DE102007035118A1

DE102007035118A1 - Hartstoffschicht und Hartstoffschicht-beschichtetes Material

Info

Publication number: DE102007035118A1
Application number: DE102007035118A
Authority: DE
Inventors: Kenji Kobe Yamamoto
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2006-08-09
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2008-02-14
Anticipated expiration: 2027-07-28
Also published as: AT503976A3; DE102007035118B4; US7967275B2; AT503976A2; JP2008063654A; US20080038503A1; AT503976B1; JP4699978B2

Abstract

Eine Hartstoffschicht und ein Hartstoffschicht-beschichtetes Material mit einer besseren Verschleißfestigkeit und einem besseren Gleitvermögen (aufgrund niedrigerer Reibungskoeffizienten) als herkömmliche Oberflächenbeschichtungsschichten, wobei die Hartstoffschicht mindestens eine Bedeckungsschicht A und mindestens eine Bedeckungsschicht B, die übereinander gestapelt sind, umfasst, die beide eine Dicke von 5 bis 100 nm aufweisen. Die Bedeckungsschicht A weist eine Zusammensetzung auf, die durch die Formel M(BaCbN1-a-b) dargestellt ist, wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus W, V, Mo und Nb ausgewählt ist bzw. sind, und a und b für das Atomverhältnis von B bzw. C stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 <= a <= 0,3 ...(1A) und 0 <= b <= 0,5 ...(2A). Die Bedeckungsschicht B weist eine Zusammensetzung auf, die durch die Formel Ti1-x-yCrxAlySiz(C1-ANA) dargestellt ist, wobei x, y, z und A für das Atomverhältnis con Cr, Al, Si bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 <= 1-x-y <= 0,5 ...(1B), 0 <= x <= 0,5 ...(2B), 0,4 <= y <= 0,7 ...(3B), 0 <= z <= 0,15 ...(4B) und 0,5 <= A <= 1 ...(5B).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Technologie für eine Hartstoffschicht und ein Hartstoffschicht-beschichtetes Material.
Das Nitrieren bzw. Nitridieren ist eine übliche Praxis zur Verbesserung des Verschleißes und des Reibverschweißens („Fressens") von Formwerkzeugen und Vorrichtungen (für die Metallbearbeitung). Eine weitere Verbesserung in diesem Bereich wird durch das Ersetzen des Nitrierens durch ein Gasphasenbeschichten (wie z.B. PVD) versucht, wie es in den folgenden Patentdokumenten beschrieben ist. Das Patentdokument 1 beschreibt eine Verbesserung des Gleitvermögens durch Beschichten mit einem Mischnitrid, das mehr als ein Element, das aus Cr, Al, Ti und V ausgewählt ist, enthält. Die Patentdokumente 2 und 3 beschreiben ein Formwerkzeug mit einer guten Verschleiß- oder Reibverschweißfestigkeit, das mit einer Schicht aus Nitrid, Carbid oder Carbonitrid, die mindestens ein Element, das aus Ti, V, Al, Cr und Si ausgewählt ist, enthält, und einer optionalen zusätzlichen Schicht aus Molybdänsulfid, die etwas Ti- und/oder Cr-Sulfid enthält, beschichtet ist. Das Patentdokument 4 beschreibt eine Oberflächenbeschichtung, die aus einem harten Nitrid und darauf ausgebildetem MoS₂ besteht, für eine gute Verschleiß- und Reibverschweißfestigkeit.

Patentdokument 1: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-144376 .
Patentdokument 2: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-307128 .
Patentdokument 3: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2002-307129 .
Patentdokument 4: Japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. 2000-1768 .

