BR112017002732B1

BR112017002732B1 - Processo para revestimento de um objeto, revestimento preparado pelo mesmo e objeto

Info

Publication number: BR112017002732B1
Application number: BR112017002732-1A
Authority: BR
Inventors: Reinhard Pitonak; Arno Kopf; Ronald Weissenbacher
Original assignee: Boehlerit Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2015-01-15
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2022-12-20
Also published as: WO2016112417A1; US10597776B2; AT516062A4; EP3245314A1; AT516062B1; MX2017005895A; BR112017002732A2; CN107109640A; CN107109640B; US20180023194A1; JP2018504515A

Abstract

A presente invenção refere-se a um processo para o revestimento de um objeto (1), sendo que sobre o objeto (1) é aplicado um revestimento (2) com uma ou mais camadas de revestimento (3, 4, 5), sendo que pelo menos uma camada de revestimento (5) é formada essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio, sendo que a camada de revestimento (5) pelo menos em parte apresenta lamelas adjacentes entre si de composição química diferente e é depositada a partir de uma fase gasosa com pelo menos um precursor de alumínio e pelo menos um precursor de titânio. De acordo com a invenção, as lamelas de composição química diferente são respectivamente formadas com estrutura cúbica, por meio do ajuste de uma proporção molar de alumínio para titânio, sendo que alumínio e titânio podem ser em parte substituídos por outros metais e nitrogênio em parte por oxigênio e/ou carbono, com manutenção da estrutura cúbica. Além disso, a invenção se refere a um revestimento (2) preparado correspondentemente.

Description

[001] A presente invenção refere-se a um processo para reves timento de um objeto, sendo que sobre o objeto é aplicado um revestimento com uma ou mais camadas de revestimento, sendo que pelo menos uma camada de revestimento é formada essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio, sendo que a camada de revestimento apresenta pelo menos em parte lamelas adjacentes entre si de diferente composição química e precipitada de uma fase gasosa com pelo menos um precursor de alumínio e pelo menos um precursor de titânio.

[002] Além disso, a invenção se refere a um revestimento que é aplicado sobre um objeto por deposição de vapor químico (Chemical Vapor Deposition) (CVD), sendo que o revestimento compreende uma ou mais camadas de revestimento, e sendo que pelo menos uma camada de revestimento é formada essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio e apresenta pelo menos em parte, em regiões adjacentes entre si, lamelas de composição química diferente.

[003] Do estado da técnica sabe-se que ferramentas de corte ou inserções de corte, para o aumento da vida útil na inserção de corte, são revestidas com camadas de revestimento que são compostas de titânio, alumínio e nitrogênio. Em geral, a este respeito, fala-se frequentemente de camadas de revestimento TiAIN, sendo que uma composição química média, independente de uma ou mais fases está presente na camada de revestimento, é indicada por TÍI-XAIXN. Para camadas de revestimento, que contêm mais alumínio do que titânio, a nomenclatura AlTiN, ou mais precisamente AIXTÍI-X N, também é usual.

[004] De acordo com a WO 03/085152 A2 sabe-se preparar ca madas de revestimento monofásicas no sistema AITiN, com estrutura cúbica, sendo que é obtida uma estrutura cúbica de AITiN com um teor relativo de nitreto de alumínio com uma (AIN) de até 67 moles porcento (% mol). No caso de teores de AIN mais elevados de até 75 % em mol forma-se uma mistura de AlTiN cúbica e AlN hexagonal, e no caso de um teor de AlN maior do que 75 % em mol, exclusivamente AlN hexagonal e nitreto de titânio cúbico (TiN). De acordo com o documento mencionado, as camadas de revestimento AlTiN descritas são precipi-tadas por meio de Physical Vapor Deposition (PVD). Com um processo PVD, frações máximas relativas de AlN são, portanto, limitadas praticamente a 67 % em mol, caso contrário é possível uma transformação de fase, a qual contém alumínio somente na forma de AlN hexagonal. Um maior teor relativo de AlN cúbico, segundo a opinião de especialistas, é entretanto desejado para maximizar tanto quanto possível a resistência a desgaste.

[005] Do estado da técnica ao invés do processo PVD é conheci do também o emprego de um processo CVD Chemical Vapor Deposition, (CVD), sendo que um processo CVD deve ser realizado a temperaturas relativamente baixas na janela de temperatura de 700 °C até 900 °C, já que camadas de revestimento de AITiN cúbico a temperaturas por exemplo > 1000 °C não são preparáveis devido à estrutura me- taestável deste tipo de camadas de revestimento.

