专利名称：带有表面固体润滑层的硬质合金刀片及其形成方法
技术领域：
本发明属于刀具的表面处理，主要提出一种带有表面固体润滑层的硬质合金刀片及其固体润滑层的形成方法。
为加强刀具的切削能力和使用寿命，除积极地选取新的刀具材料和对刀具结构进行改进外，研制提出了多种方法对刀具表面处理，其中包括氮化钛、碳化钛、氧化铝涂层及它们组合的复合涂层，其采用方法为真空溅射法(还有气相沉积法等)，刀片基体为硬质合金，形成内部韧性和外表层硬性，因而增强了刀片的耐磨性，对于切削高硬度在HRC30以上，比不涂层刀片的切削速度提高1～2倍，精加工在切削同等材料时其耐用度可提高1～2倍或更多。
氮化钛、碳化钛涂层工艺较复杂，需要抽真空设备，真空反应器及必需的清理设备，抽真空及电场等需要的电动力也较多，所以加工成本较高，其涂层委托加工费用为刀片(或刀具)价格的 1/2 ～1倍，由此其只有在一定的场合才可采用，如用于加工高硬度，高强度材料时采用，或用于精密度要求较高的工件，但由于其为含钛物质，在加工耐热钢臭氏体不锈钢和钛合金时发生很强的化学亲和力，增强了冷焊作用。
由以上分析知氮化钛，碳化钛虽然是70年代以来刀具领域一大进步，但其成本高，工艺复杂因而投资大，适用范围具有一定的局限性，限制了向大面积推广的可能性。
本发明提出的硬质合金刀片表面固体润滑层及形成方法是一种新的对刀具表面处理的方法。旨在提高硬质合金刀片表面的润滑性能从而提高刀具的耐用度并使其表面处理方法具备单单、成本低廉的特点。
本发明的主要技术特征是在硬质合金刀片表面形成以钼化合物为主体的固体润滑层，形成的固体润滑层为透明薄层，其厚度为2～3μm，其润滑层基底具有金黄、红、兰、绿等多种颜色。将刃磨加工过的硬质合金刀片再经过除油、除锈处理，置于MoO3水溶液中在100℃煮沸一定时间，使溶液中的正负离子与刀片表面金属形成连续反应，钼化合物牢固地结合在刀片表面上呈彩色透明状，起到固体润滑作用，化学反应排出物排在水中使溶液变为兰色。
所述的固体润滑层以钼化物为主体的固体润滑层，其选取涂液可为1～10‰的MoO3，其硬质合金刀片置于1～10‰MoO3水溶液中在100℃涂覆1～20分钟。
在切削工件时，由于液体润滑易引起刀片裂纹，在高温高压下液体润滑剂很难实现有效的润滑，硬质合金高温硬度很好，所以在一般情况下硬质合金刀片切削时不需要润滑液;在硬质合金刀片表面涂覆形成钼化合物固体润滑层，(因不是液体)不会引起刀片互冷互热，当然就不会引起刀片裂纹，钼化合物表面润滑层的润滑作用使切屑排出流利，大大减小刀刃发热，降低切削力，从而保护刀片减少磨损，提高耐用度(50～300%或更多)。
更重要的是钼化合物表面固体润滑层与刀片金属结合相当稳定，除了表层有2～3μm厚度外，也有部分渗入刀片表层内部，阻碍工件金属与刀具金属之间的理化过程，这个过程包括二者金属粘接、冷焊、化学作用，也包括二者金属化合物变质，分子、元素转移等破坏刀具表面应有的品质，也包括工件金属切削流动时将刀片金属陆续带走，使刀具磨损;硬质合金是很脆的物质，最怕切削中的冲击和振动，涂覆有钼化合物表面固体润滑层的刀片在切削中工作平滑、排屑流利，切削表面纹理清晰，切削试验证明其有相当好的减微振作用，刀片耐用度提高也基于此。
现将其工艺流程表说明如下