Trotz dessen großer Härte und guter Verschleißfestigkeit mangelt es dem Mischnitrid (das mehr als ein Element, das aus Cr, Al, Ti und V ausgewählt ist, enthält), das in dem Patentdokument 1 beschrieben ist, an einer ausreichenden Reibverschweißfestigkeit, die für eine plastische Verarbeitung unter harten Bedingungen mit einem hohen Oberflächendruck erforderlich ist. Dies gilt auch für das Nitrid, Carbid oder Carbonitrid (das mehr als ein Element, das aus Ti, V, Al, Cr und Si ausgewählt ist, enthält), das in dem Patentdokument 2 beschrieben ist. Dem in den Patentdokumenten 3 und 4 beschriebenen Sulfid, das zur Verbesserung der Reibverschweißfestigkeit entwickelt worden ist, mangelt es an einer Langzeitbeständigkeit, da es weich ist und anfänglich ein gutes Gleitvermögen aufweist, jedoch im Laufe der Zeit leicht einem Verschleiß unterliegt.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die vorstehend genannten Probleme zu lösen. Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Hartstoffschicht und ein Hartstoffschicht-beschichtetes Material bereitzustellen, die eine bessere Verschleißfestigkeit und ein besseres Gleitvermögen (aufgrund von niedrigeren Reibungskoeffizienten) als herkömmliche Oberflächenbeschichtungsschichten aufweisen.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Hartstoffschicht, die mindestens eine Bedeckungsschicht A und mindestens eine Bedeckungsschicht B, die übereinander gestapelt sind, umfasst, die beide eine Dicke von 5 bis 100 nm und eine Zusammensetzung aufweisen, die durch die nachstehende Formel dargestellt ist. Zusammensetzung der Bedeckungsschicht A: M(B_aC_bN_1-a-b), wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus W, V, Mo und Nb ausgewählt ist bzw. sind, und a und b für das Atomverhältnis von B bzw. C stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 ≤ a ≤ 0,3 (1A) 0 ≤ b ≤ 0,5 (2A)
Zusammensetzung der Bedeckungsschicht B: Ti_1-x-yCr_xAl_ySi_z(C_1-AN_A), wobei x, y, z und A für das Atomverhältnis von Cr, Al, Si bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,5 (1B) 0 ≤ x ≤ 0,5 (2B) 0,4 ≤ y ≤ 0,7 (3B) 0 ≤ z ≤ 0,15 (4B) 0,5 ≤ A ≤ 1 (5B)
Der zweite Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine spezifische Ausführungsform der Hartstoffschicht gemäß des ersten Aspekts, bei der die Bedeckungsschicht A V als M enthält und B nicht enthält (wobei a = 0), und die Bedeckungsschicht B x, y, z und A gemäß der nachstehenden Definition durch die Gleichungen (1C) bis (5C) oder (1D) bis (5D) aufweist. 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 (1C) 0,1 ≤ x ≤ 0,3 (2C) 0,5 ≤ y ≤ 0,7 (3C) z = 0 (4C) A = 1 (5C) 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 (1D) 0,1 ≤ x ≤ 0,3 (2D) 0,5 ≤ y ≤ 0,65 (3D) 0,01 ≤ z ≤ 0,1 (4D) A = 1 (5D)
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Hartstoffschicht-beschichtetes Material, das ein Stahlsubstrat und eine darauf ausgebildete Hartstoffschicht, die in dem ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert ist, umfasst, wobei eine Bedeckungsschicht C zwischen diesen angeordnet ist, wobei die Bedeckungsschicht C dicker als 5 μm ist und eine Zusammensetzung aufweist, die durch die nachstehende Formel dargestellt ist.
Zusammensetzung der Bedeckungsschicht C: (Cr_aM_1-a)(Cr_1-yN_y), wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus Ti, Al, Nb, W, Mo und Si ausgewählt ist bzw. sind, und a und y für das Atomverhältnis von Cr bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0,2 ≤ a (1E) 0 ≤ y ≤ 1 (2E)
Die vorliegende Erfindung stellt eine Hartstoffschicht bereit, die herkömmliche Oberflächenbedeckungschichten bezüglich der Verschleißfestigkeit und des Gleitvermögens (aufgrund eines niedrigen Reibungskoeffizienten) übertreffen und somit auf Formwerkzeuge und Vorrichtungen angewandt werden können, um deren Dauerbeständigkeit zu verbessern. Darüber hinaus stellt die vorliegende Erfindung ein Hartstoffschicht-beschichtetes Material bereit, das als Material für Formwerkzeuge und Vorrichtungen mit verbesserter Dauerbeständigkeit verwendet werden kann.
Die vorliegende Erfindung beruht auf den folgenden Erkentnissen, die sich aus den intensiven Untersuchungen der vorliegenden Erfinder ergeben haben. Eine Beschichtungsschicht weist ein gutes Gleitvermögen (oder eine geringe Reibung sowie eine gute Verschleißfestigkeit) auf, wenn sie zwei Schichten umfasst, die übereinander gestapelt sind, wobei die erste Schicht aus einer Verbindung von (W, Mo, V, Nb)(BCN) ausgebildet ist, die aus einem oder mehreren Element(en), das bzw. die aus W, Mo, V und Nb ausgewählt ist bzw. sind, und aus einem oder mehreren Element(en), das bzw. die aus B, C und N ausgewählt ist bzw. sind, zusammengesetzt ist, und die zweite Schicht aus einer Verbindung von TiCrAlSi(CN) ausgebildet ist. Die Verbindung (W, Mo, V, Nb)(BCN) führt zu niedrigschmelzenden Oxiden von W, Mo, V und Nb durch die tribochemische Reaktion, die durch Reibungswärme und Oberflächendruck beim Gleiten induziert wird. Dies führt dazu, dass die erste Schicht einen niedrigen Reibungskoeffizienten aufweist. Leider verursacht die tribochemische Reaktion bei einer hohen Temperatur das schnelle Fortschreiten einer Oxidation, was zu einem übermäßigen Verschleiß führt. Dieses Problem wird durch Bedecken der ersten Schicht mit der zweiten Schicht aus TiCrAlSi(CN), die eine hervorragende Oxidationsbeständigkeit aufweist, gelöst. Die Hartstoffschicht mit einer dualen Schichtstruktur vermeidet eine schnelle Oxidation bei einer hohen Temperatur und behält einen niedrigen Reibungskoeffizienten bei.
Die Verbindung (W, Mo, V, Nb)(BCN) kann ein oder mehrere Element(e) enthalten, das bzw. die aus W, Mo, V und Nb ausgewählt ist bzw. sind. Die Auswahl hängt von der Bearbeitungstemperatur ab, da diese Elemente beim Gleiten Oxide mit verschiedenen Schmelzpunkten (nachstehend gezeigt) ergeben.
Nb₂O₅: 1460°C, WO₃: 1400°C, MoO₃: 800°C, V₂O₅: 685°C.
N ist ein essentielles Element, da es mit M (das für eine oder mehrere Spezies von W, Mo, V und Nb steht) ein hartes Nitrid bildet. Das Atomverhältnis von N sollte abhängig von dem Atomverhältnis von B und C vorzugsweise nicht weniger als 0,2, mehr bevorzugt nicht weniger als 0,5 betragen. („Atomverhältnis” wird nachstehend einfach als „Verhältnis" bezeichnet.) B vereinigt sich mit N unter Bildung von B-N-Bindungen in der Schicht, wodurch das Schmiervermögen verbessert wird, und es vereinigt sich auch teilweise mit M, so dass harte Boride gebildet werden. Daher trägt B zur Verschleißfestigkeit und Reibverschweißfestigkeit bei. Das Verhältnis von B sollte vorzugsweise nicht weniger als 0,05, mehr bevorzugt nicht weniger als 0,1 betragen. Das Verhältnis von B sollte vorzugsweise nicht weniger als 0,3, mehr bevorzugt nicht weniger als 0,2 betragen, da übermäßiges B dazu führt, dass weiche BN-Verbindungen darin dominieren.
C vereinigt sich mit M unter Bildung eines Carbidhartstoffs, wodurch es zu einer größeren Härte beiträgt. Das Verhältnis von C sollte vorzugsweise nicht weniger als 0,05 und nicht mehr als 0,5, vorzugsweise nicht mehr als 0,3 und mehr bevorzugt nicht mehr als 0,2 betragen. Übermäßiges C verbleibt frei, ohne sich mit M zu vereinigen.
Al in der TiCrAlSi(CN)-Schicht ist essentiell, da es der Schicht eine Oxidationsbeständigkeit verleiht. Cr ist ein optionales Element, das zur Verbesserung der Oxidationsbeständigkeit zugesetzt wird. Das Verhältnis von Cr sollte kleiner als 0,5 sein und vorzugsweise 0,05 bis 0,4 und mehr bevorzugt 0,2 bis 0,4 betragen, da übermäßiges Cr den Al-Gehalt relativ vermindert und die Oxidationsbeständigkeit verschlechtert. Das Verhältnis von Al sollte 0,4 bis 0,7, vorzugsweise 0,5 bis 0,65 betragen. Al in einem Verhältnis von weniger als 0,4 ist für eine gute Oxidationsbeständigkeit nicht ausreichend und Al in einem Verhältnis von mehr als 0,7 unterliegt einem Übergang zu einer weichen hexagonalen Verbindung. Das Verhältnis von Ti sollte für eine Schicht mit einer großen Härte weniger als 0,5 betragen. Übermäßiges Ti verschlechtert die Oxidationsbeständigkeit beträchtlich. Wenn Cr zugesetzt wird, sollte das Verhältnis von Ti weniger als 0,3, vorzugsweise weniger als 0,25 betragen. Das Verhältnis von Si sollte kleiner als 0,15, vorzugsweise kleiner als 0,1 sein, um die Oxidationsbeständigkeit zu verbessern. Übermäßiges Si neigt dazu, die Schichthärte zu vermindern. Die Mengen an Al und Si sollten so eingestellt werden, dass das Verhältnis von Al plus das Verhältnis von Si kleiner als 0,7 ist; ansonsten weist die resultierende Schicht eine weiche, hexagonale Kristallstruktur auf. N ist ein essentielles Element und das Verhältnis von N sollte größer als 0,5 sein. Das Verhältnis von C sollte kleiner als 0,5, vorzugsweise kleiner als 0,3 sein. Obwohl C zur Härte und zum Schmiervermögen beiträgt, verschlechtert übermäßiges C die Oxidationsbeständigkeit beträchtlich.
