CN104884200A - 表面被覆部件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有更高稳定性和更长使用寿命的表面被覆部件。该表面被覆部件包括基体以及在其表面上形成的硬质覆膜。该硬质覆膜由至少一层形成，并且所述层中至少一层包含由CVD法形成的多层结构，在该多层结构中，第一单元层和第二单元层交替层叠。第一单元层包含第一化合物，该第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O构成的组中的至少一种元素。第二单元层包含第二化合物，该第二化合物包含Al以及选自由B、C、N和O构成的组中的至少一种元素。

Description

表面被覆部件及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种包括基体部件和在其表面上形成的硬质覆膜的表面被覆部件，以及其制造方法。
背景技术
作为最近的技术趋势，出于减少地球环境的负荷和高效利用资源的目的，生产更薄更短的用于切削工具等的表面被覆部件成为主流。因此，提供具有更高强度和更高硬度的表面被覆部件用金属材料能够保证表面被覆部件的使用寿命并且维持其可靠性。另一方面，在金属加工现场，强烈地要求实现加工部件精确度的提高以及加工成本的降低，以与新兴国家竞争。另外，随着机械工具性能的提高，人们愈加期望用表面被覆部件进行更为高速的加工。在高速加工中，由于表面被覆部件的切削刃暴露于高温高压环境中，因此将来将会要求即使在严酷条件下也能够具有更长使用寿命的表面被覆部件。
例如，日本专利申请公开No.7-205362(专利文献1)公开了一种覆盖于表面被覆部件中的基体部件表面上的硬质覆膜。在该硬质覆膜中，其组成以0.4nm至50nm的周期在选自日本元素周期表第4、5、6族元素、Al和Si中的两种或多种元素的氮化物、碳化物、碳氮化物或者硼化物中连续地变化。上述硬质覆膜通过PVD(物理气相沉积)法形成。具体地，使用Ti固体、Al固体和N2气体，通过使由真空放电所产生的Ti离子和Al离子以及N2气体与加热至500℃的基体部件接触，从而在基体材料表面上连续地形成TiN层和AlN层。由于通过该方法形成的硬质覆膜在结构中具有大的应变(distortion)，因此具有该硬质覆膜的表面被覆部件可以具有优异的耐磨性和韧性。
此外，例如日本国家专利公布No.2008-545063(专利文献2)公开了一种具有Ti1-xAlxN覆膜的部件作为表面被覆部件。该Ti1-xAlxN覆膜具有由NaCl立方晶体结构构成的单层结构，该NaCl立方晶体结构的化学计量系数为0.75<x≤0.93并且晶格常数afcc为0.412nm至0.405nm。上述Ti1-xAlxN覆膜通过CVD(化学气相沉积)法形成。具体地，将由AlCl3、TiCl4、H2和氩气组成的第一气体混合物和作为氮源的由NH3和N2组成的第二气体引入到容纳基体部件的热壁式CVD反应器中，以进行热CVD法。与通过常规已知的PVD法制造的Ti1-xAlxN覆膜相比，通过该方法形成的上述覆膜中具有更高的Al含量。因此，具有该覆膜的表面被覆部件具有更高的抗氧化性和更高的硬度，并且可以在高温下表现出优异的耐磨性。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利申请公开No.7-205362
专利文献2：日本国家专利公布No.2008-545063
发明内容
技术问题
然而，关于专利文献1，存在这样的情况：通过PVD法形成的硬质覆膜包含杂质，例如Ti、Al及其合金等金属。这种杂质被称为液滴(droplet)，液滴抑制了硬质覆膜的形成并且会造成硬质覆膜在金属加工时的脱落。此外，由硬质覆膜脱落部分开始作为起点，很可能会发生硬质覆膜的崩裂、断裂等。因此，难以获得更长使用寿命的表面被覆部件，并且存在加工材料的加工质量和表面粗糙度劣化的情况。
另外，关于专利文献2，尽管Ti1-xAlxN覆膜的化学计量系数为0.75<x≤0.93，但是一般地，当该组成中的x大于0.7时会趋向于使晶体结构发生大的应变。众所周知，NaCl立方晶体结构的Ti1-xAlxN晶体会转变为六方晶纤锌矿结构以缓和这种应变。特别地，在高温下，这种转变趋向于加速。
在金属加工过程中，表面被覆部件与加工材料重复地接触和脱离，并且在加热和冷却的循环中，向表面被覆部件的切削刃的表面施加负荷。因此，金属加工过程中，表面被覆部件上始终施加有大的热冲击，发生热疲劳。这种热疲劳使上述转变加速。另外，随着重复切削的进行，已发生转变的硬质覆膜可能发生崩裂和断裂。因此，在专利文献2中公开的技术中，也存在着表面被覆部件在高速加工中在更长使用寿命方面的限制。
鉴于上述情况完成了本发明，本发明的目的是使表面被覆部件具有提高了的稳定性和更长的使用寿命，以及提供该表面被覆部件的制造方法。
解决问题的方案
本发明涉及一种表面被覆部件，其包括基体部件以及在其表面上形成的硬质覆膜。该硬质覆膜由一层或多层构成。所述层中的至少一层由CVD法形成，并且包括具有交替层叠的第一单元层和第二单元层的多层结构。第一单元层包含第一化合物，该第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。第二单元层包含第二化合物，该第二化合物含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。
在上述表面被覆部件中，优选的是，在第一单元层和第二单元层之间包括中间层。所述中间层的组成在其厚度方向上由所述第一化合物的组成向第二化合物的组成连续变化。
在上述表面被覆部件中，优选的是，第一化合物具有fcc型晶体结构，第二化合物具有hcp型晶体结构。
在上述表面被覆部件中，优选的是，第一化合物还包含Al。
此外，本发明涉及一种制造表面被覆部件的方法，该表面被覆部件包括基体部件、以及形成于其表面上且由一层或多层构成的硬质覆膜。该方法包括通过CVD法形成上述层中的至少一层的CVD步骤。该CVD步骤包括：将第一气体喷射至基体部件的表面的第一步骤，其中该第一气体包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素；以及将第二气体喷射至基体部件的表面的第二步骤，其中该第二气体含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。交替重复进行第一步骤和第二步骤。
在上述制造方法中，优选的是，第一气体含有选自由N2、NH3和N2H4构成的组中的一种或多种。
