一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺制造技术

本发明专利技术公开一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺，属于机械切削刀具制造技术领域。上述基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺，是利用电射流方法将WS2软涂层沉积于刀具基体表面，与常用的物理气相沉积(PVD)涂覆WS2软涂层相比，该工艺具有设备简单、可控性强、沉积速率高等特点。所制备的WS2软涂层刀具可广泛应用于干切削和难加工材料的切削加工。

A preparation technology based on fluidic WS2 soft coating tool

The preparation of the invention discloses a technology based on fluidic WS2 soft coating tool, which belongs to the technical field of mechanical cutting tool manufacturing. The preparation process of the WS2 soft coating tool based on the fluidic jet, is the use of electric methods WS2 soft coating deposited on the substrate surface and deposition tool, physical gas commonly used (PVD) compared with WS2 coated soft coating, the process has the characteristics of simple equipment, strong controllability, high deposition rate etc.. The prepared WS2 soft coating tools can be widely used in dry cutting and hard cutting materials.

【技术实现步骤摘要】
一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺
本专利技术属于机械切削刀具制造
，特别是涉及一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺。
技术介绍
对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一。涂层刀具将刀具基体与涂层相结合，从而使刀具性能大大提高。涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。根据涂层材料的性质，涂层刀具又可分为两大类，即：“硬”涂层刀具和“软”涂层刀具。“硬”涂层刀具的主要优点是硬度高、耐磨性能好，典型的硬涂层物质有TiC、TiN、A12O3、TiCN和TiAlN等。“软”涂层刀具追求的目标是低摩擦系数，典型的软涂层物质是具有低摩擦系数的固体润滑材料(如：WS2、MoS2等)。涂层刀具常用的涂层方法主要有化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。中国专利(专利号ZL200610068975.3)报道了“自润滑复合软涂层刀具及其制备方法”，它是采用中频磁控+多弧法镀膜方法制备的MoS2/Zr/Ti复合涂层刀具，刀具表面为MoS2层，MoS2层与刀具基体之间具有Ti、MoS2/Zr/Ti和MoS2/Zr过渡层。该刀具进行干切削时，刀具表面能形成具有润滑作用的连续固态润滑层，从而实现刀具的自润滑功能。中国专利(专利号ZL200910256536.9)报道了“软硬复合涂层刀具及其制备方法”，该刀具表面的涂层为MoS2软涂层和ZrN硬涂层的复合，及涂层方法为中频磁控沉积MoS2软涂层+电弧法镀Ti过渡层和ZrN硬涂层。这种软硬复合涂层综合了MoS2软涂层和ZrN硬涂层的优点，既具有较低的摩擦系数，又具有较高的硬度。中国专利(专利号ZL201410263737.2)报道了采用物理气相沉积的方法周期性沉积TiSiN-WS2/Zr-WS2多涂层刀具，涂层为多层结构，将TiSiN涂层的高硬度、高耐磨性与WS2涂层的润滑性良好结合，能防粘结、降低切削力及切削温度，减小刀具磨损。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺。该工艺利用电射流方法将WS2软涂层沉积于刀具基体表面，与常用的物理气相沉积(PVD)涂覆WS2软涂层相比，该工艺具有设备简单、可控性强、沉积速率高等特点。为解决上述技术问题，本专利技术提供技术方案如下：本专利技术提供一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺，其特征是利用电射流方法将WS2软涂层沉积于刀具基体表面。