包含具有氮化鉬δ相的基于MoN的層的涂層的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種涂層及其制備方法，所述涂層包含至少一個基于Mo?N的硬質(zhì)材料層，該硬質(zhì)材料層至少大部分包含六方相氮化鉬δ?MoN，其中兩峰強度比(δ?MoN 220)/(δ?MoN 200)≥3，優(yōu)選≥10，尤其優(yōu)選≥30。
【專利說明】包含具有氮化結(jié)s相的基于MoN的層的涂層
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種包含至少一個氮化鋼層的層體系，其中該層具有六方氮化鋼的優(yōu) 異滑動特性，同時也有2600HV~3700HV(維氏硬度)或者26-27G化和37-38G化(壓痕硬度出T) 的"適當"硬度。
[0002] 本發(fā)明同樣設(shè)及部件的表面處理方法，其中按照本發(fā)明涂覆部件的至少一個表 面，并優(yōu)選隨后借助于刷光法進行后處理，從而不僅在摩擦應(yīng)用中實現(xiàn)改進的滑動特性，而 且實現(xiàn)減小的對應(yīng)體磨損。 現(xiàn)有技術(shù)
[0003] 使用氮化鋼層或者基于氮化鋼的層作為部件的涂層是早已為人所知的現(xiàn)有技術(shù)。
[0004] 例如Ramm就在DE102010053751A1中公開了可W使用具有氮化鋼層的層體系來涂 覆結(jié)構(gòu)元件或滑動元件。該專利教導(dǎo)，通過使用氮化鋼層涂覆部件表面，不僅能減小對鋼的 摩擦系數(shù)，而且也能減少經(jīng)涂覆的部件表面上的鋼涂抹（Auf schmi erung )。文獻 DE102010053751A1圖4中的XRD衍射圖表明，所公開的氮化鋼層尤其具有立方結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu) 提示氮化鋼丫相或C相。此外還指出運些層具有大約3000HV的層厚，并且借助于PVD電弧法 使用鋼祀在反應(yīng)性氮氣氣氛中沉積，其中使用450°C的涂覆溫度、3.5化的氮氣壓力和-20V 的基底負偏壓。不僅測定了事后拋光的經(jīng)涂覆的表面的摩擦系數(shù)，而且也測定了涂覆之后 未經(jīng)受后處理的經(jīng)涂覆的表面的摩擦系數(shù)。Ramm在DE102010053751A1中也推薦了由一氧化 鋼或氮氧化鋼構(gòu)成并且用作涂層最頂層的另一個層。此外還指出，當例如借助于脈沖火花 蒸發(fā)和/或使用脈沖偏壓來沉積氮化鋼層時，能通過調(diào)節(jié)脈沖參數(shù)而良好調(diào)整氮化鋼的各 相的生長。
[0005] tirgen等人在Su;rface and Coatings Technology 94-95( 1997)501-506中報道 了借助于PVD電弧蒸發(fā)鋼祀在反應(yīng)性氮氣氣氛中沉積的氮化鋼層。通過改變氮氣壓力而產(chǎn) 生具有不同相的氮化鋼層，其中將涂覆溫度保持為450~500°C并且使用-50V的基底負偏 壓。tirgen報道了，通過使用0.4化或者0.8化的低氮氣壓力有利于形成氮化鋼的立方丫相 (丫 -M02N)，并且通過使用1.2Pa或者1.8Pa的較高氮氣壓力有利于形成氮化鋼的六方S相 (S-MoN)。包含丫 -M02N的層具有30000N/mm2~36000N/mm2的硬度值，而包含S-MoN的層則具 有大約38000N/mm2和更高的硬度值。使用再拋光的氮化鋼層的摩擦試驗表明，氮含量較高 的氮化鋼層具有更好的磨損性能、較低的摩擦系數(shù)并且減小的形成裂紋傾向。
