СЛОИСТАЯ СИСТЕМА С ПО МЕНЬШЕЙ МЕРЕ ОДНИМ СЛОЕМ СМЕШАННЫХ КРИСТАЛЛОВ МНОГОКОМПОНЕНТНОГО ОКСИДА

1. Наносимая способом PVD слоистая система для покрытия детали, которая содержит по меньшей мере один слой смешанных кристаллов многокомпонентного оксида следующего состава:
1-x
x
2
3
(Me1Me2)O,
причем каждый из Me1 и Me2 означает по меньшей мере один из элементов Al, Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Nb, Ti, Sb или V и при этом элементы Me1 и Me2 отличаются друг от друга, отличающаяся тем, что кристаллическая решетка слоя смешанных кристаллов имеет структуру корунда, которая в спектре слоя смешанных кристаллов, измеренном методом рентгеновской дифракции, характеризуется по меньшей мере тремя, предпочтительно четырьмя, в частности пятью линиями, приписываемыми структуре корунда.
2. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что структура корунда слоя смешанных кристаллов термически настолько стабильна, что параметр решетки a и/или c слоя смешанных кристаллов после 30 мин выдерживания на воздухе при по меньшей мере 1000°C или при по меньшей мере 1100°C смещается максимум на 2%, предпочтительно максимум на 1%.
3. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слой смешанных кристаллов имеет стехиометрическое или подстехиометрическое содержание кислорода.
4. Слоистая система по п.3, отличающаяся тем, что содержание кислорода на 0-15%, предпочтительно на 0-10% ниже стехиометрического состава соединения.
5. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слой смешанных кристаллов является мелкокристаллическим со средним размером кристаллита менее 0,2 мкм, предпочтительно менее 0,1 мкм.
6. Слоистая система по одному из предыдущих пунктов, отличающаяся тем, что Me1 означает Al, Me2 означает по меньшей мере один из элементов Cr, Fe, Li, Mg, Mn, Nb, Ti, Sb или V и 0,2≤x≤0,98, предпочтительно 0,3≤x≤0,95.
7. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слой смешанных кристаллов имеет содержание инертного газа и галогена каждое ниже 2 ат.%.
8. Слоистая система по п.7, отличающаяся тем, что содержание инертного газа в слое смешанных кристаллов составляет максимум 0,1 ат.%, предпочтительно максимум 0,05 ат.%, и/или содержание галогенов максимум 0,5 ат.%, предпочтительно максимум 0,1 ат.%, или слой смешанных кристаллов предпочтительно, по существу, не содержит инертный газ и/или галоген.
9. Слоистая система по п. 1, отличающаяся тем, что напряжение в слое смешанных кристаллов настолько мало, что отклонение параметра решетки многокомпонентных оксидов от значения, определенного по закону Вегарда, меньше или равно 1%, предпочтительно меньше или равно 0,8%.
10. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что напряжение слоя, измеренное на слое смешанных кристаллов толщиной 2 мкм, имеет напряжение сжатия или напряжение растяжения со значением менее ±0,8 ГПа, предпочтительно менее ±0,5 ГПа.
11. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слой смешанных кристаллов является многослойной структурой из по меньшей мере двух разных поочередно осажденных многокомпонентных оксидов.
12. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что слой смешанных кристаллов имеет многослойную структуру из по меньшей мере одного многокомпонентного оксида, а также дополнительного оксида в чередующемся порядке.
2
3
2
3
13. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что многокомпонентный оксид является двойным оксидом, в частности (AlCr)O или (AlV)O.
2
2
5
2
2
2
3
2
3
2
3
2
3
3
2
2
3
14. Слоистая система по п. 13, отличающаяся тем, что дополнительные оксиды представляют собой, в частности, HfO, TaO, TiO, ZrO, γ-AlO или оксид со структурой корунда, как CrO, VO, FeO, FeTiO, MgTiO или α-AlO.
