MXPA04007119A

MXPA04007119A - Pelicula dura con alta resistencia al desgaste.

Info

Publication number: MXPA04007119A
Application number: MXPA04007119A
Authority: MX
Inventors: Hananaka Katsuyasu
Original assignee: Mitsubishi Heavy Ind Ltd
Priority date: 2003-07-25
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2005-06-08
Also published as: BRPI0402752B1; US20070292712A1; EP1500717A1; CN100339502C; US7226659B2; KR100792958B1; CA2473958C; KR100726915B1; TW200508406A; JP3621943B2; KR20070039905A; DE602004026664D1; BRPI0402752A; CN1576387A; KR20050013079A; CA2473958A1; EP1500717B1; JP2005042146A; TWI258513B; PL1500717T3

Abstract

Una pelicula dura de alta resistencia al desgaste se caracteriza porque incluye una capa de recubrimiento, que consiste de un nitruro de metal, el cual se forma sobre la superficie externa de un objeto que se va a tratar; una capa de substrato, que consiste de un nitruro de Ti o de Cr, que se suministra entre la capa de recubrimiento y el objeto que se va a tratar; y una capa intermedia, que contiene composiciones de la capa de recubrimiento en contacto con la capa intermedia y la capa de substrato, la cual esta provista en la interfaz entre la capa de recubrimiento y la capa de substrato, y se proporciona una herramienta con la pelicula. Se suministra asi una pelicula dura, que tiene una excelente resistencia a la oxidacion, aun a temperaturas de 1000¦C o mayores, y tambien tiene una resistencia al desgaste muy elevada.

Description

Campo de la Invención La presente invención se refiere a una película dura, excelente en la resistencia a la oxidación a alta temperatura, la cual se forma sobre un material base, con el uso del método de depósito de vapor físico, para mejorar drásticamente la resistencia al desgaste.

Antecedentes de la Invención Convencionalmente, se han desarrollado técnicas para formar películas duras sobre un material base, usando un método de depósito de vapor físico, tal como aquel representado por el chapeado de iones. Entre estas películas, una película de TiN se ha puesto en uso práctico muy ampliamente y usado para herramientas, moldes de metal y anteojos y otros accesorios. Sin embargo, puesto que esta película comienza a oxidarse a 500°C, no puede ser usada para piezas, herramientas, moldes y similares, que se exponen a altas temperaturas. Como una solución a este problema, se ha desarrollado una película de TiAlN. Esta película se puede usar aún a temperaturas altas hasta de aproximadamente 800°C, debido a la oxidación restringida, pero a temperaturas mayores de 800°C, como la película de TiN antes mencionada, es difícil de usar, debido a que se deteriora por oxidación. Por otra parte, una película de Al-Cr-N se ha propuesto como una película capaz de ser usada a altas temperaturas. Esta película se puede usar a temperaturas altas hasta de aproximadamente 1000°C (se hace referencia a la Publicación Provisional de Patente Japonesa No. 10-25566/1998)). Sin embargo, esta película tiene un problema con su adhesividad, y también un problema con la resistencia al desgaste, cuando se usa para productos y piezas que se someten a una carga elevada. Para obtener una película dura que tenga resistencia a la oxidación, se han llevado a cabo estudios para mejorar la resistencia al desgaste de los nitruros basados en Al-Cr. Sin embargo, una película que tenga un desempeño suficiente aún no se ha obtenido, desde el punto de vista de la fuerza adhesiva y las propiedades adhesivas de la película que se adhiere a un objeto que se va a tratar.

