專利名稱：鍍膜物體、其制備方法和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種至少部分鍍膜的物體，它包括一種由多相材料構(gòu)成的基體以及至少一個金剛石膜層。此外，本發(fā)明還涉及上述物體的制備方法以及用途。
附件A屬于本發(fā)明說明書。
定義1.由多相材料構(gòu)成的物體多相材料是指由多相組成的材料，各相屬于同種化合物或者不同化合物。在屬于不同化合物情況下，化合物具有或不具有共同的元素。屬于這類的例如淬火的鋼、金屬陶瓷，尤其是硬金屬。
2.界面如果在一種由多相材料構(gòu)成的物體上鍍上一個金剛石膜層，其結(jié)果不是由基體材料向金剛石鍍層材料逐步過渡，而是一個經(jīng)過所謂的“界面”過渡。這個界面可以是幾個μm寬，也可以更窄些，它擁有基體材料的成分，也擁有金剛石膜層的成分，該成分隨著垂直于鍍膜物體表面的方向而變化。其中，界面的材料組成既不相當(dāng)于基體的組成，也不相當(dāng)于金剛石膜層的組成。它不同于中間層。
3.中間層中間層可以理解為這樣一個層，它既不包含基體材料，也不包含金剛石膜層材料。
4.類金屬(metalloid)類金屬可以理解為下列元素非金屬和半金屬，尤其是B、Si、Ge、S和P。
目前，僅有很少的方法能把金剛石膜層牢固地沉降在由多相材料構(gòu)成的基體上。
關(guān)于隨之出現(xiàn)的問題可參閱J.D.de Stefani，“Tooling andProduction”，July1993，S，27 FF。
為了改善金剛石膜層的附著性，曾經(jīng)嘗試在金剛石膜層鍍上之前，將一種單相、封閉的中間層，即至少數(shù)個原子層的某種材料涂到基體的表面。例如EP-A-0 166 708文獻(xiàn)為了提高金剛石膜層的附著力，建議在鍍金剛石膜之前，加入一個附著媒介-中間層。在此，選用一種不同于基體材料和金剛石膜層的材料，即按中間層定義所要求的材料。作為中間層材料采用元素周期表中的IVb至VIb族的金屬，其中優(yōu)選為Ti，或一種上述所指金屬的碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化碳化物(oxicarbid)、氧化物或硼化物或者貴金屬。
在文獻(xiàn)EP-A-0 384 011中進(jìn)一步作了闡述。
為了達(dá)到良好附著的目的，加入中間層證明是有效的。為了達(dá)到好的耐磨性，不僅要求有好的附著性，而且還要求其他性能，如高韌性和高剪切強(qiáng)度。不僅金剛石膜層，也包括基體通常都是經(jīng)過優(yōu)化的，使它們能夠滿足這些力學(xué)要求。如果附加上一個中間層，這將出現(xiàn)過于復(fù)雜的與最優(yōu)化有關(guān)之一些問題。
金屬中間層的設(shè)置將引起例如一個區(qū)域的抗剪切性能明顯下降，結(jié)果當(dāng)用這種鍍膜的物體作為工具時，尤其是作為切削工具時，高應(yīng)力區(qū)，如在切割刃中，在應(yīng)力下膜層會迅速脫落。預(yù)置類金屬中間層情況與此類似。
從日本公開5-65646還已知，在基體材料和金剛石膜層之間預(yù)置一個由金屬間化合物構(gòu)成的最高達(dá)100μ厚的宏觀中間層。這時中間層可以作為表面層在基體里形成或者在基體表面上形成。通過這樣的中間層，金剛石層的附著性進(jìn)一步得到改善。
從日本公開62-61109和62-61108還得知，為了使金剛石層晶核的形成不受基體表面性能，例如其粗糙度或純度的影響，采取在加工氣體中加入少量AlCl3或TiCl4的手段來實現(xiàn)。借助此法，在基體上形成金剛石層，沒有上述的添加物則不能用此法在基體上形成金剛石膜層。上述文獻(xiàn)著眼于其中所要解決的在各種不同類型的基體表面形成晶核的問題，涉及單相和多相基體的均勻金剛石膜層的形成而不針對耐磨性的提高，耐磨性例如對于金剛石鍍膜的硅物體幾乎沒有實際意義，因為，就上述的意義，硅作為單相材料幾乎不可能作為希望耐磨性最佳的基體材料。
