MX2007011703A

MX2007011703A - Capa de material duro.

Info

Publication number: MX2007011703A
Application number: MX2007011703A
Authority: MX
Inventors: Jurgen Ramm; Beno Widrig; Wolfgang Kalss
Original assignee: Oerlikon Trading Ag
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2008-03-10
Also published as: KR101361240B1; EP2355126A3; PT1863947E; SG160398A1; KR101235393B1; KR20070114402A; JP2013079452A; CA2601729C; SG160397A1; WO2006099754A1; KR20070114832A; EP2355126A2; EP2355126B1; PL1863947T3; WO2006099760A2; HUE026952T2; PL1864314T3; PT1864314E; WO2006099760A3; CA2601729A1

Abstract

La invencion se refiere a una capa de material duro, depositada sobre una pieza de trabajo (30), como una capa funcional (32), por medio de un metodo de arco-PVD. Dicha capa esta constituida esencialmente por un oxido electricamente aislante de por lo menos uno de los metales (Me) de los metales de transicion de los subgrupos IV, V, VI de la Tabla Periodica, y Al, Si, Fe, Co, Ni o Y, y la capa funcional (32) no contiene gas noble ni halogeno.

Description

CAPA DE MATERIAL DURO La invención se refiere a una capa de material duro, como una capa funcional de arco oxidante-PVD (32), depositada sobre una pieza de trabajo (30) de acuerdo con la porción caracterizante de la reivindicación 1 , así como a un procedimiento para revestir una pieza de trabajo con una capa de material duro de acuerdo con la porción caracterizante de la reivindicación 21 . 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. Dichas fuentes trabajan mediante corrientes, típicamente dentro de la escala de alrededor de 100 A y más, y a tensiones de unos cuantos voltios hasta unos 10 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. El uso de gases reactivos para la separación de compuestos en un blanco metálico, en un plasma reactivo, hasta ahora había estado reducido únicamente a la preparación de capas eléctricamente conductoras. En la preparación de capas no eléctricamente conductoras así como de capas dieléctricas, tales como, por ejemplo, de óxido, mediante el uso de ácidos como gas reactivo, se refuerza el problema de la formación del formador de chispas. 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 O 666 35 B1 , 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 100 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 por medio de evaporación de arco, 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 alimentaciones de corriente pulsante parecen ser una opción. Sin embargo, se debe encender siempre de nuevo las chispas, o la frecuencia de pulso debe seleccionarse tan grande que no se liberan las chispas. Esto parece funcionar en aplicaciones para materiales especiales, por ejemplo con grafito, tal como se describe en DE 3901401 . Sin embargo, se debe señalar que el grafito no es un aislante, sino más bien eléctricamente conductor, si bienes un conductor más pobre que los metales normales. En las superficies de blanco oxidadas, no es posible un reencendido por el contacto mecánico y por medio de alimentación de CD. El problema principal en la evaporación de arco reactiva lo constituyen los cubrimientos con capas aislantes sobre el blanco y sobre el ánodo, o bien la cámara de revestimiento utilizada como ánodo. Estos cubrimientos aislantes, en el curso de su formación, aumentan la distancia de encendido de la descarga de chispa, conducen a rocíos y cálculos incrementados, a un proceso inestable que termina en una interrupción 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 diluido (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, 103,766, que alterna la activación del cátodo y el ánodo con el respectivo reencendido, contribuye a la estabilidad del proceso; pero conduce 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 evaporación 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. 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-03018862 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 allí los fundamentos para el campo del bombardeo iónico. No se da ninguna referencia respecto a la evaporación por chispas. Para el campo de aplicación de los revestimientos con materiales endurecidos, se conocen especialmente, desde hace mucho, la necesidad de poder preparar materiales endurecidos oxídicamente con dureza y adherencia correspondientes y regulados de acuerdo con las propiedades tribológicas deseadas. En ello juegan papeles importantes el óxido de aluminio, especialmente el cromóxido de aluminio. El estado actual de la técnica en el campo de la PVD (Physical Vapor Deposition = deposición física por evaporación) se ocupa principalmente en la actualidad sólo de la preparación de óxido de gamma-aluminio y de óxido de alfa-aluminio. El procedimiento mencionado es principalmente un bombardeo iónico con doble magnetrón, que en este uso posee grandes inconvenientes con respecto a la confiabilidad del proceso y sus costos. La patente japonesa se concentra más en los sistemas de capas en unión con las herramientas, y menos, por ejemplo, en el proceso de revestimiento con arco iónico, como método de preparación. Sigue habiendo la necesidad general de que se pueda separar el óxido de alfa-aluminio. Sin embargo, en los procedimientos PVD corrientes son necesarias para ello temperaturas de substrato de aproximadamente 700°C o más, a fin de obtener esa estructura. Algunos aplicadores buscan evitar estas temperaturas elevadas de manera elegante, mediante capas de nucleación (oxidación de TiAI N , sistema Al-Cr-O). Sin embargo, se encuentra con que estos procesos no son absolutamente más baratos ni más rápidos. Hasta ahora parece que tampoco es posible la preparación satisfactoria de capas de óxido de alfa-aluminio por medio de evaporación por arco. Con referencia al estado de la técnica, se señalan las siguientes desventajas reunidas, especialmente con referencia a la preparación de capas oxidadas con procesos reactivos: 1 . No es posible ningún proceso estable para separar capas aislantes, en caso de que no se lleve a cabo una separación espacial entre el cátodo vaporizador de arco, o sea, el ánodo de la alimentación de arco, y el terreno del substrato, con admisión de gas reactivo. 