15. Слоистая система по п.1, отличающаяся тем, что дополнительно к слою смешанных кристаллов между деталью и слоем смешанных кристаллов и/или верхним слоем на слое смешанных кристаллов имеется по меньшей мере один промежуточный слой, в частности адгезионный слой и/или твердый слой, который предпочтительно содержит один из металлов подгрупп IV, V и VI Периодической системы, и/или Al, Si, Fe, Ni, Co, Y, La, или их смесь.
16. Слоистая система по п.15, отличающаяся тем, что металлы твердого слоя и/или верхнего слоя являются соединениями с N, C, O, B или их смесями, причем предпочтительны соединения с N или CN.
2
3
2
3
2
3
2
3
17. Слоистая система по п.15 или 16, отличающаяся тем, что твердый слой содержит TiN, TiCN, AlTiN, AlTiCN, AlCrN или AlCrCN, а верхний слой содержит AlCrN, AlCrCN, CrO или AlO, в частности γ-AlO или α-AlO.
18. Слоистая система по п.15, отличающаяся тем, что промежуточный слой и/или твердый слой имеют многослойную структуру.
19. Слоистая система по п. 15, отличающаяся тем, что промежуточный слой и слой смешанных кристаллов, соответственно верхний слой и слой смешанных кристаллов расположены как чередующаяся многослойная структура.
20. Слоистая система по п.15, отличающаяся тем, что слоистая система имеет общую толщину более 10 мкм, предпочтительно более 20 мкм.
21. Слоистая система по п.15, отличающаяся тем, что слой смешанных кристаллов имеет толщину более 5 мкм, предпочтительно более 8 мкм.
z
r
22. Способ нанесения покрытий вакуумным напылением на деталь для получения слоя смешанных кристаллов многокомпонентного оксида, причем электродуговой разряд между по меньшей мере одним анодом и выполненным как мишень катодом источника дуги осуществляется в кислородсодержащем технологическом газе, отличающийся тем, что у поверхности мишени не создается никакое магнитное поля или создается лишь маленькое, по существу, перпендикулярное поверхности мишени внешнее магнитное поле, имеющее поперечный компонент B, а также, по существу, меньший радиальный или параллельный поверхности компонент B для поддержки процесса испарения, причем мишень является сплавной мишенью, которая, по существу, соответствует составу слоя смешанных кристаллов, который осаждается со структурой корунда.
23. Способ по п.22, отличающийся тем, что состав металлов слоя смешанных кристаллов после нормирования на полное содержание металлов в отношении соответствующих долей металла отличается от содержания в составе мишени не более чем на 10%, предпочтительно не более чем на 5%, в частности не более чем на 3%.
z
24. Способ по п. 22 и 23, отличающийся тем, что поперечный к поверхности мишени компонент B устанавливается на уровне от 3 до 50 Гс, но предпочтительно от 5 до 25 Гс.
25. Способ по п.22, отличающийся тем, что для создания небольшого магнитного поля к магнитной системе, состоящей из по меньшей мере одной аксиально поляризованной катушки, которая имеет геометрию, сходную с периметром мишени, подводится ток возбуждения.
26. Способ по п. 22, отличающийся тем, что искровой разряд или по меньшей мере один источник дуги снабжается одновременно как постоянным током, так и пульсирующим или переменным током.
27. Способ нанесения покрытий вакуумным напылением на деталь для получения слоя смешанных кристаллов многокомпонентного оксида, в котором в кислородсодержащем технологическом газе осаждают слой на деталь с выполненным как мишень первым электродом дугового источника или источника распыления, а также со вторым электродом, причем источник одновременно снабжается как постоянным током или постоянным напряжением, так и пульсирующим или переменным током, соответственно пульсирующим или переменным напряжением, отличающийся тем, что мишень является сплавной мишенью, которая, по существу, соответствует составу слоя смешанных кристаллов, который осаждается со структурой корунда.
