[发明专利]一种钢件车削加工用硬质合金涂层刀片基体及其制备方法

说明书

本发明属于硬质合金领域，具体涉及一种钢件车削加工用硬质合金涂层刀片基体及其制备方法。刀片基体具有表层脱β层，脱β层厚度15‑50μm，所述硬质合金涂层刀片基体包括以下百分比的原料：(Ti,W)C：0‑3％，Ti(C_0.5N_0.5)：0‑3％,TaC：0‑3％,NbC：0‑3％，Cr₃C₂：0‑3％，Co：5‑12％，用WC补足100％，原料中Ti含量为0.5‑2％，(Ti,W)C的平均粒度为2.5μm，其制备方法包括配料、球磨、干燥制粒、成型和烧结等步骤。本发明通过在烧结时调整碳含量，促进脱β相的生产，避免过多添加Ti(C_0.5N_0.5)导致合金孔隙增多，综合性能下降。

技术领域

本发明属于硬质合金领域，具体涉及一种钢件车削用硬质合金涂层刀片基体及其制备方法。

背景技术

硬质合金因具有高的硬度和耐磨性，被广泛用作各种加工工具材料，号称“工业的牙齿”。随着高端制造业的兴起和各种新型高强度高硬度高韧性材料的问世，金属切削加工已进入一个以高速切削为代表的新发展阶段，对硬质合金的质量和性能要求越来越严苛。钢件在断续车削时，切削速度快、进刀量大、冲击力大，刀片受到高温高压极易磨损，导致刀片使用寿命降低。刀具通常会在表面涂覆涂层来提高其性能以及使用寿命，对于车削加工刀片，由于涂层中Al2O3的存在，通常采用CVD涂层技术，但由于涂层温度高(800℃)，在涂层过程中涂层材料热膨胀系数与基体不同，容易产生裂纹并向内部扩展，从而影响性能和使用寿命。因此，为了尽量防止裂纹向基体扩展而导致材料失效，通常在硬质合金表面涂层之前对其进行梯度烧结，使合金基体表面形成缺立方相的梯度层，这种结构既有利于涂层与基体的结合，又可在涂层中形成韧性缓冲区，从而获得高性能的硬质合金切削刀具材料。

制备脱β层梯度硬质合金的前提是将含氮的硬质合金原料在脱氮气氛下烧结，烧结方法有一步烧结和二步烧结法。氮的添加一般采用直接在原料粉末中添加含氮的立方相TiN或Ti(C,N)的方式。其中一些含氮较高的立方相如TiN、Ti(C0.7N0.3)等，在烧结过程中极易分解产生氮气，为避免含氮相过早分解，需要先在较低温度下进行预烧结，并在烧结过程中引入氮气保护，冷却得到均质结构硬质合金后再进行梯度烧结，此方法被称为两步烧结法。两部分工艺流程复杂，工艺时间长，增加了生产成本。一步烧结法按照正常烧结工艺进行，仅需要在高温阶段控制烧结气氛即可，一步法工艺虽然相对简单，但只能添加含氮量较低的粉末，如Ti(C0.5N0.5)，Ti(C0.7N0.3)等，基体中氮的活度较低，在同样的烧结温度下梯度结构不易生成，为了增加脱β层厚度，必须增加Ti(CN)含量，又会导致合金孔隙增加。因此需要发明一种硬质合金刀片基体的制备方法，既能缩短工艺流程的时间，减少生产成本，又能使硬质合金刀片基体生成梯度结构，增加脱β层厚度，且合金孔隙小，有致密结构。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种钢件车削加工用硬质合金涂层刀片基体及其制备方法，使硬质合金刀片基体生成梯度结构，增加脱β层厚度，利于涂层与基体的结合，可在涂层中形成韧性缓冲区，且合金孔隙小，有致密结构，从而获得高性能的硬质合金切削刀具材料。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

一种钢件车削加工用硬质合金涂层刀片基体，所述硬质合金涂层刀片基体包括以下百分比的原料：(Ti,W)C：0-3％，Ti(C_0.5N_0.5)：0-3％,TaC：0-3％,NbC：0-3％，Cr₃C₂：0-3％，Co：5-12％，余量为WC。

作为优选，硬质合金涂层刀片基体有表层脱β层，脱β层厚度15-50μm。

作为优选，原料中Ti含量为0.5-2％，(Ti，W)C的平均粒度为2.5μm。

本发明还公开了一种钢件车削加工用硬质合金涂层刀片基体的制备方法，具体步骤如下：