Boron-containing layer system consisting of a boron carbide, a B-C-N and a carbon-modified cubic bor

专利摘要:
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein borhaltiges Schichtsystem, welches eine Borcarbidschicht, eine Bor, Kohlenstoff und Stickstoff (B-C-N) enthaltende Schicht und eine kohlenstoffmodifizierte kubische Bornitridschicht in der genannten Reihenfolge enthält. Im erfindungsgemäßen Schichtsystem übernimmt der Kohlenstoff eine dreifach stabilisierende Rolle sowohl in der Borcarbidschicht und der B-C-N-Schicht als auch in der kubischen Bornitridschicht. Der in der kubischen Bornitrid-Phase enthaltene Kohlenstoff hat insbesondere eine die Struktur stabilisierende Funktion. Der Kohlenstoff ist das wesentliche und das Schichtsystem verbindende Element.The present invention relates to a boron-containing layer system containing a boron carbide layer, a boron, carbon and nitrogen (B-C-N) containing layer, and a carbon-modified cubic boron nitride layer in the order named. In the layer system according to the invention, the carbon takes on a triple stabilizing role in both the boron carbide layer and the B-C-N layer and in the cubic boron nitride layer. In particular, the carbon contained in the cubic boron nitride phase has a structure stabilizing function. The carbon is the essential and the layer system connecting element.
公开号:DE102004028112A1
申请号:DE102004028112
申请日:2004-06-09
公开日:2006-01-05
发明作者:Klaus Dr. Bewilogua；Martin Dipl.-Phys. Keunecke
申请人:Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV；
IPC主号:B26D1-00

专利说明:
[0001] Dievorliegende Erfindung bezieht sich auf ein borhaltiges Schichtsystem,welches mindestens eine Borcarbid-, eine B-C-N-Schicht, die Bor,Kohlenstoff und Stickstoff enthältund nicht einphasig sein muss, und eine kohlenstoffmodifiziertekubische Bornitrid-Schichtenthält.Das Borcarbid wird im folgenden auch durch BC abgekürzt, dieB-C-N-Schicht durch B-C-N, sowie das kubische Bornitrid durch c-BN.Borhaltige Schichtsysteme werden insbesondere zur Darstellung vonHartstoffschichten zur Reduktion von Verschleiß, Reibung, Korrosion und zur Materialbearbeitungeingesetzt. Hierbei stellt das kubische Bornitrid c-BN aufgrundseiner extremen Härte(die nur durch Diamant übertroffenwird) sowie aufgrund weiterer herausragender Eigenschaften, wie beispielsweiseder hohen Temperaturbeständigkeit auchan Luft ein vielversprechendes Material für potentielle Anwendungen dar.TheThe present invention relates to a boron-containing layer system,which at least one boron carbide, a B-C-N layer, the boron,Contains carbon and nitrogenand not a single phase, and a carbon-modified onecubic boron nitride layercontains.The boron carbide is also abbreviated below by BC, theB-C-N layer through B-C-N, and the cubic boron nitride through c-BN.Boron-containing layer systems are used in particular for the representation ofHard material layers to reduce wear, friction, corrosion and material processingused. Here, the cubic boron nitride c-BN duehis extreme hardness(only surpassed by diamondas well as other outstanding features, such ashigh temperature resistance tooin the air is a promising material for potential applications.
[0002] BorhaltigeSchichtsysteme sind bereits aus dem Stand der Technik bekannt. Sosind c-BN-Schichten mit vielen PVD- und PACVD-Techniken herstellbar.Dickere Schichten sind hierbei nur durch wenige Veröffentlichungenbelegt, beispielsweise Barth et al., Suf. & Coat. Technol. 92 (1997) 96-103und oft nur bei höherenTemperaturen und bei geringer Rate (beispielsweise Litvinov et al.,Appl. Phys. Let., 74 (1999) 7; Mirkarimri et al., Journal of AppliedPhysics 82 (4) 1997 p. 1617; Matsumota et al., Japanese Journalof Applied Physics Vol. 39 (2000) pp L422-444).boronLayer systems are already known from the prior art. Soc-BN layers can be produced with many PVD and PACVD techniques.Thicker layers are only available through a few publicationsfor example, Barth et al., Suf. & Coat. Technol. 92 (1997) 96-103and often only at higher levelsTemperatures and at a low rate (for example, Litvinov et al.,Appl. Phys. Let., 74 (1999) 7; Mirkarimri et al., Journal of AppliedPhysics 82 (4) 1997 p. 1617; Matsumota et al., Japanese Journalof Applied Physics Vol. 39 (2000) pp L422-444).
[0003] Schichtsystemeaus Bor/Borcarbid, Borcarbid/kubisches Bornitrid und Bor/Bornitrid/Borcarbid werdenin der Patentschrift US005670252 A behandelt. Die Patentschrift WO 96/35820 beschreibteine Schicht, in der kubisches Bornitrid in einer Bor- und/oderKohlenstoffmatrix dispergiert ist. In dieser Schicht nimmt der kubischeAnteil langsam zu. Auch die Patentschrift US 006054185 A beschreibtein Bor und Stickstoff enthaltendes Schichtsystem sowie ein entsprechendesHerstellungsverfahren. Aus dem Stand der Technik ist auch eine Mehrzahlvon Verfahren zur Herstellung von Einzelschichten aus kubischenBornitrid bekannt.Coating systems of boron / boron carbide, boron carbide / cubic boron nitride and boron / boron nitride / boron carbide are disclosed in the patent US 005670252 A treated. The document WO 96/35820 describes a layer in which cubic boron nitride is dispersed in a boron and / or carbon matrix. In this layer, the cubic fraction increases slowly. Also the patent US 006054185 A describes a boron and nitrogen-containing layer system and a corresponding production method. The prior art also discloses a plurality of methods for producing cubic boron nitride individual layers.
[0004] Aufgabeder vorliegenden Erfindung ist es, ein kubisches Bornitrid enthaltendesSchichtsystem sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren zur Verfügung zustellen, in welchem die eine c-BN-Nukleation, beispielsweise beiPVD-Techniken, begleitenden intrinsi schen Schichtspannungen so ausgestaltetsind, dass es insgesamt zu besseren mechanischen Eigenschaften desSchichtsystems in Form von besserer Schichthaftung kommt.taskThe present invention is a cubic boron nitride containingLayer system and a corresponding manufacturing method availablein which the one c-BN nucleation, for example inPVD techniques, concomitant intrinsi rule layer voltages designed soare that there are overall better mechanical properties of theLayer system comes in the form of better layer adhesion.
[0005] DieseAufgabe wird durch ein borhaltiges Schichtsystem gemäß Patentanspruch1 sowie durch ein entsprechendes Beschichtungsverfahren gemäß Patentanspruch20 gelöst.Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Schichtsystems sowie desBeschichtungsverfahrens und Verwendungen werden in den jeweiligenabhängigenAnsprüchen beschrieben.TheseThe object is achieved by a boron-containing layer system according to claim1 and by a corresponding coating method according to claim20 solved.Advantageous developments of the layer system according to the invention and theCoating method and uses are in the respectivedependentClaims described.
[0006] Einerfindungsgemäßes borhaltigesSchichtsystem weist eine erste, Bor und Kohlenstoff enthaltendeSchicht, darauf angeordnet eine zweite, Bor, Kohlenstoff und Stickstoffenthaltende Schicht und darauf angeordnet eine Dritte, kubischesBornitrid enthaltende Schicht auf und zeichnet sich dadurch aus,dass die erste Schicht Borcarbid enthält und dass die kubische Bornitridphaseder dritten Schicht Kohlenstoff als stabilisierendes Element enthält. Die zweiteSchicht ist eine ein- oder mehrphasige Schicht, die Bor, Kohlenstoffund Stickstoff enthält, undwelche Borcarbonitrid oder andere Verbindungen der ZusammensetzungB_xC_yN_z enthaltenkannA boron-containing layer system according to the invention comprises a first layer containing boron and carbon, a second layer containing boron, carbon and nitrogen and a third cubic boron nitride-containing layer thereon, characterized in that the first layer contains boron carbide and the cubic boron nitride phase of the third layer contains carbon as the stabilizing element. The second layer is a single- or multi-phase layer containing boron, carbon and nitrogen, which may contain boron carbonitride or other compounds of composition B _x C _y N _z
[0007] Ineiner ersten vorteilhaften Ausgestaltungsform ist der relative Gewichts-bzw. Volumenanteil der c-BN-Phasein der dritten Schicht im wesentlichen konstant und liegt bevorzugtzwischen 50 und 95 Gewichtsprozent (Gew.-%). Die relative Schwankungdes Gewichts- bzw.Volumenanteils der c-BN-Phase in der dritten Schicht beträgt hierbeibevorzugt weniger als 10 Gew.-%, insbesondere bevorzugt wenigerals 5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt weniger als 2 Gew.-%, insbe sonderebevorzugt weniger als 1 Gew.-%, insbesondere bevorzugt weniger als0.5 Gew.-%, insbesondere bevorzugt weniger als 0.1 Gew.-%, insbesonderebevorzugt weniger als 0.01 Gew.-%.InIn a first advantageous embodiment, the relative weightor volume fraction of the c-BN phasein the third layer is substantially constant and is preferredbetween 50 and 95 weight percent (wt%). The relative fluctuationof the weight orVolume fraction of the c-BN phase in the third layer is in this casepreferably less than 10 wt .-%, particularly preferably lessas 5 wt .-%, more preferably less than 2 wt .-%, in particular specialpreferably less than 1 wt .-%, particularly preferably less than0.5 wt .-%, particularly preferably less than 0.1 wt .-%, in particularpreferably less than 0.01% by weight.
[0008] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform weist das borhaltigeSchichtsystem einen Übergangbzw. einen Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht so auf, dass der mittlere Abstanddes Übergangsbereichsbzw. der Abstand des Übergangsvon der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche der ersten Schicht in einerRichtung im wesentlichen parallel zu dieser Oberfläche derersten Schicht variiert. In dieser Ausgestaltungsform besteht zwischender zweiten Schicht und der dritten Schicht eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich so, dass die Grenzfläche bzw. der Grenzbereich ineiner Richtung im wesentlichen parallel zu der der zweiten Schichtzugewandten Oberflächeder ersten Schicht in unterschiedlichem Abstand von dieser Oberfläche derersten Schicht verläuft.Somit variiert der genannte Abstand des Übergangs bzw. des Übergangsbereichesbzw. der genannte Abstand der Grenzfläche bzw. des Grenzbereichsin Richtung senkrecht zur Schichtebene. Vorteilhafterweise ist hierbeidas erfindungsgemäße Schichtsystemso ausgestaltet, dass der mittlere Abstand des Übergangsbereichs bzw. der Abstanddes Übergangsund/oder der Abstand der Grenzfläche bzw.des Grenzbereichs von der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche derersten Schicht in der Richtung im wesentlichen parallel zu dieserOberflächeder ersten Schicht wellenförmigvariiert und/oder dass der Übergangsbereichbzw. der Übergang und/oderdie Grenzflächebzw. der Grenzbereich im wesentlichen wellenförmig ausgebildet ist. Hierbei variiertvorteilhafter weise der mittlere Abstand des Übergangsbereichs bzw. der Abstanddes Übergangsund/oder der Abstand der Grenzflächebzw. des Grenzbereichs von der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche derersten Schicht um über1 nm, besonders bevorzugt um über5 nm und/oder unter 1000 nm, insbesondere bevorzugt um über 20 nm und/oderunter 200 nm.In a further advantageous embodiment, the boron-containing layer system has a transition or a transition region from the second to the third layer such that the mean distance of the transition region or the distance of the transition from the surface of the first layer facing the second layer in one direction substantially parallel to this surface of the first layer. In this embodiment, there is an interface between the second layer and the third layer so that the interface or the boundary region in a direction substantially parallel to the surface of the first layer facing the second layer at different distances from that surface of the first layer first layer passes. Thus, the said distance of the Transition or the transition region or the said distance of the interface or the boundary region in the direction perpendicular to the layer plane. Advantageously, in this case, the layer system according to the invention is designed such that the average distance of the transition region or the distance of the transition and / or the distance of the interface or the boundary region of the second layer facing surface of the first layer in the direction substantially parallel to this Surface of the first layer varies wavy and / or that the transition region or the transition and / or the interface or the boundary region is formed substantially wave-shaped. In this case, the average distance between the transition region or the distance of the transition and / or the distance between the boundary surface and the boundary region from that of the second layer is advantageously varied Surface of the first layer by more than 1 nm, more preferably by more than 5 nm and / or less than 1000 nm, particularly preferably more than 20 nm and / or less than 200 nm.
