CZ9901054A3

CZ9901054A3 - Otěruvzdorný povlak, způsob jeho výroby a zařízení k provádění tohoto způsobu

Info

Publication number: CZ9901054A3
Application number: CZ19991054A
Authority: CZ
Inventors: Pavel Rndr. Holubář; Mojmír Jílek
Original assignee: Shm, S. R. O.
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2000-11-15
Also published as: EP1173629B1; EP1173629A1; WO2000056946A1; AU3270500A; CZ293777B6; ATE246738T1; DE60004349D1

Description

Oblast techniky

Vynález se týká otěruvzdomého povlaku naneseného na substrát, obsahujícího prvky B a N. Také se týká způsobu vytváření otěruvzdomého i' : * i

povlaku na substrátu nanášením a zařízení pro přípravu otěruvzdořných vrstev metodou nízkonapěťového oblouku i s katodou umístěnou v povlakovací

I komoře, zejména pro provádění tohoto způsobu.

Dosavadní stav techniky

Jsou známy povlaky představující tvrdé otěruvzdorné vrstvy, nanesené na předmětu z jiného materiálu, například z kovu, zpravidla na řezném nástroji. Vyrobením takového předmětu a následným nanesením povlaku na jeho řezné části lze výrazně zvýšit užitné vlastnosti nástroje, zejména ij tím větší rozsah použití i pro aplikace, kde bez těchto povlaků není možné nástroj použít, vyšší řezné rychlosti a podobně. Jsou vyráběny známé povlaky jako například TiN, MoN, WN, TiC, A1₂O₃, Si₃N₄, B₄C, ZrN, HfN, A1N a jejich kombinace ve formě vícevrstvých povlaků, například TiN +A1₂O_3j nebo , ' t ve formě vícesložkových povlaků a jejich tuhých roztjokú, například TiAIN, . . i

TiCN. Z nich vytvořené vrstvy však mají omezenou tvrdost-a chemickou a tepelnou stabilitu, což komplikuje jejich použití u vysoce mmáhaňých nástrojů.

Jsou známy supertvrdé vrstvy na bázi Ti - B - N připravované metodami nanášení Physical Vapor Deposition (dále jen PVD). V případě, že je v zařízení určeném pro PVD technologii jako zdroj bóru použit plyn, například B₃N₃H₆, BC1₃, B₂H6 a podobně, jde již o kombinovanou technologii PVD/PACVD a dochází k vylučování bóru, nebo jeho sloučenin, na poýrcliu odpařované nebo odprašované PVD elektrody určené k odpařování nebo odprašovaní. Tím

0001

0 • · dochází jednak ke snížení rychlosti povlakování, jednak se mohou | i nedefinovatelně měnit parametry povlakování, dochází k tžk zvanému otrávení katody. '

Jsou známy technologie nanášení otěruvzdomých vrstev TiAlSiN, kde k odpařování materiálu Ti a Al se používají kovové elektrody připravené samostatně z titanu a z hliníku a jako zdroj Si se používá buď kovová Si ' í elektroda nebo plynná složka, například SÍH4. Jsou známy technologie, kdy jako zdroj materiálu se používá slitina TiAlSi. Tyto technologie nemohou být efektivně uplatněny v případě, že k odpařování materiálu se používá nízkonapěťový oblouk, neboť slitina TiAlSi, popřípadě čistý Si, nejsou vhodné k odpařování nízkonapěťovým obloukem, protože elochází k výraznému ; i zvýšení počtu a velikosti makročástic. V případě, že se použije jako zdroje plynného Si například S1H4, stává se proces nestabilní a (objevují se problémy s udržením stabilní stechiometrie povlaku., ;

Jsou také známy způsoby a zařízení pro nanášení ócliranných povlaků na . 1 · předměty již zmíněnou fyzikální metodou z plynné fáze - Physical Vapor Deposition (PVD), nebo chemickou metodou Chemical Vapor Deposition

I (dále jen CVD), anebo chemickou metodou z plynně plazmy Plasma Assisted Chemical Vapor Deposition (dále j

V případě metody PACVD je obecně používán postup, při němž vrstva

I , i roste při zapáleném doutnavém výboji, jehož jedna elektroda je’umístěna přímo > .! · !

na povlakovaných předmětech, tj. na povlakované vsádce. Doutnavý výboj : ; ' l přitom hoří přímo ve směsi plynů, které jsou zdrojeml mí Nevýhoda této metody spočívá ve špatné rovnoměniost

I povlakované vsádce.

