[发明专利]一种亲疏复合织构化刀具表面的制备方法

权利要求书

1.一种亲疏复合织构化刀具表面的制备方法，其特征在于：包括如下步骤

步骤一：在刀具表面制备耐磨稳固的疏液层；

步骤二：利用激光加工技术去除主切削刃附近部分区域旳疏液层和基底材料，加工出亲液的微沟槽，从而形成亲疏复合织构化刀具表面。

2.如权利要求1所述的亲疏复合织构化刀具表面的制备方法，其特征在于：

所述步骤一具体包括如下：

(1)制备溶胶凝胶液，以正硅酸乙酯为原料，乙醇为介质，先向乙醇中加入氨水进行混合搅拌，二者配比为4:1～7.5:1，搅拌时间3～8min，再加入正硅酸乙酯并在恒温磁力搅拌器上进行搅拌，其中正硅酸乙酯与乙醇的摩尔比为1:2～1:5，搅拌时间5～10min，通过氨水的催化水解和凝聚在刀具表面制备出不同直径的单分散SiO₂颗粒，其中碱作为催化剂和pH调节剂，醇作为溶剂；

(2)通过多次提拉涂覆刀具表面，将刀具固定在提拉机上，以8～15mm/s的速率将刀具放入所制备的溶液中，停留时间为2～5min，然后再以相同的速率提出刀具，在室温下放置5～10min，重复以上过程5～8次；

(3)对刀具进行热处理，将刀具放入实验炉中并通入氩气，同时以5～8℃/min的速率升温至650℃左右，保温1.5～2h后自然冷却至室温；

(4)在室温环境下对刀具表面进行氟化处理，形成耐磨稳固的疏液层，选用的氟化物为氟硅烷类有机物和醇类有机物的摩尔比为1:0.5～1:2的混合液，将刀具放入该混合液中反应20min以上，之后取出并用高纯氮气进行吹干，再对刀具表面加热，温度为90～250℃，以确保表面附有的醇类有机物完全挥发。

3.如权利要求1所述的亲疏复合织构化刀具表面的制备方法，其特征在于：

所述步骤一具体包括如下：

(1)采用飞秒激光系统进行图形化加工，在刀具前刀面加工出微纳沟槽，其中飞秒激光脉冲能量1.75～5μJ，频率为500～2500Hz，沟槽面积与未加工刀具前刀面面积比为1:5～1:20；

(2)在室温环境下对刀具表面进行氟化处理，选用的氟化物为氟硅烷类有机物和醇类有机物的摩尔比为1:0.5～1:4的混合液，先将刀具放入该混合液中反应20min以上，之后取出并用高纯氮气进行吹干，再对刀具表面加热，温度为90～250℃，以确保表面附有的醇类有机物完全挥发。

4.如权利要求2或3所述的亲疏复合织构化刀具表面的制备方法，其特征在于：所述步骤二具体包括如下：去除主切削刃附近部分区域旳疏液层和基底材料，在刀具前刀面加工出亲液的微沟槽。

5.如权利要求3所述的亲疏复合织构化刀具表面的制备方法，其特征在于：沟槽方向与切削刃平行，深度100nm～20μm，沟槽宽度小于20μm，周期小于60μm。

6.如权利要求4所述的亲疏复合织构化刀具表面的制备方法，其特征在于：加工出的微沟槽深度1～16μm，沟槽宽度1～200μm，周期2～400μm，与切屑流出方向夹角为5°～175°，微沟槽距主切削刃0～20mm。