[发明专利]一种超快激光处理氧化铝陶瓷刀片表面的方法

说明书

本发明提供一种超快激光处理氧化铝陶瓷刀片表面的方法，该方法首先将陶瓷刀片样品利用去离子水和无水乙醇清洗干净后冷风吹干或晾干，再利用激光加工技术，采用超快激光调节好相关的工艺参数后对样品进行表面处理，在样品表面加工出无数的微纳结构，使刀具表面由亲切削液变为超亲切削液。本发明的制备方法工艺简单，可在开放环境中进行，操作方便，效率高，能耗少，成本低，绿色环保，易于实现工业应用。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷基材表面改性技术领域，尤其涉及一种超快激光处理氧化铝陶瓷刀片表面的方法。

背景技术

氧化铝与其他刀具材料不同的特性是：氧化铝化学性能稳定，抗氧化性特别好，它的切削刃即使处于红热状态下也能长时间切削，故氧化铝陶瓷刀具特别适于高速切削。由于氧化铝刀片对大部份金属的润湿性差，所以很难与金属粘结，在切削时摩擦系数低、切削力小、不易产生积屑瘤和粘结磨损，因此加工件容易得到光洁度较高的表面。氧化铝刀具适合加工大多数金属材料，尤其适合切削冷硬铸铁或淬硬钢，对这些材料采用精车代磨可取得明显的技术经济效益。在高温下氧化铝保持高硬度，其切削速度可达1300米/分。目前氧化铝刀具主要用于半精加工和精加工，精加工其精度和光洁度适合硬材料的以车代磨，而大幅提高加工效率，加工成本可降低一半以上，所以氧化铝刀具很受欢迎。在德国汽车上很多部件都是氧化铝陶瓷刀具以车代磨精加工完成的。

采用切削液对切削刀具进行润滑是最传统的润滑方式，在实际生产中应用最为广泛。切削液可分为水基和油基两大类，由基础油(液)和各种添加剂(极性添加剂、油性添加剂和固体润滑剂等)组成。其作用机理主要是通过切削液渗入到刀-屑接触区，在刀-屑接触界面和刀-工接触界面间形成润滑膜从而达到润滑效果，减小切削过程中的摩擦，降低摩擦力和切削力。

运用激光的方法直接改变Al₂O₃陶瓷刀片表面的浸润性，制备具有微纳米尺度双层结构的超疏水表面将是一个有前途的技术研究。金属陶瓷刀具材料的浸润性是金属陶瓷表面很重要的一个特征，材料的微观结构以及组成成分共同影响着材料表面的浸润性。在陶瓷刀具上制备亲切削液表面的制备方法很多，典型的方法和途径主要有：溶胶一凝胶法，电化学方法，静电纺丝法，等离子体技术，氧化还原法，水热法，相分离法，气相沉积法，层层自组装法，模板法等。部分现有的技术常常从陶瓷材料本身性能入手制备亲水陶瓷，或者需要重新设计、制备疏水涂层，导致了成本高，工艺复杂，难推广等不足。同时这些技术普遍存在化学药水的浸泡，会产生化学污染，步骤繁琐，费时以及制备效率低等缺点，这些缺点都限制了其实际应用。

综上所述，开发工艺简单，制备效率高，适用于产业化应用，且不产生任何环境污染，一次性实现Al₂O₃陶瓷刀片基材表面亲切削液性而无需经过任何化学工艺处理的方法，是目前科研工作者亟待解决的技术问题。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种工艺简单，制备效率高、绿色环保的超快激光处理氧化铝陶瓷刀片表面的方法。本发明的方法可在各种尺寸和不同形状Al₂O₃陶瓷刀片表面获得长期稳定的、接触角约为0°的超亲切削液表面，同时制得的表面对增加刀具表面的润滑性和减小摩擦具有重要的作用。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种超快激光处理氧化铝陶瓷刀片表面的方法,所述方法包括如下步骤：

步骤一，将待处理的Al₂O₃陶瓷刀片样品在去离子水中超声清洗，然后用无水乙醇清洗干净后即表面没有没有灰尘和油脂后，将Al₂O₃陶瓷刀片样品表面用冷风吹干或室温自然晾干，得到洁净的Al₂O₃陶瓷刀片样品；