Die Hartstoffschicht gemäß eines ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung, die auf der Basis der vorstehend genannten Erkenntnisse gemacht worden ist, umfasst die Bedeckungsschicht A und die Bedeckungsschicht B, die übereinander gestapelt sind und beide eine Dicke von 5 bis 100 nm und eine Zusammensetzung aufweisen, die durch die nachstehende Formel dargestellt ist. Zusammensetzung der Bedeckungsschicht A: M(B_aC_bN_1-a-b), wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus W, V, Mo und Nb ausgewählt ist bzw. sind, und a und b für das Atomverhältnis von B bzw. C stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 ≤ a ≤ 0,3 (1A) 0 ≤ b ≤ 0,5 (2A)
Zusammensetzung der Bedeckungsschicht B: Ti_1-x-yCr_xAl_ySi_z(C_1-AN_A), wobei x, y, z und A für das Atomverhältnis von Cr, Al, Si bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,5 (1B) 0 ≤ x ≤ 0,5 (2B) 0,4 ≤ y ≤ 0,7 (3B) 0 ≤ z ≤ 0,15 (4B) 0,5 ≤ A ≤ 1 (5B)
Die Hartstoffschicht mit den vorstehend genannten spezifischen Zusammensetzungen ist durch eine bessere Verschleißfestigkeit und einen niedrigeren Reibungskoeffizienten (der zu einem besseren Gleitvermögen führt) als bei einer herkömmlichen Oberflächenbeschichtungsschicht gekennzeichnet und wird deshalb aufgrund ihrer verbesserten Dauerbeständigkeit als Beschichtung auf Formwerkzeugen und Vorrichtungen verwendet.
Die erfindungsgemäße Hartstoffschicht ist aus einer Bedeckungsschicht A und einer Bedeckungsschicht B zusammengesetzt, die beide eine Dicke von 5 bis 100 nm aufweisen. Bei einer Dicke von mehr als 100 nm dominiert die Bedeckungsschicht A bezüglich der Bedeckungsschicht B, wodurch verhindert wird, dass die Hartstoffschicht ihre gewünschte Leistung aufgrund des Schichtstapelns zeigt. Im Gegensatz dazu ist eine Dicke von weniger als 5 nm für die Erzeugung des Effekts der Bedeckungsschicht A nicht ausreichend. Entsprechend dominiert die Bedeckungsschicht B bei einer Dicke von mehr als 100 nm bezüglich der Bedeckungsschicht A, wodurch verhindert wird, dass die Hartstoffschicht ihre gewünschte Leistung aufgrund des Schichtstapelns zeigt. Im Gegensatz dazu ist eine Dicke von weniger als 5 nm für die Erzeugung des Effekts der Bedeckungsschicht B nicht ausreichend. Aus den vorstehend genannten Gründen sollte die Bedeckungsschicht A eine Dicke aufweisen, die kleiner als 50 nm, vorzugsweise kleiner als 20 nm ist, und die Bedeckungsschicht B sollte eine Dicke aufweisen, die kleiner als 50 nm, vorzugsweise kleiner als 20 nm ist.
Die Bedeckungsschicht A sollte ein Atomverhältnis (a) für B im Bereich von 0 ≤ a ≤ 0,3 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht A mit einem Atomverhältnis (a) von größer als 0,3 aufgrund weicher BN-Verbindungen, die darin dominieren, eine schlechte Härte und Verschleißfestigkeit aufweist. Die Bedeckungsschicht A sollte ein Atomverhältnis (b) für C im Bereich von 0 ≤ b ≤ 0,5 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht A mit einem Atomverhältnis (b) von mehr als 0,5 aufgrund von freiem C, das darin ohne Vereinigung mit M verbleibt, eine schlechte Verschleißfestigkeit aufweist.
Die Bedeckungsschicht B sollte ein Atomverhältnis (1-x-y) für Ti im Bereich von 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,5 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht B mit einem Atomverhältnis (1-x-y) von mehr als 0,5 eine schlechte Oxidationsbeständigkeit aufweist. Die Bedeckungsschicht B sollte ein Atomverhältnis (x) für Cr im Bereich von 0 ≤ x ≤ 0,5 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht B mit einem Atomverhältnis (x) von mehr als 0,5 eine schlechte Oxidationsbeständigkeit aufweist, da übermäßiges Cr die Al-Menge relativ vermindert. Die Bedeckungsschicht B sollte ein Atomverhältnis (y) für Al im Bereich von 0,4 ≤ x ≤ 0,7 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht B mit einem Atomverhältnis (y) von weniger als 0,4 eine schlechte Oxidationsbeständigkeit aufweist und eine Bedeckungsschicht B mit einem Atomverhältnis (y) von mehr als 0,7 eine schlechte Härte und Verschleißfestigkeit aufweist, da übermäßiges Al weiche hexagonale Verbindungen bildet. Die Bedeckungsschicht B sollte ein Atomverhältnis (z) für Si im Bereich von 0 ≤ z ≤ 0,15 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht B mit einem Atomverhältnis (z) von mehr als 0,15 eine schlechte Härte und Verschleißfestigkeit aufweist. Die Bedeckungsschicht B sollte ein Atomverhältnis (A) für N im Bereich von 0,5 ≤ A ≤ 1 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht B mit einem Atomverhältnis (A) von weniger als 0,5 eine schlechte Härte und Verschleißfestigkeit aufweist. Die Bedeckungsschicht B sollte ein Atomverhältnis (1-A) für C von weniger als 0,5 aufweisen. Dies ist darauf zurückzuführen, dass eine Bedeckungsschicht B mit einem Atomverhältnis (1-A) von mehr als 0,5 eine schlechte Oxidationsbeständigkeit aufweist.
Die Hartstoffschicht zeigt das am meisten bevorzugte Gleitvermögen bei einer Betriebstemperatur von etwa 600°C, wenn die Bedeckungsschicht A V als M enthält, da V Oxide mit einem niedrigeren Schmelzpunkt als die Oxide von W oder Mo bildet. Die Hartstoffschicht, die V als M enthält, weist den niedrigsten Reibungskoeffizienten und somit ein verbessertes Gleitvermögen (aufgrund des Schmiereffekts von Oxiden von V) auf, wenn sie kein B enthält (oder a = 0). Ein möglicher Grund dafür besteht darin, dass V in der Abwesenheit von B keinerlei Verbindung von V und B bildet, die thermisch instabil ist und eine niedrige Härte aufweist.
Die Hartstoffschicht weist die maximale Härte auf, wenn die Bedeckungsschicht B die nachstehend definierten Atomverhältnisse aufweist. 0,1 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 0,1 ≤ x ≤ 0,3 0,5 ≤ y ≤ 0,7 z = 0 A = 1,alternativ, 0,1 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 0,1 ≤ x ≤ 0,3 0,5 ≤ y ≤ 0,65 0,01 ≤ z ≤ 0,1 A = 1,wobei 1-x-y das Atomverhältnis von Ti darstellt, x das Atomverhältnis von Cr darstellt, y das Atomverhältnis von Al darstellt, z das Atomverhältnis von Si darstellt und A das Atomverhältnis von N darstellt. Die Hartstoffschicht zeigt insbesondere dann eine größere Härte und eine verbesserte Verschleißfestigkeit, wenn 0,1 ≤ 1-x-y.
Aus den vorstehend genannten Gründen unterscheidet sich ein zweiter Aspekt der vorliegenden Erfindung von dem ersten Aspekt darin, dass die Bedeckungsschicht A V als M und kein B enthält (oder a = 0), und die Bedeckungsschicht B den Atomverhältnissen genügt, die durch die folgenden Gleichungen (1C) bis (5C) oder (1D) bis (5D) definiert sind. Die Hartstoffschicht gemäß des zweiten Aspekts der vorliegenden Erfindung weist eine hervorragende Verschleißfestigkeit und ein hervorragendes Gleitvermögen (aufgrund eines niedrigen Reibungskoeffizienten) auf. 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 (1C) 0,1 ≤ x ≤ 0,3 (2C) 0,5 ≤ y ≤ 0,7 (3C) z = 0 (4C) A = 1 (5C) 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 (1D) 0,1 ≤ x ≤ 0,3 (2D) 0,5 ≤ y ≤ 0,65 (3D) 0,01 ≤ z ≤ 0,1 (4D) A = 1 (5D)
Die erfindungsgemäße Hartstoffschicht ist eine Laminatschicht, die aus der Bedeckungsschicht A und der Bedeckungsschicht B zusammengesetzt ist. D.h., es handelt sich um ein Verbundmaterial mit den charakteristischen Eigenschaften der zwei Bedeckungsschichten. Sie zeigt ihre herausragende Leistung aufgrund von deren synergistischem Effekt, der sich aus der Stapelung der zwei Bedeckungsschichten ergibt.