從文獻(xiàn)EP-0 519 587中還得知，在金剛石鍍膜之前，對基體表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕。這方面的缺點(diǎn)是基體表面變脆和腐蝕過程難以控制。從文獻(xiàn)US-4 843 039中還已知，在具有明顯鈷含量的基體中，在金剛石鍍膜之前，基體表面的鈷需貧化。
本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種開頭所述的那種物體，其耐磨性，也就是說，結(jié)合性能，尤其是附著性、抗剪切性和韌性有本質(zhì)的改善。
為了達(dá)到這一目的，開頭所述的物體通過在界面里進(jìn)行元素增濃作用(Elementanreicherung)而變得具有特色，其濃度高于沒有經(jīng)過增濃該種元素的一個相同金剛石鍍膜的相同的基體中該元素的濃度。如果所述元素既不是基體材料的元素，也不是金剛石膜層的元素，那么按本發(fā)明所引入的元素濃度按定義則高于在一個相同的金剛石鍍膜的基體中的濃度。如果增濃元素已經(jīng)存在于基體材料或金剛石膜層材料中，則通過對一種相同的基體中所觀察元素的濃度分布進(jìn)行對照即可進(jìn)行本發(fā)明的增濃，后一基體沒有經(jīng)過任何增濃措施，而其它金剛石鍍膜卻是相同的。
由上述可知由多相材料構(gòu)成的、所述金剛石鍍膜的物體的耐磨性能，即結(jié)合性能，尤其是附著性、抗剪切性和韌性將通過以下措施得到?jīng)Q定性改善，即在界面進(jìn)行元素增濃，其濃度至少在界面的一個部位高于相同基體經(jīng)同樣金剛石鍍膜的、而沒有特別進(jìn)行元素增濃作用的元素濃度。
可以推測，由于不同于已知的附加物，在基體和金剛石膜層之間沒有加入中間層，而是有目的地對界面改性。這不僅對附著性能，而且對耐磨性有決定性作用的抗剪切性能和韌性也帶來正面影響，或至少沒有負(fù)面影響。
在一個優(yōu)選的實施方案中金剛石膜層的厚度選擇為小于50μm，優(yōu)選為2μm-30μm，包括兩個界限值。
另外，按本發(fā)明鍍膜的物體在一個方案中具有特色的是，金剛石膜層的晶核形成密度基本上不受元素增濃作用的影響，如果以所述沒有用元素增濃的相同的金剛石鍍膜的相同基體作為對比基礎(chǔ)，其晶核形成密度相同。
界面的厚度最好為幾個μm，優(yōu)選最高為15μm，更優(yōu)選最高為10μm。
在界面的一個基本區(qū)域里，元素增濃的濃度分布至少基本上能恒定，其中在基體材料里這種元素不是極少的部分中可以保持在基體中也有的濃度值，或者尤其是當(dāng)該種元素在基體中的部分極少時，可以首先上升，然后沿著界面的一個基本區(qū)域基本上保持不變。最好是在界面里至少存在一個元素增濃濃度的最高值。
另外，本發(fā)明要達(dá)到的效果，即提高經(jīng)金剛石鍍膜的一種多相材料構(gòu)成的基體的耐磨性，可以很好地達(dá)到，條件是按權(quán)利要求6的全文去做，元素增濃作用表現(xiàn)出的濃度比同樣基體的相同金剛石鍍膜中的沒有增濃的相同元素的濃度高至少0.01at％，優(yōu)選至少0.05at％，更優(yōu)選至少0.5at％，其中特別優(yōu)選的是1at％。
最佳的耐磨性能也可以通過下法達(dá)到，即就一個最大極限而言，在界面區(qū)域里的元素濃度，高于相同基體的相同金剛石鍍膜的沒有元素增濃的界面里的元素濃度最大為50at％，優(yōu)選為2-20at％，包括兩個界面限值。
