MX2007011701A - Metodo para operar una fuente de evaporacion de arco pulsado, y sistema de proceso al vacio que comprende dicha fuente de evaporacion de arco pulsado - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un sistema de proceso al vacío para tratar superficialmente piezas de trabajo (3) usando una fuente (5) de evaporación de arco. Dicho sistema comprende un primer electrodo (5') conectado a una fuente de alimentación (13) de CD, y un segundo electrodo (3, 18, 20), dispuesto separadamente de la fuente (5) de evaporación de arco. Los dos electrodos (5', 3, 18, 20) son operados mientras están conectados a una sola fuente de alimentación (16) pulsada).

Description

M ÉTODO PARA OPERAR UNA FUENTE DE EVAPORACIÓN DE ARCO PULSADO. Y SISTEMA DE PROCESO AL VACÍO QUE COMPRENDE DICHA FUENTE DE EVAPORACIÓN DE ARCO PULSADO La invención se refiere a un sistema de proceso al vacío para tratar superficialmente piezas de trabajo con una fuente de evaporación de arco, de acuerdo con la porción caracterizante de la reivindicación 1 , así como a un proceso para el funcionamiento de una fuente de evaporación de arco, de acuerdo con la porción caracterizante de la reivindicación 1 4. El funcionamiento de las fuentes de vaporizador de arco, también conocidas como cátodos de chispa, mediante alimentación con pulsos eléctricos se conoce del estado de la técnica desde hace mucho tiempo. Se pueden obtener, con las fuentes de vaporizador de arco elevadas velocidades de evaporación de manera económica y, por lo tanto, elevadas velocidades de separación durante el revestimiento. Adicionalmente, la construcción de una de esas fuentes citadas es relativamente fácil de realizar desde el punto de vista técnico, siempre y cuando no se impongan condiciones más altas en el funcionamiento pulsante, y los pulsos se limiten más o menos al encendido de una descarga de CD. Dichas fuentes trabajan mediante corrientes, típicamente dentro de la escala de alrededor de 1 00 A y más, y a tensiones de unos cuantos voltios hasta unos 1 0 voltios, lo que se puede obtener con un suministro de corriente continua a costo relativamente bajo. Una desventaja principal en estas fuentes es que, en la región de la mancha catódica se desarrollan fusiones muy rápidas sobre la superficie del blanco, con lo que se forman gotas; así llamadas: gotas, y dichas gotas son proyectadas como vías o medios para el formador de chispas, y luego se condensan sobre la pieza de trabajo e influyen de manera indeseable en las propiedades del revestimiento. Por ejemplo, la estructura de capa se vuelve no homogénea y se obtiene una rugosidad superficial inaceptable. Debido a los exigencias relacionadas con la calidad de la capa, las capas obtenidas de esa manera frecuentemente pueden no ser utilizables comercialmente. Por lo tanto, se busca afanosamente reducir estos problemas, para lo cual se hace funcional la fuente de evaporación de arco en forma claramente pulsante del suministro de corriente. Sin embargo, hasta ahora solamente han podido obtenerse mejoras marginales en la construcción del formador de chispas. Con el funcionamiento pulsante, se pudo incrementar ya parcialmente la ionización ; sin embargo, la formación del rociador es influenciada adicionalmente de acuerdo con la instauración del parámetro funcional. El uso de gases reactivos para la separación de compuestos en un blanco metálico, en un plasma reactivo, hasta ahora había estado muy reducido, ya que el problema de la formación del rociador se intensifica adicionalmente en procesos de este tipo, especialmente cuando se deben formar capas no conductoras, también dieléctricas, tales como, por ejemplo, óxido con el uso de oxígeno como gas reactivo. El recubrimiento inherente al proceso, en este caso, de las superficies de blanco del vaporizador de arco y de los electrodos de contra, tales como los ánodos, y también otras partes de la instalación de proceso al vacío, con una capa no conductora, da por resultado condiciones totalmente inestables y casi el disparo del arco voltaico. En este caso, se debe siempre re-encender éste o el avance del proceso sería completamente imposible. En EP 0 666 35 B 1 , se propone, para la separación de materiales metálicos puros, con un vaporizador de arco, que se sobreponga a la corriente continua una corriente pulsante, a fin de que se pueda reducir la corriente de CD-tierra para reducir la formación de chispas. Son necesarias aquí corrientes de pulso de hasta 5000 A, las cuales deben ser producidas a frecuencias pulsante relativamente profundas en la escala de 1 00 Hz hasta 50 kHz. Este procedimiento es propuesto para impedir la formación de gotas en la evaporación no reactiva de blancos metálicos puros, con una fuente de evaporación de arco. Una solución a la separación de capas dieléctricas no conductoras no está dada en ese documento. En el revestimiento reactivo por medio de una fuente de evaporación de arco, se presenta una reactividad y una posibilidad de procesamiento escasas, especialmente en la preparación de capas aislantes. En contraste con otros procesos PVD (por ejemplo, pulverización catódica) sólo se pueden preparar hasta ahora las capas aislantes con blancos eléctricamente conductores. Un tratamiento con alta frecuencia, como sucede en la pulverización catódica , ha fracasado hasta ahora por falta de técnica en poder usar alimentaciones de alta corriente con altas frecuencias. El tratamiento con ali mentaciones de corriente pulsante parecen ser una opción . Si n embargo, se debe encender siempre de nuevo las chispas, o la frecuencia de pulso debe seleccionarse tan grande que no se li beran las chispas. Esto parece funcionar en cierto modo en apl icaciones para materiales especiales, por ejemplo grafito. En las superficies de blanco oxidadas, no es posible un reencendido por el contacto mecánico y por medio de alimentación de CD. Otros tipos de encendido rápido son usados técn icamente, y están li mitados en su frecuencia de encendido . El verdadero problema con la evaporación de arco reactiva lo constituyen las cargas con capas aislantes sobre el blanco y sobre el ánodo o la cámara de revestimiento. Estas cargas aumentan la d istancia de encendido de la descarga de chispa, conducen a rocíos y cálculos incrementados, a un proceso inestable que termina en una i nterrupción de la descarga de chispa . Simultáneamente, se forma un cubrimiento del blanco con formación de isla, que disminuye la superficie conductora . Un gas reactivo fuertemente d i l uido (por ejemplo una mezcla de argón/oxígeno) puede retardar el crecimiento en el blanco ; pero no soluciona el problema principal de la inestabilidad del proceso. La propuesta de acuerdo con US 5, 1 03,766, que alterna la activación del cátodo y el ánodo con el respectivo reencendido , contribuye a la estabilidad del proceso ; pero cond uce a un rociado incrementado.

