一种激光熔敷强化刀具的制备方法技术

本发明专利技术属于激光加工技术领域，涉及一种激光熔敷强化刀具的制备方法，具体步骤为：取钛酸四丁酯、混入甲苯中，再加入纯水，并搅拌得到混合溶液；然后将制得的混合溶液放入微波反应釜中加热后过滤，得到钛源浆料；将钛源浆料放入真空管式炉中保温，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；将制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体与自熔性粉末Ni45球磨，得到熔覆用粉末；将制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具。该制备技术既可以保持刀具基体材料的韧性，同时表面的超硬涂层使刀具更加耐磨、寿命更长、组织内部几乎没有缺陷，这种制备方法工艺简单，工艺耗时短，易于实现自动化，提高了生产效率。

A preparation method of laser cladding reinforcement tool

The invention belongs to the field of laser processing technology, and relates to a preparation method of laser cladding strengthening tool. The concrete steps are as follows: four butyl titanate, mixed in toluene, then pure water and mixed solution; then, the mixed solution is put in a microwave reactor to be heated and filtered to get the titanium slurry. The titanium size is kept in a vacuum tube furnace, and the precursor of the mixture of titanium dioxide and carbon is obtained. The powder is obtained by milling the precursor of the mixture of titanium dioxide and carbon and the self fluxing powder Ni45. The coating powder is coated evenly on the surface of the tool, and the laser cladding can get the high hardness. Wear resistant cutters. The preparation technology can not only maintain the toughness of the tool matrix, but also make the cutting tool more wear-resistant, longer life and almost no defects in the tissue. This preparation process is simple, the process is short, easy to realize automation, and improve the production efficiency.

