DE2431448B2 - PROCESS FOR COATING A SUBSTRATE WITH A NITRIDE OR CARBIDE OF TITANIUM OR ZIRCONIUM BY REACTIVE EVAPORATION - Google Patents

PROCESS FOR COATING A SUBSTRATE WITH A NITRIDE OR CARBIDE OF TITANIUM OR ZIRCONIUM BY REACTIVE EVAPORATION

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DE2431448B2 DE19742431448 DE2431448A DE2431448B2 DE 2431448 B2 DE2431448 B2 DE 2431448B2 DE 19742431448 DE19742431448 DE 19742431448 DE 2431448 A DE2431448 A DE 2431448A DE 2431448 B2 DE2431448 B2 DE 2431448B2
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Description

2525th

Der DT-OS 15 21 157 ist ein Verfahren zur Erhöhung der Festigkeit der Bindung zwischen dünnen Schichten entnehmbar, die auf Glasoberflächen aufgedampft werden und beispielsweise abwechselnd aus Titanoxid und Titannitrid bestehen, wobei beim Übergang von einer Schicht zur anderen der Wechsel der Aufdampfatmosphäre nicht abrupt, sondern allmählich durchgeführt wird. Soll z. B. mach dem Aufdampfen einer Titanoxidschicht eine Titannitridschicht erzeugt werden, so wird nach Herstellung der Titanoxidschicht der hierzu verwendeten O2-Atmosphäre in zunehmendem Maße Stickstoff zugemischt, während der Sauerstoff immer stärker entzogen wird, bis nach der Bildung einer entsprechenden Übergangsschicht eine reine Nj-Atmosphitre vorhanden ist, in der dann dte Titannitridschicht abgeschieden wird. Dadurch wird eine wesentlich bessere gegenseitige Haftung der beiden eigentlich interessierenden Schichten, nämlich der reinen Titanoxidschicht und der reinen Titannitridschicht als bei einem abrupten Atmosphärenwechsel erzielt.DT-OS 15 21 157 reveals a method for increasing the strength of the bond between thin layers that are vapor-deposited onto glass surfaces and, for example, consist alternately of titanium oxide and titanium nitride, whereby the change in vapor-deposition atmosphere is not abrupt when changing from one layer to the other, but is carried out gradually. Should z. For example, if a titanium oxide layer is produced by vapor deposition of a titanium oxide layer, then, after the titanium oxide layer has been produced, the O 2 atmosphere used for this is increasingly admixed with nitrogen, while the oxygen is increasingly withdrawn until a pure Nj- Atmosphitre is present in which the titanium nitride layer is then deposited. This results in a much better mutual adhesion of the two layers that are actually of interest, namely the pure titanium oxide layer and the pure titanium nitride layer, than in the case of an abrupt change in atmosphere.

Aus der US-PS 34 92 152 ist ein Verfahren zur reaktiven Vakuumdampfabscheidunj;; hauptsächlich von Metalloxiden auf einem Substrat bekannt, bei dem davon ausgegangen wird, daß Substanzen zur Verdampfung kommen, die hierbei zerfallen und/oder ionisiert werden. Dabei wird zwischen Dampfquelle und Substrat ein das Substrat positiv aufladendes elektrisches Feld angelegt, das dazu dienen soll, in vermehrtem Maße negativ geladene Ionen zum Substrat zu befördern, damit auch in der sich dort abscheidenden Schicht das in der Dampfphase eingestellte stöchiometrische Verhält- r.o nis der einzelnen Komponenten erhalten wird.From US-PS 34 92 152 a method for reactive Vakuumdampfabscheidunj ;; mainly from Metal oxides known on a substrate, in which it is assumed that substances for evaporation come, which disintegrate and / or are ionized in the process. This is done between the steam source and the substrate a positively charging electrical field applied to the substrate, which is intended to serve to an increased extent To convey negatively charged ions to the substrate, so that the in the stoichiometric ratio of the individual components adjusted to the vapor phase is obtained.

