KR102219393B1 - 개선된 코팅 특성을 갖는 아크 증착된 Al-Cr-O 코팅들 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 PVD-코팅 프로세스의 도움으로 Al-Cr-O코팅들을 코팅하기 위한 방법에 관한 것이다. PVD-코팅 프로세스는 Si로 도핑된 Al 및 Cr를 포함하는 타켓들의 도움으로 실행된다. Si도핑은 반응성 코팅 프로세스 동안 타겟 상에 산화물 섬의 형성을 방지한다.

Description

개선된 코팅 특성을 갖는 아크 증착된 Al-Cr-O 코팅들{ARC-DEPOSITED Al-Cr-0 COATINGS HAVING ENHANCED COATING PROPERTIES}
본 발명은 추가 Al-O 상(phase)을 포함하는 3원(ternary) 알루미늄 크롬 산화물 코팅들(Al-Cr-0)에 관한 것이다. 코팅들은, 전적으로는 아니지만, 우선적으로 반응성 음극(캐소딕) 아크 PVD 기술에 의해 알루미늄 및 크롬을 포함하는 합성 타켓(composite targets)으로부터 본 발명에 따라 증착된다. 본 발명에 따른 코팅들은 특히 내식성, 산화 내성, 기계적 특성 및 화학적 안정성에 관하여 개선된 코팅 특성을 보여준다. 또한, 본 발명은 코팅 재료 소스(coating material source)로서 사용되는 Al-Cr 타켓들에 다른 성분들(elements)의 소량의 추가에 의해 코팅 특성을 조정할 수 있는 Al-Cr-O 코팅들의 산업 제조를 위한 방법에 관한 것이다.
결정성 Al-Cr-0 코팅들은 그들의 뛰어난 특성 때문에 매우 유망하다. 이러한 종류의 결정구조와 관련된 더 나은 화학적, 기계적 및 마찰 특성 때문에 주로 코런덤 구조를 갖거나 코런덤 구조를 포함하는 고용체에서 결정성 (Al,Cr)2O3 코팅들을 제조하는 것이 특히 요구된다. Al-Cr 합금 타켓으로부터 (Al,Cr)2O3 레이어들을 제조하는 증착방법은 미국 20070000772A1에서 램(Ramm) 등에 의해 제안된 반응성 음극 아크-증발(법)(reactive cathodic arc-evaporation)에 의해 산소를 포함하는 환경(enviromment)에서 증발된다.
또한, 램 등은 표면& 코팅 기술202(2007년)867-883에서 반응성 아크 증발에 의해 3원 및 더 높은 산화물의 합성을 위해 합성 타겟(composite target)의 이용이 매우 효율적이라는 "코런덤 구조에서 펄스 강화 전자 방출(P3eTM)아크 증발 및 내마모성 Al-Cr-O 코팅들의 합성"을 보고하고 있다. 따라서 산화물의 금속 합성물(metallic composition)은 넓은 프로세스 창에서 타겟 합성물(target composition)에 의해 제어된다. 또한 그것은 산화물 합성이 순수 산소 환경에서 진행된다고 언급되어 있다.
반응성 음극 아크 PVD 프로세스에 의해 Al-Cr 합금 타겟들로부터 Al-Cr-O 레이어들의 증착을 위한 최근 기술 상태의 한계.
그렇지만, 램 등은 표면& 코팅 기술205(2010년)1356-1361에서 순수 산소 대기에서 Al-포함 합성 타겟들의 작동은 산화물 함유 재료들이 증발 프로세스 동안에 타겟 표면에서 성장(grow)할 수 있는 단점을 갖을 수 있는 "반응성 음극 아크증발에 의해 증착된 Al-Cr-O 코팅들의 합성에서 타켓 표면 및 레이어 핵형성(layer nucleation) 사이의 상관관계"를 보고하고 있다. 산소 대기에 노출되는 타겟 표면에서 관찰되는 이 산화물 재료들은 일반적으로 "산화물 섬"(oxide island)이라 불리운다. 램 등은 증착 동안에 타겟 표면에서 일어나는 용해-냉각 프로세스(melting-quenching processs)동안에 제조되는 초과 알루미늄의 산화로 "산화물 섬" 성장이 관찰된다고 여겼다.