2. No se obtiene ninguna solución satisfactoria del problema del rociador: los conglomerados (rociador) no reaccionan por completo, con lo que se tiene en porciones metálicas de la capa; una aspereza incrementada de la capa superficial y se altera la lisura de la estructura de capa y la estequiometría de la capa. 3. Son insuficientes las posibilidades de llevar a cabo procesos a baja temperatura, ya que la carga térmica del substrato es insuficiente y es demasiado grande para la preparación de óxidos con fases de alta temperatura. 4. Hasta ahora no había sido posible la preparación de capas intermedias graduadas para capas aislantes por medio de evaporación por arco. En contraposición con el bombardeo iónico, el cubrimiento por medio de chispas catódicas un proceso sustancialmente de evaporación. Se cree que en general , se debe seleccionar entre la mancha catódica y su porción periférica que no son tan grandes desde el punto de vista atómico. Estos conglomerados inciden, como tales, sobre el substrato, y dan por resultado capas ásperas que no pueden hacerse reaccionar completamente. La prevención, es decir, la resolución de este rociador hasta ahora no se había logrado, ni siquiera para procesos de revestimiento reactivos. Cuando se forma esto sobre el cátodo de la fuente de vaporizador de arco, por ejemplo en una atmósfera de oxígeno, adicionalmente se obtiene también una capa delgada de óxido, que es proclive a la formación incrementada de un rociador. 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 finalidad consiste en preparar capas con propiedades valiosas mejoradas, con al menos una fuente de evaporación de arco; de tal manera que se incremente 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 evaporación, 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 reducción 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. Especialmente deben ser posibles procesos de evaporación por arco que permitan la separación económica de las capas duras oxídicas, capas de óxido de aluminio y/o de cromóxido de aluminio, las cuales, de preferencia, exhiben una estructura sustancialmente alfa y/o gamma. Adicionalmente debe poder efectuarse procesos a baja temperatura, de preferencia a menos de 700°C, también con mayor economía 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. De acuerdo con la presente invención, se obtiene el objetivo de la invención por medio de una capa dura obtenida mediante un procedimiento de evaporación por arco-PVD de acuerdo con la reivindicación 1 , y que se efectúa de acuerdo con un procedimiento de acuerdo con la reivindicación 21 , para la preparación de dicha capa sobre una pieza de trabajo. Las reivindicaciones dependientes definen otras modalidades ventajosas. Se obtiene el objetivo de la presente invención de manera que se deposite una capa dura, como capa funcional de arco-PVD, sobre una pieza de trabajo; donde dicha capa está formada sustancialmente como un óxido eléctricamente aislante, que comprende por lo menos uno de los metales (Me) Al , Cr, Fe, Ni , Co, Zr, Mo, Y; y la capa funcional tiene un contenido de gases nobles y/o halógenos de menos de 2 por ciento. Se prefiere que el contenido de gases nobles sea por lo menos de 0.1 por ciento, especialmente menos de 0.05% o todavía mejor, que sea cero y/o que el contenido de halógenos sea menor que 0.5 por ciento, especialmente menor que 0.1 por ciento o, todavía mejor, que sea cero. Estos gases deseablemente son incorporados en la capa en una escala pequeña y el proceso de evaporación con arco, por lo tanto, se lleva a cabo exclusivamente con gas reactivo crudo o con una mezcla de gas reactivo sin gas noble, tal como He, Ne, Ar o gases halógeno, tales como F2, Cl2, Br2, l2, o compuestos que contienen halógeno, tales como CF6 o similares. Los procesos CVD conocidos utilizan gases halógeno, con los cuales se obtiene una capa a temperaturas indeseablemente elevadas, de aproximadamente 1 100°C. Los procesos de pulverización catódica conocidos, también debido a las condiciones del proceso reactivo, se efectúan con una porción grande de gas noble, tal como argón. El contenido de estos gases en la capa, deben estar por debajo de los valores anteriormente deseados, de preferencia, deben ser cero. El proceso de evaporación por arco pulsante, de acuerdo con la invención, también procede sin gases de proceso de este tipo. La solicitud de patente anteriormente mencionada, con número de solicitud CH 0051 8/05, muestra ya un proyecto de solución para este problema. Provee una primera solución que es especialmente bien adecuado para superficies de blanco reactivas totalmente reactivas y muestra una reducción clara de la construcción del rociador, frente a los blancos de vaporizador de arco alimentados con CD.. En esa solicitud , se propone reemplazar la tensión de alimentación de CD con un impulso de alta corriente de un suministro de corriente pulsante, tal como está ilustrado esquemáticamente en la figura 2. Otra reducción del rociador y su tamaño se obtiene mediante una rentabilidad mayor, por medio de lo previsto de acuerdo con la solicitud de patente que viene más adelante CH 01 289/05, cuya prioridad se basa en la solicitud CH 00518/05, y un desarrollo posterior. En esa solicitud se provee una instalación de proceso al vacío para el tratamiento de superficies de piezas de trabajo con al menos una fuente de evaporación por arco, que comprende un primer electrodo, que está conectado con una alimentación de corriente CD, donde está provisto adicionalmente un segundo electrodo que está dispuesto separado de la fuente de evaporación por arco; y ambos electrodos están conectados con una sola alimentación de corriente pulsante. Entre ambos electrodos está dispuesto un trayecto de descarga adicional , con únicamente una sola alimentación de corriente pulsante, lo que permite una ionización sustancialmente elevada de los materiales participantes, por la muy