[发明专利]一种金刚石涂层微细钻头及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种金刚石涂层微细钻头及其制备方法与应用，属于微细钻头技术领域。该方法包括：在沉积金刚石涂层之前，将微细钻头进行化学预处理；微细钻头的直径为0.35‑0.75mm，晶粒度为0.3‑1.0μm，含钴量为4‑8wt％；化学预处理包括第一次酸刻蚀、碱刻蚀及第二次酸刻蚀；酸刻蚀液包括体积比为1:2‑4:10‑15的硝酸、盐酸和水；碱刻蚀液包括体积比为1:1:10的铁氰化钾、硝酸钾和水；三次刻蚀时间分别为10‑30s、2‑6min和10‑50s。该方法可显著降低化学预处理对微细钻头断裂强度及对金刚石涂层制备效果的影响，Co去除效果好，刻蚀效率高，所得的微细钻头可用于线路板加工。

技术领域

本发明涉及微细钻头技术领域，具体而言，涉及一种金刚石涂层微细钻头及其制备方法与应用。

背景技术

随着5G通讯时代的到来，基站正在向小型化、轻量化和高集成化发展。其中5G腔体滤波器由于体积和性能方面的要求，内部一般需要1PCS微带PCB(Printed Circuit Board)电路。面向5G用的PCB是由铜箔、树脂、陶瓷填料或多种特殊编织玻璃纤维布组成的层压复合材料。制造PCB电路板其中一个关键的加工步骤是钻通孔，在加工过程中，需要使用硬质合金微细钻头加工大量孔径为0.2-0.8mm的通孔。由于PCB为纤维增强并含有多层铜箔的复合材料，经过一个短的钻削周期后，容易导致微细钻头较快地磨损失效，较短的微细钻头工作寿命和频繁的更换微细钻头已经成为PCB行业高效制造面临的难题。

为了延长PCB板微细钻头的工作寿命，在其表面采用化学气相沉积法(CVD)沉积金刚石涂层是一种有效的解决办法。金刚石具有极高的硬度、优良的耐磨性和较低的摩擦系数，能提高其排屑能力，有效保护切削刃。金刚石涂层微细钻头应用于陶瓷基PCB时可成倍的延长刀具寿命，与同种的无涂层刀具相比其钻孔质量也有较大幅度的提高。

然而，微细钻头中的钨钴系硬质合金中存在作为粘结剂的Co，在沉积金刚石的过程中会促进石墨相的生成，极大地降低了金刚石涂层的附着力。因而在沉积金刚石涂层之前，均需对硬质合金表面进行特定的预处理。

现有技术中的相关预处理方式会导致基底表面存在大量的孔隙及空洞，对基底表面造成损伤，且Co去除效果差，并由此导致微细钻头断裂强度下降，进而容易导致钻孔过程中容易发生断刀现象。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种金刚石涂层微细钻头的制备方法以解决上述技术问题。

本发明的目的之二在于提供一种由上述制备方法制备而得的金刚石涂层微细钻头。

本发明的目的之三在于提供一种上述金刚石涂层微细钻头的应用。

本申请可这样实现：

第一方面，本申请提供一种金刚石涂层微细钻头的制备方法，其包括以下步骤：

在沉积金刚石涂层之前，将微细钻头进行化学预处理；

微细钻头的直径为0.35-0.75mm，晶粒度为0.3-1.0μm，含钴量为4-8wt％；

化学预处理包括依次进行的第一次酸刻蚀、碱刻蚀以及第二次酸刻蚀；

其中，第一次酸刻蚀所用的酸刻蚀液和第二次酸刻蚀所用的酸刻蚀液均独立地包括体积比为1:2-4:10-15的硝酸、盐酸和水；碱刻蚀所用的碱刻蚀液包括体积比为1:1:10的铁氰化钾、硝酸钾和水；

第一次酸刻蚀时间为10-30s；碱刻蚀时间为2-6min；第二次酸刻蚀时间为10-50s。

在可选的实施方式中，微细钻头的材质为硬质合金，优选为WC硬质合金；

和/或，金刚石涂层所含的金刚石晶粒包括微米晶、纳米晶或由微米晶和纳米晶共同组成的梯度晶。