[发明专利]一种基于溶胶-凝胶法的Al2O3涂层硬质合金的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于溶胶-凝胶法的Al2O3涂层硬质合金的制备方法，其特征是先用传统的粉末冶金方法制备硬质合金生坯，并将生坯在真空炉中450～650℃下保温0.5～3h以脱除成型剂；然后以AlCl3为Al源，以H2O和CH3CH2OH混合液为溶剂制备Al(OH)3溶胶，并采用浸渍提拉法将生坯在表面涂覆Al(OH)3溶胶涂层；最后将涂层后的生坯在1350～1500℃下保温1～3h进行真空烧结，在烧结过程中实现硬质合金生坯基体的致密化、Al2O3涂层的形成、涂层与基体之间协同收缩及表面冶金结合三方面的效果，最终制备出Al2O3涂层硬质合金。本发明的Al2O3涂层硬质合金制备方法将涂层与基体制备在一次烧结中完成，涂层与硬质合金基体形成冶金结合；工序简化，成本降低且基体无需反复加热；以价格相对低廉的AlCl3为Al源，避免对昂贵的金属醇盐的使用。

主权项

一种基于溶胶‑凝胶法的Al2O3涂层硬质合金的制备方法，其特征在于依次包含以下步骤：(1) 硬质合金生坯制备：准确称量粒度为0.4～3.0μm的各种原料粉末，配料后硬质合金的化学成分按重量百分比为，WC：50～97%，TiC：0～20%，TaC：0～15%, NbC：0～20%,Co：3～15%, 混合粉末经过球磨、过滤、干燥、掺成型剂与制粒、模压成型得到硬质合金生坯；(2) 生坯脱成型剂：硬质合金生坯在真空烧结炉中升温到450～650℃，并保温0.5～3.5h,以脱除成型剂；(3) Al(OH)3溶胶制备：以AlCl3为Al源，以H2O和CH3CH2OH混合液为溶剂配制溶液，H2O：CH3CH2OH体积比为0.05～0.2，AlCl3的浓度为0.01～0.5mol/L，并用CH3COOH调节pH值到3～6,溶液在磁力搅拌器中60～90℃下搅拌8～24h,得到Al(OH)3溶胶；(4) 生坯的浸渍提拉涂层：将脱除成型剂的硬质合金生坯在Al(OH)3溶胶中浸渍提拉涂层，将涂层后的硬质合金试样于80～100℃下干燥5～10 min，涂层与干燥过程重复5～10次；(5) 涂层生坯真空烧结：涂层生坯在真空炉中烧结，在1350～1500℃烧结温度下保温1～3h，制备出表面具有Al2O3薄膜的涂层硬质合金。