DE102015121205B4

DE102015121205B4 - Untereinander verankerte mehrschichtige Refraktärbeschichtungen

Info

Publication number: DE102015121205B4
Application number: DE102015121205.6A
Authority: DE
Inventors: Zhenyu Liu; Yixiong Liu
Original assignee: Kennametal Inc
Current assignee: Kennametal Inc
Priority date: 2014-12-08
Filing date: 2015-12-07
Publication date: 2020-06-18
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: US9650712B2; US20170226634A1; DE102015121205A1; CN105671520A; CN105671520B; US10202686B2; US20160160346A1

Abstract

Beschichteter Artikel, umfassend:ein Substrat; undeine mittels chemischer Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) abgeschiedene, am Substrat haftende Beschichtung, wobei die Beschichtung eine Refraktärschicht einschließt, die eine Vielzahl von Teilschichtengruppen umfasst, wobei eine Teilschichtengruppe eine Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und eine angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst, wobei die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Vielzahl von Knötchen umfasst, die mit der Aluminiumoxid-Teilschicht verbunden sind.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft Refraktärbeschichtungen und insbesondere Refraktärbeschichtungen, die mittels chemischer Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) auf Schneidwerkzeugen abgeschieden werden.
HINTERGRUND
Schneidwerkzeuge, unter anderem Hartmetall-Schneidwerkzeuge, werden sowohl in beschichtetem als auch im unbeschichteten Zustand zum Bearbeiten verschiedener Metalle und Legierungen verwendet. Zum Erhöhen des Verschleißwiderstands, der Leistung und Lebensdauer des Schneidwerkzeugs werden eine oder mehrere Schichten aus Refraktärmaterial auf die Schneidwerkzeugflächen aufgetragen. Beispielsweise werden TiC, TiCN, TiN und/oder Al₂O₃ auf Hartmetallsubstrate durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD) und durch physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition, PVD) aufgetragen. Obwohl Refraktärbeschichtungen bei einer Vielzahl von Anwendungen wirksam den Verschleiß unterdrücken und die Lebensdauer verlängern, haben sie auf einschichtigen oder mehrschichtigen Konstruktionen der vorgenannten Refraktärmaterialien zunehmend ihre Leistungsgrenze erreicht, wodurch die Entwicklung neuer Beschichtungsarchitekturen für Schneidwerkzeuge nötig wird.
Die WO 99/ 29 920 A1 beschreibt Schneidwerkzeuge mit einem Substrat aus gesintertem Hartmetall, Cermet, Keramik oder Schnellarbeitsstahl und einer Beschichtung, die eine laminare, mehrlagige Struktur aufweist, in der sich Schichten aus einem Metallnitrid oder Metallcarbid mit Schichten aus Aluminiumoxid abwechseln. Das Metall ist ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W, und Aluminium. Die Beschichtung kann mittels PVD oder CVD aufgetragen sein.
Aus der WO 99/ 58 738 A1 sind beschichtete Gegenstände bekannt, die eine Beschichtung aus sich abwechselnden Schichten aufweist, wobei die Schichten aus mindestens zwei verschiedenen Substanzen gebildet sind und jede direkt aneinander grenzende Schichten verschiedene Substanzen aufweisen. Die Substanzen können ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Al₂O₃, ZrO₃, Y₂O₃, AlN, cBN und Nitriden, Carbiden und Carbonitriden der Metalle der Gruppen IVa und Va. Die Beschichtung kann mittels CVD auf das Substrat aufgebracht werden
Die US 2009 / 0 214 787 A1 offenbart ein Beschichtungsverfahren, mittels dem widerstandsfähige Schutzschichten auf ein Substrat aufgebracht werden können, wobei das Substrat ein Metall oder eine Metalllegierung sein kann. Die Beschichtung wird in einem Sputter-Verfahren aufgebracht, beispielsweise mittels Magnetronsputtern oder reaktivem Sputtern, wobei neben Stickstoff ein niedrigmolekulares, reaktives Gas eingesetzt wird, welches Silizium, Kohlenstoff und Wasserstoff enthält. Die gebildeten Schutzschichten enthalten Metallverbindungen, die Metallcarbide, -silicide und/oder -carbonitride in einer amorphen Matrix enthalten können.
KURZDARSTELLUNG
Bei einem Aspekt werden hierin Artikel beschrieben, die widerstandsfähige Beschichtungen umfassen, die eine untereinander verankerte mehrschichtige Architektur nutzen. Kurz gesagt umfasst ein hierin beschriebener beschichteter Artikel ein Substrat und eine mittels CVD abgeschiedene, am Substrat haftende Beschichtung, wobei die Beschichtung eine Refraktärschicht aufweist, die eine Vielzahl von Teilschichtengruppen aufweist, wobei eine Teilschichtengruppe eine Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und eine angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst, wobei die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Vielzahl von Knötchen umfasst, die mit der Aluminiumoxid-Teilschicht verbunden sind. Bei einigen Ausführungsformen sind die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und die angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht einer Teilschichtengruppe Nanoschichten. Darüber hinaus kann die Beschichtung auch eine oder mehrere Innenschichten zwischen der Refraktärschicht und dem Substrat umfassen. Ferner kann die Beschichtung eine oder mehrere Außenschichten über der Refraktärschicht umfassen.
Diese und andere Ausführungsformen werden in der folgenden ausführlichen Beschreibung beschrieben.
Figurenliste

