[发明专利]一种激光熔覆软硬复合涂层自润滑刀具的制备方法

摘要

本发明属于机械切削刀具制造领域，涉及一种激光熔覆软硬复合涂层自润滑刀具的制备方法。该刀具前刀面涂层为多层结构，采用CO2激光同步送粉方式在刀具前刀面首先熔覆纳米Al2O3陶瓷或超细硬质合金等硬质涂层，然后采用镍包MoS2或WS2粉末熔覆自润滑软涂层。该刀具具有韧性好，硬度高及自润滑作用等特点。在干切削时，硬质涂层承受载荷，前刀面自润滑软涂层剪切强度较低，能够减少刀屑之间的摩擦，降低切削温度和切削力，从而减小刀具的磨损。该刀具可广泛应用于干切削和难加工材料切削的加工。

主权项

一种激光熔覆软硬复合涂层自润滑刀具，基体材料为高速钢，其特征在于采用CO2激光同步送粉方式在高速钢刀具前刀面先熔覆纳米A2O3陶瓷或超细硬质合金等硬质涂层，再熔覆MoS2或WS2自润滑软涂层，其制备方法的步骤如下：(1)将刀具依次放在酒精和丙酮溶液中超声清洗20min，进行去油污处理；(2)激光熔覆采用同步送粉方式进行熔覆，采用波长为10.6μm的CO2激光，调整激光加工参数如下：激光功率为500‑800W，光斑直径2‑3mm，扫描速度3‑5mm/s，搭接率Φ＝20‑30%；(3)将配制好的纳米A2O3陶瓷粉末或超细硬质合金粉末装入送粉器中，调整送粉器送粉速率为15‑20g/cm3，其中：纳米A2O3陶瓷粉末粒度约为100‑150nm，主要成分(重量百分比)：96‑98%A2O3，1.5‑2%Ni和0.5‑1%Al；超细硬质合金粉末粒度均为100‑500nm，主要成分为70‑80%WC，8‑15%Co，3‑6%W，1‑2%VC，1‑2%Cr3C2，0.5‑1.5%Ni，0.5‑1.5%Al和0.5‑1%Mo；(4)采用CO2激光通过同步送粉方式将纳米A2O3陶瓷粉末或超细硬质合金粉末等硬质材料熔覆在刀具前刀面，其涂层厚度为500‑1000μm；送粉气与保护气均采用氩气，熔覆完成后对刀具表面进行修整；(5)将粒度为200‑500nm镍包MoS2或WS2粉末装入送粉器，调整送粉器送粉速率为20g/cm3，其成分中MoS2或WS2含量为10‑15%，Ni含量为85‑90%；(6)采用CO2激光通过同步送粉方式将商用镍包MoS2或WS2自润滑软涂层材料熔覆在硬质涂层表面，其涂层厚度为100‑500μm，熔覆完成后对刀具表面进行修整。