其制备工艺步骤如下：(1)将刀具基体表面研磨抛光后，放入酒精中超声清洗15min。(2)采用电射流方法在刀具基体表面沉积WS2软涂层，沉积参数为：金属喷针距刀具基体表面的高度为1-4mm，金属喷针以20-50mm/s的速度运动，直流电压为3.5-4.5kV，WS2悬浮液的流量为1-2×10-10m3·s-1。(3)为了除去沉积后的WS2软涂层中的有机溶剂、释放应力，完成一层WS2软涂层沉积，将涂层置于300℃的电阻炉进行60s的干燥热解处理。(4)将WS2软涂层置于真空烧结炉中进行高温烧结，温度为800-1300℃，保温时间20-60min。(5)对高温烧结后的WS2软涂层进行机械抛光处理，以降低WS2软涂层的表面粗糙度。本专利技术具有以下有益效果：由于采用电射流工艺，设备简单、可控性强、沉积速率高，所制备的WS2软涂层刀具可广泛应用于干切削和难加工材料的切削加工。附图说明图1为本专利技术的基于电射流的WS2软涂层刀具制备系统简图。图中：1-微量注射泵，2-计算机，3-显微相机，4-硅橡胶管，5-金属喷针，6-运动平台基板，7-刀具基体，8-直流电源。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合具体实施例及附图进行详细描述。以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本专利技术而不限于限制本专利技术的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体产品的情况做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。下述实施例中所用的材料等，均可从商业途径得到。本专利技术提供一种基于电射流的WS2软涂层刀具制备工艺，具体实施例如下。实施例1：一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺，其特征是利用电射流方法将WS2软涂层沉积于刀具基体表面。其制备工艺步骤如下：(1)将硬质合金刀具基体表面研磨抛光后，放入酒精中超声清洗15min。(2)采用电射流方法在刀具基体表面沉积WS2软涂层，见图1，沉积参数为：金属喷针距刀具基体表面的高度为4mm，金属喷针以40mm/s的速度运动，直流电压为4kV，WS2悬浮液的流量为1×10-10m3·s-1。(3)为了除去沉积后的WS2软涂层中的有机溶剂、释放应力，完成一层WS2软涂层沉积，将涂层置于300℃的电阻炉进行60s的干燥热解处理。(4)将WS2软涂层置于真空烧结炉中进行高温烧结，温度为800℃，保温时间25min。(5)对高温烧结后的WS2软涂层进行机械抛光处理，以降低WS2软涂层的表面粗糙度。实施例2：一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺，其特征是利用电射流方法将WS2软涂层沉积于刀具基体表面。其制备工艺步骤如下：(1)将陶瓷刀具基体表面研磨抛光后，放入酒精中超声清洗15min。(2)采用电射流方法在刀具基体表面沉积WS2软涂层，沉积参数为：金属喷针距刀具基体表面的高度为3mm，金属喷针以30mm/s的速度运动，直流电压为3kV，WS2悬浮液的流量为2×10-10m3·s-1。(3)为了除去沉积后的WS2软涂层中的有机溶剂、释放应力，完成一层WS2软涂层沉积，将涂层置于300℃的电阻炉进行60s的干燥热解处理。(4)将WS2软涂层置于真空烧结炉中进行高温烧结，温度为900℃，保温时间40min。(5)对高温烧结后的WS2软涂层进行机械抛光处理，以降低WS2软涂层的表面粗糙度。所举的实验仅是本专利技术的较佳的实例，并不用于限定本专利技术的保护范围。应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺，其特征是利用电射流方法将WS2软涂层沉积于刀具基体表面，其制备工艺步骤如下：(1)将刀具基体表面研磨抛光后，放入酒精中超声清洗15min；(2)采用电射流方法在刀具基体表面沉积WS2软涂层，沉积参数为：金属喷针距刀具基体表面的高度为1‑4mm，金属喷针以20‑50mm/s的速度运动，直流电压为3.5‑4.5kV，WS2悬浮液的流量为1‑2×10

【技术特征摘要】
1.一种基于电射流的WS2软涂层刀具的制备工艺，其特征是利用电射流方法将WS2软涂层沉积于刀具基体表面，其制备工艺步骤如下：(1)将刀具基体表面研磨抛光后，放入酒精中超声清洗15min；(2)采用电射流方法在刀具基体表面沉积WS2软涂层，沉积参数为：金属喷针距刀具基体表面的高度为1-4mm，金属喷针以20-50mm/s的速度运动，直流电压为3.5-4.5kV，WS...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建新，李学木，段冉，刘亚运，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37