Compendio de la Invención Para resolver los problemas anteriores, los inventores realizaron estudios intensos para desarrollar una película dura con una excelente resistencia a la oxidación, aún a 1000°C o más, y también con una resistencia al desgaste muy alta. Como resultado, los inventores encontrón que el problema, antes descrito, se puede resolver por una estructura laminada, en la cual se proporciona una capa intermedia, formada de composiciones de una capa de recubrimiento superficial y una capa de substrato, en la interfaz entre la capa de recubrimiento superficial y la capa del substrato. La presente invención se ha completado desde este punto de vista. Por lo tanto, la presente invención proporciona una película dura, con resistencia alta al desgaste, que incluye una capa de recubrimiento, que consiste de un nitruro de metal, la cual se forma sobre la superficie externa de un objeto que se va a tratar; una capa de substrato, que consiste de un nitruro de Ti o de Cr, la cual es provista entre la capa de recubrimiento y el objeto que se va a tratar; y una capa intermedia, que contiene composiciones de la capa de recubrimiento en contacto con la capa intermedia y la capa del substrato, la cual es provista en una interfaz entre la capa de recubrimiento y la capa del substrato. El espesor de película de la capa intermedia 20 es normalmente de 0.1 a 2 µ?t?, preferiblemente de 0.2 a 1.5 µ? . La capa de recubrimiento se forma preferiblemente de un nitruro de metal, cuyos componentes principales son el Al, Cr y Si, y la composición de los componentes de metal es, preferiblemente, de 20 al 75% de Cr, 1 a 30% de Si, y el resto de Al . También la relación de la composición de la capa intermedia es normalmente de 1:5 hasta 5:1, preferiblemente de 1:3 hasta 3:1, en la relación de la cantidad de la composición de la capa de substrato a la composición de la capa de recubrimiento. Más concretamente, se puede mencionar un caso donde, por ejemplo, la relación de la cantidad del total de los componentes de la aleación (AlCrSi) de AlCrSiN (composición de la capa de recubrimiento) al componente de metal de TiN o de CrN (esta composición de la capa del substrato) es de 1:2 hasta 2:1. La configuración puede ser tal que la capa de recubrimiento sea una capa que consista de una o más capas, en las cuales se disponen alternativamente una capa de recubrimiento a, la cual se forma de un nitruro, cuyos componentes principales son el Al, Cr y Si, y una capa de recubrimiento b, la cual se forma de un nitruro, cuyos componentes principales son el Ti y Al, que contiene del 25 al 75% de Al, el resto siendo el Ti, de los componentes metálicos solamente, y la capa más externa se forma por la capa de recubrimiento a. Como un método para formar la capa de recubrimiento y la capa intermedia, se puede usar un método de depósito de vapor físico, tal como el método de chapeado de iones. La película dura, de acuerdo con la presente invención, puede ser usada adecuadamente para una parte o el total de la superficie de una herramienta de corte, tal como un cortador de fresa, un cortador de piñón, y una broca, o una parte de la superficie de herramienta del molde de metal.

Breve Descripción de los Dibujos La Figura 1 es una vista en sección, que muestra un estado en el cual una película dura, altamente resistente al desgaste, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, se adhiere a la superficie de un material base. La Figura 2 es una vista en sección, que muestra un estado en el cual dos o más capas se laminan alternativamente como una capa de recubrimiento en la película, de acuerdo con la presente invención. La Figura 3 es una vista esquemática de un aparato de chapeado de iones de arco, para formar una película dura, altamente resistente al desgaste, excelente en la resistencia a la oxidación a altas temperaturas, de acuerdo con una modalidad de la presente invención, sobre un material base. Los números de referencia mostrados en estas figuras, se definen como sigue: 1, aparato de chapeado de iones de arco; 2, reves imiento; 3, objetivo; 4, bomba de vacío; 5, fuente de gas (Ar) ; 6, fuente de gas (N2) ; 7, soporte; 8, motor; 9, árbol rotatorio; 10, material base; 11, fuente de potencia; 13 a 15, válvulas de control; 20, capa intermedia; 21, capa de substrato; 22, capa de recubrimiento, la capa de recubrimiento a; 23, capa de recubrimiento b.

Descripción Detallada de la Invención Una modalidad para llevar a cabo un método de descarburización, de acuerdo con la presente invención, será descrito en detalle. La presente invención no se limita a la modalidad descrita abajo. Una película dura, altamente resistente al desgaste, de acuerdo con la presente invención, será ahora descrita con referencia a los dibujos acompañantes. Como se muestra en la Figura 1, una película, de acuerdo con la presente invención, incluye una capa de recubrimiento 22 sobre la superficie externa, formada de un nitruro de metal, una capa de substrato 21, entre la capa de recubrimiento 22 y un material base 10, el cual es un objeto que se va a tratar, formado de un nitruro de Ti ó Cr, y una capa intermedia 20 en la interfaz entre la capa de recubrimiento 22 y la capa del substrato 21, que contiene composiciones de ambas capas.

