ES2709986T3 - Recubrimiento de alto rendimiento para formación de metal en frío de acero de alta resistencia - Google Patents

Abstract

Recubrimiento depositado sobre una superficie de sustrato de una herramienta de formación de metal o miembro de formación de metal para conformado en frío de aceros de alta resistencia, comprendiendo el recubrimiento una capa (20) inferior que comprende CrN y una capa (30) superior que comprende TiCN, en la que dicha capa (20) inferior se deposita más cerca del sustrato (1) que dicha capa (30) superior, caracterizada porque: - la capa (20) inferior está hecha de nitruro de cromo enriquecida con oxígeno que exhibe una estructura cúbica con orientación preferida (200), - la capa (30) superior está hecha de carbonitruro de titanio enriquecida con hidrógeno.

Description

DESCRIPCION

Recubrimiento de alto rendimiento para formacion de metal en fno de acero de alta resistencia

La presente invencion se relaciona con recubrimientos para ser aplicados sobre superficies de herramientas de formacion o miembros de formacion tales como troqueles y punzones que se usan para la formacion en fno de aceros de alta resistencia, que incluyen en particular, pero no exclusivamente, herramientas de formacion y miembros de formacion que se puedan usar para la formacion en fno de laminas metalicas de acero de alta resistencia.

La presente invencion se relaciona en particular con herramientas de formacion en fno y con miembros de formacion en fno que tienen una superficie de sustrato recubierta con un recubrimiento que comprende una capa inferior que comprende CrN y una capa superior que comprende TiCN, en la que dicha capa inferior se deposita mas cerca a la superficie del sustrato que dicha capa superior, en la que la capa inferior esta hecha de nitruro de cromo enriquecido con oxfgeno que exhibe una estructura cubica con una orientacion preferida (200), y la capa 30 superior esta hecha de carbonitruro de titanio enriquecido con hidrogeno.

La presente invencion se relaciona ademas con metodos de recubrimiento para depositar los recubrimientos de la invencion.

Estado de la tecnica

Los aceros avanzados de alta resistencia (AHSS) exhiben resistencias a la tension muy altas que van desde ~550 MPa que se extienden hasta mas de 1000 MPa y se usan hoy en dfa en muchas aplicaciones industriales, por ejemplo, en aplicaciones en la industria automotriz.

La formacion de aceros de alta resistencia exige el uso de miembros de formacion o herramientas que exhiban una resistencia al desgaste especialmente alta, tanto en desgaste abrasivo como adhesivo, asf como una buena resistencia a la fatiga.

Una cantidad considerable de tratamientos superficiales y/o soluciones de recubrimiento estan actualmente disponibles comercialmente para mejorar la formacion en fno de aceros de alta resistencia. Estas soluciones comprenden, por ejemplo, el endurecimiento de la superficie utilizando diferentes metodos de nitruracion, como plasma o procesos de nitruracion a baja presion, y el recubrimiento con aleaciones compuestas de aluminio cromo y titanio aluminio producido por PVD, cVd y otros metodos de deposicion. Sin embargo, ninguna de estas soluciones cumple con las demandas actuales que implican requisitos crecientes relacionados con la fatiga y la resistencia al desgaste, en particular para la formacion en fno de AHSS y la formacion en fno de HSLA (acero de baja aleacion de alta resistencia).

Por un lado, los metodos de endurecimiento superficial mencionados anteriormente que utilizan procesos de nitruracion dan como resultado con frecuencia la formacion y deslaminacion de una capa de compuesto que comprende Fe2-3C. Por otro lado, el uso de recubrimientos conocidos en su situacion de soledad no es suficientemente bueno para la formacion de AHSS. Una solucion mas inteligente puede ser la combinacion de un tratamiento de endurecimiento de la superficie (por ejemplo, nitruracion) y capas protectoras de recubrimiento (por ejemplo, PVD, CVD o capas producidas similares).

En este sentido, Escher et al. (6th International Tooling Conference Proceedings, 2002, Karlstad, ISBN 9189422821, 9789189422827, pagina 771 ff) identifica como requisito principal para aplicaciones de conformado de lamina metalica la reduccion del desgaste del adhesivo mediante el uso de recubrimientos PVD con un bajo coeficiente de friccion y baja rugosidad de la superficie. De acuerdo con Escher et al. endurecimiento de la superficie de las herramientas por ejemplo nitruracion o aplicando recubrimientos protectores duros de PVD son beneficiosos contra el desgaste abrasivo de las herramientas. Escher et al. describe varios intentos de lograr baja friccion y alta dureza con varios recubrimientos de CVD y/o PVD. La dureza de la superficie se aumenta con exito aplicando una capa de carburo de titanio CVD (TiC). El desgaste del adhesivo se puede reducir utilizando un recubrimiento de doble capa que consiste en una capa de CVD-TiC y CVD-titanio nitruro (TiN). La tenacidad se puede influir positivamente mediante el uso de un recubrimiento multicapa que consiste en varias capas de CVD-TiC y CVD-TiN depositadas alternativamente. Dado que estos recubrimientos en su mayona no se pueden aplicar en los aceros para herramientas debido a las altas temperaturas necesarias durante el proceso de recubrimiento de CVD, se evaluan las rutinas de proceso a baja temperatura de PVD. De acuerdo con Escher et al. los recubrimientos de PVD-TiN exhiben una dureza baja insuficiente de aproximadamente 2400 HV, que puede aumentarse mediante la adicion de carbono con el fin de formar un recubrimiento de PVD-carbonitruro de titanio (TiCN) que exhibe una dureza de aproximadamente 3000 HV. Ademas, Escher et al. ensena que, a pesar de la baja dureza del recubrimiento de PVD-nitruro de cromo (CrN) que es de aproximadamente 2000-2200 HV, este tipo de recubrimientos puede considerarse prometedor si se depositan sobre superficies de herramientas que tienen un espesor de recubrimiento aumentado de aproximadamente 6 -9 |im.

Sin embargo, un recubrimiento sugerido por Escher et al. no puede cumplir con los requerimientos altamente demandantes de los procesos de conformado de metal en fno utilizados en la actualidad en varias aplicaciones industrials (por ejemplo, en aplicaciones automotrices) y, por consiguiente, el desarrollo de un recubrimiento que proporcione una solucion satisfactoria es de maxima prioridad para la industria de herramientas.

