CN113463024A - 一种多复合层纳米涂层pcb刀具 - Google Patents

一种多复合层纳米涂层pcb刀具 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种多复合层纳米涂层PCB刀具，包括刀具本体以及形成与刀具本体表面上的多复合层纳米涂层，其特征在于：所述多复合层纳米涂层包括由刀具本体表面由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层，其中第一复合层是由AlaCr1‑aN、AlbCr1‑bN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，第二复合层是由AlcCrdSi1‑c‑dN以及AlaCr1‑aN、AlbCr1‑bN、AleCrfSi1‑e‑fN三种涂层中的至少一种涂层组合为一个周期的多周期纳米涂层，第三复合层是由AlcCr1‑c‑dSi1‑c‑dN、AleCrfSi1‑e‑fN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，其复合层纳米涂层能够有效解决韧性和耐磨性不能兼具的缺点，以提高刀具的使用寿命。

Description

一种多复合层纳米涂层PCB刀具
技术领域
本发明涉及涂层刀具技术领域，具体是涉及一种多复合层纳米涂层PCB刀具。
背景技术
目前的PCB印刷电路板刀具是由供CNC数控机床夹持的柄部和具有切削功能的刃部所构成，而刀具刃部的材料通常为钨钢。因为PCB印刷电路板是由坚硬的玻璃纤维所编织而成，近来更因为无卤素的环保要求而添加陶瓷粉进入电路板胶合树脂中，例如氢氧化镁、氢氧化铝等，从而使钨钢刀具刃部在切削加工时造成冲击破坏而容易产生崩缺，而刀刃的崩缺钝化更导致切削阻力增加，而同时使切削温度与刀刃附近温度大增，温度升高的结果是PCB板内的树脂与刀刃部产生氧化性化学反应，而使镀膜涂层和崩缺的刃部劣化，就这样产生恶性循环的雪崩效应，最后使得加工精度陡然下降和刀具寿命大幅缩短，甚至断刀而损毁电路板。
近年在刀具上增加复合涂层来提高其耐磨性能已成为一种趋势，例如公告号为CN205496657U的专利中在钨钢刀刃的表面设有过渡层，该过渡层的表面设有超硬镀层，该超硬镀层的表面设有耐氧化层，所述过渡层为锆过渡层、钛过渡层或铬过渡层；所述超硬镀层为锆铝碳氮超硬镀层、锆硅碳氮超硬镀层、钛铝碳氮超硬镀层、钛硅碳氮超硬镀层、铬铝碳氮超硬镀层或铬硅碳氮超硬镀层；所述耐氧化层为氧化锆铝耐氧化层、氧化锆硅耐氧化层、氧化钛铝耐氧化层、氧化钛硅耐氧化层、氧化铬铝耐氧化层或氧化铬硅耐氧化层。现有技术中的这种复合涂层虽然能够提高刀刃的硬度和耐氧化能力，但是复合涂层的韧性和耐磨性难以兼具，使得刀具的实用寿命仍然较短。
发明内容
本发明旨在提供一种多复合层纳米涂层PCB刀具，其复合层纳米涂层能够有效解决韧性和耐磨性不能兼具的缺点，以提高刀具的使用寿命。
具体方案如下：
一种多复合层纳米涂层PCB刀具，包括刀具本体以及形成与刀具本体表面上的多复合层纳米涂层，所述多复合层纳米涂层包括由刀具本体表面由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层，其中第一复合层是由AlaCr1-aN、AlbCr1-bN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，第二复合层是由AlcCrdSi1-c-dN涂层和AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AleCrfSi1-e-fN三种涂层中的至少一种涂层组合为一个周期的多周期纳米涂层，第三复合层是由AlcCr1-c-dSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层。
进一步的，AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN涂层中，a为0.6-0.8，b为0.4-0.6，且a>b；c为0.6-0.8，d为0.1-0.4，c+d<1；e为0.4-0.6，f为0.2-0.6，e+f<1。
进一步的，所述多复合层纳米涂层的总厚度为1-12μm，第一复合层厚度为0.3-5μm，第二复合层为0.2-5μm，第三复合层为0.5-2μm。
进一步的，所述多复合层纳米涂层的总厚度为3-6μm。
进一步的，AlaCr1-aN、AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN各涂层的单层厚度为2nm-100nm。
进一步的，AlaCr1-aN、AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN各涂层的单层厚度为10-30nm。
进一步的，所述第一复合层中具有由AlaCr1-aN、AlbCr1-bN两种涂层为一个周期总共20-250个周期的纳米涂层，第二复合层具有由AlcCrdSi1-c-dN以及AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AleCrfSi1-e-fN三种涂层中的至少一种涂层组合为一个周期总共20-250个多周期的纳米涂层，第三复合层具有由AlcCr1-c-dSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN两种涂层为一个周期总共1-100个周期的纳米涂层。
