EP3245314A1 - Process for coating an article and coating produced thereby - Google Patents

Abstract

The invention relates to a process for coating an article (1), wherein a coating (2) having one or more coating layers (3, 4, 5) is applied to the article (1), wherein at least one coating layer (5) is formed essentially from aluminium, titanium and nitrogen, wherein the coating layer (5) has, at least in some regions, adjoining lamellae of different chemical composition and is deposited from a gas phase comprising at least one aluminium precursor and at least one titanium precursor. According to the invention, by setting a molar ratio of aluminium to titanium, the lamellae of different chemical composition are each formed with a cubic structure, it being possible for aluminium and titanium to be partly replaced by other metals and for nitrogen to be partly replaced by oxygen and/or carbon with retention of the cubic structure. The invention further relates to a correspondingly produced coating (2).

Description

Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes  Process for coating an article

und damit hergestellte Beschichtung  and coating made therewith

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes, wobei auf den Gegenstand eine Beschichtung mit einer oder mehreren Beschichtungslagen aufgebracht wird, wobei zumindest eine Beschichtungslage im Wesentlichen aus Aluminium, Titan und Stickstoff gebildet wird, wobei die Beschichtungslage zumindest bereichsweise aneinander angrenzende Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufweist und aus einer Gasphase mit zumindest einem Aluminium-Precursor und zumindest einem Titan-Precursor abgeschieden wird. The invention relates to a method for coating an article, wherein a coating with one or more coating layers is applied to the article, wherein at least one coating layer is formed essentially of aluminum, titanium and nitrogen, wherein the coating layer at least partially adjacent lamellae of different chemical composition and is deposited from a gas phase with at least one aluminum precursor and at least one titanium precursor.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Beschichtung, die auf einem Gegenstand durch Chemical Vapor Deposition (CVD) aufgebracht ist, wobei die Beschichtung eine oder mehrere Beschichtungslagen umfasst und wobei zumindest eine Beschichtungslage im Wesentlichen aus Aluminium, Titan und Stickstoff gebildet ist und zumindest in Bereichen aneinander angrenzende Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufweist. Furthermore, the invention relates to a coating which is applied to an article by chemical vapor deposition (CVD), wherein the coating comprises one or more coating layers and wherein at least one coating layer is formed essentially of aluminum, titanium and nitrogen and at least in areas together having adjacent lamellae of different chemical composition.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, dass Schneidwerkzeuge oder From the prior art it is known that cutting tools or

Schneideinsätze zur Erhöhung einer Standzeit im Schneideinsatz mit Beschichtungslagen beschichtet werden, die aus Titan, Aluminium und Stickstoff zusammengesetzt sind. Allgemein wird diesbezüglich oftmals von TiAIN-Beschichtungslagen gesprochen, wobei eine durchschnittliche chemische Zusammensetzung, unabhängig davon, ob eine oder mehrere Phasen in der Beschichtungslage vorliegen, mit ΤΗ__ΧΑΙ_ΧΝ angegeben wird. Für Beschichtungslagen, die mehr Aluminium als Titan enthalten, ist auch die Nomenklatur AITiN bzw. genauer ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ gebräuchlich. Cutting inserts are coated to increase tool life in the cutting insert with coating layers composed of titanium, aluminum and nitrogen. In general, TiAIN coating layers are often referred to in this regard, with an average chemical composition, irrespective of whether one or more phases are present in the coating layer, being given as ΤΗ_ _Χ ΑΙ _Χ Ν. For coating layers containing more aluminum than titanium, the nomenclature AITiN or more precisely ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν is also common.

Aus der WO 03/085152 A2 ist es bekannt, im System AITiN monophasige From WO 03/085152 A2 it is known in the system AITiN monophasic

Beschichtungslagen mit einer kubischen Struktur herzustellen, wobei bei einem relativen Anteil von Aluminiumnitrid (AIN) bis zu 67 Molprozent (Mol-%) eine kubische Struktur des AITiN erhalten wird. Bei höheren AIN-Gehalten von bis zu 75 Mol-% entsteht ein Gemisch aus kubischem AITiN und hexagonalem AIN und bei einem AIN-Gehalt von mehr als 75 Mol-% ausschließlich hexagonales AIN und kubisches Titannitrid (TiN). Gemäß der genannten Druckschrift werden die beschriebenen AITiN-Beschichtungslagen mittels Physical Vapor Deposition (PVD) abgeschieden. Mit einem PVD-Verfahren sind somit maximale relative Anteile von AIN praktisch auf 67 Mol-% beschränkt, da sonst ein Umkippen in Phasen möglich ist, die Aluminium nur in Form von hexagonalem AIN enthalten. Ein höherer relativer Anteil von kubischem AIN ist jedoch nach Fachmeinung erwünscht, um eine Verschleißbeständigkeit möglichst zu maximieren. To produce coating layers having a cubic structure, wherein a cubic structure of the AITiN is obtained at a relative proportion of aluminum nitride (AIN) up to 67 mole percent (mole%). At higher AIN contents of up to 75 mol%, a mixture of cubic AITiN and hexagonal AIN and at an AIN content of more than 75 mol% exclusively hexagonal AIN and cubic titanium nitride (TiN) is formed. According to the cited document, the AITiN coating layers described by means of Physical Vapor Deposition (PVD) deposited. With a PVD process, maximum relative proportions of AIN are practically limited to 67 mol%, since otherwise it would be possible to overturn in phases containing aluminum only in the form of hexagonal AlN. However, a higher relative amount of cubic AlN is desirable in the art to maximize wear resistance as much as possible.

Aus dem Stand der Technik ist es auch bekannt, anstelle von PVD-Verfahren Chemical Vapor Deposition (CVD) einzusetzen, wobei ein CVD-Verfahren bei relativ niedrigen Temperaturen im Temperaturfenster von 700 °C bis 900 °C durchzuführen ist, da kubische AITiN-Beschichtungslagen bei Temperaturen von z. B. > 1000 °C aufgrund der metastabilen Struktur derartiger Beschichtungslagen nicht herstellbar sind. It is also known from the prior art to use chemical vapor deposition (CVD) instead of PVD processes, wherein a CVD process is to be carried out at relatively low temperatures in the temperature window of 700 ° C. to 900 ° C., since cubic AITiN coating layers at temperatures of z. B.> 1000 ° C due to the metastable structure of such coating layers can not be produced.

Gegebenenfalls können die Temperaturen gemäß der US 6,238,739 B1 auch noch tiefer liegen, und zwar im Temperaturfenster von 550 °C bis 650 °C, wobei allerdings hohe Chlorgehalte in der Beschichtungslage in Kauf zu nehmen sind, was sich für einen Anwendungsfall als nachteilig erweist. Man hat daher versucht, CVD-Verfahren so zu optimieren, dass mit diesen AITiN-Beschichtungslagen mit einem hohen Anteil von Aluminium und kubischer Struktur der Beschichtungslage herstellbar sind (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgien, 23. bis 25. Oktober 2006, Vol. 1 , 219). If appropriate, the temperatures according to US Pat. No. 6,238,739 B1 can also be lower, specifically in the temperature window from 550.degree. C. to 650.degree. C., although high chlorine contents in the coating layer must be accepted, which proves to be disadvantageous for an application. Attempts have therefore been made to optimize CVD processes in such a way that these coating layers can be produced using these AITiN coating layers with a high proportion of aluminum and cubic structure (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgium, 23. to 25. October 2006, Vol. 1, 219).

