WO2024069383A1 - 刀具和制造刀具的方法 - Google Patents

Abstract

提供一种刀具和制造刀具的方法。其中，刀具（10）的刃口部（12）沿长度方向的表面上设有交替分布的硬质层（121）和韧性层（122），其中，硬质层（121）是由金属陶瓷复合材料形成的，金属陶瓷复合材料由碳化钛、氮化钛、碳化铌和金属组成，韧性层（122）为制造刀具（10）的基材，刀具（10）的刃口部（12）沿长度方向上具有微锯齿结构。刀具能够持久锋利，并且不易发生崩口或者断裂现象。

Description

刀具和 制造刀 具的方法 技术 领域 本 申请涉及厨 用刀具 技术领域 ， 具体涉及一种 刀具和制 造刀具 的方法 。 背景 技术 刀具 在日常 的厨房用 具中扮 演着十分 重要的 角色。 目前厨用刀具多 由碳 钢 、 不锈钢等材料复 合而成 ， 然而， 这种刀具在锋 利度上会 有所欠 缺， 只能 通过 增薄刃 口的方式 来增加锋 利度 ， 但是此种方式会 大大影 响刀具 的使用寿 命 。 为此 ， 市面上逐渐 出现了陶 瓷类刀具 。 陶瓷类刀具是 通过将 精密陶瓷 采 用高 压研制 而形成 的， 其保留了原有 陶瓷材 料的高 强度， 使得刀具在 使用过 程 中有极高 的锋利度 。 但是此类刀具 的脆性 过大， 韧性较小 ， 开刃过后， 刀 刃会 变得很 薄， 容易崩口或 者断裂 。 因此现有刀具 的持久锋 利性能 依然不 能 满足 消费者 的使用需 求。 发 明内容 因 此， 本申请的 目的在于提 供一种 刀具和制 造刀具 的方法 ， 以解决现有 技术 中的刀 具的持久 锋利性 能不佳 的问题， 通过在刀具的刃 口部沿 长度方 向 形成 交替分 布的硬质 层和韧 性层， 在对刀具 沿厚度 方向进行 研磨， 在研磨条 件一 致的情 况下， 刀具刃 口部在长度 方向上 的各个层 的研磨 量会有 所不同 ， 从而 能够在 刃口部形 成具有微 锯齿结 构的刀具 ，进而能够提 升持久 锋利性能 。 根据 本申请 的第一方 面， 提供一种刀 具， 所述刀具 的刃口部 的表面 上具 有沿 长度方 向交替分 布的硬 质层和韧 性层， 其中， 所述硬质层是由 金属陶瓷 复合 材料形 成的， 所述金属 陶瓷复合 材料 由碳化钛 、 氮化钛、 碳化锯和金属 组成 ， 所述韧性层为 制造刀 具的基材 ， 所述刀具的 刃口部沿 所述长 度方向具 有微 锯齿结构 。 在实 施例中 ， 相邻的硬质层 和韧性层 彼此连 接， 所述交替分 布的硬 质层 和韧 性层在所 述长度 方向上等 间距地 设置。 在实 施例中 ， 每个硬质层的长 度为 100|im-200|im； 每个硬质层的厚度为

0.1mm-0.15mmo 根据 本申请 的第二方 面， 提供一种制 造刀具 的方法 ， 所述制造刀具 的方 法包 括以下 步骤： 提供刀具 基体； 在所述刀 具基体 的刃口部 的表面 上形成沿 长度 方向交 替分布 的硬质层 和韧性层 ； 对具有硬质层 和韧性 层的刃 口部沿厚 度方 向进行 打磨， 得到具有 在所述长 度方向 上由所述 交替分 布的硬 质层和韧 性层 形成的 微锯齿结 构的刃 口部的刀 具， 其中， 所述硬质层 是由金属 陶瓷复 合材 料形成 的， 所述金属陶 瓷复合材 料由碳 化钛、 氮化钛、 碳化锯和 金属组 成， 所述韧性层为制 造刀具基 体的基 材。 在一 些实施例 中， 形成表面 具有在长 度方向 上的交 替分布的 硬质层 和韧 性层 的刃 口部的步骤 包括： 在所述刀具基体 的刃口部 的表面 上涂覆金 属陶瓷 复合 材料， 使得所述刀具基 体的刃 口部沿长 度方向具 有连续 分布的 硬质层 ， 以及 对所述 连续分布 的硬质 层沿刀具 基体的 宽度方 向进行打 磨， 使得位于刃 口部 内的刀 具基体暴 露而将 所述连续 分布的 硬质层沿 所述长 度方向 分隔为多 个 ， 从而形成表面具 有在所 述长度方 向上交 替分布 的硬质层 和韧性 层的刃 口 部， 其中， 所述金属陶瓷复合 材料的粒 径为 100nm-200nm。 在另 一些实施 例中， 形成表面具有在 长度方 向上的交 替分布 的硬质层 和 韧性 层的刃 口部的步 骤包括 ： 采用夹具遮挡 刀具基体 的刃 口部并在 未被遮挡 的刃 口部的表 面上涂 覆金属 陶瓷复合 材料， 从而形成表面具 有在所述 长度方 向上 交替分布 的硬质 层和韧性 层的刃 口部。 在实 施例中 ， 基于所述金属 陶瓷复合 材料的 总重量 ， 所述碳化钛的重 量 占所 述金属 陶瓷复合 材料的 总重量 的 7%-21%, 所述氮化钛的重 量占所述 金 属陶 瓷复合材 料的总 重量的 7%-21%, 所述碳化锯 的重量 占所述 金属陶瓷 复 合材 料的总 重量的 7%-21%, 所述金属 的重量 占所述金属 陶瓷复 合材料 的总 重量 的 40%-56%o 在实 施例中 ，所述金属包括 钻和镣 ，其中，所述钻和 镣的重 量比为 ( 1-2) :

