一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层及制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层及制备方法，所述亚微米晶陶瓷涂层组分包括：Al2O3、ZrO2、TiO2、SiO2；其制备方法是分别取粉末料混合后加热熔化，水淬，得到非晶体陶瓷后球磨，得到非晶陶瓷粉末；向非晶陶瓷粉末中添加Co粉后，加溶剂湿磨，得到涂层浆料；将涂层料浆涂覆于硬质合金表面，干燥后；真空环境下烧结，得到硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层；本发明解决了SAZ陶瓷涂层烧结温度高、热膨胀系数与硬质合金不匹配等问题，制备的涂层具备耐高温、耐腐蚀的优点，制备方法简单，可以大幅度降低硬质合金涂层的生产成本，一定程度解决实际工况下硬质合金部件氧化、腐蚀、磨损等失效问题，延长硬质合金材料及装备的使用寿命。
【专利说明】一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层及制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明涉及一种涂层及制备方法，特别涉及硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层及制备方法，属于表面工程【技术领域】。
【背景技术】
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[0002]硬质合金在使用过程中常出现高温氧化、磨损、腐蚀问题，严重影响金属部件性能和使用寿命，在合金表面施加防护涂层，既可提高合金抗氧化与耐腐蚀性能，又可基本保持合金的力学性能，在工程中已得到广泛应用。例如在硬质合金刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜(如TiC，TiAIN，Al2O3等)的涂层，结合了基体高强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点，一方面提高了合金降低了刀具与工件之间的摩擦因数，提高了合金的耐磨性、抗氧化、耐腐蚀性能而不降低基体的韧性。
[0003]目前，硬质合金涂层中常用的是TiCN、(Ti，A1)N涂层。TiCN涂层兼有TiC和TiN涂层的良好韧性和硬度，它在涂覆过程中可通过连续改变C和N的成份来控制TiCN的性质，并可形成不同成份的梯度结构，降低涂层的内应力，提高韧性，增加涂层厚度，阻止裂纹扩展，减少崩刃。近年来，以TiCN为基的四元成分新涂层材料(如TiZrCN、TiAlCN、TiSiCN等)也纷纷出现。(Ti，A1)N涂层材料是目前应用最广泛的硬质合金涂层之一，(Ti，Al)N有很高的高温硬度和抗氧化能力，最高工作温度800°C，氧化起始温度700°C，涂层硬度HV3000，颜色为紫灰色。但是，合金使用环境常为磨损环境、高温氧化环境、腐蚀环境等，且常为几种条件同时存在。目前应用于硬质合金的TiCN、(Ti，Al)N涂层等涂层体系具有耐磨性优异的优点，但存在抗氧化性能较差、隔热性能差、涂层修复困难，生产成本高等问题。
[0004]用作涂层的陶瓷材料须具备多方面的综合性能:低的导热系数；与基体匹配的热膨胀系数；低的烧结活性；高的热稳定性能；良好的抗热震和抗热腐蚀性能。
[0005]复合氧化物陶瓷涂层由于具有良好的隔热性能、耐磨性能、抗氧化性能、耐腐蚀性能且成本低、制备工艺简单，近年来，逐渐成为合金涂层研宄热点之一。作为常用的陶瓷涂层材料，氧化物陶瓷主要有氧化铝系、氧化锆系、氧化钛、氧化锆、莫来石、尖晶石陶瓷等。氧化物陶瓷涂层材料具有高温化学稳定性好，耐腐蚀性能好，抗冲刷性和隔热性好等特点，应用领域十分广泛，包括利用其耐蚀性能的石油化工、金属冶金等化学与冶金领域。目前美国几乎所有的陆用和船用燃气轮机都采用了氧化物陶瓷涂层，在未来的十年中氧化物陶瓷涂层将达到12 %的年增长率，其中在发动机部件中的年增长率将达到25 %，具有广阔的应用开发前景。而氧化铝系在硬质合金中已经得到广泛研宄与应用，例如瑞典SandvikCoromant公司推出的钢材车削牌号GC4225、GC4235，采用了超细晶粒的梯度硬质合金基体，配以氮碳化钛中温化学涂层(MT-CVD)和细晶柱状a-Al203涂层，硬质合金刀片拥有良好的抗微崩刃性能、抗剥落能力和较好的表面光洁度。GC4225刀片与一般的P25刀片比较刀具寿命可提尚60 %，生广效率提尚33 %，为钢件加工的首选牌号。但该体系涂层与基体的热膨胀匹配方面略有不足，而且由于基材与涂层材料的硬度、弹性模量及热膨胀系数不匹配，晶格类型也不一样，致使基体与涂层之间产生残余应力，结合力不强，在高温下长时间应用易造成涂层脱落等问题。