[006] Se apropriado as temperaturas de acordo com a US 6.238.739 B1 também podem estar ainda mais baixas, e até mesmo na janela de temperatura de 550 °C até 650 °C, sendo que todavia altos teores de cloro devem ser levados em conta na camada de revestimento, o que se apresenta como desvantajoso para um caso de utilização. Tentou-se portanto, otimizar processos CVD de tal forma que são preparáveis, com os mesmos, camadas de revestimento AITiN com um alto teor de alumínio e estrutura cúbica das camadas de revestimento (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Bélgi- ca, 23 até 25 de outubro de 2006, vol. 1,219).

[007] Apesar dessas camadas de revestimento apresentarem uma elevada microdureza e assim propriedades basicamente favoráveis para uma alta resistência a desgaste no uso, mostrou-se assim que uma resistência adesiva deste tipo de camadas de revestimento pode ser muito baixa. A este respeito aconselhou-se portanto, na DE 10 2007 000 512 B3, fornecer, por baixo de uma camada de revestimento AITiN cúbica que tem 3 μm de espessura, uma camada de revestimento de 1 μm, que é projetada em camadas formando gradientes de fases e que é composta por uma mistura de fases de AIN, TiN hexagonal e AITiN cúbico, sendo que um teor de AITiN-cúbico apresenta uma parcela crescente de dentro para fora até formar uma camada de revestimento AlTiN cúbica (exclusivamente). Placas de corte revestidas correspondentemente foram empregadas em uma fresa de aço, sendotodavia em comparação com as camadas de revestimento, que foram preparadas por meio de um processo PVD, foram objetivados apenas pequenos aperfeiçoamentos e uma resistência ao desgaste.

[008] Além do apenas pequeno aperfeiçoamento de uma resis tência ao desgaste, uma outra desvantagem de uma camada de ligação de acordo com a DE 10 2007 000 512 B3 consiste no fato de que a camada de ligação ou a camada do gradiente de fases cresce de forma extremamente rápida, mesmo em testes em escala de laboratório (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Bélgica, 23 até 25 de outubro de 2006, vol. 1,219). Isto leva, durante uma produção, a um reator maior, que é projetado para revestimento em grande escala de placas de corte, a fim de que a camada de ligação ou a camada dos gradientes de fases, no processo de revestimento previsto, seja extremamente espessa, já que uma temperatura para formação da última camada de revestimento de AlTiN cúbica prevista deve ser abaixada, o que, respectivamente, exige tempo. Durante essa redução de uma temperatura de processo, uma espessura da camada de ligação ou da camada de gradientes de fases cresce rapidamente, porque em um reator em grande escala não é possível um resfriamento rápido. Seria imaginável, o que todavia não é econômico, interromper o processo de revestimento, por um maior espaço de tempo, para resfriamento.

[009] Da WO 2013/134796 A1 são conhecidos um corpo revesti do e um processo para o revestimento de um corpo, sendo que uma camada de revestimento especial de AIXTI-XN é formada em âmbitos individuais com uma estrutura lamelar. Essa estrutura tipo lamelar compõe-se de lamelas alternadas que apresentam TÍI-XAIXN (preponderantemente Ti como metal) e, assim alternadamente, AIXTI-XN (preponderantemente AI como metal). TÍI-XAIXN se apresenta como fase cúbica, ao passo que o AIXTÍI-XN apresenta uma estrutura hexagonal. Apesar de AIN hexagonal ou AIXTÍI-XN não serem desejados, segundo os modos de execução acima, nesta estrutura especial o AIN hexagonal ou AIXTÍI-XN na formação alternada com TiN cúbico ou TÍI-XAIXN se mostraram vantajosos, o que se deve à formação das lamelas no âmbito nanométrico.

[0010] Apesar de uma camada de revestimento AIXTI-XN de acordo com a WO 2013/134796 A1 já apresentar excelentes propriedades, seria desejável, no que se refere à dureza, poder colocar à disposição camadas de revestimento ainda melhores. Aqui a tarefa da invenção é estipulada e é estipulada, com o objetivo de fornecer um processo com a técnica mencionada no início, com o qual podem ser preparados revestimentos com uma camada de revestimento correspondente.

[0011] Um outro objetivo da invenção é o de fornecer um revesti mento do tipo mencionado no início, que apresenta uma camada de revestimento de AIXTÍI-XN com uma dureza elevada. O objetivo de acordo com o processo é alcançado quando, em um processo do tipo mencionado no início, através do ajuste de uma proporção molar de alumínio para titânio, são formadas as lamelas de diferente composição química respectivamente com estrutura cúbica, sendo que alumínio e titânio podem ser substituídos parcialmente por outros metais e nitrogênio parcialmente por oxigênio e/ou carbono, com manutenção do sistema de cristal.