[0009] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist die zweite Schichteine Gradientenschicht, d. h. die zweite Schicht ist so ausgeführt, dassin ihr der relative Stickstoffanteil in Richtung von der erstenSchicht zur dritten Schicht zunimmt.InAnother advantageous embodiment is the second layera gradient layer, d. H. the second layer is designed so thatin it the relative nitrogen content in the direction of the firstLayer to the third layer increases.
[0010] Ineiner weiteren vorteilhaften Variante enthält die dritte Schicht auchhexagonales Bornitrid h-BN.InIn a further advantageous variant, the third layer also containshexagonal boron nitride h-BN.
[0011] Ineiner weiteren Ausgestaltungsform beträgt der Kohlenstoffgehalt derersten Schicht über5 Atomprozent (At%) und/oder unter 50 At%, bevorzugt über 10 At%und/oder unter 30 At%. Der Kohlenstoffgehalt der zweiten Schichtbeträgtvorteilhafterweise über2 At% und/oder unter 40 At%, bevorzugt über 5 At% und/oder 20 At%.Der Kohlenstoffgehalt der dritten Schicht beträgt vorteilhafterweise über 1 At%und/oder unter 30 At%, insbesondere bevorzugt über 2 At% und/oder unter 15At%.InIn another embodiment, the carbon content isfirst layer over5 atomic percent (At%) and / or below 50at%, preferably above 10at%and / or below 30 at%. The carbon content of the second layerisadvantageously over2 At% and / or below 40 At%, preferably above 5 At% and / or 20 At%.The carbon content of the third layer is advantageously over 1 At%and / or below 30 At%, particularly preferably above 2 At% and / or below 15At%.
[0012] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform ist auf oder ander dritten Schicht eines erfindungsgemäßen Schichtsystems eine B-C-Nenthaltende, entsprechend einer der zweiten Schichten aus einemder vorhergehenden Ausgestaltungsformen aufgebaute Schicht (vierteSchicht) angeordnet, wobei bevorzugt ein Übergang bzw. ein Übergangsbereichvon der vierten zur dritten Schicht und/oder eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der vierten und der dritten Schicht soaufgebaut angeordnet oder ausgestaltet ist, wie ein Übergang bzw.ein Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht wie erbzw. sie bereits vorstehend beschrieben wurde.Ina further advantageous embodiment is on or onthe third layer of a layer system according to the invention a B-C-Ncontaining, according to one of the second layers of aThe layer constructed according to the preceding embodiments (fourthLayer), wherein preferably a transition or a transition regionfrom the fourth to the third layer and / or an interface ora boundary between the fourth and the third layer sois arranged or configured as a transition ora transition areafrom the second to the third layer or as an interface ora boundary between the second and third layers like himor has already been described above.
[0013] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante ist auf oderan der vierten Schicht eine Kohlenstoff und kubisches Bornitridc-BN enthaltende, entsprechend einer der bisher beschriebenen drittenSchichten aufgebaute Schicht (fünfteSchicht) angeordnet, wobei bevorzugt ein Übergang bzw. ein Übergangsbereichvon der vierten zur fünftenSchicht und/oder eine Grenzflächebzw. ein Grenzbereich zwischen der vierten und der fünften Schichtso aufgebaut, angeordnet oder ausgestaltet ist, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht wie erbzw. sie bereits in den vorstehenden Gestaltungsformen beschriebenwurde.Ina further advantageous embodiment variant is on oron the fourth layer a carbon and cubic boron nitridec-BN containing, according to one of the previously described thirdLayers built up layer (fifthLayer), wherein preferably a transition or a transition regionfrom the fourth to the fifthLayer and / or an interfaceor a boundary region between the fourth and the fifth layeris constructed, arranged or configured as a transitionor a transitional areafrom the second to the third layer or as an interface ora boundary between the second and third layers like himor they already described in the above embodimentshas been.
[0014] Ineiner weiteren vorteilhaften Variante ist auf oder an der viertenSchicht eine Borcarbid BC enthaltende, entsprechend einer der bisherbereits beschriebenen ersten Schichten aufgebaute Schicht angeordnet.Auf oder an dieser Schicht kann dann vorteilhafterweise eine weitereSchichtenfolge angeordnet sein, wobei diese Schichtenfolge in Richtung vonder ersten zur dritten Schicht aufweist: eine weitere B-C-N enthaltende,entsprechend einer der bisher beschriebenen zweiten Schichten aufgebaute Schichtund eine weite re, Kohlenstoff und kubisches Bornitrid c-BNenthaltende, entsprechend einer der bisher beschriebenen drittenSchichten aufgebaute Schicht, wobei bevorzugt ein Übergangbzw. ein Übergangsbereichund/oder eine Grenzflächebzw. ein Grenzbereich zwischen diesen beiden weiteren Schichten soaufgebaut, angeordnet oder ausgestaltet ist, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht, wie erbzw. sie bereits beschrieben wurden.In a further advantageous variant, a layer comprising boron carbide BC and constructed in accordance with one of the first layers already described above is arranged on or on the fourth layer. A further layer sequence can then advantageously be arranged on or at this layer, this layer sequence having in the direction from the first to the third layer: a further BCN-containing layer constructed according to one of the previously described second layers and a further carbon, carbon and cubic boron nitride c-BN containing, according to one of the previously described third layers constructed layer, wherein preferably a transition or a transition region and / or an interface or a boundary region between these two further layers is constructed, arranged or configured as a transition or a transition region from the second to the third layer or as an interface between the second and third layer, as he or she has already been described.
[0015] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist auf oder andem bereits beschriebenen Schichtsystem mindestens eine weitereSchichtenfolge der folgenden Form (in Richtung von der ersten zurdritten Schicht) angeordnet: eine Borcarbid BC enthaltende, entsprechendeiner der bisher beschriebenen ersten Schichten aufgebaute Schicht,eine B-C-N enthaltende entsprechend einer der bisher beschriebenenzweiten Schichten aufgebaute Schicht und eine Kohlenstoff und kubischesBornitrid c-BN enthaltende, entsprechend einer der bisher beschriebenendritten Schichten aufgebaute Schicht.InA further advantageous embodiment is on or onthe layer system already described at least one moreLayer sequence of the following form (in the direction from the first tothird layer): a boron carbide containing BC, respectivelyone of the previously described first layers built layer,a B-C-N containing according to one of the previously describedsecond layer built up layer and a carbon and cubicBoron nitride containing c-BN, according to one of the previously describedthird layer built up layer.
[0016] Ineiner weiteren vorteilhaften Variante weist die erste, die zweiteund/oder die dritte Schicht und/oder eine der anderen bereits genannten Schichtenin einer zu der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche derersten Schicht im wesentlichen senkrechten Richtung eine Ausdehnungvon über10 nm und/oder unter 10 μm,insbesondere von über50 nm und/oder unter 1 μmauf.Ina further advantageous variant, the first, the secondand / or the third layer and / or one of the other layers already mentionedin a surface facing the second layerfirst layer in the substantially vertical direction an extensionfrom above10 nm and / or less than 10 μm,in particular from about50 nm and / or less than 1 μmon.
[0017] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eineder bisher beschriebenen Schichten auf oder an einem Substrat, insbesondere aufoder an einem Siliziumsubstrat angeordnet.Ina further advantageous embodiment is at least onethe previously described layers on or on a substrate, in particular onor arranged on a silicon substrate.
[0018] Ineiner weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eines der bisherbeschriebenen Schichtsysteme auf oder an einem aus mindestens einer Schichtbestehenden Hartstoffschichtsystem und/oder auf oder an einem ausmindestens einer Schicht bestehenden metallischen Schichtsystem und/oderauf oder an einem aus mindestens einer Schicht bestehenden keramischenSchichtsystem und/oder auf oder an einem aus mindestens einer Schichtbestehenden Mischkeramikschichtsystem (ein Schichtsystem, welcheseine oxidische und eine metallische Komponente aufweist, Cermetschicht) angeordnetoder als Haft-, Zwischen-, Ober- oder Unterschicht mit mindestenseinem der genannten Schichtsysteme (Hartstoffschichtsysteme, metallischesSchichtsystem, keramisches Schichtsystem, Mischkeramikschichtsystem)kombiniert. Dabei enthältdas Hartstoffschichtsystem vorteilhafterweise TiN, TiAlN, TiCN,Al₂O₃, CrN, TiBN,TiB₂, Diamant und/oder diamantartigen KohlenstoffDLC. Das metallische Schichtsystem enthält hierbei vorteilhafterweiseTi und/oder Cr.In a further advantageous embodiment, one of the layer systems described hitherto is on or on a hard material layer system consisting of at least one layer and / or on or on a metallic layer system consisting of at least one layer and / or on or on a ceramic layer system consisting of at least one layer and or on or on a mixed ceramic layer system consisting of at least one layer (a layer system comprising an oxidic and a metallic component, cermet layer) or as an adhesive, intermediate, top or bottom layer with at least one of said layer systems (hard material layer systems, metallic Layer system, ceramic layer system, mixed ceramic layer system) combined. The hard material layer system advantageously contains TiN, TiAlN, TiCN, Al ₂ O ₃ , CrN, TiBN, TiB ₂ , diamond and / or diamond-like carbon DLC. The metallic layer system advantageously contains Ti and / or Cr.
[0019] Insbesondereist es vorteilhaft, eines der vorstehend beschriebenen Schichtsystemeauf oder an Werkzeug- oderBauteilsubstraten, insbesondere in Form von Hartmetall-Wendeschneidplatten,Keramiken, Cermetschichten, Verbundmaterialien, HSS, Stählen (beispielsweisefür Automobil-Komponenten),Gläsernoder Umform- oder Stanzwerkzeugen anzuordnen.Especiallyit is advantageous, one of the layer systems described aboveon or at tool orComponent substrates, in particular in the form of carbide indexable inserts,Ceramics, cermet layers, composites, HSS, steels (e.g.for automotive components),glassor forming or stamping tools.
[0020] Dasvorgestellte erfindungsgemäße Schichtsystem,welches aus einer Borcarbid-, einer B-C-N und einer kohlenstoffmodifizierteskubisches Bornitrid c-BN enthaltenden Schicht bzw. aus einer kohlenstoffstabilisiertenc-BN Schicht besteht, ist somit durch bestimmte Abscheidebedingungeneine entscheidende und vorteilhafte Rolle des Kohlenstoffs in denSchichtsystemen realisiert. Das Schichtsystem wird beispielsweisein einem PVD- oder PVD-Hybrid-Prozess hergestellt. Durch spezielleDepositionsbedingungen bzw. durch eine entsprechende Abfolge vonDepositionsbedingungen lässtsich der Kohlenstoff so in den Schichten verteilen bzw. anordnenund modifizieren (Hybridisierung und Bindungen), dass er eine stabilisierendeWirkung auf das Schichtsystem und jede der Einzelschichten hat.So sorgt der Kohlenstoff z. B. an den c-BN-Korngrenzen, in denen normalerweisefür h-BN-typischesp²-Bindungen dominieren, durch Bindungenzu diesem BN-Netzwerk füreinen stabilen, unempfindlicheren B-C-N-Bereich bzw. für eine zusätzlichestabilisierende Kohlenstoff-Phase.The proposed layer system according to the invention, which consists of a boron carbide, a BCN and a carbon-modified cubic boron nitride c-BN-containing layer or of a carbon-stabilized c-BN layer, is thus realized by certain deposition conditions a decisive and advantageous role of the carbon in the layer systems , The layer system is produced, for example, in a PVD or PVD hybrid process. By means of special deposition conditions or by a corresponding sequence of deposition conditions, the carbon can be distributed or arranged in the layers and modified (hybridization and bonds) in such a way that it has a stabilizing effect on the layer system and each of the individual layers. So ensures the carbon z. At the c-BN grain boundaries, where normally sp ² bonds typical of h-BN dominate, through bonds to this BN network for a stable, less sensitive BCN region or for an additional stabilizing carbon phase.
