高速钢刀具固体润滑软涂层及制备方法技术

一种高速钢刀具固体润滑软涂层及制备方法，所述煮涂法复合固体润滑剂的原料组份及重量百分比含量是：甘油和水：８０～９０，ＭｏＳ↓［２］：５～１０，石墨：１～５，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］：１～５；浸涂法复合固体润滑剂的原料组份及重量百分比含量是：环氧树脂、固化剂：１５～２５，稀释剂：５０～６０，ＭｏＳ↓［２］：１０～１５，石墨：３～５，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］：３～５。软涂层的制备方法是，先采用煮涂法，将预处理好的刀具放入配制好的煮涂液中，对煮涂液进行水浴加热，在刀具表面吸附一层复合固体润滑剂，然后采用浸涂法，将刀具放入制备好的浸涂液里固化，制成刀具软涂层。本发明专利技术不但在切削时不使用切削液，实现了干切削，而且切削效果很好。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固体润滑技术应用于金属切削加工领域的干切削技术，具体地说是高速钢刀具固体润滑软涂层的制备方法。
技术介绍
在金属切削加工中，为提高加工质量，延长刀具使用寿命，广泛使用金属切削液。但是人们发现切削液使用时会对操作人员的身体健康构成危害，废液的排放也会对环境造成严重污染，而且切削液废液处理成本很高。为实现人类社会的可持续发展，制造业必须尽可能减少资源消耗和尽可能解决所带来的环境问题。因此，研究绿色切削技术——干切削，是可持续发展战略的需要，也是推动绿色制造发展的重要课题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是在研究金属切削机理和固体润滑机理的基础上，提供一种减小切削摩擦和刀具磨损，起到切削液润滑作用的。解决上述技术问题采用以下技术方案一种高速钢刀具固体润滑软涂层，由煮涂法复合固体润滑剂和浸涂法复合固体润滑剂构成，其特征在于，所述煮涂法复合固体润滑剂的原料组份及重量百分比含量是甘油和水80～90％，MoS25～10％，石墨1～5％，Al2O31～5％；浸涂法复合固体润滑剂的原料组份及重量百分比含量是环氧树脂、固化剂15～25％，稀释剂50～60％，MoS210～15％，石墨3～5％，Al2O33～5％。本专利技术的另一技术方案是一种高速钢刀具固体润滑软涂层的制备方法，其特征在于，a、制备煮涂液按照重量百分比秤取MoS25～10％，石墨1～5％，Al2O31～5％，将它们混合搅拌均匀，然后按重量百分比加入80～90％的甘油和水，再次充分搅拌制成胶体状的煮涂溶液。在使用过程中，溶液中的固体润滑剂减少，根据需要可按比例添加复合，使其循环使用；b、制备浸涂液先按重量百分比秤取环氧树脂、固化剂15～25％，稀释剂50～60％，再按重量百分比称取MoS210～15％，石墨3～5％，Al2O33～5％，将它们搅拌均匀制成浸涂液；c、涂层的制备先采用煮涂法，即将预处理好的刀具放入配制好的煮涂液中，对煮涂液进行水域加热，加热温度为80℃～100℃，时间1～2小时，在刀具表面吸附一层由MoS2、石墨和Al2O3组成的复合固体润滑剂，取出放入烘干箱，烘干温度为160℃～180℃，时间2～3小时；然后采用浸涂法，将刀具放入制备好的浸涂液里，使其表面粘附均匀后取出，在100℃～120℃温度下固化，固化时间3～4小时，即制成刀具软涂层。固体润滑剂各组分的作用MoS2粉末和石墨粉末是具有各向异性呈层片状六方晶体结构的物质，具有很好的滑移特性，摩擦系数低，在金属摩擦表面形成的固体润滑膜具有很好的减摩性能。Al2O3粉末硬度高，耐磨损，耐高温，摩擦系数较低，它能提高固体润滑膜的抗高温性能和承载能力。环氧树脂起将固体润滑剂粘附在刀具上的作用。采用上述技术方案，本专利技术的显著效果是1.通过MoS2、石墨、Al2O3三种固体润滑材料复配作为复合减摩润滑材料，利用固体润滑材料的协同减摩效应，显著提高减摩效果。2.在涂敷工艺中，采用煮涂法和浸涂法相结合，即先采用煮涂法吸附固体润滑剂分子，再采用浸涂法保证涂层强度。不但减摩效果好，而且涂层不易脱落。3.切削试验表明，软涂层刀具不但在切削时不使用切削液实现了干切削，而且切削效果很好，特别是软涂层钻头，切削效果最好。4、软涂层刀具不但在切削时不使用切削液，实现了干切削，而且切削效果很好。特别是软涂层钻头，切削效果最好。而且在操作的过程中不污染环境。具体实施例方式本专利技术由煮涂液复合固体润滑剂和浸涂液复合固体润滑剂组成。制备煮涂液的原料组分及重量百分比含量为甘油和水80～90％，MoS25～10％，石墨1～5％，Al2O31～5％。