[0012] Uma vantagem conseguida com o processo de acordo com a invenção pode ser vista, pelo fato de que ajustando uma proporção molar de alumínio para titânio com um fornecimento apropriado de pelo menos um precursor de alumínio e pelo menos um precursor de titânio, os sistemas de cristal nas lamelas podem ser objetivamente ajustados na direção de uma estrutura ou fase cúbica. Se, em comparação com o estado da técnica, o teor de titânio é mantido relativamente alto, formam-se lamelas que apresentam alternadamente TÍI-XAIXN cúbico e AIXTÍI-XN cúbico. Em uma das lamelas alternadas, uma composição indicada é aproximadamente TiN, na outra aproximadamente AIN. Se a formação de ambas as lamelas for cúbica, o consumo proporcionalmente maior de um precursor de titânio parece conduzir ao fato de que as lamelas cúbicas TÍI-XAIXN impõem às lamelas adjacentes AIXTÍI-XN a estrutura cúbica, apesar de que seria de se esperar propriamente uma fase hexagonal.

[0013] É vantajoso que uma estrutura respectivamente cúbica de lamelas alternadas produza uma dureza excelente de uma camada de revestimento correspondente. Além disso, mostrou-se também que, apesar de um teor de alumínio reduzido em comparação com o estado da técnica, é fornecida uma excelente resistência a oxidação. Por isso, seria de se esperar, com um baixo teor de alumínio, uma pior resistência à oxidação, que além do mais não pode ser verificada em sistemas lamelares com lamelas cúbicas de composições químicas diferentes. Aparentemente a sequência especificada de lamelas, devido ao alto teor de titânio, não leva apenas a durezas muito altas, mas produz também uma elevada resistência a oxidação.

[0014] Desde que o sistema de cristal seja mantido, alumínio e ti tânio podem ser parcialmente substituídos por outros metais. Interessa aqui particularmente o silício. Os teores dos metais substituintes, tais como silício, podem ser limitados, por exemplo, em 20%, de preferência 10%, particularmente 7,5%, para não perturbar excessivamente a formação original das lamelas. Por outro lado, com o emprego de metais substituintes, tais como cromo, em proporções reduzidas, existe a possibilidade de ajustar especificamente as propriedades das camadas de revestimento em relação às necessidades operacionais.

[0015] Igualmente é possível que nitrogênio seja substituído parci almente por oxigênio e/ou carbono, por sua vez com a condição de que o sistema de cristal seja mantido. Por exemplo, uma substituição em pequena escala de nitrogênio por oxigênio pode ser vantajosa para determinados empregos industriais sem desbaste. Por sua vez é necessário que o sistema de cristal cúbico ajustado nas lamelas seja mantido pela substituição parcial de nitrogênio por oxigênio e/ou carbono, resultando assim em limites superiores para uma possível substituição do nitrogênio.

[0016] Particularmente, para formação de lamelas com estrutura cúbica em regiões individuais de uma camada de revestimento, é oportuno que, na precipitação de pelo menos uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio, uma proporção molar de Al/Ti na fase gasosa seja limitada pelo menos temporariamente a no máximo 3,0, de preferência no máximo 2,0, particularmente no máximo 1,5. No caso de uma proporção molar de titânio mais elevada, é favorecida a formação de lamelas cúbicas de TI-XAIXN (com uma proporção de Ti mais elevada do que Al), que crescem alternadamente com lamelas AIXTI-XN (com uma proporção de Al mais eleva- da do que Ti), sendo que o primeiro tipo de lamelas é cubicamente formado e o segundo tipo de lamelas transforma essa estrutura cúbica ou o sistema de cristal.

[0017] As lamelas podem ser variadas também na espessura por ajuste de uma proporção molar de alumínio para titânio. É preferido que as lamelas sejam depositadas com uma periodicidade de lamelas de menos do que 20 nm, de preferência 3 nm até 17 nm, particularmente 5 nm até 15 nm. Em particular na faixa de aproximadamente 8 nm até 13 nm resultam excelentes camadas de revestimento, com lamelas que são formadas pelo menos em regiões da camada de revestimento exclusivamente cúbicas.

