【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及硬质合金材料，特别涉及一种低钴超细硬质合金、硬质合金涂层刀片及其制备方法。
技术介绍
1、自硬质合金刀片问世以来，被广泛应用于现代加工切削领域。随着高速和超高速切削加工、精密模具和工具制造、纳米加工和微细加工技术及各种新型难加工材料的出现、发展和应用，对刀片材料的切削性能有着更新、更高的要求，高耐磨性、高韧性的硬质合金刀片急需开发，且研究领域十分丰富。
2、涂层硬质合金刀片有很高的硬度、耐磨性和耐热性，并降低了刀片与工件间的摩擦系数。涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀片与工件间的扩散和化学反应，从而减少了刀片磨损，比未涂层刀片可显著地提高使用寿命。pvd技术制备的涂层具有高硬度、低摩擦系数、良好的耐磨性和化学稳定性等优点，引起了世界各国制造业的高度重视。多弧离子镀技术作为pvd技术的一种极具广阔应用前景的新技术，具有沉积速率高、附着力好、镀层致密、操作简单等优点，不仅提高工模具表面硬度、增强其耐磨性，而且还减小了工模具表面摩擦系数、增加润滑能力，提高了产品质量及生产效率，经济效益十分可观。
3、近年来，随着工业技术水平的不断提高，对零件的硬质涂层的硬度、耐磨性、抗氧化性及与基体的结合强度等综合性能提出越来越高的要求，由于单一膜层材料难以满足提高零件综合性能的要求，因此，多膜层结构成为多元复合膜层发展的趋势。tin涂层具有韧性好、内应力低、耐磨性好、结合力强、更高的化学稳定性和高温抗氧化性等，是一种极具发展潜力的硬质氮化物薄膜，已被广泛应用于工业生产的各个方面。tin涂层添加其它合金元素如
4、中国专利cn 110373638 a的专利公开了一种涂层硬质合金切削刀片及其制作方法，所述涂层包括单层或多层的me1-xalxn涂层(x＝0.2～0.7)，其中，me为化学元素ti、zr、hf、v、nb、ta、cr、w、mn和si的其中一种或是几种采用阴极电弧离子镀法沉积超厚pvd涂层，涂层厚度为5～10um，涂层硬度≥25gpa，涂层结合力良好。
5、中国专利cn 102321873 a的专利公开了一种tialn涂层硬质合金刀片的制备方法，在超细wc-xco(x＝6～10％)硬质合金基体上，采用非平衡磁控溅射技术法涂覆高硬度的tialn单层涂层。该方法制备出的tialn涂层具有硬度高、氧化温度高、热硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低等优良特性。
6、中国专利cn 103212729 b的专利公开了一种具有craltin超晶格涂层的数控刀片及其制备方法，该方法以wc-8co超细晶硬质合金刀片为基体，涂覆craltin超晶格涂层，所述craltin超晶格涂层由内到外包括有粘附层、支持层及耐磨层；该专利技术具有硬度较高并且耐磨性能好、摩擦系数较低的优点，可以显著提高刀片的寿命，改善加工部件的表面质量。
7、上述现有技术中所述涂层如果过薄，导致耐磨性不够难以适应高的切削温度，会影响到涂层的保护性能和保护效果，但过厚的涂层不仅会产生过高的应力，导致涂层易剥落，而且成本也随之增加，使得刀片的综合性能应用较差。磁控溅射靶离功率密度受热负荷限制，正离子在电流较大时容易溅射靶烧损，因此有限的能量导致金属离化率不高，同时离子束中含有大颗粒的离子，沉积时在薄膜内产生不均匀的液滴状颗粒。阴极电弧离子镀技术持续涂覆涂层至3～5μm厚度后，继续沉积涂层会由于产生的压应力过大导致爆膜，即刀片表面涂层破裂及不完整的现象。此外，基体采用较高钴也会导致基体成本增加。
8、在开发可以制备高性能、高可靠性膜层设备的同时，要优化膜层制备工艺，改进膜层与基体、膜层与膜层之间的结合力，提高膜层的硬度、耐磨性，减小摩擦系数、提高耐高温性和基体的抗塑性变形能力。由于多层膜中过渡层和硬质膜层之间高的结合力、合理的硬度梯度分布、良好的组织匹配，使得一系列其它性能如抗疲劳、耐磨性、塑变抗力、抗腐蚀、抗高温能力得到显著改善，为多层膜层扩大在工业上的应用提供了可行性。工业上应用多元化多层硬质涂层是今后发展总趋势之一。然而，上述现有技术中的涂层或多层膜仍然存在硬度低、膜基结合力弱、涂层韧性不佳等问题，在上述方面仍需进一步提升。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本专利技术提供了一种低钴超细硬质合金、硬质合金涂层刀片及其制备方法。
2、本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：
3、本专利技术第一方面在于提供一种低钴超细硬质合金，以重量百分比计，包括以下组分：wc：94.7-96.8％、co：3.0-4.5％、cr3c2：0.2-0.8％。
4、本专利技术第二方面在于提供一种硬质合金涂层刀片，所述硬质合金涂层刀片包括基体及涂覆于所述基体表面的涂层，所述基体采用上述低钴超细硬质合金制备得到。
5、进一步，所述基体的抗弯强度为2935～3208mpa，维氏硬度为1937～2020hv30，hc为29～33ka/m。
6、本专利技术另一方面在于提供上述硬质合金涂层刀片的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)配料湿磨和喷雾干燥：按照重量百分比称取原料，将原料加入滚筒式球磨机中，加入石蜡，以酒精作湿磨介质，液固比为1：4，控制球磨时间20h，经喷雾干燥制得混合料粉末；
8、(2)压制成型和烧结：将混合料粉末压制成型形成刀片基体，将刀片基体放置于真空烧结一体炉中进行烧结，依次经脱蜡烧结处理、真空和分压烧结处理、高温烧结处理后，随炉冷却至室温，将刀片基体取出；
