CN205394614U - 刀具 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种刀具，包括刀具主体(10)以及设置在刀具主体(10)上的刀刃结构，刀刃结构包括：基体(20)，具有切削部，切削部包括设置在基体(20)相对的两个侧面上的第一切削面(41)和第二切削面(42)，第一切削面(41)与第二切削面(42)相交形成刃边；镀膜层(30)，包括叠置的耐磨层(31)和金属过渡层(32)，镀膜层(30)沿刃边覆盖在第一切削面(41)上，第二切削面(42)为无镀膜结构，金属过渡层(32)位于耐磨层(31)和第一切削面(41)之间。本实用新型的技术方案能够有效地解决现有技术中的刀具容易发生膜层脱落且后期无法进行磨刀的问题。

Description

刀具

技术领域

本实用新型涉及刀具技术领域，具体而言，涉及一种刀具。

背景技术

在现有技术中，刀具普遍通过对不锈钢材料的基材进行淬火热处理制作而成。为了提高刀具的刀刃的硬度和锋利度，对普通的刀具进行了一定的改进。例如，用高硬度的碳化物(WC、TiC)合金粉末或者陶瓷(ZrO₂)粉末等烧结制作刀具，申请号为200610147488.6的一项中国专利申请公开了一种用氧化锆(ZrO₂)烧结制作的刀具，该刀具虽然硬度高，但是后期使用过程中无法进行磨刀，持久锋利度不好，并且上述刀具的制作方法加工难度大，成本高。此外，申请号为201310544089.3的另一项中国专利申请公开了一种通过离子注入技术制作刀具的方法，该制作方法一定程度上改善了刀刃的锋利度，但是由于离子注入层都是很薄的，后期无法磨刀，并且此种制作工艺不是很成熟，工业生产难度大。因此，现有的刀具通常会采用在刀刃处镀膜的方法来提高刀具的刀刃的硬度、锋利度及耐磨防腐性能。然而，由于膜层与基材之间的结合力不够，经过长时间使用后容易发生膜层脱落的现象，影响刀具的使用性能。

此外，有些现有刀具会采用双面镀膜的方式对刀具进行改进，例如，申请号为200610118336.3的一项中国专利申请公开了一种通过真空镀膜的方法将硬质涂层镀在刀具表面的方法，上述方法改善了刀具锋利度，但是由于硬质涂层形成在刀具表面的两侧，为了不破坏涂层，后期无法进行磨刀。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种刀具，以解决现有技术中的刀具容易发生膜层脱落且后期无法进行磨刀的问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供了一种刀具，包括刀具主体以及设置在刀具主体上的刀刃结构，刀刃结构包括：基体，具有切削部，切削部包括设置在基体相对的两个侧面上的第一切削面和第二切削面，第一切削面与第二切削面相交形成刃边；镀膜层，包括叠置的耐磨层和金属过渡层，镀膜层沿刃边覆盖在第一切削面上，第二切削面为无镀膜结构，金属过渡层位于耐磨层和第一切削面之间。

进一步地，第一切削面包括倾斜设置的第一主切削面以及与第一主切削面连接的第一副切削面，第二切削面包括倾斜设置的第二主切削面以及与第二主切削面连接的第二副切削面，第一主切削面和第二主切削面相交形成刃边，第一副切削面的表面与金属过渡层之间设置有第一粗糙层。