Jedno z řešení PVD metody je popsáno a znázoměi spisu č. 276840. Podle něj je povlakovaný předmět umístěn ve vakuové povlakovací komoře. Odpařování povlakovacího materiálu, umístěného ve áze za přítomnosti en PACVD).

ateriálu pro povlak, i růstu povlaku na ho věs. patentovém • · « r' ► · e ) • · · ) .« β · · o

9 .99 středu komory, se dosahuje nízkonapěťovým elektrickým obloukem, přičemž i

odpařovaný materiál představuje jednu z elektrod - 'katodu. Povlakované předměty jsou umístěny v blízkosti stěn povlakovací komory a je na ně přivedeno záporné napětí. To způsobuje urychlování klacně nabitých iontů k povlakovaným předmětům. Změnou velikosti tohoto záporného napětí lze částečně regulovat teplotu předmětů během povlakováníj. Cdpařo váná elektroda přitom může být umístěna do magnetického pole, ktere urychlí katodovou skvrnu a sníží počet makročástic, které se vytvářejí při použití této technologie.

Nevýhody předchozího řešení spočívají předevšírh v tom, že není možné řídit pohyb katodové skvrny rovnoměrně po povrchu cel 5 katody. Proto toto řešení neumožňuje řízené nanášeni vícesložkových povlaků s definovaným poměrem obou složek.

Cílem vynálezu je vytvořit ochranný povlak sestávající z různých vrstev, způsob jeho vytváření a zařízení k provedení tohoto způsobu, které v co největší míře odstraňují nedostatky stavu techniky ía povlaků, sestávajících z různých vrstev, rozdílnými technologiemi v jednom procesu. ;

Podstata vynálezu

Podstata ochranného povlaku podle vynálezu spočívá v tom, že je tvořen nejméně dvěma vrstvami, z nichž první vrstva má vnitřní p tloušťku větší než 0,1 pm a je tvořena převážně prvky Tí a

I. ·- .

tvořena převážně prvky Ti, N, B, s obsahem B nejme

I .

nejméně 0,5 pm.

Pro zvýšení přilnavosti druhé vrstvy povlaků ha první vrstvě je podstatné, že mezi první vrstvou a druhou vrstvou je vytvořena přechodová vrstva, v níž se plynule mění koncentrace ve směru odj pivní vrstvy ke druhé vrstvě, a to koncentrace Ti se snižuje a koncentrace B, pop řípadě N se zvyšuje.

nutí Vyšší než lGPa, N, a druhá vrstva je ně 5% a tloušťkou oncentrace se mění loušťka přechodové

Z hlediska vlastností povlaku je významné, že k( nejméně ve 3 skocích nebo plynule, přičemž minimální vrstvy je 50nm.

Podstata způsobu vytváření otěruvzdomého Ípovlaku na substrátu nanášením spočívá v tom, že nanášení se Iprovádí naparováním nízkonapěťovým obloukem v reakční atmosféře fyzikáln í metodou z plynné fáze (PVD) a/nebo chemickou metodou z plynné fáze za přítomnosti plazmy (PACVD), přičemž ionizace plasmy pro nanášení metodoi PACVD se provádí nízkonapěťovým obloukem.

Λ

Z hlediska rovnoměrného vytváření povlaku na súbstrátu je přínosem, že alespoň část materiálu povlaku se nanáší na substrát í po odpaření z katody nízkonapěťového oblouku, přičemž kolem katody se vytváří řízené magnetické

I pole.

Z hlediska kvality povlaku je významné, že naparování se provádí odpařováním z katody, z níž alespoň jedna část je tvořena převážně slitinou AlSi s atomovým obsahem Si 3 až 30 %, přičemž druha část katody obsahuje alespoň některé z prvků přechodných kovů.

Podstata zařízení pro přípravu otěruvzdomych vrstev metodou nízkonapěťového oblouku s katodou umístěnou vpovlakovací komoře spočívá v tom, že osa katody je v podstatě svislá, přičemž ke katodě je přiřazen zdroj magnetického pole. ‘

Z hlediska možnosti řízení magnetického pole je významné, že zdrojem magnetického pole je alespoň jedna elektromagnetická cívka, s výhodou jsou ke každé katodě přiřazeny dvě elektromagnetické cívky, souosé, přičemž elektromagnetické cívky jsou spojeny s řídicím ústrojím.