实施例1。将硬质合金刀片毛坯刃磨其各表面后进行除油、除锈处理，清洗表面达到无油污、无锈、基底光亮清洁，将2～5‰的MoO3水溶液煮沸后可得全溶解溶液，将予加工好的刀片放入沸腾的溶液中涂覆一定时间;刀片牌号YG类1～10分钟YT类1～8分钟，在相同牌号下光滑毛坯乘系数1.0倍，粗糙毛坯乘系数1.2倍，涂覆后取出放清水中冲洗。
配制MoO3溶液用水要求洁净软水，其加热容器要求最好采用搪瓷材料制做，在刀片加入MoO3溶液中形成表面涂层时应注意从热到冷或从冷到热都要在水面点入，点出几次之后才可放入水(或溶液)中，以防止刃口内应力造成裂纹及其隐患。涂层时溶液要保持较强的沸腾状态，并轻轻翻动刀片，对于无孔刀片不允许堆放在容器中，要用夹具(最好为非金属材料夹头)单个夹持，并吊起，涂层时要不断上下游动;刀片要求在溶液沸腾后放入容器，刀片数目不宜太多，以防止升温中欠温浸泡时间过长，要求欠温之最长时间不可超过20秒左右。
对刀具予加工的除油、除锈、清洗三个步骤与一般表面处理很类似，要求除油、除锈必须彻底，否则会引起涂层附着不匀，不牢等弊病，妨碍性能的发挥。
带有表面固体润滑涂层的硬质合金刀片具有较广阔的使用范围，除了精加工和高硬加工都具有明显效果外，对于粗加工来说是空前未有的涂层方法，粗加工是机械加工业中主要部分，固体润滑涂层刀片以其低廉价格，广泛的使用范围进入粗加工领域，对于促进我国机械行业的发展将会起到难以予料的作用。
我国机械工业中已起的高技术设备如数控机床、柔性加工等，需要的刀具大多是硬质合金刀具，所以，其用途就更加广泛，加之目前硬质合金的生产存在原料匮乏，价格不断涨价，每个加工好的中型刀片已从1元多增长到4元，仍然难以定货，各厂家普遍渴望高性能的耐用刀片，而固体润滑涂层刀片正迎合了这种要求;机床切削时其换刀时间占相当的比例，减少机床辅助时间是提高生产效率的重要途径，例如加工一根长轴，未涂层刀片需要刀刃四次，润滑涂层刀片每一个刀刃连续加工两根轴，工人非常满意，工时定额完成了两倍，达到优质高产。
现场试验报告见附表
权利要求
1.一种硬质合金刀片，其特征在于其表面涂覆有以MOO3为主要原料的固体润滑层。
2.一种硬质合金刀片，其特征在于表面固体润滑层的形成方法是将刃磨和除油、除锈及清洗后的刀片置于MoO3水溶液中在100℃涂覆一定时间。
3.按照权利要求2所述的硬质合金刀片，其特征在于采用的涂覆液为1～10‰MoO3水溶液。
4.按照权利要求2所述的硬质合金刀片，其特征在于涂覆时将刀片在MoO3水溶液中涂覆1～20分钟。
5.按照权利要求1或2所述的硬质合金刀片，其特征在于形成的表面润滑层为红、黄、兰、紫、金等混合彩色的透明薄层，其厚度为2～3μm。
全文摘要
一种带有表面固体润滑层的硬质合金刀片及其形成方法属于刀具的表面处理，其目的在于提高硬质合金刀片表面的润滑性能从而提高刀具的耐用度，并使其表面处理方法具备简单，成本低廉和用途广泛特点，本发明的主要技术特征是在硬质合金刀片表面形成以钼化合物为主体的固体润滑层，其主要方法是将刃磨及除锈、除油，清洗后的刀片置于MoO
文档编号C23C22/40GK1048896SQ8910494
公开日1991年1月30日 申请日期1989年7月19日 优先权日1989年7月19日
发明者王金光 申请人:王金光