煮涂液具体制备实施例如下实施例1、甘油和水85％，MoS27％，石墨4％，Al2O34％。实施例2、甘油和水80％，MoS210％，石墨5％，Al2O35％。实施例3、甘油和水90％，MoS25％，石墨2％，Al2O33％。实施例4、甘油和水90％，MoS28％，石墨1％，Al2O31％。制备浸涂液的原料组分及重量百分比含量为环氧树脂、固化剂15～25％，稀释剂50～60％，MoS210～15％，石墨3～5％，Al2O33～5％。浸涂液具体制备实施例如下环氧树脂、固化剂15～25％，稀释剂50～60％，MoS210～15％，石墨3～5％，Al2O33～5％。实施例1环氧树脂、固化剂15％，稀释剂60％，MoS215％，石墨5％，Al2O35％。实施例2环氧树脂、固化剂20％，稀释剂55％，MoS215％，石墨5％，Al2O35％。实施例3环氧树脂、固化剂24％，稀释剂60％，MoS210％，石墨3％，Al2O33％。实施例4环氧树脂、固化剂25％，稀释剂50％，MoS215％，石墨5％，Al2O35％。刀具固体润滑软涂层的制作方法采用湿法制备，即先将刀具表面预处理(酸洗，磷化处理等)，然后把复合固体润滑剂配制成悬浮液，采用先煮涂后浸涂的方法涂覆在刀具表面上，干燥后形成减摩涂层，这层润滑涂层我们称为“软涂层”。涂敷液的制备煮涂液按照重量百分比例秤取MoS25～10％，石墨1～5％，Al2O31～5％，将它们混合搅拌均匀配成复合固体润滑剂，然后按重量百分比例加入80～90％的甘油和水，甘油和水的重量比例为8∶2，再次充分搅拌制成胶体状的煮涂溶液。浸涂液先按重量百分比秤取环氧树脂、固化剂15～25％，稀释剂50～60％，再按重量百分比称取MoS210～15％，石墨3～5％，Al2O33～5％，将它们搅拌均匀制成复合减摩浸涂液。涂层的制备先采用煮涂法，即将预处理好的刀具放入配制好的煮涂液中，对煮涂液进行水浴加热，加热温度为80℃～100℃，时间1～2小时，在刀具表面吸附一层由MoS2、石墨和Al2O3组成的复合固体润滑剂，形成固体润滑涂层。取出放入烘干箱，烘干温度为160℃～180℃，时间2～3小时；然后采用浸涂法，将刀具放入制备好的浸涂液里，使其表面粘附均匀后取出，在100℃～120℃温度下固化，固化时间3～4小时，即制成刀具软涂层。实施例1.车刀试验数据在W18Cr4V高速钢车刀上涂覆软涂层并进行切削试验，检测刀具的磨损量。工件材料45号钢；车刀几何角度γ0＝10° α0＝6° kr＝85°切削条件ap＝1mmf＝0.2mm/r v＝11m/min干切削车刀后刀面磨损量见表1表1高速钢车刀的后刀面磨损量VB(mm) 由表1可以看出软涂层刀具比未涂层刀具的耐磨性及使用寿命都提高了。2.钻削试验选用直径为10.5mm钻头，采取了5个钻头为一组，然后取平均值的方法进行试验，试验条件干切削，45号钢板，板厚20mm，钻速320转/分，进给量0.20mm/r。本实验就软涂层钻头和未涂层钻头进行了对比切削实验，实验数据见表2。表2切削实验数据 从表2的数据可以看出，软涂层钻头比未涂层钻头使用寿命提高了3倍多。以上刀具软涂层技术分别在唐山天地公司生产中心和唐山冶金矿山机械厂进行了试验。在切削时，涂层刀具与工件间的摩擦表面形成固体润滑膜，实现了干切削，消除了切削液带来的环境污染问题。结果表明，软涂层刀具不但在切削时不使用切削液，实现了干切削，而且切削效果很好。特别是软涂层钻头，切削效果最好。权利要求1.一种高速钢刀具固体润滑软涂层，由煮涂法复合固体润滑剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速钢刀具固体润滑软涂层，由煮涂法复合固体润滑剂和浸涂法复合固体润滑剂构成，其特征在于，所述煮涂法复合固体润滑剂的原料组份及重量百分比含量是：甘油和水：８０～９０％，ＭｏＳ↓［２］：５～１０％，石墨：１～５％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］：１～５％；浸涂法复合固体润滑剂的原料组份及重量百分比含量是：环氧树脂、固化剂：１５～２５％，稀释剂：５０～６０％，ＭｏＳ↓［２］：１０～１５％，石墨：３～５％，Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］：３～５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贾晓鸣，张秀玲，侯锁霞，
申请(专利权)人：河北理工大学，
类型：发明
国别省市：13[中国|河北]