覆方法，其它工艺参数也可能是重要的，例如在电弧蒸发法(电弧法)的情况下，蒸发器、磁场、蒸发流和本身为本领域技术人员已知的其它参数的影响，其通过合适的调节带来所需的层组成或所需的层结构。作为粗略的指导，在特殊情况下例如可以推测，在高达大约0.4Pa的氮气分压和/或高达例如250V和更高的较高基底偏压下，倾向于促进在层中形成Mo+Mo2N的相混合物。在高达例如大约1Pa的氮气分压的情况下，倾向于促进Mo2N相的形成，而在大约2Pa至大于2Pa的还更高的氮气分压和高达大约150V的基底偏压的情况下，优选形成Mo2N+MoN相。
沉积的层体系中的这些和其它上述相和相混合物可以本身已知的方式检测，例如借助X-射线衍射和其它本身已知的方法，元素组成可通过相应的方法检测，如EDX、WDX、SIMS或本领域技术人员公知的其它测量和分析方法。
在如今以综述形式解释了根据本发明的层体系在无定形碳的覆盖层和基底之间的区域中的基本性质和实施方案后，下面应解释如在本发明的层体系中提供的无定形碳覆盖层的基本性质和可能的优选实施方案。
根据本发明的层体系的包含无定形碳的外覆盖层是本身已知的a-C型无定形碳层、被元素X掺杂的a-C：X型无定形碳层、被元素X掺杂的ta-C：X型四面体无定形碳层、被金属掺杂的a-C：Me型无定形碳层、被金属掺杂的ta-C：Me型四面体无定形碳层、被金属和氢掺杂的a-C：H：Me型无定形碳层或被金属和氢掺杂的ta-C：H：Me型四面体无定形碳层。当然，覆盖层可特别包含一个或多个上述类型的无定形碳层。在此，X优选为选自[F、Cl、B、N、O、Si]的元素，Me为一种或多种元素周期表的第4、第5或第6族的元素，且Me还可进一步包含Al或Cu，优选元素Mo、Cr、Ti、W、Al之一。
在一个特定实施例中，根据本发明的层体系的覆盖层可包含两个或更多个子层，它们各自包含a-C型、或a-C：X型、或ta-C：X型、或a-C：Me型、或ta-C：Me型、或a-C：H：Me型、或ta-C：H：Me型的无定形碳层。
当然，覆盖层和/或覆盖层的子层也可能包含梯度层，其是a-C型、或a-C：X型、或ta-C：X型、或a-C：Me型、或ta-C：Me型、或a-C：H：Me型、或ta-C：H：Me型的无定形碳层。
在此，根据要求，两个不同的子层可例如具有不同的sp3/sp2比，其中，如本领域技术人员已知，sp3和sp2是碳原子的键合态，或在梯度层中，sp3/sp2比可随梯度层的厚度而变，以使得通过两个相邻的分层之间的梯度层，可根据应用、基底或其它特殊边界条件来单独调适某些层性质，如稳定性、硬度、尤其耐温性等。
在实践中，覆盖层和/或覆盖层的子层的厚度Dd有利地在0.05μm≤Dd≤50μm的范围内，优选在0.05μm≤Dd≤30μm的范围内，尤其在0.1μm≤Dd≤20μm的范围内，或在0.5μm≤Dd 10μm的范围内，优选在1μm≤Dd≤5μm的范围内，特别优选地，厚度Dd为大约2μm。
本发明的层体系的总厚度Gd在此选自0.1μm≤Gd≤100μm的范围内，优选0.5μm≤Gd≤50μm的范围内，尤其是1μm≤Gd≤10μm的范围内，特别优选在大约4μm，其中覆盖层的厚度Dd与整个层体系的总厚度Gd的比率在1％≤(Dd/Gd)≤1000％的范围内，优选在10％≤(Dd/Gd)≤500％的范围内，尤其在20％≤(Dd/Gd)≤200％的范围内，特别优选在40％≤(Dd/Gd)≤120％的范围内。
覆盖层的硬度Hd在8GPa≤Hd≤80GPa的范围内，尤其在10GPa≤Hd≤70GPa的范围内，或在25GPa≤Hd≤60GPa的范围内，特别优选在大约50GPa。在此，覆盖层的硬度Hd与整个支撑层的硬度Hs的比率在(Hd/Hs)＝1∶5至(Hd/Hs)＝4∶1的范围内，优选在(Hd/Hs)＝1∶2至(Hd/Hs)＝3∶1的范围内，特别是在(Hd/Hs)＝1∶1.5至(Hd/Hs)＝2∶1的范围内。可通过纳米渗透，特别是根据ISO 14577测定硬度。
在下文中，为了更好地理解本发明，在基于附图论述进一步的特定实施方案之前，简要描述层体系的一些特别有利的实施方案，其中提到特定层参数。