Primero, será explicada la capa de recubrimiento 22, que consiste de un nitruro de metal, el cual se forma sobre la superficie externa. Una película convencional de TiAlN (ejemplo convencional 1, descrito más delante), cuando se usa en una atmósfera a alta temperatura, se oxida a alrededor de 800°C, por lo cual disminuyen a resistencia y adhesión de la película. Analizando este estado de oxidación, el Al y el Ti de los componentes de película se oxidan, y especialmente el óxido de Ti es muy poroso y permite que el oxígeno entre fácilmente, así que la película de oxidación llega a ser gruesa. Por lo tanto, disminuyen la resistencia y adhesión de la película, lo cual conduce a una separación de la película. Por otra parte, una película de AlCrN (ejemplo convencional 2, descrito más adelante) usa el Cr en lugar del Ti, que forma una película de oxidación porosa y gruesa, así que se produce una película de oxidación muy delgada. Esta capa de oxidación previene la oxidación subsiguiente, mejorando así la resistencia a la oxidación. Sin embargo, puesto que la adhesividad de los óxidos de Al y Cr es baja, esta película se separa cuando se usa, por ejemplo, en herramientas, que se someten a altas cargas, es decir, esta película tiene un problema en términos de la resistencia al desgaste .

Por lo tanto, en la presente invención, con el fin de impedir que el oxígeno entre y para aumentar la resistencia a la oxidación, la capa de recubrimiento 22 sobre la superficie externa, se forma adecuadamente de un nitruro de Al, Cr y Si. De esta forma, los cristales se dividen finamente y cuando la película se expone a una atmósfera de oxidación de alta temperatura, los óxidos resultantes forman una película de oxidación compuesto de Al-Cr-Si, así que se impide entrar al oxígeno , y se puede obtener una película de oxidación compuesta muy densa. Concretamente, la capa de recubrimiento 22 se forma preferiblemente de solo los componentes metálicos del 20 al 75% de Cr, del 1 al 30% de Si, y el resto de Al. El silicio ejercer una mayor influencia en la adhesividad, debido a que divide finamente los cristales, y el intervalo del 1 al 30% del componente metálico solamente logra un efecto en términos de tanto la adhesión como la resistencia a choques. Con respecto al contenido del cromo, del 20 al 75% de Cr del componente metálico sólo logra un efecto en términos de tanto la dureza como la resistencia a la oxidación. Por otra parte, como se muestra en la Figura 2, con el fin de aumentar la adhesividad, la capa de recubrimiento 22 puede ser una capa que consiste de una o más capas, en que ellas se disponen alternativamente en una capa de recubrimiento a, la cual se forma del nitruro, antes descrito, cuyos componentes principales son el Al, Cr y Si, y una capa de recubrimiento b 23, que se forma de un nitruro, cuyos componentes principales son el Ti y el Al, que contiene del 25 al 75% de Al , y el resto es de Ti, de componentes metálicos solamente, y la capa más externa se forma por la capa de recubrimiento a 22. Respecto a la capa de recubrimiento a, una composición del 20 al 75% de Cr, del 1 al 30% de Si, y el resto de Al, de los componentes metálicos solamente del nitruro, es preferida. La capa de recubrimiento inferior extrema en contacto con la capa intermedia, antes descrita, puede ser la capa de recubrimiento a 22 o la capa de recubrimiento b 23 (Figura 2). En la presente invención, la capa de recubrimiento inferior extrema no se limita a solamente aquella de la capa a o la capa b. En seguida, la capa 21 del substrato, formada de un nitruro de Ti ó Cr, que tiene alta adhesión a un objeto que se va a tratar, es provista entre la capa de recubrimiento 22 y el material base 10 (objeto