进一步地，第二副切削面的表面上设有第二粗糙层。

进一步地，第一粗糙层沿垂直于刃边的方向上的尺寸与镀膜层覆盖在第一副切削面上的部分沿垂直于刃边的方向上的尺寸相等。

进一步地，耐磨层沿垂直于刃边的方向上的宽度为大于等于1mm且小于等于15mm，耐磨层的厚度为大于等于0.1μm且小于等于4μm。

进一步地，耐磨层为TiC气相沉积层、TiN气相沉积层、TiNC气相沉积层、TiAlN气相沉积层、WC气相沉积层或CrN气相沉积层。

进一步地，金属过渡层为Ti气相沉积层、Al气相沉积层或Fe气相沉积层。

进一步地，刀具主体与刀刃结构为分体结构，刀刃结构通过焊接连接在刀具主体上。

应用本实用新型的技术方案，在第一切削面上设置镀膜层，其中，镀膜层包括叠置的耐磨层和金属过渡层，并且金属过渡层位于耐磨层和第一切削面之间。由于基体的材质为金属或金属合金(例如不锈钢)，金属过渡层与基体的切削部之间的结合力更强。同时，金属过渡层与耐磨层在形成过程中相互渗透，两者之间也能够很好地结合。因此，金属过渡层能够起到连接耐磨层和基体的切削部的第一切削面的作用，并且能够提高耐磨层和第一切削面之间的结合力，使耐磨层不易脱落，保证了刀具的使用性能。同时，耐磨层的设置可以有效地提高切削部的硬度，更加耐用，金属过渡层与耐磨层结合在一起，可以改善耐磨层的脆性，提高切削部的韧性，减小断裂的风险。

此外，镀膜层沿刃边覆盖在第一切削面上，第二切削面为无镀膜结构，第一切削面与第二切削面相交形成刃边，也就是说，本实施例的刀具的刀刃结构采用单面镀膜的方式。由于基体的材质为金属或金属合金(例如不锈钢)，其硬度比镀膜层的硬度低。刀具在使用过程中，硬度较低的基体磨损得较快，硬度较高的镀膜层磨损得较慢，即第二切削面的磨损速度更快，这样相当于在刀具的使用过程中进行磨刀，始终使刀刃保持锋利，从而实现刀刃自锋利功能。此外，在第二切削面与镀膜层的相交处，基体和镀膜层的磨损速度相差不大，这样保证了第二切削面与镀膜层的相交处可以均匀过渡。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了根据本实用新型的刀具的实施例的剖视示意图；

图2示出了图1的刀具的A处放大示意图；

图3示出了图1的刀具的制造方法的流程示意图；以及

图4示出了图3的刀具的制造方法的步骤S10的流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、刀具主体；20、基体；30、镀膜层；31、耐磨层；32、金属过渡层；41、第一切削面；411、第一主切削面；412、第一副切削面；42、第二切削面；421、第二主切削面；422、第二副切削面；51、第一粗糙层；52、第二粗糙层。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实施例的刀具包括刀具主体10以及设置在刀具主体10上的刀刃结构。其中，刀刃结构包括基体20和镀膜层30。基体20具有切削部。切削部包括设置在基体20相对的两个侧面上的第一切削面41和第二切削面42，第一切削面41与第二切削面42相交形成刃边。镀膜层30包括叠置的耐磨层31和金属过渡层32。镀膜层30沿刃边覆盖在第一切削面41上。第二切削面42为无镀膜结构。金属过渡层32位于耐磨层31和第一切削面41之间。

应用本实施例的刀具，在第一切削面41上设置镀膜层30，其中，镀膜层30包括叠置的耐磨层31和金属过渡层32，并且金属过渡层32位于耐磨层31和第一切削面41之间。由于基体20的材质为不锈钢，金属过渡层32与基体20的切削部之间的结合力更强。同时，金属过渡层32与耐磨层31在形成过程中相互渗透，两者之间也能够很好地结合。因此，金属过渡层32能够起到连接耐磨层31和基体20的切削部的第一切削面41的作用，并且能够提高耐磨层31和第一切削面41之间的结合力，使耐磨层31不易脱落，保证了刀具的使用性能。同时，耐磨层31的设置可以有效地提高切削部的硬度，更加耐用，金属过渡层32与耐磨层31结合在一起，可以改善耐磨层31的脆性，提高切削部的韧性，减小断裂的风险。

此外，镀膜层30沿刃边覆盖在第一切削面41上，第二切削面42为无镀膜结构，第一切削面41与第二切削面42相交形成刃边，也就是说，本实施例的刀具的刀刃结构采用单面镀膜的方式。由于基体20的材质为不锈钢，其硬度比镀膜层30的硬度低。刀具在使用过程中，硬度较低的基体20磨损得较快，硬度较高的镀膜层30磨损得较慢，即第二切削面42的磨损速度更快，这样相当于在刀具的使用过程中进行磨刀，始终使刀刃保持锋利，从而实现刀刃自锋利功能。此外，在第二切削面42与镀膜层30的相交处，基体20和镀膜层30的磨损速度相差不大，这样保证了第二切削面42与镀膜层30的相交处可以均匀过渡。

