刀具与刀具加工方法与流程

1.本技术涉及厨房用具技术领域，尤其涉及一种刀具与刀具加工方法。


背景技术：

2.传统刀具材料主要以3cr13和5cr15mov为主，其密度较大，导致刀具整体比较重，影响刀具的使用体验。传统刀具材料制成的刀具，一般需要通过在刀具表面设置钝化膜提高刀具的耐腐蚀性，并通过热处理提高刀具的硬度，使硬度提高到hrc50～hrc 55。热处理后的刀具，刀刃部容易出现崩口和卷刃现象，影响刀具的锋利性，且崩口或卷刃后的刀具，表面钝化膜破损，导致刀具的使用过程中容易生锈，还会导致刀具内含有的重金属离子会溶出，严重影响使用者的健康。


技术实现要素：

3.本技术提供了一种刀具与刀具加工方法，以提供一种重量轻，耐腐蚀性能好，且使用健康的刀具。
4.本技术的第一方面提供了一种刀具，其包括：
5.刀体，所述刀体的成分包括钛；
6.氧化钛层，覆盖于所述刀体的表面。
7.上述刀具包括刀体和氧化钛层，刀体的成分包括钛，金属钛的密度为4.5g/cm3，比3cr13和5cr15mov轻60％左右，从而减小刀具的重量，提高刀具的使用体验；且由于金属钛很不活跃，很难进行氧化反应，从而使刀具具有较高的耐腐蚀性能，防止使用过程中刀具生锈；氧化钛层覆盖于刀体的表面，提高刀具的硬度，防止刀具使用过程中出现崩口和卷刃现象，从而延长刀具的使用寿命，使刀具保持持久锋利的特性；由于刀具能够具有持久锋利的特性，在使用该刀具切削水果时，不会破坏水果的细胞，减缓水果内的酵素的释放，从而使水果不容易和空气接触氧化变色，有效保留水果原有的颜色和味道；此外，钛具有亲生物性，在人体内能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，可以保证使用健康，氧化钛在光的催化作用下破坏细菌的细胞壁，使细菌的内容物流出，从而起到抗菌效果。
8.可选地，所述氧化钛层的厚度为20μm～40μm，以使刀具的硬度满足使用要求，延长刀具的使用寿命，并控制刀具的生产成本。
9.可选地，所述刀具表面的硬度为hrc58～hrc60，适合厨用刀具的使用要求。
10.可选地，所述刀体的材质为纯钛。
11.可选地，所述刀体的材质为钛合金。
12.本技术的第二方面提供了一种刀具加工方法，其包括以下步骤：
13.步骤s1：制备刀体，所述刀体的成分包括钛；
14.步骤s2：采用阳极氧化法在所述刀体的表面制备氧化钛层。
15.上述刀具加工方法包括步骤s1和步骤s2，步骤s1包括制备刀体，刀体的成分包括钛；步骤s2包括采用阳极氧化法在刀体的表面制备氧化钛层，阳极氧化法操作简便，制造成
本低，且形成的膜层性能稳定，从而保证刀具的表面各处具有均匀的硬度和抗菌性能。
16.可选地，所述阳极氧化法的溶液中硫酸的含量为350g/l～400g/l，盐酸的含量为60g/l～65g/l，以控制反应速率，形成致密的膜层。
17.可选地，所述阳极氧化法的温度为40℃～50℃，以控制反应速率，形成致密的膜层。
18.可选地，所述阳极氧化法的电流密度为2a/dm2～4a/dm2，以控制反应速率，形成致密的膜层。
19.可选地，所述阳极氧化法的电流密度按照0.5a/3min～0.5a/2min的速度，逐渐增加至2a/dm2～4a/dm2，也就是采用电流密度先逐步升高，再保持恒定的方法，以使膜层均匀有序，且具有较高的稳定性。
20.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本技术。
附图说明
21.图1为本技术实施例提供的刀体的结构示意图；
22.图2为图1的剖面结构示意图；
23.图3为图2中a处的局部放大图；
24.图4为本技术实施例提供的刀体上形成二氧化钛层之后的结构示意图；
25.图5为图4的剖面结构示意图；
26.图6为图5中b处的局部放大图；
27.图7为本技术实施例提供的刀体开刃之后的结构示意图；
28.图8为图7的剖面结构示意图；
29.图9为图8中c处的局部放大图。
30.附图标记：
31.1-刀体；
32.2-氧化钛层。
33.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理。
具体实施方式
34.为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
35.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“第一”、“第二”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；除非另有规定或说明，术语“多个”是指两个或两个以上；术语“连接”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接，或电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
