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EP0592986B1

Ultra-thin film laminate

Abstract

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EP0592986B1, drawing sheet 1
Sheet 1 of 13

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Expired 11 October 2013, 13 years ago.

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12 claims: 12 independent, 0 dependent

  1. 1
    A wear-resistant member comprising a substrate and an ultra-thin film laminate coated thereon, said ultra-thin film laminate comprising at least one nitride or carbonitride of at least one element selected from the group consisting of the elements in the groups IVa, Va and VIa in the periodic table and A1 and B, said nitride or carbonitride having a cubic crystal structure and having mainly metallic bonding properties, and at least one compound having a crystal structure other than the cubic crystal structure at normal temperature and normal pressure and under equilibrium state and having mainly covalent bonding properties, said at least one nitride or carbonitride and said at least one compound being alternately laminated in the form of layers, each layer of said nitride or carbonitride and said compound having a thickness of 0.2 - 20 nm, said laminate having a cubic crystalline X-ray diffraction pattern as a whole. Organe résistant à l'usure comprenant un substrat et un stratifié en film ultra-mince le recouvrant, ledit stratifié en film ultra-mince comprenant au moins un nitrure ou un carbonitrure d'au moins un élément choisi dans le groupe comprenant les éléments des groupes IVa, Va et VIIa dans la table périodique et A1 et B, ledit nitrure ou carbonitrure ayant une structure cristalline cubique et ayant principalement des propriétés de liaison métallique, et au moins un composé ayant une structure cristalline différente de la structure cristalline cubique, dans des conditions normales de température et de pression et en état d'équilibre, et ayant principalement des propriétés de liaison covalente, ledit au moins un nitrure ou carbonitrure et ledit au moins un composé étant stratifié alternativement sous la forme de couches, chaque couche dudit nitrure ou carbonitrure et dudit composé ayant une épaisseur comprise entre 0,2 et 20 nm, ledit stratifié ayant dans l'ensemble un motif de diffraction par rayons X de structure cristalline cubique. Verschleißfestes Element aus einem Trägermaterial und einem darauf aufgebrachten ultradünnen Filmlaminat, wobei das ultradünne Filmlaminat mindestens ein Nitrid oder Carbonitrid mindestens eines Elements aufweist, das aus einer Gruppe auszuwählen ist, welche aus den Elementen der Gruppen IVa, Va und VIa des Periodensystems sowie Al und B besteht, wobei das Nitrid oder Carbonitrid eine kubische Kristallstruktur hat und hauptsächlich Metallbindungseigenschaften besitzt, sowie mindestens eine Verbindung, die bei normaler Temperatur und normalem Druck und im Gleichgewichtszustand eine andere Kristallstruktur als die kubische Kristallstruktur hat und die hauptsächlich kovalente Bindungseigenschaften hat, wobei das mindestens eine Nitrid oder Carbonitrid und die mindestens eine Verbindung abwechselnd in Form von Schichten laminiert werden, und wobei jede Schicht des Nitrids oder Carbonitrids und der Verbindung eine Dicke von 0,2 - 20 nm hat und das Laminat insgesamt ein kubisch kristallines Röntgenbeugungsdiagramm hat.
  2. 2
    A wear-resistant member as claimed in claim 1, wherein said at least one compound comprises at least one nitride containing Al and/or B as main components. Organe résistant à l'usure selon la revendication 1, dans lequel ledit au moins un composé comprend un nitrure comprenant A1 et/ou B comme composant principal. Verschleißfestes Element nach Anspruch 1, bei dem die mindestens eine Verbindung mindestens ein Nitrid mit Al und/oder B als Hauptbestandteile aufweist.
  3. 3
    A wear resistant member as claimed in claim 1 or 2 wherein the compositions of the adjacent compound layers change continuously. Organe résistant à l'usure selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les compositions des couches de composés adjacentes changent de manière continue. Verschleißfestes Element nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Zusammensetzungen der benachbarten Verbindungsschichten sich kontinuierlich ändern.
  4. 4
    A wear-resistant member as claimed in any of claims 1 to 3, wherein said substrate is hard or surface-hardened. Organe résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel ledit substrat est dur ou durci en surface. Verschleißfestes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Trägermaterial hart oder oberflächengehärtet ist.
  5. 5
    A wear-resistant member as claimed in any of claims 1 to 4, wherein said substrate is made of a WC-based cemented carbide, a cermet, or a high-speed steel. Organe résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel ledit substrat est réalisé en un carbure cémenté à base de WC, un cermet, ou un acier à coupe rapide. Verschleißfestes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Trägermaterial aus einem Sintercarbid auf WC-Basis, einem Cermet oder einem Schnellarbeitsstahl besteht.
  6. 6
    A wear-resistant member as claimed in one of claims 1 to 5, wherein said film laminate has a thickness of 0.5 to 10 µm. Organe résistant à l'usure selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit stratifié en film a une épaisseur comprise entre 0,5 et 10 µm. Verschleißfestes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Filmlaminat eine Dicke von 0,5 bis 10 µm hat.
  7. 7
