[发明专利]一种刀具涂层的加工方法

说明书

本发明公开了一种刀具涂层的加工方法，包括：熔池形成步骤：通过同轴送粉通道将粘结相汇聚于等离子弧热源，粘结相熔化后沉积在刀具基材上形成熔池；增强相添加步骤：通过侧轴送粉通道将增强相送入等离子束移走后的熔池中，并在超声振动的条件下对粘结相和增强相进行熔覆，在刀具表面形成涂层；该加工方法解决了刀具涂层加工过程中存在的硬质相颗粒的送入问题、烧损问题以及在涂层中分布不均匀的问题，提高了刀具涂层的硬度、耐腐蚀性能、耐磨损性能，最终提高刀具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种刀具涂层的加工方法，属于材料加工技术领域。

背景技术

目前，常用的表面复合涂层的制备方法有电镀、表面堆焊、气相沉积、喷涂、激光熔覆以及等离子熔覆等。为了增加涂层的耐磨损、耐腐蚀等性能，常常在制备涂层的过程中加入碳化钨、碳化钛、碳化钒等具有高硬度的碳化物或者氮化物等。基础粉末与较细的硬质颗粒粉末通过球磨工艺均匀混合，然后进行涂层的制备。然而，在基础粉末与硬质相颗粒进行球磨混合的过程中会发生复杂的固相反应，球磨过程中产生的机械力(剪切力、冲击力等)可使金属粉末/硬质颗粒发生塑性变形、断裂、破碎、晶体结构重构等变化，因此球磨工艺改变了原粉末材料的初始形貌及结构特性，这些变化对后续的涂层制备工艺有着不可预估的影响。另外，采用较细的、不规则硬质颗粒粉末进行单独送粉时，容易引起送粉管堵塞的问题；当采用粒径较大的硬质相颗粒进行单独送粉制备涂层时，又存在较大粒径的硬质相在涂层中易剥落的问题。

在激光熔覆与等离子熔覆过程中，硬质相颗粒通常是和基础粉末混合后同时送入热源加热，这样在温度较高热源的作用下，会造成硬质颗粒的部分烧损，造成硬质相颗粒的浪费，且使制备涂层的实际性能不如预期性能。另外，在制备涂层过程中，硬质相颗粒的选择也是关键环节：现有的硬质相选择时未考虑硬质相颗粒与基础粉末材料的密度差问题，常常造成硬质相颗粒在涂层中分布不均匀以及涂层出现裂纹等问题，影响涂层的使用性能。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种刀具涂层的加工方法，该加工方法解决了刀具涂层加工过程中存在的硬质相颗粒的送入问题、烧损问题以及在涂层中分布不均匀的问题，提高了刀具涂层的硬度、耐腐蚀性能、耐磨损性能，最终提高刀具的使用寿命。

实现本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：一种刀具涂层的加工方法，包括：

熔池形成步骤：通过同轴送粉通道将粘结相汇聚于等离子弧热源，粘结相熔化后沉积在刀具基材上形成熔池；

增强相添加步骤：通过侧轴送粉通道将增强相送入等离子束移走后的熔池中，并在超声振动的条件下对粘结相和增强相进行熔覆，在刀具表面形成涂层。

进一步地，粘结相为自熔性合金粉末，粉末密度为6-9g/cm³，粉末粒径为48-250μm。

进一步地，增强相包括碳化锆、碳化铌、氮化铌和硼化铌中的至少一种；增强相为球形颗粒，粒径为5-25μm，霍尔流速小于18s/50g。

进一步地，增强相熔覆步骤中，超声振动的功率为50-300W。

进一步地，粘结相和增强相的质量之比为20:(1-50)。

进一步地，同轴送粉通道中轴线和侧轴送粉通道的夹角为15-75度。

进一步地，同轴送粉通道的出料嘴与刀具基材的距离为5-15mm，粘结相的送入速度为10-25g/min。

进一步地，侧轴送粉通道的出料嘴与同轴送粉通道的出料嘴之间的水平距离为1-5cm，增强相的送入速度为5-14g/min。

进一步地，等离子束电弧为联合型等离子弧；