que se va a tratar) . La capa 21 del substrato se forma de TiN o de CrN, así que proporcionando la capa 21 del substrato, la adhesión entre la capa 22 de recubrimiento y el material base 10 (objeto que se va a tratar) se mejora. En la presente invención, asimismo, en la interfaz entre la capa 21 del substrato y la capa 22 de recubrimiento, la capa intermedia 20, formada de las composiciones de ambas capas, es provista para aumentar la fuerza adhesiva y las propiedades adhesivas de ambas capas. Específicamente, cuando la capa 22 de recubrimiento o la capa 22 de recubrimiento a se forma de un nitruro de Al, Cr y Si, una capa en la cual el (al-Cr-Si) y el (Ti)N se mezclan homogéneamente entre sí o una capa en la cual el (Al-Cr-Si)N y el (Cr)N se mezclan homogéneamente entre sí, forman la capa intermedia 20. La relación de la composición de la capa intermedia es normalmente de 1:5 hasta 5:1, preferiblemente de 1:3 hasta 3:1, más preferiblemente de 1:2 hasta 2:1, en la relación de la cantidad de la composición de la capa 21 del substrato a la composición de la capa 22 de recubrimiento. Esta relación de la cantidad de la composición es la misma en el caso donde la capa de recubrimiento se forma de (Ti-Al)N, como la capa de recubrimiento b, antes mencionada. El espesor de la película de la capa intermedia 20 es normalmente de 0.1 a 2 µta, preferiblemente de 0.2 a 1.5 µp\. Si el espesor de la película es menor de 0.1 /¿m, el efecto de la adhesión provisto por la capa intermedia, es insuficiente, y si el espesor de la película excede de 2 µp?, la relación del espesor de la película de la capa intermedia al espesor de la película total llega a ser muy alto, lo cual no es favorable desde el punto de vista de la separación. La Figura 3 muestra esquemáticamente un aparato 1 de chapeado de iones de arco para formar la película dura altamente resistente al desgaste, de acuerdo con la presente invención, sobre la superficie del material base. Este aparato 1 de chapeado de iones de arco tiene un revestimiento 2 hermético al aire, y está provisto con un objetivo 3 en su cielo y un soporte 7 en forma de mesa en una cámara 12 del revestimiento 2. El soporte 7 se conecta a un motor 8, por medio de un árbol rotatorio 9, así que podrá girar en la dirección circunferencial. Entre el objetivo 3 y el soporte 7, se conecta una fuente 11 de energía de corriente continua. Este objetivo 3 se conecta al lado positivo de la fuente 11 de potencia, y el soporte 7 se conecta al costado negativo. La Figura 3 muestra esquemáticamente un caso donde se proporciona un objetivo 3, pero dos o más objetivos 3 pueden ser provistos, según sea necesario. En este caso, estos dos o más objetivos 3 se proporcionan a casi la misma distancia desde el soporte 7. A la cámara 12 del revestimiento 2, una bomba de vacío 4, para evacuar esta cámara 12, se conecta por medio de una válvula de control 13, y una fuente 5 de gas de argón, para suministrar gas inerte en la cámara 12, se conecta por medio de la válvula 14 de control. Además, una fuente 6 de gas de nitrógeno, para suministrar el nitrógeno dentro de la cámara 12, se conecta a esta cámara 12, por una válvula de control 15. En esta modalidad, una película se forma controlando la clase y el número de objetivos para cada capa formada sobre un material base 10. Cuando se forma una capa del substrato, el titanio puro (Ti : 100%) o el cromo puro (Cr : 100%) se usan como el ob etivo 3. Cuando una capa intermedia se forma, una pluralidad de objetivos se usan generalmente, uno siendo un objetivo del mismo metal, así que la capa del substrato, y la otra siendo un objetivo de la misma aleación como aquella de la capa de recubrimiento en la superficie exterior. Cuando se