MX2011003838A - Gamma no - alcro fase cubico. - Google Patents

Abstract

La presente invención se refiere a un recubrimiento para piezas de trabajo con al menos una capa, al menos una capa que comprende componentes metálicos, representados por AlxCr1-x, en donde x es un cociente atómico encontrado en 0=x=0.84 y que comprende componentes no metálicos representados por 01-yZy donde Z es al menos un elemento seleccionado del Grupo N, B, C y 0=y=0.65, y preferiblemente =0.5 caracterizada en que el recubrimiento comprende al menos parcialmente una gamma no cúbico Cr y el óxido de fase que comprende de tal manera que el patrón de difracción de rayos x muestra la formación de fase cúbico que no es la fase cúbica de CrN.

Description

GAMMA NO - AlCrO FASE CUBICO Campo de la Invención Esta invención se refiere a un sistema de recubrimiento a base de deposición física de vapor (PVD) para el recubrimiento de piezas de trabajo, y un método para fabricar recubrimientos correspondientes. La invención se refiere además a piezas de trabajo recubiertas con tal sistema de recubrimiento Antecedentes de la Invención El uso de un recubrimiento resistente al desgaste es un método bien conocido para aumentar la duración de la vida de la herramienta. Los recubrimientos son de particular ayuda para mejorar la dureza superficial, dureza caliente, así como para resistir al desgaste abrasivo y químico. Además, la resistencia a la oxidación y estabilidad térmica de la superficie de trabajo puede ser mejorado de manera significativa.

Debido a su excelente estabilidad a alta temperatura y resistencia al desgaste químico Al203, los recubrimientos se han utilizado durante muchos años para la protección de superficies de herramienta de corte. Hoy en día Al203 recubrimientos disponibles en el mercado se pueden producir sobre todo por la deposición de vapor químico (CVD) en procesos a temperatura alta. Por ejemplo, de acuerdo con US. 2004202877 la deposición de alfa-AI203 requiere temperaturas de entre 950 y 1050°C. El uso de la temperatura de alta deposición restringe la elección de los materiales del sustrato sólo a los grados de carburo especial. Esto, aparte del problema adicional de una concentración inevitable de productos de descomposición indeseables (tal como halógenos), constituye el principal inconveniente del proceso de recubrimiento CVD. Además recubrimientos CVD están generalmente sujetos a tensión de tracción como resultado de los coeficientes de expansión térmica diferente del recubrimiento y el material base durante el enfriamiento de las temperaturas de precipitaciones altas que son típicos del proceso. Dado que tal tensión conduce a agrietamientos, por ejemplo grietas de canto, haciendo que estos recubrimientos menos adecuado para procesos mecanizado en el corte interrumpido.

Alternativamente recubrimientos AI2O3 pueden ser producidas por deposición de vapor físico (PVD) a temperatura baja.

EP 0513662 y US 5,310,607 (Balzers) describen una capa de metal duro (AI,Cr)203, una herramienta recubierta con él y un proceso de producción de esa capa mediante el cual, desde un crisol que sirve como ánodo para una descarga de arco (LVA) de baja tensión, el polvo Al y Cr es conjuntamente vaporizado y depositado en las herramientas en una atmósfera de Ar/02 a aproximadamente 600°C. El recubrimiento exhibe estrés residual de compresión y consiste esencialmente en cristales mixtos con contenido de Cr en más del 5%, su estabilidad termodinámica mejorada por un alto contenido de aluminio, su resistencia a la abrasión por un aumento de la concentración de cromo. La capa se refiere como un óxido modificado del óxido de a-aluminio (corindón) con un cambio que refleja el contenido del cromo. Sin embargo, debido a las propiedades aislantes de estas capas, su fabricación por la técnica indicada LVA implica dificultades relacionadas con el proceso de operación continua.

WO2008043606 (Balzers) describe la deposición de recubrimientos resistentes al desgaste que contiene la capa de cristal mixto (Me11-xMe2x)203 donde Me1 y Me2 cada uno representan al menos uno de los elementos Al, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Nb, Ti, Sb o V y los elementos de Me1 y Me2 difieren entre sí. Las capas muestran una estructura de corindón. Los recubrimientos fueron producidos por el método de evaporación de arco catódico. Recubrimientos producidos se creen que heredan las propiedades de la a-AI203 y por lo tanto, tienen una excelente resistencia termal y de oxidación. Además, el procedimiento utilizado en la deposición permite la deposición de capas de óxido de someterse a tensión de compresión. Además se señala que la evaporación de arco catódico es el método de deposición muy prometedor para la producción de óxido o capas no conductoras.

