一种硬质合金铣刀、及其制备方法与应用与流程

1.本发明属于印刷线路板工具制造技术领域，涉及一种硬质合金铣刀、及其制备方法与应用。

背景技术：

2.随着电子信息产业及半导体产业的高速发展，印制电路板(printed circuit board，pcb)加工用铣刀需求量显著增加，pcb加工用铣刀的主要材料为硬质合金，为了应对硬质合金原材料价格上涨，通常采用回收的硬质合金柄部与合适的硬质合金头焊接形成焊接铣刀。
3.pcb用硬质合金铣刀产品的主要工作部位为铣刀刃部区域，其性能指标直接影响铣刀使用性能和使用寿命。铣刀产品的柄部作为夹持部分，仅需要保证柄部刚度和强度，要求铣刀产品在使用过程中不出现柄部弯曲或断裂异常。因此，铣刀柄部材料性能要求远远低于铣刀刃部材料性能要求。
4.目前，焊接铣刀主要存在以下问题：
5.第一、钎焊技术的焊接铣刀强度稳定性差，容易出现脱焊情况，影响加工品质和生产效率；
6.第二、钎焊技术的焊接铣刀经过涂层加工后焊接强度显著下降，存在较大脱焊风险；
7.第三、铣刀柄部被多次回收使用后，由于材料经过多次高温焊接，出现疲劳损伤，加剧了焊接铣刀脱焊风险。

技术实现要素：

8.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种硬质合金铣刀、及其制备方法与应用，通过扩散连接以固定柄部与工作部，保证了铣刀的强度与刚度，同时避免出现弯曲、断裂或脱焊的现象。
9.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
10.第一方面，本发明提供了一种硬质合金铣刀，所述硬质合金铣刀包括柄部与工作部，所述柄部与所述工作部进行扩散连接形成扩散层，所述扩散层的厚度为10～300μm；
11.所述柄部与所述工作部的材质分别为硬质合金，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，所述第一硬质合金与第二硬质合金互不相同。
12.本发明提供的硬质合金铣刀的工作部与柄部分别采用硬质合金制备，并通过扩散连接，在保证铣刀的强度与刚度的同时，避免出现弯曲或断裂的现象。
13.本发明中所述扩散层的厚度为10～300μm，例如可以是10μm、20μm、35μm、50μm、60μm、80μm、100μm、110μm、120μm、130μm、145μm、150μm、180μm、200μm、210μm、230μm、250μm、280μm、290μm或300μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
14.作为本发明一个优选技术方案，所述扩散层的厚度为50～150μm，例如可以是50μ
m、60μm、80μm、100μm、110μm、120μm、130μm、145μm或150μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
15.优选地，所述扩散层的直径为0.8～3.175mm，例如可以是0.800mm、0.850mm、0.900mm、1.000mm、1.105mm、1.350mm、1.500mm、2.000mm、2.350mm、2.500mm、2.650mm、3.000mm或3.175mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
16.作为本发明一个优选技术方案，所述工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，所述过渡段远离所述切削段的一端与所述柄部形成所述扩散层。
17.优选地，所述过渡段由所述柄部向所述切削段的方向渐缩。
18.优选地，所述过渡段与所述柄部的轴线之间形成的角度为10～30
°
，例如可以是10
°
、14
°
、15
°
、20
°
、25
°
或30
°
，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
19.需要说明的是，本发明的过渡段的直径渐缩，在柄部与切削段之间形成斜面结构进行过渡，该斜面与柄部的轴线之间的夹角为10～30
°
，实现柄部与工作的连接。
20.优选地，所述切削段包括断屑槽形、菱齿形或螺旋形中的任一种。
21.优选地，所述刀尖包括平底形、鱼尾形或钻尖形中的任一种。
22.优选地，所述柄部的长度为20～34mm，例如可以是20mm、22mm、24mm、25mm、28mm、30mm、31mm、32mm、33mm或34mm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为24～32mm。
23.作为本发明一个优选技术方案，所述第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相。