램 등에 의해 주어진 타켓 표면에서의 산화물 섬의 출현의 가능한 설명은 주어진 Al-Cr 합성물의 합성 타겟(composite target)에 포함되는 적어도 일부 알루미늄이 높은 용해점 금속간 화합물 형성에 의해 소비되지 않는다는 것이다. 만약 1000℃ 이상의 온도에서 자유롭게되는, 이 초과 알루미늄은 이용가능한 산소와 반응하여 이러한 높은 온도에서 적어도 부분적으로 코런덤 구조(corundum structure)를 나타내는 산화물 섬을 형성한다.
타겟 표면에서 산화물 섬의 형성을 회피하고 방지하기 위해, 두가지 해결책이 논의될 수 있다:
1)하나의 가능성은 타겟 표면의(음극 아크에 의한 증발 동안에) 용해-냉각 프로세스(melting-quenching process)동안에 금속 알루미늄 상(phase)의 침전의 분리가 1000℃이하의 온도에서 발생하도록 합성 타겟을 포함하는 알루미늄 합성을 선택하는 것이다. 이것은 예컨대 Al85Cr15의 원자 퍼센트 성분 조성(element composition)을 지닌 타겟들이 사용될 때의 경우이다.
2)다른 가능성은 오직 선택된 합성물에 대해 금속간 화합물(intermetallic compounds)의 형성이 가능하도록 합성 타겟을 포함하는 알루미늄의 합성물을 선택하는 것이다.
그러나, 코런덤 구조를 지닌 3원 산화물을 합성하는 것이 요구되는 경우 이러한 두가지 접근의 어떤 것도 Al-Cr 재료 시스템에 대해 적용될 수 없다. 오직 각각의 레이어 또는 타겟에서 70원자%(at.%)보다 적은 Al-양(amounts)에 대해 램 등의(위에서 언급한 바와 같이 2007년에 발행된) 간행물에 언급됐으며, Al-Cr-O에 대한 코런덤 구조는 XRD 분석에 의해 확인될 수 있다. 따라서, 85원자% 이상 Al-함유량을 증가시키는 전략(방법)은 실제 산화물 섬 성장(oxide island growth)을 방지하며, 그러나 코런덤 구조의 Al-Cr-O 고용체의 형성을 막을 수 있다.
본 발명의 목적은 위에서 언급한 바와 같은 단점을 갖지 않는 Al-Cr-O 코팅들의 산업적 합성을 위한 아크-증발 PVD 방법을 제공하는데 있다.
특히, 본 발명의 목적은 산소 대기에서 음극 아크 증발(cathodic arc evaporation )동안 Al-Cr 타겟들에서 산화물 섬 성장을 방지하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 고산소 유량(high oxygen flow)에서 포괄적으로 아크 증발 증착(arc evaporation deposition)에 의해 고밀도 형태(dense morphology)를 지닌 코팅들을 제조하는데 있다.
본 발명의 추가 목적은 코런덤 구조에서 Al-Cr-O 고용체의 대체로서 또는 추가로 Al-Cr-O 코팅들에 결정 상(crystalline phases)을 형성하는데 있다.
전에 언급한 바와 같은 단점을 극복하기 위해서, 본 발명자는 타겟 표면에서 산화물 섬 증가에 미치는 영향을 연구하려는 의도 및 산화물 섬을 방지하거나 영향을 줄 목적으로는 추가 요소를 포함하는 Al-Cr 함유 합성 타겟을 사용하기로 결정했다.
뜻밖에도, 예컨대 Al70Cr25Si5의 원자 퍼센트의 성분 조성(element composition)을 갖는 Al-Cr-Si 타켓들을 제조하기 위해 소량의 실리콘(Si)으로 Al-Cr 포함 타겟들을 도핑(doping)하는 것은, 매우 강한 산소 유량(약 800sccm 및 그 이상) 및 연장된 아크 작동의 기간을 포괄하여, 반응성 음극 아크-증발 프로세스들에 의해 타겟 작동 이후에 더 이상 산화물 섬 성장이 검출되지 않았다.