forma la superficie de recubrimiento, una aleación que consta de, por ejemplo, Al, Cr y Si, se usa como el objetivo 3. Como el material base 10, por ejemplo, SKH-51, que es un acero de herramienta de alta velocidad, o el TH-10, que es un material de carburo, se pueden usar. Este material base 10 se coloca sobre el soporte 7 y de las válvulas de control 13 a 15, las válvulas de control 13 y 14 están abiertas para suministrar el gas de argón en la cámara 12 y para evacuar esta cámara 12. Después que se ha completado la evacuación y la cámara 12 se encuentra bajo una atmósfera de argón, el soporte 7 es girado por el motor 8. En seguida, las válvulas de cierre 13 y 14 se cierran y se aplica un voltaje de corriente continua a través del objetivo 3 y el soporte 7, para generar el plasma, por el cual la temperatura dentro de la cámara 12 se eleva. Cuando la temperatura en la cámara 12 llega a una temperatura fija, la válvula de control 15 de abre para suministrar nitrógeno desde la fuente 6 del gas de nitrógeno dentro de la cámara 12, y luego se produce la descarga de arco. Por lo cual las capas se forman sobre el material base 10, y así se obtiene una película dura altamente resistente al desgaste excelente en la resistencia de oxidación a alta temperatura. Esta película dura, altamente resistente al desgaste, se puede usar para una parte o el total de la superficie de una herramienta de corte, tal como un cortador de fresa, un cortador de piñón y una broca, cuyo material base se forma de un acero de herramienta de alta velocidad o un material de carburo, o una parte de la superficie de herramienta de un molde de metal etc., o la superficie de un accesorio, tal como antojos. Más específicamente, la película se puede formar sobre la superficie de un cortador configurado en espacios de dientes para una herramienta de máquina que realiza un corte de engranaje, usando, por ejemplo, un cortador de engranaje. Esta herramienta a la cual la película, de acuerdo con la presente invención, se aplica, puede ser usada satisfactoriamente aún para maquinaria de corte en seco en la cual se realiza este corte sin el uso de un fluido, y así una herramienta con alta resistencia al desgaste se puede realizar. De acuerdo con la película, según la presente invención, entre la película (capa de recubrimiento) del nitruro de metal y la capa de substrato, la capa intermedia, formada de las composiciones de ambas capas es provista para aumentar significantemente la fuerza de adhesión y las propiedades adhesivas de ambas capas. Por lo tanto, esta película tiene una resistencia al desgaste excelente y así la vida deservicio de una parte o el producto recubierto con esta película se puede prolongar. Igualmente, puesto que la película, de acuerdo con la presente invención, tiene una resistencia a la oxidación excelente a altas temperaturas, la vida de servicio de una parte del producto recubierto con esta película puede ser prolongada igualmente por esta razón. Por consiguiente, la película puede ser aplicada ampliamente al tratamiento de superficies de una herramienta cortadora, tal como un cortador de fresa, un cortador de piñón, y una broca, o un tratamiento superficial de un molde de metal o un accesorio, tal como anteojos. Igualmente, la herramienta a la cual la película, de acuerdo con la presente invención, se aplica, puede ser usada satisfactoriamente, aún para máquinas de corte en seco, en las cuales dicho corte se realiza sin el uso de un fluido de corte, y así una herramienta con alta resistencia al desgaste se puede realizar. La siguiente es una descripción de la presente invención, en mayor detalle, con referencia a ejemplos, y la presente invención no se limita a estos ejemplos.