[0006] Maier在DE102012207814A1中推薦了，使用保護涂層涂覆結(jié)構(gòu)元件，尤其是滑動元 件，該保護涂層具有主要成分是鋼和氮的主層，其中優(yōu)選應(yīng)將該主層設(shè)計為氮化鋼層，應(yīng)借 助于PVD電弧法將該保護涂層施加到結(jié)構(gòu)元件上，并且應(yīng)在層沉積之后通過精磨或/和研 磨、巧磨或/和拋光使主層平整。然而Maier沒有公開將氮化鋼層沉積為主層的涂覆參數(shù)。僅 僅提及主層可具有優(yōu)選20~60原子％的氮含量。然而，優(yōu)選25~40原子％的較低氮含量。尤 其最優(yōu)選30~35原子％的氮含量。此外還提及主層的硬度優(yōu)選應(yīng)為1500~2200HV，W確保 結(jié)構(gòu)元件的特別高的機械穩(wěn)定性。Maier建議將低硬度和低氮含量的組合用于主層，據(jù)此可 W推斷，至少基本上包含丫相（丫 -M02N)的氮化鋼層作為主層最適合用于滑動元件的涂覆。 [0007] Kazmanli等人也在Su;rface and Coatings Technology 167(2003)77-82中報道 了借助于使鋼祀在反應(yīng)性氮氣氣氛中蒸發(fā)的PVD電弧法沉積氮化鋼層。Kazmanli與Orgen 類似地教導(dǎo)了，基本上通過使用例如〇.8Pa或0.4化的低氮氣壓力有利于形成純丫 -M02N，并 且通過使用例如1.9化的較高氮氣壓力有利于形成純5-MoN。但是Kazmanli也報道了通過使 用例如1.2Pa或1.5化的中等氮氣壓力形成混合的丫相和S相。此外Kazmanli還指出，偏壓和 基底溫度在沉積氮化鋼層時可W起到重要作用。例如-250~-350V的很高的負偏壓會導(dǎo)致 Mo離子的能量增加，運可能有利于形成丫相。相反，例如-50~-150V的低的負偏壓則可能會 實現(xiàn)形成S相。Kazmanli還報道，在300~380°C的基底溫度下沉積的氮化鋼層展示出形成5 相，而在410~510°C的較高基底溫度下沉積的氮化鋼層展現(xiàn)出形成丫相和S相的混合物，其 中將IPa的氮氣壓力和-150° V的負偏壓用于運兩種變體的沉積。所研究的氮化鋼層對于丫 相層的硬度值約為3372HV，對于S相層約為5085HV，對于混合的丫相和S相層約為4750HV。 [000引化nb巧化zar同樣在Materials and Design 31 (2010)624-627中報道了借助于 電弧PV的去并且通過使用300°C的涂覆溫度、125A的電弧電流、0.4化的涂覆壓力和-100V的 負偏壓而沉積在柴油發(fā)動機零件上的氮化鋼層。沒有詳細說明是否在涂覆過程中僅僅將氮 氣或者含氮氣的氣體引入涂覆室之中。與Kazmanli相反，化nbey化zar報道了具有S相但是 層硬度為2000HV的氮化鋼層，該硬度比Kazmanli報道的低得多。
[0009] 技術(shù)問題的說明
[0010] 根據(jù)W上援引的文獻的教導(dǎo)，使用借助于電弧PVD沉積的氮化鋼層涂覆滑動元件， 并且有利的是事后對經(jīng)涂覆的表面進行拋光。
[0011] 然而沒有清楚說明，僅僅或者主要具有丫-M02N的氮化鋼層、僅僅或者主要具有S- MoN的氮化鋼層或者不僅有r -M02N而且也有S-MoN的氮化鋼層是否最適合于改進滑動特 性。
[0012] 同時也不清楚哪種相的哪種硬度值可真正實現(xiàn)并且是最合適的。
[0013] 同樣也不清楚應(yīng)將哪些參數(shù)用于沉積氮化鋼的某一相或者相的某一混合物和某 一層硬度的預(yù)定組合。
[0014] 關(guān)于涂有氮化鋼層的表面的再拋光，不清楚如何可使用一種拋光方法在工業(yè)上對 部件表面進行后處理。運主要是因為在工業(yè)生產(chǎn)中將此類方法用于后處理具有復(fù)雜形狀的 經(jīng)涂覆的部件，例如活塞銷和活塞環(huán)是非常昂貴且復(fù)雜的。
[0015] 對于使用一種簡單且較廉價的方法，例如在工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中可W很好用于對涂有 氮化鋼的部件進行后處理的刷光方法，希望或者需要的是對氮化鋼層可W很好地進行刷 光，并且更可能趨向于具有優(yōu)選不高于3700HV的減小的硬度。
[0016] 反之，但是對于許多摩擦應(yīng)用來說，也不希望層硬度太小。因此，氮化鋼層的硬度 應(yīng)盡可能等于或優(yōu)選大于2600HV。
[0017] 本發(fā)明的目的
[0018] 本發(fā)明的目的在于提供一種氮化鋼層及其制備方法，其中該層具有非常好的滑動 特性，同時具有優(yōu)選不低于2600HV且不大于3700HV的"適當"層硬度。
