[发明专利]一种便于硬质合金工件重涂的硬质涂层制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种便于硬质合金工件重涂的硬质涂层制备方法，可克服目前常用硬质涂层退镀液在退镀过程中对硬质合金基材造成的不良影响。

背景技术

硬质合金常用材料为WC-Co，是目前用途最广的切削刀具材料。随着对刀具性能要求的不断提高，硬质涂层技术被广泛的应用到切削刀具领域。通过在硬质合金刀具表面用物理气相沉积的方法涂覆TiN、TiAlN、AlTiN、TiCN等硬质涂层可以大幅度提高切削刀具的使用寿命和切削效率。为了能够更有效的降低刀具的使用成本，在涂层刀具失效以前可进行重涂处理。传统的重涂处理包括以下步骤：1.重磨，即重新磨制已使用刀具的刃口；2.退镀：将旧有的涂层去除；3.重涂：重新涂覆硬质涂层。经过重涂后的刀具则具备再次使用的条件，因此重涂技术成为一项有重大发展前景的领域。目前国际上已经开展了此类工作，国内也在进行积极的尝试工作。

硬质涂层的退镀目前多数采用溶液化学方法，即采用强氧化介质对涂层进行溶解，实现去除涂层的目的。该方法能够有效的去除TiN、TiAlN、AlTiN、TiCN等常用涂层。典型配方为H₂O₂和NH₄OH，比例3∶1。由于该类化学试剂在与硬质合金基材接触时会导致硬质合金表层的Co大量溶解，导致硬质合金表层出现贫Co层，从而使得刀具的表层粗糙度大幅上升、表面强度大幅度下降，严重影响其重涂后的使用效果，因此该类配方不适用于硬质合金基材的退镀。国际市场上也有新开发的对硬质合金基材没有显著影响的退镀剂，如瑞士的Deconex系列产品，但其价格非常昂贵，不适于批量推广。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种便于硬质合金工件重涂的硬质涂层制备方法，其特征在于：

(1)将硬质合金工件用传统方法进行前处理(如工件为已涂层工件则还需在前处理之前进行重磨和退镀)；

(2)将硬质合金工件装入真空室，将真空室抽至背底真空；

(3)将工件加热至所需温度；

(4)通过载能离子轰击工件以露出新鲜表面；

(5)在工件表面沉积至少一层硬质涂层退镀液不能溶解的保护膜，所述保护膜可为单层膜、多层膜、梯度膜等，其厚度为0.05-2微米，其中优选0.1-1微米；

(6)以常规制备硬质涂层的方法在工件表面沉积硬质涂层。

本发明提供的硬质涂层制备方法的特点在于在硬质合金工件的表面沉积了一层厚度相对较薄的退镀液不能溶解的保护膜，因此在使用溶液化学法退镀的时候能够很好的保护工件的基材。而保护膜则通过真空下的离子刻蚀去除。不直接采用离子刻蚀去除全部涂层的原因是传统的硬质涂层厚度通常在2～10微米之间，通常离子刻蚀的速率大约在每小时1微米左右，因此，全部采用离子刻蚀去除硬质涂层的成本太高。而溶液化学法术可以在大气下除去绝大部分涂层，仅仅留下厚度较薄的保护层。而此厚度相对较薄的保护膜通过离子刻蚀通常只需要较短的时间即可完全去除，且对基材不造成任何影响。这样，经使用的涂层刀具上的所有涂层均可去除并露出工件基材的新鲜表面，利于后续使用常规方法沉积硬质涂层。该发明较好的结合传统的溶液法退镀技术和真空下的离子刻蚀技术，操作简便且成本低廉，能较好的解决硬质合金工件在重涂时退镀液对基材的不良影响。

具体实施方式

下面对本发明作进一步描述：

实施例1：

(1)将未经使用的硬质合金工件用清洗液进行清洗；

(2)将工件烘干后装入真空室，将真空室抽气至背底真空；

(3)将工件加热至450℃并保温；

(4)打开离子源，将Ar气通入真空室，通过载能Ar离子轰击工件20分钟以去除工件表面的氧化膜；

(5)在工件的表面沉积一层厚度为0.5微米的Cr/CrN保护层；

(6)在Cr/CrN保护层上按照传统的方法沉积2.5微米的TiN涂层。

本实施例适用于未经使用的硬质合金工件上制备TiN涂层。

实施例2：

(1)按照实施例1中步骤(1)-(5)对未经使用的硬质合金工件进行处理；

(2)在Cr/CrN保护层上按照传统的方法沉积3微米的AlTiN涂层。

本实施例适用于未经使用的硬质合金工件上制备AlTiN涂层。

实施例3：

(1)按照实施例1中步骤(1)-(5)对未经使用的硬质合金工件进行处理；

(2)在Cr/CrN保护层上按照传统的方法沉积2.5微米的TiCN涂层。