【技术实现步骤摘要】
本申请涉及金属表面涂层，更具体地说，它涉及一种航空拉刀表面涂层及其制备工艺。
技术介绍
1、拉刀是一种多齿精密贵重刀具，主要用于金属的大批量生产、高精度加工。拉刀工作时的运动形式有多种，如直线运动或圆周运动，工件运动或拉刀运动，又或者拉刀和工件同时运动，复杂的加工状态对拉刀的强度、韧性等材料性能提出了较大的要求。
2、对于拉刀的材料，可以选用普通高速钢、高性能高速钢、硬质合金等。由于硬质合金材料磨削加工困难，所以现有工艺很少采用，目前拉刀多采用高性能高速钢。制约高速钢刀具发展的因素主要有硬度、韧性、耐磨性、红硬性。技术人员为了提升高速钢刀具的切削性能，需要对刀具表面进行涂层处理，使其具有更好的加工性能。
3、目前拉刀的涂层处理工艺有渗硼和渗金属，渗硼处理工艺形成的涂层较厚，但涂层脆性大，抗氧化性和耐蚀性差；渗钛处理工艺形成的涂层具有较高的显微硬度，但处理温度高且涂层一般较薄，涂层内存在贫碳区，导致工件变形大，承载能力差。而其他涂层处理工艺中，存在渗透材料分散度较差，导致形成的涂层内各元素分布不均匀，容易出现裂隙等问题。
技术实现思路
1、为了进一步改善涂层处理工艺中渗透材料分散度较差的问题，提升涂层性能，本申请提供一种航空拉刀表面涂层及其制备工艺。
2、第一方面，本申请提供一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，采用如下的技术方案：
3、一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
4、s1：涂层原料进行预处理，所述
5、所述的涂层原料的预处理具体如下：按照比例，将除铝粉以外的各种原料混合均匀，研磨，然后加入涂层原料总重8%的硅酸乙酯、3.5%的凝胶分散剂和2%的kh570偶联剂，调成糊状，然后在350℃温度条件下焙烧2-3h；最后冷却，粉碎，加入铝粉，研磨，即完成预处理；
6、所述凝胶分散剂采用包括如下步骤的方法制得：
7、1）将100g环糊精、200g卡波姆、500g去离子水、15g季铵碱放入反应釜内混合均匀制得前驱液；
8、2）将50g水杨醛、200g无水乙醇缓慢加入前驱液中，升温至70℃反应3h后加入20g对氨基苯甲酰氯，继续反应1.5h，即得；
9、s2：对航空拉刀表面进行预处理，然后将经预处理后的航空拉刀置于涂层原料中，用压片机压片后填埋在刚玉坩埚中，将坩埚放置于马弗炉内；
10、s3：将温度升至950℃，保持温度进行涂层渗透操作，时间为4-5h，即可。
11、优选的，所述步骤1）中，季铵碱为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的一种。
12、进一步优选的，所述步骤1）中，季铵碱由四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵按质量比1:2.5组成。
13、优选的，所述步骤s3中，将温度升至950℃是按升温控制曲线升温至950℃，升温控制曲线的拟合方程为y=25+33.5x-0.285x2，其中，y表示温度，y的区间为［25，950］，单位为℃；x表示时间，单位为min。
14、进一步优选的，所述拟合方程的相关系数为0.95。
15、优选的，所述稀土氧化物为ceo2、la2o3或nd2o3。
16、优选的，所述步骤s2中，对航空拉刀表面进行预处理包括：去除表面油污、去离子水清洗、用砂纸打磨表面、用丙酮清洗、去离子水超声清洗。
17、进一步优选的，所述步骤s2中，用砂纸打磨表面后的表面粗糙度ra小于0.05μm。
18、进一步优选的，所述砂纸的目数依次为400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#。
19、第二方面，本申请提供一种航空拉刀表面涂层，由上述的制备工艺制得。
20、本申请具有以下有益效果：
21、1、本申请采用共渗硼钛元素，可以有效改善高速钢的表面硬度、耐磨性、耐热性、切削性能和抗热腐蚀性能，使其适用于高温、高速和重负荷工况下的应用。此外，表面涂层通常具有良好的结合强度和较低的摩擦系数，使其能够提高高速钢的工作寿命和使用效果。
22、2、氮化硼具有极高的硬度和耐磨性，而氧化锆具有高温稳定性，碳化钛铝和碳化钛提供了高硬度和优异切削性能，稀土氧化物则能提高抗热腐蚀性，这些添加剂之间的相互作用可以综合发挥各自的优点，从而使涂层具有更加优异的综合性能。碳化钛铝可以作为涂层的扩散助剂，增强涂层的形成速率和扩散深度。氮化硼、氧化锆、碳化钛铝、碳化钛和稀土氧化物在渗透过程中相互促进，协同发挥各自的优点，在高温下相互反应或相互作用，形成稳定且具有优异性能的涂层，能够显著提高高速钢的硬度、耐磨性、耐热性、抗热腐蚀性和切削性能等性能。