在本实施例的刀具中，耐磨层31采用硬度高、较为耐磨的材质。例如，耐磨层31的材质可以为TiC(碳化钛)、TiN(氮化钛)、TiNC、TiAlN(氮化铝钛)、WC(碳化钨)或CrN(氮化铬)，也就是说，耐磨层31为TiC气相沉积层、TiN气相沉积层、TiNC气相沉积层、TiAlN气相沉积层、WC气相沉积层或CrN气相沉积层。金属过渡层32的材质为Ti(钛)、Al(铝)或Fe(铁)，也就是说，金属过渡层32为Ti气相沉积层、Al气相沉积层或Fe气相沉积层。其中，气相沉积层指的是通过气相沉积法形成的层结构。当然，耐磨层31和金属过渡层32的材质不限于此，在其他实施方式中，耐磨层可以采用其他硬度高的材质，金属过渡层也可以采用其他金属材质。

如图1和图2所示，在本实施例的刀具中，第一切削面41包括倾斜设置的第一主切削面411以及与第一主切削面411连接的第一副切削面412。第二切削面42包括倾斜设置的第二主切削面421以及与第二主切削面421连接的第二副切削面422。第一主切削面411和第二主切削面421相交形成刃边。镀膜层30沿刃边覆盖在第一主切削面411和第一副切削面412上。第一副切削面412的表面与金属过渡层32之间设置有第一粗糙层51。在对基体20镀膜之前，先对基体20的第一副切削面412的表面进行砂光处理，以此形成第一粗糙层51。上述砂光处理可以为喷砂处理或砂带处理，本实施例中，优选为砂带处理。经过砂光处理后可以在第一副切削面412上形成粗糙结构(点状或条纹状)，该粗糙结构形成第一粗糙层51。在上述粗糙结构上进行镀膜时，形成镀膜层30的微粒会堆积在该粗糙结构上，这样就使镀膜层30的表面也具有一定的粗糙度，呈现砂光效果。与现有的表面呈镜面效果的镀膜层30相比，上述结构的镀膜层30在使用过程中不易产生指纹，具有更好的防指纹能力，不易被油污污染，更加卫生美观。在本实施例中，第二副切削面422上也形成有第二粗糙层52，这样也可以对无镀膜结构的第二副切削面422起到防指纹的作用。上述第二粗糙层52的形成方式与第一粗糙层51的形成方式相同，在此不再赘述。当然，在图中未示出的其他实施方式中，也可以仅在覆盖有镀膜层的第一副切削面上设置第一粗糙层。

在本实施例的刀具中，镀膜层30的耐磨层31和金属过渡层32均通过物理气相沉积法(PVD)进行镀膜。其中，物理气相沉积法(PVD)是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及起反应产物沉积在工件上。在上述过程中，需要控制工艺温度不能过高，从而防止基体20的性能因温度过高发生变化。当然，镀膜层30的镀膜方法不限于此，在其他实施方式中，镀膜层可以通过化学气相沉积法(CVD)进行镀膜，但是上述化学气相沉积法的工艺温度较高，容易导致不锈钢基体退火硬度降低。

如图1所示，在本实施例的刀具中，第一粗糙层51沿垂直于刃边的方向上的尺寸与镀膜层30覆盖在第一副切削面412上的部分沿垂直于刃边的方向上的尺寸相等，这样可以使覆盖在第一副切削面412上的镀膜层30的表面全部呈现砂光效果。当然，第一粗糙层51的尺寸不限于此，在图中未示出的其他实施方式中，为了美观，第一粗糙层51的尺寸可以略小于镀膜层30覆盖在第一副切削面412上的部分的尺寸；或者，为了保证镀膜层30覆盖在第一副切削面412上的部分均呈现砂光效果，第一粗糙层51的尺寸可以略大于镀膜层30覆盖在第一副切削面412上的部分的尺寸。在本实施例中，镀膜层30的耐磨层31沿垂直于刃边的方向上的宽度为大于等于1mm且小于等于15mm，耐磨层31的厚度为大于等于0.1μm且小于等于4μm，基体20沿垂直于刃边的方向上的的宽度为大于等于18mm且小于等于40mm。耐磨层31的厚度如果太薄，磨刀时容易被磨掉，耐磨层31的厚度如果过厚，处理时间和成本会大大增加，上述耐磨层31的厚度能够保证刀具的耐磨性，延长刀具的使用寿命。

