PT1863947E

PT1863947E - Camada de material duro

Info

Publication number: PT1863947E
Application number: PT06700563T
Authority: PT
Inventors: Wolfgang Kalss; Juergen Ramm; Beno Widrig
Original assignee: Oerlikon Trading Ag
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2006-01-19
Publication date: 2011-12-15
Also published as: KR20070114402A; EP2355126A2; EP2355126A3; ATE527392T1; CA2601722A1; ES2562454T3; PL1864314T3; WO2006099760A2; PT1864314E; WO2006099760A3; KR101361240B1; MX2007011703A; ES2374832T3; EP1863947B1; SG160397A1; JP2013079452A; SG193877A1; EP1864314A2; CA2601722C; PL2355126T3

Description

ΕΡ 1 863 947/PT DESCRIÇÃO "Camada de material duro"

ANTECEDENTES DO INVENTO 0 invento refere-se tanto a um revestimento de material duro na forma de um revestimento funcional de deposição física de vapor (PVD) por arco oxídico (32) que é depositado numa peça de obra (30) de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1 e a um processo de revestimento de uma peça de obra com um revestimento de material duro, de acordo com a preâmbulo da reivindicação 22. A utilização de fontes de evaporação por arco, também conhecidas como cátodos de descarga de faísca, através da alimentação por uma corrente pulsada é conhecida há algum tempo a partir de estudos de especialistas. As velocidades de evaporação elevadas, e assim as velocidades elevadas dos depósitos durante o revestimento, podem ser alcançadas de forma rentável, utilizando fontes de evaporação por arco. Além disso, o estabelecimento de tal fonte é relativamente simples de conseguir tecnicamente. Estas fontes de trabalho com correntes tipicamente na gama de cerca de 100 A e mais e com tensões de um pequeno número de volts até cerca de 10 volt e podem ser executadas, utilizando alimentações de CC relativamente baratas. Uma desvantagem significativa destas fontes é que se desenvolve rapidamente na zona pontual do cátodo fusão extremamente fluida sobre a superfície alvo, como um resultado do que se formam gotículas que são projectadas como pulverização e as quais se condensam então sobre a ferramenta, tendo assim uma influência indesejada nas propriedades do revestimento. Um resultado típico é que a estrutura camada torna-se não homogénea e a rugosidade superficial fraca. Quando existe uma elevada procura de qualidade do revestimento, os revestimentos produzidos desta maneira muitas vezes não podem ser utilizados comercialmente. Por conseguinte, já foram feitas tentativas para reduzir este problema operacional da fonte de evaporação por arco, utilizando uma alimentação de corrente pulsada pura. No entanto, até agora foi possível apenas conseguir melhorias marginais, na formação de pulverização. 2 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ A utilização de gases reactivos para o depósito de compostos a partir de um alvo metálico em plasma reactivo tem sido restringida até agora à produção de camadas electricamente condutoras. 0 problema da formação de pulverização catódica aumenta na produção de não condutores eléctricos, isto é, nas chamadas camadas dieléctricas, tal como de óxidos, quando da utilização de oxigénio como um gás reactivo. A substituição dos alvos de evaporador de arco e os contra eléctrodos, o que é inerente no processo, neste caso, bem como o revestimento com uma camada não condutora, conduz a condições completamente instáveis e mesmo à extinção do arco eléctrico. Neste caso, a reiniciação da ignição teria que ser feita continuamente ou de outra forma o processo tornar-se-ia impossível.

Em EP 0 666 335 BI é feita uma sugestão de sobrepor à corrente CC uma corrente pulsante para o depósito de materiais de metal puro, utilizando um evaporador por arco, a fim de reduzir o efeito da alimentação de corrente DC básica, reduzindo assim a formação da pulverização catódica. Para isto são necessárias correntes pulsadas de até 5000 A e estas podiam ser geradas utilizando uma descarga de condensador em frequências de impulso relativamente baixas na gama de 100 Hz a 50 kHz. Este procedimento é proposto a fim de impedir a formação de gotículas durante a evaporação não reactiva de alvos metálicos puros, utilizando uma fonte de evaporação por arco. A solução para o depósito de revestimentos dieléctricos não condutores não é fornecida neste artigo.

Quando se efectua o revestimento reactivo utilizando fontes de evaporação por arco existe uma falta de reactividade e de estabilidade do processo, em particular, na produção de revestimentos isoladores. Pelo contrário, com outros processos de PVD (por exemplo, a pulverização catódica), os revestimentos isoladores de evaporação por arco foram até agora produzidos apenas pela utilização de alvos electricamente condutores. A utilização de altas frequências, como é o caso com a pulverização catódica, falhou até agora, devido à falta de uma tecnologia adequada para a operação da elevada alimentação de corrente a altas frequências. A utilização de alimentações de corrente pulsada parece ser uma opção. No entanto, a faísca deve então, como mencionado 3 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ acima, ser continuamente reiniciada a sua ignição ou a frequência de impulso deve ser seleccionada a um nivel tão alto que a faísca não se extingue. Isto parece funcionar para aplicações que utilizam materiais especiais, tal como com a grafite, como descrito em DE 3 901 401. No entanto, deve ser dito que a grafite não é um isolador, mas é electricamente condutora, embora seja um condutor pior do que os metais normais. A reiniciação da ignição utilizando um contacto mecânico e uma alimentação de energia eléctrica CC não é possível para superfícies alvo oxidadas. O problema presente com a evaporação de arco reactiva é a deposição de camadas isoladoras no alvo e no ânodo, ou na câmara de revestimento, em que esta funciona como um ânodo. Estes revestimentos isoladores aumentam a tensão de queima da descarga de faísca no decurso da sua formação que leva a um aumento na pulverização e descargas, um processo instável, que termina numa interrupção da descarga de faísca. Isto é acompanhado por uma cobertura do alvo com material isolador, o que reduz a área superficial condutora. Um gás reactivo extremamente diluído (por exemplo, uma mistura de árgon/oxigénio) pode atrasar a formação sobre o alvo, mas não resolverá o problema essencial da instabilidade do processo. A proposta dada em US 5,103,766, para operar o cátodo e o ânodo, utilizando a reiniciação da ignição alternativa auxilia a estabilidade do processo, mas leva a um aumento da pulverização. A solução de utilizar uma alimentação de corrente pulsada, como é possível para a pulverização catódica reactiva, não pode ser assumida quando se utiliza um processo de evaporação por faísca clássico. Isso é porque uma descarga luminescente "dura mais tempo" do que uma faísca, quando a alimentação de corrente é interrompida. A fim de evitar o problema do depósito de um revestimento isolador sobre o alvo em processos reactivos para a criação de revestimentos isoladores ou a entrada de gás reactivo pode ser fisicamente separada do alvo (então a reactividade do processo só pode ser garantida se o temperatura do substrato permite uma oxidação/reacção) ou pode ocorrer uma separação entre a pulverização e a porção 4

ΕΡ 1 863 947/PT ionizada (um chamado arco filtrado) e o gás reactivo pode ser adicionado ao vapor ionizado após a filtração.

Existe ainda o desejo de reduzir mais a carga térmica sobre os substratos ou para manter os mesmos dentro de limites e de se poder executar processos de baixa temperatura para o revestimento por faísca catódico. É descrita em WO-03018862 a operação pulsada de fontes de plasma como uma maneira possível de reduzir a carga térmica no substrato.

No entanto, o raciocínio aplica-se de modo geral aos processos pulverização catódica. Não é feita qualquer referência à evaporação por faísca.

Tem existido já há algum tempo um desejo na área dos revestimentos duros de produzir materiais oxídicos duros com uma dureza adequada, força adesiva e que são determinados pelas propriedades tribológicas desejadas. Uma parte importante nisto podia ser tomada pelos óxidos de alumínio, em particular, óxidos de alumínio e de crómio. 0 estado anterior da tecnologia na área da PVD estava mais preocupado com a produção de óxido de gama- e alfa-alumínio. 0 processo, o qual é mais citado é pulverização catódica por magnetrão duplo, que tem desvantagens significativas para esta aplicação, em termos da fiabilidade de processo e dos custos.

As patentes japonesas concentram-se mais nos sistemas de revestimento em relação às ferramentas e citam o processo de deposição iónica por arco, por exemplo, como um método de produção. Existe o desejo geral de se poder depositar óxido de alfa-alumínio. No entanto, nos processos de PVD normais são necessárias temperaturas de substrato de cerca de 700°C ou mais para isto, de modo que esta estrutura possa ser mantida. Alguns utilizadores têm tentado evitar estas altas temperaturas de uma forma elegante através de camadas de nucleação (a oxidação do sistema TiAlN, Al-Cr-O). Mas isto não significa necessariamente tornar o processo mais barato e mais rápido. 5

ΕΡ 1 863 947/PT

Até agora, pareceu também impossível produzir camadas de óxido de alfa-alumínio de forma satisfatória, utilizando a evaporação por arco.