1 veranschaulicht ein Schneidwerkzeugsubstrat gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
2 veranschaulicht einen schematischen Querschnitt eines beschichteten Schneidwerkzeugs gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
3 ist eine mittels Rasterelektronenmikroskopie (REM) aufgenommene Querschnittsabbildung einer Refraktärschicht gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform.
4 ist eine REM-Abbildung eines Abschnitts der in 3 bereitgestellten Refraktärschicht.
5(a) ist eine REM-Abbildung einer Draufsicht einer Oberfläche einer Aluminiumoxid-Teilschicht einer Teilschichtengruppe gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform, und 5(b) ist eine REM-Abbildung einer Draufsicht einer CVD-Aluminiumoxidoberfläche gemäß dem Stand der Technik.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Hierin beschriebene Ausführungsformen werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Beispiele und deren vorherigen und folgenden Beschreibungen leichter verständlich. Hierin beschriebene Elemente, Vorrichtungen und Verfahren sind jedoch nicht auf die speziellen Ausführungsformen beschränkt, die in der ausführlichen Beschreibung und in den Beispielen vorgestellt werden.
Bei einem Aspekt werden hierin Artikel beschrieben, die widerstandsfähige Beschichtungen umfassen, die eine untereinander verankerte mehrschichtige Architektur nutzen. Artikel, die hierin beschriebene Refraktärbeschichtungen aufweisen, sind bei einigen Ausführungsformen für sehr verschleiß- und/oder abriebintensive Anwendungen wie zum Beispiel Metallzerspanungsvorgänge geeignet. Ein hierin beschriebener beschichteter Artikel umfasst ein Substrat und eine mittels CVD abgeschiedene, am Substrat haftende Beschichtung, wobei die Beschichtung eine Refraktärschicht aufweist, die eine Vielzahl von Teilschichtengruppen aufweist, wobei eine Teilschichtengruppe eine Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und eine angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst, wobei die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Vielzahl von Knötchen umfasst, die mit der Aluminiumoxid-Teilschicht verbunden sind. Bei einigen Ausführungsformen sind die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und die angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht einer Teilschichtengruppe Nanoschichten. Darüber hinaus kann die Beschichtung auch eine oder mehrere Innenschichten zwischen der Refraktärschicht und dem Substrat umfassen. Ferner kann die Beschichtung eine oder mehrere Außenschichten über der Refraktärschicht umfassen.
Nunmehr unter Bezugnahme auf bestimmte Komponenten umfassen hierin beschriebene beschichtete Artikel ein Substrat. Ein beschichteter Artikel kann ein beliebiges Substrat umfassen, das mit den Aufgaben der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Beispielsweise kann ein Substrat ein Schneidwerkzeug oder ein Werkzeug sein, das bei Verschleißanwendungen verwendet wird. Zu Schneidwerkzeugen gehören, ohne darauf beschränkt zu sein, indizierbare Schneideinsätze, Schaftfräser oder Bohrer. Indizierbare Schneideinsätze können eine beliebige gewünschte ANSI-Standardgeometrie für Fräs- oder Drehanwendungen aufweisen. Substrate hierin beschriebener beschichteter Artikel können aus Hartmetall, Carbid, Keramik, Cermet oder Stahl gebildet sein. Ein Hartmetallsubstrat umfasst bei einigen Ausführungsformen Wolframcarbid (WC). WC kann in einem Schneidwerkzeugsubstrat in einer Menge von mindestens ca. 80 Gewichtsprozent oder in einer Menge von mindestens ca. 85 Gewichtsprozent vorliegen. Darüber hinaus können metallische Bindemittel von Hartmetall Cobalt oder eine Cobaltlegierung umfassen. Beispielsweise kann Cobalt in einem Hartmetallsubstrat in einer Menge im Bereich von 1 Gewichtsprozent bis 15 Gewichtsprozent vorliegen. Bei einigen Ausführungsformen liegt Cobalt in einem Hartmetallsubstrat in einer Menge im Bereich von 5 bis 12 Gewichtsprozent oder von 6 bis 10 Gewichtsprozent vor. Ferner kann ein Hartmetallsubstrat eine bindemittelangereicherte Zone vorweisen, die an der Oberfläche des Substrats beginnt und sich von der Oberfläche des Substrats nach innen erstreckt.
Hartmetallsubstrate können außerdem einen oder mehrere Zusatzstoffe umfassen, beispielsweise eines oder mehrere der folgenden Elemente und/oder ihrer Verbindungen: Titan, Niobium, Vanadium, Tantal, Chrom, Zirconium und/oder Hafnium. Bei einigen Ausführungsformen bilden Titan, Niobium, Vanadium, Tantal, Chrom, Zirconium und/oder Hafnium mit dem WC des Substrats Mischkristallcarbide. Bei diesen Ausführungsformen kann das Substrat eines oder mehrere Mischkristallcarbide in einer Menge von 0,1-5 Gewichtsprozent umfassen. Darüber hinaus kann ein Hartmetallsubstrat Stickstoff umfassen.
Ein Schneidwerkzeugsubstrat kann eine oder mehrere Schneidkanten umfassen, die an der Verbindungsstelle zwischen einer Spanfläche und Freiflächen des Substrats ausgebildet sind. 1 veranschaulicht ein Schneideinsatzsubstrat gemäß einer hierin beschriebenen Ausführungsform. Wie in 1 veranschaulicht, weist das Substrat (10) Schneidkanten (12) auf, die an Verbindungsstellen zwischen der Substratspanfläche (14) und Freiflächen (16) ausgebildet sind. Das Substrat (10) umfasst außerdem eine Öffnung (18) zum Befestigen des Substrats (10) an einem Werkzeughalter.
Wie hierin beschrieben, weist eine am Substrat haftende Beschichtung eine mittels CVD abgeschiedene Refraktärschicht auf, die eine Vielzahl von Teilschichtengruppen aufweist, wobei eine Teilschichtengruppe eine Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und eine angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst, wobei die Teilschicht mit dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Vielzahl von Knötchen umfasst, die mit der Aluminiumoxid-Teilschicht verbunden sind. Teilschichtengruppen der Refraktärschicht können aneinander angrenzen oder durch Zwischenschicht(en) in der Refraktärschicht voneinander getrennt sein. Ferner kann eine beliebige Anzahl von Teilschichtengruppen die Refraktärschicht bilden. Beispielsweise kann eine Refraktärschicht 4 bis 100 Teilschichtengruppen umfassen.
2 veranschaulicht eine schematische Darstellung eines beschichteten Schneidwerkzeugs gemäß einer Ausführungsform, wobei die Refraktärschicht auf einer Innenschicht der Beschichtung abgeschieden ist. Das beschichtete Schneidwerkzeug (20) von 2 umfasst ein Schneidwerkzeugsubstrat (21) und eine am Substrat (21) haftende Beschichtung (22). Die Beschichtung (22) umfasst eine Refraktärschicht (23) mit einer Vielzahl von Teilschichtengruppen (24). Zur Vereinfachung der Darstellung in 2 ist die Refraktärschicht (23) aus vier Teilschichtengruppen (24) gebildet, wobei jede Teilschichtengruppe (24) eine Aluminiumoxid-Teilschicht (25) und eine Teilschicht (26) eines Metallnitrids der Gruppe IVB umfasst, wobei die Teilschicht (26) aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB Knötchen zum Verbinden mit der Aluminiumoxid-Teilschicht (25) aufweist. Abhängig von der gewünschten Dicke der Refraktärschicht (23) und/oder anderen Leistungsfaktoren kann eine beliebige Anzahl von Teilschichtengruppen (24) in der Refraktärschicht (23) genutzt werden. Eine Innenschicht (27) der Beschichtung ist zwischen der Refraktärschicht (23) und dem Schneidwerkzeugsubstrat (21) positioniert. Wie hierin nachstehend beschrieben, kann die Innenschicht (27) aus einer einzelnen Schicht oder mehreren Schichten bestehen.
Einzelne Teilschichtengruppen können entlang der Dicke der Refraktärschicht unterschiedliche Aufbauten vorweisen. Im Allgemeinen ist die aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB bestehende Teilschicht einer Teilschichtengruppe eine Nanoschicht mit einer Dicke von weniger als 100 nm. Die Teilschicht aus Metallnitrid der Gruppe IVB kann beispielsweise eine Dicke aufweisen, die aus Tabelle I ausgewählt ist. Tabelle I - Dicke der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB

≤ 100 nm

≤ 50 nm

3 nm - 100 nm

5 nm - 80 nm

10 nm - 70 nm
Von Bedeutung ist, dass die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Vielzahl von Knötchen zum Verbinden mit der angrenzenden Aluminiumoxid-Teilschicht der Teilschichtengruppe umfasst. Die Knötchen können eine allgemein kugelige Form, elliptische Form oder unregelmäßige Form aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen variiert die Form der Knötchen innerhalb einer einzelnen Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB. Darüber hinaus kann die Form der Knötchen zwischen Teilschichten aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB voneinander unabhängiger Teilschichtengruppen variieren. Knötchen einer Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB können im Allgemeinen Größen von weniger als 1 µm aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen weisen Knötchen eine Größe auf, die aus Tabelle II ausgewählt ist. Tabelle II - Größe der Knötchen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB

20 nm - 500 nm

50 nm - 500 nm

75 nm - 350 nm

100 nm - 400 nm

100 nm - 200 nm

25 nm - 300 nm
Ferner können die Knötchen über Oberflächen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB verteilt sein. Darüber hinaus können Knötchen auf einer oder beiden Seiten der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB einer Teilschichtengruppe vorliegen. Wenn die Knötchen auf beiden Seiten der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB vorliegen, können sie Verbindungen zu Aluminiumoxid-Teilschichten angrenzender Teilschichtengruppen herstellen. Knötchen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB können zum Verankern der aus mehreren Teilschichtengruppen gebildeten laminierten Struktur beitragen, was zu Leistungsverbesserungen der Refraktärschicht führt. 3 ist eine REM-Abbildung des Querschnitts, die auf zurückgestreuten Elektronen beruht und mit einer 20.000-fachen Vergrößerung von einer Refraktärschicht aufgenommen wurde, die gemäß den nachfolgend in Beispiel 1 dargelegten CVD-Parametern gebildet wurde. Die Refraktärschicht (30) ist aus einer Vielzahl von Teilschichtengruppen gebildet, wobei jede Teilschichtengruppe eine TiN-Teilschicht (weiß) und eine angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht (schwarz) umfasst. Wie durch die REM-Abbildung veranschaulicht, weisen die TiN-Teilschichten Knötchen auf, die mit den angrenzenden Aluminiumoxid-Teilschichten verbunden sind. Die Knötchen weisen in der gesamten Refraktärschicht verschiedene regelmäßige und unregelmäßige Morphologien als weiße Flecken auf. 4 stellt eine REM-Abbildung eines Abschnitts der in 3 ausführlich dargestellten Refraktärschicht bereit. Die REM-Abbildung von 4 wurde mit einer 50.000-fachen Vergrößerung aufgenommen. TiN-Knötchen sind in 4 deutlich zu erkennen und erstrecken sich über beide Oberflächen der TiN-Teilschichten, stellen einen Widerstand gegenüber der Delaminierung bereit und verbessern die Eigenschaften der Refraktärschicht bei hohen Temperaturen, die oftmals bei Zerspanungsvorgängen auftreten.
Knötchen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB können während der CVD der Nitrid-Teilschicht auf einem Wege oder durch eine Kombination von Wegen gebildet werden. Bei einigen Ausführungsformen kann beispielsweise die Strömung des Reaktionsgases des Metalls der Gruppe IVB beschleunigt werden, um beim Abscheiden ein ungleichmäßiges Wachstum der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB herbeizuführen, was zur Knötchenbildung in der Schicht führt. Ferner kann eine plötzliche Änderung der Abscheidungsumgebung von Aluminiumoxid in Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB wie beispielsweise TiN zur Kernbildung der größeren Körner aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB führen, wodurch Knötchen bereitgestellt werden. Ferner können sich Körner aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB während der Abscheidung zusammenballen und dadurch die Knötchen bilden. CVD-Abscheidungsbedingungen, die hierin nachfolgend weiter beschrieben sind, können ausgewählt sein, um einen oder mehrere Wege der Knötchenbildung zu bewirken.
Da Teilschichtengruppen unabhängig voneinander gebildet werden können, kann das Metall der Gruppe IVB bei den Teilschichtengruppen, die die Refraktärschicht bilden, gleich oder unterschiedlich sein. Bei unterschiedlichen Metallen können die Metalle der Gruppe IVB in einem beliebigen gewünschten Muster vorliegen, beispielsweise in einer abwechselnden oder regelmäßigen Verteilung entlang der Querschnittsdicke der Refraktärschicht. Alternativ können die Metalle der Gruppe IVB eine zufällige Verteilung vorweisen.
Die angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht einer Teilschichtengruppe kann ebenfalls eine Nanoschicht sein, die eine Dicke von weniger als 0,5 µm aufweist. Bei einigen Ausführungsformen kann eine Aluminiumoxid-Teilschicht eine Dicke aufweisen, die aus Tabelle III ausgewählt ist. Tabelle III - Dicke der Aluminiumoxid-Teilschicht

