CN115074638A - 刃口材料、五金刀具及其制备方法 - Google Patents

刃口材料、五金刀具及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种刃口材料、五金刀具及其制备方法，所述刃口材料包括如下以重量百分数计的原料：墨粉1.0～1.7％；纳米铜粉1.3～1.7％；纳米锰粉0.05～0.15％；纳米钨粉0.01～0.08％；纳米钼粉0.01～0.08％；纳米碳化钨粉0.05～0.1％；钛粉0.05～0.1％；余量为铁粉。所述五金刀具的制备方法，其将传统刀身与本发明所述的刃口材料进行激光焊接，随后对刃口进行激光淬火。本发明所述的刃口材料及五金刀具硬度高、耐磨性好，满足人民群众对美好生活的追求，并且生产工艺简单，易于大规模生产。

Description

刃口材料、五金刀具及其制备方法
技术领域
本发明涉及五金刀具材料技术领域，特别是涉及刃口材料、五金刀具及其制备方法。
背景技术
现有五金刀具通常采用3Cr13、4Cr13、5Cr15MoV等马氏体不锈钢通过经过生产工序及工艺主要有选料、开料成型、打眼冲孔、调直、热处理、打背砂、水磨、抛光、开利口、手柄安装等工艺流程制成。用户在使用过程中经常出现刃口崩口，刃口磨损严重导致寿命下降严重，造成体验感不佳。
发明内容
基于此，本发明提供了刃口材料，所述刃口材料的硬度高、耐磨性好。同时提供了五金刀具及其制备方法。
本发明通过如下技术方案实现。
一种刃口材料，包括如下以重量百分数计的原料：石墨粉1.0～1.7％；纳米铜粉1.3～1.7％；纳米锰粉0.05～0.15％；纳米钨粉0.01～0.08％；纳米钼粉0.01～0.08％；纳米碳化钨粉0.05～0.1％；钛粉0.05～0.1％；余量为铁粉。
在其中一个实施例中，所述刃口材料包括如下以重量百分数计的原料：石墨粉1.2～1.5％；纳米铜粉1.4～1.6％；纳米锰粉0.11％；纳米钨粉0.05％；纳米钼粉0.05％；纳米碳化钨粉0.08％；钛粉0.08％；余量为铁粉。
所述的纳米铜粉、纳米锰粉、纳米钨粉、纳米钼粉、纳米碳化钨粉的粒径为200～800nm，所述的石墨粉、钛粉、铁粉粒径为5～15μm。
为达到上述目的，本发明还提供一种如上所述的刃口材料的制备方法，其包括如下步骤：原料粉末均匀混合、喂料制备、注射成型以及脱脂烧结。
为达到上述目的，本发明的另一种五金刀具，包括刀身以及设置于刀身一侧的刃口，所述刀身的材质选自3Cr13、4Cr13、5Cr15MoV中的一种或多种，所述刃口由以上所述的刃口材料制备得到。
为达到上述目的，本发明提供的五金刀具的制造方法，其包含如下步骤：
将所述刃口材料激光焊接于刀身的一侧形成刃口，得到刀具A；
将所述刀具A的刃口进行激光淬火处理，得到刀具B；
将所述刀具B进行打背砂、水磨、抛光、开利口以及手柄安装，得到所述的五金刀具。
在其中一个实施例中，激光焊接的工艺参数为：光斑直径0.7～1.0mm，扫描速度350～450mm/min，功率1500～2000W。
在其中一个实施例中，激光淬火的工艺条件包括：光斑大小2×10mm，扫描速度10～15mm/s，功率1800～2100W。
与现有技术相比较，本发明的刃口材料、五金刀具具有如下有益效果：
本发明将石墨粉作为碳源，提升刃口材料的碳含量；铜的加入可以使刃口材料的晶格发生畸变，阻碍形变奥氏体的再结晶，使晶粒更加细小；锰可以提激光淬火的淬透性，获得更深的淬硬层深度；钨、钼、钛为固碳元素，在刃口材料中，以碳化物形式出现，在激光淬火是迁移至刃口表面，进一步提升刃口材料的硬度和耐磨性。
进一步地，本发明采用纳米金属粉体制备刃口材料，制备工艺简单，进一步降低烧结温度，降低能耗；五金刀具制备工艺绿色环保，能够在满足人们对品质生活的追求，符合可持续发展宗旨，可工业化推广。
附图说明
图1为本发明实施例1提供的刃口材料的显微表征图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明的刃口材料、五金刀具及其制备方法做进一步详细的说明。以下实施例中所用的原料，如无特别说明，均为市售产品。
实施例1
本实施例提供一种刃口材料、五金刀具及其制备方法，具体如下：
(一)以重量百分比计，本实施例提供的不锈钢的原料组成如下：
10μm石墨粉1.4％；500nm铜粉1.5％；500nm锰粉0.11％；500nm钨粉0.05％；500nm钼粉0.05％；500nm碳化钨粉0.08％；10μm钛粉0.08％；余量为10μm铁粉；
(二)刃口材料制备，包括如下步骤：
(1)将上述原料粉末均匀混合；
(2)喂料制备：将混合均匀的粉末制备获得喂料粒子；
(3)注射成型：将喂料粒子通过注射机注射成型得到胚体；
(4)脱脂烧结：对胚体进行脱脂烧结得到所述刃口材料；
(三)五金刀具刀身材质为3Cr13，五金刀具制备步骤如下：
(1)将所述刃口材料激光焊接于刀身的一侧形成刃口，激光焊接工艺参数为：光斑直径0.8mm，扫描速度400mm/min，功率1800W，得到刀具A；
(2)将刀具A的刃口进行激光淬火处理，激光淬火工艺参数为：光斑大小2×10mm，扫描速度13mm/s，功率2000W，得到刀具B；
(3)将刀具B进行打背砂、水磨、抛光、开利口以及手柄安装，最终得到本发明实施例1所述的五金刀具。
实施例2
本实施例提供一种刃口材料、五金刀具及其制备方法，具体如下：
(一)以重量百分比计，本实施例提供的不锈钢的原料组成如下：
15μm石墨粉1.0％；200nm铜粉1.3％；200nm锰粉0.11％；200nm钨粉0.05％；200nm钼粉0.05％；200nm碳化钨粉0.08％；15μm钛粉0.08％；余量为15μm铁粉；
