[發(fā)明專利]一種硬質(zhì)合金多層梯度稀土復(fù)合涂層的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710364969.0
• 申請(qǐng)日: 2017-05-22
• 公開（公告）號(hào): CN107130221B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊毓杰;王林志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶強(qiáng)銳科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/35
• 分類號(hào): C23C14/35;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/18
• 代理公司: 重慶樂泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 50221
• 代理人: 劉佳

本發(fā)明提供了一種硬質(zhì)合金多層梯度稀土復(fù)合涂層及其制備方法，該硬質(zhì)合金多層梯度稀土復(fù)合涂層,包括：硬質(zhì)合金為基體材料，含有TiCrN、TiAlN、TiBN和TiSiN涂層，以及稀土復(fù)合涂層，所述涂層呈多層梯度涂層，該涂層可以顯著提高硬質(zhì)合金的抗氧化性能、抗沖擊性能、斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度，改善硬質(zhì)合金的耐磨性和硬度，延長(zhǎng)刀具在正常磨損條件下的使用壽命。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于硬質(zhì)合金材料及制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種硬質(zhì)合金多層梯度稀土復(fù)合涂層的制備方法。

背景技術(shù)

隨著現(xiàn)代機(jī)械加工工業(yè)朝著高精度、高速切削、綠色干式切削以及降低成本等方向的發(fā)展，人們對(duì)硬質(zhì)合金刀具提出了越來越高的要求。在切削加工中，刀具性能對(duì)切削加工的效率、精度、表面質(zhì)量有著決定性的影響。為了改善硬質(zhì)合金刀具的切削加工性能，通常在刀具基體上濺射一層或多層硬度高、耐磨性好的金屬或非金屬化合物薄膜組成的涂層，能顯著地提高切削加工效率、提高加工精度、延長(zhǎng)刀具使用壽命、降低加工成本。近幾年來，刀具涂層已發(fā)展為添加多種功能化元素(抗磨損、低摩擦、耐氧化)，具有多種結(jié)構(gòu)(納米多層、納米復(fù)合、梯度或多層結(jié)構(gòu)等)的復(fù)合涂層。早期利用物理氣相沉積技術(shù)制備的硬質(zhì)涂層材料，通常是簡(jiǎn)單的TiN、TiC涂層，具有較高的抗機(jī)械磨損、抗磨粒磨損性能和較低的摩擦系數(shù)，但涂層的高溫抗氧化性較低，在高速加工或干切削的條件下效果不夠理想。近年來，在TiN涂層中添加Cr、Al、B、Si等元素形成多組元的多元涂層，如TiCrN、TiAlN、TiBN、TiSiN等涂層，顯微硬度達(dá)到HV3000，具有比TiN、TiC涂層更高的抗機(jī)械磨損、抗磨粒磨損性能，且涂層的應(yīng)用溫度也可提高到800℃以上。雖然這些多元涂層有效提高了刀具的抗機(jī)械磨損性能，但仍不能滿足現(xiàn)代高速加工對(duì)刀具更好性能的要求。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種硬質(zhì)合金多層梯度稀土復(fù)合涂層及其制備方法，可以顯著提高提高硬質(zhì)合金的抗氧化性能、抗沖擊性能、斷裂韌性和抗彎強(qiáng)度，改善硬質(zhì)合金的耐磨性和硬度，延長(zhǎng)刀具在正常磨損條件下的使用壽命，并且成本低廉，適合工業(yè)化生產(chǎn)與應(yīng)用。

本發(fā)明的一種硬質(zhì)合金多層梯度稀土復(fù)合涂層,包括：硬質(zhì)合金為基體材料，含有TiCrN、TiAlN、TiBN和TiSiN涂層，以及稀土涂層，所述涂層呈多層梯度復(fù)合涂層，其中，稀土涂層涂于硬質(zhì)合金表面以及TiCrN、TiAlN、TiBN和TiSiN涂層之間。

上述本發(fā)明的涂層，所述硬質(zhì)合金為WC、WC-Co、WC-Ni等，所述涂層從內(nèi)到外次序?yàn)門iCrN、TiAlN、TiBN和TiSiN，所述TiCrN、TiAlN、TiBN和TiSiN涂層的厚度分別為3-5μm、6-12μm、7-15μm、10-30μm，所述TiCrN：TiAlN：TiBN：TiSiN涂層的質(zhì)量比為0.5-1.0：1.0-1.5：1.5-3.0：2.0-5.0,所述稀土復(fù)合涂層的材料為稀土元素Y、La、Ta和Sc中的任意一種，稀土涂層的質(zhì)量不超過其覆蓋涂層質(zhì)量的5％，優(yōu)選3.5％。

本發(fā)明的一種制備硬質(zhì)合金多層梯度稀土復(fù)合涂層的方法，包括：a)以硬質(zhì)合金作為基材b)以TiN、TiC、Cr、Al、B和Si以及選自Y、La、Ta和Sc的稀土元素作為涂層材料，c)采用磁控濺射方法，以梯度涂層方式，在合金表面依次沉積納米稀土涂層、TiCrN涂層、稀土涂層、TiAlN涂層、稀土涂層、TiBN涂層、稀土涂層、TiSiN涂層，其中，所述TiCrN、TiAlN、TiBN、TiSiN涂層的厚度為3-5μm、6-12μm、7-15μm、10-30μm，所述TiCrN：TiAlN：TiBN：TiSiN的質(zhì)量比為0.5-1.0：1.0-1.5：1.5-3.0：2.0-5.0,所述稀土復(fù)合涂層的材料為稀土元素Y、La、Ta和Sc中的任意一種，稀土涂層的質(zhì)量不超過其覆蓋涂層質(zhì)量的5％，優(yōu)選3.5％。