為材料的刀具制造加工工藝的制作方法
【技術領域】
[0001]該發明屬于機械加工和熱處理技術領域，本發明涉及Al2O3及其刀具，尤其是一種主要成分是Al2O3為材料的刀具制造加工方法。
【背景技術】
[0002]傳統的切削刀具，大多高速鋼、硬質合金鋼為材料，主要用來切削鑄鐵、淬硬鋼等金屬材料。這些切削刀具的硬度、耐磨性能、韌性、耐高溫性能都有一定的局限性，使用壽命短，后來隨著技術的發展發明了新的刀具材料，純Si3N4刀具或者純Al 203刀具，但這些刀具材料抗沖擊性差，斷裂韌性不好，抗彎能力弱，切削速度不平穩，易形成機械瘤，而且工效低，不僅耗費時間，而且震動大，容易產生尖叫聲，導致被加工表面光潔度差，工件易變形，經常導致零件報廢，造成重大經濟損失，而且刀具刃口破損失效，刀具使用壽命不高，而且散熱性不好。
【發明內容】
[0003]針對現有技術的不足，本發明為了解決上述問題，設計了一種主要成分是Al2O3為材料的刀具制造加工方法。
[0004]本發明設計了一種主要成分是Al2O3為材料的刀具制造加工工藝，該刀具材料主要包括了下列元素的百分比含量=Al2O3 75 %-80%，TiC 2.4% -4.8%,CuC23.41 % -3.78 %, Ni 2.31 % -2.78 %, Gr 0.56 % -0.91 %, Mn 1.51 % -1.47 %,S〈0.03%，Ρ〈0.025%，其它為不可避免的雜質，優選 Al2O3 75% -80%, TiC2.4% -4.8%,CuC2 3.41 % -3.78 %, Ni 2.31 % -2.78 %, Gr 0.56 % -0.91 %, Mnl.51 % -1.47 %,S<0.03%，P〈0.025 %，采用了下列的加工工藝為:(1)熱壓燒結坯料，將Al2O3與TiC,CuC2W及金素元素置于球磨機中球磨混合5-6h，然后通過超聲震蕩混合物，混合處理40-70分鐘，采用整體鑄造法鑄造刀坯，即熱壓燒結成型法，充型速度為20-30m/s，壓力為300-500kg/cm2條件下配料的熔融金屬液壓入金屬鑄型，在壓鑄過程保持溫度為1700-1900°C，壓鑄時間為40-120分鐘，開啟動取出鑄件。生產效率高，金屬浪費少，工藝穩定，且金屬無污染，獲得鑄件質量好，(2)對壓鑄成形的刀具坯料進行淬火+回火處理，采用分級淬火法，將刀具坯料投入溫度為220-290°C鹽浴中保持適當時間后空冷，再高溫回火，回火溫度為530-620°C，(3)將時效處理后的刀具進行表面滲氮，送入充滿氮氣與氫氣的等溫爐中，爐溫為520-630°C，保溫40-60分鐘，后出爐空冷，之后將其置于通有氫氣的爐內，加熱到870-920°C，以氫氣為載體將CH4帶入反應器，將TiC，CuC2等沉積在刀具表面。最后拋丸去除氧化皮，再進行表面磷酸處理，(4)對工件表面電鍍處理，電鍍液的濃度配比含量如下:硝酸銅45-63g/L，氯化鎂80-120g/L，醋酸鉀27_55g/L，硫酸45_60g/L，氯化銅25_40g/L，光亮劑35-40ml/L，電鍍溶液溫度控制在40_50°C，電鍍時間為30-50分鐘，對電鍍后的工件進行鈍化處理，對工件進行彩鈍，加熱時間為l_2h，加熱溫度:60-80°C，(5)將刀具放入微弧氧化工作槽中，防腐液為碳酸鹽體系工作溶液，其組成成分為:碳酸氫銨25-29g/L，碳酸鉀13-15g/L，硅酸鉀10-15g/L，氫氧化鉀20_25g/L，乙酸銨4_8g/L，二氧化錳6_9g/L，溶液Ph為7.5-8.4，電流密度為100-120A/dm2，電壓為800-900V，電源頻率為1500_1700Hz，時間為20-300分鐘，在刀具表面產生微弧氧化反應并在原位生成防腐膜層或硬質膜層。
[0005]本發明優點如下:添加有金屬元素或者金屬碳化物等，硬度高，耐磨性好，其硬度為HRA93-99，抗彎強度為0.75-0.097GPa，其高溫性能和化學穩定性均優于硬質合金，因此本發明在其中加入了一定量的TiC，CuC2等以改變刀具韌性并增加刀具的美觀，同時加入金屬N1、Gr、Mn等，加強各組織的結合并且可以抑制組織的長大，從而改善了道具的抗沖擊強度，在壓鑄成形后進行了熱處理和表面處理，使得刀具的韌性和耐磨性更高，最后對刀頭進行電鍍和防腐處理，從而令刀具的散熱性能挺高且使用壽命大大提高，該發明的刀具綜合機械性好，切削速度穩定，耐磨性好，硬度高，斷裂韌性好，耐高溫性好，脆性進一步降低。
【具體實施方式】
[0006]實施例一
[0007]設計了一種刀具制造加工工藝，該刀具材料主要成分是Al2O3，其元素的百分比含量:Al2O3 75 %，TiC 2.4 %, CuC23.41 %, Ni 2.31 %, Gr 0.56%，Mn 1.51 %,S〈0.03%，P〈0.025%，其它為不可避免的雜質，采用了下列的加工工藝為:(1)熱壓燒結坯料，將Al2O3與TiC，CuC2W及金素元素置于球磨機中球磨混合5-6h，然后通過超聲震蕩混合物，混合處理40分鐘，采用整體鑄造法鑄造刀坯，充型速度為20m/s，壓力為300kg/cm2條件下配料的熔融金屬液壓入金屬鑄型，在壓鑄過程保持溫度為1700°C，壓鑄時間為40分鐘，開啟動取出鑄件。生產效率高，金屬浪費少，工藝穩定，且金屬無污染，獲得鑄件質量好，(2)對壓鑄成形的刀具坯料進行淬火+回火處理，采用分級淬火法，將刀具坯料投入溫度為220°C鹽浴中保持適當時間后空冷，再高溫回火，回火溫度為530°C，(3)將時效處理后的刀具進行表面滲氮，送入充滿氮氣與氫氣的等溫爐中，爐溫為520°C，保溫40分鐘，后出爐空冷，之后將其置于通有氫氣的爐內，加熱到870°C，以氫氣為載體將CH4帶入反應器，將TiC, CuC2等沉積在刀具表面。最后拋丸去除氧化皮，再進行表面磷酸處理，(4)對工件表面電鍍處理，電鍍液的濃度配比含量如下:硝酸銅45g/L，氯化鎂80g/L，醋酸鉀27g/L，硫酸45g/L，氯化銅25g/L，光亮劑35ml/L，電鍍溶液溫度控制在40°C，電鍍時間為30分鐘，對電鍍后的工件進行鈍化處理，對工件進行彩鈍，加熱時間為lh，加熱溫度:60°C，(5)將刀具放入微弧氧化工作槽中，防腐液為碳酸鹽體系工作溶液，其組成成分為:碳酸氫銨25g/L，碳酸鉀13g/L，硅酸鉀10g/L，氫氧化鉀20g/L，乙酸