CN114918460B - 一种耐磨钻头、其制备方法和用途 - Google Patents

一种耐磨钻头、其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种耐磨钻头、其制备方法和用途，所述耐磨钻头包括钻柄和钻体，所述钻体的表面设置有润滑层，所述钻体的头部设置有硬质段，所述钻体位于硬质段的表面设置有硬质层，所述硬质层设置于所述润滑层和钻体之间，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1～5倍。本发明通过在钻头的头部设置一定长度的硬质层，极大的提高了钻头的耐磨损性能，进一步地，钻体表面设置润滑层，提高钻头的切削排出功能，有效避免使用过程中发生断刀的问题。

Description

一种耐磨钻头、其制备方法和用途
技术领域
本发明属于微型钻头技术领域，涉及一种耐磨钻头、其制备方法和用途。
背景技术
为了满足印制电路板(PCB)基板在材料的使用上向着高热导率、低介电常数、低介电损耗、低热膨胀系数发展，PCB板基材在生产制作上通常优选高硬度的陶瓷填料、改性玻纤布及改性树脂作为主要组成材料。但是高比例的硬质填料使孔加工用微型钻孔工具的磨损加剧，钻孔工具的寿命急剧降低，并且PCB板的微孔加工质量也得不到保障。
为此，在PCB钻头中，用于抑制切削刃的磨损、防止伴随着切削刃的磨损的加工孔品质的降低并且改善工具寿命和涂层钻头应运而生。通常情况下，涂覆于硬质合金钻头的涂层厚度不超过3μm，虽然和无涂层硬质合金钻头相比能够提升钻头加工品质和使用寿命，但是随着PCB板材陶瓷填料比例越来越高，这一方案已经不能满足加工要求。
进一步地，为了获得更高加工寿命和加工品质，目前出现了超厚硬质涂层，它通过增加涂层厚度来进一步提高钻头的耐磨性能，从而提高加工品质和加工寿命。但是，超厚涂层的厚度一般超过3μm，这一厚度对于PCB钻孔用微型工具而言，会显著减小钻头的排屑空间，进而造成加工品质降低以及断刀问题。
CN210967126U公开了一种具有金刚石涂层的PCB硬质合金钻头，包括八棱锥钻头、圆台形安装块、钻柄和钻杆，所述钻柄的顶端安装有钻杆，且钻杆的顶端安装有圆台形安装块，所述圆台形安装块顶端的边缘位置处均匀安装有五组第二安装块，所述第二安装块的顶部安装有第一金刚石刀刃，且相邻第二安装块之间安装有固定杆。该钻头设置有多层的第一安装块，且每层第一安装块上皆安装有第二金刚石刀刃，配合第二安装块上安装的第一金刚石刀刃以及八棱锥钻头，可以将需要打孔的材料进行分组打碎，并且使得孔径逐渐增大到该钻头的口径，这样一来便使得每组刀刃在打碎材料钻孔的过程中所受到阻力和摩擦力都小很多，极大地降低了刀刃的磨损。
因此，如何提供一种微型钻头，能够提高钻头的耐磨性并提高加工寿命，并避免使用过程中的断刀，成为目前迫切需要解决的技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种耐磨钻头、其制备方法和用途，通过在钻头的头部规定区域设置硬质层，极大的提高了钻头的耐磨损性能，进一步地，钻体表面设置润滑层，提高钻头的切削排出功能，有效避免使用过程中发生断刀的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供了一种耐磨钻头，所述耐磨钻头包括钻柄和钻体，所述钻体的表面设置有润滑层，所述钻体的头部设置有硬质段，所述钻体位于硬质段的表面设置有硬质层，所述硬质层设置于所述润滑层和钻体之间，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1～5倍，例如为1.0倍、1.5倍、2.0倍、2.5倍、3.0倍、3.5倍、4.0倍、4.5倍或5.0倍。
本发明通过在耐磨钻头上设置具有一定长度的表面覆盖硬质层的硬质段，极大地提高了钻头的耐磨损性能，从而可以大幅提高加工寿命和加工品质；此外，本发明中在钻体表面上仅设置润滑层，利用其摩擦系数低的特点提高钻头的切削排出性能，避免了在使用过程中耐磨钻头出现断刀的问题。