buena capacidad de control del proceso. De esta manera, el segundo electrodo puede ser una fuente de evaporación de arco adicional , un soporte para pieza de trabajo o bien la propia pieza de trabajo; con lo que el segundo electrodo, en este caso, se usa como un electrodo de polarización, o el segundo electrodo también puede estar formado como un crisol de evaporación, el cual forma el ánodo de un vaporizador de arco de bajo voltaje. Una construcción especialmente preferida comprende entonces que ambos electrodos sean los cátodos respectivos de una fuente de vaporizador por arco, y que cada una de estas fuentes de vaporizador de arco esté conectada directamente con una alimentación de corriente CD para la manutención de una corriente de parada, y donde ambos cátodos están conectados con una sola alimentación de corriente pulsante de tal manera que los arcos o las descargas de los arcos de ambas fuentes no se extinga durante la actividad. En esta configuración, se obtiene que sea útil una sola alimentación de corriente pulsante, ya que esa alimentación es conmutada directamente entre ambos cátodos del vaporizador de arco. Además de el grado elevado de ionización y de la buena posibilidad de control de los procesos, también está presente un grado mayor de efectividad de la disposición. Entre estos dos electrodos y las porciones de descarga de pulso producidas adicionalmente de esa manera, se forma eléctricamente, frente a estas porciones de descarga, un pulso bipolar formado por porciones negativas y positivas, por lo que se puede utilizar todo el periodo de esta corriente alterna utilizada para el proceso. En realidad no está presente ninguna pausa de pulso sin usar, y tanto el pulso negativo como el pulso positivo duran sin interrupción durante toda la entrega en el proceso. De esa manera, se puede elevar adicionalmente la velocidad de separación sin que tengan que estar presentes alimentaciones de corriente pulsante adicionalmente costosas. Esta disposición , con dos fuentes de evaporación por arco, es bastante apropiada para la separación de capas en un blanco metálico, con exclusión de gas reactivo. Con esta disposición, es posible trabajar totalmente con el apoyo de gases nobles, como argón , para la formación de capas, y también se puede tratar con gas reactivo crudo, sorprendentemente incluso con oxígeno solo. Mediante el grado elevado de ionización obtenible con ello, tanto los materiales vaporizados como también los gases reactivos, como por ejemplo el oxígeno, producen capas no conductoras con mayor calidad , que casi emparejan la calidad de los materiales a granel . El proceso se manifiesta de esa manera muy estable y, sorprendentemente, reduce de esa manera también drásticamente la construcción del rociador, o la disminuye sustancialmente. Las ventajas mencionadas arriba, sin embargo, también se pueden obtener mediante el uso de otras fuentes, como segundo electrodo, tal como, por ejemplo, un electrodo de polarización o un dispositivo vaporizador de arco de bajo voltaje, aunque no se obtienen las propiedades ventajosas deseadas en la misma medida como con la formación de la instalación con dos vaporizadores de arco. La presente invención reclama la prioridad de ambas solicitudes anteriormente mencionadas CH 0051 8/05 y 01 289/05, las cuales están dirigidas esencialmente a la deposición de capas oxidadas, no eléctricamente conductoras, de una primera finalidad . La invención contemplada en la presente solicitud de patente comprende un desarrollo adicional con respecto al proceso y a la aplicación del proceso. Estas dos solicitudes forman, por lo tanto, parte integrante de la presente solicitud. 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 primera 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 segunda 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 sección transversal a través de una capa formada como una capa de múltiples capas, de acuerdo con la invención. La figura 5 es una sección transversal ampliada de la capa de la figura 4. 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 13 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 O2, N2, S¡H4, hidrocarburos, etc. Los gases reactivos son introducidos en la cámara 1 por una entrada de gas 1 1 , y se distribuyen allí 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 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 13, 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. Adicionalmente, 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 15 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 15. De ser necesario se pueden proveer bobinas adicionales 10, 10', 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, tal como se ilustra en la figura 2, la fuente 5 vaporizadora de arco funciona adicionalmente con una alimentación 16' de pulso elevado. Esta alimentación 16' de pulso ventajosamente se encuentra sobrepuesta a la alimentación de corriente CD. Ambas alimentaciones, como se comprenderá, funcionan eléctricamente acopladas entre sí para su protección. Esto se puede lograr de manera corriente con filtros, tal como por inductividades, como lo entenderá quien tenga experiencia en el campo electrónico. Ya con este ordenamiento es posible, de acuerdo con la invención, depositar capas exclusivamente con gas reactivo solo o con mezclas de gas reactivo, por ejemplo, con óxido, nitruro, etc., sin porciones de gas protector indeseables, tales como Argón, mediante procesos de pulverización catódica PVD, o halógeno del precursor mediante procesos CVD. Es especialmente posible, de esa manera, que el óxido crudo, no eléctricamente conductor, difícil de obtener económicamente, se obtenga en la forma cristalina deseada y se deposite como capa. Este proceso de evaporación con arco pulsante, reactivo, se denominará aquí como proceso RPAE. En una construcción adicional, mejorada y preferida, 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 3. Ambas fuentes de vaporizador de arco 5, 20 funcionan cada una con una alimentación de corriente CD 13 y 13', 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 13, 13' 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 ¡lustrada en la figura 3, 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. Esto se designa en la presente como evaporación por arco de doble pulso (DPAE). Es posible que las descargas de chispa funciones en relación con la masa, o sean libres de la masa. En el caso preferido de que sean libres de la masa, la primera alimentación de corriente CD 13 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, como se ilustra en la figura 1 , a fin de que se pueda conmutar a voluntad , entre el funcionamiento libre de masa y el funcionamiento dependiente de masa. 