[0019] 本發(fā)明的另一目的是提供一種后處理氮化鋼層的經(jīng)濟方法。
[0020] 本發(fā)明的說明
[0021] 通過提供如權(quán)利要求1所述的涂層、如權(quán)利要求13所述的涂覆方法、如權(quán)利要求15 所述的后處理經(jīng)涂覆的表面的刷光方法，實現(xiàn)本發(fā)明的目的。
[0022] 本發(fā)明設(shè)及一種涂層，其包含至少一個基于Mo-N的硬質(zhì)材料層，該硬質(zhì)材料層至 少大部分包含六方相氮化鋼S-MoN，其中兩峰強度比（S-MoN 220)/(S-M〇N 200)>3，優(yōu)選> 10,尤其優(yōu)選>30。
[0023] 優(yōu)選將本發(fā)明的基于Mo-N的硬質(zhì)材料層沉積作為所述涂層的最頂層。
[0024] 在某些應(yīng)用中已發(fā)現(xiàn)，如果涂層僅僅包含一個或者多個基于Mo-N的硬質(zhì)材料層， 可能是有利的。然而，硬質(zhì)材料層體系也可W包含由其它材料制成的層，該層例如可W用作 粘附層、保護層或者其它類型的層。
[0025] 按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案，基于Mo-N的硬質(zhì)材料層優(yōu)選基本上由氮化鋼構(gòu) 成。
[00%]按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，基于Mo-N的硬質(zhì)材料層具有2600~3700HV的 維氏硬度，或者27~38GI^的壓痕硬度出T。
[0027] 按照本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案，基于Mo-N的硬質(zhì)材料層具有-1~-9化的殘余 應(yīng)力或殘余壓應(yīng)力。
[0028] 該殘余應(yīng)力優(yōu)選為-2~-8化。
[0029] 按照本發(fā)明的還另一個優(yōu)選實施方案，事后借助于刷光方法對基于Mo-N的硬質(zhì)材 料層的表面進行后處理?；贛o-N的硬質(zhì)材料層的如此經(jīng)后處理的表面優(yōu)選具有W化kx< Rvkx為特征的表面粗糖度。
[0030] 優(yōu)選借助于PVD技術(shù)制備本發(fā)明的涂層。
[0031] 優(yōu)選在真空涂覆室中借助于電弧蒸發(fā)至少一個至少大部分包含鋼的祀材在至少 大部分含氮氣的氣氛中，至少將本發(fā)明涂層的基于Mo-N的層沉積到基底表面上，其中至少 在基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的大部分沉積時間期間將涂覆溫度保持為低于300°C。
[0032] 在沉積基于Mo-N的硬質(zhì)材料層時的涂覆溫度優(yōu)選為《280°C，更優(yōu)選《250°C，更 尤其優(yōu)選《225 °C。
[0033] 在本發(fā)明中，術(shù)語涂覆溫度應(yīng)理解為是指在沉積基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的過程中 待涂覆的基底的溫度。
[0034] 優(yōu)選至少在基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的大部分沉積時間期間盡可能僅僅將氮氣引 入涂覆室之中。涂覆氣氛中最小量的其它氣體(例如最小量的氣氣、氯氣、氧氣、碳或者氨氣 等)原則上不應(yīng)是制備本發(fā)明層的問題。
[0035] 優(yōu)選至少在基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的大部分沉積時間期間在待涂覆的基底上施 加負偏壓。
[0036] 優(yōu)選僅僅將基本上由鋼構(gòu)成的祀材用于沉積基于Mo-N的硬質(zhì)材料層。
[0037] 令人驚奇的是，當使用根據(jù)本發(fā)明的涂覆方法時，就選擇用于沉積本發(fā)明的基于 Mo-N的硬質(zhì)材料層的工藝參數(shù)如氮氣壓力和偏壓而言的工藝參數(shù)窗口相當大。