进一步地，本发明中控制硬质段的长度(沿钻头的轴向方向)为所述钻体直径的1～5倍，保证钻头整体强度和耐磨性。如果硬质段的长度过长，一是在硬质层制备前需要刻蚀的区域更大，则会显著降低钻体的强度，在加工过程中容易引起断刀现象；二是硬质层减小了钻头后端排屑槽的排屑空间，容易造成排屑不良而断刀，并且会降低加工品质；如果硬质层的长度太短，那么制备硬质层之前，钻体上Co相刻蚀的步骤很难实现，而且不能很好地起到耐磨作用。
需要说明的是本发明中硬质层可以具有耐磨、导电、润滑等功能，可以由一种非金属元素(如B、C、N、O、Si等)或一种金属元素(如Ti、Cr、W、Zr、Al、V等)或者二者共同组成的。
需要说明的是，本发明中的耐磨钻头的应用场景不做具体要求和特殊限定，本领域技术人员可根据实际操作对象，合理设置耐磨钻头的尺寸，从而适应不同的应用场景。
作为本发明的一个优选技术方案，所述硬质层的厚度为3～25μm，例如为3μm、5μm、7μm、9μm、11μm、13μm、15μm、17μm、19μm、21μm、23μm或25μm。
本发明通过控制硬质层的厚度为3～25μm，有效保证钻头的耐磨性，如果硬质层的厚度不足3μm，则无法获得足够的耐磨损性；如果硬质层的厚度超过25μm，则会由于涂层应力变大容易产生涂层剥落，或者由于切削刃的刃口钝化而引起切削阻力增大导致断刀，或者由于切削刃锋利度降低，而产生加工后孔内壁粗糙或在孔口产生毛刺等加工品质的降低。
优选地，所述润滑层的厚度为0.005～3μm，例如为0.005μm、0.05μm、0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm或3.0μm。
本发明控制润滑层的厚度为0.005～3μm，保证钻头的排屑空间和润滑层的结合力，如果润滑层厚度过薄，则很容易在微孔加工过程中被磨损掉而丧失润滑性能，并造成钻头断刀；如果润滑层厚度过厚，则会减小微型钻头排屑空间，同时由于该润滑层的内部应力过大，容易引起该涂层剥落。
需要说明的是，本发明中钻柄和钻体可以是硬质合金棒加工，所述加工方法包括：将整支硬质合金棒料进行外圆磨削及切断，获得半成品棒料；再将成品棒料进行段差精磨加工，分别加工出钻柄和钻体；然后对半成品棒料进行开槽，在钻体上加工出排屑槽；最后对钻体的前端进行磨尖加工。
作为本发明的一个优选技术方案，所述硬质层的材质包括sp3杂化碳、c-BN(立方氮化硼)、TiN、CrN、ZrN、TiAlN、CrAlN、TiSiN、TiAlSiN、CrAlSiN，TiCN、TiB2或Al2O3中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述硬质层为sp3杂化碳层，所述sp3杂化碳层包括金刚石涂层和/或四面体非晶碳涂层，进一步优选为金刚石涂层。
需要说明的是，本发明中金刚石涂层的晶粒可以是微晶、纳米晶或者超纳米晶，其晶粒度大小不做限制；所述金刚石涂层的结构可以是单层结构、两层结构或者多层结构，其结构不做限制。
作为本发明的一个优选技术方案，所述钻体的材质包括硬质合金。
优选地，所述硬质合金包括WC-Co，WC-Co制得是由WC(碳化钨)和Co(钴)构成的硬质合金。
优选地，所述钻体与硬质层之间设置有脱钴碳化钨层。
优选地，所述脱钴碳化钨层的形成方式包括：采用酸-碱两步法对钻体的硬质段进行表面粗化和刻蚀脱Co处理。
在本发明的一个具体实施方式中，所述脱钴碳化钨层的形成方式具体包括：先采用超声波清洗刀具，去除表面的油污、杂质等，然后用碱性溶液腐蚀WC相，腐蚀部位为钻体的硬质段，接着用酸液腐蚀Co相，腐蚀部位为硬质段。
优选地，所述脱钴碳化钨层的厚度为0.5～5μm，例如为0.5μm、1.0μm、1.5μm、2.0μm、2.5μm、3.0μm、3.5μm、4.0μm、4.5μm或5.0μm。
本发明通过控制脱钴碳化钨层的厚度为0.5～5μm，有效保证硬质层的结合力和基材的强度，如果脱钴碳化钨层的厚度小于0.5μm，则在硬质层(例如金刚石涂层)高温沉积过程中，钻体内部的Co相会向钻体表面迁移，造成硬质层结合力的降低，最终导致硬质层剥落；如果脱钴碳化钨层的厚度大于5μm，将会显著降低钻体的强度，导致涂层后钻头断刀严重。
作为本发明的一个优选技术方案，所述润滑层的覆盖区域至少包括所述耐磨钻头与被切削材料接触的部位。