≤ 250 nm

≤ 100 nm

10 nm - 200 nm

5 nm - 100 nm

20 nm - 80 nm
Darüber hinaus kann eine Aluminiumoxid-Teilschicht einer Teilschichtengruppe eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 200 nm aufweisen. Bei einigen Ausführungsformen liegt die durchschnittliche Größe der Aluminiumoxidkörner im Bereich von 5 nm bis 100 nm oder von 20 nm bis 80 nm. 5(a) ist eine REM-Abbildung mit einer Draufsicht einer Aluminiumoxid-Teilschicht gemäß einer Ausführungsform, die die Morphologie und die Submikrometer- bzw. Nanogröße der Aluminiumoxidkörner veranschaulicht. Diese Submikrometergröße und Morphologie stehen in einem scharfen Gegensatz zu CVD-Aluminiumoxidkörnern gemäß dem Stand der Technik, die in der REM-Abbildung von 5(b) bereitgestellt sind. Die Dicke und die durchschnittliche Korngröße der Aluminiumoxid-Teilschicht wird durch die Zwischenabscheidung der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB gesteuert. Beispielsweise kann diese Zwischenabscheidung das Teilschichtenwachstum beenden und erneute Kernbildung bei aufeinanderfolgenden Aluminiumoxid-Teilschichten erfordern. Je nach den Abscheidungsbedingungen kann eine Aluminiumoxid-Teilschicht aus α-Aluminiumoxid, κ-Aluminiumoxid oder Mischungen davon (α/κ) bestehen. Darüber hinaus kann das Metall der Gruppe IVB bei einigen Ausführungsformen in der benachbarten Aluminiumoxid-Teilschicht vorliegen und dotierte Aluminiumoxidphasen wie beispielsweise TiAl₂O₃ und/oder ZrAl₂O₃ bilden. Wie in den hierin beschriebenen CVD-Parametern dargelegt, kann das Übergehen zwischen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und der Aluminiumoxid-Teilschicht die Einführung einer Dotiersubstanz aus einem Metall der Gruppe IVB in die Aluminiumoxid-Teilschicht ermöglichen. Dotierte Aluminiumoxidphasen können im Allgemeinen an oder in der Nähe von Grenzflächen mit Teilschichten aus Nitriden von Metallen der Gruppe IVB vorliegen.
Die Refraktärschicht, die die Vielzahl von Teilschichtengruppen umfasst, ist bei einigen Ausführungsformen direkt auf der Substratoberfläche abgeschieden. Alternativ kann eine hier beschriebene Beschichtung ferner eine oder mehrere Innenschichten zwischen der Refraktärschicht und dem Substrat umfassen. Innenschichten umfassen bei einigen Ausführungsformen ein oder mehrere metallische Elemente, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente, die aus den Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems ausgewählt sind. Bei einigen Ausführungsformen umfassen eine oder mehrere Innenschichten zwischen dem Substrat und der Refraktärschicht ein Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Oxycarbonitrid, Oxid oder Borid eines oder mehrerer metallischer Elemente, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems.
Beispielsweise sind eine oder mehrere Innenschichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanoxycarbonitrid, Titancarbid, Zirconiumnitrid, Zirconiumcarbonitrid, Hafniumnitrid und Hafniumcarbonitrid. Ferner kann eine Schicht aus Titanoxycarbonitrid als Bindeschicht für die Refraktärschicht und die Innenschichten der Beschichtung genutzt werden. Innenschicht(en) der Beschichtung können eine beliebige Dicke aufweisen, die mit den Aufgaben der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Bei einigen Ausführungsformen kann eine einzelne Innenschicht eine Dicke von mindestens 5 µm aufweisen. Alternativ kann eine Vielzahl von Innenschichten zusammen eine Dicke von mindestens 5 µm erreichen. Die CVD der Refraktärschicht direkt auf dem Substrat oder auf einer Innenschicht kann mit einer Aluminiumoxid-Teilschicht oder mit einer Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB beginnen.
