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    • 专利摘要:
    Die Patentanmeldung befasst sich mit einem Hartfilm, der aus einem Material gebildet ist, das eine (M¶1-x¶Si¶x¶) (C¶1-d¶N¶d¶)-Verbindung enthält. Das Element M des Materials entspricht mindestens einem der Elemente in den Gruppen 3A, 4A, 5A und 6A sowie Al, und es gilt 0,45 x 0,98 und 0 d 1, wobei x, 1-x, d und 1-d den Atomverhältnissen von Si, M, N und C entsprechen. Der Hartfilm zeigt eine hervorragende Schmierfähigkeit und Verschleißbeständigkeit in wässriger Umgebung.The patent application is concerned with a hard film formed from a material containing a (M¶1-x¶Si¶x¶) (C¶1-d¶N¶d¶) compound. The element M of the material corresponds to at least one of the elements in groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al, and it applies 0.45 x 0.98 and 0 d 1, where x, 1-x, d and 1-d correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C. The hard film shows excellent lubricity and wear resistance in an aqueous environment.
    公开号:DE102004014466A1
    申请号:DE200410014466
    申请日:2004-03-24
    公开日:2004-10-21
    发明作者:Seiichiro Kobe Ohmoto；Mikako Kobe Takeda；Kenji Kobe Yamamoto
    申请人:Kobe Steel Ltd；
    IPC主号:B23B27-14
    专利说明:
    [0001] DieErfindung betrifft Hartfilme, und genauer einen Hartfilm, der inwässrigerUmgebung hervorragende Schmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeitzeigt. Die Erfindung betrifft insbesondere einen Hartfilm, der dieSchmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeitvon Gleitbauteilen verbessert, die anstatt mit einem Schmieröl mit einemSchmierstoff auf Wasserbasis geschmiert werden.TheThe invention relates to hard films, and more particularly to a hard film which is described inaqueousEnvironment excellent lubricityand wear resistanceshows. The invention particularly relates to a hard film whichlubricityand wear resistanceimproved by sliding components, which instead of a lubricating oil with aWater-based lubricant can be lubricated.
    [0002] Diemeisten derzeitigen Hydraulikkomponenten für den Antrieb von Industriemaschinenwerden durch Ölals Arbeitsfluid betätigt.Um eine Umweltverschmutzung durch ausfließendes Öl zu verhindern, um die Hygienein der Lebensmittelindustrie zu bewahren und um zu verhindern, dasshydraulische Vorrichtungen Feuer fangen, die in Maschinen wie Verbrennungsöfen eingebautsind, ist es in einigen Fällennicht gewünscht,als Arbeitsfluid Ölzu verwenden. Daher wurden Untersuchungen durchgeführt, obes möglichist, Ölmit harmlosem, nicht entflammbarem Wasser als einem alternativenArbeitsfluid zu ersetzen.Themost current hydraulic components for driving industrial machinesare through oilactuated as working fluid.To prevent pollution from escaping oil, to hygieneto preserve in the food industry and to prevent thathydraulic devices catch fire that are built into machines such as incineratorsare, in some casesnot wished,as working fluid oilto use. Therefore, studies were carried out to determine whetherit possibleis, oilwith harmless, non-flammable water as an alternativeTo replace working fluid.
    [0003] Wennals Arbeitsfluid Wasser anstelle von Öl verwendet wird, treten diefolgenden Probleme auf. Da Wasser keine mit Öl vergleichbare Schmierfähigkeithat, fressen sich Gleitbauteile aus Metallen fest, wenn die Gleitbauteilein einer wässrigenUmgebung verwendet werden, in der das Wasser als Schmierstoff dient.Daher wurden fürdie Verwendung in einer wässrigenUmgebung keramische Gleitbauteile und Gleitbauteile aus Kunststoffwerkstoffenvorgeschlagen. Allerdings sind solche Gleitbauteile verglichen mitMetallgleitbauteilen teuer und haben eine schlechtere Bearbeitbarkeitund Schlagzähigkeit.Daher werden in der Praxis selten keramische Gleitbauteile und Gleitbauteileaus Kunststoffwerkstoffen verwendet.Ifwater is used as the working fluid instead of oil, which occurfollowing problems. Because water has no lubricity comparable to oil, sliding components made of metals seize up when the sliding componentsin an aqueousEnvironment where the water serves as a lubricant.Therefore, foruse in an aqueousCeramic sliding components and sliding components made of plastic materialsproposed. However, such sliding components are compared toMetal sliding components are expensive and have poorer machinabilityand impact resistance.Therefore, ceramic sliding components and sliding components are rarely used in practicemade of plastic materials.
    [0004] Andererseitswurden Schneidwerkzeuge vorgeschlagen, die mit einem Hartfilm beschichtetsind, um die Verschleißbeständigkeitder Schneidwerkzeuge zu verbessern. So erwähnt die JP 2002-18606 A beispielsweise "ein beschichtetesSchneidwerkzeug (Schneidwerkzeug A), gebildet durch Beschichteneines Schneidwerkzeugkörpersmit einer oder mehreren Beschichtungsschichten, bei dem mindestenseine der Beschichtungsschichten aus einem Material gebildet ist,dessen chemische Zusammensetzung ausgedrückt wird durch (CraSi1–a)(NxB1–x) , wobei 0,7 ≤ a < 1 und 0,4 ≤ x ≤ 1 gilt, undein CrSi-Film ist, der eine Siliziumnitridphase und/oder Bornitridphaseenthält". Die JP 2002-18606A erwähntaußerdem,dass "bei dem beschichteten SchneidwerkzeugA ein beschichtetes Schneidwerkzeug (Schneidwerkzeug B) dadurchgekennzeichnet ist, dass mindestens eine der Beschichtungsschichtenein TiAl-Film ist, der als Metallelemente zumindest Ti und Al undals Nichtmetallelement zumindest N enthält". In der JP 2002-18606 A ist außerdem erwähnt, dass "bei dem SchneidwerkzeugB ein beschichtetes Schneidwerkzeug (Schneidwerkzeug C) dadurchgekennzeichnet ist, dass dT/dC = 0,98 bis 1,02 ist, wobei dT unddC Gitterkonstanten sind, die mit Hilfe von Daten berechnet wurden,die durch Röntgenbeugungder (111)-Ebenendes TiAl-Films und des CrSi-Films erzielt wurden.On the other hand, cutting tools have been proposed which are coated with a hard film in order to improve the wear resistance of the cutting tools. For example, JP 2002-18606 A mentions "a coated cutting tool (cutting tool A) formed by coating a cutting tool body with one or more coating layers, in which at least one of the coating layers is formed from a material whose chemical composition is expressed by (Cr a Si 1-a ) (N x B 1-x ), where 0.7 ≤ a <1 and 0.4 ≤ x ≤ 1, and is a CrSi film containing a silicon nitride phase and / or boron nitride phase ". JP 2002-18606 A also mentions that "in the case of the coated cutting tool A, a coated cutting tool (cutting tool B) is characterized in that at least one of the coating layers is a TiAl film which contains at least Ti and Al as metal elements and at least N as a non-metal element contains ". JP 2002-18606 A also mentions that "in the cutting tool B, a coated cutting tool (cutting tool C) is characterized in that dT / dC = 0.98 to 1.02, where dT and dC are lattice constants which are was calculated using data obtained by X-ray diffraction of the (111) planes of the TiAl film and the CrSi film.
    [0005] Gleitbauteile,die mit dem vorstehenden Hartfilm (Beschichtungsschicht) beschichtetsind, lassen sich verwenden, wenn das als Arbeitsfluid dienende Öl für den Hydraulikmotorder Industriemaschine durch Wasser ersetzt wird. Allerdings sinddie Schmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeiteines Films (Beschichtungsschicht) mit der in dieser Druckschriftgenannten Zusammensetzung in einer wässrigen Umgebung unzureichend undkönnennicht das Festfressen der Gleitbauteile verhindern.sliding members,which is coated with the above hard film (coating layer)can be used if the oil used as the working fluid for the hydraulic motorthe industrial machine is replaced by water. Howeverthe lubricityand wear resistancea film (coating layer) with the in this documentcomposition inadequate and in an aqueous environmentcando not prevent the sliding components from seizing.
    [0006] DerErfindung liegt angesichts dessen die Aufgabe zugrunde, einen Hartfilmzur Verfügungzu stellen, der eine hervorragende Schmierfähigkeit und Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung zeigt.TheIn view of this, the invention is based on the object of a hard filmto disposalto provide excellent lubricity and wear resistancein wateryEnvironment shows.
    [0007] DieErfindung fußtauf den Erkenntnissen, die die Erfinder aus Untersuchungen gewonnenhaben, mit denen sie die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabelösen wollten.Durch die Erfindung wird also ein Hartfilm zur Verfügung gestellt,der in einer wässrigenUmgebung eine hervorragende Schmierfähigkeit (nachstehend als "Wasserschmierfähigkeit" bezeichnet) undVerschleißbeständigkeithat.TheInvention is basedon the knowledge that the inventors gained from investigationswith which they have the object underlying the inventionwanted to solve.The invention thus provides a hard filmthe one in an aqueousExcellent lubricity (hereinafter referred to as "water lubricity") andwear resistanceHas.
    [0008] Gemäß einerersten Ausgestaltung der Erfindung ist ein Hartfilm aus einem Materialgebildet, das eine (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindung enthält, wobei M mindestens einemder Elemente in den Gruppen 3A, 4A, 5A und 6A sowie Al entspricht,0,45 ≤ x ≤ 0,98 und0 ≤ d ≤ 1 gilt undx, 1-x, d und 1-d den Atomverhältnissenvon Si, M, N und C entsprechen.According to a first embodiment of the invention, a hard film is formed from a material which contains a (M 1 -x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, where M is at least one of the elements in groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al corresponds to 0.45 ≤ x ≤ 0.98 and 0 ≤ d ≤ 1 and x, 1-x, d and 1-d correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C.
