[发明专利]一种主要成分是Al2O3为材料的刀具制造加工工艺

说明书

技术领域

该发明属于机械加工和热处理技术领域，本发明涉及Al₂O₃及其刀具，尤其 是一种主要成分是Al₂O₃为材料的刀具制造加工方法。

背景技术

传统的切削刀具，大多高速钢、硬质合金钢为材料，主要用来切削铸铁、 淬硬钢等金属材料。这些切削刀具的硬度、耐磨性能、韧性、耐高温性能都有 一定的局限性，使用寿命短，后来随着技术的发展发明了新的刀具材料，纯Si₃N₄刀具或者纯Al₂O₃刀具，但这些刀具材料抗冲击性差，断裂韧性不好，抗弯能力 弱，切削速度不平稳，易形成机械瘤，而且工效低，不仅耗费时间，而且震动 大，容易产生尖叫声，导致被加工表面光洁度差，工件易变形，经常导致零件 报废，造成重大经济损失，而且刀具刃口破损失效，刀具使用寿命不高，而且 散热性不好。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明为了解决上述问题，设计了一种主要成分是 Al₂O₃为材料的刀具制造加工方法。

本发明设计了一种主要成分是Al₂O₃为材料的刀具制造加工工艺，该刀具材 料主要包括了下列元素的百分比含量：Al₂O₃75％-80％，TiC2.4％-4.8％，CuC₂3.41％-3.78％，Ni2.31％-2.78％，Gr0.56％-0.91％，Mn1.51％-1.47％， S<0.03％,P<0.025％，其它为不可避免的杂质，优选Al₂O₃75％-80％，TiC 2.4％-4.8％，CuC₂3.41％-3.78％，Ni2.31％-2.78％，Gr0.56％-0.91％，Mn 1.51％-1.47％，S<0.03％,P<0.025％，采用了下列的加工工艺为：(1)热压烧结 坯料，将Al₂O₃与TiC，CuC₂以及金素元素置于球磨机中球磨混合5-6h，然后 通过超声震荡混合物，混合处理40-70分钟，采用整体铸造法铸造刀坯，即热 压烧结成型法，充型速度为20-30m/s，压力为300-500kg/cm²条件下配料的熔 融金属液压入金属铸型，在压铸过程保持温度为1700-1900℃，压铸时间为 40-120分钟，开启动取出铸件。生产效率高，金属浪费少，工艺稳定，且金属 无污染，获得铸件质量好,(2)对压铸成形的刀具坯料进行淬火+回火处理，采 用分级淬火法，将刀具坯料投入温度为220-290℃盐浴中保持适当时间后空冷， 再高温回火，回火温度为530-620℃，(3)将时效处理后的刀具进行表面渗氮， 送入充满氮气与氢气的等温炉中，炉温为520-630℃，保温40-60分钟，后 出炉空冷,之后将其置于通有氢气的炉内，加热到870-920℃，以氢气为载体将 CH₄带入反应器，将TiC，CuC₂等沉积在刀具表面。最后抛丸去除氧化皮，再进 行表面磷酸处理，(4)对工件表面电镀处理，电镀液的浓度配比含量如下：硝 酸铜45-63g/L，氯化镁80-120g/L，醋酸钾27-55g/L，硫酸45-60g/L，氯 化铜25-40g/L，光亮剂35-40ml/L，电镀溶液温度控制在40-50℃，电镀时 间为30-50分钟，对电镀后的工件进行钝化处理，对工件进行彩钝，加热时间 为1-2h，加热温度：60-80℃，(5)将刀具放入微弧氧化工作槽中，防腐液为 碳酸盐体系工作溶液，其组成成分为：碳酸氢铵25-29g/L，碳酸钾13-15g/L， 硅酸钾10-15g/L，氢氧化钾20-25g/L，乙酸铵4-8g/L，二氧化锰6-9g/L， 溶液Ph为7.5-8.4，电流密度为100-120A/dm²，电压为800-900V，电源频率 为1500-1700Hz，时间为20-300分钟，在刀具表面产生微弧氧化反应并在原 位生成防腐膜层或硬质膜层。