DE2431448A1 - METHOD OF COATING A SUBSTRATE - Google Patents
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Description
PATENTANWÄLTEPATENT LAWYERS
MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW
Hünchen, den 1, JULI P/Lo/th - A 3025Chicken, July 1 P / Lo / th - A 3025
AIRCO, INC.AIRCO, INC.
85 Chestnut Hidge Road, Montvale, Έ.Ί. 0764-5, U.S.A.85 Chestnut Hidge Road, Montvale, Έ.Ί. 0764-5, USA
Verfahren zum Beschichten eines SubstratesProcess for coating a substrate
Die Erfindung betrifft beschichtete Substrate und insbesondere ein Verfahren zum Beschichten eines Substrates unter Bildung eines Überzuges mit hoher Härte.'The invention relates to coated substrates, and more particularly a method of coating a substrate to form a coating of high hardness. '
Die Herstellung von Überzügen mit hoher Härte auf Substraten kann hei einer großen Vielzahl von Anwendungen erforderlich sein. Beispielsweise ist es an sich bekannt, daß die Herstellung eines Titancarbidüberzuges auf der Oberfläche von Schneidwerkzeugen oder der Abnutzung unterworfenen Teilen aus Wolframcarbid eine wesentlich längere Schneid- oder Abnutzungslebensdauer ergibt, als diese mit den nicht beschichteten Werkzeugen oder Teilen erreichbar wäre. Ein weiteres Beispiel ist das Beschichten von der Abnutzung unterworfenen Oberflächen in Verbrennungskammern von Innenverbrennungsmaschinen, insbesondere bei Rotationsinnenverbrennungsmaschinen, mit Überzügen hoher Härte aus Titannitrid oder Titancarbid.The production of coatings of high hardness on substrates can be required for a wide variety of applications be. For example, it is known per se that the production of a titanium carbide coating on the surface of cutting tools or tungsten carbide parts subject to wear have a significantly longer cut or wear life results than this would be achievable with the uncoated tools or parts. Another example is this Coating of surfaces subject to wear in combustion chambers of internal combustion engines, in particular in rotary internal combustion machines, with coatings of high hardness made of titanium nitride or titanium carbide.
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Um eine solche Ablagerung herzustellen, wurden bereits zahlreiche Arbeiten auf dem Gebiet der Verfahrensweisen der physikalischen Dampfablagerung, Verfahrensweisen des Zerstäubens (Sputterns) mittels hohler Kathoden, Verfahrensweisen der chemischen Dampfablagerung und Verfahrensweisen der reaktionsfähigen, physikalischen Dampfablagerung durchgeführt. Die vorbekannten Anwendungen solcher Verfahrensweisen gaben jedoch keine so hohen Härtewerte, wie sie in zahlreichen Fällen gefordert werden. Darüber hinaus ist bei vielen Fällen der vorbekannten Ablagerungsarbeitsweisen die Ablagerungsgeschwindigkeit niedriger als dies für Techniken für einen hohen Produktionsausstoß gewünscht wird. In anderen Fällen trat bei den vorbekannten Arbeitsweisen zur Ablagerung ein mechanisches Schadhaftwerden des Überzuges bzw. der Beschichtung an der Grenzfläche mit dem Substrat auf.In order to produce such a deposit, much work has been done in the field of procedures physical vapor deposition, procedures of Sputtering by means of hollow cathodes, procedures chemical vapor deposition; and reactive physical vapor deposition practices carried out. The prior art uses of such procedures however did not give as high hardness values as are required in numerous cases. In addition, at In many instances of the prior art deposition operations, the rate of deposition is lower than that for techniques is desired for a high production output. In other cases, the previously known working methods resulted in deposits mechanical damage to the coating or the coating at the interface with the substrate.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Beschichtung eines Substrates, bei welchem eine sehr hohe Härte des Überzuges bzw. der Beschichtung erzielt wird, und wobei relativ höhere Ablagerungsraten als bei den vorbekannten Methoden erreicht werden können. Weiterhin soll bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine feste, mechanische Bindung zwischen einem Überzug mit hoher Härte und einem relativ weicheren Substrat erzielt werden.The object of the invention is to create an improved method for coating a substrate in which a very high hardness of the coating or the coating is achieved, and with relatively higher deposition rates than can be achieved with the previously known methods. Furthermore, in the method according to the invention, a solid, mechanical bond between a coating with high hardness and a relatively softer substrate can be achieved.