La solución basada en una alimentación de corriente pulsante, como es posible con la pulverización catódica reactiva, no puede ser utilizada en una vaporización por chispas clásica. Se tiene entonces que una descarga de ignición "dura más" que una chispa, cuando se interrumpe la conducción de corriente. A fin de terminar con el problema del cubrimiento del blanco con una capa aislante, en los procesos reactivos para la preparación de capas aislantes se separa localmente la admisión de gas reactivo del blanco (y entonces está garantizada solamente la reactividad del proceso, en caso de que la temperatura posibilite una oxidación/reacción en el substrato) o bien se efectúa una separación entre los rociadores y la parte ionizada (denominada arco filtrado) y el gas reactivo después de la filtración del vapor ionizado. La solicitud de patente anteriormente mencionada, con número de solicitud CH 0051 8/05 enseña una medida de solución sustancialmente para este problema, y la invención descrita en dicha solicitud de patente representa un desarrollo adicional, que tiene prioridad sobre esta solicitud, y de tal manera, forma parte integrante de esta solicitud . En contraste con la pulverización catódica, el revestimiento por medio de rayos catódicos es esencialmente un proceso de evaporación . Se supone que en la transición entre la mancha catódica y su periferia se arrastran partes que no tienen el grosor atómico. Estos conglomerados inciden como tales sobre el substrato y dan por resultado capas ásperas que no pueden reaccionar por completo en los rociadores. No se ha logrado evitar o disipar hasta ahora este rociador, ni siquiera para los procesos de revestimiento reactivos. De esta manera se forma adicionalmente sobre el cátodo de chispa, por ejemplo, en atmósfera de oxígeno, también una capa de óxido delgada, que tiende a la formación incrementada de chispas. En la solicitud de patente anteriormente mencionada CH0051 8/05 se dio una primera solución, que es bastante apropiada para superficies de blanco reaccionadas totalmente, y que presenta una formación de chispa claramente reducida. Por lo tanto, es de desear una reducción adicional del rociador y de su tamaño. Adicionalmente existe la necesidad de otras posibles reducciones o de escalabilidad de la carga térmica del substrato y de llegar a la posibilidad de procesos a menor temperatura mediante el revestimiento catódico por chispa. En WO-0301 8862 se describe el funcionamiento pulsante de la fuente de plasma como una vía posible para reducir la carga térmica en el substrato. Sin embargo, surgen all í los fundamentos para el campo del bombardeo iónico. No se da ninguna referencia respecto a la vaporización por chispas. Con referencia al estado de la técnica, se señalan las siguientes desventajas: 1 . La reactividad en los revestimientos por medio de evaporación con arco catódico es insuficiente. 2. No se obtiene ninguna solución satisfactoria del problema del rociador: los conglomerados (rociador) no reaccionan por completo, -> aspereza de la superficie de la capa , lisura de la estructu ra de capa y la estequiometría de la capa. 3. No es posi ble ni ngún proceso estable para la deposición de capas aislantes. 4. La capacidad de ionización posterior de los rociadores es insuficiente. 5. I nsuficientes capacidades para realizar procesos a baja temperatura. 6. Una reducción adicional de la carga térmica es i nsuficiente. Por lo tanto, es una finalidad de la presente invención allanar las desventajas mencionadas en lo que antecede, del estado de la técnica. Especialmente la fi nalidad consiste en preparar capas con propiedades valiosas mejoradas, con al menos una fuente de vaporización de arco; de tal manera que se i ncremente la reactividad en el proceso mediante una mejor ionización de los materiales evaporados y de esa manera se incrementen los gases reactivos que forman parte del proceso. En este proceso reactivo, el tamaño y la abundancia del rociador deben reducirse sustancialmente, en especial durante los procesos reactivos para la preparación de capas aislantes . Adicionalmente, debe efectuarse un mejor control del proceso, tal como el control del régimen de vaporización , el grado de calidad de la capa , capacidad de incorporación de las propiedades de la capa , mejora de la homogeneidad de la reacción , así como red ucción de la rugosidad de la superficie de la capa depositada .

Estas mejoras también son importantes en la preparación de capas graduadas y/o aleaciones. La procesabilidad en los procesos reactivos para la preparación de capas aislantes en general debe elevarse. Adicionalmente debe poder efectuarse procesos a baja temperatura, también con mayor econom ía del procedimiento. Además, se debe poder mantener bajo el desembolso para los aparatos y, especialmente, para el abastecimiento de potencia para la aplicación de pulsos. Los objetivos mencionados pueden ser obtenidos tanto individualmente como en combinación, dependiendo de la disponibilidad de aplicación individual . Se obtiene la finalidad de acuerdo con la invención por medio de un sistema de proceso al vacío de acuerdo con la reivindicación , y que se lleva a cabo de acuerdo con un procedimiento según la reivindicación 1 3. Las reivindicaciones dependientes definen otras modalidades ventajosas. Se obtiene el objetivo de acuerdo con la invención de tal manera que se provee un sistema de proceso al vacío para el tratamiento de superficies en piezas de trabajo con al menos una fuente de evaporación de arco; el cual está conectado con un suministro de corriente CD y comprende un primer electrodo, donde está provisto adicionalmente un segundo electrodo, dispuesto separado de la fuente de evaporación de arco, y de modo que ambos electrodos estén conectados con un suministro de corriente pulsante. Entre ambos electrodos está presente, de esa manera, una distancia de descarga adicional con una sola descarga de corriente pulsante, la cual permite la ionización especialmente alta de material utilizado debido a la muy buena capacidad de control del proceso. De esta manera, el segundo electrodo puede ser una fuente adicional de evaporación de arco, una fuente de rociador, tal como, de preferencia, una fuente magnética, un sujetador de pieza de trabajo, por ejemplo, la propia pieza de trabajo, mediante lo cual , en este caso, el segundo electrodo funciona como un electrodo de polarización o puede estar construido el segundo electrodo también como un crisol de evaporación, que constituye el ánodo de un evaporador de arco de bajo voltaje. Una modalidad particularmente preferida consiste en que ambos electrodos sean los cátodos respectivos de una fuente de evaporación de arco y que estas dos fuentes de evaporador de arco estén conectadas directamente con un suministro de corriente CD para la alimentación de la corriente de chispa de tal manera que los arcos o las descargas de arco de ambas fuentes no se extingan en el accionamiento bipolar con el suministro de la corriente de pulso. En esta configuración, será necesario solamente un suministro de corriente pulsante, ya que éste se conmuta directamente entre ambos cátodos del evaporador de arco. Además del grado de ionización elevado y de la buena capacidad de control del proceso, también presenta un rendimiento mayor de la instalación . Entre estos dos electrodos y la separación de descarga de pulso adicionalmente producida de esa manera, se forma eléctricamente contra esta separación de descarga, un pulso bipolar a partir de las porciones negativa y positiva, con lo que se puede utilizar el periodo completo de esta tensión alterna alimentada para el proceso. En realidad , no hay pausas de pulso sin usar y tanto el pulso negativo como también el positivo duran sin interrupción la totalidad de la aplicación en el proceso. Esto se aplica a la reducción del rociador, durante los procesos de revestimiento reactivo estabilizados; incrementa la reactividad y la cantidad de deposición sin que deban utilizarse suministros adicionales de corriente de pulso costosos. Este sistema con dos fuentes de evaporación de arco, es particularmente apropiado para la deposición de capas en un blanco metálico, mediante el uso de un gas reactivo. Los procesos de plasma utilizados con gases nobles, tales como argón, son estables, como se sabe. Se ilustrará la invención en lo que sigue por medio de ejemplos y esquemáticamente con las figuras de los dibujos. En los dibujos: La figura 1 es una representación esquemática de una disposición de cubrimiento con capas, en un vaporizador de arco, que corresponde al estado de la técnica. La figura 2 es una disposición de acuerdo con la invención , con una fuente de vaporizador de arco alimentado con CD, durante la aplicación de pulsos de corriente elevada sobrepuestos. La figura 3 es una disposición con dos fuentes de evaporación por arco alimentadas con CD, y alimentación de pulsos de alta corriente conmutada entre ellas, de acuerdo con la invención, una disposición de evaporación por arco de doble pulso.