Die erfindungsgemäße Hartstoffschicht kann aus einer oder mehreren Bedeckungsschicht(en) A und einer oder mehreren Bedeckungsschicht(en) B zusammengesetzt sein, wobei die Gesamtzahl an Bedeckungsschichten A und B nicht speziell beschränkt ist. Je größer die Gesamtzahl der Schichten ist, desto ausgeprägter ist der Effekt der Schichtstapelung. Die Qualität der Hartstoffschicht variiert abhängig von der Gesamtzahl von Schichten, obwohl deren Dicke gleich bleibt. Bei einer extrem geringen Gesamtzahl von Schichten (wie z.B. zwei) ist die Hartstoffschicht als Ganzes inhomogen (bezüglich der Zusammensetzung und der Eigenschaften), da die Bedeckungsschichten A und B im Makromaßstab ungleichmäßig verteilt sind. Im Gegensatz dazu ist die Hartstoffschicht bei einer großen Anzahl von Schichten als Ganzes homogen (bezüglich der Zusammensetzung und der Eigenschaften), da die Bedeckungsschichten A und B im Makromaßstab gleichmäßig verteilt sind (als ob sie miteinander gemischt wären), obwohl sie im Mikromaßstab ungleichmäßig verteilt sind. Daher sollte die Gesamtzahl an Schichten, die übereinander gestapelt sind, vorzugsweise so groß wie möglich sein. Darüber hinaus ist das Stapeln vieler Schichten ein einfacher Weg zur Realisierung der Hartstoffschicht mit einer gewünschten Dicke. (Es ist sehr schwierig, eine gewünschte Dicke mit nur zwei Schichten zu erreichen.) Aus den vorstehend genannten Gründen sollte die Gesamtzahl der Schichten vorzugsweise größer als 10, mehr bevorzugt größer als 20 sein.
Die erfindungsgemäße Hartstoffschicht ist bezüglich ihrer Dicke (oder der Gesamtdicke der Bedeckungsschichten) nicht speziell beschränkt. Eine Dicke von weniger als 0,1 μm ist nicht ausreichend, um eine gewünschte Verschleißfestigkeit zu erzeugen. Im Gegensatz dazu ist eine Dicke von mehr als 20 μm ohne eine zusätzliche Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit für die Produktivität nachteilig (aufgrund einer langen Beschichtungszeit). Daher sollte die Dicke der Hartstoffschicht vorzugsweise kleiner als 20 μm sein.
Es gibt keine spezifische Reihenfolge des Bildens der Bedeckungsschichten A und B auf einem Basismaterial (mit oder ohne eine darunter liegende Schicht). Das Verfahren kann mit jeder dieser Schichten begonnen und beendet werden. In dem Fall, bei dem die Anzahl der Bedeckungsschichten extrem gering ist, wie z.B. 2 oder 3, sollte die Bedeckungsschicht A (die einen niedrigeren Reibungskoeffizienten aufweist als die Bedeckungsschicht B) oben sein.
Ein dritter Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Hartstoffschicht-beschichtetes Material, das ein Stahlsubstrat und eine darauf ausgebildete Hartstoffschicht der vorliegenden Erfindung umfasst, wobei eine Bedeckungsschicht C zwischen diesen angeordnet ist, wobei die Bedeckungsschicht C dicker als 5 μm ist und eine Zusammensetzung aufweist, die durch die nachstehende Formel definiert ist.
Zusammensetzung der Bedeckungsschicht C: (Cr_aM_1-a)(Cr_1-yN_y), wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus Ti, Al, Nb, W, Mo und Si ausgewählt ist bzw. sind, und a und y für das Atomverhältnis von Cr bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0,2 ≤ a (1E) 0 ≤ y ≤ 1 (2E)
Der dritte Aspekt der vorliegenden Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass Schwierigkeiten bezüglich des Reibverschweißens und der Beschädigung von Formwerkzeugen durch zusätzliches Bilden der Bedeckungsschicht C unter den vorstehend genannten Bedeckungsschichten A und B vermieden werden kann. Ein Reibverschweißen und eine Beschädigung von Formwerkzeugen findet beim Pressen eines hochfesten Stahlblechs bei einem hohen Oberflächendruck mit der Möglichkeit des Einbeziehens von Fremdmaterial statt. Solche Schwierigkeiten treten leicht bei einem Stahlsubstratmaterial mit einer geringen Härte auf. Das Hartstoffschicht-beschichtete Material gemäß des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung neigt weniger zu einem Reibverschweißen und Beschädigungen aufgrund des Einbeziehens von Fremdmaterial als das Hartstoffschicht-beschichtete Material (ohne die darunter liegende Schicht), das aus einem Stahlsubstratmaterial und den vorstehend durch den ersten oder zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung definierten Bedeckungsschichten besteht. Daher ist es für Formwerkzeuge und Vorrichtungen geeignet.
Die Bedeckungsschicht C sollte dicker sein als 5 μm, da eine Dicke von weniger als 5 μm für eine Verbesserung der Reibverschweißfestigkeit nicht ausreichend ist. Die Bedeckungsschicht C sollte Cr wegen ihrer guten Haftung an dem Stahlsubstratmaterial derart enthalten, dass 0,2 ≤ a (wobei a für das Atomverhältnis von Cr steht). Das Atomverhältnis von Cr sollte für eine bessere Haftung vorzugsweise größer als 0,5 sein.
Die Bedeckungsschicht C weist aufgrund von M (wobei es sich um mindestens ein Element handelt, das aus Ti, Al, Nb, W, Mo und Si ausgewählt ist), das dieser zugesetzt wird, eine erhöhte Härte auf. Von diesen Elementen sind Al, W, Ti und Mo bezüglich der Verbesserung der Härte besonders effektiv. Ein zusätzlicher Vorteil von W und/oder Mo, das bzw. die der Bedeckungsschicht C zugesetzt wird bzw. werden, besteht darin, dass es bzw. sie die Auflösung der Bedeckungsschichten fördert bzw. fördern, wenn es erforderlich ist, eine teilweise beschädigte Beschichtung elektrochemisch zu entfernen und ein erneutes Beschichten durchzuführen. Aus diesem Grund wird die Zugabe von W und/oder Mo empfohlen.
Für eine gute Verschleißfestigkeit sollten die Bedeckungsschichten A und B, die auf der Bedeckungsschicht C ausgebildet werden sollen, vorzugsweise dicker als 3 μm, mehr bevorzugt dicker als 5 μm (insgesamt) sein. Darüber hinaus sollte die Gesamtdicke der Bedeckungsschichten A, B und C vorzugsweise größer als 10 μm sein.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend bezüglich Beispielen und Vergleichsbeispielen, die den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung nicht beschränken sollen, detaillierter beschrieben. Jedwede Modifizierung kann durchgeführt werden, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispiel 1
Proben einer Beschichtungsschicht, die in den Tabellen 1 und 2 angegeben sind, welche die Zusammensetzung, die Anzahl von Schichten und die Dicke einer Beschichtungsschicht spezifizieren, wurden unter Verwendung einer Schichtbildungsvorrichtung, die mit einer Lichtbogenverdampfungsquelle oder einer Sputterverdampfungsquelle ausgestattet war, aus einem Target, das M (mindestens eine Spezies von W, V und Mo) und gegebenenfalls B enthält, und einem Target, das mindestens eine Spezies von Ti, Cr, Al und Si enthält, hergestellt.
Das Basismaterial für die Proben ist ein Sinterhartmetall oder SKD11 mit Spiegelglanzfinish (mit einer Härte HR C60). Das Sinterhartmetall wird zur Untersuchung der Beschichtungsschicht bezüglich der Zusammensetzung und der Härte verwendet und das SKD11 wird zur Untersuchung der Beschichtungsschicht bezüglich des Gleitvermögens bei hohen Temperaturen verwendet. Das Aufbringen der Schicht auf das Basismaterial wird in der folgenden Weise erreicht. Das Basismaterial (Substrat) wird in der Kammer der Schichtbildungsvorrichtung angeordnet. Die Kammer wird auf einen Druck von weniger als 1 × 10^–3 Pa evakuiert. Das auf etwa 400°C erhitzte Substrat wird einer Sputterreinigung mit Ar-Ionen unterzogen. Das Aufbringen der Schicht von einer Lichtbogenverdampfungsquelle wird mit einem Target (Durchmesser 100 mm) und einem Lichtbogenstrom von 150 A in einer Atmosphäre von N₂ oder N₂ + CH₄ bei einem Gesamtdruck von 4 Pa durchgeführt. Die Bedeckungsschicht B wurde als erstes auf dem Substrat ausgebildet und die Bedeckungsschicht A wurde zuletzt ausgebildet, so dass die Bedeckungsschicht B in direktem Kontakt mit dem Substrat steht und die Bedeckungsschicht A oben ist.
Die so hergestellten Proben wurden bezüglich der Zusammensetzung und der Härte untersucht. Sie wurden ferner bezüglich der Verschleißfestigkeit und des Reibungskoeffizienten durch einen Gleittest bei hohen Temperaturen untersucht.
Die Zusammensetzung wurde mittels EPMA bestimmt. Die Härte wurde unter Verwendung eines Mikro-Vickers-Härtemessgeräts bei einer Belastung von 0,25 N für 15 Sekunden gemessen. Der Gleittest bei hohen Temperaturen wurde unter den folgenden Bedingungen durchgeführt.
Bedingungen für den Gleittest bei hohen Temperaturen:

