[發明專利]一種激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具及其制備方法

有效

• 申請號: 201710541381.8
• 申請日: 2017-07-05
• 公開（公告）號: CN107338437B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 邢佑強;吳澤;黃鵬;劉磊;孫桂芳;李曉
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 鄭立發

1.一種激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具，刀具基體材料為高速鋼，其特征在于，刀具前刀面為石墨烯-陶瓷自潤滑涂層；所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具的制備方法，是將石墨烯添加至Al₂O₃或Si₃N₄基陶瓷混合粉末中，采用CO₂激光同步送粉方式在高速鋼刀具前刀面熔覆一層石墨烯-陶瓷自潤滑涂層。

2.根據權利要求1所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具，其特征在于，所述自潤滑涂層厚度為500-1000 μm。

3.權利要求1或2所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具的制備方法，其特征在于：將石墨烯添加至Al₂O₃或Si₃N₄基陶瓷混合粉末中，采用CO₂激光同步送粉方式在高速鋼刀具前刀面熔覆一層石墨烯-陶瓷自潤滑涂層。

4.根據權利要求3所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1) 將刀具依次放在酒精和丙酮溶液中超聲清洗20-30 min，進行去油污處理；

(2) 將氧化鋁包覆石墨烯粉末添加至鎳包Al₂O₃基或鎳包Si₃N₄基陶瓷混合粉末中配置混合粉料；

(3) 激光熔覆采用同步送粉方式進行，采用波長為10.6 μm 的CO₂激光，調整激光加工參數，將配制好的混合粉料裝入送粉器中，調整送粉器送粉速率為10-20 g/cm³；

(4) 采用CO₂激光通過同步送粉方式將混合粉料熔覆在刀具前刀面；送粉氣與保護氣均采用氬氣，熔覆完成后對刀具表面進行修整。

5.根據權利要求4所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具的制備方法，其特征在于，步驟（2）所述混合粉料中各主要成分（重量百分比）如下：50-60% 鎳包Al₂O₃或50-60% 鎳包Si₃N₄，5-10% 氧化鋁包覆石墨烯，20-40% TiC，1-2% Ni和0.5-1% Mo，各材料的重量百分比之和為100%。

6.根據權利要求4所述的激光熔覆石墨烯-陶瓷自潤滑涂層刀具的制備方法，其特征在于，步驟（3）中激光加工參數如下：激光功率為300-800 W，光斑直徑1-3 mm，掃描速度3-8mm/s，搭接率Φ＝30-50%。