La figura 4 es una disposición con fuente de evaporación de arco alimentada con CD y un segundo electrodo como portador de substrato, con suministro de pulso de alta corriente conmutado entre ellos. La figura 5 es una disposición con una fuente de evaporación de arco activada con CD y un segundo electrodo como fuente de pulverización catódica magnética, activada con CD, con suministro de pulso de alta corriente conmutado entre ellos. La figura 6 es una disposición con una fuente de evaporación de arco alimentada con CD y con un segundo electrodo como incrementador de evaporación de una disposición de evaporación con arco de bajo voltaje, y suministro de pulso de alta corriente conmutado entre ellos. La figura 7 es una forma de pulso de tensión del suministro de pulso de alta corriente. En la figura 1 se ilustra una disposición de proceso al vacío, que es una disposición conocida del estado de la técnica, para accionar una fuente (5) de evaporación por arco con una alimentación (1 3) de corriente CD. La disposición (1 ) está equipada con un sistema de bomba (2) para el establecimiento del vacío necesario en la cámara de la disposición (1 ) de proceso al vacío. El sistema de bomba (2) permite el funcionamiento de la instalación de revestimiento a presiones de menos de 10"1 milibares y permite también el funcionamiento seguro con los gases reactivos típicos 02, N2 ) SiH4 > hidrocarburos, etc. Los gases reactivos son introducidos en la cámara (1 por una entrada de gas ( 1 1 , y se distribuyen all í correspondientemente. Adicionalmente es posible introducir gases reactivos adicionales a través de otras entradas para gas, o también gases nobles, tales como argón, cuando esto es necesario, por ejemplo, para procesos de mordentado o para la deposición de capas no reactivas, a fin de utilizar los gases individualmente y/o en mezclas. El portador (3) de pieza de trabajo, dispuesto en la disposición, sirve para la recepción y el contacto eléctrico de las piezas de trabajo, no ilustradas aquí; las cuales corrientemente están formadas de materiales metálicos, y para la deposición de capas duras, con procesos de este tipo. Una alimentación (4) de corriente de polarización está conectada eléctricamente con el portador 3 de pieza de trabajo para el establecimiento de una tensión en el substrato o tensión de polarización, en la pieza de trabajo. La alimentación (4) de corriente de polarización puede ser una alimentación de corriente de substrato pulsante de corriente directa (CD), de corriente alterna (CA) o un pulso bipolar o uno unipolar. En una entrada (1 1 ) para gas de proceso, puede introducirse un gas noble o un gas reactivo, a fin de establecer y controlar una presión de proceso y una composición de gas en la cámara de tratamiento. Son partes de la fuente (5) de evaporación por arco un blanco (5') con una placa de enfriamiento que se extiende detrás, y de preferencia con un sistema magnético de un dedo de encendido (7), que se encuentra dispuesto en la región periférica de la superficie de blanco, así como un ánodo (6) que comprende el blanco. Es posible seleccionar, por medio de un conmutador ( 14), entre una activación flotante del ánodo (6) del polo positivo de la alimentación de corriente ( 1 3), y una activación con potencial definido como cero o potencial de masa. Con el dedo de encendido (7) se establece por ejemplo, durante el encendido del arco luminoso de la fuente de evaporación (5) por arco, un contacto de corta duración con el cátodo, y luego tira de éste, con lo que se enciende una chispa. El dedo de encendido (7) está conectado a él , por ejemplo, por una resistencia limitadora de corriente con potencial de ánodo. La disposición ( 1 ) de proceso al vacío puede estar equipada facultativamente, cuando la conducción del proceso lo exija, con una fuente de plasma (9) adicional . En este caso, la fuente de plasma (9) estará formada como una fuente para la obtención de un arco de bajo voltaje con cátodo caliente. El cátodo caliente, por ejemplo, está formado como un filamento que está dispuesto en una cámara de ionización pequeña, en la que es admitido con una admisión (8) de gas de un gas de trabajo, tal como, por ejemplo, argón, para la obtención de una descarga de arco de bajo voltaje, que se extiende en la cámara superior de la instalación ( 1 ) de proceso al vacío. Un ánodo ( 1 5) está dispuesto en una posición correspondiente en la cámara de la instalación (1 ) de proceso al vacío, para la formación de la descarga de arco de bajo voltaje, y funciona, de modo y manera conocidos, con una alimentación de corriente CD entre el cátodo y la fuente de plasma (9) y el ánodo ( 1 5). De ser necesario se pueden proveer bobinas adicionales (1 0, 1 0'), tal como, por ejemplo, instalaciones del tipo de barra, que se encuentran alrededor de la instalación ( 1 ) de proceso al vacío, para el empaquetamiento magnético o la conducción del plasma de arco de bajo voltaje. De acuerdo con la invención , una instalación de proceso al vacío está provista, además de una primera fuente (5) de vaporizador de arco, con el electrodo de blanco (5'), de una segunda fuente de vaporizador de arco (20), con el segundo electrodo de blanco (20' ), tal como está ilustrado en la figura 2. Ambas fuentes de vaporizador de arco (5, 20) funcionan cada una con una alimentación de corriente CD ( 13) y (1 3' ), de tal manera que las alimentaciones de corriente CD garanticen con una corriente de tierra el mantenimiento de la descarga de arco. Las alimentaciones de corriente CD ( 1 3, 1 3)' corresponden al estado actual de la técnica y pueden ser efectuadas de manera costosa. Ambos electrodos (5' , 20)' , que constituyen los cátodos de ambas fuentes de vaporizador de arco (5, 20), cuando corresponden a la presente invención, están conectados con una sola alimentación de corriente pulsante ( 16), que está en la posición , en los electrodos (5' , 20)' , en la que provean corrientes de pulso elevadas, con forma definida, y con pendiente de pulso definida. En la instalación ilustrada en la figura 2, los ánodos (6) de ambas fuentes (5, 20) de vaporizador de arco están referidas al potencial eléctrico de la masa de la instalación ( 1 ) de proceso. Como se ilustra en la figura 3, también es posible que las descargas de chispa funciones en relación con la masa, o sean libres de la masa. En este caso, la primera alimentación de corriente CD ( 1 3) está conectada con su polo negativo al cátodo (5') de la primera fuente de vaporizador de arco (5), y con su polo positivo conectado al ánodo opuesto de la segunda fuente de vaporizador de arco (20). La segunda fuente de vaporizador de arco (20) funciona de manera análoga y la segunda alimentación de corriente ( 1 3') está conectada con el polo positivo del ánodo de la primera fuente de vaporizador de arco (5). Este funcionamiento opuesto del ánodo de las fuentes de vaporizador de arco, conduce a una ionización mejor de los materiales en el proceso. El funcionamiento libre de masa, o el funcionamiento flotante o colgante de las fuentes de vaporizador de arco (5, 20), sin embargo, también puede producirse sin emplear la alimentación de los ánodos opuestos. Adicionalmente, también es posible proveer un conmutador ( 14), a fin de que se pueda conmutar a voluntad , entre el funcionamiento libre de masa y el funcionamiento dependiente de masa. Como antes, ambos electrodos (5' , 20' ) que constituyen los cátodos de ambas fuentes de evaporación de arco (5, 20), están conectados correspondientemente, en la presente invención con un solo suministro de corriente pulsante ( 1 6) La alimentación para este "modo de doble pulso" debe poder dar diferentes escalas de impedancia y, no obstante, también debe ser "duro" en la tensión. Esto significa que la alimentación de corrientes elevadas debe suministrar corrientes elevadas, pero no obstante ello, pueda continuar funcionando de manera estable a la tensión. Un ejemplo de una alimentación de este tipo fue presentada paralelamente y con la misma fecha que la presente solicitud de patente, con el número El campo de aplicación primero y preferido de esta invención es el de la evaporación por chispas catódicas con dos fuentes de vaporizador de arco pulsante (5, 20), tal como se ilustra en la figura 2. Para estos usos, las impedancias se encuentran en la escala de aproximadamente 0.01 a 1 O. Se debe hacer notar aquí que ordinariamente las impedancias de las fuentes, entre las cuales está la "de pulso doble", son variables. Esto puede deberse a