    [0009] Dasden Hartfilm gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung bildende Material kann außerdem 0 miteinem Atomverhältnisim Bereich 0,01 bis 0,2 enthalten.The material forming the hard film according to the first embodiment of the invention can also be 0 with an atomic ratio in the range of 0.01 to 0.2.
    [0010] Beidem Hartfilm gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung beträgtdie durch Röntgenbeugung ermitteltehalbe Breite des Beugungspeaks der (111)-Ebene der (M1_xSix) (C1–dNd)-Verbindung vorzugsweise 1,5° oder mehr.In the hard film according to the first embodiment of the invention, the half width of the diffraction peak of the (111) plane of the (M 1 _ x Si x ) (C 1 -d N d ) connection determined by X-ray diffraction is preferably 1.5 ° or more ,
    [0011] Beidem Hartfilm gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung ist es vorzuziehen, dass das Element MCr, Ti oder Zr ist.atthe hard film according to the firstEmbodiment of the invention, it is preferable that the element MIs Cr, Ti or Zr.
    [0012] Einezweite Ausgestaltung der Erfindung sieht einen Schichthartfilm vor,gebildet durch abwechselndes, mit einem Stapelintervall im Bereichvon 1 bis 1000 nm erfolgendes Übereinanderlegendes Hartfilms gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung und eines Hartfilms, der aus einem Materialgebildet ist, das eine (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindung enthält, wobei M mindestens einemder Elemente der Gruppen 3A, 4A, 5A und 6A sowie Al entspricht,0 ≤ x ≤ 0,45 und0 ≤ d ≤ 1 gilt undx, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen.A second embodiment of the invention provides a layered hard film, formed by alternately superimposing the hard film according to the first embodiment of the invention and a hard film which is formed from a material which has a (M 1 -X Si x ) (C 1 -d N d ) compound, where M corresponds to at least one of the elements of groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al, 0 ≤ x ≤ 0.45 and 0 ≤ d ≤ 1 and x, 1-x, d and 1-d each correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C.
    [0013] Gemäß einerdritten Ausgestaltung der Erfindung ist auf einem Substrat ein Hartfilmaus einem Material gebildet, das eine (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindungenthält,wobei M mindestens einem der Elemente der Gruppen 3A, 4A, 5A und6A sowie Al entspricht, der innerste, mit dem Substrat zusammenhängende Abschnittdes Hartfilms 0 ≤ x ≤ 0,45 und0 ≤ d ≤ 1 erfüllt, wobeix, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen, der äußerste Abschnittdes Hartfilms 0,45 ≤ x ≤ 0,98 und0 ≤ d ≤ 1 erfüllt, wobeix, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen, und der Hartfilm nach außen hin ein höheres Si-Atomverhältnis xhat. Bei diesem Aufbau kann sich der Wert x kontinuierlich oderstufenweise ändern.Der Wert x kann sich stufenweise ändern, wenn Hartfilme verschiedenerZusammensetzungen übereinandergeschichtet werden.According to a third embodiment of the invention, a hard film is formed on a substrate from a material which contains a (M 1 -x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, where M is at least one of the elements of groups 3A, 4A , 5A and 6A as well as Al, the innermost section of the hard film connected to the substrate fulfills 0 x x 0,4 0.45 and 0 d d 1 1, where x, 1-x, d and 1-d each correspond to the atomic ratios of Si , M, N and C correspond to the outermost portion of the hard film 0.45 ≤ x ≤ 0.98 and 0 ≤ d ≤ 1, where x, 1-x, d and 1-d each correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C correspond, and the hard film has a higher Si atomic ratio x on the outside. With this structure, the value x can change continuously or in stages. The value x can change gradually if hard films of different compositions are stacked on top of one another.
    [0014] Dieerfindungsgemäßen Hartfilmezeigen eine hervorragende Schmierfähigkeit in wässrigerUmgebung (Wasserschmierfähigkeit)und eine hervorragende Verschleißbeständig keit. Die erfindungsgemäßen Hartfilmesind daher dazu imstande, Beschichtungsschichten zu bilden, diedie Gleitbauteile überziehen,wenn das im Hydraulikmotor einer Industriemaschine als Arbeitsfluiddienende Öldurch Wasser ersetzt wird, und verbessern die Schmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeitder Gleitbauteile in wässrigerUmgebung.Thehard films according to the inventionshow excellent lubricity in waterEnvironment (water lubricity)and excellent wear resistance. The hard films according to the inventionare therefore able to form coating layers whichcover the sliding components,if that in the hydraulic motor of an industrial machine as a working fluidserving oilis replaced by water and improve the lubricityand wear resistanceof the sliding components in waterSurroundings.
    [0015] Esfolgt nun eine Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele, wobei aufdie Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigen:ItNow follows a description of the preferred embodiments, wherein onthe drawings are referenced. Show it:
    [0016] 1 schematisch ein Sputtersystemzum Ausbilden eines Hartfilms in einem bevorzugten Ausführungsbeispielder Erfindung; 1 schematically a sputtering system for forming a hard film in a preferred embodiment of the invention;
    [0017] 2 eine schematische Darstellung,um einen Reibungsversuch zur Überprüfung derVerschleißbeständigkeitdes erfindungsgemäßen Hartfilmszu erläutern; 2 a schematic representation to explain a friction test to check the wear resistance of the hard film according to the invention;
    [0018] 3 grafisch die Abhängigkeitdes Reibungskoeffizienten eines aus einem (M1–xSix) (C1–dNd)enthaltenden Material gebildeten Hartfilms in einer wässrigenUmgebung vom Si-Atomverhältnis xdieses Films; und 3 graphically shows the dependence of the coefficient of friction of a hard film formed from a material containing (M 1 -x Si x ) (C 1 -d N d ) in an aqueous environment on the Si atomic ratio x of this film; and
    [0019] 4 eine Fotografie mit denjeweiligen Oberflächeneines kristallinen Films (halbe Breite des Beugungspeaks = 0,37°) und einesamorphen Films (halbe Breite des Beugungspeaks > 1,5°). 4 a photograph with the respective surfaces of a crystalline film (half width of the diffraction peak = 0.37 °) and an amorphous film (half width of the diffraction peak> 1.5 °).
    [0020] DieErfinder untersuchten die Atomverhältnisse von M (Metallelement)und Si bei Hartfilmen (nachstehend auch einfach als "Film" bezeichnet) auseinem Material, das eine (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindung enthält, um einen Hartfilm mit inwässrigerUmgebung hervorragender Schmier fähigkeitund Verschleißbeständigkeit zuerzielen, und stießendabei auf die folgende Zusammensetzung.The inventors examined the atomic ratios of M (metal element) and Si in hard films (hereinafter simply referred to as "film") made of a material containing a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, to achieve a hard film with excellent lubricity and wear resistance in an aqueous environment, and encountered the following composition.
    [0021] 3 zeigt den Zusammenhangzwischen dem Reibungskoeffizienten und dem Si-Atomverhältnis x vonHartfilmen aus Materialien, die eine (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung enthalten, der anhand eines Reibungsversuchs der Hartfilmein einer wässrigenUmgebung ermittelt wurde. Wie sich aus 3 ergibt, beträgt der Reibungskoeffizientnur 0,05, wenn das Si-Atomverhältnisx 0,45 oder mehr beträgt.Somit haben Hartfilme aus Verbindungen mit einem Si-Atomverhältnis xvon 0,45 oder mehr eine hervorragende Wasserschmierfähigkeit undVerschleißbeständigkeit.Das Si-Atomverhältnisx der (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung in den die erfindungsgemäßen Hartfilme bildenden Materialienmuss daher 0,45 oder mehr betragen. Dabei steht der "Reibungskoeffizientdes Films" für den "Reibungskoeffizientenzwischen zwei identischen Filmen". 3 shows the relationship between the coefficient of friction and the Si atomic ratio x of hard films made of materials which contain a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, which is determined on the basis of a friction test of the hard films in an aqueous environment has been. How out 3 results, the coefficient of friction is only 0.05 when the Si atomic ratio x is 0.45 or more. Thus, hard films made of compounds with an Si atomic ratio x of 0.45 or more have excellent water lubricity and wear resistance. The Si atomic ratio x of the (M 1 -x Si x ) (C 1 -d N d ) compound in the materials forming the hard films of the present invention must therefore be 0.45 or more. The "coefficient of friction of the film" stands for the "coefficient of friction between two identical films".
    [0022] Diein 3 gezeigten Datengelten fürHartfilme aus Materialien, die eine (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung enthalten, in der M Cr entspricht. Sämtliche Hartfilme aus den die(M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung enthaltenden Materialien haben unabhängig von der Art des BestandteilsM ähnlicheEigenschaften. Wie spätererläutertwird, wird davon ausgegangen, dass Si das am meisten dominierendeElement ist, wenn es darum geht, den Reibungskoeffizienten zu verringern.In the 3 The data shown apply to hard films made of materials which contain a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound in which M corresponds to Cr. All hard films made of the materials containing the (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound have similar properties regardless of the type of component M. As will be explained later, it is believed that Si is the most dominant element when it comes to reducing the coefficient of friction.
