[发明专利]一种涂覆TiAlN涂层的硬质合金

说明书

为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种涂覆TiAlN涂层的硬质合金。采用化学成分为WC64.5、(Ti，Ta，Nb)C25.5、Co10的硬质合金为原料，涂覆TiAlN涂层的硬质合金，经过涂层后的硬质合金具有更高的摩擦系数。未经涂层的硬质合金试样在摩擦过程中，处于混合摩擦阶段的时间较长，而经过涂层后的硬质合金，其摩擦系数较为稳定。所制得的涂覆TiAlN涂层的硬质合金，其硬度、耐磨性都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的硬质合金提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种硬质合金材料，尤其涉及一种涂覆TiAlN涂层的硬质合金。

背景技术

硬质合金是由一种或多种高硬度、高模量的间隙化合物与过渡族金属或其合金组成的复合材料。硬质合金具有高硬度、高强度、耐腐蚀、耐磨损、高弹性模量、热膨胀系数很低以及化学稳定性很好等特点，在钻具、刀具、耐磨耐腐零部件等方面有广泛应用。WC-Co硬质合金被誉为“工业的牙齿”，如何有针对性的依用途研究或开发高性能材料是该领域的研究热点。

硬质合金属于脆性材料，硬度和强度即耐磨性和韧性之间的矛盾一直是困扰其发展的主要因素。实际摩擦磨损工况下硬质合金零件的失效形式主要为表面磨损。采用表面处理技术在不降低硬质合金基体韧性的基础上可以强化硬质合金表面，提高硬质合金表面硬度和耐磨性，从而延长硬质合金零件使用寿命。

发明内容

本发明的目的是为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，设计了一种涂覆TiAlN涂层的硬质合金。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

涂覆TiAlN涂层的硬质合金的制备原料包括：化学成分为WC64.5、(Ti，Ta，Nb)C25.5、Co10的硬质合金。

涂覆TiAlN涂层的硬质合金的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后进行放入丙酮中进行超声波清晰，并进行抛光处理。将经过抛光的试样采用微凹坑矩形阵列微织构工艺进行TiAlN涂层，涂层厚度约6μm。

涂覆TiAlN涂层的硬质合金的检测步骤为：质量采用CPA2250D型电子天平测量，磨痕形貌采用JSM001F型扫描电镜观察，摩擦性能采用UMT2型摩擦试验机。

所述的涂覆TiAlN涂层的硬质合金，经过涂层后的硬质合金具有更高的摩擦系数。未经涂层的硬质合金试样在摩擦过程中，处于混合摩擦阶段的时间较长，而经过涂层后的硬质合金，其摩擦系数较为稳定。

所述的涂覆TiAlN涂层的硬质合金，摩擦过程中，未经涂层的硬质合金试样所产生的磨损量更大，且磨损量远大于经过涂层后的硬质合金。涂层表面的磨损形式为黏着和犁沟。

本发明的有益效果是：

采用化学成分为WC64.5、(Ti，Ta，Nb)C25.5、Co10的硬质合金为原料，经过配料、超声波清洗、抛光、涂层工艺成功制备了具有优异力学性能的涂覆TiAlN涂层的硬质合金。其中，经过涂层的硬质合金试样具有更高的摩擦系数及更小的摩擦磨损量。所制得的涂覆TiAlN涂层的硬质合金，其硬度、耐磨性都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的硬质合金提供一种新的生产工艺。

具体实施方式

实施案例1：

涂覆TiAlN涂层的硬质合金的制备原料包括：化学成分为WC64.5、(Ti，Ta，Nb)C25.5、Co10的硬质合金。涂覆TiAlN涂层的硬质合金的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后进行放入丙酮中进行超声波清晰，并进行抛光处理。将经过抛光的试样采用微凹坑矩形阵列微织构工艺进行TiAlN涂层，涂层厚度约8μm。涂覆TiAlN涂层的硬质合金的检测步骤为：质量采用CPA2250D型电子天平测量，磨痕形貌采用JSM001F型扫描电镜观察，摩擦性能采用UMT2型摩擦试验机。

实施案例2：