(2-6) o 在实 施例中 ， 所述硬质层是通 过将所 述金属 陶瓷复合 材料等 离子喷涂 在 刀具 基体上而 形成的 。 在实 施例中 ， 所述硬质层和所 述韧性 层的长 度相同 ， 所述硬质层的 厚度 为 0.1mm-0.15mmo 在实 施例中 ， 所述制造刀具基 体的基材 为碳钢 或者不锈 钢。 附图 说明 通 过下面结 合附图对 实施例 进行的 描述， 本申请的 上述以及 其他 目的和 特点 将会变得 更加清 楚， 在附图中： 图 1是根据本 申请实施例 的刀具 的立体结 构示意 图； 图 2是根据本 申请实施例 的刀具 的平面结 构示意 图； 图 3是图 2中 I处的结 构放大示 意图； 图 4是根据本 申请实施例 的刀具 沿图 1中 A-A线剖开 的结构 示意图； 图 5是根据本 申请实施例 的刀具 沿图 1中 B-B线剖开 的结构示 意图。 具体 实施方式 众所 周知， 刀具的材 质越硬 ， 越不容易出现 卷刃， 但是材质 过硬则会 导 致刀 具的刃 口出现崩 刃或者 断裂的 问题。 对于刀具而 言， 兼具高韧 性和高硬 度能 够使得 刀具的持 久锋利 性能更佳 。 为此， 本申请致力于 提供一 种使刀具 兼具 高硬度和 韧性的 方法以及 由此获 得的具有 持久锋利 性能的 刀具。 发明 人经研 究发现， 通过在刀具的刃 口部的 表面上形 成沿长 度方向 交替 分布 的硬质层 和韧性 层， 在对刀具沿 厚度方 向进行研 磨， 在研磨条 件一致 的 情况 下， 刃口部的表 面上各 个层的研 磨量会 有所不 同， 从而能够形 成在刃 口 部具 有微锯 齿结构的 刀具。 一方面， 由于微锯齿结构 的刃 口部受力分 散， 能 够避 免刀具 发生 “卷刃 ”现象。 另一方面， 当微锯齿结构 的刃口 部撞击在 硬 质材 料上时 ， 其受力方式为 点受力 ， 与受力方式为线 受力 的连续型 弧线状 的 刃 口结构相 比较， 在同等受 力的情况 下， 微锯齿结构 的刃 口部的尖部 作用在 食材 上的压 强更大 ， 使得刃口部更容 易切入 食材中 ， 因此能够使刀 具具有较 好 的锋利性 。 另外， 由于刀具的具有 高强度 的硬质层 和具有 高韧性 的韧性层 交替 分布的 刃口部整 体的强 度适中 ， 使得单个硬质层 被夹持 在两个韧 性层之 间 ， 从而在刀具的使 用过程 中刃口部 的硬质 层不易崩 裂或者 断裂。 而且， 该 硬质 层的硬度 高， 比常规制成刀具 的金属材 料更坚硬 ， 在开刃后具 有更高 的 锋利 度， 通过与韧性 层结合 分布， 被改善的 硬质层也 不容 易由于 自身的脆性 而崩 裂或者 断裂， 从而能够进 一步提 高的持久 锋利度 。 下面 将结合示 例性实施 例， 对本申请 的发明构 思进行详 细的描述 。 根据 本申请 的第一方 面提供 了一种刀 具。 其中， 在刀具的刃 口部的表 面 上具 有在长度 方向上 交替分 布的硬质 层和韧 性层。 其中， 硬质层是 由金属陶 瓷复 合材料形 成的， 金属陶瓷复合材 料由碳化 钛、 氮化钛、 碳化锯和 金属组 成， 韧性层为制造刀 具的基材 ， 刀具的刃口部 沿长度方 向具有 微锯齿结 构。 图 1是根据本 申请实施 例的刀 具的立体 结构示意 图。 图 2是根据 本申请 实施 例的刀具 的平面 结构示意 图。 图 3是图 2中 I处的结构 放大示 意图。 如 图 1和图 2所示 ， 刀具 10包括刀身 11和与刀身 11连接的刃 口部 12。 其中， 刃 口部 12包括在其 表面上 沿长度方 向交替分 布并连 接的硬质 层 121和韧性层 122 o每个硬 质层 121的长度与每个 韧性层 122的长度相 同或者相 近。根据 本 申请 的刀具 ， 刃口部 12的微锯齿结 构微小 ， 目视与普通刀的 刃口部一 致。 如 图 2和图 3所示 ， 经放大后可见 在刀具 10的刃口部 12的切割边 缘的位 置上 沿长 度方向具 有微锯 齿结构 。 图 4和图 5是根据本 申请实 施例的刀 具分别沿 图 1中的 A-A线和 B-B线 剖开 的结构示 意图。 如图 4和图 5所示 ， 硬质层 121为形成在 刃口部 表面上 的层 ， 刃口部的内部 以及刃 口部表面 上的韧性 层 122均为制 造刀具 的基材 。 在一 些实施例 中， 相邻的硬 质层和韧 性层彼 此连接 ， 交替分布的硬 质层 和韧 性层在 长度方 向上等间 距地设置 。 在示例性的 实施例 中， 硬质层的长度 为 L1 , 韧性层的长度为 L2。 即就是说， 沿刃口部 的长度方 向上， 各个层等 间距 地分布 。 当然， 本申请并不限制 质层和 韧性层在 长度方 向上的 尺寸必须 完全 相同。 在另一些 实施例 中， 硬质层和韧 性层在长 度方向 上的尺 寸相差不 大 。 在示例性的实施 例中， 硬质层的 长度可 以为 100（im-200|im, 韧性层的长 度可 以为 100|im-200|im。 为了 使得硬质 层和韧 性层在 后续打磨 的过程 中更易 于形成合 适的微锯 齿 结构 ， 需要设置相邻 的硬质层 和韧性 层具有 合适的硬 度差。 在示例性的实施 例 中， 相邻的硬质层 和韧性层 的硬度 差可以在 HRA10-15 的范围内。 