    [0023] Filmeaus Materialien, die eine (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindungmit einem hohen Si-Atomverhältnisenthalten, sind isolierend und schwer auszubilden und haben einegeringe Haftung. Daher beträgtdie Obergrenze des Si-Atomverhältnisses0,98.Films made of materials containing a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound with a high Si atomic ratio are insulating and difficult to form and have poor adhesion. Therefore, the upper limit of the Si atomic ratio is 0.98.
    [0024] DieFilme zeigen unabhängigvon den Atomverhältnissenfür C undN eine hervorragende Schmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeitin einer wässrigenUmgebung. Das geeignete N-Atomverhältnis d liegt daher im Bereich0 bis 1 und das geeignete C-Atomverhältnis 1-d im Bereich 1 bis0.TheFilms show independentlyfrom the atomic ratiosfor C andExcellent lubricityand wear resistancein an aqueousSurroundings. The suitable N atomic ratio d is therefore in the range0 to 1 and the suitable carbon atom ratio 1-d in the range 1 to0th
    [0025] Umaus den die (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindung enthaltenden Materialien Hartfilmemit ausreichend hoher Härtezu erzielen, entspricht M (Metallelement) mindestens einem der Metallelementein den Gruppen 3A, 4A, 5A und 6A sowie Al. Das Element M kann einElement sein, das ein Nitrid mit moderater Härte bildet.In order to obtain hard films with sufficiently high hardness from the materials containing the (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, M (metal element) corresponds to at least one of the metal elements in groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al. Element M can be an element that forms a nitride with moderate hardness.
    [0026] Dererfindungsgemäße Hartfilmist also aus einem Material gebildet, das eine (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindungenthält,wobei M mindestens einem der Elemente in den Gruppen 3A, 4A, 5Aund 6A sowie Al entspricht, 0,45 ≤ x ≤ 0,98 und0 ≤ d ≤ 1 gilt undx, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen.The hard film according to the invention is thus formed from a material which contains a (M 1 -x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, where M is at least one of the elements in groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al corresponds to 0.45 ≤ x ≤ 0.98 and 0 ≤ d ≤ 1 and x, 1-x, d and 1-d each correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C.
    [0027] DerHartfilm zeigt eine hervorragende Schmierfähigkeit und Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung.TheHard film shows excellent lubricity and wear resistancein waterySurroundings.
    [0028] Indem erfindungsgemäßen Hartfilmentspricht das Element M mindestens einem der Elemente in den Gruppen3A, 4A, 5A und 6A sowie Al. Filme aus (MSi)CN-Verbindungen, dieCr enthalten, haben eine verhältnismäßig geringeHärte,beschädigenweniger häufigdas Gegengleitbauteil und sind gegenüber Rissen beständig. Daherist eine (M1_xSix) (C1–dNd)-Verbindung, in der das Element M Cr ist, empfehlenswert.In the hard film according to the invention, the element M corresponds to at least one of the elements in groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al. Films made of (MSi) CN compounds containing Cr have a relatively low hardness, are less likely to damage the counter-sliding component and are resistant to cracks. Therefore, a (M 1 _ x Si x ) (C 1 -d N d ) compound in which the element is M Cr is recommended.
    [0029] Obwohldie Ursache dafür,dass die Reibungskoeffizienten in wässriger Umgebung mit Zunahmedes Si-Atomverhältnis sesx abnehmen, nicht genau bekannt ist, wird davon ausgegangen, dassin der wässrigen UmgebungSi und OH-Gruppeninteragieren und eine Verbindung mit guter Schmierfähigkeiterzeugen.Even thoughthe cause of thisthat the coefficient of friction in an aqueous environment increases withof the Si atomic ratio sesx decrease, is not exactly known, it is assumed thatin the watery environmentSi and OH groupsinteract and connect with good lubricityproduce.
    [0030] DasSi-Atomverhältnisx sollte möglichstim Bereich 0,6 bis 0,9, besser noch im Bereich 0,7 bis 0,9 liegen,um Hartfilme mit geringer Reibung, guter Ausbildbarkeit und guterHaftung zu bilden.TheSi atomic ratiox should if possiblein the range 0.6 to 0.9, better still in the range 0.7 to 0.9,hard films with low friction, good formability and goodTo form liability.
    [0031] Für die jeweiligenAtomverhältnissevon C und N bestehen keine besonderen Grenzen. Einige der als ElementM eingesetzten Metallelemente könnenkeine stabilen Carbide bilden. Wenn ein solches Metallelement alsdas Element M verwendet wird, befindet sich das N-Atomverhältnis dmöglichstim Bereich 0,5 bis 1. Metallelemente, die keine stabilen Carbidebilden, sind Cr und Al.For the respectiveatomic ratiosthere are no particular limits to C and N. Some of the as an elementM used metal elements cando not form stable carbides. If such a metal element asthe element M is used, there is the N atomic ratio dpreferablyin the range 0.5 to 1. Metal elements that do not have stable carbidesare Cr and Al.
    [0032] Dererfindungsgemäße Hartfilmist also aus einem Material gebildet, das eine (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindungenthält,nicht aber unbedingt ausschließlichaus einer (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung. In einigen Fällen kannder Hartfilm jedoch auch nur aus einer (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung gebildetsein. Die Bestandteile des Hartfilms sind nicht auf die obigen Elementebeschränktund der Hartfilm kann als zusätzlicheBestandteile andere Elemente als die angesprochenen Elemente enthalten.The hard film of the invention is thus formed of a material containing a (M 1-x Si x) (C 1-d N d) compound, but not necessarily exclusively of a (M 1-x Si x) (C 1- d N d ) compound. In some cases, however, the hard film can also be formed from only one (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound. The components of the hard film are not limited to the above elements, and the hard film may contain elements other than the elements mentioned as additional components.
    [0033] Wenndas Material als zusätzlichenBestandteil Sauerstoff mit einem O-Atomverhältnis im Bereich von 0,01 bis0,2 enthält,kann ein Film erzielt werden, der in wässriger Umgebung eine geringereReibung zeigt. Die Zugabe von Sauerstoff zu dem Material steigertalso die Wasserschmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeitdes Hartfilms. Der in dem Material als zusätzlicher Bestandteil enthaltendeSauerstoff oxidiert einen Teil des Si, so dass die Bindung zwischenSi und den in der wässrigenUmgebung enthaltenen OH-Gruppen gefördert wird, wodurch die Reibungdes Hartfilms verringert werden kann. Die Zugabe von 0 bliebt ohneWirkung, wenn das O-Atomverhältnisweniger als 0,01 beträgt.Wenn das O-Atomverhältnismehr als 0,2 beträgt, nimmtdie Haftung des Hartfilms ab, wird der Hartfilm isolierend und lässt er sichnur schwer ausbilden. Daher liegt das geeignete O-Atomverhältnis imBereich 0,01 bis 0,2, vorzugsweise bei 0, 01 bis 0,1.Ifthe material as an additionalComponent oxygen with an O atomic ratio in the range of 0.01 toContains 0.2,a film can be obtained which is less in an aqueous environmentShows friction. The addition of oxygen to the material increasesthus the water lubricityand wear resistanceof the hard film. The one contained in the material as an additional componentOxygen oxidizes part of the Si, causing the bond betweenSi and the one in the wateryEnvironment contained OH groups is promoted, reducing the frictionof the hard film can be reduced. The addition of 0 remains withoutEffect when the atomic ratiois less than 0.01.If the atomic ratiois greater than 0.2If the hard film loses its adhesion, the hard film becomes insulating and can be removeddifficult to train. Therefore, the suitable atomic ratio is inRange 0.01 to 0.2, preferably 0.01 to 0.1.
    [0034] Wenndas Si-Atomverhältnisx klein ist, enthältder erfindungsgemäße Hartfilmeine M(CN)-Verbindung mit kristalliner Struktur (in den meistenFällenmit einer Steinsalzstruktur). Die Größe der Kristallkörner in demFilm nimmt mit zunehmendem Si-Atomverhältnis x ab. Anhand von Untersuchungenwurde festgestellt, dass ein Film mit hohem Si-Atomverhältnis xeine amorphe Struktur hat. Wie sich aus 4 ergibt, hat ein Film mit kristallinerStruktur eine Oberflächemit feinen Unregelmäßigkeiten,währendein Film mit amorpher Struktur eine sehr glatte Oberfläche hat.Man nimmt an, dass die glatte Oberfläche in einer wässrigenUmgebung füreine geringe Reibung des Films sorgt. Der Grad der Amorphie istdurch die durch Röntgenbeugunghalbe Breite des Beugungspeaks der (111)-Ebene der in dem Film enthaltenen (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung definiert,die sich durch Röntgenbeugungermitteln lässt.Eine größere halbeBreite des Beugungspeaks entspricht einem höheren Grad an Amorphie. DieOberflächedes Films ist sehr glatt, wenn die halbe Breite des Beugungspeaks1,5° odermehr beträgt.Die Oberflächedes Films ist also sehr glatt, wenn die halbe Breite des Beugungspeaksder (111)-Ebene der in dem Film enthaltenen (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung 1,5° odermehr beträgt,wobei der Film dann eine geringe Reibung in wässriger Umgebung zeigt.When the Si atomic ratio x is small, the hard film of the present invention contains an M (CN) resin with a crystalline structure (in most cases with a rock salt structure). The size of the crystal grains in the film decreases as the Si atomic ratio x increases. Studies have shown that a film with a high Si atomic ratio x has an amorphous structure. How out 4 results, a film with a crystalline structure has a surface with fine irregularities, while a film with an amorphous structure has a very smooth surface. It is believed that the smooth surface provides low film friction in an aqueous environment. The degree of amorphy is defined by the x-ray diffraction half-width of the (111) plane diffraction peak of the (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound contained in the film, which can be determined by X-ray diffraction , A larger half width of the diffraction peak corresponds to a higher degree of amorphy. The surface of the film is very smooth when half the width of the diffraction peak is 1.5 ° or more. The surface of the film is therefore very smooth if half the width of the diffraction peak of the (111) plane of the (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound contained in the film is 1.5 ° or more , the film then shows little friction in an aqueous environment.