在根据本发明的层体系的一个特定实施例中，例如可在基底上提供铬基亚结构作为粘附层，其中该粘附层例如基本由铬组成，其中铬层的厚度为大约0.1μm。在铬粘附层后接着CrN中间层，优选为Cr2N+CrN相混合物的形式，其中厚度为0.5μm。在中间层上进一步提供厚度为大约2μm的δ-MoN支撑层。最后，硬度为大约50GPa且厚度为大约1μm的ta-C型无定形碳的覆盖层形成向外封闭。例如，整个层体系可使用本身已知的电弧(ARC)涂覆法沉积在基底上。
在上述根据本发明的层体系的另一实施方案中，也可能例如沉积CrN/MoN的多层的层，其中与无定形碳覆盖层直接相邻的分层特别有利地为上文定义的MoN层。
如已经提到，特别有利的是a-C、ta-C、a-C：X、ta-C：X、a-C：Me、ta-C：Me、a-C：H、a-C：H：X、a-C：H：Me型无定形碳的覆盖层，并具有在至少100nm至20μm的范围内的层厚度。在此，覆盖层可以是单层的单层、多层的层、或梯度层。如已经数次明确提及和列举，不同类型的无定形碳覆盖层也可组合在一个相同的覆盖层中。可通过改变工艺参数以改变C-C键的sp3/sp2含量或通过不同类型的组合，例如ta-C与ta-C：N的组合来实现多层的覆盖层或梯度层形式的覆盖层。
在实践中，层体系的紧邻无定形碳覆盖层布置的那层在大多数情况下是MoN层。这优选是指第一MoaNx支撑层或第二MobNy支撑层。然后以合适的参数直接在MoN层上沉积无定形碳覆盖层。但是，在某些情况下，如稍后基于附图中的进一步实施例所描述，可能有意义的是在MoN层和无定形碳覆盖层之间沉积金属粘附层，例如金属Mo或Cr。
在无定形碳覆盖层下方的MoN如果具有高硬度和高E模量，则发挥特别积极的效果。在ta-C层，即E模量大于300GPa的层的硬度下，该积极效果变得特别明显。
除a-C和ta-C层外，也可特别有利地有针对性地提供a-C：Me层作为根据本发明的层体系的覆盖层。该层含有至少一种金属作为掺杂元素，并且与无掺杂元素的a-C和ta-C层相比具有改变的性质概况，例如，电导率更高。因此，这在某些应用中可能是有利的。由于亚层含有至少Mo或Cr，从工艺观点看有利的可能是使用Mo和/或Cr作为Me。
当在借助电弧运行碳蒸发的同时也进行Mo和/或Cr蒸发时，获得对根据本发明的层体系的生产的特别简单的工艺控制。另一方法是使用其中混有金属组分的碳靶。
根据本发明的进一步实施方案，无氢的无定形层是a-C：X层，其中X优选是选自[F、Cl、B、N、O、Si]的元素。
除添加到层中并由此产生a-C：Me层的金属元素外，其它非金属元素因此也可作为掺杂元素加入，以根据应用优化这些层。这些非金属元素可以是硼、硅、氟等。例如，Si导致应力降低，F导致润湿性质改变，特别是导致更大的接触角。
根据本发明的进一步优选的实施方案，无氢的无定形层被设计为多层的层，其中多层的层结构包含交替布置的类型A和类型B的单子层，其中类型A的单子层由a-C或ta-C组成，且类型B的单子层由Me或a-C：Me组成。例如，在这种情况下，Mo可用作Me，以使得形成a-C/Mo或a-C/a-C：Mo，或ta-C/Mo或ta-C/a-C：Mo或ta-C/ta-C：Mo或a-C/ta-C：Mo类型的多层的层。
由此，可生产较厚的层，因为层中的总残余应力降低。这带来更高的可负荷性和耐磨性。
根据本发明的进一步优选的实施方案，无氢的无定形层被设计为多层的层，其中多层的层结构包含交替布置的类型A和类型B的单子层，其中类型A的单子层由a-C或ta-C组成，且类型B的单子层由a-C：X组成。在这种情况下，例如硅可用作X。在这种情况下，硅的添加通过形成a-C：Si结构而另外有助于层的应力最小化。对于这些层的沉积，可使用附加的电弧蒸发器，其蒸发与X元素形成合金的石墨阴极，或可使用其它合适的PVD法，例如可使用溅射出X元素的溅射源。
优选地，类型A的单子层的厚度不大于1000nm且不小于10nm。优选地，类型B的单子层的厚度也不大于1000nm且不小于10nm。
在这一实施方案的情况下，也特别有利的是可能将较大的层厚度与同时优化的应力比组合在同一个涂层内。