Wenngleich diese Beschichtungslagen eine hohe Mikrohärte und damit grundsätzlich günstige Eigenschaften für eine hohe Verschleißbeständigkeit im Einsatz aufweisen, so hat es sich doch erwiesen, dass eine Haftfestigkeit derartiger Beschichtungslagen zu gering sein kann. Diesbezüglich wurde daher in der DE 10 2007 000 512 B3 Although these coating layers have a high microhardness and thus generally favorable properties for high wear resistance in use, it has been found that an adhesive strength of such coating layers can be too low. In this regard, therefore, in DE 10 2007 000 512 B3

vorgeschlagen, unterhalb einer kubischen AITiN-Beschichtungslage, die 3 μηι dick ist, eine 1 μηι dicke Beschichtungslage vorzusehen, die als Phasengradientenschicht ausgebildet ist und aus einem Phasengemisch aus hexagonalem AIN, TiN und kubischem AITiN besteht, wobei ein kubischer AITiN-Anteil mit nach außen hin bzw. zur proposed, below a cubic AITiN coating layer, which is 3 μηι thick, to provide a 1 μηι thick coating layer, which is formed as a phase gradient layer and consists of a phase mixture of hexagonal AIN, TiN and cubic AITiN, wherein a cubic AITiN content with outward towards or to

(ausschließlich) kubischen AITiN-Beschichtungslage einen steigenden Anteil aufweist. Entsprechend beschichtete Schneidplatten wurden zu einem Fräsen von Stahl eingesetzt, wobei allerdings gegenüber Beschichtungslagen, die mittels eines PVD-Verfahrens hergestellt wurden, lediglich geringe Verbesserungen einer Verschleißfestigkeit erzielt wurden. (Exclusively) cubic AITiN coating layer has an increasing proportion. Correspondingly coated inserts have been used to mill steel, but with little improvement in wear resistance over coating layers made by a PVD process.

Neben der nur geringen Verbesserung einer Verschleißfestigkeit besteht ein weiterer Nachteil einer Anbindungsschicht gemäß der DE 10 2007 000 512 B3 darin, dass die Anbindungs- bzw. Phasengradientenschicht äußerst schnell aufwächst, auch bei In addition to the only slight improvement in wear resistance, another disadvantage of a bonding layer according to DE 10 2007 000 512 B3 is that the Bonding or phase gradient layer grows extremely fast, even at

Versuchen im Labormaßstab (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgien, 23. bis 25. Oktober 2006, Vol. 1 , 219). Dies führt bei einer Herstellung in einem größeren Reaktor, der für ein großtechnisches Beschichten von Schneidplatten ausgelegt ist, dazu, dass die Anbindungs- bzw. Phasengradientenschicht im vorgesehenen Laboratory scale experiments (I. Endler et al., Proceedings Euro PM 2006, Ghent, Belgium, October 23-25, 2006, Vol. 1, 219). When produced in a larger reactor designed for large-scale coating of inserts, this results in the bonding or phase gradient layer being provided

Beschichtungsprozess äußerst dick wird, da eine Temperatur zur Ausbildung der letztlich vorgesehenen kubischen AITiN-Beschichtungslage abzusenken ist, was entsprechende Zeit erfordert. Während dieser Absenkung einer Prozesstemperatur wächst jedoch eine Dicke der Anbindungs- bzw. Phasengradientenschicht rasch an, weil in einem  Coating process is extremely thick, since a temperature for forming the ultimate intended cubic AITiN coating layer is lower, which requires appropriate time. During this lowering of a process temperature, however, a thickness of the bonding or phase gradient layer grows rapidly, because in one

großtechnischen Reaktor eine schnelle Abkühlung nicht möglich ist. Denkbar wäre es, den Beschichtungsprozess für längere Zeit bzw. das Abkühlen zu unterbrechen, was allerdings nicht wirtschaftlich ist. large-scale reactor rapid cooling is not possible. It would be conceivable to interrupt the coating process for a longer time or cooling, which is not economical.

Aus der WO 2013/134796 A1 sind ein beschichteter Körper und ein Verfahren zum Beschichten eines Körpers bekannt geworden, wobei eine spezielle Beschichtungslage aus ΑΙχΤΗ.χΝ in einzelnen Bereichen mit einer lamellenartigen Struktur ausgebildet ist. Diese lamellenartige Struktur setzt sich aus abwechselnden Lamellen aus ΪΗ.χΑΙχΝ (überwiegend Ti als Metall) und, damit alternierend, ΑΙχΤΗ.χΝ (überwiegend AI als Metall) zusammen. Das ΪΗ.χΑΙχΝ liegt als kubische Phase vor, wohingegen das ΑΙχΤΗ.χΝ eine hexagonale Struktur aufweist. Obwohl an sich hexagonales AIN bzw. ΑΙχΤΗ.χΝ From WO 2013/134796 A1 a coated body and a method for coating a body have become known, wherein a special coating layer of ΑΙχΤΗ.χΝ is formed in individual areas with a lamellar structure. This lamellar structure consists of alternating lamellae of ΪΗ.χΑΙχΝ (predominantly Ti as metal) and, alternately, ΑΙχΤΗ.χΝ (predominantly AI as metal) together. The ΪΗ.χΑΙχΝ exists as a cubic phase, whereas the ΑΙχΤΗ.χΝ has a hexagonal structure. Although hexagonal AIN or ΑΙχΤΗ.χΝ

entsprechend den vorstehenden Ausführungen nicht erwünscht ist, hat sich in dieser speziellen Struktur das hexagonale AIN bzw. ΑΙχΤΗ.χΝ in der alternierenden Ausbildung mit kubischem TiN bzw. ΪΗ.χΑΙχΝ als vorteilhaft erwiesen, was auf die Ausbildung der Lamellen im Nanometerbereich zurückgeführt wird. In accordance with the above explanations, the hexagonal AIN or ΑΙχΤΗ.χΝ in the alternating formation with cubic TiN or ΪΗ.χΑΙχΝ has proved to be advantageous in this special structure, which is attributed to the formation of the laminations in the nanometer range.

Obwohl eine ΑΙχΤΗ.χΝ-Beschichtungslage gemäß der WO 2013/134796 A1 bereits exzellente Eigenschaften aufweist, wäre es wünschenswert, in Bezug auf eine Härte noch bessere Beschichtungslagen zur Verfügung stellen zu können. Hier setzt die Aufgabe der Erfindung an und setzt sich zum Ziel, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem Beschichtungen mit einer entsprechender Beschichtungslage hergestellt werden können. Although a ΑΙχΤΗ.χΝ coating layer according to WO 2013/134796 A1 already has excellent properties, it would be desirable to be able to provide even better coating layers in terms of hardness. This is where the object of the invention is based and sets itself the goal of specifying a method of the type mentioned above, with which coatings can be produced with a corresponding coating layer.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Beschichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die eine ΑΙχΤΗ.χΝ-Beschichtungslage mit einer hohen Härte aufweist. Das verfahrensmäßige Ziel wird erreicht, wenn bei einem Verfahren der eingangs genannten Art durch Einstellung eines molaren Verhältnisses von Aluminium zu Titan die Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung jeweils mit kubischer Struktur ausgebildet werden, wobei unter Beibehaltung des Kristallsystems Aluminium und Titan teilweise durch andere Metalle und Stickstoff teilweise durch Sauerstoff und/oder Another object of the invention is to provide a coating of the type mentioned, which has a ΑΙχΤΗ.χΝ coating layer with a high hardness. The procedural goal is achieved if in a method of the type mentioned by setting a molar ratio of aluminum to titanium, the lamellae of different chemical composition are each formed with a cubic structure, while maintaining the crystal system, aluminum and titanium partly by other metals and nitrogen partially by oxygen and / or

Kohlenstoff ersetzt werden können. Carbon can be replaced.

Ein mit einem erfindungsgemäßen Verfahren erzielter Vorteil ist darin zu sehen, dass durch die Einstellung eines molaren Verhältnisses von Aluminium zu Titan über entsprechende Zufuhr zumindest eines Aluminium-Precursors und zumindest eines Titan- Precursors die Kristallsysteme in den Lamellen gezielt in Richtung einer kubischen Struktur bzw. Phase eingestellt werden können. Wird im Vergleich mit dem Stand der Technik der Titangehalt relativ hoch gehalten, bilden sich Lamellen, die abwechselnd kubisches ΤΗ__ΧΑΙ_ΧΝ und kubisches ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ aufweisen. In einer der abwechselnden Lamellen ist eine Zusammensetzung annähernd TiN, in der anderen annähernd AIN gegeben. Ist die Ausbildung der beiden Lamellen kubisch, scheint die anteilig höhere Zufuhr eines Titan-Precursors dazu zu führen, dass die kubischen T^A N-Lamellen den benachbarten A Ti^N-Lamellen die kubische Struktur aufzwingen, obwohl an sich eine hexagonale Phase zu erwarten wäre. An advantage achieved by a method according to the invention can be seen in the fact that by setting a molar ratio of aluminum to titanium via appropriate supply of at least one aluminum precursor and at least one titanium precursor, the crystal systems in the slats in the direction of a cubic structure or Phase can be adjusted. If the titanium content is kept relatively high in comparison with the prior art, lamellae are formed, which alternately have cubic ΤΗ_ _Χ ΑΙ _Χ Ν and cubic ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν. In one of the alternating lamellae one composition is approximately TiN, in the other approximately AIN. If the formation of the two lamellae is cubic, the proportionately higher supply of a titanium precursor tends to cause the cubic T ^ A N lamellae to impose the cubic structure on the adjacent A Ti lN lamellae, although in themselves a hexagonal phase increases would be expected.

