[发明专利]高速模切刀具表面梯度涂层及其制备工艺

说明书

本发明提供一种高速模切刀具表面梯度涂层的制备工艺，对模切刀具表面进行预处理；采用等离子喷涂粉末预置方式，在刀具表面依次涂布基底层、第一过渡层、第二过渡层和面层；最后用电子束焊覆，得到梯度涂层；所述梯度涂层包括重量百分数的以下各组成：本发明的涂层致密均匀、孔隙较少、结合强度较高，能显着提高模切刀具表面的高硬度和耐磨性。

技术领域

本发明具体涉及一种高速模切刀具表面梯度涂层的制备工艺。

背景技术

目前，刀磨损主要包括磨蚀磨损、粘结磨损、扩散磨损和氧化磨损。在不同的切削条件下，加工不同材料的工件时，其磨损的主要原因可能是其中的一种或两种，总的来说切削温度较低时以磨蚀磨损为主，切削温度较高时以扩散磨损、氧化磨损为主。刀具破损主要是塑性变形破损和脆性破损(崩刃、碎裂、剥落、裂纹破损)。硬质合金刀具硬度高、脆性大，是粉末烧结体，组织可能不均匀和存在缺陷，在切削加工过程中，受到机械和热冲击容易产生脆性破损。在高速高效切削加工或加工耐高温材料时可以达到很高的切削温度，过高的温度会降低刀具材料的屈服强度，在切削力的作用下导致塑性变形而丧失切削能力。为了适应高速高效加工、非连续加工和恶劣条件加工的要求，刀具需要更高的韧性和高温强度。涂层刀具的性能来源于涂层和刀具基体性能的统一，在刀具表面涂覆高硬度的涂层，可减轻刀具的磨蚀磨损、粘结磨损和扩散磨损，增加刀具的耐用度。目前有人采用陶瓷材料在刀具表面制作涂层，陶瓷材料具有许多优异性能，但金属陶瓷涂层有易产生裂纹、与基体结合强度低、易发生脱落等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题之一，在于提供一种高速模切刀具表面梯度涂层的制备工艺。

本发明是这样实现的：一种高速模切刀具表面梯度涂层的制备工艺，包括以下步骤：

步骤1：对模切刀具表面进行预处理，清理掉模切刀具表面的灰尘、油垢和锈蚀；

步骤2：采用等离子喷涂粉末预置方式，在刀具表面依次涂布基底层、第一过渡层、第二过渡层和面层，得到预置涂层；

步骤3：对所述预置层进行电子束焊覆，得到梯度涂层。

进一步地，所述预置层包括以下重量百分数的各组分：

进一步地，所述NiCo合金粉末包括重量比为7：3的Ni和Co。

进一步地，所述WC/NB合金粉末包括重量比为1：1的WC和NB。

进一步地，所述NiCo合金粉末和WC/NB合金粉末的粒径均为70～200μm。

进一步地，所述等离子喷涂的工艺参数如下：

加速电压25-100V，电流400～500A，机体预热温度200～400℃，喷枪速度10～100mm/s，粉末流量2～50g/s，保护气体流量1～30l/min，工作距离2～20cm。

进一步地，所述电子束焊覆的工艺参数如下：

加速电压25-300kV，聚焦电流400-500mA，电子束流50-80mA，焊接速度10-30mm/s，扫描频率100-300Hz，扫描形状为圆形。

本发明要解决的技术问题之二，在于提供一种高速模切刀具表面梯度涂层。

本发明是这样实现的：一种高速模切刀具表面梯度涂层，包括基底层、第一过渡层、第二过渡层和面层，各层的具体组分如下，各组成均以重量百分数计：

优选地，所述NiCo合金粉末包括重量比为7：3的Ni和Co；所述WC/NB合金粉末包括重量比为1：1的WC和NB。

本发明具有如下优点：涂层致密均匀、孔隙较少、结合强度较高，能显着提高模切刀具表面的高硬度和耐磨性。