28. Способ по п.27, отличающийся тем, что состав металлов смешанного кристаллического слоя после нормирования на полное содержание металлов в отношении соответствующей доли металла отличается от содержания в составе мишени не более чем на 10 ат.%, предпочтительно не более чем 5 ат.%, в частности не более чем на 3 ат.%.
29. Способ по п.27, отличающийся тем, что источник является источником дуги и второй электрод отделен от источника дуги или расположен как анод источника дуги.
30. Способ по п.29, отличающийся тем, что оба электрода работают, будучи соединенными с отдельными источником питания импульсным током.
31. Способ по п.30, отличающийся тем, что второй электрод работает как катод другого источника дуговой испарителя и он так же работает соединенным с питанием постоянного тока.
32. Способ по п.30, отличающийся тем, что второй электрод работает как катод источника распыления, в частности магнетронного источника, и он также соединен с электропитанием, в частности с питанием постоянного тока.
33. Способ по п.30, отличающийся тем, что второй электрод выполнен как тигель для испарения и работает как анод низковольтного дугового испарителя.
34. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что питание постоянным током и питание импульсным током разделяются разъединяющим фильтром, причем он предпочтительно содержит по меньшей мере один запирающий диод.
35. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что питание осуществляется основным током, так что плазменный разряд на источнике поддерживается, по существу, бесперебойным, в частности, на источниках дугового испарителя.
36. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что питание пульсирующим током или пульсирующим напряжением осуществляется с фронтами импульса, которые имеют крутизну более 2,0 В/нс, которая предпочтительно находится по меньшей мере от 0,02 до 2,0 В/нс, предпочтительно по меньшей мере от 0,1 до 1,0 В/нс, и возникает разряд высокой мощности.
37. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что питание импульсным током осуществляется с частотой от 1 до 200 кГц.
38. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что питание импульсным током осуществляется с различными параметрами ширины импульса.
39. Способ по п.26 или 27, отличающийся тем, что пульсирующее магнитное поле прикладывается к по меньшей мере одному источнику дуги.
40. Способ по п.39, отличающийся тем, что изменение магнитного поля проводится пульсирующим током или частью пульсирующего тока источника дуги.
41. Способ по п.22 или 27, отличающийся тем, что по меньшей мере один источник дуги не охлаждается и не обогревается.
42. Способ по п.22 или 27, отличающийся тем, что источники работают с технологическим газом, который по меньшей мере на 80%, предпочтительно на 90%, в частности предпочтительно на 100% состоит из кислорода.
43. Способ по п.22 или 27, отличающийся тем, что температура нанесения покрытия устанавливается ниже 650°C, предпочтительно 550°C.
44. Инструмент или деталь для применения при высоких температурах и/или высоких химических нагрузках, отличающиеся тем, что они покрыты слоистой системой по одному из пп.1-21.
45. Инструмент или деталь по п.44, отличающиеся тем, что основным материалом инструмента по меньшей мере в областях, подвергающихся износу, является инструментальная сталь, быстрорежущая сталь, PM-сталь или HM, металлокерамика или CBN-спеченный материал, и основным материалом детали по меньшей мере в областях, подвергающихся износу, является нетеплостойкая сталь, быстрорежущая сталь, PM-сталь или HM, металлокерамика, SiC-, SiN- или CBN-спеченный материал или поликристаллический алмаз.
46. Инструмент по п.44, отличающийся тем, что он является режущим инструментом, в частности неперетачиваемой пластиной из быстрорежущей стали, HM, металлокерамики, CBN, SiN, SiC или PM-стали или покрытой алмазом неперетачиваемой пластиной.
47. Инструмент по п.44, отличающийся тем, что он представляет собой штамповочный инструмент, в частности кузнечный инструмент.
48. Инструмент по п.44, отличающийся тем, что он представляет собой форму для литья под давлением.
49. Деталь по п.44, отличающаяся тем, что деталь является компонентом двигателя внутреннего сгорания, в частности форсункой, поршневым кольцом, поршневым толкателем, лопаткой турбины.