一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺

摘要

本发明属于机械切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，该工艺的主要特征是在硬质合金刀具涂层之前，在其前刀面刀?屑接触区用飞秒激光加工出均匀分布的纳米级织构，其主要作用是改变基体表面的微观结构，增大基体的比表面积和基体的表面能，为涂层提供良好的附着表面。与传统的预处理工艺相比，该工艺可大大提高刀具基体与涂层之间的附着力，增强硬质合金涂层刀具的抗剥落和抗破损能力，从而提高硬质合金涂层刀具的寿命。

权利要求

1.一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，其特征是在涂层之前，在硬质合金刀具前刀面刀-屑接触区用飞秒激光加工出均匀分布的纳米级织构。

2.根据权利要求1所述的一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，其具体工艺步骤为：(1)将硬质合金刀具前刀面抛光至镜面，依次放入酒精和丙酮中，超声清洗各20min，去除表面污染层；

(2)采用飞秒激光在刀具前刀面刀-屑接触区加工出均匀分布的纳米级织构，飞秒激光加工参数为：单脉冲能量为1.75-2.75μJ，扫描速度为125-2000μm/s，扫描间距为1-10μm、扫描遍数为1-6遍；

(3)由此制备得到刀具前刀面刀-屑接触区纳米级织构参数为：织构槽宽为50-400nm，织构深度为50-300nm，织构间距为100-800nm；

(4)将飞秒激光加工后的刀具分别在酒精和丙酮中超声清洗各20min，干燥后，即可进行表面涂层处理。

说明书

一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺

一、技术领域

[0001] 本发明属于机械切削刀具制造技术领域，特别是涉及一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺。二、背景技术

[0002] 对刀具进行涂层处理是提高刀具性能的重要途径之一，涂层刀具的出现，使刀具切削性能有了重大突破。涂层刀具是在韧性较好刀体上，涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物，它将刀具基体与硬质涂层相结合，从而使刀具性能大大提高。涂层刀具可以提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。涂层刀具既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。与未涂层刀具相比，涂层刀具的切削速度和刀具寿命显著提高。

[0003] 增强涂层与刀具基体之间的附着力是提高涂层刀具性能的关键技术之一。大量研究表明，涂层之前对刀具基体表面进行预处理可提高基体与涂层之间的附着力。传统的预处理方法有：机械磨削、研磨抛光、喷砂处理(干式或湿式)、机械磨削+微喷砂、抛光+微喷砂处理等，这些方法作为PVD、CVD刀具涂层前的预处理工艺，适合于对各种硬质合金刀具表面涂层前进行预处理，已在国内外硬质合金刀具涂层行业得到了广泛应用。三、发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，该工艺的主要特征是在硬质合金刀具涂层之前，在其前刀面刀-屑接触区用飞秒激光加工出均匀分布的纳米级织构，其主要作用机理是通过改变基体表面的微观结构，增大基体的比表面积和基体的表面能，为涂层提供良好的附着表面。

[0005] 本发明是通过以下方式实现的。

[0006] 1.一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，在涂层之前，在硬质合金刀具前刀面刀-屑接触区用飞秒激光加工出均匀分布的纳米级织构。

[0007] 2.本发明的一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，其具体工艺步骤为：

[0008] (1)将硬质合金刀具前刀面抛光至镜面，依次放入酒精和丙酮中，超声清洗各20min，去除表面污染层；

[0009] (2)采用飞秒激光在刀具前刀面刀-屑接触区加工出均匀分布的纳米级织构，飞秒激光加工参数为：单脉冲能量为1.75-2.75μJ，扫描速度为125-2000μm/s，扫描间距为1-10μm、扫描遍数为1-6遍；

[0010] (3)由此制备得到刀具前刀面刀-屑接触区纳米级织构参数为：织构槽宽为50-400nm，织构深度为50-300nm，织构间距为100-800nm；

[0011] (4)将飞秒激光加工后的刀具分别在酒精和丙酮中超声清洗各20min，干燥后，即可进行表面涂层处理。

[0012] 通过上述工艺对硬质合金刀具涂层前进行预处理，刀具前刀面刀-屑接触区带有均匀分布的纳米级织构，与传统的预处理工艺相比，该工艺可提高涂层与刀具基体间的附着力，增强硬质合金涂层刀具的抗剥落和抗破损能力，从而提高硬质合金涂层刀具的寿命。四、附图说明

[0013] 图1为本发明的飞秒激光加工区域示意图。图中：1为刀具基体，2为刀具前刀面飞秒激光加工区域，3为刀具前刀面。五、具体实施方式：

[0014] 下面给出本发明的二个最佳实施例：

[0015] 实施例一：一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，刀具的基体材料为YS8硬质合金，在涂层之前，在YS8硬质合金刀具前刀面刀-屑接触区用飞秒激光加工出均匀分布的纳米级织构，其具体工艺步骤为：

[0016] (1)将YS8硬质合金刀具前刀面抛光至镜面，依次放入酒精和丙酮中，超声清洗各20min，去除表面污染层；

[0017] (2)采用飞秒激光在YS8刀具前刀面刀-屑接触区加工出均匀分布的纳米级织构，飞秒激光加工参数为：单脉冲能量为2μJ，扫描速度为1000μm/s，扫描间距为5μm、扫描遍数为1遍；

[0018] (3)由此制备得到YS8刀具前刀面刀-屑接触区纳米级织构参数为：织构槽宽为200nm，织构深度为160nm，织构间距为500nm；

[0019] (4)将飞秒激光加工后的YS8刀具分别在酒精和丙酮中超声清洗各20min，干燥后，即可进行表面涂层处理。

[0020] 实施例二：一种硬质合金刀具涂层前预处理工艺，刀具的基体材料为YG6硬质合金，在涂层之前，在YG6硬质合金刀具前刀面刀-屑接触区用飞秒激光加工出均匀分布的纳米级织构，其具体工艺步骤为：

[0021] (1)将YG6硬质合金刀具前刀面抛光至镜面，依次放入酒精和丙酮中，超声清洗各20min，去除表面污染层；

[0022] (2)采用飞秒激光在YG6刀具前刀面刀-屑接触区加工出均匀分布的纳米级织构，飞秒激光加工参数为：单脉冲能量为2.25μJ，扫描速度为500μm/s，扫描间距为3μm、扫描遍数为2遍；

[0023] (3)由此制备得到YG6刀具前刀面刀-屑接触区纳米级织构参数为：织构槽宽为250nm，织构深度为150nm，织构间距为600nm；

[0024] (4)将飞秒激光加工后的YG6刀具分别在酒精和丙酮中超声清洗各20min，干燥后，即可进行表面涂层处理。