Na publicação de heng X.X. et. al.: "Influence of oxygen pressure on the properties and biocompatibility of titanium oxide fabricated by metal plasma ion implantation and deposition" (Thin Solid Films 420-421/2002, pág. 40B-413, ISSN 0040-6090/02) um processo que utiliza uma faísca pulsada, a qual opera de forma descontínua, isto é, deve ser sempre reiniciada a ignição. As durações de impulso são de 1 ms e a corrente média de faísca ao longo do tempo de cerca é de 1 A. A fonte de faísca é dada como de "arco filtrado", isto é, o alvo ou cátodo com um diâmetro de 14 mm é acoplado ao equipamento a uma certa distância pela utilização de uma peça curva de tubo com um sistema magnético. Desta maneira, apenas os iões metálicos do alvo são separados e desviados para a amostra (substrato). É alimentado oxigénio para dentro da câmara do equipamento a uma boa distância do alvo. Não acontece a evaporação por faísca contínua. É, assim, especificamente pretendido que seja evitada a cobertura do alvo com óxido e o oxigénio é mantido afastado da descarga no alvo. O processo descrito é a implantação de iões por plasma, no qual os iões de Ti são produzidos por uma faísca breve, que é continuamente interrompida, e são acelerados rapidamente para a amostra (substrato). A faísca não está localizada na câmara de revestimento, mas está montada remotamente por flange, utilizando um sistema de filtros. A tensão de aceleração elevada de até 3kV é utilizada para a implantação dos iões de Ti na superfície da amostra. A faísca é aqui apenas o fornecedor dos iões de Ti. Além disso, o substrato é colocado a uma tensão de polarização negativa para acelerar, além disso, os iões na superfície do substrato. Para além de uma oxidação parcial dos iões metálicos na região da superfície do substrato, um aspecto importante é que os iões de Ti são implantados na peça de obra e tudo é finalmente aquecido até 750°C num ambiente de 02 (recozido) e apenas então oxidado para se tornar óxido de metal. O revestimento de ligação, o óxido de metal, é apenas 6

ΕΡ 1 863 947/PT formado ou desenvolvido na superfície do substrato. Os iões metálicos implantados reagem adicional e significativamente para fora do substrato com o oxigénio como resultado do recozimento. 0 pedido de patente ΕΡ 1 505 171 AI refere-se à implantação de AI e Cr no substrato com posterior oxidação térmica (recozimento), que deve levar a um revestimento de Al-Cr-O. Os átomos de AI e de Cr são implantados profundamente, até 2 pm, numa matriz mestre no substrato utilizando 175 KeV, por exemplo, por decapagem do substrato com uma forma adequada do feixe de iões. Em seguida, num segundo passo, a superfície do substrato, em conjunto com o metal implantado, é convertida em óxido por tratamento térmico a 700°C na presença de oxigénio.

Como um resultado disso, a superfície do substrato é oxidada, em conjunto com o material previamente implantado. A formação de camadas na superfície do substrato ocorre de uma maneira semelhante à descrita no artigo por Leng X.Y. através do desenvolvimento de um óxido em ligação com as partículas de metal do corpo do substrato.

Em WO 2004/059030 AlCrN são apresentados revestimentos de materiais duros.

Isto envolve essencialmente os revestimentos de nitretos, alguns com conteúdo de óxido. Os revestimentos são depositados através de um processo de PVD, essencialmente num ambiente de azoto puro ou misturado com um gás inerte. Podem ainda ser adicionados gases à mistura, tal como o oxigénio para o depósito de tal como o AlCrNO, o AlCrCO, o AlCrBNO, etc., utilizando uma fonte de evaporação catódica por arco.

No pedido EF 0 366 289 AI são apresentados sistemas de camadas múltiplas, que são produzidos pelo método conhecido que utiliza a pulverização catódica.

As camadas cerâmicas são produzidas pela utilização da pulverização catódica reactiva de alta frequência na presença de um gás reactivo. 7

ΕΡ 1 863 947/PT Ο pedido DE 199 02 146 AI refere-se a uma descarga de cátodo oco, que difere de uma descarga de faísca por o material do cátodo não ser evaporado, mas em vez disso o cátodo oco fornece simplesmente electrões, os quais excitam então os impulsos e o plasma activa o vapor gerado por outros métodos (como a partir de um processo de evaporação em cadinho) ou os gases introduzidos de outro modo. O cátodo tem a forma de varão e nem tem uma grande área superficial nem é plano, como é o caso de fontes de evaporação por arco. As velocidades de deposição possíveis dependem da outra forma de evaporação, a qual é combinada com este cátodo oco. É descrita uma disposição que utiliza um cátodo oco para a geração de camadas oxídicas, tais como, em particular, de TiOx e Ti02. Para isso, é introduzido ar na câmara através do cátodo oco como um gás de trabalho e gás O2 através de uma disposição de injector.

Os gases envolvidos no processo são, assim, introduzidos separadamente uns dos outros. É também proposto que o material de revestimento seja alimentado através de um cadinho de vaporização.

Numa publicação adicional de Hirofumi Takikawa et. al. : "Properties of titanium oxide film prepared by reactive cathodic vacuum arc deposition" (Thin Solid Films 348/1999, pág. 145-151, ISSN 0040-6090/99) é descrito um processo para a deposição reactiva de camadas finas de T1O2 como um revestimento óptico num substrato de vidro, que utiliza a deposição por arco, tanto com um arco não filtrado como com um arco filtrado.

Com referência ao último estado da tecnologia segue-se um resumo das desvantagens, em particular, em relação à produção de revestimentos oxídicos, que utilizam um processo reactivo: 1. Não é possível o controlo de processo estável para a deposição de camadas isoladoras, onde não existe separação física entre o cátodo ou ânodo evaporador por arco para a descarga por arco e a área do substrato, que utiliza uma entrada de gás reactiva. 8

ΕΡ 1 863 947/PT 2. Não há solução para o problema essencial da geração de pulverização: os conglomerados (goticulas de pulverização) não reagem totalmente, resultando na formação metálica no interior do revestimento, uma geração de rugosidade na superfície de revestimento e uma deformação da uniformidade da estrutura de revestimento e da estequiometria. 3. Existem possibilidades inadequadas para a realização de processos de baixa temperatura, uma vez que a carga térmica sobre os substratos é muito grande e inapropriada para a produção de óxidos com fases de temperatura elevada. 4. Não foi possível até agora a produção de revestimentos intermédios calibrados e planos para os revestimentos isoladores que utilizam a evaporação por arco.

Ao contrário da pulverização catódica, o revestimento que utiliza faíscas catódicas é essencialmente um processo de vaporização. É assumido que as partes são arrancadas durante a transferência entre o ponto de cátodo quente e seu bordo, as quais são de um tamanho subatómico. Estes conglomerados colidem com o substrato desta forma e têm como resultado revestimentos rugosos, os quais não podem reagir totalmente com as goticulas de pulverização. 0 evitar ou o dividir destas goticulas não tem sido possível de conseguir até à data, especialmente para processos de revestimento reactivos. Em tais processos forma-se como um óxido adicional fino no cátodo da fonte de evaporação por arco, por exemplo, numa atmosfera de oxigénio, o que resulta num aumento da formação de goticulas de pulverização. A intenção do invento em questão é a remoção das desvantagens do estado presente da tecnologia, como mencionado acima. Em especial, a sua finalidade é permitir a deposição de revestimentos de baixo custo com propriedades melhoradas, utilizando, pelo menos, uma fonte de evaporação por arco, de tal maneira que é aumentada a reactividade no processo através de uma melhor ionização do material vaporizado e do gás reactivo envolvidos no processo. Neste 9

ΕΡ 1 863 947/PT processo reactivo pretende-se que o tamanho e a frequência das goticulas sejam reduzidos significativamente, em particular, nos processos reactivos para a produção de revestimentos isoladores. Além disso, pretende-se que seja conseguida uma forma melhor de controlo do processo, tal como a monitorização das velocidades de vaporização, um aumento na qualidade dos revestimentos, a capacidade de variar as caracteristicas do revestimento, uma melhoria da homogeneidade da reacção e uma redução da rugosidade superficial do revestimento depositado. Estas melhorias também são de particular importância na produção de revestimentos e/ou ligas escalonados. Pretende-se que a estabilidade do processo nos processos reactivos para a geração de revestimentos isoladores seja em geral melhorada.

Em particular, pretende-se que ser conseguido um processo de evaporação por arco que permite a deposição a baixo custo de revestimentos duros oxidicos, óxido de alumínio e/ou revestimentos de óxidos de alumínio e de crómio os quais, quando possível, possuam uma estrutura alfa e/ou gama.

Além disso, pretende-se que seja conseguido um processo de baixa temperatura, de preferência, abaixo de 700°C, também com um nível elevado de economia de custos do processo. Além disso, o custo do equipamento e, em particular, da alimentação de energia eléctrica para operação pulsada deve poder ser mantido o mais baixo possível. Os objectivos indicados acima podem ocorrer individualmente ou em combinação, dependendo das procuras da área de aplicação.

De acordo com o invento, a sua finalidade é satisfeita de acordo com reivindicação 1, pela produção de um revestimento duro que utiliza um processo de PVD de evaporação por arco e por um processo de acordo com a reivindicação 22 para a produção de um tal revestimento numa peça de obra. As reivindicações dependentes desta proporcionam adicionalmente formas vantajosas de execução deste processo.

De acordo com o invento, este objectivo é conseguido pela formação de um revestimento duro com a forma de um 10

ΕΡ 1 863 947/PT revestimento funcional de PVD por arco (32) com conglomerações que reagem em parte, as quais formam elementos metálicos no revestimento, sendo este depositado sobre uma peça de obra composta por materiais metálicos (30) que é uma ferramenta de corte, de conformação, de moldação por injecção ou de pressão e a qual é, quando possível, uma ponta de pastilha; este revestimento é formado como um óxido isolador eléctrico, que compreende, pelo menos, um dos metais (Me) dos metais de transição Zr, Cr, Mo e Al, Si, Fe, Co, Ni, Y, e o revestimento funcional (32) tem um conteúdo de gás inerte e de halogénio de menos de 2%. O conteúdo de gás inerte deve ser, de preferência, menor do que 0,1%, melhor ainda menor do que 0,05%, ou deve ser idealmente zero e/ou o conteúdo de halogéneo deve ser menor do que 0,5%, melhor ainda menor do que 0,1% ou deve ser idealmente zero. Estes gases devem estar presentes num volume tão baixo quanto possível no revestimento e o processo de evaporação por arco deve ser executado utilizando gás reactivo puro ou uma mistura de gás reactivo puro, sem a presença de gases inertes, tais como He, Ne, Ar, ou gases halogénios, tais como F2, Cl2, Br2, J2, ou compostos contendo halogénios, tais como CF6 ou substâncias semelhantes.