JP2008018503A (MMC) describe la deposición de estructura en capas doble que consiste de capa de nitruro y capa de óxido compuesto (AICr)203 superior. Una capa de óxido compuesto Al y Cr que satisface una fórmula de composición específica: que tiene una estructura de cristal de tipo a. Se afirma que la estructura de recubrimiento que contiene la capa de óxido proporciona un funcionamiento de corte excelente.

WO2004097062 (KOBE) describe un método mediante el cual se interrumpe el crecimiento de los cristales de óxido de aluminio a intervalos periódicos por capas delgadas de óxido de diferentes óxidos metálicos que también crecen a lo largo de una estructura de corindón, tales como Cr203. Fe203> (AICr)203 (AIFe)203, o al menos por la dispersión periódica de tales óxidos. Las regiones de capa que comprenden aquellos otros óxidos metálicos como se supone son sostenidas en menos que 10% y preferiblemente incluso menos que 2%. Parece, sin embargo, que los tiempos de recubrimiento largos implicados en la producción de estas capas, aproximadamente 5 horas para 2 µ?t?, son poco prácticos para los procesos industriales.

US2004121147 (KOBE) describe la deposición de tipo corindón Cr203 (AICr)203 y (AIFe)203 mediante pulverización magnetrón desbalanceado. Los autores propusieron la formación de la plantilla epitaxial para el crecimiento de la estructura tipo corindón. La plantilla se realizó por medio de la oxidación de la capa de nitruro, por ejemplo, TiAIN o AlCrN.

EP10990033 (Sandvik) describe el uso de pulverización magnetrón doble de deposición de capa que tiene espinela como estructura y composición de tipo MexAI203 + (0 < x = 1) donde Me está formado de uno o más de los metales del grupo Mg, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, Cd, Cu, Cr y Sn. Se precisa que el punto de trabajo reactivo para el proceso tiene que ser optimizado para conseguir la velocidad de deposición razonable. Además, el diseño especial de los objetivos fue utilizado para la deposición de recubrimientos de varios componentes.

US20040137281 A1 (HITACHI TOOL ENGINEERING, LTD) describe el uso de un método de ion-placas de descarga de arco para la producción de las capas de protección que contiene Al, Cr y Si en componentes metálicos y N, B, C y O en componente no metálicos. Una gama muy amplia de las concentraciones de elemento, así como numerosas combinaciones de las composiciones químicas que se reivindican. Sin embargo la concentración de oxígeno se afirma que es tan baja como 25% at. en componente no metálico.

WO2007121954 (CEMECON AG) describe el uso del procedimiento de deposición de pulverización magnetrón para la producción de (Al ,Cr,S¡)203 capas con la concentración de oxígeno de más de 30% at. en el componente no metálico. Los autores afirmaron que las capas de (AI,Cr,Si)203 tienen la estructura cristalina del grupo de espacio Fd3m que se forma a través de la sustitución de Al por Cr en Al203-gamma. Aunque, los resultados mostrados del análisis de rayo X no proporcionen la información que se obtuvieron de los cristales que consisten de (AI,CR,SI)203. Además, no se proporciona ninguna composición química del compuesto producido, este hecho hace la formación muy cuestionable de la estructura de capa reivindicada. Los autores también mencionan que hasta un 70% de oxígeno en el recubrimiento debe sustituirse por nitrógeno para obtener suficiente dureza.

Aunque estos recubrimientos de la técnica anterior muestran un buen desempeño de protección al desgaste, aquí está un gran potencial para la mejora adicional. Es bien conocido que las capas de Al203 muestran menor dureza a temperatura ambiente, en comparación con capas de nitruro convencionales tal como TiAIN, AlCrN, TiCN. Se puede también esperar que las capas de (AI,Cr)203 heredan menor dureza de Al203. Además, el uso del método de pulverización de magnetrón es muy complicado debido a la ventana de proceso muy estrecho y en combinación con la proporción de deposición baja no es comercialmente factible. Por otro lado la evaporación de arco catódico proporciona velocidad de deposición estable, pero una mayor emisión de gota de los resultados del objetivo en la superficie del recubrimiento significativamente bruto. Además, incluso durante la deposición de arco catódico de capas de las capas de óxido de la deposición la Objetivos de la presente invención Por lo tanto, un objeto de la presente invención la descripción de un recubrimiento resistente al desgaste con una vida útil mayor de las herramientas de mecanizado para una amplia gama de aplicaciones, que comprende aplicaciones de corte continuo e interrumpido, incluyendo pero no limitado a, taladrado, fresado, fresado, torneado, roscado, rosca estampación y aplicaciones de tallado.