Pro spolehlivé hoření nízkonapěťového oblouku jé piinosem, že ke každé elektromagnetické cívce je z její vnější strany přiřazena anoda které jsou s katodou ·· ·# nízkonapěťového oblouku, popřípadě představuje anodu nízkonapěťového oblouku plášť elektromagnetických cívek.

Hlavní výhodou povlaku podle vynálezu je zlepšení jeho fyzikálních vlastností.

Hlavní výhoda způsobu podle vynálezu spočívá ý tom, že umožňuje vytvářet tvrdé a supertvrdé povlaky kombinovanou Imetodu PVD/PACVD, přičemž otrávení elektrody určené k odpařování matená výrazně potlačeno, například v případě povlaků Ti-B-N, kdy jako zdroj bóru je použitá plynná složka například B3N3H6:

Další výhoda vynálezu spočívá, vtom, že vícesložkových povlaků s plynule měnitelným poměrem povlaku přímo během procesu, například 'vrstev TiAlN s poměrem Ti:Al.

umožňuje pnpravu jednotlivých složek plynulé měnitelným

Jedna z výhod vynálezu spočívá v tom, že umožňuje přípravu vrstvy s vysokým obsahem B a N s dobrou adhezí.

Vynález je výhodný i vtom, že umožňuje připrávu vrstev TiAlSiN metodou PVD pomocí technologie nízkonapěťového oblouku.

Jiná z výhod vynálezu spočívá v tom, že v případě, kdy složka vytvářená i 'i - ¹ technologií PACVD je vodivá, je možné na popsaném zařízení používat i výhradně postup PACVD, například ve směsi TÍCI4+N2+H2 pro vytvoření vrstvy TiN. Výhoda postupu PACVD na zařízení podle vynálezu spočívá v tom, že je oddělena oblast ionizace reakčních složek odloblasti nanášení vlastni vrstvy na substrát. Tím je možné eliminovat jednu zě základních problémů PACVD technologie tedy nerovnoměrnost růstu povlaku. K ionizaci nedochází v tomto případě pomocí doutnavého výboje, ale poínocí nízkonapěťového oblouku.

Stručný popis obrázků na výkresech

Příklady provedení jsou znázorněny na výkresech schematický řez povlakovací komorou se zařízením podle ; - i provedení části povlakovacího zařízení a obr. 3 zařízen: dvěma katodami.

kde značí obr. 1 vynálezu, obr. 2 jiné podle vynálezu se

Příklady provedení vynálezu

V povlakovací komoře i je v jejím středu nebo v její ose uspořádána odpařovaná elektroda z povlakovacího materiálu - katoda 2 nízkonapěťového oblouku, která je přibližně ve tvaru válce, který může být na obou svých koncích opatřen kuželovou částí. Osa katody 2 je zpravidla svislá.

Ke kuželovým částem katody 2 mohou být na obou jéjíc pólové nástavce 3. Střed odpařované elektrody - katody 2 část 5. Tato funkční část 5 může sestávat z několika paseim, z nichž každé má odlišné materiálové složení. Podle příkladů provedení jé první pásmo 6 z titanu a druhé pásmo 7 z hliníku. Do povlakovací komory i přívody 10 reakčních plynů.

h koncích připojeny tvoří vlastní funkční jsou také zaústěny

Ke katodě 2 je přiřazen zdroj řízeného magnetického pole, což je provedeno například tak, že k oběma stranám katody 2 je symetricky přiřazena dutá horní elektromagnetická cívka 11 a dutá spodní elektromagnetická cívka

12. Katoda 2 je tedy umístěna v magnetickém poli vytvářeném oběma cívkami

Π a 12. Vnitřní průměr pláště obou elektromagnetických cívek H a 12 !

přesahuje vnější průměr odpařované elektrody - katody 2. Tělesa elektromagnetických cívek 11 a 12 jsou upevněna na horní stěně 8 a na spodní stěně 9 povlakovací komory 1. Obě elektromagnetické cívky H a 12 jsou vpodstatě válcového tvaru a jejich vinutí končí na začátku válcové části odpařované elektrody - katody 2. Popsané uspořádání elektromagnetických cívek H a 12 je příkladné a výhodné. Je možné jejich jiné uspořádání »4 44»4 . 4 4 • e . · · i '9 4 a · například může být katoda 2 uložena' uvnitř elektromagnetické cívky jako i 1 jádro.

