高合金高速模具钢材(合金钢4140 4130模具钢 光棒 板料)
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本文导读目录：
高合金高速模具钢材
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合金钢4140 4130模具钢 光棒 板料
一种硬质合金表面处理方法及应用与流程
以金属cr为靶材，真空室温度为300～450℃，通入氮气的流速为200sccm～450sccm，真空室腔压为0.6pa～3.0pa，基体负偏压为-70～-180v，电弧电源输出电流为70a～120a，沉积时间为10min～50min。
优选的，沉积altin表面功能层的条件具体为：。
以alti为靶材，真空室温度为300～450℃，通入氮气的流速为250sccm～500sccm，真空室腔压为1.0pa～3.0pa，基体负偏压为-100～-180v，电弧电源输出电流为80a～150a，沉积时间为40min～120min。
优选的，表面渗碳处理或表面渗氮处理之后，沉积crn过渡层之前，还包括：辉光清洗；。
所述辉光清洗具体包括：将真空室升温至300～450℃，对所述真空室抽真空至2.010-3～8.010-3pa，向所述真空室通入150sccm～450sccm的氩气调节工作偏压至-600～-1100v，对所述硬质合金表面进行辉光清洗20min～50min。
表面渗碳处理或表面渗氮处理之后，辉光清洗之前，优选还包括：对硬质合金进行表面清洗，具体包括：对硬质合金抛光至镜面，再分别用丙酮和酒精超声波清洗15min～30min后，干燥，放入真空室。
优选的，沉积altin表面功能层之后，得到产品之前，还包括：。
本发明硬质合金表面处理方法只需对硬质合金进行表面渗碳或表面渗氮强化处理，能够去除硬质合金表层中的co，无需附加处理工艺，操作较为简便，并应用电弧离子镀技术，选择合适的沉积参数，即可得到高温下机械性能更加优异的altin涂层。
本发明还提供了上述技术方案所述硬质合金表面处理方法得到的产品在切削工具中的应用。
综上所述，本发明提供了一种硬质合金表面处理方法，包括以下步骤：对硬质合金进行表面渗碳处理或表面渗氮处理，再在所述硬质合金的表面依次沉积crn过渡层和altin表面功能层，得到产品；其中，经表面渗碳处理或表面渗氮处理得到的硬质合金包括芯部和表面贫co层，所述表面贫co层中co的质量分数为芯部co的质量分数的25％～66.6％；所述crn过渡层沉积于所述硬质合金的表面，所述altin表面功能层沉积于所述crn过渡层的表面。
本发明硬质合金表面处理方法中，对硬质合金进行表面渗碳处理或表面渗氮处理，得到的硬质合金具有表面贫co层，能够有效抑制硬质合金中的co向涂层扩散，涂层与硬质合金的热膨胀匹配性得到改善，提高了涂层高温下的机械性能，涂层的使役性能显著提高，延长了altin涂层的使用寿命，产品在高温下机械性能高、耐磨性好、切削性能优异，能够解决现有技术抑制硬质合金中的co向涂层扩散会造成表层结构疏松、成本昂贵、会造成涂层失效的问题。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明提供的一种硬质合金表面处理方法得到的产品结构示意图；。
图2为本发明实施例1硬质合金从表面至芯部的co的质量分数分布图；。
图3为本发明实施例1产品在800℃退火2h后的界面元素分布图；。
图4为本发明对比例1产品在800℃退火2h后的界面元素分布图；。
图5为本发明实施例1和对比例1产品在800℃退火2h的硬度和弹性模量变化图(h指硬度，e指弹性模量变化图)；。
图6为本发明实施例3产品和对比例2产品制成的刀具在vc＝250m/min，ap＝0.5mm，f＝0.1mm/r的切削条件下切削skd11模具钢的切削寿命曲线图；。
图示说明：1.硬质合金；2.表面贫co层；3.crn过渡层；4.altin表面功能层。
本发明提供了一种硬质合金表面处理方法及应用，用于解决现有技术抑制硬质合金中的co向涂层扩散会造成表层结构疏松、成本昂贵、会造成涂层失效的问题。
