一种钛合金刀具刃口耐磨涂层及其制备方法

摘要

本发明实施例提供一种钛合金刀具刃口耐磨涂层及其制备方法，其中钛基粉末原料为TC4，硬质颗粒原料为Cr3C2或SiC或TiC。耐磨涂层的主要成分包括Ti、Cr、C、Al、Si；各成分质量百分比为：Ti：60～85％，Cr：10～30％，C：2～8％，Al：3.0～6.0％，Si：0.013～14％。本发明提供的钛合金刀具刃口硬质颗粒增强钛基耐磨涂层及其制备方法，采用激光熔敷的方法将钛合金混合粉末熔敷于钛合金刀具表面，使钛合金刀具表面原位自生成完整TiC网络骨架结构或通过外加入TiC增强相弥散分布于钛基中，提高了钛合金刀具的耐磨性和硬度，延长了钛合金刀具的有效使用寿命。

权利要求

1.一种钛合金刀具刃口耐磨涂层，其特征在于，涂层中钛基粉末原料为TC4，硬质颗粒原料为Cr3C2或SiC或TiC。所述耐磨涂层的成分包括Ti、Cr、C、Al、Si；

其中，各成分质量百分比为：

Ti：60～85％，Cr：10～30％，C：2～8％，Al：3.0～6.0％，Si：0.013～14％。

2.根据权利要求1所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层，其特征在于，涂层中钛基粉末原料为TC4，硬质颗粒原料为Cr3C2或SiC或TiC。所述耐磨涂层的成分包括Ti、Cr、C、Al、Si；其中，各成分质量百分比为：Ti：60～85％，Cr：10～30％，C：2～8％，Al：3.0～6.0％，Si：0.013～14％；

所述耐磨涂层中相关杂质的含量为：Fe≤0.1％，N≤0.012％，H≤0.008％，O≤0.10％，其余杂质≤0.2％。

3.一种根据权利要求1或2所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，包括：将钛合金刀具表面进行预处理后，置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理；

将预先调配的熔敷合金粉末烘干、冷却、混合均匀后置于激光熔敷系统的送粉器中，采用激光器进行激光熔敷；

其中，所述熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和TiC粉末，所述TC4粉末、TiC粉末以65:35的比例混合。

4.根据权利要求3所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：钛合金刀具激光熔敷完成后，进行去应力退火处理；

所述去应力退火处理包括，将所述钛合金刀具置于真空马弗炉中以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却。

5.根据权利要求3所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述将钛合金刀具表面进行预处理后，置于激光熔敷系统的加工室中包括：对钛合金刀具表面进行打磨、抛光、除油、清洗和烘干处理；所述加工室中的氧含量小于50ppm，水含量小于50ppm。

6.根据权利要求3所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述熔敷合金粉末的目粒度为100目～200目。

7.根据权利要求3所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述激光器的工艺参数为：波长1064nm，激光功率为2000～3000W，光斑直径3mm，扫描速度30mm/s。

8.根据权利要求3所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和SiC粉末，所述TC4粉末、SiC粉末以80:20的比例混合；

其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：72％，C：6％，Al：4.8％，Si：

14％；

相关杂质的含量为：Fe≤0.08％，N≤0.01％，H≤0.006％，O≤0.09％，余量为其他元素。

9.根据权利要求3所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：86.5％，C：7％，Al：3.9％，Si：0.019％；

相关杂质的含量为：Fe≤0.06％，N≤0.03％，H≤0.006％，O≤0.08％，余量为其他元素。

10.根据权利要求3所述的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，其特征在于，所述熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和Cr3C2粉末，所述TC4粉末、Cr3C2粉末以80:20的比例混合；

其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：72％，Cr：17.33％，C：2.67％，Al：4.8％，Si：0.029％；

相关杂质的含量为：Fe≤0.07％，N≤0.04％，H≤0.006％，O≤0.08％，余量为其他元素。

说明书

一种钛合金刀具刃口耐磨涂层及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及钛合金应用材料领域，特别涉及一种钛合金刀具刃口硬质颗粒增强钛基耐磨涂层及其制备方法。