本发明中，润滑层的覆盖区域(即连接段的覆盖区域)至少包括所述耐磨钻头与被切削材料接触的部位，一般需要设置到能够覆盖到容屑槽长度。如果润滑层的覆盖区域不能覆盖与被切削材料接触的部位，则不能够充分发挥润滑层的润滑特性，容易造成钻头排屑困难而发生断刀现象；此外，润滑层的覆盖区域也不能太长，否则会改变钻头柄部的直径，从而影响钻头的使用。
作为本发明的一个优选技术方案，所述钻体与润滑层之间设置有至少一层过渡层，所述过渡层用于提高钻体与润滑层间的结合强度。
优选地，所述过渡层包括金属过渡层和碳化物过渡层。
作为本发明的一个优选技术方案，所述润滑层的材质包括WS2、MoS2、TiCN或类金刚石中的一种或至少两种的组合。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述耐磨钻头的制备方法，所述制备方法包括：
在钻体的硬质段制备硬质层后，并在钻体的表面制备润滑层，制备得到所述的耐磨钻头。
作为本发明的一个优选技术方案，所述的制备方法具体包括以下步骤：
采用酸-碱两步法对钻体的硬质段进行表面粗化和刻蚀脱Co处理，形成厚度为0.5～5μm的脱钴碳化钨层，并在脱钴碳化钨层的表面制备厚度为3～25μm的硬质层，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1～5倍；
在钻体的表面制备过渡层，然后制备厚度为0.005～3μm的润滑层，制备得到所述的耐磨钻头。
在本发明的一个实施例中，硬质层为金刚石层，并采用化学气相沉积的方式制备，具体包括：将形成脱钴碳化钨层的钻体放置于热丝化学气相沉积装置中，在钻体温度为600～900℃，在气体恒压条件下，通入H2、CH4以及Ar气，在钻体表面形成金刚石层。进一步地，在制备润滑层时，将不处于硬质段部分上形成的非晶碳、石墨等杂质去除(在沉积制备金刚石层时，未进行脱钴处理的钻体表面生长了与基材结合不牢固的非晶碳、石墨等非金刚石杂质膜层，如果不进行清除，则会影响在它上面沉积润滑层的结合强度)，例如，去除方式可以是等离子刻蚀工艺，所述等离子刻蚀中采用的等离子体可以是惰性气体如Ar、N2、Kr等经离化形成的，也可以是非金属元素如C、Si等离化形成的，也可以是元素周期表中过渡金属元素，如Ti、Cu、Cr、Mo等靶材，经电弧蒸发或激光蒸发等方式产生的金属等离子体，还可以是上述惰性气体、非金属元素以及金属离子中的任意2种或2种以上混合的等离子体刻蚀方式。
第三方面，本发明提供了一种如第一方面所述耐磨钻头的用途，所述耐磨钻头用于印刷电路板加工。
本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过在耐磨钻头上设置具有一定长度的覆盖硬质层的硬质段，极大地提高了钻头的耐磨损性能，从而可以大幅提高加工寿命和加工品质；此外，本发明中在钻体表面上设置润滑层，利用其摩擦系数低的特点提高钻头的切屑排出性能，避免了在使用过程中耐磨钻头出现断刀的问题。
附图说明
图1为本发明一个具体实施方式中提供的耐磨钻头的外观示意图，其中L1代表的是硬质层的长度，L2代表的是润滑层的长度；
图2为本发明一个具体实施方式中提供的耐磨钻头的A处截面放大图。
其中，1-钻体；2-硬质段；3-润滑层；4-硬质层；5-脱钴碳化钨层。
具体实施方式
需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
在一个具体实施方式中，本发明提供了一种耐磨钻头，如图1和图2所示，所述耐磨钻头包括钻柄和钻体1，所述钻体1的表面设置有润滑层3，所述钻体1的头部设置有硬质段2，所述钻体1位于硬质段2的表面设置有硬质层4，所述硬质层4设置于所述润滑层3和钻体1之间，所述硬质段2的长度为所述钻体1直径的1～5倍。
具体地，所述硬质层4的厚度为3～25μm，所述润滑层3的厚度为0.005～3μm。
具体地，所述硬质层4的材质包括sp3杂化碳、立方氮化硼、TiN、CrN、ZrN、TiAlN、CrAlN、TiSiN、TiAlSiN、CrAlSiN，TiCN、TiB2或Al2O3中的一种或至少两种的组合；优选地，所述硬质层4为sp3杂化碳层，所述sp3杂化碳层包括金刚石涂层和/或四面体非晶碳涂层，进一步优选为金刚石涂层；
具体地，所述钻体1的材质包括硬质合金；进一步地，所述硬质合金包括WC-Co。