24.需要说明的是，本发明中的硬质合金以粘结相与硬质相为主要原料，还包括本领域技术人员熟知的抑制剂和/或其他微量元素，本发明对于抑制剂与微量元素不作具体要求或特殊限定，本领域技术人员可根据实际情况进行配料。另外，制备第一硬质合金与第二硬质合金的材料元素相同，但粘结相的质量百分比，以及硬质相的粒度各不相同，使得柄部与工作部连接后，由于微观粒子作不规则的热运动形成扩散层。
25.优选地，所述第一硬质合金中粘结相的含量大于所述第二硬质合金中粘结相的含量。
26.优选地，所述第一硬质合金中硬质相的粒度大于所述第二硬质合金中硬质相的粒度。
27.需要说明的是，本发明中形成扩散层的扩散过程，是微观粒子作不规则的热运动的结果，并且由粒子浓度高的地方向着浓度低的地方进行，从而使得粒子浓度趋于平衡，根据菲克第一定律，浓度差越大，扩散速度越快。本发明限定了第一硬质合金与第二硬质合金具有不同的粘结相含量及不同的硬质相粒度，还能够降低制备柄部的第一硬质合金的成本。
28.第二方面，本发明提供了一种第一方面所述的硬质合金铣刀的制备方法，所述的制备方法包括：
29.提供制备柄部的第一硬质合金的粉末，以及制备工作部的第二硬质合金的原料；
30.打磨所述的第二硬质合金的原料，并放入压制模具内，再将所述第一硬质合金粉
末添加至压制模具中，随后依次进行压制与烧结，在所述工作部与所述柄部的连接处形成扩散层，得到硬质合金铣刀。
31.作为本发明一个优选技术方案，所述的制备方法具体包括如下步骤：
32.(ⅰ)将粘结相金属粉与硬质相粉末作为原料进行配料，再依次进行湿磨细化与干燥，得到第一硬质合金粉末；
33.(ⅱ)打磨制备工作部的第二硬质合金的一端，形成磨砂端面，并放入压制模具内；
34.(ⅲ)将步骤(ⅰ)中第一硬质合金粉末添加至步骤(ⅱ)中装有第二硬质合金的压制模具中压制处理，得到预压棒料；
35.(ⅳ)将所述预压棒料进行烧结，在所述第一硬质合金与所述第二硬质合金的连接处形成扩散层，得到硬质合金铣刀。
36.需要说明的是，本发明的硬质合金铣刀的制备方法中，柄部是采用第一硬质合金的粉末为原料进行配料制备，而工作部则是采用已成型的第二硬质合金的棒料或坯料为原料，先打磨，再放入模具内，随后再加入制备柄部的第一硬质合金粉末进行压制。
37.作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅰ)中，所述第一硬质合金粉末中粘结相的含量为8wt.％～15wt.％，例如可以8.0wt.％、8.5wt.％、9.0wt.％、10.0wt.％、10.5wt.％、11.0wt.％、12.0wt.％、13.0wt.％、13.5wt.％、14.0wt.％或15.0wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
38.优选地，所述第一硬质合金粉末中硬质相的粒度为0.8～1.4μm，例如可以是0.8μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.3μm或1.4μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
39.优选地，所述第一硬质合金中粘结相包括钴。
40.优选地，所述第一硬质合金中硬质相包括钨、钛或钽的任一种或至少两种的组合。
41.本发明在进行第一硬质合金的配料后，进行湿磨细化，并搅拌均匀，使得硬质相与粘结相充分混合，再采用干燥炉干燥，得到第一硬质合金粉末。本发明中的第一硬质合金可以为，以钴作为粘结相的钨钴类硬质合金，即硬质相为钨，也可以是钨、钛或钽的任一种或至少两种的组合作为硬质相，其中典型但非限制性的组合为钨钛钴类和钨钽钴类等。
42.作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅱ)中，所述第二硬质合金中粘结相的含量为4wt.％～8wt.％，例如可以是4.0wt.％、4.5wt.％、5.0wt.％、5.5wt.％、6.0wt.％、6.5wt.％、7.0wt.％、7.5wt.％或8.0wt.％，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
43.优选地，所述第二硬质合金中硬质相的粒度为0.3～0.6μm，例如可以是0.30μm、0.35μm、0.40μm、0.45μm、0.50μm、0.55μm或0.6μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
44.优选地，所述第二硬质合金中粘结相包括钴。
45.优选地，所述第二硬质合金中硬质相包括钨、钛或钽的任一种或至少两种的组合。