본 발명은 산소 대기에서 음극 아크 증발(cathodic arc evaporation )동안 Al-Cr 타겟들에서 산화물 섬 성장을 방지할 수 있으며, 고산소 유량(high oxygen flow)에서 포괄적으로 아크 증발 증착(arc evaporation deposition)에 의해 고밀도 형태(dense morphology)를 지닌 코팅들을 제조할 수 있고, 코런덤 구조에서 Al-Cr-O 고용체의 대체로서 또는 추가로 Al-Cr-O 코팅들에 결정 상(crystalline phases)을 형성할 수 있다.
* 도 1은 반응성 음극 아크-증발에 의해 작동되는 두가지 다른 타겟들에 대응하는 두가지 표면들의 사진.
a)800sccm 산소 유량의 순수 산소 대기에서 1.5시간 동안 작동된 Al70Cr30 타겟의 표면 사진.
b)800sccm 산소 유량의 순수 산소 대기에서 1.5시간 동안 작동된 Al70Cr25Si5의 표면 사진.
c)도 1a에 도시된 타겟 표면의 영상 확대.
d)도 1b에 도시된 타겟 표면의 영상 확대.
* 도 2는 도 1에 도시된 양 타겟들의 표면들의 XRD 스펙트럼들.
a)Al70Cr30 타겟.
b)Al70Cr25Si5타겟.
* 도 3은 순수 산소 대기에서 반응성 음극 아크 증발에 의해 증착된 두가지 코팅들의 균열 형태(fracture morphology)의 SEM-현미경사진.
a)800sccm의 산소 유량에서 Al70Cr30 타겟으로부터.
b)800sccm의 산소 유량에서 Al70Cr25Si5 타겟으로부터.
* 도 4는 도 3b에 도시된 균열 형태에 대해 800sccm의 산소 유량(oxygen flow)에서 Al70Cr25Si5타겟으로부터 증착된 코팅의 XRD 스펙트럼들.
본 발명을 더 잘 이해하기 위해, 일부 추가 상세내용이 도 1 내지 4를 사용하여 설명될 것이다.
* 도 1: 반응성 음극 아크-증발에 의해 작동되는 두가지 다른 타겟들에 대응하는 두가지 표면들의 사진.
a)800sccm 산소 유량의 순수 산소 대기에서 1.5시간 동안 작동된 Al70Cr30 타겟의 표면 사진.
b)800sccm 산소 유량의 순수 산소 대기에서 1.5시간 동안 작동된 Al70Cr25Si5의 표면 사진.
c)도 1a에 도시된 타겟 표면의 영상 확대.
d)도 1b에 도시된 타겟 표면의 영상 확대.
* 도 2: 도 1에 도시된 양 타겟들의 표면들의 XRD 스펙트럼들.
a)Al70Cr30 타겟.
b)Al70Cr25Si5타겟.
* 도 3: 순수 산소 대기에서 반응성 음극 아크 증발에 의해 증착된 두가지 코팅들의 균열 형태(fracture morphology)의 SEM-현미경사진.
a)800sccm의 산소 유량에서 Al70Cr30 타겟으로부터.
b)800sccm의 산소 유량에서 Al70Cr25Si5 타겟으로부터.
* 도 4: 도 3b에 도시된 균열 형태에 대해 800sccm의 산소 유량(oxygen flow)에서 Al70Cr25Si5타겟으로부터 증착된 코팅의 XRD 스펙트럼들.