在实际 制造 过程中 ， 可以通过改变制 造刀具 的基材和 /或改变金属 陶瓷复合 材料中各 组分 的重量配 比来使 得相邻 的硬质层 和韧性层 之间具有 合适的 硬度差 。 根据 本申请 ， 刃口部的表面 上的硬质 层需要 具有合适 的厚度 ， 以供刀具 在长 期使用 时磨损。 在示例性的实施例 中， 硬质层的厚 度为 0.1mm-0.15mm。 根据 本申请 ， 微锯齿结构的各 个锯齿 的高度在 100|im-200|im的范围内， 宽度 在 100_gm-200_gm 的范围 内。根据本 申请， 微锯齿结构 的形状可 以根据 实 际需 要进行 设定， 本申请并 不限定其 必须在 刀具刃 口部的延 伸方向 （即刀具 的长 度方向 ） 形成为齿条状 结构。 根据本 申请的微锯 齿结构 ， 例如但不限于 在沿 着刀具 刃口的延 伸方向 上形成连 续的波 浪状结构 （参见图 3） o 根据本 申请 的微锯 齿结构， 在刀具的厚度方 向上， 各个微锯齿结构 的齿可 以呈倒锥 形结 构。 需要说明的 是， 本申请的微 锯齿结 构的尖端 可以根 据实际 需要进行 选择 ， 例如但不限于 ， 根据刀具的应 用以及 刀具的切 割要求 （待切割物的硬 度等 ） 来确定。 需要说明的 是， 在本申请的 附图所示 的示例 中， 刀具刃口 的 延伸 方向与 长度方 向相同， 刃口部的切割边 缘为直条 形。 然而， 本申请并不 限制 于此， 例如但不 限于， 本申请的 切割边缘 也可以为 弧线形 。 根据 本申请 ， 韧性层为制造 刀具的基 材。 在制造刀具 的基材 中， 不锈钢 相对 容易获 得且耐腐 蚀， 并且价格低 廉， 碳钢则具有 较高的 硬度。 在示例性 的实 施例中 ， 制造刀具的基 材可以为 不锈钢 材料或碳 钢材料 。 后面将会对此 进行 详细的描 述。 根据 本申请 的第二方 面提供 了一种制 造刀具 的方法 。 其中， 制造刀具的 方法 包括以 下步骤： 步骤 S101 , 提供刀具基体。 步骤 S102, 在刀具基体的 刃口部 的表面上形 成沿长 度方向上 交替分 布的 硬质 层和韧 性层， 其中， 硬质层由金 属陶瓷 复合材料 形成， 金属陶瓷复合材 料 由碳化钛、 氮化钛、 碳化锯和金属组 成， 韧性层为制 造刀具基 体的基 材。 步骤 S103 , 对具有硬质层和韧性层 的刃 口部进行打 磨， 从而得到具 有在 长度 方向上 由交替分 布的硬 质层和韧 性层形 成的微锯 齿结构 的刃口部 的刀具 。 根据 本申请 的制造刀 具的方 法， 形成沿长度 方向上具 有交替 分布的硬 质 层和 韧性层 的刃口部 的刀具 基体， 也就是说 ， 刀具基体的刃 口部沿 长度方 向 上 的硬度呈 高低交替 分布。 通过对具有硬质 层和韧性 层的刀 具基体 的刃口部 沿其 厚度方 向进行打 磨， 在研磨条件 一致的 情况下 ， 刃口部沿长度 方向上 的 研磨 量会有所 不同 ， 从而利于形成微 锯齿结 构的刀具 刃口部 。 一方面， 由于 微锯 齿结构 的刃口部 受力分散 ， 能够避免刀具发生 “卷刃 ”现象； 另一方面， 当微 锯齿结 构的刃 口部撞击在 硬质材 料上时 ， 其受力方式为 点受力 ， 与受力 方式 为线受 力的连续 型弧线 状的刃 口结构相 比较， 在同等受 力的情况 下， 微 锯齿 结构的刃 口部的 尖部作 用在食材 上的压 强更大 ， 使得刃口部更容 易切入 食材 中， 因此能够使 刀具具 有较好 的锋利性 。 另外， 由于刀具的具有 高强度 的硬 质层和 具有高韧 性的韧 性层交 替分布的 刃口部整 体的强 度适中 ， 使得单 个硬 质层被 夹持在两 个韧性层 之间 ， 从而在刀具的使 用过程 中刃口部 的硬质 层不 易崩裂 或者断裂 。 且该硬质层 的硬度高 ， 比常规制成刀 具的金 属材料更 坚硬 ， 在开刃后具有 更高的 锋利度 ， 通过与韧性层 结合分布 后， 被改善的硬 质层 也不容 易由于 自身的脆 性而崩裂 或者断 裂， 从而能够进 一步提 高的持久 锋利 度。 以下 ， 将详细地描述根 据本 申请的刀具 的制造 方法。 提供 刀具 基体 根据 本申请 ， 提供刀具基体包 括准备 制造刀 具的基材 ， 制造刀具的基 材 可 以呈粉末状 或者带 状，采用本领域 常规的 步骤将基 材制成 刀具基体 。其中， 制造 刀具的基 材可 以为碳钢 或者不锈 钢材料 。 在示例性的实 施例中 ， 不锈钢 材料 可以为 马氏体不 锈钢。 马氏体不 锈钢可 以包括 3Crl3不锈钢 、 4Crl3不 锈 钢、 5Crl5MoV 不锈钢 、 6Crl3MoV 不锈钢 、 7Crl7MoV 不锈 钢 和 102Crl7MoV 不锈 钢。 根据本申请 ， 不锈钢材料 的含碳量越 高， 由其形成的 刀具 基体的硬 度越高 。 以上述的示例 为例， 不锈钢材料的含 碳量的顺 序由小 到大 依次为 ： 3Crl3不锈钢、 4Crl3不锈钢 、 5Crl5MoV 不锈钢 、 6Crl3MoV 不锈 钢、 7Crl7MoV 不锈 钢、 102Crl7MoV 不 锈钢。 在示例性 的实施例 中， 碳钢 为含碳量 在 0.0218%-2.11%的铁碳合金 。 