Von Vorteil ist, dass eine jeweils kubische Struktur der abwechselnden Lamellen eine exzellente Härte einer entsprechenden Beschichtungslage ergibt. Darüber hinaus hat sich aber auch gezeigt, dass trotz eines im Vergleich mit dem Stand der Technik abgesenkten Aluminiumgehaltes eine exzellente Oxidationsbeständigkeit gegeben ist. An sich wäre bei einem abgesenkten Aluminiumgehalt eine schlechtere Oxidationsbeständigkeit zu erwarten, die allerdings bei Lamellensystemen mit kubischen Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung nicht beobachtet werden konnte. Offenbar führt die eingestellte Abfolge von Lamellen aufgrund des höheren Titangehaltes nicht nur zu höherer Härte, sondern ergibt auch eine hohe Oxidationsbeständigkeit. It is advantageous that a respective cubic structure of the alternating lamellae results in an excellent hardness of a corresponding coating layer. In addition, however, it has also been shown that, despite an aluminum content lowered in comparison with the prior art, excellent oxidation resistance is ensured. By itself, a lower oxidation resistance would be expected for a lowered aluminum content, which, however, could not be observed in lamellar systems with cubic lamellae of different chemical composition. Apparently the set sequence of lamellas not only leads to higher hardness due to the higher titanium content, but also results in a high oxidation resistance.

Solange das Kristallsystem erhalten bleibt, können Aluminium und Titan teilweise durch andere Metalle ersetzt sein. Hierfür kommt insbesondere Silicium infrage. Die Gehalte der ersetzenden Metalle wie Silicium können beispielsweise auf 20 %, vorzugsweise 10 %, insbesondere 7,5 %, limitiert sein, um die ursprüngliche Ausbildung der Lamellen nicht allzu sehr zu stören. Auf der anderen Seite ergibt sich durch den Einsatz substituierender Metalle wie Chrom in geringen Anteilen die Möglichkeit, die Eigenschaften der As long as the crystal system is preserved, aluminum and titanium may be partially replaced by other metals. Silicon is particularly suitable for this purpose. The contents of the replacing metals, such as silicon, may be limited to 20%, preferably 10%, in particular 7.5%, for example, in order to avoid the original formation of the lamellae too much to disturb. On the other hand, the use of substituting metals such as chromium in small proportions gives the possibility of the properties of the

Beschichtungslage gezielt in Bezug auf Einsatzerfordernisse abzustimmen. Ebenso ist es möglich, dass Stickstoff teilweise durch Sauerstoff und/oder Kohlenstoff ersetzt wird, wiederum unter der Voraussetzung, dass das Kristallsystem beibehalten wird. Beispielsweise kann ein geringfügiger Ersatz von Stickstoff durch Sauerstoff für bestimmte spanabhebende Anwendungen vorteilhaft sein. Wiederum ist es erforderlich, dass das in den Lamellen eingestellte kubische Kristallsystem durch den teilweisen Ersatz von Stickstoff durch Sauerstoff und/oder Kohlenstoff beibehalten wird, wodurch sich obere Schwellwerte für einen möglichen Ersatz des Stickstoffs ergeben. Coating layer targeted in relation to application requirements. Likewise, it is possible for nitrogen to be partially replaced by oxygen and / or carbon, again provided that the crystal system is maintained. For example, a slight replacement of nitrogen with oxygen may be beneficial for certain machining applications. Again, it is necessary that the cubic crystal system set in the slats be maintained by the partial replacement of nitrogen with oxygen and / or carbon, thereby providing upper thresholds for possible replacement of the nitrogen.

Insbesondere zur Ausbildung von Lamellen mit kubischer Struktur zumindest in einzelnen Bereichen einer Beschichtungslage ist es zweckmäßig, dass bei der Abscheidung der zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff ein molares Al/Ti-Verhältnis in der Gasphase zumindest zeitweilig auf maximal 3,0, vorzugsweise maximal 2,0, insbesondere maximal 1 ,5, begrenzt wird. Bei einem höheren molaren Anteil des Titans wird die Ausbildung kubischer ΤΗ.χΑΙχΝ-Lamellen (mit höherem Ti- als AI-Gehalt) begünstigt, die im Wechselspiel mit ΑΙχΤΗ.χΝ-Lamellen (mit höherem Al- als Ti-Gehalt) wachsen, wobei die erste Sorte von Lamellen kubisch ausgebildet ist und der zweiten Sorte von Lamellen diese kubische Struktur bzw. das Kristallsystem aufzwingt. In particular for the formation of lamellae with cubic structure at least in individual regions of a coating layer, it is expedient that, during the deposition of the at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen, a molar Al / Ti ratio in the gas phase at least temporarily to a maximum of 3, 0, preferably at most 2.0, in particular at most 1, 5, is limited. At a higher molar content of titanium, the formation of cubic ΤΗ.χΑΙχΝ-lamellae (with higher Ti content than Al content) is favored, which grow in interplay with ΑΙχΤΗ.χΝ-lamellae (with a higher Al content than Ti content) the first type of lamellae is cubic and the second type of lamellae imposes this cubic structure or the crystal system.

Die Lamellen können durch Einstellung eines molaren Verhältnisses von Aluminium zu Titan auch in der Dicke variiert werden. Bevorzugt ist es, dass die Lamellen mit einer Lamellenperiodizität von weniger als 20 nm, bevorzugt 3 nm bis 17 nm, insbesondere 5 nm bis 15 nm, abgeschieden werden. Insbesondere im Bereich von etwa 8 nm bis 13 nm ergeben sich exzellente Beschichtungslagen mit Lamellen, die zumindest in Bereichen der Beschichtungslage ausschließlich kubisch ausgebildet sind. The lamellae can also be varied in thickness by setting a molar ratio of aluminum to titanium. It is preferred that the lamellae are deposited with a lamellar periodicity of less than 20 nm, preferably 3 nm to 17 nm, in particular 5 nm to 15 nm. In particular in the range from about 8 nm to 13 nm, excellent coating layers with lamellae are produced, which are exclusively cubic at least in areas of the coating layer.

Bevorzugt ist es, dass die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ und aus einer Gasphase enthaltend Aluminiumtrichlorid, Titantetrachlorid und Ammoniak abgeschieden wird. Es versteht sich, dass zusätzlich Trägergase wie Stickstoff und/oder Wasserstoff zur Anwendung kommen können. Obwohl grundsätzlich mit jeweils einem Precursor für Aluminium und einem Precursor für Titan gearbeitet werden kann, versteht es sich, dass bei Bedarf auch mehrere Precursoren für die einzelnen Metalle zur It is preferred that the at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen with an average composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν and from a gas phase containing aluminum trichloride, titanium tetrachloride and ammonia is deposited. It is understood that in addition carrier gases such as nitrogen and / or Hydrogen can be used. Although in principle it is possible to work with one precursor each for aluminum and one precursor for titanium, it goes without saying that, if required, a plurality of precursors for the individual metals may also be used

Anwendung kommen können. Möglich ist es auch, weitere Precursoren beizumengen, insbesondere wenn Aluminium und/oder Titan geringfügig durch andere Metalle substituiert sein sollen, um die Eigenschaften der Beschichtungslage fein zu justieren. Beispielsweise können Chromverbindungen und/oder Siliciumverbindungen dem Application can come. It is also possible to add further precursors, especially if aluminum and / or titanium are to be slightly substituted by other metals in order to finely adjust the properties of the coating layer. For example, chromium compounds and / or silicon compounds can the

Reaktionsgas beigemengt werden, um Chrom bzw. Silicium in die Beschichtungslage einzubauen. Beispielsweise können bis zu 5 % Chrom und/oder 5 % Silicum zum Ersatz von Aluminium und/oder Titan vorgesehen sein. Reactive gas are added to incorporate chromium or silicon in the coating layer. For example, up to 5% chromium and / or 5% silicon may be provided to replace aluminum and / or titanium.