背景技术

[0002] 钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属，钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。世界上许多国家都认识到钛合金材料的重要性，相继对其进行研究开发，并得到了实际应用。钛一般被用在航天工业和航空中，钛合金以其轻和硬的独特品质适应了高性能飞行工具的需要。现在制刀行业选用钛作为基本材料其最大的魅力当然在于它的轻，另外一个优点是保养简单方便，不易生锈。钛合金耐腐蚀性好，可替代传统的高铬不锈钢；与其他刀具材料相比，钛合金材料的硬度及韧性匹配更为优越。

[0003] 目前，特别是在军工行业及海洋行业中，基本上都要使用钛合金刀具，而用于制作刀具材料的硬度值要大于53HRC，但现有牌号的钛合金所制作刀具的硬度值远低于使用要求，传统的钛合金刀具耐磨性差、硬度不高，有效使用寿命低。而且采用PVD或CVD等工艺制备的涂层具有厚度较薄且与基体结合力差等缺陷问题。

发明内容

[0004] 本发明为解决现有技术的上述缺陷，提供一种钛合金刀具刃口硬质颗粒增强钛基耐磨涂层及其制备方法。

[0005] 一方面，本发明提供一种钛合金刀具刃口耐磨涂层，所述耐磨涂层的成分包括Ti、Cr、C、Al和Si；

[0006] 优选的，各成分质量百分比为：Ti：70～86.5％，Cr：10～17.33％，C：2～5％，Al：4.0～5.0％，Si：0.013～14％。

[0007] 其中，所述耐磨涂层中相关杂质的含量为：Fe≤0.1％，N≤0.012％，H≤0.008％，O≤0.10％，其余杂质≤0.2％。

[0008] 另一方面，本发明提供一种钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法，包括：

[0009] 将钛合金刀具表面进行预处理后，置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理。

[0010] 将预先调配的熔敷合金粉末烘干、冷却、混合均匀后置于激光熔敷系统的送粉器中，采用激光器进行激光熔敷。其中，所述熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和TiC粉末，所述TC4粉末、TiC粉末以65:35的比例混合。

[0011] 其中，所述方法还包括：

[0012] 钛合金刀具激光熔敷完成后，进行去应力退火处理；

[0013] 所述去应力退火处理包括，将所述钛合金刀具置于真空马弗炉中以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却。

[0014] 其中，所述将钛合金刀具表面进行预处理后，置于激光熔敷系统的加工室中包括：

[0015] 对钛合金刀具表面进行打磨、抛光、除油、清洗和烘干处理；所述加工室中的氧含量小于50ppm，水含量小于50ppm。

[0016] 其中，所述熔敷合金粉末的目粒度为100目～200目。

[0017] 其中，所述激光器的工艺参数为：

[0018] 波长2000～3000W，光斑直径2～5mm，扫描速度20～30mm/s。

[0019] 其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：72％，C：6％，Al：4.8％，Si：14％；

[0020] 相关杂质的含量为：Fe≤0.08％，N≤0.01％，H≤0.006％，O≤0.09％，余量为其他元素。

[0021] 其中，所述熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和TiC粉末，所述TC4粉末、TiC粉末以65:35的比例混合；其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：86.5％，C：7％，Al：
3.9％，Si：0.019％；

[0022] 相关杂质的含量为：Fe≤0.06％，N≤0.03％，H≤0.006％，O≤0.08％，余量为其他元素。

[0023] 其中，所述熔敷合金粉末的原料TC4粉末和Cr3C2粉末，所述TC4粉末、Cr3C2粉末以80:20的比例混合；其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：72％，Cr：
17.33％，C：2.67％，Al：4.8％，Si：0.029％；

