CN114505210B - 刀具加工方法与刀具 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种刀具加工方法与刀具，刀具加工方法包括步骤S1、步骤S2和步骤S3；所述步骤S1包括制备刀体，所述刀体包括刀刃部；所述步骤S2包括采用冷喷涂的方法在所述刀刃部形成粗糙的硬质合金层；所述步骤S3包括对所述刀刃部开刃，所述硬质合金层在所述刀刃部形成微锯齿结构。本申请可以降低具有微锯齿结构的刀具的加工难度，提高生产效率，从而降低刀具的加工成本。

Description

刀具加工方法与刀具

技术领域

本申请涉及厨房用具技术领域，尤其涉及一种刀具加工方法与刀具。

背景技术

刀具是烹饪过程中处理食材的工具，主要应用刀刃进行砍、切，既要求刀刃具有较高的耐磨性，又要求刀刃具有较高的锋利性。现有的刀具通常采用高硬度材质直接制成刀体，通过将刀刃部打磨的超薄，以提高刀具的锋利程度，但同时会降低耐磨性及使用寿命。通过在刀刃部加工出微锯齿结构可以提高刀具的锋利程度，由于刀具采用高硬度材质制成刀体，直接在刀体上加工微锯齿结构，加工难度大，生产效率低，导致刀具的加工成本过高。

发明内容

本申请提供了一种刀具加工方法与刀具，以降低具有微锯齿结构的刀具的加工难度，提高生产效率，从而降低刀具的加工成本。

本申请的第一方面提供了一种刀具加工方法，其包括：

步骤S1：制备刀体，所述刀体包括刀刃部；

步骤S2：采用冷喷涂的方法在所述刀刃部形成粗糙的硬质合金层；

步骤S3：对所述刀刃部开刃，所述硬质合金层在所述刀刃部形成微锯齿结构。

上述刀具加工方法包括步骤S1、步骤S2和步骤S3；步骤S1包括制备刀体，刀体包括刀刃部；步骤S2包括采用冷喷涂的方法在刀刃部形成粗糙的硬质合金层，采用冷喷涂的方法可以有效避免刀体内的组织由于温度过高而发生改变，硬质合金层具有较高的硬度，从而可以提高刀具的耐磨性；步骤S3包括对刀刃部开刃，硬质合金层在刀刃部形成微锯齿结构，提高刀具的锋利性，也就是说，通过硬质合金层的粗糙表面，形成刀刃的微锯齿结构，工艺简单，且由于粗糙表面形成的微锯齿结构没有规则，因此对设备精度要求低，加工时容易掌控，生产效率高，从而有效地降低刀具的加工成本。

可选地，所述步骤S2中所述冷喷涂采用的原材料为TiC和TiN_0.3混合造粒形成的复合粉末，以提高硬质合金层中TiC和TiN_0.3分布的均匀性，从而确保刀具表面的特性。

可选地，所述复合粉末中，所述TiC和所述TiN_0.3的质量比例为12:3～7:3，以使硬质合金层同时具有高硬度和防锈蚀的特点，从而延长刀具的使用寿命。

可选地，所述复合粉末的粒径为25μm～40μm，既能够使刀具形成锋利的刀刃，又能够避免刀具表面过于粗糙，导致刀具的切割阻力过大。

可选地，所述步骤S2中所述冷喷涂的气体温度为250℃～300℃，既能够使硬质合金层与刀体表面具有较高的结合力，又能够避免刀体表面发生高温损坏。

可选地，所述步骤S2中所述冷喷涂的气体压力为5.0MPa～7.0MPa，既能够使硬质合金层与刀体表面具有较高的结合力，又能够避免刀体表面由于冲击力过大而发生损坏。