Plášť elektromagnetických cívek 11 a 12 j může tvořit anodu nízkonapěťového oblouku (obr. 2) a může být galvanicky komorou I, nebo může být galvanicky od povlakovací například izolací 33 (obr. 1).

U provedení podle obr. 1 a 3 je ke každé elektromagnetické cívce Π a 12 z její vnější strany přiřazena elektroda, podle příkladu spojen s povlakovací komory i oddělen, provedení anoda 13 í cívky 11 a 12 včetně vjedné ose. Obě nízkonapěťového oblouku. Anoda 13, elektromagnetické jejich pláště a katoda 2 jsou uspořádány vpodstatě elektromagnetické cívky li a 12 , anoda 13 i katoda 2 jso i chlazeny, do jejich pláště či do dutiny 14 (obr. 2) v odpařované elektrodě - katodě 2 je prostřednictvím přívodů 15a přivedena chladicí kapalina a je z nich odváděna pomocí výstupů 15b.

Povlakované předměty - substrát 16 jsou v povlakovací komoře I umístěny obvyklým způsobem v blízkosti boční stěny 17 povlakovací komory 1 (obr. 1 a 3). Povlakovací komora 1 je opatřena evakuačním výstupem 19 pro i

připojení neznázoměného vakuového zařízení a je také elektricky uzemněna uzemněním 30 (obr. 1). Evakuační vvstúp, 19 slouží také jako výstup inertních plynů. Ke katodě 2 je přiřazena zapalovací elektroda 20, podle příkladu provedení je umístěna u horní části katody 2. ’·'

Před uvedením zařízení do činnosti se musí komora I povlakovacího zařízení dostatečně evakuovat a zapustí se reakčním plynem, například dusíkem, nebo inertním plynem, například argonem.

Pro uvedení zařízení do činnosti se na substrát [l6., tj. na povlakované předměty, přiloží záporné povlakovací napětí zdroje 32 (obr. 1) a mezi katodu 2 a anodu 13 se přiloží zdroj 31 nízkonapěťového oblouku

Pomocí zapalovací elektrody 20 se obvyklým způsobem zapálí nízkonapěťový oblouk. Oblast 21 • 4 4-) ί 4 4 4 <» 4 »4·«· 44 44 · 4 4 4 4

4 4 · 4 4

44 444 4 4#

4 4 · # hoření (obr. 1 a 2) je tvořena prstencem' který obklopuje katodu 2 a rozprostírá

I, se mezi oběma anodami 13 (obr. 1) nebo mezi plášti 25 a 26 elektromagnetických cívek 11 a 12 (obř. 2). Zápornými předpětím na substrátu 16 jsou přitahovány kladně nabité částice odpařené zj katody 2 a ionizované obloukem. Na povrchu substrátu 16 setak vytváří povlak tvořený materiálem katody 2 a reakčním plynem. Lze shmóut, alespoň část materiálu povlaku se nanáší na substrát po odpaření z katody 2 nízkonapěťového oblouku, přičemž kolem katody 2 se vytváří řízené magnetické pole.

Proud oblouku se obvykle pohybuje v rozmezí 1100 až 300 A, napětí na oblouku 20 až 30V, proud kladně ionizovaných částic odpařené katody dopadajících na substrát 16 je obvykle 4 až 20 A.

Na obě elektromagnetické cívky lla 12 se rovněž připojí neznázoměný elektrický zdroj, takže elektromagnetické cívky 111 a 12 vytvoří řízené elektromagnetické pole, jak je znázorněno siločarami 24 na obr. 1 a 2. Změnou elektromagnetického pole, řízením proudu v elektromagnetických cívkách ϋ a 12, lze řídit pohyb katodové skvrny po povrchu funkční části 5 katody 2. K tomu účelu jsou elektromagnetické cívky 11 a 12 spojeny s neznázorněným řídicím ústrojím. '

Pro přípravu vrstvy TiAlSiN je jedna část katody 2 tvořena Ti a druhá část slitinou Al-Si s obsahem Si v rozmezí 3 až 30 at %. tvořena dusíkem obvykle za tlaku 0,1 až 0,3 Pá.

elektromagnetických cívkách H a 12 lze řídit pohyb katodové skvrny po obou pásmech 6 a 7 katody 2 a tím libovolně měnit stechiometrii nanášené vrstvy

I během procesu. Lze tedy shrnout, že; naparování sej provádí odpařováním z katody 2, z níž alespoň jedna část je tvořena přeýázně slitinou Al-Si s reakční atmosféra je Řížením proudu v atomovým obsahem Si 3 až 30 %. Tímto způsobem lze vytvářet vrstvy

TiAlSiN s různým poměrem Tř.AlSi, nebo napříklád multivrstvy tvořené ·· ·· » · · · » · · · ♦ · · · · · • · vrstvami s různým poměrem Ti:AlSi. Druhá část katody 2 obsahuje alespoň některé z prvků přechodných kovů, výhodný je Ti.