Die Refraktärschicht, die die Vielzahl von Teilschichtengruppen umfasst, kann die äußerste Schicht der Beschichtung sein. Alternativ kann eine hier beschriebene Beschichtung eine oder mehrere Außenschichten über der Refraktärschicht umfassen. Außenschicht(en) können ein oder mehrere metallische Elemente umfassen ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente, die aus den Gruppen IIIA, IVA, VA und VIA des Periodensystems ausgewählt sind. Außenschicht(en) über der Refraktärschicht können ein Carbid, Nitrid, Carbonitrid, Oxycarbonitrid, Oxid oder Borid eines oder mehrerer metallischer Elemente umfassen, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems. Beispielsweise sind eine oder mehrere Außenschichten ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Titannitrid, Titancarbonitrid, Titanoxycarbonitrid, Titancarbid, Zirconiumnitrid, Zirconiumcarbonitrid, Hafniumnitrid, Hafniumcarbonitrid und Aluminiumoxid und Mischungen davon.
Außenschichten von hierin beschriebenen Beschichtungen können eine beliebige Dicke aufweisen, die mit den Aufgaben der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Eine Außenschicht einer Beschichtung kann bei einigen Ausführungsformen eine Dicke im Bereich von 0,2 µm bis 5 µm aufweisen.
Hierin beschriebene Beschichtungen können Beschichtungsnachbehandlungen unterzogen werden. Beschichtungen können beispielsweise mit verschiedenen Nass- und/oder Trockenpartikelzusammensetzungen abgestrahlt werden. Ein Abstrahlen nach dem Beschichten kann auf eine beliebige Weise erfolgen. Bei einigen Ausführungsformen umfasst das Abstrahlen nach dem Beschichten Kugelabstrahlen oder Druckabstrahlen. Das Druckabstrahlen kann auf eine Vielfalt von Arten erfolgen, einschließlich Druckluftabstrahlen, Nass-Druckluftabstrahlen, Druck-Flüssigkeitsabstrahlen, Nassabstrahlen und Dampfabstrahlen. Das Nassabstrahlen erfolgt beispielsweise unter Verwendung einer Aufschlämmung aus anorganischen und/oder keramischen Partikeln wie aus Aluminiumoxid und Wasser. Die Aluminiumoxidpartikelaufschlämmung kann mittels Druckluft auf eine Oberfläche des beschichteten Schneidwerkkörpers projiziert werden, so dass sie auf die Oberfläche der Beschichtung auftrifft. Die Aluminiumoxidpartikel können im Allgemeinen in einem Größenbereich zwischen ca. 20 µm und ca. 100 µm liegen.
Zu Abstrahlparametern gehören Druck, Auftreffwinkel, Abstand zur Oberfläche des Teils und Zeitdauer. Bei einigen Ausführungsformen kann der Auftreffwinkel in einem Bereich von ca. 10 Grad bis ca. 90 Grad liegen, d. h., die Partikel treffen auf die Beschichtungsoberfläche in einem Winkel, der in einem Bereich von ca. 10 Grad bis ca. 90 Grad liegt. Geeignete Drücke können in einem Bereich von 0,2-0,38 Megapascal (MPa) (30-55 Pfund pro Quadratzoll (psi)) in einem Abstand zur beschichteten Oberfläche von 2,5-15 Zentimetern (1-6 Zoll) liegen. Ferner kann die Zeitdauer des Abstrahlens im Allgemeinen in einem Bereich von 1-10 Sekunden oder länger liegen. Das Abstrahlen kann im Allgemeinen über dem Oberflächenbereich der Beschichtung erfolgen, oder es kann auf ausgewählten Stellen erfolgen, beispielsweise in einem Werkstückkontaktbereich des Schneidwerkzeugs. Ein Werkstückkontaktbereich kann eine gehonte Region des Schneidwerkzeugs sein.
Bei anderen Ausführungsformen wird eine Beschichtung einer Polierbehandlung nach dem Beschichten unterzogen. Das Polieren kann mit einer Paste mit einer geeigneten Diamant- oder Keramikschleifkorngröße erfolgen. Die Korngröße der Paste liegt bei einigen Ausführungsformen im Bereich von 1 µm bis 10 µm. Bei einer Ausführungsform wird zum Polieren der Beschichtung eine Diamantschleifkornpaste von 5-10 µm verwendet. Ferner kann die Schleifkornpaste auf die CVD-Beschichtung durch eine beliebige Vorrichtung, beispielsweise Bürsten, aufgetragen werden, die mit den Aufgaben der vorliegenden Erfindung nicht unvereinbar ist. Bei einer Ausführungsform wird beispielsweise ein Flachpinsel verwendet, um in einem Werkstückkontaktbereich des Schneidwerkzeugs Schleifpaste auf die CVD-Beschichtung aufzutragen.
Eine hierin beschriebene Beschichtung kann über einen Zeitraum hinweg abgestrahlt oder poliert werden, der ausreicht, um eine erwünschte Oberflächenrauheit (R_a) und/oder andere Parameter wie beispielsweise das Verringern von Zugspannung in der Beschichtung zu erzielen. Bei einigen Ausführungsformen weist eine Beschichtung, die einer Beschichtungsnachbehandlung unterzogen wurde, eine aus Tabelle IV ausgewählte Oberflächenrauheit (R_a) auf. Tabelle IV - Oberflächenrauheit (R_a) nach der Beschichtungsnachbehandlung