在上述制造方法中，优选的是，第二气体含有选自由N2、NH3和N2H4构成的组中的一种或多种。
在上述制造方法中，优选的是，第一气体还含有Al。
发明的有益效果
根据本发明的表面被覆部件，提高了诸如耐磨性、抗熔焊性以及抗热冲击性等多种特性，使得该表面被覆部件可具有更高的稳定性和更长的使用寿命。此外，根据本发明的用于制造表面被覆部件的方法，提高了诸如耐磨性、抗熔焊性和抗热冲击性等多种特性，因而可以制造具有更高的稳定性和更长的使用寿命的表面被覆部件。
附图说明
图1是示意性地示出了在本发明的CVD步骤中使用的CVD装置的剖面图。
图2是示意性地示出了在本发明的CVD步骤中使用的另一CVD装置的剖面图。
具体实施方式
下文中，将参照第一实施方案对本发明的表面被覆部件进行说明，并且将参照第二实施方案和第三实施方案对本发明的表面被覆部件的制造方法进行说明。
《第一实施方案》
<表面被覆部件>
本发明的表面被覆部件具有包括基体部件和在其表面上形成的硬质覆膜的构成。优选地，这样的硬质覆膜覆盖于基体部件的整个表面上。然而，即使当基体部件中的一部分未被该硬质覆膜覆盖，或者硬质覆膜的构成存在部分不同时，也不超出本发明的范围。
本发明的这种表面被覆部件的例子包括切削工具、耐磨工具、模具部件、汽车零部件等。其中，表面被覆部件适用作切削工具，例如钻头、端铣刀、钻头用切削刃替换型切削刀片、端铣刀用切削刃替换型切削刀片、铣削用切削刃替换型切削刀片、车削用切削刃替换型切削刀片、金工锯、齿轮切削刀具、铰刀或丝锥等。
<基体部件>
用于本发明的表面被覆部件中的基体部件可以为任何部件，只要其为常规已知的此类基体部件即可。例如，基体部件优选由硬质合金(如WC基硬质合金，或者含有WC和Co或者Ti、Ta、Nb等的碳氮化物的材料)、金属陶瓷(主要由TiC、TiN、TiCN等构成)、高速钢、陶瓷材料(碳化钛、碳化硅、氮化硅、氮化铝、氧化铝等)、立方晶体氮化硼烧结体、以及金刚石烧结体中的任何材料制成。
在这些各种类型的基体部件中，尤其优选的是选择WC基硬质合金或金属陶瓷(尤其是TiCN基金属陶瓷)。这是因为这些基体部件尤其在高温下能够在硬度和强度之间达到优异的平衡，并且具有作为用于上述应用的表面被覆部件的基体部件的优异特性。
应当注意的是，当表面被覆部件为切削刃替换型切削刀片等时，这种基体部件包括具有断屑器或不具有断屑器的基体部件，并且切削刃棱线部分的形状包括锐边(其中前刀面和后刀面相交的棱)、珩磨(horning)(使锐边具有R形状而获得的形状)、负刃带(negative land)(有斜面的形状)、以及珩磨与负刃带的组合。
<硬质覆膜>
本发明的硬质覆膜由一层或者多层构成，并且所述层中至少一层由CVD法形成，并且包括具有交替层叠的第一单元层和第二单元层的多层结构。本发明的硬质覆膜可以包括其它的层，只要该硬质覆膜包括至少一层具有上述多层结构的层即可。其他层可包括(例如)Al2O3层、TiB2层、TiBN层、AlN层(纤锌矿型)、TiN层、TiCN层、TiBNO层、TiCNO层、TiAlN层、TiAlCN层、TiAlON层、TiAlONC层等。
例如，可以通过包括TiN层、TiC层、TiCN层或者TiBN层作为直接位于基体部件之上的底层，从而提高基体部件与硬质覆膜之间的密着性。此外，可以通过包括Al2O3层从而提高硬质覆膜的抗氧化性。此外，通过包括由TiN层、TiC层、TiCN层、TiBN层等构成的最外层，可以提供关于表面被覆部件的切削刃是否使用过的辨识性。应该注意的是，在本发明中，当构成硬质覆膜的各层的组成以化学式“TiN”和“TiCN”等来表达时，该化学式并不特别地指定原子比例，并不表示各元素的原子比仅为“1”，而是包括全部常规已知的原子比。
本发明的硬质覆膜的厚度优选为3μm至30μm。当厚度小于3μm时，存在耐磨性不足的情况。当厚度超过30μm时，由于在断续加工过程中硬质覆膜和基体部件上施加有强的应力，因此存在硬质覆膜频繁地发生剥落或破裂的情况。应该注意的是，其它层(除了本发明的包括多层结构的层以外的层)通常可以形成为具有0.1μm至10μm的厚度。
<包括多层结构的层>
本发明的硬质覆膜由一层或者多层构成。所述层中至少一层由CVD法形成，并且包括具有交替层叠的第一单元层和第二单元层的多层结构。在包括多层结构的层(下文中也称为“多层结构包含层”)中，所述第一单元层包含第一化合物，该第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素，并且第二单元层包含第二化合物，该第二化合物含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。
具体而言，第一化合物可为TiC、TiN、TiCN、TiNO、TiCNO、TiB2、TiO2、TiBN、TiBNO、TiCBN等，第二化合物可为Al2O3、AlN、AlCN、AlCNO、AlNO等。含有Ti的第一化合物具有高硬度，含有Al的第二化合物具有优异的滑动特性。
在本发明中，通过用多层结构包含层覆盖基体部件从而提高耐磨性、抗熔焊性和抗热冲击性等各种特性的原因尚不清楚，但是推测原因如下。换言之，在多层结构包含层中，在第一单元层和第二单元层之间，构成各层的组成发生显著改变，因此在结构中累积了大的应变。此外，与专利文献2中所披露的具有均匀组成的Ti1-xAlxN覆膜相比，其可作为热稳定层存在，因此不易于发生因热冲击导致的形态改变(modification)。因此，在本发明的多层结构包含层中，抑制了因形态改变而造成的崩裂、断裂等的发生，并且足以维持第一化合物的高硬度以及第二化合物的高滑动特性。因此，改善了本发明的表面被覆部件的耐磨性、抗熔焊性、抗热冲击性等各种特性。
本发明的多层结构包含层的厚度优选大于等于0.5μm小于等于20μm，更优选大于等于2μm小于等于18μm。当其厚度小于0.5μm时，存在耐磨性不足的情况。当厚度超过20μm时，由于单元层之间的应变减轻，因此存在作为硬质层的优异特性丧失的情况。应当注意的是，即使当多层结构包含层部分地包括除多层结构之外的其他构成(例如，无定形相、或者具有fcc晶体结构的Ti1-xAlxN(0≤x≤1)等)时，其并不脱离本发明的范围，只要表现出了本发明的效果即可。
上述多层结构包含层中的多层结构中，其层叠周期的厚度优选大于等于20nm小于等于500nm，更优选大于等于100nm小于等于300nm。从制造技术的方面来说，难以将层叠周期设置为小于20nm。当层叠周期超过500nm时，第一单元层与第二单元层间的密着强度降低并造成剥落，从而使上述各种特性劣化。应当注意的是，随着第一单元层和第二单元层各自的厚度减小，上述密着强度升高。然而，从制造技术的方面来看，难以将各层的厚度设定为小于或等于0.01μm。