que consisten de diferentes materiales o aleaciones, a que el campo magnético de la fuente es variable, o a que la erosión del material de las fuentes está en un estado variable. El "modo de pulso doble" permite entonces una igualación en los sitios de la amplitud de pulso de tal suerte que ambas fuentes extraían la misma corriente. Esta situación conduce a tensiones variables en las fuentes. Naturalmente se puede cargar la alimentación también asimétricamente con respecto a las corrientes, cuando parece deseable para efectuar el proceso, que es especialmente el caso para los materiales diferentes para las capas graduadas. La estabilidad de tensión de una alimentación puede obtener cada vez más difícilmente, conforme sea menor la impedancia del correspondiente plasma. Por lo tanto, frecuentemente son ventajosas las duraciones cortas de pulso. La conmutabilidad o el seguimiento controlado de una alimentación a diferentes impedancias iniciales, por tanto, es bastante ventajosa, en caso de que deba utilizarse toda la escala de su potencia, así, por ejemplo , en la escala de 500V /1 00 A a 50 V / 1 000 A, o tal como se efectúa en la solicitud paralela No Las ventajas de una instalación de cátodo pulsante doble, de este tipo , y especialmente basada en dos fuentes de evaporación de arco, se resumen en lo siguiente: 1 . La emisión incrementada de electrones du rante los pulsos abruptos, dan por resultado una corriente incrementada (también una corriente de substrato) y una ionización incrementada de los materiales vaporizados y de los gases reactivos. 2 La densidad electrónica incrementada se traduce también en una descarga acelerada de la superficie del substrato , en la que se enriquece la formación de las capas aislantes, es decir, hay un tiempo relativamente corto de descarga en el substrato (o también sólo pausas de pulso de la tensión de polarización), a fin de descargar las capas aislantes formadas. 3. El funcionamiento bipolar entre ambas fuentes de evaporación por arco catódico permite una proporción de pulso a pausa de casi 100 por ciento (ciclo de trabajo ), mientras que el pulso de una fuente sola necesariamente siempre necesita una pausa y, por lo tanto , no es tan elevada la eficiencia. 4. El funcionamiento pulsante doble de las dos fuentes de rayos catódicos que se oponen mutuamente, sumerge la región del substrato en plasma denso e i ncrementa la reactividad en esa zona , también del gas reactivo. Esto implica también un incremento en la corriente de substrato. 5. En los procesos reactivos en atmósfera de oxígeno, también pueden obtenerse en el funcionamiento pulsante valores de emisión de electrones más altos y está claro que se puede evitar adicionalmente que se funda la zona de las chispas, como sucede con la evaporación clásica de blancos metálicos. El tratamiento en modo reactivo oxidante crudo, sin gases raros o protectores, es ahora posible sin más. Con el funcionamiento mencionado aquí en lo que antecede de las fuentes de evaporación por arco, con una alimentación de CD y una alimentación de pulsos de alta corriente sobrepuesta (RPAE, DPAE), es posible depositar sobre una pieza de trabajo 30 compuestos metálicos correspondientes, de alta calidad , a partir de uno o más blancos metálicos, con atmósferas de gas reactivo. Esto es especialmente apropiado para la producción de capas oxidadas crudas, que no necesitan de gases protectores adicionales, tales como gases nobles, usualmente argón . La descarga de plasma de los vaporizadores de arco 5, 20, por ejemplo, y de preferencia, pueden efectuarse en atmósferas de oxígeno, con presiones de trabajo deseadas, sin que la descarga sea inestable, sin impedimento y sin resultados indeseables, tales como formación fuerte de rociador o propiedades adversas de las capas. Tampoco es necesario, como en el procedimiento CVD, añadir compuestos de halógeno para que éste permita primeramente capas duras oxidadas, resistentes al desgaste, de gran calidad , económicamente obtenidas a temperaturas de proceso reducidas, de preferencia menores de 500°C, que no obstante, dan por resultado resistencia a altas temperaturas, de preferencia mayores de 800°C, y que son muy resistentes a las sustancias químicas, como, por ejemplo, tienen una elevada resistencia a la oxidación . Adicionalmente, para obtener un sistema de capas estables, la difusión de oxígeno con la oxidación concomitante, debe poder evitarse en el sistema de capas que se tienden más profundo y/o sobre piezas de trabajo. Se puede ahora, sin más, preparar capas oxidadas en oxígeno crudo como gas reactivo, a partir de metales de transición de los subgrupos IV, V, VI del Sistema Periódico, y Al , Si, Fe, Co, Ni , Y; prefiriéndose Al , Cr, Mo, Zr, así como Fe, Co, Ni , Y. La capa funcional 32 debe contener, como óxido, uno o más de estos metales, ningún gas noble ni halógeno, como Cl; pero por lo menos, menos de 0.1 por ciento o, mejor aún, menos de 0.05 por ciento de gas noble y menos de 0.5 por ciento o mejor aún, menos de 0.1 de halógeno; a fin de obtener la calidad de capa deseada. Las capas funcionales 32 de este tipo, o los sistemas de varias capas 33 (capas múltiples) especialmente cuando se usan como capas de materiales duros, debe tener un espesor en la escala de 0.5 a 12 pin, de preferencia de 1 .0 a 5.0 pm. Las capas funcionales pueden ser depositadas directamente sobre la pieza de trabajo 30, ya sea una herramienta de trabajo, una parte de máquina , o de preferencia una herramienta cortante o una placa oxicerámica de varios filos de corte. Entre esta capa y la pieza de trabajo 30 , se puede depositar también por lo menos otra capa o un sistema de capas, especialmente para la formación de una capa intermedia 31 , que forma especialmente una capa adhesiva y, de preferencia contiene uno de los metales de los subgrupos IVa , Va y Ví a del Sistema Periódico y/o Al o Si , o una mezcla de ellos. Se obtienen buenas propiedades de adherencia con compuestos de estos metales con N , C, O, B o mezclas de el los; prefiriéndose los compuestos que contienen N . El espesor de capa de la capa intermedia 31 debe estar en la escala de 0.05 a 5 µ?t? , de preferencia de 0.1 a 0.5 pm . Por lo menos una de las capas funcionales 32 y/o la capa i ntermedia 31 , puede estar formada ventajosamente como u na capa de nivelación 34, donde se consigue una mejor transición de las propiedades de las capas respectivas. El paso puede i r de metálico a n ítrico , a nitrooxídico y hasta a un óxido crudo . También se forma una zona de transición 34, donde se mezclan entre sí los materiales de las capas apiladas una sobre la otra , o cuando no se ha provisto ninguna capa intermedia , se mezcla con el material de la pieza de trabajo . Sobre la capa funcional 32 se puede depositar otra capa o u n sistema de capas 35, como capa de cubierta , cuando sea apropiado. Una capa de cubierta 35 también puede ser depositada adicionalmente como una capa reductora de fricción , para mejorar adicionalmente las condiciones tri bológicas de las piezas de trabajo revestidas 30.

De acuerdo con las necesidades, se pueden formar una o más capas de las deseadas o del sistema de capas deseado en la zona donde se limitan como capas de desarrollo, o se obtienen dentro de un gradiente de concentración de capas individuales del tipo mencionado. En la presente invención , esto es posible mediante la descarga controlada de gases reactivos en la instalación de proceso al vacío 1 , para la obtención de cada uno de los tipos de gas necesarios para ello y de las cantidades de gas necesarias para el proceso de plasma de arco reactivo. También se pueden formar sin más, capas con las propiedades de dureza deseadas, como capa funcional 32 capas de óxido de aluminio (Al203, que hasta ahora entraban en la composición sustancialmente en cantidades estequiométricas. Las capas duras especialmente ventajosas como capa funcional 32, consisten sustancialmente de una capa de óxido mixto de metal aluminio (Me) de la fórmula (AI2Me -x)yOz, donde Me de preferencia es uno de los metales Cr, Fe, Ni , Co, Zr, Mo, Y, solo o también en mezclas, ajustables según las porciones deseadas x, y y z del material de interés. Se prefiere adicionalmente de preferencia el cromo como metal Me, en óxido metálico mixto de (AlxMe1 -x)yOz, que toma con ello la forma (AlxCr1 -x)y02 o (AICr)yOz. De esa manera, la porción 1 -x del metal cromo en la capa 5, comprende de 5 hasta 80 por ciento atómico, de preferencia de 1 0 a 60 por ciento atómico (porcentaje de átomos).

