专利名称：耦合超声场和电磁场在提高pcb用钻头寿命上的应用的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料处理领域，特别涉及提高硬质合金钻头耐磨性技术。
背景技术：
硬质合金钻头广泛应用于电子行业、机械加工行业、采矿业、建筑业、汽车行业等领域。
印刷电路板(简称PCB)的加工直接关系到电子产品的质量和成本，是电子行业中非常重要的一个环节。其中，硬质合金钻头是PCB生产中的关键工具，提高硬质合金钻头的寿命已经成为世界范围内的研究热点。目前采用的途径包括变换材料配方和处理方式两种。
在处理方式中，热处理可以有效提高硬质合金钻头的抗磨损性能而得到广泛应用。但由于热处理过程产生的残余应力，难以将硬质合金钻头的抗磨损性能最大限度的发挥出来；另外，热处理过程引入的变形、氧化及部分元素的烧损，使热处理不能作为最终工序而限制了使用范围。
发明内容
为克服现有热处理技术中产生的残余应力及热处理过程引入的变形、氧化及部分元素的烧损等缺陷。本发明提出一种提高硬质合金钻头寿命的方法。该方法主要通过耦合超声场和电磁场，降低硬质合金粘结相金属Co的残余应力，并将粘结相Co中溶解的其它元素以微小碳化物颗粒的形式析出，产生的直接效果是强化粘接相，使硬质合金中的WC颗粒更难以剥离，从而提高硬质合金钻头的寿命。
该技术的特征是将硬质合金钻头固定在卡具上，卡具的一端连接超声换能器，将固定好硬质合金钻头的卡具及超声换能器放入一个高频电磁感应线圈中，再将装有钻头、卡具和超声换能器的高频线圈放置在一个低频励磁线圈中。
工作时，在被处理的硬质合金钻头同时接收三部分的能量第一部分是来自低频励磁线圈的磁能，第二部分来自高频感应线圈在工件中感应出的电能，第三部分来自超声换能器的机械能。
具体的技术方案如下操作中，可根据所处理钻头的不同型号选择合适的超声波、高频线圈和低频励磁线圈的操作参数。较好的参数选择为第一部分产生磁能的设备和参数励磁电源由北京威顿公司生产，型号为RJ-50，低频励磁线圈匝数为100-250匝，将励磁电源直接用导线与励磁线圈连接起来，即可产生所需的磁场。实际处理的参数范围为交流电峰值电流30-70安培，频率10-20Hz。
第二部分产生感应电能的设备和参数感应电源由上海腾昌公司生产，型号为GP26，感应线圈为3-4匝，将感应电源的输出端连在感应线圈上，即可产生所需的感应电流。实际处理的参数范围为频率10-15KHz，输出功率1-4Kw。
第三部分产生超声能的设备和参数采用无锡惠丰公司生产的GC-5025超声换能器，输出功率110w，超声电源由张家港飞波超声电源厂提供。处理参数为输出功率20-80w，频率10-15KHz。通过螺丝和环氧树脂胶把超声换能器的输出端面连接到卡具上。
将钻头固定在卡具上之后，同时开启低频励磁电源、高频感应电源和超声电源，工作一段时间后，即完成对钻头的处理。一般处理时间为35s以上，优选35s～500s，最优选100s～150s。
图1耦合超声场与电磁场处理硬质合金钻头示意图。
图中，1-超声换能器，2-硬质合金钻头，3-卡具，4-高频感应线圈，5-低频励磁线圈具体实施方式
以下仅为本发明的较佳实施例而已，当不能以此限定本发明的范围。即大凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应仍属本发明专利涵盖的范围内。
实施例1取电子行业用硬质合金φ0.075*1钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出30A交流电，频率10Hz，低频励磁线圈匝数100匝；感应电源输出频率10KHz，输出功率1Kw，感应线圈3匝；超声输出功率20w，频率10KHz；处理时间100s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高3倍。
实施例2取电子行业用硬质合金φ0.105*1.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出35A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数120匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2Kw，感应线圈3匝；超声输出功率30w，频率10KHz；处理时间100s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高3倍。
实施例3取电子行业用硬质合金φ0.15*2.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出40A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数120匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2Kw，感应线圈3匝；超声输出功率30w，频率10KHz；处理时间120s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打1800合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2.3倍。
实施例4取电子行业用硬质合金φ0.2*4钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出40A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数200匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2Kw，感应线圈4匝；超声输出功率30w，频率10KHz；处理时间120s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打7000合格孔，寿命提高2.5倍。
实施例5取电子行业用硬质合金φ0.25*4钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出50A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数200匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2Kw，感应线圈4匝；超声输出功率40w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高3倍。
实施例6取电子行业用硬质合金φ0.25*4.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出50A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数200匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2Kw，感应线圈4匝；超声输出功率40w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高3倍。
实施例7取电子行业用硬质合金φ0.3*5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出50A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2.8Kw，感应线圈4匝；超声输出功率50w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2倍。
实施例8取电子行业用硬质合金φ0.3*5.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出50A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2.8Kw，感应线圈4匝；超声输出功率50w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2倍。
实施例9取电子行业用硬质合金φ0.3*6钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出55A交流电，频率12Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率2.8Kw，感应线圈4匝；超声输出功率50w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2倍。
实施例10取电子行业用硬质合金φ0.3*6.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出60A交流电，频率15Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率3.5Kw，感应线圈4匝；超声输出功率60w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2倍。
