[發明專利]一種涂層硬質合金基體及其制備方法

有效

• 申請號: 201710157652.X
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106835116B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 張立;陳述;陳宜
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C23C24/08
• 分類號: C23C24/08;B22F7/04;B22F3/16;C22C19/07;C22C32/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所(普通合伙) 43114
• 代理人: 顏勇

1.一種涂層硬質合金基體，其特征在于：所述硬質合金基體是基于涂層與基體間膜基界面處物相晶格失配度調控及其調控有效性保障的合金材質設計原理設計而成；所述硬質合金基體與其表面涂層結合后，具有高膜基結合力的特征，膜基界面處穩定存在晶格失配度|δ|=(a_s–a_c)/a_c＜5~25%的共格和/或半共格界面，其中|δ|為晶格失配度，a_s為基體物相中晶面A的晶面間距，a_c為涂層物相中晶面B的晶面間距；所述晶面A與晶面B呈外延生長關系；

所述硬質合金基體材質為WC–Co基硬質合金；所述WC–Co基硬質合金中同時含有Mo₂C和Ru合金添加劑；所述WC–Co基硬質合金中WC基硬質相的晶粒度＜1.5 μm，Co基粘結相的晶體結構為密排六方結構；與所述基體相匹配的涂層為含金屬氮化物的涂層；

所述WC–Co基硬質合金中Mo₂C與Co質量比為(10~15):100，Ru與Co質量比為(10~15):100；

所述涂層硬質合金基體通過下述步驟制備：按設計組分配取各原料，將配取的原料在球磨機中濕磨混合均勻后依次進行混合料干燥制粒，壓制成形，燒結，得到所述涂層硬質合金基體；所述燒結的最后保溫燒結階段由真空保溫燒結和含CO加壓保溫燒結兩步組成；燒結工序中，最后保溫燒結階段的溫度＞1360℃； 所述含CO加壓保溫燒結是指，真空保溫燒結完成后，在壓力燒結爐內同時通入CO和Ar進行加壓燒結；所通入CO氣體總量通過CO的體積分數進行控制，CO氣體的充入體積與壓力燒結爐膛總體積比為(1~3):100；所通入Ar氣的總量通過壓力燒結爐內總壓力進行控制，通過后續Ar氣的繼續補充，使壓力燒結爐內總壓力＞5 MPa。

2.根據權利要求1所述的一種涂層硬質合金基體，其特征在于：所述WC–Co基硬質合金包括YG合金和YW合金；所述YG合金中，除Mo₂C和Ru外，其它合金添加劑總量與合金總量的質量比＜2:100；所述YW合金為含TiC–TaC–NbC的WC–Co基硬質合金，除Mo₂C和Ru外，其它合金添加劑總量與合金總量的質量比＞2:100。

3.根據權利要求2所述的一種涂層硬質合金基體，其特征在于：所述YG合金包括超細晶YG硬質合金。

4.根據權利要求1所述的一種涂層硬質合金基體，其特征在于：所述含金屬氮化物的涂層包括單層和多層涂層；無論是單層還是多層涂層，與所述基體直接結合的涂層材質為金屬氮化物。

5.根據權利要求4所述的一種涂層硬質合金基體，其特征在于：所述與基體直接結合的金屬氮化物具有與AlN或TiN相同的晶體結構。

6.根據權利要求1所述的一種涂層硬質合金基體，其特征在于：所述最后保溫燒結階段，控制真空保溫燒結時間≥20 min，控制同時含CO和Ar氣、且爐內總壓力達到＞5 MPa的保溫燒結時間≥40 min。