Bevorzugt ist es auch, dass die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ mit 0,70 < x < 0,90, vorzugsweise 0,75 < x < 0,85, abgeschieden wird. Im Vergleich mit dem Stand der Technik, gemäß welchem das Ziel in der Herstellung von kubischenIt is also preferred that the at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen having an average composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν with 0.70 <x <0.90, preferably 0.75 <x <0.85 deposited becomes. In comparison with the prior art, according to which the goal in the production of cubic

Strukturen der allgemeinen Formel ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ mit möglichst hohen Aluminiumgehalten war, um eine Oxidationsbeständigkeit zu maximieren, kann erfindungsgemäß bewusst ein etwas geringerer relativer Gehalt an Aluminium in der Beschichtungslage vorgesehen sein, ohne dass eine Oxidationsbeständigkeit nachteilig verringert wäre. Structures of the general formula ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν with aluminum contents as high as possible in order to maximize oxidation resistance, may according to the invention deliberately provided a slightly lower relative content of aluminum in the coating layer without an oxidation resistance would be disadvantageously reduced.

Die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff wird in einem CVD-Verfahren abgeschieden, wobei ein Druck von 10 mbar bis 80 mbar, insbesondere 20 mbar bis 50 mbar, eingestellt werden kann. Die Einstellung des Druckes erfolgt durch entsprechende Zuführung der Reaktionsgase bzw. Precursoren samt Trägergasen. The at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen is deposited in a CVD method, wherein a pressure of 10 mbar to 80 mbar, in particular 20 mbar to 50 mbar, can be set. The adjustment of the pressure takes place by appropriate supply of the reaction gases or precursors together with carrier gases.

Bei der Abscheidung in einem CVD-Verfahren wird eine Temperaturführung so gewählt, dass die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff bei einer Temperatur von etwa 750 °C bis 850 °C abgeschieden wird. In diesem Temperaturfenster lässt sich die gewünschte Ausbildung der Lamellen mit kubischer Struktur ohne Weiteres durch Variation der molaren Anteile von Aluminium und Titan im Reaktionsgas einstellen. Die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff wird in der Regel mit einer Dicke von 1 μηι bis 20 μηι, insbesondere 3 μηι bis 8 μηι, abgeschieden. Wird die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff auf einem geeigneten Substrat wie Saphir abgeschieden, kann eine epitaktische Abscheidung erfolgen. In deposition in a CVD process, a temperature control is selected so that the at least one coating layer of substantially aluminum, titanium and nitrogen is deposited at a temperature of about 750 ° C to 850 ° C. In this temperature window, the desired configuration of the lamellae with cubic structure can be readily adjusted by varying the molar proportions of aluminum and titanium in the reaction gas. The at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen is generally deposited with a thickness of 1 μm to 20 μm, in particular 3 μm to 8 μm. If the at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen is deposited on a suitable substrate such as sapphire, an epitaxial deposition can take place.

Wenngleich beliebige Gegenstände nach einem erfindungsgemäßen Verfahren beschichtet werden können, kommt dieses bevorzugt beim Beschichten eines Although any objects can be coated by a method according to the invention, this is preferably when coating a

Gegenstandes aus einem Hartmetall zur Anwendung, insbesondere einem An article of a hard metal for use, in particular a

Schneideinsatz wie einer Wendeschneidplatte. Cutting insert like an indexable insert.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Beschichtungslage aus im In a method according to the invention, a coating layer of im

Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff die einzige auf einem Gegenstand aufgebrachte Beschichtungslage sein. Insbesondere bei einer Beschichtung von Substantially aluminum, titanium and nitrogen may be the only coating layer applied to an article. Especially with a coating of

Schneideinsätzen wie Schneidplatten oder Messern ist es jedoch zweckmäßig, eine mehrlagige Beschichtung abzuscheiden. Dabei kann als erste Beschichtungslage eine Anbindungslage aus TiN, vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι, abgeschieden werden. However, cutting inserts such as inserts or knives, it is expedient to deposit a multilayer coating. In this case, as the first coating layer, a bonding layer of TiN, preferably with a thickness of less than 1, 0 μηι deposited.

Günstig kann es sich erweisen, dass die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff auf einer Beschichtungslage aus TiCN abgeschieden wird. Bei der Beschichtungslage aus TiCN handelt es sich bevorzugt um eine Mitteltemperatur-TiCN-(MT-TiCN-)Beschichtungslage, wie diese aus dem Stand der Technik bekannt ist. Eine derartige TiCN-Beschichtungslage weist eine stängelige Struktur auf, die sich senkrecht von der Oberfläche des Substrates weg erstreckt. Auf einer derartigen Beschichtungslage lässt sich eine Beschichtungslage aus im It may be favorable that the at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen is deposited on a coating layer of TiCN. The coating layer of TiCN is preferably a medium temperature TiCN (MT-TiCN) coating layer, as known in the art. Such a TiCN coating layer has a stalk-like structure extending perpendicularly from the surface of the substrate. On such a coating layer can be a coating layer in

Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung, aber jeweils kubischer Struktur exzellent und mit hoher Haftfestigkeit abscheiden, was für Anwendungszwecke optimal ist. Essentially aluminum, titanium and nitrogen with lamellae of different chemical composition, but each cubic structure excellent and with high adhesive strength, which is optimal for applications.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren lässt sich besonders effizient führen, wenn bei der Abscheidung einer ersten Beschichtungslage und nachfolgenden Abscheidung jeder weiteren Beschichtungslage eine Abscheidungstemperatur jeweils abgesenkt oder gehalten wird. Dadurch kann ein Substrat bzw. Gegenstand, auf dem eine Beschichtung erstellt wird, zunächst auf eine bestimmte Solltemperatur gebracht werden, wonach die Abscheidung der Beschichtung mit mehreren Beschichtungslagen begonnen wird. Da nach der Abscheidung der ersten Beschichtungslage kein Aufheizen mehr erforderlich ist, kann die Aufbringung einer Beschichtung mit mehreren Beschichtungslagen relativ rasch und damit in wirtschaftlicher Weise erfolgen. Insbesondere wenn eine Anbindungsschicht aus TiN, nachfolgend eine MT-TiCN-Beschichtungslage und schließlich eine A method according to the invention can be carried out particularly efficiently if, in the deposition of a first coating layer and subsequent deposition, each one further deposition layer is lowered or held a deposition temperature respectively. As a result, a substrate or object on which a coating is produced can first be brought to a specific desired temperature, after which the deposition of the coating with several coating layers is started. Since after the deposition of the first coating layer no more heating is required, the application of a coating with multiple coating layers can be done relatively quickly and thus in an economical manner. In particular, if a bonding layer of TiN, subsequently an MT-TiCN coating layer and finally a

Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit lamellarer Struktur innerhalb dieser Beschichtungslage vorgesehen ist, können alle Coating layer of substantially aluminum, titanium and nitrogen with a lamellar structure is provided within this coating layer, all

Beschichtungslagen im Temperaturfenster von 750 °C bis 900 °C abgeschieden werden. Da das Temperaturfenster für die Abscheidung aller Beschichtungslagen bereits relativ eng ist und somit nur kurze Zeit für die Abkühlung zur Erstellung der nächsten  Coating layers in the temperature window of 750 ° C to 900 ° C are deposited. Since the temperature window for the deposition of all coating layers is already relatively narrow and thus only a short time for the cooling to create the next

Beschichtungslage zugewartet werden muss oder gegebenenfalls auch bei der gleichen Temperatur gearbeitet werden kann, ergibt sich eine äußerst rasche Herstellung einer Beschichtung mit mehreren Beschichtungslagen. If the coating layer has to be awaited or, if appropriate, can also be worked at the same temperature, the result is an extremely rapid production of a coating with several coating layers.

Die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff wird mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden. Sind weitere The at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen is deposited by means of a CVD method. Are more

Beschichtungslagen vorgesehen, so werden diese zweckmäßigerweise ebenfalls mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden. Coating layers provided, these are also conveniently deposited by means of a CVD method.