Os processos de CVD (deposição química por vapor) conhecidos utilizam gases de halogénio, os quais depositam um revestimento a temperaturas elevadas indesejáveis de cerca de 1100°C. Os processos de pulverização catódica conhecidos operam utilizando altas proporções de gases inertes, como árgon, mesmo com condições de processo reactivas. O conteúdo de tais gases no revestimento deve estar abaixo dos valores indicados acima ou, de preferência, ser zero. O processo de evaporação por arco pulsado do invento permite a operação sem a utilização de tais gases de processo. O pedido de patente anterior, com o número de pedido 00518/05 CH demonstra essencialmente uma abordagem para a solução deste problema. É apresentada uma solução inicial que é particularmente adequada para superfícies alvo com reacção completa e a qual demonstra uma redução significativa na formação de gotículas em comparação com os alvos de evaporador por arco operados por CC. Nesta aplicação, é proposto que a alimentação CC para uma fonte de evaporação 11

ΕΡ 1 863 947/PT por arco seja sobreposta por um impulso eléctrico de corrente elevado a partir de uma alimentação de energia eléctrica pulsada, como é mostrado em forma de diagrama na Fig. 2.

Uma redução adicional nas goticulas e no seu tamanho, com um nivel maior de economia de custos, é conseguida pelo processo proporcionado pelo pedido de patente CH 01289/05, o qual tem a prioridade em relação a CH 00518/05 e que representa um desenvolvimento mais amplo deste. Neste pedido, é proposta uma unidade de processamento por vácuo para o tratamento de superfície de peças de obra que utiliza, pelo menos, uma fonte de evaporação por arco, com um eléctrodo inicial, o qual está ligado a uma alimentação de energia eléctrica CC; é ainda proposto um segundo eléctrodo, o qual está localizado separadamente da fonte de evaporação por arco, estando os dois eléctrodos ligados a uma única fonte de alimentação pulsada. Um trajecto de descarga adicional fica, assim, posicionado entre os dois eléctrodos com apenas uma única alimentação de energia eléctrica pulsada, que possibilita uma velocidade particularmente elevada de ionização dos materiais envolvidos com uma boa capacidade de controlar o processo. O segundo eléctrodo pode, neste caso, ser uma fonte de evaporação por arco adicional, um suporte de peça de obra ou a própria peça, em que o segundo eléctrodo é, neste caso, operado como um eléctrodo de polarização, ou o segundo eléctrodo também pode assumir a forma de um cadinho de vaporização, que funciona como o ânodo de um evaporador por arco de baixa tensão.

Uma disposição especialmente preferida é quando ambos os eléctrodos são cada um dos cátodos para uma fonte de evaporação por arco e que estas fontes de evaporação por arco estão cada uma ligada independentemente a uma alimentação de energia eléctrica CC, a fim de manter uma corrente de manutenção e em que ambos os cátodos são ligados a uma única ligação de energia eléctrica pulsada de maneira tal que os arcos ou as descargas de arco de ambas as fontes operacionais não são extintas. Assim, nesta configuração é apenas requerida uma fonte de alimentação pulsada, uma vez que esta está posicionada imediatamente entre ambos os cátodos 12

ΕΡ 1 863 947/PT evaporadores por arco. Além do elevado nível de ionização e da boa capacidade para controlar o processo, esta disposição tem também um elevado nível de eficiência. Entre estes dois eléctrodos e a secção de descarga de impulsos gerada adicionalmente, é formado electricamente nesta secção de descarga um impulso bipolar negativo e positivo, como um resultado do qual a totalidade do período desta tensão CA alimentada pode ser utilizada para o processo. As rupturas de impulso não utilizadas não são presentemente criadas e tanto o impulso negativo como o positivo fazem no total uma contribuição ininterrupta para o processo. A velocidade de deposição pode ainda ser aumentada sem ter de se utilizar fontes extra de alimentação de energia eléctrica pulsadas caras. Esta disposição com duas fontes de evaporação por arco é particularmente adequada para a deposição de revestimentos de um alvo metálico enquanto se utiliza gás reactivo. Com esta disposição é ainda possível fazer completamente sem suporte de gases inertes, como o árgon, e a mesma pode ser operada utilizando o gás reactivo puro, surpreendentemente mesmo com oxigénio puro. Como um resultado do elevado nível de ionização que pode ser conseguido, tanto o material vaporizado como o gás reactivo, tal como o oxigénio, são produzidos revestimentos não condutores com um nível de qualidade mais elevado, os quais quase se aproximam da qualidade do material a granel. 0 processo funciona também de um modo muito estável e, surpreendentemente, a formação de gotículas é também drasticamente reduzida ou quase completamente evitada. No entanto, as vantagens mencionadas anteriormente podem ser também obtidas através da utilização de outras fontes, como um segundo eléctrodo, tal como um eléctrodo de polarização ou um cadinho evaporador por arco de baixa tensão, embora os efeitos vantajosos mencionados anteriormente não sejam atingidos ao mesmo nível do que na disposição com dois evaporadores por arco. 0 presente pedido tem prioridade em relação a ambos os pedidos mencionados anteriormente CH 00518/05 e CH 01289/05, os quais evidenciam essencialmente uma abordagem inicial a uma solução para o problema em questão da deposição de revestimentos oxídicos electricamente não condutores. O invento apresentado no presente pedido de patente representa um desenvolvimento adicional em relação ao processo de 13

ΕΡ 1 863 947/PT controlo e à aplicação. Ambos os pedidos são, por conseguinte, componentes integrantes do presente pedido. 0 invento é mostrado com maior pormenor na secção seguinte na forma de exemplos e diagramas. Os mesmos mostram: na Fig. 1 uma representação esquemática do equipamento de evaporador por arco semelhante ao do presente estado da tecnologia; na Fig. 2 uma disposição inicial de acordo com o invento com uma fonte de evaporação por arco com alimentação CC em operação com impulsos de corrente elevados sobrepostos; na Fig. 3 uma segunda disposição com duas fontes de evaporação por arco com alimentação CC e posicionada entre as mesmas, uma alimentação de energia eléctrica pulsada de corrente elevada e, de acordo com o invento, uma disposição de evaporador por arco de impulso duplo; na Fig. 4 um corte transversal através de um revestimento depositado com a forma de um revestimento de camadas múltiplas de acordo com o invento; na Fig. 5 um corte transversal ampliado do revestimento da Fig. 4.

Na Fig. 1 é mostrada unidade de processamento de vácuo, que faz parte de uma disposição do estado de tecnologia para a operação de uma fonte de evaporação por arco 5 com uma alimentação de corrente CC 13. A unidade 1 está equipada com um sistema de bomba 2 para a criação do vácuo necessário na câmara da unidade de processamento de vácuo 1. 0 sistema de bomba 2 permite a operação do equipamento de revestimento à pressão de <10_1 mbar e assegura também uma operação com os gases reactivos típicos, tais como o 02, o N2, o SiH4, hidrocarbonetos, etc. Os gases reactivos são alimentados para dentro da câmara 1 através de uma entrada de gás 11 e são distribuídos no interior da mesma. É adicionalmente possível alimentar os gases reactivos adicionais através de entradas de gás adicionais, ou também gases inertes, como o árgon, se necessário, por exemplo, para processos de erosão para a 14

ΕΡ 1 863 947/PT deposição de revestimentos não reactivos, a fim de possibilitar a utilização dos gases individualmente e/ou em misturas. 0 suporte de peça de obra 3, mostrado na disposição de unidade é utilizado para reter e proporcionar o contacto eléctrico para as peças de obra, as quais não são aqui mostradas e as quais são normalmente fabricadas a partir de materiais metálicos e para a deposição de revestimentos de materiais duros, que utilizam tais processos. Uma alimentação de corrente de polarização 4 está ligada electricamente ao suporte de peça de obra 3, a fim de aplicar uma tensão de substrato ou uma tensão de polarização às peças de obra. A alimentação de corrente de polarização 4 pode ser uma alimentação de corrente de substrato pulsada CC, uma alimentação de corrente de substrato pulsada CA ou uma alimentação de corrente de substrato pulsada bipolar ou unipolar. Um gás inerte ou reactivo pode ser alimentado através de uma entrada de gás de processo (11) para proporcionar e controlar a pressão do processo e a combinação do gás na câmara de tratamento.

Os elementos da fonte evaporador por arco 5 são um alvo 5' com uma placa de arrefecimento por trás do mesmo e uma haste de ignição 7, a qual está localizada na zona periférica da superfície do alvo, para além de um ânodo 6, o qual inclui o alvo. Com a utilização de um comutador 14 é possível seleccionar entre a operação flutuante do ânodo 6 do pólo positivo da alimentação de corrente 13 e a operação com o zero definido ou o potencial da terra. Por exemplo, a utilização da haste de ignição 7, quando da ignição do arco na fonte de evaporação por arco 5 é criado um contacto breve com o cátodo e depois retirado, o que resulta na criação de uma faísca. A haste de ignição 7 está ligada neste exemplo através de uma resistência limitadora de corrente ao potencial de ânodo. A unidade de processo a vácuo 1 pode ser adicionalmente equipada para operação com uma fonte de plasma 9 se o fluxo do processo o requerer. Neste caso, a fonte de plasma 9 é utilizada como uma fonte para a geração de um arco de baixa tensão com um cátodo quente. 0 cátodo quente pode assumir a forma de um filamento, o qual está localizado numa pequena câmara de ionização, para dentro da qual é alimentado um gás 15 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ de trabalho, tal como árgon, através de uma entrada de gás 8 para a geração de uma descarga por arco de baixa tensão que alcança o interior da câmara principal do equipamento de processo de vácuo 1. Um ânodo 15 para a formação da descarga por arco de baixa tensão está adequadamente localizado na câmara da unidade de processamento de vácuo 1 e é operado da maneira conhecida, utilizando uma alimentação de corrente CC entre o cátodo e a fonte de plasma 9 e o ânodo 15. Sempre que necessário, podem ser proporcionadas bobinas adicionais 10, 10' , tais como em disposições de Helmholz, que são colocadas em torno da unidade de processamento de vácuo 1 para a concentração e controlo magnéticos do plasma de arco de baixa tensão.