También es muy apropiada como capa 32 funcional de material duro un nitruro metálico, especialmente el nitruro de al uminio y cromo (AICr)yNz o posiblemente (AITi )yNz. Mediante la posibilidad seleccionada de la cond ucción del proceso también es posible ahora seleccionar en los óxidos de aluminio y de aluminio-cromo la estructura alfa y/o gamma especialmente deseada . Debido a la selectividad fácil mencionada en lo que antecede, de las condiciones de capa con su composición , sobre el control de la condición de las gases reactivos , y debido a la cond ucción estable del proceso, por primera vez es posible preparar un sistema de varias capas (capas múltiples) 33 con cualesquiera cond iciones diversas, y cualquier composición , y por tanto , con desarrollos diversos. De esta manera se pueden produci r varias condiciones a partir de diferentes materiales o lo que frecuentemente es ventajoso , con materiales si milares alternativos como un emparedado de la técnica . Para las capas funcionales 32 duras, es ventajoso un sistema de capas con pares sucesivos 33 de capas, repetidos, en los que se varía periód icamente la composición de los materiales. Ante todo , una composición de Mei a un óxido de Me2 y/o de u n nitruro de Mei a un óxido de Me^ y/o de un nitruro de Mei a un óxido de Me2, da resultados sobresalientes con respecto al tiempo de deposición y a menor formación de grietas en la capa funcional , por ejemplo , de este sistema de capas. U n ejemplo de una capa funcional 32 , como capa múltiple 33, está representado en la figura 4 , y en sección ampliada en la figura 5. Se ilustra un par de materiales preferidos para nitruro de aluminio y cromo (AICr)xNy alterado con óxido de aluminio y cromo (AICr)xOy, preparado con el procedimiento de acuerdo con la invención, de preferencia en una composición de materiales estequiométrica. El paquete de capas contiene en este ejemplo 42 pares de capas con materiales variados, como se mencionó más arriba. El espesor completo de esta capa funcional 32, como sistema 33 de varias capas, es aproximadamente 4.1 µ??, de manera que el espesor de un par de capas, también en dos posiciones, es de 98 nm. Otros pares preferidos nitruro de aluminio y zirconio (AIZr)xNy, alterado con óxido de aluminio y zirconio (AIZr)xOy, preparado con los procedimientos de acuerdo con la invención, de preferencia en composición de materiales estequiométrica. Para las capas duras, como capa funcional 32, es ventajoso que el sistema 33 de varias capas contenga por lo menos 20 posiciones, de preferencia hasta 500 posiciones. Aquí, el espesor por posición debe estar en la escala de 0.01 a 0.5 µ?p, de preferencia en la escala de 0.2 a 0.1 µ??. En la zona de las posiciones individuales adyacentes de las capas, también hay evidentes desarrollos que cuidan de la buena conducción de la transición. En el ejemplo de acuerdo con la figura 4, como ejemplo está también una capa superficial 35 como capa reductora de fricción , depositada sobre la capa funcional 32, 33. La capa superficial consiste de nitruro de titanio y tiene un espesor aproxi mado de 0.83 µ?? . Debajo de la capa funcional también está dispuesta adicionalmente, en el ejemplo , una capa intermedia 31 , como capa dura, que tiene un espesor de 1 .31 µ?t? y que está depositada como capa intermedia de Al-Cr-N , con RPAE, sobre la pieza de trabajo 30.

Los revesti mientos preparados en lo que antecede, ya sea de una sola capa o un sistema de varias capas, de preferencia deben exhibi r un valor Rz no menor que 2 pm y/o un valor Ra no menor que 0.2 pm . Cada uno de estos valores se mide d irectamente en la superficie antes del tratamiento posterior posible de la superficie, por ejemplo, cepillado , radiación , pulitura , etc. De esta manera , estos valores representan una rugosidad superficial cruda dependiente del proceso . Con Ra se debe entender el valor bruto central de acuerdo con DI N 4768. Éste es el valor medio aritmético de todos los desvíos de los perfiles R de aspereza de la l ínea media dentro de toda la distancia de medición lm . Con Rz se debe entender la profundidad bruta mediada de acuerdo con DI N 4768. Éste es el valor de cinco distancias de medición individuales le sucesivas de la profundidad bruta individual , en el perfil de aspereza o rugosidad . Rz depende únicamente de la distancia de los picos más altos a los valles más profundos . Mediante la obtención del valor med io , se reduce la infl uencia de un solo pico (valle) y se controla la amplitud media de la banda , en la que está comprendido el perfil R.

El revestimiento formado, de acuerdo con la invención , es especialmente apropiado para piezas de trabajo que son herramientas de corte, herramientas de transformación, moldes para fundición inyectable o herramientas troqueladoras, muy especialmente, sin embargo, para placas oxicerámicas de varios filos de corte. En lo que sigue se ilustra un desarrollo típico de un tratamiento de substrato en un proceso de revestimiento por evaporación con arco pulsante reactivo, mediante el uso de la presente invención. Además del proceso de revestimiento correspondiente, en el que se pone en práctica la invención, también se utilizan las demás etapas de proceso, que se refieren al tratamiento previo y al tratamiento posterior de las piezas de trabajo. Todas estas etapas permiten variaciones amplias; algunas pueden ser omitidas, acortadas o prolongadas, y otras pueden ser combinadas. En una primera etapa, las piezas de trabajo son sometidas generalmente a una limpieza química, que se lleva a cabo de manera diferente, dependiendo del material y de los antecedentes. Ejemplo 1 Descripción de un desarrollo de proceso típico para la preparación de una capa 32 de Al-Cr-O (así como de una multicapa 33 de AI-Cr-N/AI-Cr-O), y una capa intermedia 31 de Al-Cr-N , por medio de RPAE (evaporación por arco pulsante reactivo) para revestir piezas de trabajo 30, tales como herramientas cortantes, de preferencia placas oxicerámicas de varios filos de corte. 1 . Tratamiento previo (limpieza, etc. ) de las piezas de trabajo (30) (substratos) como es sabido por los expertos en la materia. 2. Disponer el substrato en los portadores provistos para ello, e introducirlo en el sistema de revestimiento. 3. Bombear la cámara de revestimiento 1 , hasta obtener una presión de aproximadamente 1 0"4 milibares, por medio de un sistema de bombeo, como los conocidos por los expertos en la materia (bombas previas/bombas de difusión, bombas previas/bomba turbomolecular, presión final obtenible, aproximadamente 1 0"7 milibares) 4. Iniciar al vacío el tratamiento previo del substrato con una etapa de calentamiento en un plasma de argón-hidrógeno, u otro tratamiento con plasma conocido. Sin limitación , este tratamiento previo puede efectuarse con los siguientes parámetros: Plasma de una descarga de arco de bajo voltaje, con una corriente de descarga de aproximadamente 1 00A, hasta 200A, hasta 400A, de preferencia se usa el substrato como ánodo para esta descarga de arco de bajo voltaje. Flujo de argón: 50 cm3/segundo Flujo de hidrógeno: 300 cm3/segundo Temperatura del substrato: 500°C (parcialmente por el calor del plasma, parcialmente por calentamiento mediante radiación). Tiempo de proceso: 45 minutos.

