[發(fā)明專(zhuān)利]一種PCB用超硬耐磨鉻基復(fù)合涂層微型銑刀及其制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210558057.4
• 申請(qǐng)日: 2012-12-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103008746A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-04-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃仕江
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海殼瑞微材料科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): B23C5/16
• 分類(lèi)號(hào): B23C5/16;C23C14/06;C23C14/32;B32B15/04;B32B9/04
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及印刷線路板（PCB）用微型銑刀納米復(fù)合涂層領(lǐng)域，特別涉及到一種PCB用超硬耐磨鉻基復(fù)合涂層微型銑刀及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著全球信息技術(shù)(IT)硬件制造產(chǎn)業(yè)向國(guó)內(nèi)的轉(zhuǎn)移，中國(guó)已成為IT硬件核心組件印制電路板(PCB)的全球化制造基地。每年消耗量達(dá)數(shù)億支的PCB微型銑刀的品質(zhì)成為PCB制造技術(shù)革新的核心問(wèn)題。隨著PCB產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，銑刀轉(zhuǎn)速趨高（6萬(wàn)轉(zhuǎn)/分鐘）、線路板層數(shù)增多、難加工無(wú)鹵素PCB板大量采用，使PCB成型加工的條件更加苛刻。

上海殼瑞微材料科技有限公司從2008年11月成立后，通過(guò)1年的不斷研究和測(cè)試于2009年11月至2012年8月，累計(jì)向PCB行業(yè)提供3000萬(wàn)只鍍膜微鉆和300萬(wàn)只鍍膜微型銑刀，建立了PCB微鉆和微型銑刀硬質(zhì)涂層企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（清洗、涂層技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)），突破了多年來(lái)將硬質(zhì)涂層應(yīng)用于PCB微鉆和PCB用微型銑刀并且量產(chǎn)化的技術(shù)難題（微型化、高精度、耐磨性以及硬度方面）。

與傳統(tǒng)大尺寸銑刀相比，PCB用微型銑刀直徑小至0.4mm，微型銑刀使用過(guò)程中產(chǎn)生的微曲變形和振動(dòng)使微型銑刀表面的脆性涂層產(chǎn)生微裂紋，尺寸細(xì)小的合金銑刀對(duì)表面裂紋極為敏感加上過(guò)高的切削轉(zhuǎn)速（6萬(wàn)轉(zhuǎn)/分），加工過(guò)程中產(chǎn)生高溫而導(dǎo)致銑刀脆斷。因?yàn)槲⑿豌姷妒欠駮?huì)發(fā)生斷刀與銑刀的排屑能力有非常密切的關(guān)系，光潔性高、和被切削材料親和性低的涂層具有低的摩擦系數(shù)和高的抗氧化溫度，有利于排屑能力和切削能力的提高，從而有利于極大地減少斷刀率。

為了克服微型銑刀在使用過(guò)程中產(chǎn)生的上述問(wèn)題，開(kāi)發(fā)一種復(fù)合涂層越來(lái)越重要，因?yàn)閺?fù)合涂層是一種高硬度、高塑性、低磨損率、耐高溫、抗氧化的復(fù)合涂層，微型銑刀的使用壽命可以提高原使用壽命的數(shù)倍，可節(jié)約成本，而且還可大量節(jié)省原材料和人力，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益，故該鍍層工藝在PCB微型銑刀上有較大的推廣應(yīng)用前景。

因此，本發(fā)明針對(duì)微型銑刀的切削特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了韌性好、硬度高、摩擦系數(shù)小的高性能氮化鋯CrN/AlCrTiN雙相復(fù)合涂層。因?yàn)镃rN的硬度在1600-2000Hv之間，韌性好，熱膨脹系數(shù)為6.9×10^-6/K，彈性模量為530kN/mm²。熱膨脹系數(shù)及彈性模量與PCB基體接近，熱匹配性、化學(xué)匹配性好，良好的熱穩(wěn)定性,但單一的CrN涂層硬度較低。在CrN中加入Al和Ti?,通過(guò)固溶強(qiáng)化、納米強(qiáng)化和復(fù)相強(qiáng)化，可以使復(fù)合涂層硬度和韌性顯著提高，涂層中AlCrTiN相的存在可以大大降低涂層的摩擦系數(shù)，提高刀具的排屑性能和抗氧化溫度，降低切削力?。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，通過(guò)選擇合適的涂層材料以及沉積方法來(lái)提高微型銑刀的使用壽命以及改善其各個(gè)方面的使用性能，從而一方面為印刷電路板的制造節(jié)省成本，提高經(jīng)濟(jì)效益，另一方面為印制電路板小型化、精細(xì)化的發(fā)展起到很好的促進(jìn)作用。

本發(fā)明通過(guò)對(duì)CrN和AlCrTiN進(jìn)行復(fù)合設(shè)計(jì)，通過(guò)界面強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、納米強(qiáng)化和復(fù)相強(qiáng)化，可以使復(fù)合涂層硬度和韌性顯著提高，涂層中AlCrTiN相的存在可以大大降低涂層的摩擦系數(shù)，提高刀具的排屑性能和抗氧化溫度，降低切削力?，從而獲得一種結(jié)合力強(qiáng)、硬度高、韌性好、摩擦系數(shù)低以及使用壽命高的PCB銑刀用復(fù)合涂層。

為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的以上目的，本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種PCB用超硬耐磨鉻基復(fù)合涂層微型銑刀，其特征在于：所述微型銑刀的基體為硬質(zhì)合金，所述基體表面上沉積有作為內(nèi)層和外層的雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述內(nèi)層為過(guò)渡層，所述過(guò)度層的材料為CrN，其厚度為0.2-0.8微米；所述外層為復(fù)合層，所述復(fù)合層的材料為AlCrTiN，其厚度為1-4微米。