本发明进一步涉及在基底上制造本发明的层体系的涂覆方法，其中涂覆方法是PVD法、CVD法、PA-CVD法、溅射法，优选HIPMS溅射法，特别是过滤或未过滤的电弧涂覆法，或包含至少一种上述涂覆方法的组合或混合方法。
在根据本发明的方法的一个特定实施例中，可借助未过滤或过滤的电弧蒸发器在基底上沉积整个层体系的涂层。
在此特别有利地，在涂覆前可通过使用AEGD(电弧增强辉光放电)技术的离子清洗的氩离子和/或氢气来处理基底，以清洁基底表面和/或第一MoaNx支撑层的表面和/或第二MobNy支撑层和/或中间层和/或粘附层的表面，其中在后续步骤中，可优选另外进行离子处理，例如用Cr离子或Mo离子。
在一个优选实施例中，在PVD设备中借助根据本发明的涂覆方法如下进行第一MoaNx支撑层和/或第二MobNy支撑层和无定形碳覆盖层的沉积。
例如，选择温度敏感钢作为基底，其仅允许最多200℃的涂覆温度(例如滚珠轴承钢100Cr6)。使用具有电弧蒸发器的PVD机器。
用于实施根据本发明的涂覆方法的涂覆设备以本身已知的方式在涂覆室中包含各种涂覆源(例如电弧蒸发器)，以及尤其AEGD源、加热器和泵。这样的涂覆设备通常被制成具有两个门的八边形结构。使用环形蒸发器作为电弧蒸发器，其中几个成排叠置。在实践中，该设备具有至少3个凸缘以接收电弧源。至少一排配有Cr靶、Mo靶和C靶。在此，将涡轮泵安装在室侧。安装足够的加热能力。同样地，安装由必要组件组成的AEGD装置。
在涂覆室中装载待涂覆的基底并将其放置在合适的基底支座上以及将涂覆室抽至高真空后，进行下述工艺步骤。
在第一步骤中，在高真空下借助涂覆设备中的集成辐射加热器而将基底加热到例如150℃。为了表面上的最佳热分布，以不同的自由度以单旋转、双旋转或三旋转的方式旋转基底。
优选地，离子清洗在两个步骤中进行。首先，用氩离子加氢气蚀刻基底。这通过使用本身已知的所谓的AEGD技术和通过向基底施加负偏压来实现。由此实现基底表面的清洁。
在第二步骤中，进行本领域技术人员公知的铬MIE(铬金属离子蚀刻)。为此，点燃铬靶。由于在基底处至少-600V的负偏压，铬离子(Cr+)从靶向基底强烈加速。由于冲击，一方面它们除去氧化层，另一方面它们渗入基底材料。这提高后续层的粘附。
向基底施加至少10V的偏压，以在基底和无定形碳覆盖层之间制造层。首先，使用Cr蒸发器沉积层厚度为大约10nm至200nm层厚度的Cr层。随后，允许氮气进入该设备，以沉积层厚度为大约50nm至500nm的CrN层。然后，启动Mo蒸发器，并关闭Cr蒸发器。形成MoN涂层。选择工艺参数，以使涂覆温度为最多200℃。在500nm至5000nm之间选择层厚度。
为了最终沉积无定形碳覆盖层，首先关闭Mo蒸发器并中断氮气供应。向基底施加至少-200V的足够高的电压，以用C离子轰击先前沉积的MoN层。然后，逐渐降低电压，以沉积ta-C层。对于硬层，施加在10至100V的范围内的电压，并选择100℃至200℃的涂覆温度。
在另一实施例中，在第一涂覆设备中在硬度为大约63HRC的热敏滚珠轴承钢基底上，以2.2μm的总层厚度沉积硬度为33GPa且E模量为320GPa的δ-MoN层。层结构由层厚度为100nm的Cr粘附层、接着200nm厚的CrN层和1.9μm厚的δ-MoN层组成。在第二涂覆设备中，然后沉积具有1.2μm的层厚度、55GPa的硬度和370GPa的E模量的ta-C。在150Kp的HCR压痕试验中出现在覆盖层下方的层体系部分的HRC压痕周围的典型裂纹。
令人惊讶地表明，ta-C尽管具有极高硬度，但在压痕周围和内部仍具有优异的粘附，其中同时表明MoN亚层中的裂纹的数量或长度减少。这表明该复合材料具有优异的机械荷载。借助附加的Cr中间层，这些结果变得甚至还更好。因此，在无定形碳覆盖层下方的层体系部分中几乎没有裂纹。这在某些应用情况中可能有利。
在附图中指示本发明的进一步优选的实施例。显示了：
图1a-1d：根据本发明的层构造的第一实施例，其在无定形碳覆盖层和基底之间仅包含钼或钼支撑层。
图2a-2e：根据本发明的层构造的第二种概念，其中在无定形碳覆盖层和基底之间另外提供至少一个非钼材料的粘附层。
