[发明专利]一种激光熔敷强化刀具的制备方法

说明书

本发明属于激光加工技术领域，涉及一种激光熔敷强化刀具的制备方法，具体步骤为：取钛酸四丁酯、混入甲苯中，再加入纯水，并搅拌得到混合溶液；然后将制得的混合溶液放入微波反应釜中加热后过滤，得到钛源浆料；将钛源浆料放入真空管式炉中保温，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；将制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体与自熔性粉末Ni45球磨，得到熔覆用粉末；将制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具。该制备技术既可以保持刀具基体材料的韧性，同时表面的超硬涂层使刀具更加耐磨、寿命更长、组织内部几乎没有缺陷，这种制备方法工艺简单，工艺耗时短，易于实现自动化，提高了生产效率。

技术领域

本发明属于激光加工技术领域，涉及一种激光熔敷强化刀具的制备方法。

背景技术

刀具涂层技术自问世以来，对刀具性能的盖上及加工技术的进步都起着极其重要的作用，目前，在刀具中提成刀具所占的比例已经超过了50％。根据涂层材料的性质，涂层刀具可以具有各种各样的特殊性能。常用的刀具涂层技术为化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD)。CVD法制备的刀具涂层虽然结合力好，但是生产过程中会产生尾气对环境污染较大，并且生产过程中需要通入可燃性极强的气体，对操作人员不利，不符合绿色制造的发展方向。PVD工艺虽然环境污染小，但是处理温度较低，涂层与刀具基体的结合力弱，很容易在使用过程中发生涂层脱落的现象。并且，涂层的厚度也因此受到较大的限制。

激光熔敷技术是一种新型的绿色制造技术，这种技术可以在需要涂覆涂层的材料表面得到冶金结合的高性能涂层材料，并且材料的选择范围也基本上不受限制，因而得到人们的广泛关注。但是，目前国内外对具有碳化物增强相的熔敷材料的熔敷技术研究还不够深入，很难得到性能优良，没有组织缺陷的涂层。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决上述问题，我们提供一种激光熔敷强化刀具的制备方法。该制备技术既可以保持刀具基体材料的韧性，同时表面的超硬涂层使刀具更加耐磨、寿命更长、组织内部几乎没有缺陷，这种制备方法工艺简单，工艺耗时短，易于实现自动化，提高了生产效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：包括以下步骤：

A、取钛酸四丁酯5～10g，混入5～10ml甲苯中，再加入5～10ml纯水，并搅拌30min，得到混合溶液；

B、将步骤A制得的混合溶液放入微波反应釜中，在100～400W功率下加热 20～60s后，并过滤，得到钛源浆料；

C、将步骤B制得的钛源浆料放入真空管式炉中，氮气作为保护气氛，在600 ℃条件下保温5小时，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；

D、将步骤C制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体与75g自熔性粉末Ni45 球磨12小时，得到熔覆用粉末；

E、将步骤D制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具，其中激光熔覆参数为：激光功率2000～3000W、扫描速度2～6mm/s、搭接率为40～55％，粉末聚集焦点与激光焦点相同，光斑为 5mm*5mm的矩形光斑。

进一步，步骤A中搅拌过程中，采用水浴的方式，保持溶液温度为40℃；该温度下，搅拌得到的溶液混合得更加均匀。

进一步，步骤D中球磨过程中，采用氮气或者氩气作为保护气体，降低粉末中的氧含量，提高熔覆层质量。

进一步，步骤D中的还要加入0.5～1g的镁粉，在激光熔覆过程中降低熔覆层出现气孔和裂纹的倾向。

进一步，步骤E中激光熔覆的保护气体为氩气，防止熔覆层发生强烈氧化。

进一步，步骤E中熔覆粉末涂覆厚度为0.5～1mm，该厚度下，激光熔覆层的力学性能最佳。