本发明提供的一种多复合层纳米涂层PCB刀具与现有技术相比较具有以下优点：本发明提供的多复合层纳米涂层PCB刀具上的多复合层纳米涂层包括由刀具本体表面由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层，其中第一复合层是由AlaCr1-aN、AlbCr1-bN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，第二复合层是由AlcCrdSi1-c-dN以及AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AleCrfSi1-e-fN三种涂层中的至少一种涂层组合为一个周期的多周期纳米涂层，第三复合层是由AlcCr1-c-dSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，上述的多复合层纳米涂层能够同时兼具韧性和耐磨性，并且涂层还具有优异的高温抗氧化性能力和高温稳定性，涂层与基体之间也表现出良好的结合强度，使得本发明提供的多复合层纳米涂层PCB刀具能够具有更长的使用寿命。
附图说明
图1示出了刀具本体表面上的多复合层纳米涂层的示意图。
图2示出了刀具测试时的测试条件表格图。
图3示出了刀具测试结果的表格图。
图4示出了刀具测试结果的对比图。
具体实施方式
为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1所示的，本发明提供了一种多复合层纳米涂层PCB刀具，包括刀具本体1以及形成与刀具本体表面上的多复合层纳米涂层，多复合层纳米涂层包括由刀具本体表面由内至外依序设置的第一复合层21、第二复合层22和第三复合层23，其中第一复合层是由AlaCr1-aN、AlbCr1-bN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，第二复合层是由AlcCrdSi1-c-dN以及AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AleCrfSi1-e-fN三种涂层中的至少一种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，第三复合层是由AlcCr1-c-dSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层。
优选的，AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN涂层中，a为0.6-0.8，b为0.4-0.6，且a>b；c为0.6-0.8，d为0.1-0.4，c+d<1；e为0.4-0.6，f为0.4-0.6，e+f<1。
优选的，涂层总厚度为1-12μm，更优选为3-6μm，第一复合层厚度为0.3-5μm，第二复合层为0.2-5μm，第三复合层为0.5-2μm。
优选的，AlaCr1-aN、AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN各涂层的单层厚度为2nm-100nm，更优选为10-30nm。
实施例1
在钨钢PCB刀具的表面上以离子电镀的方式形成由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层。
其中，第一复合层是由Al0.7Cr0.3N、Al0.5Cr0.5N两种涂层为一个周期；第二复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N、Al0.7Cr0.3N、Al0.5Cr0.5N和Al0.5Cr0.3Si0.2N共四种涂层为一个周期的纳米涂层；第三复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N、Al0.5Cr0.3Si0.2N两种涂层为一个周期的纳米涂层，第一复合层的厚度为约1μm、第二复合层的厚度为约3μm、第三复合层的厚度为约1μm，总膜厚为约5μm。
实施例2
在钨钢PCB刀具的表面上以离子电镀的方式形成由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层。
其中，第一复合层是由Al0.7Cr0.3N、Al0.5Cr0.5N两种涂层为一个周期的纳米涂层；第二复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N、Al0.7Cr0.3N、Al0.5Cr0.5N和Al0.5Cr0.3Si0.2N共四种涂层为一个周期的纳米涂层；第三复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N、Al0.5Cr0.3Si0.2N两种涂层为一个周期的纳米涂层，第一复合层的厚度为约1.5μm、第二复合层的厚度为约1μm、第三复合层的的厚度为约0.5μm，总膜厚为约3μm。
实施例3
在钨钢PCB刀具的表面上以离子电镀的方式形成由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层。
