一种PCB微铣刀用硬质合金棒材及其制备方法与流程

本发明属于机械加工刀片，具体为一种pcb微铣刀用硬质合金棒材及其制备方法。

背景技术：

1、印制电路板（printed circuit board，pcb）的铣削成型是印制电路板制程的重要环节，制造pcb需要损耗大量硬质合金铣刀，用于把整块板铣切为客户需求的交货单元，高速切削和顺畅排屑是加工过程中需解决问题，当切削温度高时，在切削区周围的纤维以及基体界面容易产生热应力。当温度过高时，树脂会熔化粘在切削刃上，导致加工和排屑困难。铣削复合材料时，切削力是很不均匀的，导致分层、毛刺和劈裂等缺陷，加工质量无法保证，复合材料对刀具的磨蚀性非常强，会严重加剧刀具的磨损，刀具的磨损又会导致切削时产生更大的切削力和更多的热量，这些热量如不能及时散去，将会导致pcb复合材料层与层之间的剥离。所以pcb复合材料加工对硬质合金微铣刀提出了越来越高的要求，微铣刀具加工性能的好坏直接影响pcb的高精度、高可靠性、反应速度快等要求，即影响后续电子元器件的使用性能。

2、由于现代电子产品越来越智能和体积小型化，细导线化、窄间距化的需要，pcb制造技术高速发展，相应要求加工pcb的微铣刀材质性能向更高的强度、硬度以及耐磨性方向发展。目前pcb微铣刀主要由超细硬质合金棒材制成，随着pcb的材料升级越来越快，材料变得越来越坚硬，材料中存在玻璃纤维等导热率低材料，加工的速度越来越高等影响因素，在加工的过程中会产生高热量，加速了pcb微铣刀的磨损，相应的要求超细硬质合金棒材有更高的硬度、强度和耐磨性能。现在市场上的pcb微铣刀用棒材主要通过传统的超细硬质合金制造工艺制备，棒材的组织缺陷多，严重影响微铣刀的性能，硬度、强度、耐磨性差，导致铣刀崩刃或断裂，裁切板边光洁度不符合要求。pcb微铣刀主要失效形式为断裂，在自动化程度高的铣床上加工pcb时，由于铣刀切削部分受到径向力和扭矩等载荷的作用，在铣板初期切削刃上会出现破损，随着加工过程的进行，该破损会增大，同时在切削刃上会附着粉末，这些粉末会加剧铣刀的磨粒磨损，从而导致铣刀断裂失效。

技术实现思路

1、为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种pcb微铣刀用硬质合金棒材及其制备方法，使用该方法制备的棒材加工而成的pcb微铣刀，适用于加工复杂外形轮廓、板边平整光滑、尺寸精度高要求（尺寸公差±0.05mm）的刀具。

2、为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：

3、一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，包括如下步骤：

4、s1、将硬质合金原料进行球磨，制备硬质合金混合料粒；硬质合金原料按重量百分比计，包括5.5~6.5wt%的钴粉和余量的（w,v,cr）cx复式碳化物粉；

5、s2、将硬质合金混合料粒通过模压成型制成pcb微铣刀用硬质合金棒坯，之后烧结得到pcb微铣刀用硬质合金棒材；烧结的温度为1380~1430℃，烧结气氛为氩气，氩气压力为70~90bar，烧结时间为30~90min。

6、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，（w,v,cr）cx复式碳化物粉的费氏粒度为0.2~0.4μm，钴粉的费氏粒度为0.6~1.0μm。

7、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，（w,v,cr）cx复式碳化物粉中，v占比0.3~0.4wt%，cr占比为0.6~0.8wt%。

8、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，（w,v,cr）cx复式碳化物粉由氢气对蓝钨还原得到的钨粉和天然气裂解得到的碳黑，以及vc和cr3c2，在回转管式碳化炉经1390~1450℃高温碳化，气流破碎制备而成。经高温碳化，减少w2c和微孔缺陷，提高碳化钨显微硬度。

9、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，钨粉的粒度为50~100nm，碳黑的粒度为100~150nm，vc的粒度为0.5~0.8μm，cr3c2的粒度为0.8~1.2μm。

10、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，球磨采用行星式球磨机，球磨时加入质量分别为硬质合金原料质量的0.04~0.06%和1.8~2.2%的油酸和工业石蜡，并按工业酒精与硬质合金原料的液固比为0.6l:1kg的比例加入工业酒精作为研磨介质，按球料比为6:1加入研磨球，三种规格研磨球直径分别为6mm、8mm、10mm；球磨机的转速为350~500rpm，填充系数为0.65，研磨时间为12~20h形成均匀的料浆，料浆过滤、干燥得到硬质合金混合料粒。

11、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法的优选方案，其中：所述步骤s1中，料浆过滤采用的筛网的目数为120~180目，料浆干燥的温度为80~150℃。