    [0035] Diehalbe Breite des Beugungspeaks der (111-)Ebene hängt am meisten von dem Si-Atomverhältnis xab. Die halbe Breite des Beugungspeaks der (111-)Ebene beträgt 1,5° oder mehr,wenn das Si-Atomverhältnisx 0,45 oder mehr beträgt.Thehalf the width of the (111-) plane diffraction peak depends most on the Si atomic ratio xfrom. Half the width of the diffraction peak of the (111-) plane is 1.5 ° or more,if the Si atomic ratiox is 0.45 or more.
    [0036] EinFilm aus einer (M1–xSix)(C1–dNd) -Verbindung hat wie gesagt einen kleinenReibungskoeffizienten von 0,05 und eine hervorragende Schmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung, wenn das Si-Atomverhältnisx 0,45 oder mehr beträgt.Allerdings zeigt der Film auch bei einem Si-Atomverhältnis vonweniger als 0,45 einen geringen Reibungskoeffizienten von 0,3 oderweniger in einer wässrigenUmgebung, was in einigen Fällenfür dieAnwendung des Films ausreicht. Die Haftung eines Films mit einem Si-Atomverhältnis xvon 0,45 oder mehr ist etwas geringer als die eines Films mit einemSi-Atomverhältnis x vonweniger als 0,45. Es wurde festgestellt, dass ein Schichtfilm, deraus einem Film mit einem Si-Atomverhältnis x von 0,45 oder mehrund einem Film mit einem Si-Atomverhältnis x von weniger als 0,45besteht, den gewünschtenEigenschaften in der wässrigenUmgebung, d.h. der Wasserschmierfähigkeit und Verschleißbeständigkeit,und der gewünschtenHaftung gerecht werden kann. Obwohl dies von der Verwendung abhängt, liegtder Bereich fürdas effektive Stapelungsintervall im Bereich von 1 bis 1000 nm.Vorzugsweise liegt das effektive Stapelungsintervall im Bereichvon 10 bis 100 nm.As mentioned, a film made of a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound has a small coefficient of friction of 0.05 and excellent lubricity and wear resistance in an aqueous environment when the Si atomic ratio x 0, Is 45 or more. However, even when the Si atomic ratio is less than 0.45, the film shows a low coefficient of friction of 0.3 or less in an aqueous environment, which is sufficient for the use of the film in some cases. The adhesion of a film with an Si atomic ratio x of 0.45 or more is slightly less than that of a film with an Si atomic ratio x of less than 0.45. It has been found that a layer film consisting of a film with an Si atomic ratio x of 0.45 or more and a film with an Si atomic ratio x of less than 0.45 has the desired properties in the aqueous environment, ie the water lubricity and wear resistance, and can meet the desired adhesion. Although this depends on the use, the range for the effective stacking interval is in the range of 1 to 1000 nm. Preferably, the effective stacking interval is in the range of 10 to 100 nm.
    [0037] DieHaftung lässtsich wirksam verbessern, wenn auf einem Substrat ein Film mit einemSi-Atomverhältnisx von weniger als 0,45 und ein Schichtfilm ausgebildet wird, deraus Filmen mit zum äußerstenFilm hin zunehmenden Si-Atomverhältnissenbesteht.TheLiabilityimprove effectively when a film with aSi atomic ratiox of less than 0.45 and a layer film is formed whichfrom films to the extremeFilm towards increasing Si atomic ratiosconsists.
    [0038] DerFilm gemäß der zweitenAusgestaltung der Erfindung hat eine Struktur, die auf den vorstehenden Erkenntnissenfußt.Der Schichthartfilm gemäß der zweitenAusgestaltung der Erfindung wird gebildet, indem abwechselnd miteinem Stapelungsintervall im Bereich von 1 bis 1000 nm der Hartfilmgemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung und ein Hartfilm aus einem eine (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung enthaltenden Material übereinander gelegt werden,bei dem M mindestens einem der Elemente der Gruppen 3A, 4A, 5A und6A sowie Al entspricht, 0 ≤ x ≤ 0,45 und0 ≤ d ≤ 1 gilt undx, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen.The film according to the second aspect of the invention has a structure based on the above findings. The layer hard film according to the second embodiment of the invention is formed by alternating with a stacking interval in the range from 1 to 1000 nm the hard film according to the first embodiment of the invention and a hard film made of a (M 1-x Si x ) (C 1-d N d ) -containing material are superimposed, in which M corresponds to at least one of the elements of groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al, 0 ≤ x ≤ 0.45 and 0 ≤ d ≤ 1 and x, 1- x, d and 1-d each correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C.
    [0039] DerHartfilm gemäß der drittenAusgestaltung der Erfindung ist auf einem Substrat gebildet auseinem eine (M1–xSix)(C1–dNd) -Verbindung enthaltenden Material, wobeiM mindestens einem der Elemente der Gruppen 3A, 4A, 5A und 6A sowieAl entspricht, der innerste, mit dem Substrat zusammenhängende Abschnittdes Hartfilms 0 ≤ x ≤ 0,45 und0 ≤ d ≤ 1 erfüllt, wobeix, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen, der äußerste Abschnittdes Hartfilms 0,45 ≤ x ≤ 0,98 und0 ≤ d ≤ 1 erfüllt, wobeix, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen, und der Hartfilm nach außen hin ein höheres Si-Atomverhältnis xhat. Bei diesem Aufbau kann sich der Wert x kontinuierlich oderstufenweise ändern.Der Wert x kann sich stufenweise ändern, wenn Hartfilme verschiedenerZusammensetzungen übereinandergeschichtet werden.The hard film according to the third embodiment of the invention is formed on a substrate from a material containing an (M 1 -x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, where M is at least one of the elements of groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al corresponds to the innermost portion of the hard film connected to the substrate fulfilling 0 x x 0,4 0.45 and 0 d d 1 1, where x, 1-x, d and 1-d each correspond to the atomic ratios of Si, M , N and C correspond to the outermost portion of the hard film 0.45 ≤ x ≤ 0.98 and 0 ≤ d ≤ 1, where x, 1-x, d and 1-d correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C correspond, and the hard film has a higher Si atomic ratio x to the outside. With this structure, the value x can change continuously or in stages. The value x can change gradually if hard films of different compositions are stacked on top of one another.
    [0040] DerHartfilm gemäß der zweitenAusgestaltung der Erfindung hat eine hervorragende Schmierfähigkeit und Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung und eine hohe Haftung. Der Hartfilm gemäß der dritten Ausgestaltungder Erfindung hat ebenfalls eine hervorragende Schmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeit inwässrigerUmgebung und eine noch bessere Haftung.TheHard film according to the secondEmbodiment of the invention has excellent lubricity and wear resistancein wateryEnvironment and high liability. The hard film according to the third embodimentthe invention also has excellent lubricityand wear resistance inaqueousEnvironment and even better liability.
    [0041] Wenndie Haftung des Hartfilms mit dem Substrat wichtig ist, ist es günstig, wennauf dem Substrat eine metallische Zwischenschicht des ElementesM ausgebildet wird.Ifthe adhesion of the hard film to the substrate is important, it is beneficial ifa metallic interlayer of the element on the substrateM is trained.
    [0042] Obwohldies von der Verwendung abhängt,hat der erfindungsgemäße Hartfilmeine Dicke im Bereich von 0,5 bis 10 μm.Even thoughthis depends on the usehas the hard film according to the inventiona thickness in the range of 0.5 to 10 microns.
    [0043] EineAbwandlung des Hartfilms gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung enthältSauerstoff mit einem O-Atomverhältnisim Bereich von 0,01 bis 0,2. Das heißt, dieser Hartfilm ist auseinem Material gebildet, das eine (M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindung enthält,die Sauerstoff mit einem O-Atomverhältnis im Bereich von 0,01 bis0,2 enthält.Der Hartfilm enthältalso eine (M1–xSix) (CaNbOc)-Verbindung,wobei M mindestens einem der Elemente in den Gruppen 3A, 4A, 5Aund 6A sowie Al entspricht und 0,45 ≤ x ≤ 0, 98, 0 < a < 1,0 < b < 1, 0, 01 ≤ c ≤ 0, 2 unda + b + c = 1 gilt und x, 1-x, a, b und c jeweils den Atomverhältnissenvon Si, M, C, N und 0 entsprechen.A modification of the hard film according to the first embodiment of the invention contains oxygen with an O atomic ratio in the range from 0.01 to 0.2. That is, this hard film is made of a material containing a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound containing oxygen with an atomic ratio in the range of 0.01 to 0.2 contains. The hard film thus contains a (M 1-x Si x ) (C a N b O c ) connection, where M corresponds to at least one of the elements in groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al and 0.45 x x ≤ 0, 98, 0 <a <1, 0 <b <1, 0, 01 ≤ c ≤ 0, 2 and a + b + c = 1 applies and x, 1-x, a, b and c are the atomic ratios of Si, M, C, N and 0 correspond.