具体地，所述钻体1与硬质层4之间设置有脱钴碳化钨层5，所述脱钴碳化钨层5的厚度为0.5～5μm，所述脱钴碳化钨层5的形成方式具体包括：先采用超声波清洗刀具，去除表面的油污、杂质等，然后用碱性溶液腐蚀WC相，腐蚀部位为钻体1的硬质段2，接着用酸液腐蚀Co相，腐蚀部位为硬质段2。
具体地，所述润滑层3的覆盖区域至少包括所述耐磨钻头与被切削材料接触的部位。
具体地，所述钻体1与润滑层3之间设置有至少一层过渡层，所述过渡层用于结合钻体1与润滑层3；进一步地，所述过渡层包括金属过渡层和碳化物过渡层，所述润滑层3的材质包括WS2、MoS2、TiCN或类金刚石中的一种或至少两种的组合。
可选地，钻体1采用合金棒加工，所述加工方法包括：将整支硬质合金棒料进行外圆磨削及切断，获得半成品棒料；再将成品棒料进行段差精磨加工，分别加工出刀柄和刀身；然后对半成品棒料进行开槽，在刀身上加工出排屑槽；最后对刀身的前端进行磨尖加工。
在另一个具体实施方式中，本发明还提供了一种上述耐磨钻头的制备方法，所述的制备方法具体包括以下步骤：
采用酸-碱两步法对钻体1的硬质段2进行表面粗化和刻蚀脱Co处理，形成厚度为0.5～5μm的脱钴碳化钨层5，并在脱钴碳化钨层5的表面制备厚度为3～25μm的硬质层4，所述硬质段2的长度为所述钻体1直径的1～5倍；
在钻体1的表面制备过渡层，并厚度为0.005～3μm的润滑层3，制备得到所述的耐磨钻头。
以下实施例和对比例中钻体1均选用由WC(碳化钨)和Co(钴)构成的硬质合金，采用磨削方式加工制成100支直径φ0.15mm、刃长2.5mm、柄径φ3.175、总长38.1mm的印制电路板(PCB)用钻头。
实施例1
本实施例提供了一种上述耐磨钻头以及制备方法，所述制备方法具体包括以下步骤：
(1)将钻体1置于超声波容器中清洗，去除表面的油污、杂质等，依次对硬质段2进行碱液腐蚀WC相和酸液腐蚀Co相，腐蚀长度(即硬质段2的长度)为0.15mm，得到脱钴碳化钨层5的厚度为2.5μm；
(2)处理后的钻体1，采用有机溶剂丙酮与金刚石微粉配制而成的悬浊液在超声波容器中进行处理表面粗化和预植晶处理，处理完毕后对上述钻体1进行清洁处理；将上述处理的钻体1置于热丝化学气相沉积装置中，以使钻体1的温度为800℃并且使气体压力恒定的方式，通入H2气体、CH4气体以及Ar气体，在硬质段2形成8μm的单层金刚石涂层(即硬质层4)；
(3)将形成单层金刚石涂层的钻体1放置于具有离子源的物理气相沉积设备腔室内，抽真空并加热至400℃，通入Ar气体并开启离子源，同时在钻体1上施加1000V的脉冲负偏压，Ar+离子刻蚀时间30min，去除钻体1非硬质段2部分的非晶碳、石墨等非金刚石杂质膜层；
(4)采用磁过滤阴极电弧技术在钻头端部表面沉积类金刚石层(即润滑层3)，该类金刚石涂层包含了Ti金属过渡层，Ti金属过渡层的厚度为0.26μm，润滑层3的总厚度为0.5μm，制备得到所述的耐磨钻头。
实施例2
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，所述硬质层4的厚度为3μm，所述润滑层3的厚度为0.005μm，所述脱钴碳化钨层5的厚度为0.5μm，步骤(1)所述腐蚀长度(即硬质段2的长度)为0.2mm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例3
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，所述硬质层4的厚度为25μm，所述润滑层3的厚度为3μm，所述脱钴碳化钨层5的厚度为5μm，步骤(1)所述腐蚀长度(即硬质段2的长度)为0.4mm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例4
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，步骤(1)所述腐蚀长度(即硬质段2的长度)为0.5mm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例5
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，步骤(1)所述腐蚀长度(即硬质段2的长度)为0.75mm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例6
