一种含复合涂层的耐磨型数控刀具及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种含复合涂层的耐磨性数控刀具及其制备方法。对数控刀具表面进行喷砂处理，提高表面强度、耐磨性和抗疲劳强度，同时提高前处理剂的存留量，前处理剂可以提高涂层和基体之间的粘结强度，同时钒、铈、钪、钒元素提高刀具的韧性和硬度。复合耐磨涂层的原料是由耐磨相和粘结相共组成，分散剂中含有粘结剂和稀土元素，稀土的强化作用阻碍晶间裂纹的形成，通过稀土抑制动态结晶，同时使陶瓷涂层能在数控刀具的表面固定定型。通过对刀具进行表面淬火和回火，确保复合涂层表面硬度，其中淬火添加剂中包含有催冷剂和光亮剂和抗氧化剂成分，催冷剂调整冷却速度，光亮剂提高数控刀具的表面光亮度。具的表面光亮度。

【技术实现步骤摘要】
一种含复合涂层的耐磨型数控刀具及其制备方法
[0001]
：本专利技术属于复合材料制备
，尤其涉及一种含复合涂层的耐磨性数控刀具及其制备方法。
[0002]
技术介绍
：目前数控刀具多为金属材质，例如高速钢，磨损、腐蚀、断裂是机械零件失效的三大方式，据有关数据记载，大约有30%
‑
40%的世界消费能源的损耗在摩擦磨损上，因此有关于表面工程的研究的重心主要是在如何减少工件或设备的过渡磨损上。在高速铣削过程中，圆弧刃靠近副切削刃的位置切削热不易扩散，刀具在该位置温度较高，形成较大的热应力，同时在机械挤压和机械冲击作用下，容易形成微小崩刃，造成了刀具的磨损。在诸多磨损类型当中，以磨粒磨损最为常见、危害也最为严重，据相关统计表明，它的磨损量几乎占到了所有磨损类型消耗的50%。磨料磨损通常是指物体表面与硬质颗粒由于存在摩擦从而引起表面材料损失的现象。由于磨损的存在，造成了零部件失去原有设计所规定的功能，包括完全丧失原定功能、功能降低和有严重损伤或隐患，继续使用会失去可靠性及安全性和安全性。在我国，据相关资料统计，磨损造成的经济损失约为1000亿元/年以上。
[0003]目前有效减少磨损的方法是在数控刀具表层进行涂层，但性能优良的金属耐磨涂层多为金刚石或类金刚石涂层，价格昂贵，工艺要求数据高，给生产企业带来极大负担，不适合中小型企业大规模生产。其中PVD和CVD技术是常见的金属表面涂层技术，但这两种技术都存在各自的缺陷，所以有PCVD涂层方法将上述两种方法结合，在工艺上扬长避短。虽然得到的涂层具有较高的膜基结合力、低温沉积、饶镀性好的优势，但也存在不可忽视的缺陷，PCVD技术的真空度低、镀膜杂质含量较高、硬度低、沉积速率过快、化学反应不完全、同时PCVD设备的腐蚀较严重。不仅数控刀具的表层不合格，而且设备的严重腐蚀给企业带来了更大的经济负担。所以本专利技术选用喷涂法制备金属耐磨涂层。但热喷涂中经常会出现喷涂的物料不均匀导致数控刀具表面的涂层缺陷严重，甚至在后续工作中涂层和基体材料之间脱落等问题，针对上述问题，本专利技术采取对数控刀具进行前处理以及调整耐磨涂层原料的成分提供了一种提高涂层和基体粘粘强度的方，提高数控刀具的耐磨性，减少了刀具的磨损。