【技术实现步骤摘要】
一种激光熔敷强化刀具的制备方法
本专利技术属于激光加工
，涉及一种激光熔敷强化刀具的制备方法。
技术介绍
刀具涂层技术自问世以来，对刀具性能的盖上及加工技术的进步都起着极其重要的作用，目前，在刀具中提成刀具所占的比例已经超过了50％。根据涂层材料的性质，涂层刀具可以具有各种各样的特殊性能。常用的刀具涂层技术为化学气相沉积法(CVD)和物理气相沉积法(PVD)。CVD法制备的刀具涂层虽然结合力好，但是生产过程中会产生尾气对环境污染较大，并且生产过程中需要通入可燃性极强的气体，对操作人员不利，不符合绿色制造的发展方向。PVD工艺虽然环境污染小，但是处理温度较低，涂层与刀具基体的结合力弱，很容易在使用过程中发生涂层脱落的现象。并且，涂层的厚度也因此受到较大的限制。激光熔敷技术是一种新型的绿色制造技术，这种技术可以在需要涂覆涂层的材料表面得到冶金结合的高性能涂层材料，并且材料的选择范围也基本上不受限制，因而得到人们的广泛关注。但是，目前国内外对具有碳化物增强相的熔敷材料的熔敷技术研究还不够深入，很难得到性能优良，没有组织缺陷的涂层。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术为了解决上述问题，我们提供一种激光熔敷强化刀具的制备方法。该制备技术既可以保持刀具基体材料的韧性，同时表面的超硬涂层使刀具更加耐磨、寿命更长、组织内部几乎没有缺陷，这种制备方法工艺简单，工艺耗时短，易于实现自动化，提高了生产效率。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括以下步骤：A、取钛酸四丁酯5～10g，混入5～10ml甲苯中，再加入5～10ml纯水，并搅拌30min，得到混合溶液；B、将步骤A制得的混合溶液放入微波反应釜中，在100～400W功率下加热20～60s后，并过滤，得到钛源浆料；C、将步骤B制得的钛源浆料放入真空管式炉中，氮气作为保护气氛，在600℃条件下保温5小时，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；D、将步骤C制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体与75g自熔性粉末Ni45球磨12小时，得到熔覆用粉末；E、将步骤D制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具，其中激光熔覆参数为：激光功率2000～3000W、扫描速度2～6mm/s、搭接率为40～55％，粉末聚集焦点与激光焦点相同，光斑为5mm*5mm的矩形光斑。进一步，步骤A中搅拌过程中，采用水浴的方式，保持溶液温度为40℃；该温度下，搅拌得到的溶液混合得更加均匀。进一步，步骤D中球磨过程中，采用氮气或者氩气作为保护气体，降低粉末中的氧含量，提高熔覆层质量。进一步，步骤D中的还要加入0.5～1g的镁粉，在激光熔覆过程中降低熔覆层出现气孔和裂纹的倾向。进一步，步骤E中激光熔覆的保护气体为氩气，防止熔覆层发生强烈氧化。进一步，步骤E中熔覆粉末涂覆厚度为0.5～1mm，该厚度下，激光熔覆层的力学性能最佳。进一步，步骤E中保护气体的气压为3～5个大气压，过大的气压会吹散均匀涂覆的熔覆粉末，过小的气压保护效果不好。本专利技术的有益效果在于：1、本专利技术采用原位生成的方法制备碳化钛，这种碳化钛在熔覆层中的分布更加均匀，不容易在熔敷过程中发生脱碳；得到的碳化钛颗粒粒径更小，并且基本都是圆型颗粒，可以产生沉淀强化的作用，提高刀具的耐磨性。2、本专利技术原位生成的硬质颗粒碳化钛是高熔点颗粒，在激光熔覆过程中不发生熔化，因此在凝固过程中作为晶核，降低熔覆层中晶粒的尺寸，从而达到细晶强化的效果，有利于提高熔覆层的韧性。3、本专利技术熔覆层与刀具之间为冶金结合，稀释率为5～10％，结合力高，不易剥落。4、本专利技术制备刀具表面硬度可以达到HRC60～65，耐磨性能良好，耐腐蚀性能高。附图说明图1为激光熔敷强化刀具横截面的扫描电子显微镜图像。具体实施方式下面将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述。实施例1：(实施例只是将质量比化作具体质量，也可以将其化作mol比)A、取钛酸四丁酯5g，混入5ml甲苯中，再加入5ml纯水，并采用水浴的方式，保持溶液温度为40℃搅拌30min，得到混合溶液；B、将步骤A制得的混合溶液放入微波反应釜中，在100W功率下加热60s后，并过滤，得到钛源浆料；C、将步骤B制得的钛源浆料放入真空管式炉中，氮气作为保护气氛，在600℃条件下保温5小时，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；D、将步骤C制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体，在氮气气氛的保护下与50g自熔性粉末Ni45和0.5g的镁粉球磨10小时，得到熔覆用粉末；E、将步骤D制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，熔覆粉末涂覆厚度为0.5mm，然后进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具，其中激光熔覆参数为：激光功率2000W、扫描速度2mm/s、搭接率为40％，粉末聚集焦点与激光焦点相同，光斑为5mm*5mm的矩形光斑，保护气体为氩气，气压为3个大气压。实施例2：A、取钛酸四丁酯7g，混入7ml甲苯中，再加入7ml纯水，并采用水浴的方式，保持溶液温度为40℃搅拌30min，得到混合溶液；B、将步骤A制得的混合溶液放入微波反应釜中，在200W功率下加热45s后，并过滤，得到钛源浆料；C、将步骤B制得的钛源浆料放入真空管式炉中，氩气作为保护气氛，在600℃条件下保温5小时，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；D、将步骤C制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体，在氮气气氛的保护下与50g自熔性粉末Ni45和0.7g镁粉球磨10小时，得到熔覆用粉末；E、将步骤D制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，熔覆粉末涂覆厚度为0.8mm，然后进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具，其中激光熔覆参数为：激光功率2500W、扫描速度4mm/s、搭接率为45％，粉末聚集焦点与激光焦点相同，光斑为5mm*5mm的矩形光斑，保护气体为氩气，气压为4个大气压。实施例3：A、取钛酸四丁酯10g，混入10ml甲苯中，再加入10ml纯水，并采用水浴的方式，保持溶液温度为40℃搅拌30min，得到混合溶液；B、将步骤A制得的混合溶液放入微波反应釜中，在400W功率下加热20s后，并过滤，得到钛源浆料；C、将步骤B制得的钛源浆料放入真空管式炉中，氩气作为保护气氛，在600℃条件下保温5小时，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；D、将步骤C制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体，在氮气气氛的保护下与75g自熔性粉末Ni45和1g镁粉球磨10小时，得到熔覆用粉末；E、将步骤D制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，熔覆粉末涂覆厚度为1mm，然后进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具，其中激光熔覆参数为：激光功率3000W、扫描速度6mm/s、搭接率为55％，粉末聚集焦点与激光焦点相同，光斑为5mm*5mm的矩形光斑，保护气体为氩气，气压为5个大气压。图1为实施例2所作出的刀具横截面的扫描电子显微镜图像，可以观察到涂层与刀具之间为冶金结合，并且涂层内部没有观察到气孔、裂纹等缺陷，并且晶粒细小，均匀。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本专利技术的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本专利技术进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本专利技术权利要求书所限定的范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光熔敷强化刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、取钛酸四丁酯5～10g，混入5～10ml甲苯中，再加入5～10ml纯水，并搅拌30min，得到混合溶液；B、将步骤A制得的混合溶液放入微波反应釜中，在100～400W功率下加热20～60s后，并过滤，得到钛源浆料；C、将步骤B制得的钛源浆料放入真空管式炉中，氮气作为保护气氛，在600℃条件下保温5小时，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；D、将步骤C制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体与75g自熔性粉末Ni45球磨12小时，得到熔覆用粉末；E、将步骤D制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具，其中激光熔覆参数为：激光功率2000～3000W、扫描速度2～6mm/s、搭接率为40～55％，粉末聚集焦点与激光焦点相同，光斑为5mm*5mm的矩形光斑。

【技术特征摘要】
1.一种激光熔敷强化刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：A、取钛酸四丁酯5～10g，混入5～10ml甲苯中，再加入5～10ml纯水，并搅拌30min，得到混合溶液；B、将步骤A制得的混合溶液放入微波反应釜中，在100～400W功率下加热20～60s后，并过滤，得到钛源浆料；C、将步骤B制得的钛源浆料放入真空管式炉中，氮气作为保护气氛，在600℃条件下保温5小时，得到二氧化钛与碳的混合物前驱体；D、将步骤C制得的二氧化钛与碳的混合物前驱体与75g自熔性粉末Ni45球磨12小时，得到熔覆用粉末；E、将步骤D制得的熔覆用粉末均匀的涂覆在刀具表面，进行激光熔覆，即可得到高硬度耐磨刀具，其中激光熔覆参数为：激光功率2000～3000W、扫描速度2～6mm/s、搭接率为40～55％，粉末...

【专利技术属性】
技术研发人员：滕柳梅，叶小舟，林震，彭飞，姚昱岑，
申请(专利权)人：重庆文理学院，
类型：发明
国别省市：重庆,50