一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层
阅读说明：本技术 一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层 (Color-difference-preventing interlayer for sintering low-Co metal ceramic ) 是由 杨佳 林亮亮 郑爱钦 李文强 魏建清 于 2021-06-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层,是制作在低Co金属陶瓷压制品烧结用的承烧板上的涂层；涂层材料由粒度范围在50um～300um的Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的其中两种氧化物组成,孔隙度控制在20％～50％,膜厚控制在50um～100um,涂层成型技术采用热喷涂技术,在0.05Mpa～6.0Mpa的乙炔、氧气和空气作用下,成型在承烧板上；所述低Co金属陶瓷压制品中的钴含量在12％以下。本发明能够保证低Co金属陶瓷物理指标合格,同时保证金属陶瓷组织均匀性,以及有效防止金属陶瓷表面色差。(The invention discloses a color difference prevention interlayer for sintering low-Co metal ceramics, which is a coating layer manufactured on a burning bearing plate for sintering low-Co metal ceramic pressed products; the coating material consists of two oxides of Al2O3, SiO2, MgO, Cr2O3 and ZrO2 with the granularity of 50-300 um, the porosity is controlled at 20-50 percent, the film thickness is controlled at 50-100 um, the coating forming technology adopts a thermal spraying technology, and the coating is formed on a burning bearing plate under the action of acetylene, oxygen and air with the pressure of 0.05-6.0 Mpa; the cobalt content of the low-Co cermet pressed product is below 12%. The method can ensure that the physical indexes of the low-Co metal ceramic are qualified, ensure the uniformity of the metal ceramic structure and effectively prevent the surface color difference of the metal ceramic.)
技术领域
本发明涉及金属陶瓷加工技术领域，特别是涉及一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层。
背景技术
金属陶瓷是以TiC、TiN、Ti(C、N)为基础材料，添加钴、镍等粘结相烧结而成。由于成份和结构的特殊性，相对于硬质合金硬度高、抗氧化性能好，断裂韧性和抗弯强度比非金属陶瓷刀具高，在切削加工中更能保持高温稳定性，更适合对淬火钢、高强度钢以及铸铁的加工。特别是在Ti(C、N)基金属陶瓷材料出现后，其应用范围填补了硬质合金和陶瓷刀具之间高速精加工和半精加工领域的空白，既适用于高速精加工，又适用于钢材等的半精加工和间断切削加工，且切削速度高、表面质量好、刀具寿命长。