Das weitere Ziel der Erfindung wird durch eine Beschichtung der eingangs genannten Art erreicht, wobei die Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung jeweils mit kubischer Struktur ausgebildet sind, wobei unter Beibehaltung der kubischen Struktur Aluminium und Titan teilweise durch andere Metalle und Stickstoff durch Sauerstoff und/oder Kohlenstoff ersetzt sein können. The further object of the invention is achieved by a coating of the aforementioned type, wherein the lamellae of different chemical composition are each formed with a cubic structure, while replacing the cubic structure aluminum and titanium partially replaced by other metals and nitrogen by oxygen and / or carbon could be.

Eine erfindungsgemäße Beschichtung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass diese aufgrund der Ausbildung mit Lamellen unterschiedlicher chemischer A coating according to the invention is characterized in particular by the fact that these are due to the formation with lamellae of different chemical

Zusammensetzung, aber gleichem Kristallsystem innerhalb der unterschiedlichen  Composition, but same crystal system within different

Lamellen, die wiederum Bestandteil einer Beschichtungslage sind, exzellente Lamellas, which in turn are part of a coating layer, excellent

Eigenschaften ergeben. Insbesondere bei Ausbildung der Lamellen mit jeweils kubischer Struktur ergibt sich für die Beschichtungslage mit dem Lamellen eine hohe Härte bei gleichzeitiger Oxidationsbeständigkeit. Properties result. In particular, when forming the slats with each cubic Structure results for the coating layer with the lamellae a high hardness with simultaneous oxidation resistance.

Die Lamellen sind bevorzugt mit dem Lamellenperiodizität von weniger als 20 nm, bevorzugt 3 nm bis 17 nm, insbesondere 5 nm bis 15 nm, ausgebildet. Eine The lamellae are preferably formed with the lamellar periodicity of less than 20 nm, preferably 3 nm to 17 nm, in particular 5 nm to 15 nm. A

Lamellenperiodizität kann dabei bei der Herstellung durch Änderung der zugeführten Gehalte eines Titan-Precursors bei feststehendem Gehalt eines Aluminium-Precursors eingestellt werden. Insbesondere der Bereich von 5 nm bis 15 nm für die  Lamella periodicity can be adjusted during production by changing the supplied contents of a titanium precursor at a fixed content of an aluminum precursor. In particular, the range of 5 nm to 15 nm for the

Lamellenperiodizität, bevorzugt etwa 8 nm bis 13 nm, hat sich als besonders günstig für eine hohe Härte erwiesen. Als Lamellenperiodizität wird eine Dicke der Abfolge von zwei Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung gesehen, wie diese in einem Transmissionselektronenmikroskop sichtbar sind. Lamella periodicity, preferably about 8 nm to 13 nm, has proven to be particularly favorable for a high hardness. As a lamellar periodicity, a thickness of the sequence of two lamellae of different chemical composition is seen, as they are visible in a transmission electron microscope.

Die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff kann mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ mit The at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen may have an average composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν

0,70 < x < 0,90, vorzugsweise 0,75 < x < 0,85, ausgebildet sein, um ein Optimum aus hoher Härte bei gleichzeitig hoher Oxidationsbeständigkeit zu erhalten.  0.70 <x <0.90, preferably 0.75 <x <0.85, to obtain an optimum of high hardness with high oxidation resistance.

Die zumindest eine Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff kann eine Dicke von 1 μηι bis 20 μηι, insbesondere 3 μηι bis 8 μηι, aufweisen. The at least one coating layer of essentially aluminum, titanium and nitrogen can have a thickness of 1 μm to 20 μm, in particular 3 μm to 8 μm.

Wenn ein geeignetes Substrat wie Saphir bereitgestellt wird, ist in der zumindest einen Beschichtungslage aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff ein epitaktisches Aufwachsen möglich. When a suitable substrate such as sapphire is provided, epitaxial growth is possible in the at least one substantially aluminum, titanium and nitrogen coating layer.

Zur Abstimmung eines Beschichtungsprofils für diverse Schneidanwendungen kann es zweckmäßig sein, dass die Beschichtung mehrlagig aufgebaut ist. Sofern es sich bei dem Schneideinsatz um ein Hartmetall handelt, aber auch in anderen Fällen kann eine To tune a coating profile for various cutting applications, it may be appropriate that the coating is constructed in multiple layers. If the cutting insert is a hard metal, but also in other cases, a

Anbindungsschicht als erste Beschichtungslage zweckmäßig sein. Für Hartmetalle hat es sich diesbezüglich als günstig erwiesen, eine erste Beschichtungslage aus vorzugsweise TiN mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι vorzusehen. Auf dieser ersten Bonding layer be useful as a first coating layer. For hard metals, it has proven to be advantageous in this regard, to provide a first coating layer of preferably TiN with a thickness of less than 1, 0 μηι. On this first

Beschichtungslage bzw. Anbindungsschicht können dann mehrere weitere Coating layer or bonding layer can then several more

Beschichtungslagen abgeschieden werden. Für die Beschichtungslage aus im Coating layers are deposited. For the coating layer from im

Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff hat es sich dabei als zweckmäßig erwiesen, dass diese auf einer Beschichtungslage aus TiCN, üblicherweise MT-TiCN, abgeschieden ist. Dabei ist es möglich, dass die Beschichtungslage aus TiCN unmittelbar auf der Beschichtungslage aus TiN abgeschieden ist. Möglich ist es aber auch, dass dazwischen mehrere weitere Beschichtungslagen abgeschieden sind. Möglich ist es auch, dass mehrere Beschichtungslagen aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff im Wechselspiel mit anderen Beschichtungslagen abgeschieden sind und/oder eine äußere die Beschichtung abschließende Beschichtungslage, beispielsweise aus TiN, Al₂0₃ oder Diamant vorgesehen ist. Entsprechend den dargestellten Vorteilen kann ein Schneidwerkzeug wie eine Substantial aluminum, titanium and nitrogen have proved to be useful here, that it is deposited on a coating layer of TiCN, usually MT-TiCN. It is possible that the coating layer of TiCN is deposited directly on the coating layer of TiN. But it is also possible that between several more coating layers are deposited. It is also possible that several coating layers of essentially aluminum, titanium and nitrogen are deposited in interplay with other coating layers and / or an outer coating layer terminating the coating, for example of TiN, Al ₂ 0 ₃ or diamond is provided. According to the illustrated advantages, a cutting tool such as

Schneidplatte eine erfindungsgemäße Beschichtung aufweisen. Cutting plate having a coating according to the invention.

Weitere Merkmale, Vorteile und Wrkungen der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend dargestellten Ausführungsbeispielen. In den Zeichnungen, auf weiche dabei Bezug genommen wird, zeigen: Further features, advantages and benefits of the invention will become apparent from the embodiments illustrated below. In the drawings, to which reference is made, show:

Fig. 1 einen grundsätzlichen Aufbau einer Beschichtung auf einem Gegenstand; Fig. 1 shows a basic structure of a coating on an object;

Fig. 2 eine Aufnahme mit einem Transmissionselektronenmikroskop (TEM); FIG. 2 shows a photograph with a transmission electron microscope (TEM); FIG.

Fig. 3 ein Beugungsdiagramm zur Aufnahme gemäß Fig. 2; FIG. 3 is a diffraction diagram for recording according to FIG. 2; FIG.