可选地，所述步骤S2中所述冷喷涂的喷涂距离为25mm～30mm，既能够避免刀体表面由于冲击力过大而发生损坏，又能够使硬质合金层与刀体表面具有较高的结合力。

可选地，所述步骤S2中所述冷喷涂的喷枪扫描速度为1mm/s～3mm/s，以使硬质合金层形成疏密适当的膜层。

可选地，所述步骤S2还包括，在完成所述冷喷涂之后，将所述刀具在280℃～300℃下处理28min～35min，以使硬质合金层与刀体之间形成更可靠的结合。

本申请的第二方面提供了一种刀具，所述刀具采用本申请提供的任意一种刀具加工方法制成，所述刀具包括：

刀体，所述刀体包括刀刃部；

硬质合金层，所述硬质合金层至少覆盖于所述刀刃部的表面，所述硬质合金层在所述刀刃部形成微锯齿结构。

可选地，所述硬质合金层的厚度为5μm～30μm，既能够使刀具表面具有较高的耐磨性，又能够避免增加后续开刃处理的难度。

可选地，所述硬质合金层的孔隙率为1.5％～3％，以确保刀具表面形成锋利的微锯齿结构。

可选地，所述硬质合金层与所述刀体的结合强度为75MPa～90MPa。

可选地，所述微锯齿结构包括多个波峰，所述波峰的高度为15μm～300μm，使刀具能够具有持久的锋利度。

可选地，所述微锯齿结构包括多个波谷，所述波谷的宽度为1μm～20μm，以确保刀具表面形成锋利的微锯齿结构。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本申请。

附图说明

图1为本申请实施例一提供的刀具的结构示意图；

图2为图1的剖面结构示意图；

图3为图2中A处的局部放大图；

图4为本申请实施例一提供的刀具上喷涂硬质合金层之后的结构示意图；

图5为图4的剖面结构示意图；

图6为图5中B处的局部放大图；

图7为本申请实施例一提供的刀具开刃之后的结构示意图；

图8为图7的剖面结构示意图；

图9为图8中C处的局部放大图；

图10为图7中D处的局部放大图；

图11为本申请实施例二提供的刀具的剖面结构示意图；

图12为图11中E处的局部放大图。

附图标记：

1-刀体；

10-刀刃部；

12-刀柄；

14-微锯齿结构；

140-波峰；

142-波谷；

2-硬质合金层。

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本说明书的描述中，需要理解的是，本申请实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本申请实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。

如图1-图10所示，本申请实施例提供了一种刀具，该刀具包括刀体1和硬质合金层2。刀体1可以根据使用要求制成任意适当的形状，刀体1应具有刀刃部10和刀柄12，刀刃部10用于切割食材，刀柄12用于握持刀具；硬质合金层2，硬质合金层2至少覆盖于刀刃部10的表面，也就是说，硬质合金层2可以仅覆盖于刀刃部10，也可以完全覆盖刀体1，通过硬质合金层2提高刀具的硬度，从而有效提高刀具的耐磨性，延长刀具的使用寿命；硬质合金层2在刀刃部10形成微锯齿结构14，通过微锯齿结构14提高刀具的锋利性，使刀具保持持久锋利的效果。

其中，硬质合金层2可以通过冷喷涂的方法形成于刀体1的表面，采用冷喷涂的方法可以有效避免刀体1内的组织由于温度过高而发生改变，硬质合金层2具有较高的硬度，从而可以提高刀具的耐磨性。微锯齿结构14可以通过对刀刃部10开刃处理形成，也就是说，通过硬质合金层2的粗糙表面，形成刀刃的微锯齿结构14，工艺简单，且由于粗糙表面形成的微锯齿结构14没有规则，因此对设备精度要求低，加工时容易掌控，生产效率高，从而有效地降低刀具的加工成本。此外，硬质合金层2的粗糙表面在刀刃部10的两个侧面上形成凹凸结构，通过合理控制硬质合金层2的结构，可以是凹凸结构对食材起到辅助切割的作用，增加刀具的锋利度。

进一步地，硬质合金层2的厚度为5μm～30μm，例如，硬质合金层2的厚度可以为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm或30μm等，既能够使刀具表面具有较高的耐磨性，又能够避免增加后续开刃处理的难度。当硬质合金层2的厚度小于5μm时，硬质合金层2的厚度过薄，导致刀具的耐磨性难以满足要求；当硬质合金层2的厚度大于30μm时，硬质合金层2的厚度过厚，产生的加工余量较大，增加后处理工序(例如开刃工序等)的难度。

进一步地，硬质合金层2的孔隙率为1.5％～3％，例如，硬质合金层2的孔隙率可以为1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％或3.0％等，以确保刀具表面形成锋利的微锯齿结构14。当硬质合金层2的孔隙率小于1.5％时，硬质合金层2的致密性过高，导致硬质合金层2的表面过于平整而失去锯齿效果；当硬质合金层2的孔隙率大于3％时，硬质合金层2过于疏松，导致硬质合金层2的表面起伏性过大，从而增大刀具切割食材的阻力，影响刀具的使用体验。