金属陶瓷材料的均匀性和稳定性是保障刀具优良切削性能的基础，金属陶瓷烧结过程影响其综合力学性能，而与金属陶瓷压制品直接接触的石墨舟或板上的涂敷物质化学稳定性尤为重要，中国发明专利申请CN201610987127.6、专利申请CN201810015890.1披露了不同混合成份的烧结涂料，该涂料刷涂在石墨舟或板上，涂料的稳定性靠配方物质间的物理粘合来保证，涂料刷涂的均匀性则靠人工技能来保证，该方式已经应用了很长一段时间，在当今也有存在一定应用，但是该方式在金属陶瓷的高温液相烧结过程中的质量稳定性有待于提高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层，是在低Co金属陶瓷压制品和石墨舟或板之间制备阻隔二者反应的烧结用涂层，保证低Co金属陶瓷物理指标合格，同时保证金属陶瓷组织均匀性，以及有效防止金属陶瓷表面色差。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层，是制作在低Co金属陶瓷压制品烧结用的承烧板上的涂层；涂层材料由粒度范围在50um～300um的Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的其中两种氧化物组成，孔隙度控制在20％～50％，膜厚控制在50um～100um，涂层成型技术采用热喷涂技术，在0.05Mpa～6.0Mpa的乙炔、氧气和空气作用下，成型在承烧板上；所述低Co金属陶瓷压制品中的钴含量在12％以下。
所述其中两种氧化物中，其中一种氧化物为主成份氧化物，所述主成份氧化物占两种氧化物总含量≥50％wt.％，主成份氧化物为Al2O3、Cr2O3和ZrO2中的一种氧化物。
所述涂层为单层结构。
所述涂层为多层结构。
所述多层结构的涂层中，相邻的两层涂层中的主成份氧化物不相同。
在涂层成型过程中，是使用扫描电子显微镜对涂层截面形貌进行拍摄，采用图像处理软件进行孔隙度统计，将涂层孔隙度控制在20％～50％。
进一步的，是将涂层孔隙度控制在30％～40％。
在涂层成型过程中，是使用厚度仪对涂层膜厚进行多点测量，将膜厚控制在50um～100um。
进一步的，是将膜厚控制在60um～90um。
所述热喷涂技术为火焰喷涂技术，涂层氧化物以6.0ⅹ10-3m/s～1.0ⅹ10-2m/s的进给速度，匹配0.001m/s～0.01m/s的喷枪速度成型在经过预处理的承烧板表面上。
与现有技术相比较，本发明的有益效果是：
本发明的涂层材料由粒度范围在50um～300um的Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的其中两种氧化物组成，孔隙度控制在20％～50％，膜厚控制在50um～100um，涂层成型技术采用热喷涂技术，在0.05Mpa～6.0Mpa的乙炔、氧气和空气作用下，成型在承烧板上；所述低Co金属陶瓷压制品中的钴含量在12％以下。本发明是采用热喷涂技术，承烧板(石墨舟或板)涂层成型温度高于金属陶瓷高温液相烧结温度，采用高熔点复合材料成型单层或多层涂层，从而在低Co金属陶瓷的烧结过程中有效的防止了金属陶瓷压制品和石墨舟或板的物理元素交换或化学反应，同时高熔点复合氧化材料制备涂层，其高温稳定性和组织均匀性有效防止金属陶瓷烧结后产品表面色差。
以下结合实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层不局限于实施例。
具体实施方式
实施例
本发明的一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层，是制作在低Co金属陶瓷压制品烧结用的承烧板上的涂层；涂层材料由粒度范围在50um～300um的Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的其中两种氧化物组成，孔隙度控制在20％～50％，膜厚控制在50um～100um，涂层成型技术采用热喷涂技术，在0.05Mpa～6.0Mpa的乙炔、氧气和空气作用下，成型在承烧板上；所述低Co金属陶瓷压制品中的钴含量在12％以下。
所述低Co金属陶瓷采用粉末冶金技术，通过压制形成具有特定几何形状的低Co金属陶瓷压制品，将压制品放置在本发明涂层上进行烧结。
所述其中两种氧化物中，其中一种氧化物为主成份氧化物，所述主成份氧化物占两种氧化物总含量≥50％wt.％，主成份氧化物为Al2O3、Cr2O3和ZrO2中的一种氧化物。
所述涂层可以为单层结构，也可以为多层结构。
当采用多层结构的涂层时，相邻的两层涂层中的主成份氧化物不相同。
