一种表面跨尺度复合微造型刀具及制备方法技术

本发明专利技术为一种表面跨尺度复合微造型刀具及制备方法，属于机械制造技术领域，在刀具材料表面进行凹腔形貌的微造型处理，以及在硬质涂层表面摩擦磨损敏感区域加工出微米级的凹腔和纳米级的沟槽，采取槽连通腔的组合方式分布，得到一种跨尺度复合微造型涂层刀具。此举不仅增强涂层刀具的膜‑基结合强度，且提高了涂层刀具表面的润湿性能和润滑性能。

A surface cross scale composite micromolding tool and preparation method

The invention relates to a composite micro surface cross scale modeling tool and a preparation method thereof, belonging to the technical field of machinery manufacturing, processing of other micro cavity morphology in tool material surface, and the friction and wear process of cavity sensitive region and nano micron trench in hard coating surface, take the combination of groove communicated with the cavity the distribution of a cross scale composite texturing coating tool. This not only enhanced membrane based coating tool combination of strength, and improve the coating tool surface wettability and lubrication performance.

【技术实现步骤摘要】
一种表面跨尺度复合微造型刀具及制备方法
本专利技术属于机械制造
，特别是涉及一种表面涂层跨尺度复合微造型刀具及制备方法。
技术介绍
在机械制造领域，由于刀具在加工过程中存在摩擦磨损，故采用涂覆涂层的方式来缓解该问题，涂层作为一个化学屏障和热屏障，涂层刀具的构成减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少了月牙槽磨损。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、摩擦因数小和热导率低等特性，切削时可比未涂层刀具提高刀具寿命3~5倍以上，提高切削速度20%~70%，提高加工精度0.5~1级，降低刀具消耗费用20%~50%。为防止涂层脱落，增强其抗脱粘效果，在基体表面加工出均匀分布为微织构阵列，既扩大了涂层与基体之间的接触面积，增大涂层在基体表面的滑行阻力，同时两种材料之间形成互相“咬合”的几何形态，以上两种效果协同作用，增强了涂层与基体之间的结合强度和基体表面的耐磨性。激光表面织构技术是利用短脉冲激光照射材料表面，通过气化烧蚀作用去除材料，加工出几何形貌各异的表面微观构造。由于激光加工可控性高，热变形小且不易受干扰，因此，通过该技术制备的表面微织构精度高，形貌一致性好本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种表面跨尺度复合微造型刀具，其特征在于，包括刀具材料（1）、涂层（2），刀具材料（1）表面设有微造型形貌，刀具材料（1）与涂层（2）结合，涂层（2）表面设有复合微造型形貌。

【技术特征摘要】
1.一种表面跨尺度复合微造型刀具，其特征在于，包括刀具材料（1）、涂层（2），刀具材料（1）表面设有微造型形貌，刀具材料（1）与涂层（2）结合，涂层（2）表面设有复合微造型形貌。2.根据权利要求1所述的一种表面跨尺度复合微造型刀具，其特征在于，所述微造型为凹腔形貌，所述复合微造型包括凹腔、凸起、凹凸复合和沟槽中两种或以上的混合；所述微造型、复合微造型的间距、表面边沿距均大于特征形貌直径。3.根据权利要求1或2所述的一种表面跨尺度复合微造型刀具，其特征在于，所述微造型为刀具材料（1）表面阵列分布有微米级凹腔，复合微造型为在涂层（2）表面阵列分布有微米级凹腔、纳米级直线形沟槽与纳米级弧形沟槽。4.根据权利要求3所述的一种表面跨尺度复合微造型刀具，其特征在于，涂层（2）表面的微米级凹腔中心、纳米级直线形沟槽沿槽向对称线靠刀尖处末端点以及纳米级弧形沟槽尾端中心位于同一条直线上。5.根据权利要求3所述的一种表面跨尺度复合微造型刀具，其特征在于，所述刀具材料（1）表面阵列分布的微米级凹腔为直径d1=50~500μm，深度h1=5~20μm，凹腔中心与切削刃走向平行排列的间距L1=550~1000μm，凹腔中心与切削刃走向垂直排列的间距L2=550~1000μm，面积占有率为S1=2%~50%；所述涂层（2）表面的微米级凹腔直径d2=50~500μm，深度h3=5~20μm，凹腔中心沿阵列数较长方向的间距L3=200~500μm，凹腔中心沿阵列数较长方向的间距L4=200~500μm，纳米级直线沟槽为长度a1=500~2000μm，宽度b1=50~900nm，深度h2=30~500nm，面积占有率S2=2%~30%；所述纳米级弧形沟槽为圆心角度数n=90°~180°，半径r1=10~1000μm，半径r2=10~1000μm，半径r3=10~1000μm，宽度b2=50~900nm，面积占有率S3=2~20%。6.根据权利要求3所述的一种表面跨尺度复合微造型刀具，其特征在于，所述所述微造型、复合微造型的间距大于微造型或复合微造型直径是指特征形貌几何中心间或对称线间的距离大于特征形貌几何中心或对称线到该微造型或复合微造型所占区域的最大边缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：符永宏，钟行涛，李勇军，王浩，康正阳，黄婷，李海波，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32