Zesílením magnetického pole zvýšením próudu protékajícího elektromagnetickými cívkami 11 a 12 dochází k intenzivnější ionizaci plynů v oblasti 21 hoření oblouku a současně se zvyšuje napětí na oblouku. Pokud je do této oblasti zapuštěn reakční plyn vhodný pro přípra vu vrstev, PACVD technologií, například T1GI4, CH4, B3N3H6, S1H4 a podobně pro přípravu vrstev TiN, C, BN, S13N4 a podobně, jsou jeho molekuly v (této oblasti intenzivně ionizovány a urychlovány na substrát 16, na který; je přiloženo záporné předpětí, a vrstva rostoucí na substrátu 16 může být J připravována částečně [

metodou PVD, tj. odpařováním materiálu z katody nízkónapěťového oblouku, a částečně metodou PACVD, a to díky ionizaci reakčních plynných složek příslušných PACVD technologii v oblasti hoření nízkonapěťového oblouku. Jedná se tedy o kombinovanou metodu PVD PACVD. Nanášení se tedy provádí naparováním nízkonapěťovým obloukem v reakční atmosféře fyzikální metodou z plynné fáze (PVD) a/nebo chemickou metodou z plynné fáze za přítomnosti plazmy (PACVD), přičemž ionizace plasmy pro nanášení metodou PACVD se provádí nízkonapěťovým obloukem.

Změnou intenzity magnetického pole lze plynuje měnit poměr podílů rostoucí vrstvy daných příspěvky technologie PVD a PACVD. Jedna z výhod tohoto systému spočívá v tom, že odpařovaná katoda 2 ínůže být poměrně malá a v důsledku toho intenzita odpařování póvlakováného; materiálu z jednotkové plochy katody 2 velká. Tím lze podstatně snížit otrávení! katody.

Popsaným způsobem lze připravovat například kompozitní vrstvy TiNS13N4, kde část TiN je vytvářena metodou PVD odpařováním Ti katody 2 v atmosféře dusíku a část Si₃N₄ je vytvářéna ionizací S1H4 v prostoru hoření nízkonapěťového oblouku - reakcí s dusíkem, který je součástí reakční atmosféry, se vytváří složka S13N4. Poměr TiN: S13N4 je! obvyklé 3:1 až 10:1 • · · · » ·' · «

I · · I • · · · · 1 • « • · . · ·

Podobně lze připravovat vrstvu složenou z prvků Ti, B a N, dále Ti-B-N, přičemž poměr Ti:B:N může, ale nemusí být stechiometrícký, a zdrojem bóru může být například B3N3H6. Použije-li Se jako reakční plyn u postupu PACVD například zmíněná sloučenina B3N3H6 nebo jiná sloúčenina obsahující bór, například B₂H6, BCI3, B10H14 a podobně, a jako materiálu pro katodu 2 titanu Ti, potom lze touto kombinovanou metódou PVD-PACVD v atmosféře dusíku připravit vrstvu Ti-B-N. Tvrdost HVpodle Vickerse ;akové vrstvy může přesahovat 50 GPa.

Uvedeným způsobem lze vytvořit nejméně dvouvrstvý povlak, kde na první vrstvě tvořené vrstvou s vnitřním pnutím větším než lGPa a tloušťkou větší než 0,1 pm, například z nitridu titanů TiN, je nanes tloušťce nejméně 0,5 pm. První vrstva s vnitřním pnutím sna vrstva Ti-B-N o je tvořena převážně prvky Ti a N, například TiN. První vrstva může být nanesena bezprostředně na substrátu a poměr Ti a N je s výhodou stechiometrícký, ale obojí není nezbytné.