De acordo com o invento, a operação é executada, como mostrado na Fig. 2, utilizando a fonte de evaporação de arco 5, alimentada adicionalmente por uma alimentação de corrente alta tensão pulsada 16'. Esta alimentação de corrente pulsada 16' é directamente sobreposta à alimentação de corrente CC. Naturalmente, ambas as alimentações devem ser operadas de maneira electricamente desacoplada para sua própria protecção. Isto pode ser executado de uma forma normal utilizando filtros, tal como com indutâncias, uma situação conhecida pelos especialistas em electrónica. Utilizando simplesmente esta disposição é possível, de acordo com o invento, depositar revestimentos utilizando apenas gás reactivo puro ou misturas de gases reactivos, tais como óxido, nitreto, etc., sem a presença indesejada de um gás de suporte, tal como o árgon como é o caso em processos pulverização catódica de PVD ou halogénios dos precursores em processos de CVD. Em particular, é assim possível gerar óxidos puros electricamente não condutores com a forma cristalina desejada, os quais são muito difíceis de produzir numa base de baixo custo, e depositar os mesmos como um revestimento. Este processo de evaporação por arco pulsado reactivo é conhecido assim como um processo RPAE.

Numa disposição do processo de vácuo preferido e melhorado adicional proporcionada no invento, é proporcionada uma segunda fonte de evaporação por arco 2 0 com um segundo eléctrodo alvo 20', para além de uma primeira fonte de evaporação por arco 5 com o eléctrodo alvo 5, como mostrado 16 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ na Fig. 3. Ambas as fontes de evaporação por arco 5 e 20 são operadas utilizando uma alimentação de corrente CC 13 e 13', de tal maneira que as alimentações de corrente CC asseguram a manutenção da descarga por arco pela utilização de uma corrente de base. As fontes de corrente DC 13 e 13' são o estado actual da técnica e podem ser obtidas a baixo custo. Ambos os eléctrodos 5' e 20', os quais formam os cátodos das duas fontes de evaporação por arco 5 e 20, estão ligados a uma única alimentação de corrente pulsada 16, de acordo com o invento, a qual é capaz de proporcionar uma corrente pulsada elevada aos dois eléctrodos 5' e 20' com uma forma e inclinação definidas dos impulsos. Na disposição mostrada na Fig. 3 os ânodos 6 das duas fontes de evaporação por arco 5 e 20 estão dependentes do potencial eléctrico da terra do equipamento de processo 1. Esta é, portanto, conhecida também como evaporação por arco de impulso duplo (DPAE). É possível operar as descargas de faísca numa base com ligação à terra ou sem ligação à terra. No método com ligação à terra de queda livre preferido a primeira alimentação de corrente CC 13 é ligada através do seu pólo negativo ao cátodo 5' da primeira fonte de evaporação por arco e através do seu pólo positivo ao ânodo oposto da segunda fonte de evaporação por arco 20. A segunda fonte de evaporação por arco 20 é operada da mesma maneira e a segunda alimentação de corrente 13' está ligada ao pólo positivo do ânodo da primeira fonte de evaporação por arco 5. Esta operação cruzada dos ânodos das fontes de evaporação por arco leva a uma melhor ionização dos materiais no processo. A operação sem ligação à terra, a operação flutuante ou suspensa das fontes de evaporação por arco 5 e 20 pode ser também executada sem a alimentação cruzada dos ânodos. Além disso, é possível proporcionar um comutador 14, como mostrado na Fig. 1, para poder comutar entre a operação com ligação à terra e sem ligação à terra, quando desejado. A alimentação para este "modo impulso duplo" deve poder passar por várias gamas de condutividade e manter ainda uma tensão "dura".

Isso significa que a alimentação deve proporcionar correntes elevadas, mas, no entanto, pode ser geralmente 17

ΕΡ 1 863 947/PT aperada a uma tensão estável. Um exemplo de um tal sistema de alimentação foi registado ao mesmo tempo do que o pedido de patente anterior n.° CH 1289/05 com o n.° de referência CH 518/05. A primeira área de aplicação e a mais preferida para este invento é para evaporação por faíscas catódicas com duas fontes de evaporação por arco pulsado (5, 20), como mostrado na Fig. 3. As impedâncias para estas aplicações estão em intervalos de cerca de 0,01 Ω a 1 Ω. Deve ser dito neste ponto que, normalmente, as impedâncias das fontes, entre as quais é executado o "impulso duplo", variam. Isto pode ser devido às mesmas serem compostas por materiais ou ligas que variam, devido ao campo magnético das fontes variar ou devido às proporções dos materiais nas fontes serem diferentes. O "modo de impulso duplo" permite agora o equilíbrio da largura de impulso, de tal maneira que ambas as fontes utilizam a mesma corrente. Como uma consequência, isto leva a tensões que variam nas fontes. Naturalmente, a alimentação de corrente também pode ser carregada de forma assimétrica, se o mesmo parecer desejável para a execução do processo, o qual é, por exemplo, o caso de revestimentos escalonados de diferentes materiais. A estabilidade da tensão de um sistema de alimentação é mais difícil de atingir quanto menor for impedância do plasma em questão. A capacidade de comutar e o seguimento controlado de um sistema de alimentação de energia eléctrica para as várias impedâncias é uma vantagem particular se for desejado fazer a utilização da gama de execução completa, por exemplo, de 500 V/100 A a 50 V/1000 A ou como é conseguido no pedido paralelo n.° CH 518/05.

As vantagens de tal uma tal disposição de cátodo de impulso duplo e em particular de uma que compreende duas fontes de evaporação por arco estão sumarizadas no que se segue: 1. uma emissão aumentada de electrões em impulsos escalonados resulta numa corrente mais elevada (também corrente de substrato) e uma ionização aumentada do material evaporado e do gás reactivo; 2. a densidade aumentada dos electrões provoca também 18 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ uma descarga mais rápida na superfície do substrato; na geração dos revestimentos isoladores tempos de transferência relativamente curtos no substrato (ou também simplesmente rupturas de impulsos na tensão de polarização) são suficientes para descarregar os revestimentos isoladores que são formados; 3. a operação bipolar entre as duas fontes de evaporação por arco catódicas permite virtualmente uma relação de rupturas de impulsos (ciclo de serviço) de 100%, enquanto os impulsos de apenas uma fonte, necessariamente, requerem sempre uma ruptura e como um resultado disso, a eficiência não é tão elevada; 4. a operação de impulso duplo das duas fontes de faíscas catódicas, uma localizada oposta à outra submerge o substrato no plasma denso e aumenta a reactividade nesta área, também do gás reactivo. Isto também é demonstrado no aumento da corrente de substrato; 5. em processos reactivos numa atmosfera que contém oxigénio podem ser alcançados valores de emissão de electrões ainda mais elevados na operação pulsada e parece que geralmente pode ser evitada uma fusão na área da faísca, como é o caso na evaporação clássica de alvos metálicos. Sem dúvida, é agora possível o trabalho num modo reactivo oxídico puro, sem quaisquer gases adicionais externos ou de suporte. A fim de ser capaz de conseguir as vantagens nas propriedades processo que tem sido mencionado nas várias formas possíveis mostrado no invento, a alimentação de corrente pulsada 16, 16' deve satisfazer diversos critérios. Numa disposição bipolar pulsada, o processo deve ser capaz de ser operado a uma frequência que esteja na gama de 10 Hz a 500 kHz. Devido às condições de ionização é importante a manutenção da inclinação flanqueado dos impulsos. Ambos os valores dos flancos aumentando U2/(t2-tl), Ul/(t6-t5) e os flancos diminuindo U2/(t4-t3) e Ul/(t8-t7) deve ter uma inclinação na gama de 0,02 V/ns a 2 V/ns, pelo menos, quando em marcha lenta, isto é, sem carga, de preferência, no 19 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ entanto, também quando sujeitas a um carregamento. A inclinação do flanco naturalmente tem um efeito sobre a operação, dependendo do nivel da carga e da impedância ambiente ou das configurações. As larguras de impulso para uma disposição bipolar têm uma vantagem de M ps para t4 a tl e t8 a t5 e, pelo que as rupturas t5 a t4 e t9 a t8 podem ter uma vantagem geral de 0 mas, em certas circunstâncias, isso também poderia ser < 0 ps. Se as rupturas de impulso são >, esta forma de operação é descrita como sendo descontinua e, por exemplo, através de mudanças de tempo variáveis nas larguras de impulso a entrada intencional de energia num plasma e sua estabilidade podem ser ajustadas. É uma vantagem particular se a alimentação de corrente pulsada for disposta de tal maneira que é possível uma operação pulsada de 20 a 500A com uma tensão de 1000V; no entanto, a relação de impulsos de ruptura (ciclo de serviço) deve ser levada em consideração e ajustada para a saída possível e a alimentação da disposição. Além da inclinação de flanco da tensão pulsada é preferido assegurar que o fornecimento corrente pulsada (16) é capaz de conseguir um aumento na corrente de 500A em, pelo menos, 1 ps. sao

Utilizando a forma de operação aqui apresentada das fontes de evaporação por arco com uma alimentação de CC e uma alimentação pulsada alta sobreposta (RPAE, DPAE), é possível depositar compostos de metais de um modo de alta qualidade numa ferramenta a partir de um ou mais alvos de metal numa atmosfera de gás reactivo. Isto é particularmente adequado para a produção de revestimentos oxídicos puros, uma vez que o processo não requer quaisquer gases de suporte adicionais, tais como gases inertes, tal como o árgon. A descarga de plasma do evaporador por arco 5, pode assim ser executada, quando preferido, numa atmosfera de oxigénio puro à pressão de trabalho desejada, sem que a descarga seja instável, é impedido ou fornece resultados inviáveis, como uma difusão catódica demasiado forte ou propriedades de revestimento pobres. Também não é necessário, como é o caso nos processos de CVD ter que utilizar compostos de halogéneo. Isso permite que a produção económica de revestimentos de material duro oxídicos resistentes ao desgaste de uma qualidade elevada com temperaturas de processo baixas, de preferência, abaixo dos 500°C, mas que na sua forma final, no entanto, 20

ΕΡ 1 863 947/PT resistentes a altas temperaturas, de preferência, >800°C e que têm propriedades altamente duráveis quimicamente, como uma alta resistência à oxidação. Além disso, a fim de consequir um sistema de revestimento estável a difusão de oxigénio com a oxidação associada no sistema de revestimento de camadas mais profundas e/ou sobre a ferramenta deve ser evitada quando possível.

