[发明专利]一种内部包裹镀层的叶尖超硬切削涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种内部包裹镀层的叶尖超硬切削涂层，其特征在于，由超硬陶瓷颗粒（4）与粘结合金层（2）构成；所述超硬陶瓷颗粒（4）的一侧包裹镀层（3），另一侧裸露，超硬陶瓷颗粒（4）包裹镀层（3）的一侧嵌入至粘结合金层（2）中，通过粘结合金层（2）牢固结合于叶尖基体（1）的端面上，形成外部棱角尖锐、内部包裹镀层的叶尖超硬切削涂层；

其中，超硬陶瓷颗粒（4）包裹镀层（3）一侧的高度大于其嵌入粘结合金层（2）的深度，高度为超硬陶瓷颗粒（4）自身高度的0.55-0.95倍；

超硬陶瓷颗粒（4）嵌入粘结合金层（2）的深度为超硬陶瓷颗粒（4）自身高度的0.5~0.9倍；

超硬陶瓷颗粒（4）为立方氮化硼颗粒或金刚石颗粒；硬质陶瓷颗粒的平均粒径为50~120 μm时，满足切削性能需求；硬质陶瓷颗粒的平均粒径为121 ~350 μm时，满足散热性能需求；

超硬陶瓷颗粒（4）表面的镀层（3）为金属镍、金属钛或氮化钨薄膜；

按开尔文温度计算，粘结合金的熔点低于叶尖基体（1）的熔点的0.9倍。

2.根据权利要求1所述的内部包裹镀层的叶尖超硬切削涂层，其特征在于，粘结合金层（2）选择镍含量大于53.0%，铬含量为6%~28%的镍基合金；或者，选择钛含量大于37.5%，锆含量为18%~30%，铜含量为10%~20%，镍含量为5%~10%的钛基合金。

3.权利要求1所述的内部包裹镀层的叶尖超硬切削涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）制备粘结合金层：在叶尖基体表面制备粘结合金层，粘结合金层厚度为超硬陶瓷颗粒平均粒径的0.4-0.8倍，然后用去离子水进行超声清洗并烘干备用；

采用真空等离子喷涂法在叶尖基体表面制备粘结合金层，喷涂功率为25~55kW，喷涂距离为100~400mm；

2）制备镀层：将超硬陶瓷颗粒均匀分布在表面涂有粘结剂的底板上，超硬陶瓷颗粒浸入底板后顶端高度的差别低于超硬陶瓷颗粒平均粒径的0.05-0.5倍；然后在底板的上方对超硬陶瓷颗粒裸露表面镀金属或者化合物，使得裸露的陶瓷颗粒表面的镀附率达到95%以上；

其中，所用底板为耐高温不耐腐蚀的水溶性底板；粘结剂选用熔点超过粘结合金熔点1.2~2倍的无机盐溶液；且粘结剂以悬浮液的方式沉积于底板；其中，粘结剂与超硬陶瓷颗粒的结合强度为超硬陶瓷颗粒与粘结合金结合强度的0.1%~10%；

在底板上方对超硬陶瓷颗粒裸露表面镀金属或者化合物采用磁控溅射镀法，真空度为1.5×10^-4~5×10^-4 Pa，溅射功率为50~100 W，溅射时间优选0.5~1 min，镀液pH值为3~5，温度为40~65℃，阴极电流密度为1.0~2.5 A/dm²；

3）加热重熔：将涂有粘结合金层的叶尖基体与粘结有单侧镀层的超硬陶瓷颗粒的底板对接在一起，将底板上镀有金属或者化合物的超硬陶瓷颗粒的一面朝上固定，涂有粘结合金层的叶尖基体朝下放置；然后通过加热使得粘结合金层重新熔化并且与包裹有镀层的超硬陶瓷颗粒形成冶金结合，去掉底板，即形成内部包裹镀层的叶尖超硬切削涂层；

其中，加热温度为粘结合金熔点的1.05~1.3倍，且低于叶尖基体的熔点；加热方式采用感应加热，感应电流为20~65A，加热时间为2~15s，加热距离为2.5~8mm。