Oberflächenrauheit (R_a) der Beschichtung - nm

≤ 500

≤ 250

< 200

10-250

50-175

25-150
Die Oberflächenrauheit der Beschichtung kann durch optische Profilometrie unter Verwendung optischer Profilometer der Baureihe WYKO® NT, im Handel erhältlich von Veeco Instruments, Inc. mit Sitz in Plainview, New York, ermittelt werden.
Zudem entfernt eine Beschichtungsnachbehandlung bei einigen Ausführungsformen eine oder mehrere Außenschichten der Beschichtung nicht. Bei einigen Ausführungsformen trägt beispielsweise eine Beschichtungsnachbehandlung eine Außenschicht aus TiN, TiCN und/oder TiOCN nicht ab. Alternativ kann eine Beschichtungsnachbehandlung eine oder mehrere Außenschichten wie beispielsweise TiN, TiCN und/oder TiOCN entfernen oder teilweise entfernen.
Eine hierin beschriebene Beschichtung, die eine Refraktärschicht mit einer Vielzahl von Teilschichtengruppen aufweist, weist eine Nanohärte von mindestens 23 GPa auf. Bei einigen Ausführungsformen weist die Beschichtung eine Nanohärte von 23 GPa bis 35 GPa auf. Die Nanohärte der Beschichtung kann im Zustand wie abgeschiedenen vorliegen. Alternativ kann die Nanohärte einen abgestrahlten oder polierten Zustand der Beschichtung wiedergeben. Die hierin aufgeführten Nanohärtewerte der Beschichtung wurden nach ISO-Norm 14577 mittels Nano-Eindringprüfung unter Verwendung eines Vickers-Eindringkörpers und eines Fischerscope HM2000 ermittelt. Die Eindringtiefe wurde auf 0,2 µm eingestellt.
Wie hierin beschrieben, wird die auf den Teilschichtengruppen ausgebildete Refraktärschicht durch CVD abgeschieden. Die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB kann beispielsweise aus einem Gasgemisch abgeschieden werden, das H₂, N₂ und ein gasförmiges Reaktionsmittel umfasst, das das Metall der Gruppe IVB enthält. Bei einigen Ausführungsformen ist das gasförmige Reaktionsmittel Metallchlorid, beispielsweise MCl₄, wobei M ein Metall der Gruppe IVB ist.
Allgemeine CVD-Verarbeitungsparameter für eine Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB, die eine Vielzahl von Knötchen aufweist, sind in Tabelle V bereitgestellt. Tabelle V - CVD-Verarbeitungsparameter für eine Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB

Prozessschritt H₂ N₂ MCl₄ Temp. Druck Zeit

Vol.-% Vol.-% Vol.-% °C kPa (Torr) Min.

MN* Rest 12-20 0,2-2 900-1000 5-13 (40-100) 5-30

* M = Metall der Gruppe IVB
Wie oben beschrieben, kann das Gas des Metall-Reaktionsmittels der Gruppe IVB im Rahmen der Parameter von Tabelle V beschleunigt oder in anderer Weise variiert werden, um die Bildung der Knötchen zu veranlassen. Darüber hinaus können die hierin oben erörterten übrigen Wege und/oder Mechanismen zur Knötchenbildung ebenfalls einen Beitrag während der Abscheidung der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB leisten.

Die Aluminiumoxid-Teilschicht, die an die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB grenzt, kann aus einem Gasgemisch aus AlCl₃, H₂, CO₂, HCl und wahlweise H₂S abgeschieden werden. Allgemeine CVD-Verarbeitungsparameter zum Abscheiden einer Aluminiumoxid-Teilschicht sind in Tabelle VI aufgeführt. Tabelle VI - CVD-Verarbeitungsparameter für eine Aluminiumoxid-Teilschicht

Prozessschritt	H₂	AlCl₃	CO₂	CO	H₂S	HCl	Temperatur	Druck	Zeit
	Vol.-%	Vol.-%	Vol.-%	Vol.-%	Vol.-%	Vol.-%	°C	kPa (Torr)	Min.
Al₂O₃	Rest	1-5	0,5-6	-	0,05-0,6	1-5	950-1050	4-16 (30-120)	6-200

Die Refraktärschicht kann direkt auf der Substratoberfläche abgeschieden werden. Alternativ kann sich eine Vielzahl von Innenschichten der Beschichtung zwischen dem Substrat und der Refraktärschicht befinden. Allgemeine CVD-Abscheidungsparameter für verschiedene Innenschichten sind in Tabelle VII bereitgestellt. Tabelle VII - CVD-Parameter zur Abscheidung von Innenschichten

Zusammensetzung der Grundschicht	Gasgemisch	Temperatur °C	Druck kPa (Torr)	Dauer Min.
TiN	H₂, N₂, TiCl₄	800-900	6-9 (45-70)	10-90
MT-TiCN	H₂, N₂, TiCl₄, CH₃CN	750-900	7-10 (50-75)	50-400
HT-TiCN	H₂, N₂, TiCl₄, CH₄	900-1050	6-16 (45-120)	30-200
TiOCN	H₂, N₂, TiCl₄, CH₄, CO	900-1050	20-53 (150-400)	30-70

Die vorgenannten allgemeinen CVD-Parameter zur Abscheidung von Innenschichten können bei einigen Ausführungsformen auf die Abscheidung einer oder mehrerer Außenschichten über der Refraktärschicht angewendet werden.
Diese und weitere Ausführungsformen werden in den nachfolgenden nicht einschränkenden Beispielen weiter veranschaulicht.
Beispiel 1 - Beschichtete Schneidwerkzeuge

Hierin beschriebene Schneidwerkzeuge wurden hergestellt, indem Schneideinsatzsubstrate aus gesintertem Wolframcarbid (WC-Co) [ANSI-Standardgeometrie CNMG432RN] in einen Heißwand-CVD-Reaktor mit axialer Strömung platziert wurden. Die Schneideinsätze umfassten 6 Gew.-% Cobaltbindemittel, wobei die restlichen WC-Körner eine Größe von 1 bis 5 µm aufwiesen. Eine Beschichtung einschließlich einer Refraktärschicht, die eine Vielzahl von Teilschichtengruppen aufwies, wurde gemäß den Tabellen VIII und IX auf den Schneideinsätzen abgeschieden. Insbesondere waren die Refraktärschichten aus 64 Teilschichtengruppen gebildet, wobei jede Teilschichtengruppe eine TiN-Teilschicht und eine Aluminiumoxid-Teilschicht aufwies, wobei die TiN-Teilschicht Knötchen aus TiN umfasste, die eine Verbindung mit der Aluminiumoxid-Teilschicht bildeten. Jede Aluminiumoxid-Teilschicht wies eine Dicke von ca. 40-100 nm auf, und jede TiN-Teilschicht wies eine Dicke von ca. 20-40 nm auf. Die Morphologie der Refraktärschicht entsprach den REM-Querschnittsabbildungen, die in den oben erörterten 3 und 4 bereitgestellt wurden. Abscheidungen der Aluminiumoxid-Teilschichten und der TiN-Teilschichten erfolgten in abwechselnder Weise, um die Refraktärschicht zu bilden. Eine Außenschicht aus TiN wurde über der Refraktärschicht abgeschieden, um die Beschichtung abzuschließen. Tabelle VIII - CVD-Abscheidungsschritte der Beschichtung