46.需要说明的是，本发明中的第二硬质合金可以为，以钴作为粘结相的钨钴类硬质合金，即硬质相为钨，也可以是钨、钛或钽的任一种或至少两种的组合作为硬质相，其中典型但非限制性的组合为钨钛钴类和钨钽钴类等。
47.作为本发明一个优选技术方案，步骤(ⅲ)中，所述第二硬质合金的磨砂端面靠近
所述第一硬质合金。
48.需要说明的是，本发明中工作部的第二硬质合金为成型的坯料，打磨其一端去除端面氧化物及杂质形成磨砂端面，在放入压制模具后，磨砂端面靠近柄部，以便与柄部进行良好连接。
49.优选地，步骤(ⅳ)中，所述烧结的温度为1300℃～1400℃，例如可以是1300℃、1310℃、1320℃、1350℃、1360℃、1370℃、1380℃、1390℃或1400℃，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
50.优选地，步骤(ⅳ)中，所述烧结采用烧结炉。
51.优选地，步骤(ⅳ)中，所述扩散层的厚度为10～300μm，例如可以是10μm、20μm、35μm、40μm、50μm、60μm、80μm、100μm、110μm、120μm、130μm、145μm、150μm、180μm、200μm、210μm、230μm、250μm、280μm、290μm或300μm，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，进一步优选为50～150μm。
52.优选地，所述制备方法还包括：在所述烧结结束后，依次进行柄部粗磨、定长倒角、柄部精磨、开槽磨尖以及成品测试，得到所述硬质合金铣刀。
53.第三方面，本发明提供了一种第一方面所述的硬质合金铣刀的应用，所述硬质合金铣刀用于印刷电路板制备领域。
54.本发明提供的硬质合金铣刀适用于印刷电路板制备工艺，解决了现有焊接铣刀容易出现脱焊的问题，硬质合金铣刀稳定性高，强度大，有利于提高加工质量。
55.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。
56.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
57.本发明提供的一种硬质合金铣刀、及其制备方法与应用，硬质合金铣刀采用硬质合金材料的柄部与工作部，保证柄部的刚度和强度，在二者连接处形成扩散层，相比于焊接工艺，提高了连接强度，不容易发生弯曲或断裂，并且能够实现在物理气相沉积(physical vapor deposition，pvd)和化学气相沉积(chemical vapor deposition，cvd)涂层工艺后，确保连接强度不发生降低，解决了铣刀出现疲劳损伤，引起脱焊的问题。
附图说明
58.图1为本发明实施例1提供的硬质合金铣刀的结构示意图；
59.图2为本发明实施例1提供的柄部与工作部连接处的扫描电镜示意图；
60.图3为本发明实施例1提供的柄部与工作部连接处的微观组织示意图(粘结相钴从柄部的第一硬质合金扩散至工作部的第二硬质合金形成扩散层)。
具体实施方式
61.需要理解的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“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。此外，术语“第
一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
62.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。
63.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
64.在一个具体实施方式中，本发明提供了一种硬质合金铣刀，所述硬质合金铣刀包括柄部与工作部，所述柄部与所述工作部进行扩散连接形成扩散层，所述扩散层的厚度为10～300μm。所述柄部与所述工作部的材质分别为硬质合金，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，所述第一硬质合金与第二硬质合金互不相同。
65.在一些实施方式中，所述扩散层的厚度为50～150μm，所述扩散层的直径为0.8～3.175mm。
66.在一些实施方式中，所述工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，所述过渡段远离所述切削段的一端与所述柄部形成所述扩散层。所述过渡段由所述柄部向所述切削段的方向渐缩。所述过渡段与所述柄部的轴线之间形成的角度为10～30
°
。本发明的过渡段为直径渐缩结构，在柄部与切削段之间形成斜面结构进行过渡，该斜面与柄部的轴线之间形成夹角，实现柄部与工作的连接。所述切削段包括断屑槽形、菱齿形或螺旋形中的任一种，所述刀尖包括平底形、鱼尾形或钻尖形中的任一种。