De preferencia, durante estas etapas, se dispone un suministro entre el substrato 30 y la masa, o algún otro potencial de referencia, con lo cual se puede excitar el substrato ya sea con CD (de preferencia positiva) o con CD pulsante (unipolar, bipolar), o bien como M F frecuencia intermedia o RF (alta frecuencia). 5. Como siguiente etapa del proceso, se inicia el mordentado. Para ello se hace funcionar el arco de bajo voltaje entre el filamento y el ánodo auxiliar. Se conmuta un suministro de CD, CD pulsante, CD, MF o RF entre los substratos y la masa, y de preferencia se excita el substrato con suministro negativo. Mediante los suministros pulsantes y MF, RF, también se aplica una tensión positiva en el substrato. Los suministros 4 pueden utilizarse unipolares o bipolares. Los parámetros típicos, pro no excluyentes, durante estas etapas, son: Flujo de argón : 60 cm3/segundo Corriente de descarga del arco de bajo voltaje 1 50A Temperatura del substrato: 500°C (parcialmente por calentamiento del plasma, parcialmente por calentamiento por radiación). Tiempo del proceso: 30 minutos. Para asegurar la estabilidad de la descarga de arco de bajo voltaje en la formación de capas aislantes, se trabaja ya sea con un ánodo auxiliar 1 5 conductor de calor, o bien se conmuta un suministro de alta corriente pulsante entre el ánodo auxiliar y la masa. 6. Inicio del revestimiento con la capa intermedia 31 (aproximadamente 1 5 minutos). Capa intermedia de CrN , de 300 nm, por medio de evaporación por chispa (corriente de fuente, 1 40A; Ar, 80 cm3/segundo, N2, 1 200 cm3/segundo, con polarización de -80V o de -100V o a -60V o 40V. El revestimiento puede obtenerse con o sin el arco de bajo voltaje. 7. Transición a la capa funcional 32 (aproximadamente 5 minutos). En la transición a la capa funcional propiamente dicha, las fuentes de chispa eléctrica se sobrepone conmutadamente en paralelo con pulsos de CD unipolares de un segundo suministro de corriente, que puede funcionar con 50 kHz (figura 2). Adicionalmente, puede funcionar de igual manera un blanco de Al , a fin de formar el AlCr como una capa. En el ejemplo, trabaja con pulso de 1 0 psegundos/1 0 psegundos de pausa, y en los pulsos se generan corrientes hasta de 1 50A. Se produce entonces una entrada de oxígeno de 200 cm3/segundo. 8. Regreso del revestimiento de AlCrN Después que se ha estabilizad el flujo de gas oxígeno, se produce la deposición del revestimiento de AlCrN . Para ello se reduce el flujo de gas N2. Esta rampa dura más de alrededor de 1 0 minutos. A continuación se reduce el flujo de Ar hasta cero (caso que no funciona con el arco de bajo voltaje). 9. Revestimiento con la capa funcional 32 El revestimiento del substrato con la capa funcional apropiada se efectúa en gas reactivo crudo (en este caso, oxígeno). Los parámetros importantes del proceso son : Flujo de oxígeno: 400 cm3/segundo Temperatura del substrato : 500°C Corriente de fuente CD: 60A Se sobrepone a la corriente de fuente de CD una corriente de CD pulsante (uni polar) de 1 50A, con una frecuencia de pulso de 50 kHz y una característica de pulso de 1 0 psegundos/I O psegundos de pausa . La presión de proceso en la cámara de revestimiento es de 9 x 1 0 3 milibares. La polarización en el substrato se regresa a -40V. Cuando se trata de óxido de aluminio para capas aislantes, se uti l iza un suministro de polarización que funciona ya sea como pulso de CD o como M F (50 kHz a 350 kHz). También se puede efectuar el revesti miento si multáneamente con el arco de bajo voltaje. En este caso, se obtiene u na reactividad elevada. Además, el uso simultáneo del arco de bajo voltaje du rante el revestimiento, tiene la ventaja de que se puede red uci r la porción de CD en las fuentes. Con corrientes de arco más altas, se puede red ucir esto adicionalmente. El proceso de revestimiento así efectuado es estable también durante más horas . El blanco 5, 5' se recubre con una capa delgada y tersa de óxido. Quedan , si n embargo , pequeñas islas aisladas , aunque la superficie de blanco cam bie por el oxígeno, lo que se manifiesta también en el incremento de la tensión de encendido. La superficie de blanco permanece sustancialmente tersa. Las chispas se desarrollan más fuerte se d ividen en varias chismas menores. El número de rociadores se reduce sustancialmente. El proceso descrito es una versión preferida , ya q ue se mantienen estrechamente las condiciones en el suministro de corriente pulsante. El suministro de CD ali menta la corriente med ia o alta para las chispas y el suministro elevado pulsante 1 6, 1 6' sirve para evitar el rociador y mantener seguro el proceso. Una posibilidad de obtener un sistema de capas múltiples 33, también varias capas 33, para el ejemplo de revestimiento anterior, se obtiene cuando se reduce o se eli mina completamente el fl ujo de oxígeno d urante la deposición de la capa, mientras que se conm uta el flujo de oxígeno . Se puede efectuar esto periódicamente o no periódicamente, con capas exclusivamente o conj untamente con concentración de oxígeno-nitrógeno. De esta manera se forma la capa múltiple 33, tal como se ilustra en la figura 4, y se ampl ía en la figu ra 5, por ejem plo, en sección transversal . En muchos casos esta capa funcional 32 concluye el revesti miento desde afuera, sin que sea necesaria otra capa sobre ella. De acuerdo con el uso y la necesidad , las propiedades de desgaste pueden "cubrirse" con una o más capas superficiales 35. El ejemplo de las capas múltiples, ya descritas más arriba , de AlCrN/AI CrO, con una capa superior de TiN , está ilustrado de igual manera en la figura 4. La al menos una capa superficial 35, en este caso, puede ser, por ejemplo, una capa resistente a la fricción, en cuyo caso la capa dura 32, o la capa funcional , la capa múltiple, sirve como capa protectora para la capa resistente a la fricción. Sigue siendo deseable la preparación de multicapas-capas funcionales 33 o multicapas-capas intermedias con espesores sustancialmente delgados de capa que contienen óxido, de modo que, en una variante de proceso preferida, también se obtengan de tal manera que se obtenga el funcionamiento del blanco formado con óxido, bajo el flujo de oxígeno, hasta que el blanco comience a mostrar síntomas de envenenamiento (subida de tensión, principalmente después de unos cuantos minutos) y luego, respectivamente, de nuevo se conmuta, por ejemplo, se conmuta el flujo de nitrógeno. Esta variante de proceso es bastante simple y puede efectuarse con el estado de la técnica existente (figura 1 ), pero sin funcionamiento de blanco-pulso. Sin embargo, esto no da lugar a un acomodo libre del espesor de capa a las condiciones respectivas. La modalidad del ejemplo mencionado en lo que antecede, en el funcionamiento de doble pulso, con dos o más fuentes de evaporación por arco, aporta ventajas adicionales con respecto al desarrollo del proceso y a las condiciones económicas. En lo que sigue se dan otros tres ejemplos de aplicación, en los cuales, sin embargo, se regula la separación de las interfaces y la capa de funcionamiento. Ejemplo 2 Revestimiento de piezas de trabajo 30, tales como herramientas cortadoras, de preferencia placas oxicerámicas de varios filos de corte, con un sistema de capa dura 32 de Al-Cr-O, y capa intermedia 31 de Cr-N , por medio de DPAE (vaporizador por arco de doble pulso). Las etapas 1 a 5 inclusive, son análogas al ejemplo 1 . 