[0024] 相关杂质的含量为：Fe≤0.07％，N≤0.04％，H≤0.006％，O≤0.08％，余量为其他元素

[0025] 本发明提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层及其制备方法，采用激光熔敷的方法将钛合金混合粉末熔敷于钛合金刀具表面，使钛合金刀具表面原位自生成完整TiC网络骨架结构，提高了钛合金刀具的耐磨性，涂层厚度可达2-3mm，涂层呈冶金结合，结合强度高。经摩擦磨损试验验证，钛合金刀具经过激光熔敷耐磨涂层后，耐磨性为传统钛合金材料的两倍，HRC值在55HRC以上，能够满足刀具的硬度要求。在钛合金刀具表面激光熔敷耐磨涂层，提升了钛合金刀具的耐磨性和硬度，延长了钛合金刀具的有效使用寿命。

[0026] 本发明显著提高了钛合金刀具的耐磨性，比原来的耐磨性提高两倍以上，涂层与基体呈冶金结合，结合强度高，且涂层厚度高，涂层厚度可达2～5mm，同时可保证涂层内较低的气孔率，从而保证刃口的美观性。

附图说明

[0027] 图1为根据本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法流程示意图；

[0028] 图2为根据本发明实施例提供的完整TiC网络骨架的耐磨钛合金材料的显微组织图；

[0029] 图3为根据本发明实施例提供的普通钛合金和耐磨涂层的硬度、磨损量、摩擦系数测量对比图；

[0030] 图4为根据本发明实施例提供的普通钛合金和耐磨涂层摩擦磨损表面显微形貌图。

具体实施方式

[0031] 为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0032] 本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层的成分包括Ti、Cr、C、Al和Si；

[0033] 其中，各成分质量百分比为：

[0034] Ti：60～85％，Cr：10～30％，C：2～5％，Al：4.0～5.0％，Si：0.013～0.020％。

[0035] 优选的，耐磨涂层的各成分质量百分比为：

[0036] Ti：70～86.5％，Cr：10～17.33％，C：2～5％，Al：4.0～5.0％，Si：0.013～14％。

[0037] 其中，耐磨涂层中相关杂质的含量为：Fe≤0.1％，N≤0.012％，H≤0.008％，O≤0.10％，其余杂质≤0.2％。

[0038] 本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层，采用激光熔敷的方法将钛合金混合粉末熔敷于钛合金刀具表面，使钛合金刀具表面原位自生成完整TiC网络骨架结构，提高了钛合金刀具的耐磨性，涂层厚度可达2-3mm，涂层呈冶金结合，结合强度高。经摩擦磨损试验验证，钛合金刀具经过激光熔敷耐磨涂层后，耐磨性为传统钛合金材料的两倍，HRC值在55HRC以上，能够满足刀具的硬度要求。在钛合金刀具表面激光熔敷耐磨涂层，提升了钛合金刀具的耐磨性和硬度，延长了钛合金刀具的有效使用寿命。

[0039] 本发明显著提高了钛合金刀具的耐磨性，比原来的耐磨性提高两倍以上，涂层与基体呈冶金结合，结合强度高，且涂层厚度高，涂层厚度可达2～5mm，同时可保证涂层内较低的气孔率，从而保证刃口的美观性。

[0040] 图1为根据本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法流程示意图，如图1所示，该方法包括：

[0041] 步骤101，将钛合金刀具表面进行预处理后，置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理；步骤102，将预先调配的熔敷合金粉末烘干、冷却、混合均匀后置于激光熔敷系统的送粉器中，采用激光器进行激光熔敷。

[0042] 其中，步骤101中，将钛合金刀具表面进行预处理后，置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理。

[0043] 具体地，激光熔敷系统包括激光器、冷却机组、送粉器和加工室，将钛合金刀具预处理后置于加工室，进行抽真空和充氩处理，抽真空除去加工室内的空气和水分，充氩气作为保护气体，防止激光熔敷过程中熔敷合金的氧化反应。氩气是一种化学性质非常不活泼的气体，即使在高温下也不和金属发生化学反应，从而没有了合金元素氧化烧损及由此带来的一系列问题。氩气也不溶于液态的金属，因而不会引起气孔。