67.在一些实施方式中，所述柄部的长度为20～34mm，优选为24～32mm。
68.在一些实施方式中，所述第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相。所述第一硬质合金中粘结相的含量大于所述第二硬质合金中粘结相的含量。所述第一硬质合金中硬质相的粒度大于所述第二硬质合金中硬质相的粒度。
69.本发明中的硬质合金以粘结相与硬质相为主要原料，还包括本领域技术人员熟知的抑制剂和/或其他微量元素，本发明对于抑制剂与微量元素不作具体要求或特殊限定，本领域技术人员可根据实际情况进行配料。另外，制备第一硬质合金与第二硬质合金的材料元素相同，但粘结相的质量百分比，以及硬质相的粒度各不相同，使得柄部与工作部连接后，由于微观粒子作不规则的热运动形成扩散层。
70.本发明中形成扩散层的扩散过程，是微观粒子作不规则的热运动的结果，并且由粒子浓度高的地方向着浓度低的地方进行，从而使得粒子浓度趋于平衡，根据菲克第一定律，浓度差越大，扩散速度越快。本发明限定了第一硬质合金与第二硬质合金具有不同的粘结相含量及不同的硬质相粒度，还能够降低制备柄部的第一硬质合金的成本。
71.在另一个具体实施方式中，本发明提供了一个具体实施方式所述的硬质合金铣刀的制备方法，所述的制备方法具体包括如下步骤：
72.(1)将粘结相金属粉与硬质相粉末作为原料进行配料，再依次进行湿磨细化并搅拌均匀，随后采用干燥炉进行干燥，得到第一硬质合金粉末，所述第一硬质合金粉末中粘结相的含量为8wt.％～15wt.％，硬质相的粒度为0.8～1.4μm，粘结相包括钴，硬质相包括钨、
钛或钽的任一种或至少两种的组合；
73.(2)打磨制备工作部的第二硬质合金的一端，形成磨砂端面，并放入压制模具内，所述第二硬质合金中粘结相的含量为4wt.％～8wt.％，硬质相的粒度为0.3～0.6μm，粘结相包括钴，硬质相包括钨、钛或钽的任一种或至少两种的组合；
74.(3)将步骤(1)中第一硬质合金粉末添加至步骤(2)中装有第二硬质合金的压制模具中压制处理，得到预压棒料，所述第二硬质合金的磨砂端面靠近所述第一硬质合金；
75.(4)将所述预压棒料进行烧结，在所述第一硬质合金与所述第二硬质合金的连接处形成厚度为10～300μm的扩散层，其中，采用烧结炉进行烧结，温度为1300℃～1400℃；
76.(5)在结束烧结后，依次进行柄部粗磨、定长倒角、柄部精磨、开槽磨尖以及成品测试，得到硬质合金铣刀。
77.实施例1
78.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，包括柄部与工作部，柄部与工作部进行扩散连接形成扩散层，扩散层的厚度为160μm。柄部的长度为28mm。如图1所示，工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，过渡段通过扩散层连接柄部。过渡段由柄部向切削段的方向渐缩，切削段的直径为1.4mm。过渡段与柄部的轴线之间形成的角度α为14
°
，切削段为螺旋形，刀尖为鱼尾形。
79.柄部与工作部的材质分别为硬质合金，柄部的硬质合金与工作部的硬质合金不相同，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相。
80.第一硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为1.0μm，粘结相为钴，钴的含量为10wt.％。第二硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为0.4μm，粘结相为钴，钴的含量为6wt.％。
81.如图2和图3所示，本实施例得到的硬质合金铣刀的柄部与工作部的连接面无过渡层，并且无添加其他元素，粘结相钴从柄部的第一硬质合金扩散至工作部的第二硬质合金中。
82.实施例2
83.本实施例提供了实施例1中的硬质合金铣刀的制备方法，具体如下所述：
84.(1)将粘结相金属粉与硬质相粉末作为原料进行配料，再依次进行湿磨细化并搅拌均匀，随后采用干燥炉进行干燥，得到第一硬质合金粉末；
85.(2)打磨制备工作部的第二硬质合金的一端，形成磨砂端面，并放入压制模具内；
86.(3)将步骤(1)中第一硬质合金粉末添加至步骤(2)中装有第二硬质合金的压制模具中压制处理，第二硬质合金的磨砂端面靠近第一硬质合金，得到预压棒料；
87.(4)采用烧结炉在1350℃下进行预压棒料进行烧结，在所第一硬质合金与第二硬质合金的连接处形成厚度为160μm的扩散层；
88.(5)在结束烧结后，依次进行柄部粗磨、定长倒角、柄部精磨、开槽磨尖以及成品测试，得到硬质合金铣刀。
89.实施例3
90.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，包括柄部与工作部，柄部与工作部进行扩散连接形成扩散层，扩散层的厚度为40μm。柄部的长度为28mm。工作部包括依次连接的过渡
