[发明专利]一种增材制造宽温域自润滑涂层刀具及其制备方法

说明书

本发明提供一种增材制造宽温域自润滑涂层刀具及其制备方法。该刀具基体材料为高速钢或硬质合金，基体表面为含有ZnO、MoTe₂、VC、Ag、CNTs和CNFs的Al₂O₃基、SiC基或Si₃N₄基陶瓷自润滑涂层；所述涂层采用增材制造方法制备。该方法制备的自润滑刀具整体具有良好的韧性，基体表面陶瓷涂层具有较高的硬度、强度和韧性，基体与涂层间具有较强的结合力，且该刀具有良好的宽温域自润滑功效。工作过程中，温度较低时，MoTe₂能够起到润滑效果，高温时MoTe₂、ZnO、VC和Ag会发生原位反应，生成具有润滑效应的ZnMoO₄、Ag₂MoO₄、V₂O₅化合物，从而能够减小摩擦磨损，提高刀具寿命。

技术领域

本发明属于刀具制造技术领域，特别涉及了一种增材制造宽温域自润滑涂层刀具及其制备方法。

背景技术

刀具切削过程存在剧烈摩擦磨损，自润滑刀具本身具有减摩润滑功能，可在无外加润滑液的条件下实现自润滑切削加工。因此，以绿色、经济为特点的自润滑刀具已成为切削加工及刀具设计制备的研究热点。

中国专利“申请号：CN201810706464.2”报道了一种立方氮化硼自润滑涂层刀具及其制备方法，通过电子束熔覆技术在刀具基体表面制备出氮化硼自润滑涂层，从而实现刀具本身的自润滑功能。中国专利“申请号：201710541381.8”报道了一种激光熔覆石墨烯-陶瓷自润滑涂层刀具及其制备方法，通过激光熔覆将含有石墨烯的陶瓷混合粉料熔覆在刀具前刀面，制备出自润滑刀具。中国专利“申请号：CN201610508122.0”报道了一种固体润滑的金属切削刀具及其加工方法，通过在刀具表面加工出微凹坑和微凸起织构，并嵌入固体润滑剂，实现刀具切削过程的自润滑功能。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明公开了一种增材制造宽温域自润滑涂层刀具及其制备方法，刀具整体具有良好的韧性，基体表面是一种宽温域自润滑Al₂O₃基或SiC基或Si₃N₄基陶瓷涂层，涂层具有高的硬度、韧性和耐磨性；该刀具可实现工作过程中的连续自润滑，能够有效减小摩擦磨损，提高刀具寿命。

为解决上述技术问题，本发明一方面提供一种增材制造宽温域自润滑涂层刀具，包括刀具基体和自润滑涂层，所述自润滑涂层熔覆在所述刀具基体的表面；所述自润滑涂层为Si₃N₄基陶瓷涂层、Al₂O₃基陶瓷涂层或SiC基陶瓷涂层。

作为本发明实施例的进一步改进，所述Si₃N₄基陶瓷涂层由Si₃N₄基陶瓷混合粉熔覆形成，Si₃N₄基陶瓷混合粉是由ZnO、MoTe₂、VC、Ag、CNTs、CNFs、Si₃N₄、Ni60A和WC组成。

作为本发明实施例的进一步改进，所述Si₃N₄基陶瓷混合粉中，ZnO的质量百分比为5-8％，MoTe₂的质量百分比为5-8％，VC的质量百分比为3-5％，Ag的质量百分比为3-5％，CNTs的质量百分比为1-3％，CNFs的质量百分比为1-3％，Si₃N₄的质量百分比为30-40％，Ni60A的质量百分比为20-30％，WC的质量百分比为10-20％，各成分重量百分比之和为100％。