• Vorrichtung: Gleittestgerät des Flügelrad-auf-Scheibe-Typs
• Flügelrad: SKD 61-Stahl (HRC 50)
• Scheibe: SKD 11-Stahl (HRC 60) mit Beschichtungsschicht
• Gleitgeschwindigkeit: 0,1 m/s
• Belastung: 500 N
• Gleitdistanz: 500 m
• Testtemperatur: 500°C

Die Ergebnisse des Tests sind in den Tabellen 3 und 4 gezeigt. Die Tabellen 1 und 2 zeigen die Zusammensetzung als Atomverhältnis, die Anzahl der Schichten als Gesamtzahl der Bedeckungsschichten A und B und die Gesamtschichtdicke als Summe der Dicken von Schichten, welche die Hartstoffschicht bilden. (Das Gleiche gilt für die nachfolgenden Tabellen.) Aus den Tabellen 1 bis 4 ist ersichtlich, dass es zwischen dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel, wobei das Beispiel den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt, einen offensichtlichen Unterschied beim Gleitvermögen (oder Reibungskoeffizienten) und der Verschleißfestigkeit (oder dem Ausmaß des Schichtverschleißes) gibt. Proben im Beispiel 1 werden mit den Nummern 7 bis 12, 14 bis 24, 26 bis 28, 30 bis 32, 35 bis 37, 39 bis 43, 45, 46 und 48 bis 50 bezeichnet, und Proben im Vergleichsbeispiel werden mit den Nummern 1 bis 5, 6, 13, 25, 29, 33, 34, 38, 44 und 47 bezeichnet.
Beispiel 2
Proben der Beschichtungsschicht, die in der Tabelle 8 angegeben sind, welche die Zusammensetzung, die Anzahl von Schichten und die Dicke der Beschichtungsschicht spezifiziert, wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt und getestet. Die Ergebnisse des Tests sind in der Tabelle 9 gezeigt. Aus den Tabellen 8 und 9 ist ersichtlich, dass es zwischen dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel, wobei das Beispiel den ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt, einen offensichtlichen Unterschied beim Gleitvermögen (oder Reibungskoeffizienten) und der Verschleißfestigkeit (oder dem Ausmaß des Schichtverschleißes) gibt. Proben im Beispiel 2 werden mit den Nummern 2d bis 5d, 8d, 9d und 11d bezeichnet, und Proben im Vergleichsbeispiel werden mit den Nummern 1d, 6d, 7d und 10d bezeichnet. Es sollte auch beachtet werden, dass die Proben Nr. 2d bis 5d, 8d, 9d und 11d im Beispiel 2 den Proben Nr. 1 bis 5, 6, 13, 25, 29, 33, 34, 38, 44 und 47 in dem in den Tabellen 1 bis 4 gezeigten Vergleichsbeispiel überlegen sind.
Beispiel 3
Proben der Beschichtungsschicht, die in der Tabelle 5 angegeben sind, welche die Zusammensetzung, die Anzahl von Schichten und die Dicke der Beschichtungsschicht spezifiziert, wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 hergestellt und getestet. Die Ergebnisse des Tests sind in der Tabelle 6 gezeigt. Aus den Tabellen 5 und 6 ist ersichtlich, dass es zwischen dem Beispiel und dem Vergleichsbeispiel, wobei das Beispiel den zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung darstellt, einen offensichtlichen Unterschied beim Gleitvermögen (oder Reibungskoeffizienten) und der Verschleißfestigkeit (oder dem Ausmaß des Schichtverschleißes) gibt. Proben im Beispiel 3 werden mit den Nummern 7a, 8a, 12a und 15a bis 21a bezeichnet, und Proben im Vergleichsbeispiel (die nicht sowohl dem ersten als auch dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung entsprechen) werden mit den Nummern 1a bis 4a, 9a und 10a bezeichnet. Es sollte auch beachtet werden, dass die Proben Nr. 7a, 8a, 12a und 15a bis 21a im Beispiel 3 den Proben Nr. 6a, 11a, 13a und 14a in dem Vergleichsbeispiel, die dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, jedoch nicht dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung entsprechen, überlegen sind.
Beispiel 4
Proben einer Beschichtungsschicht, die aus der Bedeckungsschicht A, der Bedeckungsschicht B und der Bedeckungsschicht C (als die darunter liegende Schicht) bestand, wurden hergestellt. Als erstes wurde die Bedeckungsschicht C, welche die Zusammensetzung und Dicke aufwies, die in der Tabelle 7 angegeben sind, gebildet, und dann wurden die Bedeckungsschichten A und B, die jeweils die in der Tabelle 7 angegebene Zusammensetzung und Dicke aufwiesen, in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 darauf ausgebildet. Die Anzahl der Bedeckungsschichten A und B ist ebenfalls in der Tabelle 7 gezeigt. Die Bedeckungsschicht B wurde als erstes auf der Bedeckungsschicht C ausgebildet und die Bedeckungsschicht A wurde zuletzt ausgebildet, so dass die Bedeckungsschicht B in direktem Kontakt mit der Bedeckungsschicht C steht und die Bedeckungsschicht A oben ist.
Die so hergestellten Proben wurden in der gleichen Weise wie im Beispiel 1 bezüglich der Zusammensetzung und der Härte untersucht. Sie wurden ferner bezüglich der Reibverschweißfestigkeit und des Gleitvermögens bei hohen Temperaturen unter den folgenden Bedingungen untersucht.
Bedingungen für den Gleittest bei hohen Temperaturen:

