一种复合润湿刀具及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种复合润湿刀具，所述刀具的前刀面上设有超疏液层，靠近切削刃附近的所述超疏液层上设有亲液微织构，用于减小刀屑间的摩擦和粘结。所述亲液微织构包括亲液毛化织构和亲液凹槽织构；所述亲液毛化织构为火山口状或球冠状或W状形貌织构，所述亲液毛化织构分布在切削刃附近的所述超疏液层上，用于储存切削液；所述亲液凹槽织构位于亲液毛化织构后面，用于将切削液引导到刀屑接触区域。本发明专利技术能够实现切削液的定向流动，有利于减小刀

【技术实现步骤摘要】
一种复合润湿刀具及其制备方法


[0001]本专利技术涉及刀具表面处理领域，特别涉及一种复合润湿刀具及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，极端润湿性表面和材料由于其独特的特性受到科学家们广泛的关注。自然界中的荷叶效应给人类带来了启发：表面微织构和化学成分的相互作用导致水滴在表面形成球状，体现为超疏水性。润湿性由接触角表示，接触角小于5
°
为超亲水性，小于90
°
为亲水性；大于90
°
小于150
°
为疏水性，150
°
以上为超疏水性。然而表面的化学组成和表面形态会影响液滴在固体表面上的接触角，对于许多激光刻蚀过的金属材料表面，其材料表面固有的高表面能和表面形貌往往使其呈现超亲水性，若要亲疏复合润湿，需要对表面进行化学改性提高表面的疏水性。使用接触角测量仪和激光共聚焦显微镜以及扫描电子显微镜等设备表征分析了制备样品表面的润湿性和微观形貌。
[0003]查阅过往文献，对于润湿刀具方面的专利提及较少，故本专利技术利用激光刻蚀与化学表面改性实现刀具表面的超疏水/亲水复合表面来实现液滴的收集和存储，改善刀具粘结区的润滑状态，有效降低刀具的切削温度，延长刀具的使用寿命。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的不足，本专利技术提供了一种复合润湿刀具及其制备方法，能够实现切削液的定向流动，有利于减小刀
‑
工界面及刀
‑
屑界面的摩擦力，为刀具减摩抗粘提供便利。
[0005]本专利技术是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
[0006]一种复合润湿刀具，所述刀具的前刀面上设有超疏液层，靠近切削刃附近的所述超疏液层上设有亲液微织构，用于减小刀屑间的摩擦和粘结。
[0007]进一步，所述亲液微织构包括亲液毛化织构和亲液凹槽织构；所述亲液毛化织构为火山口状或球冠状或W状形貌织构，所述亲液毛化织构分布在切削刃附近的所述超疏液层上，用于储存切削液；所述亲液凹槽织构位于亲液毛化织构后面，用于将切削液引导到刀屑接触区域。
[0008]进一步，所述亲液毛化织构的面积占疏液层总面积的10％～30％。
[0009]进一步，所述亲液毛化织构为火山口状形貌织构，所述火山状口形貌织构的最大直径为150～250μm，所述火山状口形貌织构的高度为4～6μm，相邻所述火山口状形貌织构的间距250～350μm。
[0010]进一步，经激光表面加工和硬脂酸修饰使所述刀具表面形成为超疏液层。
[0011]一种复合润湿刀具的制备方法，包括如下步骤：
[0012]在刀具前刀面且靠近切削刃位置激光加工亲液微织构；
[0013]通过硬脂酸修饰使具有亲液微织构的所述刀具表面形成为超疏液层；
[0014]通过激光加工去除所述亲液微织构表面的超疏液层。
[0015]进一步，通过激光表面加工和硬脂酸修饰使具有亲液微织构的所述刀具表面形成为超疏液层，具体为：
[0016]用超短脉冲激光加工刀具表面；
[0017]将刀具浸入0.02mol/L硬脂酸溶液中浸泡2h后取出，然后放在120℃的干燥烘箱中干燥0.5h。
[0018]进一步，通过激光加工亲液微织构的激光参数为：
[0019]激光波长为1064nm，激光功率2～60W，脉冲宽度0.3～20ms，离焦量0mm，脉冲频率1～100HZ，扫描速度1～2.5mm/s，气体压力0～1MPa。
[0020]一种复合润湿刀具的制备方法，包括如下步骤：
[0021]通过激光表面加工和硬脂酸修饰使所述刀具前刀面形成为超疏液层；
[0022]在超疏液层上靠近切削刃位置激光加工亲液微织构。
[0023]本专利技术的有益效果在于：
[0024]1.本专利技术所述的复合润湿刀具，通过前刀面上设有超疏液层和靠近切削刃附近的所述超疏液层上设有亲液微织构，能够实现切削液的定向流动，有利于减小刀
‑
工界面及刀
‑
屑界面的摩擦力，为刀具减摩抗粘提供便利。
[0025]2.本专利技术所述的复合润湿刀具，在刀具基体表面上制备超疏液层，切削液在亲液微织构和切削液的表面张力共同作用下，切削液被定向输送到刀屑接触区域，从而能够减小刀
‑
工界面和刀
‑
屑界面的摩擦力，为刀具减摩抗粘作出贡献，提高刀具的寿命和切削效率。
附图说明
[0026]图1为本专利技术所述的复合润湿刀具示意图。
[0027]图2为本专利技术所述的亲液毛化织构示意图。
[0028]图3为刀具上切削液的铺展平面图。
[0029]图4为本专利技术所述的复合润湿刀具加工过程图，其中图4a为未处理刀具表面，图4b为刀具表面加工亲液微织构；图4c为具有超疏液层的刀具前刀面。
[0030]图5为修饰前和修饰后液滴接触角形貌对比图，其中图5a为修饰前接触角80
°
，图5b为修饰后接触角157
°
。
[0031]图中：
[0032]1‑
超疏液层；2
‑
亲液凹槽织构；3
‑
亲液毛化织构。
具体实施方式
[0033]下面结合附图以及具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。
[0034]下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系
为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0036]在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。
[0037]如图1所示，本专利技术所述的复合润湿刀具，所述刀具的前刀面上设有超疏液层1，靠近切削刃附近的所述超疏液层上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合润湿刀具，其特征在于，所述刀具的前刀面上设有超疏液层(1)，靠近切削刃附近的所述超疏液层上设有亲液微织构，用于减小刀屑间的摩擦和粘结。2.根据权利要求1所述的复合润湿刀具，其特征在于，所述亲液微织构包括亲液毛化织构(3)和亲液凹槽织构(2)；所述亲液毛化织构(3)为火山口状或球冠状或W状形貌织构，所述亲液毛化织构(3)分布在切削刃附近的所述超疏液层上，用于储存切削液；所述亲液凹槽织构(2)位于亲液毛化织构(3)后面，用于将切削液引导到刀屑接触区域。3.根据权利要求2所述的复合润湿刀具，其特征在于，所述亲液毛化织构(3)的面积占疏液层总面积的10％～30％。4.根据权利要求2所述的复合润湿刀具，其特征在于，所述亲液毛化织构(3)为火山口状形貌织构，所述火山状口形貌织构的最大直径为150～250μm，所述火山状口形貌织构的高度为4～6μm，相邻所述火山口状形貌织构的间距250～350μm。5.根据权利要求1所述的复合润湿刀具，其特征在于，经激光表面加工和硬脂酸修饰使所述刀具表面形成为超疏液层(1)。6.一种权利要求1所述的复合润湿刀...

【专利技术属性】
技术研发人员：符永宏，刘高辉，杨泽檀，周云，谷泽辉，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：