Die vorteilhaften Eigenschaften der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Beschichtungen ergibt sich aus der folgenden Beschreibung und der Zeichnung, in der eine Fotomikrografie mit 325-facher Vergrößerung des Querschnittes eines mit Titannitrid nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Substrates wiedergegeben ist.The advantageous properties of the coatings produced by the process according to the invention result from The following description and the drawing in which a photomicrograph with 325-fold enlargement of the cross-section of one with titanium nitride according to the method according to the invention coated substrate is reproduced.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe umfaßt ganz allgemein das Anordnen des Substrates in einer evakuierten Umgebung und das Verdampfen von Titan- oderThe inventive method for solving this problem comprises in general, the placing of the substrate in an evacuated environment and the evaporation of titanium or
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Zirkoniummetall in der evakuierten Umgebung unter Bildung eines Dampfes und die Herbeiführung der Ablagerung des Dampfes auf dem Substrat. Die Zusammensetzung des Dampfes wird durch, seine Reaktion mit einem Gas während der Ablagerung verändert, um einen Härtegradienten in der Ablagerung zu erzeugen, der vom Substrat nach, außen' gerichtet ansteigt. Um die Ablagerungsrate und die Härte zu verbessern, kann ein elektrisches Potential an das Substrat während des Ablagerungsvorganges angelegt werden, das zur Erzeugung einer Glimmentladung ausreicht.Zirconium metal in the evacuated environment, forming a vapor and causing the deposition of the Vapor on the substrate. The composition of the vapor is determined by its reaction with a gas during deposition modified to create a hardness gradient in the deposit that increases "outward" from the substrate. Around To improve the deposition rate and the hardness, an electrical potential can be applied to the substrate during the deposition process to produce a glow discharge sufficient.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Beschichtung eines Substrates mit einem Nitrid oder Carbid von Titan oder Zirkonium zeichnet sich daher dadurch aus, daß das Substrat in einer evakuierten Umgebung angeordnet wird, dass Titan oder Zirkon in der evakuierten Umgebung unter Bildung eines Dampfes verdampft werden, und daß der Dampf zur Ablagerung auf dem Substrat gebracht wird, und daß ein an einer Reaktion teilnehmendes Gas zu dem Dampf zur Veränderung der Zusammensetzung der Ablagerung unter Bildung eines Härtegradienten in der Ablagerung, der von dem Substrat nach außen gerichtet zunimmt, eingeführt wird.The method according to the invention for coating a substrate with a nitride or carbide of titanium or zirconium is therefore characterized in that the substrate is placed in an evacuated environment that is titanium or zirconium be evaporated in the evacuated environment with the formation of a vapor, and that the vapor for deposition on the Substrate is brought, and that a gas participating in a reaction to the vapor to change the composition the deposit with the formation of a hardness gradient in the deposit which increases in an outward direction from the substrate, is introduced.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform wird bei der Ablagerung an das Substrat ein elektrisches Potential angelegt.In an advantageous embodiment, an electrical potential is applied to the substrate during the deposition.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird im folgenden näher erläutert. Es sei darauf hingewiesen, daß das Verfahren zum Beschichten einer großen Vielzahl von Substraten einschließlich Netallen wie Aluminium,·Magnesium, Eisen und deren Legierungen , . und zum Beschichten von Metallverbundstoffen wie Wolframcarbid/ Die angewandten, besonderen Materialien hängen von dem Verwendungszweck des herzustellenden Produktes ab. Beispielsweise erzeugt ein Überzug aus Titannitrid auf einem Titancarbidsubstrat ein sehr hartes Produkt, das zur Verwendung beiThe method according to the invention is explained in more detail below. It should be noted that the method of coating a wide variety of substrates including metals such as aluminum, magnesium, iron and their alloys,. and for coating metal composites such as tungsten carbide / The particular materials used depend on the intended use of the product to be manufactured. For example, creates a coating of titanium nitride on a titanium carbide substrate a very tough product to use in the case of
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Schneidwerkzeugen und der Abnutzung unterworfenen Teile oder Verschleißteilen geeignet und vorteilhaft ist.Cutting tools and parts subject to wear or wear parts is suitable and advantageous.
