DK3262207T3 - Højtydende belægning til koldmetalformgivning af højstyrkestål - Google Patents

Claims (15)

1. Belægning pålagt på en substratoverflade af et metalformgivningsværktøj eller metalformgivningselement til koldformgivning af højstyrkestål, idet belægningen omfatter et nedre lag (20) omfattende CrN og et øvre lag (30) omfattende TiCN, hvor det nedre lag (20) er pålagt tættere på substratet (1) end det øvre lag (30), kendetegnet ved, at: • det nedre lag (20) er fremstillet af oxygenberiget chromnitrid udvisende en kubisk struktur med foretrukket (200) orientering, • det øvre lag (30) er fremstillet af hydrogenberiget titaniumcarbonitrid.

2. Belægning ifølge krav 1, kendetegnet ved, at - det nedre lag (20) har en kemisk sammensætning svarende til formlen CrNyOx, i hvilken 0,20 < x < 0,45, og 0,55 < y < 0,8, hvor x og y er andelene af oxygen og nitrogen i atomprocent, hvis summen af indholdet af de ikke-metalliske belægningsbestanddele N og O i atomprocent regnes for at være 100 atomprocent og følgelig x+y=1, og/eller det nedre lag (20) har en kemisk sammensætning svarende til formlen CrNyOx, i hvilken 0,20 < x < 0,45, og 0,55 < y < 0,8, foretrukket 0,25 < x < 0,40, og 0,60 < y < 0,75, hvor x og y er andelene af oxygen og nitrogen i atomprocent, hvis summen af indholdet af de ikke-metalliske belægningsbestanddele N og O i atomprocent regnes for at være 100 atomprocent og følgelig x+y = 1.

3. Belægning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at den kemiske sammensætning af det øvre lag (30) er i overensstemmelse med formlen TiCpNqHz, i hvilken 0,6 < p+q < 0,8, 0,33 < p/q < 4 og 0,2 < z < 0,4, hvor p, q og z henviser til de ikke-metalliske belægningsbestanddele, og summen herafsættes til 100 % i forhold til metalbestanddelen titanium.

4. Belægning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav 1 til 3, kendetegnet ved, at det øvre lag (30) udviser en variation af den kemiske sammensætning over lagtykkelsen, hvor nitrogenindholdet falder, og carbonindholdet stiger i retning mod den ydre overflade af det øvre lag (30).

5. Belægning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav 1 til 4, kendetegnet ved, at der er tilvejebragt et mellemlag mellem det nedre lag (20) og det øvre lag (30), idet mellemlaget er et flerlagssystem omfattende et første mellemlag (41) tilvejebragt som CrN-lag på det nedre lag (20), et andet mellemlag (42) tilvejebragt som et TiCrN-lag på det første mellemlag (41), og et tredje mellemlag (43) tilvejebragt som et TiCrCN-lag på det andet mellemlag (42).

6. Belægning ifølge krav 5, kendetegnet ved, at det andet mellemlag (42) er udformet som et flerlagssystem omfattende TiN- og CrN-nanolag pålagt skiftevis, og/eller det tredje mellemlag (43) er udformet som et flerlagssystem omfattende TiCN- og CrCN-nanolag pålagt skiftevis.

7. Belægning ifølge et af de foregående krav 5 eller 6, kendetegnet ved, at det tredje mellemlag (43) indeholder hydrogen.

8. Belægning ifølge et af de foregående krav 5 til 7, kendetegnet ved, at carbonindholdet gradvist stiger fra mellemlaget (43) til den ydre overflade af det øvre lag (30).

9. Belægning ifølge et af de foregående krav 2 til 8, hvor - det nedre lag (20) udviser et XRD-intensitetsforhold for (200)/(111) i området fra 10 til 50, foretrukket i intervallet fra 24 til 40, og/eller - det øvre TiCpNq:Hz-lag (30) udviser en kubisk struktur med foretrukket (111) orientering, og et XRD-intensitetsforhold for (111 )/(200) i området fra 5 til 20, foretrukket i intervallet fra 11 til 15.

10. Belægning ifølge et af de foregående krav 2 til 9, hvor - det nedre lag (20) udviser kornstørrelser fra (200)-refleksionen i området mellem 5-30 nm, foretrukket mellem 8-20 nm, mere foretrukket mellem 10-15 nm, og/eller - det øvre lag udviser XRD-kornstørrelser fra (200)-refleksionen i området mellem 5-30 nm, foretrukket mellem 5-20 nm, yderligere foretrukket mellem 5-8 nm.

11. Belægning ifølge et hvilket som helst af de foregående krav, som udviser relative tykkelser på 29-59%, 11-18% og 27-36% af den samlede belægningstykkelse for hhv. det nedre funktionelle lag (20), summen af mellemlagene (41) + (42) + (43) og det ydre funktionelle lag (30).

12. Fremgangsmåde til at pålægge substratoverflader på et formgivningsværktøj eller formgivningselement 1 med en belægning ifølge et af de foregående krav, hvor fremgangsmåden omfatter: - indføring af værktøjerne eller elementerne, som skal påføres belægning, i et vakuum-coatingkammer - afgasning af coatingkammeret, - opvarmning og argonion-ætsning af substratoverfladerne, som skal påføres belægning - anvendelse af PVD-processer til pålægning af belægningslagene, kendetegnet ved, at PVD-processerne er katodefordampning og/eller -forstøvning og/eller HIPIMS-processer eller en kombination heraf, og der er tilført negativ forspænding til substratet, som skal påføres belægning, og den negative forspænding holdes konstant på en første værdi mellem -40 og -100 V under pålægningen af det nedre lag (20), og den negative forspænding øges til en anden værdi mellem - 70 og -150 V og holdes konstant til pålægning af det yderste funktionelle lag (30), hvor den anden værdi er højere end den første værdi.

13. Fremgangsmåde ifølge krav 12, kendetegnet ved, at den negative forspænding gradvist stiger indefra det andet mellemlag (42).

14. Fremgangsmåde ifølge et hvilket som helst af de foregående krav 12 eller 13, hvor der anvendes en procesgas omfattende acetylen til formgivning af mellemlaget (43) og/eller det øvre lag (30).

15. Fremgangsmåde ifølge krav 14, hvor acetylen-flowet gradvist stiger fra pålægning af mellemlaget 43 imod pålægning af den ydre overflade af det øvre lag (30).