一种耐磨钻头、其制备方法和用途技术

本发明专利技术提供了一种耐磨钻头、其制备方法和用途，所述耐磨钻头包括钻柄和钻体，所述钻体的表面设置有润滑层，所述钻体的头部设置有硬质段，所述钻体位于硬质段的表面设置有硬质层，所述硬质层设置于所述润滑层和钻体之间，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1～5倍。本发明专利技术通过在钻头的头部设置一定长度的硬质层，极大的提高了钻头的耐磨损性能，进一步地，钻体表面设置润滑层，提高钻头的切削排出功能，有效避免使用过程中发生断刀的问题。有效避免使用过程中发生断刀的问题。有效避免使用过程中发生断刀的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种耐磨钻头、其制备方法和用途


[0001]本专利技术属于微型钻头
，涉及一种耐磨钻头、其制备方法和用途。

技术介绍

[0002]为了满足印制电路板(PCB)基板在材料的使用上向着高热导率、低介电常数、低介电损耗、低热膨胀系数发展，PCB板基材在生产制作上通常优选高硬度的陶瓷填料、改性玻纤布及改性树脂作为主要组成材料。但是高比例的硬质填料使孔加工用微型钻孔工具的磨损加剧，钻孔工具的寿命急剧降低，并且PCB板的微孔加工质量也得不到保障。
[0003]为此，在PCB钻头中，用于抑制切削刃的磨损、防止伴随着切削刃的磨损的加工孔品质的降低并且改善工具寿命和涂层钻头应运而生。通常情况下，涂覆于硬质合金钻头的涂层厚度不超过3μm，虽然和无涂层硬质合金钻头相比能够提升钻头加工品质和使用寿命，但是随着PCB板材陶瓷填料比例越来越高，这一方案已经不能满足加工要求。
[0004]进一步地，为了获得更高加工寿命和加工品质，目前出现了超厚硬质涂层，它通过增加涂层厚度来进一步提高钻头的耐磨性能，从而提高加工品质和加工寿命。但是，超厚涂层的厚度一般超过3μm，这一厚度对于PCB钻孔用微型工具而言，会显著减小钻头的排屑空间，进而造成加工品质降低以及断刀问题。
[0005]CN210967126U公开了一种具有金刚石涂层的PCB硬质合金钻头，包括八棱锥钻头、圆台形安装块、钻柄和钻杆，所述钻柄的顶端安装有钻杆，且钻杆的顶端安装有圆台形安装块，所述圆台形安装块顶端的边缘位置处均匀安装有五组第二安装块，所述第二安装块的顶部安装有第一金刚石刀刃，且相邻第二安装块之间安装有固定杆。该钻头设置有多层的第一安装块，且每层第一安装块上皆安装有第二金刚石刀刃，配合第二安装块上安装的第一金刚石刀刃以及八棱锥钻头，可以将需要打孔的材料进行分组打碎，并且使得孔径逐渐增大到该钻头的口径，这样一来便使得每组刀刃在打碎材料钻孔的过程中所受到阻力和摩擦力都小很多，极大地降低了刀刃的磨损。
[0006]因此，如何提供一种微型钻头，能够提高钻头的耐磨性并提高加工寿命，并避免使用过程中的断刀，成为目前迫切需要解决的技术问题。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种耐磨钻头、其制备方法和用途，通过在钻头的头部规定区域设置硬质层，极大的提高了钻头的耐磨损性能，进一步地，钻体表面设置润滑层，提高钻头的切削排出功能，有效避免使用过程中发生断刀的问题。
[0008]为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]第一方面，本专利技术提供了一种耐磨钻头，所述耐磨钻头包括钻柄和钻体，所述钻体的表面设置有润滑层，所述钻体的头部设置有硬质段，所述钻体位于硬质段的表面设置有硬质层，所述硬质层设置于所述润滑层和钻体之间，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1
～5倍，例如为1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍或5.0倍。
[0010]本专利技术通过在耐磨钻头上设置具有一定长度的表面覆盖硬质层的硬质段，极大地提高了钻头的耐磨损性能，从而可以大幅提高加工寿命和加工品质；此外，本专利技术中在钻体表面上仅设置润滑层，利用其摩擦系数低的特点提高钻头的切削排出性能，避免了在使用过程中耐磨钻头出现断刀的问题。
[0011]进一步地，本专利技术中控制硬质段的长度(沿钻头的轴向方向)为所述钻体直径的1～5倍，保证钻头整体强度和耐磨性。如果硬质段的长度过长，一是在硬质层制备前需要刻蚀的区域更大，则会显著降低钻体的强度，在加工过程中容易引起断刀现象；二是硬质层减小了钻头后端排屑槽的排屑空间，容易造成排屑不良而断刀，并且会降低加工品质；如果硬质层的长度太短，那么制备硬质层之前，钻体上Co相刻蚀的步骤很难实现，而且不能很好地起到耐磨作用。
[0012]需要说明的是本专利技术中硬质层可以具有耐磨、导电、润滑等功能，可以由一种非金属元素(如B、C、N、O、Si等)或一种金属元素(如Ti、Cr、W、Zr、Al、V等)或者二者共同组成的。