[0044] 其中，步骤102中，将预先调配的熔敷合金粉末烘干、冷却、混合均匀后置于激光熔敷系统的送粉器中，采用激光器进行激光熔敷。其中，所述熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和TiC粉末，所述TC4粉末、TiC粉末以65:35的比例混合。

[0045] 具体地，将预先调配的熔敷合金粉末烘干、冷却、混合均匀后置于激光熔敷系统的送粉器中，调节送粉器转速使送粉量达到每分钟2.16g。其中，熔敷合金粉末材料的成分包括Ti、Cr、C、Al、Si；各成分质量百分比为：Ti：60～85％，Cr：Cr：10～30％，C：2～5％，Al：4.0～5.0％，Si：0.013～0.020％。

[0046] 优选的，熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和TiC粉末，所述TC4粉末、TiC粉末以65:35的比例混合。采用激光器进行激光熔敷，调整激光器的参数，利用送粉器将熔敷合金粉末送入激光束中，使供料和激光熔敷同时完成。其中，激光器的工艺参数为：波长1064nm，单脉冲能量150J，脉冲频率50Hz，脉宽1.0ms，焦距200mm，光斑直径1mm，扫描速度4mm/s。

[0047] 激光熔敷(又称激光熔覆)是一种新的表面改性技术。它通过在基材表面添加熔敷材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合的添料熔敷层。激光熔敷是指以不同的添料方式在被熔敷基体表面上放置被选择的涂层材料经激光辐照使之和基体表面一薄层同时熔化，并快速凝固后形成稀释度极低，与基体成冶金结合的表面涂层，显著改善基层表面的耐磨、耐蚀、耐热、抗氧化及电气特性的工艺方法，从而达到表面改性或修复的目的，既满足了对材料表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。本实施例采用同步式激光熔覆，将熔敷材料直接送入激光束中，使供料和熔敷同时完成。熔敷材料主要以合金粉末的形式送入。

[0048] 本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层，采用激光熔敷的方法将钛合金混合粉末熔敷于钛合金刀具表面，使钛合金刀具表面原位自生成完整TiC网络骨架结构，图2为根据本发明实施例提供的完整TiC网络骨架的耐磨钛合金材料的显微组织图；图2中，a)为200倍下显微组织，分辨率约为20μm；b)为500倍下显微组织，分辨率约为50μm。采用激光熔敷的方法将钛合金混合粉末熔敷于钛合金刀具表面，生成完整TiC网络骨架结构，提高钛合金刀具的耐磨性。

[0049] 图3为根据本发明实施例提供的普通钛合金和耐磨涂层的硬度、磨损量、摩擦系数测量对比图，其中硬度测量采用维氏硬度计，加载载荷200g，加载时间10s，随机测3点取平均值；其中磨损失重量由精度为0.00001的分析天平测量；其中摩擦系数测量包括：加载力为10N，10mm直线摩擦往复运动，摩擦时间为10min，摩擦副为GCr15，以0.04m/s的速度进行测试。

[0050] 如图3所示，采用上述方法制备的耐磨涂层相比于普通钛合金硬度更高、磨损量更少、摩擦系数更低，图4为根据本发明实施例提供的普通钛合金和耐磨涂层摩擦磨损表面显微形貌图；其中a)为50倍下普通钛合金TC4的显微组织，b)为50倍下耐磨钛合金的显微组织。如图4所示，通过摩擦磨损形貌可看出同样的磨损条件，钛合金刀具刃口耐磨涂层的抗磨损性能更佳。本发明实施例采用上述方法对钛合金刀具进行激光熔敷制备耐磨涂层，提升了钛合金刀具的耐磨性和硬度，延长了钛合金刀具的有效使用寿命。

[0051] 在上述实施例的基础上，本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层的制备方法还包括：