도 1a에서, Al70Cr30 타겟의 표면에서 많은 검은 점들의 존재가 관찰될 수 있는데, 이러한 검은 점들은 코런덤 구조로 된 Al203 (XRDDP 의해 확인된 바와 같이)의 일부 양(some amount)을 함유하는 산화물 섬들(oxide islands)이다. 한편 도 1b에서는, 검은 점들이 없는 Al70Cr25Si5 타켓의 표면들이 관찰될 수 있다. 양 타겟들 Al70Cr30 및 Al70Cr25Si5의 표면들은, 양 타겟 재료들에 의해 타겟 표면에 나타나는 상(phase)을 확인하기 위해 X-선 회절 분석(X-ray diffraction analysis)에 의해 분석된다. XRD 스펙트럼들은 도 2에 도시된 타겟 표면들로부터 달성된다. Al70Cr30의 타겟 표면의 분석(도 2a)은 이전의 조사와 일치하며 Al 및 Cr 상들의 형성 이외에 또한 Al8Cr5 및 Al4Cr 상들의 형성을 보여준다. Al70Cr25Si5타겟의 분석(도 2b)은 도 2a와 유사하게 Al8Cr5 및 Al4Cr 상들 뿐만 아니라 Al 및 Cr 상(phases)들의 형성을 보여주나, 이 경우에 Al8Cr5 및 Al4Cr 피크들(peaks)은 더 높은 회절 각도(diffraction angles)로 전환(shifted)된다. 이것은 이런 상들에서 Si의 포함에 의해 설명될 수 있으며 추가로 CrSi 상들의 존재 가능성이 관찰될 수 있다.
본 발명의 일 실시예는 실리콘으로 도핑된 Al-Cr 타겟들(소스 코팅 재료로서)을 사용하여 Al-Cr-O를 제조하기 위한 반응성 음극 아크-증발 코팅 방법에 관한 것이다. Al-Cr-Si 타겟들은 바람직하게는 아래의 원자 퍼센트의 성분 조성을 갖는다:
90 >= a >= 60, 40 >= 1-a-b >= 10, 20 >= c >= 1 를 지닌 AlaCr1-a-bSic.
따라서, 고산소 유량을 사용하는 것을 포괄하여, 순수 산소 대기에서 또는 산소를 함유한 가스 혼합물에서 타겟들의 증발에 의해 산화물 섬들의 성장을 방지하거나 감소시킬 수 있다.
본 발명의 설명 내에서 다음의 유량들 및 압력들은 저, 중 또는 고유량들(low, middle or high flows)로서 고려될 것이다:
저산소 유량들(low oxygen flows):약 100 내지 250sccm(코팅 챔버 내에서 200sccm∼0.3Pa)
중산소 유량들(middle oxygen flows):약 250 내지 500sccm
고산소 유량들(high oxygen flows):약 800 내지 1000sccm(코팅 챔버 내에서 ∼ >= 2.3Pa)
예컨대, 5at.% Si로 타겟 도핑은, 도핑되지 않은(un-doped)타겟에 대한 Al(74)Cr(26)타겟 합성물과 차례로 비교될 수 있는 Al70Cr30타겟과 비교하여 Al/Cr 비율을 2.3으로부터 2.8까지 변화시킨다. 이전의 조사에서 기반하여(램 등의 2007년) 금속 타겟 합성물은 합성된 3원 산화물의 금속 합성물에서 재생될 것으로 예상될 수 있다. 실제로는 그렇지 않다. 합성된 코팅에서 Al/Cr 비율은 양 타겟 합성물에 대해 더 높은 Al비율로 전환된다. 테이블 1에서, 합성된 Al-Cr-O 코팅들에 대해 Al/Cr의 합성물 비율들이 표시되어 있다.
테이블1: 두가지 다른 코팅들의 성분 조성은 EDX 및 ERDA에 의해 각각 Al70Cr30 및 Al70Cr25Si5 타겟들로부터 반응성 음극 아크-증발에 의해 제조된다.
Figure 112014107524907-pct00001
이 합성물들(compositions)은 두가지 독립적인 분석 방법에 의해 측정된다: 에너지 분산형 X-선 분광법(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy)(EDX) 및 탄성 반동 검파 분석(Elastic Recoil Detection Analysis)(ERDA). Si로 도핑으로부터 비롯되는 변경된 Al/Cr 비율은, 그러나 코팅 합성에서 어느 정도 반영된다. 그러나, 그것은 Al70Cr25Si5의 합성물을 지닌 타겟으로부터 합성된 코팅에서 Si가 검출될 수 없다는 것은 전적으로 예상하지 못한 것이다. 이런 효과는 산소와 결합하는 Si의 휘발(volatilization)에 의해 설명될 수 있다. 샤이클레브(Shyklaev) 등의 간행물, 표면 과학(1996년)64-74의 "상승된 온도에서 Si(111)-7×7 상의 O2의 초기 반응성 흡착 계수" 에서, 이러한 효과를 나타내는 반응이 설명되어 있다. 그러나, 이 간행물에서 설명된 조건들은 산화물 합성이 이 작업을 위해 수행된 조건과는 다소 다르다. 따라서, 산화물 코팅에서 Si가 발견될 수 없다는 사실의 설명은 단지 추측이다. 코팅에 Si가 없거나 거의 포함되지 않는다는 사실은 뜻밖이다.