技术实现思路

[0004]本专利技术的主要目的是提供一种含复合涂层的耐磨性数控刀具。
[0005]本专利技术的第二目的是提供一种含复合涂层的耐磨性数控刀具的其制备方法。
[0006]本专利技术的第三目的是提供一种含复合涂层的耐磨性数控刀具的前处理方法。
[0007]具体制备方法如下：一种含复合涂层的耐磨性数控刀具的制备方法。
[0008]其中，前处理剂的制备方法为：
①
取正
‑
己基三甲氧基硅烷5
‑
7份、乙烯基三乙氧基硅烷4
‑
7份于乙酸乙酯混合均匀，以3
‑
5℃/min的速度升温至150
‑
160℃，保温搅拌3
‑
4h后加入脂肪醇聚氧乙烯醚5
‑
7份升
温至175
‑
180℃保温搅拌4
‑
6h，备用；
②
取双三甲基硅氧基甲基硅烷4
‑
7份，1,1
‑
环丙烷二甲醇5
‑
7份向其中加入乙醇搅拌均匀后，以1
‑
2℃/min的速率升温至150
‑
155℃保温搅拌1
‑
2h后加入聚甘油2
‑
二聚羟基硬脂酸酯4
‑
6份、N,N'
‑
二环己基碳酰亚胺7
‑
9份混合均匀后加入到步骤
①
中，控制温度为100
‑
110℃，保温搅拌5
‑
7h，备用；
③
将上述步骤
②
降至45
‑
50℃后加入纳米铈0.05
‑
0.08份、纳米钪0.02
‑
0.04份、纳米钒0.01
‑
0.03份、葡甘露聚糖1
‑
2份搅拌均匀即得。
[0009]其中，数控刀具的前处理方法：1）将待涂层的数控刀具放入75%的丙酮溶液中浸泡，去除表面污渍，取出后放置在70℃烘箱中干燥6
‑
7h，保温备用；2）对清洗后的刀具进行喷砂钝化处理，其中喷砂选用90目的石榴石砂、喷砂时间为2
‑
4s、喷砂压强为0.28
‑
0.32MPa；3）将喷砂处理后的数控刀具放入真空环境中，将配置好的前处理剂以汽化喷雾的形式均匀的喷涂到数控刀具表面，控制气雾粒径为12
‑
20um；4）喷涂后的数控刀具置于80℃环境中静置2h，取出后放入90
‑
95%的乙醇溶液中浸泡30mim，即得。
[0010]分散剂的制备方法为：
ⅰ
取乙烯基三氯硅烷4
‑
6份、聚丙烯酰胺2
‑
4份加入乙酸乙酯共同混合均匀，控制温度为210
‑
220℃保温搅拌2
‑
4h后加入聚对苯二甲酸亚丁酯3
‑
5份以1
‑
2℃的速度升温至250
‑
255℃保温搅拌2
‑
4h后，备用；
ⅱ
取甲基丙烯酸甲氧基乙酯1
‑
3份、4,4
‑
二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯2
‑
4份、3
‑
硝基苄基膦酸二乙酯2
‑
4份加入乙酸乙酯混合均匀后，以3
‑
4℃/min的速度升温至120
‑
125℃，保温搅拌4
‑
5h后加入步骤
ⅰ
中，控制温度为150
‑
155℃，保温搅拌1
‑
2h，后加入氯化石蜡4
‑
5份、磷酸铝胶5
‑
7份、纳米镧0.02
‑
0.05份共同混合均匀即得。
[0011]其中，复合耐磨涂层为：复合耐磨涂层原料由耐磨相和粘结相按照10:1的比例均匀的混合而成；其中耐磨相由纳米氧化铝20
‑
25份、纳米氧化锆2
‑
3份、纳米碳化钨1
‑
2份，纳米氧化铬0.5
‑
0.8份、纳米氧化钛0.1
‑
0.3份加入2
‑
4份分散剂混合均匀，即得；粘结相是由纳米Fe70Ni30铁镍合金粉20
‑
25份、纳米氧化钴1
‑
2份加入1
‑
2份分散剂混合均匀即得。
[0012]其中，淬火添加剂的制备方法为：取十五烷基磺酸钠4
‑
7份、丁二酸二异丁酯磺酸钠3
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含复合涂层的耐磨型数控刀具的制备方法，其特征在于：Ⅰ、将经过前处理后的数控刀具放入待涂室中，将复合耐磨涂层原料放入送料口，采用氧乙炔热喷涂设备进行喷涂，其中，氧压力为0.8MPa，乙炔压力为0.12
‑
0.14MPa，送粉速度为0.2kg
ꢀ▪
h
‑1，喷涂距离为120
‑
130mm；将复合耐磨涂层均匀的喷涂到数控刀具表面，控制耐磨涂层的厚度在0.1
‑
0.3mm；Ⅱ、对复合耐磨涂层数控刀具进行表面淬火，以1
‑
2℃/min的速率升温至230
‑
250℃保温3
‑
4h后再将其放入淬火介质中进行淬火，将淬火后的数控刀具取出，以2
‑
3℃/min的速度升温至180
‑
185℃保温2
‑
3h进行回火，后以1
‑
2℃/min的速率降至室温即得。2.如权利要求1所述的一种含复合涂层的耐磨型数控刀具的制备方法，其特征在于：复合耐磨涂层由耐磨相和粘结相按照10:1的比例均匀的混合而成；其中耐磨相的制备方法为：纳米氧化铝20
‑
25份、纳米氧化锆2
‑
3份、纳米碳化钨1
‑
2份，纳米氧化铬0.5
‑
0.8份、纳米氧化钛0.1
‑
0.3份加入2
‑
4份分散剂混合均匀，即得；其中粘结相的制备方法为：纳米Fe70Ni30铁镍合金粉20
‑
25份、纳米氧化钴1
‑
2份加入1
‑
2份分散剂混合均匀即得。3.如权利要求2所述的一种含复合涂层的耐磨型数控刀具，其特征在于：分散剂的制备方法为：
ⅰ
取乙烯基三氯硅烷4
‑
6份、聚丙烯酰胺2
‑
4份加入乙酸乙酯共同混合均匀，控制温度为210
‑
220℃保温搅拌2
‑
4h后加入聚对苯二甲酸亚丁酯3
‑
5份以1
‑
2℃的速度升温至250
‑
255℃保温搅拌2
‑
4h后，备用；
ⅱ
取甲基丙烯酸甲氧基乙酯1
‑
3份、4,4
‑
二(叔丁基过氧化)戊酸正丁酯2
‑
4份、3
‑
硝基苄基膦酸二乙酯2
‑
4份加入乙酸乙酯混合均匀后，以3
‑
4℃/min的速度升温至120
‑
125℃，保温搅拌4
‑
5h后加入步骤
ⅰ
中，控制温度为150
‑
155℃，保温搅拌1
‑
2h，后加入氯化石蜡4
‑
5份、磷酸铝胶5
‑
7份、纳米镧0.02
‑
0.05份共同混合均匀即得。4.一种用于含复合涂层的耐磨型数控刀具制备方法中的前处理方法，其特征在于：1）将待涂层的数控刀具放入75%的丙酮溶液中浸泡，去除表面污渍，取出后放置在70℃烘箱中干燥6
‑
7h，保温备用；2）对清洗后的刀具进行喷砂钝...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘天桂，黎明林，肖孝超，高建华，刘阳，
申请(专利权)人：吉安富奇精密制造有限公司，
类型：发明
国别省市：