Podem ser agora facilmente produzidos revestimentos oxídicos tendo o oxigénio puro como um gás reactivo a partir dos metais de transição dos subgrupos IV, V e VI da tabela periódica e Al, Si, Fe, Co, Ni e Y, pelo que Al, Cr, Mo, Zr e Fe, Co, Ni e Y são os preferidos. 0 revestimento funcional 32 não deve, como um óxido de um ou mais destes metais, não conter gás inerte e/ou de halogénio, tal como Cl, mas, pelo menos, menos do que 0,1% ou, de preferência, menos do que 0,05% de gás inerte e menos do que 0,5% ou, de preferência, menos do que 0,1% de halogénio, a fim de conseguir a qualidade de revestimento desejada. Tais revestimentos funcionais 32 ou sistema de revestimento de camadas múltiplas 33 (camadas múltiplas) devem, em particular, como um revestimento de material duro, ter uma espessura na gama de 0,5 a 12 pm, de preferência de 1,0 a 5,0 pm. O revestimento funcional pode ser depositado directamente na peça de obra 30, a qual é uma ferramenta, um componente de máquina ou, de preferência, uma ferramenta de corte, tal como uma ponta de pastilha. Pelo menos, um revestimento adicional ou um sistema de revestimento pode ser depositado entre este revestimento e a peça de obra 30, em particular para a formação de um revestimento intermédio 31, o qual actua como um revestimento de ligação e o qual, de preferência, contém um dos metais dos subgrupos IVa, Va e Via das tabelas periódicas e/ou Al ou SI, ou uma mistura dos mesmos. As boas propriedades de ligação são conseguidas com compostos destes metais com N, C, O, B, ou misturas dos mesmos, em que é preferido o composto contendo N. A espessura da camada intermédia 31 deve estar na gama de 0,05 a 5 pm, de preferência 0,1 a 0,5 pm. É vantajoso que, pelo menos, um dos revestimentos funcionais 32 e/ou o revestimento intermédio 31 sejam formados como um revestimento progressivo 34, que leva a uma melhor transferência das propriedades de cada uma das camadas. A progressão pode ser de metálica através de nitrídica, para 21

ΕΡ 1 863 947/PT nitro-oxídica e até ao óxido puro. Uma área de progressão 34 é formada onde os materiais das camadas adjacentes, ou onde não está presente a camada intermédia no material da ferramenta, se misturam entre si.

Um revestimento adicional ou um sistema de revestimento 35 pode ser depositado no revestimento funcional 32 como um revestimento de cobertura se isto for necessário. Um revestimento de cobertura 35 pode ser depositado como uma camada adicional de redução de atrito para a melhoria adicional do comportamento tribológico da peça de obra revestida 30. É possível, dependendo da procura, formar um ou mais revestimentos dos sistemas de camada ou de revestimento acima mencionados na área onde os mesmos ficam adjacentes entre si, como camadas progressivas ou para produzir um gradiente de concentração de qualquer forma no interior das camadas individuais. No invento em questão isto é simplesmente possível através da entrada controlada dos gases reactivos dentro da unidade de processamento de vácuo 1 para o ajustamento dos tipos de gás necessários e dos volumes de gás para o processo de plasma por arco reactivo. É agora possível produzir revestimentos de óxido de alumínio (AI2O3) com as propriedades do material duro desejadas como um revestimento funcional 32, o qual essencialmente tem mesmo uma composição estequiométrica. Em particular, são vantajosos os revestimentos de materiais duros, os quais são produzidos como um revestimento funcional 32, consistem maioritariamente numa camada de óxido misturada com metal (Me) e alumínio na forma (AlxMei-x) yOz, pelo que Me é, de preferência, um dos metais Cr, Fe, Ni, Co, Zr, Mo ou Y, individualmente ou em misturas, ajustável dependendo das proporções desejadas x, y e z dos materiais envolvidos. Além disso, é particularmente preferido o crómio como metal Me no óxido de mistura de metais do (AlxMei-x) yOz, o qual assume assim a forma (AlxCri^x) y0z ou (AlCr)yOz. Para esta proporção 1-x do crómio metálico na camada é de 5 para 80% At, de preferência 10 a 60% At (% Atómica).

Altamente adequado como um revestimento funcional de material duro 32 é também um nitreto metálico, em particular 22

ΕΡ 1 863 947/PT ο nitreto de alumínio e crómio (AlCr)yNz ou pode ser também (AITi) yNz.

Como um resultado das possibilidades exactas de controlo de processo é agora também possível conseguir a estrutura alfa e/ou gama especialmente desejável com os óxidos alumínio e alumínio e crómio.

Devido à capacidade de ajustamento simples mencionada anteriormente das condições de revestimento com a sua composição através do controlo da entrada dos gases reactivos e, devido ao controle de processo estável, é possível, pela primeira vez para produzir sistemas de camadas múltiplas 33 com um número ilimitado de camadas e uma composição ilimitada e mesmo com progressões. Nestas diversas camadas podem ser produzidos a partir de vários materiais ou, o que muitas vezes é uma vantagem, com camadas alternadas dos mesmos materiais numa espécie de sanduíche. Um sistema de revestimento com pares repetidos de revestimentos 33, em que a composição dos materiais se altera periodicamente, é uma vantagem para revestimentos de materiais duros 32. Em particular uma formação de Mei para um óxido de Me2 e/ou de um nitreto de Mei para um óxido de Mei e/ou de um nitreto de Mei para um óxido de Me2 origina excelentes resultados em termos de tempo de espera e formação reduzida de fissuras no revestimento funcional ou neste sistema de revestimento. É dado na Fig. 4 um exemplo de um revestimento funcional 32 como um revestimento de camadas múltiplas 33 e, numa secção transversal ampliada, na Fig. 5. A representação é uma combinação de material preferida de camadas alternadas de nitreto de alumínio e crómio (AlCr)xNy com óxido de alumínio e crómio (AlCr)xOy produzidas pelo processo a que se refere o invento, com uma composição de material estequiométrica preferida. 0 conjunto de camadas contém nesse exemplo 42 pares de camadas com materiais alternados, como proporcionado anteriormente. A espessura total deste revestimento funcional 32, como um revestimento de camadas múltiplas 33 é de cerca de 4,1 pm, pelo que a espessura de um par das camadas, o mesmo é dizer, duas camadas, é de 98 nm.

Além disso os emparelhamentos de materiais preferidos são alternadamente nitreto de alumínio e de zircónio 23

ΕΡ 1 863 947/PT (AlZr)xNy com óxido de alumínio e zircónio (AlZr)xOy produzidos utilizando o processo proporcionado no invento, com uma composição de materiais estequiométrica preferida. Para revestimentos de material duro, como um revestimento funcional 32, é uma vantagem se o sistema de revestimento de camadas múltiplas 33 tiver, pelo menos, 20 camadas, de preferência, até 500 camadas. A espessura por camada deve estar na gama de 0,01 a 0,5 pm, de preferência, na gama de 0,2 a 0,1 pm. Na área das camadas adjacentes individuais podem também ser vistas as progressões de revestimento 34, as quais asseguram o bom comportamento nas transições.

No exemplo da Figura 4 foi depositado um revestimento de cobertura 35 sobre o revestimento funcional 32, 33, como um meio de redução do atrito. O revestimento de cobertura consiste em nitreto de titânio e tem a espessura de cerca de 0,83 pm.

Por debaixo do revestimento funcional existe, como um exemplo adicional, um revestimento intermédio como um revestimento de ligação, que tem a espessura de cerca de 1,31 pm e que foi depositado como um revestimento intermédio de Al-Cr-N com RPAE sobre a ferramenta 30.

Os revestimentos aqui apresentados, quer um sistema de camada única quer camadas múltiplas têm, de preferência, um valor Rz não menor do que 2 pm e/ou um valor Ra não menor do que 0,2 pm. Estes valores são medidos em cada caso directamente na superfície antes de qualquer possível tratamento posterior da superfície, tal como a escovagem, decapagem, polimento, etc. Assim, os valores representam uma rugosidade superficial puro relacionada com o processo. Ra é assumida como sendo a rugosidade média como dada por DIN 4768. Isto é o valor aritmético médio de todos os desvios do perfil de rugosidade R a partir da linha média no interior da medida de secção total lm. Rz é assumida como sendo a profundidade média de rugosidade como dada por DIN 4768. Esta é a média das profundidades individuais da rugosidade de cinco secções individuais de medição consecutivas le no perfil de rugosidade. Rz é dependente apenas da distância dos picos mais altos às cavas mais profundas. Pela formação de um valor médio a influência de um pico individual (ou cava) é 24 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ minimizada e é calculada a largura média da faixa que envolve o perfil de R. 0 revestimento dado no invento é particularmente adequado para ferramentas, as quais são usadas para corte, conformação, moldação por injecção ou estampagem, e especialmente para pontas de pastilhas.

