一种用于硬质合金的涂层材料及其制备方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术还提供了该用于硬质合金的涂层材料的制备方法。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种用于硬质合金的涂层材料及其制备方法
本专利技术涉及一种用于硬质合金的涂层材料及其制备方法。
技术介绍
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。该专利技术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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术的技术方案是：>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，本专利技术所述氧化铝-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，本专利技术所述氧化铝-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。本专利技术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。进一步地，所述步骤S1中，球磨时的球磨转速为200-400rpm，过筛的目数为200目。进一步地，所述步骤S2中，涂层粉末与乙醇的质量比为1:6，球磨时的球磨转速为200-400rpm。进一步地，所述步骤S3中，烧结时的温度为400-500℃。进一步地，所述步骤S4中，加热烧结时真空炉的真空度为2-5Pa，加热烧结时的升温速率为10℃/分，加热烧结的过程为：从室温升温至500-600℃，保温2-3小时，继续升温至1000-1100℃，保温2-3小时，继续升温至1200-1300℃，保温2-3小时。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：1)本专利技术使用的涂层材料由碳化钛、氮化钛、氧化铝-氧化钆复合物、硅酸锆制成，具有较强的抗氧化、耐腐蚀、耐磨、耐热等性能，能在硬质合金表面形成均匀连续、结合强度较高的涂层，从而显著改善硬质合金的抗氧化、耐腐蚀、耐磨、抗热震性能。2)氧化钆是一种稀土氧化物，本身耐热性较好，用于涂层材料时能有效提高涂层的结合强度，不过单独使用时其在涂层材料中分散性不佳，影响了其性能发挥，因而本专利技术使用氧化铝与其复合制得了氧化铝-氧化钆复合物，氧化铝能改善氧化钆的分散性，进而提高涂层与硬质合金的结合强度以及抗热震性能；此外，氧化铝本身也具有较强的耐腐蚀、耐磨和耐热性能，因而能进一步提高硬质合金的耐腐蚀、耐磨和抗热震性能。3)硅酸锆的抗氧化性、耐磨性和耐腐蚀性均较强，因此能改善硬质合金的抗氧化、耐腐蚀和耐磨性能。具体实施方式下面将结合具体实施例来详细说明本专利技术，在此本专利技术的示意性实施例及其说明用来解释本专利技术，但并不作为对本专利技术的限定。实施例1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24份，氮化钛16份，氧化铝-氧化钆复合物38.5份，硅酸锆15份。其中，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质量浓度为10％的醋酸铝溶液，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，氧化铝-氧化钆复合物中氧化铝与氧化钆的质量比为6:1。该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小时得到混合料，将混合料用硅钼棒电炉加热至1600℃后保温4小时，200rpm球磨转速条件下球磨15小时后过200目筛得到涂层粉末；S2.将步骤S1得到的涂层粉末加入乙醇中，涂层粉末与乙醇的质量比为1:6，200rpm球磨转速条件下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450℃下烧结以脱除成型剂，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6分钟，然后80℃下干燥2小时，转入真空度为4Pa的真空炉中，通氮气保护下加热烧结即得，加热烧结时的升温速率为10℃/分，加热烧结的过程为：从室温升温至550℃，保温2.5小时，继续升温至1050℃，保温2.5小时，继续升温至1250℃，保温2.5小时。实施例2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份，氮化钛20份，氧化铝-氧化钆复合物40份，硅酸锆12份。其中，氧化铝-氧化钆复合物的制备步骤与实施例1相同。该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15小时得到混合料，将混合料用硅钼棒电炉加热至1650℃后保温3小时，400rpm球磨转速条件下球磨12小时后过200目筛得到涂层粉末；S2.将步骤S1得到的涂层粉末加入乙醇中，涂层粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于硬质合金的涂层材料，其特征在于：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。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于硬质合金的涂层材料，其特征在于：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。


2.根据权利要求1所述的一种用于硬质合金的涂层材料，其特征在于：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。


3.根据权利要求2所述的一种用于硬质合金的涂层材料，其特征在于：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。


4.根据权利要求1～3任意一项所述的一种用于硬质合金的涂层材料的制备方法，其特征在于：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...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶惠明，叶少良，诸优明，叶戈，
申请(专利权)人：广东正信硬质材料技术研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44