時至今日，作為增濃元素，特別是金屬M(fèi)g、Al、Cu，其中特別是Al，以及類金屬B、Si、Ge、S、P，而且已作為增濃元素的一個組分或作為增濃元素自身被證明是有效的。
另外，基體作為基本的成分可以優(yōu)選包括一種或多種碳化物和鈷，為均勻分布的混合物。在此，可更有利地，并與本發(fā)明所述的界面里的元素增濃作用結(jié)合起來，再在基體里接近表面的區(qū)域使鈷貧化，這時，最好于一個靠近貧化區(qū)的物體一側(cè)緊跟一個鈷增濃區(qū)。
元素增濃作用至少部分地在金剛石沉積的同時進(jìn)行。
為此，在同一個鍍膜反應(yīng)器中，元素增濃直接在金剛石沉積之前開始，并且在過程不停止的情況下連續(xù)地向金剛石沉積層中延展，或者金剛石沉積與元素增濃同時進(jìn)行。
在一種優(yōu)選的方式方法中，元素增濃直接地在金剛石沉積之前和沉積之初或者僅在沉積開始時進(jìn)行。
在這里要強(qiáng)調(diào)的是，原則上講所有的已知的金剛石鍍膜方法都可以采用，這些方法在以下文獻(xiàn)中都有描述“Development ofCVD-Diamond Synthesis Techniques”，S.Matsumoto，S.50-58；Proceeding of First International Symposium on Diamond andDiamond-like Films，Proc.Val.89-12；The electrochemicalSociety，1989，edit.By J.P.Dismukes。
元素增濃經(jīng)由氣相完成，最好是由一種有機(jī)金屬的或有機(jī)類金屬的氣相完成，采用此法尤其使元素增濃過程和界面的形成變得比較簡單和容易控制。原則上講，適合元素增濃的方法為已知的真空鍍膜方法，如CVD-方法、PVD-方法或PECVD-方法(等離子體增強(qiáng)的化學(xué)氣相沉積plasma enhanced chemicalvapor deposition)。
在一種優(yōu)選的方式方法中，元素增濃將借助PVD-方法來實現(xiàn)，最好借助蒸發(fā)法，例如用電子束蒸發(fā)法或者通過與一種固體物體的等離子體化學(xué)反應(yīng)，其中作為固體物體采用陶瓷，以此至少一種元素通過等離子體化學(xué)反應(yīng)的氣體形式釋放出來，進(jìn)入工藝過程氣氛中。
為了引入增濃元素，除了PVD-方法外，等離子體化學(xué)反應(yīng)也非常適合于此。在這里，等離子體化學(xué)反應(yīng)可以例如通過有機(jī)金屬的或有機(jī)類金屬的氣體的分解來完成，也可以通過在普通的金剛石沉積法中存在的具有活性的原子氫與一種陶瓷固體物體進(jìn)行反應(yīng)來完成。
另外，本發(fā)明所述方法的實施方案包括，使用一種物體，它的材料包含一種或多種碳化物和鈷，在此，在另一個實施形式中基體表面區(qū)域通過燒結(jié)或通過化學(xué)腐蝕過程，在金剛石鍍膜之前引入增濃元素，而使鈷貧化。基體表面的鈷貧化作用，如前所述，通過一種冶金的燒結(jié)方法來實現(xiàn)，基體的貧化區(qū)深度在5-50μm范圍內(nèi)，最好在10-20μm范圍內(nèi)。在這里，鈷貧化區(qū)定位在基體里，而不在界面里。
在一個特別優(yōu)選的實施例中，基體擁有一個5-50μm厚的鈷貧化區(qū)(包括兩個界限值)，最好在10-20μm，從物體的一側(cè)看，緊跟在貧化區(qū)是與一個鈷的增濃區(qū)相結(jié)合，其厚度為50-500μm，優(yōu)選為50-150μm厚(包括全部界限值)。在增濃區(qū)里，鈷含量高于原始的、未改性的基體材料的粘合劑相中的鈷含量。
在實現(xiàn)鈷貧化時，通過化學(xué)腐蝕法的貧化區(qū)最好低于10μm，更優(yōu)選低于5μm。這被看作沒有界面。