No que se segue, é mostrado o decurso típico de um tratamento de substrato num processo de revestimento de evaporação por arco pulsado reactivo, utilizando o invento em questão. Além do presente processo de revestimento, no qual o invento vai ser utilizado, serão proporcionados pormenores dos outros passos no processo, que envolvem tratamento prévio e posterior das ferramentas. Todos estes passos permitem amplas variações, alguns podiam ser ignorados, encurtados ou prolongados sob certas condições ou combinados de outras maneiras.

Num primeiro passo as ferramentas são normalmente sujeitas a limpeza química húmida, a qual é executada de diferentes maneiras de acordo com o material e sua história.

Exemplo 1 A descrição de um processo operacional típico para a produção de um revestimento de Al-Cr-0 32, (e de um Al-Cr--N/Al-Cr-0 de camadas múltiplas 33) e o revestimento intermédio de Al-Cr-N 31 utilizando RPAE (evaporação por arco pulsado reactivo) para o revestimento de peças de obra 30, tais como ferramentas de corte, principalmente pontas de pastilhas. 1. O tratamento prévio (limpeza, etc.) das peças de obra (30) (substratos), como é normalmente executado por um especialista. 2. A colocação dos substratos no suporte destinado para esta finalidade e introdução no sistema de revestimento. 3. A bombagem para fora da câmara de revestimento 1 a uma pressão de cerca de 10 a 4 mbar, utilizando um 25

ΕΡ 1 863 947/PT sistema de bombagem, como é normalmente executado por um especialista (bombas auxiliares/bomba de difusão, bomba auxiliar/bomba turbo-molecular, pressão final alcançável cerca de 1CT1 2 3 mbar) 4. 0 inicio do tratamento prévio do substrato no vácuo, utilizando uma fase de aquecimento num plasma de árgon-hidrogénio ou uma outra forma conhecida de tratamento por plasma. Este tratamento prévio pode ser executado sem quaisquer restrições, utilizando os seguintes parâmetros.

Plasma de uma descarga por arco de baixa tensão com uma corrente de descarga de aproximadamente 100 A, até 200 A, até 400 A, os substratos funcionam principalmente como um ânodo para esta descarga por arco de baixa tensão 30. Débito de árgon 50 sccm (centímetro cúbico por minuto padrão) Débito de hidrogénio 300 sccm

Temperatura de substrato 500°C (parcialmente através do aquecimento por plasma, em parte através de aquecimento por irradiação)

Tempo de processamento 45 minutos

Normalmente durante esta fase uma fonte é colocada entre os substratos 30 e a massa ou outro potencial de referência com o qual os substratos podem ser carregado tanto com CC (principalmente positiva) ou CA pulsada (unipolar, bipolar) ou como MF (frequência média) ou RF (radiofrequência). 1 A erosão é iniciada como a fase de processo seguinte. É utilizado para esta finalidade o arco de baixa tensão 2 entre o filamento e o ânodo auxiliar. A alimentação de CC, de CA pulsada, de MF ou de RF é colocada entre os 3 substratos e de massa e os substratos são geralmente carregados com tensão negativa. A tensão positiva também é colocada nos substratos para alimentações pulsadas e MF e RF. As alimentações 4 podem ser operadas de forma unipolar ou bipolar. Os parâmetros de processo 20 26 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ típicos, mas não exclusivos, durante este passo são: Débito de árgon 60 sccm.

Arco de baixa tensão de corrente de descarga 150 A

Temperatura do substrato 500°C (parcialmente através de aquecimento por plasma, parcialmente através de aquecimento por irradiação)

Tempo de processamento 30 minutos A fim de manter a estabilidade da descarga por arco de baixa tensão na produção de revestimentos isoladores, são executadas operações que utilizam quer um ânodo auxiliar condutor quente 15, quer uma alimentação de corrente pulsada elevada que é colocada entre o ânodo auxiliar 30 e a massa. 6. O início do revestimento com o revestimento intermédio 31 (aproximadamente 15 minutos)

O revestimento intermédio de CrN de 300 nm que utiliza a evaporação por faísca (corrente de fonte 140A, Ar 80 sccm, N2 1 200 sccm, com uma polarização de -80 V ou de -100 V a -60 V ou 40 V). 0 revestimento pode ser executado com e sem o arco de baixa tensão. 7. A transição para o revestimento funcional 32 (aproximadamente 5 min).

Na transição para o presente revestimento funcional as fontes de faíscas são adicionalmente transpostas com impulsos de CC unipolares a partir de uma segunda alimentação de corrente em paralelo, a qual pode ser operada a 50 kHz (Fig. 2) . Além disso, um alvo de AI é operado da mesma maneira, a fim de produzir AlCr como um revestimento. No exemplo foram executadas operações de utilizando impulso de 10 ps / ruptura de 10 ps e foi gerada corrente de até 150A nos impulsos. Depois é alimentado oxigénio com um débito de 200 sccm. 27

ΕΡ 1 863 947/PT

8. Inversão do revestimento de AlCrN

Depois de se ter estabilizado o débito de oxigénio, é reduzido o revestimento de AlCrN. Para isto, é reduzido o débito de N2. Esta subida é executada ao longo de aproximadamente 10 min. A seguir a isto, o débito de Ar é regulado para zero (quando a operação não é executada utilizado o arco de baixa tensão). 9. Revestimento com o revestimento funcional 32 O revestimento de substratos com o presente revestimento funcional é executado em gás reactivo puro (neste caso oxigénio). Os parâmetros de processo mais importantes são: Débito de oxigénio 400 sccm

Temperatura do substrato 500°C, corrente de fonte de CC 60A A corrente CC pulsada (unipolar) de 150A é sobreposta à fonte de corrente CC com uma frequência de impulsos de 50 kHz e uma característica de impulso de impulso de 10 ps/ruptura de 10 ps. A pressão de processamento na câmara de revestimento é 9xl0“3 mbar. A polarização nos substratos é reduzida a -40V. Como os revestimentos isoladores são produzidos com óxido de alumínio, é utilizada uma fonte de polarização que é operada quer como CC pulsada quer como MF (50 kHz a 350 kHz). O revestimento pode ser também executado simultaneamente com o arco de baixa tensão. Neste caso, é conseguida uma reactividade mais elevada. Além disso, a utilização simultânea do arco de baixa tensão durante o revestimento tem também a vantagem de que pode ser reduzida a proporção de CC nas fontes. Isso pode ser reduzido ainda mais com uma corrente de arco mais elevada. O processo de revestimento executado desta forma é estável durante várias horas. O alvo 5, 5' é coberto com um revestimento de óxido fino e liso. Não são formadas ilhas isoladoras, embora a superfície do alvo se altere como 28

ΕΡ 1 863 947/PT resultado do oxigénio, o que pode ser visto também no aumento da tensão de queima. A superfície do alvo continua a ser geralmente mais lisa. A faísca funciona bem e a mesma divide-se em várias pequenas faíscas. A quantidade de pulverização catódica é significativamente reduzida. 0 processo descrito é a versão essencialmente preferida uma vez que mantém as exigências de alimentação baixa de corrente pulsada. A alimentação de CC fornece a corrente mínima ou de retenção para a faísca e a alimentação elevada de corrente pulsada 16' é utilizada para evitar a pulverização catódica e para segurança do processo. A possibilidade de produzir sistemas de camadas múltiplas 33, isto é, revestimentos múltiplos para o exemplo de revestimento acima, existe agora, reduzindo o débito de oxigénio durante o depósito do revestimento, desligando o mesmo completamente enquanto é ligado o débito de azoto. Isto pode ser feito tanto periodicamente como não periodicamente, quer unicamente com os revestimentos quer misturado com uma concentração de mistura de oxigénio e azoto. As camadas múltiplas 33 são produzidas desta maneira, como pode ser visto na secção transversal da amostra na Fig. 4 e ampliada na Fig. 5. Em muitos casos, este revestimento funcional 32 fecha o revestimento externamente sem a necessidade de mais um revestimento adicional.

As características de desgaste e de rasgo podem ser "aumentadas" com um ou mais revestimentos de cobertura 35, dependendo das aplicações e necessidades. É também mostrado na Fig. 4 o exemplo descrito anteriormente das camadas múltiplas de AlCrN/AlCrO com um revestimento de topo de TiN. 0 revestimento de cobertura 35, o qual pode ser um ou mais, é, neste caso, possivelmente, um revestimento de redução de atrito, pelo que então o revestimento de material duro 32 e o revestimento funcional ou o revestimento múltiplo funciona como um revestimento protector para o revestimento de redução de atrito 35.

Se for desejado produzir revestimentos funcionais de camadas múltiplas 33 ou revestimentos intermédios de camadas múltiplas com espessuras de revestimento de óxido particularmente finas, então este pode ser executado numa 29

ΕΡ 1 863 947/PT variante processo, em que a utilização dos alvos de formação de óxidos tem lugar com um débito de oxigénio para um tempo tal até que o alvo exiba sinais iniciais de contaminação (um aumento na tensão, normalmente após alguns minutos) e o débito é, então, comutado para tal como o azoto. Esta variante do processo é particularmente simples e pode ser conseguida, utilizando a tecnologia corrente (Fig. 1), isto é, sem operação pulsada do alvo. No entanto, isto não permite então um ajustamento livre das espessuras de revestimento para cada uma das procuras em questão. A execução do exemplo mencionado anteriormente na operação pulsada dupla com duas ou mais fontes de evaporação por arco traz vantagens adicionais em termos de controlo do processo e de economia de custos.

