[发明专利]一种钛合金刀具的耐磨涂层及其制作方法

说明书

本发明提供一种钛合金刀具的耐磨涂层及其制作方法，该方法包括：S1，把预处理后的钛合金刀具预热到200℃～300℃，并且保温预设时间；S2，将预先配制好的焊粉，利用等离子焊机在氩气保护盒中对所述钛合金刀具堆焊。本发明提供的钛合金刀具的耐磨涂层的制作方法，采用等离子焊机将钛合金混合粉末堆焊在钛合金基体表面，通过原位自生成完整TiC网络骨架提高钛合金的耐磨性，经摩擦磨损试验验证耐磨性比普通钛合金材料提高2倍以上，涂层与基体呈冶金结合，结合强度高，且厚度为2～3mm，且刀具HRC值均在55HRC以上，能够完全满足刀具的硬度要求。

技术领域

本发明涉及钛合金耐磨技术领域，更具体地，涉及一种钛合金刀具的耐磨涂层及其制作方法。

背景技术

钛一般被用在航天工业和航空中，钛合金以其轻和硬的独特品质适应了高性能飞行工具的需要。现在制刀行业选用钛作为基本材料其最大的魅力当然在于它的轻，另外一个优点是保养简单方便，不易生锈。钛合金耐腐蚀性非常好，可完全替代原高铬不锈钢；其具有良好的韧性，与陶瓷刀相比其有极大的优越性。因此对比其他刀具材料，钛合金材料的硬度及韧性匹配更为优越。

目前，特别是在军工行业及海洋行业中，基本上都要使用钛合金刀具，而用于制作刀具材料的硬度值要大于53HRC，但现有牌号的钛合金所制作刀具的硬度值远远低于使用要求，传统的钛合金刀具耐磨性差、硬度不高以及有效使用寿命低，而且采用PVD或CVD等工艺制备的涂层具有厚度较薄且与基体结合力差等缺陷问题。

发明内容

为了至少部分地克服现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种钛合金刀具的耐磨涂层及其制作方法。

根据本发明的一个方面，提供一种钛合金刀具的耐磨涂层，所述耐磨涂层的成分包括Ti、Cr、C、Al以及Si；其中，所述Ti重量百分比为66～75％、Cr重量百分比为21～29％、C重量百分比为3～4.5％、Al重量百分比为0.04～0.06％以及Si重量百分比为0.03～0.05％。

其中，所述耐磨涂层中相关杂质包括：Fe、N、H以及O；其中，上述成分的重量百分比具体为Fe≤0.1％、N≤0.012％、H≤0.008％、O≤0.10％以及其余杂质≤0.2％

根据本发明的另一个方面，本发明提供一种钛合金刀具的耐磨涂层的制作方法，包括：S1，把预处理后的钛合金刀具预热到200℃～300℃，并且保温预设时间；S2，将预先配制好的焊粉，利用等离子焊机在氩气保护盒中对所述钛合金刀具堆焊；其中，所述焊粉的组成成分包括：Ti、Cr、C、Al以及Si；其中，所述Ti重量百分比为66.84～74.82％、Cr重量百分比为21.67～28.61％、C重量百分比为3.14～4.14％、Al重量百分比为0.045～0.0594％以及Si重量百分比为0.038～0.048％。

其中，还包括：S3，所述氩气保护盒保持持续充入氩气10min，直至所述钛合金刀具焊后在所述氩气保护盒中缓慢冷却至室温；S4，所述钛合金刀具在马弗炉中以20℃每分钟的速度缓慢升温至650℃，并保持1小时；S5，对所述钛合金刀具进行机械加工处理。

其中，在S2之前包括：调整等离子焊机的参数；具体为，电流60～120A、离子气流量0.8～1.5L/min、保护气流量10～20L/min以及送焊粉气流量25～50L/min。

其中，S2包括：将预先配制好的焊粉，利用等离子焊机在氩气保护盒中对所述钛合金刀具采用多焊道堆焊；堆焊过程中采用铜板散热，以使得每一焊道的温度小于200℃。

其中，S2还包括：将预热好的钛合金刀具置于氩气保护盒中，并持续充入氩气，保持5min等待氩气充满氩气保护盒，将氩气表流量调到3L/min并保持不变。

其中，配置所述焊粉的步骤具体为：组成焊粉的成分过100～200目筛；充分混合后的焊粉在100℃～200℃温度条件下烘干2小时。