6. Comienza el revestimiento con la capa intermedia (aproximadamente 1 5 minutos). Capa intermedia de AlCrN , de 300 nm , por medio de evaporación por chispa (material de blanco, AlCr (50 por ciento, 50 por ciento); corriente de fuente 1 80A, N2, 800 cm3/segundo, con excitación bipolar de -1 80V (36 ps negativos, 4 ps positivos). Se puede producir el revestimiento con o sin arco de bajo voltaje. Hasta este punto, el procedimiento sigue el estado de la técnica, tal como se señaló, por ejemplo, en la lámina 1 . 7. Paso a la capa funcional 32 (aproximadamente 5 minutos). Al pasar a la capa 32 funcional propiamente dicha, se disminuye el nitrógeno de 800 cm3/segundo a aproximadamente 600 cm3/ segundo y a continuación se conmuta un flujo de oxígeno de 400 cm3/segundo. Se termina entonces el flujo de nitrógeno. 8. Revestimiento con la capa funcional 32. Se establece entonces el suministro de alta corriente bipolar, pulsante 1 6, como se ilustra en la lámina 3, entre ambos cátodos 5, 20 del vaporizador de arco. En el proceso descrito, se trabaja con un valor medio positivo o negativo, temporal, de la corriente, de alrededor de 50A. La duración de pulso es respectivamente de 1 0 ps para las porciones de tensión positivas y negativas, con pausas de 1 0 ps respectivas entre ellas, a una tensión de 1 60V. El valor pico de la corriente durante el suministro de corriente pulsante bipolar 1 6, depende de la respectiva forma del pulso. La diferencia de la corriente de CD por medio de los respectivos cátodos , 20 de vaporizador de arco y el valor pico de la corriente bipolar pulsante, corresponde a la alta corriente mencionada del cátodo 5, 20 del vaporizador de arco, no disminuida, puesto que pronto se extingue el arco (chispa). Durante los primeros diez minutos del revestimiento, se disminuye en rampa la polarización de -1 80V a -60V. Las velocidades de revestimiento típicas para las dobles piezas de trabajo 30 giratorias, están entre 3 pm/hora y 6 pm/hora. El revestimiento de la pieza de trabajo 30 con la correspondiente capa funcional 32, también se puede efectuar en un gas reactivo (en el caso de este ejemplo, en oxígeno). Los parámetros de proceso necesarios se resumen una vez más de la siguiente manera: Flujo de oxígeno: 400 cm3/segundo Temperatura de la pieza de trabajo: 500°C Corriente CD de fuente: 1 80A, tanto para la fuente de Al como para la fuente de Cr.

La corriente CD bipolar pulsante entre ambos cátodos tiene una frecuencia de 25 kHz. Presión de proceso: aproximadamente 9 x 1 0"1 3 milibares. Como ya se mencionó, el revestimiento puede efectuarse también de manera simultánea con el funcionamiento del arco de bajo voltaje. En estos casos, está presente un incremento adicional en la reactividad para todas las inmediaciones de la pieza de trabajo. Adicionalmente, el uso simultáneo del arco de bajo voltaje durante el revestimiento, también tiene la ventaja de que la porción de CD en las fuentes puede reducirse. Con una corriente de arco más alta, esto puede reducirse adicionalmente. El proceso de revestimiento efectuado de esta manera es estable también durante muchas horas. Los blancos 5' , 20' del vaporizador de arco 5, 20, son revestidos con una capa de óxido delgada, lisa. Esto es lo que se desea, y es también una condición para un proceso estable y que se desarrolle libre de rociador. El revestimiento se manifiesta por una elevación en la tensión del blanco. Se revisten las piezas de trabajo con diferentes revestimientos y bajo las mismas condiciones, se las somete a pruebas prácticamente iguales. Condiciones de prueba para las pruebas de torno. Como masa para estas pruebas, se utilizan capas conocidas de TiAIN y capas conocidas de óxido de alfa-aluminio, obtenidas por medio de CVD. En todas las capas de prueba se investiga un espesor de capa de 4 µ?? . Como material de prueba se utiliza acero inoxidable ( 1 .1 1 92). Se selecciona n ciclos de torno , respectivamente, de 1 , 2 y 4 minutos. La velocidad de corte se selecciona a 350 m/minuto , avance, 0.3 mm/revolución , profundidad de engrane, 2 mm . Las condiciones se seleccionan de tal manera que se puedan efectuar tiempos de prueba cortos a altas temperatu ras, en los filos de corte de las piezas de trabajo . Se investiga el desgaste en la superficie libre y en la superficie de sujeción , así como la rugosidad de la superficie del acero tratado; y se determina el tiempo de permanencia hasta que se obtiene una rugosidad elevada determinada. Se utiliza este tiempo de permanencia como la masa cuantitativa del desgaste. Resultados : a) Capa CVD de óxido de alfa-aluminio (de acuerdo con el estado de la técnica : Espesor de la capa e = 4 µ?? La pieza de trabajo sobrevivió la prueba de 4 minutos. Si n embargo, en SEM después de la prueba , no hubo más material de capa sobre la superficie de sujeción . b) Capa de TiAI N (de acuerdo con el estado de la técnica : e = 4 µ??. Esta capa señaló, después de menos de 2 minutos, la pri mera descom posición , y produjo una superficie rugosa sobre la pieza de trabajo . De acuerdo con la invención : Capa intermedia de AICrN, e = 0.4 pm. Capa múltiple de AlCrN/AICrO, e = 3.6 pm Capa superior de TiN, e = 0.8 pm Tiempo de permanencia: 4 minutos. Capa intermedia de AICrN, e = 0.4 pm Capa múltiple de AlCrN/AICrO, e = 3.6 pm Tiempo de permanencia: 3 minutos 40 segundos Capa intermedia de AICrN, e = 0.3 pm Capa individual de AlCrO, e = 2.9 pm Capa superior de TiN, e = 0.9 pm 4 minutos. Capa intermedia de AICrN, e = 0.35 pm Capa individual de AlCrO, e = 3.5 pm 3 minutos, 20 segundos. Capa intermedia de ZrN, e = 0.3 pm Capa múltiple de ZrN/AICrO, e = 3.8 pm Capa superior de ZrN, e = 0.5 pm 3 minutos, 10 segundos. Capa intermedia de ZrN, e = 0.2 pm Capa múltiple de ZrO/AICrO, e = 6.4 pm Capa superior de ZrN, e = 0.8 pm 4 minutos Capa intermedia de AICrN, e = 0.5 pm Multicapa de AlCrO/alfa-alúmina, e = 8.2 pm 4 minutos k) Capa intermedia de (Ti, AICrN), e = 0.4 pm Multicapa de AICrO/TiAICrN , e = 4.5 pm, 3 minutos, 50 segundos. Las capas, por ejemplo, las capas de óxido que contienen multicapas, formadas de los materiales mencionados, muestran sustancialmente menos desgaste a altas velocidades de corte. Las capas conductoras (TiAIN ) de acuerdo con el estado de la técnica, a altas velocidades de corte, son sustancialmente inferiores al sistema de óxido de acuerdo con la invención , con respecto al desgaste. Los sistemas de acuerdo con la presente invención , hechos de (AICr)yOz y (AIZr)yOz muestran un desgaste similarmente bajo al de las capas de CVD conocidas, hechas a partir de óxido de alfa-aluminio; pero sin su desventaja de una carga de alta temperatura, o cargas de sustancias qu ímicas agresivas para las piezas de trabajo, durante los procesos de revestimiento. Adicionalmente, se puede llevar a cabo el proceso sustancialmente de manera más fácil , por ejemplo, mediante conmutación de los gases o un cambio controlado de la porción de gas (por ejemplo, de 02 a N2) y/o conmutación de un blanco o cambio controlado de la porción de alimentación del blanco, a otra; mientras que, en los procesos CVD son necesarios lavados intermedios, así como adaptaciones de los niveles de temperatura para las capas individuales de un sistema de varias capas. De esta manera, la capa resultante se caracteriza por las siguientes medidas: Espesor de la capa por la doble rotación del substrato: 6.5 pm La resistencia de la capa se prueba con los ensayos Rockwell-Ei ndrucks, en H F2. La microdureza se obtiene con el Fischerscope (microindentación a F = 50 mN / 20 s) y presenta HV = 1 700. Los valores de la capa para la rugosidad corresponden a Ra = 0.48 µ?t? , R2 = 4.08 pm ; Rmax = 5.21 pm . El coeficiente de fricción es de 0.8.

