隨著現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展霹早，金屬切除率不斷提高矢锯。1900年，用碳素工具鋼刀具車削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒(500mm×100mm)需用時約100分鐘爬韧，20世紀(jì)50年代采用硬質(zhì)合金刀具后篱掌，加工時間縮短為幾分鐘。1969年開始采用涂層硬質(zhì)合金刀具奏喜，最初用涂層刀片切削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒需用時1.5min耿窍，而采用GC1025和GC015涂層刀片使加工時間進(jìn)一步縮短到1.25min和1min。通過對加工過程進(jìn)行分析可知效益，要提高切削速度较搔、降低切削成本，在所有加工因素中最經(jīng)濟的辦法就是應(yīng)用新型刀具材料缔道。

　　刀具表面涂層是提高刀具壽命屈淫、降低切削成本的有效手段。刀具涂層不僅可以提高刀具的表面硬度享甸，增強其耐磨性截碴，而且可以減小刀具表面摩擦系數(shù)，增加潤滑能力蛉威，提高切削速度日丹，減少換刀次數(shù)，提高被加工零件的精度和表面質(zhì)量蚯嫌，從而提高生產(chǎn)效率哲虾。目前，在工業(yè)發(fā)達(dá)國家择示，涂層刀具已占所用全部刀具的80%以上束凑，而我國這一比例尚不及20%奇徒，因此推廣涂層刀具的應(yīng)用乓梨、開發(fā)新的涂層刀具材料具有重大意義幽州。

　　1. cBN的性能特點

　　cBN(Cubic Boron Nitride,立方氮化硼)是繼人工合成金剛石之后出現(xiàn)的另一種超硬無機材料刊侯，它除了具有許多與金剛石類似的優(yōu)異物理逸铆、化學(xué)特性憾擒，如超高硬度(僅次于金剛石)篮绿、高耐磨性纹份、低摩擦系數(shù)渗某、低熱膨脹系數(shù)等磕糙，同時還具有一些優(yōu)于金剛石的特性(cBN與金剛石的性能對比見表1)劫陌。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)性能晶睦，因此可廣泛用于鋼鐵制品的精密加工碱框、研磨等。cBN除具有優(yōu)良的耐磨損性能外爱茫，其耐熱性也極為優(yōu)良册灾，在相當(dāng)高的切削溫度下也能切削耐熱鋼、淬火鋼慰沸、鈦合金等拷拗，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合金等難加工材料磷像。

　　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)涩霞，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――真空中邦匆，溫度至1550℃才發(fā)生從cBN至hBN的相變――真空中睦绍，溫度超過1300℃，金剛石開始向石墨轉(zhuǎn)變

　　cBN并不是天然存在的涉波，需要靠人工合成英上，合成cBN的傳統(tǒng)方法是高溫高壓法。這種方法對合成條件要求苛刻啤覆，成本高苍日，而且只能得到cBN細(xì)小粉末，僅能用作磨料和聚晶cBN刀具窗声。盡管如此易遣，由于使用了粘結(jié)劑，這種價格昂貴的刀具的加工性能也大大降低嫌佑。因此迫切需要開發(fā)價格更低、質(zhì)量更高的cBN制備技術(shù)侨歉。

　　2.cBN涂層的制備方法

　　cBN具有三種異構(gòu)體屋摇，即hBN、cBN和wBN幽邓。hBN(六方氮化硼)具有與石墨極為相似的結(jié)構(gòu)炮温，又稱為“白色石墨”，質(zhì)地也很軟核必；而cBN的結(jié)構(gòu)和性能與金剛石相近茸汇。1987年Inagawa等人成功地制備了純度較高的cBN薄膜，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荒鳖，從而在國際上掀起了研究立方氮化硼薄膜的熱潮居饵。在多種制備方法中蛔交，最典型的方法是等離子體增強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。

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