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 solicitud de patente anteriormente mencionada No. CH 1 289/95, con el número CH 518/05. 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 3. Para estos usos, las impedancias se encuen Otran 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. 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. CH 51 8/05. 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 durante 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 incrementa 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. A fin de poder obtener las propiedades ventajosas deseadas del proceso en las diferentes modalidades de la invención, posibles, expuestas más arriba el suministro de corriente de pulso 16, 16' debe llenar diversas condiciones. En la representación de pulso bipolar, el proceso debe poder funcionar a una frecuencia que se encuentra en la escala de 10 Hz a 500 kHz. Debido a la proporción de ionización, es importante la pendiente del flanco obtenible en el pulso. Tanto el valor de los flancos ascendentes U2/(t2-t1 ), U 1 /(t6-t5), cuanto los flancos descendentes U2/(t4-t3) y U 1 /(t8-t7) deben exhibir una pendiente en la escala de 0.02 V/ns a 2V/ns, y esto por lo menos en vacío, o sea, sin carga, de preferencia, sin embargo, también con carga. Debe entenderse que la pendiente de los flancos repercute en el funcionamiento, dependiendo del incremento correspondiente de la carga o de la impedancia aplicada o de los ajustes correspondientes. Las amplitudes de pulso, en la representación bipolar, son, para t4 a t1 y de t8 a t5, ventajosamente de > 1 µs; de manera que las pausas de t5 a 54 y de t9 a t8, ventajosamente pueden ser sustancialmente cero; pero bajo condiciones previas deseadas, también pueden ser de > 0. Cuando las pausas de pulso son >0, este funcionamiento puede indicarse como vacío y se puede obtener mediante desplazamiento de tiempo variable de la amplitud de vacío de pulso de la producción de energía deseada en un plasma y su estabilización. Es especialmente ventajoso que la alimentación de corriente pulsante dispuesta de esta manera pueda ser un funcionamiento pulsante a una tensión de 500A a 1000V, debiendo ser considerada o amoldada correspondientemente la relación de pausas del pulso (ciclo de trabajo) para la posible disposición de la alimentación . Además de la pendiente de los flancos de la tensión pulsante, de preferencia debe tenerse en cuenta que la alimentación de la corriente pulsante (16) en el sitio debe superar, en al menos 1 µs un pico de corriente de 500A por lo menos. 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 1 2 µm , de preferencia de 1 .0 a 5.0 µm. 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 Via 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 ellos; 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 µm , de preferencia de 0.1 a 0.5 µm . Por lo menos una de las capas funcionales 32 y/o la capa intermedia 31 , puede estar formada ventajosamente como una capa de nivelación 34, donde se consigue una mejor transición de las propiedades de las capas respectivas. El paso puede ir de metálico a nítrico, 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 un 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 tribológicas 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 (AI2O3, 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 (A^Me^^Oz, que toma con ello la forma (AlxCrLxJyOz o (AICr)yO2. 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 aluminio y cromo (AICr)yNz o posiblemente (AITi )yNz. Mediante la posibilidad seleccionada de la conducción 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 conducción estable del proceso, por primera vez es posible preparar un sistema de varias capas (capas múltiples) 33 con cualesquiera condiciones diversas, y cualquier composición, y por tanto, con desarrollos diversos. De esta manera se pueden producir varias condiciones a partir de diferentes materiales o lo que frecuentemente es ventajoso, con materiales similares 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 periódicamente la composición de los materiales. Ante todo, una composición de Mßi a un óxido de Me2 y/o de un nitruro de Me-i a un óxido de Mß y/o de un nitruro de Me-i 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. Un 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 µm , 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 µm, de preferencia en la escala de 0.2 a 0.1 µm. 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 aproximado de 0.83 µm. 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 µm y que está depositada como capa intermedia de Al-Cr-N , con RPAE, sobre la pieza de trabajo 30. Los revestimientos preparados en lo que antecede, ya sea de una sola capa o un sistema de varias capas, de preferencia deben exhibir un valor Rz no menor que 2 µm y/o un valor Ra no menor que 0.2 µm . Cada uno de estos valores se mide directamente 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 línea 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 medio, se reduce la influencia 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. Eiemplo 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 MF 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 150A 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 15 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 15 minutos).

