一种钻针及其制备工艺的制作方法

1.本发明涉及钻针技术领域，特别涉及一种钻针及其制备工艺。


背景技术：

2.随着对pcb板钻孔加工寿命、品质要求提升，对钻针涂层的耐磨性能提出了更高的要求，目前市场上使用的钻针涂层只能满足普通板材的钻孔加工，已无法满足客户普通板材钻孔加工高寿命的要求。针对目前加工难度更大、品质要求更高、寿命要求更高的高层pcb板，普通涂层钻针也无法满足性能要求。
3.为了提高钻针的耐磨性及其使用寿命，可增加涂层厚度，以提升耐磨性能，进而增加涂层钻针的寿命，但由于涂层的内应力随着涂层厚度的增加而增大，涂层厚度增加到2.0μm左右时会破坏钻针的切削刃，导致钻针无法使用，目前硬板加工用微型钻针的涂层厚度为1.5μm左右。


技术实现要素：

4.本发明的主要目的是提供一种钻针，旨在解决钻针耐磨性不足，使用寿命短的问题。
5.为实现上述目的，本发明提出的钻针包括：
6.钻针基体；
7.过渡层，设于所述钻针基体的外表面；以及，
8.功能层，设于所述过渡层的外表面；
9.其中，所述过渡层的硬度小于所述功能层的硬度。
10.可选地，所述过渡层包括自所述钻针基体向外依次层叠且硬度逐渐增大的多层子过渡层。
11.可选地，所述过渡层包括三层所述子过渡层。
12.可选地，自所述钻针基体向外依次层叠的三层所述子过渡层的硬度分别为8～12gpa、13～17gpa和18～22gpa。
13.可选地，三层所述子过渡层的厚度分别为0.1～0.15μm。
14.可选地，所述功能层包括自所述过渡层向外依次层叠且硬度逐渐增大的多层子功能层。
15.可选地，所述功能层包括两层所述子功能层；
16.自所述过渡层向外依次层叠的两层所述子功能层的硬度分别为25～34gpa和35～45gpa。
17.可选地，所述功能层的厚度为2.0～3.5μm。
18.本发明还提出一种如上所述的钻针的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
19.钻针基体经过高能等离子体溅射；
20.在所述钻针基体表面沉积出过渡层；
21.在所述过渡层表面沉积出功能层。
22.可选地，所述高能等离子体通过磁过滤获得。
23.本发明技术方案中，所述钻针基体外表面设有所述过渡层，再在所述过渡层外表面设有所述功能层，通过硬度比所述功能层小的所述过渡层缓冲了所述钻针基体与所述功能层之间的内应力，在不破坏所述钻针基体刃口的情况下，所述功能层的厚度可以大于常规技术中硬板加工用微型钻针的涂层厚度。所述功能层厚度增大后，所述功能层作为所述钻针表面的涂层，硬度高，耐磨性能好，所述钻针的使用寿命长。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
25.图1为本发明钻针一实施例的结构示意图；
26.图2为本发明钻针的制备工艺的一实施例的流程示意图；
27.图3为本发明提供的钻针基体经过高能等离子体溅射前的刃口微观示意图；
28.图4为本发明提供的钻针基体经过高能等离子体溅射后的刃口微观示意图。
29.附图标号说明：
30.标号名称标号名称100钻针21子过渡层1钻针基体3功能层2过渡层31子功能层
31.本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
35.随着对pcb板钻孔加工寿命、品质要求提升，对钻针涂层的耐磨性能提出了更高的
要求，目前市场上使用的钻针涂层只能满足普通板材的钻孔加工，已无法满足客户普通板材钻孔加工高寿命的要求。针对目前加工难度更大、品质要求更高、寿命要求更高的高层pcb板，普通涂层钻针也无法满足性能要求。
36.为了提高钻针的耐磨性及其使用寿命，可增加涂层厚度，以提升耐磨性能，进而增加涂层钻针的寿命，但由于涂层的内应力随着涂层厚度的增加而增大，涂层厚度增加到2.0μm左右时会破坏钻针的切削刃，导致钻针无法使用，目前硬板加工用微型钻针的涂层厚度为1.5μm左右。
37.鉴于此，本发明提出一种钻针，图1为本发明提供的钻针的一实施例，图2为本发明提供的钻针的制备工艺的一实施例的流程示意图，图3为本发明提供的钻针基体经过高能等离子体溅射前的刃口微观示意图，图4为本发明提供的钻针基体经过高能等离子体溅射后的刃口微观示意图，本发明减小了所述钻针的内应力，增加涂层厚度，硬度高，耐磨性能好，所述钻针的使用寿命长，以下将结合具体的附图对所述钻针进行说明。
38.参照图1，所述钻针100包括钻针基体1、过渡层2和功能层3，所述过渡层2设于所述钻针基体1的外表面，所述功能层3设于所述过渡层2的外表面，所述过渡层2的硬度小于所述功能层3的硬度。
39.本发明技术方案中，所述钻针基体1外表面设有所述过渡层2，再在所述过渡层2外表面设有所述功能层3，通过硬度比所述功能层3小的所述过渡层2缓冲了所述钻针基体1与所述功能层3之间的内应力，在不破坏所述钻针基体1刃口的情况下，所述功能层3的厚度可以大于常规技术中硬板加工用微型钻针的涂层厚度。所述功能层3厚度增大后，所述功能层3作为涂层，硬度高，耐磨性能好，所述钻针100的使用寿命长。