[0021] DieStabilisierung basiert hier auf einer mechanischen (die mechanischenEigenschaften von B-C-N sind besser als von hexagonalem Bornitrid h-BN)und einer strukturellen Komponente (der Welligkeit bzw. der Ausdehnungdes Übergangsbereichs zumc-BN). Der wesentliche Aspekt der vorliegenden Schichtsysteme istalso eine Modifikation des Kohlenstoffs durch Variation des Beschichtungsprozessesso, dass der Kohlenstoff eine dreifach stabilisierende Rolle sowohlin der BC-Schicht als auch in der B-C-N-Schicht als auch insbesonderein der c-BN-Schicht übernimmt.Im Gegensatz zu bekannten Schichtsystemen ist Kohlenstoff somitauch in der c-BN-Phase enthalten und hat hier eine die Schicht (d.h. die c-BN Kristallite und die Korngrenzen bzw. die Grenzen deraufgewachsenen c-BN-Säulen) stabilisierendeFunktion (h-BN, welches in der Regel in der c-BN-Schicht ebenfallsvorhanden ist, ist z. B. mechanisch und gegen Feuchtigkeit sehrempfindlich). Der in allen Einzelschichten vorkommende Kohlenstoffist als wesentliches Element der Stabilisierung in all den Schichtenabsolut notwendig. Der Kohlenstoff ist somit das wesentliche, dieeinzelnen Bestandteile des Schichtsystems verbindende Element. Nebender mechanischen Verstärkungdes Schichtsystems sorgt der Kohlenstoff somit auch für eine strukturelleVerstärkung,nämlichden ausgedehnten Übergangsbereichzum c-BN (Welligkeitsbereich).TheStabilization is based here on a mechanical (the mechanicalProperties of B-C-N are better than of hexagonal boron nitride h-BN)and a structural component (waviness or expansion)the transition area to thec-BN). The essential aspect of the present layer systems isSo a modification of the carbon by varying the coating processso that the carbon has a triple stabilizing role bothin the BC layer as well as in the B-C-N layer as well as in particularin the c-BN layer.In contrast to known layer systems, carbon is thusalso included in the c-BN phase and here has the layer (i.e.H. the c-BN crystallites and the grain boundaries or the boundaries ofgrown c-BN columns) stabilizingFunction (h-BN, which is usually in the c-BN layer as wellis present, z. B. very mechanical and moisturesensitive). The carbon occurring in all single layersis an essential element of stabilization in all layersabsolutely necessary. The carbon is thus the essential, theindividual components of the layer system connecting element. Nextthe mechanical reinforcementof the layer system, the carbon also provides for a structuralgainnamelythe extended transition areato the c-BN (ripple range).
[0022] Einerfindungsgemäßes Schichtsystemwird hierbei gemäß den nachfolgendbeschriebenen Verfahren hergestellt: Zunächst wird eine Borcarbidschicht(erste Schicht), die in einem Biasspannungsbereich von etwa 0 bis300 V abgeschieden werden kann, hergestellt. Typische Targetleistungenbei der Herstellung der Borcarbidschicht sind etwa 500 bis 10000W. Der Druckbereich liegt etwa im Bereich von 0,1 bis 10 Pa. AlsSputtergas kann beispielsweise Argon verwendet werden. Anschließend erfolgtdie Abscheidung einer B-C-N-Gradientenschicht (zweite Schicht) dadurch,dass graduell der Stickstoffanteil im Sputtergas erhöht wird.Diese Erhöhungkann bei einem Stickstoffgehalt von etwa 5 % bis 100 % am Sputtergasabgeschlossen sein. Unter der Sputteratmosphäre mit etwa 5 % bis 100 % Stickstoffanteilerfolgt dann die c-BN-Nukleation.Typische Stickstoffanteile im Sputtergas sind hierfür etwa 8% bis 20 %. Der Kohlenstoff ist das stabilisierende Element in dieserSchicht.OneLayer system according to the inventionis here according to the followingFirst, a boron carbide layer is prepared(first layer), which has a bias voltage range of about 0 to300 V can be deposited, manufactured. Typical target performancesin the preparation of the boron carbide layer are about 500 to 10,000W. The pressure range is approximately in the range of 0.1 to 10 Pa. WhenSputtering gas can be used, for example, argon. Then donethe deposition of a B-C-N gradient layer (second layer) bythat the nitrogen content in the sputtering gas is gradually increased.This increasecan at a nitrogen content of about 5% to 100% of the sputtering gasto be finished. Under the sputtering atmosphere with about 5% to 100% nitrogen contentthen the c-BN nucleation occurs.Typical nitrogen contents in the sputtering gas are about 8 for this purpose% until 20 %. The carbon is the stabilizing element in thisLayer.
[0023] Eswird so abgeschieden, dass der Kohlenstoffanteil in der ersten Schichtbeispielsweise 10 bis 30 At% beträgt, dass derjenige in der zweitenSchicht beispielsweise 5 bis 20 At% beträgt und der Kohlenstoffgehaltin der dritten Schicht beispielsweise 2 bis 15 At% beträgt.Itis deposited so that the carbon content in the first layerfor example, 10 to 30 at%, that in the secondFor example, layer is 5 to 20 At% and the carbon contentin the third layer, for example, is 2 to 15 At%.
[0024] Nachder Nukleation bzw. der Bildung der c-BN-Keime wachsen diese Keimebei weiterer Sputterabscheidung und es kommt schließlich zurAusbildung einer c-BN enthaltenden Schicht (der Wachstumsschicht).Ab dem Zeitpunkt der Nukleation kommt es also zum Aufwachsen einerSchicht mit sehr hohen Anteilen der c-BN-Phase (der c-BN-Gehaltliegt bei ca. 50 bis 95 Gew.-%, insbesondere bei ca. 60 bis 90 Gewichts-%oder 60 bis 90 Volumenprozent, der Rest der Schicht besteht aush-BN bzw. B-C-N (Korngrenzen etc.)). Grundsätzlich sollte der c-BN-Gehaltmöglichsthoch sein. Allerdings lässt sichaufgrund des nanokristallinen Aufbaus der c-BN-Schicht ein hoher Korngrenzenanteilam Volumen nicht vermeiden. Daher liegen die typischen c-BN-Volumenanteile imBereich zwischen den genannten 60 bis 90 Gew.-%.After nucleation or formation of the c-BN germs, these germs grow with further sputum terabscheidung and it finally comes to the formation of a c-BN-containing layer (the growth layer). Thus, from the moment of nucleation, a layer with very high proportions of the c-BN phase grows (the c-BN content is about 50 to 95% by weight, in particular about 60 to 90% by weight). % or 60 to 90% by volume, the remainder of the layer consists of h-BN or BCN (grain boundaries, etc.)). In principle, the c-BN content should be as high as possible. However, due to the nanocrystalline structure of the c-BN layer, a high grain boundary fraction in the volume can not be avoided. Therefore, the typical c-BN volume fractions range between the mentioned 60 to 90 wt .-%.
[0025] DieNukleation der c-BN-Keime findet sprunghaft statt bzw. die genanntec-BN-Konzentration wird sprunghaft erreicht, die B-C-N-Gradientenschichterzeugt eine zeitliche und örtlicheSchwankung der Nukleation, was zu einer erhöhten Welligkeit der Nukleationszoneund somit zu einem ausgedehnten Bereich der Nukleation führt. Ausgedehnt meinthierbei keine langsame Zunahme des c-BN-Anteils bzw. des c-BN-Gehaltes,es liegt also keine willkürlicheVerteilung des c-BN in der Schicht vor, bei der der c-BN-Gehaltbzw. -Anteil langsam zunimmt, sondern es erfolgt eine Nukleation,ab der ein nanokristallines-stengelförmiges Wachstum auftritt undab der der c-BN-Gehalt konstant bleibt. Die c-BN-Phase ist hierbeierfindungswesentlich stabilisiert durch den Kohlenstoff. Die c-BN-Wachstumsschichtkann auch unter leicht geändertenBedingungen zu der Nukleation abgeschieden werden. Typische nega tiveBiasspannungswerte sind hierbei beispielsweise 100 bis 500 V, besondersbevorzugt 200 V. Die Wachstumsschicht ist auch als dritte Schicht bezeichnet.TheNucleation of the c-BN nuclei takes place abruptly or the namedc-BN concentration is abruptly reached, the B-C-N gradient layercreates a temporal and localFluctuation of nucleation, resulting in increased waviness of the nucleation zoneand thus leads to a wide range of nucleation. Extensively meansno slow increase of the c-BN content or the c-BN content,so it is not arbitraryDistribution of c-BN in the layer before, where the c-BN contentor component increases slowly, but there is a nucleation,from which a nanocrystalline-stem-shaped growth occurs andfrom which the c-BN content remains constant. The c-BN phase is hereEssential to the invention stabilized by the carbon. The c-BN growth layercan also be changed slightlyConditions for nucleation are deposited. Typical negativesBiasspannungswerte here are, for example, 100 to 500 V, especiallypreferably 200 V. The growth layer is also referred to as the third layer.
[0026] Diec-BN-Nukleation und das c-BN-Wachstum erfolgt unter Beschuss vonIonen mit Energien im Bereich von 200 eV. Der genaue Wert der Ionenenergieder zur Keimbildung bzw. zum Wachstum benötigt wird, hängt hierbeiauch von der Ionenstromdichte am Substrat ab. Die allgemeine Regelist hierbei, dass mit zunehmender Ionenstromdichte am Substrat diefür diec-BN-Nukleationbzw. die fürdas c-BN-Wachstum notwendige Ionenenergie abnimmt.Thec-BN nucleation and c-BN growth occurs under bombardment ofIons with energies in the range of 200 eV. The exact value of the ion energywhich is needed for nucleation or growth depends herealso from the ion current density at the substrate. The general ruleis here that with increasing ion current density at the substrate thefor thec-BN nucleationor forthe c-BN growth decreases necessary ion energy.