Prozess schritt	H₂ Vol.-%	N₂ Vol.-%	TiCl₄ Vol.-%	CH₃CN Vol.-%	CH₄ Vol.-%	AlCl₃ Vol.-%	CO₂ Vol.-%	CO Vol.-%	H₂S Vol.-%	HCl Vol.-%
TiN	Rest	18,40	0,95	-	-	-	-	-	-	-
MT-TiCN	Rest	27,8	1,31	0,001	-	-	-	-	-	1,40
HT-TiCN	Rest	16,69	0,76	-	3,70	-	-	-	-	-
TiOCN	Rest	17,50	1,08	-	2,52	-	-	1,10	-	1,10
Al₂O₃*	Rest	-	-	-	-	4,84	2,42	-	0,10	3,00
MN*	Rest	18,00	0,95	-	-	-	-	-	-	-
TiN	Rest	26,00	0,80	-	-	-	-	-	-	0,72
* Abwechselnde Abscheidung zum Bilden von Teilschichtengruppen

Tabelle IX - CVD-Abscheidungsschritte

Prozessschritt	Temp. °C	Druck kPa (Torr)	Zeit Min.
TiN	850-960	6-9 (45-70)	10-90
MT-TiCN	900-940	7-10 (50-75)	50-400
HT-TiCN	900-1050	6-16 (45-120)	30-200
TiOCN	950-1050	20-53 (150-400)	30-70
Al₂O₃*	950-1050	4-16 (30-120)	6-200*
TiN*	900-1000	5-13 (40-100)	5-30*
TiN**	850-960	6-9 (45-70)	10-200
* Pro Teilschichtabscheidung
** Außenschicht

Die entstandene mehrschichtige Beschichtung wies die in Tabelle X aufgeführten Eigenschaften vor. Tabelle X - Eigenschaften der CVD-Beschichtung

Beschichtungsschichten Dicke (µm)

TiN 0,5

MT-TiCN 9,0

HT-TiCN 0,8

[Al₂O₃/TiN]₆₄ 11,2

TiN 1,5
Beispiel 2 - Beschichtungshärte
Beschichtete Schneidwerkzeuge aus Beispiel 1 wurden einer Nanohärteprüfung unterzogen. Die Nanohärte wurde nach ISO-Norm 14577 mittels Nano-Eindringprüfung unter Verwendung eines Vickers-Eindringkörpers und eines Fischerscope HM2000 ermittelt. Die Eindringtiefe wurde auf 0,2 µm eingestellt. Die Nanohärte wurde bei beschichteten Schneidwerkzeugen des Beispiels 1 im abgeschiedenen Zustand und abgestrahlten Zustand ermittelt. Das Abstrahlen nach der Beschichtung erfolgte mit einer Aluminiumoxidpartikelaufschlämmung mit drei Düsen während eines Zeitraums von 3-5 Sekunden. Die Düsen stellten Auftreffwinkel von 10, 40 und 80 Grad bereit. Das Abstrahlen entfernte die äußerste TiN-Schicht der Beschichtung. Die Nanohärte wurde ebenfalls bei Vergleichsschneideinsätzen mit identischer ANSI-Geometrie ermittelt, die eine CVD-Beschichtung gemäß Tabelle XI (Vergleichsexemplar 1) aufwiesen. Tabelle XI - CVD-Beschichtung von Vergleichsschneideinsätzen

Beschichtungsschichten Dicke (µm)

TiN 0,4

MT-TiCN 10,2

HT-TiCN 0,9

α-Al₂O₃ 8,4

TiN 1,5

Die Nanohärte wurde bei den Vergleichsschneideinsätzen im abgeschiedenen Zustand und abgestrahlten Zustand ermittelt. Die Abstrahlbedingungen bei den Vergleichsschneideinsätzen waren dieselben wie die bei den Schneideinsätzen des Beispiels 1 genutzten. Die Ergebnisse der Nanohärteprüfung sind in Tabelle XII aufgeführt. Tabelle XII - Nanohärte der CVD Beschichtung

Schneideinsatz	Nanohärte (GPa)
Beispiel 1 - wie abgeschieden	29,5
Vergleichsexemplar 1 - wie abgeschieden	26
Beispiel 1 - nass abgestrahlt	33,5
Vergleichsexemplar 1 - nass abgestrahlt	27

Beispiel 3 - Metallzerspanungsprüfung
Beschichtete Schneideinsätze des Beispiels 1 und Vergleichsbeschichtungseinsätze (1 und 2) wurden einer kontinuierlichen Drehprüfung gemäß den nachstehenden Parametern unterzogen. Vergleichsexemplar 1 zeigte die oben in Tabelle XI aufgeführte CVD-Beschichtungsarchitektur. Bei Vergleichsexemplar 2 wurde ein Hartmetallsubstrat wie bei Beispiel 1 und Vergleichsexemplar 1 genutzt und der in Tabelle XIII ausführlich aufgeführten CVD-Beschichtung unterzogen. Tabelle XIII - CVD-Beschichtung des Vergleichseinsatzes 2

