[發(fā)明專利]基于液相燒結(jié)過程的Al2O3/TiC涂層硬質(zhì)合金制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410100937.6
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103820695A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊梅;龍劍平;邱克輝
• 申請（專利權(quán)）人: 成都理工大學(xué)
• 主分類號: C22C29/06
• 分類號: C22C29/06;C22C1/05;B05D1/38;B05D3/02;B05D3/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種涂層硬質(zhì)合金的制備方法，特別涉及Al₂O₃/TiC涂層硬質(zhì)合金的制備方法，屬于粉末冶金和硬質(zhì)合金材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

硬質(zhì)合金是以WC、TiC?等難熔過渡金屬碳化物為基，Co等鐵族金屬為粘結(jié)劑，采用粉末冶金方法制備成的多相固體材料。自1923年德國發(fā)明WC-6%Co發(fā)明以來，經(jīng)過近90年的發(fā)展，硬質(zhì)合金已經(jīng)取代高速鋼成為目前最主要的切削刀具材料，被譽(yù)為“工業(yè)的牙齒”。特別是上世紀(jì)70年代出現(xiàn)的涂層技術(shù)的出現(xiàn)，使涂層后刀具壽命提高2～5倍。在硬質(zhì)合金基體上涂覆一層或多層金屬或非金屬化合物薄膜構(gòu)成了涂層刀具，其強(qiáng)韌性由基體保證,?而高硬度與耐磨性由涂層解決。涂層在切削過程中作為化學(xué)屏障和熱屏障減少了硬質(zhì)合金的月牙洼磨損，隨著制造業(yè)對高效率、高精度和高可靠性的要求，刀具涂層技術(shù)受到高度重視，目前涂層刀具占硬質(zhì)合金刀具70%以上。目前,?硬質(zhì)合金刀具上應(yīng)用的涂層材料（及其組合）有幾十種，最主要的包括TiC、TiN、TiCN、Al₂O₃、TiAlN等。其中Al₂O₃涂層在高溫下具有良好的熱穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、高硬度與機(jī)械強(qiáng)度、抗氧化磨損和抗擴(kuò)散磨損性能，而TiC_xN_1-x（x=0～1）涂層不僅自身性能優(yōu)異而且與基體結(jié)合性能良好通常用作涂層的底層，Al₂O₃/TiC_xN_1-x（x=0～1）涂層搭配在高速切削領(lǐng)域得到了非常廣泛的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的化學(xué)氣相沉積(CVD)法和物理氣相沉積(PVD)法在Al₂O₃/TiC_xN_1-x（x=0～1）涂層制造中取得了成功，S.?Canovic等用CVD法制備了以20nmTiC或TiN分隔的Al₂O₃涂層,以及兩層不同厚度的TiN層（50和600nm）隔開的TiN/κ–Al₂O₃涂層。A.?Riedl等采用LPCVD法在WC-4TiC-8TaC/NbC-11Co硬質(zhì)合金表面先沉積TiCN，再沉積Al₂O₃,?涂層厚度分別為8和10μm,氣體組分分別為TiCl₄–CH₃CN–H₂–N₂和AlCl₃–CO–CO₂–H₂–H₂S，沉積溫度分別為900和1000?℃，氣體壓力分別為80?和100mbar。X.M.?Chen?等在WC-5.5?(Ti,?Ta,?Nb)C-6Co硬質(zhì)合金表面制備CVD?TiN/TiCN/κ-Al₂O₃?(α-?Al₂O₃)涂層，各層的沉積溫度分別是950-1050?℃,?800-900?℃和?950-1050℃；沉積時(shí)間分別為0.5–1?h,?1–4?h和?2–6?h；氣體壓力分別為10~50?kPa,?5~20?kPa?和5~20?kPa。

但是，Al₂O₃和TiC_xN_1-x層的物理力學(xué)性能差異很大，采用傳統(tǒng)的氣相沉積法時(shí)，它們的沉積溫度、氣體組分、壓力均不相同，不能在相同條件下一次性獲得。因此，涂層過程需要分步進(jìn)行，而且上述涂層工藝參數(shù)的控制非常困難。而且這些方法都是先燒結(jié)出硬質(zhì)合金基體，然后再進(jìn)行涂層處理，因此硬質(zhì)合金基體會經(jīng)過兩次加熱冷卻過程，涂層硬質(zhì)合金的制備工藝過程也因此而變得復(fù)雜。在繼續(xù)優(yōu)化氣相沉積法的同時(shí)，開發(fā)新的涂層硬質(zhì)合金制備方法無疑具有重要的意義。?

發(fā)明內(nèi)容