进一步地，硬质合金层2与刀体1的结合强度为75MPa～90MPa，例如，硬质合金层2与刀体1的结合强度为75MPa、76MPa、77MPa、78MPa、79MPa、80MPa、81MPa、82MPa、83MPa、84MPa、85MPa、86MPa、87MPa、88MPa、89MPa或90MPa等。当硬质合金层2与刀体1的结合强度小于75MPa时，在使用过程中，硬质合金层2容易磨损脱落；当硬质合金层2与刀体1的结合强度大于90MPa时，加工工艺复杂，导致刀具的生产成本过高。

进一步地，微锯齿结构14包括多个波峰140，波峰140的高度为15μm～300μm，例如，波峰140的高度可以为15μm、18μm、20μm、23μm、25μm、27μm、30μm、33μm、35μm、37μm、40μm、42μm、45μm、48μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm、100μm、105μm、110μm、115μm、120μm、125μm、130μm、140μm、150μm、160μm、170μm、180μm、190μm、200μm、210μm、220μm、230μm、240μm、250μm、260μm、270μm、280μm、290μm或300μm等，使刀具能够具有持久的锋利度。当波峰140的高度小于15μm时，波峰140过于平缓，导致刀具表面难以形成明显的锯齿结构；当波峰140的高度大于300μm时，波峰140过于尖锐，导致波峰140处容易产生断裂等损坏，从而影响刀具的使用寿命。

进一步地，微锯齿结构14包括多个波谷142，波谷142的宽度为1μm～20μm，例如，波谷142的宽度可以为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm或20μm，以确保刀具表面形成锋利的微锯齿结构14。当波谷142的宽度小于1μm时，硬质合金层2过于致密，导致刀具表面难以形成明显的锯齿结构；当波谷142的宽度大于20μm时，相邻波峰140之间的距离过大，导致食材在划过波峰140的阻力增大，从而影响使用体验。

参考图1-图10，本申请实施例一提供的刀具可以采用的刀具加工方法包括：

步骤S1：制备刀体1，刀体1包括刀刃部10；

步骤S2：采用冷喷涂的方法在刀刃部10形成粗糙的硬质合金层2；

步骤S3：对刀刃部10开刃，硬质合金层2在刀刃部10形成微锯齿结构14。

进一步地，步骤S1中可以采用现有的常规刀具加工工艺制成刀体1，例如，步骤S1可以包括：刀坯冲压成型，刀坯采用与刀体等长且宽度为18mm～40mm的条状不锈钢带；刀坯热处理，淬火温度1050℃～1080℃，加热50min～60min，冷却70min，回火温度150℃～220℃，保温2h～3h；滚压调直，以消除刀坯经热处理后产生的变形；刀坯斜磨、抛光，形成刀体1。

进一步地，步骤S2中冷喷涂采用的原材料为TiC和TiN_0.3混合造粒形成的复合粉末，例如，可以将TiN_0.3粉体和TiC粉体经过球磨喷雾造粒处理制成，以提高硬质合金层2中TiC和TiN_0.3分布的均匀性，从而确保刀具表面的特性。也就是说，将原材料TiC粉体和TiN_0.3粉体按照预定比例混合，通过造粒形成同时包含TiC和TiN_0.3的复合粉末，由于复合粉末中TiC和TiN_0.3的含量易于控制，从而确保复合粉末形成的硬质合金层2中TiC和TiN_0.3分布均匀。

具体地，步骤S2包括以下步骤：准备TiN_0.3粉体和TiC粉体，TiN_0.3粉体和TiC粉体可以自制，也可以直接采购；将TiN_0.3粉体和TiC粉体制成复合粉末颗粒，复合粉末颗粒可以将TiN_0.3粉体和TiC粉体经过球磨喷雾造粒处理制成；将复合粉末颗粒通过冷喷涂的方式喷涂于刀体1的表面，形成硬质合金层2。

其中，TiN_0.3粉体可以通过手套箱制备，也可以通过球磨法制备，制备时，原料Ti粉和CH₄N₂O按照摩尔比例6:1混合；原料Ti粉的纯度大于99.95％，粒度小于30μm；CH₄N₂O的纯度为分析纯。当TiN_0.3粉体通过手套箱制备时，原料Ti粉和CH₄N₂O以6:1摩尔比混合，在充满氩气的手套箱中制备TiN_0.3粉体。当TiN_0.3粉体通过球磨法制备时，将原料Ti粉和CH₄N₂O放入WC硬质合金球磨罐中制备；球磨法的一种可选参数为，球料质量比例为20:1，使用直径分别为6mm、4mm和2mm三种WC硬质合金球，且三种WC硬质合金球的质量比例为3:1:1，在行星式球磨机(例如QM-3SP4型)上球磨60h，每2h停机30min散热，转速设定为450r/min。

