SE519921C2 - PVD-belagt skärverktyg och metod för dess framställning - Google Patents

Description

W H 20 25 30 35 40 5192921 miska expansionskoefficienter mellan substrat och beläggning och mindre av egentliga spänningar som har sitt ursprung i själva be- läggningsprocessen och är av kompressiv natur. kan överskrida brottgränsen för Al2O3 och förorsaka att belägg- ningen spricker och på så sätt degraderar prestandan av skäreggen i t ex. våtbearbetning där den korroderande kemikalien i kylväts- kan kan utnyttja sprickorna i beläggningen som spridningsvägar.

Dragspänningarna Trots Al2O3 har andra oxider, blandningar eller kombinationer av oxider eller föreningar av spinelltyp föreslagits som hårda be- läggningar utfällda med CVD (GB 1 408 294). gon praktisk acceptans.

De har inte funnit nå- Vanligen fungerar CVD-belagda verktyg mycket väl vid bearbet- ning av olika stål och gjutjärn under torra eller våta bearbet- ningsbetingelser. Men det finns ett antal skäroperationer eller bearbetningsbetingelser där PVD-belagda verktyg är mera lämpade t ex. borrning, avstickning och gängning och andra operationer där skarpa eggar behövs. Sådana skäroperationer betecknas ofta det "PVD-belagda verktygets användningsområde".

PAcvD, gör det möjligt att ut- fälla beläggningar vid lägre substrattemperaturer än med termisk- Plasma-assisterad CVD-teknik, CVD-temperaturer och på så sätt undvika dominansen av termiska spänningar. Tunna Al2O3-PACVD-filmer, fria från sprickor, har ut- fällts på hårdmetall vid substrattemperaturer 450-700 OC (DE 41 10 005; DE 41 10 006; DE 42 09 975). av Al2O3 omfattar reaktion mellan en Al-halogenid, t ex. AlCl3, C GX. CO2, denna kemiska reaktion, PACVD-processen för deposition och en syredonator, och på grund av ofullständigheten 1 blir klor i stor utsträckning inneslutet i Al2O3-beläggningen och dess innehåll kan vara så stort som 3,5 %.

Dessutom är dessa PACVD-Al2O3-beläggningar vanligen sammansatta av, förutom den kristallina alfa- och/eller gamma-Al2O3-fasen, en väsentlig mängd amorf aluminiumoxid vilket i kombination med det höga innehållet av halogenföroreningar, degraderar både de kemiska och mekaniska egenskaperna av sagda beläggning varför beläggnings- materialet blir icke-optimerat som ett verktygsmaterial.

Föreliggande uppfinning avser speciellt PVD-Al2O3-belagda hårdmetallverktyg eller verktyg av liknande hårda material såsom cermets, keramik och snabbstål eller de superhårda materialen ku- bisk bornitrid eller diamant.

Det finns många PVD-tekniker kapabla att producera refraktära tunnfilmer på skärverktyg och de mest etablerade metoderna är jonplätering, bågurladdning, DC- och RF-magnetronsputtring, föràngning medelst IBAD (Jon stråle Assisterad Beläggning) och Aktive- rad Reaktiv förångning (ARE). Varje metod har sina egna förtjäns- W H 20 25 30 35 40 5193921 ter och de egentliga egenskaperna hos de framställda beläggning- arna såsom mikrostruktur/kornstorlek, hårdhet, spänningstillstånd, inre kohesion och vidhäftning till det underliggande substratet varierar beroende på den speciella PVD-metoden. Tidiga försök att PVD-utfälla Al2O3 vid typiska PVD-temperaturer, 400-500 OC, resul- terade i amorfa aluminiumoxidskikt som inte erbjöd någon anmärk- ningsvärd förbättring i slitstyrka belagda på skärverktyg. PVD-be- läggning med HF diod- eller magnetronsputtering resulterar i kris- tallin a-Al2O3 endast när substrattemperaturen hållits så hög som 1000 OC 56(l977)504). Lika- ledes resulterade användning av ARE-metoden för utfällning av (Thornton and Chin, Ceramic Bulletin, Al2O3 endast i helt täta och hårda Al2O3-beläggningar vid sub- strattemperaturer omkring 1000 OC (Bunshah and Schramm, Thin Solid 40(l977)2l1).