[0052] 钛合金刀具激光熔敷完成后，进行去应力退火处理；

[0053] 所述去应力退火处理包括，将所述钛合金刀具置于真空马弗炉中以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却。

[0054] 其中，去应力退火是指将工件加热至Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却，使工件发生回复，从而消除残余内应力的工艺。

[0055] 在本实施例中，将钛合金刀具置于真空马弗炉中，以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却，完成去应力退火过程，消除钛合金刀具残余内应力，马弗炉(Muffle furnace)是一种通用的加热设备，依据外观形状可分为箱式炉、管式炉、坩埚炉。

[0056] 在上述各实施例的基础上，所述将钛合金刀具表面进行预处理后，置于激光熔敷系统的加工室中包括：

[0057] 对钛合金刀具表面进行打磨、抛光、除油、清洗和烘干处理；所述加工室中的氧含量小于50ppm，水含量小于50ppm。

[0058] 具体地，钛合金刀具表面的预处理过程包括打磨、抛光、除油、清洗、烘干，可以去除钛合金刀具表面的杂质，获得光亮、平整、清洁的钛合金刀具表面。加工室采用整体密封结构，并配置气体循环净化系统，严格控制加工室的氧含量小于50ppm和水含量小于50ppm，防止钛合金刀具表面氧化，保证钛合金刀具的化学成分和机械性能。

[0059] 在上述各实施例的基础上，所述熔敷合金粉末的目粒度为100目～200目。量单位目粒度是指原料颗粒的尺寸,一般以颗粒的最大长度来表示。网目是表示标准筛的筛孔尺寸的大小。目是指每平方英吋筛网上的空眼数目，100目就是指每平方英吋上的孔眼是100个，200目就是200个，目数越高，孔眼越多。除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小。本实施例中，熔敷合金粉末的目粒度为100目～200目，根据粒度与目数换算表，熔敷合金粉末的粒度为74～150μm。

[0060] 在一个优选实施例中，熔敷合金材料的成分包括Ti、Cr、C、Al和Si；其中，各成分质量百分比为：Ti：70～86.5％，Cr：10～17.33％，C：2～5％，Al：4.0～5.0％，Si：0.013～14％。将钛合金刀具表面进行打磨、抛光、除油、清洗和烘干处理后置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理；

[0061] 将预先调配好的100～200目的熔敷合金粉末充分混合，并在100～200℃温度条件下烘干2h，冷却后置于激光熔敷系统的送粉器中；

[0062] 调整激光器的工艺参数，进行激光熔敷，利用送粉器将熔敷合金粉末送入激光束中熔化，使供料和熔敷同时完成；其中，激光器的工艺参数为：波长1064nm，单脉冲能量150J，脉冲频率50Hz，脉宽1.0ms，焦距200mm，光斑直径1mm，扫描速度4mm/s。

[0063] 将钛合金刀具置于真空马弗炉中以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却，完成去应力退火。

[0064] 本实施例将钛合金混合粉末熔敷于钛合金刀具表面，使钛合金刀具表面原位自生成完整TiC网络骨架结构，采用上述方法制备的耐磨涂层，提高了钛合金刀具的耐磨性和硬度，经摩擦磨损试验验证，钛合金刀具经过激光熔敷耐磨涂层后，耐磨性为传统钛合金材料的两倍；钛合金刀具在熔敷了本发明提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层后，刀具HRC值在55HRC以上，能够满足刀具的硬度要求。

[0065] 实施例一

[0066] 本实施例中，熔敷合金粉末的原料采用TC4粉末和SiC粉末，所述TC4粉末、SiC粉末以80:20的比例混合；其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：72％，C：6％，Al：4.8％，Si：14％；

[0067] 相关杂质的含量为：Fe≤0.08％，N≤0.01％，H≤0.006％，O≤0.09％，余量为其他元素。

[0068] 钛合金刀具的基板厚度为2.5mm，将钛合金刀具表面进行打磨、抛光、除油、清洗、烘干处理后置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理；