Mas recientemente, Janoss et al. sugiere en el documento WO2014/065892 el uso de un sistema de recubrimiento protector para mejorar el rendimiento de los miembros formadores de metal utilizados para la formacion de aleaciones de AHSS. Se espera que el sistema de recubrimiento sugerido combine las propiedades mencionadas anteriormente en relacion con la resistencia a la fatiga, el desgaste y la friccion. El sistema de recubrimiento comprende una primera capa dispuesta sobre el miembro de formacion de metal que comprende nitruro de cromo dopado con al menos un dopante, y una segunda capa dispuesta sobre la primera capa que comprende un material lubricante que tiene un coeficiente de friccion menor o igual a 0.2 segun se midio contra acero de baja aleacion. El dopante se puede seleccionar del grupo que consiste en uno o mas de: W, V, Ti, Zr, Co, Mo y Ta. La segunda capa puede estar hecha de TiCN. Se espera que el recubrimiento de CrN dopado de acuerdo con el documento WO2014/065892 tenga una estructura multidireccional y no de columna que se cree que es responsable de la resistencia a la ruptura del CrN dopado. Mientras que el CrN no dopado exhibe una fuerte orientacion preferida (220) en el patron XRD, se identifico que las pelfculas de CrN dopado tienen una multitud de orientaciones detectadas, es decir (111), (200) y (220) con una ligera orientacion preferida (220). El dopante puede estar presente en un intervalo de 1 a 10 por ciento atomico, preferiblemente en un intervalo entre 3 y 7%, mas preferiblemente el contenido de dopante es de 5% atomico. La dureza total del sistema de recubrimiento debe ser de aproximadamente 3600-3800 HV.

La obtencion de un coeficiente de friccion menor o igual a 0.2 segun se midio contra acero de baja aleacion, no es facil e implica limitaciones indeseables con respecto a la seleccion de los parametros de recubrimiento y tecnicas de recubrimiento.

Sobre esta base, todavfa existe la necesidad de desarrollar nuevos recubrimientos que permitan mejorar el rendimiento de las herramientas de formacion en fno para lograr mayor resistencia al desgaste y fatiga durante las operaciones de formacion en fno de AHSS y HSLA.

Objetivo de la invencion

Un objetivo de la presente invencion es proporcionar un recubrimiento que pueda ofrecer una resistencia satisfactoria al desgaste abrasivo y adhesivo, asf como una resistencia satisfactoria a la fatiga de las herramientas de formacion o miembros utilizados por la formacion en fno de los aceros de alta resistencia mencionados anteriormente, en particular con respecto a AHSS y HSLA. Ademas, se desea que el recubrimiento de acuerdo con la presente invencion no este limitado al exhibir un coeficiente de friccion en la superficie del recubrimiento que tenga un valor de 0.2 o menor, segun se midio contra el acero de baja aleacion, como se especifica en el estado mencionado anteriormente de la tecnica.

Descripcion de la presente invencion.

El objetivo de la presente invencion se alcanza mediante el objeto de la reivindicacion 1.

La presente invencion y realizaciones preferidas de la presente invencion se explicaran a continuacion y se apoyaran a modo de ejemplo por las figuras. Las siguientes explicaciones y ejemplos no pretenden limitar la presente invencion, sino solo ayudar a comprender la invencion y mostrar formas en que se puede poner en practica la invencion.

Leyendas de las figuras:

Figura 1: Figura 1: Representa un dibujo esquematico de la arquitectura de recubrimiento de la invencion, que incluye el recubrimiento 10, que comprende una capa 20 funcional inferior de CrNyOx, seguida de tres capas 41, 42, 43 intermedias que se ubican entre la capa 20 funcional inferior y capa 30 funcional superior, que se compone de TiCN: H.

Figura 2a: Exhibe un corte transversal de fractura SEM de la arquitectura de recubrimiento de la invencion, que incluye el recubrimiento 10, que comprende una capa de adhesion depositada sobre la superficie del sustrato y compuesta de CrN, una capa 20 funcional inferior compuesta de CrNyOx depositada sobre la superficie de la capa de adhesion, seguida de tres capas 41, 42, 43 intermedias que se ubican entre la capa 20 funcional inferior y la capa 30 superior, que esta compuesta de TiCN: H. Para mas detalles veanse los detalles experimentales.

Figura 2b: A manera de ejemplo se resalta la seccion de la capa intermedia del recubrimiento de la invencion, donde se pueden ver claramente el caracter columnar del recubrimiento 20, asf como las tres capas 41, 42, 43 intermedias y la capa 30 superior.

Figura 3: Ilustra un patron de XRD de una sola capa de CrNyOx en un sustrato de WC, que puede usarse como capa 20 funcional inferior, de acuerdo con la descripcion.

Figura 4: ilustra un patron de XRD de una sola capa de TiCN: H en un sustrato de WC, que puede usarse como la capa 30 funcional superior, de acuerdo con la descripcion.

Figura 5: A manera de ejemplo se resalta el sistema de capa intermedia, que esta compuesto por una capa 41 de CrN intermedia inferior, una capa intermedia media de nanocapas 42 de TiN y CrN, y una capa intermedia superior de TiCN y CrCrN que puede incluir hidrogeno 43, de la seccion media del recubrimiento 10 inventivo, acompanado por la capa 20 inferior y una capa 30 superior.

Figura 6: ilustra la mayor resistencia al desgaste del recubrimiento de la invencion en comparacion con los recubrimientos con base en TiCrN y TiAlN del estado de la tecnica obtenidos despues de las pruebas de deslizamiento por impacto.

Un dibujo esquematico de una realizacion preferida de la presente invencion se muestra en la figura 1. Este recubrimiento 10 comprende cinco capas 20, 30, 41, 42, 43. La capa 20 inferior se proporciona directamente sobre la superficie del sustrato 1 y la capa 30 superior se proporciona como capa mas externa. Estas dos capas 20, 30 se cuentan como capas funcionales. Las tres capas 41, 42, 43 intermedias se proporcionan principalmente con el fin de mejorar la adhesion entre las capas 20, 30 funcionales.

