[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

摘要

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。

主权项

1.一种激光辅助电射流沉积软硬复合涂层刀具的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)去除刀具表面污垢，备用；(2)将硬涂层粉末、溶剂、粘结剂混合均匀后制得悬浮液作为硬涂层浆料，然后将硬涂层浆料装入电射流沉积装置，硬涂层浆料在高压电场中形成微米级的稳定射流及纳米级液滴，通过喷头将射流喷射沉积在刀具基体上，得到硬涂层湿膜；(3)将步骤(2)中沉积了硬涂层湿膜的刀具进行热烘处理，即可得到硬涂层；(4)采用激光对步骤(3)中刀具上的硬涂层进行辐照处理，以使硬涂层进一步固化，并与刀具基体表面熔凝，完成后对刀具表面进行修整；(5)将软涂层粉末、溶剂、粘结剂混合均匀后制得悬浮液作为软涂层浆料，重复步骤(2)中的电射流沉积过程，即可在硬质涂层表面沉积一层软涂层湿膜；(6)将步骤(5)中沉积了软涂层湿膜的刀具进行热烘处理，即可得到软涂层；完成后对刀具表面进行修整，即可；步骤(1)中，所述去除具表面污垢的方法为：将刀具依次在丙酮和无水乙醇中超声清洗20min；步骤(2)中，所述硬涂层粉末为硬质合金粉末；所述硬涂层粉末、溶剂、粘结剂的重量份比例为10‑30：15‑40：1‑5；所述硬涂层浆料的流速为2～5×10^‑13m³/s；所述喷头与刀具基体的间距为2‑5mm；所述喷头的运动速度为10‑40mm/s；所述硬质涂层湿膜的沉积厚度为100‑200μm；所述喷头为金属材质，其内径为500μm；所述高压电场的电压为0.1‑10kV ；步骤(3)中，所述热烘处理的温度为200℃，时间为2h；步骤(4)中，所述激光参数为：功率100‑200W，光斑直径2‑3mm，扫描速度2‑4mm/s，搭接率30‑50％；步骤(5)中，所述软涂层粉末包括MoS₂或WS₂；所述软涂层湿膜的厚度为50‑100μm；所述软涂层粉末、溶剂、粘结剂的重量份比例为10‑30：15‑40：1‑5；步骤(2)和(5)中，所述溶剂包括去离子水或乙醇，所述粘结剂包括乙基纤维素或聚乙烯醇；步骤(6)中，所述热烘处理的温度为200℃，时间为1h。