此处，层叠周期的厚度表示从一个第一单元层穿过与该第一单元层相邻的第二单元层(当第一单元层和第二单元层之间包括下文所述的中间层时，则包括与该第二单元层相邻的该中间层)而到达另一相邻的第一单元层的距离。应该注意的是，该距离为在各层的厚度方向上连接第一单元层和另一第一单元层各自的中点的距离。
应注意的是，对构成多层结构包含层的层数(总层数)没有特别限制，但是优选大于或等于10层小于或等于1000层。这是因为，当层数小于10层时，各层变得粗糙并且变大，从而存在多层结构包含层的硬度降低的情况，当层数超过1000层时，各层有变薄的趋势并且各层发生混合。
此外，本发明的多层结构包含层可包括位于第一单元层和第二单元层之间的中间层。从中间层的与第一单元层接触的一侧向着与第二单元层接触的一侧，该中间层的组成在其厚度方向上由第一化合物的组成向第二化合物的组成连续变化。
例如，在第一化合物为TiN并且第二化合物为AlN的情况中，介于它们之间的中间层可具有这样的构成：从与第一单元层接触的一侧向着与第二单元层接触的一侧，Ti的原子比例连续地减少且Al的原子比例连续地增加。此外，例如，在第一化合物为TiAlN并且第二化合物为AlN的情况中，中间层可具有这样的构成：从与第一单元层接触的一侧向着与第二单元层接触的一侧，至少Ti的原子比例连续地减少。
通过在多层结构包含层中引入中间层从而使上述各种特性得以改善的原因尚不清楚，但是据认为原因如下。换言之，通过使位于第一单元层和第二单元层之间的中间层的组成在第一单元层和第二单元层之间连续地改变，使得在多层结构包含层中累积了较大的应变。此外，由于设置了热稳定层，因此不易于发生因热冲击所致的形态改变。另外，中间层的存在提高了第一单元层和第二单元层之间的密着强度。因此，具有中间层的多层结构包含层能够更有效地维持第一化合物的高强度以及第二化合物的高滑动特性，从而能够进一步改善诸如耐磨性、抗熔焊性、抗热冲击性等各种特性。
对本发明的中间层的厚度没有特别的限制。例如，中间层的厚度可以基本上等于或者小于第一单元层和/或第二单元层的厚度。此外，中间层的厚度可以远大于第一单元层或者第二单元层各自的厚度。换言之，第一单元层和/或第二单元层的厚度可以远小于中间层的厚度。
此外，中间层可以视为第一单元层和/或第二单元层。例如，假设这样一种情况：其中第一化合物为TiN、第二化合物为AlN、中间层的组成为TixAlyN，并且在从与第一单元层接触的一侧向着与第二单元层接触的一侧，Ti的原子比例x从1连续降低至0，并且Al的原子比例y从0连续增加至1。在这种情况中，例如，在中间层中，可将Ti与Al的原子比x/y大于或等于1的区域视为第一单元层，并且将原子比x/y小于1的区域视为第二单元层。在这种情况中，第一单元层和第二单元层没有明显的界限。应该注意的是，当第一单元层和/或第二单元层的厚度远小于中间层的厚度时，第一单元层中包含第一化合物的区域成为层叠周期的厚度方向上的Ti浓度的最大点，并且第二单元层中包含第二化合物的区域成为层叠周期的厚度方向上的Al浓度的最大点。
此外，在本发明的多层结构包含层中，优选的是，第一化合物具有fcc晶体结构，第二化合物具有hcp晶体结构。对于诸如TiN等含Ti化合物，与具有hcp晶体结构的化合物相比，具有fcc晶体结构的化合物可具有更高的硬度。另外，对于诸如AlN等含Al化合物，尽管具有fcc晶体结构的该化合物以及具有hcp晶体结构的该化合物均表现出高滑动特性，但是在通过CVD法形成该化合物时，具有hcp晶体结构的该化合物更容易形成。因此，对于包含具有fcc晶体结构的第一化合物以及具有hcp晶体结构的第二化合物的多层结构包含层，其能够具有高硬度并且能够通过简单的方式以高产量进行制造。因此，能够向市场提供上述各种特性得到进一步改善的价格低廉的表面被覆部件。
另外，通常已知的是，当通过CVD法层叠具有不同组成的层，并且这些层的晶体结构不同时，层之间的密着性会降低。然而，通过深入研究，本发明人发现：在第一单元层和第二单元层之间存在中间层的情况中、或者在第一单元层与第二单元层不具有清晰边界的情况中，换言之，在一个层叠周期的厚度方向上组成由第一化合物向第二化合物连续改变的情况中，抑制了因层的晶体结构不同而造成的密着性降低。因此，在本发明的多层结构包含层中，在第一单元层和第二单元层之间存在中间层的情况中、或者在第一单元层与第二单元层不存在清晰边界的情况中，并且第一化合物具有fcc晶体结构且第二化合物具有hcp晶体结构时，可表现出上述效果而不会降低层的密着性。
另外，第一化合物还可含有Al。在这种情况中，第一化合物可为TiAlN、TiAlC、TiAlCN、TiAlCNO、TiAlNO等。这是因为通过使第一单元层中还含有Al从而提高了抗氧化性。
应当注意的是，可通过扫描电子显微镜(SEM)、波长色散X射线分析(EPMA；Electron Probe Micro Analysis)、X射线衍射法等，对本发明的多层结构包含层中的第一单元层、第二单元层和中间层等的组成、层叠周期、第一化合物和第二化合物的晶体结构等进行确认。
如上面所详细描述的那样，根据本发明的表面被覆部件，通过利用包括上述多层结构包含层的硬质覆膜进行包覆，改善了表面被覆部件的耐磨性、抗熔焊性、抗热冲击性等各种特性。因此，本发明可提供具有更高稳定性和更长使用寿命的表面被覆部件。
《第二实施方案》
<表面被覆部件的制造方法>
本发明的表面被覆部件的制造方法为制造这样的表面被覆部件的方法，该表面被覆部件包括基体部件、以及在其表面上形成的由一层或多层构成的硬质覆膜。该方法包括通过CVD法形成所述层中的至少一层的CVD步骤。该CVD步骤包括：将第一气体喷射至基体部件的表面的第一步骤，其中该第一气体包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素；以及将第二气体喷射至基体部件的表面的第二步骤，其中该第二气体含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。交替重复进行第一步骤和第二步骤。应该注意的是，本发明的表面被覆部件的制造方法可以包括其它步骤，只要进行了上述CVD步骤即可。其它步骤可以包括(例如)形成除所述多层结构包含层之外的其它层的步骤、清洁步骤等。在下文中，将详细地描述第二实施方案的各步骤。
