[发明专利]防粘涂层和碳基舟皿及其制备方法

说明书

本发明公开了防粘涂层和碳基舟皿及其制备方法，该防粘涂层包括：过渡层和工作层，过渡层包括铬族元素，工作层设在过渡层的至少一部分上，且包括氧化铝、氧化锆和稀土氧化物中的至少之一。由此，可以提高防粘涂层与舟皿之间的结合强度，增强涂层的隔离能力。将该防粘涂层应用于碳基舟皿表面进行硬质合金烧结时，防粘涂层中的过渡层与碳基舟皿基体具有良好的结合强度，可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，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以及硬质合金产品的烧结变形与渗碳、脱碳现象，使得该防粘涂层的寿命大大提高。

技术领域

本发明属于硬质合金烧结加工技术领域，具体涉及一种防粘涂层和碳基舟皿及其制备方法。

背景技术

硬质合金是采用粉末冶金法制备，由难熔金属化合物(WC、TaC、NbC、TiC等)和粘结金属(Co、Ni、Fe等)组成的，兼具硬度、强度和韧性的工程复合材料。广泛应于石油探勘、航天航空、轨道交通、能源以及工业等领域。硬质合金烧结通常使用碳基舟皿，烧结温度通常在1380℃～1500℃之间。随着合金成分中铁、钴、镍等金属粘结剂含量的增加以及烧结温度的提高，合金中的液相数量也随之增加，加剧硬质合金产品与舟皿之间的扩散反应，导致硬质合金产品粘结于舟皿表面，造成舟皿的破损以及硬质合金产品的烧结变形与渗碳。因此，在生产过程中需在碳基舟皿表面涂刷防粘涂料。

现有技术中通常使用一次性涂料，主要是以氧化铝、氧化锆以及稀土氧化物为主要成分，添加吐温、甲醛、PEG、炭黑等化工原料，此类涂料存在以下缺点：(1)成分复杂，污染环境且对人体有一定程度的伤害，在烧结过程中均为一次性使用，需要专门配备人员进行涂刷，且涂刷厚度不易控制、人工成本高；(2)涂料中的炭黑在烧结过程中极易吸附于烧结炉内电极表面，降低烧结炉的使用寿命；(3)传统防粘涂料中的炭黑易造成硬质合金产品底部发生渗碳现象，造成粘舟和变形，影响产品质量。同时此类涂料烧结高粘结相产品时，涂料的粘舟、渗碳以及产品尺寸变形现象更为明显，导致产品合格率低。

中国专利CN201010546928.1和CN109332689A等专利公开了对舟皿表面涂料进行了优化，防粘效果更好，但是此类涂料均含有炭黑、吐温、PEG等复杂的化学原料，且均是一次性使用，无法解决重复利用的问题。针对涂料需要人工涂刷的不足，中国专利CN102744404A公开了在舟皿表面喷涂防粘涂层，该专利采用等离子喷涂纯氧化锆工艺，但所述涂层的烧结次数为10次左右，由于氧化锆直接喷涂在碳基上，两者粘结强度低，导致烧结寿命短，涂层制备成本高，单次综合使用成本高，不能满足工业生产的需求。中国专利CN110643929A公开了一种在舟皿表面喷涂防粘涂层的方法，通过在舟皿喷涂碳化硅/氧化铝作过渡层，稀土氧化物为工作层的防粘涂层，所述涂层的烧结次数为40次左右。但碳化硅和氧化铝制备的涂层孔隙率较高，容易出现微裂纹，使得石墨易渗透到工作层，长时间使用亦会出现粘舟。且石墨中的杂质硫元素会渗透到工作层，产生硫氧化钇，导致涂层脱落，进而影响舟皿的使用寿命。

因此，现有硬质合金烧结用防粘涂层有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种防粘涂层和碳基舟皿及其制备方法，该防粘涂层具有粘结力强、隔离能力优异、性能稳定和一次喷涂可长期使用等优点。

在本发明的第一个方面，本发明提出了一种防粘涂层。根据本发明的实施例，所述防粘涂层包括：

过渡层，所述过渡层包括铬族元素；

工作层，所述工作层设在所述过渡层的至少一部分上，并且所述工作层包括氧化铝、氧化锆和稀土氧化物中的至少之一。