Druhá vrstva Ti-B-N může, ale nemusí být poslední vrstvou povlaku. První vrstva je umístěna buď bezprostředně na substrátu 16, ale může být také umístěna na jedné vrstvě nebo několika vrstvách, nanesených na substrát známými postupy. Lze tedy shrnout, že povlak je tvořen nejméně dvěma !' *' ¹ vrstvami, z nichž první vrstva má vnitřní pnuti vyšší než lGPa a tloušťku větší než 0,1 pm a druhá vrstva je tvořena převážně prvky Ti, )·· nejméně 5% a tloušťkou nejméně 0,5pm.

i

Další varianta povlaku podle vynálezu spočívá v tóm, že mezi vrstvou s vnitřním pnutím, například TiN, a vrstvou Ti-B-N, jak vytvořena přechodová vrstva, v níž se postupně mění koncentrace jednotlivých prvků od vrstvy s vnitřním pnutím k vrstvě Ti-B-N. Koncentrace se může měnit i skokově, nejméně však ve třech skocích. Koncentrace Ti se přitom snižuje a koncentrace B, popřípadě i N, se zvyšuje, a to plynule nebo ve skocích, které

N, B, s obsahem B • · '0 ' · · 1 • 000* · 0 . · ί »0·0 · ϊ

9 9 4

9 000 99«

9 4 '9 9 »99 nepřesahují 10 atomových % Ti. Minimální tloušťka této přechodové vrstvy je 50 nm.

Příklad parametrů nanášení supeřtvrdé otěruvzdomé vrstvy Ti-B-N dle vynálezu:

Napětí na substrátu - 100 až 300 V

Proudová hustota na substrátu - přibližně 0,05 A/cm²

Proud procházej ící obloukem - 100 až 150 A

Napětí na oblouku - 26 až 30 V

Průtok B₃N₃H₆ - 20 sccm/min

Průtok N₂ - 35 sccm/min

Tlak - 0,2 až 0,6 Pa

Použitá katoda - titan ·

Proudová hustota oblouku na Ti katodě - 1 až 2 A/cm²

Poznámka: 1 sccm značí standardní centimetr krychlo množství plynu v 1 cm³ za normálního tlaku.

vý, který odpovídá

U všech uvedených příkladů provedení je možné nahradit Ti některým prvkem přechodných kovů, například molybdenem neboj wolframen.

Další provedení zařízení podle vynálezu (obr. 2) se od zařízení výše popsaného liší tím, že funkci výše uvedené anody 13 nízkonapěťového oblouku zastávají pláště 25 a 26 elektromagnetických cívek 11 a 12, to znamená, že kladné napětí zdroje 31 nízkonapěťového ojblc ukuje přivedeno na tyto pláště 25 a 26. Pro zvýšení stability hoření nízkonapěťového oblouku je uvnitř elektromagnetických cívek uspořádáno stínění 2(7, například ve formě válců. Toto stínění je výhodné, není však nezbytné a je možné provést zařízení podle vynálezu bez něj.

»· . ···· » φ φ φ φφ φφ • Φ ΦΦ » Φ Φ » φ φ Φ

ΦΦΦ ··· φ Φ φφ ΦΦ

Pro zvýšení kapacity povlakovací komory uspořádat dvě odpařované elektrody - katody 2a a 2b (obr. počet katod 2a a 2b. Úměrně tomu je pak příslušný počet cívek, zapalovacích elektrod a podobně. Rozdíl ve sró podle obr. 1 spočívá především v tom, že obě elektroma ί

11b horní katody 2a jsou prostřednictvím neznázoměnéh k horní stěně 8 povlakovací komory 1, zatímco obě elekt: 12a a 12b spodní katody 2b jsou prostřednictvím he: připevněny ke spodní stěně 9 povlakovací komory I. ÍS spojení mezi plášti elektromagnetických cívek 11a a pomocí propojení 28 a mezi plášti elektromagnetický^ spodní katody 2b pomocí dalšího propojení 29. Toto pn může být s výhodou vytvořeno několika trubkami, napři i

které mohou sloužit rovněž ke chlazení vnitřních cívek lze jimi přivést na tyto elektromagnetické cívky 11a, lib .1 je v ní možno 3), popřípadě i větší elektromagnetických vnání s provedením gnetické cívky 11a a o nosiče připevněny romagnetické cívky žnázoměného nosiče výhodou lze provést b horní katody 2a h cívek 12a a 12b opojení 28 nebo 29 ]dad třemi trubkami, a 12a a současně 12a a 12b proud.