[0018] É preferido que pelo menos uma camada de revestimento feita essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio seja depositada com uma composição média AIXTI-XN e a partir de uma fase gasosa contendo tricloreto de alumínio, tetracloreto de titânio e amônia. Compreende-se que podem ser empregados gases carreadores adicionais, tais como nitrogênio e/ou hidrogênio. Apesar de a princípio poder-se trabalhar respectivamente um precursor para alumínio e um precursor para titânio, compreende-se que caso necessário também podem ser empregados vários precursores para os metais individualmente. Também é possível acrescentar outros precursores, em particular quando alumínio e/ou titânio devem ser substituídos em pequena quantidade por outros metais, para ajustar as propriedades das camadas de revestimento. Por exemplo, compostos de cromo e/ou compostos de silício podem ser misturados ao gás de reação para incorporar à camada de revestimento. Por exemplo até 5% de cromo e/ou 5% de silício são previstos para substituição de alumínio e/ou titânio.

[0019] Também é preferido que pelo menos uma camada de re vestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio seja depositada com uma composição média de AIXTI-XN com 0,70 < X < 0,90, de preferência 0,75 < x < 0,85. Em comparação com o estado da técnica, de acordo com o qual o objetivo era preparar estruturas cúbicas de fórmula geral AIXTI-XN com proporções de alumínio as mais altas possível para maximizar uma resistência a oxidação, de acordo com a invenção pode ser previsto deliberadamente um teor relativamente menor de alumínio no estágio de revestimento, sem que uma resistência a oxidação seja desvantajosamente reduzida.

[0020] Pelo menos uma camada de revestimento feita essencial mente de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada em um processo CVD, sendo que pode ser ajustada uma pressão de 1 kPa a 8 kPa (10 mbar até 80 mbar), particularmente de 2 kPa a 5 kPa (20 mbar até 50 mbar). O ajuste da pressão é realizado pelo fornecimento apropriado dos gases de reação ou precursores, incluindo os gases carreadores.

[0021] Na deposição em um processo CVD, um perfil de tempera tura é selecionado de tal forma que é depositada pelo menos uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio a uma temperatura de cerca de 750 °C até 850 °C. Nesta janela de temperatura, a formação desejada das lamelas com estrutura cúbica pode ser ajustada facilmente por variação das proporções molares de alumínio e titânio no gás de reação.

[0022] Pelo menos uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio, é depositada, em regra, com uma espessura de 1 μm até 20 μm, particularmente 3 μm até 8 μm.

[0023] Se pelo menos uma camada de revestimento essencial mente de alumínio, titânio e nitrogênio for depositada sobre um substrato apropriado tal como safira, pode ocorrer uma deposição epitaxial.

[0024] Apesar de quaisquer objetos poderem ser revestidos segundo um processo de acordo com a invenção, esse é empregado de preferência no revestimento de um objeto de um metal rígido, em particular uma peça de corte intercambiável, tal como uma placa de corte giratória.

[0025] Em um processo de acordo com a invenção, uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio pode ser a única camada de revestimento aplicada sobre um objeto. Em particular em um revestimento de peças de corte intercambiáveis, tais como placas de corte ou facas é, entretanto, oportuno depositar um revestimento de múltiplas camadas. Aqui, como primeira camada de revestimento pode ser depositada uma camada de ligação de TiN, de preferência com uma espessura menor do que 1,0 μm.

[0026] Convenientemente, pode ser mostrado que pelo menos uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada sobre uma camada de revestimento de TiCN. A camada de revestimento de TiCN trata-se de preferência de uma camada de revestimento de temperatura média de TiCN-(MT-TiCN), como essa é conhecida do estado da técnica. Uma camada de revestimento de TiCN deste tipo apresenta uma estrutura em haste, que se estende verticalmente a partir da superfície do substrato. Em uma tal camada de revestimento, pode ser depositada uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio, com lamelas de diferentes composições químicas, mas respectivamente com estrutura cúbica, de forma excelente e com elevada força adesiva, o que para os propósitos de emprego é ótimo.

[0027] Um processo de acordo com a invenção pode ser conduzi do com particular eficiência, quando na deposição de uma primeira camada de revestimento e deposição subsequente de qualquer outra camada de revestimento é respectivamente mantida ou reduzida uma temperatura de deposição. Assim, um substrato ou objeto, sobre o qual é aplicado um revestimento, pode primeiramente ser levado a uma determinada temperatura alvo, na qual é iniciada a deposição do revestimento com diversas camadas de revestimento. Já que após a deposição da primeira camada de revestimento não é mais necessário nenhum aquecimento, a aplicação de um revestimento com diversas camadas de revestimento pode ocorrer relativamente rapidamente e de maneira econômica. Em particular, quando uma camada de ligação de TiN, abaixo de uma camada de revestimento de MT-TiCN, e finalmente uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio é fornecida com estrutura lamelar dentro dessa camada de revestimento, todas as camadas de revestimento podem ser depositadas na janela de temperatura de 750 °C até 900 °C. Visto que a janela de temperatura para a deposição de todas as camadas de revestimento é relativamente estreita, e com isso só é necessário esperar um curto espaço de tempo para o resfriamento para a produção da próxima camada de revestimento, ou se apropriado pode-se trabalhar também à mesma temperatura, resulta uma produção extremamente rápida de um revestimento com diversas camadas de revestimento.