[0006]随着机械加工技术的的进步，现有涂层已不能满足日益苛刻的工作要求。
【发明内容】
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[0007]本发明目的在于克服现有技术之不足而提供一种组分配比合理，耐高温、耐腐蚀性能好，制备成本低，涂层与硬质合金基体的匹配良好，结合强度高的硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层及制备方法。
[0008]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层，以质量百分比计包括下述组分:
[0009]A1203 35 ?40%;
[0010]Zr02 10 ?20%;
[0011]Ti02 1 ?8%;
[0012]余量为Si02和不可避免的杂质。
[0013]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层，所述Ti02在组分中起晶核剂作用。
[0014]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层，所述二氧化钛、二氧化硅的纯度均^ 99.9% ;所述氧化铝的纯度多98% ;所述二氧化锆、钴粉的纯度均多99% ;各组分粉末粒径为0.1-1微米。
[0015]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，包括下述步骤:
[0016]步骤一配料、混合
[0017]根据设计的涂层组分质量配比，分别取S i 02、A1203、Zr02、T i 02粉末，加入混料罐中，机械混合l_24h，得到混合料；
[0018]步骤二制备陶瓷粉末
[0019]将步骤一得到的混合料加热至1650?1700°C熔化后，保温2?4h，水淬，得到透明的非晶体陶瓷，将非晶体陶瓷破碎后球磨至粒度为0.1-10微米，得到非晶陶瓷粉末；
[0020]步骤三配置涂层料浆
[0021]取步骤二中制得的非晶陶瓷粉末，添加占非晶陶瓷粉末质量2% -10%的Co粉，然后，加入质量百分浓度为1_4被％的PVB溶液中，配置固液质量比为1:1-1:5的混合料液，将混合料液球磨、混匀，得到涂层浆料；所述PVB溶液是在PVB乙醇溶液中加入蒸馏水构成，PVB是指聚乙烯醇缩丁醛，PVB起分散剂作用。
[0022]步骤四涂覆、烧结
[0023]将步骤三五制得的涂层料浆涂覆于硬质合金表面，干燥后；真空环境下，以
10-25°C /min的升温速率进行三步阶梯法加热烧结，得到硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层；三步阶梯法加热工艺参数为:首先在400-500°C温度，保温0.5-3h，去除涂层中的粘结剂；然后加热到900-1000。。，保温0.5?3.0h ;最后，加热到1200-1300。。，保温0.5?3.0h后；随炉冷却。
[0024]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，第一步中，所述Si02、Al203、Zr02、Ti02粉末的粒度为0.1-1微米；所述二氧化钛、二氧化硅的纯度均彡99.9%;所述氧化铝的纯度多98% ;所述二氧化锆、钴粉的纯度均多99%。
[0025]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，第二步中，混合料置于刚玉坩祸内，用硅钼棒电炉加热熔化。
[0026]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，第二步中，水淬在不锈钢容器内的冷水中进行，淬火冷却速度为100-1000°c /S。