在涂层成型过程中，是使用扫描电子显微镜对涂层截面形貌进行拍摄，采用图像处理软件进行孔隙度统计，将涂层孔隙度控制在20％～50％。
进一步的，可以将涂层孔隙度控制在30％～40％。
在涂层成型过程中，是使用厚度仪对涂层膜厚进行多点测量，将膜厚控制在50um～100um。
进一步的，可以将膜厚控制在60um～90um。
所述热喷涂技术为火焰喷涂技术，涂层氧化物以6.0ⅹ10-3m/s～1.0ⅹ10-2m/s的进给速度，匹配0.001m/s～0.01m/s的喷枪速度成型在经过预处理的承烧板表面上。火焰喷涂，是指利用气体燃烧火焰的高温将喷涂材料(金属丝或粉末)熔化，并用压缩空气流将它喷射到承烧板表面上形成涂层。火焰喷涂是用火焰为热源，将金属与非金属材料加热到熔融状态，在高速气流的推动下形成雾流，喷射到基体上，喷射的微小熔融颗粒撞击在基体上时，产生塑性变形，成为片状叠加沉积涂层。火焰喷涂是利用燃气乙炔、丙烷、甲基乙炔一丙二烯(MPS)、氢气或天然气与助燃气体氧混合燃烧作为热源，喷涂材料则以一定的传输方式进入火焰，加热到熔融或软化状态，然后，依靠气体或火焰加速喷射到基体上。
本发明的一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层，是制作在低Co金属陶瓷压制品烧结用的承烧板上的涂层，涂层材料由粒度范围在50um～300um的Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的其中两种氧化物组成，孔隙度控制在20％～50％，膜厚控制在50um～100um，涂层成型技术采用热喷涂技术，在0.05Mpa～6.0Mpa的乙炔、氧气和空气作用下，成型在承烧板上；所述低Co金属陶瓷压制品中的钴含量在12％以下。本发明是采用热喷涂技术，承烧板(石墨舟或板)涂层成型温度高于金属陶瓷高温液相烧结温度，采用高熔点复合材料成型单层或多层涂层，从而在低Co金属陶瓷的烧结过程中有效的防止了金属陶瓷压制品和石墨舟或板的物理元素交换或化学反应，同时高熔点复合氧化材料制备涂层，其高温稳定性和组织均匀性有效防止金属陶瓷烧结后产品表面色差。
以下结合具体例子对本发明做进一步的详细说明。
实施例1
一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层，是制作在低Co金属陶瓷压制品烧结用的承烧板上的涂层；刀片型号为SNMG120404，压制品为Co质量百分数为6％的金属陶瓷。
本发明涂层为序号1～4，对比涂层为序号5～9，其中序号7～9为本发明变型。
涂层1-4：达到本发明目的涂层，涂层材料选择Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的两种氧化物组成，其中主成份氧化物为Al2O3、Cr2O3、ZrO2中的一种氧化物，主成份氧化物占两种氧化物总含量≥50％wt.％。
涂层5-9：为对比涂层，其承烧板、刀片型号及压制品与本发明相同。
涂层5-6，采用等离子喷涂技术，成型对比涂层，涂层材料选择ZrO2、Y2O3、Al2O3、SiO2；
涂层7-9，采用热喷涂技术，成型对比涂层，涂层材料选择Al2O3、Y2O3、SiO2、ZrO2、MgO。
各涂层的成型信息及特性指标见表1。
表1涂层成型信息及特性指标
将压制品放在不同石墨舟或板(承烧板)的涂层上，加热至1450℃进行烧结后，自然冷却后将金属陶瓷卸下，再将压制品放置在石墨舟或板的涂层上进行第二次烧结，如此反复烧结冷却直至石墨舟或板的涂层出现失效。
涂层1-4：涂层的使用寿命为10-12次，在烧结过程中，烧结后的金属陶瓷都可以轻松卸下，表面色泽一致，无色差，涂层最终因接触区域局部脱落而失效。
涂层5-6：对比涂层采用等离子喷涂技术，寿命为3次，在烧结过程中，烧结后的金属陶瓷与涂层有粘连现象，金属陶瓷表面有色泽不一致情况，涂层最终全部脱落而失效。
涂层7-9：对比涂层使用寿命为2-3次。Al2O3+30％Y2O3涂层烧结后的金属陶瓷表面有色泽不一致情况，涂层最终大量脱落而失效；Al2O3+22％SiO2涂层厚度变薄，烧结后的金属陶瓷与涂层接触区的出现粘结现象，涂层最终全部脱落而失效；ZrO2+22％MgO涂层孔隙度增大，涂层最终出现严重龟裂脱落而失效。
实施例2
一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层，是制作在低Co金属陶瓷压制品烧结用的承烧板上的涂层；刀片型号为SNMG120404，压制品为Co质量百分数为8％的金属陶瓷。