El espesor total de las capas 41, 42, 43 intermedias, como se muestra en la figura 1, puede ser, por ejemplo, aproximadamente 5-20% del espesor total del recubrimiento 10. Esto indica que, si, por ejemplo, el espesor total del recubrimiento 10 (la suma de los espesores de todas las capas presentes en el sistema 10 de recubrimiento en la figura 1, es decir, espesor de la capa 20 inferior espesor de la primera capa 41 intermedia espesor de la segunda capa 42 intermedia espesor de la tercera capa 43 intermedia espesor de la capa 30 superior) es de aproximadamente 10 |im, la suma de los espesores de las capas 41, 42, 43 intermedias podna ser de aproximadamente 1 |im. Sin embargo, este ejemplo no debe verse como una limitacion de la invencion.

Las figuras 2a y 2b muestran micrograffas SEM de un recubrimiento que tiene una estructura de capa como se muestra esquematicamente en la figura 1.

La capa 20 funcional inferior puede proporcionarse directamente sobre la superficie de la herramienta o miembro de formacion y es preferiblemente una capa de nitruro de cromo dopada con oxfgeno (tambien denominada capa de CrON en el contexto de la presente invencion) con preferiblemente una composicion qmmica correspondiente a la formula general de CrNOx en la que 0.20 < x <0.45, en la que x es la proporcion de oxfgeno en porcentaje atomico si la suma del contenido de los constituyentes no metalicos N y O de recubrimiento en porcentaje atomico se considera como 100 % atomico. Significa que, por ejemplo, si la concentracion total de los constituyentes medidos en porcentaje atomico en una capa 20 funcional inferior que consiste en nitruro de cromo enriquecido con oxfgeno es 43% atomico de cromo, 42% atomico de nitrogeno y 15% atomico de oxfgeno, entonces x es 0.263.

En el contexto de la presente invencion, el termino capa dopada con oxfgeno o capa dopada con hidrogeno tiene el mismo significado que el termino capa enriquecida con oxfgeno o capa enriquecida con hidrogeno. Significa que, por ejemplo, una capa de nitruro de cromo dopada con oxfgeno es una capa de nitruro de cromo enriquecida con oxfgeno en el contexto de la presente invencion y debe entenderse que una capa de nitruro de cromo enriquecida con oxfgeno es una capa que comprende principalmente nitruro de cromo pero que comprende tambien oxigeno. De manera similar, significa que, por ejemplo, una capa de carbonitruro de titanio dopada con hidrogeno es una capa de carbonitruro de titanio enriquecida con hidrogeno en el contexto de la presente invencion y debe entenderse que una capa de carbonitruro de titanio enriquecida con hidrogeno es una capa que comprende principalmente carbonitruro de titanio, pero que comprende tambien hidrogeno.

La capa 30 funcional superior comprende preferiblemente titanio, carbono, nitrogeno o mas preferiblemente titanio, carbono, nitrogeno e hidrogeno. En el ultimo caso, su composicion qmmica satisface preferiblemente la formula general TiCpNq: Hz en la cual 0.6 < p+q < 0.8, 0.33 < p/q < 4 y 0.2 < z < 0.4, en la que p, q y z se refieren a los constituyentes no metalicos de recubrimiento y su suma se normalizan al 100% con respecto al constituyente metalico titanio.

Preferiblemente, el contenido de carbono y el contenido de nitrogeno en la capa 30 funcional superior vanan desde la parte inferior hacia la parte superior de la capa. Mas preferiblemente, el contenido de carbono aumenta desde la parte inferior hacia la parte superior, mientras que el contenido de nitrogeno disminuye desde la parte inferior hacia la parte superior dentro de la capa 30 superior.

Las capas 41, 42, 43 intermedias primera, segunda y tercera estan hechas preferiblemente de nitruro de cromo (CrN), nitruro de titanio y cromo (TiCrN) y carbonitruro de titanio y cromo (TiCrCN) o compuestos de carbonitruro de titanio y cromo enriquecidos con hidrogeno, respectivamente.

Preferiblemente, el contenido de cromo en la capa intermedia segunda y tercera disminuye sobre el espesor desde la parte inferior de la segunda capa 42 intermedia hacia la parte superior de la tercera capa 43 intermedia, preferiblemente desde una concentracion de 50% atomica hasta una concentracion de cero, considerando la concentracion medida de todos los elementos metalicos y no metalicos.

Preferiblemente, el contenido de titanio en la capa intermedia segunda y tercera aumenta sobre el espesor desde la parte inferior de la segunda capa 42 intermedia hacia la parte superior de la tercera capa 43 intermedia, preferiblemente desde una concentracion de cero a una concentracion de 40 % atomico, donde la concentracion medida en porcentaje atomico considera todos los elementos metalicos y no metalicos.

De acuerdo con una realizacion preferida adicional de la presente invencion, el recubrimiento 10 comprende al menos una capa mas de nitruro de cromo (CrN), preferiblemente CrN estequiometrico, depositada como capa intermedia entre el sustrato 1 y la capa 20 funcional inferior.

Los recubrimientos de la invencion se pueden depositar preferiblemente usando metodos ffsicos de deposicion de vapor (PVD), por ejemplo, atomizacion con magnetron y/o HIPIMS y/o arco-PVD.

Para un ejemplo particular, un recubrimiento de acuerdo con la presente invencion se produjo usando fuentes de arcos que comprenden objetivos metalicos elementales hechos de Cr y Ti. Para depositar la capa 20 funcional inferior, se evaporaron por arco uno o mas objetivos de Cr en una camara de recubrimiento que comprende esencialmente oxfgeno y nitrogeno como gases reactivos para formar CrN enriquecido con oxfgeno. Para depositar la primera capa 41 intermedia, solo se introdujo adicionalmente flujo de nitrogeno como gas reactivo en la camara de recubrimiento y no se introdujo mas flujo de oxfgeno con el fin de formar CrN. Para depositar la segunda capa 42 intermedia, adicionalmente, se evaporaron por arco uno o mas objetivos de Ti en la atmosfera de nitrogeno reactivo con el fin de formar TiCrN. Para depositar la tercera capa intermedia de un gas que contiene carbono, en este caso se introdujo un flujo de acetileno en la camara de recubrimiento para formar TiCrCN. Para depositar la capa 30 funcional superior, el flujo de nitrogeno se redujo gradualmente y el flujo de acetileno se incremento gradualmente con el fin de formar TiCN.

Otros recubrimientos de acuerdo con la presente invencion se depositaron utilizando un proceso de recubrimiento similar como se describio anteriormente, pero en el que ya durante el paso que comprende la deposicion de la tercera capa 43 intermedia, se redujo gradualmente el flujo de nitrogeno.