    [0044] Inden Schichthartfilmen gemäß der zweitenund dritten Ausgestaltung der Erfindung (bei der dritten Ausgestaltungim Fall einer Aufschichtung) müssennicht unbedingt sämtlicheder Hartfilmschichten fürdas Element M das gleiche Element enthalten, sondern können für das ElementM jeweils verschiedene Elemente enthalten. Solche Schichthartfilme,die aus Hartfilmen bestehen, die als Element M verschiedene Elemente enthalten,haben die gleiche Schmierfähigkeitund Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung wie die, die aus Hartfilmen bestehen, die als Element Mdas gleiche Element enthalten.Inthe layered hard films according to the secondand third embodiment of the invention (in the third embodimentin the event of stratification)not necessarily allof hard film layers forthe element M contain the same element, but can for the elementM each contain different elements. Such hard films,which consist of hard films that contain various elements as element M,have the same lubricityand wear resistancein wateryEnvironment like that consisting of hard films, which as element Mcontain the same element.
    [0045] ZumAusbilden der Hartfilme in Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 wurdeein Sputtersystem verwendet, das wie in 1 gezeigt mit zwei UBM-Sputterquellen(UBM: unbalanced magnetron) ausgestattet war. In die UBM-Sputterquellen wurdenjeweils ein M-Target, d.h. ein Metalltarget aus einem Element M,und ein Si-Target gesetzt, um dann auf einem Substrat einen Filmabzuscheiden. Auf den Substraten wurden MSi(C,N)-Filme, und zwar(M1–xSix)(C1–dNd)-Filme abgeschieden.A sputtering system was used to form the hard films in Example 1 and Comparative Example 1 1 shown was equipped with two UBM sputter sources (UBM: unbalanced magnetron). In each case, an M target, ie a metal target composed of an element M, and an Si target were placed in the UBM sputter sources, in order to then deposit a film on a substrate. MSi (C, N) films, namely (M 1-x Six) (C 1-d N d ) films, were deposited on the substrates.
    [0046] DieAbgabe durch das M- und Si-Target erfolgte gleichzeitig, wobei dasVerhältniszwischen der Höhe derdem Mund dem Si-Target zugeführtenEnergie eingestellt wurde, um die durch das Si-Atomverhältnis xdargestellte Zusammensetzung und dadurch auch die Zusammensetzungdes den Film bildenden Materials einzustellen. Als Prozessgas wurdeein Gasgemisch verwendet, das Argongas und Stickstoffgas und/oderMethangas enthielt. Der Druck des Prozessgases wurde bei 0,6 Pagehalten, wobei das Verhältniszwischen dem Argongas und dem Reaktionsgas (Stickstoffgas und/oderMethangas) im Bereich von 0,2 bis 0,5 geregelt wurde. Die an dasSubstrat angelegte Vorspannung lag im Bereich 50 bis 100 V und dieTemperatur des Substrats im Bereich von 300°C bis 400°C. Als Substrate wurden Carbidplättchen,Flügel(engl. vanes) aus rostfreiem Stahl (Typ: SUS304, JIS) und Scheibenaus rostfreiem Stahl (Typ: SUS304, JIS) verwendet.TheDelivery by the M and Si target took place simultaneously, therelationshipbetween the amount offed to the mouth of the Si targetEnergy was set to the x atomic ratio by Sirepresented composition and thereby also the compositionof the material forming the film. As process gas wasuses a gas mixture containing argon gas and nitrogen gas and / orContained methane gas. The pressure of the process gas was at 0.6 Pakept taking the ratiobetween the argon gas and the reaction gas (nitrogen gas and / orMethane gas) was regulated in the range from 0.2 to 0.5. The one at thatThe applied bias was in the range 50 to 100 V and theTemperature of the substrate in the range from 300 ° C to 400 ° C. Carbide platelets,wing(Engl. vanes) made of stainless steel (type: SUS304, JIS) and washersmade of stainless steel (type: SUS304, JIS).
    [0047] Dieauf den Substraten ausgebildeten Musterfilme wurden geprüft, indemdie Struktur der Filme analysiert wurde (Analyse der Zusammensetzungund Röntgenbeugungsanalyse),die Härteder Filme gemessen wurde, die Haftung der Filme an den Substratengemessen wurde und die Morphologie der Oberflächen der Filme untersucht wurde.Die Musterfilme wurden einem Reibungsversuch in destilliertem Wasserunterzogen. In dem Reibungsversuch wurde ein Flügel-auf-Scheibe-Reibungsmessgerät verwendet,wie es in 2 gezeigtist. Es wurden die Reibungskoeffizienten bestimmt und die spezifischenVerschleißmengenermittelt. Bei dem Reibungsversuch wurden eine Last von 20 N undeine Reibungsstrecke von 1 km gewählt. Die Versuchsergebnissesind in Tabelle 1 angegeben.The pattern films formed on the substrates were examined by analyzing the structure of the films (composition analysis and X-ray diffraction analysis), measuring the hardness of the films, measuring the adhesion of the films to the substrates, and examining the morphology of the surfaces of the films. The sample films were subjected to a rub test in distilled water. In the friction test, a wing-on-disc friction measuring device was used, as described in 2 is shown. The coefficients of friction were determined and the specific amounts of wear determined. A load of 20 N and a friction distance of 1 km were chosen for the friction test. The test results are given in Table 1.
    [0048] Entsprechendden Versuchsinhalten wurden als Substrate die Carbidplättchen,die Flügelaus rostfreiem Stahl (Typ: SUS304, JIS) oder die Scheiben aus rostfreiemStrahl (Typ: SUS304, JTS) gewählt.Als Substrate fürdie Hartfilme, die der Strukturanalyse, der Messung der Härte undHaftung und der Untersuchung der Oberflächenmorphologie unterzogenwurden, wurden hochglanzpolierte Carbidplättchen verwendet. Die Flügel undScheiben aus rostfreiem Stahl wurden dagegen als Substrate für die Hartfilmeverwendet, die dem Reibungsversuch unterzogen wurden.Correspondingthe test contents were the carbide platelets as substrates,the wingsmade of stainless steel (type: SUS304, JIS) or the discs made of stainless steelBeam (type: SUS304, JTS) selected.As substrates forhard films, structural analysis, hardness measurement andLiability and the investigation of surface morphologymirror polished carbide platelets were used. The wings andStainless steel disks, on the other hand, were used as substrates for the hard filmsused, which were subjected to the friction test.
    [0049] DieHärte desFilms wurde mit einem Mikro-Vickershärte-Messgerät gemessen, das eine Last von25 kgf und eine Haltezeit von 15s verwendete. Die Haftung des Filmsan dem Substrat wurde mit einem Kratzmessgerät gemessen, das einen Diamanteinkerbermit einer einen Radius von 200 μmaufweisenden runden Spitze verwendete. Das Kratzmessgerät brachtebei einer Belastungsgeschwindigkeit von 100 N/min eine vertikaleLast im Bereich 0 bis 100 N auf und kratzte mit dem Diamanteinkerberden Film mit einer Kratzgeschwindigkeit von 10 mm/min, bis sichder Film ablöste.In dem Reibungsversuch wurden in der in 2 gezeigten Kombination die jeweils mitden Hartfilmen aus MSiN beschichteten Flügel und die jeweils mit denHartfilmen aus MSiN beschichteten Scheiben verwendet. Die Flügel undScheiben hatten die in 2 gezeigteForm. Währenddes Reibungsversuchs wurde der Reibungskoeffizient gemessen, nachdem Reibungsversuch wurde das Abriebvolumen berechnet, und dannwurde die dem spezifischen Abriebverlust entsprechende Verschleißbeständigkeitermittelt, indem das Abriebvolumen durch die vertikale Last unddie Reibungsstrecke geteilt wurde. Für den Reibungsversuch wurdedestilliertes Wasser verwendet.The hardness of the film was measured with a micro Vickers hardness meter that used a load of 25 kgf and a hold time of 15 s. Adhesion of the film to the substrate was measured with a scratch meter using a diamond notch with a round tip having a radius of 200 µm. The scratch measuring device applied a vertical load in the range 0 to 100 N at a loading speed of 100 N / min and scratched the film with the diamond dug at a scratch speed of 10 mm / min until the film came off. In the friction test in the in 2 shown The combination of the wings coated with the hard films made of MSiN and the disks coated with the hard films made of MSiN were used. The wings and washers were in 2 shown shape. During the friction test, the coefficient of friction was measured, after the friction test, the wear volume was calculated, and then the wear resistance corresponding to the specific wear loss was determined by dividing the wear volume by the vertical load and the friction distance. Distilled water was used for the friction test.
    [0050] Umdie Hartfilme in Beispiel 2 zu bilden, wurde das in 1 gezeigte Sputtersystem verwendet, das mitzwei UBM-Sputterquellen ausgestattet war. In die UBM-Sputterquellenwurden jeweils ein M-Target aus einem Element M und ein Si-Targetgesetzt, um dann auf einem Substrat einen Film abzuscheiden. Aufden Substraten wurden MSi (NO)-Filme abgeschieden, und zwar (M1–xSix) (NbO1–b)-Filme bzw. (M1–xSix) (NbOc)-Filme mit b + c = 1 .In order to form the hard films in Example 2, this was done in 1 used sputtering system, which was equipped with two UBM sputtering sources. An M target consisting of an element M and an Si target were placed in each of the UBM sputter sources, in order to then deposit a film on a substrate. MSi (NO) films were deposited on the substrates, namely (M 1-x Si x ) (N b O 1-b ) films or (M 1-x Si x ) (N b O c ) films with b + c = 1.
