[发明专利]一种多主元合金切削刀具涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多主元合金切削刀具涂层及其制备方法，属于金属材料及其制备领域，其化学式为Al_xCoCrFeMn_yTiZn_z，具体步骤为：将金属粉末置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在惰性气体环境下将球磨罐密封起来；球磨混料；将混料后的粉末为基准，向混料后的粉末中加入松节油透醇和乙基纤维素调制成糊状，将糊状混料涂制于基体上，烘干；在涂制混料的基体上进行等离子熔覆，熔覆完成得到多主元合金涂层。本发明能够获得成分均匀的多主元合金材料涂层，可以与多种基体材料有效结合，并可根据具体需求通过成分配比微调整满足不同工况情况下机加工刀具需求；同时制备工艺和生产设备简单，生产效率高，成本低，适用材料范围广。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种多主元合金切削刀具涂层及其制备方法。

背景技术

涂层刀具通常以强韧性较好的硬质合金或高速钢为基体，采用沉积、熔覆或镀膜的方法将一层特定厚度的具有较高耐磨性的难熔金属、非金属氧化物或超硬材料等涂覆在刀具表面，可作为刀具与被加工工件间的化学和热屏障，有效减少化学反应和热量传递，使刀具磨损大幅降低。此外，相对于没有涂层的刀具基体，涂层刀具基体所受应力较小，容易发生切削刃的微脱落和加速磨损速度。同时，涂层刀具的工作温度较高，降低了氧化速率，磨损量也相应较低，其中断续加工较连续加工最高工作温度高。

多主元合金刀具涂层作为一种新兴事物，由于元素种类较多，容易与多种基体材料进行有效结合，不仅可以充分发挥基体强韧性，同时与基体有较高的结合强度，可充分发挥多主元高熵合金的高强度、高硬度、高耐磨和抗回火稳定性，具有传统合金材料所不具备的独特优势。同时，可根据需要通过成分配比，可以调整多主元合金的强韧性，满足不同的机加工刀具需求。因此，开发新型的多主元合金切削刀具涂层具有广泛的应用前景。

发明内容

本发明提出了一种多主元合金切削刀具涂层及其制备方法，可以与多种基体材料有效结合，并可根据具体需求通过成分配比微调整满足不同工况情况下机加工刀具需求。

实现本发明的技术方案是：一种多主元合金切削刀具涂层，涂层由多主元高熵合金制成，多主元高熵合金按化学式Al_xCoCrFeMn_yTiZn_z配制金属粉末，其中0.1≤x≤1.3；0.1≤y≤1.3；0.1≤z≤1.3；0.02≤x/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤y/(x+y+z+3)<0.25；0.02≤z/(x+y+z+3)<0.25。

所述金属粉末的纯度高于99.5%。

所述的多主元合金切削刀具涂层的制备方法，步骤如下：

（1）称取金属粉末，将金属粉末置于球磨罐中，加入不锈钢球，然后在保护气体环境下将球磨罐密封起来；

（2）将步骤（1）密封好的球磨罐置于行星式球磨机上进行混料；

（3）以步骤（2）混料后的粉末为基准，向混料后的粉末中加入97 wt%的松节油透醇和3wt%的乙基纤维素调制成糊状，将糊状混料涂制于基体上，在80-120 ℃下烘干；

（4）在步骤（3）中涂制混料的基体上进行等离子熔覆，熔覆完成得到多主元合金涂层。

所述步骤（2）中混料转速为30-100 rpm，时间为0.5-6 h。

所述步骤（4）中熔覆电流120-137 A，熔覆电压34 V，等离子弧移动速度为120-180mm/min。