准备 金属 陶瓷 复合 材 料 碳化物 基金属 陶瓷材 料的含碳 量会有 损耗， 影响预期 的性能 ， 根据本申 请 ， 金属陶瓷复合材 料由碳化 钛、 氮化钛、 碳化锯和 金属组成 。 通过各组分 按照 一定的 重量配 比制得根 据本申请 的刀具 使用的金 属陶瓷 复合材料 ， 可以 降低 含碳量损 耗带来 的影响 。 在示例性的实施 例中 ， 碳化钛的重量 占金属陶 瓷复 合材料 的总重量 的 7%-21%, 氮化钛的重量 占金属陶 瓷复合 材料的总 重 量的 7%-21%, 碳化锯的重量 占金属陶瓷 复合材料 的总重 量的 7 %-21%, 金属 的重 量占金属 陶瓷复 合材料的 总重量 的 40%-56%o 金属陶瓷复合 材料可 以通 过将 上述各个 原料按 照重量 占例混合 而形成 ， 混合粉末则作 为本申 请的金属 陶瓷 复合材料 。 碳化钛的硬度 过高， 单独作为形成硬 质层的 材料， 形成的刀 具容 易崩刃 。 根据本申请， 金属陶瓷复合材 料中包括 碳化钛 和氮化钛 ， 在经 过等 离子喷 涂之后， 碳化钛和氮化钛 会形成碳 氮化钛 的固溶体 ， 相比于单独 的碳 化钛， 硬质层具 有较好的 韧性。 根据 本申请 ， 金属陶瓷复合材 料中可 选的金 属较多 ， 这里金属充当类 似 “粘结 剂” 的作用， 使得金属陶 瓷复合材 料与刀 具基体具 有较好 的结合力 。 考虑 到制造 的成本和 粘结效 果， 在示例性的 实施例 中， 金属由钻和 镣组成 ， 钻和 镣的重量 比为 1-2:2-6。 粘结效果最好的是钻， 其次是镣， 但是由于钻 的 储量 少， Ni的储量丰 富， 两者配合使 用， 在不影响性 能的情况 下， 能够降低 了粘 结剂的成 本。 在金 属陶瓷复 合材料 中， 碳化钛可 以提高金属 陶瓷复 合材料 的硬度 。 根 据本 发明的 示例性实 施例， 碳化钛的重量百 分比可 以为 7%-21%, 优选地， 为 10%-20%, 更优选地， 为 12%-18%。 如果碳化钛 的重量百 分比低于 7%, 则金 属陶瓷 复合材料 的硬度 过低， 因而由此制得的硬 质层的 硬度也 较低， 从 而使 所制刀 具的锋利 度和持 久锋利度 下降， 而如果碳化钛的 重量百 分比高于 21%, 则金属 陶瓷复合 材料 的硬度过 高， 因而由此制 得的硬 质层的 硬度也太 高而 导致脆 性偏大 ， 从而使所制刀具 易脆， 影响使用体验和 使用寿命 ， 降低 持久 锋利度 。 在金 属陶瓷复 合材料 中， 氮化钛可 以提高金属 陶瓷复 合材料 的硬度 ， 改 善碳 化钛的性 能，从而使 金属陶瓷 复合材料 具有更 高的硬度 而不使 脆性增加, 使金 属陶瓷更 加耐磨 。 由于碳化钛和 氮化钛具 有相 同的点阵 结构， 都属于面 心立 方结构 ， 在复合过程中 能够形成 互溶的 固溶体 。 根据本发明的 示例性实 施例 ， 氮化钛的重量 百分比可 以为 7%-21%, 优选地， 为 10%-20%, 更优选 地 ， 为 12%-18%o 如果氮化钛的重 量百分 比低于 7%, 则金属陶瓷复合 材料 中 的碳含量过 高， 脆性较大 ， 而如果氮化钛的 重量百分 比高于 21%, 则金属 陶瓷 复合材料 中的氮含 量过高 ， 对硬度的提升 作用有 限。 在金 属陶瓷复 合材料 中， 碳化锯可 以使金属 陶瓷复合 材料的 晶粒得到 细 化 ， 提升硬度和韧性 的综合 性能， 从而能够 提高刃 口部微锯 齿结构 的强度 。 根据 本发明 的示例性 实施例 ，碳化锯的重 量百分 比可以为 7%-21%,优 选地， 为 10%-20%, 更优选地， 为 12%-18%。 如果碳化锯 的重量百 分比低于 7%, 则 晶粒细化不 充分， 综合性能较低， 而如果碳化锯的重 量百分 比高于 21%, 则会 影响金属 陶瓷复 合材料 的碳氮含 量降低 ， 从而是硬度降低 ， 影响锋利度 和持 久锋利度 。 在金 属陶瓷复 合材料 中， 金属作为粘 结剂， 可以提高金属陶 瓷复合材 料 的韧 性。 根据本发 明的示例 性实施例 ， 金属的重量 百分比可 以为 40%-56%, 优选 地， 为 45%-55%, 更优选地， 为 45%-50%。 如果金属的重量 百分比低 于 40%, 则金属 陶瓷复合 材料 的韧性较 低， 脆性较大 ， 从而使刀具的 持久锋利 度下 降， 而如果金属 的重量百 分比高 于 56%, 则会影响金属 陶瓷复 合材料 的 硬度 ， 从而使刀具的 持久锋利 度下降 。 根 据本申请 ， 金属陶瓷复合 材料的 原料为颗 粒状， 采用等离 子喷涂工 艺 制备 金属陶 瓷复合材 料。 在实施例 中， 金属陶瓷复合 材料的 平均粒径 尺寸可 以为 100nm-200nm。如果粒径过大, 则制备 的金属 陶瓷复合 材料分散 不均匀 ， 使金 属陶瓷复 合材料 脆性增大 ； 如果粒径过 小， 则颗粒的比 表面积增 大， 表 面活 性提高 ， 从而容易发生 团聚而使 分散不 均匀。 这里， 可以使得金 属陶瓷 复合 材料的 粒径差异 不大 （较为均一） ， 从而能够形成结构 均匀的硬 质层。 上述 材料的 粒径尺寸 可以是 各个材料 颗粒的 最大长度 ， 而非具体限 定该材料 具有 球形或 类球形 的形状。 例如但不限于， 当材料具有椭 圆形形状 时， 该材 料的 粒径尺寸 可以指 其长轴 的长度。