Capa intermedia de CrN , de 300 nm, por medio de evaporación por chispa (corriente de fuente, 140A; Ar, 80 cm3/segundo, N2, 1 200 cm3/segundo, con polarización de -80V o de -1 00V 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 µsegundos/10 µsegundos 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 (unipolar) de 1 50A, con una frecuencia de pulso de 50 kHz y una característica de pulso de 10 µsegundos/10 µsegundos 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 utiliza 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 revestimiento simultáneamente con el arco de bajo voltaje. En este caso, se obtiene una reactividad elevada. Además, el uso simultáneo del arco de bajo voltaje durante el revestimiento, tiene la ventaja de que se puede reducir la porción de CD en las fuentes. Con corrientes de arco más altas, se puede reducir 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, sin embargo, pequeñas islas aisladas, aunque la superficie de blanco cambie 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 dividen en varias chismas menores. El número de rociadores se reduce sustancialmente. El proceso descrito es una versión preferida , ya que se mantienen estrechamente las condiciones en el suministro de corriente pulsante. El suministro de CD alimenta la corriente media o alta para las chispas y el suministro elevado pulsante 16, 16' 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 elimina completamente el flujo de oxígeno durante la deposición de la capa, mientras que se conmuta el flujo de oxígeno. Se puede efectuar esto periódicamente o no periódicamente, con capas exclusivamente o conjuntamente con concentración de oxígeno-nitrógeno. De esta manera se forma la capa múltiple 33, tal como se ilustra en la figura 4, y se amplía en la figura 5, por ejemplo, en sección transversal. En muchos casos esta capa funcional 32 concluye el revestimiento 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/AICrO, 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. Eiemplo 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 µs negativos, 4 µs 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 µs para las porciones de tensión positivas y negativas, con pausas de 1 0 µs 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 µm/hora y 6 µm/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 µm. Como material de prueba se utiliza acero inoxidable (1 .1 192). 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 temperaturas, 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 µm La pieza de trabajo sobrevivió la prueba de 4 minutos. Sin embargo, en SEM después de la prueba, no hubo más material de capa sobre la superficie de sujeción. b) Capa de TiAIN (de acuerdo con el estado de la técnica: e = 4 µm . Esta capa señaló, después de menos de 2 minutos, la primera descomposición, y produjo una superficie rugosa sobre la pieza de trabajo. De acuerdo con la invención: c) Capa intermedia de AlCrN , e = 0.4 µm. Capa múltiple de AlCrN/AICrO, e = 3.6 µm Capa superior de TiN , e = 0.8 µm Tiempo de permanencia: 4 minutos. d) Capa intermedia de AlCrN , e = 0.4 µm Capa múltiple de AlCrN/AICrO, e = 3.6 µm Tiempo de permanencia: 3 minutos 40 segundos. e) Capa intermedia de AlCrN , e = 0.3 µm Capa individual de AlCrO, e = 2.9 µm Capa superior de TiN , e = 0.9 µm 4 minutos. f) Capa intermedia de AlCrN , e = 0.35 µm Capa individual de AlCrO, e = 3.5 µm 3 minutos, 20 segundos. g) Capa intermedia de ZrN , e = 0.3 µm Capa múltiple de ZrN/AICrO, e = 3.8 µm Capa superior de ZrN , e = 0.5 µm 3 minutos, 1 0 segundos. h) Capa intermedia de ZrN , e = 0.2 µm Capa múltiple de ZrO/AICrO, e = 6.4 µm Capa superior de ZrN , e = 0.8 µm 4 minutos i) Capa intermedia de AlCrN , e = 0.5 µm Multicapa de AlCrO/alfa-alúmina, e = 8.2 µm 4 minutos k) Capa intermedia de (Ti , AlCrN ), e = 0.4 µm Multicapa de AlCrO/TiAICrN , e = 4.5 µm, 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)yO2 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 químicas 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 O2 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.