Weiterhin ist es aus der US-PS 35 37 891 bekannt, Dünnfilmwiderständc durch reaktives Aufdampfen von Tantel-, Niob- und Zirkoniumnitridschichten zu erzeugen, wobei es auf hohe Widerstandswerte, gute <\s Korrosionsfestigkeit, Temperaturstabilität, hohe Abriebfestigkeit und feinkörnige Strukturbeschaffenheit ankommt. Diese Eigenschaften werden im wesentlichen durch die Verwendung von Nitridverbindungen der Metalle der IV. und V. Nebengruppe des periodischen Systems der Elemente erzielt.Furthermore, it is known from US-PS 35 37 891, Dünnfilmwiderständc by reactive vapor deposition of Tantel, niobium and zirconium nitride layers to produce, with high resistance values, good <\ s Corrosion resistance, temperature stability, high Abrasion resistance and fine-grain structure are important. These properties are essential through the use of nitride compounds of the metals of the IV. and V. subgroup des periodic table of elements.

Schließlich wurde in der älteren DT-OS 23 30 545 ein Verfahren zum reaktiven Aufdampfen von Carbidfilmea, beispielsweise auch von Titan- oder Zirkoniumcarbidfilmen vorgeschlagen, bei dem in d;r Vakuumkammer der Dampf des betreffenden Metalls durch Beschüß eines Targets mit Hilfe eines von einer Elektronenschleuder emittierten Elektronenstrahls erzeugt und das für die Reaktion benötigte Kohlenwasserstoffgas durch Ventile eingeblasen wird. Um eine möglichst hohe Abscheidungsgeschwindigkeit zu erzielen, wird in dieser Druckschrift vorgeschlagen, im Reaktionsraum eine auf positivem Potential liegende Elektrode anzuordnen, die in der Lage ist, aus dem Strahl der Elektronenschleuder Elektronen abzulenken, die zu einer Anregung der miteinander zur Reaktion kommenden Atome und somit zu einem beschleunigten Ablauf dieser Reaktion beitragen.Finally, in the older DT-OS 23 30 545, a method for the reactive vapor deposition of carbide films, for example also titanium or zirconium carbide films, was proposed, in which the vapor of the metal in question in the vacuum chamber by bombarding a target with the help of an electron gun generated electron beam emitted and the hydrocarbon gas required for the reaction is blown through valves. In order to achieve the highest possible deposition rate, it is proposed in this publication to arrange a lying at positive potential electrode in the reaction chamber, which is able to deflect out of the beam of the electron spin electrons to an excitation of the coming together to react atoms and thus contribute to an accelerated course of this reaction.