• Vorrichtung: Gleittestgerät des Flügelrad-auf-Scheibe-Typs
• Flügelrad: SKD 61-Stahl (HRC 50)
• Scheibe: SKD 11-Stahl (HRC 60) mit Beschichtungsschicht
• Gleitgeschwindigkeit: 0,1 m/s
• Belastung: nach und nach mit einer Geschwindigkeit von 100 N/100 m von 500 N auf 1000 N erhöht, bis ein Reibverschweißen (ausgehend von einer Beschädigung) auftrat
• Testtemperatur: 500°C

Die Ergebnisse des Tests sind in der Tabelle 7 gezeigt. Alle getesteten Proben weisen die Hartstoffschicht auf, die aus den Bedeckungsschichten A und B zusammengesetzt ist und die Anforderungen des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung erfüllt. Die Hartstoffschicht weist eine Zusammensetzung, eine Dicke und eine Anzahl von Schichten auf, die allen Proben gemeinsam sind. Es sollte beachtet werden, dass der Effekt der darunter liegenden Schicht (Bedeckungsschicht C) auf die Reibverschweißfestigkeit durch einen Vergleich der Proben Nr. 3c bis 12c (bei denen die darunter liegende Schicht dicker als 6 μm ist) mit der Probe Nr. 1c (ohne die darunter liegende Schicht) offensichtlich ist. Es sollte auch beachtet werden, dass der Effekt auf die Reibverschweißfestigkeit abhängig von der Dicke variiert, wenn die Zusammensetzung gleich ist. Die Probe Nr. 2c (mit darunter liegender Schicht) weist nahezu das gleiche Niveau der Reibverschweißfestigkeit auf wie die Probe Nr. 1c (ohne darunter liegende Schicht), da die Probe Nr. 2c den Anforderungen des dritten Aspekts der vorliegenden Erfindung bezüglich der Zusammensetzung, jedoch nicht der Dicke (größer als 5 μm) genügt.

