[发明专利]一种激光辅助电射流沉积软硬复合涂层刀具的制备方法

说明书

本发明涉及一种激光辅助电射流沉积软硬复合涂层刀具的制备方法，属于机械切削刀具制造技术领域。本发明首先将涂层材料纳米粉末制成悬浮液，并使悬浮液在高压电场中形成微米级的稳定射流及纳米级液滴，喷射沉积到刀具基体上形成软/硬涂层，然后对沉积涂层进行热烘处理，并激光辅助完成涂层的固化成型，本发明的方法实现了整体一体化、软硬涂层结构有序排列的刀具复合涂层的加工成型，同时，本发明的工艺具有操作方便、简单、生产周期短的优点。

技术领域

本发明涉及机械切削刀具制造领域，具体涉及一种通过激光辐照，辅助电射流沉积技术制备软硬复合涂层刀具的方法。

背景技术

与传统刀具相比，涂层刀具具有更高的耐磨性、硬度以及热稳定性能，进而得到广泛应用。根据涂层材料的性质，涂层刀具可分为硬涂层刀具和软涂层刀具两类。硬涂层刀具追求高硬度和良好的耐磨性，典型的硬涂层材料有TiN、Al₂O₃、TiCN、TiAlN等。软涂层刀具追求的是低摩擦系数，典型的软涂层材料是具有低摩擦系数的固体润滑材料，如MoS₂、WS₂、BN、CaF₂等。软硬复合涂层因可以综合两种涂层的优点，显著提高涂层刀具性能而逐渐成为涂层刀具的发展趋势之一。

中国专利申请201711013252.8公开了一种基于电射流的WS₂软涂层刀具的制备方法，它采用了电射流沉积工艺直接在刀具基体表面沉积了WS₂软涂层，大大降低了刀具表面的摩擦系数，但是所制备的软涂层刀具耐磨性能较差，影响刀具使用寿命。

中国专利申请200910256536.9公开了一种软硬涂复合涂层刀具及其制备方法，它采用了中频磁控+多弧离子镀膜方法在刀具表面制备了MoS₂/ZrN复合涂层，使刀具既具有较低的摩擦系数，又具有较高的硬度、耐磨性。但是此方法难以制备较厚的涂层，导致涂层作用时间较短，ZrN涂层与基体结合力难以保证，而且制备工艺过程复杂、成本较高。

中国专利申请201310465488.0公开了一种激光熔覆软硬复合涂层刀具的制备方法。它采用CO₂激光同步送粉方式在刀具前刀面制备了软硬复合涂层，提高了刀具的韧性、硬度，降低了刀具表面摩擦系数。但该方法对涂层材料粉末质量有较高的要求且所用粉末较为昂贵，激光熔覆软涂层材料过程中极易造成MoS₂或WS₂材料的氧化变质，进而影响涂层润滑性能。

综上，现有的复合涂层刀具的制备方法仍然存在硬涂层与基体结合性不理想，软涂层质量难以保证，涂层制备效率低、使用寿命短，涂层制备工艺复杂、成本高等缺陷，因此，有必要研究一种新的复合涂层刀具的制备方法，以期克服上述缺陷。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明旨在提供一种激光辅助电射流沉积软硬复合涂层刀具的制备方法。本发明的方法实现了具有整体一体化、软硬涂层结构有序排列的刀具复合涂层的加工成型，借助激光辐照实现硬涂层固化，并与刀具基体表面熔凝，极大保证硬涂层的结合强度，利用电射流沉积在刀具表面形成的均匀致密软涂层，很好的保证软涂层纯度及润滑质量，同时，本发明的工艺简单、操作方便，生产周期短，非常适用于工业化生产。

本发明的目的之一是提供一种激光辅助电射流沉积软硬复合涂层刀具的制备方法。

本发明的目的之二是提供激光辅助电射流沉积软硬复合涂层刀具的制备方法的应用。

为实现上述发明目的，具体的，本发明公开了下述技术方案：

首先，本发明公开了一种激光辅助电射流沉积软硬复合涂层刀具的制备方法，包括如下步骤：

(1)去除刀具表面污垢，备用；