[0038] 根據(jù)W下附圖和實施例詳細解釋本發(fā)明：
[0039] .圖1所示為用于沉積本發(fā)明和非本發(fā)明的基于Mo-N的層的涂覆參數(shù)，其中本發(fā) 明的層至少大部分包含氮化鋼的S相。
[0040] .圖2所示為在恒定偏壓下涂覆溫度和氮氣壓力對形成氮化鋼的六方S相和立方 T相的影響（在本發(fā)明中，尤其在圖2中，也是指C相，或者如果談及T相，是指T相和C相的 混合物）。
[0041 ] ?圖3所示為在恒定氮氣壓力下涂覆溫度和偏壓對形成氮化鋼的S相和丫相的影 響（在本發(fā)明中，尤其在圖3中，也是指C相，或者如果談及丫相，則是指丫相和C相的混合 物)。
[00創(chuàng) ?圖4所示為按照本發(fā)明實施例1沉積的Mo-N層的X畑衍射圖（T2T使用1mm的光圈 和 GI)。
[00創(chuàng) ?圖5所示為按照本發(fā)明實施例2沉積的Mo-N層的XRD衍射圖（T2T使用1mm和 0.2111111的光圈^及61)。
[0044] ?圖6所示為按照本發(fā)明實施例3沉積的Mo-N層的X畑衍射圖（T2T使用1mm的光圈 和 GI)。
[0045] ?圖7所示不僅有按照本發(fā)明實施例1沉積的Mo-N層的邸D衍射圖（T2T使用1mm的 光圈和GI)(下方），而且也有按照非本發(fā)明的實施例5沉積的Mo-N層的XRD衍射圖（T2T使用 1mm的光圈和GI)(上方）。
[0046] ?圖8所示為按照本發(fā)明制備的基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的粗糖度值Rz、化kx、化k 和Rvkx，其表面借助于刷光方法進行了不同的后處理。
[0047] 圖9所示為在使用經(jīng)涂覆的活塞銷進行試驗時測量的對應(yīng)體磨損。不僅使用涂覆 之后未后處理的活塞銷(Ox)、而且也使用涂覆之后經(jīng)后處理的活塞銷進行了試驗。圖9a所 示為使用Mo-N層涂覆活塞銷的試驗的結(jié)果。圖9b所示為相同試驗的結(jié)果，但是其中使用a- C:H型化C層涂覆活塞銷。不僅對于圖8中而且對于圖9中所示的試驗，如下后處理分別涂有 Mo-N(圖8和圖9a)和涂有DLC(圖9b)的部件表面：
[004引 0 Ox:沒有后處理，
[0049] 0 lxw:l次輕微刷光處理，
[(K)加]0 2xw: 2次輕微刷光處理，
[0化1] 0 3xw: 3次輕微刷光處理，
[0化2] 0 4xw:4次輕微刷光處理，
[0化3] 0 lxn:l次強力刷光處理，
[0化4] 0 4xn:4次強力刷光處理。
[0055] 如果本發(fā)明中談及形成氮化鋼的丫相（丫-M02N)，則所指的應(yīng)是形成氮化鋼的立 方相，即形成丫相或C相，或者甚至形成丫和C的兩種立方相的混合物。
[0056] C相a-MoN)與丫相一樣也是氮化鋼的立方相，但是與丫相（丫 -M02N)相比具有更 多的氮。氮含量在C相中甚至可W為超化學(xué)計量比的范圍（N多于Mo)。在XRD衍射圖中幾乎無 法區(qū)別T相與C相，因為運兩種相正如之前提及的一樣是立方的。因此，只有當例如詳細分 析化學(xué)組成時，才能較精確地確定形成運兩種相之一。然而，如果層中存在多種相，則很難 精確確定丫相或C相。因此，在本發(fā)明的說明書中多次談及丫-M02N，盡管其同樣可能是C- MoN。由于目前存在的關(guān)于立方相氮化鋼XRD衍射圖的參考文獻始終使用丫相運一名稱，在 本發(fā)明中談及丫相而不是簡單談及氮化鋼的立方相，盡管其也可能是C相。
[0057] 圖1所述為包括一些所選的沉積過程實施例的表，其中在實施例1~3中按照本發(fā) 明，在實施例4~6中非按照本發(fā)明沉積Mo-N硬質(zhì)材料層。
[0058]使用W下設(shè)備和測量程序進行本發(fā)明中的XRD研究：
[0化9] X畑設(shè)備：
[0060]。銅陽極，
[0061 ] 0發(fā)電器電壓:40kV
[0062] 。發(fā)電器電流:30mA
[0063] 0 1或者0.2mm的狹縫光圈（僅在實施例2的情況下為0.2mm，因為對于使用1mm的狹 縫光圈的測量，信號達到飽和）。