40.为了进一步提高所述过渡层2缓冲所述钻针基体1与所述功能层3之间的内应力的功能，所述过渡层2包括自所述钻针基体1向外依次层叠且硬度逐渐增大的多层子过渡层21，所述过渡层2设置为多层结构，提高缓冲效果，多层所述子过渡层21逐一缓冲相邻两层之间的内应力。
41.所述过渡层2的所述子过渡层21的层数具体不限，所述子过渡层21可设置一层、两层、三层或三层以上，在本实施例中，所述过渡层2包括三层所述子过渡层21。具体地，自所述钻针基体1向外依次层叠的三层所述子过渡层21的硬度分别为8～12gpa、13～17gpa和18～22gpa，优选地，三层所述子过渡层21的硬度分别为10gpa、15gpa和20gpa，以实现均匀过渡。所述过渡层2的厚度有多种，具体不限，在本实施例中，所述过渡层2包括三层所述子过渡层21，三层所述子过渡层21的厚度分别为0.1～0.15μm。
42.在所述过渡层2的缓冲作用下，为了进一步减低所述钻针100的内应力，所述功能层3包括自所述过渡层2向外依次层叠且硬度逐渐增大的多层子功能层31。通过多层所述子功能层31逐一缓冲相邻两层之间的内应力，提高缓冲效果，避免内应力大破坏所述钻针基体1的刃口。并且通过多层所述子功能层31的硬度自内向外逐渐增大，使得最外层的所述子功能层31硬度高，且增大所述功能层3厚度，耐磨性能好。
43.所述功能层3的所述子功能层31的层数具体不限，所述子功能层31可设置一层、两层、三层或三层以上，在本实施例中，所述功能层3包括两层所述子功能层31。具体地，自所述过渡层2向外依次层叠的两层所述子功能层31的硬度分别为25～34gpa和35～45gpa。优选地，两层所述子功能层31的硬度分别为30gpa和38gpa，与本实施例中多层所述子过渡层
21配合形成自内向外逐一递增的硬度梯度，缓冲内应力的效果好。
44.在本实施例中，通过多层结构缓冲内应力，在不破坏所述钻针基体1刃口的情况下，使得所述功能层3的厚度为2.0～3.5μm，值得一提地，所述功能层3的厚度不限定为2.0～3.5μm，在结构优化的情况下，明显的，所述功能层3的厚度能做到小于2.0μm，随着所述功能层3的厚度增加，所述钻针100的耐磨性能提升，所述钻针100的寿命随之增加，所述功能层3的厚度优选为2.0～3.5μm。采用所述钻针100进行钻孔的pcb板的精度更高，使用寿命更长。
45.请参阅图2，为实现上述目的，本技术还提出一种钻针100的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：
46.s10、钻针基体1经过高能等离子体溅射。
47.s20、在所述钻针基体1表面沉积出过渡层2。
48.s30、在所述过渡层2表面沉积出功能层3。
49.在本发明中，通过所述高能等离子体溅射所述钻针基体1，以去除所述钻针基体1刃口的微观缺口，钝化所述钻针基体1的刃口，减小应力集中，提高所述钻针基体1的刃口处的应力承载能力。进一步地，为了提高钝化所述钻针基体1刃口的效果，所述高能等离子体通过磁过滤获得，图3为所述钻针基体1经过所述高能等离子体溅射前的刃口微观示意图，图4为所述钻针基体1经过所述高能等离子体溅射后的刃口微观示意图，可以看出，所述钻针基体1刃口的微观缺口被大量去除。
50.通过在所述钻针基体1外表面设有所述过渡层2，再在所述过渡层2外表面设有所述功能层3，通过硬度比所述功能层3小的所述过渡层2缓冲了所述钻针基体1与所述功能层3之间的内应力，在不破坏所述钻针基体1刃口的情况下，所述功能层3的厚度可以大于常规技术中硬板加工用微型钻针的涂层厚度。所述功能层3厚度增大后，所述功能层3的耐磨性能提高，所述钻针100的使用寿命长。
51.进一步地，所述过渡层2和所述功能层3具体不限，优选地，在本实施例中，步骤s20包括在所述钻针基体1表面沉积出自所述钻针基体1向外依次层叠且硬度逐渐增大的三层子过渡层21，三层所述子过渡层21的硬度分别为10gpa、15gpa和20gpa，所述过渡层2设置为多层结构，提高缓冲效果，多层所述子过渡层21逐一缓冲相邻两层之间的内应力。三层所述子过渡层21的厚度分别为0.1～0.15μm。步骤s30包括在所述钻针基体1表面沉积出自所述过渡层2向外依次层叠且硬度逐渐增大的两层子功能层31，自所述过渡层2向外依次层叠的两层所述子功能层31的硬度分别为25～34gpa和35～45gpa。优选地，两层所述子功能层31的硬度分别为30gpa和38gpa，与本实施例中多层所述子过渡层21配合形成自内向外逐一递增的硬度梯度，缓冲内应力的效果好。
52.本发明的所述制备工艺制备的所述钻针100，通过多层结构缓冲内应力，在不破坏所述钻针基体1刃口的情况下，在本实施例中，所述功能层3的厚度为2.0～3.5μm，随着所述功能层3的厚度增加，所述功能层3最外层硬度越高，所述钻针100的耐磨性能提升，所述钻针100的寿命随之增加，采用所述钻针100进行钻孔的pcb板的精度更高，使用寿命更长。
53.以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