Fig. 4 ein Röntgendiffraktogramm; 4 shows an X-ray diffractogram;

Fig. 5 ein Diagramm zur Härte und Elastizitätsmodul;  Fig. 5 is a graph of hardness and modulus of elasticity;

Fig. 6 eine TEM-Aufnahme;  Fig. 6 is a TEM photograph;

Fig. 7 eine Darstellung von Polfiguren. In Fig. 1 ist ein erfindungsgemäßer Gegenstand 1 schematisch dargestellt. Der  Fig. 7 is an illustration of Polfiguren. In Fig. 1, an inventive article 1 is shown schematically. Of the

Gegenstand 1 ist üblicherweise aus einem gesinterten Hartmetall gebildet, das aus Carbiden und/oder Carbonitriden von Wolfram, Titan, Niob oder anderen Metallen und einem Bindemetall ausgewählt aus der Gruppe Cobalt, Nickel und/oder Eisen besteht. Ein Bindemetallanteil beträgt dabei in der Regel bis zu 10 Gew.-%. Typischerweise besteht der Gegenstand 1 aus bis zu 10 Gew.-% Cobalt und/oder anderen Bindemetallen, Rest Wolframcarbid und bis zu 5 Gew.-% weitere Carbide und/oder Carbonitride anderer Metalle. Auf dem Gegenstand 1 ist eine als Anbindungsschicht dienende Beschichtungslage 3 aus TiN abgeschieden. Die Beschichtungslage 3 weist in der Regel eine Dicke von weniger als 2 μηι, vorzugsweise 0,4 bis 1 ,2 μηι, auf. Auf der Beschichtungslage 3 ist eine als Zwischenschicht dienende Beschichtungslage 4 aus TiCN abgeschieden. Bei dieser Beschichtungslage 4 handelt es sich um eine MT-TiCN-Beschichtungslage. Eine derartige Beschichtungslage 4 weist in der Regel eine kolumnare Struktur mit stängeligen Kristallen auf, die im Wesentlichen parallel zur Oberflächenormalen auf den Gegenstand 1 ausgerichtet sind. Auf der Beschichtungslage 4 ist schließlich eine weitere Article 1 is usually formed from a sintered cemented carbide consisting of carbides and / or carbonitrides of tungsten, titanium, niobium or other metals and a binder metal selected from the group cobalt, nickel and / or iron. A binding metal content is usually up to 10 wt .-%. Typically, the article 1 consists of up to 10% by weight of cobalt and / or other binder metals, with the remainder tungsten carbide and up to 5% by weight of further carbides and / or carbonitrides of other metals. On the article 1 serving as a bonding layer coating layer 3 is deposited from TiN. The coating layer 3 generally has a thickness of less than 2 μηι, preferably 0.4 to 1, 2 μηι, on. On the coating layer 3, a coating layer 4 of TiCN serving as an intermediate layer is deposited. This coating layer 4 is an MT-TiCN coating layer. Such a coating layer 4 generally has a columnar structure with columnar crystals, which are aligned substantially parallel to the surface normal to the object 1. On the coating layer 4 is finally another

Beschichtungslage 5 abgeschieden. Die Beschichtungslage 5 ist im Wesentlichen aus Aluminium, Titan und Stickstoff gebildet und mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden. Je nach Verfahrensführung bzw. eingesetzten Gasen können in der Beschichtungslage 5 auch geringere Anteile von Chlor und Sauerstoff vorliegen. Auch die übrigen Coating layer 5 deposited. The coating layer 5 is formed essentially of aluminum, titanium and nitrogen and deposited by a CVD method. Depending on the method used or the gases used, smaller amounts of chlorine and oxygen may also be present in the coating layer 5. The rest, too

Beschichtungslagen 3, 4 können mit einem CVD-Verfahren abgeschieden sein. Bei dem Gegenstand 1 kann es sich insbesondere um einen Schneideinsatz wie eine Wendeschneidplatte handeln. Zum Beschichten derselben bzw. zur Erstellung einer Beschichtung 2 wird in einem ersten Schritt die Anbindungsschicht bzw. Coating layers 3, 4 may be deposited by a CVD method. The article 1 may in particular be a cutting insert such as an indexable insert. For coating the same or for producing a coating 2, in a first step, the bonding layer or

Beschichtungslage 3 aus TiN bei einer Prozesstemperatur von 880 °C bis 900 °C aus einem Gas enthaltend oder bestehend aus Stickstoff, Wasserstoff und Titantetrachlorid abgeschieden wird. Anschließend wird die Temperatur abgesenkt und bei einer Coating layer 3 of TiN at a process temperature of 880 ° C to 900 ° C from a gas containing or consisting of nitrogen, hydrogen and titanium tetrachloride is deposited. Then the temperature is lowered and at a

Temperatur von z. B. 820 °C bis 840 °C eine aus MT-TiCN gebildete Beschichtungslage 4 mit einer Dicke von 2 μηι bis 5 μηι abgeschieden. Die Abscheidung erfolgt dabei aus einem Gas bestehend aus Stickstoff, Wasserstoff, Acetonitril und Titantetrachlorid. Die entsprechende Verfahrenstemperatur und der Einsatz von Acetonitril als Kohlenstoff- bzw. Stickstoffquelle stellt eine Ausbildung der Zwischenschicht mit kolumnaren Wachstum bzw. stängeligen Kristallen aus TiCN sicher. Die TiCN-Beschichtungslage weist dabei im Querschnitt längserstreckte Kristalle auf, die vorzugsweise parallel, zumindest  Temperature of z. B. 820 ° C to 840 ° C deposited from MT-TiCN coating layer 4 with a thickness of 2 μηι to 5 μηι deposited. The deposition takes place from a gas consisting of nitrogen, hydrogen, acetonitrile and titanium tetrachloride. The corresponding process temperature and the use of acetonitrile as carbon or nitrogen source ensures formation of the interlayer with columnar growth or stem-like crystals of TiCN. The TiCN coating layer in this case has cross-sectionally elongated crystals, which are preferably parallel, at least

überwiegend aber in einem Wnkel von ±30° zu einer Oberflächennormalen des but predominantly in a degree of ± 30 ° to a surface normal of the

Gegenstandes 1 verlaufen. Bei einer entsprechenden TiCN-Beschichtungslage ergibt sich eine gute Anbindung der nachfolgend abgeschiedenen Beschichtungslage 5 mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ. Diesbezüglich ist es zweckmäßig, dass die TiCN-Beschichtungslage eine durchschnittliche Zusammensetzung TiC_a^._a mit a im Bereich von 0,3 bis 0,8, insbesondere 0,4 bis 0,6, aufweist. Auf der Zwischenschicht aus TiCN, bei der Titan bis zu 40 Mol-% durch Aluminium ersetzt sein kann, um eine Härte zu steigern, wird schließlich die Beschichtungslage 5 mit Aluminium, Titan und Stickstoff aufgebracht, wofür die Temperatur auf etwa 800 °C bis 830 °C gesenkt wird. Die Beschichtungslage 5, die eine äußerste Beschichtungslage ist, aber nicht sein muss, wird aus einem Gas enthaltend Aluminiumtrichlorid, Stickstoff, Wasserstoff, Titantetrachlorid und einem gesondert zugeführten Gemisch von Ammoniak und Stickstoff erstellt. Somit kann in einem zweiten Schritt zur Herstellung der Object 1 run. With a corresponding TiCN coating layer, a good bonding of the subsequently deposited coating layer 5 with an average composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν results. In this regard, it is desirable that the TiCN coating layer have an average composition TiC _a . _a with a in the range of 0.3 to 0.8, in particular 0.4 to 0.6, having. Finally, on the intermediate layer of TiCN, where titanium may be replaced by up to 40 mol% of aluminum to increase hardness, the coating layer 5 is applied with aluminum, titanium and nitrogen, for which the temperature is about 800 ° C to 830 ° C is lowered. The coating layer 5, which is but need not be an outermost coating layer, is made up of a gas containing aluminum trichloride, nitrogen, hydrogen, titanium tetrachloride, and a separately supplied mixture of ammonia and nitrogen. Thus, in a second step in the production of the

Zwischenschicht und in einem dritten Schritt zur Herstellung der Beschichtungslage 5 jeweils eine Prozesstemperatur gesenkt werden, was äußerst wirtschaftlich ist und eine rasche Erstellung der Beschichtung 2 am Schneideinsatz erlaubt. Die Intermediate layer and in a third step for the production of the coating layer 5 each a process temperature can be lowered, which is extremely economical and allows rapid creation of the coating 2 on the cutting insert. The

Beschichtungslage 5 wird bevorzugt bei einem Druck von 20 mbar bis 80 mbar, insbesondere 25 mbar bis 55 mbar, abgeschieden, wobei der Druck über den  Coating layer 5 is preferably deposited at a pressure of 20 mbar to 80 mbar, in particular 25 mbar to 55 mbar, wherein the pressure over the

Volumenstrom der zugeführten Gase geregelt wird. In den nachstehenden Tabellen 1 und 2 sind typische Prozessparameter und Volume flow of the supplied gases is controlled. In the following Tables 1 and 2 are typical process parameters and

Zusammensetzungen angegeben. Compositions indicated.

