[發(fā)明專利]一種銑削涂層硬質(zhì)合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2010-07-22
• 公開（公告）號(hào): CN101892409A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 肖旭凱;易兵
• 申請（專利權(quán)）人: 株洲華銳硬質(zhì)合金工具有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): C22C29/08
• 分類號(hào): C22C29/08;C22C1/04;B22F3/16;B23P15/28
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 王法男

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種銑削用硬質(zhì)合金，尤其是指經(jīng)過涂層處理的銑削用硬質(zhì)合金，通過調(diào)整硬質(zhì)合金基體的成份及其比例，再對其合金基體表面作PVD超氮氮鈦鋁(TiAlN)涂層處理，制備出一種合金基體具有高的強(qiáng)度和韌性，表面具有高的硬度和耐磨性的銑削涂層硬質(zhì)合金。

背景技術(shù)

由于硬質(zhì)合金具有強(qiáng)度高，耐磨性好的特點(diǎn)，隨著現(xiàn)代工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，硬質(zhì)合金的用途也越來越廣，所有的機(jī)加工工具已經(jīng)絕大部分都是采用硬質(zhì)合金制作；硬質(zhì)合金切削工具被廣泛用于對鋼、不銹鋼、淬火鋼、鑄鐵、有色金屬和耐熱合金的加工之中，但隨著工業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，人們對加工的要求也越來越高，這必然首先提出了對用于切削加工的工具提出了新的要求；其中最為主要的是對硬質(zhì)合金切削工具本身的韌性和耐磨性均有越來越高的要求。為了達(dá)到所期望的性質(zhì)，通常是從改善基體性能和作表面強(qiáng)化處理兩個(gè)方面入手。刀片基體性能改善在于調(diào)整合金成份結(jié)構(gòu)比例及其工藝控制手段，提高合金本身的強(qiáng)度和韌性；但從現(xiàn)在的效果來看，希望從刀片基體的方面來提高刀片的性能難度越來越大。因此現(xiàn)在越來越多的人們在將眼光瞄準(zhǔn)了作表面強(qiáng)化處理方面，所謂的表面強(qiáng)化處理就是對硬質(zhì)合金刀具的表面進(jìn)行改性處理，也就是現(xiàn)在通常所說的利用涂層技術(shù)所開發(fā)的涂層刀具。涂層刀具是通過在刀具基體上涂覆金屬化合物薄膜，以獲得遠(yuǎn)高于基體的表面硬度和優(yōu)良的切削性能。涂層既可以是單涂層、雙涂層或多涂層，也可以是由幾種涂層材料復(fù)合而成的復(fù)合涂層。硬質(zhì)合金涂層刀具的涂層材料主要有氮化鈦(TiN)、碳氮化鈦(TiCN)、氮化鋁鈦(TiAlN)、碳氮化鋁鈦(TiAlCN)等，其中TiAlN在高速切削中性能優(yōu)異，其最高工作溫度可達(dá)800℃。近年來相繼開發(fā)的一些新型PVD硬涂層材料，如CBN、氮化碳(CNx)、Al₂O₃、氮化物(TiN/NbN，TiN/VN)等，在高溫下具有良好的熱穩(wěn)定性，十分適合用于高速切削。近來還出現(xiàn)新開發(fā)的納米涂層刀具材料，如日本住友公司已開發(fā)出納米TiN/AIN復(fù)合涂層銑刀片，涂層共達(dá)2000層，每層涂層厚度為2.5nm。涂層硬質(zhì)合金刀具幾乎適用于各種難加工材料的切削加工，但涂層的性能(單一涂層和復(fù)合涂層)差異很大，因此，如何根據(jù)不同的加工對象，選用適宜的涂層刀具材料是目前研究的重點(diǎn)。如在不銹鋼的銑削加工方面，瑞典Sandvik公司車削奧氏體不銹鋼的GC2015是具有梯度區(qū)的抗塑性變形和改進(jìn)熱硬性的基體，加上專為此牌號(hào)而設(shè)計(jì)的TiN-TiN/Al2O3(多層)-TiCN涂層，并對涂層表面進(jìn)行平滑處理，提高了抗磨料磨損、抗剝落、抗積屑瘤的能力。而韓國KORLOY公司的PC9530為銑削不銹鋼的牌號(hào)，采用超細(xì)顆粒的基體和PVD涂層。但是這些材料屬于各自公司尚未公開的技術(shù)所制作出來的，而且都是采取的多層復(fù)合涂層，制作工藝相當(dāng)復(fù)雜，工藝要求高，所以價(jià)格昂貴，不便于推廣采用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的根據(jù)難加工材料的特性，提出一種利用涂層技術(shù)與基體材料的改進(jìn)相結(jié)合，使得硬質(zhì)合金刀片其基體具有高的強(qiáng)度和韌性，表面又具有高的硬度和耐磨性，適合難加工等類似材料加工，且工藝更為簡單，成本更低的硬質(zhì)合金銑削刀片材料及其制備方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種銑削涂層硬質(zhì)合金，由碳化鎢粉末(WC)、金屬鈷粉(Co)和碳化鉭(TaC)粉末混合配制而成，其各組分之間的重量百分比如下：

碳化鎢粉末(WC)82～92％；

金屬鈷粉(Co)7～12％；

碳化鉭(TaC)1～3％；

其余為雜質(zhì)。

其中：

所述的碳化鎢粉末(WC)為粒度為4～6μm，總碳在6.08～6.13％的碳化鎢粉末；

所述的金屬鈷粉(Co)和碳化鉭(TaC)為硬質(zhì)合金專用(普通金屬)鈷粉(Co)和硬質(zhì)合金專用碳化鉭(TaC)粉末。

所述銑削涂層硬質(zhì)合金的制備方法是：用粒度為4～6μm，總碳在6.08～6.13％的碳化鎢粉末(WC)，加上金屬鈷粉(Co)和碳化鉭(TaC)粉末配制成混合料，經(jīng)壓制成型及真空燒結(jié)制成重量百分比為金屬鈷粉(Co)：10-13％，碳化鉭(TaC)：1-4％，碳化鎢粉末(WC)：84-89％組成的高強(qiáng)度韌性的硬質(zhì)合金基體。并將硬質(zhì)合金基體經(jīng)磨削加工和刃口圓化處理后，再進(jìn)行PVD超氮氮鈦鋁(TiAlN)涂層處理。

本發(fā)明的硬質(zhì)合金刀片包括以下生產(chǎn)步驟：混合料(PEG工藝)制備、壓制成型、真空燒結(jié)、(表面處理、)磨削加工、物理涂層(PVD)處理等。主要生產(chǎn)工藝方法如下：

1.混合料制備