立方氮化硼磨料在燒結(jié)CBN刀具時(shí)的工藝方法

立方氮化硼（Cubic Boron Nitride，簡(jiǎn)稱CBN）是一種人工合成的超硬材料，其硬度僅次于金剛石，廣泛應(yīng)用于切削工具領(lǐng)域。在燒結(jié)CBN刀具的過程中，立方氮化硼磨料的使用至關(guān)重要。本文將簡(jiǎn)要介紹立方氮化硼磨料在燒結(jié)CBN刀具時(shí)的工藝方法。

一、原材料的準(zhǔn)備與凈化處理

立方氮化硼微粉中常常含有葉蠟石、石墨、金屬雜質(zhì)等，這些雜質(zhì)對(duì)燒結(jié)過程不利。因此，在燒結(jié)前需要對(duì)原材料進(jìn)行凈化處理。凈化處理方法包括使用NaOH處理CBN微粉以去除葉蠟石和HBN，煮高氯酸去除石墨，用HCl在電熱板上煮沸除去金屬，并用蒸餾水洗至中性。結(jié)合劑材料如Co、Ni、Al等也需進(jìn)行氫還原處理。

二、結(jié)合劑的選擇與配比

CBN刀具的結(jié)合劑種類多樣，主要包括金屬結(jié)合劑、陶瓷結(jié)合劑和金屬陶瓷結(jié)合劑。金屬結(jié)合劑如Ti、Co、Ni等在高溫下易軟化，影響刀具壽命；陶瓷結(jié)合劑如Al2O3耐高溫但沖擊韌性差；金屬陶瓷結(jié)合劑則結(jié)合了兩者的優(yōu)點(diǎn)。結(jié)合劑的加入量需充足但不能過多，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)平均自由程為0.8～1.2μm時(shí)，聚晶磨耗比值最高，此時(shí)結(jié)合劑摻入量為10%～15%（質(zhì)量比）。

三、CBN粒度及粒度配比的確定

CBN粒度及粒度配比的確定對(duì)刀具性能有重要影響。根據(jù)加工精度和表面質(zhì)量要求，切削工具用的CBN粒度大約分為粗粒度（20～30μm）、中粒度（3～10μm）和細(xì)粒度（2μm以下）。粗粒度制成的刀具耐磨性、抗沖擊性較高，但難以滿足高精度要求；細(xì)粒度則適用于精加工和超精加工。

四、燒結(jié)過程

燒結(jié)是CBN刀具制作的關(guān)鍵步驟。將CBN微粉和結(jié)合劑按一定配比混合均勻后，填充入模具中，然后在高溫高壓條件下進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)溫度通常在1400～1500℃，壓力在5GPa或更高。燒結(jié)過程中，CBN微粉與結(jié)合劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成堅(jiān)硬的燒結(jié)體。

五、刀具胚體的制備

燒結(jié)完成后，得到的是CBN刀具的胚體。胚體需要經(jīng)過切割、精磨等工序，最終制成可使用的刀具。切割通常使用電火花線切割技術(shù)，將燒結(jié)體坯料切割成所需形狀。

六、刃磨與檢驗(yàn)

制成的CBN刀具胚體需要刃磨才能用于切削。刃磨過程包括粗磨、精磨和研磨工序，以獲得正確的幾何形狀和表面粗糙度。刃磨后的刀具需要進(jìn)行嚴(yán)格檢驗(yàn)，包括硬度、精度、強(qiáng)度等物理性能的檢測(cè)，以及高倍電子顯微鏡檢查每個(gè)刀片的表面和刃口處理精度。