[0028] Pelo menos uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada por meio de um processo CVD. Caso sejam previstas outras camadas de revestimento, então essas são oportunamente igualmente depositadas por meio de um processo CVD.

[0029] O outro objetivo da invenção é obtido por um revestimento do tipo anteriormente mencionado, sendo que as lamelas de diferente composição química são formadas respectivamente com uma estrutura cúbica, sendo que alumínio e titânio podem ser parcialmente substituídos por outros metais, e nitrogênio por oxigênio e/ou carbono, com manutenção da estrutura cúbica.

[0030] Um revestimento de acordo com a invenção distingue-se particularmente pelo fato de que esse, devido à formação com lamelas com diferente composição química, mas igual sistema de cristal, dentro das diferentes lamelas, que por sua vez são constituintes de uma camada de revestimento, produz excelentes propriedades. Particular mente na formação das lamelas com respectivamente estrutura cúbica resulta, para a camada de revestimento com as lamelas, uma elevada dureza com concomitante resistência a oxidação.

[0031] As lamelas são de preferência formadas com a periodicida de das lamelas de menos do que 20 nm, de preferência 3 nm até 17 nm, em particular 5 nm até 15 nm. Uma periodicidade das lamelas pode ser ajustada, aqui na preparação, por modificação do teor adicionado de um precursor de titânio para um teor constante de um precursor de alumínio. Em particular, a faixa de 5 nm até 15 nm para a periodicidade das lamelas, de preferência 8 nm até 13 nm, mostrou ser particularmente favorável para uma elevada dureza. Como periodicidade das lamelas entende-se uma espessura da sequência de duas lamelas de diferente composição química, como elas são visíveis em um microscópio de transmissão por elétrons.

[0032] Pelo menos uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio pode ser projetada com uma composição média de AIXTI-XN com 0,70 < x < 0,90, de preferência 0,75 < x < 0,85, para obter um ponto ótimo de alta rigidez com concomitante alta resistência a oxidação.

[0033] Pelo menos uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio pode apresentar uma espessura de 1 μm até 20 μm, em particular 3 μm até 8 μm.

[0034] Quando um substrato apropriado tal como safira é prepara do, é possível pelo menos um crescimento epitaxial em uma camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio.

[0035] Para determinação de um perfil de revestimento para diver sos empregos de corte, pode ser oportuno que o revestimento seja projetado com múltiplas camadas. Desde que a inserção de corte se trate de um metal rígido, mas também em outros casos, pode ser oportuna uma camada de ligação como primeira camada de revestimento. Para metais rígidos mostrou-se neste sentido favorável prever uma primeira camada de revestimento, de preferência de TiN, com uma espessura menor do que 1,0 μm. Sobre essa primeira camada de revestimento ou camada de ligação podem ser depositadas diversas outras camadas de revestimento. Para a camada de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio mostrou ser vantajoso, que esse seja depositado sobre uma camada de revestimento de TiCN, normalmente de MT-TiCN. Com isso é possível que a camada de revestimento de TiCN seja depositada imediatamente sobre a camada de revestimento de TiN. Mas também é possível que entre elas sejam depositadas várias outras camadas de revestimento. Também é possível que diversas camadas de revestimento essencialmente de alumínio, titânio e nitrogênio sejam depositadas em interação com outras camadas de revestimento e/ou esteja prevista uma camada de revestimento final do revestimento externo, por exemplo de TiN, ALO3 ou diamante.

[0036] Com relação às vantagens apresentadas, uma ferramenta de corte, tal como uma placa de corte, pode apresentar um revestimento de acordo com a invenção.

[0037] Outras características, vantagens e eficácias da invenção resultam dos exemplos de execução apresentados a seguir. Os desenhos, aos quais é feito referência, mostram:

[0038] Fig. 1 uma estrutura básica de um revestimento sobre um objeto;

[0039] Fig. 2 um registro com um microscópio eletrônico de trans missão (TEM);

[0040] Fig. 3 um diagrama de refração para registro de acordo com a Fig. 2;

[0041] Fig. 4 um difractograma por raio X;

[0042] Fig. 5 um diagrama para dureza e módulo de elasticidade;

[0043] Fig. 6 um registro TEM;

[0044] Fig. 7 uma representação de figuras de polo.