Ebenso wie im Fall der Substrate hängt die Art der erzeugten Ablagerung von dem Endverwendungszweck des herzustellenden Produktes ab. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren abgelagerte Beschichtungen bzw. Überzüge können Titannitrid, Titancarbid, Zirkoniumnitrid oder Zirkoniumcarbid für Verschleißteile, Schneidwerkzeuge oder für Zwecke der Korrosionsbeständigkeit usw. enthalten. Ganz allgemein kann gesagt werden, daß die Erfindung in all den Fällen anwendbar ist, wo die Herstellung eines harten Überzuges oder einer harten Beschichtung auf einem relativ weicheren Substrat gefordert wird.As in the case of substrates, the type of deposit created depends on the end use of the one being made Product. Coatings or coatings deposited by the process according to the invention can be titanium nitride, titanium carbide, Zirconium nitride or zirconium carbide for wear parts, Cutting tools or for purposes of corrosion resistance etc. included. In general it can be said that the Invention is applicable in all those cases where the production of a hard coating or a hard coating on a relatively softer substrate is required.
Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendete Ausrüstung bzw. Vorrichtung kann von einem beliebigen, geeigneten Typ sein, bei welchem ein Dampf des abzulagernden Materials in einem Vakuum erzeugt wird. Das Erhitzen des Beschichtungsmaterials zu seiner Verdampfung kann durch Mittel wie Widerstandsheizung, Induktionsheizung oder vorzugsweise Aufheizen durch Elektronenbeschuß erreicht werden. Ausrüstungen zur Durchführung einer Ablagerung aus der Dampfphase im Hochvakuum sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt und im Handel erhältlich, z. B. von Airco Temescal Division von Airco, Inc., Berkeley, Kalifornien. Der besondere Aufbau der Ausrüstung bzw. Vorrichtung ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht kritisch, so daß sich weitere Erläuterungen hierzu erübrigen.The equipment or device used to carry out the method according to the invention can be used by any be suitable type in which a vapor of the material to be deposited is generated in a vacuum. Heating the Coating material for its evaporation can be by means such as resistance heating, induction heating or preferably Heating can be achieved by electron bombardment. Equipment for carrying out a vapor deposition in High vacuums are known in the art and are commercially available, e.g. B. from Airco Temescal Division of Airco, Inc., Berkeley, California. The special structure of the equipment or device is for the inventive Process not critical, so that further explanations are not necessary.
Das zu beschichtende oder zu überziehende Substrat wird in der Ablagerungskammer entweder durch eine geeignete Vakuumschleuse oder direkt bei atmosphärischem Druck mit anschließendem Evakuieren der Kammer angeordnet. Die Art und Weise, in welcher das Substrat gehalten oder getragen wird, hängt vonThe substrate to be coated or coated is in the deposition chamber either through a suitable vacuum lock or arranged directly at atmospheric pressure with subsequent evacuation of the chamber. The way in which the substrate is held or carried depends on
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der Form des Substrates und den Verdampfungs- "bzw. Aufdampfbedingungen in der Kammer ab. Vorzugsweise liegt der Anfangsdruck in der Kammer in der Größenordnung von 1 Piillitorr oder weniger.the shape of the substrate and the evaporation or vapor deposition conditions in the chamber. Preferably the initial pressure in the chamber is of the order of 1 pillitorr Or less.
Im die Ablagerungsrate, die Qualität der Ablagerung und die Härte der Ablagerung zu erhöhen, kann ein elektrisches Potential an das Substrat während der Ablagerung angelegt werden. Das elektrische Potential soll ausreichen, um eine Glimmentladung zu erzeugen. Typischerweise wird eine negative elektrische Vorspannung von 200 V oder größer die geforderte Glimmentladung ergeben. Das elektrische Vorspannen neigt ebenso zur Erwärmung des Substrates, wobei dies in den meisten Fällen zur Erhöhung der Qualität der Ablagerung wünschenswert ist.Im increasing the deposition rate, the quality of the deposit and the hardness of the deposit, an electric Potential can be applied to the substrate during deposition. The electrical potential should be sufficient to achieve a Generate glow discharge. Typically, a negative electrical bias of 200 V or greater will be required Glow discharge result. Electrical biasing also tends to heat the substrate, and in most cases it does Cases to increase the quality of the deposit is desirable.