其中，第一复合层是由Al0.7Cr0.3N、Al0.5Cr0.5N两种涂层为一个周期的纳米涂层；第二复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N、Al0.7Cr0.3N、Al0.5Cr0.5N和Al0.5Cr0.3Si0.2N四种涂层为一个周期的纳米涂层；第三复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N、Al0.5Cr0.3Si0.2N两种涂层为一个周期的纳米涂层，第一复合层的厚度为约0.3μm、第二复合层的厚度为约0.4μm、第三复合层的厚度为约0.3μm，总膜厚为约1μm。
实施例4
在钨钢PCB刀具的表面上以离子电镀的方式形成由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层。
其中，第一复合层是由Al0.7Cr0.3N、Al0.5Cr0.5N两种涂层为一个周期的纳米涂层；第二复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N和Al0.7Cr0.3N两种涂层为一个周期的纳米涂层；第三复合层是由Al0.7Cr0.2Si0.1N、Al0.5Cr0.3Si0.2N两种涂层为一个周期的纳米涂层，第一复合层的厚度为约1.5μm、第二复合层的厚度为约1μm、第三复合层的厚度为约0.5μm，总膜厚为约3μm。
实施例5
在钨钢PCB刀具的表面上以离子电镀的方式形成由内至外依序设置的第一涂层和第二涂层。
其中，第一涂层是Al0.7Cr0.3N涂层；第二涂层是Al0.7Cr0.2Si0.1N涂层；第一涂层的厚度为约1.5μm、第二涂层的厚度为约1.5μm，总膜厚为约3μm。
实施例6
在钨钢PCB刀具的表面上以离子电镀的方式形成由内至外依序设置的第一涂层和第二涂层。
其中，第一涂层是Al0.5Cr0.5N涂层；第二涂层是Al0.5Cr0.3Si0.2N涂层；第一涂层的厚度为约1μm、第二涂层的厚度为约1μm，总膜厚为约2μm。
参考图2-图4，图2、图3示出的是实施例1-实施例6提供具有纳米涂层PCB刀具与市面上销售的刀具在相同切削条件下的切削测试情况，具体的切削条件如图2所示，测试结果如图3所示，对比图如图4所示。
由图3中的数据可知，本发明提供的多复合层纳米涂层PCB刀具相较于现有市售的刀具具有更长的使用寿命(寿命延长大约50％)。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多复合层纳米涂层PCB刀具，包括刀具本体以及形成与刀具本体表面上的多复合层纳米涂层，其特征在于：所述多复合层纳米涂层包括由刀具本体表面由内至外依序设置的第一复合层、第二复合层和第三复合层，其中第一复合层是由AlaCr1-aN、AlbCr1-bN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层，第二复合层是由AlcCrdSi1-c-dN涂层和AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AleCrfSi1-e-fN三种涂层中的至少一种涂层组合为一个周期的多周期纳米涂层，第三复合层是由AlcCr1-c-dSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN两种涂层为一个周期的多周期纳米涂层。
2.根据权利要求1所述的多复合层纳米涂层PCB刀具，其特征在于：AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN涂层中，a为0.6-0.8，b为0.4-0.6，且a>b；c为0.6-0.8，d为0.1-0.4，c+d<1；e为0.4-0.6，f为0.2-0.6，e+f<1。
3.根据权利要求1所述的多复合层纳米涂层PCB刀具，其特征在于：所述多复合层纳米涂层的总厚度为1-12μm，第一复合层厚度为0.3-5μm，第二复合层为0.2-5μm，第三复合层为0.5-2μm。
4.根据权利要求3所述的多复合层纳米涂层PCB刀具，其特征在于：所述多复合层纳米涂层的总厚度为3-6μm。
5.根据权利要求1所述的多复合层纳米涂层PCB刀具，其特征在于：AlaCr1-aN、AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN各涂层的单层厚度为2nm-100nm。
6.根据权利要求5所述的多复合层纳米涂层PCB刀具，其特征在于：AlaCr1-aN、AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AlcCrdSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN各涂层的单层厚度为10-30nm。
7.根据权利要求1所述的多复合层纳米涂层PCB刀具，其特征在于：所述第一复合层中具有由AlaCr1-aN、AlbCr1-bN两种涂层为一个周期总共20-250个周期的纳米涂层，第二复合层具有由AlcCrdSi1-c-dN以及AlaCr1-aN、AlbCr1-bN、AleCrfSi1-e-fN三种涂层中的至少一种涂层组合为一个周期总共20-250个多周期的纳米涂层，第三复合层具有由AlcCr1-c-dSi1-c-dN、AleCrfSi1-e-fN两种涂层为一个周期总共1-100个周期的纳米涂层。
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