Unter den beschriebenen Verfahren sind vor allen diejenigen für eine Anzahl von Anwendungsfällen von Bedeutung, die sich mit der Abscheidung von Titanbzw. Zirkoniumcarbidüberzügen auf Substraten beschäftigen, weil sich diese Überzüge durch eine besonders gute Härte auszeichnen. So ist es beispielsweise bekannt, daß die Herstellung eines Titancarbidüberzuges auf der Oberfläche von Schneidwerkzeugen oder der Abnutzung unterworfenen Teilen aus Wolframcarbid eine wesentlich längere Lebensdauer ergibt, als sie mit nichtbeschichteten Werkzeugen oder Teilen erreichbar wäre. Ein weiteres Beispiel ist das Beschichten von der Abnutzung unterworfenen Oberflächen in Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Drehkolben-Brennkraftmaschinen, die mit Überzügen hoher Härte aus Titannitrid oder Titancarbid versehen werden. Die bisher zur Überlagerung solcher Schichten verwendeten Verfahren lassen jedoch sowohl hinsichtlich der mit ihnen erzielbaren Abscheidungsraten als auch der sich schließlich ergebenden Härte des so erzeugten Überzugs erheblich zu wünschen übrig.Primarily among the methods described are those for a number of use cases of Significance associated with the deposition of titanium and Employ zirconium carbide coatings on substrates, because these coatings are characterized by a particularly good hardness. This is how it is, for example known that the production of a titanium carbide coating on the surface of cutting tools or parts made of tungsten carbide that are subject to wear result in a significantly longer service life, than would be achievable with uncoated tools or parts. Another example is coating surfaces subject to wear and tear in internal combustion engines, especially rotary piston internal combustion engines, which are provided with coatings of high hardness made of titanium nitride or titanium carbide. The so far used to overlay such layers However, the methods used leave both with regard to the deposition rates that can be achieved with them as the hardness of the coating produced in this way also leaves much to be desired.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das eingangs beschriebene Verfahren so weiterzubilden, daß mit hoher Ablagerungsgeschwindigkeit Nitrid- oder Carbidschichten von Titan oder Zirkonium mit erheblich gesteigerter Härte erzielbar sind.In contrast, the invention is based on the object of the method described above to develop that with high deposition rate nitride or carbide layers of titanium or Zirconium with considerably increased hardness can be achieved.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß an das Substrat eine negative Spannung von wenigstens 200 V gegenüber der Dampfquelle angelegt wird und der Partialdruck des an der Reaktion teilnehmenden Gases allmählich erhöht wird.To solve this problem, the invention provides that a negative voltage of at least 200 V is applied across the steam source and the partial pressure of the reaction participating gas is gradually increased.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird es möglich, auf den unterschiedlichsten Substraten Nitridoder Carbidschichten von Titan oder Zirkonium abzuscheiden, die sowohl durch ihre Härte als auch hinsichtlich ihrer Haftfestigkeit auf dem Substrat den nach den herkömmlichen Verfahren abgeschiedenen Schichten deutlich überlegen sind Dabei wird durch die allmähliche Erhöhung des Partialdrucks des an der Reaktion teilnehmenden Gases ein in der abgeschiedenen Schicht von Substrat weg zur Oberfläche der Schicht hin verlaufender Härtegradient erzeugt, der sicherstellt, daß die die oberste Oberfläche der aufgedampften Schicht bildenden, durch das crfindungsgemiiße Anlegen einer negativen Spannung extrem hart ausgebildeten Teilschichten eine den Anforderungen z. B. beim Einsatz an Werkzeugschneidkanten oder inThese measures according to the invention make it possible to use nitride or Carbide layers of titanium or zirconium are deposited, both by their hardness as well those deposited by conventional methods with regard to their adhesive strength on the substrate Layers are clearly superior. The gradual increase in the partial pressure of the Reaction participating gas in the deposited layer away from the substrate to the surface of the A hardness gradient running towards the layer is created, which ensures that the top surface of the vapor-deposited layer forming, by the cr invention Applying a negative voltage, extremely hard sub-layers meet the requirements z. B. when used on tool cutting edges or in

Drehkolbenmotoren völlig genügende Haftfestigkeit auf dem Substrat besitzen. Ohne diesen Härtegradienten wären die erfindungsgemäß erstmals erzielbaren, extrem harten Schichten weit weniger gut technisch einsetzbar, weil eine solche Schicht im Vergleich zu dem sie tragenden, erheblich weicheren Substrat z. B. ein stark unterschiedliches Ansprechen auf thermische und/oder mechanische Belastungen zeigt. Ist der oben beschriebene Härtegradient nicht vorhanden, sondern eine extrem harte Schicht unmittelbar auf ein relativ weiches Substrat aufgedampft, so können sich als Ergebnis hiervon hohe Scherkräfte an der Grenzfläche zwischen der Beschichtung und dem Substrat konzentrieren. Ist diese Grenzfläche aus irgendeinem Grund schwach, z. B. infolge schlechter Haftung oder der Anwesenheit von Störstellen oder von Fremdsubstanzen, so kann ein Bruch auftreten.Rotary piston engines have sufficient adhesive strength on the substrate. Without this hardness gradient the extremely hard layers that can be achieved according to the invention for the first time would be far less technically advanced can be used because such a layer compared to the supporting, considerably softer substrate z. B. a shows very different responses to thermal and / or mechanical loads. Is the one above hardness gradient described does not exist, but an extremely hard layer directly on a relatively If the substrate is vapor-deposited on a soft substrate, high shear forces can develop at the interface as a result concentrate between the coating and the substrate. Is this interface for some reason weak, e.g. B. as a result of poor adhesion or the presence of imperfections or foreign substances, a break can occur.