Los inventores observaron que, sorprendentemente, al producir el recubrimiento de la invencion como se describe anteriormente, se depositaron capas de TiCN enriquecidas con hidrogeno que exhibfan propiedades particularmente buenas para proteger y mejorar el rendimiento de las herramientas de formacion en fno y los miembros de formacion en fno. En particular mediante la formacion de laminas metalicas AHSS. Se supone que el contenido de hidrogeno detectado en las capas que contienen carbono depositadas como se describio anteriormente proviene del gas de acetileno utilizado como gas que contiene carbono para sintetizar estas capas.

Los inventores observaron que se pueden obtener propiedades de recubrimiento particularmente ventajosas cuando se aplica una polarizacion de sustrato negativo durante el proceso de recubrimiento, en particular de tal manera que para depositar la primera capa 20 funcional la polarizacion de sustrato negativo se ajusta a un valor absoluto mas bajo que para depositar la capa 30 superior funcional.

Se lograron rendimientos de recubrimiento particularmente buenos aplicando una polarizacion de sustrato negativo que tiene un valor absoluto entre 40 y 100 V, en particular entre 50 y 80 V durante la deposicion de la capa 20 funcional inferior hecha esencialmente de CrON, y aumentando la polarizacion de sustrato negativo hasta un nivel entre 70 y 150V en valor absoluto, en particular entre 80 y 120V, para depositar la capa 30 funcional superior hecha esencialmente de TiCN enriquecido con hidrogeno.

Tambien se obtuvo un rendimiento de recubrimiento ventajoso incrementando gradualmente el sesgo negativo del sustrato desde el bajo nivel de polarizacion usado para depositar la capa 20 funcional inferior hasta un nivel de polarizacion mas alto usado para depositar la capa 30 funcional superior.

Una realizacion preferida de un metodo para depositar recubrimientos de acuerdo con la presente invencion comprende aumentar el voltaje de polarizacion negativa desde el nivel de polarizacion bajo usado para depositar la capa 20 funcional inferior hasta un nivel de polarizacion superior usado para depositar la capa 30 funcional superior de tal manera que el incremento se realice sobre la deposicion de la segunda capa 42 de TiCrN intermedia. Este incremento del voltaje de polarizacion se puede realizar, por ejemplo, gradualmente.

Con el fin de lograr una mejora adicional del rendimiento de la herramienta, algunas herramientas de formacion en fno se endurecieron utilizando un proceso de nitruracion antes de la deposicion del recubrimiento de acuerdo con la presente invencion.

Los pasos del proceso de nitruracion y recubrimiento se llevaron a cabo en la misma maquina de recubrimiento. Sin embargo, tambien es posible hacerlo realizando un paso de nitruracion precedente en una maquina de nitruracion seguido de un paso de recubrimiento en una maquina de recubrimiento separado adaptada para llevar a cabo procesos de recubrimiento de PVD.

La mayona de los recubrimientos producidos, examinados y probados dentro del alcance de la presente invencion se produjeron en una maquina de recubrimiento del tipo Innova de la compama Oerlikon Balzers. Sin embargo, no debe entenderse como una limitacion del alcance de la presente invencion debido a que el recubrimiento de acuerdo con la presente invencion puede depositarse en cualquier tipo de maquina de recubrimiento, en particular en cualquier tipo de maquina de recubrimiento que permita la ejecucion de procesos de recubrimiento de PVD reactivo. Los recubrimientos inventivos tambien se depositaron, por ejemplo, en maquinas de recubrimiento del tipo BAI1200 y BAI1200XL de la misma compama.

Como muestra de la presente invencion, se produjeron, examinaron y ensayaron algunos recubrimientos de la invencion que tienen propiedades como se describe a continuacion. Sin embargo, estas propiedades no deben entenderse en ningun caso como una limitacion del alcance de la presente invencion.

El espesor de la capa 20 funcional inferior de CrNO estaba en el intervalo de 4 a 5.5 |im. En terminos de propiedades mecanicas, esta capa muestra una dureza (HIT) y un modulo elastico (EIT) de aproximadamente 30+2 GPa y 292+9 GPa, respectivamente, y exhibio una estructura de grano fino que comprende granos que tienen un tamafo de grano de aproximadamente 10-15 nm (medido mediante el uso de examenes de XRD).

El espesor de la capa 30 funcional superior de TiCN que contiene hidrogeno estaba en el intervalo de 2.8 a 3.2 |im. La dureza (HIT) y el modulo elastico (EIT) de esta capa variaron desde el fondo hacia la superficie y estuvieron en el intervalo de 33 a 55 GPa y 330 a 420 GPa, respectivamente. Se determino el coeficiente de friccion (COF) en el estado no pulido y contra el acero 100Cr6 y el valor obtenido fue de aproximadamente 0.5+0.1. Este valor de COF se determino en las pruebas de clavija sobre el disco ejecutadas a temperatura ambiente utilizando una bola de acero 100Cr6 y una carga normal de 10 N y una velocidad lineal de 30 cm/s.

El espesor total de las capas 41, 42, 43 intermedias (la suma de los espesores de la primera, segunda y tercera capa) vario entre 0.7 y 1 |im. Tambien se vario el espesor de cada una de las capas intermedias. Se obtuvieron resultados particularmente buenos en algunos casos cuando el espesor de la primera capa 41 intermedia y el espesor de la tercera capa 43 intermedia eran similares y el espesor de la segunda capa 42 intermedia era mas grueso. Sin embargo, esta observacion no debe entenderse como una limitacion de la presente invencion.

La Figura 3 muestra un patron de difraccion theta/2theta de una pelfcula de CrN enriquecida con oxfgeno (tambien denominada pelfcula o capa de CrON en el contexto de la presente invencion) depositada de acuerdo con la presente invencion, que se puede depositar preferiblemente como capa 20 funcional inferior. El recubrimiento tiene una estructura cubica y la proporcion de intensidad de pico de (200) a (111) reflexiones vana de 24 a 40. Los picos de sustrato se marcan en la Figura 3 con rectangulos con el fin de facilitar la diferenciacion de los picos correspondientes a la pelfcula de CrON.