<CVD步骤>
本发明的CVD步骤是通过CVD法形成构成本发明硬质覆膜的层中的至少一层的步骤。在该CVD步骤中，可以使用图1中示出的CVD装置。
在图1中，在CVD装置1中可设置多个用于保持基体部件2的基体部件布置治具(base member setting jig)3，这些基体部件布置治具3被容纳于由耐热合金钢制成的反应容器4中。此外，在反应容器4的周围布置有加热器5，可通过该加热器5来控制反应容器4中的温度。此外，在CVD装置1中布置有具有多个通孔的导入管6，由导入口7引入到导入管6中的气体经由通孔而被喷射至反应容器4。此外，该导入管6能够围绕其轴旋转(参见图中的旋转箭头)。在反应容器4中还布置有排气管8。通过排气管8的排气口9将喷射至反应容器4中的气体排出至外部。应到注意的是，反应容器4中的治具等通常由石墨构成。
在该步骤中，图1中示出的CVD装置1用于交替地重复下述第一步骤和第二步骤，从而形成上述多层结构包含层。
<第一步骤>
在该步骤中，通过利用上述CVD装置1，将第一气体喷射至基体部件的表面，其中该第一气体包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。
具体而言，在图1中，包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的第一气体由导入口7引入至导入管6。由导入口7引入的第一气体通过导入管6的多个通孔而被喷射至反应容器4。此时，由于导入管6围绕其轴进行旋转，因此第一气体被均匀地喷射至布置于导入管6外周的基体部件2的表面。
对于包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的第一气体，其可为含有Ti的金属系气体和含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体的混合气体。含有Ti的金属系气体可为钛氯化物气体，如TiCl4。此外，含有B的非金属系气体可为硼氯化物气体，如BCl3。含有C的非金属系气体可为烃类气体，如CH2CH2。含有N的非金属系气体可为含氮气体，如NH3、N2H4、N2等。含有O的非金属系气体可为H2O(蒸汽)。例如，当使用含有Ti、B和C的第一气体时，可以使用含有TiCl4作为金属系气体并且含有BCl3和CH2CH2作为非金属系气体的混合气体。应当注意的是，作为含有C的非金属系气体的烃类气体优选为由不饱和烃制成的烃类气体。
在该步骤中，反应容器4中的温度优选在700℃至900℃范围内，反应容器4中的压力优选在0.1kPa至10kPa范围内。此外，可通过导入口7将N2、H2、Ar等载气与第一气体一同引入。
<第二步骤>
在该步骤中，通过利用上述CVD装置1，将第二气体喷射至基体部件的表面，其中该第二气体包含Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。
具体而言，在图1中，将包含Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的第二气体由导入口7引入到导入管6中。将经由导入口7引入的第二气体通过导入管6的多个通孔而喷射至反应容器4。此时，由于导入管6围绕其轴进行旋转，因此第二气体被均匀地喷射至布置于作为中心的导入管6外周的基体部件2的表面。
对于包含Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的第二气体，可以使用含有Al的金属系气体并且含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体的混合气体。含有Al的金属系气体可为铝氯化物气体，如AlCl3。应当注意的是，由于含有B、C、N和O中任意一者的非金属系气体与上述第一步骤中的气体相同，因此不再重复对该气体的说明。由此，例如，在使用含有Al、B和C的第二气体的情况中，可使用含有AlCl3作为金属系气体并且含有BCl3和CH2CH2作为非金属系气体的混合气体。
在该步骤中，反应容器4中的温度优选在700℃至900℃范围内，反应容器4中的压力优选在0.1kPa至10kPa范围内。此外，可通过导入口7将N2、H2、Ar等载气与第二气体一同引入。
<第一步骤和第二步骤的重复进行>
在本发明的制造方法中，重复交替进行上述第一步骤和上述第二步骤。换言之，将第一气体和第二气体交替引入到导入管6中。因此，第一气体和第二气体交替地喷射至基体部件2的表面。
通过进行上面所详细说明的步骤，可在基体部件2的表面上形成多层结构包含层，其具有交替层叠的第一单元层(由第一气体得到)和第二单元层(由第二气体得到)。具体而言，可形成这样的多层结构包含层，其中包含第一化合物的第一单元层和包含第二化合物的第二单元层交替层叠，所述第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素，所述第二化合物含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。由此，通过利用该制造方法，可通过形成硬质覆膜从而制造各种特性(如耐磨性、抗熔焊性、抗热冲击性等)得以改善的表面被覆部件，其中该硬质覆膜包括至少一层所述多层结构包含层。因此，可制得具有更高稳定性和更长使用寿命的表面被覆部件。
应当注意的是，可通过金属系气体和非金属系气体的混合比例来控制第一单元层和第二单元层的组成。可通过成膜时间来控制第一单元层和第二单元层的厚度。可通过导入管6的转速来控制层叠周期和层数。此外，通过控制成膜温度，可控制第一化合物和第二化合物各自的晶体结构(fcc型晶体结构或者hcp型晶体结构)。另外，可通过控制金属系气体和非金属系气体的引入速度来控制中间层的组成和厚度。具体而言，在上述CVD步骤中，通过以相对较低的速度引入金属系气体和非金属系气体，可形成具有较大厚度的中间层；通过以相对较高的速度引入金属系气体和非金属系气体，可形成具有较小厚度的中间层。
<变型例>
在本发明的第一步骤中，第一气体还可含有Al。换言之，在重复交替进行上述第一步骤和第二步骤的同时，含有Al的金属系气体的引入量(摩尔/分钟)可保持恒定或改变，但是至少使金属系气体一直引入到反应容器4中。换言之，在CVD步骤中，使含有Al的金属系气体和含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体一直引入到反应容器4中，并且使含有Ti的金属系气体间断地引入到反应容器4中。