图3a-3c：具有附加CrN中间层的层体系的根据本发明的进一步扩展。
图4a-4b：具有多层的层的根据本发明的层体系。
图5a-5b：具有至少一个第一和第二支撑层的两个进一步实施例。
图6：作为一个实例的本发明的特定层体系的硬度和E模量的分布。
图1a至图1d示例性显示具有简单层结构的本发明的一些优选实施例，其在无定形碳覆盖层和基底之间仅包含钼Mo或钼支撑层MoN。这些层在制造上非常简单、相对快速，因此也不贵，因此特别适用于在低成本大批量生产的产品上的涂层。尤其是因为，除了制造覆盖层3外，原则上除了工艺气体氮气外只需要为层体系2的其它部分的制造提供Mo蒸发源，这意味着关于涂覆室的设备耗费的支出最少化并极大简化了涂覆工艺本身。
根据图1a至1d的实施例的所有根据本发明的基底1都带有被设计为表面涂层的多层的层体系2，其具有包含无定形碳的外覆盖层3。在基底1和覆盖层3之间，在每种情况下提供至少正好一个第一MoaNx支撑层4，其参考Mo含量a计具有在25原子％≤x≤55原子％的范围内的氮含量x，其中x+a＝100原子％。
在这一点上应该再次指明，为了简单起见，在本申请中，当提到“MoN层”或简单地提到“MoN”时，这意味着化学组合物或层至少包含Mo和N，其具有与Mo和N相关的任何组成。因此，在本申请的含义内，MoN或MoN层可以特别例如是第一MoaNx支撑层4或第二MobNy支撑层5或本申请的含义内的各种其它MoN类型的层或组合物。因此，MoN应被理解为本申请中定义的钼-氮层或钼-氮组合物的一类上位概念。
在图1a至图1d的简单实施例中，所示MoN层各自是第一MoaNx支撑层4。
包含无定形碳的外覆盖层3可以是各种类型的无定形碳层。例如，非常简单的a-C型无定形碳层、或被元素X掺杂的a-C：X型无定形碳层、或被元素X掺杂的ta-C：X型四面体无定形碳层、被金属掺杂的a-C：Me型无定形碳层、被金属掺杂的ta-C：Me型四面体无定形碳层、或被金属和氢掺杂的a-C：H：Me型无定形碳层或例如被金属和氢掺杂的ta-C：H：Me型四面体无定形碳层。如本申请的说明书和权利要求书的上下文中所示，覆盖层3在此也可被设计为由一个或多个上述无定形碳层类型形成的多层的层，或以一个或多个梯度层的形式形成，或以一些其它方式被设计为无定形碳层。
如本申请的附图中示意性地呈现，层体系2的各个层的厚度或厚度比以及硬度或硬度比可采用如本说明书和权利要求书中解释的所有合适的值。因此，特别地，所有附图中呈现的所示层体系2的各个层或基底1的层厚度或层厚度比应理解为纯示意性的，而不反映实际厚度或实际层厚度比。
基底可以特别是经受磨损和/或摩擦的部件的组件，尤其是机动车或内燃机的组件，特别是活塞或活塞环、阀、阀盘、或内燃机的另一部件、或工具，如切割工具、成形工具、切削工具、或经受磨损和/或摩擦的另一工具、或可有利地配备本发明的涂层的各种其它基底。
因此，先前对无定形碳的外覆盖层3、对基底1和对层体系2的层的厚度和厚度比以及硬度和硬度比作出的评述也适用于下文论述的本发明的所有其它特定层体系，因此在以下图2a至图2e、图3a至图3c、或图4a和图4b以及对图5a和图5b中的层体系的论述中不需要再次明确地重复。因此，在下文中，在本发明的其它层体系的论述中，为了简单起见，在每种情况下仅提到覆盖层3或基底4，而不必以更详细地对它们进行说明。
回到根据图1a至图1d的特定实施例，基于图1a以示例性方式呈现本发明的层体系2的最简单的层类型，该层体系的特征在于，在覆盖层3和基底1之间提供正好一个第一MoaNx支撑层4，而没有提供其它层。如果在经涂覆的基底1的应用中对第一MoaNx支撑层4在基底上的粘附或覆盖层3在第一MoaNx支撑层4上的粘附没有特别高的要求，可简单并且便宜地制造的这种类型的层此时特别合适。
与图1a相比，在图1b的层体系2中，在基底1和第一MoaNx支撑层4之间另外提供Mo粘附层。由此，特别改进第一MoaNx支撑层4在基底上的粘附。
在根据图1c的进一步变体中，在覆盖层3和第一MoaNx支撑层4之间提供Mo粘附层6，以由此尤其改进覆盖层对带有基底1的下方层体系2的粘附。
