隨著現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展担急，金屬切除率不斷進(jìn)步琼富。1900年雌贱，用碳素工具鋼刀具車削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒(500mm×100mm)需用時(shí)約100分鐘凛虽，20世紀(jì)50年代采用硬質(zhì)合金刀具后书吗，加工時(shí)間縮短為幾分鐘。1969年開始采用涂層硬質(zhì)合金刀具礁懂，最初用涂層刀片切削標(biāo)準(zhǔn)鋼棒需用時(shí)1.5min女践，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。通過對(duì)加工過程進(jìn)行分析可知锣石，要進(jìn)步切削速度盹斟、降低切削本錢，在所有加工因素中最經(jīng)濟(jì)的辦法就是應(yīng)用新型刀具材料龄羽。

　　刀具表面涂層是進(jìn)步刀具壽命悔邀、降低切削本錢的有效手段。刀具涂層不僅可以進(jìn)步刀具的表面硬度砂姥，增強(qiáng)其耐磨性删舀，而且可以減小刀具表面摩擦系數(shù)，增加潤滑能力掠记，進(jìn)步切削速度梭狱，減少換刀次數(shù)，進(jìn)步被加工零件的精度和表面質(zhì)量傍菇，從而進(jìn)步生產(chǎn)效率猾瘸。目前，在產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家丢习，涂層刀具已占所用全部刀具的80%以上牵触，而我國這一比例尚不及20%，因此推廣涂層刀具的應(yīng)用、開發(fā)新的涂層刀具材料具有重大意義揽思。

　　1.CBN的性能特點(diǎn)

　　CBN(CubicBoronNitride,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)材料袜腥，它除了具有很多與金剛石類似的優(yōu)異物理、化學(xué)特性钉汗，如超高硬度(僅次于金剛石)羹令、高耐磨性、低摩擦系數(shù)损痰、低熱膨脹系數(shù)等福侈，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(duì)比見表1)。與金剛石不適合加工鋼鐵材料不同卢未，cBN對(duì)鐵族金屬具有極為穩(wěn)定的化學(xué)性能肪凛，因此可廣泛用于鋼鐵制品的精密加工、研磨等寥伍。cBN除具有優(yōu)良的耐磨損性能外虑治，其耐熱性也極為優(yōu)良，在相當(dāng)高的切削溫度下也能切削耐熱鋼撼腹、淬火鋼、鈦合金等害寸，并能切削高硬度的冷硬軋輥瓦腋、滲碳淬火材料以及對(duì)刀具磨損非常嚴(yán)重的SiAl合金等難加工材料。

　　CBN與金剛石的性能對(duì)比

　　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)寝谚，大氣中至1000℃不氧化――與Fe系金屬反應(yīng)妙旅，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――真空中蹋烂，溫度超過1300℃战覆，金剛石開始向石墨轉(zhuǎn)變

　　CBN并不是自然存在的，需要靠人工合成苹动，合成cBN的傳統(tǒng)方法是高溫高壓法柬乓。這種方法對(duì)合成條件要求苛刻，本錢高蠢涝，而且只能得到cBN細(xì)小粉末玄呛，僅能用作磨料和聚晶cBN刀具。盡管如此和二，由于使用了粘結(jié)劑徘铝，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)格更低惯吕、質(zhì)量更高的cBN制備技術(shù)惕它。

　　2.CBN涂層的制備方法

　　CBN具有三種異構(gòu)體，即hBN废登、cBN和wBN淹魄。hBN(六方氮化硼)具有與石墨極為相似的結(jié)構(gòu)郁惜，又稱為“白色石墨”，質(zhì)地也很軟揭北；而cBN的結(jié)構(gòu)和性能與金剛石相近扳炬。1987年Inagawa等人成功地制備了純度較高的CBN薄膜，隨后很多研究職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搔体，從而在國際上掀起了研究立方氮化硼薄膜的高潮恨樟。在多種制備方法中，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)氣相沉積法竿赂。

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