    A wear-resistant member as claimed in any of claims 1 to 6, wherein an intermediate layer is provided between said substrate and said ultra-thin film laminate, said intermediate layer having a thickness of 0.05 - 5 µm and being made of at least one compound selected from compounds comprising at least one element selected from the group consisting of the elements in the IVa, Va, and VIa groups, compounds of at least one element selected from C and N, and oxides of elements in the IVa group. Organe résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel une couche intermédiaire est prévue entre ledit substrat et ledit stratifié en film ultra-mince, ladite couche intermédiaire ayant une épaisseur comprise entre 0,05 et 5 µm et étant réalisée en au moins un composé sélectionné parmi des composés comprenant au moins un élément sélectionné parmi le groupe comprenant les éléments des groupes IVa, Va et VIa, des composés d'au moins un élément sélectionné parmi C et N, et des oxydes d'éléments du groupe IVa. Verschleißfestes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine Zwischenschicht zwischen dem Trägermaterial und dem ultradünnen Filmlaminat vorgesehen ist, die eine Dicke von 0,05 bis 5 µm hat und aus mindestens einer Verbindung besteht, welche aus Verbindungen auszuwählen ist, die mindestens ein Element enthalten, das wiederum aus der Gruppe auszuwählen ist, die aus den Elementen der Gruppen IVa, Va und VIa besteht, sowie aus Verbindungen mindestens eines aus C und N auszuwählenden Elements und Oxiden von Elementen in der Gruppe IVa.
  8. 8
    A wear-resistant member as claimed in any of claims 1 to 7, wherein a surface layer is provided on the surface of said ultra-thin film laminate, said surface layer having a thickness of 0.1 - 5 µm and being made of at least one compound selected from the nitrides, carbides, carbonitrides and oxides of elements in the IVa, Va and VIa groups. Organe résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel une couche de surface est prévue sur la surface dudit stratifié en film ultra-mince, ladite couche de surface ayant une épaisseur prise entre 0,1 et 5 µm et étant réalisée en au moins un composé sélectionné parmi les nitrures, les carbures, les carbonitrures et les oxydes d'éléments des groupes IVa, Va et VIa. Verschleißfestes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem auf der Oberfläche des ultradünnen Filmlaminats eine Oberflächenschicht angeordnet ist, die eine Dicke von 0,1 - 5 µm hat und aus mindestens einer Verbindung besteht, die aus den Nitriden, Carbiden, Carbonitriden und Oxiden von Elementen in den Gruppen IVa, Va und VIa auszuwählen ist.
  9. 9
    A wear-resistant member as claimed in any of claims 1 to 8, wherein said member is used as a cutting tool such as a cutting insert, a drill and an end mill. Organe résistant à l'usure selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel ledit organe est utilisé comme outil de coupe tel qu'un insert de coupe, un foret et une fraise à queue. Verschleißfestes Element nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem das Element als Schneidwerkzeug, wie z.B. als Schneideinsatz, Bohrer oder Stirnfräser verwendet wird.
  10. 10
    A wear resistant member as claimed in claim 9 in the form of a cutting insert having a rake face and a flank face both coated with said ultra-thin film laminate, said laminate formed on the rake face having a larger laminating cycle than said laminate formed on the flank face. Organe résistant à l'usure selon la revendication 9 sous la forme d'un insert de coupe ayant une face de raclage et une face de dépouille recouvertes toutes deux par ledit stratifié en film ultra-mince, ledit stratifié formé sur la face de raclage ayant un cycle de stratification plus grand que ledit stratifié formé sur la face de dépouille. Verschleißfestes Element nach Anspruch 9 in Form eines Schneideinsatzes mit einer Spanfläche und einer Flankenfläche, die beide mit dem ultradünnen Filmlaminat beschichtet sind, wobei das auf der Spanfläche gebildete Laminat einen größeren Laminierzyklus hat als das auf der Flankenfläche gebildete Laminat.
  11. 11
    A wear-resistant member as claimed in claim 9 in the form of a cutting insert having a rake face and a flank both coated with said ultra-thin film laminate, said laminate formed on the flank having a larger laminating cycle than said laminate formed on the rake face. Organe résistant à l'usure selon la revendication 9 sous la forme d'un insert de coupe ayant une surface de raclage et une face de dépouille recouvertes toutes deux par le stratifié en film ultra-mince, ledit stratifié formé sur la dépouille ayant un cycle de stratification plus grand que ledit stratifié formé sur la face de raclage. Verschleißfestes Element nach Anspruch 9 in Form eines Schneideinsatzes mit einer Spanfläche und einer Flanke, die beide mit dem ultradünnen Filmlaminat beschichtet sind, wobei das auf der Flanke gebildete Laminat einen größeren Laminierzyklus hat als das auf der Spanfläche gebildete Laminat.
  12. 12
    A wear-resistant member as claimed in 1-5 and 7, 8, as far as claims 7 and 8 are not dependent on claim 6, wherein said ultra-thin film laminate is used as a wear-resistant or protective layer of electric or electronic parts or sliding or machine parts, said ultra-thin film laminate having a thickness of 5 nm - 10 µm. Organe résistant à l'usure selon les revendications 1 à 5 et 7, 8, dans la mesure où les revendications 7 et 8 ne sont pas dépendantes de la revendication 6, dans lequel ledit stratifié en film ultra-mince est utilisé comme une couche résistant à l'usure ou protectrice de parties électriques ou électroniques ou de parties d'usinage ou de coulissement, ledit stratifié en film ultra-mince ayant une épaisseur comprise entre 5 nm et 10µm. Verschleißfestes Element nach den Ansprüchen 1-5 und 7, 8, soweit Ansprüche 7 und 8 nicht auf Anspruch 6 rückbezogen sind, bei dem das ultradünne Filmlaminat als verschleißfeste Schicht oder Schutzschicht von elektrischen oder elektronischen Teilen oder Gleitelementen oder Maschinenteilen verwendet wird, wobei das ultradünne Filmlaminat eine Dicke von 5 nm - 10 µm hat.