본 발명은 타켓 표면에 산화물 섬들이 형성되지 않는 장점을 지닌 실리콘 도핑을 지닌 Al-Cr 타겟들 이용 및 코팅의 필수적인 Si 도핑이 없이 순수 Al-Cr 산화물의 합성을 허용한다.
도 3a 및 b에서, 합성된 산화물 코팅들의 형태는 횡단면 주사 전자 현미경법(cross sectional scanning electron microscopy)(X-SEM)에 의해 비교되는 다른 타겟 합성물들에 대해 달성된다. Al70Cr30 타겟(들)으로부터 달성된 산화물 레이어의 형태(morphology)는 독특한 주상구조(columnar structure)를 보여준다. 기존의 지식에 기반하여, 이것은 반응성 아크 증발에 의해 제조된 Al-Cr-0 코팅 재료들에 대한 전형적인 작용(typical behaviour)이다: 조밀한 구조로부터(저산소 유량 사용으로 달성된) 주상 성장(columnar growth)(고산소 유량 사용으로 달성된)까지 형태의 뚜렷한 변화를 야기하는 산소 유량 증가. 도 3b는, Al70Cr25Si5타겟이 이용되는 것을 제외하고, 같은 고산소 유량(800sccm) 및 동일한 프로세스 조건하에서 달성된 코팅으로부터 제공된다. 현미경 사진은 매우 조밀한 구조에 의해 특징되는 완전히 다른 형태를 보여준다. Si를 함유하지 않은 코팅이라는 사실에 직면하여, 이것은 전적으로 예상치 못한 결과이다. 그러나, 이러한 조밀한 레이어 성장은 억제되어야만 하는 확산 프로세스 및 지나치게 새기 쉬운(leaky) 주상 구조에 대한 산화 및 내식성 코팅들에 적합한 아크-증발 Al-Cr 산화물을 만든다. Si를 사용하여 A-Cr 타겟들을 도핑하는 추가 실험들은, 1 및 20at.% 사이의 Si의 첨가가 A-Cr 산화물 코팅들의 유사한 고밀화를 야기하는 것을 보여주어, 2 내지 10 at.% 범위의 Si 도핑을 선호한다.
비록 Si가 합성된 산화물 코팅에서 발견될 수 없거나 무시할 정도로 발견될수 있지만, 타겟의 Si도핑은, 고산소 유량이 합성을 위해 이용되는데도 불구하고 주상 성장(columnar growth)없이 조밀한 구조로 특징되는 산화물 코팅의 변경된 형태를 전적으로 야기한다.