Además es un objeto de la presente invención para describir los recubrimientos de piezas de trabajo mecanizado partes de distintos materiales tal como metales ferrosos y no ferrosos, así como materiales compuestos.

Además es un objeto de la presente invención para describir recubrimientos y/o piezas de trabajo recubiertas que pueden ser usados bajo varias condiciones de trabajo, tal como por ejemplo corte seco, corte con emulsión y líquidos refrigerantes, corte con lubricación de cantidad mínima (MQL) y corte con gases refrigerantes.

Es otro objeto de la presente invención describir una pieza de trabajo, recubierta con tal recubrimiento inventivo. Tal pieza de trabajo de herramienta mecanizada es un taladro, fresa, insertar, quemador. El sustrato de pieza de trabajo puede ser de acero, incluidos pero no limitados a acero de alta velocidad, carburo cementado, nitruro de boro cúbico, cermet o un material cerámico.

Con el fin de alcanzar los objetivos como se mencionó anteriormente, proponemos un recubrimiento que tiene tales propiedades mejoradas. Tal recubrimiento que comprende componentes metálicos, representados por AlxCri_x, en donde x es un cociente atómico que se encuentra en 0=x=1 y componente no metálico, representado por Oi.y(N,B,C)y, en donde y es un cociente atómico que se encuentra en 0=y=0.5. La capa se caracteriza en que la red cristalina de la capa de cristal mixto comprende una estructura cúbica y/o mezcla de cúbicos y hexagonal. Tal desgaste se caracteriza especialmente por la resistencia al desgaste, estabilidad térmica, resistencia a la oxidación, la dureza y la dureza en caliente. Tal recubrimiento resistente al desgaste tiene un espesor de más de 0.1 pm y menores de 30 µ?t?.

Además de la capa de AlxCr1-xO de cristales mixtos el sistema de capas puede comprender una o más capas intermedias, en particular, una capa adhesiva y/o una capa de metal duro. Esta capa intermedia se sitúa entre la pieza de trabajo y la capa de cristal mixto. Una capa cubierta puede ser depositada en la capa de cristal mixto. La capa intermedia y- de cubierta preferentemente contenga uno de los metales de subgrupos IV, V y VI, del sistema periódico y/o Al, Si, Fe, Ni, Co, Y, La o una mezcla de los mismos. La capa de metales de la capa de metal duro y/o la capa de la cubierta son preferiblemente compuesto con al menos uno de N, C, O, B, o mezclas de los mismos y el compuesto con N o NC es especialmente preferida.

Además, las siguientes variaciones son para posible ejemplo: - Una modulación de la proporción Al/Cr dentro del cúbico-AlCrO - nanocapas puede realizarse a través de la rotación del carrusel - Multicapas AlCrO/nitruro pueden depositarse directamente o en capa de apoyo - Una mezcla de Cubic-AICrO y hexagonal AlCrO Un objeto más de la invención es describir un proceso PVD que puede sintetizar esta combinación de capa no sólo en procesos de deposición separados, sino también en proceso de una deposición. Durante tal proceso preferentemente a una temperatura de deposición < 650°C y más preferido < 550°C se usa y una atmósfera de gas que comprende principalmente la dilución de gas que es preferentemente N y gas reactivo O con una presión de gas total situado entre 0.5 y 10Pa y un voltaje de polarización de entre 40 y 200 V es usado.

Breve descripción de las figuras Figura 1 patrón de difracción de rayos X de los recubrimientos # 1.1 - # 1.6 depositado usando objetivos Cr y diferentes flujos de oxígeno.

Figura 2 patrón de difracción de rayos X de los recubrimientos # 2.1 - # 2.6 depositado usando objetivos AICr(50/50) y diferentes flujos de oxígeno.

Figura 3 patrón de difracción de rayos X de los recubrimientos # 3.1 - # 3.6 depositado usando objetivos AICr(70/30) y diferentes flujos de oxígeno.

Figura 4 patrón de difracción de rayos X de los recubrimientos # 4.1 - # 4.5 depositado usando objetivos AICr(85/15) y diferentes flujos de oxígeno Fig. 5 imagen de SEM de la sección transversal de a) recubrimiento # 2.3 y b) recubrimiento # 2.6.