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，单层金刚石涂层(即硬质层4)的厚度为2μm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例7
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，单层金刚石涂层(即硬质层4)的厚度为27μm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例8
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，润滑层3的总厚度为0.003μm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例9
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，润滑层3的总厚度为4μm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例10
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，脱钴碳化钨层5的厚度为0.3μm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
实施例11
本实施例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，脱钴碳化钨层5的厚度为6μm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
对比例1
本对比例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，步骤(1)所述腐蚀长度(即硬质段2的长度)为0.8mm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，步骤(1)所述腐蚀长度(即硬质段2的长度)为1.0mm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
对比例3
本对比例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，步骤(1)所述腐蚀长度(即硬质段2的长度)为2.5mm，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
对比例4
本对比例提供了一种耐磨钻头以及制备方法，与实施例1相比，其区别在于，不进行步骤(4)，即不设置润滑层3，其余参数和步骤与实施例1完全相同。
上述实施例和对比例中，所述酸液为浓度15％的硝酸，所述碱液为浓度6％NaOH溶液。
将上述实施例和对比例制备得到的耐磨钻头进行性能测试，所述性能测试的方法包括：采用上述耐磨钻头在陶瓷填料PCB板上加工测试，测试条件包括转速S＝180krpm，落速35mm/s，设定钻孔寿命20000孔，统计钻头断刀情况，具体测试结果如表1所示。
表1
由上表可以看出：
(1)实施例1、4、5与对比例1-3相比，可以看出，本发明中控制硬质段2的长度(沿钻头的轴向方向)为所述钻体1直径的1～5倍，保证钻头整体强度和耐磨性。如果硬质段2的长度过长，一是在硬质段2制备前需要刻蚀的区域更大，则会显著降低钻体1的强度，在加工过程中容易引起断刀现象；二是硬质段2减小了钻头后端排屑槽的排屑空间，容易造成排屑不良而断刀，并且会降低加工品质；如果硬质段2的长度太短，那么制备硬质层4之前，钻体1上Co相刻蚀的步骤很难实现，而且不能很好地起到耐磨作用。
(2)实施例1与实施例6、7相比，可以看出，本发明通过控制硬质层4的厚度为3～25μm，有效保证钻头的耐磨性，如果硬质层4的厚度不足3μm，则无法获得足够的耐磨损性；如果硬质层4的厚度超过25μm，则会由于涂层应力变大容易产生涂层剥落，或者由于切削刃的刀尖变圆而切削阻力增大导致断刀，或者由于切削刃锋利度降低，而产生加工后孔内壁面粗糙或在孔口产生毛刺等加工品质的降低。
