[發明專利]一種硬質合金表面的Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜

在審

• 申請號: 201710963992.1
• 申請日: 2017-10-16
• 公開（公告）號: CN109666891A
• 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
• 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Ti?Al?Zr?Cr?N系復合膜。采用Ti63?Al32?Zr5(at%)合金靶和1個Cr單質靶，WC?8Co硬質合金為原料，合金部件的磨損主要發生在材料的表面，提高材料表面硬度可以改善材料耐磨性能。表面化學熱處理是提高材料表面性能的重要手段，廣泛應用于要求耐磨、耐蝕等場合。所制得的硬質合金表面的Ti?Al?Zr?Cr?N系復合膜，其硬度、抗高溫氧化性、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復合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Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜。

背景技術

硬質合金是由一種或多種高硬度、高模量的間隙化合物與過渡族金屬或其合金組成的復合材料。WC-Co硬質合金兼具良好的韌性、硬度、耐磨性等綜合性能，被廣泛應用于礦用、切削、模具等各個領域，已成為現代社會不可缺少的重要材料，被譽為“工業的牙齒”。WC-Co硬質合金占整個硬質合金產品的一半以上，具有非常突出的地位。隨著各種精密儀器、模具、刀具及電子通信技術的飛速發展，對WC-Co硬質合金的性能要求越來越高。

硬質合金屬于脆性材料，硬度和強度即耐磨性和韌性之間的矛盾一直是困擾其發展的主要因素。合金部件的磨損主要發生在材料的表面，提高材料表面硬度可以改善材料耐磨性能。表面化學熱處理是提高材料表面性能的重要手段，廣泛應用于要求耐磨、耐蝕等場合。

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Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜。

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Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜的制備原料包括：Ti63-Al32-Zr5(at%)合金靶和1個Cr單質靶，WC-8Co硬質合金。

硬質合金表面的Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜的制備步驟為：將原料按實驗設計方案稱重、配料，配好后進行打磨、拋光，然后進行超聲波清洗。將加工過的試樣進行真空干燥，干燥時間為40min，干燥溫度為50℃。然后加入真空爐中制備梯度膜，沉積偏壓仍為–150V，沉積時間為30min。

硬質合金表面的Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜的檢測步驟為：質量采用FA2104電子天平測定，微觀形貌采用JOEL7001F場發射掃描電鏡觀察，抗彎強度測試采用INS186電子萬能試驗機，物相結構采用XPert衍射儀分析，抗壓強度采用CDT305壓機。

所述的硬質合金表面的Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜，其在900℃時具有良好的抗高溫氧化性；而(Ti,Al,Zr,Cr)N單層膜的抗高溫氧化溫度僅為600℃。

所述的硬質合金表面的Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜，在長時間的高溫氧化環境中仍然能夠保持良好的抗高溫循環氧化性，其抗高溫氧化性能遠高于單層膜。

本發明的有益效果是：

采用Ti63-Al32-Zr5(at%)合金靶和1個Cr單質靶，WC-8Co硬質合金為原料，經過配料、打磨、拋光、超聲波清洗、真空干燥、鍍膜工藝成功制備了具有優異力學性能的硬質合金表面的Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜。其中，Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜具有比(Ti,Al,Zr,Cr)N單層膜更高的抗氧化溫度，其抗高溫循環氧化性遠高于單層膜。所制得的硬質合金表面的Ti-Al-Zr-Cr-N系復合膜，其硬度、抗高溫氧化性、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復合膜提供一種新的生產工藝。

具體實施方式

實施案例1：