本发明涂层为序号1～4，对比涂层为序号5～9，其中序号7～9为本发明变型。
涂层1-4：达到本发明目的涂层，涂层材料选择Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的两种氧化物组成，其中主成份氧化物为Al2O3、Cr2O3、ZrO2中的一种氧化物，主成份氧化物占两种氧化物总含量≥50％wt.％。
涂层5-9：为对比涂层，其承烧板、刀片型号及压制品与本发明相同。
涂层5-6，采用等离子喷涂技术，成型对比涂层，涂层材料选择ZrO2、Y2O3、Al2O3、SiO2；
涂层7-9，采用热喷涂技术，成型对比涂层，涂层材料选择Al2O3、Y2O3、SiO2、ZrO2、MgO。
各涂层的成型信息及特性指标见表2。
表2涂层成型信息及特性指标
将压制品放在不同石墨舟或板(承烧板)的涂层上，加热至1450℃进行烧结后，自然冷却后将金属陶瓷卸下，再将压制品放置在石墨舟或板的涂层上进行第二次烧结，如此反复烧结冷却直至石墨舟或板涂层出现失效。
涂层1-4：涂层的使用寿命为11次，在烧结过程中，烧结后的金属陶瓷都可以轻松卸下，表面色泽一致，无色差，涂层最终因接触区域局部脱落而失效。
涂层5-6：对比涂层采用等离子喷涂技术，寿命为2次，在烧结过程中，烧结后的金属陶瓷与涂层有粘连现象，金属陶瓷表面有色泽不一致情况，涂层最终全部脱落而失效。
涂层7-9：对比涂层使用寿命为2次。Al2O3+30％Y2O3涂层烧结后的金属陶瓷表面有色泽不一致情况，涂层最终大量脱落而失效；Al2O3+22％SiO2涂层厚度变薄，烧结后的金属陶瓷与涂层接触区的出现粘结现象，涂层最终全部脱落而失效；ZrO2+22％MgO涂层孔隙度增大，涂层最终出现严重龟裂脱落而失效。
实施例3
一种防色差的低Co金属陶瓷烧结用隔层，是制作在低Co金属陶瓷压制品烧结用的承烧板上的涂层；刀片型号为SNMG120404，压制品为Co质量百分数为12％的金属陶瓷。
本发明涂层为序号1～4，对比涂层为序号5～9，其中序号7～9为本发明变型。
涂层1-4：达到本发明目的涂层，涂层材料选择Al2O3、SiO2、MgO、Cr2O3和ZrO2中的两种氧化物组成，其中主成份氧化物为Al2O3、Cr2O3、ZrO2中的一种氧化物，主成份氧化物占两种氧化物总含量≥50％wt.％。
涂层5-9：为对比涂层，其承烧板、刀片型号及压制品与本发明相同。
涂层5-6，采用等离子喷涂技术，成型对比涂层，涂层材料选择ZrO2、Y2O3、Al2O3、SiO2；
涂层7-9，采用热喷涂技术，成型对比涂层，涂层材料选择Al2O3、Y2O3、SiO2、ZrO2、MgO。
各涂层的成型信息及特性指标见表3。
表3涂层成型信息及特性指标
将压制品放在不同石墨舟或板的涂层上，加热至1450℃进行烧结后，自然冷却后将金属陶瓷卸下，再将压制品放置在石墨舟或板的涂层上进行第二次烧结，如此反复烧结冷却直至石墨舟或板涂层出现失效。
涂层1-4：涂层的使用寿命为10-12次，在烧结过程中，烧结后的金属陶瓷都可以轻松卸下，表面色泽一致，无色差，涂层最终因接触区域局部脱落而失效。
涂层5-6：对比涂层采用等离子喷涂技术，寿命为1次，在烧结过程中，烧结后的金属陶瓷与涂层有粘连现象，金属陶瓷表面有色泽不一致情况，涂层最终全部脱落而失效。
涂层7-9：对比涂层使用寿命为1-2次。Al2O3+30％Y2O3涂层烧结后的金属陶瓷表面有色泽不一致情况，涂层最终大量脱落而失效；Al2O3+22％SiO2涂层厚度变薄，烧结后的金属陶瓷与涂层接触区的出现粘结现象，涂层最终全部脱落而失效；ZrO2+22％MgO涂层孔隙度增大，涂层最终出现严重龟裂脱落而失效。
烧结结果表明，本发明防色差的低Co金属陶瓷的烧结涂层采用热喷涂技术，石墨舟或板涂层成型温度高于金属陶瓷高温液相烧结温度，采用高熔点复合材料成型单层或多层涂层，从而在低Co金属陶瓷的烧结过程中有效的防止了金属陶瓷压制品和石墨舟或板的物理元素交换或化学反应，同时高熔点复合氧化材料制备涂层，其高温稳定性和组织均匀性有效防止金属陶瓷烧结后产品表面色差。
上述只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。
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