硬质合金具有优良的综合力学性能,被广泛用作刀具材料。涂层硬质合金刀具在涂层前对其表面进行抛光,以增强涂层与基体之间的结合力。由于硬质合金具有高硬度、高耐磨性的特点,给抛光带来了困难,尤其是对螺纹梳刀等刃口形状复杂刀具的抛光。传统的毛刷抛光方法容易造成刀具崩刃、缺口等问题。力流变抛光利用非牛顿流体的剪切增稠特性,在抛光液与工件的接触区域形成“柔性固着磨具”,实现对工件表面的高效抛光。同时,抛光液具有的流动性可以保证对复杂形状刀具的抛光要求。抛光液是力流变抛光最为关键的因素之一,为了提高硬质合金力流变抛光液的抛光性能,本文基于硬质合金的材料特性研制力流变抛光液,主要研究内容如下:对硬质合金刀具的材料属性进行研究,通过显微压痕实验获得硬质合金的平均维氏硬度为1634.31 HV;采用Murakami试剂对硬质合金进行金相腐蚀实验,观测硬质合金刀具材料的显微组织,通过能谱分析得知刀具材料主要由C、O、Co、W四种元素构成,含量分别为8.14 wt.%、0.43 wt.%、4.17 wt.%、87.25 wt.%。实验结果为基础力流变抛光液成分的确定以及化学增效剂的选择明确了依据。针对基础力流变抛光液中多羟基聚合物固相粒子水溶液无法长期保存的问题,开展了抛光液防腐研究。通过观测抛光液中菌落的抑制效果,分析了四种防腐剂在不同浓度下的防腐效果。结果表明,添加0.10 wt.%的调制防腐剂A可有效解决抛光液防腐问题。针对抛光液中固相粒子和磨粒易沉降的问题,通过观测静置抛光液的分层现象,研究了三种抗沉剂对抛光液中粒子的抗沉分散效果。结果表明,添加0.04 wt.%抗沉剂A的抛光液,在静置15天后,其中的固相粒子和磨粒仍能保持均匀分散,满足力流变抛光液的使用要求。研究了基础力流变抛光液对复杂形状硬质合金刀具的抛光效果。通过正交实验分析了抛光速度、磨粒浓度、磨粒粒径和夹具倾斜角度对刀片表面粗糙度的影响,获得硬质合金刀片力流变抛光的最佳工艺参数组合:抛光速度为90 rpm,磨粒浓度为9 wt.%,磨料粒径为#8000,夹具倾斜角度为4°。抛光15分钟后,左切削刃P_A处的表面粗糙度从121.8 nm下降到7.1 nm。结果表明,力流变抛光可以实现复杂形状刀具的抛光。为了进一步提高抛光液的抛光效率,对面向硬质合金的化学增效剂进行了研究。通过单因素化学机械抛光实验,分析了化学抛光液pH、过氧化氢、芬顿试剂对硬质合金抛光的影响。结果表明,在本研究实验条件下,pH 3.0时,硬质合金的材料去除率为17.0 nm/min,表面粗糙度为19.6 nm;随着过氧化氢浓度的增加,硬质合金的材料去除率增加,表面粗糙度变化不明显,过氧化氢浓度0.5 wt.%时,硬质合金的材料去除率为48.8 nm/min,表面粗糙度为14.5 nm;随着芬顿试剂浓度的增加,硬质合金的材料去除率降低,表面粗糙度增加,过氧化氢浓度0.5 wt.%,硫酸亚铁浓度1.0 wt.%时,硬质合金的材料去除率为25.2 nm/min,表面粗糙度为28.1 nm。基于以上研究结果,在基础力流变抛光液中添加化学增效剂,制备了面向硬质合金的化学辅助力流变抛光液,分析了抛光液pH值、过氧化氢和芬顿试剂对硬质合金抛光的影响。随着过氧化氢浓度的增加,硬质合金的材料去除率略微降低,表面粗糙度变化不明显,过氧化氢浓度0.1 wt.%时,硬质合金的材料去除率为15.4 nm/min,表面粗糙度为5.9 nm。随着芬顿试剂浓度的增加,硬质合金的材料去除率增加,表面粗糙度变化不明显,过氧化氢浓度0.1 wt.%,硫酸亚铁浓度0.4 wt.%时,硬质合金的材料去除率为56.7 nm/min,表面粗糙度为5.6 nm,显著优于基础力流变液的抛光效果(材料去除率为15.6 nm/min,表面粗糙度为6.1 nm)。可见,添加芬顿试剂的力流变抛光液可实现复杂形状硬质合金刀具的高效、高表面质量抛光。