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本实施例进行硬质合金的表面处理，包括以下步骤：。
1)对wc-8％co硬质合金进行表面预处理：对wc-8％co硬质合金进行表面渗碳处理，具体为：以wc-8％co硬质合金为试样，将样品置于氢气气氛炉中，加热至800℃预烧结0.5h，然后加热至1320℃保温1h进行渗碳处理，乙炔作为渗碳碳源，氢气和乙炔通入流量比为100:3。
2)对表面渗碳处理得到的硬质合金进行表面清洗：对表面渗碳处理得到的硬质合金进行抛光，待抛光至镜面，先用丙酮超声波清洗硬质合金15min，再用酒精超声波清洗硬质合金15min，然后将硬质合金风干放入真空室。
3)对硬质合金进行辉光清洗：将真空室升温至350℃，对真空室抽真空至5.010-3pa，向真空室通入300sccm的氩气，调节工作偏压至-1000v，对硬质合金表面进行辉光清洗30min。
4)沉积crn过渡层：调整真空室温度至350℃，向真空室通入300sccm的氮气，调节真空室的腔压至1.2pa，将基体负偏压调至-100v，点燃cr靶，电弧电源输出电流为80a，沉积时间为20min。
5)沉积altin表面功能层：调整真空室温度至350℃，向真空室通入300sccm的氮气，调节真空室的腔压至3.0pa，将基体负偏压调至-120v，点燃alti靶，电弧电源输出电流为80a，沉积时间为60min。
6)冷却：向真空室通入氮气进行冷却至室温，得到产品。
本发明实施例中，对步骤2)抛光之后的硬质合金进行co分布的检测，结果如图2所示，为本发明实施例1硬质合金从表面至芯部的co的质量分数分布图，结果表明硬质合金表面co的含量为3.6wt％，表面贫co层的厚度为1mm。
本发明实施例中，经测试得到，产品的crn过渡层和altin表面功能层的厚度分别为1.0μm和2.5μm。
crn过渡层中各元素的原子百分比含量为：cr:55at％，n:45at％。
altin表面功能层中各元素的原子百分比含量为：al:30at％，ti:28at％，n:42at％。
本实施例进行硬质合金的表面处理，包括以下步骤：。
1)对wc-6％co硬质合金进行表面预处理：对wc-6％co硬质合金进行表面渗碳处理，具体为：以wc-6％co硬质合金为试样，将样品置于氢气气氛炉中，加热至850℃预烧结0.5h，然后加热至1310℃保温0.8h进行渗碳处理，乙炔作为渗碳碳源，氢气和乙炔通入流量比为100:2。
2)对表面渗碳处理得到的硬质合金进行表面清洗：对表面渗碳处理得到的硬质合金进行抛光，待抛光至镜面，先用丙酮超声波清洗硬质合金20min，再用酒精超声波清洗硬质合金20min，然后将硬质合金风干放入真空室。
3)对硬质合金进行辉光清洗：将真空室升温至400℃，对真空室抽真空至3.010-3pa，向真空室通入250sccm的氩气，调节工作偏压至-800v，对硬质合金表面进行辉光清洗25min。
4)沉积crn过渡层：调整真空室温度至400℃，向真空室通入350sccm的氮气，调节真空室的腔压至2.0pa，将基体负偏压调至-110v，点燃cr靶，电弧电源输出电流为100a，沉积时间为25min。
5)沉积altin表面功能层：调整真空室温度至400℃，向真空室通入350sccm的氮气，调节真空室的腔压至3.0pa，将基体负偏压调至-150v，点燃alti靶，电弧电源输出电流为80a，沉积时间为80min。
6)冷却：向真空室通入氮气进行冷却至室温，得到产品。
本发明实施例中，对步骤2)抛光之后的硬质合金进行co分布的检测，硬质合金表面co的含量为3.1wt％，表面贫co层的厚度为0.8mm。
本发明实施例中，经测试得到，产品的crn过渡层和altin表面功能层的厚度分别为1.2μm和3.0μm。
crn过渡层中各元素的原子百分比含量为：cr:58at％，n:42at％。
altin表面功能层中各元素的原子百分比含量为：al:32at％，ti:24at％，n:44at％。
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