[0045] Na Fig. 1 é apresentado esquematicamente um objeto 1 de acordo com a invenção. O objeto 1 é normalmente formado por um metal rígido sinterizado, que é selecionado de carbetos e/ou carbonitri- tos de tungstênio, titânio, nióbio ou outros metais e um metal de ligação selecionado do grupo cobalto, níquel e/ou ferro. Um teor de metal de ligação é em regra de até 10 % em peso. Tipicamente, o objeto 1 consiste de até 10 % em peso de cobalto e/ou outros metais de ligação, o restante sendo carbeto de tungstênio e até 5% em peso de outros carbetos e/ou carbonitritos de outros metais.

[0046] Sobre o objeto 1 é depositada uma camada de revestimen to 3 de TiN que serve como camada de ligação. A camada de revestimento 3 apresenta em regra uma espessura menor do que 2 μm, de preferência de 0,4 até 1,2 μm. Sobre a camada de revestimento 3 é depositada, como camada intermediária, uma camada de revestimento 4 de TiCN. Esta camada de revestimento 4 se trata de uma camada de revestimento 4 de MT-TiCN. Uma camada de revestimento 4 deste tipo apresenta em regra, uma estrutura em colunas com cristais na forma de bastões, que são orientados essencialmente paralelos à normal da superfície do objeto 1. Sobre a camada de revestimento 4 é finalmente depositada uma outra camada de revestimento 5. A camada de revestimento 5 é formada essencialmente por alumínio, titânio e nitrogênio e é depositada por meio de um processo de CVD. Dependendo do procedimento do processo ou dos gases empregados na camada de revestimento 5 podem estar presentes também pequenas proporções de cloro e oxigênio. Também as demais camadas de revestimento 3, 4 podem ser depositadas mediante um processo CVD.

[0047] O objeto 1 pode se tratar, em particular, de uma inserção de corte tal como uma placa de corte giratória. Para o revestimento do mesmo ou para a criação de um revestimento 2, é depositado em uma primeira etapa a camada de ligação, a saber a camada de revestimento 3 de TiN, a uma temperatura de processo de 880 °C até 900 °C a partir de um gás contendo ou consistindo de nitrogênio, hidrogênio e tetracloreto de titânio. Em seguida a temperatura é reduzida e a uma temperatura, por exemplo, de 820 °C até 840 °C é precipitada uma camada de revestimento 4 formada por MT-TiCN com uma espessura de 2 μm até 5 μm. A deposição ocorre a partir de um gás consistindo de nitrogênio, hidrogênio, acetonitrila e tetracloreto de titânio. A temperatura do processo correspondente e o emprego de acetonitrila como fonte de carbono ou de hidrogênio garante uma formação da camada intermediária com crescimento em colunas ou em hastes de TiCN. A camada de revestimento de TiCN apresenta, no corte transversal, cristais que se estendem longitudinalmente, que de preferência correm paralelamente, pelo menos principalmente em um ângulo de ±30° em relação à normal da superfície do objeto 1. Em um revestimento de TiCN correspondente, resulta uma boa ligação da camada de revestimento 5 depositada subsequentemente com uma composição média AIXTÍI-XN. Neste contexto é apropriado que a camada de revestimento de TiCN apresente uma composição média TiCa.N^a com na faixa de 0,3 até 0,8, particularmente de 0,4 até 0,6.

[0048] Sobre a camada intermediária de TiCN, na qual titânio pode ser substituído por até 40% em mol por alumínio para aumentar uma dureza, é aplicada finalmente a camada de revestimento 5 com alumínio, titânio e nitrogênio, com o que a temperatura é abaixada para cerca de 800 °C até 830 °C. A camada de revestimento 5 é uma camada de revestimento externa, mas não precisa ser, é criada a partir de um gás contendo tricloreto de alumínio, nitrogênio, hidrogênio, tetracloreto de titânio e uma mistura fornecida separadamente de amônia e nitrogênio. Com isso, em uma segunda etapa para preparação da camada intermediária, e em uma terceira etapa para preparação da camada de revestimento 5, é reduzida, respectivamente, a temperatura de processo, o que é extremamente eficiente, e que permite uma rápida criação do revestimento 2 na inserção de corte. A camada de revestimento 5 é de preferência depositada a uma pressão de 2 kPa até 8 kPa (20 mbar até 80 mbar), particularmente 2,5 kPa até 5,5 kPa (25 mbar até 55 mbar), sendo que a pressão é regulada acima do fluxo de volume dos gases fornecidos.

