CN112403637A - 一种碳化钨涂层刀及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示了一种碳化钨涂层刀及其制备工艺，一种碳化钨涂层刀，包括刀片，刀片上开设有刀刃，刀刃上涂覆有碳化钨涂层，刀片为钛钴合金钢材质，在刀刃的表面完全涂覆碳化钨介质，并在点焊设备下进行全面点焊。本发明通过使用钛钴合金钢作为刀片和刀刃的材质，并通过点焊的方式实现碳化钨介质与刀刃的结合，操作简单，对设备要求不高，实现在刀刃的表面形成碳化钨涂层，可大幅增强刀具的强度和耐磨性能，可使刀具寿命提高5倍以上；刀刃材质中的钛元素和钴元素可与碳化钨结合，可克服碳化钨易碎的特性，减少碳化钨涂层的脆性，可使碳化钨涂层不易发生脱落，与普通的碳化钨涂层相比，可大幅延长使用的寿命和稳定性。

Description

一种碳化钨涂层刀及其制备工艺
技术领域
本发明属于粉碎机刀具技术领域，具体涉及一种碳化钨涂层刀及其制备工艺。
背景技术
后置粉碎机内需要安装刀具，刀具一般包括刀片、刀刃和固定孔，用于实现对物料的粉碎，这些刀具一般都有一定的使用寿命，因为在对物料进行粉碎的过程中会造成自身的磨损，导致刀刃钝化，影响后置粉碎机的粉碎效率和粉碎效果，同时还增加了更换的频率，增加了使用成本。
现有技术中可以通过增加涂层来增强刀具的硬度和耐磨性能，生产上常用的涂层方法有两种：物理气相沉积(PVD)法和化学气相沉积(CVD)法。前者沉积温度为500℃，涂层厚度为2～5μm；后者的沉积温度为900℃～1100℃，涂层厚度可达5～10μm。随着涂覆技术的进步，国外还用PVD/CVD相结合的技术，开发了复合的涂层工艺，称为PACVD法(等离子体化学气相沉积法)。即利用等离子体来促进化学反应，可把涂覆温度降至400℃以下。
但是上述的涂层方法对设备的涂覆设备的要求较高，而且步骤相对较为复杂，对于很多的小微型企业来说，成本偏高，而且针对粉碎机内的刀具，不具备针对性。
因此，针对上述技术问题，有必要提供一种碳化钨涂层刀及其制备工艺。
发明内容
本发明的目的在于提供一种碳化钨涂层刀及其制备工艺，以解决上述的问题。
为了实现上述目的，本发明一实施例提供的技术方案如下：
一种碳化钨涂层刀，包括刀片，所述刀片上开设有刀刃，所述刀刃上涂覆有碳化钨涂层，所述刀片为钛钴合金钢材质。
一实施例中，所述刀片上开设有固定孔。
一实施例中，所述碳化钨涂层的厚度为0.015～0.035mm。
一实施例中，所述钛钴合金钢材质的原料包括质量分数为2～4％的钛元素和质量分数为0.5～1.5％的钴元素。
一种碳化钨涂层刀的制备工艺，包括以下步骤：
S1、使用现有技术中制备合金钢的工艺制备钛钴合金钢材质的刀片；
S2、对S1中的刀片进行开刃和打孔处理，形成刀刃和固定孔，然后进行打磨至表面粗糙度达到Ra<0.8～1.25μm，并进行清洗；
S3、在刀刃的表面完全涂覆碳化钨介质，并在点焊设备下进行全面点焊，确保刀刃的表面完全在有碳化钨介质的情况下被点焊；
S4、对S3处理后的刀刃的表面进行打磨处理，除去多余的碳化钨介质。
一实施例中，所述点焊设备为数控点焊机。
一实施例中，所述碳化钨介质为碳化钨粉末。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明通过使用钛钴合金钢作为刀片和刀刃的材质，并通过点焊的方式实现碳化钨介质与刀刃的结合，操作简单，对设备要求不高，实现在刀刃的表面形成碳化钨涂层，可大幅增强刀具的强度和耐磨性能，可使刀具寿命提高5倍以上；
钛元素作为钢中强脱氧剂，它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力，可实现降低刀具的时效敏感性和冷脆性，同时改善点焊时碳化钨与刀刃焊接结合的性能；