[0064] 測量程序目2目（T2T):
[00化]0 T2T范圍：20-80。
[0066] 0 步距:0.02°
[0067] 0時間/步:1秒
[006引測量程序掠入射(GI):
[0069] 。入射角:2。
[0070] 0 T2T范圍：20-80。
[0071] 0 步距:0.02°
[0072] 0時間/步:1秒。
[0073] 針對實施例和研究，在Oerlikon Balzers Coating AG公司的電弧設(shè)備中涂覆由 高速鋼1.2842 90MnCrV8制成的試樣、各種不同種類高速鋼制成的滑動元件W及市面上常 見的活塞銷（用于試驗經(jīng)涂覆和重新刷光的活塞銷表面）。在所有實施例中借助于電弧PVD 法在氮氣氣氛中蒸發(fā)鋼祀。通過控制涂覆室中的氮氣流量，使得工藝壓力或氮氣壓力保持 恒定。在待涂覆的基底上施加偏壓。對所有工藝過程使用相同的電弧涂覆源和電弧電流值。 按照圖1中的說明僅僅改變涂覆溫度、氮氣壓力和偏壓。
[0074] 在實施例1、2和3中制備的按照本發(fā)明通過使用200°C+/-15°C的涂覆溫度沉積的 基于Mo-N的硬質(zhì)材料層至少大部分包含氮化鋼的S相。甚至如果使用1.5化的較低化壓力 (與圖1實施例1所述一樣)或者使用-120V的高的負偏壓（與圖1實施例3所述一樣），能確定 形成氮化鋼的S相，正如從圖4、5和6中相應(yīng)的XRD衍射圖獲知一樣。
[0075] 反之，按照實施例4、5和6使用300°C或更高的涂覆溫度制備的層的XRD衍射圖顯示 出立方結(jié)構(gòu)，運表明形成了氮化鋼的T相和/或C相(參見圖7中按照實施例5(5)的基于Mo-N 的層的XRD衍射圖）。
[0076] 在圖7中明顯看出分別來自本發(fā)明的基于Mo-N的硬質(zhì)材料層(實施例1(1))與非本 發(fā)明的基于Mo-N的硬質(zhì)材料層(實施例5(5))的兩個所示XRD衍射圖之間的區(qū)別。
[0077] 按照本發(fā)明，用于沉積基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的涂覆溫度優(yōu)選為至少50°C，更優(yōu) 選至少100°C，尤其優(yōu)選至少150°C。
[0078] 此外發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，如果使用小于1.5Pa或小于6Pa的氮氣壓力和/或使用（絕對 值)小于-20V或(絕對值)大于-120V的負偏壓，通過使用不高于200°C+/-5(rC的涂覆溫度甚 至能夠制備本發(fā)明的Mo-N層。
[0079] 本發(fā)明的實施方案或者優(yōu)選實施方案的進一步詳細說明：
[0080] 按照本發(fā)明，優(yōu)選使用-10~-150V的偏壓。
[0081] 按照本發(fā)明，優(yōu)選使用1~6Pa的氮氣壓力。
[0082] 與W上提及的一樣，按照本發(fā)明制備的Mo-N層具有S相氮化鋼的特征性六方結(jié)構(gòu)。 按照本發(fā)明制備的層同時具有2600~3700HV的維氏硬度或者26~27GPa和37~38GPa的壓 痕硬度出T。
[0083] 按照本發(fā)明的具有至少一個Mo-N層的涂層的一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的Mo-N層 具有300~SOOGPa，優(yōu)選330~470GPa、更優(yōu)選350~450G化的彈性模量。
[0084] 按照本發(fā)明涂層的還一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的Mo-N層具有-1~-9GPa，優(yōu)選-2 ~-8GPa的殘余壓應(yīng)力。
[0085] 按照本發(fā)明涂層的還一個優(yōu)選實施方案，本發(fā)明的Mo-N層具有大于28GPa且小于 37G化的壓痕硬度出T。
[0086] 發(fā)明人在摩擦試驗時發(fā)現(xiàn)，維氏硬度為3000~3600HV或者壓痕硬度Hit為30~ 36G化的本發(fā)明的Mo-N層特別適合于某些應(yīng)用。