    [0051] DieAbgabe durch das M- und Si-Target erfolgte gleichzeitig, wobei dasVerhältniszwischen der Höhe derdem Mund dem Si-Target zugeführtenEnergie eingestellt wurde, um die durch das Si-Atomverhältnis xdargestellte Zusammensetzung und dadurch auch die Zusammensetzungdes den Film bildenden Materials einzustellen. Als Prozessgas wurdeein Gasgemisch verwendet, das Argongas und Stick stoffgas und/oderMethangas enthielt. Der Druck des Prozessgases wurde bei 0,6 Pagehalten, wobei das Verhältniszwischen dem Argongas und dem Reaktionsgas (Stickstoffgas und/oderMethangas) im Bereich von 0,2 bis 0,5 geregelt wurde. Die an dasSubstrat angelegte Vorspannung lag im Bereich 50 bis 100 V und dieTemperatur des Substrats im Bereich von 300°C bis 400°C. Als Substrate wurden Carbidplättchen,Flügelaus rostfreiem Stahl (Typ: SUS304, JIS) und Scheiben aus rostfreiemStahl (Typ: SUS304, JIS) verwendet.TheDelivery by the M and Si target took place simultaneously, therelationshipbetween the amount offed to the mouth of the Si targetEnergy was set to the x atomic ratio by Sirepresented composition and thereby also the compositionof the material forming the film. As process gas wasuses a gas mixture containing argon gas and nitrogen gas and / orContained methane gas. The pressure of the process gas was at 0.6 Pakept taking the ratiobetween the argon gas and the reaction gas (nitrogen gas and / orMethane gas) was regulated in the range from 0.2 to 0.5. The one at thatThe applied bias was in the range 50 to 100 V and theTemperature of the substrate in the range from 300 ° C to 400 ° C. Carbide platelets,wingmade of stainless steel (type: SUS304, JIS) and discs made of stainless steelSteel (type: SUS304, JIS) used.
    [0052] Dieauf den Substraten ausgebildeten Musterfilme wurden auf ähnlicheWeise wie die Musterfilme von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel1 geprüft.Die Versuchergebnisse sind in Tabelle 2 angegeben.ThePattern films formed on the substrates were similarLike the sample films of Example 1 and Comparative Example1 checked.The test results are given in Table 2.
    [0053] Umdie Hartfilme in Beispiel 3 zu bilden, wurde das in 1 gezeigte Sputtersystem verwendet, das mitzwei UBM-Sputterquellen ausgestattet war. In die UBM-Sputterquellenwurden jeweils ein M-Target, d.h. ein Metalltarget aus einem ElementM, und ein Si-Target gesetzt, um dann auf einem Substrat einen Filmabzuscheiden. Ruf den Substraten wurden Schichtfilme bzw. ein inder Zusammensetzung abgestufter Film aus (M1–xSix) (N) abgeschieden. Die Schichtfilme entsprechendabei Ausführungsbeispielender zweiten Ausgestaltung der Erfindung, während der in der Zusammensetzungabgestufte Film einem Ausführungsbeispielder dritten Ausgestaltung der Erfindung entspricht.To form the hard films in Example 3, this was done in 1 used sputtering system, which was equipped with two UBM sputtering sources. In each case, an M target, ie a metal target composed of an element M, and an Si target were placed in the UBM sputter sources, in order to then deposit a film on a substrate. Layer films or a layered film of (M 1-x Si x ) (N) were deposited on the substrates. The layer films correspond to exemplary embodiments of the second embodiment of the invention, while the film graded in composition corresponds to an exemplary embodiment of the third embodiment of the invention.
    [0054] DieAbgabe durch das M- und Si-Target erfolgte gleichzeitig, wobei dasVerhältniszwischen der Höhe derdem Mund dem Si-Target zugeführtenEnergie eingestellt wurde, um die durch das Si-Atomverhältnis xdargestellte Zusammensetzung und dadurch auch die Zusammensetzungdes den Film bildenden Materials einzustellen. Als Prozessgas wurdeein Gasgemisch verwendet, das Argongas und Stickstoffgas und/oderMethangas enthielt. Der Druck des Prozessgases wurde bei 0,6 Pagehalten, wobei das Verhältniszwischen dem Argongas und dem Reaktionsgas (Stickstoffgas und/oderMethangas) im Bereich von 0,2 bis 0,5 geregelt wurde. Die an dasSubstrat angelegte Vorspannung lag im Bereich 50 bis 100 V und dieTemperatur des Substrats im Bereich von 300°C bis 400°C. Als Substrate wurden Carbidplättchen,Flügelaus rostfreiem Stahl (Typ: SUS304, JIS) und Scheiben aus rostfreiemStahl (Typ: SUS304, JIS) verwendet.TheDelivery by the M and Si target took place simultaneously, therelationshipbetween the amount offed to the mouth of the Si targetEnergy was set to the x atomic ratio by Sirepresented composition and thereby also the compositionof the material forming the film. As process gas wasuses a gas mixture containing argon gas and nitrogen gas and / orContained methane gas. The pressure of the process gas was at 0.6 Pakept taking the ratiobetween the argon gas and the reaction gas (nitrogen gas and / orMethane gas) was regulated in the range from 0.2 to 0.5. The one at thatThe applied bias was in the range 50 to 100 V and theTemperature of the substrate in the range from 300 ° C to 400 ° C. Carbide platelets,wingmade of stainless steel (type: SUS304, JIS) and discs made of stainless steelSteel (type: SUS304, JIS) used.
    [0055] Dieauf den Substraten ausgebildeten Musterfilme wurden auf ähnlicheWeise wie die Musterfilme von Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel1 geprüft.Die Versuchsergebnisse sind in Tabelle 3 angegeben.ThePattern films formed on the substrates were similarLike the sample films of Example 1 and Comparative Example1 checked.The test results are given in Table 3.
    [0056] Inden Tabellen 1, 2 und 3 sind die Härten der Filme als Vickershärte HV angegeben.Filme mit höherer Vickershärte sindhärtereFilme. Filme mit höhererHaftung N haben eine bessere Haftung mit dem Substrat. Filme miteinem geringeren Reibungskoeffizienten μ haben eine bessere Schmierfähigkeitin einer wässrigen Umgebung.Der durch Dividieren des Abriebvolumens durch die vertikale Lastund die Reibungsstrecke ermittelte spezifische Abriebverlust (mm3/N·m)gibt das Abriebvolumen pro Lasteinheit und Reibungsstreckeneinheitan. Filme mit geringerem spezifischen Abriebverlust haben eine bessereVerschleißbeständigkeit.In den Tabellen 1 bis 3 steht "1,00E–07" für 1,00×10–7 und "6,00E–08" für 6,00×10–8.Tables 1, 2 and 3 show the hardness of the films as Vickers hardness HV. Films with a higher Vickers hardness are harder films. Films with higher adhesion N have better adhesion to the substrate. Films with a lower coefficient of friction μ have better lubricity in an aqueous environment. The specific abrasion loss (mm 3 / Nm) determined by dividing the abrasion volume by the vertical load and the friction distance gives the abrasion volume per load unit and friction distance unit. Films with less specific abrasion loss have better wear resistance. In Tables 1 to 3, "1.00E-07" stands for 1.00 × 10 -7 and "6.00E-08" for 6.00 × 10–8.
    [0057] Wieaus Tabelle 1 hervorgeht, ist das Element M der Musterfilme Nr.1 bis 10 Cr und sind die Si-Atomverhältnisse x der Musterfilme Nr.1 bis 5 kleiner als die Untergrenze des Si-Atomverhältnissesvon 0,45. Die Musterfilme Nr. 1 bis 5 sind daher Vergleichsbeispiele.Obwohl die Musterfilme Nr. 1 bis 5 eine hervorragende Haftung mitdem Substrat haben, haben sie auch eine geringere Vickershärte undhohe Reibungskoeffizienten im Bereich von 0,24 bis 0,09, haben keinezufrieden stellende Wasserschmierfähigkeit und haben hohe spezifischeAbriebverluste im Bereich von 1,00E–0,7 bis 2,60E–0,7, wasauf eine unzureichende Verschleißbeständigkeit in wässrigerUmgebung hindeutet.Howfrom Table 1, element M of sample films no.1 to 10 Cr and are the Si atomic ratios x of sample films no.1 to 5 smaller than the lower limit of the Si atomic ratioof 0.45. Sample films Nos. 1 to 5 are therefore comparative examples.Although the sample films Nos. 1 to 5 have excellent adhesionthe substrate, they also have a lower Vickers hardness andhave high coefficients of friction in the range of 0.24 to 0.09satisfactory water lubricity and have high specificAbrasion losses in the range of 1.00E-0.7 to 2.60E-0.7 whatinadequate wear resistance in aqueousEnvironment suggests.
    [0058] DieMusterfilme Nr. 6 bis 9 entsprechen denen der ersten Ausgestaltungder Erfindung, wobei der Musterfilm Nr. 6 eine halbe Breite desBeugungspeaks von 2,3° hatund diese bei den Musterfilmen Nr. 7 bis 9 nicht feststellbar war.Die Musterfilme Nr. 6 bis 9 haben eine hervorragende Haftung mitden Substraten, geringe spezifische Abriebverluste im Bereich von1,20E–0,8bis 6,00E–0,8und eine hervorragende Verschleißbeständigkeit in wässrigerUmgebung. Die Musterfilme Nr. 8 und 9 haben besonders geringe spezifischeAbriebverluste, was eine hervorragende Verschleißbeständigkeit in wässrigerUmgebung beweist.TheSample films Nos. 6 to 9 correspond to those of the first embodimentof the invention, wherein the pattern film No. 6 is half a width of theHas diffraction peaks of 2.3 °and this was not ascertainable with the sample films No. 7 to 9.Sample films Nos. 6 to 9 have excellent adhesionthe substrates, low specific abrasion losses in the range of1,20E-0.8to 6.00E – 0.8and excellent wear resistance in waterSurroundings. Sample films Nos. 8 and 9 have particularly low specificsAbrasion loss, which is excellent wear resistance in aqueousEnvironment proves.