[0027] ImProzess der c-BN-Nukleation und des c-BN-Wachstums können weitereTechniken oder Verfahrensschritte zur Minimierung der schichtintrinsischenSpannung angewendet werden. Beispielsweise ständiger oder sequentieller Ionenbeschuss mitIonen im Energiebereich von etwa 1000 bis 10000 eV, beispielsweiseständigesoder sequentielles Heizen auf Temperaturen im Bereich von etwa 600bis 1200° C,oder auch beispielsweise die Zugabe von chemischen Komponenten zurSputteratmosphäre,wie z.B. BF₃ oder BCl₃ inKonzentrationen bis etwa 10 % an der Sputteratmosphäre. Für die Nukleationbzw. das Wachstum von c-BN und die zusätzliche Verteilung des Kohlenstoffsals stabilisierendes Element (Welligkeitsbereich) ist eine genaueProzesssteuerung und ein intensives Ionenbombardement mit definierterEnergie notwendig. Typische Werte hierbei sind Ionendichten größer etwa 10¹⁰/cm³, Ionenstromdichtenam Substrat von größer etwa1 mA/cm² und wie bereits erwähnt, Ionenenergienim Bereich von etwa 200 eV. Das Parameterfenster ist hierbei abhängig vonder Erzeugung der Ionendichte. Denkbar sind zur Erzeugung der notwendigenhohen Ionendichten Magnetfel der sowie Zusatzaktivierungen des Plasmasoder Ionen- und Plasmaquellen.In the process of c-BN nucleation and c-BN growth, further techniques or process steps for minimizing the layer intrinsic stress can be employed. For example, continuous or sequential ion bombardment with ions in the energy range of about 1000 to 10000 eV, for example, continuous or sequential heating to temperatures in the range of about 600 to 1200 ° C, or also, for example, the addition of chemical components to the sputtering atmosphere, such as BF ₃ or BCl ₃ in concentrations up to about 10% at the sputtering atmosphere. For the nucleation or growth of c-BN and the additional distribution of the carbon as a stabilizing element (waviness range), precise process control and intensive ion bombardment with defined energy is necessary. Typical values here are ion densities greater than about 10 ¹⁰ / cm ³ , ion current densities at the substrate of greater than about 1 mA / cm ² and, as already mentioned, ion energies in the range of about 200 eV. The parameter window is dependent on the generation of the ion density. It is conceivable to generate the necessary high ion densities Magnetfel and additional activations of the plasma or ion and plasma sources.
[0028] DerKohlenstoff in den Schichten ist für alle wesentliche Verbesserungendes Schichtsystems verantwortlich. Er ermöglicht beispielsweise überhaupterst die B-C-N-Schicht. Die graduelle Erhöhung des Stickstoffanteils,auch als Rampe bezeichnet, in der B-C-N-Schicht ermöglicht eswiederum, durch eine unterschiedliche zeitliche Dauer dieser Rampeund/oder eine Biasvariation den Bereich der c-BN-Nukleation in einen gewissen Schichtbereich auszudehnenund diesen Bereich zu beeinflussen. Aus einem solchen Bereich folgterst die Welligkeit bzw. die Unregelmäßigkeit des Übergangszum c-BN, der erfindungswesentlich ist.Of theCarbon in the layers is for all significant improvementsresponsible for the shift system. For example, it makes it possible at allfirst the B-C-N layer. The gradual increase of nitrogen content,also called ramp, in the B-C-N layer allows itagain, by a different time duration of this rampand / or a bias variation to extend the range of c-BN nucleation to a certain slice areaand to influence this area. From such a range followsfirst the ripple or the irregularity of the transitionto the c-BN, which is essential to the invention.
[0029] Für einenMehrlagenaufbau könnenbeispielsweise dann optional die folgenden weiteren Prozessschrittedurchgeführtwerden: • LangsamesUnterbrechen des c-BN-Wachstums durch eine Reduktion des Stickstoffanteilsin der Sputteratmosphäre(umgekehrte Vorgang zur Nukleation). Es wird also quasi eine umgekehrteNukleationsschicht abgeschieden, die dann wiederum in eine B-C-N-Schicht,wie sie bereits beschrieben wurde, führt. • DerStickstoffanteil im Sputtergas kann dann wieder erhöht werden,um eine erneute c-BN-Nukleationzu erzielen, oder der Stickstoffanteil kann weiter reduziert werden,bis schließlichwieder eine BC-Schicht abgeschieden wird. Auf dieser BC-Schichtkann dann wiederum eine B-C-N-Schichtund/oder ein Schichtsystem wie bereits beschrieben abgeschiedenwerden (Mehrlagenschichtsystem). • Dasbeschriebene Schichtsystem oder Mehrlagenschichtsystem kann dannmit metall-, hartstoff- und/odertribologischen Schichten in allen Kombinationen und Permutationenkombiniert werden. So kann auf einer Metallschicht (beispielsweiseaus Ti oder Cr) eine Hartstoffschicht (beispielsweise aus TiN, TiAlN,Al₂O₃) folgen, auf derdann wiederum ein beschriebenes Schichtsystem bzw. Mehrlagenschichtsystemabgeschieden wird. In einer weiteren Variante kann auf einem wiebeschrieben ausgeführtenSchichtsystem oder Mehrlagenschichtsystem eine entsprechende Metallschichtabgeschieden werden, auf dieser eine entsprechende Hartstoffschichtund auf dieser wiederum ein entsprechendes Schichtsystem bzw. Mehrlagenschichtsystem.Die beschriebenen Schichtsysteme bzw. Mehrlagenschichtsysteme können insbesondereauf Werkzeug- und Bauteilsubstraten wie beispielsweise Hartmetall-Wendeschneidplatten,Keramiken, Cermets, Verbundmaterialien, HSS, Stählen (z. B. für Automobilkomponenten),Umform- bzw. Stanzwerkzeugen oder Gläsern abgeschieden werden odermit diesen verbunden werden. For a multi-layer structure, for example, the following further process steps can then optionally be carried out: Slow interruption of c-BN growth by reducing the amount of nitrogen in the sputtering atmosphere (reverse process to nucleation). Thus, a reverse nucleation layer is quasi deposited, which then in turn leads into a BCN layer as already described. • The nitrogen content in the sputtering gas can then be increased again to achieve a renewed c-BN nucleation, or the nitrogen content can be further reduced until finally a BC layer is deposited again. In turn, a BCN layer and / or a layer system can be deposited on this BC layer as already described (multilayer coating system). The layer system or multilayer system described can then be combined with metal, hard material and / or tribological layers in all combinations and permutations. Thus, on a metal layer (for example of Ti or Cr), a hard material layer (for example made of TiN, TiAlN, Al ₂ O ₃ ) follow, on which in turn a described layer system or multilayer system is deposited. In a further variant can be carried out on a Schichtsys as described or a multilayer coating system a corresponding metal layer are deposited, on this a corresponding hard material layer and on this in turn a corresponding layer system or multilayer system. The layer systems or multilayer systems described can be deposited or bonded in particular to tool and component substrates such as carbide indexable inserts, ceramics, cermets, composite materials, HSS, steels (eg for automotive components), forming tools or glasses become.
[0030] Einerfindungsgemäßes Schichtsystemweist gegenüberden bekannten Schichtsystemen eine Reihe wesentlicher Vorteile auf: • Diestrukturelle Komponente (Welligkeit des Übergangs zum c-BN) führt zu einemgrößeren Übergangsbereichzwischen der hexagonalen B-C-N-Schichtund der kohlenstoffmodifizierten bzw. Kohlenstoff enthaltenden c-BN-Schicht. Hierdurchkann dieser Schichtübergangden hohen intrinsischen Spannungen des c-BN widerstehen. Die Welligkeitdes Übergangsbereichszum c-BN bzw. die dadurch erzielte Vergrößerung des Übergangsbereiches ist die für eine guteHaftung des Schichtsystems trotz der hohen intrinsischen Spannungenin der c-BN-Schicht wesentliche Eigenschaft. Dadurch treten dieSpannungen innerhalb der Schicht, die eine c-BN-Nukleation bei PVD-Technikenbegleiten, nicht in einem kleinen Bereich auf, sondern können aufeinen größeren Schichtbereichausgedehnt werden (raues Interface) und so besser durch die Schichtkompensiert werden. Durch die beschriebene Modifikation von Kohlenstoffin den c-BN-Schichten ist somit überraschenderweiseeine verbesserte Haftung von Borcarbid auf c-BN zu erzielen, sodass Mehrlagenschichten (Komponenten BC, B-C-N und c-BN) erst dadurchhaftfest abgeschieden werden können. • ImVergleich zu einer kohlenstofffreien h-BN-Schicht (wie sie sonst zur c-BN-Nukleation notwendigist) weist die verwendete B-C-N-Schicht viel bessere mechanischeEigenschaften auf. • DieSchichtsysteme weisen eine hohe Härte und Verschleißfestigkeitbei guten tribologischen Eigenschaften auf. A layer system according to the invention has a number of significant advantages over the known layer systems: • The structural component (waviness of the transition to the c-BN) leads to a larger transition region between the hexagonal BCN layer and the carbon-modified or carbon-containing c-BN layer. As a result, this layer transition can withstand the high intrinsic voltages of the c-BN. The waviness of the transition region to the c-BN or the enlargement of the transition region achieved thereby is the property essential for good adhesion of the layer system, in spite of the high intrinsic stresses in the c-BN layer. As a result, the stresses within the layer that accompany c-BN nucleation in PVD techniques do not occur in a small area, but can be extended to a larger layer area (rough interface) and thus better compensated by the layer. The described modification of carbon in the c-BN layers thus surprisingly results in improved adhesion of boron carbide to c-BN, so that multi-layer layers (components BC, BCN and c-BN) can only be firmly adhered thereby. • Compared to a carbon-free h-BN layer (which is otherwise necessary for c-BN nucleation), the BCN layer used has much better mechanical properties. • The coating systems have high hardness and wear resistance with good tribological properties.
[0031] Mögliche Anwendungender beschriebenen Schichtsysteme liegen im Bereich der Bauteil-und Werkzeugbeschichtung, beispielsweise für tribologisch hoch beanspruchtemechanische Kontakte (so z.B. trockenlaufende Lager oder Motorkomponenten) oder,und hier insbesondere, fürZerspanungs-, Schneid- und Umformwerkzeuge. c-BN ist nach Diamantdas zweithärtestealler bekannten Materialien und eignet sich im Gegensatz zu Diamantzur Stahlbearbeitung. Bulk-Material aus c-BN hat einen stetig wachsendenAnteil als Schneidstoff in der industriellen Produktion. Die anerfindungsge mäßen Schichtenvorgenommenen Messungen ergeben vergleichbare Eigenschaften undzeigen somit ein enormes Potential. Bei Werkzeugen zur Zerspanungaber auch bei den anderen Anwendungen kann dieses Schichtsystemmit anderen Schichten bzw. Schichtsystemen und oberflächentechnischenVerfahren, wie z.B. der Plasmanitrierung, kombiniert werden. DasSchichtsystem ist dann integraler Bestandteil einer oberflächentechnischenBehandlung. Beispielsweise könnenbei Werkzeugen erfindungsgemäße Schichtsystememit herkömmlichenHartstoffschichtsystemen (wie beispielsweise Titanaluminiumnitrid usw.)oder metallischen Schichten (wie beispielsweise Titan usw.) kombiniertwerden. Dies kann als Haft-, Unter-, Zwischen- oder Ober- Schicht bzw. Schichtsystemerfolgen. Die beschriebenen Werkzeuge oder Bauteile können hierbeiaus Metall, insbesondere auch aus Stahl oder Hartmetall sein, es sindjedoch auch andere Stoffe denkbar wie Keramiken oder Cermets.Possible applicationsThe layer systems described lie in the range of componentand tool coating, for example, for tribologically highly stressedmechanical contacts (such as dry running bearings or engine components) or,and here in particular, forCutting, cutting and forming tools. c-BN is after diamondthe second hardestof all known materials and is in contrast to diamondfor steel processing. Bulk material from c-BN has a steadily growingShare as cutting material in industrial production. The onerfindungsge MAESSEN layersMeasurements made show comparable properties andthus show an enormous potential. For tools for machiningbut this layer system can also be used in other applicationswith other layers or layer systems and surface technologyMethods, e.g. plasma nitration. TheLayer system is then an integral part of a surface technologyTreatment. For example, you canin the case of tools layer systems according to the inventionwith conventionalHard material layer systems (such as titanium aluminum nitride, etc.)or metallic layers (such as titanium, etc.) combinedbecome. This can be used as an adhesive, underlayer, intermediate or top layer or layer systemrespectively. The described tools or components can herebybe made of metal, especially steel or carbide, there areHowever, other substances conceivable such as ceramics or cermets.
[0032] Erfindungsgemäße borhaltigeSchichtsysteme könnenwie in dem nachfolgenden Beispiel dargestellt, aufgebaut sein oderverwendet werden.Boron-containing inventionLayer systems canas shown in the following example, be constructed orbe used.
