[發(fā)明專利]一種AlTiN-Cu涂層

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711238956.5
• 申請日: 2017-11-30
• 公開（公告）號: CN109852938A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高明超
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽東青科技有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設(shè)計了一種AlTiN?Cu涂層。采用WC?6Co硬質(zhì)合金刀片為原料，所制得的AlTiN?Cu涂層，其硬度、致密化程度、抗彎強度都得到大幅提升。其中，陰極弧離子鍍法在硬質(zhì)合金基體上沉積出組織致密，結(jié)合狀態(tài)良好的涂層，涂層組織呈典型柱狀晶結(jié)構(gòu)，Cu在涂層中，主要以金屬形式存在，能細(xì)化晶粒，提高涂層內(nèi)應(yīng)力。AlTiN?Cu涂層刀具干式切削不銹鋼的壽命較普通AlTiN涂層刀壽命提升60%本發(fā)明能夠為制備高性能的AlTiN?Cu涂層提供一種新的生產(chǎn)工藝。

所屬技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種粉末冶金材料，尤其涉及一種AlTiN-Cu涂層。

背景技術(shù)

涂層是涂料一次施涂所得到的固態(tài)連續(xù)膜，是為了防護，絕緣，裝飾等目的，涂布于金屬，織物，塑料等基體上的塑料薄層。涂料可以為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，通常根據(jù)需要噴涂的基質(zhì)決定涂料的種類和狀態(tài)。在切削加工中，刀具性能對切削加工的效率、精度、表面質(zhì)量有著決定性的影響。硬質(zhì)合金刀具性能的兩個關(guān)鍵指標(biāo)-硬度和強度之間總存著矛盾，硬度高的材料強度低，而提高強度往往是以硬度的降低為代價。為了解決硬質(zhì)合金材料中存在的這種矛盾，更好地提高刀具的切削性能，比較有效的一種方法是采用各種涂層技術(shù)在硬質(zhì)合金基體上涂覆上一層或多層高硬度、高耐磨損性能的材料。硬質(zhì)合金刀具表面上的涂層作為一個化學(xué)屏障和熱屏障，減少了硬質(zhì)合金刀具的月牙洼磨損，可以顯著地提高加工效率、提高加工精度、延長刀具使用壽命、降低加工成本。

高性能的氮化鈦與氮鋁化鈦是常用的硬質(zhì)合金涂層材料。不同的硬質(zhì)合金涂層，直接關(guān)系著刀具的使用壽命。AlTiN涂層中，.AlTiN晶體薄膜中，Al原子置換TiN中的一部分Ti原子后使晶格發(fā)生畸變。晶格畸變度大的涂層，一方面晶界增多，另一方面位錯多且不易滑動，從而導(dǎo)致涂層硬度的提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了改善粉末合金的硬度、耐磨性，設(shè)計了一種AlTiN-Cu涂層。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

AlTiN-Cu涂層的制備原料包括：WC-6Co硬質(zhì)合金刀片。

AlTiN-Cu涂層的制備步驟為：將原料按實驗設(shè)計方案稱重、配料，配好后加至陰極弧離子鍍設(shè)備中進(jìn)行涂層，涂層工藝參數(shù)為：溫度450℃，時間90min，壓力200MPa。將鍍好涂層的硬質(zhì)合金刀片進(jìn)行干燥、潤濕等處理，然后進(jìn)行下一步的切削工藝。切削分別采用干切削與濕切削進(jìn)行是實驗，切削速度為200。

AlTiN-Cu涂層的檢測步驟為：表面形貌采用SEM觀察，元素分布采用EDX分析，物相結(jié)構(gòu)采用X射線衍射儀測量，元素化合狀態(tài)分析采用X射線光電子能譜儀硬度，采用納米硬度測試儀測試，晶粒尺寸采用劃線法測定，硬度和斷裂韌性用壓痕法測定和計算。

所述的AlTiN-Cu涂層，采用陰極弧離子鍍法在硬質(zhì)合金基體上沉積出組織致密，結(jié)合狀態(tài)良好的涂層，涂層表面存在液滴缺陷，Cu的加入會導(dǎo)致涂層表面液滴增多。AlTiN涂層組織呈典型柱狀晶結(jié)構(gòu)，Cu引入AlTiN涂層后能細(xì)化晶粒，提高涂層內(nèi)應(yīng)力，降低涂層硬度，晶面取向強度減弱。

所述的AlTiN-Cu涂層，涂層中Al、Cu、Ti等元素均勻分布在涂層表面，Cu在涂層中，主要以金屬形式存在。金屬Cu有優(yōu)良的潤滑性能，AlTiN-Cu涂層刀具干式切削不銹鋼的壽命較普通AlTiN涂層刀壽命提升60%，在濕式切削不銹鋼時金屬銅產(chǎn)生的自潤滑效應(yīng)不明顯，且AlTiN-Cu涂層較AlTiN涂層硬度低，致使?jié)袷角邢鞑讳P鋼AlTiN-Cu涂層壽命較AlTiN涂層低。

本發(fā)明的有益效果是：