一种高耐磨的硬质合金及其涂层制造技术

本发明专利技术涉及硬质合金技术领域，具体涉及一种高耐磨的硬质合金及其涂层，其表面镀覆有涂层，该涂层包含双层结构，由结合层和表面层构成，所述结合层为AlCrVM

【技术实现步骤摘要】
一种高耐磨的硬质合金及其涂层
本专利技术涉及硬质合金
，具体涉及一种高耐磨的硬质合金及其涂层。
技术介绍
硬质合金是由硬质难熔金属碳化物相和粘结金属相组成的烧结材料，具有高硬度、高强度、高弹性模量高、耐磨耐腐蚀性好等特点，广泛应用于各种切削工具、矿用工具和耐磨耐蚀零部件等。一般在硬质合金表面镀覆涂层，硬质合金的涂层具有高耐磨性、优异抗氧化性，提高了硬质合金的综合性能，改善了加工质量并降低了加工成本。AlCrN涂层具有优异的抗高温氧化性和较好的韧性，是切削刀具常用的涂层材料。但随着切削工具、矿用工具等的发展，对现有的AlCrN涂层提出的更高的要求，如提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本等。比如专利CN107130221A公开了一种硬质合金多层梯度稀土复合涂层，包括：硬质合金为基体材料，含有TiCrN，TiAlN，TiBN和TiSiN涂层，以及稀土涂层，所述涂层呈多层梯度复合涂层，其中，稀土涂层涂于硬质合金表面以及TiCrN，TiAlNTiBN和TiSiN涂层之间。所述涂层从内到外次序为TiCrN、TiAlN，TiBN和TiSiN，所述TiCrN、TiAlN、TiBN和TiSiN涂层的厚度分别为3-5μm、6-12μm、7-15μm、10-30μm，所述TiCrN:TiA1N:TiBN:TiSiN涂层的质量比为0.5-1.0:1.0-1.5:1.5-3.0:2.0-5.0。然而该方案中涂层繁多，各涂层之间的结合多少存在一定问题，整体结构复杂，不适于推广使用。而且，现有的改性方法上仅关注在涂层上面，忽视了和硬质合金基体之间的配合。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供了一种高耐磨的硬质合金用涂层，该涂层包含双层结构，由结合层和表面层构成，所述结合层为AlCrVM1N涂层，所述表面层为AlCrYN涂层。所述的M1为镧系金属元素，包括La、Ce、Pr、Nd中的一种或多种。其中，AlCrVM1N涂层和AlCrYN涂层厚度分别为0.5-3μm，优选1-2μm；AlCrVM1N涂层中，Al:Cr:V:M1的原子比例为3-6:2-4:1-2:1；AlCrYN涂层中，Al:Cr:Y的原子比例为4-6:3-5:1。所述结合层镀覆在硬质合金表面。进一步的，本专利技术提供了一种硬质合金，该硬质合金为WC-Co-M2硬质合金。所述的M2为镧系金属元素，包括La、Ce、Pr、Nd中的一种或多种。所述硬质合金中，WC-Co-M2的质量比例为84-96:2-6:2-10。所述硬质合金的制备方法包括如下步骤：(1)硬质合金表面清洗，硬质合金使用丙酮浸泡后超声清洗，然后进行离子刻蚀；(2)维持离子镀设备内部温度在400-500℃，通入氮气，依次开启AlCrVM1N靶和AlCrYN靶，将涂层镀覆到硬质合金表面；其中，控制AlCrVM1N涂层和AlCrYN涂层厚度分别为0.5-3μm，优选1-2μm；AlCrVM1N涂层中，Al:Cr:V:M1的原子比例为3-6:2-4:1-2:1；AlCrYN涂层中，Al:Cr:Y的原子比例为4-6:3-5:1。与现有技术相比，本专利技术的高耐磨涂层具有以下有益效果：(1)本专利技术不仅关注涂层，而是在改善涂层的同时注意涂层和硬质合金基体的配合，只需对硬质合金进行小幅度的改善，就可以极大的提升材料整体的耐磨损性能，同时保持良好的硬度和抗氧化性能，提升了硬质合金的使用寿命，降低了成本。(2)镧系金属元素的原子结构特殊，具有很多光、电、磁、核等方面的特殊性能，化学活性强，可以进一步改善涂层的致密性能，进而提升硬质合金的综合性能。(3)镧系金属元素价格较贵，而本专利技术使用多层结构，既可以最大程度的利用镧系金属元素的特殊性能，对涂层和硬质合金基体进行改性，又可以节约成本，综合下来，本专利技术得到的硬质合金成本得到控制，性能优异，并且本专利技术的制备工艺简单，可以直接应用于工业生产。