    [0059] DerMusterfilm Nr. 10 ist ein Vergleichsbeispiel mit einem größeren Si-Atomverhältnis alsdie Obergrenze des Si-Atomverhältnissesx von 0,98. Der Musterfilm Nr. 10 hat zwar eine hohe Härte, einengeringen Reibungskoeffizienten von weniger als 0,01 und einen geringenspezifischen Abriebverlust von 1,00E–0,8 sowie eine hervorragendeWasserschmierfähigkeit,doch beträgtdie Haftung des Musterfilms Nr. 10 mit dem Substrat nur 40 N.TheSample film No. 10 is a comparative example with a Si atomic ratio larger thanthe upper limit of the Si atomic ratiox of 0.98. The sample film No. 10 has a high hardness, onelow friction coefficient of less than 0.01 and a low onespecific abrasion loss of 1.00E – 0.8 as well as an excellentWater lubricity,yet isthe adhesion of sample film No. 10 to the substrate is only 40 N.
    [0060] DasElement M der Musterfilme Nr. 11 bis 20 ist Ti. Die MusterfilmeNr. 11–15haben kleinere Si-Atomverhältnisseals die Untergrenze des Si-Atomverhältnisses und sind daher Vergleichsbeispiele.Die Musterfilme Nr. 11 bis 15 haben zwar eine hervorragende Haftungmit dem Substrat, doch haben sie auch hohe Reibungskoeffizientenim Bereich von 0,13 bis 0,27, eine geringe Wasserschmierfähigkeit,einen hohen spezifischen Abriebverlust und eine geringe Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung.TheElement M of the pattern films Nos. 11 to 20 is Ti. The pattern filmsNo. 11-15have smaller Si atom ratiosthan the lower limit of the Si atomic ratio and are therefore comparative examples.Sample films Nos. 11 to 15 have excellent adhesionwith the substrate, but they also have high coefficients of frictionin the range of 0.13 to 0.27, low water lubricity,a high specific abrasion loss and low wear resistancein waterySurroundings.
    [0061] DieMusterfilme Nr. 16 bis 19 entsprechen Filmen gemäß der ersten Ausgestaltungder Erfindung, wobei der Musterfilm Nr. 16 eine halbe Breite desBeugungspeaks von 2,6° hatund diese bei den Musterfilmen Nr. 17 bis 19 nicht feststellbarwar. Die Musterfilme Nr. 16 bis 19 haben eine hervorragende Haftungmit den Substraten, eine hohe Härte,einen kleinen Reibungskoeffizienten von weniger als 0,01, eine hervorragende Wasserschmierfähigkeitund einen geringen spezifischen Abriebverlust sowie eine hervorragendeVerschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung. Darüberhinaus haben die Musterfilme Nr. 18 und 19 sehr geringe spezifischeAbriebverluste und eine besonders hervorragende Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung.TheSample films Nos. 16 to 19 correspond to films according to the first embodimentof the invention, wherein the pattern film No. 16 half a width of theHas diffraction peaks of 2.6 °and this is not ascertainable in the case of sample films No. 17 to 19was. Sample films Nos. 16 to 19 have excellent adhesionwith the substrates, high hardness,a small coefficient of friction of less than 0.01, excellent water lubricityand a low specific abrasion loss as well as an excellent onewear resistancein waterySurroundings. About thatIn addition, Sample Films Nos. 18 and 19 have very low specificsAbrasion losses and particularly excellent wear resistancein waterySurroundings.
    [0062] DerMusterfilm Nr. 20 hat ein größeres Si-Atomverhältnis alsdie Obergrenze des Si-Atomverhältnisses von0,98 fürdie Filme gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung. Der Musterfilm Nr. 20 ist daher einVergleichsbeispiel. Der Musterfilm Nr. 20 hat zwar eine hohe Härte, einenkleinen Reibungskoeffizienten von weniger als 0,01, eine hervorragendeWasserschmierfähigkeitund einen geringen spezifischen Abriebverlust sowie eine hervorragendeVerschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung, doch beträgtdie Haftung des Musterfilms Nr. 20 mit dem Substrat nur 40 N.TheSample film No. 20 has a larger Si atomic ratio thanthe upper limit of the Si atomic ratio of0.98 forthe films according to the firstEmbodiment of the invention. The sample film No. 20 is therefore aComparative example. The sample film No. 20 has a high hardness, onesmall coefficient of friction less than 0.01, excellentWater lubricityand a low specific abrasion loss as well as an excellent onewear resistancein wateryEnvironment, but isthe adhesion of sample film No. 20 to the substrate is only 40 N.
    [0063] DieMusterfilme Nr. 21 bis 23 enthalten C. Die die Musterfilme Nr. 21bis 23 bildenden Materialien haben kleine N-Atomverhältnissed oder enthalten kein N. Die Musterfilme Nr. 21 bis 23 entsprechenFilmen gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung. Die Haftung der Filme mit den Substratenund die Härteder Filme nimmt mit zunehmendem C-Atomverhältnis bzw. mit abnehmendemN-Atomverhältnis dab.TheSample films No. 21 to 23 contain C. The sample films No. 21up to 23 forming materials have small N-atom ratiosd or contain no N. The sample films Nos. 21 to 23 correspondFilm according to the firstEmbodiment of the invention. Adhesion of the films to the substratesand the hardnessthe films decrease with increasing C-atom ratio or with decreasingN atomic ratio dfrom.
    [0064] DieBemerkung "(111)nicht erfassbar" inTabelle 1 bedeutet, dass die halbe Breite des Beugungspeaks der(111)-Ebene sehr breit war und die Beugungspeaks nicht erfasst werdenkonnten. Es wird davon ausgegangen, dass die halbe Breite des Beugungspeaksder (111)-Ebene in einem durch eine solche Bemerkung bezeichnetenZustand unendlich ist und der Film somit die Bedingung erfüllt, wonachdie halbe Breite des Beugungspeaks der (111)-Ebene 1,5° oder mehrbetragen muss.TheRemark "(111)not detectable "inTable 1 means that half the width of the diffraction peak of the(111) plane was very wide and the diffraction peaks were not detectedcould. It is assumed that half the width of the diffraction peakthe (111) plane in one designated by such a remarkState is infinite and the film thus fulfills the condition after whichhalf the width of the diffraction peak of the (111) plane 1.5 ° or moremust be.
    [0065] Wieaus Tabelle 2 hervorgeht, ist das Element M der Musterfilme Nr.1 bis 5 Cr. Der Musterfilm Nr. 1 entspricht dem Musterfilm Nr. 8in Tabelle 1, währenddie Musterfilme Nr. 2 bis 4 abgewandelten Filmen gemäß der erstenAusgestaltung der Erfindung entsprechen.Howfrom Table 2, element M of sample films no.1 to 5 Cr. Sample film No. 1 corresponds to sample film No. 8in Table 1 whilethe model films No. 2 to 4 modified films according to the firstDesign of the invention correspond.
    [0066] Wieaus Tabelle 2 hervorgeht, haben die Musterfilme Nr. 2 bis 4 verglichenmit dem Musterfilm Nr. 1 geringere spezifische Abriebverluste undeine hervorragende Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung. Der Musterfilm Nr. 5 hat ein höheres O-Atomverhältnis alsdie von der Erfindung vorgesehene Obergrenze des O-Atomverhältnissesvon 0,2 und daher eine geringe Haftung mit dem Substrat.HowTable 2 shows that sample films Nos. 2 to 4 were comparedwith the sample film No. 1 lower specific abrasion losses andexcellent wear resistancein waterySurroundings. Sample film No. 5 has a higher atomic ratio thanthe upper limit of the atomic ratio provided by the inventionof 0.2 and therefore poor adhesion to the substrate.
    [0067] DasElement M der in Tabelle 2 angegebenen Musterfilme Nr. 6 bis 10ist Zr. Die Musterfilme Nr. 7 bis 9 haben verglichen mit dem MusterfilmNr. 6 geringere spezifische Abriebverluste und eine hervorragendeVerschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung. Der Musterfilm Nr. 10 hat ein höheres O-Atomverhältnis alsdie von der Erfindung vorgesehene Obergrenze des O-Atomverhältnissesvon 0,2 und daher eine geringe Haftung mit dem Substrat.TheElement M of sample films Nos. 6 to 10 shown in Table 2is Zr. The sample films Nos. 7 to 9 compared with the sample filmNo. 6 lower specific abrasion losses and an excellentwear resistancein waterySurroundings. Sample film No. 10 has a higher atomic ratio thanthe upper limit of the atomic ratio provided by the inventionof 0.2 and therefore poor adhesion to the substrate.
    [0068] Diein Tabelle 2 angegebenen Musterfilme 5 und 10 haben zwar verglichenmit den in Tabelle 1 angegebenen Vergleichsbeispielen geringereHärten,doch haben sie auch einen geringen spezifischen Abriebverlust undeine hervorragende Verschleißbeständigkeitin wässrigerUmgebung. Die Musterfilme Nr. 10 und 20 in den in Tabelle 1 angegebenenVergleichsbeispielen haben eine etwas geringere Haftung. Obwohldie in Tabelle 2 angegebenen Musterfilme Nr. 5 und 10 gegenüber denabgewandelten Musterfilmen gemäß der ersten Ausgestaltungder Erfindung im Hinblick auf ihre Fähigkeit unterlegen sind, sowohlder Haftung als auch der Verschleißbeständigkeit in wässrigerUmgebung gerecht zu werden, sind sie den Filmen der Vergleichsbeispiele überlegen.TheSample films 5 and 10 shown in Table 2 did comparelower with the comparative examples given in Table 1hardening,but they also have a low specific abrasion loss andexcellent wear resistancein waterySurroundings. Sample films Nos. 10 and 20 in those shown in Table 1Comparative examples have a slightly lower liability. Even thoughthe sample films No. 5 and 10 given in Table 2 compared to themodified sample films according to the first embodimentare inferior to the invention in terms of their ability to bothadhesion as well as wear resistance in aqueousTo do justice to the environment, they are superior to the films of the comparative examples.
