[发明专利]一种用于制备刀具涂层的纳米复合粉芯丝材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于制备刀具涂层的纳米复合粉芯丝材及其制备方法，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为32％～45％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硅4～9wt.％、硼2～8wt.％、银1～3wt.％、铝2～6wt.％、纳米二氧化钛2～7wt.％、纳米氧化镁1～8wt.％、纳米氧化锌2～8wt.％、余量为铁。与现有技术相比，本发明具有以下优点：(1)本发明所述用于制备刀具涂层的纳米复合粉芯丝材脆性地，韧性好，硬度高；(2)本发明所述粉芯丝材具有高温稳定性、切削性能和阻碍加工工件组元扩散的能力。

技术领域

本发明属于材料加工工程技术领域，涉及一种粉芯丝材，具体为一种用于制备刀具涂层的纳米复合粉芯丝材及其制备方法。

背景技术

近年来，在工模具、机械零部件等产品上涂覆金属氮化物来提高产品表面性能和使用寿命的方法已经成为一种广泛应用的表面改性技术。涂层的制备技术主要有化学气相沉积和物理气相沉积两类，但是化学气相沉积技术存在反应气体会腐蚀设备、环境污染等一系列问题，因此自九十年代中期以来物理气相沉积技术得到了迅猛发展。

一般工业型硬质涂层沉积设备，真空度基本在10^-3量级，因此涂层会含有一定量的氧杂质，这些氧杂质影响涂层的结构和性能。过高的真空度势必会增加设备的工艺成本，不利于涂层的广泛推广使用。传统的硬质涂层的摩擦系数较高，在摩擦过程中不仅会加剧磨损，而且在高温环境下会导致涂层产生氧化、热疲劳等现象。因此，为了适应高速切削条件下对硬质涂层的苛刻要求，比如在切削条件下涂层的抗裂纹扩展能力以及抗高温氧化性能差等，提高涂层的韧性及硬度成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题：为了克服现有技术的不足，获得一种韧性高，硬度强，在高速切削条件下涂层的抗裂纹扩展能力以及抗高温氧化性能好的涂层，本发明提供了一种用于制备刀具涂层的纳米复合粉芯丝材及其制备方法。

技术方案：一种用于制备刀具涂层的纳米复合粉芯丝材，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为32％～45％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硅4～9wt.％、硼2～8wt.％、银1～3wt.％、铝2～6wt.％、纳米二氧化钛2～7wt.％、纳米氧化镁1～8wt.％、纳米氧化锌2～8wt.％、余量为铁。

优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为32％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硅4wt.％、硼2wt.％、银1wt.％、铝2wt.％、纳米二氧化钛2wt.％、纳米氧化镁1wt.％、纳米氧化锌2wt.％、余量为铁。

优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为35％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硅5wt.％、硼4wt.％、银2wt.％、铝3wt.％、纳米二氧化钛3wt.％、纳米氧化镁3wt.％、纳米氧化锌3wt.％、余量为铁。

优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为38％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硅6wt.％、硼4wt.％、银2wt.％、铝4wt.％、纳米二氧化钛4wt.％、纳米氧化镁3wt.％、纳米氧化锌4wt.％、余量为铁。

优选的，所述丝材由430不锈钢外皮包覆粉芯制成，其中粉芯的填充率为45％；所述粉芯由以下合金粉末混合而成，粉芯成分质量百分比含量范围如下：硅9wt.％、硼8wt.％、银3wt.％、铝6wt.％、纳米二氧化钛7wt.％、纳米氧化镁8wt.％、纳米氧化锌8wt.％、余量为铁。

以上任一所述用于制备刀具涂层的纳米复合粉芯丝材的制备方法，所述方法包括以下步骤：

(1)将粉芯的各成分混合，加入混粉机内混合2～5小时；