E j e m p l o s Una película, con un espesor de 4 a 7 µt?, se formó sobre un material base de acero de herramienta de alta velocidad (SKH-51) usando un aparato de chapeado de iones de arco, mostrado en la Figura 3, que emplea varios tipos de objetivos de aleación. Se suministro una película de nitruro como una capa del substrato, entre el material base y una capa de recubrimiento. Las condiciones de formación de la película se muestran en la Tabla 1. Una prueba de desgaste de bola sobre disco, que usa una bola de alúmina (F6) se condujo para evaluar la resistencia al desgaste. Las condiciones de la prueba fueron 5 Newton de carga, 100 m/s de velocidad de desplazamiento, 300 m de distancia de corredera, temperatura ambiente y sin lubricación. La cantidad del desgaste se determinó midiendo la profundidad de desgaste y el ancho del desgaste de la capa de recubrimiento, después de esta prueba de desgaste .

T a b l a 1 Presión del gas del N2 Temperatura del material Voltaje de polarización (Pa) base (K) (V) 2.7 678 -40 Ejemplo 1 Una capa de substrato (espesor de la película : 1 µt?) , que consiste de nitruro de Ti, se formó de antemano sobre un material base, usando el aparato mostrado en la Figura 3, que usa el objetivo de titanio puro (Ti : 100%) . En seguida, se formó una capa intermedia realizando un chapeado de iones de arco sustancialmente uniforme de dos objetivos. Como los objetivos, se usaron tanto una aleación que consta del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como de titanio puro (Ti: 100%), simultáneamente. La relación de la composición de la aleación al titanio de la capa intermedia de (Al-Cr-Si)N y (Ti)N fue de alrededor de 1:1. Finalmente, una capa de recubrimiento (capa de película superficial) se formó realizando el chapeado de iones de arco usando un objetivo del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de SI. De esta manera, se obtuvo una película dura de la presente invención. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.15 (µt?) y un ancho de 0.19 (mm) . El espesor de la capa intermedia fue de 0.1 µp? y el espesor total de la película fue de 5.1 µt?.

Ejemplo 2 Después que la capa del substrato se ha formado, como en el Ejemplo 1, se formó una capa intermedia realizando el chapeado de iones de arco por el empleo simultáneamente de tanto una aleación que consta del 60% de Al, 30% de Cr y 10% de Si, como el titanio puro, como objetivos. En seguida, se formó una capa de recubrimiento realizando el chapeado de iones de arco, usando una aleación que consiste del 60% de Al, 30% de Cr y 10% de Si. De esta forma se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.11 µt? y un ancho de desgaste de 0.15 mm. El espesor de la capa intermedia fue de 0.5 µp? y el espesor total de la película fue de 5.5 µta . Ejemplo 3 Después que la capa del substrato se ha formado, como en el Ejemplo 1, se formó una capa intermedia realizando el chapeado de iones de arco por el empleo simultáneamente de tanto una aleación que consta del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como del titanio puro, como objetivos. En seguida, se formó una capa de recubrimiento realizando el chapeado de iones de arco, usando una aleación que consiste del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como un objetivo De esta forma se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.12 µt? y un ancho de desgaste de 0.15 mm. El espesor de la capa intermedia fue de 0.5 µa? y el espesor total de la película fue de 5.5 µt?.

Ejemplo 4 Después que la capa del substrato se ha formado, como en el Ejemplo 3, se formaron una capa intermedia y una capa de recubrimiento, realizando el chapeado de iones de arco por el empleo de los mismos objetivos, por lo cual se obtuvo una película dura. El espesor de la capa intermedia fue de 2.0 µt . El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.13 µp? y un ancho del desgaste de 0.18 mm. El espesor total de la película fue de 7.0 µt?.

Ejemplo de Referencia 1 Se formó de antemano una capa de substrato (espesor de la película: 2 µt?) que consiste de nitruro de Ti, sobre un material base, usando un objetivo de titanio puro (Ti : 100%) . En seguida, se formó una capa de recubrimiento (capa de película de superficie) realizando un chapeado de iones de arco, con el empleo de una aleación del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como el objetivo. De esta manera, se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.21 µ?t? y un ancho del desgaste de 0.23 mm. El espesor total de la película fue de 6.0 µt?.

Ejemplo 5 Se formó de antemano una capa de substrato (espesor de la película: 1 µt ) que consiste de nitruro de Cr, sobre un material base, usando un objetivo de cromo puro (Cr : 100%) . En seguida, se formó una capa intermedia realizando un chapeado de iones de arco uniformemente de dos objetivos. Como los objetivos, ambos consistían de aleaciones del 50% de AL, 40% de Cr y 10% de Si, y de cromo puro (Cr: 100%) . se usaron simultáneamente. La relación de la composición de aleación al titanio de la capa intermedia consistía de (Al-Cr-Si)N y de (Cr)N fue de aproximadamente 1:1. Finalmente, una capa de recubrimiento (capa de película) se formó realizando el chapeado de iones de arco usando un objetivo del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si. De esta manera, se obtuvo una película dura de la presente invención. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.15 µp\ y un ancho de desgaste de 0.20 mm. El espesor de la capa intermedia era de 0.1 µp? y el espesor total de la película era de 5.a µt?.

