本发明属于硬质合金承烧舟皿制备领域,尤其涉及一种防粘涂层、高粘结相硬质合金承烧舟皿及其制备方法。
背景技术:
1、在硬质合金制备工艺中,一般采用石墨舟皿作为硬质合金的承烧舟皿。在高温烧结条件下,硬质合金中的粘结相与舟皿间之间易发生扩散和迁移,这种现象在高含量粘结相硬质合金中尤为明显,会导致硬质合金产品在烧结过程中更易出现粘舟、渗碳、变形等缺陷。因此,需要在硬质合金的承烧舟皿表明喷涂防粘涂层。
2、目前,普遍利用等离子喷涂工艺制备氧化锆/氧化钇涂层,如专利文献cn102744404a,但这种涂层容易脱落,使用寿命短,容易对硬质合金产品带来质量缺陷,且需要重复喷涂防粘涂层,稳定性低,生产效率低,成本高。若要实现大批稳定生产该类硬质合金,业内普遍采用防粘纸作为该类合金的隔离材料,但防粘纸的价格昂贵,且也为一次性使用。
3、为了解决这一问题,技术人员通常会在氧化锆/氧化钇涂层与舟皿间之间增加一层过渡层,以加强氧化锆/氧化钇涂的附着性能,如专利文献cn110643929a、cn116102365a。但是烧结高粘结相硬质合金(粘结相含量达22%以上)时,仍会出现粘舟、渗碳等情况,涂层的使用寿命最多也只能达到重复烧结40次左右。即使在没有粘舟的情况下,接触面也容易出现脱碳的情况,导致产品变形,甚至造成使用时非正常破坏。而且过渡层的制备会使承烧舟皿的制备工艺更复杂,增加成本。
4、因此,需要开发一种用于超高粘结相含量以及钢结硬质合金用的喷涂石墨舟皿方法,并可有效解决产品与舟皿接触面脱碳的方法。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是,克服以上背景技术中提到的不足和缺陷,提供一种用于超高粘结相含量以及钢结硬质合金用的喷涂石墨舟皿方法,并可有效解决产品与舟皿接触面脱碳的方法。
2、为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
3、一种防粘涂层,由涂料粉喷涂到物体表面后形成,所述涂料粉的组分包括氧化钇稳定氧化锆、氧化铬、铜、碳黑和石墨鳞片,其质量比为80-90∶3-5∶5-8∶1-3∶1-4。
4、上述的防粘涂层,优选的,所述氧化钇稳定氧化锆中,氧化钇和氧化锆的质量配比为6-7∶2-3。
5、一种防粘涂层的制备方法,包括如下步骤:将氧化钇稳定氧化锆粉、氧化铬粉、铜粉、碳黑和石墨鳞片混合,球磨,得到的涂料粉;将所述涂料粉喷涂到物体表面后形成防粘涂层。
6、上述防粘涂层的制备方法,优选的,所述氧化钇稳定氧化锆粉、氧化铬粉、铜粉的纯度≥99.95%,粒度为60μm-100μm;所述碳黑、石墨鳞片的纯度≥99.00%。
7、优选的,所述球磨的时间为1-3h。
8、优选的,所述喷涂的方式包括等离子喷涂、电弧喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂中的任意一种或多种;所述等离子喷涂喷涂的参数条件如下:主气为氩气,主气压力3-6mpa,辅气为氢气,辅气压力为0.1-0.3mpa,送粉压力为0.1-0.25mpa,喷涂距离为60-160mm。等离子喷涂等离子喷涂可通过瞬间高温等离子体反应进行喷涂,能量输入速度及功率密度高,喷涂涂层密度高、喷涂效率高。
9、优选的,所述物体表面在喷涂前进行加热,加热后温度为150-300℃;在整个喷涂过程中,所述物体表面温度须保持在100℃以上。预热的目的是为了对物体表面进行活化,去除湿气,因为喷涂时喷涂粉末熔融火焰温度达4000℃以上,舟皿缓慢冷却,可减小喷涂后冷却时由于舟皿和涂层的收缩不一致而造成的应力,提高喷涂层与舟皿之间的结合强度。
10、本发明的防粘涂层,通过采用铜作为掺杂,在喷涂过程中,因其熔点较低,使得熔化更充分,导致飞行速度较慢,可以填充金属氧化物涂层残留的孔隙,还可渗入石墨舟皿表层,因而可有效提高涂层的致密度和平整性,并改善碳基板与喷涂层之间热膨胀系数的不匹配性,抑制碳基舟皿基体-涂层-硬质合金产品之间的元素互扩散效应,提高了防粘涂层的热稳定性,从而可以避免硬质合金产品粘结于舟皿表面而造成涂层剥落,使得该防粘涂层的寿命大大提高。氧化铬的加入,在烧结过程中会形成致密的铬-氧-锆的树枝状结构,起到密封孔隙的作用,提高涂层致密度,进一步防止碳基舟皿基体-涂层-硬质合金产品之间的元素互扩散。碳黑和石墨鳞片的加入,可以有效防止涂层对接触面的脱碳作用,并且可以减少合金产品在烧结收缩时的摩擦力,从而提高舟皿的使用寿命。同时该防粘涂层经多次烧结后致密性反而会进一步提高,有效提升了涂层的稳定性和使用寿命,提升了产品合格率,降低了生产成本;另外,该防粘涂层无有害健康的有机物质和无机物质添加,可有效降低由于有机物质的添加而在烧结炉内产生渗碳气氛带来的性能波动,延长烧结炉寿命,健康环保,环境友好。
