印刷电路板(PCB)是电子设备的关键器件，承担着信号传输、交换等功能。PCB由铜箔、树脂、玻璃纤维、硬质填料等构成，是一种典型的难加工材料。随着5G技术的发展，新型高频高速PCB板材的需求量猛增。5G新型PCB板材陶瓷硬质填料含量高，其铣削或钻孔加工中对刀具磨损严重，易引发断刀问题，对刀具的寿命和精度提出了新的挑战。
金刚石薄膜具有高硬度、高耐磨性及优异的热传导系数，作为刀具涂层，具有得天独厚的优势。根据晶粒尺寸，金刚石薄膜可以分为微米金刚石(MCD，晶粒尺寸≥1μm)、亚微米金刚石(SMCD，100nm≤晶粒尺寸<1μm)、纳米金刚石(NCD，10nm≤晶粒尺寸<100nm)、超纳米金刚石(UNCD，晶粒尺寸<10nm)，不同晶粒尺寸的金刚石薄膜具有不同的表面和截面形貌、表面粗糙度及表面摩擦系数等特征。然而，目前，关于切削刀具金刚石薄膜涂层的研究主要针对MCD, SMCD, NCD等常规金刚石薄膜，涉及UNCD在切削刀具方面的研究很少。UNCD薄膜具备小于10nm的尺寸，具有极高的表面光洁度、极低的表面粗糙度(~15nm)和摩擦系数(~0.07)，现有的研究主要集中在半导体、电化学、生物医学等领域，沉积基体大多为硅片，沉积基体几何形状简单，多为平面形状。对于UNCD薄膜在复杂形状PCB铣刀方面的研究未见报道，因此，针对5G新型PCB板材的铣削加工，本文首次将具有极高表面光洁度、极低表面粗糙度和摩擦系数的UNCD薄膜应用于复杂形状PCB铣刀，为开发出低摩擦、高光洁度、高寿命、高精度的涂层PCB刀具，采用热丝化学气相沉积(HFCVD)制备了六类金刚石薄膜，包括微米金刚石(MCD), 纳米金刚石(NCD), 超纳米金刚石(UNCD), 微米/纳米金刚石(MCD/NCD), 微米/超纳米金刚石(MCD/UNCD), 微米/纳米/超纳米金刚石(MCD/NCD/UNCD)，并对硬质合金(WC-Co)表面不同类型的金刚石薄膜进行表征，分别采用扫描电镜、原子力显微镜、XRD、拉曼光谱、洛氏硬度计测量了不同类型金刚石薄膜的表面和截面形貌、表面粗糙度、晶粒取向、结构成分以及膜基结合强度，进而开展摩擦磨损实验和高速切削实验探究了不同类型金刚石薄膜的摩擦学性能及切削性能。
结果表明，MCD/NCD/UNCD薄膜具备了MCD、NCD、UNCD的综合性能，底层MCD具有良好的耐磨损性能和与硬质合金基体之间优异的结合性能，中间层NCD保证了MCD和UNCD之间平缓连续的过渡，表层UNCD具有极高的表面光洁度和极低的表面粗糙度、摩擦系数，减小了PCB铣削过程刀具与工件之间的摩擦，抑制了粘着磨损的程度，延缓了刀具磨损，因此刀具寿命和加工精度明显提高。
 

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