然后，根据图1d的层体系通过在覆盖层3与第一MoaNx支撑层4之间以及在第一MoaNx支撑层4与基底1之间都提供钼粘附层6而兼具根据图1b和图1c的实施例的优点，从而实现涉及的所有层与彼此的极好粘附以及第一MoaNx支撑层4在基底1上的良好粘附。
基于图2a至图2b示意性呈现根据图1a至图1d的简单实施例的系统性的进一步扩展。在这些实施例中，根据图1a至图1b的粘附层6部分或完全被另一金属的粘附层替代，在图2a至图2b的当前实施例中示例性地被Cr粘附层替代。这虽然使得层体系2的制造略微复杂，因为涂覆室必须另外配备至少一个金属蒸发源，在这种情况下为Cr蒸发源，并使涂覆过程中的过程控制略微复杂。但是，通过置换性、附加性或替代性使用诸如Cr之类的金属的粘附层代替仅Mo的粘附层，层体系可以还更灵活地适应基底在运行状态下经受的特殊要求。
在根据图2a的实施例中，与图1b相比，在第一MoaNx支撑层4与基底1之间的Mo粘附层6被Cr粘附层6替代，而在图2b的实施例中，在覆盖层3与第一MoaNx支撑层4之间的粘附层6被Cr粘附层6替代。在根据图2c的实施例中，与图1d相比，两个粘附层6都是Cr，在第一MoaNx支撑层4与基底1之间的一个粘附层和在覆盖层3与第一MoaNx支撑层4之间的一个粘附层都被Cr粘附层6替代。
在图2d和图2e中，在每种情况下提供两种类型的粘附层6，即在每种情况下的Mo粘附层6和Cr粘附层6。在图2d中，在覆盖层3与第一MoaNx支撑层4之间提供Cr粘附层6，并在第一MoaNx支撑层4与基底1之间提供Mo粘附层6，而在图2e的实施例中，在覆盖层3与第一MoaNx支撑层4之间提供Mo粘附层6，并在第一MoaNx支撑层4与基底1之间提供Cr粘附层6。因此，根据图2d和图2e的两个实施例是图1d的两个进一步有利的改进，本领域技术人员在实践中可根据经涂覆的基底1的具体应用的要求在它们之间进行选择。
基于图3a至图3c，示意性描绘根据先前描述的特定实施例的层体系2的进一步扩展，其除所述至少一个第一MoaNx支撑层4外和除所述至少一个粘附层6外还包含在覆盖层3和基底1之间的中间层7。
如上文已更详细地解释，在层体系2中可有利地另外提供中间层7，不仅仅但特别是在使用软钢作为基底1的情况下，其中附加中间层7可特别优选在MoN支撑层下方提供，即例如在第一MoaNx支撑层4或第二MobNy支撑层5下方，非常特别优选朝基底1的方向。
由于在覆盖层3和基底1之间装入一个或多个附加中间层7，尤其可根据应用和基底在根据本发明的层体系2中单独调整或进一步改进层性质，如稳定性、硬度、尤其耐温性、对冲击荷载的适应性或延性等。
在根据图3a至图3c的实施例中，示例性地在每种情况下提供仅一个和另外相对简单构造的组成CrN的中间层7。该层体系的部分层或部分区域的E模量和硬度在此优选朝覆盖层的方向增加。特别地，中间层7的E模量和硬度特别优选小于第一MoaNx支撑层4和/或第二MobNy支撑层5和/或覆盖层3的E模量和硬度。下面基于图6更详细阐明这种关系。在实践中，本领域技术人员在此可从大量不同类型的中间层7中选择，以生产根据本发明的层体系2，例如选自包含单相金属氮化物和/或金属碳化物以及金属碳氮化物，和/或金属氮化物、金属碳化物和金属碳氮化物的相混合物的中间层，其中如在图3a至图3c的实施例中，中间层7可特别是单相Cr2N或单相CrN层，或可包含CrN和Cr2N的相混合物，并且可在其它方面具有如在本申请中的其它地方已详细描述的特殊性质和配置。
在图3a中，在基底1上提供的Cr粘附层6和在覆盖层3下方提供的第一MoaNx支撑层4之间沉积附加的CrN中间层7。因此，图3a的实施例可被理解为根据图2a的实施例的扩展和进一步改进。
在图3b中，也在基底1上提供的Cr粘附层6和在第一MoaNx支撑层4下方之间沉积附加的CrN中间层7，其中在这一实施例中，与图3a相比，在覆盖层3和第一MoaNx支撑层4之间另外提供粘附层6。因此，图3b的实施例可被理解为根据图3a的实施例的扩展和进一步改进或完全被理解为根据图2c的实施例的进一步改进。