Fig. 6 patrones de difracción de rayos X de a) recubrimiento # 2.4 después de recocido a 1000°C en atmósfera N2 durante 60 minutos, b) recubrimiento # 2.4 como depositado Fig. 7 patrones de difracción de rayos X de a) recubrimiento # 3.3 después de recocido a 1000°C en atmósfera N2 durante 60 minutos, b) recubrimiento # 3.3 como depositado Fig. 8 patrones de difracción de rayos X de a) recubrimiento # 4.5 después de recocido a 1000°C en atmósfera N2 durante 60 minutos, b) recubrimiento # 4.5 como depositado, c) recubrimiento # 4.2 después de recocido a 1000°C en atmósfera N2 durante 60 minutos, d) recubrimiento # 4.2 como depositado Fig. 9 ejemplo de estructura de recubrimiento que contiene con apoyo de capa de nitruro y multicapas de nitruro/óxido Descripción detallada de la solución inventiva A fin de producir los recubrimientos de acuerdo a la presente invención las piezas de trabajo fueron colocadas en forma adecuada siempre los titulares de doble o triple rotativo. Los titulares fueron colocados en la cámara de procesamiento de vacío, con lo cual la cámara de vacío era bombeada a una presión de aproximadamente 10"4 mbar.

Para generar la temperatura de proceso, con el apoyo de los calentadores de radiación, un arco de voltaje bajo (LVA) el plasma fue encendido entre una cámara de cátodo separada por un deflector, almacenando un cátodo caliente, y las piezas de trabajo en una atmósfera de hidrógeno de argón.

Se seleccionaron los siguientes parámetros de calefacción: Aprobación de la gestión actual (LVA) 250 A Flujo de argón 50 sccm Flujo de hidrógeno 300 sccm Proceso de presión 1.4 Pa Temperatura de sustrato aprox. 550°C Duración del proceso 45 min Los expertos en la técnica están familiarizados con las alternativas posibles. Como una materia de preferencia el sustrato fue conectado como el ánodo para el arco de bajo voltaje y también preferentemente en forma de impulsos unipolar o bipolar.

Como la siguiente etapa del procedimiento de grabado fue iniciado por la activación del arco de voltaje bajo entre el filamento y el ánodo auxiliar. Aquí también, un CC, impulso de CC u operado AC, MF o RF fuente de alimentación puede estar conectado entre piezas de trabajo y un marco bajo. Sin embargo, por preferencia, un voltaje negativo se aplicó a las piezas de trabajo.

Se seleccionaron los siguientes parámetros de grabado: Flujo de argón 60 sccm Proceso de presión 0.24 Pa Descarga de corriente, LVA 150 A Temperatura de sustrato aprox.550°C Duración del proceso 10-60 min.

Polarización 200-250 V El siguiente procedimiento de le etapa consistió en el recubrimiento del sustrato con una capa de interfaz TiN.

Para la deposición de la capa de interfaz TiN se seleccionaron los siguientes parámetros: Flujo de argón 0 sccm (argón no añadido) Flujo de nitrógeno Presión regulada a 0.8 Pa Proceso de presión 0.8 Pa CC corriente continua de Ti 160 A Fuente de corriente de la bobina 1 A Sustrato de polarización de CC U = -100 V Temperatura de sustrato aprox. 550°C Proceso de duración 10 min Tenga en cuenta que si se necesita mayor ionización, todos los procesos de recubrimiento pueden ser asistidos por medio del plasma de arco de bajo voltaje.

El recubrimiento del sustrato con la capa funcional actual tuvo lugar en nitrógeno puro o mezcla de nitrógeno y oxígeno. Dado que el recubrimiento de óxido constituye una capa aislante, se utilizaron impulsos o una polarización de AC.

Los parámetros de la capa funcional clave fueron seleccionados como sigue: Flujo de oxígeno 0-600 sccm Flujo de Nitrógeno Presión regulada a 3.5 Pa Presión del proceso 3.5Pa Fuente de corriente continúa CC Al-Cr 180-200 A Fuente de corriente de la bobina 0.5-1 A Sustrato de polarización U = 60 V (bipolar, 36 negativos, 4 ps positivos) Temperatura de sustrato aprox. 550°C Duración del proceso 150 min Los ejemplos de prueba # 1.1 a # 4.5 se muestra en la Tabla 1 se refieren a sistemas de capa simple de acuerdo con la invención, cada uno consiste de una capa de óxido del tipo (AI -xCrx)0 producido en el intervalo de la composición 0=x=0.85 y recubierto de una capa intermedia TiN. Los parámetros restantes eran idénticos a los parámetros descritos anteriormente para producir la capa funcional.