Ejemplo 6 Después que la capa del substrato se ha formado, como en el Ejemplo 5, se formó una capa intermedia realizando el chapeado de iones de arco por el empleo simultáneamente de tanto una aleación que consta del 60% de Al, 30% de Cr y 10% de Si, así como del titanio puro, como objetivos. En seguida, se formó una capa de recubrimiento realizando el chapeado de iones de arco, usando una aleación que consiste del 60% de Al, 30% de Cr y 10% de Si, como un objetivo De esta forma se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.10 µ?? y un ancho de desgaste de 0.12 mm. El espesor de la capa intermedia fue de 0.5 (im y el espesor total de la película fue de 5.5 µp\.

Ejemplo 7 Después que la capa del substrato se ha formado, como en el Ejemplo 5, se formó una capa intermedia realizando el chapeado de iones de arco por el empleo simultáneamente de tanto una aleación que consta del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, así como del titanio puro, como objetivos. En seguida, se formó una capa de recubrimiento realizando el chapeado de iones de arco, usando una aleación que consiste del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como un objetivo De esta forma se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.11 µp? y un ancho de desgaste de 0.15 mm. El espesor de la capa intermedia fue de 0.5 µt? y el espesor total de la película Ejemplo 8 Después que se formó la capa de substrato como en el Ejemplo 7, se formó una capa intermedia y una capa de recubrimiento, realizando el chapeado de iones de arco, con el uso de los mismos objetivos, por lo cual se obtuvo una película dura. El espesor de la capa intermedia fue de 2.0 µt . El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.14 µp? y un ancho de desgaste de 0.18 mm. El espesor total de la película era de 7.0 µ??.

Ejemplo de Referencia 2 Se formó de antemano una capa de substrato (espesor de la película: 2 µp\) que consiste de nitruro de Cr, sobre un material base, usando un objetivo de cromo puro (Cr : 100%) . En seguida, se formó una capa de recubrimiento (capa de película de superficie) realizando un chapeado de iones de arco, con el empleo de una aleación del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como el objetivo. De esta manera, se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.22 µ?? y un ancho del desgaste de 0.26 mm. El espesor total de la película fue de 6.0 µt .

Ejemplo Comparativo 1 Se formó una capa de recubrimiento ejecutando el chapeado de iones de arco, usando el aparato mostrado en la Figura 3, con el empleo sólo de una aleación del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si como el objetivo. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.41 µ? y un ancho de desgaste de 0.31 mm. El espesor de la capa fue de 4.0 µ?p.

Ejemplo Comparativo 2 Se formó de antemano una capa de substrato (espesor de la película: 0.1 µ??) que consiste de nitruro de Ti, sobre un material base, usando un objetivo de titanio puro (Ti : 100%) . En seguida, se formó una capa de recubrimiento, realizando un chapeado de iones de arco, con el empleo de una aleación del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como el objetivo. De esta manera, se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.39 µ?? y un ancho del desgaste de 0.31 mm. El espesor total de la película fue de 4.1 µp?.

Ejemplo Comparativo 3 Se formó de antemano una capa de substrato (espesor de la película: 0.1 µt?) que consiste de nitruro de Cr, sobre un material base, usando un objetivo de titanio puro (Cr : 100%) . En seguida, se formó una capa de recubrimiento, realizando un chapeado de iones de arco, con el empleo de una aleación del 50% de Al, 40% de Cr y 10% de Si, como el objetivo. De esta manera, se obtuvo una película dura. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.39 µ??? y un ancho del desgaste de 0.30 mm. El espesor total de la película fue de 4.1 µ??.

Ejemplo Convencional 1 Se ejecutó el chapeado de iones de arco usado el aparato mostrado en la Figura 3 , con el empleo de una aleación del 53% de Ti y 47% de Al como un objetivo. El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.80 µ?? y un ancho de desgaste de 0.40 mm. El espesor de la capa era de 4.0 µ?t?.