Der durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Hä'rtegradient in der Beschichtung schaltet die Gefahr für derartige Brüche weitgehend aus. Idealerweise wird die aufgedampfte Schicht so abgeschieden, 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 wird so eingestellt, daß er allmählich von der Grenzfläche n\ der äußeren Oberfläche vor sich gehl. Die Ausschaltung von Unregelmäßigkeiten der thermischen und mechanischen Eigenschaften verteilt die Scherspannungen über ein Volumen an Stelle sie an der Oberflächenebene in der Grenzfläche zu konzentrieren, wodurch das erhaltene Produkt gegen thermische und mechanische Einwirkungen wesentlich widerstandsfähiger wird.The hardness gradient in the coating achieved by the method according to the invention largely eliminates the risk of such fractures. Ideally, the vapor-deposited layer is deposited in such a way that the mechanical and thermal properties of the coating and the substrate are identical at the interface. The transition from the mechanical and thermal properties at the interface to the higher strength properties to the outer surface of the deposit is set such that it gradually from the interface n \ of the outer surface Gehl on. The elimination of irregularities in the thermal and mechanical properties distributes the shear stresses over a volume instead of concentrating them on the surface plane in the interface, making the product obtained significantly more resistant to thermal and mechanical effects.

Vorteilhafte Weiterbildungen de·; erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen 2 bis 4 niedergelegt.Advantageous further training de ·; The method according to the invention are in the subclaims 2 to 4 laid down.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einiger Ausführungsbeispiele beschrieben.The invention is described below using a few exemplary embodiments.

Dazu sei allgemein darauf hingewiesen, daß das Verfahren zum Beschichten einer großen Vielzahl von Substraten einschließlich Metallen wie Aluminium. Magnesium, Eisen und deren Legierungen imd zum Beschichten von Metallverbundstoffen wie z. B. Wolframcarbid geeignet ist. 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 bei Schneidewerkzeugen und der Abnutzung unterworfenen Teilen geeignet und vorteilhaft ist.It should be noted in general that the process for coating a wide variety of Substrates including metals such as aluminum. Magnesium, iron and their alloys imd to Coating of metal composites such as B. tungsten carbide is suitable. The applied, special Materials depend on the intended use of the product to be manufactured. For example, generated a coating of titanium nitride on a titanium carbide substrate is a very hard product to be used in Cutting tools and parts subject to wear is suitable and advantageous.

Ebenso wie das Substrat hängt auch die Art der erzeugten Ablagerung vom 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 Überzugs auf einem relativ weicheren Substrat gefordert wird.Like the substrate, the type of deposit produced depends on the end use of the product to be manufactured. Coatings or coatings deposited by the process according to the invention Coatings 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, can be said that the invention is applicable in all cases where the manufacture of 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 dem ein Dampf des abzulagernden Materials in einem Vakuum erzeugt wird. Das Erhitzen des Beschichtungsmateriali zu seiner Verdampfung kann durch Widerstandsheizung, Induktionsheizung oder durch Aufheizen durch Elektronenbeschuß erreicht werden. Ausrüstungen zur Durchführung einer Ablagerung aus der Dampfphase im Hochvakuum sind dem Fachmann bekannt und im Handel erhältlich. Der jeweilige, spezielle Aufbau der Aufdampfvorrichtung ist für das erfindungsgemäße Verfahren nicht kritisch, so daß sichThe equipment or device used to carry out the method according to the invention can be of any suitable type in which a vapor of the material to be deposited in a Vacuum is created. The heating of the coating material i its evaporation can be achieved by resistance heating, induction heating or by heating can be achieved by electron bombardment. Equipment for carrying out a deposit from the Vapor phases in a high vacuum are known to the person skilled in the art and are commercially available. The respective special construction of the vapor deposition device is not critical for the method according to the invention, so that

ίο weitere Erläuterungen hier erübrigen.ίο There is no need for further explanations here.

Das zu beschichtende oder zu überziehende Substrat wird in der Ablagerungskammer entweder durch eine geeignete Vakuumschleuse oder direkt bei atmosphärischem Druck mit anschließendem tvakuieren der Kammer angeordnet. Die Art und Weise, in welcher das Substrat gehaltert wird, hängt von der Form des Substrates und den Aufdampfbedingungen in der Kammer ab. Vorzugsweise liegt der Anfangsdruck in der Kammer in der Größenordnung von 1 Millitorr oder weniger.The substrate to be coated or coated is placed in the deposition chamber either through a suitable vacuum lock or directly at atmospheric pressure with subsequent evacuation of the chamber. The manner in which the substrate is held depends on the shape of the substrate and the evaporation conditions in the chamber. Preferably the initial pressure in the chamber is on the order of 1 millitorr or less.