[0069] 将预先调配好的100～200目的熔敷合金粉末充分混合，并在100～200℃温度条件下烘干2h，冷却后置于激光熔敷系统的送粉器中，并调节送粉器转速使送粉量达到每分钟2.16g；

[0070] 调整激光器的工艺参数，进行激光熔敷，熔敷过程中采用单道焊接，利用送粉器将熔敷合金粉末送入激光束中熔化，使供料和熔敷同时完成；其中，激光器的工艺参数为：波长1064nm，单脉冲能量150J，脉冲频率50Hz，脉宽1.0ms，焦距200mm，光斑直径1mm，扫描速度4mm/s。

[0071] 将钛合金刀具置于真空马弗炉中以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却，完成去应力退火。

[0072] 本实施例在钛合金刀具刃口熔敷耐磨涂层，制备得到的耐磨钛合金刀具刀刃处的厚度达2mm，钛合金刀具经过激光熔敷耐磨涂层后，钛合金内部形成了延晶界析出的网状碳化物，该网状碳化物提高其了钛合金刀具的耐磨性、强度和韧性；经实验检测，经过上述方法激光熔敷耐磨涂层的钛合金刀具，锋利度达到vg10，持久度达到440C马氏体不锈钢刀具的性能，该钛合金刀具的质量更轻，为马氏体不锈钢的55％，使用更轻便。而该耐磨涂层的耐腐蚀性为马氏体不锈钢的10倍以上。

[0073] 实施例二

[0074] 本实施例中，熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和TiC粉末，所述TC4粉末、TiC粉末以65:35的比例混合；其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：86.5％，C：7％，Al：3.9％，Si：0.019％；相关杂质的含量为：Fe≤0.06％，N≤0.03％，H≤0.006％，O≤
0.08％，余量为其他元素。

[0075] 钛合金刀具的基板厚度为6mm，将钛合金刀具表面进行打磨、抛光、除油、清洗、烘干处理后置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理；

[0076] 将预先调配好的100～200目的熔敷合金粉末充分混合，并在100～200℃温度条件下烘干2h，冷却后置于激光熔敷系统的送粉器中，并调节送粉器转速使熔敷刀刃送粉量为每分钟2.16g，熔敷剪刃送粉量为每分钟1.62g，熔敷锯齿处送粉量为每分钟1.08g。

[0077] 调整激光器的工艺参数，进行激光熔敷，熔敷过程中采用多道焊接，搭接率均采用50％，利用送粉器将熔敷合金粉末送入激光束中熔化，使供料和熔敷同时完成；其中，激光器的工艺参数为：波长1064nm，单脉冲能量150J，脉冲频率50Hz，脉宽1.0ms，焦距200mm，光斑直径1mm，扫描速度4mm/s。

[0078] 将钛合金刀具置于真空马弗炉中以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却，完成去应力退火。

[0079] 本实施例在钛合金刀具刃口熔敷耐磨涂层，得到的钛合金刀具经测量获知刀刃处厚度为2mm，锯齿处厚度为1.0mm，剪刃处厚度为1.5mm，如图3所示，耐磨涂层的硬度可达58HRC，满足钛合金刀具的硬度要求。经试验本实施例制备的钛合金刀具刀刃可以砍断的松木棒，钛合金刀具锯齿可以锯断 的铁棒，钛合金剪刃可以剪段双箍铁犁，通过了某型号刺刀测试标准。

[0080] 实施例三

[0081] 本实施例中，熔敷合金粉末的原料为TC4粉末和Cr3C2粉末，所述TC4粉末、Cr3C2粉末以80:20的比例混合；其中，所述熔敷合金粉末的成分以及质量百分比为：Ti：72％，Cr：17.33％，C：2.67％，Al：4.8％，Si：0.029％；相关杂质的含量为：Fe≤0.07％，N≤0.04％，H≤0.006％，O≤0.08％，余量为其他元素。