[0049] Nas tabelas 1 e 2 que se seguem são indicados os parâme tros de processo e composições típicos. TABELA 1 - Parâmetro de processo revestimento de todas as camadas de revestimento AlTiN-CVD com lamelas cúbicas alternadas

TABELA 2 - Propriedades da camada de revestimento AITiN

[0050] Na Fig. 2 é representada uma fotografia TEM de uma cons trução de revestimento na qual é aplicado sobre um metal rígido uma camada de gradientes AITiN, que foi aplicada essencialmente conforme anteriormente descrito, sendo que todavia o teor do precursor de titânio é frequentemente elevado e cada um dos precursores de alumínio foi mantido constante. A camada de gradientes iniciou com AI90TÍI0N e terminou com AI7OTÍ3ON. Na região entre elas forma-se primeiramente em proporções ainda menores do precursor de titânio da estrutura conhecida da WO 2013/134796 A1 com lamelas alternadas de estrutura hexagonal e cúbica. Em teores mais elevados forma-se então uma estrutura, na qual estão presentes apenas mais fases cúbicas, o que está claro na Fig. 3. Assim, por variação de uma proporção dos precursores, a estrutura na região nanométrica pode ser objetivamente ajustada. A periodicidade das lamelas é de cerca de 9 nm.

[0051] Na Fig. 4 é visível um difratograma de raio X de uma cama da de revestimento 5, a partir do que resulta a avaliação de que é formada uma camada de revestimento 5 com estrutura cúbica e não são detectáveis fases hexagonais, o que confirma os resultados da Fig. 3 para a camada gradiente.

[0052] Uma camada de revestimento 5 apresenta surpreendente mente não apenas uma dureza elevada, mas também uma boa tenacidade. Como os resultados da medição apresentados de acordo com a Fig. 2 mostram, a camada de gradientes apresenta um máximo, na faixa da formação exclusivamente cúbica, tanto na dureza como também na tenacidade.

[0053] Na Fig. 6 é apresentado um registro TEM de uma camada de revestimento 5, que foi preparada conforme anteriormente descrito. Neste registro as lamelas formadas são visíveis, e apresentam uma periodicidade das lamelas de poucos nanômeros. Lamelas com uma composição de AIXTI-XN com um maior teor de AI do que Ti e a estrutura cúbica se intercambiam com as lamelas TI-X AIXN com o teor de Ti mais elevado do que o teor de Al e estrutura cúbica igualmente alternada. Acredita-se que essa nanoestrutura em particular causa as excelentes propriedades da camada de revestimento 5, em particular a elevada dureza e tenacidade. A camada de revestimento 5 não apenas é particularmente estável à oxidação e formada com uma dureza assim como tenacidade maiores, mas também é muito resistente a temperaturas. Cargas térmicas duradouras de 950 °C até 1050 °C durante uma hora mostraram que, em substratos de metal duro, ao con trário, surgem fissuras a partir de 1000 °C, enquanto que uma camada de revestimento 5 resiste à carga térmica com exceção da concomitante ruptura com peças metálicas duras.

[0054] No caso de uma camada de revestimento 5 ser depositada sobre um substrato apropriado como safira, pode ocorrer também um crescimento epitaxial, o que pode ser deduzido a partir das figuras de polo da Fig. 7, que dizem respeito a uma camada de revestimento 5 depositada imediatamente sobre safira

[0055] Embora uma camada de revestimento 5, se apropriada jun tamente com outras camadas de revestimento 3, 4, de preferência tem emprego para inserções de corte como para placas giratórias de corte, evidentemente também quaisquer outras ferramentas podem ser revestidas desde que estejam sujeitas a altas temperaturas e cargas mecânicas no emprego, e assim precisam apresentar uma elevada resistência a oxidação.

Claims

1. Processo para o revestimento de um objeto (1), caracterizado pelo fato de que compreende aplicar um revestimento (2) com uma ou mais camadas de revestimento (3, 4, 5) ao objeto (1), em que pelo menos uma camada de revestimento (5) é formada de alumínio, titânio e nitrogênio, em que pelo menos uma camada de revestimento (5) compreende pelo menos em algumas regiões lamelas adjacentes entre si de composição química diferente, e é depositada com uma composição média AIXTÍI-XN com 0,70 < x < 0,90, e a uma pressão de 1,0 kPa até 8,0 kPa (10 mbar até 80 mbar) a partir de uma fase gasosa apresentando pelo menos um precursor de alumínio e pelo menos um precursor de titânio, em que a proporção molar de alumínio para titânio é ajustado para que as lamelas com composições químicas diferentes são formadas cada uma com uma estrutura cúbica, em que lamelas com uma composição de AIxT(1-x)N com um maior teor de AI do que Ti e uma estrutura cúbica se alternam consecutivamente com as lamelas com uma composição T(1-x) AIxN com o teor de Ti mais elevado do que o teor de Al e ainda uma estrutura cúbica e em que, alumínio e titânio podem ser parcialmente substituídos por outros metais e nitrogênio parcialmente por oxigênio ou carbono, com manutenção da estrutura cúbica.