[0033] Dieeinzige 1 zeigt sowohl ein herkömmlichesborhaltiges Schichtsystem nach dem Stand der Technik (1a)als auch ein erfindungsgemäßes borhaltigesSchichtsystem (1b).The only 1 shows both a conventional boron-containing layer system according to the prior art ( 1a ) as well as a boron-containing layer system according to the invention ( 1b ).
[0034] 1A zeigtein herkömmlichesborhaltiges Schichtsystem. Auf einem Siliziumsubstrat 5 isteine hexagonales Bornitrid h-BN-enthaltende Schicht 4 aufgebracht.Auf dieser h-BN-Schicht ist eine kubisches Bornitrid c-BN-enthaltendeSchicht 3 angeordnet. Der Übergang bzw. die Grenzfläche zwischen derh-BN-Schicht 4 undder c-BN-Schicht 3 (gekennzeichnet durch das Bezugszeichen 3-4)weist lediglich eine geringfügigeWelligkeit bzw. Unregelmäßigkeitauf: Die Variation des Abstandes der Grenzfläche bzw. des Übergangsbereiches 3-4 vonder an die Schicht 4 grenzende Substratoberfläche desSubstrats in Richtung senkrecht zu dieser Substratoberfläche (alsoin Richtung A) beträgtlediglich etwa 20 nm. 1A shows a conventional boron-containing layer system. On a silicon substrate 5 is a hexagonal boron nitride h-BN-containing layer 4 applied. On this h-BN layer is a cubic boron nitride c-BN-containing layer 3 arranged. The transition or interface between the h-BN layer 4 and the c-BN layer 3 (indicated by the reference numeral 3-4 ) has only a slight ripple or irregularity: the variation of the distance of the interface or the transition region 3-4 from the to the layer 4 bordering substrate surface of the substrate in the direction perpendicular to this substrate surface (ie, in direction A) is only about 20 nm.
[0035] Dasab der c-BN-Nukleation auftretende nanokristallin-stengelförmige Wachstumdes c-BN ist durch die Säulen 3a skizziert.The nanocrystalline stem-shaped growth of c-BN occurring after c-BN nucleation is due to the columns 3a outlined.
[0036] DasSchichtsystem weist eine Härtevon etwa 10 GPa auf und ein Elastizitätsmodul von < 100 GPa.TheLayer system has a hardnessof about 10 GPa and a Young's modulus of <100 GPa.
[0037] In 1B istein erfindungsgemäßes borhaltigesSchichtsystem dargestellt. Auf dem Siliziumsubstrat 5 isteine erste, B₄C-enthaltende Schicht 1 angeordnet.Auf dieser ersten, B₄C-enthaltenden Schicht 1 isteine zweite Schicht, eine B-C-N-Schicht 2 angeordnet. DieseB-C-N-Schicht 2 enthältBor, Kohlenstoff und Stickstoff und ist im vorliegenden Fall einphasigausgebildet. Sie kann jedoch auch mehrere Phasen enthalten. DieB-C-Schicht 2 kann eine Phase der Zusammensetzung B_xC_yN_Z bzw.Borcarbonitrid enthalten. Die B-C-N Schicht ist eine Gradienten-Schicht,bei der der N-Gehalt in Richtung A zunimmt. Auf dieser zweiten Schicht 2 isteine dritte, kohlenstoffmodifiziertes bzw. -versetztes c-BN enthaltendeSchicht 3 angeordnet. Der Kohlenstoffgehalt der erstenSchicht 1 beträgt20 At%, der Kohlenstoffgehalt der zweiten Schicht 2 beträgt 15 %und der Kohlenstoffgehalt der dritten Schicht 3 beträgt 8 At%.Die Dicke der B₄C-Schicht 1 beträgt in Richtung senkrechtzur Substratoberfläche(also in Richtung A) 100 nm. Der Übergangsbereich zwischen der zweitenSchicht 2 und der Kohlenstoff und c-BN enthaltenden Schicht 3 weisteine starke Welligkeit auf (der Übergangbzw. die Grenzflächezwischen den Schichten 2 und 3 ist durch das Bezugszeichen 2-3 gekennzeichnet).Die Ausdehnung des Welligkeitsbereiches 2-3 bzw. des Grenzbereicheszwischen den Schichten 2 und 3 beträgt in RichtungA bis zu 200 nm. Der Abstand zwischen der Grenzfläche 2-3 undder ihr zugewandten Oberflächedes Substrates 5 variiert also in Richtung A um bis zu200 nm. Das nanokristallin-stengelförmige Wachstum der c-BN-Keimeist durch die Säulen 3a skizziert.Das in Richtung A in unterschiedlicher Höhe einsetzende Wachstum derc-BN-Kristallsäulen bzw.deren in Richtung A in unterschiedlicher Höhe liegendes unteres Ende symbolisierthierbei die starke Welligkeit des Übergangsbereiches 2-3.Der c-BN-Gehalt der dritten Schicht 3 liegt bei etwa 70bis 80 %, der Rest ist hexagonales Bornitrid h-BN. Wie die 1B (und auch 1A)zeigt, erstrecken sich die nanokristallinen Stengel 3a auchteilweise in die B-C-N-Gradientenschicht 2. Dies soll denfolgenden Sachverhalt erläutern:Der StengelförmigeAufbau der hexagonalen BN-Phase wird unterstützt durch einen hohen Ionenbeschusswährenddes Abscheidens. Das h-BN versucht dem durch starken Ionenbeschussinduzierten Druck auszuweichen und aufgrund verschiedener mechanischerKonstanten der Kristallrichtungen kommt es zu einer bevorzugtenOrientierung der hexagonalen Ebenen (Normale senkrecht zur Oberflächennormalen)und damit verbunden zu einem Stengelwachstum. Diese Stengel gebendie Struktur für dasweitere Wachstum vor. Die B-C-N-Gradientenschicht 2 istzum Großteilauch h-BN-strukturiert und damit stengelförmig. Deshalb erfolgen diec-BN-Nukleation und das Weiterwachsen auch in dieser durch die Stengelvorgegebenen Struktur. Bei dem erfindungsgemäßen Schichtsystem erfolgendiese c-BN-Nukleation und das Weiterwachsen jedoch lateral betrachtetzu verschiedenen Zeiten und damit im Schichtquerschnitt bzw. senkrechtzur Grenzflächezwischen der ersten Schicht 1 und der B-C-N-Gradientenschicht 2 ineinem ausgedehnten Bereich (Welligkeit). Die Nukleation der c-BN-Keime findet sprunghaftstatt, die B-C-N-Gradientenschicht 2 erzeugteine zeitliche und örtlicheSchwankung der Nukleation, was zu der dargestellten erhöhten Welligkeitder Nukleationszone und somit zu einem ausgedehnten Bereich derNukleation führt.Ausgedehnt meint hierbei jedoch keine langsame aber gleichmäßige Zunahmedes c-BN-Anteils in Pfeilrichtung A, sondern es erfolgt eine Nukleationin unterschiedlichem Abstand zu der Oberfläche des Siliziumsubstrates,ab der der c-BN-Gehalt in Richtung A dann konstant bleibt. Das c-BNist somit nicht willkürlich verteilt,sondern es tritt ab der Nukleation das dargestellte nanokristallin-stengelförmige Wachstumauf. Der Übergangvon der Schicht 2 zur kohlenstoffstabilisierten c-BN-Phase3 verläuftsomit wellenförmig,d. h. in verschiedenen Abständenvon der Substratoberflächedes Substrates 5, wodurch sich die beim Übergangentstehenden großenUnterschiede der mechanischen Druckspannungen über einen Schichtdicken-Bereich von mehreren10 nm bis hin zu 200 nm erstrecken. Der Abstand zweier benachbarter „Wellenberge" bzw. „Wellentäler" in Richtung parallelzur Grenzflächezwischen der ersten Schicht 1 und der B-C-N-Schicht 2 weistim vorliegenden Fall dieselbe Größenordnungauf wie die Ausdehnung des Übergangsbereichsbzw. die „Amplitudenhöhe" (dies ist mechanischvorteilhaft, insbesondere wenn die Welligkeit im Wesentlichen sinusförmig istbzw. die maximale Steigung der Grenzfläche zwischen der Schicht 2 undder Schicht 3 etwa 45° entspricht).Die Ausdehnung eines Wellenzuges des Welligkeitsbereiches in lateralerRichtung (d.h. in Richtung der Schichtebene) liegt somit in derselben Größenordnungwie die Ausdehnung des Übergangsbereiches (hier:ca. 50 bis 200 nm). Aufgrund der nanokristallinen Struktur des c-BNsetzt bei der Herstellung des dargestellten Schichtsystems eineKeimbildung zu verschiedenen Zeiten, d. h. in unterschiedlichemAbstand A zur Substratoberflächebzw. bei verschiedenen Stickstoffkonzentrationen dann ein, wennlokal die Bedingungen füreine c-BN-Nukleation erfülltsind (BN-Stöchiometrieund Impuls). Diese Keime wachsen dann in der Höhe (Richtung A) weiter (stengelförmiges Wachstum).Hierbei kann es gegebenenfalls mit Nachbarkeimen bzw. Nachbarstengelnzu einer begrenzten Vereinigung beim Wachstum kommen. Bei anderenSchichtsystemen zum Teil bekanntes Inselwachstum bzw. Zusammenwachsenvon Inseln auch in lateraler Richtung (senkrecht zu A) ist aufgrundder kinetischen Hemmung des c-BN-Wachstums nur sehr begrenzt zuerwarten. Das dargestellte Schichtsystem weist eine Härte vonetwa 25 bis 30 GPa und ein Elastizitätsmodul von etwa 250 bis 300 GPaauf.In 1B an inventive boron-containing layer system is shown. On the silicon substratum 5 is a first, B ₄ C-containing layer 1 arranged. On this first, B ₄ C-containing layer 1 is a second layer, a BCN layer 2 arranged. This BCN layer 2 contains boron, carbon and nitrogen and in the present case is single-phase. However, it can also contain several phases. The BC layer 2 may contain a phase of the composition B _x C _y N _Z or boron carbonitride. The BCN layer is a gradient layer in which the N content increases in the direction A. On this second layer 2 is a third carbon-modified c-BN containing layer 3 arranged. The carbon content of the first layer 1 is 20 at%, the carbon content of the second layer 2 is 15% and the carbon content of the third layer 3 is 8 at%. The thickness of the B ₄ C layer 1 is in the direction perpendicular to the substrate surface (ie in the direction A) 100 nm. The transition region between the second layer 2 and the layer containing carbon and c-BN 3 has a strong waviness (the transition or the interface between the layers 2 and 3 is by the reference numeral 2-3 ) In. The extent of the ripple region 2-3 or the border area between the layers 2 and 3 is up to 200 nm in direction A. The distance between the interface 2-3 and the surface of the substrate facing it 5 thus varies in direction A by up to 200 nm. The nanocrystalline stem-shaped growth of the c-BN nuclei is through the columns 3a outlined. The growth of the c-BN crystal columns, which begins in direction A at different levels, or their lower end lying in direction A at a different height, symbolizes the strong waviness of the transition region 2-3 , The c-BN content of the third layer 3 is about 70 to 80%, the rest is hexagonal boron nitride h-BN. As the 1B (and also 1A ), the nanocrystalline stems extend 3a also partially into the BCN gradient layer 2 , This is intended to explain the following facts: The stems of the hexagonal BN phase are supported by high ion bombardment during deposition. The h-BN attempts to avoid the pressure induced by strong ion bombardment, and due to various mechanical constants of the crystal directions, a preferred orientation of the hexagonal planes (normal normal to the surface normal) and associated stalk growth occurs. These stems set the structure for further growth. The BCN gradient layer 2 is for the most part also h-BN-structured and thus columnar. Therefore, the c-BN nucleation and the further growth take place also in this structure given by the stems. In the layer system according to the invention, however, this c-BN nucleation and the further growth take place laterally at different times and thus in the layer cross section or perpendicular to the interface between the first layer 1 and the BCN gradient layer 2 in a wide range (waviness). The nucleation of the c-BN nuclei takes place abruptly, the BCN gradient layer 2 produces a temporal and spatial variation of nucleation resulting in the illustrated increased rippling of the nucleation zone and thus an extended range of nucleation. In this case, however, expanded does not mean a slow but uniform increase in the c-BN fraction in the direction of arrow A, but nucleation takes place at different distances from the surface of the silicon substrate, from which the c-BN content in direction A then remains constant. The c-BN is thus not distributed arbitrarily, but it appears from the nucleation, the nanocrystalline stem-shaped growth shown. The transition from the layer 2 to the carbon-stabilized c-BN phase 3 thus runs wavy, that is, at different distances from the substrate surface of the substrate 5 , whereby the large differences in the mechanical compressive stresses arising during the transition extend over a layer thickness range of several 10 nm up to 200 nm. The distance between two adjacent "wave peaks" or "troughs" in the direction parallel to the interface between the first layer 1 and the BCN layer 2 in the present case has the same order of magnitude as the extent of the transition region or the "amplitude height" (this is mechanically advantageous, in particular if the waviness is essentially sinusoidal or the maximum gradient of the interface between the layer 2 and the layer 3 about 45 ° corresponds). The extent of a wave train of the ripple region in the lateral direction (ie in the direction of the layer plane) is thus of the same order of magnitude as the extent of the transition region (here: about 50 to 200 nm). Due to the nanocrystalline structure of the c-BN, nucleation at different times, ie at different distances A from the substrate surface or at different nitrogen concentrations, occurs when the conditions for a c-BN nucleation are locally fulfilled in the production of the illustrated layer system ( BN stoichiometry and momentum). These germs then continue to grow in height (direction A) (stem-shaped growth). This may possibly lead to a limited association with growth with neighboring germs or neighboring stalks. Island growth or coalescence of islands also known in other layer systems, also in the lateral direction (perpendicular to A), is to be expected only to a very limited extent due to the kinetic inhibition of c-BN growth. The illustrated layer system has a hardness of about 25 to 30 GPa and a modulus of elasticity of about 250 to 300 GPa.