An das Substrat wird eine negative elektrische Vorspannung angelegt, die typischerweise 200 Volt oder mehr beträgt und ausreicht, um eine Glimmentladung zu erzeugen. Diese elektrische Vorspannung führt auch zu einer Erwärmung des Substrats, die in den meisten Fällen zur Erhöhung der Qualität der Ablagerung wünschenswert ist.A negative electrical bias, typically 200 volts, is applied to the substrate or more and sufficient to generate a glow discharge. This electrical bias also leads to a heating of the substrate, which in most cases increases the quality of the Deposition 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 auchThe titanium or zirconium from which a nitride or carbide is to be deposited is contained within the evacuated environment evaporated. The term "titanium" used in the description includes both to understand pure titanium as well as a titanium-based alloy. The term "zirconium" in the Description includes both pure zirconium and

.15 Legierungen auf Zirkoniumbasis. Es ist bekannt, daß ein in dieser Weise verdampftes Metall in der Dampfform in die evakuierte Umgebung eintritt, und wenn Dampfteilchen das Substrat streifen, kondensieren sie sich auf dem Substrat und bilden hierdurch eine Ablagerung auf dessen Oberfläche..15 Zirconium-Based Alloys. It is known that a Metal evaporated in this way enters the evacuated environment in vapor form, and if Vapor particles brush the substrate, they condense on the substrate and thereby form a Deposits on its surface.

Um den für eine gute Haftung der extrem harten Oberflächenschicht erforderlichen Härtegradienten innerhalb der Aufdampfschicht zu erzeugen, wird die Zusammensetzung des in der evaku;erten Umgebung erzeugten Dampfes allmählich während des Ablagerungsvorgangs verändert. Dies wird dadurch erreicht, daß ein an der Reaktion teilnehmendes Gas zu dem Dampf unter allmählicher Steigerung des Dampfdrucks, z. B. von ein Mikron bis etwa 50 Mikron zugeführt wird.In order to produce the hardness gradient required for good adhesion of the extremely hard surface layer within the vapor deposition layer, the composition of the in the evaku ; erten environment generated steam changed gradually during the deposition process. This is achieved by adding a gas participating in the reaction to the steam with a gradual increase in the steam pressure, e.g. From one micron to about 50 microns.

Typischerweise ist hierzu lediglich die Zuschaltung einer Quelle in Form einer kleinen öffnung und das Zulassen eines allmählichen Aufbaus des Partialdruekes des durch die kleine Öffnung eingeströmten Gases in dem Dampf erforderlich. Das an der Reaktion teilnehmende GasTypically, this only involves connecting a source in the form of a small opening and allowing it a gradual build-up of the partial pressure of the gas which has flown in through the small opening in the steam necessary. The gas participating in the reaction

S5 wird je nachdem, ob ein Nitrid oder ein Carbid gebildet werden soll, ausgewählt, urd es kann z. B. Acetylen, Stickstoff, Methan usw. sein.S5 is formed depending on whether a nitride or a carbide is used should be selected, urd it can e.g. B. acetylene, nitrogen, methane, etc. be.

In der folgenden Tabelle I sind Meßwerte zusammengefaßt, die zeigen, wie bei jeweils konstantemThe following table I summarizes the measured values, which show how at each constant

ho Partialdruck des reaktiven Gases die Härte einer abgelagerten Schicht von der an das Substrat angelegten Vorspannung abhängt.ho partial pressure of the reactive gas the hardness of a deposited layer depends on the bias voltage applied to the substrate.

Dabei beziehen sich die Meßwerte auf Titannitridschichten, die mit unterschiedlichen Substrates spannungen einmal bei einem Partialdruck von 3 Mikron des an der Reaktion beteiligten Stickstoffs und einmal bei einem Partialdruck von 0,3 Mikron abgeschieden wurden. Dabei zeigt sich, daß. wie nichtThe measured values relate to titanium nitride layers with different substrates tensions once at a partial pressure of 3 microns of the nitrogen involved in the reaction and deposited once at a partial pressure of 0.3 microns. It shows that. how not

onders zu erwarten, bei gleichen Spannungen ein höherer Partialdruck auch zu höheren Härtegraden führt.It is also to be expected that with the same tensions, a higher partial pressure also leads to a higher degree of hardness leads.

Tabelle ITable I. Tabelle!!Tabel!!

