[发明专利]一种具备氮钇锆硬质涂层钨镍合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种具备氮钇锆硬质涂层钨镍合金的制备方法，该方法制备的钨镍合金，解决了传统细晶硬质合金制备过程中常出现“镍池”和孔洞的问题，以提高合金的综合性能，采用直流和射频反应共溅射法，在一定沉积压强、温度、氮气分压等条件下通过控制Y靶功率在硬质合金基体表面制备高硬度氮钇锆涂层。

技术领域

本发明涉及合金材料制造领域，具体涉及一种具备氮钇锆硬质涂层钨镍合金的制备方法。

背景技术

硬质合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性、耐热性以及良好的抗腐蚀性等特点，因此广泛应用于高压、高转速、高温、腐蚀性介质等工作环境

WC-Ni硬质合金具有高强度、高硬度、优良的耐磨性、耐热性以及良好的抗腐蚀性等特点，因此广泛应用于高压、高转速、高温、腐蚀性介质等工作环境。由于Ni属于面心立方(F.c.c)晶系，塑性很好，在湿磨过程中容易发生塑性变形，形成片状的Ni粉团。工业生产以Ni作为粘结剂的硬质合金的球磨时间要长，即便是这样，也不能保证Ni粉的均匀细化，这是基于Ni粉存在着与Co粉截然不同的细化机理。

现有技术中主要通过添加合金元素，细化WC晶粒，通过严格的工艺控制，减少孔隙和缺陷等方法来改善WC-Ni硬质合金的性能。采用传统方法制备的WC-Ni混合料在真空烧结条件下常出现“镍池”和孔洞。“镍池”和孔洞会严重影响合金的综合性能，比如强度、耐磨性、耐腐蚀性等。

通过选择合适的涂层材料以及涂层制备方法，可以提高硬质合金的硬度、耐磨以及高温氧化性能，从而提高硬质合金的使用寿命。在这些涂层硬质合金中，过渡族元素的氮化物涂层由于其具有高的硬度、优异的耐磨耐蚀性能以及化学稳定性，因此在过去的二十几年，得到了广泛的使用。

发明内容

本发明提供一种具备氮钇锆硬质涂层钨镍合金的制备方法，该方法制备的钨镍合金，解决了传统细晶硬质合金制备过程中常出现“镍池”和孔洞的问题，以提高合金的综合性能，采用直流和射频反应共溅射法，在一定沉积压强、温度、氮气分压等条件下通过控制Y靶功率在基体表面制备高硬度氮钇锆涂层。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具备氮钇锆硬质涂层钨镍合金的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)制备基体

按以下重量组份配制混合粉

碳化钨，90.1％-92.8％，费氏粒度0.8-1μm；

镍粉，5％-6％，费氏粒度0.5-1.0μm；

碳化铬，余量；

将上述配比的混合粉进行湿磨；其中球磨时间分段控制；先将碳化物粉及添加剂碳化铬加入球磨筒湿磨12-16小时，再加入镍粉湿磨14-18小时；

将球磨完毕的混合料料浆干燥；

将干燥混合料压制成所需形状的压制品；

将压制品放在烧结炉内高温烧结，烧结温度为1450-1470℃，保温时间70-90min，烧结压力为4.5-5.0Mpa，获得钨镍合金基体；

(2)基体预处理

所述基体预处理，可依次进行研磨抛光、超声清洗和离子源清洗；

(3)预溅射

所述预溅射的条件是，基体温度为300℃，通入氩气，调节溅射腔体内工作压强至1Pa，Zr靶材的直流电源功率为200W，Y靶材的射频电源功率为100W，预溅射时间为10min，以去除靶材表面的氮化物、氧化物等，提高靶材的溅射速率；所述氩气和氮气纯度可为

99.99％，Zr靶材的纯度可为99.995％，Y靶的纯度可为99.9％；

(4)溅射沉积