800sccm의 산소 유량에서 Al70Cr25Si5타겟으로부터 합성된 레이어의 XRD 분석(도 4)은 2세타=46°근처에서 뚜렷한 피크(peak)를 보여준다. 이 피크는 카티비(Khatibi)등의 간행물 "면심 입방(Al0.23Cr0.68)2O3 박막의 상 변형", 표면&코팅 기술206(2012년)3216-32221에 따라 A-Cr-0의 입방 상(cubic phase)에 기인한다. 비록, 전자 회절이 또한 코런덤 구조에서 Al-Cr-O 고용체의 추가를 나타내지만, 고산소 유량에 대해, 입방 구조는 더 두드러진다. 그러나, 산소 유량 및 Al/Cr비율은 A-Cr-0의 코런덤 상에 대해 입방 양을 활용(leverage)하게끔 조정될 수 있다. XRD 분석은 추가적인 피크들을 보여준다. 69°근처에서 최고 강도(intensity)를 지닌 피크는 실리콘 기판에 기인한다. 67°근처에서 높은 강도를 지닌 추가적인 피크는 코런덤 구조 또는 알파 알루미나의 Al2O3에 대한 특징이다. 따라서, Si를 사용하여 타겟을 도핑하는 것은 코팅에서 입방 Al-Cr-0 상들(cubic Al-Cr-0 phases)의 성장을 지원하며 또한 추가로 순수 코런덤 상들을 제조할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 코팅의 추천 어플리케이션:
내식성 코팅들(corrosion resistant coatings)
산화 장벽들(Oxidation barriers)
화학 장벽들(Chemical barriers)
고온 마찰 어플리케이션에 대한 러닝 인 레이어들(Running in layers for high temperature tribological applications)
연료전지 어플리케이션들(Fuel cell applications )
고온 마찰에 대한 고체 윤활제(Solid lubricant for high temperature tribology)
본 발명의 추가적인 매우 흥미로운 양태는 반응성 음극 아크 증발 PVD 프로세스들에 의해 산소를 포함하는 환경에서 Al-Cr-0 코팅들의 증착을 위한 코팅 재료 소스로서 Al-Cr 타겟들에 도핑되는 Si를 사용함에 있으며, AlCrSi 타겟에서 Si의 농도가 약 5at.% 인 경우, 코팅에서 Al-Cr-0의 입방 상의 형성이 도 5에 도시된 바와 같이 X-선 검사로 검출될 수 없다.
또한, AlCrSi 타겟에서 Si의 농도가 약 5at.% 였을 경우 타겟 표면에서 산화물 섬들의 형성의 상당한 감소가 관찰되었다.
본 발명의 특정 세부사항은 아래의 청구항 1 내지 14 에 언급되어 있다.
이 설명은 본질적으로 Al,Cr,Si 및 O로 구성되는 적어도 하나의 레이어를 지닌 PVD-산화물-코팅들을 제조하기 위한 방법을 게시하는데, 그 방법은 적어도 아래의 단계를 포함한다:
a)PVD-코팅 챔버를 제공
b)PVD-코팅 챔버 내에 코팅될 적어도 하나의 표면을 갖는 기판들을 로딩(loading)
c)프로세스 가스를 사용하여 반응성 PVD 코팅 프로세스를 실행하는 단계를 포함하는데, 여기에서 프로세스 가스는 기판 표면 상에 본질적으로 Al,Cr,Si 및 O로 구성되는 적어도 하나의 레이어를 증착하기 위해 하나 이상의 타겟들로부터 제조된 금속이온과 함께 반응하는 반응성 가스를 함유하며, 단계 c)의 반응성 PVD 코팅 프로세스를 실행하기 위해 사용되는 하나 이상의 타겟들은 공식: 0.05≤y≤0.10 및 0.20≤ x≤ 0.25 를 지닌 Al1-x-yCrxSiy 에 의해 주어진 원자 퍼센트의 성분 조성을 갖으며 반응성 가스는 산소이며, 그로인해 본질적으로 Al,Cr,Si 및 O로 구성되는 적어도 하나의 레이어를 지닌 코팅을 제조하며, 여기에서 만약 산소가 고려되지 않으면, 적어도 하나의 레이어의 실리콘 농도는 하나 이상의 타겟들의 실리콘 농도보다 더 적은 것을 특징으로 한다.
PVD 코팅 프로세스는 예컨대 아크 증발 프로세스(arc evaporation process)이다.
일 실시예에 따라 프로세스 가스는 본질적으로 산소만을 포함한다.
바람직하게는 y = 0.05 및 x = 0.25을 선택하는 것이 가능하다.
실리콘 농도는 하나 이상의 타겟들의 실리콘 농도의 절반보다 더 적거나 같을 수 있다.
상기 방법은 코팅 시스템을 제조하는데 사용될 수 있다. 기판은 코팅 시스템으로 코팅될 수 있다.
코팅 시스템은 내식성(corrosion resistance)을 향상시키기 위해 사용될 수 있다.
