[发明专利]一种复合硬质涂层刀具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种复合硬质涂层刀具及其制备方法，属于刀具加工技术领域，其特点在于所述包括刀具基体、选区激光熔化成形的基层、双辉等离子表面冶金沉积成型的中间层以及最后激光熔覆形成的刀面；所述制备方法包括如下步骤：步骤100：基体清洗；步骤200：选区激光熔化成型形成基层；步骤300：基层近净成形；步骤400：双辉等离子表面冶金形成中间层；步骤500：中间层近净成形；步骤600：激光熔覆形成刀面；步骤700：刀面近净成形；本发明对现有的增材制造技术进行控制改进，融合三种增材技术于一体，制成的硬质涂层刀具有硬度梯度，每层之间结合牢固，大大提升加工效率及刀具精度。

技术领域

本发明属于刀具加工技术领域，特别涉及一种复合硬质涂层刀具及其制备方法。

背景技术

硬质合金刀具，是由硬质合金制成，硬质合金是由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能，特别是它的高硬度和耐磨性，即使在500℃的温度下也基本保持不变，在1000℃时仍有很高的硬度。然而但硬质合金脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具，因而常制成不同形状的刀片，采用焊接、粘接、机械夹持等方法安装在刀体或模具体上使用。激光熔覆技术是一种先进的表面改性技术，在基体表面上熔覆材料，经激光辐照使之和基体表面薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低并与基体材料成冶金结合的表面涂层，从而显著改善基体材料表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电器特性等的工艺方法。将激光熔覆技术的可控性应用于硬质合金刀具的加工具有广阔的前景，但目前激光熔覆涂层还存在大量的问题尚未解决，包括裂纹等问题，尚没有行之有效的解决方案。

为了解决上述现有技术问题的不足，本发明公开了一种复合硬质涂层刀具及其制备方法，属于刀具加工技术领域，其特点在于所述包括刀具基体、选区激光熔化成形的基层、双辉等离子表面冶金沉积成型的中间层以及最后激光熔覆形成的刀面；所述制备方法包括如下步骤：步骤100：基体清洗；步骤200：选区激光熔化成型形成基层；步骤300：基层近净成形；步骤400：双辉等离子表面冶金形成中间层；步骤500：中间层近净成形；步骤600：激光熔覆形成刀面；步骤700：刀面近净成形；本发明对现有的增材制造技术进行控制改进，融合三种增材技术于一体，制成的硬质涂层刀具有硬度梯度，每层之间结合牢固，大大提升加工效率及刀具精度。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中硬质合金刀具刀口容易钝、耐磨性差、耐高温性能差，严重影响刀具的寿命及质量，造成加工成本的提高、降低加工精度。

(二)技术方案

本发明通过如下技术方案实现：本发明提出了一种复合硬质涂层刀具，包括刀具基体、通过选区激光熔化成形的18Ni300/316L合金复合基层、通过双辉等离子表面冶金沉积成型的Ni-Cr复合涂层所形成的中间层以及最后激光熔覆碳化钨合金粉末/碳化铬合金粉末/镍基合金粉末复合而成的刀面。

作为上述方案的进一步说明，所述基层所使用的18Ni300合金粉末与316L合金粉末的重量比例为7.6:2.4；所述基层所采用的选区激光熔化成形技术的工艺参数如下：

激光功率：180.0-200.0W；

扫描速度：190.0-210.0mm/s；

铺粉层厚度：25.0-30.0μm；

扫描间距：65.0-80.0μm。

作为上述方案的进一步说明，所述中间层所使用的Ni-Cr合金片中Ni:Cr的重量比例为8.1:1.9；所述中间层工艺参数如下：

目标电极电压：800.0-1000.0V；

目标电极电流：1.0-3.0A；

试样电极电压：200.0-400.0V；