[發明專利]一種硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜

在審

• 申請號: 201710960640.0
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109666890A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 馬曉偉
• 申請（專利權）人: 馬曉偉
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/16;C23C14/34;C23C14/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了改善硬質合金的硬度、耐磨性，制備了一種硬質合金表面的TiAlZr?Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜。采用2個Ti63?Al32?Zr5合金靶和1個Cr單質靶，基體試樣選用WC?8Co硬質合金為原料，硬質合金表面的TiAlZr?Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，沉積過程中偏壓參數的設定對復合膜的性能有一定的影響。偏壓參數設定過高，則會使復合膜過度反應，力學性能下降。偏壓參數設定過低，則復合膜不能很好的附著在基體硬質合金表面，造成脫落。所制得的硬質合金表面的TiAlZr?Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。本發明能夠為制備高性能的硬質合金梯度膜提供一種新的生產工藝。

所屬技術領域

本發明涉及一種表面涂覆材料，尤其涉及一種硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜。

背景技術

傳統意義上的硬質合金是指將具有優異物理性能的硬質相WC顆粒嵌入低熔點的粘結相Co中，通過粉末冶金方法制備所得到的合金材料。WC-Co硬質合金具有較高強度、抗沖擊性以及較好的耐磨性，因此在刀具、耐磨零件、冷成型工具等領域具有廣泛應用。然而，隨著現代工業的發展，硬質合金的應用范圍正在不斷擴大，除了對硬度和強度之外，諸如熱軋零件、密封件和機械附件等產品的使用環境對硬質合金的耐腐蝕性能也有了較高的要求。

實際摩擦磨損工況下硬質合金零件的失效形式主要為表面磨損。采用表面處理技術在不降低硬質合金基體韌性的基礎上可以強化硬質合金表面，提高硬質合金表面硬度和耐磨性，從而延長硬質合金零件使用壽命。目前，常用的涂層材料有碳化物、氮化物、氧化物、硼化物和硫化物等，近年來還發展了聚晶金剛石、立方氮化硼等。

發明內容

本發明的目的是為了改善硬質合金的硬度、耐磨性，設計了一種硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜的制備原料包括：2個Ti63-Al32-Zr5合金靶和1個Cr單質靶，基體試樣選用WC-8Co硬質合金。

硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜的制備步驟為：將原料按實驗設計方案稱重、配料，配好后采用砂紙進行打磨、拋光，然后進行超聲波清洗，隨后放入真空干燥爐中進行干燥。將加工好的試樣放入真空爐中進行鍍膜沉積，沉積溫度為270℃，傳動軸電壓為35V。

硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜的檢測步驟為：微觀形貌采用JOELJSM場發射掃描電鏡觀察，成分分析采用其附帶的能譜儀，晶體結構采用X040型衍射儀測定，硬度采用HXD1000TMB顯微硬度計測定，結合力采用WS05聲發射劃痕儀測定。

所述的硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，其與基體之間的冶金結合良好，尺寸分布均勻。制得的復合膜晶粒為面心立方結構，具有優異的力學性能。

所述的硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，沉積過程中偏壓參數的設定對復合膜的性能有一定的影響。偏壓參數設定過高，則會使復合膜過度反應，力學性能下降。偏壓參數設定過低，則復合膜不能很好的附著在基體硬質合金表面，造成脫落。

所述的硬質合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，復合梯度膜具有比單層膜更高的硬度和更強的膜/基結合力，最高值可分別達到HV5000和大于400N。

本發明的有益效果是：