[发明专利]一种环状微织构金刚石涂层刀片的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于机械加工技术领域，尤其涉及一种环状微织构金刚石涂层刀片的制备方法。

背景技术

金属切削加工过程中，刀片与工件，切屑之间的剧烈摩擦及其与切削热的共同作用将引起刀片磨损并降低加工质量.特别是难加工材料，如钛合金、超高强度钢等.研究表明，刀片表面织构对于刀片-工件接触面摩擦、磨损及润滑和加工表面质量有着十分重要的影响.

刀片表面织构化是一种有效的处理手段，常见的表面织构可以用激光，电化学刻蚀，机械加工等方法在表面得到织构槽，条纹，波纹等织构形状.织构化的表面可以起到产生流体动压效应以增加承载能力，形成储油单元给接触表面提供润滑剂防止咬合、粘连，存储润滑剂而减少犁沟形成的多方面作用，从而显著提高耐磨寿命和润滑效果.激光表面微织构的形貌处理技术及其加工效率高，无污染以及优良的对微细孔的形状和尺寸的精准控制能力被认为是表面织构领域较好的方法.

申请号为CN201010299372的中国申请发明专利公开了一种具有优异纳米摩擦学表现的规则微、纳织构表金面的加工方法，该方法包括利用等离子体刻蚀复制模塑法和表面化学修饰法相结合，实现在金表面上构筑多种类型的规则微、纳织构。该专利未涉及金属切削刀片材料表面的涂层涂覆。申请号为CN200910117691的中国申请发明专利公开了一种多尺度仿生织构表面的加工方法。该方法结合表面复型法和电沉积方法，在金属表面上微加工出具有生物表面高精度仿生织构电镀层。但考虑到电镀层的硬度及其与基体的结合强度原因，该方法形成的织构表面不能适应金属切削加工的要求，特别是难加工材料的加工要求.申请号为CN201210118555的中国申请发明专利公开了一种激光光刻辅助电化学沉积制备微织构方法及其装置。但考虑到电镀层的硬度及其与基体的结合强度较低的原因，该方法形成的表面毛化凸体难以适应金属切削加工的要求.申请号CN200810189022的中国授权发明专利公开了一种用于水润滑的织构化类金刚石复合薄膜的制备方法。该方法采用激光表面微造形技术，能够在工件表面获得微织构形貌造形，然后通过磁控溅射沉积技术在工件表面获得类金刚石薄膜。薄膜大大提高了常规类金刚石薄膜在水润滑条件下的稳定性和减摩抗磨性能，摩擦系数降低高达40%，耐磨性提高1-3倍。适用用水环境下的机械密封环、推力轴承以及其他机械传动摩擦副的表面防护与强化，该专利未涉及在一般条件的下的金属切削加工用金刚石涂层刀具，特别是不能满足难加工材料的加工要求。

因此.将刀片表面织构化处理与CVD金刚石薄膜涂层技术结合形成织构化复合薄膜，可以弥补两类方法的局限性，实现技术方法的优化，更好的适应于金属切削加工，特别是难加工材料的加工需要。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种环状微织构金刚石涂层刀片的制备方法；其可降低刀片切削力和切削温度，减小刀片磨损，增加刀片耐用度，寿命和润滑效果，减小摩擦，提高切削效率。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种环状微织构金刚石涂层刀片的制备方法，包括以下步骤：

（1）对刀片进行表面的清洗预处理；

（2）在刀片表面获得微织构形貌；

（3）对刀片进行酸碱预处理；

（4）通过CVD沉积装置对刀片表面进行金刚石涂层，得到所需的微织构化金刚石薄膜涂层。

步骤（1）具体为：将刀片表面去污清理，放入丙酮溶液中超声清洗10-15分钟。

步骤（2）具体为：采用高精度光纤激光打标机对硬质合金刀片表面进行微织构造形，打标高度保持35mm，打标次数控制在5次，打标速度270mm/s，打标功率3W，在刀片表面均匀打标出来若干个织构槽，在刀片表面形成微织构形貌。

步骤（3）具体为：把织构好的刀片先放在铁氰化钾溶液中进行超声清洗30分钟，接着再把刀片放入硫酸和双氧水的混合溶液中超声清洗20秒，其中硫酸和双氧水的体积比为H₂SO₄:H₂O₂=3:7，然后放入丙酮溶液中超声清洗8分钟，再放入由金刚石研磨粉及丙酮所组成的混合液中超声振动40分钟，其中金刚石研磨粉的重量与丙酮的体积比为：金刚石研磨粉：丙酮=25mg：30ml，最后把刀片放入丙酮中清洗15分钟。