Das Titan oder Zirkonium, von welchem ein Nitrid oder Carbid abgelagert werden soll, wird innerhalb der evakuierten Umgebung verdampft. Unter dem in der Beschreibung verwendeten Ausdruck "Titan" ist sowohl reines Titan als auch eine Legierung auf Titanbasis zu verstehen. Der Ausdruck "Zirkonium" in der Beschreibung umfaßt sowohl reines Zirkonium als auch eine Legierung auf Zirkoniumbasis. Auf dem Fachgebiet ist es bekannt, daß ein in dieser Weise verdampftes Metall in der Dampfform in die evakuierte Umgebung eintritt, und wenn Dampfteilchen hiervon das Substrat streifen, kondensieren sie sich auf dem Substrat und bilden hierdurch eine Ablagerung auf dessen Oberfläche. Die besonderen Bedingungen, unter denen dies auftritt, sind auf dem Fachgebiet an sich bekannt, so daß keine weitere Erläuterungen hierzu erforderlich sind.The titanium or zirconium from which a nitride or carbide is to be deposited is inside the evacuated environment evaporates. The term "titanium" used in the specification includes both pure titanium and an alloy to understand on a titanium basis. The term "zirconium" in the specification includes both pure zirconium and a zirconium based alloy. It is known in the art that a metal vaporized in this way is present in the vapor form enters the evacuated environment, and if Vapor particles from this graze the substrate, they condense on the substrate and thereby form a deposit on its surface. The particular conditions under which this occurs are known per se in the art, so that no further explanations are required.
Falls der auf dem Substrat abgelagerte, harte Überzug bzw. die dort abgelagerte harte Beschichtung eine wesentlich höhere Festigkeit als das Substratmaterxal besitzt, kann das entsprechende Ansprechen der Dimensionen des SubstratesIf the hard coating or coating deposited on the substrate the hard coating deposited there has a significantly higher strength than the substrate material the corresponding response of the dimensions of the substrate
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und der Bescliichtung bzw. des Überzuges auf thermische oder mechanische Kräfte wesentlich verschieden voneinander sein. Als Ergebnis hiervon können sich hohe Scherkräfte an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Substrat konzentrieren. Palis diese Grenzfläche aus irgendeinem Grunde schwach ist, z. B. infolge schlechter Haftung oder der Anwesenheit von Unregelmäßigkeiten oder von Iremdsubstanzen, kann ein Bruch auftreten.and the coating or the coating to thermal or mechanical forces can be significantly different from each other. As a result, high shear forces can build up on the Concentrate the interface between the coating and the substrate. Palis this interface from any Is basically weak, e.g. B. as a result of poor adhesion or the presence of irregularities or foreign substances, breakage can occur.
Um einen solchen Bruch zu vermeiden, wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ein Härtegradient in der Beschichtung bzw. dem Überzug gebildet. Idealerweise wird dies so durchgeführt, daß die mechanischen und thermischen Eigenschaften der Beschichtung und des Substrates an der Grenzfläche identisch sind. Der Übergang von den mechanischen und thermischen Eigenschaften an der Grenzfläche zu den höheren Festigkeitseigenschaften an der äußeren Oberfläche der Ablagerung werden so eingestellt, daß sie allmählich von der Grenzfläche zu der äußeren Oberfläche auftreten. Die Ausschaltung von Unregelmäßigkeiten der thermischen und mechanischen Eigenschaften verteilt die Scherspannungen über ein Volumen anstelle sie an der Oberflächenebene in der Grenzfläche zu konzentrieren, wodurch das erhaltene Produkt gegenüber einer zyklisch ablaufenden thermischen oder mechanischen Einwirkung widerstandsfähiger wird.In order to avoid such a break, in the case of the invention Method, a hardness gradient is formed in the coating or the coating. Ideally, this is done so that the mechanical and thermal properties of the coating and the substrate are identical at the interface are. The transition from the mechanical and thermal properties at the interface to the higher strength properties on the outer surface of the deposit are adjusted so that they gradually move from the interface to the external surface occur. Eliminating irregularities in thermal and mechanical properties distributes the shear stresses over a volume instead of concentrating them at the surface plane in the interface, whereby the product obtained versus a cyclical one thermal or mechanical impact is more resistant.