(二)刃口材料制备，包括如下步骤：
(1)将上述原料粉末均匀混合；
(2)喂料制备：将混合均匀的粉末制备获得喂料粒子；
(3)注射成型：将喂料粒子通过注射机注射成型得到胚体；
(4)脱脂烧结：对胚体进行脱脂烧结得到所述刃口材料；
(三)五金刀具刀身材质为4Cr14，五金刀具制备步骤如下：
(1)将所述刃口材料激光焊接于刀身的一侧形成刃口，激光焊接工艺参数为：光斑直径1.0mm，扫描速度440mm/min，功率1500W，得到刀具A；
(2)将刀具A的刃口进行激光淬火处理，激光淬火工艺参数为：光斑大小2×10mm，扫描速度10mm/s，功率2100W，得到刀具B；
(3)将刀具B进行打背砂、水磨、抛光、开利口以及手柄安装，最终得到本发明实施例2所述的五金刀具。
实施例3
本实施例提供一种不锈钢及其制备方法，具体如下：
(一)以重量百分比计，本实施例提供的不锈钢的原料组成如下：
5μm石墨粉1.7％；800nm铜粉1.6％；800nm锰粉0.11％；800nm钨粉0.05％；800nm钼粉0.05％；800nm碳化钨粉0.08％；5μm钛0.08％；余量为5μm铁粉。
(二)刃口材料制备，包括如下步骤：
(1)将上述原料粉末均匀混合；
(2)喂料制备：将混合均匀的粉末制备获得喂料粒子；
(3)注射成型：将喂料粒子通过注射机注射成型得到胚体；
(4)脱脂烧结：对胚体进行脱脂烧结得到所述刃口材料；
(三)五金刀具刀身材质为5Cr15MoV，五金刀具制备步骤如下：
(1)将所述刃口材料激光焊接于刀身的一侧形成刃口，激光焊接工艺参数为：光斑直径0.7mm，扫描速度350mm/min，功率2000W，得到刀具A；
(2)将刀具A的刃口进行激光淬火处理，激光淬火工艺参数为：光斑大小2×10mm，扫描速度15mm/s，功率1800W，得到刀具B；
(3)将刀具B进行打背砂、水磨、抛光、开利口以及手柄安装，最终得到本发明实施例3所述的五金刀具。
对比例1
采用市场购买某公司生产的不锈钢刀具，其采用激光淬火技术处理不锈钢刀具的刃口后获得。
激光淬火工艺参数为：2×10mm，扫描速度10mm/s，功率2100W。
对比例2
本对比例提供一种刃口材料、五金刀具及其制备方法，具体如下：
(一)以重量百分比计，本对比例提供的不锈钢的原料组成如下：
10μm石墨粉0.8％；500nm铜粉1.5％；500nm锰粉0.11％；500nm钨粉0.05％；500nm钼粉0.05％；500nm碳化钨粉0.08％；10μm钛粉0.08％；余量为10μm铁粉。
(二)刃口材料制备，包括如下步骤：
(1)将上述原料粉末均匀混合；
(2)喂料制备：将混合均匀的粉末制备获得喂料粒子；
(3)注射成型：将喂料粒子通过注射机注射成型得到胚体；
(4)脱脂烧结：对胚体进行脱脂烧结得到所述刃口材料；
(三)五金刀具刀身材质为3Cr13，五金刀具制备步骤如下：
(1)将刃口材料与刀身进行激光焊接，激光焊接工艺参数为：光斑直径2.0mm，扫描速度500mm/min，功率1000W，得到刀具A；
(2)将刀具A的刃口进行激光淬火处理，激光淬火工艺参数为：光斑大小2×10mm，扫描速度25mm/s，功率1500W，得到刀具B；
(3)将刀具B进行打背砂、水磨、抛光、开利口以及手柄安装，最终得到对比例2所述的五金刀具。
对比例3
本对比例提供一种刃口材料、五金刀具及其制备方法，具体如下：
(一)以重量百分比计，本实施例提供的不锈钢的原料组成如下：
20μm石墨粉0.8％；5μm铜粉1.5％；5μm锰粉0.11％；5μm钨粉0.05％；5μm钼粉0.05％；5μm碳化钨粉0.08％；20μm钛粉0.08％；余量为20μm铁粉。
(二)刃口材料制备，包括如下步骤：
(1)将上述原料粉末均匀混合；
(2)喂料制备：将混合均匀的粉末制备获得喂料粒子；
(3)注射成型：将喂料粒子通过注射机注射成型得到胚体；
(4)脱脂烧结：对胚体进行脱脂烧结得到所述刃口材料；
(三)五金刀具刀身材质为3Cr13，五金刀具制备步骤如下：
(1)将刃口材料与刀身进行激光焊接，激光焊接工艺参数为：光斑直径1.0mm，扫描速度440mm/min，功率1500W，得到刀具A；
(2)将刀具A的刃口进行激光淬火处理，激光淬火工艺参数为：光斑大小2×10mm，扫描速度10mm/s，功率2100W，得到刀具B；
(3)将刀具B进行打背砂、水磨、抛光、开利口以及手柄安装，最终得到对比例3所述的五金刀具。
性能测试
对实施例1制备得到的刃口材料进行显微表征，得到的显微表征图如图1所示，将实施例1～3和对比例1～3按照GB/T230.1～2018中规定的测试方法进行硬度的性能测试，实施例1～3和对比例1～3所制备得到的17～4PH不锈钢主要性能测试结果如表1所示。
表1
编号 硬度(HRC)
实施例1 63
实施例2 62
实施例3 60
对比例1 52
对比例2 50
对比例3 45
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，便于具体和详细地理解本发明的技术方案，但并不能因此而理解为对发明专利保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。应当理解，本领域技术人员在本发明提供的技术方案的基础上，通过合乎逻辑的分析、推理或者有限的试验得到的技术方案，均在本发明所附权利要求的保护范围内。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求的内容为准，说明书及附图可以用于解释权利要求的内容。