在这种情况中，在所形成的多层结构包含层中，第一单元层包含第一化合物并且第二单元层包含第二化合物，其中该第一化合物包含Ti、Al、以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素，第二化合物含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。
《第三实施方案》
<表面被覆部件的制造方法>
本发明的表面被覆部件的制造方法为制造这样的表面被覆部件的方法，该表面被覆部件包括基体部件、以及在其表面上形成的由一层或多层构成的硬质覆膜。该方法包括通过CVD法形成所述层中的至少一层的CVD步骤。该CVD步骤包括：将第一气体喷射至基体部件的表面的第一步骤，其中该第一气体包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素；以及将第二气体喷射至基体部件的表面的第二步骤，其中该第二气体含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。交替重复进行第一步骤和第二步骤。下面主要对本实施方案中不同于上述第二实施方案的部分进行说明。
<CVD步骤>
本发明的CVD步骤是通过CVD法形成构成本发明硬质覆膜的层中的至少一层的步骤。在该CVD步骤中，可以使用图2中示出的CVD装置。
在图2中，在CVD装置11中可设置多个用于保持基体部件12的基体部件布置治具13，并且这些基体部件布置治具13被容纳于由耐热合金钢制成的反应容器14中。此外，在反应容器14的周围布置有加热器15，可通过该加热器15来控制反应容器14中的温度。此外，在CVD装置11中布置有具有多个通孔的导入管16，该导入管16具有两个导入口17、18。分别通过导入口17、18而引入到导入管16中的气体在导入管16中不发生混合，并且各自通过不同的通孔而被喷射至反应容器14。此外，该导入管16能够围绕其轴旋转(参见图中的旋转箭头)。在反应容器14中还布置有排气管19，通过排气管19的排气口20将喷射至反应容器14中的气体排出至外部。应该注意的是，设置在反应容器14中的治具等通常由石墨构成。
在该步骤中，图2中示出的CVD装置11用于交替重复下述第一步骤和第二步骤，使得可形成多层结构包含层作为构成硬质覆膜的一层，其中该硬质覆膜覆盖本发明表面被覆部件的表面。
<第一步骤>
在该步骤中，通过使用上述CVD装置11，将包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的第一气体喷射至基体部件的表面。
具体而言，在图2中，通过导入口17将含有Ti的金属系气体引入到导入管16中。同时，通过导入口18将含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体引入到导入管16中。由导入口17引入的金属系气体以及由导入口18引入的非金属系气体分别通过多个不同的通孔18而被喷射至反应容器14中。此时，由于导入管16围绕其轴旋转，因此金属系气体和非金属系气体在被喷射至反应容器14中之后随即混合。随后，该混合气体作为第一气体被均匀喷射至布置于导入管16外周的基体部件12的表面。
作为含有Ti的金属系气体和含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体，可使用与第二实施方案中所提及的气体相同的气体。此外，在该步骤中，反应容器14中的温度优选在600℃至900℃范围内，反应容器14中的压力优选在0.1kPa至10kPa范围内。此外，可分别通过导入口17、18将N2、H2、Ar等载气与第一气体一同引入。
<第二步骤>
在该步骤中，通过利用上述CVD装置11，将含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的第二气体喷射至基体部件的表面。
具体而言，在图2中，通过导入口18将含有Al的第二气体引入到导入管16中。同时，通过导入口18将含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体引入到导入管16中。由导入口17引入的金属系气体以及由导入口18引入的非金属系气体通过多个不同的通孔而被喷射至反应容器14中。此时，由于导入管16围绕其轴旋转，因此金属系气体和非金属系气体在被喷射至反应容器14中之后随即混合。随后，该混合气体作为第二气体被均匀地喷射至布置于导入管16外周的基体部件12的表面。
作为含有Al的金属系气体和含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体，可使用与第二实施方案中所提及的气体相同的气体。此外，在该步骤中，反应容器14中的温度优选在600℃至900℃范围内，并且反应容器14中的压力优选在0.1kPa至10kPa范围内。此外，可分别通过导入口17、18将N2、H2、Ar等载气与第二气体一同引入。
<第一步骤和第二步骤的重复进行>
在本发明的制造方法中，重复交替进行上述第一步骤和上述第二步骤。换言之，通过导入口17交替地引入含有Ti的金属系气体和含有Al的金属系气体，并且通过导入口18连续地引入含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体。此时，在通过导入口17引入含有Ti的金属系气体的情况中，导入管16的旋转使第一气体分散于反应容器14中，并且在通过导入口17引入含有Al的金属系气体的情况中，导入管16的旋转使第二气体分散于反应容器14中。
通过进行上面所详细说明的步骤，可在基体部件2的表面上形成多层结构包含层，其具有交替层叠的第一单元层(由第一气体得到)和第二单元层(由第二气体得到)。具体而言，可形成这样的多层结构包含层，其中包含第一化合物的第一单元层和包含第二化合物的第二单元层交替层叠，所述第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素，所述第二化合物含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。由此，通过利用该制造方法，形成了硬质覆膜，从而可制造各种特性(如耐磨性、抗熔焊性、抗热冲击性等)得以改善的表面被覆部件，其中该硬质覆膜中包括至少一层所述多层结构包含层。因此，可制得具有更高稳定性和更长使用寿命的表面被覆部件。