段、切削段与刀尖，过渡段通过扩散层连接柄部。过渡段由柄部向切削段的方向渐缩，切削段的直径为1.4mm。过渡段与柄部的轴线之间形成的角度为14
°
，切削段为菱齿形，刀尖为钻尖形。
91.柄部与工作部的材质分别为硬质合金，柄部的硬质合金与工作部的硬质合金不相同，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相。
92.第一硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为0.8μm，粘结相为钴，钴的含量为8wt.％。第二硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为0.3μm，粘结相为钴，钴的含量为6wt.％。
93.实施例4
94.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，包括柄部与工作部，柄部与工作部进行扩散连接形成扩散层，扩散层的厚度为50μm。柄部的长度为24mm。工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，过渡段通过扩散层连接柄部。过渡段由柄部向切削段的方向渐缩，切削段的直径为1.4mm。过渡段与柄部的轴线之间形成的角度为15
°
，切削段为螺旋形，刀尖为平底形。
95.柄部与工作部的材质分别为硬质合金，柄部的硬质合金与工作部的硬质合金不相同，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相。
96.第一硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为1.2μm，粘结相为钴，钴的含量为9wt.％。第二硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为0.5μm，粘结相为钴，钴的含量为5wt.％。
97.实施例5
98.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，包括柄部与工作部，柄部与工作部进行扩散连接形成扩散层，扩散层的厚度为200μm。柄部的长度为24mm。工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，过渡段通过扩散层连接柄部。过渡段由柄部向切削段的方向渐缩，切削段的直径为1.4mm。过渡段与柄部的轴线之间形成的角度为25
°
，切削段为螺旋形，刀尖为钻尖形。
99.柄部与工作部的材质分别为硬质合金，柄部的硬质合金与工作部的硬质合金不相同，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相。
100.第一硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为1.2μm，粘结相为钴，钴的含量为14wt.％。第二硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为0.5μm，粘结相为钴，钴的含量为7wt.％。
101.实施例6
102.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，包括柄部与工作部，柄部与工作部进行扩散连接形成扩散层，扩散层的厚度为300μm。柄部的长度为24mm。工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，过渡段通过扩散层连接柄部。过渡段由柄部向切削段的方向渐缩，切削段的直径为1.4mm。过渡段与柄部的轴线之间形成的角度为30
°
，切削段为螺旋形，刀尖为鱼尾形。
103.柄部与工作部的材质分别为硬质合金，柄部的硬质合金与工作部的硬质合金不相同，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相。
104.第一硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为1.4μm，粘结相为钴，钴的含量为15wt.％。第二硬质合金的硬质相采用碳化钨，碳化钨的粒度为0.6μm，粘结相为钴，钴的含量为8wt.％。
105.实施例7
106.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，与实施例1的区别在于：工作部的第二硬质合金中碳化钨的粒度为0.2μm，扩散层的厚度为160μm，其余工艺参数及操作条件与实施例1相同。
107.实施例8