Tabelle 1 - Prozessparameter Beschichtung samt AITiN-CVD-Beschichtungslage mit abwechselnden kubischen Lamellen Table 1 - Process parameters Coating with AITiN CVD coating layer with alternating cubic lamellae

Tabelle 2 - Eigenschaften der AITiN-Beschichtungslage Table 2 - Properties of the AITiN coating layer

Beschichtungslage Schichtdicke [μιη] Zusammensetzung Coating layer Layer thickness [μιη] Composition

allgemein bevorzugt  generally preferred

AITiN 1 - 20 3 - 8 AI_XTH._XN, x = 0,75 - 0,85 In Fig. 2 ist eine TEM-Aufnahme eines Beschichtungsaufbaus dargestellt, bei dem auf einem Hartmetall eine Gradientenschicht AITiN aufgebracht ist, die grundsätzlich wie vorstehend beschrieben aufgebracht wurde, wobei allerdings der Gehalt des Titan- Precursors stetig erhöht wird und jener des Aluminium-Precursors konstant gehalten wurde. Die Gradientschicht startet mit AI₉₀Ti₁₀N und endet mit AI₇oTi₃oN. Im Bereich dazwischen bildet sich zunächst bei noch niedrigeren Gehalten des Titan-Precursors die aus der WO 2013/134796 A1 bekannte Struktur mit abwechselnden Lamellen AITiN 1 - 20 3 - 8 AI _X TH. _X N, x = 0.75 - 0.85 FIG. 2 shows a TEM image of a coating structure in which a gradient layer AITiN has been applied to a cemented carbide and has been applied in principle as described above, although the content of the titanium precursor is steadily increased and that of the aluminum precursor constant was held. The gradient layer starts with AI ₉₀ Ti ₁₀ N and ends with AI ₇ oTi ₃ oN. In the area between, the structure known from WO 2013/134796 A1 initially forms with alternating lamellae at even lower levels of the titanium precursor

hexagonaler und kubischer Struktur aus. Bei höheren Gehalten bildet sich dann eine Struktur aus, bei welcher nur mehr kubische Phasen vorliegen, was aus Fig. 3 hervorgeht. Somit kann durch Variation eines Verhältnisses der Precursoren die Struktur im hexagonal and cubic structure. At higher levels then forms a structure in which there are only more cubic phases, which is apparent from Fig. 3. Thus, by varying a ratio of the precursors, the structure in

Nanometerbereich gezielt eingestellt werden. Die Lamellenperiodizität beträgt ca. 9 nm.  Nanometer range can be adjusted. The lamella periodicity is approx. 9 nm.

In Fig. 4 ist ein Röntgendiffraktogramm einer Beschichtungslage 5 ersichtlich, aus dem bei Auswertung hervorgeht, dass eine Beschichtungslage 5 mit kubischer Struktur ausgebildet ist und hexagonale Phasen nicht detektierbar sind, was die Ergebnisse aus Fig. 3 zu der Gradientenschicht bestätigt. FIG. 4 shows an X-ray diffractogram of a coating layer 5 from which, upon evaluation, it can be seen that a coating layer 5 with a cubic structure is formed and hexagonal phases can not be detected, which confirms the results from FIG. 3 for the gradient layer.

Eine Beschichtungslage 5 weist überraschenderweise nicht nur eine hohe Härte, sondern auch eine gute Zähigkeit auf. Wie die in Fig. 5 zur Gradientenschicht gemäß Fig. 2 dargestellten Messergebnisse zeigen, weist die Gradientenschicht im Bereich der ausschließlich kubischen Ausbildung sowohl bei der Härte als auch Zähigkeit ein A coating layer 5 surprisingly not only has a high hardness, but also a good toughness. As the measurement results shown in FIG. 5 for the gradient layer according to FIG. 2 show, the gradient layer in the area of the exclusively cubic design has a hardness as well as a toughness

Maximum auf. Maximum on.

In Fig. 6 ist eine hoch aufgelöste TEM-Aufnahme einer Beschichtungslage 5 dargestellt, die wie vorstehend beschrieben hergestellt wurde. In dieser Aufnahme sind die gebildeten Lamellen ersichtlich, die eine Lamellenperiodizität von wenigen Nanometern aufweisen. Lamellen mit einer Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ mit höherem AI- als Ti-Gehalt und kubischer Struktur wechseln sich mit Lamellen ΤΗ.χΑΙχΝ-Lamellen mit höherem Ti- als AI- Gehalt und ebenfalls kubischer Struktur wechselweise ab. Es wird vermutet, dass diese besondere Nanostruktur die exzellenten Eigenschaften der Beschichtungslage 5 bewirkt, insbesondere die hohe Härte und Zähigkeit. Die Beschichtungslage 5 ist nicht nur besonders oxidationsstabil und mit hoher Härte sowie Zähigkeit ausgebildet, sondern auch sehr temperaturbeständig. Thermische Dauerbelastungen bei 950 °C bis 1050 °C für eine Stunde zeigten, dass in Hartmetallsubstraten ab 1000 °C Risse auftreten, wohingegen eine Beschichtungslage 5 abgesehen vom gleichzeitigen Abbruch mit Hartmetallteilen der thermischen Belastung standhält. FIG. 6 shows a high-resolution TEM image of a coating layer 5, which was produced as described above. In this photograph, the formed lamellae are visible, which have a Lamellenperiodizität of a few nanometers. Lamellas with a composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν with a higher Al content than Ti and a cubic structure alternate with lamellae ΤΗ.χΑΙχΝ lamellae with a higher Ti- than Al content and also a cubic structure alternately. It is believed that this particular nanostructure causes the excellent properties of the coating layer 5, in particular the high hardness and toughness. The coating layer 5 is not only particularly resistant to oxidation and formed with high hardness and toughness, but also very temperature resistant. Thermal continuous loads at 950 ° C to 1050 ° C for one hour showed that cracks occur in carbide substrates from 1000 ° C, whereas a coating layer 5 withstands the thermal stress apart from the simultaneous demolition with hard metal parts.

Wird eine Beschichtungslage 5 auf einem geeigneten Substrat wie Saphir abgeschieden, kann auch ein epitaktisches Wachstum erfolgen, was aus den Polfiguren in Fig. 7 abgeleitet werden kann, die sich auf eine Beschichtungslage 5 unmittelbar auf Saphir abgeschieden beziehen. If a coating layer 5 is deposited on a suitable substrate such as sapphire, an epitaxial growth can also take place, which can be deduced from the pole figures in FIG. 7, which relate to a coating layer 5 deposited directly on sapphire.

Wenngleich eine Beschichtungslage 5, gegebenenfalls zusammen mit weiteren Although a coating layer 5, optionally together with others

Beschichtungslagen 3, 4, vorzugsweise für Schneideinsätze wie Wendeschneidplatten Anwendung findet, können selbstverständlich auch beliebige andere Werkzeuge beschichtet werden, die im Einsatz hohen Temperaturen und mechanischen Belastungen ausgesetzt sind und dabei zudem eine hohe Oxidationsbeständigkeit aufweisen müssen. Coating layers 3, 4, preferably for cutting inserts such as indexable inserts application, of course, any other tools can be coated, which are exposed to high temperatures and mechanical stresses in use and also have to have a high oxidation resistance.

Claims

Patentansprüche claims

1 . Verfahren zum Beschichten eines Gegenstandes (1 ), wobei auf den Gegenstand (1 ) eine Beschichtung (2) mit einer oder mehreren Beschichtungslagen (3, 4, 5) aufgebracht wird, wobei zumindest eine Beschichtungslage (5) im Wesentlichen aus Aluminium, Titan und Stickstoff gebildet wird, wobei die Beschichtungslage (5) zumindest bereichsweise aneinander angrenzende Lamellen unterschiedlicher chemischer 1 . Method for coating an article (1), wherein a coating (2) having one or more coating layers (3, 4, 5) is applied to the article (1), wherein at least one coating layer (5) consists essentially of aluminum, titanium and Nitrogen is formed, wherein the coating layer (5) at least partially adjacent lamellae of different chemical

