立方氮化硼(CBN)是在机械加工领域应用广泛的超硬材料,CBN原子结构与金刚石中的碳原子结构类似,具有高密度和高硬度等特性。CBN莫氏硬度9.7,是目前已知的硬度仅次于金刚石(莫氏硬度10)的超硬材料。
立方氮化硼单晶主要是由静态高压触媒法合成,用于CBN合成的触媒主要包括碱金属、碱土金属以及它们的氮化物,详细可分为超过50种。根据触媒选择不同把CBN分为Mg基、Li基等,目前最主流的是Li基多元触媒。除此之外根据颜色不同把CBN分为多个不同的颜色体系,市场上常见有黄色(琥珀色、蜂蜜色、黄棕色),还有褐色、黑色等。
CBN的颜色受多方面因素影响。由于触媒材料选择不同,在晶体合成过程中会引入不同的杂质缺陷,缺陷形式有间隙缺陷、置换缺陷等,改变了晶体的光学性质,使得晶体呈现不同的颜色。纯净的CBN应该是无色透明的。研究人员通过拉曼光谱测试的方法,分析CBN呈现黑色是因为晶体中多余B原子的存在造成的。研究实验表明CBN颜色的差异主要影响因素是不同添加剂造成的B和N的原子比例不同。添加剂还会影响不同晶面上的生长速度,从而使得CBN的晶体呈现不同形貌,例如厚板状、类球形、四面体、六八面体、长条状等形貌。
因为晶体的各向异性,不同形貌的CBN存在硬度和强度的差异。形貌越规则,晶面完整的CBN具有更高的强度和硬度。形状不规则,表面有缺陷的CBN单晶强度较低,但其锋利性更好。。
不同颜色CBN单晶在微观结构上不一样,在显微硬度和韧性上有细微的差别,而在砂轮应用中,对砂轮性能影响更大的是CBN单晶的TI值和TTI值,以及粒度和晶型,大量的应用实践也证明了以上情况,因此不要在CBN单晶的颜色耿耿于怀、念念不忘,更应该关注CBN单晶的内在特性。
CBN经过数年研究发展,现有合成CBN的触媒和添加剂成熟配方有许多种。由于各家研究方向有所不同,后期存在彼此的技术交流,从而衍生出许多新的配方合成的新品牌CBN单晶。通过TI及TTI等检测方式,不难看出现有的各品牌CBN是有明显差异的,不同品牌CBN单晶形貌、强度、价格不尽相同,应用范围也有不同。CBN单晶在砂轮制造方面,对于磨粒的主要考量依据是冲击韧性、热冲击韧性、形貌,从而选择最适磨粒。
信阳市德隆超硬材料有限公司新推出DL-8500牌号亮黑色CBN单晶,具有完整的晶面,棱角分明,涵盖70/80至325/400粒度范围,具有行业内同种产品中最高的冲击强度,热稳定性好,选型后分为A、B型,A型具有完整规则块状形貌,切削研磨效率高,有更高的强度;B型晶体呈不规则块状或片状形貌,有良好的锋利性和自锐性。欢迎咨询合作!
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