[0027]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，第二步中，非晶体陶瓷破碎后球磨l_24h，球料质量比为15:1-5:1，球磨机转速为100-500转/分钟，得到粒度为0.1-10微米的非晶陶瓷粉末。
[0028]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，第三步中，混合料液球磨工艺参数为:球料质量比为15:1-5:1，球磨机转速为100-500转/分钟，球磨时间l_24h，得到的涂层浆料中非晶陶瓷粉末粒度为50-500纳米。
[0029]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，第四步中，涂层料浆采用喷涂或浸涂的方法涂覆于硬质合金表面，保证涂层均匀致密、厚度适中，送入干燥箱干燥l-24ho
[0030]本发明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，第四步中，烧结，在真空烧结炉或气氛烧结炉中进行，控制炉内真空度在0.0001-10pa范围内。
[0031]原理和优势
[0032]本发明由于采用上述组分配比及制备工艺，提供的的Al-S1-Zr-Ο陶瓷材料具有优异的热稳定性和抗热震性能，具有较低的导热系数，是一种极有发展前景的氧化物陶瓷涂层材料。
[0033]在制备方法上，采用的喷涂或浸涂法不受金属基体形状的限制，适用于各种形状的基体，而且所需设备简单，廉价，成本低，同时还具有成膜面积大，膜厚均匀，成膜速率快和膜厚易于控制等优点，因而该法对工件形状适应性强，适用范围广，有利于工业化规模生产。
[0034]本发明采用控制熔体淬火的冷却速度，制备出Al-S1-Zr-Ο超微细复相非晶晶化陶瓷，加工成适当细度和黏度的料浆后，经涂覆及高温熔烧后，在合金基材表面形成均匀连续的陶瓷保护涂层。非晶晶化法制备纳米陶瓷是一种非晶态经原位受控晶化制备纳米陶瓷的技术，它与传统的用昂贵的纳米粉末经高温烧结法制备陶瓷技术有根本区别，可从工艺路线上彻底避免了纳米粉末团聚，高温烧结时不能完全致密和晶粒长大速率难以控制等一系列在烧结法时难以解决的问题，有利于获得高均匀性、高致密度、高可靠性的纳米级、亚微米级陶瓷涂层材料。
[0035]本发明提供的硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的制备方法，实现硬质合金基材耐高温、耐磨、抗腐蚀、隔热性能的全面提升，解决实际工况下硬质合金部件氧化腐蚀失效的问题，有效延长材料及装备使用寿命。本发明将Al-S1-Zr-Ο系非晶晶化陶瓷涂层料浆喷涂(或浸涂)_梯度烧结工艺在硬质合金基材上制备新型复相氧化物陶瓷涂层，得到耐高温、耐腐蚀的亚微米复相陶瓷涂层。本发明制备的涂层材料，性能优越，成本低，制备工艺稳定，成品率高，在不影响基材的使用性能的前提下，实现了金属部件耐高温性能、耐腐蚀性能以及散热性能的大幅提升。其具体原因如下:
[0036]采用非晶晶化法，实现非晶态经原位受控晶化制备亚微米或纳米晶陶瓷粉末，它与传统的用昂贵的纳米粉末经高温烧结法制备陶瓷涂层技术有根本区别，可从工艺路线上彻底避免了纳米粉末团聚，高温烧结时不能完全致密和晶粒长大速率难以控制等一系列在烧结法时难以解决的问题，有利于获得高均匀性、高致密度、高可靠性的亚微米或纳米级陶瓷涂层材料。
[0037]本发明将非晶陶瓷粉末和适量Co粉制成涂层料浆，涂覆在硬质合金表面上，通过梯度烧结工艺制备硬质合金用耐高温、耐腐蚀亚微米晶陶瓷涂层成品，其关键点，一方面在于梯度烧结工艺的设置，烧结工艺首先在400-500°C温度下保温0.5-3h，主要目的是去除涂层中的粘结剂；而中高温段900-1000°C和1200-1300°C烧结温度正好设置在复相陶瓷非晶晶化的温度区间附近，通过原位受控晶化技术，实现了亚微米复相陶瓷涂层的制备，同时，由于非晶陶瓷相具有较低的熔融温度，在涂层烧结时，可大大降低涂层的烧结温度，简化制备工艺，节省能源，达到降低成本的目的；另一方面，添加适量Co粉，使涂层与硬质合金基体热膨胀系数更为匹配，涂层具备良好的结合强度和热震性能；金属Co颗粒作为涂层与基体的连接相，Co元素能够很好的匹配涂层与金属间的热膨胀系数，通过调整成分，可使微晶陶瓷具有较宽的使用温度范围以及可控的热膨胀系数，使其热物性能与金属基体达到更好的匹配性。同其他结构涂层相比，这种涂层由于连接相的过渡作用，因而陶瓷层和基体间的内应力小，在高温、冲击载荷工作环境下，其承受的热应力、冲击应力得到一定的缓和，保证了涂层与硬质合金基体的良好匹配。