Claims

REIVINDICACIONES

1 . Capa de material duro como una capa funcional de arco-PVD (32) depositada sobre una pieza de trabajo (30), donde dicha capa está formada sustancialmente como óxido eléctricamente aislante, de por lo menos uno de los metales (Me) de los metales de transición de los subgrupos IV, V, VI del Sistema Periódico, y Al , Si , Fe, Co, Ni, Y; caracterizada porque la capa funcional (32) tiene un contenido de gas noble y/o de halógeno, de menos del 2 por ciento.

2. Capa de material duro de conformidad con la reivindicación 1 , caracterizada porque el contenido del gas noble en la capa funcional (32) comprende un máximo de 0.1 por ciento, de preferencia un máximo de 0.05 por ciento y/o un máximo de halógeno de 0.5 por ciento, de preferencia un máximo de 0.1 por ciento; y de preferencia contiene sustancialmente nada de gas noble y/o de halógeno.

3. Capa de material duro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa funcional (32) tiene un espesor dentro de la escala de 0.5 µm a 12 µm, de preferencia de 1 .0 a 5 µm.

4. Capa de material duro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa funcional (32) es sustancialmente un óxido mixto de aluminio-metal , de la fórmula (AlxMe? .?)yO2, donde Me de preferencia es uno de los metales Al, Cr, Mo, Zr, Fe, Co, Ni , Y; solo o también en mezcla.

5. Capa de material duro de conformidad con la reivindicación 4, caracterizada porque Me es el metal cromo y constituye la fórmula AlxCr?.x)yOz.

6. Capa de material duro de conformidad con la reivindicación 5, caracterizada porque la porción 1 -x del metal cromo en la capa es de 5 a 80 por ciento atómico, de preferencia de 1 0 a 60 por ciento atómico.

7. Capa de material duro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, caracterizada porque la capa funcional (32) es una capa de óxido de aluminio sustancialmente estequiométrica, de la fórmula AI2O3.

8. Capa de material duro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa funcional (32) forma la capa última o una capa protectora adicional , con al menos una capa de cubierta (35) que queda encima de ella, tal como, especialmente, una capa (35) reductora de fricción .