应当注意的是，可通过金属系气体和非金属系气体的混合比例来控制第一单元层和第二单元层的组成。可通过成膜时间来控制第一单元层和第二单元层的厚度。可通过导入管6的转速来控制层叠周期和层数。此外，通过控制成膜温度，可控制第一化合物和第二化合物各自的晶体结构(fcc型晶体结构或者hcp型晶体结构)。另外，可通过控制金属系气体和非金属系气体的引入速度来控制中间层的组成和厚度。具体而言，在上述CVD步骤中，通过以相对较低的速度引入金属系气体和非金属系气体，可形成具有较大厚度的中间层；通过以相对较高的速度引入金属系气体和非金属系气体，可形成具有较小厚度的中间层。
此外，根据本实施方案的制造方法可适用于这样的情况：其中利用含有选自由N2、NH3和N2H4组成的组中的至少一种的第一气体和/或第二气体作为非金属系气体来形成多层结构包含层。其中，优选使用NH3和N2H4中的至少任意一者作为非金属系气体。其原因如下。
换言之，由于NH3和N2H4与诸如TiCl4和AlCl3之类的卤代化合物具有高反应性，因此存在这样的优点：通过使用NH3和N2H4作为非金属系气体，可在短时间内形成更为均质的氮化钛层和氮化铝层。然而，另一方面，不利之处在于：这种高反应性会造成与上述卤代化合物之间的不需要的反应。由于来自这种不需要的反应的反应产物会造成CVD装置的导入管和通孔的堵塞，因此在实际情况中这些气体在CVD法中难以处理。另一方面，根据本发明的制造方法，由于金属系气体和非金属系气体在被喷射至反应容器中之后迅速混合，因此当通过导入管和通孔时不会发生不需要的反应。因此，根据本发明的制造方法，通过使用NH3和N2H4中的至少任意一者，可在短时间内形成更为均质的多层结构包含层。
此外，根据本实施方案的制造方法，优选使用NH3和N2H4中的至少一者与N2混合后的气体作为非金属系气体。通过使NH3和N2H4中的至少一者与N2混合，可使得在比未混合的情况中低200℃至300℃的温度环境下形成多层结构包含层。
<变型例>
在本发明的第一步骤中，第一气体还可包含Al。换言之，在重复交替进行上述第一步骤和第二步骤的同时，即使含有Al的金属系气体的引入量(摩尔/分钟)保持恒定或发生改变，至少一直将其引入到反应容器4中。换言之，在CVD步骤中，含有Al的金属系气体和含有选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素的非金属系气体一直被引入到反应容器4中，并且含有Ti的金属系气体被间断地引入到反应容器4中。
实施例
在下文中，将更详细地描述本发明的实施例。但是，本发明不限于所述实施例。
<基体部件的制备>
制备下表1中所描述的基体部件A和基体部件B。具体地，将具有表1中描述的混合组成的材料粉末均匀混合并且加压成形为预定的形状，随后在1300℃至1500℃下烧结一至两小时，从而得到由硬质合金制成的、具有CNMG120408NUX和SEET13T3AGSN-G这两种形状的基体部件。换言之，每种基体部件设置有两种不同的形状。应当注意的是，表1中的"余量"表示WC占混合组成中的剩余量(质量％)。
上述两种形状均由住友电工硬质合金公司(Sumitomo ElectricHardmetal Division)制造。CNMG120408NUX为车削用切削刃替换型切削刀片的形状，SEET13T3AGSN-G是旋削(铣削)用切削刃替换型切削刀片的形状。
[表1]
<多层结构包含层的形成>
在上述获得的各部件的表面上形成多层结构包含层。具体地，使用图2中示出的CVD装置11，将基体部件设置在反应容器14中，进行CVD法以在基体部件上形成多层结构包含层。在下表2中描述了形成各多层结构包含层的条件。
参见表2，对于多层结构包含层的形成条件，有七个条件a至g。在形成条件a至g中，TiCl4被用作包含Ti的金属系气体，AlCl3被用作含有Al的金属系气体。这些金属系气体与载体H2和N2一同由导入口17引入到导入管16中。此外，通过利用NH3和N2作为含有N的非金属系气体，使该非金属系气体通过导入口18而引入到导入管16中。随后，通过导入管16的旋转使金属系气体和非金属系气体分别从不同的通孔喷出，从而在通过导入口17引入TiCl4时使具有混合的TiCl4、NH3和N2的第一气体喷射至基体部件的表面，并且在通过导入口17引入AlCl3时使具有混合的AlCl3、NH3和N2的第二气体喷射至基体部件的表面。
具体而言，例如，在形成条件a中，通过导入口17将0.1摩尔/分钟的AlCl3、2.9摩尔/分钟的H2和1.0摩尔/分钟的N2引入到反应容器14中，并且通过导入口17以10秒的间隔引入0.025摩尔/分钟的TiCl4。此外，通过导入口18将混合后的NH3和N2为0.09摩尔/分钟和0.9摩尔/分钟的非金属系气体引入到反应容器14中。应注意的是，表2中的“TiCl4流速(摩尔/分钟)”一栏中的“0→0.025”表示重复进行如下操作：以0.025摩尔/分钟的流速引入TiCl4达10秒，停止引入达10秒，并再次以0.025摩尔/分钟的流速引入TiCl4达10秒。然后，通过由导入口17和导入口18引入各气体，并以5rpm旋转导入管16，从而使含有混合的TiCl4、NH3和N2的第一气体以及具有混合的AlCl3、NH3和N2的第二气体交替地喷射至基体部件的表面。此时，反应容器14内保持在压力为1.3kPa且温度为800℃的条件下。通过进行该操作30分钟，形成了厚度为5.0μm的多层结构包含层。
在各形成条件中，通过成膜时间来控制多层结构包含层的厚度，并且通过导入管16的转速(rpm)以及非金属系气体的引入量(摩尔/分钟)来控制多层结构包含层中的TiN和AlN的层叠周期。
<多层结构包含层的确认>
利用SEM、EPMA和X射线衍射法来确认所形成的各多层结构包含层的构成。结果示于表3中。在表3中，形成条件a具有“fcc-TiN(50nm)/hcp-AlN(100nm)”。这表明，构成第一单元层的第一化合物为具有fcc晶体结构的TiN并且厚度为50nm，构成第二单元层的第二化合物为具有hcp晶体结构的AlN并且厚度为100nm，这些层交替层叠。此外，“层叠周期”表示TiN层的厚度方向上的中点穿过一个AlN层而与相邻TiN层的厚度方向上的中点之间的距离，换言之，为一个TiN层的厚度与一个AlN层的厚度之和。“厚度(μm)”表示多层结构包含层的厚度。
此外，表3示出了由形成条件x、y形成的层作为比较例。在形成条件x中，通过利用专利文献1中所披露的PVD法来形成硬质覆膜。在形成条件y中，通过使用参考文献2中公开的CVD法来形成硬质覆膜。在形成条件x中，形成了具有层叠结构的层，其中形成了厚度为4nm的具有fcc晶体结构的TiN层和厚度为4nm的具有fcc晶体结构的AlN层(AlN/TiN层)。在形成条件y中，形成了具有fcc晶体结构、并且主要组成为Ti0.1Al0.9N的单层(Ti0.1Al0.9N层)。