Se probo la resistencia del recubrimiento total al desgaste y fatiga utilizando una prueba de deslizamiento de impacto en la cual, una bola de acero SAE 52100 con un diametro de 10 mm golpea y se desliza sobre la superficie del recubrimiento a traves de un mecanismo definido. La bola golpea la superficie del recubrimiento con una carga de impacto de 200-400 N y luego se desliza hacia abajo durante aproximadamente 3 a 4 mm en un marco de tiempo de 0.1 s. Los impactos pueden producirse describiendo un movimiento en la direccion perpendicular a la superficie recubierta que se va a probar o que tiene un movimiento en una direccion oblicua a la superficie recubierta que se va a ensayar. Los impactos se pueden repetir por 3000 o 5000 ciclos. En una condicion de prueba mas severa, la carga de impacto puede incrementarse a 300-600 N. Usando este metodo de prueba, se pueden identificar varios mecanismos de falla de recubrimiento tal como grietas por fatiga, desgaste del adhesivo, astillado del recubrimiento y deslaminacion completa.

Al usar este ensayo, los inventores determinaron la superioridad de los recubrimientos de la invencion en comparacion con otros recubrimientos que pertenecen al estado de la tecnica y que se estan utilizando actualmente para la formacion de metales en fno de metales AHSS.

La superioridad de los recubrimientos de la invencion tambien se demostro mediante pruebas de estiramiento. Los recubrimientos depositados de acuerdo con la presente invencion sobre herramientas de formacion en fno y miembros hechos de acero de trabajo en fno 1.2379 mostraron en los primeros experimentos aproximadamente -30% de mejor rendimiento en comparacion con los recubrimientos con base en TiCrN y los recubrimientos con base en CrN. En una prueba industrial comparativa, los recubrimientos de la invencion permiten la fabricacion de 64000 partes sin presentar fallas, mientras que, al usar los recubrimientos comparativos mencionados anteriormente, solo se podnan fabricar 50000 partes.

Detalles adicionales y realizaciones preferidas de la presente invencion:

De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, la capa 20 funcional inferior tiene una composicion qmmica dada por la formula general de CrNyOx, donde x e y cumplen la condicion 0.20 < x < 0.45 y 0.55 < y < 0.8, respectivamente, en la que x e y se refieren a la proporcion atomica de los componentes no metalicos oxfgeno y nitrogeno de recubrimiento, respectivamente, obteniendose estas proporciones atomicas cuando la suma del contenido atomico de O y N se normaliza a 1 con respecto al constituyente cromo del recubrimiento metalico. Mientras que los informes bibliograficos mencionados anteriormente apuntan a un CrN dopado con niveles de dopantes inferiores al 10% con el fin de obtener una orientacion preferida (220), se encontro sorprendentemente que al usar oxfgeno como elemento dopante a niveles de mas de 10 % atomico considerando la composicion global del elemento en la capa de CrN dopada, asf en particular cuando la capa dopada con oxfgeno tiene la composicion descrita por la formula de la capa de CrNyOx con 0.20 < x < 0.45, puede dar lugar a la formacion de una orientacion preferida (200), que se puede ver en la Figura 3, que inesperadamente satisface las necesidades como una capa funcional inferior altamente estable para las operaciones de la herramienta de formacion. Una proporcion de intensidad de pico preferida de (200)/(111) reflexiones vana de 10 a 50, mas preferiblemente de 24 a 40.

Preferiblemente, el CrNyOx es estequiometrico en toda la gama de espesores de la capa 20 funcional inferior. Se encontro que se pueden obtener resultados particularmente buenos si la proporcion de oxfgeno a nitrogeno es constante dentro de la capa 20 funcional inferior, que se puede lograr por ejemplo ajustando los flujos de gas de nitrogeno a oxfgeno en una proporcion fija durante la deposicion de la capa de CrNyOx.

En otra realizacion preferida de la presente invencion, la capa 20 de CrNyOx exhibe tamanos de grano de 8-16 nm, mas preferiblemente entre 10-12 nm como se obtiene del ajuste de pico de la reflexion (200) en la Figura 3. En este regimen de tamano de grano se obtuvieron propiedades mecanicas particularmente buenas.

De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, se deposita una capa intermedia de CrN libre de dopantes entre el sustrato 1 y la capa CrNyOx 20 funcional inferior, que evita la oxidacion involuntaria del sustrato de herramienta y puede mejorar significativamente la adhesion de la capa funcional.

De acuerdo con una realizacion preferida de la presente invencion, el espesor de la capa 20 funcional inferior es aproximadamente 49-59% del espesor total del recubrimiento. La proporcion de la capa funcional inferior permite una mejora de la resistencia a la ruptura y el control de la tension de los recubrimientos de la invencion durante el crecimiento de recubrimientos relativamente gruesos de mas de 6 |im de espesor total.

De acuerdo con una realizacion preferida adicional de la presente invencion, la suma de los espesores de las capas 41, 42, 43 intermedias es aproximadamente 11-18% del espesor total del recubrimiento. Los detalles de las capas 41, 42 y 43 intermedias se muestran en una micrograffa SEM en la Figura 5. Muestra que la capa 42 de compuesto de TiCrN media tiene casi el doble del espesor de la capa 41 de CrN subyacente y la capa 43 de TiCrCN superpuesta. Con el fin de tener una transicion suave desde la capa 20 de CrON inferior hasta la capa 30 de TiCN:H superior, los contenidos de cromo y nitrogeno disminuyen, mientras que el contenido de titanio y carbono aumenta. La primera se replica esquematicamente mediante una comparacion relativa de la nanocapa de CrN mas gruesa en la capa 42 con la nanocapa de CrCN mas delgada en la capa 43. La ultima se replica esquematicamente mediante una comparacion relativa de la nanocapa de TiCN mas gruesa en la capa 43 con la nanocapa de TiN delgada en 42 y puede comprender hidrogeno. Este sofisticado concepto de capa intermedia permite una adhesion optimizada de la capa 30 de TiCN: H dopada con hidrogeno y permite un aumento general del rendimiento del recubrimiento en aplicaciones de herramientas de formacion.

De acuerdo con una realizacion preferida adicional de la presente invencion, el espesor de la capa 30 de TiCN:H funcional superior es aproximadamente 27-36% del espesor total del recubrimiento. Se puede lograr una mejora significativa del rendimiento del recubrimiento de la invencion si la capa superior del recubrimiento es inferior al 50% del espesor total del recubrimiento, preferiblemente entre 27-36%.