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种高耐磨的硬质合金用涂层，该涂层包含双层结构，由结合层和表面层构成，所述结合层为AlCrVM1N涂层，所述表面层为AlCrYN涂层。所述的M1为镧系金属元素，包括La、Ce、Pr、Nd中的一种或多种。其中，AlCrVM1N涂层和AlCrYN涂层厚度分别为0.5-3μm，优选1-2μm；AlCrVM1N涂层中，Al:Cr:V:M1的原子比例为3-6:2-4:1-2:1；AlCrYN涂层中，Al:Cr:Y的原子比例为4-6:3-5:1。进一步的，本专利技术提供了一种硬质合金，该硬质合金为WC-Co-M2硬质合金。所述结合层镀覆在硬质合金表面。所述的M2为镧系金属元素，包括La、Ce、Pr、Nd中的一种或多种。所述硬质合金中，WC-Co-M2的质量比例为84-96:2-6:2-10。所述硬质合金的制备方法包括如下步骤：(1)硬质合金表面清洗，硬质合金使用丙酮浸泡后超声清洗，然后进行离子刻蚀；(2)维持离子镀设备内部温度在400-500℃，通入氮气，依次开启AlCrVM1N靶和AlCrYN靶，将涂层镀覆到硬质合金表面；其中，控制AlCrVM1N涂层和AlCrYN涂层厚度分别为0.5-3μm，优选1-2μm；AlCrVM1N涂层中，Al:Cr:V:M1的原子比例为3-6:2-4:1-2:1；AlCrYN涂层中，Al:Cr:Y的原子比例为4-6:3-5:1。实施例1一种高耐磨的硬质合金用涂层，该涂层包含双层结构，由结合层和表面层构成，所述结合层为AlCrVLaN涂层，所述表面层为AlCrYN涂层。所述结合层镀覆在硬质合金表面。所述硬质合金制备方法包括如下步骤：(1)硬质合金表面清洗，硬质合金使用丙酮浸泡后超声清洗，然后进行离子刻蚀；所述硬质合金为WC-Co-La硬质合金；所述硬质合金中，WC-Co-La的质量比例为90:4:6。(2)维持离子镀设备内部温度在450℃，通入氮气，依次开启AlCrVLaN靶和AlCrYN靶，将涂层镀覆到硬质合金表面；其中，控制AlCrVLaN涂层和AlCrYN涂层厚度均为1.6μm；AlCrVLaN涂层中，Al:Cr:V:La的原子比例为4.5:3:1.5:1；AlCrYN涂层中，Al:Cr:Y的原子比例为5:4:1。实施例2一种高耐磨的硬质合金用涂层，该涂层包含双层结构，由结合层和表面层构成，所述结合层为AlCrVCeN涂层，所述表面层为AlCrYN涂层。所述结合层镀覆在硬质本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐磨的硬质合金用涂层，其技术特征在于，该涂层包含双层结构，由结合层和表面层构成，所述结合层为AlCrVM

【技术特征摘要】
1.一种高耐磨的硬质合金用涂层，其技术特征在于，该涂层包含双层结构，由结合层和表面层构成，所述结合层为AlCrVM1N涂层，所述表面层为AlCrYN涂层；
所述的M1为镧系金属元素，包括La、Ce、Pr、Nd中的一种或多种。


2.根据权利要求1所述的涂层，其技术特征在于，AlCrVM1N涂层和AlCrYN涂层厚度分别为0.5-3μm，优选1-2μm。


3.根据权利要求1所述的涂层，其技术特征在于，AlCrVM1N涂层中，Al:Cr:V:M1的原子比例为3-6:2-4:1-2:1；
AlCrYN涂层中，Al:Cr:Y的原子比例为4-6:3-5:1。


4.一种硬质合金，其技术特征在于，所述硬质合金表面镀覆有权利要求1所述的涂层。


5.根据权利要求4所述的硬质合金，其技术特征在于，所述结合层镀覆在硬质合金表面。


6.根据权利要求4所述的硬质合金，其技术特征在于，所述硬质合金为WC-Co-M2硬质合金；
所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡球，黄水林，刘强，李广，陈莲英，谭益亮，
申请(专利权)人：株洲思瑞普硬质合金有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43