如图1所示，在本实施例的刀具中，刀具主体10与刀刃结构为分体结构，刀刃结构通过激光焊接连接在刀具主体10上。在本实施例中，焊缝宽度为大于等于1mm且小于等于3mm，焊缝美观。上述刀刃结构经过热处理、镀膜处理等步骤之后，再焊接到刀具主体10上，这样可以防止刀具变形，后续处理简单，节省工艺成本。

本实施例的刀具包括刀具主体10以及设置在刀具主体10上的刀刃结构。刀刃结构包括基体20。基体20具有切削部。切削部包括设置在基体20相对的两个侧面上的第一切削面41和第二切削面42。第二切削面42为无镀膜结构。其中，第一切削面41包括倾斜设置的第一主切削面411以及与第一主切削面411连接的第一副切削面412，第二切削面42包括倾斜设置的第二主切削面421以及与第二主切削面421连接的第二副切削面422，如图3所示，本实施例的刀具的制造方法的依次包括以下步骤：

步骤S10：形成基体20；

步骤S20：在第一副切削面412的表面上进行砂光处理以形成第一粗糙层51；

步骤S30：对基体20进行精磨处理；

步骤S40：在第一切削面41上通过气相沉积法进行一次镀膜以形成金属过渡层32，金属过渡层32覆盖在第一主切削面411和第一副切削面412的第一粗糙层51上；

步骤S50：在金属过渡层32上通过气相沉积法进行二次镀膜以形成耐磨层31；

步骤S60：形成刀刃结构；

步骤S70：将刀刃结构通过激光焊接连接在刀具主体10上；

步骤S80：对焊缝进行打磨；

步骤S90：形成刀具。

如图4所示，步骤S10还依次包括以下步骤：

步骤S11：基材通过冲压形成条状毛坯，并对条状毛坯进行热处理；

步骤S12：条状毛坯具有相对设置的第一长边和第二长边，对条状毛坯进行斜磨以使条状毛坯的厚度在第一长边至第二长边的方向上逐渐减小；

步骤S13：对条状毛坯进行激光处理以使条状毛坯的表面形成弧形纹理；

步骤S14：对条状毛坯进行开刃以形成基体20，其中，对条状毛坯进行开刃以在条状毛坯相对的两个侧面上形成第一主切削面411、第二主切削面421、第一副切削面412以及第二副切削面422，第一主切削面411和第二主切削面421相交形成刃边。

其中，气相沉积法为物理气相沉积法，砂光处理为喷砂处理或砂带处理，本实施例中，优选为砂带处理。此外，本申请的制造方法的实施例还包括刀具主体10的制作方法。具体地，包括形成刀具主体毛坯(也可以通过基材冲压形成)以及对刀具主体毛坯进行热处理、斜磨、激光处理。

在步骤S11中，冲压形成的条状毛坯为与刀具主体毛坯等长的宽度为18mm至40mm的条状不锈钢带，对条状毛坯和刀具主体毛坯进行常规热处理。在上述常规热处理过程中，淬火温度为1050至1080℃，加热时间为50至60分钟，冷却时间为70分钟，回火温度为150至220℃，保温时间为2至3小时。

在步骤S12中，刀具主体毛坯具有相对设置的第三长边和第四长边，对刀具主体毛坯进行斜磨以使刀具主体毛坯的厚度在第三长边至第四长边的方向上逐渐减小，并且使第四长边处的厚度与条状毛坯的第一长边处的厚度相适配。

在步骤S13中，对刀具主体毛坯进行激光处理以使刀具主体毛坯的表面形成弧形纹理，最终形成刀具主体10。上述激光处理形成的弧形纹理可以使刀具更加美观。

在步骤S30中，对基体20进行精磨处理，可以将形成第一粗糙层51后的基体20上的毛刺磨掉。

在步骤S70中，激光焊接的激光为连续型光源，其功率为1000至3000W。

下面结合具体实施例进一步说明本实用新型的有益效果。

实施例1至3的刀具通过上述制作方法制得，对比例1至5的刀具通过其他镀膜方式或处理方式制得，将实施例1至3中与对比例1至5中得到的刀具按照以下加速模拟测试方法进行测试，测试性能结果见表1。

测试方法是通过实际消费者使用过程中，刀具刀刃容易破坏的机理，增加机械模拟强化测试，对刀具持久锋利度进行评价，使用测试的测试循环次数作为评价标准。持久锋利度测试方法、锋利度等级评价方法如下：