权利要求:
Claims (44)
[1]
Borhaltiges Schichtsystem mit einer ersten,Bor B und Kohlenstoff C enthaltenden Schicht, einer zweiten,auf oder an der ersten Schicht angeordneten, B, C und StickstoffN (B-C-N) enthaltenden Schicht und einer dritten, auf oderan der zweiten Schicht angeordneten, kubisches Bornitrid c-BN enthaltenden Schicht dadurchgekennzeichnet, dass die erste Schicht Borcarbid BC enthält, und dassdie kubische Bornitrid-Phase der dritten Schicht Kohlenstoff C alsstabilisierendes Element enthält.Boron-containing layer system comprising a first layer containing boron B and carbon C, a second layer comprising B, C and nitrogen N (BCN) disposed on or at the first layer and a third cubic boron nitride disposed on or at the second layer c-BN-containing layer characterized in that the first layer contains boron carbide BC, and that the cubic boron nitride phase of the third layer contains carbon C as a stabilizing element.
[2]
Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass die zweite Schicht einphasig oder mehrphasigausgebildet ist und/oder eine Phase mit der Zusammensetzung B_xC_yN_z (Borcarbonitrid)aufweist.Layer system according to the preceding claim, characterized in that the second layer is single-phase or multi-phase and / or has a phase with the composition B _x C _y N _z (boron carbonitride).
[3]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der relative Gewichtsanteil der c-BN-Phasein der dritten Schicht im wesentlichen konstant ist bzw. dass dierelative Schwankung des Gewichtsanteils der c-BN-Phase in der drittenSchicht kleiner als 10 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 5 Gew.-%, bevorzugt kleinerals 2 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 1 Gew.-%, bevorzugt kleinerals 0.5 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 0.1 Gew.-%, bevorzugt kleinerals 0.01 Gew.-% ist und/oder dass dieser Gewichtsanteil zwischen50 und 95 Gew.-%, insbesondere zwischen 60 und 90 Gew.-% liegt.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thatthe relative weight fraction of the c-BN phaseis substantially constant in the third layer or that therelative variation of the weight fraction of the c-BN phase in the thirdLayer less than 10 wt .-%, preferably less than 5 wt .-%, preferably smalleras 2 wt .-%, preferably less than 1 wt .-%, preferably smalleras 0.5 wt .-%, preferably less than 0.1 wt .-%, preferably smalleris 0.01% by weight and / or that this weight fraction is between50 and 95 wt .-%, in particular between 60 and 90 wt .-% is.
[4]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnetdurch einen Übergangbzw. einen Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht, wobei der mittlere Abstanddes Übergangsbereichsbzw. der Abstand des Übergangsvon der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche der ersten Schicht in einerRichtung im wesentlichen parallel zu dieser Oberfläche der erstenSchicht variiert und/oder durch eine Grenzfläche bzw. einen Grenzbereichzwischen der zweiten Schicht und der dritten Schicht, wobei dieGrenzflächebzw. der Grenzbereich in einer Richtung im wesentlichen parallelzu der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche der ersten Schicht in unterschiedlichemAb stand von dieser Oberflächeder ersten Schicht verläuft.Layer system according to one of the preceding claims,markedbya transitionor a transition areafrom the second to the third layer, the mean distancethe transition areaor the distance of the transitionfrom the second layer facing surface of the first layer in oneDirection substantially parallel to this surface of the firstLayer varies and / or through an interface or a boundary regionbetween the second layer and the third layer, wherein theinterfaceor the border region in one direction substantially parallelto the second layer facing surface of the first layer in differentAb stood from this surfacethe first layer passes.
[5]
Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass der mittlere Abstand des Übergangsbereichsbzw. der Abstand des Übergangsund/oder der Abstand der Grenzflächebzw. des Grenzbereichs von der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche derersten Schicht in der Richtung im wesentlichen parallel zu dieserOberflächeder ersten Schicht wellenförmig variiertund/oder dass der Übergangsbereichbzw. der Übergangund/oder die Grenzflächebzw. der Grenzbereich im wesentlichen wellenförmig ausgebildet ist.Layer system according to the preceding claim,therebymarked thatthe mean distance of the transition areaor the distance of the transitionand / or the distance of the interfaceor the boundary region of the second layer facing surface offirst layer in the direction substantially parallel to thissurfacethe first layer varies wavyand / or that the transition areaor the transitionand / or the interfaceor the boundary region is formed substantially wave-shaped.
[6]
Schichtsystem nach einem der Ansprüche 4 oder5 dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abstand des Übergangsbereichsbzw. der Abstand des Übergangsund/oder der Abstand der Grenzflächebzw. des Grenzbereichs von der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche derersten Schicht um über1nm, bevorzugt um über5 nm und/oder unter 1000 nm, besonders bevorzugt um über 20 nmund/oder unter 200 nm variiert.Layer system according to one of claims 4 or5characterized in thatthe mean distance of the transition areaor the distance of the transitionand / or the distance of the interfaceor the boundary region of the second layer facing surface offirst shift over1nm, preferably over5 nm and / or less than 1000 nm, more preferably more than 20 nmand / or below 200 nm.
[7]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die zweite Schicht eine Gradientenschichtist, in der der relative Stickstoffanteil in Richtung von der ersten Schichtzur dritten Schicht zunimmt.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thatthe second layer is a gradient layeris, in which the relative nitrogen content in the direction of the first layerincreases to the third layer.
[8]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die dritte Schicht hexagonales Bornitridh-BN enthält.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thatthe third layer of hexagonal boron nitridecontains h-BN.
[9]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Kohlenstoffgehalt der ersten Schicht über 5 Atomprozent(At%) und/oder unter 50 At%, bevorzugt über 10 At% und/oder unter 30At%, beträgt und/oderdass der Kohlenstoffgehalt der zweiten Schicht über 2 At% und/oder unter 40At%, bevorzugt über5 At% und/oder unter 20 At%, beträgt und/oder dass der Kohlenstoffgehaltder dritten Schicht über1 At% und/oder unter 30 At%, bevorzugt über 2 At% und/oder unter 15At%, beträgt.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thatthe carbon content of the first layer is above 5 atomic percent(At%) and / or below 50 At%, preferably above 10 At% and / or below 30At%, is and / orthe carbon content of the second layer is above 2 at% and / or below 40At%, preferably over5 at% and / or below 20 at%, and / or that the carbon contentthe third layer over1 at% and / or below 30 at%, preferably above 2 at% and / or below 15At%, is.
[10]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass auf oder an der dritten Schicht eine B,C und N (B-C-N) enthaltende, entsprechend einer der zweiten Schichtenaus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht (vierteSchicht) angeordnet ist, wobei bevorzugt ein Übergang bzw. ein Übergangsbereichvon der vierten zur dritten Schicht und/oder eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der vierten und der dritten Schicht soaufgebaut, angeordnet oder ausgestaltet ist, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht gemäß einemder Ansprüche4 bis 6.Layer system according to one of the preceding claims, characterized in that on or at the third layer a B, C and N (BCN) containing, constructed according to one of the second layers of one of the preceding claims layer (fourth layer) is arranged, wherein preferably a Transition or a transition region from the fourth to the third layer and / or an interface or a boundary region between the fourth and the third layer is constructed, arranged or configured as a transition or a transition region from the second to the third layer or like an interface or a boundary region between the second and third layers according to one of Claims 4 to 6.
[11]
Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass auf oder an der vierten Schicht eine Kohlenstoffund kubisches Bornitrid c-BN-enthaltende, entsprechend einer derdritten Schichten aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebauteSchicht (fünfte Schicht)angeordnet ist, wobei bevorzugt ein Übergang bzw. ein Übergangsbereichvon der vierten zur fünftenSchicht und/oder eine Grenzflächebzw. ein Grenzbereich zwischen der vierten und der fünften Schichtso aufgebaut, angeordnet oder ausgestaltet ist, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht gemäß einemder Ansprüche4 bis 6.Layer system according to the preceding claim,therebymarked thaton or at the fourth layer of a carbonand cubic boron nitride c-BN-containing, corresponding to one ofthird layers constructed from one of the preceding claimsLayer (fifth layer)is arranged, wherein preferably a transition or a transition regionfrom the fourth to the fifthLayer and / or an interfaceor a boundary region between the fourth and the fifth layeris constructed, arranged or configured as a transitionor a transitional areafrom the second to the third layer or as an interface ora boundary region between the second and third layers according to athe claims4 to 6.
[12]
Schichtsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,dass auf oder an der vierten Schicht eine Borcarbid BC enthaltende,entsprechend einer der ersten Schichten aus einem der vorhergehendenAnsprücheaufgebaute Schicht angeordnet ist.Layer system according to claim 10,characterized,thaton or at the fourth layer containing a boron carbide BC,according to one of the first layers of one of the precedingclaimsbuilt-up layer is arranged.
[13]
Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass auf oder an der Borcarbid BC enthaltenden,entsprechend einer der ersten Schichten aufgebauten Schicht eineweitere Schichtenfolge angeordnet ist, wobei diese Schichtenfolgein Richtung von der ersten zur dritten Schicht aufweist: eineweitere B-C-N enthaltende, entsprechend einer der zweiten Schichtenaus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht undeine weitere, Kohlenstoff und kubisches Bornitrid c-BN enthaltende, entsprechendeiner der dritten Schichten aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht,wobei bevorzugt ein Übergangbzw. ein Übergangsbereichund/oder eine Grenzflächebzw. ein Grenzbereich zwischen diesen beiden weiteren Schichtenso aufgebaut, angeordnet oder ausgestaltet ist, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereich vonder zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht gemäß einemder Ansprüche4 bis 6.Layer system according to the preceding claim,therebymarked thatcontaining on or at the boron carbide BC,a layer constructed according to one of the first layersfurther layer sequence is arranged, this layer sequencein the direction from the first to the third layer comprises:acontaining further B-C-N, corresponding to one of the second layersconstructed from one of the preceding claims layer andanother, carbon and cubic boron nitride containing c-BN, according toone of the third layers of one of the preceding claims constructed layer,preferably a transitionor a transitional areaand / or an interfaceor a boundary between these two further layersis constructed, arranged or configured as a transitionor a transitional range ofthe second to the third layer or as an interface ora boundary region between the second and third layers according to athe claims4 to 6.
