[发明专利]一种金属陶瓷刀具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及刀具技术领域，尤其涉及一种金属陶瓷刀具及其制备方法。

背景技术

金属陶瓷具有硬度高、抗磨性强、摩擦系数和切削力小等优点，金属陶瓷刀具已经成为了刀具行业中的新生力量。传统的金属陶瓷刀具的制备流程一般如下：按组分配备粉末原料→混料→成型剂添加→湿磨→过筛→干燥→压制成型→真空/氮气压力烧结→后处理→金属陶瓷刀具。

但是，现有的金属陶瓷刀具存在以下缺陷：

(1)内部组织不均匀，缺陷较多；

(2)工艺流程复杂，制造周期长；

(3)成型结构简单，且压制成型时需专用包套、模具等辅助设施。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种内部组织细小、均匀，致密度高、力学性能良好的金属陶瓷刀具。

本发明的目的之二在于提供一种金属陶瓷刀具的制备方法，工艺流程简单，制造周期短，可成型任意复杂形状的零件，且不需额外的辅助工具。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种金属陶瓷刀具，其制备原料包括TiC陶瓷粉末和合金粉末，所述TiC陶瓷粉末和所述合金粉末的重量比为(2-9)：1。

进一步地，所述合金粉末包括按照重量百分比计的以下组分：

Cr 17-23％；Fe 0.1-5％；Nb 3-5.5％；Mo 2.5-3.5％；Ni，余量。

进一步地，所述TiC陶瓷粉末和所述合金粉末的重量比为(2-7)：1。

进一步地，所述合金粉末包括按照重量百分比计的以下组分：

Co 60-65％；Cr 24-30％；Mo 5-7％；W 0.1-6％。

进一步地，所述TiC陶瓷粉末和所述合金粉末的重量比为(5-9)：1。

进一步地，所述合金粉末的粒度为5-50μm，所述TiC陶瓷粉末的粒度为5-30μm。

进一步地，所述合金粉末的形状为球形颗粒。

本发明的目的之二采用如下技术方案实现：

一种金属陶瓷刀具的制备方法，包括：

粉末制备步骤：将配方量的TiC陶瓷粉末和合金粉末混合均匀，获取金属陶瓷粉末；

激光烧结步骤：获取刀具的三维模型，将三维模型等分为若干层；然后在填充软件(Eplus hatch tool)中对每层的激光曝光路径进行分区和规划，并对激光功率和扫描速度、扫描间距等参数进行设置，输出相应的数据(格式为“.epa”)，最后导入装有所述金属陶瓷粉末的选区激光烧结成型机中，对成型机器的参数，如：循环风量、成型氛围氧含量、基板加热温度进行设置，待成型条件满足后，将所述金属陶瓷粉末在基板上进行逐层烧结，得到半成品；

后处理步骤：将所述半成品从所述基板上移除，进行表面处理，得到最终的金属陶瓷刀具。

进一步地，在所述粉末制备步骤中，将配方量的TiC陶瓷粉末和合金粉末置于三维混料机中进行混粉，混料时间为6-10h；在所述激光烧结步骤中，将所述三维模型等分为若干层，每一层的厚度为0.02-0.05mm；在所述后处理步骤中，采用线切割的方式将所述半成品从所述基板上移除，用氧化铝对所述半成品的表面进行喷砂处理。

进一步地，在所述激光烧结步骤中，当所述合金粉末为Cr-Fe-Nb-Mo-Ni合金时，激光功率为160-240W，扫描速度为0.5-1.2m/s；当所述合金粉末为Co-Cr-Mo-W合金时，激光功率为200-290W，扫描速度为0.9-1.6m/s。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

(1)本发明所提供的金属陶瓷刀具，内部组织细小、均匀，致密度高、力学性能良好，刀具的抗弯强度在800-900MPa之间，硬度为80-90HRA。

(2)本发明所提供的金属陶瓷刀具的制备方法，工艺简洁，依次经过以下步骤即可获取产品：按组分比例混粉→选区激光烧结→后处理→金属陶瓷刀具，大幅缩短了工艺流程；制造周期较传统工艺缩短了近40％；并且可成型任意复杂形状的零件，同时不需额外的辅助工具。基于该制备工艺获取的产品具有相对致密高、内部组织均匀、节省材料、可以成形复杂构件等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1所提供的金属陶瓷刀具烧结前，TiC陶瓷粉末和合金粉末混合后的形貌图；

图2为本发明实施例1所提供的金属陶瓷刀具在扫描电镜下放大120倍的形貌图；

图3为本发明实施例1所提供的金属陶瓷刀具在扫描电镜下放大1000倍的形貌图。

具体实施方式