[發(fā)明專利]一種硬質合金表面形成復合涂層的方法

有效

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• 申請日: 2012-03-05
• 公開（公告）號: CN102560482A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設計）人: 陳明;伍小波
• 申請（專利權）人: 株洲精工硬質合金有限公司
• 主分類號: C23C26/00
• 分類號: C23C26/00
• 代理公司: 上海碩力知識產權代理事務所 31251
• 代理人: 王法男

技術領域

本發(fā)明涉及金屬陶瓷表面涂層制備領域，具體涉及一種硬質合金表面形成復合涂層的方法。

背景技術

硬質合金是目前最主要的切削刀具材料，而涂層硬質合金則是切削刀具發(fā)展史上的一個里程碑。通過各種涂層技術，在硬質合金基體上涂層一層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜構成了涂層刀具，其強韌性由硬質合金基體保證，而高硬度和耐磨性由涂層解決，從而使刀具的性能大大提高。目前主要的涂層材料有Ti-Al-N型、Ti(C，N)型、TiC型、Ti-Si-N-C型等。

傳統(tǒng)的在硬質合金表面形成涂層的方法主要有化學氣相沉積方法（CVD）和物理氣相沉積法（PVD），這些制備手段對制備儀器的要求比較高，技術復雜，工藝繁瑣，難以控制原料比例，且儀器的價格昂貴，對環(huán)境要求也較嚴格。

因此現(xiàn)有技術中開始采用溶膠-凝膠法形成涂層，其主要是使用金屬醇作為前驅物，例如CN1459434A中公開了一種采用異丙醇鋁作為前驅物、以硝酸作為膠溶劑，形成氧化鋁溶膠，然后與待涂層的粉末混合形成涂層粉末的方法。由于該方法采用價格昂貴的異丙醇鋁，大大限制了實際生產。同時該方法形成的涂層的硬度和抗氧化性仍較低。

發(fā)明內容

本發(fā)明解決了現(xiàn)有技術中存在硬質合金表面形成涂層存在的方法復雜、成本高昂且涂層的硬度、抗氧化性能低的技術問題。

本發(fā)明提供了一種硬質合金表面形成復合涂層的方法，包括以下步驟：

A、生坯處理：將硬質合金生坯在真空爐中燒結脫除成型劑，表面進行拋光處理，得到硬質合金坯；

B、制備涂層溶膠：以氧化鈦、氮化硼和氧化鋁為原料，以濃硫酸、硝酸和乙醇為溶劑，將原料加入至溶劑中，調節(jié)體系pH值為2-5后攪拌，然后進行超聲波分散和離心分離，取離心溶液進行干燥和熱處理，轉入乙醇中并攪拌，陳化得到涂層溶膠；

C、浸漬提拉制備涂層：將步驟A得到的硬質合金坯放入步驟B的涂層溶膠中進行浸漬提拉，干燥；重復前述浸漬提拉和干燥的步驟，得到涂層生坯；

D、涂層燒結：將步驟C得到的涂層生坯轉入真空爐中1200-1400℃下燒結，得到表面形成有復合涂層的硬質合金。

本發(fā)明提供的方法中，采用價格低廉的氧化鈦、氮化硼和氧化鋁為原料?，而避免使用使用價格昂貴的金屬醇鹽，并在常規(guī)條件下通過采用溶膠-凝膠法制備涂層材料溶膠然后結合浸漬提拉法在硬質合金表面形成復合涂層，工藝簡單、易于實施，且原料比例可控，對設備和環(huán)境均沒有特殊要求。另外，本發(fā)明中，通過對原料進行適當選擇，在硬質合金表面形成的涂層為TiB₂/TiN/Ti₂AlN涂層，其具有超高硬度、耐高溫、低摩擦系數(shù)、高壽命的優(yōu)點，保證涂層具有較高的硬度和高溫抗氧化性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的工藝流程圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明所解決的技術問題、技術方案及有益效果更加清楚明白，以下結合附圖，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。

本發(fā)明提供了一種硬質合金表面形成復合涂層的方法，如圖1所示，包括以下步驟：

A、生坯處理：將硬質合金生坯在真空爐中燒結脫除成型劑，表面進行拋光處理，得到硬質合金坯；

B、制備涂層溶膠：以氧化鈦、氮化硼和氧化鋁為原料，以濃硫酸、硝酸和乙醇為溶劑，將原料加入至溶劑中，調節(jié)體系pH值為2-5后攪拌，然后進行超聲波分散和離心分離，取離心溶液進行干燥和熱處理，轉入乙醇中并攪拌，陳化得到涂層溶膠；

C、浸漬提拉制備涂層：將步驟A得到的硬質合金坯放入步驟B的涂層溶膠中進行浸漬提拉，干燥；重復前述浸漬提拉和干燥的步驟，得到涂層生坯；

D、涂層燒結：將步驟C得到的涂層生坯轉入真空爐中1200-1400℃下燒結，得到表面形成有復合涂層的硬質合金。

本發(fā)明提供的方法中，采用價格低廉的氧化鈦、氮化硼和氧化鋁為原料?，而避免使用使用價格昂貴的金屬醇鹽，并在常規(guī)條件下通過采用溶膠-凝膠法制備涂層材料溶膠然后結合浸漬提拉法在硬質合金表面形成復合涂層，工藝簡單、易于實施，且原料比例可控，對設備和環(huán)境均沒有特殊要求。另外，本發(fā)明中，通過對原料進行適當選擇，在硬質合金表面形成的涂層為TiB₂/TiN/Ti₂AlN涂層，其具有超高硬度、耐高溫、低摩擦系數(shù)、高壽命的優(yōu)點，保證涂層具有較高的硬度和高溫抗氧化性能。