Fig. 1 muestra el patrón de difracción de rayos X de los recubrimientos # 1.1-1.6 depositado utilizando objetivos de Cr. Se puede observar que el recubrimiento # 1.1 depositado en la atmósfera de nitrógeno puro exhibe una estructura CrN. Además, pueden identificarse los reflejos de sustratos. Si se agrega algún oxígeno, el reflejo a aproximadamente de 43.6° se desplaza ligeramente a ángulos inferiores. Esto pudiera afectar a la tensión interna cuando el oxígeno es incorporado a la red. Los recubrimientos # 1.2-# 1.4 depositado con aún más la adición de oxígeno al gas reactivo, también muestran un cambio de textura donde principalmente se pronuncia reflejo en la posición 2T de aproximadamente 43.6° en su mayor parte es pronunciado. A fin de identificar la posición del reflejo, ambos valores máximos de la mitad están conectados por una línea recta. La mitad de esta línea recta puede considerarse como posición del reflejo. A partir de las figuras 1.2 # a # 1.4 el reflejo a aproximadamente 43.6° muestra un cambio a las posiciones de ángulo superiores con contenido de oxígeno mayor. Como puede verse de la figura para recubrimientos 1.5 # y # 1.6 desaparece completamente el reflejo a aproximadamente 43.6° y los espectros muestran la estructura eskolite clara con textura predominante. La composición química medida por medio de espectroscopia reflejada de Rutherford (RBS) para recubrimientos # 1.1 - # 1.6 se muestra en la tabla 1. El recubrimiento # 1.1 muestra clara formación de CrN stoichiometrical. Los recubrimientos # 1.2 - # 1.4 muestran sustitución continua de nitrógeno con oxígeno en la composición del recubrimiento. El recubrimiento # 1.4 depositado en el flujo de oxígeno de 130 sccm mostrando la formación de una composición rico en oxígeno. Recubrimiento # 1.4 comprende casi tres veces menos nitrógeno que oxígeno. Desde el recubrimiento # 1.4 muestra sólo concentración baja de nitrógeno y alta concentración de oxígeno y el patrón de difracción de rayos X muestra la formación de fase cúbico que cambios en la dirección del cúbico-CrO si más nitrógeno es sustituido por oxígeno, concluimos que es formado por lo menos parcialmente cúbico CrO.

Fig. 2 muestra patrones de difracción de rayos X para recubrimientos # 2.1 - # 2.6 depositado utilizando objetivos AlCr (50/50) y el flujo de oxigeno variadas de 0 a 400 sccm. Todos los patrones de difracción de rayos X que se muestran en figura 2 exhiben reflejos de los WC-sustrato y capa intermedia TiN. El recubrimiento # 2.1 en atmósfera de nitrógeno puro muestra la formación de cúbicos-AICrN. El cúbico-AICrN puede identificarse por dos reflejos cúbico-CrN en las posiciones 2T de aproximadamente 37.5° y 43.6°. El cambio máximo leve a los ángulos 2T más altos se puede asignar a la incorporación del Al en la red cúbico-CrN. Esto está en línea con los resultados de las mediciones RBS enumerados en la Tabla 1, donde sólo el nitrógeno y sin oxígeno se midió en el recubrimiento. Los recubrimientos # 2.2 - # 2.5 fueron depositados con un flujo de oxígeno que aumentó de 100 sccm (# 2.2) a 200 sccm (# 2.5). Los recubrimientos respectivos muestran un reflejo muy pronunciado en la posición 2T de aproximadamente 43.6°. El. reflejo es cada vez más pronunciada en sí el flujo de oxígeno aumenta de 100 a 150 sccm. La intensidad del reflejo disminuye si los aumentos de flujo de oxígeno más de 150 a 200 sccm. Además la posición del reflejo cambia continuamente de cúbicos-AICrN a cúbicos-CrO si aumenta el flujo de oxígeno. Como se puede observar la forma de la Tabla 1 el recubrimiento # 2.3 depositado en el flujo de oxígeno 150 sccm tiene contenido de oxígeno alto y contenido nitrógeno bajo. Además los recubrimientos # 2.4 y 2.5 # muestran presencia de oxígeno sólo como parte no metálica. Los resultados de los análisis químicos en combinación con difracción de rayos X confirman la formación del óxido con estructura cúbica. Al menos cinco reflejos de Cr203 con estructura de tipo hexagonal, se pueden identificar en el patrón de difracción de rayos X del recubrimiento # 2.6 depositados en el flujo de oxígeno de 400 sccm. Este resultado se correlaciona bien con la composición química del recubrimiento donde se detectó el oxígeno sólo en el componente no metálico.