108.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，与实施例1的区别在于：工作部的第二硬质合金中碳化钨的粒度为1.0μm，扩散层的厚度为160μm，其余工艺参数及操作条件与实施例1相同。
109.实施例9
110.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，与实施例1的区别在于：工作部的第二硬质合金中粘结相钴的含量为2wt.％，扩散层的厚度为220μm，其余工艺参数及操作条件与实施例1相同。
111.实施例10
112.本实施例提供了一种硬质合金铣刀，与实施例1的区别在于：工作部的第二硬质合金中粘结相钴的含量为9wt.％，扩散层的厚度为10μm，其余工艺参数及操作条件与实施例1相同。
113.对比例1
114.本对比例提供了一种铣刀，包括柄部与工作部，柄部与工作部的材质分别为硬质合金，柄部与工作部进行扩散连接形成扩散层，扩散层的厚度为5μm。柄部的长度为28mm。工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，过渡段通过扩散层连接柄部。过渡段由柄部向切削段的方向渐缩，切削段的直径为1.4mm。过渡段与柄部的轴线之间形成的角度为14
°
，切削段为螺旋形，刀尖为鱼尾形。
115.对比例2
116.本对比例提供了一种铣刀，包括柄部与工作部，柄部与工作部的材质分别为硬质合金，柄部与工作部进行扩散连接形成扩散层，扩散层的厚度为350μm。柄部的长度为28mm。工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，过渡段通过扩散层连接柄部。过渡段由柄部向切削段的方向渐缩，切削段的直径为1.4mm。过渡段与柄部的轴线之间形成的角度为14
°
，切削段为螺旋形，刀尖为鱼尾形。
117.对比例3
118.本对比例提供了一种铣刀，与实施例1的区别在于：柄部与工作部通过焊接连接在一起，柄部与工作部之间形成的焊接部的直径为2.2mm，即，柄部与工作部的连接处并未形成扩散层，其余工艺参数与实施例1相同。
119.本发明分别将实施例1制备的硬质合金铣刀，以及对比例1～3的铣刀进行铣削pcb
板材试验：
120.测试条件：
121.(1)测试板材：s1000-2m无铜板，t1.6mm；叠板数为3pnl；
122.测试参数：s 40krpm，f 12mm/s；
123.测试目的：通过铣削极限寿命测试，得到四种铣刀加工寿命，结果如表1所示：
124.表1
[0125][0126][0127]
由表1可知，实施例1铣刀寿命最佳，并且在钻径根部位置出现断裂；对比例2铣刀寿命次之，同样在钻径根部位置出现断裂；对比例3铣刀寿命次次之，在焊接位置出现断裂；对比例1铣刀寿命最差，在扩散层断裂。
[0128]
对比例1铣刀寿命差的原因是柄部硬质合金和工作部硬质合金扩散深度偏低，导致其连接强度低，在铣刀加工过程中，随着铣刀刃口磨损，受力变大，最后在扩散层断裂。对比例3铣刀寿命差的原因与对比例1类似，由于焊接处直径仅为2.2mm，焊接强度偏低。
[0129]
相比于实施例1，对比例2铣刀寿命变差，其主要原因在于为了提高扩散层的厚度，将在铣刀的制备过程增加烧结时间和烧结温度，导致工作部硬质合金碳化钨晶粒长大，硬质合金性能下降导致。
[0130]
本发明分别对实施例1，以及实施例3～10的硬质合金铣刀进行物理性能测试以及切削试验：
[0131]
物理性能：测试铣刀的连接强度；
[0132]
切削试验：分别s 40krpm，f 12mm/s切削参数对相同印刷电路板进行切削，在铣削长度为15mm时，对比铣刀磨损量，得到九种硬质合金铣刀的连接强度和耐磨性，结果如表2所示：
[0133]
表2
[0134]
[0135][0136]
由表2可知，实施例1、实施例3～6的硬质合金铣刀的柄部与工作部的连接强度高，不易发生断裂，能够在使用过程中避免脱焊的现象。
[0137]
由表2可知，相比于实施例1，实施例7硬质合金铣刀的连接强度略优，但耐磨性下降，主要是由于工作部硬质合金晶粒度更细，使得两种硬质合金钴相扩散更均匀，连接更充分，所以其连接强度更高，晶粒度更细，硬质合金综合性能更好，但是耐磨性会下降。相比于实施例1，实施例8硬质合金铣刀则由于晶粒度更大，表现的连接强度略低，在硬质合金铣刀使用过程中容易出现崩口，导致耐磨性更差。
[0138]
对比实施例1与实施例9，由于实施例9硬质合金铣刀的钴含量更低，两种硬质合金扩散速度更快，并且工作部硬质合金耐磨性更好，但是由于钴含量偏低，导致了硬质合金韧性差，其生产难度大，易出现崩口。相比于实施例1，实施例10硬质合金铣刀由于两种硬质合金钴含量相同，导致其扩散深度浅，连接强度低，并且工作部硬质合金钴含量偏高，造成硬质合金耐磨性下降。
[0139]