> 形成 刃 口部具 有 交替 分布 的硬 质层 和 韧性 层 的刀 具基 体 根据 本申请 ， 可以通过现有 技术中形 成层的 方式在 刀具基体 上采用 金属 陶瓷 复合材料 来制成 硬质层 。 在实施例中， 采用熔覆的方式 将金属 陶瓷复合 材料 制成硬质 层。由于金属 陶瓷复合 材料的 熔点较高 ，在示例性的 实施例 中， 通过 等离子 喷涂的方 式将金 属陶瓷复 合材料 涂覆在刀 具基体 的刃口部 上。 在 这些 实施例 中，根据喷涂 工艺自身 的特点 ，在喷涂过程 中，刀刃基体 不带 电、 不熔 化， 基体组织不 发生变 化， 不会引起刃 口部发生 热变形 ， 从而通过等离 子喷 涂的方式 来形成 硬质层 ， 对刃口部的影 响较小 ， 不会影响刃口部 的性能 并且 也不会 导致增加 后续整 平等处理 工艺。 另外， 等离子喷涂还具有 较高的 喷涂 效率， 能够减小作业时 间。 在示例性的 实施例 中， 等离子喷涂 的参数具 体为 ： 喷涂距离： 60mm-130mm ； 刀具基体的 温度： 100°C-200°C。 根据 本申请 ， 硬质层的厚度为 0.1mm-0.15mm。如果喷涂 的厚度过 厚， 则 影响 工作效率 ，在形成连续 的硬质层 的情况 下，增加了后续 打磨处 理的难度 。 如果 喷涂的厚 度过薄 ， 而在长期使用 时容易 被磨损 ， 而是提升持久锋 利的功 能消 失。本申请的硬 质层通过 多次熔 覆而形成, 每次的 厚度为 0.01mm-0.03mm。 根据 本申请 ， 采用金属陶瓷复 合材料 通过等 离子喷涂 的方式 来形成硬 质 层 。 为了使得产生 的等离子 弧稳定 ， 更适用于刀刃厚 度较小 的结构 ， 等离子 喷涂 的步骤可 以在氧气 保护的 环境下进 行。 根据 本申请 ， 形成具有沿长度 方向交 替分布 的硬质层 和韧性 层的刃 口部 的方 式有多 种。 在一些实施 例中， 形成表面 具有在长 度方 向上的交 替分布 的 硬质 层和韧 性层的刃 口部的 步骤包括 ： 在刀具基体 的刃口部 的表面 上涂覆金 属陶 瓷复合材 料，使得刀 具基体的 刃口部沿 长度方 向具有连 续分布 的硬质层; 以及 对连续 分布的硬 质层沿 刀具基体 的宽度 方向进行 打磨 ， 使得刃口部内 的 刀具 基体暴 露而将连 续分布 的硬质层 沿长度 方向分 隔为多个 ， 从而形成表面 具有 在长度方 向上交 替分布 的硬质层 和韧性层 的刃口部 。在另一些 实施例 中， 形成 表面具 有在长度 方向上 的交替分 布的硬 质层和韧 性层 的刃口部 的步骤包 括 ： 采用夹具遮挡刀 具基体 的刃口部 并在未 被遮挡 的刃口部 的表面 上涂覆金 属陶 瓷复合材 料， 从而形成表 面具有 在长度 方向上交 替分布 的硬质层 和韧性 层 的刃口部 。 需要说明的是 ， 这里的夹具能 够使得在 涂覆后 形成在长 度方 向 上 间隔分布 的多个硬 质层， 刃口部暴露的刀 具基体 则作为韧 性层。 需要说明 的是 ， 夹具上具有微 米级别 的微孔。 形成 刀具 根据 本申请 ， 在对刀具基体进 行打磨 处理的 步骤前 ， 刀具的制造方 法还 包括 ： 对刀具基体在 预定温 度下沿长 度方向 进行辐锻 处理 ， 使得刀具基体 的 硬质 层与制造 刀具基 体的材料 紧密结 合。另外，通过预设温 度进行 辐锻处理 ， 可 以使得刀 具基体 的厚度在 宽度方 向上逐渐 减小， 形成厚度 不均匀 的厨用刀 具结 构。 其中， 辐压处理的具 体参数 为辐压压 力 80MPa-120MPa, 辐压温度 为 500 °C -700 °C o 根据 本申请 ， 控制研磨机的 参数一致 ， 采用研磨机沿 刀具的 厚度方 向进 行研 磨， 从而使得刃 口部的切 割边缘 沿长度方 向具有微 锯齿结 构。 如图 3所示，本申请刀 具的刃 口部的切 割边缘具 有微锯 齿结构 。具体地， 将上 述刀具基 体通过 研磨机 沿刀具 的厚度方 向进行研 磨， 在研磨机 的行进速 度一 致的情 况下， 沿长度方 向上硬度 交替分 布的硬质 层和韧 性层在 研磨过程 中 的研磨量会 有所不 同 （硬度不同导致研磨 量不同 ） 。 其中， 硬度相对较大 的硬 质层的 绝大部分 能保留 在刃口部 处， 硬度相对较 小的韧 性层的 绝大部分 会被 打磨掉 ， 从而使得刃 口部的切割 边缘沿 长度方 向上形成 细小的 微锯齿结 构。 其中， 微锯齿结构的高度 在 100|im-200|im, 宽度在 100（im-200|im。 以上 ， 结合示例性实 施例详 细描述 了本发明 构思的刀 具的制 造方法和 刀 具 。在下面，将结合具体 实施例对 本发明 构思的有 益效果进 行更详 细地说 明， 但是 本发明构 思的保 护范围不 局限于实 施例。 实施 例 1 通过 下面的方 法来制备 根据实 施例 1的刀具。 步骤 S10, 提供金属 陶瓷复合 材料。 其中， 金属陶瓷复 合材料 由 15%的 碳化 钛、 15%的碳化 钛、 15%的碳化 锯以及 55%的金 属组成 ， 其中金属为钻 和镣 按照 1:1重量比混合的粉 末。 