[0038]在涂层材料选择方面，用作涂层的复相陶瓷材料须具备多方面的综合性能:低的导热系数；与基体匹配的热膨胀系数；低的烧结活性；高的热稳定性能；良好的抗热震和抗热腐蚀性能。本发明采用的Al-S1-Zr-O陶瓷材料具有优异的热稳定性和抗高温氧化性能，具有较低的导热系数和腐蚀速率，这是由于Al-S1-Zr-O系复相非晶晶化陶瓷材料的多相复合结构，由于不同相之间的热膨胀系数的差异所形成的微裂纹机制和晶界应力以及各相之间阻止主裂纹扩展或产生裂纹偏转等作用，可以提高陶瓷材料的断裂韧性和抗热震性。再者，由于相变增韧，也可以提高Al-S1-Zr-O系陶瓷材料的高温性能，当材料受热时，ZrO2颗粒就发生相转变，并在基体中引起微裂纹，从而吸收了裂纹扩展的能量，削弱或阻止了裂纹的扩展，达到了增韧的效果。从而提高陶瓷的热稳定性。另外，Al-S1-Zr-O系陶瓷由三种氧化物复合构成，基体组分本身就是氧化物，已经不能被氧化，氧化性自然好。且通过在涂层原料中添加适量Co粉，使涂层与硬质合金基体热膨胀系数更为匹配，涂层具备良好的结合强度和热震性能，综合性能优异。
【具体实施方式】
[0039]实施例1
[0040]陶瓷成分为:35wt%的氧化销，10wt%的二氧化错，3wt%的二氧化钛，余量为二氧化硅和总量不大于0.05%不可避免的杂质。
[0041]将上述陶瓷成分依次加入混料罐中机械混合5h，之后将混合均匀的物质加入刚玉坩祸内，用硅钼棒电炉加热，于1650°C下保温2h。将制得的高温熔融液倒入不锈钢容器内的冷水中得到透明的非晶体，将非晶体粉碎、高能球磨5h，检测得到的非晶陶瓷粉末颗粒平均粒度为5.2微米。
[0042]取非晶陶瓷粉末20g，添加1.5g钴粉，加入到10ml质量百分农度为2被％的PVB溶液中，通过混料、高能球磨5h制备成涂层浆料，并利用喷枪将制备的浆料均匀涂覆于硬质合金表面。喷涂完毕后，将硬质合金置于干燥箱中干燥3小时。
[0043]干燥完毕的硬质合金涂层样品，放置于真空烧结炉中，以20°C /min的升温速率进行加热，真空度保持在5pa左右，首先在400°C下保温lh，去除涂层中的粘结剂后，加热到950°C，保温lh后，升温至1300°C，保温时间0.5h ;最后关闭电源随炉冷却，得到耐高温、耐腐蚀硬质合金亚微米晶陶瓷涂层。
[0044]本实施例制备的涂层试样进行性能检测，得到的数据为:抗氧化温度达1300K，静态抗氧化防护时间80000s ;涂层室温一 1200K循环热震次数达1478次；涂覆涂层后耐腐蚀性能提高60% ;涂覆涂层后耐磨性能提高25% ;1000K涂层法向全辐射率为0.87。
[0045]实施例2
[0046]陶瓷成分为:40wt%的氧化销，20wt%的二氧化错，8wt%的二氧化钛，余量为二氧化硅和总量不大于0.05%不可避免的杂质。
[0047]将上述陶瓷成分依次加入混料罐中机械混合15h，之后将混合均匀的物质加入刚玉坩祸内，用硅钼棒电炉加热，于1700°C下保温4h。将制得的高温熔融液倒入不锈钢容器内的冷水中得到透明的非晶体，将非晶体粉碎、高能球磨10h，检测得到的非晶陶瓷粉末颗粒平均粒度为2.4微米。
[0048]取非晶陶瓷粉末50g，添加5g钴粉，加入到200ml质量百分农度为1?丨％的PVB溶液中，通过混料、高能球磨10h制备成涂层浆料，并利用喷枪将制备的浆料均匀涂覆于硬质合金表面。喷涂完毕后，将硬质合金置于干燥箱中干燥4小时。
[0049]干燥完毕的硬质合金涂层样品，放置于真空烧结炉或气氛烧结炉中，以15°C /min的升温速率进行加热，真空度保持在2pa左右，首先在400°C下保温1.5h，去除涂层中的粘结剂后，加热到1000°C，保温2h后；升温至1300°C，保温lh ;最后关闭电源随炉冷却，得到耐高温、耐腐蚀硬质合金亚微米晶陶瓷涂层。
[0050]本实施例制备的涂层试样进行性能检测，得到的数据为:抗氧化温度1300K，静态抗氧化防护时间78000s ;涂层室温一 1200K循环热震次数达1556次；涂覆涂层后耐腐蚀性能提高55% ;涂覆涂层后耐磨性能提高45% ;1000K涂层法向全辐射率为0.86。
[0051]实施例3