技术特征：
1.一种钻针，其特征在于，包括：钻针基体；过渡层，设于所述钻针基体的外表面；以及，功能层，设于所述过渡层的外表面；其中，所述过渡层的硬度小于所述功能层的硬度。2.如权利要求1所述的钻针，其特征在于，所述过渡层包括自所述钻针基体向外依次层叠且硬度逐渐增大的多层子过渡层。3.如权利要求2所述的钻针，其特征在于，所述过渡层包括三层所述子过渡层。4.如权利要求3所述的钻针，其特征在于，自所述钻针基体向外依次层叠的三层所述子过渡层的硬度分别为8～12gpa、13～17gpa和18～22gpa。5.如权利要求4所述的钻针，其特征在于，三层所述子过渡层的厚度分别为0.1～0.15μm。6.如权利要求1所述的钻针，其特征在于，所述功能层包括自所述过渡层向外依次层叠且硬度逐渐增大的多层子功能层。7.如权利要求6所述的钻针，其特征在于，所述功能层包括两层所述子功能层；自所述过渡层向外依次层叠的两层所述子功能层的硬度分别为25～34gpa和35～45gpa。8.如权利要求1所述的钻针，其特征在于，所述功能层的厚度为2.0～3.5μm。9.一种如权利要求1-8所述的钻针的制备工艺，其特征在于，包括以下步骤：钻针基体表面经过高能等离子体溅射；在所述钻针基体表面沉积出过渡层；在所述过渡层表面沉积出功能层。10.如权利要求9所述的制备工艺，其特征在于，所述高能等离子体通过磁过滤获得。

技术总结
本发明公开一种钻针及其制备工艺，其中，所述钻针包括钻针基体、过渡层和功能层，所述过渡层设于所述钻针基体的外表面，所述功能层设于所述过渡层的外表面，所述过渡层的硬度小于所述功能层的硬度，本发明技术方案中，硬度比所述功能层小的所述过渡层缓冲了所述钻针基体与所述功能层之间的内应力，在不破坏所述钻针基体刃口的情况下，所述功能层的厚度可以大于常规技术中硬板加工用微型钻针的涂层厚度。所述功能层厚度增大后，所述功能层作为所述钻针表面的涂层，硬度高，耐磨性能好，所述钻针的使用寿命长。针的使用寿命长。针的使用寿命长。


技术研发人员：黄盈盈 程良茶 陈丽华
受保护的技术使用者：东莞钠诺美特纳米技术有限公司
技术研发日：2023.04.26
技术公布日：2023/8/13