De acuerdo con una realizacion preferida adicional de la presente invencion, la capa 30 de TiCN:H funcional superior tiene una estructura cubica y una proporcion de intensidad maxima de (111) a (200) reflexiones de 10 a 20, que se pueden ver en el patron de difraccion de rayos X theta/2theta en la Figura 4. Los valores de intensidad se obtuvieron por ajuste de pico despues de la resta de la senal de fondo. Se obtuvieron buenas propiedades mecanicas de la capa 30 superior cuando el tamano de grano oscila entre 5 y 30 nm, mas preferiblemente entre 5 y 20 nm, lo mas preferiblemente entre 5 y 8 nm, como se obtiene mediante la evaluacion de picos mencionada anteriormente a partir de la reflexion (200) usando una ecuacion de Sherrer con factor de forma de 0.8.

Preferiblemente, la suma de los coeficientes de composicion correspondientes a la concentracion de los constituyentes no metalicos C, N y H de recubrimiento en la capa 30 funcional superior que tiene una composicion qmmica TiCpNqHz cumple la condicion p q z = 1. Ademas, la capa 30 mas externa puede tener un gradiente de carbono y nitrogeno al aumentar el carbono y disminuir el contenido de nitrogeno hacia la superficie mas externa de la capa 30 funcional superior. Se encontro que un aumento del contenido de carbono, a un contenido de nitrogeno ligeramente menor, hacia la superficie del recubrimiento aumenta la dureza (HIT) y modulo de elasticidad (EIT) de la capa TiCpNqHz. Sorprendentemente, el coeficiente de friccion de la capa de TiCpNqHz en el estado no pulido contra acero 100Cr6 fue de aproximadamente 0.5±0.1.

Un resultado de una prueba de deslizamiento por impacto se menciono anteriormente, donde se evaluaron los posibles mecanismos de falla del recubrimiento, tales como grietas por fatiga, desgaste del adhesivo, astillado del recubrimiento y deslaminacion completa. Algunos ejemplos de los recubrimientos de la invencion se probaron contra los recubrimientos con base en TiAIN y TiCrN del estado de la tecnica. Algunos resultados se presentan en la Figura 6, donde se puede ver claramente que un ejemplo de recubrimiento de la invencion podna soportar la prueba para el mayor numero de deslizamientos de impacto, mientras que los recubrimientos disponibles comercialmente ya fallaron en un numero significativamente menor de ciclos.

Algunos de los recubrimientos de acuerdo con la presente invencion mostraron ademas un aumento notable de incluso varias veces en la vida util de la herramienta utilizada en la formacion de laminas de metal de AHHS de fase doble de 1180 MPa en comparacion con las herramientas que estaban recubiertas con un recubrimiento de referencia con base en TiCrN. Actualmente se estan realizando pruebas similares con resultados que vanan desde incrementos de 200-400% en la vida de la herramienta, en comparacion con las herramientas recubiertas con recubrimientos de TiCrN disponibles comercialmente, asf como los recubrimientos de la competencia.

Es importante mencionar que los recubrimientos relacionados con la presente invencion podnan aplicarse sobre herramientas de formacion o miembros de herramienta de formacion, especialmente para operaciones de formacion en fno de aceros de alta resistencia, tales como, por ejemplo, formacion de laminas, hojas, placas o bloques de metal, por ejemplo mediante estiramiento profundo, punzado, prensado, planchado, recorte, doblado, estampado o similares.

En concreto, la presente invencion divulga:

- Un recubrimiento de la invencion para la herramienta de formacion de metal o miembros de formacion de metal, que en particular se puede usar para la formacion en fno de aceros de alta resistencia, comprendiendo el recubrimiento una capa 20 inferior que comprende CrN y una capa 30 superior que comprende TiCN, en la que dicha capa 20 inferior debe depositarse mas cerca de la superficie del sustrato de la herramienta 1 de formacion de metal que de dicha capa 30 superior, y en el que

• la capa 20 inferior esta hecha de nitruro de cromo enriquecida con oxfgeno que exhibe una estructura cubica con orientacion preferida (200), y

• la capa 30 superior esta hecha de carbonitruro de titanio enriquecida con hidrogeno.

- Una realizacion preferida del recubrimiento de la invencion mencionado anteriormente, en el que la capa 20 inferior tiene una composicion qmmica correspondiente a la formula CrNyOx, donde 0.20 < x < 0.45 y 0.55 < y < 0.8, en la que x e y son las proporciones de oxfgeno y nitrogeno en porcentaje atomico si la suma del contenido de los componentes N y O de recubrimiento no metalicos en porcentaje atomico se considera 100% atomico y, en consecuencia x+y=1.

- Una realizacion preferida adicional del recubrimiento de la invencion mencionado anteriormente, en el que la capa 20 inferior tiene una composicion qmmica correspondiente a la formula CrNyOx, donde 0.20 < x < 0.45, preferiblemente 0.25 < x < 0.40 en la que x e y son las proporciones de oxfgeno y nitrogeno en porcentaje atomico si la suma del contenido de los constituyentes no metalicos N y O de recubrimiento en porcentaje atomico se considera 100% atomico y, en consecuencia x+y=1.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos de la invencion mencionados anteriormente, en el que la capa 30 superior tiene una composicion qmmica que satisface la formula TiCpNqHz, en la que 0.6 < p+q < 0.8, 0.33 < p/q < 4 y 0.2 < z < 0.4, en la que p, q y z se refieren a los componentes de recubrimiento no metalicos y su suma se normaliza a 100 % respecto al constituyente metalico titanio.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos de la invencion mencionados anteriormente, en el que la capa 30 superior exhibe una variacion de la composicion qmmica a lo largo de su espesor de capa, caracterizado por exhibir una disminucion del contenido de nitrogeno y un incremento del contenido de carbono en direccion a la superficie mas externa de dicha capa 30 superior.