步骤 S20, 提供刃口部平 均厚度为 1mm 的刀具 基体。 其中， 刀具基体采 用 4Crl3不锈钢制成 。 步骤 S30,制造具有在长 度方向上 交替分布 的硬质 层和韧性 层的刃 口部。 步骤 S31 ,在刀具基体的刃口部 的表面上 等离子喷 涂金属陶 瓷复合材 料， 使得 刀具基 体的刃 口部沿长 度方向具 有连续 分布的硬 质层 。 其中， 等离子喷 涂的 参数为 ： 喷涂距离为 130mm； 刀具基体的温度 为 200°C。 步骤 S32, 对连续分布的硬 质层沿 刀具基体 的宽度 方向进行 打磨， 使得 刃 口部内的基 材暴露 而将连 续分布 的硬质层 沿长度方 向分隔 为多个 ， 从而形 成表 面具有在 长度方 向上交替 分布的 硬质层和 韧性层 的刃口部 。 步骤 S40, 将所得刀具基体 在加热后 沿长度 方向对进 行辐锻 处理， 从而 形成 刃口部 的平均厚 度为 1mm的刀 具基体 。其中，辐锻处理的压力 为 90MPa, 温度 为 600 °C o 步骤 S50, 将上述刀具基体 通过研磨 机在厚 度方向 上进行研 磨， 从而在 刃 口部处形成 微锯齿 结构而制 得实施例 1的刀 具。 其中， 微锯齿结构 的齿的 高度 为 100|im, 宽度为 lOOfim。 实施 例 2 步骤 S10, 提供金属 陶瓷复合 材料。 其中， 金属陶瓷复 合材料 由 15%的 碳化 钛、 15%的碳化 钛、 15%的碳化 锯以及 55%的金 属组成 ， 其中金属为钻 和镣 按照 1:1重量比混合的粉 末。 步骤 S20, 提供刃口部平 均厚度 为 1mm 的刀具 基体。 步骤 S30,制造具有在长 度方向上 交替分布 的硬质 层和韧性 层的刃 口部。 具体 地， 采用夹具遮 挡刀具基 体的刃 口部并 在未被遮 挡的刃 口部的表 面 上等 离子喷 涂金属陶 瓷复合材 料， 从而形成 沿长度方 向上具 有交替分 布的硬 质层 和韧性层 的刀具 基体。其中，等离子 喷涂的参 数为：喷涂距 离为 130mm； 刀具 基体的温 度为 200 °C o 步骤 S40, 对成型后的刀具 基体加 热后沿长 度方向进 行辐锻 处理， 从而 形成 刃口部平 均厚度 为 1mm 的刀具 基体。 其中， 辐锻处理的压力为 90MPa, 温度 为 600 °C o 步骤 S50, 将上述刀具基体 通过研磨 机在厚 度方向 上进行研 磨， 从而在 刃 口部处形成 微锯齿 结构。 其中， 微锯齿结构 的齿的高 度为 100pm, 宽度为 100pm, 从而制得 实施例 2的刀具。 实施 例 3 除了 采用 3Crl3不锈钢代替 4Crl3不锈钢 而制成刀 具基体之 外， 采用与 实施 例 1相同 的方法， 制造得到实施例 3的刀具。 实施 例 4 除了 采用 5Crl5MoV不 锈钢代替 4Crl3不锈钢而 制成刀 具基体之 外， 采 用与 实施例 1相同的方 法， 制造得到实施 例 4的刀 具。 实施 例 5 除了 采用 6Crl3MoV不 锈钢代替 4Crl3不锈钢而 制成刀 具基体之 外， 采 用与 实施例 1相同的方 法， 制造得到实施 例 5的刀具。 实施 例 6 除了 采用 7Crl7MoV不 锈钢代替 4Crl3不锈钢而 制成刀 具基体之 外， 采 用与 实施例 1相同的方 法， 制造得到实施 例 6的刀具。 实施 例 7 除了 采用 102Crl7MoV不锈 钢代替 4Crl3不锈钢而 制成刀 具基体之 外， 采用 与实施例 1相同的 方法， 制造得到 实施例 7的刀具。 实施 例 8 除了 采用含碳 量为 1%的碳钢代替 4Crl3不锈钢而 制成刀具 基体之 外，采 用与 实施例 1相同的方 法， 制造得到实施 例 8的刀具。 实施 例 9 除了 金属陶瓷 复合材 料由 20%的碳化 钛、 20%的碳化 钛、 20%的碳化 锯 以及 40%的金属 组成之 外， 采用与实施例 1相 同的方法 ， 制造得到实施例 9 的刀 具。 实施 例 10 除了 金属陶瓷 复合材 料由 18%的碳化 钛、 18%的碳化 钛、 18%的碳化 锯 以及 46%的金属 组成之外 ， 采用与实施例 1相同的方 法， 制造得到实施 例 10 的刀 具。 对比 例 1 刃 口部的平均 厚度为 1mm 的 3Crl3不锈钢 刀。 对 比例 2 刃 口部的平均 厚度为 1mm 的 4Crl3不锈钢 刀。 对 比例 3 刃 口部的平均 厚度为 1mm 的 5Crl5Mo V不锈钢 刀。 对 比例 4 刃 口部的平均 厚度为 1mm 的 6Crl3Mo V不锈钢 刀。 对 比例 5 刃 口部的平均 厚度为 1mm 的 7Crl7Mo V不锈钢 刀。 对 比例 6 刃 口部的平均 厚度为 1mm 的 102Crl7Mo V不锈钢 刀。 对 比例 7 刃 口部的平均 厚度为 1mm 的碳钢刀 。 需要 说明的是 ， 实施例 1-10中等离子 喷涂参数 一致。 性能 指标测试 对实 施例 1-10和对比例 1-7中刀具刃 口部的 厚度相同 ， 并对其分别进 行 性能 指标测试 ， 并将测试结果 记录在 下表 1中。 性能测试方法如 下：