Claims (30)

1. REIVINDICACIONES 1 . Sistema de proceso al vacío para tratar la superficie de piezas de trabajo (3) con una fuente de evaporación de arco (5) que comprende un primer electrodo (5') que está conectado con una fuente de alimentación de CD ( 1 3) y con una fuente de evaporación de arco (5) y con uno de segundos electrodos (3, 1 8, 20), dispuestos separadamente de la fuente de evaporación de arco (5); caracterizado porque ambos electrodos (5' , 3, 1 8, 20) están conectados con un suministro de corriente pulsante ( 1 6).
2. 2. Sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el segundo electrodo (20' ) es el cátodo de otra fuente de evaporación de arco (20) y eventualmente está conectado con un suministro de corriente CD ( 1 3').
3. 3. Sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el segundo electrodo (1 8) es el cátodo de una fuente de pulverización catódica ( 1 8), especialmente una fuente magnética ( 1 8), y eventualmente está conectado con un suministro de corriente, especialmente con un suministro de corriente CD.
4. 4. Sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el segundo electrodo (3) está formado como un portador (3) de pieza de trabajo, y forma, junto con la pieza de trabajo (3), un electrodo de polarización.
5. 5. Sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el segundo electrodo es un reforzador (22) de evaporación, que constituye el ánodo de un evaporador de arco de bajo voltaje (9, 22).
6. 6. Sistema de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizado porque el segundo electrodo es un electrodo auxiliar (22), de preferencia un ánodo auxiliar (1 5) para la formación de una descarga de arco de bajo voltaje.
7. 7. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes 1 a 6, caracterizado porque entre el suministro de corriente CD (1 3) y el suministro de corriente pulsante ( 1 6) está dispuesto un filtro de acoplamiento eléctrico, de manera que contenga de preferencia por lo menos un diodo de Sperr.
8. 8. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque el suministro de corriente CD ( 1 3) entrega una corriente básica para el mantenimiento, sustancialmente libre de interrupciones, de una descarga de plasma en la fuente (5 , 18, 20), especialmente en la fuente de evaporación de arco (5, 20).
9. 9. Sistema de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque el sistema comprende una entrada de gas reactivo.
10. 1 0. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizado porque la frecuencia del suministro de corriente de pulso ( 16) está en la escala de 1 kHz a 200 kHz.
11. 1 1 . Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 0, caracterizado porque la relación de amplitud de pulso del suministro de corriente pulsante (1 6) se regula diferentemente.
12. 1 2. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 1 , caracterizado porque el pulso del suministro de corriente pulsante (1 6) se regula en vacío.
13. 1 3. Sistema de conformidad con cualquiera de las reivindica-ciones 1 a 12, caracterizado porque los flancos de pulso del suministro de corriente pulsante (1 6) exhiben alturas de más de 2.0 Vns, que se encuentran por lo menos dentro de la escala de 0.02 V/ns y 2.0 V/ns, de preferencia, por lo menos en la escala de 0.1 V/ns a 1 .0 V/ns.
14. 14. Procedimiento para tratar superficialmente piezas de trabajo (3) en un sistema de proceso al vacío ( 1 ), en el que se deposita una capa sobre una pieza de trabajo (3), con un primer electrodo (5') de una fuente (5) de evaporación de arco, y con uno de segundos electrodos (3, 18, 20) dispuestos separados de la fuente (5) de evaporación de arco; donde la fuente de evaporación de arco (5) es alimentada con una corriente CD; caracterizado porque ambos electrodos (5', 3, 18, 20) funcionan conectados con un solo suministro de corriente pulsante ( 1 6).
15. 1 5. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 4, caracterizado porque los segundos electrodos (20') funcionan como cátodos de una segunda fuente de evaporación de arco (20) y eventualmente funcionan conectados con un suministro de corriente CD (1 3').
16. 1 6. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 4, caracterizado porque los segundos electrodos ( 1 8) funcionan como cátodos de una fuente de pulverización catódica (1 8), especialmente una fuente de magnetrón ( 18), y eventualmente funciona conectado con un suministro de corriente (1 7), especialmente con un suministro de corriente CD.
17. 1 7. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 4, caracterizado porque el segundo electrodo (3) está formado como un portador de pieza de trabajo (3) y constituye, junto con la pieza de trabajo (3), un electrodo polarizador.
18. 1 8. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 4, caracterizado porque el segundo electrodo está formado como un reforzador de evaporación (22), y funciona como el ánodo de un evaporador de arco de bajo voltaje (9, 22).
19. 19. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 1 4, caracterizado porque el segundo electrodo funciona como un electrodo auxiliar (22), de preferencia como ánodo auxiliar ( 1 5) para la formación de un sistema de arco de bajo voltaje.
20. 20. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 1 9, caracterizado porque el suministro de corriente CD ( 1 3) y el suministro de corriente pulsante (16) está acoplado con un filtro de acoplamiento eléctrico, donde dicho filtro comprende, de preferencia, por lo menos un diodo de Sperr.
21. 21 . Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 20, caracterizado porque el suministro de corriente CD ( 1 3) funciona con una corriente de tierra, de manera que la descarga de plasma en la fuente (5, 18, 20) se mantenga sustancialmente libre de interrupciones, especialmente en la fuente de evaporación de arco (5, 20).
22. 22. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 4 a 21 , caracterizado porque las fuentes (5, 18, 20) funcionan con un gas de proceso, que contiene un gas reactivo.
23. 23. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 22, caracterizado porque las fuentes (5, 18, 20) funcionan con un gas de proceso que es exclusivamente un gas reactivo.
24. 24. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 22 o 23, caracterizado porque las fuentes (5, 1 8, 20) funcionan con un gas de proceso, en el cual el gas reactivo comprende oxígeno y, de preferencia, que es sustancialmente oxígeno.
25. 25. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 24, caracterizado porque el suministro de corriente pulsante ( 16) funciona con una frecuencia en la escala de 1 kHz a 200 kHz.
26. 26. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 4 a 25, caracterizado porque el suministro de corriente pulsante (16) funciona con una relación diferente de amplitud de pulso regulable.
27. 27. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 26, caracterizado porque el suministro de pulso ( 1 6) funciona con pulsos vaciados.
28. 28. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 4 a 27, caracterizado porque el suministro de corriente pulsante ( 1 6) funciona con bordes de pulso que comprenden una altura mayor que 2.0 Vns, que de preferencia se encuentra dentro de la escala de 0.02 V/ns a 2.0 V/ns, de preferencia por lo menos en la escala de 0.1 V/ns a 1 .0 V/ns.
29. 29. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 28, caracterizado porque más de dos electrodos (5, 5', 3, 1 8, 20) en el sistema de proceso al vacío ( 1 9) contienen gas reactivo, de preferencia contienen exclusivamente gas reactivo; de manera que solamente dos electrodos funcionen con un solo suministro de corriente pulsante ( 1 6) y que uno de ambos electrodos funciona como primer electrodo (5') de una fuente de evaporación de arco (5).
30. 30. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque los segundos electrodos pulsantes (5, 5') funcionan como fuentes de evaporación de arco (5, 20), y por lo menos un electrodo adicional funciona como fuente de pulverización catódica (1 8).