[表3]
<多层结构包含层的滑动特性>
对于通过各形成条件a至g形成的多层结构包含层、以及在形成条件x、y下所形成的层，通过在如下条件下进行销-盘(pin-on-disk)试验来测定摩擦力从而计算摩擦系数(摩擦力/负荷)。此外，对于该销-盘试验后各层的各表面，利用横穿试验后的滑槽(slidinggroove)的笔式表面粗糙度仪，对每个表面进行四次测量，以计算相对于滑动部分的熔焊量(welding quantity)(μm2)。应注意的是，该熔焊量(μm2)为凸出于被覆盖的最上表面之上的那部分的面积，换言之，熔焊量为滑槽截面中的上部凸出部分的面积。
<销-盘试验条件>
球体材料：SUS304
球体半径：2mm
负荷：1N
转速：3m/分钟
滑动距离：3m
环境：在大气压力环境下
摩擦系数和熔焊量的结果示于表3中。从表3中可清楚地看出，与通过形成条件x和y所形成的各常规层相比，通过形成条件a至g形成的本发明的多层结构包含层具有更小的摩擦系数以及更小的熔焊量，换言之，具有更高的抗熔焊性和更高的滑动特性。
<表面被覆部件的制造>
通过在上述表2中的条件以及下述表4中的条件下于基体部件上形成硬质覆膜，制造了下表5中示出的实施例1至15和比较例1至6的具有表面被覆部件的切削工具。表4中所述的各层是通过如下方式形成的：将表4中示出的各气体混合以使之具有表4中所示出的比例(体积％)，从而获得混合气体，通过导入口17引入该混合气体以使之具有表4中所示出的总气体体积(L/分钟)，并在表4中所示的环境下进行CVD步骤。应当注意的是，表4中的“余量”表示H2在原料气体(反应气体)中为剩余量。此外，“总气体体积”表示假定(0℃，1大气压)条件下的气体作为理想气体，单位时间内引入到反应容器4中的总体积流速。
例如，实施例13的切削工具采用了表1中所述的基体部件B作为基体部件。在表4的条件下，在基体部件B的表面上形成了厚度为1.0μm的TiN层(底层)作为底层。在表4的条件下，在TiN层(底层)上形成了厚度为3.0μm的TiCN层。在表2的形成条件f下，在TiCN层上形成了厚度为3.0μm的多层结构包含层。在表4的条件下，在多层结构包含层上形成了厚度为0.5μm的TiN层(最外层)。其显示出这样的构成：其中在基体部件上形成了总厚度为7.5μm的硬质覆膜。表5中的空栏(连字符)表示没有形成相应的层。
应该注意的是，底层和多层结构包含层可具有相同的组成而具有不同的厚度。例如，实施例1中的多层结构包含层为在形成条件e下形成的厚度为10μm的层，而实施例8中的多层结构包含层为在形成条件e下形成的厚度为15μm的层。这些层在厚度上的差异是通过调节层的形成时间来控制的，换言之，是通过调节第一气体和第二气体交替喷射至基体部件表面上的总时间来控制的。
[表5]
<切削试验>
利用上面获得的切削工具进行如下四种切削试验。
<切削试验1>
对于下表6中所描述的实施例和比较例的切削工具(其使用了形状为CNMG120408NUX的基体部件)，测量在如下切削条件下直到后刀面磨损量(Vb)变为0.20mm时的加工时间，并且观察切削刃的最终损伤形态。结果示于表6中。结果表明，加工时间越长，耐磨损性越优异。此外，结果表明，最终损伤形态越接近正常磨损时，抗熔焊性越优异。
<切削条件>
加工材料：SUS316圆棒外周切削
圆周速度：180m/分钟
进给速度：0.15mm/rev
切削量：1.0mm
切削液：有
[表6]
切削时间(min) 最终损伤形态
实施例1 25.0 正常磨损
实施例4 30.0 正常磨损
实施例6 45.0 正常磨损
实施例8 40.0 正常磨损
比较例1 10.0 崩裂
比较例2 10.0 崩裂
比较例4 15.0 正常磨损
从表6中可明显看出，与比较例的切削工具相比，根据本发明实施例的切削工具具有优异的耐磨性和抗熔焊性，并且具有更高的稳定性和更长的使用寿命。需要注意的是，在表6的最终损伤状态中，"正常磨损"表示损伤形态仅由磨损构成(具有光滑的磨损面)，而并未发生崩裂或者缺损，"崩裂"表示在切削刃上发生了微小的缺损。
<切削试验2>
对于在下表7中描述的实施例和比较例的切削工具(其使用了形状为CNMG120408NUX的基体部件)，测量在如下切削条件下后刀面磨损量(Vb)达到0.20mm时的加工时间，并且观察切削刃的最终损伤形态。结果示于表7中。结果表明，加工时间越长时，耐磨损性越优异。此外，结果表明，最终损伤形态越接近正常磨损时，抗熔焊性越优异。
<切削条件>
加工材料：FCD700圆棒外周切削
圆周速度：200m/分钟
进给速度：0.15mm/rev
切削量：1.0mm
切削液：有
[表7]
切削时间(min) 最终损伤形态
实施例2 18.0 正常磨损
实施例3 20.0 正常磨损
实施例6 30.0 正常磨损
实施例7 25.0 正常磨损
比较例2 9.0 断裂
比较例5 13.0 断裂
从表7中可明显看出，与比较例的切削工具相比，根据本发明实施例的切削工具具有优异的耐磨性和抗熔焊性，并且具有更高的稳定性和更长的使用寿命。需要注意的是，在表7的最终损伤状态中，"正常磨损"表示损伤形态仅由磨损构成(具有光滑的磨损面)，而并未发生崩裂或者缺损，"断裂"表示在切削刃上发生了大的缺损。
<切削试验3>
对于在下表8中描述的实施例和比较例的切削工具(其使用了形状为SEET13T3AGSN-G的基体部件)，测量在如下切削条件下发生断裂或者后刀面磨损量(Vb)达到0.20mm时的切削距离，并且观察切削刃的最终损伤形态。结果在表8中示出。结果表明，加工时间越长时，抗熔焊性优异。此外，结果表明，最终损伤形态越接近正常磨损时，抗热冲击性优异。
<切削条件>
加工材料：SUS304块体材料
圆周速度：200m/分钟
进给速度：0.3mm/s
切削量：2.0mm
切削液：无
刀具：WGC4160R(由住友电工硬质合金公司制造)
[表8]
切削距离(m) 最终损伤形态
实施例10 9.0 正常磨损
实施例12 9.9 正常磨损
实施例13 10.5 正常磨损
实施例14 10.2 正常磨损
比较例3 3.9 断裂
比较例6 4.5 崩裂
从表8中可清楚地看出，与比较例的切削工具相比，根据本发明实施例的切削工具具有优异的抗熔焊性和抗热冲击性，并且具有更高的稳定性和更长的使用寿命。需要注意的是，在表8的最终损伤状态中，"正常磨损"表示损伤形态仅由磨损构成(具有光滑的磨损面)，而并未发生崩裂或者缺损，"断裂"表示在切削刃上发生了大的缺损，并且“崩裂”表示在切削刃上发生了微小的缺损。