( 1 ) 初始锋利度： 参考 《GBT 40356-2021 厨用刀具》 中锋利度测试 方 法 。 锋利度的数值越 大， 初始锋利度 越好， 锋利度的数 值越小 则反之 。

(2) 持久锋利度测 试方法 ： 持久 锋利度采 用模拟 刀具寿 命测试方 法， 具体方法 参见下面 描述， 持久 锋利 度的数 值越大 ， 初始锋利度和持 久锋利 度寿命越 长， 持久锋利 度的数值 越小 则反之 。 模拟 刀具寿命 测试方 法具体 为： 将被测试刀 具刃口 向下水平 固定在 刀具 固定 装置上 ，通过附加磋 码后， 以 16N的压力压 在模拟 物上。切割模 拟物 (选 用 3mm牛 卡纸) 保持静 止， 通过电机和气 压驱动 刀具固定 装置， 带动刀具朝 X 轴方 向切割 ， 速度为 50mm/s往复 运动， 同时 Z轴方 向升起 ， 朝 Y轴方向 位移 1mm, 对模拟物进行 成型， 切割行程为 100mm, 每切割模拟物 5次后结 束 ， 采用评价物 (火腿肠) 对刀具持久锋 利度进 行判定 。 直到切不开评 价物 测试 即终止 ，记录测试开始 至终止 时的切割 总次数 ，即为刀具的持 久锋利度 ， 切割 总次数越 多， 表示持久锋 利度越 高。 表 1 本申请实施例以及 对比例 的性能测 试数据

