[发明专利]一种硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜

说明书

为了改善硬质合金的硬度、耐磨性，制备了一种硬质合金表面的TiAlZr‑Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜。采用2个Ti63‑Al32‑Zr5合金靶和1个Cr单质靶，基体试样选用WC‑8Co硬质合金为原料，硬质合金表面的TiAlZr‑Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，沉积过程中偏压参数的设定对复合膜的性能有一定的影响。偏压参数设定过高，则会使复合膜过度反应，力学性能下降。偏压参数设定过低，则复合膜不能很好的附着在基体硬质合金表面，造成脱落。所制得的硬质合金表面的TiAlZr‑Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，其硬度、致密化程度、抗弯强度都得到大幅提升。本发明能够为制备高性能的硬质合金梯度膜提供一种新的生产工艺。

所属技术领域

本发明涉及一种表面涂覆材料，尤其涉及一种硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜。

背景技术

传统意义上的硬质合金是指将具有优异物理性能的硬质相WC颗粒嵌入低熔点的粘结相Co中，通过粉末冶金方法制备所得到的合金材料。WC-Co硬质合金具有较高强度、抗冲击性以及较好的耐磨性，因此在刀具、耐磨零件、冷成型工具等领域具有广泛应用。然而，随着现代工业的发展，硬质合金的应用范围正在不断扩大，除了对硬度和强度之外，诸如热轧零件、密封件和机械附件等产品的使用环境对硬质合金的耐腐蚀性能也有了较高的要求。

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。目前，常用的涂层材料有碳化物、氮化物、氧化物、硼化物和硫化物等，近年来还发展了聚晶金刚石、立方氮化硼等。

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，设计了一种硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜的制备原料包括：2个Ti63-Al32-Zr5合金靶和1个Cr单质靶，基体试样选用WC-8Co硬质合金。

硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜的制备步骤为：将原料按实验设计方案称重、配料，配好后采用砂纸进行打磨、抛光，然后进行超声波清洗，随后放入真空干燥炉中进行干燥。将加工好的试样放入真空炉中进行镀膜沉积，沉积温度为270℃，传动轴电压为35V。

硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜的检测步骤为：微观形貌采用JOELJSM场发射扫描电镜观察，成分分析采用其附带的能谱仪，晶体结构采用X040型衍射仪测定，硬度采用HXD1000TMB显微硬度计测定，结合力采用WS05声发射划痕仪测定。

所述的硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，其与基体之间的冶金结合良好，尺寸分布均匀。制得的复合膜晶粒为面心立方结构，具有优异的力学性能。

所述的硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，沉积过程中偏压参数的设定对复合膜的性能有一定的影响。偏压参数设定过高，则会使复合膜过度反应，力学性能下降。偏压参数设定过低，则复合膜不能很好的附着在基体硬质合金表面，造成脱落。

所述的硬质合金表面的TiAlZr-Cr(Ti，Al，Zr，Cr)N梯度膜，复合梯度膜具有比单层膜更高的硬度和更强的膜/基结合力，最高值可分别达到HV5000和大于400N。

本发明的有益效果是：