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。
[0140]
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
[0141]
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：

1.一种硬质合金铣刀，其特征在于，所述硬质合金铣刀包括柄部与工作部，所述柄部与所述工作部进行扩散连接形成扩散层，所述扩散层的厚度为10～300μm；所述柄部与所述工作部的材质分别为硬质合金，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，所述第一硬质合金与第二硬质合金互不相同。2.根据权利要求1所述的硬质合金铣刀，其特征在于，所述扩散层的厚度为50～150μm；优选地，所述扩散层的直径为0.8～3.175mm。3.根据权利要求1或2所述的硬质合金铣刀，其特征在于，所述工作部包括依次连接的过渡段、切削段与刀尖，所述过渡段远离所述切削段的一端与所述柄部形成所述扩散层；优选地，所述过渡段由所述柄部向所述切削段的方向渐缩；优选地，所述过渡段与所述柄部的轴线之间形成的角度为10～30
°
；优选地，所述切削段包括断屑槽形、菱齿形或螺旋形中的任一种；优选地，所述刀尖包括平底形、鱼尾形或钻尖形中的任一种；优选地，所述柄部的长度为20～34mm，进一步优选为24～32mm。4.根据权利要求1-3任一项所述的硬质合金铣刀，其特征在于，所述第一硬质合金与第二硬质合金分别包括粘结相与硬质相；优选地，所述第一硬质合金中粘结相的含量大于所述第二硬质合金中粘结相的含量；优选地，所述第一硬质合金中硬质相的粒度大于所述第二硬质合金中硬质相的粒度。5.一种权利要求1-4任一项所述的硬质合金铣刀的制备方法，其特征在于，所述的制备方法包括：提供制备柄部的第一硬质合金的粉末，以及制备工作部的第二硬质合金的原料；打磨所述的第二硬质合金的原料，并放入压制模具内，再将所述第一硬质合金粉末添加至压制模具中，随后依次进行压制与烧结，在所述工作部与所述柄部的连接处形成扩散层，得到硬质合金铣刀。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述的制备方法具体包括如下步骤：(ⅰ)将粘结相金属粉与硬质相粉末作为原料进行配料，再依次进行湿磨细化与干燥，得到第一硬质合金粉末；(ⅱ)打磨制备工作部的第二硬质合金的一端，形成磨砂端面，并放入压制模具内；(ⅲ)将步骤(ⅰ)中第一硬质合金粉末添加至步骤(ⅱ)中装有第二硬质合金的压制模具中压制处理，得到预压棒料；(ⅳ)将所述预压棒料进行烧结，在所述第一硬质合金与所述第二硬质合金的连接处形成扩散层，得到硬质合金铣刀。7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(ⅰ)中，所述第一硬质合金粉末中粘结相的含量为8wt.％～15wt.％；优选地，所述第一硬质合金粉末中硬质相的粒度为0.8～1.4μm；优选地，所述第一硬质合金中粘结相包括钴；优选地，所述第一硬质合金中硬质相包括钨、钛或钽的任一种或至少两种的组合。8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，步骤(ⅱ)中，所述第二硬质合金中粘结相的含量为4wt.％～8wt.％；优选地，所述第二硬质合金中硬质相的粒度为0.3～0.6μm；
优选地，所述第二硬质合金中粘结相包括钴；优选地，所述第二硬质合金中硬质相包括钨、钛或钽的任一种或至少两种的组合。9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(ⅲ)中，所述第二硬质合金的磨砂端面靠近所述第一硬质合金；优选地，步骤(ⅳ)中，所述烧结的温度为1300℃～1400℃；优选地，步骤(ⅳ)中，所述烧结采用烧结炉；优选地，步骤(ⅳ)中，所述扩散层的厚度为10～300μm，进一步优选为50～150μm；优选地，所述制备方法还包括：在所述烧结结束后，依次进行柄部粗磨、定长倒角、柄部精磨、开槽磨尖以及成品测试，得到所述硬质合金铣刀。10.一种权利要求书1-4任一项所述的硬质合金铣刀的应用，其特征在于，所述硬质合金铣刀用于印刷电路板制备领域。

技术总结

本发明提供了一种硬质合金铣刀、及其制备方法与应用，所述硬质合金铣刀包括柄部与工作部，所述柄部与所述工作部进行扩散连接形成扩散层，所述扩散层的厚度为10～300μm；所述柄部与所述工作部的材质分别为硬质合金，分别记为第一硬质合金与第二硬质合金，所述第一硬质合金与第二硬质合金互不相同。本发明通过扩散连接以固定柄部与工作部，保证了铣刀的强度与刚度，同时避免出现弯曲、断裂或脱焊的现象。断裂或脱焊的现象。断裂或脱焊的现象。