36.本说明书的描述中，需要理解的是，本技术实施例所描述的“上”、“下”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本技术实施例的限定。此外，在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件连接在另一个元件“上”或者“下”时，其不仅能够直接连接在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接连接在另一个元件“上”或者“下”。
37.如图1-图9所示，本技术实施例提供了一种刀具，其包括刀体1和氧化钛层2。刀体1的成分包括钛，金属钛的密度为4.5g/cm3，比常用刀具材料例如3cr13和5cr15mov轻60％左右，从而减小刀具的重量，提高刀具的使用体验；且由于金属钛很不活跃，很难进行氧化反应，从而使刀具具有较高的耐腐蚀性能，防止使用过程中刀具生锈；氧化钛层2覆盖于刀体1的表面，提高刀具的硬度，防止刀具使用过程中出现崩口和卷刃现象，从而延长刀具的使用寿命，使刀具保持持久锋利的特性；由于刀具能够具有持久锋利的特性，在使用该刀具切削水果时，不会破坏水果的细胞，减缓水果内的酵素的释放，从而使水果不容易和空气接触氧化变色，有效保留水果原有的颜色和味道。
38.此外，钛具有亲生物性，在人体内能抵抗分泌物的腐蚀且无毒，可以保证使用健康，氧化钛(即tio2)在光的催化作用下破坏细菌的细胞壁，使细菌的内容物流出，从而起到抗菌效果。具体来说，氧化钛吸收紫外光波后，价带中的电子就会被激发到导带，形成带负电荷的高活性电子，同时在价带上也产生带有正电荷的空穴；在电场作用下，电子两个空穴对发生分离而迁移到氧化钛表面上的不同位置，分布在氧化钛表面的空穴与吸附在表面的oh-和h2o氧化，形成oh自由基；而高活性电子则具有较强的还原能力，可将氧化钛表面的氧还原成o-2
，还可以将水中的金属离子还原；oh自由基的氧化能力特别强，能够将包括细胞壁在内的几乎全部有机物氧化降解，从而使细菌的内容物流出而死亡。
39.进一步地，氧化钛层2的厚度为20μm～40μm，例如，氧化钛层2的厚度可以为20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm、31μm、32μm、33μm、34μm、35μm、36μm、37μm、38μm、39μm或40μm等，以使刀具的硬度满足使用要求，延长刀具的使用寿命，并控制刀具的生产成本。当氧化钛层2的厚度小于20μm时，氧化钛层2的厚度过薄，导致刀具的硬度仍然较低，使用过程中刀刃仍然容易出现崩口和卷刃现象，影响刀具的锋利性；当氧化钛层2的厚度大于40μm时，氧化钛层2的厚度过厚，导致刀具的韧性降低，影响刀具的正常使用，且会增加氧化钛层2的制备时间，导致刀具的生产成本过高。
40.进一步地，刀具表面的硬度为hrc58～hrc60，例如，刀具表面的硬度可以为hrc58、hrc58.2、hrc58.4、hrc58.6、hrc58.8、hrc59、hrc59.2、hrc59.4、hrc59.6、hrc59.8或hrc60等，适合厨用刀具的使用要求。当刀具表面的硬度低于hrc58时，刀具表面的硬度过低，刀具的耐磨性难以满足使用要求，从而导致刀具的使用寿命过短；当刀具表面的硬度高于hrc60时，刀具的硬度过高而形成浪费。
41.进一步地，刀体1的材质可以为纯钛或钛合金，使刀体1中不含有重金属元素，从而确保使用者的健康。
42.本技术实施例提供的刀具可以采用的一种刀具加工方法包括步骤s1和步骤s2。步骤s1包括制备刀体1，刀体1的成分包括钛，刀体1的材质可以为纯钛或钛合金；步骤s2包括采用阳极氧化法在刀体1的表面制备氧化钛层2，阳极氧化法操作简便，制造成本低，且形成的膜层性能稳定，从而保证刀具的表面各处具有均匀的硬度和抗菌性能。
43.进一步地，步骤s1中可以采用常规刀具加工工艺制成刀体1，例如，步骤s1可以包括：将刀坯冲压成型，刀坯为与刀体等长且宽度为18mm～40mm的条状钛，然后依次进行调直、斜磨和抛光，形成具有刀刃的刀体1。
44.进一步地，在进行阳极氧化反应之前，还包括对刀体1的预处理，例如对刀具表面进行清洗，依次包括除油、第一次水洗、酸洗和第二次水洗，具体步骤如下：
45.除油：将刀体放在挂架上，启动挂架按钮，使整个刀体浸没在配制好的碱性除油剂中，浸泡时间为15min～30min，反应温度为60℃～80℃，使刀体表面的油污清除干净。例如，碱性除油剂的一种配比如下：氢氧化钠(naoh)30g/l～50g/l，磷酸钠(na3po
4 12h2o)20g/l～30g/l，碳酸钠(na2co
3 10h2o)20g/l～30g/l，水玻璃(na2o
·
n sio2)3g/l～10g/l，表面活性剂1g/l～3g/l；溶液温度为60℃～80℃；反应时间为15min～30min。