相反，根据图3c的实施例可被理解为图2e的实施例的扩展。与图2e相比，在图3c的实施例中，在基底1上提供的Cr粘附层6和第一MoaNx支撑层4之间另外沉积CrN中间层。
尽管基于特定实施例有可能介绍根据本发明的层体系2的许多进一步实施例，但是为了清楚和所要求的叙述简洁性，基于图4a和图4b简要地详细介绍根据本发明的层体系2的仅一种重要的进一步类型。
在基于图4a和图4b示意性呈现的根据本发明的层体系2的情况下，这些是另外还包含多层的层71的层体系。
在本申请中，在此，多层的层71应被理解为层体系2的亚层，其包含多个单独的不同分层4、5、6、7，它们的单独厚度各自与整个层体系2的厚度相比或与层体系2的大多数其它分层的厚度相比或与整个多层的层71的厚度相比相对小或相当小。
在图4a的实施例中，作为根据图2c的简单实施例的扩展，代替简单的第一MoaNx支撑层4，在两个Cr粘附层6之间提供多层的层71，其以交替顺序包含CrN中间层和第一MoaNx支撑层4的多个单独薄子层。
在根据图4b的实施例中，与图4a相比，在沉积在基底1上的Cr粘附层6上另外提供附加的第二多层的层71，其以交替顺序包含具有Cr和氮的第一组成的第一CrN1的多个单独薄子层，并进一步包含具有不同于根据CrN1的第一组成的Cr和氮的第二组成的第二CrN2的多个单独薄子层。
要理解的是，根据本发明的多层的层71也可包含多于两种不同类型的分层，或根据本发明的层体系2也可包含多于两个相同或不同的多层的层71，其可在层体系2中的不同位置提供。
此外，多层的层71也可能部分或完全被设计为梯度层，其中化学组成相对于涂覆方向以特有的方式或多或少地连续变化。
最后，基于图5a和5b，示意性论述根据本发明的层体系2的两个进一步实施例，其在覆盖层3下方带有至少一个第一和第二支撑层。在此，第一MoaNx支撑层4的氮含量x在30原子％≤x≤53原子％的范围内，特别有利地在大约50原子％。如果在一个非常特别的实施例中第一MoaNx支撑层4是例如梯度层，则第一MoaNx支撑层4的硬度可优选通过朝覆盖层3的方向增加氮含量而增加。此外，在图5a和图5b的层体系2中，在第一MoaNx支撑层4和基底1之间提供至少一个第二MobNy支撑层5，其中，参考第二MobNy支撑层的Mo含量b计，氮含量y在35原子％≤y≤45原子％的范围内，优选在40原子％，其中y+b＝100原子％。这意味着第二MobNy支撑层5的硬度H特别小于第一MoaNx支撑层4的硬度，因此该层体系的硬度H优选朝覆盖层3的方向增加。在此也以类似的方式适用：如果在一个非常特别的实施例中第二MobNy支撑层5是例如梯度层，则第二MobNy支撑层5的硬度H可优选通过朝覆盖层3的方向增加氮含量而增加，即朝基底1的方向减少。
在图5b的特定实施例中，另外提供Cr粘附层6以改进基底1和第二MobNy支撑层5之间的粘附。此外，在第一MoaNx支撑层4和第二MobNy支撑层5之间，以及在第一MoaNx支撑层4和覆盖层3之间在每种情况下提供另外的Mo+Mo2N的粘附层6，其中它们在每种情况下优选被设计为具有Mo2N次要相的Mo层。
最后，基于图6，应示例性论述具有沉积在钢基底1上的根据本发明的层体系的本发明的特定层体系的硬度和E模量E的优选分布。图6的特定层体系2包含布置在基底1上的粘附层6、随后的中间层7和布置在另一粘附层6上的MoN支撑层体系4、5，其紧邻位于覆盖层3的下方。在此，以GPa表示的硬度绘制在图6中的图表的纵坐标左侧，以GPa表示的E模量绘制在右侧，以nm表示的层体系的厚度D绘制在横坐标上。
可以清楚地认识到，带有基底1的层体系2的基底1的硬度朝覆盖层3的方向逐渐变大。这同样适用于E模量，其也远离基底1朝覆盖层3的方向变得越来越大。特别地，可以清楚地认识到，中间层7具有比包含第一MoaNx支撑层4和/或第二MobNy支撑层5的MoN支撑体系4、5更小的硬度H和更小的E模量E，且包含第一MoaNx支撑层4和/或第二MobNy支撑层5的MoN支撑体系4、5的硬度也朝覆盖层的方向增加。