Tabelle 3

Nr.	Härte GPa	Reibungskoeffizient nach 300 m	Spezifisches Verschleißausmaß der Schicht 10^–10 mm³/Nm
6	31	0,45	11,00
7	33	0,35	6,00
8	35	0,3	5,00
9	35	0,3	4,80
10	33	0,3	5,00
11	33	0,4	7,00
12	32	0,5	7,50
13	29	0,58	12,00
14	32	0,3	5,50
15	32	0,3	6,00
16	36	0,3	4,40
17	36	0,3	6,50
18	35	0,3	7,30
19	34	0,34	5,60
20	35	0,37	4,70
21	35	0,36	4,80
22	36	0,3	5,00
23	33	0,27	4,50
24	31	0,3	8,00
25	28	0,3	15,00
4	25	0,35	15,00
5	29	0,6	10,00
1	25	0,7	20,00
2	28	0,6	15,00
3	20	0,6	12,00

Tabelle 4

Nr.	Härte GPa	Reibungskoeffizient nach 300 m	Spezifisches Verschleißausmaß der Schicht 10^–10 mm³/Nm
26	36	0,38	4,40
27	35	0,4	4,20
28	32	0,45	7,50
29	29	0,58	13,00
30	33	0,34	4,50
31	35	0,37	5,20
32	33	0,39	6,40
33	31	0,45	15,00
34	28	0,4	17,00
35	31	0,42	7,50
36	35	0,34	4,50
37	30	0,4	6,00
38	27	0,45	13,00
39	36	0,37	4,10
40	33	0,4	5,50
41	36	0,37	3,90
42	34	0,37	3,70
43	33	0,4	6,50
44	29	0,45	14,00
45	36	0,35	3,00
46	33	0,33	5,00
47	27	0,32	11,00
48	35	0,45	4,20
49	33	0,4	4,50
50	33	0,47	5,10