9、(3)对烧结后的刀片基体进行涂层前处理、等离子体清洗处理；
10、(4)沉积涂层：在刀片基体上依次沉积tin基底层、altin纳米多层涂层、altin耐磨层、tialn功能层得到硬质合金涂层刀片，控制涂层总厚度为3μm。
11、其中，采用as-700型多弧离子镀膜系统对刀片基体进行涂层沉积。
12、在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以作出如下技术改进：
13、进一步，步骤(1)中，球料比为3:1。
14、进一步，步骤(2)中，脱蜡烧结处理的温度范围为室温至500℃，脱蜡烧结处理的时间为60min，升温速率为2℃/min，真空度为4000-5000pa；真空和分压烧结处理的温度范围为500-1340℃，其中，真空烧结处理的真空度为2-40pa，升温速率为3～4℃/min，烧结时间为290min，分压烧结处理的真空度为4000-5000pa，升温速率为2～3℃/min，烧结时间为110min；高温烧结处理的烧结温度为1400℃，加压压力为8mpa，保温时间为30-60min。
15、进一步，步骤(4)中，沉积tin基底层的步骤为：将基体至于多弧离子镀膜系统的试样架上，调整试样架转速为3rpm，调整偏压为-150本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种低钴超细硬质合金，其特征在于，以重量百分比计，包括以下组分：WC：94.7-96.8％、Co：3.0-4.5％、Cr3C2：0.2-0.8％。
2.一种硬质合金涂层刀片，其特征在于，所述硬质合金涂层刀片包括基体及涂覆于所述基体表面的涂层，所述基体采用权利要求1所述的低钴超细硬质合金制备得到。
3.根据权利要求2所述的硬质合金涂层刀片，其特征在于，所述基体的抗弯强度为2935～3208MPa，维氏硬度为1937～2020HV30，HC为29～33KA/m。
4.一种权利要求2所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，球料比为3:1。
6.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，脱蜡烧结处理的温度范围为室温至500℃，脱蜡烧结处理的时间为60min，升温速率为2℃/min，真空度为4000-5000Pa；真空和分压烧结处理的温度范围为500-1340℃，其中，真空烧结处理的真空度为2-4
7.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，沉积TiN基底层的步骤为：将基体至于试样架上，调整试样架转速为3rpm，调整偏压为-150V，通入N2，控制真空室气压为1.0Pa，开启纯Ti靶，靶弧电流为100A，在基体上沉积TiN基底层，沉积时间30min，关闭纯Ti靶。
8.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，沉积AlTiN纳米多层涂层的步骤为：将偏压调整为-120V，通过交替开启Al0.63Ti0.37合金靶和Al0.50Ti0.50合金靶沉积灰白色交替的AlTiN纳米多层涂层，调整靶弧电流为110A，沉积时间为100min。
9.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，沉积AlTiN耐磨层的步骤为：将偏压调整为-130V，开启Al0.50Ti0.50合金靶，靶弧电流为120A，沉积AlTiN耐磨层，沉积时间30min。
10.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，沉积TiAlN功能层的步骤为：将偏压调整为-150V，开启Ti0.63Al0.37合金靶，靶弧电流为120A，沉积TiAlN功能层，沉积时间为30min。
...【技术特征摘要】
1.一种低钴超细硬质合金，其特征在于，以重量百分比计，包括以下组分：wc：94.7-96.8％、co：3.0-4.5％、cr3c2：0.2-0.8％。
2.一种硬质合金涂层刀片，其特征在于，所述硬质合金涂层刀片包括基体及涂覆于所述基体表面的涂层，所述基体采用权利要求1所述的低钴超细硬质合金制备得到。
3.根据权利要求2所述的硬质合金涂层刀片，其特征在于，所述基体的抗弯强度为2935～3208mpa，维氏硬度为1937～2020hv30，hc为29～33ka/m。
4.一种权利要求2所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，球料比为3:1。
6.根据权利要求4所述的硬质合金涂层刀片的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，脱蜡烧结处理的温度范围为室温至500℃，脱蜡烧结处理的时间为60min，升温速率为2℃/min，真空度为4000-5000pa；真空和分压烧结处理的温度范围为500-1340℃，其中，真空烧结处理的真空度为2-40pa，升温速率为3～4℃/min，烧结时间为290min，分压烧结处理的真空度为4000-5000pa，升温速率为2～3℃/min，烧结时间为110min；高温烧结处理的烧结温度为14...
【专利技术属性】
技术研发人员：叶倩文，张奎银，李克林，李艳霞，姜琨，李开强，
申请(专利权)人：烟台艾迪锐能超硬刀具有限公司，
类型：发明
国别省市：
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