Fig. 3 muestra los patrones de difracción de rayos X para recubrimientos # 3.1 - # 3.6 depositado utilizando objetivos AICr(70/30) y el flujo de oxígeno vario de 0 a 600 sccm. Todos los patrones de difracción de rayos X que se muestran en Fig. 3 exhiben reflejos del sustrato WC y la capa intermedia de TiN. El recubrimiento # 3.1 depositado en atmósfera de nitrógeno puro muestra la formación de cúbicos-AICrN. Como ya se ha discutido, los cúbicos-AICrN se pueden identificar por dos reflejos cúbicos-CrN en posiciones 2T de aproximadamente 37.5° y 43.6°. El cambio máximo leve a los ángulos 2T más altos se puede asignar a la incorporación del Al en la red cúbico-CrN. La introducción del oxígeno en la atmósfera de gas reactivo como resultado en la formación de las capas de óxido # 3.2 # 3.4 con estructura cúbico. En los flujos de oxígeno de 400 y 600 sccm las capas de óxido # 3.5 y 3.6 muestran una estructura hexagonal. Además, los patrones de difracción de rayos X de # 3.5 y 3.6 muestran reflejos débiles en posición 2T de aproximadamente 45° y 67° que pueden pertenecer a Al203 gamma.

Fig. 4 muestra los patrones de difracción de rayos X para recubrimientos # 4.1 # 4.5 depositado utilizando los objetivos AICR (85/15) y el flujo de oxígeno vario desde 0 hasta 400 sccm. Todos los patrones de difracción de rayos X que se muestran en Figura. 4 exhiben reflejos del sustrato WC y capa intermedia TiN. El recubrimiento # 4.1 depositado en la atmósfera de nitrógeno puro exhibiendo una estructura amorfa sin cualquier reflejo de la capa funcional. Sobre todo la misma estructura se puede observar para el recubrimiento # 4.2 que fue depositado en el flujo de oxígeno de 100 sccm. Recubrimientos # 4.3 y 4.4, que contienen en su mayoría oxígeno en el componente no metálico muestran la formación de estructura cúbica. En el flujo de oxígeno de 400 sccm la formación de Al203 gamma sólo pueden ser observadas.

Los resultados enumerados anteriormente confirman la formación de recubrimiento de óxido con estructura cúbica como CrO pero no como Al203 gamma en cierto flujo de oxígeno y en una gama de composición muy amplia. Los recubrimientos de óxido con estructura cúbica se pueden producir incluso a altos contenidos de Al, donde el crecimiento de la fase hexagonal no es posible.

Fig. 5 muestra imagen de SEM de la sección transversal del recubrimiento # 2.3 (Fig. 5), con estructura cúbica y recubrimiento # 2.6 con estructura hexagonal (Fig. 5b). Se puede observar que el recubrimiento # 2.3 (Fig. 5a) tiene una estructura densa, sin gotas pronunciadas, sin embargo el recubrimiento # 2.6 (Fig. 5b) exhibe muchas gotas gruesas (marcados con flechas). Las gotas incorporadas en el recubrimiento # 2.6 dan como resultado una superficie más áspera en comparación al recubrimiento # 2.3. Esta es una de las razones, por qué es beneficioso para producir recubrimientos de óxido con estructura cúbica.

A fin de investigar la estabilidad térmica de los recubrimientos recocido se realizaron experimentos. Las muestras se calienta a 1000°C durante 25 minutos y mantenidas en el horno durante 60 minutos. Calefacción y recocido se realizan en atmósfera de nitrógeno. Calefacción y recocido se realizó en atmósfera de nitrógeno. La estructura de los cambios debido a la hibridación se detectó por medio de difracción de rayos X Fig. 8a y Fig. 8b muestran los patrones de difracción de rayos X del recubrimiento # 4.5 a) después y b) antes del recocido. Como se puede observar que hay un cambio dramático en el patrón de difracción después del recocido: Nuestra explicación es que el recubrimiento # 4.5 con estructura gamma (cúbicos) antes del recocido muestra la formación de la fase hexagonal después del recocido. Esto no es muy sorprendente como estructuras de fase gamma se conocen para transformar las estructuras de fase alfa en condiciones de recocido.

Fig. 8c y Fug. 8d muestran los patrones de difracción de rayos X de recubrimiento # 4.2 c) y después d) antes del recocido. El recubrimiento # 4.2 con estructura cúbica no muestra cambios considerables en la estructura cristalina como el patrón de difracción de rayos X, esencialmente no ha cambiado. En conclusión, la estructura predominante cúbicos de # 4.2 no es una estructura de fase gamma. El mismo comportamiento se observó para todas los otros recubrimientos como se muestra en Fig. 6 y Fig. 7 La velocidad de la deposición de Al-Cr-O-N en recubrimientos como una función del flujo de oxigeno es listado en Tabla 2. Se puede ver claramente, que, independientemente en la composición de objetivo puede ser la mayor velocidad de deposición alcanzada en el flujo de oxígeno que corresponde la formación de la capa de óxido con estructura de cúbicos. La velocidad de deposición más alta de las capas de óxido con estructuras cúbica fase no gamma es extremadamente beneficioso para el proceso de producción industrial debido a la reducción del tiempo de consumo y por lo tanto una mayor productividad.