關(guān)于一種特別適宜的金剛石沉積方法可以進(jìn)一步參閱EP-A-0 478 909，它作為本發(fā)明書的附件A部分。
界面中的元素增濃最好通過下法實現(xiàn)，在金剛石鍍膜時，至少部分地，增濃元素被蒸發(fā)，在工藝氣氛中它的濃度通過打開回路或關(guān)閉回路進(jìn)行調(diào)節(jié)，一種蒸發(fā)源，例如一種用于元素蒸發(fā)的電子束蒸發(fā)器，其蒸發(fā)功率在調(diào)整回路中作為調(diào)整裝置進(jìn)行調(diào)整以及作為控制裝置來使用。
在按本發(fā)明所述制造方法的另一實施方案中，在金剛石鍍膜時，至少部分地，增濃元素通過與固體物體的等離子體化學(xué)反應(yīng)帶入工藝氣氛中，并且它們在氣氛中的濃度通過打開回路控制器或關(guān)閉回路調(diào)節(jié)器進(jìn)行控制，從而等離子體放電的功率和/或鍍膜氣氛的氣體組成得到調(diào)節(jié)。
在鍍膜氣氛中的增濃元素的濃度可以利用發(fā)射光譜進(jìn)行測定，在一個調(diào)整回路中作為測定的IST-值用于控制工藝氣氛中的元素濃度或者作為一個濃度-開啟-回路-控制系統(tǒng)的控制值。
本發(fā)明所述的物體特別適合作為工具，尤其作為切削加工工具，例如用于車、銑或鉆。這種物體特別適合用于非鐵金屬的加工，如鋁合金的加工或有色金屬的加工，以及用于非金屬的加工，如塑料、木材或復(fù)合材料。本發(fā)明所述的物體同樣適合于作為具有高耐磨性的部件，尤其作為耐磨耗的部件。
本發(fā)明所述的方法同樣適合于制備耐磨的物體。
隨后，本發(fā)明補(bǔ)充與它的最基本的觀點(diǎn)有關(guān)聯(lián)的說明書，例如它們在權(quán)利要求書中詳細(xì)說明的觀點(diǎn)，借助圖和實施例加以闡述。
附圖表明

圖1.一個基體、界面和金剛石層的示意圖，用于闡述界面的概念；圖2a.對一種其中在界面里經(jīng)本發(fā)明所述的鋁增濃，商業(yè)通用的多相基體，借助EPMA(electron probe micro analysis)測定得到界面里增濃元素鋁和基體及金剛石層中鈷、鎢和碳的定性濃度分布；圖2b.類似圖2a的測定結(jié)果，在一種商業(yè)通用的基體中，具有鈷貧化的和鈷增濃的基體區(qū)，界面里在鋁增濃條件下按本發(fā)明所述方法進(jìn)行金剛石鍍膜；圖3，根據(jù)圖2a和2b在EPMA-測定時電子束寬度的定義示意圖；圖4a，對一個按本發(fā)明鍍膜的界面里具有鋁元素增濃區(qū)的基體，并按圖2a測定為基礎(chǔ)，借助EPMA測定的經(jīng)過金剛石膜層、界面和基體的橫斷面磨片上定性鋁濃度分布。
圖4b，根據(jù)圖4a經(jīng)過基體、界面和金剛石層的橫斷面磨片的掃描電子顯微鏡照片，放大倍數(shù)為2000；圖5在總鍍膜時間為10小時的前3小時在工藝氣氛中的相對鋁蒸發(fā)濃度的時間分布曲線。曲線表示鋁掃描線的相對發(fā)射強(qiáng)度和作為參考信號的氫掃描線；圖6，用于測定和對比本發(fā)明和非本發(fā)明物體耐磨性的測試說明示意圖。
圖1表示一種用金剛石鍍膜的多相基體的比例示意圖，它不僅存在于本發(fā)明所述的元素增濃作用中而且也存在于常規(guī)的鍍膜中。在基體區(qū)域內(nèi)，基體由內(nèi)向外沿x方向前進(jìn)，基體材料MGK基本上不變，在圖1中用dMGK/dx ≈ 0表示。同樣地在金剛石層區(qū)域里，沿上述的方向前進(jìn)，材料的組成基本上也不變，在圖1中用dMDS/dx≈0表示。