实施例11取电子行业用硬质合金φ0.35*5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出60A交流电，频率15Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率3.5Kw，感应线圈4匝；超声输出功率60w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2倍。
实施例12取电子行业用硬质合金φ0.35*5.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出60A交流电，频率15Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率3.5Kw，感应线圈4匝；超声输出功率60w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2倍。
实施例13取电子行业用硬质合金φ0.35*6钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出60A交流电，频率15Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率70w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打6000合格孔，寿命提高2倍。
实施例14取电子行业用硬质合金φ0.35*6.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出65A交流电，频率18Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率70w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打7000合格孔，寿命提高2.5倍。
实施例15取电子行业用硬质合金φ0.35*6.8钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出65A交流电，频率18Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率70w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打2000合格孔，经过处理的钻针每支可以打7000合格孔，寿命提高2.5倍。
实施例16取电子行业用硬质合金φ0.4*6钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出65A交流电，频率20Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率80w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打3000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高1.7倍。
实施例17取电子行业用硬质合金φ0.4*6.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出65A交流电，频率20Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率80w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打3000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高1.7倍。
实施例18取电子行业用硬质合金φ0.4*7钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出65A交流电，频率20Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率80w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打3000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高1.7倍。
实施例19取电子行业用硬质合金φ0.45*6钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出70A交流电，频率20Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率80w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打3000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高1.7倍。
实施例20取电子行业用硬质合金φ0.45*6.5钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出70A交流电，频率20Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率80w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打3000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高1.7倍。
实施例21取电子行业用硬质合金φ0.45*7钻头50支，通过双面胶粘接在卡具平台上，低频励磁电源输出70A交流电，频率20Hz，低频励磁线圈匝数250匝；感应电源输出频率15KHz，输出功率4Kw，感应线圈4匝；超声输出功率80w，频率15KHz；处理时间150s。经处理的钻针与同一批次生产的未经处理的钻头在相同的工作条件下进行对比试验，结果表明，每支未经处理的钻针一共可以打3000合格孔，经过处理的钻针每支可以打8000合格孔，寿命提高1.7倍。
权利要求
1.耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，包括将被处理的钻头固定在卡具上，卡具的一端连接超声换能器，将固定好钻头的卡具及超声换能器放入一个高频电磁感应线圈中，再将装有钻头、卡具和超声换能器的高频线圈放置在一个低频励磁线圈中，利用耦合超声场和电磁场处理钻头。
2.根据权利要求1所述的耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，其中，耦合超声场和电磁场处理钻头的时间至少为35s。
3.根据权利要求2所述的耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，其中，耦合超声场和电磁场处理钻头的时间为35～500s。
4.根据权利要求3所述的耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，其中，耦合超声场和电磁场处理钻头的时间为100～150s。
5.根据权利要求1～4所述的任意耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，其中，超声场输出功率为20～80w，频率为10～15KHz。
6.根据权利要求1～4所述的任意耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，其中，低频励磁线圈匝数为100～250匝，将励磁电源与励磁线圈连接起来，产生所需的磁场，处理的参数范围为交流电峰值电流30～70安培，频率10～20Hz。
7.根据权利要求1～4所述的任意耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，其中，高频感应线圈为3～4匝，将感应电源的输出端连在感应线圈上，产生所需的感应电流，处理的参数范围为频率10～15KHz，输出功率1～4Kw。
全文摘要
耦合超声场和电磁场在提高PCB用钻头寿命上的应用，包括将被处理的钻头固定在卡具上，卡具的一端连接超声换能器，将固定好钻头的卡具及超声换能器放入一个高频电磁感应线圈中，再将装有钻头、卡具和超声换能器的高频线圈放置在一个低频励磁线圈中，利用耦合超声场和电磁场处理钻头。工作时，被处理的钻头同时接收三部分的能量磁能、电能和机械能。本发明应用于电子行业PCB用钻头的处理，钻头的使用寿命显著提高。
文档编号C22F3/02GK101020997SQ20071005170
公开日2007年8月22日 申请日期2007年3月21日 优先权日2007年3月21日
发明者王明道, 王自成, 袁金磊 申请人:武汉晶泰科技有限公司