(3)实施例1与实施例8、9相比，可以看出，本发明控制润滑层3的厚度为0.005～3μm，保证钻头的排屑空间和润滑层3的结合力，如果润滑层3厚度过薄，则很容易在微孔加工过程中被磨损掉而丧失润滑性能，并造成钻头断刀；如果润滑层3厚度过厚，则会减小微型钻头排屑空间，同时由于该润滑层3的内部应力过大，容易引起该涂层剥落。
(4)实施例1与实施例10、11相比，可以看出，本发明听过控制脱钴碳化钨层5的厚度为0.5～5μm，有效保证硬质层4的结合力和基材的强度，如果脱钴碳化钨层5的厚度小于0.5μm，则在硬质层4(例如金刚石涂层)高温沉积过程中，钻体1内部的Co相会向钻体1表面迁移，造成硬质层4结合力的降低，最终导致硬质层4剥落；如果脱钴碳化钨层5的厚度大于5μm，将会显著降低钻体1的强度，导致涂层后钻头断刀严重。
通过以上实施例和对比例，本发明通过在耐磨钻头上设置具有一定长度的硬质段2，极大地提高了钻头的耐磨损性能，从而可以大幅提高加工寿命和加工品质；此外，本发明中在硬质段2以外的钻体1上仅设置润滑层3，利用其摩擦系数低的特点提高钻头的切削排出性能，避免了在使用过程中耐磨钻头出现断刀的问题。
申请人声明，以上所述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (13)

1.一种耐磨钻头，其特征在于，所述耐磨钻头包括钻柄和钻体，所述钻体的表面设置有润滑层，所述钻体的头部设置有硬质段，所述钻体位于硬质段的表面设置有硬质层，所述硬质层设置于所述润滑层和钻体之间，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1～5倍；
所述硬质层的厚度为3～25μm；
所述钻体的材质包括硬质合金；
所述硬质合金包括WC-Co；
所述钻体与硬质层之间设置有脱钴碳化钨层；
所述脱钴碳化钨层的厚度为0.5～5μm。
2.根据权利要求1所述的耐磨钻头，其特征在于，所述润滑层的厚度为0.005～3μm。
3.根据权利要求1所述的耐磨钻头，其特征在于，所述硬质层的材质包括sp3杂化碳、c-BN、TiN、CrN、ZrN、TiAlN、CrAlN、TiSiN、TiAlSiN、CrAlSiN，TiCN、TiB2或Al2O3中的一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求3所述的耐磨钻头，其特征在于，所述硬质层为sp3杂化碳层，所述sp3杂化碳层包括金刚石涂层和/或四面体非晶碳涂层。
5.根据权利要求4所述的耐磨钻头，其特征在于，所述sp3杂化碳层为金刚石涂层。
6.根据权利要求1所述的耐磨钻头，其特征在于，
所述脱钴碳化钨层的形成方式包括：采用酸-碱两步法对钻体的硬质段进行表面粗化和刻蚀脱钴处理。
7.根据权利要求1所述的耐磨钻头，其特征在于，所述润滑层的覆盖区域至少包括所述耐磨钻头与被切削材料接触的部位。
8.根据权利要求1所述的耐磨钻头，其特征在于，所述钻体与润滑层之间设置有至少一层过渡层。
9.根据权利要求8所述的耐磨钻头，其特征在于，所述过渡层包括金属过渡层和碳化物过渡层。
10.根据权利要求1所述的耐磨钻头，其特征在于，所述润滑层的材质包括WS2、MoS2、TiCN或类金刚石中的一种或至少两种的组合。
11.一种权利要求1-10任一项所述耐磨钻头的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
在钻体的硬质段制备硬质层后，并在钻体的表面制备润滑层，制备得到所述的耐磨钻头。
12.根据权利要求11所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括以下步骤：
采用酸-碱两步法对钻体的硬质段进行表面粗化和刻蚀脱Co处理，形成厚度为0.5～5μm的脱钴碳化钨层，并在脱钴碳化钨层的表面制备厚度为3～25μm的硬质层，所述硬质段的长度为所述钻体直径的1～5倍；
在钻体的表面制备过渡层，并制备厚度为0.005～3μm的润滑层，制备得到所述的耐磨钻头。
13.一种权利要求1-10任一项所述耐磨钻头的用途，其特征在于，所述耐磨钻头用于印刷电路板加工。
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