在位于中間的界面里，原則上基體的那個材料組成不斷的向金剛石層的那個材料組成連續(xù)過渡，因此，按上述的方向前進(jìn)，在界面里，如圖1所示，不僅dMGK/dx≠0，而且dMDS/dx≠0。其中，在界面里不需要在每一個x點(diǎn)上同時滿足這些條件，如果這兩個條件滿足其中一個就足夠了?？傊?，沿x方向前進(jìn)，在界面里，如圖1括號中所示，基體材料部分MGK或至少這個材料的一個基本成分在減少，而且在界面里金剛石膜層材料的含量MDS，按上述方向在增加。
因此，一般得出，如在圖1用虛線畫的界限，靠近基體一側(cè)的界面區(qū)中基體材料還占優(yōu)勢，而靠近金剛石層一側(cè)的界面區(qū)中金剛石材料已經(jīng)占優(yōu)勢。
借助一種方法和一種設(shè)備，如在EP-A-478909中公開過的(作為本文的一部分以附件A形式附上)，基本上由碳化鎢和鈷構(gòu)成的硬金屬-轉(zhuǎn)位式刀片經(jīng)金剛石鍍膜，并按本發(fā)明所述在界面里進(jìn)行元素增濃，其中作為增濃元素在這種情況下加入鋁。
元素增濃的引入例如可以通過工藝氣氛中的原子氫與反應(yīng)器中的陶瓷固體進(jìn)行反應(yīng)來實現(xiàn)，這時，增濃元素轉(zhuǎn)化成氣體形式，與金剛石沉積過程平行摻入界面中。此外，該元素在金剛石沉積過程起始過程之前和/或當(dāng)中尤其直接地游離到工藝氣氛中。
替代上述在反應(yīng)器中的陶瓷固體腐蝕反應(yīng)，可以采用各種其它PVD-方法，例如熱蒸發(fā)、電子束蒸發(fā)、電弧蒸發(fā)或陰極濺射，可同樣好地引入增濃元素。也可以通過與相應(yīng)增濃元素的氣態(tài)化合物的等離子體化學(xué)反應(yīng)，例如與有機(jī)金屬化合物或有機(jī)類金屬化合物的等離子體化學(xué)反應(yīng)，來實現(xiàn)增濃元素的引入。
作為特別適宜用來控制氣相里增濃元素的濃度，至少部分地在金剛石層形成同時，該氣相里增濃元素的濃度用發(fā)射光譜測定證明是合用的，這時的測定結(jié)果作為所測的IST-值在一調(diào)整回路中用于所指的濃度，根據(jù)所采用的方法實現(xiàn)的增濃元素的游離度，在工藝氣氛中被用來作為調(diào)整值。在控制操作值方面，用發(fā)射光譜測定的瞬間增濃元素的濃度按規(guī)定曲線(Soll-Profil)用于所論及濃度的開啟回路操作(open-loop-Fuhrung)是完全可能的。
圖5表示增濃元素的控制技術(shù)的或者控制進(jìn)行的濃度分布，例如鋁隨時間的濃度分布，與氫的濃度進(jìn)行對比。這里可以得知，在本發(fā)明所述的，這里作為例子展示的元素增濃過程，實質(zhì)上在第一個小時里就實現(xiàn)了，而總的金剛石鍍膜時間為10小時。
利用附件A中描述的金剛石沉積方法，依照下列的工藝參數(shù)對各種基體進(jìn)行金剛石鍍膜。
總壓力 100Pa放電的總電流700A混合氣體 Ar/H2/CH4＝1∶1∶0.005物體溫度 810在下表中，列出了各種基體，必要時的預(yù)處理、實施或沒實施本發(fā)明所述的元素增濃和所產(chǎn)生的耐磨性能。<
>基體是轉(zhuǎn)位式刀片，按著試驗編號DID73，163，169以及EID92a-92c，并且所有均按已知的金剛石鍍膜方法，沒有利用本發(fā)明所述的元素增濃作用而鍍膜的轉(zhuǎn)位式刀片EID66和DID53，都進(jìn)行同樣的銑削試驗。
進(jìn)行銑削的情況在圖6中畫出，銑削試驗特別適合測定工具的耐磨性能，使用銑頭68和被加工件70。在進(jìn)行銑削試驗時遵守以下參數(shù)工件70的材料Al-4％CU 0.8％Si工件形狀直徑為200mm的圓柱體切削速度1500m/分切削深度1mm走刀0.1-0.5mm/分每次安裝一個轉(zhuǎn)位式刀片。