Se observó (Ver Tabla 2) que la dureza de los recubrimientos de Al-Cr-O-N con estructura cúbica fase no gamma es superior a la de los recubrimientos con estructura hexagonal o como gamma. Además, la dureza de los recubrimientos de óxido con estructura cúbica es comparable a la de recubrimientos de nitruro o incluso superior.

Los resultados de las pruebas de corte utilizando Al-Cr-en recubrimientos se resumen en la Tabla 2 Condiciones de corte: La pieza de trabajo: DIN 1.7220 (200-220 HB) Herramienta de corte: corte de carburo cementado inserte CNMG120408 Velocidad de corte: 200 m / min Velocidad de entrada: 0.15 mm / revuelta Profundidad de corte: 3 mm Refrigerante: seco Operación de corte: fuera de giro Fin de vida útil: medición de desgaste después de un minuto de corte: criterio de fin de vida útil VBmax> 200 um Como puede verse en las últimas 4 columnas de Tabla 2 los recubrimientos inventivos muestran el rendimiento significativamente mayor de corte, en comparación con las capas de nitruro puro, así como en comparación con las capas de óxido con estructura hexagonal o gamma.

Debe mencionarse que a fin de ampliar la gama de aplicaciones de la capa inventiva, la estructura de recubrimiento puede incluir por ejemplo capa de apoyo así como estructura multicapa que comprende óxido cúbico y capas de nitruro. El ejemplo se muestra en la figura 9.

Un recubrimiento para piezas de trabajo fue descrito con al menos una capa, la capa al menos comprende un componente metálico, representado por AlxCr1-x en donde x es un cociente atómico que se encuentra 0=x=0.84 y que comprende los componentes no metálicos representados por 01-yZy donde Z es al menos un Elemento seleccionado del Grupo N, B, C y 0=y=0.65, preferiblemente y<0.5 caracterizada en que el recubrimiento comprende al menos parcialmente una gamma no cúbica Cr y Óxido que comprende la fase de tal manera que el patrón de difracción de rayos x muestran la formación de fase cúbico que no es la fase cúbica de CrN.

Preferentemente el recubrimiento mencionado anteriormente para piezas de trabajo se caracteriza en que x= 0.5 Preferentemente su patrón de difracción de rayos x esencialmente no muestra cambios después de recocido hasta 1000°C durante 25 minutos con respecto a antes de recocido.

Un cuerpo recubierto con un recubrimiento de acuerdo con el recubrimiento mencionado anteriormente que fue descrito. Preferentemente para este cuerpo recubierto una capa adicional, preferiblemente una capa TiN está proporcionado entre el recubrimiento y la superficie del cuerpo El cuerpo recubierto mencionado anteriormente puede ser una herramienta preferentemente seleccionada del grupo de taladros, fresa, inserciones y quemador, grifos, hojas de Sierra.

Un método para cuerpos de recubrimiento fue descrito tal método comprende las etapas de; - proporcionar un cuerpo o cuerpos a ser recubiertos - introducir el cuerpo o cuerpos en un sistema de recubrimiento de ion-placas de descarga de arco con un objetivo de la composición AlaCr1-a donde 0<a<0.85. - realizar la descarga de iones de arco chapado de tal manera que al menos una etapa del proceso comprende un flujo de oxígeno entre 50 sccm y 400 sccm, preferiblemente entre IOO sccm y 400 sccm, más preferida entre 150 sccm y 200 sccm Preferentemente al menos una etapa del proceso en el método antes mencionado cuenta con un flujo de nitrógeno de tal manera que la presión se regula a 3.5Pa Preferiblemente no argón se agrega como gas de proceso.