[0087] 例如發(fā)現(xiàn)，具有34~35PGa的出T硬度、31~32G化的屈服點W及350~450G化的彈性 模量的本發(fā)明的Mo-N層具有特別優(yōu)異的滑動特性。
[0088] 如上所述，優(yōu)選借助于刷光法后處理Mo-N層，W便達到非常合適的表面品質(zhì)或表 面粗糖度，運對于需要良好滑動特性的摩擦應(yīng)用來說尤其重要。
[0089] 由于從陰極(祀材)產(chǎn)生宏觀顆粒(液滴或瓣射物），借助于陰極火花蒸發(fā)（電弧蒸 發(fā)或者電弧PVD)制備的層中/上的粗糖度增量非常顯著。例如通過拋光、刷光或者微噴砂的 后處理并不在借助于陰極火花蒸發(fā)制備的所有層中展現(xiàn)出粗糖度的明顯降低。其原因在 于，瓣射物W不同的穩(wěn)定性嵌入層之中，因此可或多或少良好地后處理運些層。
[0090] 對于本發(fā)明的基于Mo-N的硬質(zhì)材料層來說，通過刷光的后處理當然起到非常好的 作用。
[0091] 圖8中所示就是運種情況，其中在通過刷光的不同后處理之前和之后，將大致相同 厚度的本發(fā)明的基于Mo-N的硬質(zhì)材料層(在本發(fā)明中也簡稱Mo-N層或者本發(fā)明的Mo-N層） 的粗糖度進行比較。
[0092] 圖9a中所示為CuSnS銷相對于按照本發(fā)明涂覆的活塞銷運動時的對應(yīng)體磨損。與 此相比，圖9b中所示為經(jīng)化C涂覆的活塞銷的磨損曲線。在運兩種情況下使用了之前所述的 不同刷光方法，即輕微(W)和強力(n)、一次或多次刷光。現(xiàn)在絕對令人驚奇的是，當相同的 后處理時，本發(fā)明的MoN層與相應(yīng)經(jīng)后處理的化C層相比表現(xiàn)出較少的對應(yīng)體磨損。之所W 令人驚奇，因為Mo-N層的初始粗糖度由于瓣射物(液滴）的緣故高于化C層的粗糖度。運表 明，使用本發(fā)明推薦的工業(yè)刷光方法可有效去除運些瓣射物。
[0093] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了，尤其為了使MoN達到小的化kx值，不太需要強力的刷光設(shè)置，運使 得后處理工藝變得更簡單而且重現(xiàn)性更好?？偠灾景l(fā)明的Mo-N層可容易進行后處理， 并且顯著降低對于峰值粗糖度特征性的化k、化kx值。
[0094] 與化kx值相比高的Rvkx值有利于形成油潤滑囊，運些油潤滑囊尤其在油量少的情 況下確保良好潤滑。
[00巧]為了實現(xiàn)小的對應(yīng)體磨損，應(yīng)爭取達到化kx<0.3皿，優(yōu)選<0.2皿，更優(yōu)選<0.15 皿。
[0096] 按照本發(fā)明的一個特別優(yōu)選的實施方案，Mo-N層具有45~55原子％的氮含量。
[0097] 本發(fā)明的層中測量的氮含量與鋼含量(原子％ )之比幾乎為50:50,其中在W鋼祀 作為電弧PV的去中的陰極的情況下使用220A的電弧電流、200°C的涂覆溫度（=基底溫度）、- 20V的負偏壓和3Pa的氮氣壓力。
[0098] 按照本發(fā)明的另一個實施方案，將粘附層沉積為待涂覆的基底和氮化鋼層之間的 界面。就此，Cr或/和CrN層特別適合作為粘附層，其優(yōu)選具有小于60nm的厚度，視應(yīng)用而定 尤其優(yōu)選10~50nm的厚度。
[0099] 按照本發(fā)明的方法的一個最優(yōu)選實施方案，在氮氣氣氛中借助于電弧蒸發(fā)鋼祀而 將按照本發(fā)明制備的Mo-師g質(zhì)材料層沉積為涂層的最外層，并且事后借助于刷光法進行后 處理，直至達到化kx<Rvkx的表面粗糖度。
【主權(quán)項】