코팅 시스템은,
-산화 장벽, 및/또는
-화학 장벽, 및/또는
-예컨대 200℃ 이상, 고온 마찰 어플리케이션들에 대한 러닝 인 레이어, 및/또는
-연료 전지들, 및/또는
-200℃ 보다 더 높은 온도에서 실행되는 마찰 어플리케이션들에 대한 고체 윤활제, 로서 사용될 수 있다.
위에서 설명된 바와 같이 코팅 시스템은 위에서 설명된 하나 이상의 특징을 필요로하는 어플리케이션에 사용될 수 있는 기판 상에 적용될 수 있다.

Claims (14)

  1. 본질적으로 Al,Cr,Si 및 O로 구성되는 적어도 하나의 레이어를 지닌 PVD-산화물-코팅들을 제조하기 위한 방법에서, 상기 방법은 적어도 아래의 단계들:
    a)PVD-코팅 챔버를 제공
    b)PVD-코팅 챔버 내에 코팅될 적어도 하나의 표면을 갖는 기판들을 로딩(loading)
    c)프로세스 가스를 사용하여 반응성 PVD 코팅 프로세스를 실행하는 단계를 포함하며, 여기에서 프로세스 가스는 기판 표면 상에 본질적으로 Al,Cr,Si 및 O로 구성되는 적어도 하나의 레이어를 증착하기 위해 하나 이상의 타겟들로부터 생성된 금속이온과 반응하는 반응성 가스를 함유하며, 상기 타겟들(targets)은 AlCr 타겟에 Si가 도핑된(doped) AlCrSi 타겟이며, 상기 Si 농도는 5 at.% 내지 10 at.% 이며,
    단계 c)의 반응성 PVD 코팅 프로세스를 실행하기 위해 사용되는 하나 이상의 타겟들은 공식: 0.05≤y≤0.10 및 0.20≤x≤0.25 를 지닌 Al1-x-yCrxSiy 에 의해 주어진 원자 퍼센트의 성분 조성(element composition)을 갖으며 반응성 가스는 산소이며, 그로인해 본질적으로 Al,Cr,Si 및 O로 구성되는 적어도 하나의 레이어를 지닌 코팅을 생성하며, 여기에서 만약 산소가 고려되지 않으면, 적어도 하나의 레이어의 실리콘 농도는 하나 이상의 타겟들의 실리콘 농도보다 더 적으며,
    PVD 코팅 프로세스는 아크 증발 프로세스 인 것을 특징으로 하는 Al,Cr,Si 및 O로 구성되는 적어도 하나의 레이어를 지닌 PVD-산화물-코팅들을 제조하기 위한 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    Si 농도는 5 at.% 인 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    프로세스 가스는 본질적으로 산소만 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    y=0.05 이며 x=0.25 인 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    만약 산소가 고려되지 않으면, 적어도 하나의 레이어의 실리콘 농도는 하나 이상의 타겟들의 실리콘 농도의 절반보다 더 적거나 같은 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1항에 따른 방법에 의해 제조된 코팅 시스템.
  7. 제 6항에 따른 코팅 시스템으로 코팅된 기판.
  8. 제 6항에 있어서,
    코팅 시스템은 내식성을 향상시키기 위해 사용된 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
  9. 제 6항에 있어서,
    코팅 시스템은 산화 장벽으로 사용된 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
  10. 제 6항에 있어서,
    코팅 시스템은 화학 장벽으로 사용된 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
  11. 제 6항에 있어서,
    코팅 시스템은 고온 마찰 어플리케이션들에 대한 러닝 인 레이어로 사용된 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
  12. 제 6항에 있어서,
    코팅 시스템은 연료 전지 제조를 위해 사용된 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
  13. 제 6항에 있어서,
    코팅 시스템은 200℃ 보다 더 높은 온도에서 실행되는 마찰 어플리케이션들에 대한 고체 윤활제로서 사용된 것을 특징으로 하는 코팅 시스템.
  14. 제 8항 내지 제 13항 중 어느 한항에 따른 코팅 시스템으로 코팅된 기판.



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