Med uppfinningen av den pulsade magentronsputteringen speci- ellt i moden bipolär pulsad DMS-tekniken (Dual Magnetron Sputte- vilken redovisas i DD 252 205 och DE 195 18 779, öppnades ett brett intervall av möjligheter för beläggning med isolerande skikt såsom Al2O3 och dessutom har metoden gjort det möjligt att utfälla kristallina Al2O3-skikt vid substrattemperaturer i området 500 till 800 OC. I det bipolära dubbla magnetronsystemet, de två magnetronerna omväxlande som anod och katod och därför be- Films, ring) verkar varas en metallisk anod över långa processtider. Vid tillräckligt höga frekvenser undertrycks eventuell elektronladdning på de iso- lerande skikten och de annars besvärande "arcing"-fenomenen be- Därför är enligt DE 195 18 779, DMS-sputteringtekniken kapabel att utfälla och producera hög-kvalitativa, väl-vidhäf- tande, kristallina a-Al2O3-tunnfilmer vid substrattemperaturer mindre än 800 OC. nen varierande mellan 0,2 och 2 pm kan delvis även innehålla gränsas. "a-Al2O3-skikt", med en typisk storlek av a-kor- gamma(y)fas från "y-serien" av Al2O3-polymorferna. Storleken av y- kornen i beläggningen är mycket mindre än storleken av a-kornen. y- Al2O3 kornstorleken varierar typiskt mellan 0,05 och 0,1 pm. I Al2O3-skikt där båda modifikationerna av y- och a-fas återfinns, visar y-Al2O3-fasen en föredragen tillväxtorientering med en (440)- textur. Jämfört med tidigare kända plasma-assisterade beläggnings- tekniker såsom PACVD beskriven i DE 42 09 975, sade DMS-sputteringsmetoden den avgörande, har den nya, pul- viktiga fördelen att klor, inga föroreningar såsom halogenatomer, t ex. innesluts i Al2O3-beläggningen. En nackdel med filmer innehållande d-fas är den relativt grova yttopografin. Huvudnackdelen med polytyper andra än a-Al2O3-innehållande filmer är att den kemiska instabili- teten sannolikt är mindre. Vid mycket höga skärtemperaturer upp- W ß 20 25 30 35 40 519 921 4 träder fasomvandling till d-fas. Denna fasomvandling är förenad med en volymkontraktion vilken förorsakar sprickor och delamina- tion av filmerna.

Enligt föreliggande uppfinning föreligger ett skärverktyg för metallbearbetning såsom svarvning (gängning och avstickning), fräsning och borrning omfattande en kropp av en hård legering så- som hårdmetall, keramik eller snabbstål eller superhårt material såsom kubisk bornitrid eller diamant på vilken en hård och slitstark refraktär beläggning är utfälld med Pulsad Magnetron Sputtering vid substrattemperaturer av 400 OC till 700 OC företrä- cermet, desvis 500 OC till 600 OC beroende på materialet i verktygskrop- pen, och att sagda slitstarka beläggning är sammansatt av ett el- ler flera skikt av refraktära föreningar av vilka åtminstone ett skikt, företrädesvis det yttersta skiktet, tallin aluminiumspinell-förening av typen (Me)XAl2O3+X (0 < x < 1) (0,01 < x < 1), helst (0,05 < x < 1), där Me bildas av en eller flera av metallerna av gruppen Mg, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, Cd, Cu och att det innersta skiktet, tygskroppen och aluminiumspinellskiktet, består av en nanokris- företrädesvis om något alls, mellan verk- är sammansatt av metall- nitrider och/eller -karbider med metallelement valt från Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W och Al. I kontrast till teknikens stånd- punkt, består aluminiumspinellskiktet av högkvalititativ, tät, fin-körning kristallin aluminiumspinell med en kornstorlek mindre än 0,2 um med en hårdhet av åtminstone 16 Gpa och kompressiv inre spänning av åtminstone 1 GPa. Dessutom är aluminiumspinellskiktet praktiskt taget fritt från sprickor och halogenföroreningar.