<切削试验4>
对于在下表9中描述的实施例和比较例的切削工具(其使用了形状为SEET13T3AGSN-G的基体部件)，测量在如下切削条件下发生断裂或者后刀面磨损量(Vb)达到0.20mm时的切削距离，并观察切削刃的最终损伤形态。结果在表9中示出。结果表明，切削距离越长时，则抗熔焊性优异。此外，结果表明，最终损伤形态越接近正常磨损时，抗热冲击性优异。
<切削条件>
加工材料：SCM435块体材料
圆周速度：300m/分钟
进给速度：0.3mm/s
切削量：2.0mm
切削液：有
刀具：WGC4160R(由住友电工硬质合金公司制造)
[表9]
切削距离(m) 最终损伤形态
实施例11 17.4 正常磨损
实施例12 16.5 正常磨损
实施例13 18.0 正常磨损
实施例15 19.5 正常磨损
比较例3 9.0 正常磨损
比较例6 12.0 正常磨损
从表9中可清楚地看出，与比较例的切削工具相比，根据本发明实施例的切削工具至少抗熔焊性优异，并且具有更高的稳定性和更长的使用寿命。需要注意的是，在表9的最终损伤状态中，"正常磨损"表示损伤形态仅由磨损构成(具有光滑的磨损面)，而并未发生崩裂或者缺损。
如上所述，对本发明的实施方案和实施例进行了说明。然而，从一开始就预计到可适当组合上述各实施方案和实施例。
应当理解的是，本文所公开的实施方案和实施例在所有方面都仅是示例性的而非限制性的。本发明的范围由随附的权利要求书而不是上文的描述来限定的，并且意图包括在与权利要求书等同的范围和含义内的任何修改。
附图标记列表
1、11CVD装置；2、12基体部件；3、13基体部件布置治具；4、14反应容器；5、15加热器；6、16导入管；7、17、18导入口；8、19排气管；9、20排气口。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种表面被覆部件，包括基体部件以及在其表面上形成的硬质覆膜，
所述硬质覆膜由一层或者多层构成，
所述层中的至少一层由CVD法形成，并且包括具有交替层叠的第一单元层和第二单元层的多层结构，
所述第一单元层包含第一化合物，该第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素，
所述第二单元层包含第二化合物，该第二化合物包含Al以及选自由B、C和N所构成的组中的一种或多种元素。
2.根据权利要求1所述的表面被覆部件，其中
所述第一单元层和所述第二单元层之间包括中间层，并且
所述中间层的组成在其厚度方向上由所述第一化合物的组成向所述第二化合物的组成连续变化。
3.根据权利要求1或2所述的表面被覆部件，其中所述第一化合物具有fcc型晶体结构，所述第二化合物具有hcp型晶体结构。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的表面被覆部件，其中所述第一化合物还包含Al。
5.一种制造表面被覆部件的方法，所述表面被覆部件包括基体部件、以及形成于其表面上并且由一层或多层构成的硬质覆膜，所述方法包括：
通过CVD法形成所述层中的至少一层的CVD步骤，
所述CVD步骤包括：
将第一气体喷射至所述基体部件的表面的第一步骤，其中该第一气体包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素；以及
将第二气体喷射至所述基体部件的表面的第二步骤，其中该第二气体含有Al以及选自由B、C和N所构成的组中的一种或多种元素，
交替重复进行所述第一步骤和所述第二步骤。
6.根据权利要求5所述的制造表面被覆部件的方法，其中所述第一气体包含选自由N2、NH3和N2H4构成的组中的至少一种。
7.根据权利要求5或6所述的制造表面被覆部件的方法，其中所述第二气体包含选自由N2、NH3和N2H4构成的组中的至少一种。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的制造表面被覆部件的方法，其中所述第一气体还包含Al。

Claims (8)

1.一种表面被覆部件，包括基体部件以及在其表面上形成的硬质覆膜，
所述硬质覆膜由一层或者多层构成，
所述层中的至少一层由CVD法形成，并且包括具有交替层叠的第一单元层和第二单元层的多层结构，
所述第一单元层包含第一化合物，该第一化合物包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素，
所述第二单元层包含第二化合物，该第二化合物包含Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素。
2.根据权利要求1所述的表面被覆部件，其中
所述第一单元层和所述第二单元层之间包括中间层，并且
所述中间层的组成在其厚度方向上由所述第一化合物的组成向所述第二化合物的组成连续变化。
3.根据权利要求1或2所述的表面被覆部件，其中所述第一化合物具有fcc型晶体结构，所述第二化合物具有hcp型晶体结构。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的表面被覆部件，其中所述第一化合物还包含Al。
5.一种制造表面被覆部件的方法，所述表面被覆部件包括基体部件、以及形成于其表面上并且由一层或多层构成的硬质覆膜，所述方法包括：
通过CVD法形成所述层中的至少一层的CVD步骤，
所述CVD步骤包括：
将第一气体喷射至所述基体部件的表面的第一步骤，其中该第一气体包含Ti以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素；以及
将第二气体喷射至所述基体部件的表面的第二步骤，其中该第二气体含有Al以及选自由B、C、N和O所构成的组中的一种或多种元素，
交替重复进行所述第一步骤和所述第二步骤。
6.根据权利要求5所述的制造表面被覆部件的方法，其中所述第一气体包含选自由N2、NH3和N2H4构成的组中的至少一种。
7.根据权利要求5或6所述的制造表面被覆部件的方法，其中所述第二气体包含选自由N2、NH3和N2H4构成的组中的至少一种。
8.根据权利要求5至7中任意一项所述的制造表面被覆部件的方法，其中所述第一气体还包含Al。
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