1. 包含至少一個基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的涂層，所述硬質(zhì)材料層至少大部分包含六方 相氮化鉬S-MoN，其特征在于，XRD衍射圖中的兩峰強度比（δ-ΜοΝ220)/(δ-ΜοΝ200)彡3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于，所述基于Mo-N的硬質(zhì)材料層基本上由氮化 鉬構(gòu)成。3. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的涂層，其特征在于，兩峰強度比（δ-Μ〇Ν220)/(δ-Μ〇Ν200)彡10〇4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的涂層，其特征在于，兩峰強度比（δ-ΜοΝ220)/ (δ-ΜοΝ200)多30。5. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的涂層，其特征在于，所述基于Mo-N的硬質(zhì)材料層 具有2600HV~3700HV的維氏硬度或者27~38GPa的HIT硬度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的涂層，其特征在于，所述HIT硬度大于28GPa并且小于38GPa或 小于37GPa。7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的涂層，其特征在于，所述基于Mo-N的硬質(zhì)材料層 具有-lGPa~_9GPa的殘余壓應(yīng)力。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的涂層，其特征在于，所述殘余壓應(yīng)力為-2GPa~-8GPa。9. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的涂層，其特征在于，所述基于Mo-N的硬質(zhì)材料層 具有300GPa~500GPa、優(yōu)選330GPa~470GPa、更優(yōu)選350GPa~450GPa的彈性模量。10. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的涂層，其特征在于，所述基于Mo-N的硬質(zhì)材料層 沉積作為所述涂層的最外層，并且至少在層表面的至少一個區(qū)域內(nèi)具有滿足Rpkx<R Vkx條 件的表面粗糙度，并且優(yōu)選具有表面參數(shù)Rpkx<0.3μπι。11. 具有根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項所述的涂層的基底，優(yōu)選工具或者部件，更優(yōu)選滑 動元件。12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的經(jīng)涂覆的基底，其特征在于，在所述基底表面和基于Mo-N的 硬質(zhì)材料層之間有至少一個中間層，所述中間層優(yōu)選包括氮化鉻或者由氮化鉻構(gòu)成。13. 用于沉積根據(jù)上述權(quán)利要求1~10中任一項所述的涂層的方法，其特征在于，借助 于電弧PVD法至少將基于Mo-N的硬質(zhì)材料層沉積到待涂覆的基底表面上，其中使得至少一 個至少大部分包含鉬的靶材，優(yōu)選由鉬構(gòu)成的靶材在至少大部分含氮氣的氣氛中電弧蒸 發(fā)，并且至少在基于Mo-N的硬質(zhì)材料層的大部分沉積時間期間，優(yōu)選在氮化鉬層的全部沉 積時間期間使用低于300°C，優(yōu)選低于280°C，更優(yōu)選低于200°C+/_50°C的涂覆溫度。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，至少在氮化鉬層的大部分沉積時間期 間，優(yōu)選在氮化鉬層的全部沉積時間期間在待涂覆的基底上施加負偏壓。15. 用于產(chǎn)生根據(jù)權(quán)利要求10所述的涂層的方法，其中借助于刷光方法在最外面的基 于Mo-N的硬質(zhì)材料層上達到Rpkx<Rvkx的預(yù)定表面粗糙度，這通過使用刷光方法對預(yù)先優(yōu) 選借助于電弧PVD法沉積的基于Mo-N的硬質(zhì)材料層進行后處理。
【文檔編號】C23C14/06GK106062237SQ201480065249
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2014年12月1日
【發(fā)明人】J·拉姆, J·卡納
【申請人】歐瑞康表面解決方案股份公司，普費菲孔