1、持久锋利度测试方法

采用专用的试验机，在15N压力作用下，使实验刀具对试验纸张进行往复切割，切割长度为5㎝，实验纸张规格为120g黄色牛皮纸，循环切割一次后进行一次锋利度等级评价，标志一个循环结束。

2、锋利度等级评价方法

每做完一个循环模拟测试后，将实验刀具进行切割胶条测试，若无法切断评价物，则即为不合格，停止实验。记录循环模拟测试的循环次数，循环次数多表示持久锋利度好。

表1

从表1中的数据对比可以看出，采用本实用新型的实施例1至3的技术方案，通过对耐磨层材质、镀膜方式及耐磨层厚度的合理取值得到的刀具的持久锋利度大大优于采用对比例1至5的技术方案得到的刀具，从而证明本实用新型的刀具的持久锋利度更好。其中，采用实施例1的刀具性能最佳，实施例2和实施例3的刀具性能也比相应的对比例1至5的双面镀膜要好。由表1可以看出，采用本实用新型的技术方案得到的刀具具有更长的使用寿命，且能够始终使刀刃保持锋利，实现刀刃自锋利功能。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

将耐磨层镀在刀具的切削部，并且优化了耐磨层的材质和厚度，有效地提高切削部的硬度和耐磨防腐性能，使刀具锋利耐用，耐磨层硬度大于1600HV，磨耗率小于1.0*10-8mm³/(N*m)(在单位长度单位压力下的磨损体积)，耐磨性能提升2倍。金属过渡层能够起到连接耐磨层和基体的切削部的作用，并且能够提高耐磨层和基体的切削部之间的结合力，使耐磨层不易脱落，保证了刀具的使用性能。此外，采用单面镀膜的方式以实现刀刃自锋利功能，制作工艺简单，加工成本低，经济效益好，同时，在金属过渡层和切削部之间设置粗糙层可以使刀具具有更好的防指纹能力，不易被油污污染，更加卫生美观。

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

Claims (8)

1.一种刀具，包括刀具主体(10)以及设置在所述刀具主体(10)上的刀刃结构，其特征在于，所述刀刃结构包括：

基体(20)，具有切削部，所述切削部包括设置在所述基体(20)相对的两个侧面上的第一切削面(41)和第二切削面(42)，所述第一切削面(41)与所述第二切削面(42)相交形成刃边；

镀膜层(30)，包括叠置的耐磨层(31)和金属过渡层(32)，所述镀膜层(30)沿所述刃边覆盖在所述第一切削面(41)上，所述第二切削面(42)为无镀膜结构，所述金属过渡层(32)位于所述耐磨层(31)和所述第一切削面(41)之间。

2.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述第一切削面(41)包括倾斜设置的第一主切削面(411)以及与所述第一主切削面(411)连接的第一副切削面(412)，所述第二切削面(42)包括倾斜设置的第二主切削面(421)以及与所述第二主切削面(421)连接的第二副切削面(422)，所述第一主切削面(411)和所述第二主切削面(421)相交形成所述刃边，所述第一副切削面(412)的表面与所述金属过渡层(32)之间设置有第一粗糙层(51)。

3.根据权利要求2所述的刀具，其特征在于，所述第二副切削面(422)的表面上设有第二粗糙层(52)。

4.根据权利要求2所述的刀具，其特征在于，所述第一粗糙层(51)沿垂直于所述刃边的方向上的尺寸与所述镀膜层(30)覆盖在所述第一副切削面(412)上的部分沿垂直于所述刃边的方向上的尺寸相等。

5.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述耐磨层(31)沿垂直于所述刃边的方向上的宽度为大于等于1mm且小于等于15mm，所述耐磨层(31)的厚度为大于等于0.1μm且小于等于4μm。

6.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述耐磨层(31)为TiC气相沉积层、TiN气相沉积层、TiNC气相沉积层、TiAlN气相沉积层、WC气相沉积层或CrN气相沉积层。

7.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述金属过渡层(32)为Ti气相沉积层、Al气相沉积层或Fe气相沉积层。

8.根据权利要求1所述的刀具，其特征在于，所述刀具主体(10)与所述刀刃结构为分体结构，所述刀刃结构通过焊接连接在所述刀具主体(10)上。