刀刃材质中的钛元素和钴元素可与碳化钨结合，可克服碳化钨易碎的特性，减少碳化钨涂层的脆性，可大幅增强碳化钨涂层的稳定性，可使碳化钨涂层不易发生脱落，与普通的碳化钨涂层相比，可大幅延长使用的寿命和稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明一实施例中一种碳化钨涂层刀的主视图；
图2为本发明一实施例中一种碳化钨涂层刀的侧视图；
图3为本发明一实施例中一种碳化钨涂层刀的剖面图；
图4为本发明一实施例中一种碳化钨涂层刀的制备过程示意图。
图中：1.刀片、2.刀刃、3.固定孔、4.碳化钨涂层。
具体实施方式
以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但该等实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据该等实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本发明的保护范围内。
实施例1：
参图1～图3所示，一种碳化钨涂层刀，包括刀片1，刀片1为钛钴合金钢材质，钛钴合金钢材质的原料包括质量分数为2～4％的钛元素和质量分数为0.5～1.5％的钴元素，具体地，包括质量分数为2％的钛元素和质量分数为0.5％的钴元素。
刀片1上开设有固定孔3，固定孔3用于在粉碎机内对刀片1的固定，刀片1上开设有刀刃2，刀刃2的长度和位置可根据实际情况而定，刀刃2上涂覆有碳化钨涂层4，碳化钨涂层4的厚度为0.015～0.035mm，具体地，碳化钨涂层4的厚度为0.015mm。
一种碳化钨涂层刀的制备工艺，包括以下步骤：
S1、使用现有技术中制备合金钢的工艺制备钛钴合金钢材质的刀片1；
S2、对S1中的刀片1进行开刃和打孔处理，形成刀刃2和固定孔3，然后进行打磨至表面粗糙度达到Ra<0.8～1.25μm，并进行清洗；
S3、在刀刃2的表面完全涂覆碳化钨介质，碳化钨介质为碳化钨粉末，并在点焊设备下进行全面点焊，参图4所示，可对两面的刀刃2依次进行涂覆和点焊，确保刀刃2的表面完全在有碳化钨介质的情况下被点焊，点焊设备为数控点焊机；
S4、对S3处理后的刀刃2的表面进行打磨处理，除去多余的碳化钨介质，多余的碳化钨介质是指没有被点焊而粘接融合在刀刃2上的碳化钨介质。
以秸秆后置粉碎机为例，本实施例可使刀具的平均使用寿命延长5.4倍。
实施例2：
参图1～图3所示，一种碳化钨涂层刀，包括刀片1，刀片1为钛钴合金钢材质，钛钴合金钢材质的原料包括质量分数为2～4％的钛元素和质量分数为0.5～1.5％的钴元素，具体地，包括质量分数为4％的钛元素和质量分数为1.5％的钴元素。
刀片1上开设有固定孔3，固定孔3用于在粉碎机内对刀片1的固定，刀片1上开设有刀刃2，刀刃2的长度和位置可根据实际情况而定，刀刃2上涂覆有碳化钨涂层4，碳化钨涂层4的厚度为0.015～0.035mm，具体地，碳化钨涂层4的厚度为0.035mm。
一种碳化钨涂层刀的制备工艺，包括以下步骤：
S1、使用现有技术中制备合金钢的工艺制备钛钴合金钢材质的刀片1；
S2、对S1中的刀片1进行开刃和打孔处理，形成刀刃2和固定孔3，然后进行打磨至表面粗糙度达到Ra<0.8～1.25μm，并进行清洗；
S3、在刀刃2的表面完全涂覆碳化钨介质，碳化钨介质为碳化钨粉末，并在点焊设备下进行全面点焊，参图4所示，可对两面的刀刃2依次进行涂覆和点焊，确保刀刃2的表面完全在有碳化钨介质的情况下被点焊，点焊设备为数控点焊机；
S4、对S3处理后的刀刃2的表面进行打磨处理，除去多余的碳化钨介质，多余的碳化钨介质是指没有被点焊而粘接融合在刀刃2上的碳化钨介质。
以秸秆后置粉碎机为例，本实施例可使刀具的平均使用寿命延长6.8倍。
实施例3：
参图1～图3所示，一种碳化钨涂层刀，包括刀片1，刀片1为钛钴合金钢材质，钛钴合金钢材质的原料包括质量分数为2～4％的钛元素和质量分数为0.5～1.5％的钴元素，具体地，包括质量分数为3％的钛元素和质量分数为1％的钴元素。