[0013]需要说明的是，本专利技术中的耐磨钻头的应用场景不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据实际操作对象，合理设置耐磨钻头的尺寸，从而适应不同的应用场景。
[0014]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述硬质层的厚度为3～25μm，例如为3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm、17μm、19μm、21μm、23μm或25μm。
[0015]本专利技术通过控制硬质层的厚度为3～25μm，有效保证钻头的耐磨性，如果硬质层的厚度不足3μm，则无法获得足够的耐磨损性；如果硬质层的厚度超过25μm，则会由于涂层应力变大容易产生涂层剥落，或者由于切削刃的刃口钝化而引起切削阻力增大导致断刀，或者由于切削刃锋利度降低，而产生加工后孔内壁粗糙或在孔口产生毛刺等加工品质的降低。
[0016]优选地，所述润滑层的厚度为0.005～3μm，例如为0.005μm、0.05μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm或3.0μm。
[0017]本专利技术控制润滑层的厚度为0.005～3μm，保证钻头的排屑空间和润滑层的结合力，如果润滑层厚度过薄，则很容易在微孔加工过程中被磨损掉而丧失润滑性能，并造成钻头断刀；如果润滑层厚度过厚，则会减小微型钻头排屑空间，同时由于该润滑层的内部应力过大，容易引起该涂层剥落。
[0018]需要说明的是，本专利技术中钻柄和钻体可以是硬质合金棒加工，所述加工方法包括：将整支硬质合金棒料进行外圆磨削及切断，获得半成品棒料；再将成品棒料进行段差精磨加工，分别加工出钻柄和钻体；然后对半成品棒料进行开槽，在钻体上加工出排屑槽；最后对钻体的前端进行磨尖加工。
[0019]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述硬质层的材质包括sp3杂化碳、c
‑
BN(立方氮化硼)、TiN、CrN、ZrN、TiAlN、CrAlN、TiSiN、TiAlSiN、CrAlSiN，TiCN、TiB2或Al2O3中的一种或至少两种的组合。
[0020]优选地，所述硬质层为sp3杂化碳层，所述sp3杂化碳层包括金刚石涂层和/或四面体非晶碳涂层，进一步优选为金刚石涂层。
[0021]需要说明的是，本专利技术中金刚石涂层的晶粒可以是微晶、纳米晶或者超纳米晶，其晶粒度大小不做限制；所述金刚石涂层的结构可以是单层结构、两层结构或者多层结构，其
结构不做限制。
[0022]作为本专利技术的一个优选技术方案，所述钻体的材质包括硬质合金。
[0023]优选地，所述硬质合金包括WC
‑
Co，WC
‑
Co制得是由WC(碳化钨)和Co(钴)构成的硬质合金。
[0024]优选地，所述钻体与硬质层之间设置有脱钴碳化钨层。
[0025]优选地，所述脱钴碳化钨层的形成方式包括：采用酸
‑
碱两步法对钻体的硬质段进行表面粗化和刻蚀脱Co处理。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐磨钻头，其特征在于，所述耐磨钻头包括钻柄和钻体，所述钻体的表面设置有润滑层，所述钻体的头部设置有硬质段，所述钻体位于硬质段的表面设置有硬质层，所述硬质层设置于所述润滑层和钻体之间，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1～5倍。2.根据权利要求1所述的耐磨钻头，其特征在于，所述硬质层的厚度为3～25μm；优选地，所述润滑层的厚度为0.005～3μm。3.根据权利要求1或2所述的耐磨钻头，其特征在于，所述硬质层的材质包括sp3杂化碳、c
‑
BN、TiN、CrN、ZrN、TiAlN、CrAlN、TiSiN、TiAlSiN、CrAlSiN，TiCN、TiB2或Al2O3中的一种或至少两种的组合；优选地，所述硬质层为sp3杂化碳层，所述sp3杂化碳层包括金刚石涂层和/或四面体非晶碳涂层，进一步优选为金刚石涂层。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的耐磨钻头，其特征在于，所述钻体的材质包括硬质合金；优选地，所述硬质合金包括WC
‑
Co；优选地，所述钻体与硬质层之间设置有脱钴碳化钨层；优选地，所述脱钴碳化钨层的形成方式包括：采用酸
‑
碱两步法对钻体的硬质段进行表面粗化和刻蚀脱钴处理；优选地，所述脱钴碳化钨层的厚度为0.5～5μm。5.根据权利要求1
...

【专利技术属性】
技术研发人员：张贺勇，王骏，陈成，屈建国，
申请(专利权)人：深圳市金洲精工科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：