Beschichtungsschichten Dicke (µm)

TiN 0,5

MT-TiCN 10,2

HT-TiCN 1,0

[Al₂O₃/TiOCN]₆₄ 10,0

TiN 1,2
Wie in Tabelle XIII aufgeführt, schloss die CVD-Beschichtung des Vergleichsexemplars 2 eine Refraktärschicht mit einer mehrschichtigen Architektur ein. Die Refraktärschicht schloss jedoch keine Teilschicht mit Knötchen ein wie durch die TiN-Teilschichten des Beispiels 1 bereitgestellt. Bei der Drehprüfung wurden zwei separate Schneideinsätze für jede Beschichtungsarchitektur des Beispiels 1, Vergleichsexemplars 1 und Vergleichsexemplars 2 geprüft, um die Wiederholung 1, Wiederholung 2 und die mittlere Zerspanungslebensdauer zu erzeugen.

Drehparameter
Werkstück: Stahl, Qualität 1045
Geschwindigkeit: 1100 sfm
Vorschubgeschwindigkeit: 0,012 ipr
Schnitttiefe: 0,2 cm (0,08 Zoll)
Freiwinkel: 5°

Die Ermittlung des Endes der Lebensdauer erfolgte durch einen oder mehrere Fehlerzustände von:

einheitlichem Verschleiß (Uniform Wear, UW) von 0,03 Zentimeter (0,012 Zoll)
maximalem Verschleiß (Maximum Wear, MW) von 0,03 Zentimeter (0,012 Zoll)
Spitzenverschleiß (Nose Wear, NW) von 0,03 Zentimeter (0,012 Zoll)
Tiefe des Schnittkerbenverschleißes (Depth of Cut Notch Wear, DOCN) von 0,03 Zentimeter (0,012 Zoll)
Hinterkantenverschleiß (Trailing Edge Wear, TW) von 0,03 Zentimeter (0,012 Zoll)

Die Ergebnisse der kontinuierlichen Drehprüfung sind in Tabelle XIV aufgeführt. Tabelle XIV - Ergebnisse der kontinuierlichen Drehprüfung

Beschichteter Schneideinsatz	Wiederholung 1, Lebensdauer (Min.)	Wiederholung 2, Lebensdauer (Min.)	Mittlere Zerspanungslebensdauer (Min.)
Beispiel 1	11,9	12,8	12,35
Vergleichsexemplar 1	11,6	11,3	11,45
Vergleichsexemplar 2	8,4	7,6	8,0

Wie in Tabelle XIV aufgeführt, ist der beschichtete Schneideinsatz von Beispiel 1, der eine hierin beschriebene, untereinander verankerte CVD-Beschichtungs-architektur aufweist, den Vergleichseinsätzen 1 und 2 überlegen.
Es wurden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung beschrieben, die die verschiedenen Aufgaben der Erfindung erfüllen. Es sollte klar sein, dass diese Ausführungsformen lediglich die Prinzipien der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.

Claims

Beschichteter Artikel, umfassend: ein Substrat; und eine mittels chemischer Gasphasenabscheidung (Chemical Vapor Deposition, CVD) abgeschiedene, am Substrat haftende Beschichtung, wobei die Beschichtung eine Refraktärschicht einschließt, die eine Vielzahl von Teilschichtengruppen umfasst, wobei eine Teilschichtengruppe eine Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und eine angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht umfasst, wobei die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Vielzahl von Knötchen umfasst, die mit der Aluminiumoxid-Teilschicht verbunden sind.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die Teilschichtengruppen in der Refraktärschicht aneinandergrenzen.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Nanoschicht ist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 3, wobei die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Dicke von 3 nm bis 100 nm aufweist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei Knötchen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB eine Größe von weniger als 1 µm aufweisen.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 5, wobei die Knötchen eine Größe von 20 nm bis 500 nm aufweisen.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxid-Teilschicht eine Nanoschicht ist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 7, wobei die Aluminiumoxid-Teilschicht eine Dicke von weniger als 0,5 µm aufweist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 7, wobei die Aluminiumoxid-Teilschicht eine Dicke von 0,005 µm bis 0,1 µm aufweist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB und die angrenzende Aluminiumoxid-Teilschicht der Teilschichtengruppe Nanoschichten sind.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die Refraktärschicht eine Dicke von 0,05 µm bis 20 µm aufweist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die Knötchen entlang der Oberflächen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB verteilt sind.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 2, wobei Knötchen der Teilschicht aus dem Nitrid eines Metalls der Gruppe IVB mit Aluminiumoxid-Teilschichten angrenzender Teilschichtengruppen verbunden sind.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die Aluminiumoxid-Teilschicht eine durchschnittliche Korngröße von weniger als 100 µm aufweist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die CVD-Beschichtung eine Nanohärte von bis zu 35 GPa aufweist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei die CVD-Beschichtung eine Nanohärte von 23 GPa bis 35 GPa aufweist.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, ferner umfassend eine oder mehrere Innenschichten zwischen der Refraktärschicht und dem Substrat, wobei eine Innenschicht ein oder mehrere Metalle umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente der Gruppen IIIA, VI, VA und VIA des Periodensystems.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, ferner umfassend eine oder mehrere Außenschichten über der Refraktärschicht, wobei eine Außenschicht ein oder mehrere Metalle umfasst, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Aluminium und metallischen Elementen der Gruppen IVB, VB und VIB des Periodensystems, und ein oder mehrere nichtmetallische Elemente der Gruppen IIIA, VI, VA und VIA des Periodensystems.
Beschichteter Artikel nach Anspruch 1, wobei das Substrat Hartmetall, Carbid, Keramik, Cermet oder Stahl ist.