Exemplo 2 0 revestimento das ferramentas 30, tais como ferramentas de corte, de preferência, pontas de pastilhas, com um sistema de revestimento de material duro de Al-Cr-0 32 e revestimento intermédio de Cr-N 31 que utiliza DPAE (evaporador por arco pulsado duplo)

Passos 1 a 5 inclusive, como para o exemplo 1. 6. 0 inicio do revestimento com o revestimento intermédio (aproximadamente 15 min) O revestimento intermédio de AlCrN de 300 nm, que utiliza a evaporação de faísca (material alvo de AlCr (50%, 50%), corrente de fonte 180 A, N2 800 sccm, com uma polarização bipolar de -180V (36 ps negativos, 4 ps positivos). O revestimento pode ter lugar com ou sem arco de baixa tensão. Até este ponto, o processo segue o último estado da tecnologia, como no exemplo dado na Fig. 1. 7. Transição para o revestimento funcional 32 (aproximadamente 5 min). Na transição para o presente revestimento funcional 32 o azoto desce de 800 sccm para 30

ΕΡ 1 863 947/PT aproximadamente 600 sccm e um débito de oxigénio de 400 sccm é alimentada entre. O débito de azoto é agora desligado. 8. O revestimento com o revestimento funcional 32. Agora, a alimentação elevada de corrente pulsada bipolar 16, como mostrado na Fig. 3, é trazida para operação entre os dois cátodos de evaporador por arco 5, 20. No processo descrito as operações foram executadas utilizando um valor médio positivo e negativo, temporizado para a corrente de aproximadamente 50A. A duração do impulso é de 10 ps para cada uma das gamas de tensão positiva e negativa, cada uma com uma ruptura de 10 ps entre numa tensão de 160V. O valor de pico para a corrente através da alimentação de corrente pulsada bipolar 16 está dependente de cada uma das formas impulso. A diferença na corrente CC através de cada um dos cátodos de evaporador por arco 5, 20 e o valor de pico da corrente pulsada bipolar não pode ficar abaixo da chamada corrente de retenção do cátodo de evaporador por arco 5, 20, uma vez que, caso contrário, o arco (faisca) será extinto.

Durante os primeiros 10 minutos do revestimento a polarização sobe de -180V para -60V. As velocidades típicas de revestimento para ferramentas rotativas duplas 30 estão entre 3 pm/h e 6 pm/h. O revestimento das ferramentas 30 com o presente revestimento funcional 32 tem, portanto, lugar em gás reactivo puro (neste caso de amostragem o oxigénio) . Os parâmetros de processo mais importantes estão resumidos mais uma vez a seguir: Débito de oxigénio 400 sccm

Temperatura da ferramenta 500°C

Corrente de fonte de CC 18 0A, tanto para o AI como para a fonte de Cr A corrente CC pulsada bipolar entre os dois cátodos tem uma frequência de 25 kHz. 31

ΕΡ 1 863 947/PT

Pressão do processamento aproximadamente 9x10 3 mbar

Como mencionado anteriormente, o revestimento pode também ter lugar em simultâneo com a operação do arco de baixa tensão. Neste caso, é conseguido um aumento adicional na reactividade, em particular na proximidade da ferramenta. Além disso, o uso simultâneo do arco de baixa tensão durante o revestimento tem também a vantagem de que a proporção de CC nas fontes pode ser reduzida. Isto pode ser ainda mais reduzido pela utilização da corrente de arco. O processo de revestimento executado desta maneira é estável, mesmo ao longo de um período de várias horas. Os alvos 5' , 20' dos evaporadores por arco 5, 20 estão cobertos com uma camada de óxido fina e lisa. Isto é tanto desejável como é também uma condição para geralmente um processo de pulverização catódica livre e estável. A própria cobertura manifesta-se através de um aumento na tensão no alvo.

Ferramentas com vários revestimentos, foram revestidas e sujeitas a um teste de comparação prático nas mesmas condições.

Condições para os testes de rotação:

Os revestimentos de TiAlN conhecidos e os revestimentos de óxido de alfa-alumínio conhecidos, depositados por CVD foram utilizados como medição para estes testes. Para todos os revestimentos de teste foi investigada uma espessura de revestimento de 4pm. Foi utilizado aço de elevada qualidade (1.1192) como material de teste. Cada de 1, 2 e 4 minutos foi seleccionado como o ciclo de rotação. A velocidade de corte foi de 350 m/min, um avanço de 0,3 mm/rotação, uma profundidade de 2 mm. As condições foram escolhidas de tal maneira que puderam ser conseguidos tempos de teste curtos a temperaturas elevadas na aresta de corte da ferramenta. O desgaste nas faces livres e inclinadas e rugosidade superficial do aço maquinado foram investigados e foi calculado o período em que aconteceu um certo aumento de rugosidade. Foi calculado tempo de espera como a medida quantitativa para o desgaste. 32

ΕΡ 1 863 947/PT

Resultados : a) o revestimento de CVD do óxido de alfa alumínio (último estado da tecnologia) com a espessura de revestimento d = 4 pm. A ferramenta sobreviveu ao teste de 4 minutos. No entanto, já não havia mais qualquer material de revestimento na face inclinada. b) revestimento de TiAlN (último estado da tecnologia), d = 4pm. Este revestimento mostrou sinais de deterioração iniciais, após menos do que 2 minutos e produziu uma superfície áspera na peça de obra.

Invenção: c) revestimento intermédio de AlCrN, d = 0,4 pm camadas múltiplas de AlCrN/AlCrO, d = 3,6 pm revestimento de topo de TiN, d = 0,8 pm

Tempo de estabilidade 4 minutos d) revestimento intermédio de AlCrN, d = 0,4 pm camadas múltiplas de AlCrN/AlCrO, d = 3,6 pm 3 min 40 s e) revestimento intermédio de AlCrN, d = 0,3 pm camada única de AlCrO, d = 2,9 pm revestimento de topo de TiN, d = 0,9 pm 4 minutos f) revestimento intermédio de AlCrN, d = 0,35 pm camada única de AlCrO, d = 3,5 pm 3 min 20 s g) revestimento intermédio de ZrN, d = 0,3 pm camadas múltiplas de ZrN/AlCrO, d = 3,8 pm revestimento de topo de ZrN, d = 0,5 pm 3 min 10 s h) revestimento intermédio de ZrN, d = 0,2 pm camadas múltiplas de ZrO/AlCrO, d = 6,4 pm revestimento de topo de ZrN, d = 0,8 pm 4 min 33 ΕΡ 1 863 947/ΡΤ i) revestimento intermédio de AlCrN, d = 0,5 μπι camadas múltiplas de AlCrO/alfa alumina, d = 8,2 pm 4 min k) revestimento intermédio de (Ti, AlCrN), d = 0,4 pm camadas múltiplas de AlCrO/TiAlCrN, d = 4,5 pm 3 min 50 s

Os revestimentos ou camadas múltiplas contendo revestimentos oxidicos, os quais são feitos dos materiais dados mostram significativamente menos desgaste em velocidades de corte elevadas. Os revestimentos condutores (TiAlN) , com base na mais recente tecnologia, são

significativamente inferiores em termos do desgaste em comparação com os sistemas de óxido no invento em velocidades de corte elevadas. Os sistemas com base no invento em questão feitos de (AlCr)yOz e (AlZr)y0z mostram uma quantidade baixa semelhante de desgaste como os revestimentos de CVD conhecidos a partir de óxido de alumínio, mas sem a sua desvantagem da exposição a temperaturas e fadiga elevadas devido a produtos químicos agressivos da peça de obra durante o processo de revestimento. Além disso, o controlo do processo pode ser bastante simplificado através, por exemplo, da troca dos gases ou de um ajustamento controlado das proporções dos gases (por exemplo, de 02 a N2) e/ou da comutação a partir de um alvo, ou do ajustamento controlado das proporções da alimentação do alvo, enquanto nos processos de CVD a lavagem intermédia e o ajustamento do nível da temperatura são necessários para os revestimentos individuais num sistema de revestimento de camadas múltiplas.

