本发明涉及刀具的制备技术领域，具体是一种高硬度机械加工刀具的制备工艺。
背景技术：
随着工业不断的进步与发展，工业刀具的应用也越来越广，对于刀具的要求也高了，常用的机械加工刀具主要包括硬质合金刀具和陶瓷刀具，上述两种刀具一般采用粉末冶金工艺制成，大都由硬度和熔点很高的硬质相和粘结剂(也称粘结相)组成。其中硬质合金刀具中的传统yg、yt系列硬质合金刀具硬度已经不能满足高速高强度加工材料，时常发生冲击破碎，为了提高硬质合金刀具的性能，目前在基体材料方面，出现利用超细晶粒以及梯度合金等基体材料，以及加入其它元素等高性能硬质合金，提高基体材料的性能，但是在耐磨性、抗氧化性和高温红硬性等方面仍然不能满足要求。
中国专利公开了一种机械加工刀具的制备方法(授权公告号cn104498859b)，该专利技术具有良好的自润滑能力和自刃性以及更高的硬度和韧性，从而提高刀具寿命和加工效率，但是目前的机械加工刀具在针对硬度较高的物件进行切割时，由于刀具的热硬性和硬度不够理想，容易增大刀具的磨损系数，进一步的会降低刀具的使用寿命，同时对于高温作业时，刀具的耐高温性也会影响其热磨损性。因此，本领域技术人员提供了一种高硬度机械加工刀具的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种高硬度机械加工刀具的制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高硬度机械加工刀具的制备工艺，其制备工艺包括以下步骤：
a、将成型的刀具基体的表面进行抛光处理，去除表面油污、锈迹等杂质，然后通过超声清洗30min，去除表面杂质，再进行干燥处理后，使刀具基体表面ra≤1μm；
b、将上述处理后的刀具进行喷涂处理，通过等离子喷涂的方式，利用喷涂设备将微纳米硬质合金粉末喷涂于刀具基体的表面，再经过高温烧结，使微纳米硬质合金粉末充分与刀具基体表面相结合；
c、在喷涂处理后，再利用磁控溅射工艺对刀具基体表面进行二次处理，使刀具表面沉积有保护膜层，再进行高温干燥处理，冷却后，即可制得高硬度刀具成品。
作为本发明进一步的方案：所述刀具基体采用硬质合金或铸铁类高热传导率板状材料，厚度为2-4cm。
作为本发明再进一步的方案：所述b中的等离子喷涂工艺参数为：主气为ar和n2，氩气的气流量为100l/min，氮气的气流量为30l/min；工作电流为450a，工作电压为180v；气体流量为50l/min；喷嘴距离基体距离为80mm，喷嘴的移动速度为0.02m/s。
作为本发明再进一步的方案：所述c中的保护膜层中：硼含量为60-75％、铝含量为4-6％、镁含量为5-8％、二硫化钼8-12％、氯化石蜡15-20％，其制备方法为：将硼作为靶材，铝和镁为组合靶材，二硫化钼和氯化石蜡为组合靶材，依次溅射沉积到刀具的表面。
作为本发明再进一步的方案：所述c中的溅射沉积温度为600-800℃，沉积气压为0.7-1.0pa，负偏压为70-85v。
作为本发明再进一步的方案：所述微纳米合金粉末的原料包括：nacl、cacl2、wo3、na2co3、wc粉末、纳米：tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉。
作为本发明再进一步的方案：微纳米硬质合金粉末的制备方法为以下步骤：
s1、将nacl、cacl2、wo3、na2co3进行充分混合，然后进行真空脱水处理，处理完成后，再加热至800℃，形成熔盐反应体系；
s2、在熔盐反应体系中通入氩气，时间为3h，并加入金属钠，进而原料反应物经过高温溶解，以co32-和wo42-离子形态存在于熔盐体系中，并在na的作用下，还原合成wc纳米硬质合金粉末；
s3、再将wc粉末和利用纳米tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉通过高能球磨，喷雾干燥，通过碳热氮化还原反应，最后碳化制备出(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末；
s4、最后将自制的wc粉末、(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末和co粉混合，通过高能球磨、干燥处理、压制烧结后，得到微纳米wc硬质合金粉末，其粒度在0.1-0.3μm。