Tabla 1 Objetivo de Flujo de Coeficientes stoichiometrical Nr. De ID la Oxigeno objetivos composición (sccm) Al Cr O N 1.1 Cr 4 0 0 2 0 1.9 1.2 Cr 4 50 0 2 0.3 1.7 1.3 Cr 4 100 0 2 1.2 1.3 1.4 Cr 4 130 0 2 1.95 0.7 1.5 Cr 4 150 0 2 2.65 0 1.5 Cr 4 200 0 2 2.9 0 2.1 AICr(50/50) 2 0 0.91 1.04 0 1.75 2.2 AICr(50/50) 2 100 0.93 1.07 1 1.1 2.3 AICr(50/50) 2 150 0.97 1.03 2.4 0.45 Objetivo de Flujo de Coeficientes stoichiometrical Nr. De ID la Oxigeno objetivos composición (sccm) Al Cr O N 2.4 AICr(50/50) 2 180 0.95 1.05 2.8 0 2.5 AICr(50/50) 2 200 0.96 1.04 2.85 0 2.6 AICr(50/50) 2 400 1 1 3 0 3.1 AICr(70/30) 2 0 1.34 0.66 0 1.8 3.2 AICr(70/30) 2 100 1.34 0.66 1.35 1.1 3.3 AICr(70/30) 2 150 1.37 0.63 2.65 0 3.4 AICr(70/30) 2 200 1.35 0.65 2.85 0 3.5 AICr(70/30) 2 400 1.39 0.61 2.8 0 3.6 AICr(70/30) 2 600 1.37 0.63 2.7 0 4.1 AICr(85/15) 2 0 1.65 0.35 0 1.95 4.2 AICr(85/15) 2 100 1.64 0.36 1.7 0.9 4.3 AICr(85/15) 2 150 1.66 0.34 2.75 0.2 4.4 AICr(85/15) 2 200 1.67 0.33 2.65 0.15 4.5 AICr(85/15) 2 400 1.68 0.32 2.65 0.1 Tabla 2 Velocidad de Vida útil de la Dureza ID la deposición herramienta (GPa) (nm/min) (min) 1.1 29.8 22.3 1 1.2 29.8 34.2 1 Velocidad de Vida útil de la Dureza ID la deposición herramienta (GPa) (nm/min) (min) 1.3 33.3 33.8 1 1.4 35.3 35.4 1 1.5 35.3 30.2 1 1.6 27 29.8 1 2.1 23.9 35.7 2 2.2 29.7 43.2 3 2.3 27 35.8 6 2.4 25.2 34.4 6 2.5 27.7 31.9 5 2.6 20.7 28.1 5 3.1 24.5 36.9 2 3.2 27.5 45.3 4 3.3 26.1 35.1 6 3.4 23.4 31.1 6 3.5 16.7 29.2 5 3.6 16 28.6 5 4.1 23 27.8 1 4.2 23 23 3 4.3 28 31.3 7 4.4 16 28.9 6 4.5 15 24.5 6

Claims (9)

REIVINDICACIONES

1. Recubrimiento de piezas de trabajo con al menos una capa, la capa de por lo menos una que comprende los componentes de metal representada por AlxCr1-Xl en donde x es un cociente atómico encontrado en 0=x=0.84 y que comprende los componentes no metálicos representada por 01-yZy donde Z es de al menos un elemento seleccionado del grupo N, B, C y 0<y<0.65, y preferiblemente <0.5 caracterizado porque el recubrimiento comprende al menos parcialmente una gamma no cúbico Cr y la fase que comprende óxido de tal manera que el patrón de difracción de rayos X muestra la formación de fase cúbica que no es la fase cúbicos de CrN.

2. Recubrimiento de piezas de trabajo de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado en que x = 0.5

3. Recubrimiento de piezas de trabajo de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores, que se caracteriza en que el patrón de difracción de rayos X esencialmente no muestran cambios después de recocido hasta 1000°C durante 25 minutos con respecto a antes de recocido.

4. Cuerpo recubierto con un recubrimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones anteriores.

5. Cuerpo recubierto de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizado en que una capa adicional, preferiblemente se proporciona una capa TiN entre el recubrimiento y la superficie del cuerpo

6. Cuerpo recubierto de acuerdo con la reivindicación 5, tal cuerpo recubierto, siendo una herramienta preferentemente seleccionada del grupo de taladros, fresa, inserciones y quemador, grifos, hojas de Sierra.

7. Método de cuerpos recubrimiento que comprenden las etapas de - proporcionar un cuerpo o cuerpos a ser recubiertos introducir el cuerpo o cuerpos en un sistema de recubrimiento de ion-placas de descarga de arco con un objetivo de la composición AlaCr1-a donde 0=a=0.85. - realizar la descarga de iones de arco chapado de tal manera que al menos una etapa del proceso comprende un flujo de oxígeno entre 50 sccm y 400 sccm, preferiblemente entre IOO sccm y 400 sccm, más preferida entre 150 sccm y 200 sccm.

8. Método de acuerdo con la reivindicación 7, caracterizado en que al menos una etapa de proceso comprende un flujo de nitrógeno de tal manera que la presión está regulada a 3.5Pa.

9. Método de acuerdo con la reivindicación 8, caracterizado en que no se agrega argón como gas de proceso.