[0052]陶瓷成分为:36wt%的氧化铝，15wt%的二氧化错，4wt%的二氧化钛，余量为二氧化硅和总量不大于0.05%不可避免的杂质。
[0053]将上述陶瓷成分依次加入混料罐中机械混合10h，之后将混合均匀的物质加入刚玉坩祸内，用硅钼棒电炉加热，于1700°C下保温3h。将制得的高温熔融液倒入不锈钢容器内的冷水中得到透明的非晶体，将非晶体粉碎、高能球磨15h，检测得到的非晶陶瓷粉末颗粒平均粒度为1.9微米。
[0054]取非晶陶瓷粉末25g，添加2g钴粉，加入到130ml质量百分农度为4wt^^^PVB溶液中，通过混料、高能球磨15h制备成涂层浆料，并利用浸涂法将制备的浆料均匀涂覆于硬质合金表面。浸涂完毕后，将硬质合金置于干燥箱中干燥2小时。
[0055]干燥完毕的硬质合金涂层样品，放置于真空烧结炉或气氛烧结炉中，以10°C /min的升温速率进行加热，真空度保持在6pa左右，首先在400°C下保温2h，去除涂层中的粘结剂后，加热到900°C，保温1.5h ;然后升温至1250°C，保温lh ;最后关闭电源随炉冷却，得到耐高温、耐腐蚀硬质合金亚微米晶陶瓷涂层。
[0056]本实施例制备的涂层试样进行性能检测，得到的数据为:抗氧化温度1300K，静态抗氧化防护时间70000s ;涂层室温一 1200K循环热震次数达1398次；涂覆涂层后耐腐蚀性能提高53% ;涂覆涂层后耐磨性能提高35% ；100K涂层法向全辐射率为0.87。
[0057]实施例4
[0058]陶瓷成分为:38wt%的氧化铝，12wt%的二氧化错，5wt%的二氧化钛，余量为二氧化硅和总量不大于0.05%不可避免的杂质。
[0059]将上述陶瓷成分依次加入混料罐中机械混合12h，之后将混合均匀的物质加入刚玉坩祸内，用硅钼棒电炉加热，于1700°C下保温2h。将制得的高温熔融液倒入不锈钢容器内的冷水中得到透明的非晶体，将非晶体粉碎、高能球磨12h，检测得到的非晶陶瓷粉末颗粒平均粒度为2.1微米。
[0060]取非晶陶瓷粉末20g，添加1.8g钴粉，加入到10ml质量百分农度为3被％的PVB溶液中，通过混料、高能球磨12h制备成涂层浆料，并利用浸涂法将制备的浆料均匀涂覆于硬质合金表面。浸涂完毕后，将硬质合金置于干燥箱中干燥3小时。
[0061]干燥完毕的硬质合金涂层样品，放置于真空烧结炉或气氛烧结炉中，以10°C /min的升温速率进行加热，真空度保持在0.1pa左右，首先在400°C下保温1.0h,去除涂层中的粘结剂后，加热到1000°C，保温1.5h ;然后升温至1300°C，保温Ih ;最后关闭电源随炉冷却，得到耐高温、耐腐蚀硬质合金亚微米晶陶瓷涂层。
[0062]本实施例制备的涂层试样进行性能检测，得到的数据为:抗氧化温度1300K，静态抗氧化防护时间94000s ;涂层室温一 1200K循环热震次数达1756次；涂覆涂层后耐腐蚀性能提高58% ;涂覆涂层后耐磨性能提高30% ； 1000K涂层法向全辐射率为0.87。
[0063]对比例:(Ti，Al)N表面涂层，涂层中T1、Al质量分数各为50%。
[0064]涂层制备工艺:
[0065]将基体试样切割成尺寸为30mmX 1mmX 3mm的小块；然后将基体进行前处理，经机械打磨和抛光5min后，经过酒精超声清洗lOmin，吹干后放置在4弧源离子镀和空心阴极离子镀复合镀膜机样品台上预备施镀，靶材为高纯Ti靶和质量分数比例各为50%的T1-Al合金革E。将样品室抽真空至3X 10_3Pa，用离化的Ar (纯度高于99.9% )对试样表面轰击1min以获得清洁表面，然后在基体表面预沉积TiN底层，保持20min之后关闭纯Ti靶，启动Ti 一 Al合金靶，调节Ar与队的比例为1:2，沉积(Ti，Al)N涂层。沉积时间为60min，脉冲偏压取一 200V，沉积结束后样品随炉冷却到室温取出。得到(Ti，Al)N涂层。
[0066]上述工艺制得的涂层试样进行性能检测，得到的数据为:
[0067]抗氧化温度1100K，静态抗氧化防护时间30000s ;涂层室温一 1100K循环热震次数达312次；涂覆涂层后耐腐蚀性能提尚25% ;涂覆涂层后耐磨性能提尚20%。
[0068]将本发明实施例1-4制备的涂层性能指标与对比例进行比较可知:本发明制备的涂层抗氧化温度、静态抗氧化防护时间、涂层室温一 1200K循环热震次数、涂覆涂层后耐腐蚀性能、涂覆涂层后耐磨性能均交现有技术制备的涂层高出很多。