当然要理解的是，对于先前在一般描述和附图中描述的所有实施例而言，在实践中也可想到进一步的实施例，其可在覆盖层3和基底1之间包含根据本发明的其它附加层类型。因此，根据应用和对涂覆基底1的要求，可在层体系2中的合适位置提供附加层，例如一个或多个附加的第一MoaNx支撑层4、附加的第二MobNy支撑层5、附加的中间层7或甚至附加的粘附层6，为了清楚起见，它们不一定明确呈现在本申请的附图中。
由本领域技术人员决定在具体应用情况中选择层体系2的哪种确切的层组成和结构，他们知道基于其经验或通过使用本身已知的相关标准和试验来选择最合适的层体系2。

Claims (15)

1.具有被设计为表面涂层的多层的层体系(2)的基底，所述层体系具有包含无定形碳的外覆盖层(3)，其特征在于在基底(1)和覆盖层(3)之间提供至少一个第一MoaNx支撑层(4)，所述支撑层(4)具有参考Mo含量a计在25原子％≤x≤55原子％的范围内的氮含量x，其中x+a＝100原子％。
2.根据权利要求1的基底，其中第一MoaNx支撑层(4)的氮含量x在30原子％≤x≤53原子％的范围内，优选在大约50原子％。
3.根据权利要求1或2任一项的基底，其中层体系(2)包含在基底(1)和第一MoaNx支撑层(4)之间和/或在第一MoaNx支撑层(4)和外覆盖层(3)之间的至少一个第二MobNy支撑层(5)，其中，参考第二MobNy支撑层(5)的Mo含量b计，氮含量y在35原子％≤y≤45原子％的范围内，优选在40原子％，其中y+b＝100原子％。
4.根据前述权利要求任一项的基底，其中在基底(1)和无定形碳的外覆盖层(3)之间提供多个分别相同或不同的第一MoaNx支撑层(4)，和/或其中在基底(1)和无定形碳的外覆盖层(3)之间提供多个分别相同或不同的第二MobNy支撑层(5)，和/或其中第一MoaNx支撑层(4)和/或第二MobNy支撑层(5)含有一定比例的金属Mo，其中通过分别在5原子％至20原子％之间调节氮含量x和y来分别调节第一MoNx支撑层(4)中的Mo和Mo2N的相混合物和第二MobNy支撑层(5)中的Mo和Mo2N的相混合物，其中x+a＝100原子％和y+b＝100原子％，和/或其中第一MoaNx支撑层(4)和/或第二MobNy支撑层(5)由纯Mo2N相及其相混合物β-Mo2N和γ-Mo2N组成，和/或由Mo2N/MoN相混合物组成，和/或由纯MoN相，特别是立方MoN相和/或六方δ-MoN相或相混合物组成，在此特别优选γ-Mo2N和纯六方相8-MoN。
5.根据前述权利要求任一项的基底，其中第一MoaNx支撑层(4)和/或第二MobNy支撑层(5)另外包含一种或多种选自[Ag、Cr、Ti、Cu、Al、Si、B、O、C]的元素和/或选自元素周期表的第4、第5或第6族的元素，并且其中第一MoaNx支撑层(4)和/或第二MobNy支撑层(5)包含至少一个充当支撑层的组成(MoxMz)c(NuCvOw)d的层，其中M包含至少一种周期表第4至第6族的元素，和/或元素Si、B、Al、Cu、Ag之一，其中x+z+u+v+w＝100原子％，且c/d＝3，其中25原子％≤x≤55原子％和0≤z≤20原子％、0≤v≤5原子％和0≤w≤5原子％。
6.根据前述权利要求任一项的基底，其中所述层体系另外包含在基底(1)的表面上和/或在第一MoaNx支撑层(4)的表面上和/或在第二MobNy支撑层(5)的表面上提供的粘附层(6)，所述粘附层特别与一种或多种选自[C、N、O]的元素形成合金，和/或其中所述粘附层(6)除杂质外还包含一种或多种元素周期表的第4、第5或第6族的元素，特别是还包含元素Cr、Ti、Cu、Al、Mo之一。
7.根据前述权利要求任一项的基底，其中所述层体系(2)另外包含在第一MoaNx支撑层(4)下方和/或在第二MobNy支撑层(5)下方的中间层(7)，特别是单相金属氮化物、金属碳化物以及金属碳氮化物，和/或金属氮化物、金属碳化物和金属碳氮化物的相混合物，其中中间层(7)特别包含单相Cr2N或CrN层或CrN和Cr2N的相混合物，和/或其中第一MoaNx支撑层(4)和/或第二MobNy支撑层(5)和/或中间层(7)在化学组成方面是梯度层。