[0082] 钛合金刀具的基板厚度为6mm，将钛合金刀具表面进行打磨、抛光、除油、清洗、烘干处理后置于激光熔敷系统的加工室中，进行抽真空及充氩处理；

[0083] 将预先调配好的100～200目的熔敷合金粉末充分混合，并在100～200℃温度条件下烘干2h，冷却后置于激光熔敷系统的送粉器中，并调节送粉器转速使送粉量达到每分钟1.944g；

[0084] 调整激光器的工艺参数，进行激光熔敷，熔敷过程中采用多道焊接，搭接率均采用50％，利用送粉器将熔敷合金粉末送入激光束中熔化，使供料和熔敷同时完成；其中，激光器的工艺参数为：波长1064nm，单脉冲能量150J，脉冲频率50Hz，脉宽1.0ms，焦距200mm，光斑直径1mm，扫描速度4mm/s。

[0085] 将钛合金刀具置于真空马弗炉中以20℃每分钟的速度升温至650℃，保持温度1小时后随炉冷却，完成去应力退火。

[0086] 本实施例在钛合金刀具刃口熔敷耐磨涂层，制备得到的耐磨钛合金刀具刀刃处的厚度达2.0mm，以垂直刀面的冲击力进行冲击检测，检测的冲击能量大于1.5J，冲击后钛合金刀具不产生裂纹或断裂。耐磨性检测结果如图3所示，耐磨涂层的耐磨性为普通钛合金的2倍以上，摩擦系数也低于普通钛合金。如图4所示，通过摩擦磨损形貌可看出同样的磨损条件，耐磨钛合金刀具的抗磨损性能更佳。本发明实施例采用上述方法对钛合金刀具进行激光熔敷制备耐磨涂层，提升了钛合金刀具的耐磨性和硬度，延长了钛合金刀具的有效使用寿命。

[0087] 对比例一

[0088] 利用4％的乙酸浸泡液，将刃口熔敷有本发明实施例提供的耐磨涂层的钛合金刀具，与常用刀具进行耐腐蚀性的对比实验。测试各刀具在4％的乙酸浸泡液中Cr析出和Ni析出，实验结果如表1所示。

[0089] 结果判定是否通过的标准包括：(1)感官要求：接触食品的表面应光洁无污垢锈迹，焊接部应光洁无气孔裂缝毛刺等，浸泡液无异臭。(2)析出理化指标为Cr≤2mg/kg；Ni≤0 0.5mg/kg为通过。其中，表1中的“本钛合金”是指熔敷有本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层的钛合金刀具。

[0090] 根据表1可以得知，刃口熔敷有本发明实施例提供的耐磨涂层的钛合金刀具，Cr析出为0.0210mg/kg，Ni析出为0.0080mg/kg。耐腐蚀性能远高于刀刃材质为7CR17不锈钢或5CR15不锈钢的常用刀具。

[0091] 表1

[0092]

[0093] 对比例二

[0094] 将熔敷有本发明实施例提供的钛合金刀具刃口耐磨涂层的钛合金刀具，与常规刀具分别进行锋利度的测试实验。锋利度的参考标准为EN ISO 8442-5：2004。锋利度的判定标准如表2所示。测试结果如表3所示。其中，表3中的“本钛合金”是指刀刃熔敷有本发明实施例提供的耐磨涂层的钛合金刀具。

[0095] 根据表2和表3可知，刃口熔敷有本发明实施例提供的耐磨涂层的钛合金刀具，前3刀初始锋利度(ICP)和60刀持久锋利度(TCC)的评价均高于刀刃材质为5Cr15不锈钢的常用刀具。

[0096] 表2

[0097]

[0098]

[0099] 表3

[0100]刀刃材质 ICP 评价 TCC 评价
本钛合金 97 good 846 Excellent
5Cr15不锈钢 94 good 473.1 Very good

[0101] 最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然能够对前述各个实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各个实施例技术方案的精神和范围。