[发明专利]一种涂层硬质合金基体及其制备方法

摘要

本发明基于膜基界面处物相晶格失配度调控及其调控有效性保障的合金材质及其制备工艺的设计原理，提供了一种与金属氮化物能形成高膜基结合力的涂层硬质合金基体。本发明硬质合金基体材质为WC–Co基合金；通过在合金中同时添加Mo₂C和Ru，分别对WC基硬质相和Co基粘结相晶格常数进行调控，促进金属氮化物薄膜形核，稳定界面物相晶体结构，实现对膜基界面处物相晶格失配度的有效调控；WC–Co基合金中Mo₂C与Co质量比、Ru与Co质量比均为(10～15):100，WC基硬质相晶粒度＜1.5μm，Co基粘结相为密排六方结构。采用湿磨、干燥制粒、压制成形、含CO加压烧结工艺制备。

主权项

1.一种涂层硬质合金基体，其特征在于：所述硬质合金基体是基于涂层与基体间膜基界面处物相晶格失配度调控及其调控有效性保障的合金材质设计原理设计而成；所述硬质合金基体与其表面涂层结合后，具有高膜基结合力的特征，膜基界面处稳定存在晶格失配度|δ|=(a_s–a_c)/a_c＜5~25%的共格和/或半共格界面，其中|δ|为晶格失配度，a_s为基体物相中晶面A的晶面间距，a_c为涂层物相中晶面B的晶面间距；所述晶面A与晶面B呈外延生长关系；所述硬质合金基体材质为WC–Co基硬质合金；所述WC–Co基硬质合金中同时含有Mo₂C和Ru合金添加剂；所述WC–Co基硬质合金中WC基硬质相的晶粒度＜1.5 μm，Co基粘结相的晶体结构为密排六方结构；与所述基体相匹配的涂层为含金属氮化物的涂层；所述WC–Co基硬质合金中Mo₂C与Co质量比为(10~15):100，Ru与Co质量比为(10~15):100；所述涂层硬质合金基体通过下述步骤制备：按设计组分配取各原料，将配取的原料在球磨机中湿磨混合均匀后依次进行混合料干燥制粒，压制成形，烧结，得到所述涂层硬质合金基体；所述烧结的最后保温烧结阶段由真空保温烧结和含CO加压保温烧结两步组成；烧结工序中，最后保温烧结阶段的温度＞1360℃； 所述含CO加压保温烧结是指，真空保温烧结完成后，在压力烧结炉内同时通入CO和Ar进行加压烧结；所通入CO气体总量通过CO的体积分数进行控制，CO气体的充入体积与压力烧结炉膛总体积比为(1~3):100；所通入Ar气的总量通过压力烧结炉内总压力进行控制，通过后续Ar气的继续补充，使压力烧结炉内总压力＞5 MPa。