进一步地，复合粉末中，TiC和TiN_0.3的质量比例为12:3～7:3，例如，TiC和TiN_0.3的质量比例可以为11.8:3、11.5:3、11.3:3、11:3、10.8:3、10.5:3、10.3:3、10:3、9.8:3、9.5:3、9.2:3、9:3、8.7:3、8.5:3、8.2:3、8:3、7.8:3、7.5:3、7.2:3、7:3等，以使硬质合金层2同时具有高硬度和防锈蚀的特点，从而延长刀具的使用寿命。当TiC和TiN_0.3的质量比例大于12:3时，TiN_0.3的含量过少，导致刀具表面容易出现锈蚀；当TiC和TiN_0.3的质量小于大于7:3时，TiC的含量过少，导致硬质合金层2的硬度难以满足要求。

进一步地，复合粉末的粒径为25μm～40μm，例如，复合粉末的粒径可以为25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm或40μm等，既能够使刀具形成锋利的刀刃，又能够避免刀具表面过于粗糙，导致刀具的切割阻力过大。当复合粉末的粒径小于25μm时，复合粉末的粒径过小，导致复合粉末形成的硬质合金层的粗糙度过小，从而难以形成锯齿结构；当复合粉末的粒径大于40μm时，复合粉末的粒径过大，导致复合粉末形成的硬质合金层的粗糙度过大，从而导致刀具表面切割食材时的阻力过大，影响使用体验。

进一步地，步骤S2中冷喷涂的工作气体为N₂，气体温度为250℃～300℃，例如，冷喷涂的气体温度可以为250℃、252℃、255℃、257℃、260℃、263℃、265℃、268℃、270℃、273℃、275℃、277℃、280℃、282℃、285℃、288℃、290℃、292℃、295℃、298℃或300℃等，既能够使硬质合金层2与刀体1表面具有较高的结合力，又能够避免刀体1表面发生高温损坏。当冷喷涂的气体温度低于250℃时，温度过低，硬质合金层2与刀体1的结合力不足，从而导致使用过程中硬质合金层2容易磨损脱落；当冷喷涂的气体温度高于300℃时，温度过高，导致刀体1的基材中的原有的组织发生变化，且容易使刀体1发生变形。

进一步地，步骤S2中冷喷涂的气体压力为5.0MPa～7.0MPa，例如，冷喷涂的气体压力可以为5.0MPa、5.1MPa、5.2MPa、5.3MPa、5.4MPa、5.5MPa、5.6MPa、5.7MPa、5.8MPa、5.9MPa、6.0MPa、6.1MPa、6.2MPa、6.3MPa、6.4MPa、6.5MPa、6.6MPa、6.7MPa、6.8MPa、6.9MPa或7.0MPa等，既能够使硬质合金层2与刀体1表面具有较高的结合力，又能够避免刀体1表面由于冲击力过大而发生损坏。当冷喷涂的气体压力小于5.0MPa时，由于喷涂压力过小，导致硬质合金层2与刀体1的结合力过小；当冷喷涂的气体压力大于7.0MPa时，喷涂产生的冲击力过大，由于刀刃部10的厚度比较薄，导致刀刃部10容易因冲击产生变形。

进一步地，步骤S2中冷喷涂的喷涂距离为25mm～30mm，例如，喷涂距离可以为25mm、25.2mm、25.4mm、25.6mm、25.8mm、26mm、26.2mm、26.4mm、26.6mm、26.8mm、27mm、27.2mm、27.4mm、27.6mm、27.8mm、28mm、28.2mm、28.4mm、28.6mm、28.8mm、29mm、29.2mm、29.4mm、29.6mm、29.8mm或30mm等，既能够避免刀体1表面由于冲击力过大而发生损坏，又能够使硬质合金层2与刀体1表面具有较高的结合力。当冷喷涂的喷涂距离小于25mm时，喷涂产生的冲击力过大，容易导致刀刃部10产生变形；当喷涂距离大于30mm时，喷涂距离过大，容易导致硬质合金层2与刀体1的结合力过小。

进一步地，步骤S2中冷喷涂的喷枪扫描速度为1mm/s～3mm/s，例如喷枪扫描速度为1mm/s、1.1mm/s、1.2mm/s、1.3mm/s、1.4mm/s、1.5mm/s、1.6mm/s、1.7mm/s、1.8mm/s、1.9mm/s、2mm/s、2.1mm/s、2.2mm/s、2.3mm/s、2.4mm/s、2.5mm/s、2.6mm/s、2.7mm/s、2.8mm/s、2.9mm/s或3mm/s等，以使硬质合金层2形成疏密适当的膜层。当喷枪扫描速度小于1mm/s时，硬质合金层2过于致密，导致硬质合金层2难以形成明显的锯齿结构；当喷枪扫描速度大于3mm/s时，硬质合金层2的结构过于疏松，从而产生较大的切割阻力，还容易导致硬质合金层2的厚度不均匀。