Zusammensetzung aufweist und aus einer Gasphase mit zumindest einem Aluminium- Precursor und zumindest einem Titan-Precursor abgeschieden wird, dadurch Having composition and is deposited from a gas phase with at least one aluminum precursor and at least one titanium precursor, characterized

gekennzeichnet, dass durch Einstellung eines molaren Verhältnisses von Aluminium zu Titan die Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung jeweils mit kubischer Struktur ausgebildet werden, wobei unter Beibehaltung der kubischen Struktur Aluminium und Titan teilweise durch andere Metalle und Stickstoff teilweise durch Sauerstoff und/oder Kohlenstoff ersetzt werden können. characterized in that by setting a molar ratio of aluminum to titanium, the lamellae of different chemical composition are each formed with a cubic structure, while maintaining the cubic structure of aluminum and titanium can be partially replaced by other metals and nitrogen partially replaced by oxygen and / or carbon.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abscheidung der zumindest einen Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff ein molares Al/Ti-Verhältnis in der Gasphase zumindest zeitweilig auf maximal 3,0, vorzugsweise maximal 2,0, insbesondere maximal 1 ,5, begrenzt wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that in the deposition of the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen, a molar Al / Ti ratio in the gas phase at least temporarily to a maximum of 3.0, preferably a maximum of 2 , 0, in particular at most 1, 5, is limited.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen mit einer Lamellenperiodizität von weniger als 20 nm, bevorzugt 3 nm bis 17 nm, insbesondere 5 nm bis 15 nm, abgeschieden werden. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the lamellae with a lamellar periodicity of less than 20 nm, preferably 3 nm to 17 nm, in particular 5 nm to 15 nm, are deposited.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ und aus einer 4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen having an average composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν and from a

Gasphase enthaltend Aluminiumtrichlorid, Titantetrachlorid und Ammoniak abgeschieden wird. Gas phase containing aluminum trichloride, titanium tetrachloride and ammonia is deposited.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit einer durchschnittlichen Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ mit 0,70 < x < 0,90, vorzugsweise 0,75 < x < 0,85, abgeschieden wird. 5. The method according to claim 4, characterized in that the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen having an average composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν with 0.70 <x <0.90, preferably 0.75 <x <0.85, is deposited.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff bei einem Druck von 10 mbar bis 80 mbar, insbesondere 20 mbar bis 50 mbar, abgeschieden wird. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen at a pressure of 10 mbar to 80 mbar, in particular 20 mbar to 50 mbar, is deposited.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff bei einer Temperatur von etwa 750 °C bis 850 °C abgeschieden wird. 7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen at a temperature of about 750 ° C to 850 ° C is deposited.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit einer Dicke von 1 μηι bis 20 μηι, insbesondere 3 μηι bis 8 μηι, abgeschieden wird. 8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in that at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen with a thickness of 1 μηι to 20 μηι, in particular 3 μηι to 8 μηι, is deposited.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff epitaktisch abgeschieden wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized in that the at least one coating layer (5) is epitaxially deposited from substantially aluminum, titanium and nitrogen.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gegenstand (1) aus einem Hartmetall beschichtet wird, insbesondere ein Schneideinsatz wie eine Wendeschneidplatte. 10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that an article (1) is coated from a hard metal, in particular a cutting insert such as an indexable insert.

1 1. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Gegenstand (1) eine mehrlagige Beschichtung (2) abgeschieden wird, wobei als erste Beschichtungslage (3) eine Anbindungslage aus TiN, vorzugsweise mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι, abgeschieden wird. 1 1. A method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that on the article (1) a multilayer coating (2) is deposited, wherein as a first coating layer (3) a bonding layer of TiN, preferably with a thickness of less than 1, 0 μηι, is deposited.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff auf einer Beschichtungslage (4) aus TiCN abgeschieden wird. 12. The method according to any one of claims 1 to 1 1, characterized in that the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen on a coating layer (4) of TiCN is deposited.

13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Abscheidung einer ersten Beschichtungslage (3) und nachfolgenden Abscheidung jeder weiteren Beschichtungslage (4, 5) eine Abscheidungstemperatur jeweils abgesenkt oder gehalten wird. 13. The method according to claim 11 or 12, characterized in that in the deposition of a first coating layer (3) and subsequent deposition of each further coating layer (4, 5) a deposition temperature is lowered or held in each case.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and

Stickstoff, vorzugsweise alle Beschichtungslagen (3, 4, 5), mittels eines CVD-Verfahrens abgeschieden werden. Nitrogen, preferably all coating layers (3, 4, 5) are deposited by means of a CVD method.

15. Beschichtung (2), die auf einem Gegenstand (1 ) durch ein CVD-Verfahren aufgebracht ist, wobei die Beschichtung (2) eine oder mehrere Beschichtungslagen (3, 4, 5) umfasst und wobei zumindest eine Beschichtungslage (5) im Wesentlichen aus Aluminium, Titan und Stickstoff gebildet ist und zumindest in Bereichen aneinander angrenzende Lamellen unterschiedlicher chemischer Zusammensetzung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen unterschiedlicher chemischer A coating (2) applied to an article (1) by a CVD process, the coating (2) comprising one or more coating layers (3, 4, 5), and wherein at least one coating layer (5) substantially is formed of aluminum, titanium and nitrogen and at least in areas adjacent lamellae of different chemical composition, characterized in that the lamellae of different chemical

Zusammensetzung jeweils mit kubischer Struktur ausgebildet sind, wobei unter Composition are each formed with a cubic structure, wherein

Beibehaltung der kubischen Struktur Aluminium und Titan teilweise durch andere Metalle und Stickstoff durch Sauerstoff und/oder Kohlenstoff ersetzt sein können.  Maintaining the cubic structure of aluminum and titanium may be partially replaced by other metals and nitrogen by oxygen and / or carbon.

16. Beschichtung (2) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Lamellen mit einer Lamellenperiodizität von weniger als 20 nm, bevorzugt 3 nm bis 17 nm, insbesondere 5 nm bis 15 nm, ausgebildet sind. 16. Coating (2) according to claim 15, characterized in that the lamellae with a lamellar periodicity of less than 20 nm, preferably 3 nm to 17 nm, in particular 5 nm to 15 nm, are formed.

17. Beschichtung (2) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff mit durchschnittliche Zusammensetzung ΑΙ_ΧΤΗ__ΧΝ mit 0,70 < x < 0,90, vorzugsweise 0,75 < x < 0,85, aufweist. 17. Coating (2) according to claim 15 or 16, characterized in that the at least one coating layer (5) consists essentially of aluminum, titanium and nitrogen of average composition ΑΙ _Χ ΤΗ_ _Χ Ν with 0.70 <x <0.90, preferably 0.75 <x <0.85.

18. Beschichtung (2) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff eine Dicke von 1 μηι bis 20 μηι, insbesondere 3 μηι bis 8 μηι, aufweist. 18. Coating (2) according to one of claims 15 to 17, characterized in that the at least one coating layer (5) made of essentially aluminum, titanium and nitrogen has a thickness of 1 μηι to 20 μηι, in particular 3 μηι to 8 μηι ,

19. Beschichtung (2) nach einem der Ansprüche 15 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff epitaktisch aufgewachsen ist. 19. Coating (2) according to one of claims 15 to 18, characterized in that the at least one coating layer (5) is grown epitaxially from essentially aluminum, titanium and nitrogen.

20. Beschichtung (2) nach einem der Ansprüche 15 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung (2) mehrlagig aufgebaut ist. 20. Coating (2) according to one of claims 15 to 19, characterized in that the coating (2) is constructed in multiple layers.

21. Beschichtung (2) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Beschichtungslage (3) als Anbindungslage an den Gegenstand (1) vorgesehen ist, wobei die erste Beschichtungslage (3) vorzugsweise aus TiN mit einer Dicke von weniger als 1 ,0 μηι gebildet ist. 21, coating (2) according to claim 20, characterized in that a first coating layer (3) is provided as a bonding layer to the article (1), wherein the first coating layer (3) preferably of TiN having a thickness of less than 1, 0th μηι is formed.

22. Beschichtung (2) nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Beschichtungslage (5) aus im Wesentlichen Aluminium, Titan und Stickstoff auf einer Beschichtungslage (4) aus TiCN abgeschieden ist. 22, coating (2) according to claim 20 or 21, characterized in that the at least one coating layer (5) of substantially aluminum, titanium and nitrogen on a coating layer (4) of TiCN is deposited.

23. Gegenstand (1), insbesondere Schneidwerkzeug wie eine Schneidplatte, mit einer Beschichtung (2) nach einem der Ansprüche 15 bis 22. 23. article (1), in particular cutting tool such as an insert, with a coating (2) according to any one of claims 15 to 22nd