46.第一次水洗：用热水冲洗刀体表面上的碱性液，特别是盲孔和狭缝等部位并甩干。
47.酸洗：以出去表面氧化膜，确保阳极氧化反应的顺利进行。例如，酸洗溶液的一种配比如下：硝酸(hno3)200g/l～300g/l，氢氟酸(hf)3g/l～5g/l；溶液温度为23℃～28℃；反应时间为2min～4min。
48.第二次水洗：清洗刀体表面因前工序所携带的酸碱液，带入后续工序槽中破坏槽液成分平衡，影响阳极氧化反应的正常进行。
49.进一步地，步骤s2中阳极氧化法形成氧化钛层2的反应原理具体如下，以含有钛的金属作为阳极，当电流通过电解槽时，根据电解条件，阳极上可能发生三个不同的过程：钛的阳极溶解；阳极表面生成超薄的氧化钛薄膜；在生成氧化钛薄膜的同时，会伴随着氧化钛薄膜的溶解，随着氧化钛薄膜的化学溶解，使得阳极氧化反应能够持续进行，直至氧化钛薄膜的厚度达到预定要求。
50.具体来说，阳极氧化法制备氧化钛层2是由金属钛的溶解、离子在电解液中的迁移、电极上的放电及氧化成膜反应等微观过程组成。在强大的外加电压下，ti
2+
从金属点阵中逃逸出来并越过金属(阳极)/氧化薄膜界面而进入氧化膜层中，进而继续向外迁移(扩散)，然而在电解液/金属界面上形成o
2-往相反的方向迁移(扩散)，当二者中的阴阳离子相遇时就形成了氧化钛薄膜，也就是说，电化学反应为：ti
→
ti
2+
→
ti
4+
→
tio2。
51.进一步地，阳极氧化法的溶液中硫酸的含量为350g/l～400g/l，例如，硫酸的含量可以为350g/l、353g/l、355g/l、357g/l、360g/l、363g/l、365g/l、368g/l、370g/l、372g/l、375g/l、377g/l、380g/l、383g/l、385g/l、388g/l、390g/l、392g/l、395g/l、398g/l或400g/l；盐酸的含量为60g/l～65g/l，例如，盐酸的含量可以为60g/l、61g/l、62g/l、63g/l、64g/l或65g/l，以控制反应速率，形成致密的膜层。当硫酸的含量低于350g/l，或者盐酸的含量低于60g/l时，电解液的导电率过低，导致阳极氧化反应形成的膜层厚度过薄，使得氧化钛层2的厚度不均匀，且难以形成连续的膜层，从而使刀具表面的性能难以满足要求；当硫酸的含量高于400g/l，或者盐酸的含量高于65g/l时，电解液的导电率过高，导致反应过快，从而导致膜层过于疏松，影响刀具表面的硬度。
52.进一步地，阳极氧化法的温度为40℃～50℃，例如，阳极氧化法的温度可以为40℃、40.5℃、41℃、41.5℃、42℃、42.5℃、43℃、43.5℃、44℃、44.5℃、45℃、45.5℃、46℃、46.5℃、47℃、47.5℃、48℃、48.5℃、49℃、49.5℃或50℃等，以控制反应速率，形成致密的膜层。当反应温度低于40℃时，阳极氧化反应的速度过慢，导致反应时间过长，从而降低刀
具的生产效率；当反应温度高于50℃时，阳极氧化反应的速度过快，导致膜层的致密性难以满足要求，影响刀具表面硬度。
53.进一步地，阳极氧化法的电流密度为2a/dm2～4a/dm2，例如，阳极氧化法的电流密度可以为2a/dm2、2.2a/dm2、2.4a/dm2、2.6a/dm2、2.8a/dm2、3a/dm2、3.2a/dm2、3.4a/dm2、3.6a/dm2、3.8a/dm2或4a/dm2等，以控制反应速率，形成致密的膜层。当电流密度小于2a/dm2时，电流密度过小，导致反应速度过慢，从而降低刀具的生产效率；当电流密度大于4a/dm2时，电流密度过大，导致反应速度过快，导致膜层的致密性难以满足要求。
54.进一步地，阳极氧化法的电流密度按照0.5a/3min～0.5a/2min的速度，逐渐增加至2a/dm2～4a/dm2，例如电流密度增加的速度可以为0.5a/3min、0.5a/2.9min、0.5a/2.8min、0.5a/2.7min、0.5a/2.6min、0.5a/2.5min、0.5a/2.4min、0.5a/2.3min、0.5a/2.2min、0.5a/2.1min或0.5a/2min等，也就是采用电流密度先逐步升高，再保持恒定电流密度的方法，以使膜层均匀有序，且具有较高的稳定性。当电流密度增加的速度低于0.5a/3min时，电流密度增加的速度过慢，导致反应时间过长；当电流密度增加的速度高于0.5a/2min时，电流密度增加的速度过快，影响膜层的均匀性和致密性。
55.进一步地，本技术实施例提供的刀具加工方法还包括注柄、开刃、磨口和清洗。也就是说，在形成氧化钛层2之后，依次进行注柄、开刃、磨口和清洗；通过注柄形成刀具的手柄(图中未示出)，以方便使用者握持；通过开刃形成锋利的刀刃；通过磨口去除刀具表面的毛刺，确保刀具表面光洁；通过清洗去除刀具表面的脏污。
56.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。