Substrat-Vorspannung Substrate bias

Vickers-Hürtezahl
bei einem
NrPartialdruck
von 0,3 Mikron
Vickers hurdle number
at a
No partial pressure
of 0.3 microns

(kg/mnr)(kg / mnr)

Vickcrs-Hürtezahl bei einem N2-Parlialdruck von 0,3 MikronVickcrs Hurt number at an N2 parallel pressure of 0.3 microns

(kg/mm2)(kg / mm 2 )

Substrat- V'ickers-Hiirtc/ahl Vickers-Hüric/ablSubstrate V'ickers-Hiirtc / ahl Vickers-Hüric / abl

Vorspannung oei einem bei einemPre-tension on one at one

Acclylen-I'artialdruck Acetylcn-I'artwldruckAcclylen-I'artialdruck Acetylcn-I'artwldruck

von 1 Mikron von 10 Mikronfrom 1 micron by 10 micron

(V) (kg/mm5) (iig/mnr)(V) (kg / mm 5 ) (iig / mnr)

-200-200

-400-400

-800-800

-1600-1600

-2500-2500

-5000-5000

235
770
840
800
840
810
915
235
770
840
800
840
810
915

300 1120 1220 1290 1380 1250 1380300 1120 1220 1290 1380 1250 1380

Die Substrattemperatur betrug 8700C und die Ablagerungsrate war 25 ± 7,6 μπι/ηιϊη in allen Fällen.The substrate temperature was 870 0 C, and the deposition rate was 25 ± 7.6 μπι / ηιϊη in all cases.

Die Meßwerte der der Tabelle I entsprechenden Tabelle Il beziehen sich auf Titancarbidschichten, die mit unterschiedlichen Substratspannungen einmal bei einem Acetylen-Partialdruck von 1 Mikron und zum anderen bei einem Acetylen-Partialdruck von 10 Mikron abgeschieden wurden.The measured values in Table II corresponding to Table I relate to titanium carbide layers which with different substrate tensions once at an acetylene partial pressure of 1 micron and for others were deposited at an acetylene partial pressure of 10 microns.

-10-10

-30-30

-100-100

-200-200

-400-400

-800-800

-1600-1600

-2500-2500

-5000-5000

450450

360360

450450

460460

21202120

24602460

24602460

23202320

24602460

21202120

19001900

12001200

1340 17501340 1750

2460 1900 1900 22502460 1900 1900 2250

19001900

Die Substraltcmpcratur betrug 1100"C und Ablagerungsrate war bei dem Acetylendruck von Mikron 1.25 + 2 μηι/min und bei einem Acetylen-Parlialdruck von 10 Mikron gleich 12,5 ± 4 μπι/min.The substrate temperature was 1100 "C and The deposition rate was 1.25 + 2 μm / min at the acetylene pressure of microns and at an acetylene parallel pressure of 10 microns is equal to 12.5 ± 4 μm / min.

Man entnimmt beiden Tabellen, daß bei einer Steigerung der Substratvorspannung von 0 auf etwa — 200 Volt ein starkes Anwachsen der Härtezahlen zu beobachten ist. Steigert man die Substratspanniing über -200 Volt hinaus, so lassen sich hiermit keine erheblichen Verbesserungen der Härte mehr erzielen.It can be seen from both tables that when the substrate bias is increased from 0 to approximately - 200 volts a strong increase in the hardness numbers can be observed. If you increase the substrate tension -200 volts, no significant improvements in hardness can be achieved with this.

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Beschichten eines Substrates mil einem Nitrid oder Carbid von Titan oder Zirkonium ί durch reaktives Aufdampfen, dadurch gekennzeichnet, daß an das Substrat eine negative Spannung von wenigstens 200 V gegenüber der Dampfquelle angelegt wird und der Partialdruck des an der Reaktion teilnehmer den Gases allmählich erhöht wird.1. Method of coating a substrate with a nitride or carbide of titanium or zirconium ί by reactive vapor deposition, characterized in that a negative voltage of at least 200 V compared to the substrate the steam source is applied and the partial pressure of the participant in the reaction, the gas gradually is increased. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas zur Bildung der Nitridschicht Stickstoff verwendet wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the gas used to form the nitride layer Nitrogen is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Gas zur Bildung der Carbidschicht Methan oder Acetylen verwendet wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the gas used to form the carbide layer Methane or acetylene is used. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat während der Ablagerung erwärmt wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the substrate during the deposit is heated.
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