覆盖有硬质耐磨层的有刃工具及其制备方法与流程

本发明涉及材料加工工具领域，更具体地，涉及覆盖有硬质耐磨层的有刃工具及其制备方法，所述覆盖有硬质耐磨层的有刃工具是除了厨刀和毛发修剪工具之外的有刃工具。

背景技术：

1、具有刃口的材料加工工具在生产生活中得到广泛的应用。通过有刃工具，可以对目标材料实现切割、劈砍等加工操作。有刃工具的刃口通过减小工具与材料的接触面积放大向工具施加的外力，以破坏材料的整体性，实现加工目的。

2、针对不同的加工对象，人类已经设计并制造了各种各样的有刃工具。这些有刃工具具有不同的外形，以使得操作者更易于将力量施加到相应的加工对象上，且更便于加工对象的物料分离。

3、对于有刃工具来说，刃口锋利性能是其核心性能之一。好的锋利性能可以使得目标材料更容易得到加工。锋利性能主要包括初始锋利度和锋利保持度。初始锋利度表示工具开始使用时的锋利程度，通常是工具在制成或磨锐后达到的最高锋利度，锋利保持度则表示工具在使用后仍保持锋利度的能力。仅具有高的初始锋利度的工具是不耐用的，因为如果锋利保持度不足，则锋利度将随着加工过程迅速下降，刃口变钝，导致失去对加工对象的加工能力。通常，刃口变钝的速度与被加工的材料的硬度有直接关系。目标材料越硬，刃口就越容易变钝。

4、增强刃口锋利性能的重要方式之一是在工具的刃口处的基材上覆盖硬质耐磨层，从而对刃口表面进行改性和优化。

5、不过，发明人发现，对于某些类型的有刃工具来说，通过覆盖硬质耐磨层来提高锋利性能的方法存在如下问题：尽管覆盖硬质耐磨层的刃口的初始表面性能因该层的存在而得到了改善，但是一旦硬质耐磨层损坏，则其性能的下降幅度将明显大于无硬质耐磨层的产品。

6、因此，对于覆盖有硬质耐磨层的有刃工具来说，仍存在着改善工具初始锋利度和锋利保持度的需要。

技术实现思路

1、在一个方面，本发明提供一种使用电弧离子镀制备覆盖有硬质耐磨层的有刃工具的方法，所述覆盖有硬质耐磨层的有刃工具是除了厨刀和毛发修剪工具之外的有刃工具，所述方法包括：

2、在设置有电弧生成装置的电弧离子镀腔室中放置所述有刃工具的主体基材，

3、对刃部的一侧或两侧的表面进行离子刻蚀处理；

4、使用电弧离子镀在经过离子刻蚀处理的所述表面上沉积结合层材料；以及

5、使用电弧离子镀在沉积的结合层材料上沉积硬质耐磨层材料，或者在沉积的结合层材料上依次沉积一种或多种过渡层材料并随后沉积硬质耐磨层材料。

6、优选地，所述有刃工具是加工木材的有刃工具。

7、优选地，所述有刃工具是割胶刀、美工刀、军刀、转笔刀、雕刻刀、斧、锯、刨刀、修枝剪、柴刀、镰刀或铲。

8、优选地，所述有刃工具是剪刀。

9、优选地，所述有刃工具是玻璃纤维切割刀片。

10、优选地，对所述表面进行离子刻蚀处理包括：

11、通过使用所述电弧生成装置生成的电弧放电，使得通入电弧离子镀腔室中的工艺气体形成等离子体；以及

12、使用所述等离子体刻蚀所述表面。

13、优选地，使用所述等离子体刻蚀所述表面的条件为：所述工艺气体为氩气和氢气，工作温度为300-550℃，持续时间为20-100分钟。

14、优选地，所述离子刻蚀处理在所述表面上生成直径为0.01-0.05微米、深度为0.01-0.05微米、密集程度为每平方微米10-100个的凹坑。

15、优选地，所述主体基材选自马氏体不锈钢、模具钢和耐热钢，并且进行所述离子刻蚀前所述表面的表面粗糙度为0.5-1微米。

16、优选地，所述电弧离子镀是多弧离子镀。

17、优选地，从所述结合层到所述硬质耐磨层，各层硬度逐渐提高。

18、优选地，在两侧的表面进行离子刻蚀处理的情况下，在沉积硬质耐磨层材料后将其中一侧的表面上的硬质耐磨层材料去除。

19、在另一个方面，本发明提供一种根据上述方法制备的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具。