进一步地，步骤S2还包括，在完成冷喷涂之后，将刀具在280℃～300℃下处理28min～35min，例如，处理温度可以为280℃、282℃、284℃、285℃、286℃、287℃、289℃、290℃、292℃、294℃、295℃、297℃、298℃或300℃等，处理时间可以为28min、29min、30min、31min、32min、33min、34min或35min，以使硬质合金层2与刀体1之间形成更可靠的结合。当处理温度低于280℃或处理时间小于28min时，硬质合金层2与刀体1之间的结合力不足；当处理温度高于300℃或处理时间大于35min时，刀体1的基材组织容易发生破坏，影响刀具的使用性能。

进一步地，步骤S3具体包括注柄、开刃和磨口。通过注柄工序在刀体1上形成刀柄12，方便使用者握持；通过开刃工序形成锋利的刀刃，方便切割食材；通过磨口工序去除开刃时形成的毛刺，防止划伤使用者。此外，由于本申请实施例提供的刀具加工方法，采用先喷涂再开刃和磨口的工艺顺序，喷涂工序中，刀体1的刀刃部10仍然保持较大的厚度，从而可以避免喷涂产生的冲击力使刀刃部10产生变形。

参考图11和图12，本申请实施例二提供的刀具可以采用的刀具加工方法与实施例一相比，区别在于，制备刀体1之后，先进行开刃工序，再进行喷涂工序，具体如下：

步骤S10：制备刀体1，刀体1包括刀刃部10；

步骤S20：对刀刃部10开刃；

步骤S3：采用冷喷涂的方法在刀刃部10形成粗糙的硬质合金层2，硬质合金层2在刀刃部10形成微锯齿结构14。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种刀具加工方法，其特征在于，包括：

步骤S1：制备刀体，所述刀体包括刀刃部；

步骤S2：采用冷喷涂的方法在所述刀刃部形成粗糙的硬质合金层；

步骤S3：对所述刀刃部开刃，所述硬质合金层在所述刀刃部形成微锯齿结构；

所述步骤S2中所述冷喷涂采用的原材料为TiC粉体和TiN_0.3粉体经过球磨喷雾混合造粒形成的复合粉末；

所述复合粉末中，所述TiC和所述TiN0.3的质量比例为12:3~7:3，所述复合粉末的粒径为25μm~40μm。

2.根据权利要求1所述的刀具加工方法，其特征在于，所述步骤S2中所述冷喷涂的气体温度为250℃~300℃。

3.根据权利要求1所述的刀具加工方法，其特征在于，所述步骤S2中所述冷喷涂的气体压力为5.0MPa~7.0MPa。

4.根据权利要求1所述的刀具加工方法，其特征在于，所述步骤S2中所述冷喷涂的喷涂距离为25mm~30mm。

5.根据权利要求1所述的刀具加工方法，其特征在于，所述步骤S2中所述冷喷涂的喷枪扫描速度为1mm/s~3mm/s。

6.根据权利要求1所述的刀具加工方法，其特征在于，所述步骤S2还包括，在完成所述冷喷涂之后，将所述刀具在280℃~300℃下处理28min~35min。

7.一种刀具，其特征在于，所述刀具采用权利要求1-6任一项所述的刀具加工方法制成，所述刀具包括：

刀体，所述刀体包括刀刃部；

硬质合金层，所述硬质合金层至少覆盖于所述刀刃部的表面，所述硬质合金层在所述刀刃部形成微锯齿结构。

8.根据权利要求7所述的刀具，其特征在于，所述硬质合金层的厚度为5μm~30μm。

9.根据权利要求7所述的刀具，其特征在于，所述硬质合金层的孔隙率为1.5%~3%。

10.根据权利要求7所述的刀具，其特征在于，所述硬质合金层与所述刀体的结合强度为75MPa~90MPa。

11.根据权利要求7-10任一项所述的刀具，其特征在于，所述微锯齿结构包括多个波峰，所述波峰的高度为15μm~300μm。

12.根据权利要求7-10任一项所述的刀具，其特征在于，所述微锯齿结构包括多个波谷，所述波谷的宽度为1μm~20μm。

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