12、为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：

13、一种pcb微铣刀用硬质合金棒材，采用上述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法制备得到，所述棒材的洛氏硬度hra为94.5~95，断裂韧性kic≥8 mpa·m1/2，抗弯强度trs≥3800mpa。

14、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的优选方案，其中：所述棒材中wc各晶粒度范围体积占比如下：＜0.2μm的wc体积占比不超过29.5%，＞0.7μm的wc体积占比不超过0.1%，0.2~0.7μm的wc体积占比不低于70%。

15、作为本发明所述的一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的优选方案，其中：棒材中wc（001）晶面取向的织构系数＞1.0；所述织构系数tc的定义如下：

16、

17、式中，i（hkl）为通过x射线而测量到的（hkl）晶面的反射强度；i0为根据pdf卡片号51-0939的衍射反射的标准强度；n为所用的发射晶面的数目；所用的（hkl）反射晶面为（001）、（100）、（101）、（110）、（002）、（111）、（200）和（102）。

18、本发明的有益效果如下：

19、本发明提供一种pcb微铣刀用硬质合金棒材及其制备方法，制备pcb微铣刀用硬质合金棒材的硬质合金原料包括5.5~6.5wt%的钴粉和余量的（w,v,cr）cx复式碳化物粉，制备的微铣刀用硬质合金棒材中wc各晶粒度范围体积占比和wc各晶面取向的织构系数范围，保证了棒材基体中wc和钴粘结相平均晶粒自由程均匀稳定，降低了孔隙率，提高了基体的致密度，从而提高显微硬度和断裂韧性，有效增强了微铣刀用硬质合金棒材的耐磨性，使用本发明制备的棒材加工而成的pcb微铣刀，适用于加工复杂外形轮廓、板边平整光滑、尺寸精度高要求（尺寸公差±0.05mm）的刀具。

技术特征：

1.一种pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，（w,v,cr）cx复式碳化物粉的费氏粒度为0.2~0.4μm，钴粉的费氏粒度为0.6~1.0μm。

3.根据权利要求1所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，（w,v,cr）cx复式碳化物粉中，v占比0.3~0.4wt%，cr占比为0.6~0.8wt%。

4.根据权利要求1所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，（w,v,cr）cx复式碳化物粉由氢气对蓝钨还原得到的钨粉和天然气裂解得到的碳黑，以及vc和cr3c2，在回转管式碳化炉经1390~1450℃高温碳化，气流破碎制备而成。

5.根据权利要求4所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，钨粉的粒度为50~100nm，碳黑的粒度为100~150nm，vc的粒度为0.5~0.8μm，cr3c2的粒度为0.8~1.2μm。

6.根据权利要求1所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，球磨采用行星式球磨机，球磨时加入质量分别为硬质合金原料质量的0.04~0.06%和1.8~2.2%的油酸和工业石蜡，并按工业酒精与硬质合金原料的液固比为0.6l:1kg的比例加入工业酒精作为研磨介质，按球料比为6:1加入研磨球，三种规格研磨球直径分别为6mm、8mm、10mm；球磨机的转速为350~500rpm，填充系数为0.65，研磨时间为12~20h形成均匀的料浆，料浆过滤、干燥得到硬质合金混合料粒。

7.根据权利要求6所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，料浆过滤采用的筛网的目数为120~180目，料浆干燥的温度为80~150℃。

8.一种pcb微铣刀用硬质合金棒材，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材的制备方法制备得到，所述棒材的洛氏硬度hra为94.5~95，断裂韧性kic≥8 mpa·m1/2，抗弯强度trs≥3800mpa。

9.根据权利要求8所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材，其特征在于，所述棒材中wc各晶粒度范围体积占比如下：＜0.2μm的wc体积占比不超过29.5%，＞0.7μm的wc体积占比不超过0.1%，0.2~0.7μm的wc体积占比不低于70%。

10.根据权利要求8所述的pcb微铣刀用硬质合金棒材，其特征在于，棒材中wc（001）晶面取向的织构系数＞1.0。

技术总结本发明属于硬质合金技术领域，具体涉及一种PCB微铣刀用硬质合金棒材及其制备方法，制备PCB微铣刀用硬质合金棒材的硬质合金原料包括5.5~6.5wt%的钴粉和余量的（W,V,Cr）C<subgt;x</subgt;复式碳化物粉，制备的微铣刀用硬质合金棒材中WC各晶粒度范围体积占比和WC各晶面取向的织构系数范围，保证了棒材基体中WC和钴粘结相平均晶粒自由程均匀稳定，降低了孔隙率，提高基体的致密度，从而提高显微硬度和断裂韧性，有效增强微铣刀用硬质合金棒材的耐磨性，使用本发明制备的棒材加工而成的PCB微铣刀，适用于加工复杂外形轮廓、板边平整光滑、尺寸精度高要求（尺寸公差±0.05mm）的刀具。技术研发人员：王旭,钟志强,殷磊,杨嘉奇,姚力军,李响,邱联昌,黄子良受保护的技术使用者：赣州澳克泰工具技术有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/26