[发明专利]一种用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法

权利要求书

1.一种用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备硬质合金基体

将WC粉、Co粉和MC_xN_y粉以重量比为81-87:6-10:7-9混合，置于无水乙醇中进行球磨，球磨48-72h，然后过滤，干燥，制粒；其中M为ⅣB、ⅤB、ⅥB族元素中的4种以上元素；M、C和N的质量比为83-89:8-12:3-5；x＝0.7-0.75，y＝1-x；无水乙醇与混合粉末的体积质量比为320-360mL/kg；

(2)制备涂层基体

将步骤(1)制得的硬质合金基体压制成型后置于烧结炉中，炉内温度以2-5℃/min的速度从室温升至370℃，保温120-180min，炉内压力≤1000Pa，保温结束后，继续以2-5℃/min的速度将温度升至450℃，保温180-240min，炉内压力≤2000Pa，保温结束后，以3-6℃/min的速度将温度升至1350℃，保温60-90min，炉内压力为30-100Pa，保温结束后，再以3-6℃/min的速度将温度升至1460℃，保温60-120min，同时充入惰性气体，使炉内压力保持5-6MPa，保温结束后将其冷却至室温，得涂层基体；

(3)涂层刀具的制备

在步骤(2)所得的涂层基体上进行涂层，涂层结构由里向外分别为TiN、TiCN、TiCO、α-Al₂O₃、TiCN和TiN层；

采用CVD工艺在涂层基体上沉积α-Al₂O₃层内外的TiN层和TiCO层，利用MTCVD或CVD工艺沉积TiCN层；

α-Al₂O₃涂层的沉积工艺：以H₂作为载体，流量为50-60LPM，炉内温度为1000-1050℃，压力为50-200mbar，依次通入CO₂、H₂S、HCl气体，其流量分别为2-5LPM，100-200mLPM，1-3LPM，AlCl₃发生器内H₂流量为5-20LPM，HCl气体流量为2-4LPM；

(4)对涂层后的刀具表面进行湿喷砂处理，使其表面粗糙度Ra≤0.20μm。

2.根据权利要求1所述的用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤(1)中WC粉的粒径为6-7μm，化合总碳含量≥6.1％。

3.根据权利要求1所述的用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤(1)中Co粉的粒径为1-2μm。

4.根据权利要求1所述的用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤(1)中MC_xN_y粉的粒径为1-2.5μm。

5.根据权利要求1所述的用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤(1)中M为元素W、Ti、Ta和Nb，W、Ti、Ta和Nb的质量比为2.8-3.2:32-34:32-34:19-21。

6.根据权利要求1所述的用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所用气体中水分含量低于5ppm。

7.根据权利要求1所述的用于火车轮毂加工的涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所得α-Al₂O₃涂层的结构为：厚度0.5-20μm，呈等轴细晶，粒径尺寸为0.5-4μm，并具有至少(104)、(110)、(113)、(024)、(116)、(214)、(300)7个晶面取向。