Claims (8)

1.一种刃口材料，其特征在于，包括如下以重量百分数计的原料：石墨粉1.0～1.7％；纳米铜粉1.3～1.7％；纳米锰粉0.05～0.15％；纳米钨粉0.01～0.08％；纳米钼粉0.01～0.08％；纳米碳化钨粉0.05～0.1％；钛粉0.05～0.1％；余量为铁粉。
2.根据权利要求1所述的刃口材料，其特征在于，包括如下以重量百分数计的原料：石墨粉1.2～1.5％；纳米铜粉1.4～1.6％；纳米锰粉0.11％；纳米钨粉0.05％；纳米钼粉0.05％；纳米碳化钨粉0.08％；钛0.08％；余量为铁粉。
3.根据权利要求1～2任一项所述的刃口材料，其特征在于，所述的纳米铜粉、纳米锰粉、纳米钨粉、纳米钼粉、纳米碳化钨粉的粒径为200～800nm；所述的石墨粉、钛粉、铁粉的粒径为5～15μm。
4.根据权利要求1～3任一项所述的刃口材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：原料粉末均匀混合、喂料制备、注射成型以及脱脂烧结。
5.一种五金刀具，其特征在于，包括刀身以及设置于刀身一侧的刃口，所述刀身的材质选自3Cr13、4Cr13、5Cr15MoV中的一种或多种，所述刃口由权利要求1～3任一所述的刃口材料制备得到。
6.根据权利要求5所述的五金刀具的制备方法，其特征在于，包含如下步骤：
将所述刃口材料激光焊接于刀身的一侧形成刃口，得到刀具A；
将所述刀具A的刃口进行激光淬火处理，得到刀具B；
将所述刀具B进行打背砂、水磨、抛光、开利口以及手柄安装，得到所述的五金刀具。
7.根据权利要求6所述的五金刀具的制备方法，其特征在于，激光焊接的工艺参数为：光斑直径0.7～1.0mm，扫描速度350～450mm/min，功率1500～2000W。
8.根据权利要求6所述的五金刀具的制备方法，其特征在于，激光淬火的工艺参数为：光斑大小2×10mm，扫描速度10～15mm/s，功率1800～2100W。
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