Zu diesem Zweck wird die Zusammensetzung des in der evakuierten Umgebung erzeugten Dampfes allmählich während des Ablagerungsvorganges verändert, um einen Härtegradienten in der Ablagerung auszubilden, der vom Substrat nach außen gerichtet ansteigt. Dies wird dadurch erreicht, daß ein an einer Reaktion teilnehmendes Gas zu dem Dampf unter allmählicher Steigerung des Dampfdruckes, z. B. von 1 Mikron bis etwa 50 Mikron zugeführt wird. Typischerweise ist hierzu lediglich die ZuschaltungFor this purpose, the composition of the vapor generated in the evacuated environment is gradually changed during the deposition process in order to create a hardness gradient in the deposition to form, which rises from the substrate directed outwards. This is achieved by taking part in a reaction participating gas to the steam with a gradual increase in steam pressure, e.g. From 1 micron to about 50 microns will. Typically, this is just the connection
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einer Quelle in Form einer kleinen Öffnung und das Zulassen eines allmählichen Aufbaues des Partialdruckes des durch die kleine Öffnung eingeströmten Gases in dem Dampf erforderlich. Das an der Reaktion teilnehmende Gas kann so ausgewählt werden, daß ein Nitrid oder ein Carbid gebildet wird, und es kann z. B. Acetylen, Stickstoff, Methan usw. sein. Eine Verminderung von schädlichen Spannungskonzentrationen an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Substrat wird hierdurch erreicht.a source in the form of a small opening and allowing a gradual build-up of the partial pressure of the through the small opening of the inflowed gas in the steam required. The gas participating in the reaction can be selected so that a nitride or a carbide is formed, and it can e.g. B. acetylene, nitrogen, methane, etc. be. One Reduction of harmful stress concentrations at the interface between the coating and the substrate is thereby achieved.
Im folgenden wird auf die Zeichnung Bezug genommen. Die hierin wiedergegebene Fotomikrografie mit 325-facher Vergrößerung zeigt den Querschnitt eines nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Substrates und gibt die Ergebnisse von pneumatischen Vickers-Härteuntersuchungen in kg/m quer über den Querschnitt wieder. Das Substrat ist am unteren Ende der Zeichnung bezeichnet, und fünf Abschnitte der Beschichtung sind mit den Buchstaben A, B, C, D und E in der Mikrofotografie bezeichnet. Diese Bereiche stellen unterschiedliche Partialdrucke von Stickstoff dar, die während des Verdampfungsprozesses vorhanden waren.In the following, reference is made to the drawing. The photomicrograph reproduced herein at 325X magnification shows the cross section of a according to the method according to the invention coated substrate and gives the results of pneumatic Vickers hardness tests in kg / m across the cross section again. The substrate is labeled at the bottom of the drawing, and five sections of the coating are designated with the letters A, B, C, D and E in the photomicrograph. These areas represent different partial pressures of nitrogen that was present during the evaporation process.
Der Bereich A, bei welchem kein Stickstoff eintreten gelassen wurde, besteht aus reinem Titan. Der Bereich B wurde bei einem Stickstoffpartialdruck von 3 bis 4- Mikron, der Bereich bei einem Stickstoffpartialdruck von 4- bis 6,5 Mikron, der Bereich D bei einem Stickstoffpartialdruck von 10 Mikron und der Bereich E bei einem Stickstoffpartialdruck von 12 Mikron abgelagert. Die Ablagerungsrate für alle Bereiche mit Ausnahme des Bereiches E betrug 20 ία/min (0,0008 inch per minute), für den Bereich E betrug die Rate 7,6yu/min (0,0003 inch per minute).The area A, in which no nitrogen was allowed to enter, consists of pure titanium. Area B was at a nitrogen partial pressure of 3 to 4 microns, the range at a nitrogen partial pressure of 4 to 6.5 microns, the Area D at a partial pressure of nitrogen of 10 microns and area E at a partial pressure of nitrogen of 12 microns deposited. The deposition rate for all areas except area E was 20 ία / min (0.0008 inch per minute) for area E, the rate was 7.6 yu / min (0.0003 inch per minute).
Das Verdampfen erfolgte von einem Barren aus reinem Titan mittels eines Elektronenstrahls von 25 k^/bei einem Druck vonThe evaporation occurred from an ingot of pure titanium by means of an electron beam of 25 k ^ / at a pressure of
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— ο —- ο -
0,01 Mikron in der Vakuumkammer zu Beginn. Die Temperatur des Substrates betrug 871 0C (1600 0IO. Der Druck des Stickstoffs wurde bis auf den Maximalwert von 12 Mikron in einer Zeitspanne von 40 Minuten erhöht und dann im Bereich E konstant gehalten. Wie .sich aus der Zeichnung ergibt, hat das an der Substratoberfläche im Bereich A abgelagerte, reine Titan relativ geringe Härtewerte, und die Vickers-Härtewerte steigen wesentlich in den Bereichen B bis D an. Schließlich liegt an der äußeren Oberfläche der maximalen Vickers-Härte-0.01 microns in the vacuum chamber at the beginning. The temperature of the substrate was 871 0 C (1600 0 IO. The pressure of nitrogen was increased to the maximum value of 12 microns over a period of 40 minutes and then kept constant in the range E. As .sich apparent from the drawing, which has Pure titanium deposited on the substrate surface in area A, relatively low hardness values, and the Vickers hardness values increase significantly in areas B to D. Finally, on the outer surface of the maximum Vickers hardness
wert von 24^0 kg/mm bei einer Belastung von 100 g vor. Hieraus ist ersichtlich, daß die Oberflächenhärte wesentlich durch Ablagerung von Titannitrid nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhöht wird.value of 24 ^ 0 kg / mm with a load of 100 g. It can be seen from this that the surface hardness is essentially due to the deposition of titanium nitride according to the invention Procedure is increased.