[0069]以上实施例是对本专利的进一步说明和解释，而不是对本发明的限制，在本发明的精神权利保护范围，所做的任何修改，都落入本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层，以质量百分比计包括下述组分: Al2O3 35 ?40%; ZrO2 10 ?20% ； T12 I ?8% ; 余星为S12和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的明一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层，其特征在于:所述二氧化钛、二氧化娃的纯度均多99.9% ;所述氧化铝的纯度多98% ;所述二氧化错、钴粉的纯度均多99% ;各组分粉末粒径为0.1-1微米。
3.制备如权利要求2所述的一种硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层的方法，包括下述步骤: 步骤一配料、混合 根据设计的涂层组分质量配比，分别取Si02、A1203、ZrO2, T12粉末，加入混料罐中，机械混合l_24h，得到混合料； 步骤二制备陶瓷粉末 将步骤一得到的混合料加热至1650?1700°C熔化后，保温2?4h，水淬， 得到透明的非晶体陶瓷，将非晶体陶瓷破碎后球磨至粒度为0.1-10微米，得到非晶陶瓷粉末； 步骤三配置涂层料浆 取步骤二中制得的非晶陶瓷粉末，添加占非晶陶瓷粉末质量2% -10%的Co粉，然后，加入PVB溶液中，配置固液质量比为1:1-1:5的混合料液，将混合料液球磨、混匀，得到涂层浆料； 步骤四涂覆、烧结 将步骤三五制得的涂层料浆涂覆于硬质合金表面，干燥后；真空环境下，以10-25? /min的升温速率进行三步阶梯法加热烧结，得到硬质合金用亚微米晶陶瓷涂层；三步阶梯法加热工艺参数为:首先在400-500°C温度，保温0.5-3h，去除涂层中的粘结剂；然后加热到900-1000°C，保温0.5?3.0h ;最后，加热到1200_1300°C，保温0.5?3.0h后；随炉冷却。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:第一步中，所述S12、Al2O3, ZrO2,1102粉末的粒度为0.1-1微米；所述二氧化钛、二氧化硅的纯度均多99.9% ;所述氧化铝的纯度^ 98% ;所述二氧化锆、钴粉的纯度均彡99%。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:第二步中，混合料置于刚玉坩祸内，用硅钼棒电炉加热熔化。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:第二步中，水淬在不锈钢容器内的冷水中进行，淬火冷却速度为100-1000°C /S。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:第二步中，非晶体陶瓷破碎后球磨l_24h，球料质量比为15:1-5:1，球磨机转速为100-500转/分钟，得到粒度为0.1-10微米的非晶陶瓷粉末。
8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:第三步中，混合料液球磨工艺参数为:球料质量比为15:1-5:1，球磨机转速为100-500转/分钟，球磨时间l_24h，得到的涂层浆料中非晶陶瓷粉末粒度为50-500纳米。
9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于:第四步中，涂层料浆采用喷涂或浸涂的方法涂覆于硬质合金表面，保证涂层均勾致密、厚度适中，送入干燥箱干燥l_24h。
10.根据权利要求3-9任意一项所述的方法，其特征在于:第四步中，烧结，在真空烧结炉或气氛烧结炉中进行，控制炉内真空度在0.0OOl-1Opa范围内。
【文档编号】C04B35/622GK104446397SQ201410788784
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年12月18日 优先权日:2014年12月18日
【发明者】梁叔全, 刘赛男, 蔡圳阳, 康建安, 谭小平, 宋宇峰 申请人:中南大学