PCBN刀具多由PCBN復(fù)合片與刀桿或可轉(zhuǎn)位刀片焊接而成,近年來，整體式PCBN復(fù)合片的種類也越來越多。PCBN復(fù)合片是由0.7mm左右的PCBN層直接燒結(jié)在硬質(zhì)合金基體上形成的復(fù)合整體。這種材料既具有PCBN 的高硬度、高熱穩(wěn)定性和高的化學(xué)穩(wěn)定性,還具有硬質(zhì)合金強(qiáng)度高、可焊性好的優(yōu)點(diǎn),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(fù)合片的質(zhì)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(jié)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(jīng)高溫高壓燒結(jié)成聚晶立方氮化硼。目前較為普遍的是加人粘結(jié)劑的二次聚合法。

1.加入金屬粘結(jié)劑的CBN燒結(jié)

金屬粘結(jié)劑種類很多,主要有Ni、Co、Ti、Ti-A1等。在燒結(jié)溫度下，金屬粘結(jié)劑成為液相,液相的出現(xiàn)對CBN燒結(jié)有一定的促進(jìn)作用,燒結(jié)可以在稍低的溫度和壓力下進(jìn)行。另外,由于CBN不溶于金屬粘結(jié)劑，不會發(fā)生能促進(jìn)收縮和晶體長大的溶解析出過程。在燒結(jié)過程中硬質(zhì)合金中的鉆呈液態(tài)滲入CBN晶界中,將硬質(zhì)合金與CBN燒結(jié)體緊密粘結(jié)在一起。采用金屬粘結(jié)劑的PCBN刀具的硬度較純CBN燒結(jié)的刀具硬度低,但是韌性好。

2.加入陶瓷粘結(jié)劑的CBN燒結(jié)

陶瓷粘結(jié)劑主要有TiN、TiC、AO。等。由于燒結(jié)過程中易產(chǎn)生裂紋因此多在陶瓷粘結(jié)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(qiáng)度,起到流體傳壓介質(zhì)的作用,有利于形成內(nèi)部無變形的燒結(jié)體,鉬等還可以改進(jìn)陶瓷粒子和鐵元素之間的潤濕性。陶瓷粘結(jié)劑PCBN刀具中粘結(jié)劑的含量較高,韌性較金屬粘結(jié)劑刀具差,但其抗高溫性能更好。

3.純CBN燒結(jié)

在CBN聚晶體中也可以不加粘結(jié)劑直接燒結(jié)而成聚晶立方氮化硼CBN在燒結(jié)時發(fā)生再結(jié)晶和晶粒長大過程,燒結(jié)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(fù)合片的種類常以CBN含量劃分,高含量的PCBN復(fù)合片多為金屬粘結(jié)劑,導(dǎo)熱性好,主要用于鑄鐵等脆硬材料的加工;含量低的PCBN復(fù)合片多為陶瓷型粘結(jié)劑，主要用于淬火鋼的切削加工。