Průmyslová využitelnost ^:

Povlaky podle vynálezu jsou určeny zejména přo vytvoření tvrdých a supertvrdých povrchových vrstev na: obráběcích nástrojích, například- na řezných nástrojích. Je také vhodné opatřit těmito povlaky nástroje pro operace frézování, soustruženi a vyvrtávání i nástroje pro dokončovací operace na kovových výrobcích, například pro honování, případněi i jiné nástroje, u nichž je nezbytná velká odolnost proti oděru a otěru.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Otěruvzdorný povlak nanesený na substrát, obsahující prvky B a N,

I ’ vyznačující se tím, že je tvořen nejméně dvěma ýrstvami, z nichž první vrstva má vnitřní pnutí vyšší než IGPa, tloušťku větší než 0,1 pm a je tvořena převážně prvky Ti a N, a druhá vrstva je tvořena převážně prvky Ti N, B, s obsahem B nejméně 5 % a tloušťkou nejméne 0.
2. Otěruvzdorný povlak podle nároku 1, vyznačující! se

5 pm.

tím, že mezi první vrstvou a druhou vrstvou je vytvořena přechodová vrstva, v níž se plynule mění koncentrace ve směru od první vrstvy ke druhé vrstvě, a to , vyznačující se tím, že koncentrace se koncentrace Ti se snižuje a koncentrace B, popřípadě N se zvyšuje.
3. Otěruvzdorný povlak podle nároku 2, vyznačující sé tím, že koncentrace se mění nejméně ve třech skocích.
4. Otěruvzdorný povlak podle nároku 2, mění plynule.
5. Otěruvzdorný povlak podle kteréhokoliv z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že minimální tloušťka přechodové vrstvy je 50 nm.
6. Způsob vytváření otěruvzdomého povlaku na súbstrátu nanášením, například k vytvoření otěruvzdomého povlaku píddle některého z předcházejících nároků, vyznačující se tím, že nanášení se provádí naparováním nízkonapěťovým obloukem v reakční atmosféře fyzikální metodou z plynné fáze (PVD) a/nebó chemickou metodou z plynné fáze za asmy pro nanasem přítomnosti plazmy (PACVD), přičemž ionizace i p metodou PACVD se provádí nízkonapěťovým obloukem • · · I • · · í • · · · · · • ' · k ···· · I.

• · • 4 • · 4 • · · · »·· ··
7. Způsob podle nároku 6, vyznačující se tím, že álespoň část materiálu povlaku se nanáší na substrát po odpaření z katody nízkonapěťového oblouku, přičemž kolem katody se vytváří řízené magnetické pole.
8. Způsob podle nároku 7, vyznačující se tím, že naparování se provádí ι Ί odpařováním z katody, z níž alespoň jedna část je tyořena převážně slitinou Al-Si s atomovým obsahem Si 3 až 30 %.
9. Způsob podle nároku 8, vyznačující se tím, že druhá část katody obsahuje alespoň některé z prvků přechodných kovů.
10. Zařízení pro přípravu otěruvzdomých vrstev metodou nízkonapěťového oblouku s katodou umístěnou v povlakovací komoře,) zejména pro provádění

1 , I . _t způsobu podle některého z bodů 6 až 9, vyznačující se tím, že osa katody (2

2a, 2b) je v podstatě svislá, přičemž ke katodě (2, 2a.

1 ) magnetického pole.
11. Zařízení podle nároku 10, vyznačující se tím, že zdrojem magnetického pole je alespoň jedna elektromagnetická cívka (11,12,11a,
12. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím (2, 2a, 2b) jsou přiřazeny dvě elektromagnetické cívky (11, 12, 11a, 11b 12a, 12b), které jsou s katodou (2,2a, 2b) souosé.
13. Zařízení podle nároku 11 nebo 12, vyznačující se tím, že ke každé elektromagnetické cívce (11, 12, llá, 11b, 12a, 12b) je z její vnější strany přiřazena anoda (13) nízkonapěťového oblouku.
14. Zařízení podle nároku 10 nebo 11, vyznačující se tím, že plášť (25, 26) elektromagnetických cívek (11, 12, 11a, lib, 12a, 12b) představuje anodu nízkonapěťového oblouku. *
15. Zařízení podle nároku 10 až 13, vyznačující se tím, že elektromagnetické cívky (11,12,11a, 11b, 12a, 12b)jsóu spojeny s řídičím ústrojím.