隨著現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展，金屬切除率不斷提高蜘傻。1900年备则，用碳素工具鋼刀具車削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒(500mm×100mm)需用時(shí)約100分鐘，20世紀(jì)50年代采用硬質(zhì)合金刀具后鳞编，加工時(shí)間縮短為幾分鐘汁蝶。1969年開始采用涂層硬質(zhì)合金刀具，最初用涂層刀片切削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒需用時(shí)1.5min论悴，而采用GC1025和GC015涂層刀片使加工時(shí)間進(jìn)一步縮短到1.25min和1min掖棉。通過對加工過程進(jìn)行分析可知，要提高切削速度膀估、降低切削成本幔亥，在所有加工因素中最經(jīng)濟(jì)的辦法就是應(yīng)用新型刀具材料耻讽。?

　　刀具表面涂層是提高刀具壽命、降低切削成本的有效手段帕棉。刀具涂層不僅可以提高刀具的表面硬度针肥，增強(qiáng)其耐磨性，而且可以減小刀具表面摩擦系數(shù)香伴，增加潤滑能力慰枕，提高切削速度，減少換刀次數(shù)即纲，提高被加工零件的精度和表面質(zhì)量具帮，從而提高生產(chǎn)效率。目前崇裁，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家嚼讹，涂層刀具已占所用全部刀具的80%以上，而我國這一比例尚不及20%波耗，因此推廣涂層刀具的應(yīng)用脊腺、開發(fā)新的涂層刀具材料具有重大意義。

　　1. cBN的性能特點(diǎn)

　　cBN(Cubic Boron Nitride,立方氮化硼)是繼人工合成金剛石之后出現(xiàn)的另一種超硬無機(jī)材料休敛，它除了具有許多與金剛石類似的優(yōu)異物理茉园、化學(xué)特性，如超高硬度(僅次于金剛石)史糕、高耐磨性汁讹、低摩擦系數(shù)、低熱膨脹系數(shù)等锤知，同時(shí)還具有一些優(yōu)于金剛石的特性(cBN與金剛石的性能對比見表1)棋裳。與金剛石不適合加工鋼鐵材料不同，cBN對鐵族金屬具有極為穩(wěn)定的化學(xué)性能贩纵，因此可廣泛用于鋼鐵制品的精密加工凭协、研磨等。cBN除具有優(yōu)良的耐磨損性能外懒叛，其耐熱性也極為優(yōu)良丸冕，在相當(dāng)高的切削溫度下也能切削耐熱鋼、淬火鋼薛窥、鈦合金等胖烛，并能切削高硬度的冷硬軋輥、滲碳淬火材料以及對刀具磨損非常嚴(yán)重的SiAl合金等難加工材料诅迷。

　　性能――cBN――金剛石

　　晶體結(jié)構(gòu)――閃鋅礦――金剛石

　　晶格常數(shù)(A°)――3.615――3.567

　　密度(g·cm-3)――3.48――3.515

　　顯微硬度(MPa)――46042～84337――>88260

　　彈性模量(GPa)――700――1000

　　熱膨脹系數(shù)(×10的-6次方/℃)――4.7――3.1

　　化學(xué)穩(wěn)定性――與Fe系金屬不反應(yīng)佩番，大氣中至1000℃不氧化――與Fe系金屬反應(yīng)，大氣中600℃以上氧化

　　熱穩(wěn)定性――真空中，溫度至1550℃才發(fā)生從cBN至hBN的相變――真空中答捕，溫度超過1300℃逝钥，金剛石開始向石墨轉(zhuǎn)變

　　cBN并不是天然存在的，需要靠人工合成拱镐，合成cBN的傳統(tǒng)方法是高溫高壓法艘款。這種方法對合成條件要求苛刻，成本高沃琅，而且只能得到cBN細(xì)小粉末哗咆，僅能用作磨料和聚晶cBN刀具。盡管如此蝠笔，由于使用了粘結(jié)劑读铁，這種價(jià)格昂貴的刀具的加工性能也大大降低。因此迫切需要開發(fā)價(jià)格更低床少、質(zhì)量更高的cBN制備技術(shù)砂两。

　　2.cBN涂層的制備方法

　　cBN具有三種異構(gòu)體，即hBN橘疚、cBN和wBN汪汰。hBN(六方氮化硼)具有與石墨極為相似的結(jié)構(gòu)，又稱為“白色石墨”胶僵，質(zhì)地也很軟步盼；而cBN的結(jié)構(gòu)和性能與金剛石相近。1987年Inagawa等人成功地制備了純度較高的cBN薄膜隘勾，隨后許多研究人員相繼采用物理氣相沉積(PVD)和化學(xué)氣相沉積(CVD)方法成功制備了cBN樊鲁，從而在國際上掀起了研究立方氮化硼薄膜的熱潮。在多種制備方法中捏章，最典型的方法是等離子體增強(qiáng)脈沖激光沉積法和熱絲輔助射頻等離子體化學(xué)氣相沉積法蔗彤。

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