Aluminiumspinellskiktet enligt uppfinningen ger dessutom skä- reggarna på verktyget en ytterst jämn ytfinhet vilken, jämfört med tidigare kända a-Al2O3-belagda verktyg, leder till en bättre yt- finhet även av arbetsstycket som bearbetas. finheten kan tillskrivas den fina kristalliniteten för belägg- Den mycket jämna yt- ningen. Identifikation av aluminiumspinellföreningen enligt upp- finningen kan företrädesvis göras med Röntgendiffraktion i kombi- nation med energidispersiv spektrometri (EDS). Kraftiga reflexer från åtminstone något av (400) och (440) gitterplanen kan identi- fieras. Svagare reflexer från (111), (220), (311), (222) och (511) gitterplanen av aluminiumspinellföreningen kan någon gång identi- fieras. Reflexer av rena MeO-faser uppträder inte.

En andra identifikationsmetod för aluminiumspinellfaser är baserad på elektrondiffraktion i ett Transmissionselektronmikro- (TEM) lysmetod. Böjningsmönstret visar ringar från polykristallin alumi- skop återigen i kombination med EDS, eller någon kemisk ana- niumspinell. 10 U 20 25 30 35 40 5195921 Den nanokristallina aluminiumspinellföreningen enligt uppfin- ningen är starkt texturerad i [440]-riktningen. En Texturkoeffici- ent, TC, kan definieras som: I(hkl) 1 I(hkl) -1 TCÜIk-l) = 10mm) in å :Oulkifi där I(hkl) = mätt intensitet av (hkl)-reflexen IO(hkl) = standardintensitet från ASTM standardpulverdiffrak- tionsdata n = antal reflexer använda i beräkningen (hkl) reflexer som används är: (lll), (311), (222), (400) och (440) och när TC(hkl) > 1, finns det en textur i [hkl]-riktningen.

Ju större värdet av TC(hkl) är, ju mer uttalad är texturen och när TC(hkl) > 1, finns det en textur i [hkl]-riktningen. Enligt före- liggande uppfinning är TC för sättet av (440) kristall plan större än 1,5.

När nanokristallina aluminiumspinellbelagda hårdmetallverktyg enligt uppfinningen används i bearbetning av stål eller gjutjärn, har flera viktiga förbättringar jämfört med tidigare kända obser- verats vilket kommer att demonstreras i de kommande exemplen. Överraskande visar PVD-aluminiumspinellen utan innehåll av någon portion av den grövre och termodynamiskt stabila a-Al2O3-fasen, i vissa metallbearbetningsoperationer en slitstyrka som är lika med slitstyrkan i grövre CVD d-Al2O3 beläggningar utfällda vid tempe- raturer omkring 1000 OC. Det anses att orsaken till sådant uppfö- rande är den höga kemiska stabiliteten av spinellföreningen även vid höga temperaturer upp till 1000 OC i kombination med den rela- tivt höga hårdheten som orsakas av den speciella nanokristallina mikrostrukturen. Dessutom visar de finkorniga PVD-a1uminiumspi- nellbeläggningarna en slitstyrka betydligt bättre än tidigare kända PVD beläggningar. Dessa observationer öppnar möjligheten att betydligt förbättra skärprestanda och förlänga livslängden för be- lagda PVD-verktyg. Den låga beläggningstemperaturen kommer även att göra det möjligt att utfälla PVD aluminiumspinellbeläggningar på snabbstålsverktyg och de superhårda materialen kubisk bornitrid och diamant.

En ytterligare förbättring i skärprestanda kan förväntas om eggarna av aluminiumspinellbelagda skärverktyg enligt uppfinningen behandlas med en lätt våtblästringsprocess eller med eggborstning med borstar baserade på t ex SiC som beskrivs i den svenska paten- tansökan 9402543-4. En annan fördel med användning av spinellföre- N U 20 25 30 35 40 5196 921 ningar enligt uppfinningen är möjligheten att belägga med färgade skikt antingen på grund av den egentliga egenskapen hos spinellen eller genom inkorporerande av en liten mängd av andra kationer så- som Fe, Cu, Co eller Cr. den visuella bedömningen av förslitningstillståndet för ett belagt Färgen är av stor praktisk betydelse för skärverktyg.