作为本发明再进一步的方案：真空脱水条件：真空度为0.1-0.3mpa，脱水温度为100-300℃，时间为3h。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明设计的一种高硬度机械加工刀具的制备工艺，在实际操作时，通过采用微纳米合金对刀具表面进行一次处理，可以使刀具表面的强度均匀，同时提高刀具的硬度和韧性，而且在刀具的表面二次处理时，通过磁控溅射在其表面沉积有保护膜层，通过保护膜层可以进一步提高刀具的性能以及使用寿命，且保护膜层内的二硫化钼，可以使刀具在高温工作时，还能保存较好的润滑性，同时也提高其热硬性，使刀具在切削过程中受到的热磨损较小，并且在保护膜层内添加的氯化石蜡，可以提高刀具的切削精度，使刀具在切削高硬度材料时，避免产生火花引起高温而影响刀具寿命的问题，本工艺制备便捷，生产的刀具的热硬性、硬度、切削力均得到了提高，同时也降低了其磨损系数，增强了使用寿命。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，一种高硬度机械加工刀具的制备工艺，刀具基体采用硬质合金或铸铁类高热传导率板状材料，厚度为2-4cm，其制备工艺包括以下步骤：
a、将成型的刀具基体的表面进行抛光处理，去除表面油污、锈迹等杂质，然后通过超声清洗30min，去除表面杂质，再进行干燥处理后，使刀具基体表面ra≤1μm；
b、将上述处理后的刀具进行喷涂处理，通过等离子喷涂的方式，利用喷涂设备将微纳米硬质合金粉末喷涂于刀具基体的表面，再经过高温烧结，使微纳米硬质合金粉末充分与刀具基体表面相结合；
c、在喷涂处理后，再利用磁控溅射工艺对刀具基体表面进行二次处理，使刀具表面沉积有保护膜层，再进行高温干燥处理，冷却后，即可制得高硬度刀具成品。
其中，等离子喷涂工艺参数为：主气为ar和n2，氩气的气流量为100l/min，氮气的气流量为30l/min；工作电流为450a，工作电压为180v；气体流量为50l/min；喷嘴距离基体距离为80mm，喷嘴的移动速度为0.02m/s；
实施例1
微纳米合金粉末的原料包括：nacl、cacl2、wo3、na2co3、wc粉末、tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉，微纳米硬质合金粉末的制备方法为以下步骤：
s1、将nacl、cacl2、wo3、na2co3进行充分混合，然后进行真空脱水处理，真空度为0.1mpa，脱水温度为300℃，时间为3h，处理完成后，再加热至800℃，形成熔盐反应体系；
s2、在熔盐反应体系中通入氩气，时间为3h，并加入金属钠，进而原料反应物经过高温溶解，以co32-和wo42-离子形态存在于熔盐体系中，并在na的作用下，还原合成wc纳米硬质合金粉末；
s3、再将wc粉末和利用tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉通过高能球磨，喷雾干燥，通过碳热氮化还原反应，最后碳化制备出(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末；
s4、最后将自制的wc粉末、(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末和co粉混合，通过高能球磨、干燥处理、压制烧结后，得到微纳米wc硬质合金粉末，其粒度在0.1-0.3μm；
且保护膜层中：硼含量为60％、铝含量为4％、镁含量为5％、二硫化钼8％、氯化石蜡15％，其制备方法为：将硼作为靶材，铝和镁为组合靶材，二硫化钼和氯化石蜡为组合靶材，依次溅射沉积到刀具的表面，溅射沉积温度为600℃，沉积气压为0.7pa，负偏压为70v。
实施例2
微纳米合金粉末的原料包括：nacl、cacl2、wo3、na2co3、wc粉末、tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉，微纳米硬质合金粉末的制备方法为以下步骤：
s1、将nacl、cacl2、wo3、na2co3进行充分混合，然后进行真空脱水处理，真空度为0.2mpa，脱水温度为250℃，时间为4h，处理完成后，再加热至700℃，形成熔盐反应体系；
s2、在熔盐反应体系中通入氩气，时间为3h，并加入金属钠，进而原料反应物经过高温溶解，以co32-和wo42-离子形态存在于熔盐体系中，并在na的作用下，还原合成wc纳米硬质合金粉末；
s3、再将wc粉末和利用tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉通过高能球磨，喷雾干燥，通过碳热氮化还原反应，最后碳化制备出(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末；
