PCBN刀具多由PCBN復合片與刀桿或可轉位刀片焊接而成,近年來，整體式PCBN復合片的種類也越來越多。PCBN復合片是由0.7mm左右的PCBN層直接燒結在硬質合金基體上形成的復合整體。這種材料既具有PCBN 的高硬度、高熱穩定性和高的化學穩定性,還具有硬質合金強度高、可焊性好的優點,使PCBN刀具不僅可切削各種硬度的工件,也易于制造。因此,PCBN復合片的質量好壞直接影響著刀具切削性能。
PCBN刀片的制作方法主要有兩種:一種是一次聚合法,即直接用六方氮化硼(HBN)一次聚合成高密度的燒結體;另一種是二次聚合法,先合成高密度立方氮化硼(CBN),然后再以其為原料經高溫高壓燒結成聚晶立方氮化硼。目前較為普遍的是加人粘結劑的二次聚合法。
1.加入金屬粘結劑的CBN燒結
金屬粘結劑種類很多,主要有Ni、Co、Ti、Ti-A1等。在燒結溫度下，金屬粘結劑成為液相,液相的出現對CBN燒結有一定的促進作用,燒結可以在稍低的溫度和壓力下進行。另外,由于CBN不溶于金屬粘結劑，不會發生能促進收縮和晶體長大的溶解析出過程。在燒結過程中硬質合金中的鉆呈液態滲入CBN晶界中,將硬質合金與CBN燒結體緊密粘結在一起。采用金屬粘結劑的PCBN刀具的硬度較純CBN燒結的刀具硬度低,但是韌性好。
2.加入陶瓷粘結劑的CBN燒結
陶瓷粘結劑主要有TiN、TiC、AO。等。由于燒結過程中易產生裂紋因此多在陶瓷粘結劑中加入鐵族元素(鐵、鈷、鎳)以及Mo或MoC等增加陶瓷離子間的強度,起到流體傳壓介質的作用,有利于形成內部無變形的燒結體,鉬等還可以改進陶瓷粒子和鐵元素之間的潤濕性。陶瓷粘結劑PCBN刀具中粘結劑的含量較高,韌性較金屬粘結劑刀具差,但其抗高溫性能更好。
3.純CBN燒結
在CBN聚晶體中也可以不加粘結劑直接燒結而成聚晶立方氮化硼CBN在燒結時發生再結晶和晶粒長大過程,燒結后的CBN多晶體的晶粒已不是原來的CBN單晶體顆粒。這種PCBN刀具耐性好,壽命長,但較脆且溫度條件苛刻,難以制成高韌性及大尺寸的刀片。
PCBN復合片的種類常以CBN含量劃分,高含量的PCBN復合片多為金屬粘結劑,導熱性好,主要用于鑄鐵等脆硬材料的加工;含量低的PCBN復合片多為陶瓷型粘結劑，主要用于淬火鋼的切削加工。
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