刀片1上开设有固定孔3，固定孔3用于在粉碎机内对刀片1的固定，刀片1上开设有刀刃2，刀刃2的长度和位置可根据实际情况而定，刀刃2上涂覆有碳化钨涂层4，碳化钨涂层4的厚度为0.015～0.035mm，具体地，碳化钨涂层4的厚度为0.025mm。
一种碳化钨涂层刀的制备工艺，包括以下步骤：
S1、使用现有技术中制备合金钢的工艺制备钛钴合金钢材质的刀片1；
S2、对S1中的刀片1进行开刃和打孔处理，形成刀刃2和固定孔3，然后进行打磨至表面粗糙度达到Ra<0.8～1.25μm，并进行清洗；
S3、在刀刃2的表面完全涂覆碳化钨介质，碳化钨介质为碳化钨粉末，并在点焊设备下进行全面点焊，参图4所示，可对两面的刀刃2依次进行涂覆和点焊，确保刀刃2的表面完全在有碳化钨介质的情况下被点焊，点焊设备为数控点焊机；
S4、对S3处理后的刀刃2的表面进行打磨处理，除去多余的碳化钨介质，多余的碳化钨介质是指没有被点焊而粘接融合在刀刃2上的碳化钨介质。
以秸秆后置粉碎机为例，本实施例可使刀具的平均使用寿命延长7.6倍。
由以上技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：
本发明通过使用钛钴合金钢作为刀片和刀刃的材质，并通过点焊的方式实现碳化钨介质与刀刃的结合，操作简单，对设备要求不高，实现在刀刃的表面形成碳化钨涂层，可大幅增强刀具的强度和耐磨性能，可使刀具寿命提高5倍以上；
钛元素作为钢中强脱氧剂，它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力，可实现降低刀具的时效敏感性和冷脆性，同时改善点焊时碳化钨与刀刃焊接结合的性能；
刀刃材质中的钛元素和钴元素可与碳化钨结合，可克服碳化钨易碎的特性，减少碳化钨涂层的脆性，可大幅增强碳化钨涂层的稳定性，可使碳化钨涂层不易发生脱落，与普通的碳化钨涂层相比，可大幅延长使用的寿命和稳定性。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施例加以描述，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种碳化钨涂层刀，包括刀片(1)，其特征在于，所述刀片(1)上开设有刀刃(2)，所述刀刃(2)上涂覆有碳化钨涂层(4)，所述刀片(1)为钛钴合金钢材质。
2.根据权利要求1所述的一种碳化钨涂层刀，其特征在于，所述刀片(1)上开设有固定孔(3)。
3.根据权利要求1所述的一种碳化钨涂层刀，其特征在于，所述碳化钨涂层(4)的厚度为0.015～0.035mm。
4.根据权利要求1所述的一种碳化钨涂层刀，其特征在于，所述钛钴合金钢材质的原料包括质量分数为2～4％的钛元素和质量分数为0.5～1.5％的钴元素。
5.根据权利要求1所述的一种碳化钨涂层刀的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1、使用现有技术中制备合金钢的工艺制备钛钴合金钢材质的刀片(1)；
S2、对S1中的刀片(1)进行开刃和打孔处理，形成刀刃(2)和固定孔(3)，然后进行打磨至表面粗糙度达到Ra<0.8～1.25μm，并进行清洗；
S3、在刀刃(2)的表面完全涂覆碳化钨介质，并在点焊设备下进行全面点焊，确保刀刃(2)的表面完全在有碳化钨介质的情况下被点焊；
S4、对S3处理后的刀刃(2)的表面进行打磨处理，除去多余的碳化钨介质。
6.根据权利要求5所述的一种碳化钨涂层刀的制备工艺，其特征在于，S2中，所述点焊设备为数控点焊机。
7.根据权利要求5所述的一种碳化钨涂层刀的制备工艺，其特征在于，S3中，所述碳化钨介质为碳化钨粉末。
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