Den totala beläggningstjockleken enligt föreliggande uppfin- ning varierar mellan 0,5 och 20 um, företrädesvis mellan 1 och 15 um med tjockleken av skikten av den icke-aluminiumspinellföre- ningen varierande mellan 0,1 och 10 um, företrädesvis mellan 0,5 och 5 um. Den finkorniga aluminiumspinellbeläggningen kan även vara utfälld direkt på skärverktygsubstrat av hårdmetall, cermet, keramik eller snabbstål och tjockleken av sagda aluminiumspinell- förening varierar då mellan 0,5 och 15 um, företrädesvis mellan 1 och 10 um. Likaledes kan ytterligare beläggningar av metallnitri- der och/eller -karbider med metallelementet valt från Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W och Al vara utfällda ovanpå aluminiumspinell- skiktet, speciellt ett yttre skikt av TiC, Ti(CN), (Ti,Al)N eller företrädesvis TiN.

I en föredragen utföringsform är en första beläggning av åt- minstone ett skikt varvid sagda första beläggning med en total tjocklek av 0,1 till 10 um företrädesvis 0,5 till 5 um omfattar metallnitrider eller -karbider eller -karbonitrider med metallele- Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W och Al utfälld. Företrädesvis består sagda första beläggning av TiC, Ti(CN), TiN eller (Ti,Al)N.

I ännu en föredragen utföringsform av verktyget enligt upp- finningen omfattar den första beläggningen och/eller det yttre skiktet ett multiskiktområde med en periodisk eller aperiodisk mentet valt från gruppen Ti, ordningsföljd av åtminstone två olika skikt valda från TiC, TiCN, TiN eller TiAlN.

Aluminiumspinellskikt enligt uppfinningen utfälls med reak- tiv, bipolär, pulsad magnetronsputteringteknik av legerade target (Me)xAl2 vid en magnetrontargeteffekttäthet i tidsgenomsnitt av åtminstone 10 W/cm2, en pulsfrekvens 10 till 100 kHz, företrädesvis 20 till 50 kHz, företrädesvis 500-600 OC, med användning av elementära eller legerade targets av eller mosaiktarget med den totala sammansättningen en substrattemperatur av 400-700 OC, metaller och en blandning av en sällsynt och en reaktiv gas, företrädesvis argon och syre och en beläggningshastighet av åtminstone 1 nm/s relativt ett stillastående anordnat substrat. En föredragen lösning till utföra den pulsade magnetronsputte- ringprocessen är att använda ett Dubbel Magnetron System (DMS) med N U 20 25 30 35 5179 921 en aluminiumtarget och en target tillverkad av den andra metallen eller av en legering av denna metall och aluminium. Dessutom kännetecknas processen enligt uppfinningen av cykliska avbrott av flödet av partiklar, som kolliderar med varje individuellt substrat. Detta flöde består av neutraler, joner, elektroner, fotoner etc.. Det förefaller som dessa avbrott förorsakar ny kärn- bildningsprocess som resulterar i den observerade mycket finkor- niga strukturen av spinellskiktet. Enkla sätt att utföra sagda av- brott är att svänga eller rotera substratet varvid beläggningszo- nen lämnas cykliskt. Ett ytterligare kännetecken för processen be- står av att sätta genomströmningen av den reaktiva gasen till ett sådant värde att impedansen av magnetronurladdningen ligger mellan 150 % och 250 % av impedansen av en urladdning mellan helt oxid- täckta elektroder. Detta helt oxidtäckta tillstånd av targets in- dikeras av en drastiskt reducerad beläggningshastighet och närva- ron av syrelinjer i det optiska emissionspektrum av plasmat. Yt- terligare förbättring av mikrostrukturen och fassammansättning av spinellskiktet kan uppnås genom att använda en bipolär pulsad för- spänning på substraten under beläggningen. Detta medför ett alter- nerande flöde av joner och elektroner nödvändigt för den cykliska urladdningen av det växande isolerande skiktet. Föredraget är en förspänningsnivå mellan 20 och 200 V, företrädesvis 50 och 100 V vid en frekvens i intervallet 0,1 till 10 kHz, företrädesvis 1 till 5 kHz. Längden av den positiva förspänningspulsen på substra- ten är som högst lika med, företrädesvis 5 till 20 gånger kortare, än längden av den negativa förspänningspulsen och den pålagda bi- polära förspänningen är asymmetrisk för båda polariteterna rela- tivt åtminstone en av parametrarna spänningsnivå och pulslängd.

