[发明专利]一种激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具及其制备方法

权利要求书

1.一种激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具，刀具基体材料为高速钢，其特征在于，刀具前刀面为石墨烯-陶瓷自润滑涂层；所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具的制备方法，是将石墨烯添加至Al₂O₃或Si₃N₄基陶瓷混合粉末中，采用CO₂激光同步送粉方式在高速钢刀具前刀面熔覆一层石墨烯-陶瓷自润滑涂层。

2.根据权利要求1所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具，其特征在于，所述自润滑涂层厚度为500-1000 μm。

3.权利要求1或2所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具的制备方法，其特征在于：将石墨烯添加至Al₂O₃或Si₃N₄基陶瓷混合粉末中，采用CO₂激光同步送粉方式在高速钢刀具前刀面熔覆一层石墨烯-陶瓷自润滑涂层。

4.根据权利要求3所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1) 将刀具依次放在酒精和丙酮溶液中超声清洗20-30 min，进行去油污处理；

(2) 将氧化铝包覆石墨烯粉末添加至镍包Al₂O₃基或镍包Si₃N₄基陶瓷混合粉末中配置混合粉料；

(3) 激光熔覆采用同步送粉方式进行，采用波长为10.6 μm 的CO₂激光，调整激光加工参数，将配制好的混合粉料装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为10-20 g/cm³；

(4) 采用CO₂激光通过同步送粉方式将混合粉料熔覆在刀具前刀面；送粉气与保护气均采用氩气，熔覆完成后对刀具表面进行修整。

5.根据权利要求4所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述混合粉料中各主要成分（重量百分比）如下：50-60% 镍包Al₂O₃或50-60% 镍包Si₃N₄，5-10% 氧化铝包覆石墨烯，20-40% TiC，1-2% Ni和0.5-1% Mo，各材料的重量百分比之和为100%。

6.根据权利要求4所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤（3）中激光加工参数如下：激光功率为300-800 W，光斑直径1-3 mm，扫描速度3-8mm/s，搭接率Φ＝30-50%。