[14]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass auf oder an dem Schichtsystem mindestenseine weitere Schichtenfolge angeordnet ist, wobei diese Schichtenfolgein Richtung von der ersten zur dritten Schicht aufweist: eineBorcarbid BC enthaltende, entsprechend einer der ersten Schichtenaus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht, eineB-C-N enthaltende, entsprechend einer der zweiten Schichten auseinem der vorhergehenden Ansprücheaufgebaute Schicht und eine Kohlenstoff und kubisches Bornitridc-BN enthaltende, entsprechend einer der dritten Schichten aus einemder vorhergehenden Ansprücheaufgebaute Schicht.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thaton or on the layer system at leasta further layer sequence is arranged, this layer sequencein the direction from the first to the third layer comprises:aBoron carbide containing BC, corresponding to one of the first layersLayer constructed from one of the preceding claims,aComprising B-C-N, corresponding to one of the second layersone of the preceding claimsbuilt up layer anda carbon and cubic boron nitridec-BN containing, corresponding to one of the third layers of aof the preceding claimsbuilt-up layer.
[15]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die erste, die zweite und/oder die dritteSchicht und/oder eine der anderen genannten Schichten in einer zuder der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche der ersten Schicht im wesentlichensenkrechten Richtung eine Ausdehnung von über 10 nm und/oder unter 10 μm, insbesonderevon über50 nm und/oder unter 1 μmaufweist.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thatthe first, the second and / or the thirdLayer and / or one of the other layers mentioned in onethe second layer facing surface of the first layer substantiallyvertical direction an extent of about 10 nm and / or less than 10 microns, in particularfrom above50 nm and / or less than 1 μmhaving.
[16]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass eine der Schichten auf oder an einem Substrat,insbesondere auf oder an einem Si-Substrat, angeordnet ist.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thatone of the layers on or on a substrate,in particular on or on a Si substrate.
[17]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Schichtsystem auf, an, zwischen oderunter einem aus mindestens einer Schicht bestehenden Hartstoffschichtsystemund/oder auf, an, zwischen oder unter einem aus mindestens einerSchicht bestehenden metallischen Schichtsystem und/oder auf, an,zwischen oder unter einem aus mindestens einer Schicht bestehendenkeramischen Schichtsystem und/oder auf, an, zwischen oder untereinem aus mindestens einer Schicht bestehenden Mischkeramikschichtsystem,welches eine oxidische und eine metallische Komponente aufweist(Cermetschicht), angeordnet ist oder als Haft-, Zwischen-, Ober-oder Unterschicht mit mindestens einem der genannten Schichtsysteme(Hartstoffschichtsystem, metallisches Schichtsystem, keramischesSchichtsystem, Mischkeramikschichtsystem) kombiniert ist.Layer system according to one of the preceding claims,therebymarked thatthe shift system on, on, between orunder a hard material layer system consisting of at least one layerand / or on, on, between or under one of at least oneLayer existing metallic layer system and / or on, on,between or under one of at least one layerceramic layer system and / or on, on, between or belowa mixed ceramic layer system consisting of at least one layer,which has an oxidic and a metallic component(Cermet layer), arranged or used as an adhesive, intermediate, upperor lower layer with at least one of said layer systems(Hard material layer system, metallic layer system, ceramicLayer system, mixed ceramic layer system) is combined.
[18]
Schichtsystem nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass das Hartstoffschichtsystem TiN, TiAlN,TiCN, Al₂O₃, CrN,TiBN, TiB₂, Diamant und/oder diamantartigen KohlenstoffDLC enthältund/oder dass das metallische Schichtsystem Ti und/oder Cr enthält.Layer system according to the preceding claim, characterized in that the hard material layer system contains TiN, TiAlN, TiCN, Al ₂ O ₃ , CrN, TiBN, TiB ₂ , diamond and / or diamond-like carbon DLC and / or that the metallic layer system Ti and / or Cr contains.
[19]
Schichtsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass das Schichtsystem auf oder an Werkzeug-oder Bauteilsubstraten, insbesondere in Form von Hartmetall-Wendeschneidplatten,Keramiken, Cermetschichten, Verbundmaterialien, HSS, Stählen beispielsweisefür Automobilkomponenten,Gläsern oderUmform- oder Stanzwerkzeugen angeordnet ist.Layer system according to one of the preceding claims, characterized in that the layer system on or on tool or construction partial substrates, in particular in the form of carbide indexable inserts, ceramics, cermet layers, composite materials, HSS, steels, for example, for automotive components, glasses or forming or stamping tools is arranged.
[20]
Beschichtungsverfahren zur Herstellung eines borhaltigenSchichtsystems, wobei in einem ersten Schritt eine erste, BorB und Kohlenstoff C enthaltende Schicht abgeschieden wird, ineinem zweiten Schritt auf oder an der ersten Schicht eine zweite,B, C und Stickstoff N enthaltende Schicht abgeschieden wird und ineinem dritten Schritt auf oder an der zweiten Schicht eine dritte,kubisches Bornitrid c-BN enthaltende Schicht abgeschieden wird, dadurchgekennzeichnet, dass im ersten Schritt eine Borcarbid BC enthaltende Schichtabgeschieden wird, und dass im dritten Schritt eine kubischesBornitrid c-BN und Kohlenstoff C als stabilisierendes Element enthaltendeSchicht abgeschieden wird.Coating process for the preparation of a boron-containingLayer system, whereinin a first step, a first, BorB and carbon C-containing layer is deposited,ina second step on or at the first layer a second,B, C and nitrogen N containing layer is deposited andina third step on or at the second layer a third,cubic boron nitride c-BN containing layer is deposited,therebymarked thatin the first step, a boron carbide containing layeris deposited, andthat in the third step a cubicBoron nitride c-BN and carbon C containing as stabilizing elementLayer is deposited.
[21]
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass die zweite Schicht einphasig oder mehrphasigausgebildet wird und/oder dass in der zweiten Schicht eine Phasemit der Zusammensetzung B_xC_yN_z (Borcarbonitrid) abgeschieden wird.Method according to the preceding claim, characterized in that the second layer is formed in a single-phase or multi-phase and / or in that a phase having the composition B _x C _y N _z (boron carbonitride) is deposited in the second layer.
[22]
Beschichtungsverfahren nach einem der beiden vorhergehendenAnsprüche, dadurchgekennzeichnet, dass ein borhaltiges Schichtsystem nach einemder Ansprüche1 bis 19 hergestellt wird.Coating method according to one of the two precedingClaims,therebymarked thata boron-containing layer system after athe claims1 to 19 is produced.
[23]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis22, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht soabgeschieden wird, dass der relative Gewichtsanteil der c-BN-Phasein der dritten Schicht im wesentlichen konstant ist bzw. dass dierelative Schwankung des Gewichtsanteils der c-BN-Phase in der drittenSchicht kleiner als 5 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 2 Gew.-%, bevorzugt kleinerals 1 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 0.5 Gew.-%, bevorzugt kleinerals 0.1 Gew.-%, bevorzugt kleiner als 0.01 Gew.-% ist und/oder dass dieser Gewichtsanteilzwischen 50 und 95 Gew.-%, insbesondere zwischen 60 und 90 Gew.-%liegt.Coating method according to one of claims 20 to22characterized in thatthe third layer like thatis deposited that the relative weight fraction of the c-BN phaseis substantially constant in the third layer or that therelative variation of the weight fraction of the c-BN phase in the thirdLayer less than 5 wt .-%, preferably less than 2 wt .-%, preferably smalleras 1 wt .-%, preferably less than 0.5 wt .-%, preferably smallerthan 0.1 wt .-%, preferably less than 0.01 wt .-% is and / or that this weight fractionbetween 50 and 95% by weight, in particular between 60 and 90% by weightlies.
[24]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis23, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite und die dritteSchicht so abgeschieden werden, dass sich ein Übergang bzw. ein Übergangsbereichvon der zweiten zur dritten Schicht so ausbildet, dass der mittlereAbstand des Übergangsbereichsbzw. der Abstand des Übergangsvon der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche der ersten Schicht in einerRichtung im wesentlichen parallel zu dieser Oberfläche derersten Schicht variiert und/oder dass sich eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten Schicht und der dritten Schichtso ausbildet, dass die Grenzflächebzw. der Grenzbereich in einer Richtung im wesentlichen parallelzu der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche der ersten Schicht in unterschiedlichem Abstandvon dieser Oberflächeder ersten Schicht verläuft.Coating method according to one of claims 20 to23characterized in thatthe second and the thirdLayer can be deposited so that a transition or a transition regionfrom the second to the third layer is formed so that the middleDistance of transition areaor the distance of the transitionfrom the second layer facing surface of the first layer in oneDirection substantially parallel to this surface of thevaries first layer and / or that an interface ora boundary between the second layer and the third layerso educates that the interfaceor the border region in one direction substantially parallelto the second layer facing surface of the first layer at different distancesfrom this surfacethe first layer passes.
[25]
Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass so abgeschieden wird, dass der mittlereAbstand des Übergangsbereichsbzw. der Abstand des Übergangsund/oder der Abstand der Grenzflächebzw. des Grenzbereichs von der der zweiten Schicht zugewandten Oberfläche derersten Schicht in der Richtung im wesentlichen parallel zu dieserOberfläche derersten Schicht wellenförmigvariiert und/oder dass der Übergangsbereichbzw. der Übergang und/oderdie Grenzflächebzw. der Grenzbereich im wesentlichen wellenförmig ausgebildet wird.Coating method according to the preceding claim,therebymarked thatis deposited so that the middleDistance of transition areaor the distance of the transitionand / or the distance of the interfaceor the boundary region of the second layer facing surface offirst layer in the direction substantially parallel to thisSurface of thewavy first layervaries and / or that the transition areaor the transition and / orthe interfaceor the boundary region is formed substantially wave-shaped.
[26]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis25, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Schicht alsGradientenschicht abgeschieden wird, indem der Stickstoffanteilim Sputtergas graduell erhöhtwird.Coating method according to one of claims 20 to25characterized in thatthe second layer asGradient layer is deposited by the nitrogen contentincreased gradually in the sputtering gasbecomes.
[27]
Beschichtungsverfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass der Stickstoffanteil von Null auf einenWert größer als 5%und kleiner als 100% erhöhtwird.Coating method according to the previous claim,therebymarked thatthe nitrogen content from zero to oneValue greater than 5%and less than 100% increasedbecomes.
[28]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis27, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schicht miteiner Biasspannung von über0 und/oder unter 1000 V, insbesondere von über 0 und/oder unter 300 V,und/oder mit einer Targetleistung von über 100 und/oder unter 20000W, insbesondere von über500 und/oder unter 10000 W, und/oder mit einem Druck von über 0.05und/oder unter 50 Pa, insbesondere im Bereich von über 0.1 und/oderunter 10 Pa, und/oder mit Argon als Sputtergas abgeschieden wird.Coating method according to one of claims 20 to27characterized in thatthe first layer witha bias voltage of over0 and / or less than 1000 V, in particular of more than 0 and / or less than 300 V,and / or with a target power of over 100 and / or under 20,000W, in particular of over500 and / or below 10000 W, and / or with a pressure of over 0.05and / or less than 50 Pa, in particular in the range of more than 0.1 and / orbelow 10 Pa, and / or with argon as the sputtering gas.