Skikten beskrivna i föreliggande uppfinning, omfattande me- tallnitrider och/eller -karbider och/eller -karbonitrider och med metallelementet valt från Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W och Al kan utfällas med PVD-teknik, CVD- och/eller MTCVD-teknik (Medium Temperatur Kemisk Ångavsättning). Överlägsenheten av PVD skikt av finkornig aluminiumspinell enligt föreliggande uppfinning, jämfört med tidigare kända PVD-be- läggningar demonstreras i Exempel l. Exempel 2 demonstrerar de överraskande goda slitstyrkeegenskaperna av det finkorniga alumi- niumspinellskiktet jämfört med traditionella CVD-skikt sammansatta aV K-Al203 OCh Q-A12O3. 10 U 20 25 30 35 40 51? 921 Exempel 1 A) Kommersiella PVD-TiN belagda hårdmetallborrskär av form LCMX 040308-53 med en beläggningstjocklek av ungefär 3 um med en hårdmetallsammansättning av 10 vikt-% Co och rest WC.

B) TiN-belagt verktyg från A, belades med ett 2 um finkor- nigt aluminiummagnesiumspinell(MgAl2O4)skikt i ett separat experi- ment med pulsad magnetrönsputteringteknik med användning av ett DMS-system med en magnesiumtarget och en aluminiumtarget vid 50 kHz i en syre+argon-blandning. Effekttätheten i tidsmedelvärde var 24 W/cm2 på aluminiumtargeten och l4 W/cm2 på magnesiumtargeten, respektive. Alla skär fästes på en roterande trumma under belägg- ningen, infallsvinkeln begränsades av skärmar i omgivningen av DMS till i 30°. Beläggningstemperaturen var 600 OC. En symmetrisk bi- polär pulsad förspänning av 80 V vid en frekvens av 3 kHz lades på substraten. Den reaktiva arbetspunkten av urladdningen stabilise- rades vid en impedans av 200 % av impedansen mätt för totalt oxid- täckta targetelektroder.

Beläggningen med aluminiummagnesiumspinell från B) var mjölkvit och hade en mycket jämn yta. SEM-undersökning av ett tvärsnitt visade ett glas-liknande brott utan porositet. TEM un- dersökning visade en kornstorlek mellan 50 nm och 100 nm. EDS-mät- ningar visade närvaro av en nästan stökiometrisk förening enligt formeln MgAl2O4 med en argon-halt under 0,3 vikt-%. Röntgendiff- raktionsundersökning identifierade klart den kubiska spinellstruk- turen med reflexerna (220), (311), (400) och (440). Den beräknade texturkoefficienten för reflexerna (440) uppgick till 2,5.

Belagda verktyg skär från A) och B) provades sedan i en bor- roperation i ett arbetsstyckematerial av làglegerat, ohärdat stål SS 2541.

Både flank- och gropförslitning förekom på skäreggarna. Ut- sträckningen av fasförslitningen bestämde livslängden för skär- verktyget. Resultaten av skärprovet visade att skären belagda med ett spinellskikt enligt uppfinningen var kapabla att borra flera hål och visade en mindre utsträckning av fasförslitningen i jämfö- relse med A).

Exempel 2 C) Hårdmetallskär av form CNMA 120412-KR med en sammansätt- ning av 6 vikt-% Co och balans WC, belades med ett första skikt av 8 um TiCN och därefter med ett toppskikt av 4 um K- och a-Al2O3.

Båda skikten utfälldes med konventionell CVD-teknik. Kornstorleken hos a- och K-faserna ligger mellan 0,5-1,2 um.

N ß 20 25 30 5199921 D) Hårdmetallskär av samma form och sammansättning som i C) belades först med ett ungefär 3 um tjockt TiCN-skikt och därefter med en 2,5 um tjock finkornig magnesiumaluminiumspinell med en partiell substitution av 3 vikt% Mg av Fe. Båda skikten utfälldes med en DMS sputteringprocess utan vakuumavbrott. För att erhålla en partiell substitution av Mg av Fe användes en mosaikmagnesium- target med järn pluggar. Substrattemperaturen var 550 OC. Alla andra parametrar motsvarade dem som redovisas i B).