Lisboa, 2011-11-21

Claims

ΕΡ 1 863 947/PT 1/7 REIVINDICAÇÕES 1 - Camada de material duro como camada de PVD por arco (32) com conglomerados de reacção incompleta, os quais formam as partes metálicas na camada depositada sobre uma peça de obra (30) feita de material metálico, a qual é uma ferramenta de corte, de conformação, de moldação por injecção ou de punçoamento e, em particular, pode ser uma pastilha amovível, em que esta camada é formada como um óxido electricamente isolador de, pelo menos, um dos metais (Me) dos metais de transição Zr, Cr, Mo e Al, Si, Fe, Co, Ni, Y, em que a camada de função (32) tem um gás nobre e um conteúdo de halogénio menor do que 2%.
2 - Camada de material duro de acordo com a reivindicação 1, caracterizada por a camada ter uma rugosidade média Ra não menor do que 0,2 pm.
3 - Camada de material duro de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por o conteúdo de gás nobre na camada de função (32) ser no máximo 0,1%, de preferência, no máximo 0,15%, e/ou o de halogéneo máximo de 0,5%, de preferência, o máximo de 0,1%, de preferência, não contém gás nobre e/ou halogéneo.
4 - Camada de material duro de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a camada de função (32) ter uma espessura na gama de 0,5 pm a 12 pm, de preferência de 1,0 a 5 pm.
5 - Camada de material duro de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a camada de função (32) ser um óxido de mistura de alumínio e metal com a forma de (AlxMei_x) yOz, em que Me é, de preferência, um dos metais Cr, Mo, Zr, Fe, Co, Ni, Y, individualmente ou em sua mistura.
6 - Camada de material duro de acordo com a reivindicação 5, caracterizada por Me ser o crómio metálico e ter a forma (AlxCri_x) yOz. ΕΡ 1 863 947/ΡΤ 2/7
7 - Camada de material duro de acordo com a reivindicação 6, caracterizada por a proporção 1-x do crómio metálico na camada ser de 5 a 80% At, de preferência, 10 a 60%.
8 - Camada de material duro de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 4, caracterizada por a camada de função (32) ser uma camada de óxido de alumínio estequiométrica com a forma AI2O3.
9 - Camada de material duro de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a camada de função (32) formar a camada mais externa ou uma camada de suporte adicional com, pelo menos, uma camada de cobertura (35) assente sobre a mesma, tal como, em particular, uma camada de redução de atrito (35).
10 - Camada de material duro de acordo com qualquer das reivindicações anteriores, caracterizada por a camada de função (32) ter uma resistência à temperatura superior a 800°C e ser quimicamente resistente à oxidação.
11 - Peça de obra com uma camada de material duro de acordo com qualquer das reivindicações 1 a 9, caracterizada por a peça de obra (30) ser uma ferramenta, um componente de máquina, de preferência, uma pastilha amovível.
12 - Peça de obra de acordo com a reivindicação 11, caracterizada por entre a camada de função (32) e a peça de obra (30) estar disposta uma camada adicional, a qual é uma camada intermédia (31), e esta formar, em particular, uma camada de adesão (31) e esta, de preferência, conter um dos metais dos subgrupos IV, V e VI da tabela periódica e/ou Al, Si, Fe, Co, Ni, Co, Y ou uma mistura dos mesmos.
13 - Peça de obra de acordo com a reivindicação 12, caracterizada por os metais da camada intermédia (31) serem compostos de N, C, O, B ou misturas dos mesmos, em que é preferido o composto com N.
14 - Peça de obra de acordo com qualquer das reivindicações 12 a 13, caracterizada por a espessura de ΕΡ 1 863 947/PT 3/7 camada da camada intermédia (31) ser de 0,05 a 5 μπι, de preferência, na gama de 0,1 a 0,5 μπι.
15 - Peça de obra de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 14, caracterizada por, pelo menos, uma das camadas, tal como, em particular, a camada de função (32) e/ou a camada intermédia (31) ser formada como uma camada graduada (34), cuja composição passa de metálica nitridica e/ou de nitridica a oxi-nitridica e indo até óxido.
16 - Peça de obra de acordo com qualquer das reivindicações 11 a 15, caracterizada por, pelo menos, uma das camadas, tal como, em particular, a camada de função (32) ser formada como um sistema de camadas múltiplas (33) com a composição de materiais diferentes, no qual, de preferência, as várias camadas (33) se repetem com a composição alternada, e por o sistema de camadas múltiplas (33) compreender, de preferência, pelo menos, três camadas.
17 - Peça de obra de acordo com a reivindicação 16, caracterizada por os pares sequenciais de camadas de repetição do sistema de camadas se alterarem alternadamente de composição do material, tal como, de preferência, a partir de um Mei para um óxido de Me2 e/ou de um nitreto de Mei para um óxido de Mei e/ou de um nitreto de Mei para um óxido Me2.
18 - Peça de obra de acordo com qualquer das reivindicações 16 ou 17, caracterizada por o par sequencial de camadas de repetição do sistema de camadas conter alternadamente a composição de material de (AlxCri_x) yNz e (AlxCri_x) yOz, de preferência, na composição estequiométrica tal como (AlxCri_x)N e (AlxCri_x) 203.
19 - Peça de obra de acordo com qualquer das reivindicações de 16 ou 17, caracterizada por o par sequencial de camadas de repetição do sistema de camadas conter alternadamente a composição de material de (AlZr)xNy e (AlZr)xOy, de preferência, na composição estequiométrica como (AlxZri_x)N e (AlxZri_x) 203 .
20 - Peça de obra de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 19, caracterizada por o sistema de ΕΡ 1 863 947/PT 4/7 camadas múltiplas (33) compreender, pelo menos, 20 camadas, de preferência, até 500 camadas.
21 - Peça de obra de acordo com qualquer das reivindicações 16 a 20, caracterizada por a espessura de camada de uma camada do sistema de camadas múltiplas (33) estar na gama de 0,01 a 0,5 pm, de preferência, na gama de 0,02 a 0,1 pm.
22 - Método para revestimento de uma peça de obra (3) numa instalação de processamento por vácuo (1) com uma camada de material duro (32) depositada como uma camada de função, a qual é formada como um óxido electricamente isolador de, pelo menos, um dos metais (Me) dos metais de transição dos subgrupos IV, V, VI da tabela periódica e Al, Si, Fe, Co, Ni, Co, Y, e por a camada ser depositada com uma fonte de vaporização por arco (5), caracterizado por a fonte de vaporização por arco (5) ser operada com uma alimentação de energia eléctrica CC (13) sobre a qual é colocada uma alimentação de corrente pulsada (16, 16')/ em que o alvo (5', 20) da fonte de vaporização por arco (5, 20) contém um dos metais e o alvo (5', 20) é operado numa atmosfera de oxigénio no modo reactivo, de modo que é gerado um óxido electricamente não condutor e depositado como uma camada.
23 - Método de acordo com a reivindicação 22, caracterizado por o gás ser fornecido tão pouco gás nobre e/ou halogénio para a atmosfera gás reactivo da câmara de processamento da instalação por vácuo (1) que a camada depositada incorpora um máximo de 0,5% de tais gases, de preferência, nenhum destes gases.
24 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 23, caracterizado por serem operadas duas fontes de vaporização alimentadas por CC (5, 20), em que, adicionalmente, uma única alimentação de corrente pulsada (16) é operada ligada às duas fontes (5, 20) de modo a formar uma disposição vaporização de arco pulsado dupla (5, 20).
25 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 24, caracterizado por a peça de obra compreender aço, uma liga que contém ferro, crómio, cobalto, ou níquel de um ou ΕΡ 1 863 947/ΡΤ 5/7 mais metais, um metal duro, uma cerâmica, um material compósito de metal e cerâmica, um boronitreto cúbico, em que, pelo menos, uma camada adicional é depositada por meio de um processo de PVD e uma das camadas é uma camada de adesão (31) a qual está directamente adjacente à peça de obra (30), em que a ou, pelo menos, uma das seguintes camadas, a camada de função (32), compreende AI2O3 ou (AlMe) 203, sendo Me, pelo menos, um metal de transição dos grupos IV, V ou VI da tabela periódica ou silício, e, pelo menos, a camada de alumínio ou de óxido de alumínio e metal é depositada por um vaporizador por arco (5, 20) , na qual o óxido de alumínio, o óxido metálico, ou o óxido de alumínio e metal é vaporizado a partir de, pelo menos, um alvo de superfície reactiva (5, 20) numa atmosfera que contém oxigénio.
26 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 25, caracterizado por o revestimento não ter um valor de rugosidade Ra menor do que 0,2 pm.
27 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 26, caracterizado por, pelo menos, uma camada adicional ser depositada, a qual é uma camada de óxido sem alumínio, que contém um ou mais óxidos de metal adicionais, contendo o óxido de metal, pelo menos, um metal de transição dos grupos IV, V ou VI da tabela periódica de silício, de preferência, crómio ou zircónio.
28 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 25 a 27, caracterizado por a camada de adesão (31) conter, pelo menos, um dos metais de transição dos grupos IV, V ou VI da tabela periódica e/ou de alumínio ou silício.
29 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 25 a 28, caracterizado por a camada de adesão (31) compreender uma camada dura que contém um nitreto, um carboneto ou um boreto de, pelo menos, um dos metais de transição dos grupos IV, V ou VI da tabela periódica e/ou de alumínio ou silício ou uma mistura destes compostos.
30 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 29, caracterizado por a camada de função (32) ser depositada como um sistema camadas de material duro, que ΕΡ 1 863 947/ΡΤ 6/7 compreende várias camadas (33) de um nitreto, de um carboneto, de um boreto ou de um óxido de, pelo menos, um dos metais de transição dos grupos IV, V ou VI da tabela periódica e/ou de alumínio ou silício, ou uma mistura destes compostos, em que, pelo menos, directamente as camadas sucessivas diferem pela estequiometria do conteúdo de metal ou de não metal.
31 - Método de acordo com a reivindicação 30, caracterizado por o sistema de camadas de material duro (32) ser depositado com uma ou mais camadas (33), que contêm óxido de alumínio e crómio.
32 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 30 a 31, caracterizado por as transições entre as camadas individuais (33) do sistema de camadas de material dura (32), em relação à estequiometria de seu conteúdo de metal ou de não metal, serem aumentadas ou reduzidas gradualmente ou por passos.
33 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 30 a 32, caracterizado por o revestimento das camadas individuais do sistema de camadas de material duro (32) ser depositado com uma espessura entre 0,01 e 0,5 pm, de preferência, de 0,02 e 0,1 pm.
34 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 31 a 33, caracterizado por as camadas que contêm nitreto, carboneto ou boreto serem depositadas alternadamente com camadas que contêm óxido de alumínio e crómio.
35 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 25 a 34, caracterizado por, pelo menos, uma transição da camada de adesão (31) para a camada que contém óxido de alumínio ou para o sistema de camadas de material duro (32), ou do sistema de camadas de material duro (32) ou da camada que contém óxido de alumínio para a camada de cobertura (35), em relação à estequiometria de seu conteúdo de metal ou de não metal, ser aumentada ou reduzida gradualmente ou por passos.
36 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 35, caracterizado por a camada que contém óxido de alumínio ΕΡ 1 863 947/PT 7/7 é depositada como (Ali_xCrx) 203, onde 0,05<x<0,80, de preferência 0,01<x<0,60.
37 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 36, caracterizado por uma ferramenta ser revestida, em particular, uma ferramenta de corte, de conformação ou de moldação por injecção como uma peça de obra (30).
38 - Método de acordo com qualquer das reivindicações 22 a 37, caracterizado por um componente ser revestido, em particular, um componente para um motor de combustão ou uma turbina, como uma peça de obra (30). Lisboa, 2011-11-21