    [0069] Durcheine vergleichende Untersuchung der Filme aus den (Cr1–xSix) (NbOc)enthaltenden Materialien und der Filme aus den (Zr1–xSix) (NbOc)enthaltenden Materialien in Tabelle 2 ergibt sich, dass ein Filmaus einem Material, in dem das Element M Cr ist, unter der Annahme,dass die Werte x, b und c fürdie Filme die gleichen sind, einen geringeren spezifischen Abriebverlustin wässrigerUmgebung hat als ein Film aus einem Material, in dem das ElementM Zr ist, und eine hervorragende Verschleißbeständigkeit hat.A comparative examination of the films made from the materials containing (Cr 1-x Si x ) (N b O c ) and the films made from the materials containing (Zr 1-x Si x ) (N b O c ) in Table 2 reveals that a film made of a material in which the element is M Cr, assuming that the values x, b and c for the films are the same, has a lower specific abrasion loss in an aqueous environment than a film made of a material, in which the element M is Zr and has excellent wear resistance.
    [0070] DieVersuchsergebnisse der Filme des Beispiels 3 sind in Tabelle 3 angegeben.Die in Tabelle 3 angegebenen Musterfilme Nr.1 bis 4 entsprechendenen der zweiten Ausgestaltung der Erfindung. Jeder der MusterfilmeNr. 1 bis 4 wurde gebildet, indem abwechselnd ein erster Film undzweiter Film mit dem in Tabelle 3 angegebenen Stapelungsintervall übereinandergelegt wurden. In jedem der Musterfilme Nr. 1 bis 4 entspricht diemit dem Substrat zusammenhängendeBodenschicht dem ersten Film und die Deckschicht dem zweiten Film.Der zweite Film hat eine ähnlicheZusammensetzung wie der in Tabelle 1 angegebene Musterfilm Nr. 8.TheTest results for the films of Example 3 are given in Table 3.The sample films No.1 to 4 given in Table 3 correspondthose of the second embodiment of the invention. Each of the sample filmsNos. 1 to 4 was formed by alternating a first film andsecond film with the stacking interval shown in Table 3 on top of each otherwere laid. In each of the sample films Nos. 1 to 4, this corresponds torelated to the substrateBottom layer of the first film and the top layer of the second film.The second film has a similar oneComposition like sample film No. 8 given in Table 1.
    [0071] DieMusterfilme Nr. 1 bis 4 haben jeweils verschiedene Stapelungsintervalle.TheSample films Nos. 1 to 4 each have different stacking intervals.
    [0072] Verglichenmit dem in Tabelle 1 angegebenen Musterfilm Nr. 8 haben die MusterfilmeNr. 1 bis 4 eine höhereHaftung mit dem Substrat. Dabei ist die Tendenz die, dass die Haftungmit zunehmendem Stapelungsintervall zunimmt, während der Reibungskoeffizientund der spezifische Abriebverlust nicht von dem Stapelungsintervallabhängen.Comparedwith the sample film No. 8 shown in Table 1 have the sample filmsNos. 1 to 4 a higher oneAdhesion to the substrate. The tendency is that of liabilityas the stacking interval increases, while the coefficient of frictionand the specific abrasion loss is not from the stacking intervaldepend.
    [0073] DerMusterfilm Nr. 5 in Tabelle 3 entspricht einem Film gemäß der drittenAusgestaltung der Erfindung. In Tabelle 3 ist der mit "Substratseite" bezeichnete Filmder die mit dem Substrat zusammenhängende Bodenschicht bildendeFilm und der mit "Oberflächenseite" bezeichnete Filmder die Deckschicht bildende Film. Die Si-Atomverhältnisseder oberen Filme sind größer alsdie der unteren Filme. Die Schichtfilme haben also einen in derZusammensetzung abgestuften Aufbau.TheSample film No. 5 in Table 3 corresponds to a film according to the thirdEmbodiment of the invention. In Table 3 is the film labeled "substrate side"that forming the bottom layer connected to the substrateFilm and the film labeled "surface side"the film forming the top layer. The Si atomic ratiosthe top films are larger thanthat of the films below. The layer films have one in theComposition graded structure.
    [0074] Verglichenmit dem in Tabelle 1 angegebenen Musterfilm Nr. 8 hat der MusterfilmNr. 5 eine höhere Haftungmit dem Substrat.Comparedwith the sample film No. 8 shown in Table 1 has the sample filmNo. 5 a higher liabilitywith the substrate.
    [0075] DieErfindung wurde zwar mit einem gewissen Maß an Einzelheiten anhand vonbevorzugten Ausführungsbeispielenbeschrieben, doch sind weitere Änderungenund Abwandlungen möglich.Es versteht sich, dass die Erfindung anders als hierin beschriebenumgesetzt werden kann, ohne vom Schutzumfang abzuweichen.TheThe invention has been made with a certain degree of detail frompreferred embodimentsdescribed, but there are further changesand modifications possible.It is to be understood that the invention is different than that described hereincan be implemented without deviating from the scope of protection.

    权利要求:
    Claims (6)
    [1]
    Hartfilm, gebildet aus einem Material, das eine(M1–xSix) (C1–dNd)-Verbindungenthält,wobei M mindestens einem der Elemente in den Gruppen 3A, 4A, 5Aund 6A sowie Al entspricht, 0,45 ≤ x ≤ 0,98 und0 ≤ d ≤ 1 gilt undx, 1-x, d und 1-d den Atomverhältnissenvon Si, M, N und C entsprechen.Hard film formed from a material containing a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, where M min corresponds to at least one of the elements in groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al, 0.45 ≤ x ≤ 0.98 and 0 ≤ d ≤ 1 applies and x, 1-x, d and 1-d correspond to the atomic ratios of Si , M, N and C correspond.
    [2]
    Hartfilm nach Anspruch 1, bei dem das Material außerdem Omit einem Atomverhältnisim Bereich 0,01 bis 0,2 enthält.The hard film of claim 1, wherein the material is also Owith an atomic ratiocontains in the range of 0.01 to 0.2.
    [3]
    Hartfilm nach Anspruch 1, bei dem die durch Röntgenbeugungermittelte halbe Breite des Beugungspeaks der (111)-Ebene der (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindung1,5° odermehr beträgt.A hard film according to claim 1, wherein the half width of the diffraction peak of the (111) plane of the (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound determined by X-ray diffraction is 1.5 ° or more.
    [4]
    Hartfilm nach Anspruch 1, bei dem das Element M Cr,Ti oder Zr ist.Hard film according to claim 1, wherein the element M Cr,Is Ti or Zr.
    [5]
    Schichthartfilm, gebildet durch abwechselndes, miteinem Stapelintervall im Bereich von 1 bis 1000 nm erfolgendes Übereinanderlegendes Hartfilms gemäß Anspruch1 und eines Hartfilms, der aus einem Material gebildet ist, daseine (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindungenthält,wobei M mindestens einem der Elemente der Gruppen 3A, 4A, 5A und6A sowie Al entspricht, 0 ≤ x ≤ 0,45 und0 ≤ d ≤ 1 gilt undx, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen.Laminated hard film formed by alternately superimposing the hard film according to claim 1 and a hard film made of a material having a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) contains compound, where M corresponds to at least one of the elements of groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al, 0 ≤ x ≤ 0.45 and 0 ≤ d ≤ 1 and x, 1-x, d and 1- d correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C.
    [6]
    Hartfilm, gebildet auf einem Substrat aus einem Material,das eine (M1–xSix)(C1–dNd)-Verbindungenthält, wobeiM mindestens einem der Elemente der Gruppen 3A, 4A, 5A und 6A sowieAl entspricht, der innerste, mit dem Substrat zusammenhängende Abschnittdes Hartfilms 0 ≤ x ≤ 0,45 und0 ≤ d ≤ 1 erfüllt, wobeix, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und Centsprechen, der äußerste Abschnittdes Hartfilms 0,45 ≤ x ≤ 0,98 und0 ≤ d ≤ 1 erfüllt, wobeix, 1-x, d und 1-d jeweils den Atomverhältnissen von Si, M, N und C entsprechen,und der Hartfilm nach außenhin ein höheresSi-Atomverhältnisx hat.Hard film formed on a substrate from a material containing a (M 1-x Si x ) (C 1 -d N d ) compound, where M corresponds to at least one of the elements of groups 3A, 4A, 5A and 6A and Al , the innermost section of the hard film connected to the substrate fulfills 0 x x 0,4 0.45 and 0 d d 1 1, where x, 1-x, d and 1-d each correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C. , the outermost portion of the hard film meets 0.45 ≤ x ≤ 0.98 and 0 ≤ d ≤ 1, where x, 1-x, d and 1-d correspond to the atomic ratios of Si, M, N and C, respectively, and Hard film has a higher Si atomic ratio x to the outside.
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    法律状态:
    2004-10-21| OP8| Request for examination as to paragraph 44 patent law|
    2011-11-10| R020| Patent grant now final|Effective date: 20110806 |
    2020-10-01| R119| Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee|
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