9. Capa de material duro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizada porque la capa funcional (32) exhibe una resistencia a la temperatura de más de 800°C, y porque permanece químicamente estable.

10. Pieza de trabajo con una capa de material duro de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, caracterizada porque la pieza de trabajo (30) es una herramienta, una parte de máquina, de preferencia, una placa oxicerámica de varios filos de corte. 1 1 . Pieza de trabajo de conformidad con la reivindicación 10, caracterizada porque, entre la capa funcional (32) y la pieza de trabajo (30) está dispuesta otra capa, que forma una capa intermedia (31 ), y forma especialmente una capa adherente (31 ), y de preferencia contiene uno de los metales de los subgrupos IV, V y VI del Sistema Periódico y/o Al , Si , Fe, Co, Ni, Co, Y, o una mezcla de ellos. 1 2. Pieza de trabajo de conformidad con la reivindicación 1 1 , caracterizada porque los metales de la capa intermedia (31 ) son compuestos con N , C, O, B, o mezclas de ellos; prefiriéndose el compuesto con N . 1 3. Pieza de trabajo de conformidad con cualquiera dé las reivindicaciones 1 1 a 12, caracterizada porque el espesor de capa de la capa intermedia (31 ) es de 0.05 a 5 µm , de preferencia está en la escala de 0.1 a 0.5 µm. 14. Pieza de trabajo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 0 a 1 3, caracterizada porque por lo menos una de las capas, como especialmente la capa funcional (32) y/o la capa intermedia (31 ) está formada como una capa de transformación (34), por ejemplo, de metálica a nítrica y/o de nítrica a nitrooxídica y hasta óxido. 1 5. Pieza de trabajo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 0 a 1 4, caracterizada porque al menos una de las capas, como especialmente la capa funcional (32), está formada como un sistema de varias capas (33) con composiciones diferentes de materiales; que se repiten alternadamente de preferencia en varios estratos (33), con respecto a su composición total , y porque el sistema (33) de varias capas comprende de preferencia por lo menos tres estratos. 1 6. Pieza de trabajo de conformidad con la reivindicación 1 5, caracterizada porque los pares de capas repitientes del sistema de capas cambian la composición de material alternado, como, de preferencia, de un Me a un óxido de Me2 y/o de un nitruro de Mßi a un óxido de Me y/o de un nitruro de Mßi a un óxido de Me2. 1 7. Pieza de trabajo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 5 o 1 6, caracterizado porque la composición de material variada de los pares repitientes de capas del sistema de capa contienen de y de preferencia en una composición estequiométrica, como (AIXCGT .XJN y (AlxCr? .x)2O3. 1 8. Pieza de trabajo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 5 o 16, caracterizada porque la composición de material variada de los pares repitientes de capas del sistema de capa, contienen de (AIZr)xNy y (AIZr)xOy, y de preferencia en una composición estequiométrica, tal como (AlxZr^xJN y (AlxZr1.x)2O3. 19. Pieza de trabajo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 5 a 1 8, caracterizada porque el sistema de varias capas (33) comprende por lo menos 20 estratos, de preferencia hasta 500 estratos. 20. Pieza de trabajo de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 5 a 19, caracterizada porque el espesor de capa de un estrato del sistema de varias capas (33) está en la escala de 0.01 a 0.5 µm, de preferencia en la escala de 0.02 a 0.1 µm. 21 . Procedimiento para revestir una pieza de trabajo (3) en una instalación de procesamiento al vacío (1 ) con una capa de material duro (32) que se deposita como una capa funcional, que está constituida sustancialmente como un óxido eléctricamente aislante, de por lo menos un metal (me) de los metales de transición de los subgrupos IV, V, VI del Sistema Periódico y Al, Si, Fe, Co, Ni, Co, Y; y se deposita la capa con una fuente de evaporación por arco (5) que funciona con una alimentación (13) de corriente CD, caracterizado porque se sobrepone una alimentación de corriente pulsante (16, 16'); donde el blanco (5', 20) de la fuente de evaporación de arco (5, 20) contiene uno de los metales, y el metal vaporizado de esa manera reaccionará en la atmósfera de gas reactivo que contiene oxígeno, al óxido. 22. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 21 , caracterizado porque la atmósfera de gas reactivo de la cámara de proceso de la instalación de vacío (1 ) está añadido tan poco gas noble y/o gas halógeno, que en la capa depositada se formará un máximo de 0.5 por ciento de dichos gases, de preferencia sustancialmente nada de estos gases. 23. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 22, caracterizado porque se hacen funcionar dos fuentes de evaporación de arco alimentadas con CD (5, 20), poniéndose a funcionar adicionalmente un solo suministro de corriente pulsante (16), conectado con ambas fuentes (5, 20), y de esa manera se forma una instalación de evaporación por arco de doble pulso (5, 20). 