Ejemplo Convencional 2 Se ejecutó el chapeado de iones de arco usado una aleación del 45% de Al y el 55% de Cr como el objetivo, El resultado es que la película obtenida tenía una profundidad de desgaste de 0.50 µp? y un ancho de desgaste de 0.32 mm. El espesor de la capa era de 4.0 µt?. La Tabla 2 suministra los resultados de la medición de los Ejemplos a 8, Ejemplos de Referencia 1 y 2, Ejemplos Comparativos 1 a 3, y Ejemplos Convencionales 1 y 2. Estos resultados revelan que las películas, de acuerdo con la presente invención, de los Ejemplos 1 a 8, tienen una pequeña profundidad de desgaste y ancho de desgaste y, así, tienen una excelente resistencia al desgaste.

La anterior es una descripción de una modalidad de la presente invención. Esta invención puede ser cambiada o modificada en varias formas, con base en el concepto técnico de la presente invención. Por ejemplo, en la formación de la capa de recubrimiento, se usó el método de depósito de vapor físico, y cualquier método para la evaporación de metales, tal como la pistola de electrones, un cátodo hueco, depósito electrónico y descarga de arco, se pueden usar y esto no está sujeto a cualquier restricción.

Claims

REIVINDICACIONES 1. Una película dura, altamente resistente al desgaste, que comprende una capa de recubrimiento que consiste de un nitruro de metal, el cual se forma sobre la superficie externa de un objeto que se va a tratar; una capa de substrato, que consiste de un nitruro de Ti o de Cr, la cual está provista entre dicha capa de recubrimiento y dicho objeto que se va a tratar; y una capa intermedia, que contiene composiciones de dicha capa de recubrimiento en contacto con dicha capa intermedia y dicha capa de substrato, la cual está provista en una interfaz, entre dicha capa de recubrimiento y dicha capa del substrato.
2. La película dura, altamente resistente al desgaste, de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque dicha capa intermedia tiene un espesor de película de 0.1 a 2 µp?.
3. La película dura, altamente resistente al desgaste, de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque dicha capa de recubrimiento se forma de un nitruro de metal, cuyos componentes principales son el Al, Cr y Si.
4. La película dura, altamente resistente al desgaste, de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque la relación de la composición de dicha capa intermedia es de 1:5 hasta 5:1 en la relación de la cantidad de la composición de dicha capa de substrato a la composición de dicha capa de recubrimiento.
5. La película dura, altamente resistente al desgaste, de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizada porque dicha capa de recubrimiento es una capa que consiste de una o más capas, en las cuales se dispone alternativamente una capa de recubrimiento a, la cual se forma de un nitruro, cuyos componentes principales son el Al, Cr y Si, y una capa de recubrimiento b, que se forma de un nitruro, cuyos componentes principales son el Ti y el Al, que contiene el 25 al 75 por ciento por átomo de Al, el resto siendo de Ti, de componentes metálicos solamente, y la capa más externa se forma por dicha capa de recubrimiento a.
6. Una herramienta, en la cual se proporciona una película dura altamente resistente al desgaste, de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, sobre al menos una parte de su superficie.
7. Una herramienta cortadora de engranajes, en la cual se proporciona la película dura con alta resistencia al desgaste, de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, sobre al menos una parte de su superficie.
8. Una herramienta cortadora de engranajes, en la cual se proporciona la película dura, con alta resistencia al desgaste, de acuerdo con las reivindicaciones 1 ó 2, sobre al menos una parte de su superficie, de un acero de herramientas de alta velocidad, que se usa como un material base.
9. La herramienta, de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizada porque dicha herramienta se usa para el maquinado de cortes en seco, en el cual se realiza un corte sin el uso de un fluido auxiliar de dicho corte.
10. Un método de maquinado, que incluye una etapa del maquinado de cortes en seco, en el cual se realiza dicho corte sin el uso de un fluido auxiliar de dicho corte, por medio del uso de la herramienta de acuerdo con la reivindicación 6.