[发明专利]一种刀具用增强多主元合金涂层及其制备方法

说明书

本发明公开了一种刀具用增强多主元合金涂层及其制备方法，属于金属材料及其制备领域，该多主元合金涂层的化学式为Al_xCoCuMnMo_yNb_zNi，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。本发明方法制备的多主元高熵合金材料成分与原料配比成分一致，所形成的合金结构简单；可通过微调多主元合金成分和结构来满足不同的刀具性能变化的需求；制备工艺简单，生产效率高，成本低，适用范围广。

技术领域

本发明涉及金属材料及其制备领域，具体涉及一种刀具用增强多主元合金涂层及其制备方法。

背景技术

机加工按照工件在加工过程中质量的变化可分为材料去除加工、材料成形加工和材料累积加工。与其他加工方法相比，去除加工要求具有高的加工精度、表面质量等，是机加工中应用较为广泛的一种加工方法。去除加工又可分为切削加工和特种加工（如：电解加工、激光加工、超声波加工等），其中切削加工主要依靠切削刀具，将工件多余的部分进行切除，以达到某种尺寸、精度、表面质量等要求。

为了获得更好的性能和更长的使用寿命，往往采用涂层技术来改善刀具表面的性能，可有效减少化学反应和热量传递，使刀具磨损大幅降低。刀具涂层材料通常需要满足高硬度、耐磨性好、化学稳定性高、耐热耐氧化等性能。目前常见的刀具涂层材料主要有碳化物、氮化物、碳氮化物、氧化物、硼化物、金刚石及复合涂层等。涂层结构随着工艺和技术的不断发展，开始从单一涂层到多元、多层、梯度、多功能、纳米涂层的新阶段发展。特别是开发多元、纳米涂层可大大改善涂层与刀具基体间的结合强度和韧性。

多主元高熵合金普遍具有高强度、高硬度、高耐磨和抗回火稳定性等特点，且具有传统合金材料所不具备的独特优势。因此，设计与制备一种新型的刀具用增强多主元合金涂层不仅具有广阔的市场前景，同时也有利于对高熵合金理论的完善。

发明内容

本发明提出了一种刀具用增强多主元合金涂层及其制备方法，通过等离子熔覆的方法可以与多种基体材料达到冶金结合，且可根据工件的具体使用情况通过微调多主元合金成分和结构来满足不同的刀具性能变化的需求。

实现本发明的技术方案是：一种刀具用增强多主元合金涂层，合金涂层的化学式Al_xCoCuMnMo_yNb_zNi，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。

所述的刀具用增强多主元合金涂层的制备方法，步骤如下：

（1）按Al_xCoCuMnMo_yNb_zNi化学计量比称取所需的金属粉末，并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97wt%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）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（1）中金属粉末的纯度高于99.5%。

所述步骤（1）中保护气体为氩气或氮气。

所述步骤（2）中行星式球磨机混料的转速为30-100rpm，时间为0.5-6h。