8.根据前述权利要求任一项的基底，其中第一MoaNx支撑层(4)和/或第二MobNy支撑层(5)和/或中间层(7)的厚度d在0.05μm≤d≤50μm的范围内，优选在0.03μm≤d≤30μm的范围内，尤其是在0.2μm≤d≤25μm的范围内，或在0.3μm≤d≤10μm的范围内。
9.根据前述权利要求任一项的基底，其中包含无定形碳的外覆盖层(3)是a-C型无定形碳层、被元素X掺杂的a-C：X型无定形碳层、被元素X掺杂的ta-C：X型四面体无定形碳层、被金属掺杂的a-C：Me型无定形碳层、被金属掺杂的ta-C：Me型四面体无定形碳层、或被金属和氢掺杂的a-C：H：Me型无定形碳层或被金属和氢掺杂的ta-C：H：Me型四面体无定形碳层，和/或其中X优选为选自[F、Cl、B、N、O、Si]的元素，和/或其中Me包含一种或多种元素周期表的第4、第5或第6族的元素，并优选包含元素Al、Mo、Cr、Ti、W、Al、Cu之一。
10.根据权利要求9的基底，其中覆盖层(3)由两个或更多个子层组成，所述子层各自包含a-C型、或a-C：X型、或ta-C：X型、或a-C：Me型、或ta-C：Me型、或a-C：H：Me型、或ta-C：H：Me型的无定形碳层，和/或其中覆盖层(3)和/或子层是包含a-C型、或a-C：X型、或ta-C：X型、或a-C：Me型、或ta-C：Me型、或a-C：H：Me型、或ta-C：H：Me型的无定形碳层的梯度层，和/或其中覆盖层(3)的两个不同的子层具有不同的sp3/sp2比，和/或其中在梯度层中sp3/sp2比随梯度层的厚度而变。
11.根据权利要求10的基底，其中覆盖层(3)和/或覆盖层(3)的子层的厚度Dd在0.05μm≤Dd≤50μm的范围内，优选在0.05μm≤Dd≤30μm的范围内，尤其在0.1μm≤Dd≤20μm的范围内，或在0.5μm≤Dd 10μm的范围内，优选在1μm≤Dd≤5μm的范围内，特别优选在大约2μm，和/或其中覆盖层(3)的硬度Hd在8GPa≤Hd≤80GPa的范围内，尤其在10GPa≤Hd≤70GPa的范围内，或在25GPa≤Hd≤60GPa的范围内，特别优选在大约50GPa。
12.根据前述权利要求任一项的基底，其中层体系(2)的总厚度Gd在0.05μm≤Gd≤100μm的范围内，优选在0.5μm≤Gd≤50μm的范围内，尤其在1μm≤Gd≤10μm的范围内，特别优选在大约4μm，和/或其中覆盖层(3)的厚度Dd与整个层体系(2)的总厚度Gd的比率在1％≤(Dd/Gd)≤1000％的范围内，优选在10％≤(Dd/Gd)≤500％的范围内，尤其在20％≤(Dd/Gd)≤200％的范围内，特别优选在40％≤(Dd/Gd)≤120％的范围内，和/或其中覆盖层(3)的硬度Hd与整个支撑层的硬度Hs的比率在(Hd/Hs)＝1∶5至(Hd/Hs)＝4∶1的范围内，优选在(Hd/Hs)＝1∶2至(Hd/Hs)＝3∶1的范围内，特别是在(Hd/Hs)＝1∶1.5至(Hd/Hs)＝2∶1的范围内。
13.根据前述权利要求任一项的基底，其中所述基底特别是经受磨损和/或摩擦的部件的组件，尤其是机动车或内燃机的组件，特别是活塞或活塞环、阀、阀盘或内燃机的另一部件、或工具，如切割工具、成形工具、切削工具或经受磨损和/或摩擦的另一工具。
14.在根据前述权利要求任一项的基底(1)上制造层体系的涂覆方法，其中涂覆方法包含PVD法、CVD法、PA-CVD法、溅射法，优选HIPMS溅射法，特别是过滤或未过滤的电弧涂覆法，或包含至少一种上述涂覆方法的组合或混合方法，和/或其中借助未过滤或过滤的电弧蒸发器在基底上沉积整个层体系(2)的涂层。
15.根据权利要求14的涂覆方法，其中在涂覆前通过使用电弧增强辉光放电AEGD技术的离子清洗的氩离子和/或氢气处理所述基底(1)以清洁基底表面和/或第一MoaNx支撑层(4)的表面和/或第二MobNy支撑层(5)的表面，其中优选另外进行离子处理，例如用Cr离子或Mo离子。
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