In der folgenden Tabelle ist die Titannitridhärte als Funktion der elektrischen Vorspannung am Substrat und des Stickstoffdruckes angegeben. Wie sich hieraus ergibt, ist die allgemeine Neigung in dem aufgeführten Bereich zur Erhöhung der Härte als Punktion des Gasdruckes und als Funktion einer negativen Vorspannung vorhanden.The following table shows the titanium nitride hardness as a function of the electrical bias on the substrate and the nitrogen pressure specified. As can be seen from this, the general tendency in the listed range is to increase the hardness available as a puncture of the gas pressure and as a function of a negative bias.
Titannitridhärte als Funktion der Vorspannung Titanium nitride hardness as a function of preload
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Vickers-Härtezahl Substrat-Vorspannung N ,-,-Druck (kg/mm^) (V) ^(Mikron)Vickers hardness number Substrate preload N, -, - pressure (kg / mm ^) (V) ^ (micron)
800 - 800 0,3800 - 800 0.3
840 -1600 0,3840 -1600 0.3
810 -2500 0,3810-2500 0.3
915 -5000 0,3915 -5000 0.3
Die Substrattemperatur betrug 871 0C (1600 0S1), und die Ablagerungsrate betrug 25 - 7,6>u/min (1 - 0,3 mils per minute) in allen Fällen.The substrate temperature was 871 0 C (1600 0 S 1), and the deposition rate was 25 to 7.6> u / min (1 to 0.3 mils per minute) in all cases.
Andere Materialien auf Titanbasis, welche mit Erfolg beschichtet wurden, umfassen Ti-3A1-2,5V auf Aluminiumsubstraten unter Stickstoffzufuhr unter Bildung von Titannitrid. Dasselbe Material wurde unter Verwendung von durch eine kleine öffnung einströmendem Methan oder Acetylen unter Bildung von Titancarbid in jedem Fall beschichtet.Other titanium-based materials that have been successfully coated include Ti-3A1-2.5V on aluminum substrates below Supply of nitrogen with the formation of titanium nitride. The same material was made using through a small opening Inflowing methane or acetylene with the formation of titanium carbide coated in each case.
Zirkonium wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls abgelagert, und es wurden ähnliche Ergebnisse erreicht. Die Härtewerte von Zirkoniumnitrid, welche durch Verdampfen von Zirkonium unter Zufuhr von Np durch eine kleine Öffnung abgelagert wurde, waren wie folgt:Zirconium was also deposited using the method of the present invention and similar results were obtained. the Hardness values of zirconium nitride, which are deposited by vaporizing zirconium with supply of Np through a small opening were as follows:
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Wie sich hieraus ergibt, liegt in dem gezeigten Bereich die allgemeine Neigung für zunehmende Härte mit zunehmendem Stickstoffpartialdruck vor. Zirkoniumcarbid kann in ähnlicher Weise hergestellt werden.As can be seen from this, the general tendency for increasing hardness with increasing hardness lies in the area shown Nitrogen partial pressure. Zirconium carbide can be used in a similar way Way to be made.
Wie aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, liefert die Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Beschichtung eines Substrates, bei welchem eine sehr hohe Härte der Beschichtung bzw. des Überzuges erreicht wird. Relativ hohe Ablagerungsraten können ebenfalls im Vergleich zu vielen vorbekannten Methoden erreicht werden. Weiterhin wird eine sehr feste, mechanische Bindung zwischen dem Überzug mit hoher Härte und dem relativ weicheren Substrat erreicht.As can be seen from the foregoing description, the invention provides an improved method of coating a substrate in which a very high hardness of the coating or the coating is achieved. Relatively high Deposition rates can also be achieved compared to many prior art methods. Furthermore, a very strong, mechanical bond between the coating with high hardness and the relatively softer substrate is achieved.
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