2. Processo, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que, na deposição de pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio, uma proporção molar de Al/Ti na fase gasosa é limitada pelo menos em parte do tempo a no máximo 3,0, de preferência no máximo 2,0, em particular no máximo 1,5.

3. Processo, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que as lamelas são depositadas com uma periodicidade de lamelas menor do que 20 nm, de preferência 3 nm até 17 nm, em particular 5 nm até 15 nm.

4. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada a partir de uma fase gasosa contendo tricloreto de alumínio, tetracloreto de titânio e amônia.

5. Processo, de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada com uma composição média AlxTi(1-x)N com 0,75 < x < 0,85.

6. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada a uma pressão de 2,0 kPa até 5,0 kPa (20 mbar até 50 mbar).

7. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada a uma temperatura de 750 °C até 850 °C.

8. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada com uma espessura de 1 μm até 20 μm, em particular 3 μm até 8 μm.

9. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada de forma epitaxial.

10. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado pelo fato de que um objeto (1) é revestido com um material duro, em particular uma inserção de corte como uma placa de corte giratória.

11. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizado pelo fato de que um revestimento de várias camadas (2) é depositado sobre o objeto (1), sendo que como primeira camada de revestimento (3) é depositada uma camada de ligação de TiN, de preferência com uma espessura menor do que 1,0 μm.

12. Processo, de acordo com qulaquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada sobre uma camada de revestimento (4) de TiCN.

13. Processo, de acordo com a reivindicação 11 ou 12, ca-racterizado pelo fato de que, durante a deposição de uma primeira camada de revestimento (3) e deposição subsequente de uma outra camada de revestimento (4, 5), a temperatura de deposição é reduzida ou se apropriado é mantida.

14. Processo, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 13, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio, de preferência todas as camadas de revestimento (3, 4, 5), são depositadas por meio de um processo de deposição de vapor químico (CVD).

15. Revestimento (2), que é aplicado sobre um objeto (1) por meio de um processo de deposição de vapor químico (CVD), como definido na reivindicação 14, caracterizado pelo fato de que o revestimento (2) compreende uma ou mais camadas de revestimento (3, 4, 5) e em que pelo menos uma camada de revestimento (5) é formada de alumínio, titânio e nitrogênio com uma composição média AIXTÍI-XN com 0,70 < x < 0,90, e pelo menos em algumas regiões apresenta lamelas adjacentes entre si com composição química diferente, em que as lamelas de composição química diferente são formadas respectivamente com uma estrutura cúbica, em que lamelas com uma composição de AlxT(1-x)N com um maior teor de AI do que Ti e uma estrutura cúbica se alternam consecutivamente com as lamelas com uma composição T(i-x) AlxN com o teor de Ti mais elevado do que o teor de Al e ainda uma estrutura cúbica, em que alumínio e titânio em parte podem ser parcialmente substituídos por outros metais e nitrogênio por oxigênio ou carbono, com manutenção da estrutura cúbica.

16. Revestimento (2), de acordo com a reivindicação 15, caracterizado pelo fato de que as lamelas são formadas com uma pe-riodicidade de lamelas menor do que 20 nm, de preferência 3 nm até 17 nm, em particular 5 nm até 15 nm.

17. Revestimento (2), de acordo com a reivindicação 15 ou 16, caracterizado pelo fato de que apresenta pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio com composição média AlxTi(1-x)N com 0,75 < x < 0,85.

18. Revestimento (2), de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 15 a 17, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio apresenta uma espessura de 1 μm até 20 μm, em particular 3 μm até 8 μm.

19. Revestimento (2), de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 15 a 18, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de revestimento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é formada epitaxialmente.

20. Revestimento (2), de acordo com qualquer uma das rei-vindicações 15 a 19, caracterizado pelo fato de que o revestimento (2) é formado com múltiplas camadas.

21. Revestimento (2), de acordo com a reivindicação 20, caracterizado pelo fato de que uma primeira camada de revestimento (3) está prevista como camada de ligação com o objeto (1), sendo que a primeira camada de revestimento (3) é formada de preferência de TiN com uma espessura menor do que 1,0 μm.

22. Revestimento (2), de acordo com a reivindicação 20 ou 21, caracterizado pelo fato de que pelo menos uma camada de reves-timento (5) de alumínio, titânio e nitrogênio é depositada sobre uma camada de revestimento (4) de TiCN.