[发明专利]一种用于硬质合金的涂层材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种用于硬质合金的涂层材料，由以下重量份数的组分制备而成：碳化钛20～25份，氮化钛15～20份，氧化铝‑氧化钆复合物35～42份，硅酸锆10～20份。本发明还提供了该用于硬质合金的涂层材料的制备方法。本发明所提供的涂层材料与硬质合金之间的结合强度较高，能显著改善硬质合金的抗氧化、耐腐蚀、耐磨、抗热震性能。

技术领域

本发明涉及一种用于硬质合金的涂层材料及其制备方法。

背景技术

硬质合金的硬度远高于高速钢，具有化学稳定性好、耐热性高等优点，已经广泛应用于各种切削刀具、矿用工具等多个领域。硬质合金在使用过程中常常会出现高温氧化、磨损、腐蚀等问题，会影响到金属部件的性能和使用寿命，为此，在硬质合金的表面涂覆一层防护涂层是很有必要的。目前，用于硬质合金的涂层一般为一层或多层高硬度、高耐磨的技术或非金属化合物薄膜涂层，可结合涂层的高硬度、高耐磨性和硬质合金基体的高强度、高韧性。

中国专利申请CN201510607080.1公开了“一种在硬质合金刀片表面制备晶态Al₂O₃涂层的方法”，其制备步骤包括：1)将硬质合金刀片进行超声清洗，去除表面的油污；2)将硬质合金刀片装入真空室的靶台上，然后抽真空；3)将靶台及硬质合金刀片加热；4)将Ar与O₂的混合气体通入真空室中，并将真空室内的压力控制在1×10^-1-10×10^-1Pa；5)开动Al孪生靶高功率脉冲磁控溅射系统；6)开动脉冲偏压系统；7)沉积0.5-5小时，得Al₂O₃涂层。该发明虽然能提高硬质合金刀片的硬度，但是形成的涂层与硬质合金刀片之间的结合强度不高，导致其抗氧化、耐腐蚀、耐磨、抗热震性能不佳。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于硬质合金的涂层材料，其与硬质合金之间的结合强度较高，能显著改善硬质合金的抗氧化、耐腐蚀、耐磨、抗热震性能。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种用于硬质合金的涂层材料，由以下重量份数的组分制备而成：碳化钛20～25份，氮化钛15～20份，氧化铝-氧化钆复合物35～42份，硅酸锆10～20份。

进一步地，本发明所述氧化铝-氧化钆复合物由以下步骤制成：

将醋酸铝溶解于乙醇中搅拌均匀得到醋酸铝溶液，将氧化钆加入醋酸铝溶液中，加热至80℃后磁力搅拌12小时得到混合液，将混合液过滤得到滤饼，将滤饼分别用去离子水和乙醇洗涤3次，80℃下干燥2小时得到前驱体，将前驱体在氩气保护氛围下1200℃煅烧3小时即得。

进一步地，本发明所述氧化铝-氧化钆复合物的制备步骤中，醋酸铝溶液的质量浓度为10％，氧化铝-氧化钆复合物中氧化铝与氧化钆的质量比为6:1。

本发明要解决的另一技术问题提供上述用于硬质合金的涂层材料的制备方法。

为解决上述技术问题，技术方案是：

一种用于硬质合金的涂层材料的制备方法，包括以下步骤：

S1.按重量份数称取各组分后加入混合机中混合12-15小时得到混合料，将混合料加热至1600-1650℃后保温3-4小时，球磨12-15小时后过筛得到涂层粉末；

S2.将步骤S1得到的涂层粉末加入乙醇中，球磨至混合均匀得到涂层浆料备用；

S3.将硬质合金置于真空炉中烧结以脱除成型剂，然后对硬质合金表面进行抛光处理；

S4.将经过步骤S3处理后的硬质合金浸渍于步骤S2得到的涂层浆料中5-8分钟，然后80℃下干燥2小时，转入真空炉中，通氮气保护下加热烧结即得。

进一步地，所述步骤S1中，加热混合料时使用的是硅钼棒电炉。