Beläggningen från D) verkade blå och visade en mycket jämn yta. skattades vid TEM-undersökningar till mindre än 50 nm.

SEM-undersökningar visade ingen porositet. Kornstorleken upp- EDS-mätning gav följande sammansättning aluminium 27 atom-% magnesium 13 atom-% järn ~O,5 atom-% argon 0,2 atom-% syre rest Elektrondiffraktogram visar ringar av nanokrystallin kubisk spinellstruktur. Hårdheten av den nanokristallina aluminiummagne- siumspinellen uppgår till 20 GPa och den inre spänningen är 3 GPa kompressiv.

Belagda skär från C) och D) provades sedan i en kontinuerlig (Ovako 825). för eggarna mättes i ett optiskt mikroskop. Bearbetningstiden till svarvoperation i ett kullagerstål Gropförslitningen dess att toppskiktet var genomslitet bestämdes(d v s när det inre TiCN just blivit synligt). Vid en skärhastighet av 200 m/min, en matning av 0,25 mm/varv och ett skärdjup av 2 mm med användning av kylmedel var bearbetningstiden för skär belagda enligt uppfinningen en faktor 1,5 högre än för tidigare kända belagda skär. Förbättring kan förklaras av den högre kemiska stabiliteten för magnesiumaluminiumspinellskiktet i jämförelse med CVD- aluminiumoxidskiktet. Dessutom tillåter den blå färgen hos spinellbeläggningen upptäckt av slutet av livslängden av skären med god precision på ett enkelt sätt.

Claims (16)

10 U 20 25 30 35 519 921 IO

1. Skärverktyg omfattande en kropp av sintrad hårdmetall el- Krav ler cermet, keramik eller snabbstål, kubisk bornitrid eller dia- mant, och för vilket åtminstone på de funktionella delarna av ytan därav, en 0,5 till 20 um tjock hård och slitstark beläggning är utfälld, struktur av ett eller flera refraktära skikt, av vilka åtminstone k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen omfattar en ett skikt med en tjocklek av 0,5 till 10 um är utfällt med en reaktiv, bipolär, pulsad magnetronsputteringteknik med - en magnetrontargeteffekttäthet i tidsgenomsnitt av åtmins- tone 10 W/cm2, - en pulsfrekvens 10 till 100 kHz, företrädesvis 20 till 50 kHz, - en substrattemperatur i området 400 till 700 ÛC, företrä- desvis i området 500 till 600 OC, beroende på materialet, -- en processgas av en blandning av en sällsynt och en reaktiv gas, - ett flöde av infallande partiklar på varje individuellt substrat som avbryts cykliskt, - ett flöde av reaktiv gas med ett sådant värde att impedan- sen av magnetronurladdningen ligger mellan 150% och 250% av impe- dansen av urladdningen mellan helt oxidtäckta elektroder och - en beläggningshastighet av åtminstone 1 nm/s relativt ett stillastående anordnat substrat varvid skiktet har en nanokristallin mikrostruktur och består av en aluminiumspi- nellförening av typen (Me)XAl2O3+X (O um, där Me är en eller flera av metallerna i gruppen Mg, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, Cd och Cu med signifikanta röntgendiffraktionsreflexer (hkl) (400) (440), åtminstone 16 GPa, kompressiv inre spänning av åtminstone 1 GPa av åtminstone ett index och har en hårdhet av och är fritt från halogenföroreningar.

2. Skärverktyg enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att spinellskiktet har en föredragen tillväxtorientering i riktningen [440] med en texturkoefficient TC > 1,5 definierad som: I(hkl) 1 I(hkl) -1 Tfihkl) = Iomki) {n å :oulkifl där I(hkl) = uppmätt intensitet av (hkl)-reflexen IO(hkl) = standardintensitet från ASTM standardpulverdiffrak~ tionsdata 10 Ü 20 25 30 35 519 921 H n = antal reflexer använda i beräkningen (hkl) (lll), (311), (440).

3. Skärverktyg enligt något av föregående krav, reflexer som används är: (222), (400) och k ä n n e t e c k n a t av att spinellskiktet i sin helhet består av magnesium-aluminiumspinell med sammansättningen MgAl2O4.

4. Skärverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att beläggningen därpå har åtminstone ett skikt av tjocklek 0,1-10 pm, omfat- företrädesvis 0,5-5 pm, tande metallnitrider eller -karbider eller ~karbonitrider med me- tallelementet valt från gruppen Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W och Al. k ä n n e t e c k n a t av att (Ti,Al)N.

5. Skärverktyg enligt krav 4, skiktet består av TiC, Ti(CN), TiN eller

6. Skärverktyg enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att det yttre skiktet är den nanokris- tallina aluminiumspinellföreningen.

7. Skärverktyg enligt något av kraven l-5, k ä n n e t e c k n a t av att det yttre skiktet är TiN.

8. En metod att tillverka ett skärverktyg, omfattande en kropp av sintrad hårdmetall eller cermet, keramik eller snabbstål, kubisk bornitrid eller diamant, och för vilket åtminstone på de funktionella delarna av ytan därav, en 0,5 till 20 pm tjock hård och slitstark beläggning är utfälld, k ä n n e t e c k n a d av att åtminstone ett refraktärt skikt bestående av en nanokristallin aluminiumspinellförening av typen (Me)XAl2Oæ« (0 tjocklek av 0,5 till 10 pm och en kornstorlek mindre än 0,2 pm, där Me är en eller flera av metallerna i gruppen Mg, Zn, Mn, Fe, Co, Ni, Cd och Cu med signifikanta röntgendiffraktionsreflexer av (hkl) (400) (440), åtminstone 16 GPa, en kompressiv inre spänning av åtminstone l GPa åtminstone ett index och en hårdhet av och är fritt från halogenföroreningar utfälls med reaktiv, bipolär, pulsad magnetronsputteringteknik med - en magnetrontargeteffekttäthet i tidsgenomsnitt av åtmins- tone 10 W/cm2, - en pulsfrekvens 10 till 100 kHz, företrädesvis 20 till 50 kHz, - en substrattemperatur i området 400 till 700 OC, företrä- desvis i området 500 till 600 OC, beroende på materialet, 10 15 20 25 30 35 519 921 lff.. - en processgas av en blandning av en sällsynt och en reaktiv gas, - ett flöde av infallande partiklar på varje individuellt substrat som avbryts cykliskt, - ett flöde av reaktiv gas med ett sådant värde att impedan- sen av magnetronurladdningen ligger mellan 150% och 250% av impe- dansen av urladdningen mellan helt oxidtäckta elektroder och - en beläggningshastighet av åtminstone 1 nm/s relativt ett stillastående anordnat substrat.

9. En metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att den sällsynta gasen är argon.

10. En metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att den reaktiva gasen är syre.

11. ll. En metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att (Me)xAl2O%x-skiktet utfälls med reaktiv magnetronsputtering av le- gerade target eller mosaiktarget med den totala sammansättningen (Me)xAl2.

12. En metod enligt krav 8, k ä n n e t e c k n a d av att (Me)XAl2O%x-skiktet utfälls med reaktiv sputtering med användning av ett dubbelmagnetronsystem med en aluminiumtarget och en target tillverkad av den andra metallen eller av en legering av denna me- tall och aluminium.

13. En metod enligt åtminstone ett av kraven 8-12, k ä n n e t e c k n a d av att en bipolär, pulsad förspänning läggs på substraten.

14. En metod enligt krav 13 k ä n n e t e c k n a d av att - den bipolära, pulsade förspänningsfrekvensen på substraten sätts till 0,1 till 10 kHz, företrädesvis l till 5 kHz, - längden av den positiva förspänningspulsen på substraten är som högst lika med, företrädesvis 5 till 20 gånger kortare, än längden av den negativa förspänningspulsen, - den pålagda bipolära förspänningen är asymmetrisk för båda polariteterna relativt åtminstone en av parametrarna spänningsnivå och pulslängd, - maximivärdet av förspänningen i vardera pulsen sätts till 20 till 200 V, företrädesvis 50 till 100 V.

15. En metod enligt krav 13, ytterligare icke-spinell-skikt också utfälls med en fysisk ångav- k ä n n e t e c k n a d av att sättningsmetod (PVD), speciellt med pulsad magnetronsputtering. 519 921 LB

16. En metod enligt krav 15, k ä n n e t e c k n a d av att alla skikt utfälls i samma beläggningsutrustning utan att vakuum bryts.