20、优选地，所述有刃工具是加工木材的有刃工具。

21、优选地，所述有刃工具是割胶刀、美工刀、军刀、转笔刀、雕刻刀、斧、锯、刨刀、修枝剪、柴刀、镰刀或铲。

22、优选地，所述有刃工具是剪刀。

23、优选地，所述有刃工具是玻璃纤维切割刀片。

24、在又一个方面，本发明提供一种覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，所述覆盖有硬质耐磨层的有刃工具是除了厨刀和毛发修剪工具之外的有刃工具，其特征在于，所述覆盖有硬质耐磨层的有刃工具包含：

25、主体基材，

26、在所述主体基材的刃部的一侧或两侧的表面上的结合层材料，和

27、在所述结合层材料上的硬质耐磨层材料，或在所述结合层材料上的依次一种或多种过渡层材料以及在所述一种或多种过渡层材料上的硬质耐磨层材料，

28、其中从所述结合层到所述硬质耐磨层，各层硬度逐渐提高，

29、所述结合层材料填充所述表面上的直径为0.01-0.05微米、深度为0.01-0.05微米、密集程度为每平方微米10-100个的凹坑。

30、优选地，所述有刃工具是加工木材的有刃工具。

31、优选地，所述有刃工具是割胶刀、美工刀、军刀、转笔刀、雕刻刀、斧、锯、刨刀、修枝剪、柴刀、镰刀或铲。

32、优选地，所述有刃工具是剪刀。

33、优选地，所述有刃工具是玻璃纤维切割刀片。

34、本发明提供了一种使用电弧离子镀制备覆盖有硬质耐磨层的有刃工具的方法，可以得到具有优异锋利性能的产品。

1.一种使用电弧离子镀制备覆盖有硬质耐磨层的有刃工具的方法，所述覆盖有硬质耐磨层的有刃工具是除了厨刀和毛发修剪工具之外的有刃工具，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有刃工具是加工木材的有刃工具。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有刃工具是割胶刀、美工刀、军刀、转笔刀、雕刻刀、斧、锯、刨刀、修枝剪、柴刀、镰刀或铲。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有刃工具是剪刀。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有刃工具是玻璃纤维切割刀片。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述表面进行离子刻蚀处理包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，使用所述等离子体刻蚀所述表面的条件为：所述工艺气体为氩气和氢气，工作温度为300-550℃，持续时间为20-100分钟。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子刻蚀处理在所述表面上生成直径为0.01-0.05微米、深度为0.01-0.05微米、密集程度为每平方微米10-100个的凹坑。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述主体基材选自马氏体不锈钢、模具钢和耐热钢，并且进行所述离子刻蚀前所述表面的表面粗糙度为0.5-1微米。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电弧离子镀是多弧离子镀。

11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述结合层到所述硬质耐磨层，各层硬度逐渐提高。

12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在两侧的表面进行离子刻蚀处理的情况下，在沉积硬质耐磨层材料后将其中一侧的表面上的硬质耐磨层材料去除。

13.一种根据权利要求1-12中任一项所述的方法制备的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具。

14.根据权利要求13所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是加工木材的有刃工具。

15.根据权利要求14所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是割胶刀、美工刀、军刀、转笔刀、雕刻刀、斧、锯、刨刀、修枝剪、柴刀、镰刀或铲。

16.根据权利要求13所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是剪刀。

17.根据权利要求13所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是玻璃纤维切割刀片。

18.一种覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，所述覆盖有硬质耐磨层的有刃工具是除了厨刀和毛发修剪工具之外的有刃工具，其特征在于，所述覆盖有硬质耐磨层的有刃工具包含：

19.根据权利要求18所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是加工木材的有刃工具。

20.根据权利要求19所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是割胶刀、美工刀、军刀、转笔刀、雕刻刀、斧、锯、刨刀、修枝剪、柴刀、镰刀或铲。

21.根据权利要求18所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是剪刀。

22.根据权利要求18所述的覆盖有硬质耐磨层的有刃工具，其特征在于，所述有刃工具是玻璃纤维切割刀片。