在上表中，在“耐磨性”一欄列出的數(shù)字，表示圓柱體完全削平的走刀次數(shù)。試驗在好的轉(zhuǎn)位式刀片時，走刀170次之后拆出。銑削試驗的詳細(xì)說明參考“CVD-DiamantbeschichteteZerspanwerkzeuge”，I.Reineck，S.Soderberg und M.E.Sjostrand，VDI-Gesellschaft Produktionstechnik，Neuentwicklungen in derZerspanungstechnik，s，55-70，Dusseldorf，22.-24.9.93。
以走刀次數(shù)表示的耐磨性試驗結(jié)果從上表中清楚可見。當(dāng)沒有采用本發(fā)明所描述的元素增濃作用時，根據(jù)例子EID66和EID53，在走刀零次及十次出現(xiàn)一個金剛石層的脫落，按本發(fā)明鍍膜的轉(zhuǎn)位式刀片經(jīng)受住170次走刀，直至試驗中止。這一結(jié)果不僅出現(xiàn)在通過腐蝕(EID169)或通過燒結(jié)(EID163)使之具有鈷貧化的表面，而且也出現(xiàn)在沒有預(yù)處理的(EID 92a、b)或噴砂的(EID 92c)基體表面。
圖2a表明，借助EPMA測試的定性的鋁增濃作用，是一個商業(yè)通用的硬金屬基體按本發(fā)明所述實施元素增濃，沒有鈷貧化，例如試驗EID92a、92b，而圖2b類似，鋁增濃是在一個鈷貧化的基體上，另外具有鈷增濃區(qū)例如DID73，163，169所示。在兩種情況下可以清楚看到在界面區(qū)里的鋁濃度有個最高值。在這里應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，增濃元素在界面之外的更寬的濃度分布，就是說，不僅向基體里面，而且向金剛石層里面更寬的濃度分布對于達(dá)到本發(fā)明所述的高耐磨性并不起重要作用。
圖3表示按圖2測定的測量方式示意圖。其中1代表金剛石層，2代表界面而3代表基體。長方形顯示分析面積，其中分析射線的寬度用W表示，沿y方向為250μm，沿x-方向掃描。
圖4a表示借助EPMA測定的在金剛石層、界面和基體里的橫斷面磨片的鋁分布，例如根據(jù)圖2b的濃度分布。在界面里增濃元素，即鋁的增濃清楚可見。
圖4b表示相關(guān)基體、界面和金剛石膜層的橫斷面磨片的掃描電子顯微鏡照片。
權(quán)利要求
1.至少部分鍍膜的物體，它包括一個由多相材料構(gòu)成的基體以及至少一個金剛石層，其特征是，在基體和金剛石層之間的界面里引入元素增濃作用，其濃度高于同一種元素在一個同樣金剛石鍍膜的沒有元素增濃作用的相同基體上的濃度。
2.按權(quán)利要求1的鍍膜物體，其特征是，金剛石層的厚度小于50μm，優(yōu)選的為2μm至30μm，包括兩個界限值。
3.按權(quán)利要求1或2中一項的鍍膜物體，其特征是，金剛石層的密度實質(zhì)上等于沒有元素增濃的所述的同樣金剛石鍍膜基體上的金剛石層密度。
4.按權(quán)利要求1至3中一項的鍍膜物體，其特征是，界面的厚度為幾個μm，優(yōu)選為≤15μm，更優(yōu)為≤10μm。
5.按權(quán)利要求1至4中一項的鍍膜物體，其特征是，在界面的一個主要區(qū)域里的元素增濃的濃度分布至少是基本恒定的，或者優(yōu)選在界面區(qū)里至少顯示一個最大值。
6.按權(quán)利要求1至5中一項的鍍膜物體，其特征是，元素增濃作用顯示的濃度至少要比沒有增濃的基體上同樣金剛石鍍膜的同一元素的濃度高出0.01at％，優(yōu)選為高出0.05at％，更優(yōu)為高出0.5at％，最優(yōu)為高出1at％。
7.按權(quán)利要求1至6中一項的鍍膜物體，其特征是，在界面區(qū)里的元素濃度比在同樣金剛石鍍膜沒有元素增濃基體的界面里的元素濃度最高為高出50at％，優(yōu)選為高出2-20at％(包括兩個界限值)。