综上 ， 由上述测试可 知， 本申请的刀 具的持 久锋利度 改善 明显。 同时， 通过 韧性比 较好的韧 性层来 保证使用 寿命， 通过硬度比较高 的硬质 层来保证 锋利 度， 将多种材料 相结合 就能够得 到适合 人群使用 的持久 锋利刀具 。 根据 本 申请制得 的刀具， 能够持久锋利， 并且不易发生崩 口或者断 裂现象 。 虽然 上面已经 详细描 述了本 申请的实 施例， 但本领域技术人 员在不 脱离 本 申请的精神 和范 围内， 可对本申请 的实施 例做出各 种修改 和变型 。 但是应 当理 解， 在本领域技 术人员 看来， 这些修改 和变型仍 将落入 权利要 求所限定 的本 申请的实 施例的 精神和范 围内。

Claims

权利要 求书

1、 一种刀具， 其特征在于 ， 所述刀具的刃 口部的表 面上具有 沿长度方 向 交替 分布的硬 质层和 韧性层 ， 其中， 所述硬质层是 由金属陶 瓷复合材 料形成 的 ， 所述金属陶瓷复 合材料 由碳化钛 、 氮化钛、 碳化锯和金属 组成， 所述韧 性层 为制造刀 具的基 材，所述刀具 的刃 口部沿所述 长度方 向具有微 锯齿结构 。

2、 根据权利要求 1所述的 刀具， 其特征在于 ， 相邻的硬质层和 韧性层彼 此连 接， 所述交替分 布的硬质 层和韧 性层在所 述长度方 向上等 间距地设 置。

3、 根据权利 要求 1 所述的刀具 ， 其特征在于 ， 每个硬质层 的长度 为 100|im-200|im, 每个硬质层的厚 度为 0.1mm-0.15mm。

4、 一种制造刀具 的方法 ， 其特征在于， 所述制造刀 具的方法 包括以 下步 骤： 提供 刀具基体 ； 在所 述刀具基 体的刃 口部的表 面上形 成沿长 度方向 交替分布 的硬质层 和 韧性 层； 对具 有硬质层 和韧性 层的刃 口部沿厚 度方向 进行打磨 ， 得到具有在所 述 长度 方向上 由所述交 替分布 的硬质层 和韧性 层形成 的微锯齿 结构的 刃口部 的 刀具 ， 其中 ， 所述硬质层是 由金属 陶瓷复合 材料形 成的， 所述金属 陶瓷复合 材 料 由碳化钛 、 氮化钛、 碳化锯和金属 组成， 所述韧性 层为制造 刀具基 体的基 材 。

5、 根据权利要求 4所述的 制造刀具 的方法 ， 其特征在于， 形成表面具有 在长 度方向上 的交替 分布的硬 质层和 韧性层的 刃口部 的步骤包 括： 在所 述刀具基 体的刃 口部的表 面上涂 覆金属 陶瓷复合 材料， 使得所述刀 具基 体的刃 口部沿长 度方向具 有连续 分布的硬 质层； 以及 对所 述连续分 布的硬 质层沿 刀具基体 的宽度 方向进行 打磨， 使得位于刃 口部 内的刀 具基体暴 露而将 所述连续 分布的 硬质层沿 所述长 度方向 分隔为多 个 ， 从而形成表面具 有在所 述长度方 向上交 替分布 的硬质层 和韧性 层的刃 口 部， 其中 ， 所述金属陶瓷复 合材料 的粒径为 100nm-200nm_o

6、 根据权利要求 4所述的 制造刀具 的方法 ， 其特征在于， 形成表面具有 在长 度方向上 的交替 分布的硬 质层和 韧性层的 刃口部 的步骤包 括： 采用 夹具遮挡 刀具基 体的刃 口部并在 未被遮 挡的刃 口部的表 面上涂覆 金 属陶 瓷复合材 料， 从而形成表 面具有 在所述 长度方 向上交替 分布的硬 质层和 韧性 层的刃 口部。

7、根据 权利要求 4所述的 制造刀具 的方法 ， 其特征在于， 基于所述金属 陶瓷 复合材料 的总重 量， 所述碳化钛 的重量 占 7%-21%, 所述氮化钛的重 量 占 7 %-21%, 所述碳化锯的重 量占 7%-21%, 所述金属 的重量 占 40%-56%o

8、根据 权利要求 4所述的 制造刀具 的方法 ， 其特征在于， 所述金属包括 钻和 镣， 其中， 所述钻和所述 镣的重 量比为 ( 1-2) : (2-6) o

9、根据 权利要求 4所述的 制造刀具 的方法 ， 其特征在于， 所述硬质层和 所述 韧性层 的长度相 同， 所述硬质层 的厚度为 0.1mm-0.15mm。

10、 根据权利要 求 4所述的制造 刀具的 方法， 其特征在 于， 所述制造刀 具基 体的基材 为碳钢 或者不锈 钢。