s4、最后将自制的wc粉末、(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末和co粉混合，通过高能球磨、干燥处理、压制烧结后，得到微纳米wc硬质合金粉末，其粒度在0.1-0.3μm；
且保护膜层中：硼含量为65％、铝含量为5％、镁含量为6％、二硫化钼10％、氯化石蜡17％，其制备方法为：将硼作为靶材，铝和镁为组合靶材，二硫化钼和氯化石蜡为组合靶材，依次溅射沉积到刀具的表面，溅射沉积温度为700℃，沉积气压为0.8pa，负偏压为75v。
实施例3
微纳米合金粉末的原料包括：nacl、cacl2、wo3、na2co3、wc粉末、tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉，微纳米硬质合金粉末的制备方法为以下步骤：
s1、将nacl、cacl2、wo3、na2co3进行充分混合，然后进行真空脱水处理，真空度为0.25mpa，脱水温度为280℃，时间为3.5h，处理完成后，再加热至750℃，形成熔盐反应体系；
s2、在熔盐反应体系中通入氩气，时间为3h，并加入金属钠，进而原料反应物经过高温溶解，以co32-和wo42-离子形态存在于熔盐体系中，并在na的作用下，还原合成wc纳米硬质合金粉末；
s3、再将wc粉末和利用tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉通过高能球磨，喷雾干燥，通过碳热氮化还原反应，最后碳化制备出(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末；
s4、最后将自制的wc粉末、(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末和co粉混合，通过高能球磨、干燥处理、压制烧结后，得到微纳米wc硬质合金粉末，其粒度在0.1-0.3μm；
且保护膜层中：硼含量为70％、铝含量为5.5％、镁含量为7％、二硫化钼11％、氯化石蜡19％，其制备方法为：将硼作为靶材，铝和镁为组合靶材，二硫化钼和氯化石蜡为组合靶材，依次溅射沉积到刀具的表面，溅射沉积温度为750℃，沉积气压为0.85pa，负偏压为80v。
实施例4
微纳米合金粉末的原料包括：nacl、cacl2、wo3、na2co3、wc粉末、tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉，微纳米硬质合金粉末的制备方法为以下步骤：
s1、将nacl、cacl2、wo3、na2co3进行充分混合，然后进行真空脱水处理，真空度为0.3mpa，脱水温度为300℃，时间为2.5h，处理完成后，再加热至600℃，形成熔盐反应体系；
s2、在熔盐反应体系中通入氩气，时间为3h，并加入金属钠，进而原料反应物经过高温溶解，以co32-和wo42-离子形态存在于熔盐体系中，并在na的作用下，还原合成wc纳米硬质合金粉末；
s3、再将wc粉末和利用tio2、wo3、moo3、ta2o5、nio和碳粉通过高能球磨，喷雾干燥，通过碳热氮化还原反应，最后碳化制备出(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末；
s4、最后将自制的wc粉末、(ti、w、mo、ta、ni)(c、n)固溶体粉末和co粉混合，通过高能球磨、干燥处理、压制烧结后，得到微纳米wc硬质合金粉末，其粒度在0.1-0.3μm；
且保护膜层中：硼含量为75％、铝含量为6％、镁含量为8％、二硫化钼12％、氯化石蜡20％，其制备方法为：将硼作为靶材，铝和镁为组合靶材，二硫化钼和氯化石蜡为组合靶材，依次溅射沉积到刀具的表面，溅射沉积温度为800℃，沉积气压为1.0pa，负偏压为85v。
对比实施例1
选用现有市场的硬质合金以及现有的制备工艺生产的刀具。
上述实施例1-4制备的刀具性能测试具体如下：
实验条件：
1、选取四组相同的刀具基体；
2、每组刀具基体的个数为五个，四组刀具基体分别应用实施例1-4中的料物进行加工处理；
3、针对实施例1-4制备的四组刀具和对比实施例1生产的刀具进行其热硬性、硬度、切削力进行测试，具体数据如下表所示：
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。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式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。