8.按權(quán)利要求1至7中一項的鍍膜物體，其特征是，增濃元素至少是Mg、Al、Cu金屬之一，其中尤其包括Al，或者是由這樣的一個金屬組成的，或者至少包含B、Si、Ge、S、P等類金屬之一，或者是由這樣的一個類金屬組成的。
9.按權(quán)利要求1至8中一項的鍍膜物體，其特征是，作為基本組成部分的基體含有一種或多種碳化物和鈷均勻分布在一混合物中，并且最好是在基體接近表面的區(qū)域使鈷貧化，其中更優(yōu)的是在靠近貧化區(qū)的物體一側(cè)，緊接著是鈷增濃區(qū)。
10.按權(quán)利要求1至9中一項的鍍膜物體，其特征是，在界面里存在AlCoxCy-化合物，優(yōu)選為該化合物占有絕大部分。
11.按權(quán)利要求1至10中一項的鍍膜物體的制備方法，其特征是，元素增濃過程至少部分地與金剛石沉積過程同時進(jìn)行。
12.按權(quán)利要求11的方法，其特征是，元素增濃只是直接在金剛石沉積之前和沉積之初或只在沉積開始時進(jìn)行。
13.按權(quán)利要求11或12中的一項的方法，其特征是，元素增濃由氣相進(jìn)行，這里最好使用一種有機(jī)金屬氣體或有機(jī)類金屬氣體。
14.按權(quán)利要求11至13中一項的方法，其特征是，借助于一種PVD-法來實現(xiàn)元素增濃，最好采用蒸發(fā)法，如電子束蒸發(fā)，或者通過與一種固體物體的等離子體化學(xué)反應(yīng)，這里作為固體物體最好采用陶瓷，從中至少一種元素通過等離子體化學(xué)反應(yīng)，以氣體形式游離到工藝氣氛中。
15.按權(quán)利要求11至14中一項的方法，其特征是，作為基體材料采用一種或多種碳化物和鈷，并且基體表面區(qū)最好通過燒結(jié)或通過一個化學(xué)腐蝕過程，在金剛石鍍膜之前使鈷貧化，而且最好在靠近鈷貧化區(qū)的物體一側(cè)緊接著實現(xiàn)一個鈷增濃區(qū)。
16.按權(quán)利要求11至15中一項的方法，其特征是，至少部分地在金剛石鍍膜時，增濃元素被蒸發(fā)，它們在工藝氣氛中的濃度將通過調(diào)節(jié)元素的一種蒸發(fā)源的蒸發(fā)功率加以控制或調(diào)節(jié)。
17.按權(quán)利要求11至16中一項的方法，其特征是，至少部分地在金剛石鍍膜時，增濃元素通過與一種固體物體進(jìn)行等離子體化學(xué)反應(yīng)而進(jìn)入工藝氣氛中，并且它的濃度將通過調(diào)節(jié)等離子體放電功率和/或鍍膜氣氛的氣體組成加以控制或調(diào)節(jié)。
18.按權(quán)利要求16或17中一項的方法，其特征是，在鍍膜氣氛中的增濃元素濃度用發(fā)射光譜法進(jìn)行測定，作為在一個調(diào)整回路中的IST-值的測定值以便控制在工藝氣氛中的元素濃度或者作為濃度控制的監(jiān)測數(shù)據(jù)。
19.按權(quán)利要求1至10中一項的鍍膜物體的應(yīng)用，可作為耐磨部件或作為工具，尤其是作為切削加工的工具。
20.按權(quán)利要求11至18中一項的方法之應(yīng)用，用于制備耐磨的物體，尤其是工具物體。
全文摘要
為了全面提高耐磨損-附著性能，韌性-和剪切強(qiáng)度性能，在一種金剛石鍍膜的多相物體上，在基體和金剛石層的界面里有目的地引入元素增濃作用。
文檔編號C23C16/26GK1139958SQ94194739
公開日1997年1月8日 申請日期1994年10月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月29日
發(fā)明者J·卡內(nèi), E·伯格曼, M·帕德拉茨尼, I·雷奈克, M·E·斯喬斯特蘭德 申請人:巴爾策斯有限公司, 桑德威克公司