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CBN

立方氮化硼

立方氮化硼極其堅硬,顯微硬度HV72000~98000Mpa,硬度低於鑽石。和鑽石相似,立方氮化硼是一種絕緣體但卻是一種極佳的導熱體。結構類似於鑽石的氮化硼形態,也叫正方體氮化硼、c-BN、β-BN、或z-BN(以閃鋅礦(ZincBlende)晶體結構命名),是被廣泛使用的工業鑽磨工具。

材料簡介


Cubic Boron Nitride立方氮化硼,縮寫為:CBN或cBN。目前,在自然界還沒有找到這種物質的存在,是人工合成的一種超硬材料
Cubic Boron Nitride立方氮化硼,縮寫為:CBN或cBN。立方氮化硼於2009年,由美國、中國和德國的地質學家組成的國際研究團隊在自然界中找到,並被命名為qingsongite。而在此前,該礦物只能在實驗室中合成。2009年,美國加州大學河濱分校、勞倫斯·利弗莫爾國家實驗室的科學家和來自中國、德國科研機構的同行一起,在中國青藏高原南部山區地下約306公里深處古海洋地殼的富鉻岩內找到了這種礦物,其在大約1300攝氏度高溫、118430個大氣壓的高壓條件下形成了晶體

材料特點


立方氮化硼(CBN)是硬度僅次於金剛石的超硬材料。它不但具有金剛石的許多優良特性,而且有更高的熱穩定性和對鐵族金屬及其合金的化學惰性。它作為工程材料,已經廣泛應用於黑色金屬及其合金材料加工工業。同時,它又以其優異的熱學、電學、光學和聲學等性能,在一系列高科技領域得到應用,成為一種具有發展前景的功能材料。
CBN
CBN

材料應用


立方氮化硼立方氮化硼微粉,用在精密磨削、研磨、拋光和超精加工,以達到高精度的加工表面。適用於樹脂、金屬、陶瓷等結合劑體系,亦可用於生產聚晶複合片燒結體,還可用做鬆散磨粒、研磨膏
黑色立方氮化硼CBN由於具有優異的化學物理性能,如具有僅次於金剛石的高硬度、高熱穩定性和化學惰性,作為超硬磨料在不同行業的加工領域獲得廣泛的應用,現在更是成為汽車、航天航空機械電子、微電子等工業不可或缺的重要材料,因而也得到各工業發達國家的極大重視。
合成CBN除靜高壓觸媒法還有多種方法,如靜高壓直接轉化法、動態衝擊法、氣相沉積法等,其中有些方法如氣相沉積法發展很快。但迄今為止工業合成CBN主要方法還是靜高壓觸媒法,CBN的合成研究也主要集中於這方面。
立方氮化硼聚晶(PCBN)刀具是由許多細晶粒(0.1~100)CBN聚結而成的CBN聚集體的一類超硬材料產品。它除了具有高硬度、高耐磨性外,還具有高韌性、化學惰性、紅硬性等特點,並可用金剛石砂輪開刃修磨。在切削加工的各個方面都表現出優異的切削性能,能夠在高溫下實現穩定切削,特別適合加工各種淬火鋼工具鋼、冷硬鑄鐵等難加工材料。刀具切削鋒利、保形性好、耐磨性能高、單位磨損量小、修正次數少、利於自動加工,適用於從粗加工到精加工的所有切削加工。精車淬硬工件是一門新工藝,實施前需做工藝試驗,可用與工件材料、硬度和大小相同的棒料,在同類機床上進行精加工或粗加工試驗,關鍵是要試驗刀具與切削參數的選擇及工藝系統是否有足夠的剛性。該工藝目前國內已經採用,如一汽集團PCBN刀具加工滲碳淬火(58~63HRC)的20CrMnTi變速箱齒輪撥叉槽,採用的工藝參數為υc=150m/min,f=0.1mm/r,αp=0.2~0.3mm,實現了以車代磨。
加工硬鑄鐵用PCBN刀具車削淬硬鋼時,要求工件淬火硬度高於45~55HRC,加工硬鑄鐵時,只要硬度達到中等硬度水平(45HRC),就會取得良好的加工效果。如汽車發動機缸蓋上的排氣閥座,該閥座是採用含銅、鉬的高鉻合金鑄鐵材料,其硬度一般約為44HRC,其閥座上孔採用鍃(鉸)、車兩種工藝,大多是在專用自動線上加工,與槍鉸導管孔一道進行。所採用的切削用量為:υc=71.6m/min,υf=26.5mm/min,αp=1.0mm,採用BC拉削油,自採用PCBN刀具加工后,與以往採用的各種硬質合金刀片加工相比,刀具平均耐用度為1200件,加工表面粗糙度為Ra0.4μm,閥座面擺差≤0.05mm。東風汽車公司發動機廠自1988年使用PCBN刀具后,其效果一直保持穩定,較好地解決了引進設備的刀具國產化問題。
PCBN在數控切削行業已得到廣泛應用,是一種具有良好發展前景的刀具材料。
現有國內生產的HLCBN系列:
BNS20
結構:整體聚晶。
特點:具有高硬度,高耐磨性和良好的熱穩定性。適合淬火鋼系列零件的加工。
用途:斷續,連續,中高速,半精和精車,高速鋼,齒輪,軸承軋輥,滲碳堆焊等零件的加工。
BNK1
結構:整體聚晶。
特點:具有高硬度,高耐磨性和良好的熱穩定性。良好的耐衝擊性能,適合高硬度材料的加工。
用途:斷續,低中速,粗糙加工,高鉻,高鎳,合金鑄鐵,冷硬鑄鐵和高速連續加工灰鑄鐵,硼鑄鐵球,墨鑄鐵,耐熱合金鈦合金等材料。
BNS30
結構:整體聚晶。
特點:具有很好的耐磨性和耐熱性能,可高速連續切削脆性材料。
用途:高速半精車,精車,高硬度鑄鐵和球墨鑄鐵類零部件。

HLCBN系列


BNH10
結構:合金襯底複合型氮化硼聚晶
特點:硬度高,耐磨性優,可高速連續切削。
用途:適於加工,精加工,淬火鋼系列零件。
BNK30
結構:複合型聚晶氮化硼
特點:具有良好的耐磨性和抗衝擊性能,用於高速連續精加工,半精加工。
用途:精車剎車盤,剎車盤彀發動機缸套等,灰鐵球鐵蠕墨鑄鐵等零件的高速加工。