- Una realizacion preferida del recubrimiento de la invencion descrito directamente anteriormente, en el que la capa 30 superior exhibe una concentracion de gradiente de carbono y nitrogeno, en el que el contenido de carbono aumenta y el contenido de nitrogeno disminuye hacia la superficie mas externa de la capa, y en el que el contenido de hidrogeno permanece dentro de 0.2<z<0.4.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos de la invencion mencionados anteriormente, en la cual se proporciona una capa intermedia entre la capa 20 inferior y la capa 30 superior, siendo dicha capa intermedia un sistema de multiples capas que comprende una primera capa 41 intermedia provista como capa CrN sobre la capa 20 inferior, una segunda capa 42 intermedia provista como una capa de TiCrN sobre la primera capa 41 intermedia, estando dicha segunda capa 42 intermedia formada como un sistema de multiples capas que comprende las nanocapas de TiN y CrN depositadas de manera alterna una respecto a otra, y una tercera capa 43 intermedia proporcionada como capa de TiCrCN en la segunda capa 42 intermedia, donde dicha tercera capa 43 intermedia se forma como un sistema de multiples capas que comprende las nanocapas de TiCN y CrCN depositadas de manera alterna una respecto a otra.

- Una realizacion preferida del recubrimiento de la invencion descrito directamente anteriormente, en el que la capa 43 intermedia contiene hidrogeno.

- Una realizacion preferida de cualquiera de los recubrimientos inventivos anteriores que comprende una capa intermedia depositada como un sistema de multiples capas como se describio anteriormente, en la que el contenido de carbono aumenta gradualmente desde la capa 43 intermedia hasta la superficie mas externa de la capa 30 superior.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos inventivos mencionados anteriormente que comprende una capa 20 inferior de CrNyOx, en el que dicha capa 20 funcional inferior exhibe una proporcion de intensidad de XRD de (200)/(111) en el intervalo de 10 a 50, preferiblemente en el subrango de 24 a 40.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos inventivos mencionados anteriormente que comprende una capa 30 superior de TiCpNq:Hz, en el que dicha capa 30 de TiCpNq:Hz funcional superior exhibe una estructura cubica con orientacion preferida (111), caracterizada preferiblemente por una proporcion de intensidad de XRD de (111)/(200) en el intervalo de 5 a 20, mas preferiblemente en el subrango de 11 a 15.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos inventivos mencionados anteriormente, en el que la capa 20 funcional inferior exhibe tamanos de grano de la reflexion (200) en un intervalo de 5-30 nm, preferiblemente en un subrango de 8-20 nm, mas preferiblemente en un subrango de 10-15 nm.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos inventivos mencionados anteriormente, en el cual la capa funcional superior exhibe tamanos de grano XRD de la reflexion (200) de 5-30 nm, mas preferiblemente entre 5-20 nm, lo mas preferiblemente entre 5-8 nm.

- Un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos inventivos mencionados anteriormente, en el que el espesor de capa de recubrimiento total esta entre 4 a 40 |im, preferiblemente entre 6 a 30 |im.

- Una realizacion preferida de los recubrimientos de la invencion descritos anteriormente, en la que el espesor de la capa 20 inferior es un valor correspondiente a 49-59% del espesor de capa total del recubrimiento.

- Una realizacion preferida de los recubrimientos de la invencion descritos anteriormente, en la cual la suma de los espesores de las capas 41, 42, 43 intermedias que forman el sistema de multiples capas usado como capa intermedia entre la capa 20 inferior y la capa 30 superior es un valor correspondiente a 11-18% del espesor de capa total del recubrimiento.

- Una realizacion preferida de los recubrimientos de la invencion descritos anteriormente, en la que el espesor de la capa 30 superior es un valor correspondiente a 27-36% del espesor de capa total del recubrimiento.

- Una realizacion preferida de los recubrimientos de la invencion descritos anteriormente, en la cual el recubrimiento comprende ademas una capa intermedia de nitruro de cromo, preferiblemente CrN estequiometrico que se coloca debajo de la capa 20 inferior y se deposita entre la superficie del sustrato de la herramienta 1 de formacion de metal y la capa 20 funcional inferior con el fin de mejorar la adhesion del recubrimiento.

- Una herramienta de formacion de metal o un miembro de formacion de metal de la invencion recubierto con un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos inventivos mencionados anteriormente.

- Una realizacion preferida de una herramienta de formacion de metal o miembro de formacion de metal de la invencion, en la que la superficie del sustrato de la herramienta 1 de formacion sobre la que se deposita el recubrimiento es una superficie de acero nitrurado.

- Un metodo de deposicion de la invencion para formar un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de los recubrimientos inventivos mencionados anteriormente, en el que se recubre una superficie de sustrato de una herramienta de formacion de metal o miembro de formacion utilizado para conformar metal mediante el uso de un proceso de PVD, en el que el metodo de deposicion comprende desgasificacion, calentamiento del grabado con ion de Ar, deposicion de la capa 20 funcional inferior de CrNyOx, deposicion de la capa intermedia como sistema 41, 42, 43 de multiples capas y deposicion de la capa 30 funcional superior de TiCp-Nq:Hz enriquecida con hidrogeno.

- Una realizacion preferida del metodo de recubrimiento de la invencion mencionado anteriormente, en la que dicho proceso de PVD es un proceso de evaporacion por arco catodico o pulverizacion o HIPIMS, o una combinacion de ellos.

- Una realizacion preferida del metodo de recubrimiento de la invencion descrito directamente anteriormente, en la que se aplica un voltaje de polarizacion negativa en el sustrato que se va a recubrir y se mantiene en un primer nivel constante entre -40 V y -100 V durante la deposicion de la capa 20 funcional inferior y el voltaje de polarizacion negativa se incrementa posteriormente en valor absoluto hasta un segundo nivel entre -70 V y - 150 V y se mantiene constante en este segundo nivel para la deposicion de la capa 30 funcional superior, en la que el segundo nivel es mas alto que el primer nivel.

- Una realizacion preferida del metodo de recubrimiento de la invencion descrito directamente anteriormente, en la que el voltaje de polarizacion negativa aumenta gradualmente en valor absoluto desde dentro de la segunda capa (42) intermedia.

- Una realizacion preferida de cualquiera de los metodos de recubrimiento de la invencion descritos anteriormente, en la que se realiza un proceso de nitruracion de la superficie del sustrato que se va a recubrir antes del grabado del sustrato con ion de Ar.

- Una realizacion preferida de cualquiera de los metodos de recubrimiento de la invencion descritos anteriormente, en la que se usa un gas de proceso para llevar a cabo un proceso de PVD para depositar la capa 43 intermedia y/o la capa 30 funcional superior y el gas de proceso usado comprende acetileno.

- Una realizacion preferida del metodo de recubrimiento de la invencion descrito directamente anteriormente, en la que el flujo de acetileno aumenta gradualmente desde la deposicion de la capa 43 intermedia hacia la deposicion de la superficie mas externa de la capa 30 funcional superior.