Tabelle 6

Nr.	Härte GPa	Reibungskoeffizient nach 300 m	Spezifisches Verschleißausmaß der Schicht 10^–10 mm³/Nm
6a	31	0,34	7,50
7a	35	0,37	5,20
8a	33	0,39	4,50
9a	31	0,45	15,00
10a	28	0,4	17,00
11a	31	0,34	5,50
12a	35	0,34	4,00
13a	30	0,4	6,00
14a	31	0,4	6,50
15a	34	0,42	4,00
16a	36	0,37	2,50
17a	36	0,37	3,50
18a	33	0,4	5,50
19a	36	0,37	2,70
20a	34	0,37	3,70
21a	33	0,4	6,50
4a	25	0,35	15,00
1a	25	0,7	20,00
2a	28	0,6	15,00
3a	20	0,6	12,00

Tabelle 9

Nr.	Härte GPa	Reibungskoeffizient nach 300 m	Spezifisches Verschleißausmaß der Schicht × 10^–10 mm³/Nm
1d	29	0,4	11
2d	36	0,4	5,3
3d	37	0,4	3
4d	35	0,4	4,3
5d	34	0,45	6,7
6d	28	0,5	12,5

7d	28	0,55	13
8d	33	0,37	5,6
9d	34	0,35	6,1
10d	29	0,51	11
11d	35	0,35	4,3

Die Proben in den Beispielen 1 bis 3 wurden so hergestellt, dass die Bedeckungsschicht B als erstes (auf dem Substrat) ausgebildet wird und die Bedeckungsschicht A zuletzt ausgebildet wird, und die Proben im Beispiel 4 wurden so hergestellt, dass die Bedeckungsschicht B als erstes (auf der Bedeckungsschicht C) ausgebildet wird und die Bedeckungsschicht A zuletzt ausgebildet wird. Die Anordnung der Bedeckungsschichten A und B kann jedoch umgekehrt oder derart verändert werden, dass sowohl die erste als auch die letzte Schicht die Bedeckungsschichten A oder die Bedeckungsschichten B sind.
Die in jedweder Weise angeordneten Bedeckungsschichten erzeugen den gleichen Effekt, wie er vorstehend beschrieben worden ist.
Die erfindungsgemäße Hartstoffschicht übertrifft eine herkömmliche Oberflächenbeschichtungsschicht bezüglich der Verschleißfestigkeit und des Gleitvermögens (aufgrund eines niedrigen Reibungskoeffizienten) und wird deshalb auf Formwerkzeuge und Vorrichtungen zur Verbesserung ihrer Dauerbeständigkeit angewandt.
Der Fachmann sollte beachten, dass abhängig von Gestaltungsanforderungen und anderen Faktoren verschiedene Modifizierungen, Kombinationen, Unterkombinationen und Veränderungen vorgenommen werden können, soweit diese innerhalb des Schutzbereichs und des Wesens der beigefügten Ansprüche oder von deren Äquivalenten liegen.

Claims

Hartstoffschicht, die mindestens eine Bedeckungsschicht A und mindestens eine Bedeckungsschicht B, die übereinander gestapelt sind, umfasst, die beide eine Dicke von 5 bis 100 nm und eine Zusammensetzung aufweisen, die durch die nachstehende Formel dargestellt ist, Zusammensetzung der Bedeckungsschicht A: M(B_aC_bN_1-a-b), wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus W, V, Mo und Nb ausgewählt ist bzw. sind, und a und b für das Atomverhältnis von B bzw. C stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 ≤ a ≤ 0,3 (1A) 0 ≤ b ≤ 0,5 (2A)Zusammensetzung der Bedeckungsschicht B: Ti_1-x-yCr_xAl_ySi_z(C_1-AN_A), wobei x, y, z und A für das Atomverhältnis von Cr, Al, Si bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,5 (1B) 0 ≤ x ≤ 0,5 (2B) 0,4 ≤ y ≤ 0,7 (3B) 0 ≤ z ≤ 0,15 (4B) 0,5 ≤ A ≤ 1 (5B)
Hartstoffschicht gemäß Anspruch 1, bei dem die Bedeckungsschicht A V als M enthält und B nicht enthält (wobei a = 0), und die Bedeckungsschicht B x, y, z und A gemäß der nachstehenden Definition durch die Gleichungen (1C) bis (5C) oder (1D) bis (5D) aufweist. 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 (1C) 0,1 ≤ x ≤ 0,3 (2C) 0,5 ≤ y ≤ 0,7 (3C) z = 0 (4C) A = 1(5C) 0 ≤ 1-x-y ≤ 0,3 (1D) 0,1 ≤ x ≤ 0,3 (2D) 0,5 ≤ y ≤ 0,65 (3D) 0,01 ≤ z ≤ 0,1 (4D) A = 1 (5D)
Hartstoffschicht-beschichtetes Material, das ein Stahlsubstrat und eine darauf ausgebildete Hartstoffschicht, die im Anspruch 1 definiert ist, umfasst, wobei eine Bedeckungsschicht C zwischen diesen angeordnet ist, wobei die Bedeckungsschicht C dicker als 5 μm ist und eine Zusammensetzung aufweist, die durch die nachstehende Formel definiert ist, Zusammensetzung der Bedeckungsschicht C: (Cr_aM_1-a)(Cr_1-yN_y), wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus Ti, Al, Nb, W, Mo und Si ausgewählt ist bzw. sind, und a und y für das Atomverhältnis von Cr bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0,2 ≤ a (1E) 0 ≤ y ≤ 1 (2E)
Hartstoffschicht-beschichtetes Material, das ein Stahlsubstrat und eine darauf ausgebildete Hartstoffschicht, die im Anspruch 2 definiert ist, umfasst, wobei eine Bedeckungsschicht C zwischen diesen angeordnet ist, wobei die Bedeckungsschicht C dicker als 5 μm ist und eine Zusammensetzung aufweist, die durch die nachstehende Formel definiert ist, Zusammensetzung der Bedeckungsschicht C: (Cr_aM_1-a)(Cr_1-yN_y), wobei M für ein oder mehrere Element(e) steht, das bzw. die aus Ti, Al, Nb, W, Mo und Si ausgewählt ist bzw. sind, und a und y für das Atomverhältnis von Cr bzw. N stehen, wie es nachstehend definiert ist. 0,2 ≤ a (1E) 0 ≤ y ≤ 1 (2E)