11、一种硬质合金承烧舟皿,以石墨舟为基体,在石墨舟表面覆有所述的防粘涂层。
12、一种硬质合金承烧舟皿的制备方法,包括如下步骤:
13、(1)将氧化钇稳定氧化锆粉、氧化铬粉、铜粉、碳黑和石墨鳞片混合,球磨,得到的涂料粉;
14、(2)将石墨舟皿进行煅烧加热,喷砂处理,石墨舟皿表面加热;
15、(3)将步骤(1)得到的涂料粉喷涂到步骤(2)喷砂处理后的石墨舟皿表面,形成金属氧化物喷涂层。
16、上述硬质合金承烧舟皿的制备方法,优选的,所述石墨舟皿的密度≥1.3g/cm3,煅烧温度为1500-1600℃,煅烧时间为1-3h;采用40-100目的刚玉砂砾进行喷砂处理,喷砂后石墨舟皿平面粗糙度为ra25-50;加热后温度为150-300℃,在整个喷涂过程中,所述石墨舟皿表面温度须保持在100℃以上。喷砂处理能够使舟皿表面粗化,有利于后续涂层与基体的结合;升温的目的是为了去除舟皿基体表面水分,减少舟皿与涂层间热应力。
17、与现有技术相比,本发明的有益效果为:
18、1、本发明的防粘涂层,通过添加铜、氧化铬、碳黑和石墨鳞片,有效提高涂层的致密度和平整性,并改善碳基板与工作层之间热膨胀系数的不匹配性,抑制碳基舟皿基体-涂层-硬质合金产品之间的元素互扩散效应,提高了防粘涂层的热稳定性,避免了粘舟、渗碳等情况,从而可以避免硬质合金产品粘结于舟皿表面而造成涂层剥落,使得该防粘涂层的寿命大大提高。
19、2、本发明的防粘涂层,经多次烧结后致密性会进一步提高,有效提升了涂层的稳定性和使用寿命,提升了产品合格率,降低了生产成本;另外,该防粘涂层无有害健康的有机物质和无机物质添加,可有效降低由于有机物质的添加而在烧结炉内产生渗碳气氛带来的性能波动,延长烧结炉寿命,健康环保,环境友好。
20、3、本发明的防粘涂层,将混合好的喷涂粉末,可直接喷涂在石墨烧舟皿表面,不需要过渡层,制备工艺简单。
21、4、硬质合金承烧舟皿采用本发明的防粘涂层后,可以提高防粘涂层与舟皿的结合强度,降低涂层孔隙度,增强涂层隔离防护作用,减少喷涂层对产品性能的影响,尤其适用于高粘结相硬质合金(粘结相含量达22%以上),以及中、高钴硬质合金,可大大延长舟皿使用寿命。
1.一种防粘涂层,其特征在于,由涂料粉喷涂到物体表面后形成,所述涂料粉的组分包括氧化钇稳定氧化锆、氧化铬、铜、碳黑和石墨鳞片,其质量比为80-90∶3-5∶5-8∶1-3∶1-4。
2.根据权利要求1所述的防粘涂层,其特征在于,所述氧化钇稳定氧化锆中,氧化钇和氧化锆的质量配比为6-7∶2-3。
3.一种如权利要求1或2所述防粘涂层的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:将氧化钇稳定氧化锆粉、氧化铬粉、铜粉、碳黑和石墨鳞片混合,球磨,得到的涂料粉;将所述涂料粉喷涂到物体表面后形成防粘涂层。
4.根据权利要求3所述防粘涂层的制备方法,其特征在于,所述氧化钇稳定氧化锆粉、氧化铬粉、铜粉的纯度≥99.95%,粒度为60μm-100μm;所述碳黑、石墨鳞片的纯度≥99.00%。
5.根据权利要求3所述防粘涂层的制备方法,其特征在于,所述球磨的时间为1-3h。
6.根据权利要求3所述防粘涂层的制备方,其特征在于,所述喷涂的方式包括等离子喷涂、电弧喷涂、爆炸喷涂、超音速喷涂中的任意一种或多种;所述等离子喷涂喷涂的参数条件如下:主气为氩气,主气压力3-6mpa,辅气为氢气,辅气压力为0.1-0.3mpa,送粉压力为0.1-0.25mpa,喷涂距离为60-160mm。
7.根据权利要求3所述防粘涂层的制备方,其特征在于,所述物体表面在喷涂前进行加热,加热后温度为150-300℃;在整个喷涂过程中,所述物体表面温度须保持在100℃以上。
8.一种硬质合金承烧舟皿,其特征在于,以石墨舟为基体,在石墨舟表面覆有权利要求1或2所述的防粘涂层或由权利要求3-7中任一项所述制备方法得到的防粘涂层。
9.一种如权利要求8所述硬质合金承烧舟皿的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
10.根据权利要求9所述硬质合金承烧舟皿的制备方法,其特征在于,所述石墨舟皿的密度≥1.3g/cm3,煅烧温度为1500-1600℃,煅烧时间为1-3h;采用40-100目的刚玉砂砾进行喷砂处理,喷砂后石墨舟皿平面粗糙度为ra25-50;加热后温度为150-300℃,在整个喷涂过程中,所述石墨舟皿表面温度须保持在100℃以上。