Claims (15)

REIVINDICACIONES

1. Recubrimiento depositado sobre una superficie de sustrato de una herramienta de formacion de metal o miembro de formacion de metal para conformado en fno de aceros de alta resistencia, comprendiendo el recubrimiento una capa (20) inferior que comprende CrN y una capa (30) superior que comprende TiCN, en la que dicha capa (20) inferior se deposita mas cerca del sustrato (1) que dicha capa (30) superior, caracterizada porque:

• la capa (20) inferior esta hecha de nitruro de cromo enriquecida con oxfgeno que exhibe una estructura cubica con orientacion preferida (200),

• la capa (30) superior esta hecha de carbonitruro de titanio enriquecida con hidrogeno.

2. Recubrimiento de acuerdo con la reivindicacion 1, caracterizado porque

- la capa (20) inferior tiene composicion qmmica correspondiente a la formula CrNyOx en la cual 0.20 < x < 0.45, y 0.55 < y < 0.8, en la que x e y son las proporciones de oxfgeno y nitrogeno en porcentaje atomico si la suma del contenido de los componentes no metalicos N y O de recubrimiento en porcentaje atomico es considerada 100% atomico y, en consecuencia, x+y=1,

y/o

la capa (20) inferior tiene composicion qmmica correspondiente a la formula CrNyOx en la cual 0.20 < x < 0.45, y 0.55 < y < 0.8, preferiblemente 0.25 < x < 0.40, y 0.60 < y < 0.75 en la cual x y y son las proporciones de oxfgeno y nitrogeno en porcentaje atomico si la suma del contenido de los componentes no metalicos N y O de recubrimiento en porcentaje atomico se considera 100% atomico y, en consecuencia x+y=1.

3. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 o 2, caracterizado porque la composicion qmmica de la capa (30) superior satisface la formula TiCpNqHz en la cual 0.6 < p+q < 0.8, 0.33 < p/q < 4 y 0.2 < z < 0.4, en la cual p, q y z se refieren a los componentes no metalicos de recubrimiento y su suma se normaliza a 100 % con respecto al constituyente metalico titanio.

4. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizado porque la capa (30) superior exhibe una variacion de la composicion qmmica a lo largo de su espesor de capa, en el que el contenido de nitrogeno disminuye y el contenido de carbono aumenta en direccion a la superficie mas externa de dicha capa (30) superior.

5. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 4, caracterizado porque se proporciona una capa intermedia entre la capa (20) inferior y la capa (30) superior, siendo dicha capa intermedia un sistema de multiples capas que comprende una primera capa (41) intermedia proporcionada como capa de CrN en la capa (20) inferior, una segunda capa (42) intermedia proporcionada como una capa de TiCrN en la primera capa (41) intermedia, y una tercera capa (43) intermedia provista como capa de TiCrCN en la capa segunda capa (42) intermedia.

6. Recubrimiento de acuerdo con la reivindicacion 5, caracterizado porque la segunda capa (42) intermedia esta formada como un sistema de multiples capas que comprende nanocapas de TiN y CrN depositadas de manera alterna una respecto a otra, y/o la tercera capa (43) intermedia esta formada como un sistema de multiples capas que comprende las nanocapas de TiCN y CrCN depositadas de manera alterna una respecto a otra.

7. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 o 6, caracterizado porque la tercera capa (43) intermedia contiene hidrogeno.

8. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 5 a 7, caracterizado porque el contenido de carbono aumenta gradualmente desde la capa (43) intermedia hasta la superficie mas externa de la capa (30) superior.

9. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 8, en el que

- La capa (20) inferior exhibe una proporcion de intensidad de XRD de (200)/(111) en el intervalo de 10 a 50, preferiblemente en el intervalo de 24 a 40, y/o la capa (30) de TiCpNq:Hz superior exhibe una estructura cubica con la orientacion preferida (111) y una proporcion de intensidad de XRD de (111 )/(200) en el intervalo de 5 a 20, preferiblemente en el intervalo de 11 a 15.

10. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 2 a 9, en el que

- dicha capa (20) inferior exhibe tamanos de grano de la reflexion (200) en el intervalo de 5-30nm, preferiblemente entre 8-20nm, mas preferiblemente entre 10-15nm, y/o

- dicha capa superior exhibe tamanos de grano XRD de la reflexion (200) en el intervalo de 5-30 nm, preferiblemente entre 5-20 nm, mas preferiblemente entre 5-8 nm.

11. Recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, que exhibe espesores relativos del 29-59%, 11-18% y 27-36% del espesor total del recubrimiento para la capa (20) funcional inferior, la suma de las capas (41) (42) (43) intermedias y la capa (30) funcional externa, respectivamente.

12. Metodo para recubrir superficies de sustrato de una herramienta de formacion o miembro 1 de formacion con un recubrimiento de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en el que el metodo comprende:

- introducir las herramientas o miembros que se van a recubrir en una camara de recubrimiento al vado.

- desgasificacion de la camara de recubrimiento,

- calentamiento y grabado con ion de Ar de las superficies del sustrato que se van a recubrir.

- utilizar procesos de PVD para depositar las capas de recubrimiento,

caracterizado porque los procesos de PVD son procesos de evaporacion por arco catodico y/o pulverizacion y/o HIPIMS, o una combinacion de ellos, y se aplica un voltaje de polarizacion negativa en el sustrato que se va a recubrir y se mantiene constante el voltaje de polarizacion negativa en un primer valor entre -40 y -100 V durante la deposicion de la capa (20) inferior y el voltaje de polarizacion negativa aumenta hasta un segundo valor entre - 70 y -150 V y se mantiene constante para depositar la capa (30) funcional mas externa, en el que el segundo valor es mas alto que el primer valor.

13. Metodo de acuerdo con la reivindicacion 12, caracterizado porque el voltaje de polarizacion negativa se incrementa gradualmente desde el interior de la segunda capa (42) intermedia.

14. Metodo de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones 12 o 13 anteriores, en el que se usa un gas de proceso que comprende acetileno para formar la capa (43) intermedia y/o la capa (30) superior.

15. Un metodo de acuerdo con la reivindicacion 14, en el que el flujo de acetileno se incrementa gradualmente desde la deposicion de la capa 43 intermedia hacia la deposicion de la superficie mas externa de la capa (30) superior.