[29]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis28, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht miteinem Stickstoffanteil im Sputtergas von über 3% und/oder unter 100%,insbesondere von über8% und/oder unter 20%, und/oder mit einem negativen Biasspannungswertmit einem Betrag von über20 V und/oder unter 1000 V, insbesondere von über 100 V und/oder unter 300V, abgeschieden wird.Coating method according to one of claims 20 to 28, characterized in that the third layer having a nitrogen content in the sputtering gas of more than 3% and / or less than 100%, in particular more than 8% and / or less than 20%, and / or with a negative Biasspannungswert with an amount of over 20 V and / or below 1000 V, esp of more than 100 V and / or less than 300 V.
[30]
Beschichtungsverfahren nach dem vorherigen Anspruchund nach einem der Ansprüche24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Stickstoffanteilgraduell so erhöhtwird und/oder dass eine Variation der Biasspannung so stattfindet, dassder Übergangbzw. der Über gangsbereich und/oderdie Grenzflächebzw. der Grenzbereich in einer Richtung senkrecht zu der der zweitenSchicht zugewandten Oberflächeder ersten Schicht eine Ausdehnung von über 1 nm, bevorzugt von über 5 nmund/oder unter 1000 nm, besonders bevorzugt von über 20 nm und/oder unter 200nm aufweist.Coating method according to the preceding claimand according to one of the claims24 or 25,characterized in thatthe nitrogen contentGradually so increasedand / or that a variation of the bias voltage takes place such thatthe transitionor the transitional area and / orthe interfaceor the border region in a direction perpendicular to that of the secondLayer facing surfacethe first layer has an extension of more than 1 nm, preferably of more than 5 nmand / or less than 1000 nm, particularly preferably more than 20 nm and / or less than 200nm.
[31]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis30, dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Schicht unterständigemoder sequentiellem Ionenbeschuss und/oder unter ständigem odersequentiellem Heizen und/oder unter Zugabe von chemischen Komponentenmit einem Anteil von bis zu 25 %, insbesondere von bis zu 10 % zurSputteratmosphäreaufgewachsen wird.Coating method according to one of claims 20 to30characterized in thatthe third layer belowconstantor sequential ion bombardment and / or under permanent orsequential heating and / or with the addition of chemical componentswith a share of up to 25%, in particular up to 10%sputteringis grown up.
[32]
Beschichtungsverfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass die Ionen Energien von über 50 und/oderunter 1000 eV, insbesondere von über100 und/oder unter 500 eV aufweisen und/oder dass Ionendichten vongrößer 10⁹ pro cm³, insbesonderevon größer 10¹⁰ pro cm³ verwendetwerden und/oder dass Ionenstromdichten am Substrat von größer 0,1mA pro cm², insbesondere von größer 1 mApro cm² verwendet werden und/oder dass dieHeiztemperatur über300 °C und/oderunter 1800 °C,insbesondere über600 °C und/oderunter 1200 °Cliegt und/oder dass die chemischen Komponenten BF₃ oderBCl₃ enthalten.Coating method according to the preceding claim, characterized in that the ions have energies of more than 50 and / or less than 1000 eV, in particular of more than 100 and / or less than 500 eV, and / or ion densities of greater than 10 ⁹ per cm ³ , in particular greater 10 ¹⁰ per cm ³ are used and / or that ion current densities are used on the substrate of greater than 0.1 mA per cm ² , in particular greater than 1 mA per cm ² and / or that the heating temperature above 300 ° C and / or below 1800 ° C, in particular above 600 ° C and / or below 1200 ° C and / or that the chemical components BF contain ₃ or BCl ₃ .
[33]
Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass zusätzlichIonenbeschuss mit Ionen mit Energien von über 1 keV und/oder unter 100keV, insbesondere von über1 keV und/oder unter 10 keV erfolgt.Coating method according to the preceding claim,therebymarked thatadditionallyIon bombardment with ions with energies above 1 keV and / or below 100keV, in particular of over1 keV and / or less than 10 keV.
[34]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 31 bis33, dadurch gekennzeichnet, dass die Ionendichten bzw.Ionenstromdichten mit Hilfe von Magnetfeldern, Ionenquellen und/oderPlasmaquellen und/oder durch Zusatzaktivierung des Plasmas erzeugtwerden.Coating method according to one of claims 31 to33characterized in thatthe ion densities orIon current densities using magnetic fields, ion sources and / orPlasma sources and / or generated by additional activation of the plasmabecome.
[35]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis34, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder an der drittenSchicht eine Bor, Stickstoff und Kohlenstoff (B-C-N) enthaltende,entsprechend einer der zweiten Schichten aus einem der vorhergehendenAnsprücheaufgebaute Schicht (vierte Schicht) aufgewachsen wird, wobei bevorzugtso aufgewachsen wird, dass sich ein Übergang bzw. ein Übergangsbereichvon der vierten zur dritten Schicht und/oder eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der vierten und der dritten Schicht soaufbaut, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereich vonder zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw. einGrenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht gemäß einemder Ansprüche24 bis 25.Coating method according to one of claims 20 to34characterized in thaton or at the thirdLayer containing a boron, nitrogen and carbon (B-C-N),according to one of the second layers of one of the precedingclaimsbuilt-up layer (fourth layer) is grown, with preferenceis grown so that there is a transition or a transition areafrom the fourth to the third layer and / or an interface ora boundary between the fourth and the third layer sobuilds up as a transitionor a transitional range ofthe second to the third layer or as an interface or aBoundary region between the second and third layers according to athe claims24 to 25.
[36]
Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass auf oder an der vierten Schicht eine Kohlenstoffund kubisches Bornitrid c-BN enthaltende, entsprechend einer derdritten Schichten aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebauteSchicht (fünfte Schicht)aufgewachsen wird, wobei bevorzugt so aufgewachsen wird, dass sichein Übergangbzw. ein Übergangsbereichvon der vierten zur fünftenSchicht und/oder eine Grenzflächebzw. ein Grenzbereich zwischen der vierten und der fünften Schichtso aufbaut, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereich vonder zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht gemäß einemder Ansprüche24 bis 25.Coating method according to the preceding claim,therebymarked thaton or at the fourth layer of a carbonand cubic boron nitride containing c-BN, corresponding to one ofthird layers constructed from one of the preceding claimsLayer (fifth layer)is grown, preferably being grown so thata transitionor a transitional areafrom the fourth to the fifthLayer and / or an interfaceor a boundary region between the fourth and the fifth layerbuilds up as a transitionor a transitional range ofthe second to the third layer or as an interface ora boundary region between the second and third layers according to athe claims24 to 25.
[37]
Beschichtungsverfahren nach Anspruch 35, dadurchgekennzeichnet, dass auf oder an der vierten Schicht eine BorcarbidBC enthaltende, entsprechend einer der ersten Schichten aus einemder vorhergehenden Ansprücheaufgebaute Schicht aufgewachsen wird.Coating method according to claim 35,therebymarked thaton or at the fourth layer a boron carbideBC containing, corresponding to one of the first layers of aof the preceding claimsbuilt-up layer is grown.
[38]
Beschichtungsverfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurchgekennzeichnet, dass auf oder an der Borcarbid BC enthaltenden,entsprechend einer der ersten Schichten aufgebauten Schicht eineweitere Schichtenfolge aufgewachsen wird, wobei diese Schichtenfolgein Richtung von der ersten zur dritten Schicht aufweist: eineweitere B-C-N enthaltende, entsprechend einer der zweiten Schichtenaus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht undeine weitere, Kohlenstoff und kubisches Bornitrid c-BN enthaltende, entsprechendeiner der dritten Schichten aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht,wobei bevorzugt so aufgewachsen wird, dass sich ein Übergangbzw. ein Übergangsbereich und/odereine Grenzflächebzw. ein Grenzbereich zwischen diesen beiden weiteren Schichtenso aufbaut, wie ein Übergangbzw. ein Übergangsbereich vonder zweiten zur dritten Schicht bzw. wie eine Grenzfläche bzw.ein Grenzbereich zwischen der zweiten und dritten Schicht gemäß einemder Ansprüche24 bis 25.Coating method according to the preceding claim, characterized in that a further layer sequence is grown on or on the boron carbide BC-containing layer constructed in accordance with one of the first layers, this layer sequence in the direction from the first to the third layer comprising a further BCN-containing layer one of the second layers of one of the preceding claims constructed layer and another, carbon and cubic boron nitride c-BN containing, constructed according to one of the third layers of one of the preceding claims layer, wherein preferably grown so that a transition or Transition region and / or an interface or a boundary region between these two further layers so as a transition or a transition region from the second to the third layer or as a An interface between the second and third layers according to any one of claims 24 to 25.
[39]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis38, dadurch gekennzeichnet, dass auf oder an dem Schichtsystemmindestens eine weitere Schichtenfolge aufgewachsen wird, wobeidiese Schichtenfolge in Richtung von der ersten zur dritten Schichtaufweist: eine Borcarbid BC enthaltende, entsprechend einer derersten Schichten aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebauteSchicht, eine B-C-N enthaltende, entsprechend einer der zweitenSchichten aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht und eineKohlenstoff und kubisches Bornitrid c-BN enthaltende, entsprechendeiner der dritten Schichten aus einem der vorhergehenden Ansprüche aufgebaute Schicht.Coating method according to one of claims 20 to38characterized in thaton or at the layer systemat least one further layer sequence is grown, whereinthis layer sequence in the direction from the first to the third layerhaving:a Borcarbid BC containing, according to one offirst layers constructed from one of the preceding claimsLayer,a B-C-N containing, corresponding to one of the secondLayers of one of the preceding claims constructed layer andaContaining carbon and cubic boron nitride c-BN, respectivelyone of the third layers of one of the preceding claims constructed layer.
[40]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis39, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Schichten aufoder an einem Substrat, beispielsweise einem Si-Substrat, abgeschiedenwird.Coating method according to one of claims 20 to39,characterized in thatone of the layers onor deposited on a substrate, such as an Si substratebecomes.
[41]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis40, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten mittelseines PVD- oder PVD-Hybrid-Verfahrensabgeschieden werden.Coating method according to one of claims 20 to40characterized in thatthe layers by means ofa PVD or PVD hybrid processbe deposited.
[42]
Beschichtungsverfahren nach einem der Ansprüche 20 bis41, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschichtungsverfahrenmit anderen oberflächentechnischenVerfahren, insbesondere dem Plasmanitrieren, kombiniert wird.Coating method according to one of claims 20 to41characterized in thatthe coating processwith other surface engineeringMethod, in particular plasma nitriding, is combined.
[43]
Verwendung eines Schichtsystems nach einem der Ansprüche 1 bis19 oder eines Beschichtungsverfahrens nach einem der Ansprüche 20 bis42 im Bereich der Bauteil- oder Werkzeugbeschichtung.Use of a layer system according to one of claims 1 to19 or a coating method according to any one of claims 20 to42 in the area of component or tool coating.
[44]
Verwendung nach Anspruch 43 im Bereich von Zerspanungs-,Schneid- oder Umformwerkzeugen oder im Bereich von tribologischhoch beanspruchten mechanischen Kontakten, insbesondere im Bereichvon trockenlaufenden Lagern oder Motorkomponenten.Use according to claim 43 in the field of cutting,Cutting or forming tools or in the field of tribologicalhighly stressed mechanical contacts, especially in the areadry running bearings or engine components.

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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PCT/EP2005/006188| WO2005121047A1|2004-06-09|2005-06-09|Borhaltiges schichtsystem, bestehend aus einer borcarbid-, einer b-c-n und einer kohlenstoffmodifizierten kubischen bornitridschicht sowie verfahren zur herstellung eines solchen schichtsystems|