24 Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 23, caracterizado porque la pieza de trabajo consiste sustancialmente de acero, una aleación de uno o más metales, que contiene hierro, cromo, cobalto o níquel , un metal duro, una cerámica, un Cermet, o boronitruro cúbico; depositándose por lo menos otra capa más, por medio de un procedimiento PVD y una de las capas es una capa adhesiva (31 ), adyacente directamente a la pieza de trabajo (30), consistiendo sustancialmente la siguiente capa o por lo menos una de las siguientes capas, de la capa funcional (32), que comprende sustancialmente AI2O3 o (AIMe)2O3, donde Me comprende por lo menos un metal de transición del grupo IV, V o VI del Sistema Periódico, o silicio; y por lo menos la capa de óxido de aluminio o de óxido de aluminio-metal es depositada con un vaporizador de arco (5, 20), en el que se vaporiza por lo menos uno de óxido de aluminio óxido de metal u óxido de aluminio-metal sobre la superficie del blanco deseado (5', 20'), en la atmósfera que contiene oxígeno. 25 Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 24, caracterizado porque el revestimiento alcanza un valor de aspereza Ra no menor que 0.2 µm . 26. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 25, caracterizado porque se deposita al menos otra capa que comprende sustancialmente una capa de óxido que contienen uno o más óxidos metálicos, libre de aluminio, donde el óxido metálico contiene por lo menos un metal de transición de los grupos IV, V o VI del Sistema Periódico, o silicio; de preferencia cromo o zirconio. 27. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 26, caracterizado porque la capa adhesiva (31 ) contiene por lo menos uno de los metales de transición de los grupos IV, V o VI del Sistema Periódico, y/o aluminio o silicio. 28. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 27, caracterizado porque la capa adhesiva (31 ) comprende una capa dura, que contiene un nitruro, carburo o boruro de por lo menos uno de los metales de transición de los grupos IV, V o VI del Sistema Periódico y/o aluminio o silicio; o una mezcla de estos compuestos. 29. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 28, caracterizado porque la capa funcional (32) se deposita como un sistema de capa dura, que contiene varios estratos (33) de un nitruro, carburo, boruro u óxido de por lo menos un metal de transición de los grupos IV, V o VI del Sistema Periódico y/o aluminio o silicio; o una mezcla de estos compuestos; donde por lo menos los estratos dispuestos directamente uno encima del otro, se diferencian por la estequiometria de su contenido de metal o de no metal . 30. Procedimiento de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque la deposición del sistema de capa dura (32) se efectúa con uno o más estratos (33) de capas que contienen óxido de aluminio y cromo. 31 . Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 30, caracterizado porque las transiciones entre los estratos individuales (33) del sistema de capa dura (32), se incrementan o se reducen con respecto a la estequiometria de su contenido de metal o de no metal, de manera constante o bien gradualmente. 32. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 29 a 31 , caracterizado porque la capa de los estratos individuales del sistema de capa dura (32) se depositan con un espesor de entre 0.01 y 0.5 µm, de preferencia entre 0.02 y 0.1 µm. 33. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 30 a 32, caracterizado porque las capas que contienen nitruro, carburo o boruro se depositan alternadamente con las capas que contienen óxido de aluminio y cromo. 34. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 24 a 33, caracterizado porque por lo menos una transición de la capa adherente (31 ) a la capa que contiene óxido de aluminio o al sistema de capa dura (32), o del sistema de capa dura (32) o de la capa que contiene óxido de aluminio) a la capa de cubierta (35), se incrementa o se reduce de manera continua o gradualmente, con respecto a la estequiometria de su contenido de metal o de no metal. 35. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 34, caracterizado porque la capa que contiene óxido de aluminio se deposita sustancialmente como (Al?.xCrx)2O3, donde x es 0.05 < x < 0.80, de preferencia 0.01 < x < 0.60. 36. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 35, caracterizado porque como pieza de trabajo se reviste una herramienta de trabajo, especialmente una herramienta cortadora, una herramienta conformadora o una herramienta inyectadora. 37. Procedimiento de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 21 a 36, caracterizado porque se revista como pieza de trabajo (30) una parte, especialmente una parte para un motor de combustión o una turbina.