23、3、本申请采用将原料研磨后通过硅酸乙酯和kh570偶联剂，调成糊状，焙烧，再研磨的工艺，硅酸乙酯是一种表面活性剂，在原料混合过程中，可以通过降低粉末之间的表面张力和摩擦力，减少颗粒团聚和堆积，促进粉末的流动性和分散性，从而提高各组分的混合均匀度；kh570偶联剂可以在粉末颗粒表面形成偶联结合，降低粉末颗粒的表面能，减少颗粒的团聚现象，同时提升颗粒的分散性，从而促进原料的混合均匀度。并且，加入凝胶分散剂后，能够在颗粒表面形成吸附层，增加颗粒之间的滑移性，减少颗粒微纳效应导致的团聚。另外，凝胶中水杨醛与卡波姆和环糊精分子中的游离氨基、羟基反应生成席夫碱衍生物，然后与对氨基苯甲酰氯反应，在体系内引入氨基等极性基团，同时激活体系内羟基的活性，能够调整原料颗粒表面能，提升各组分的自由度，促进各组分原料颗粒之间的相容和分散，进一步提升均匀渗透效果。硅酸乙酯、凝胶分散剂和kh570偶联剂的使用可以使粉末颗粒更加均匀地分散在基体中，粉末颗粒充分接触并反应，减少颗粒团聚的程度，从而改善粉末原料的混合均匀度，最终提高涂层的均匀性。
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1.一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述步骤1）中，季铵碱为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述步骤1）中，季铵碱由四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵按质量比1:2.5组成。
4.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述步骤S3中，将温度升至950℃是按升温控制曲线升温至950℃，升温控制曲线的拟合方程为Y=25+33.5X-0.285X2，其中，Y表示温度，Y的区间为［25，950］，单位为℃；X表示时间，单位为min。
5.根据权利要求4所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述拟合方程的相关系数为0.95。
6.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述稀土氧化物为CeO2、La2O3或Nd2O3。
7.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，
8.根据权利要求7所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述步骤S2中，用砂纸打磨表面后的表面粗糙度Ra小于0.05μm。
9.根据权利要求7所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述砂纸的目数依次为400#、600#、800#、1000#、1500#、2000#。
10.一种航空拉刀表面涂层，其特征在于，由如权利要求1-9任一所述的制备工艺制得。
...【技术特征摘要】
1.一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述步骤1）中，季铵碱为四乙基氢氧化铵、四丙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述步骤1）中，季铵碱由四乙基氢氧化铵、四丁基氢氧化铵按质量比1:2.5组成。
4.根据权利要求1所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述步骤s3中，将温度升至950℃是按升温控制曲线升温至950℃，升温控制曲线的拟合方程为y=25+33.5x-0.285x2，其中，y表示温度，y的区间为［25，950］，单位为℃；x表示时间，单位为min。
5.根据权利要求4所述的一种航空拉刀表面涂层的制备工艺，其特征在于，所述拟合方程...
【专利技术属性】
技术研发人员：申新华，申海龙，党建坤，
申请(专利权)人：西安致远航空科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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