合成压力对PcBN复合片的质量影响研究

发布时间：2020-06-02 10:02

【摘要】：PcBN复合片脱层等问题是合成过程中的常见问题,文章采用C扫描设备对复合片脱层的过程进行了研究。虽然影响复合片质量的因素很多,但复合片脱层会导致复合片性能下降,文章主要比较了不同合成压力对PcBN复合片质量——特别是内部结合质量的影响。对复合片脱层的原因进行了分析,认为实质上是不同材质结合后存在残余应力,释放的应力过大会导致脱层现象,匹配好工艺压力利于复合片质量稳定,对复合片生产有一定指导意义。
【图文】：

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～７ＧＰａ，本文重点以压力差异作为研究的方向。现将部分工作小结与同行分享，不足之处望多指正。１试验条件主要设备包括：Φ５６０缸径六面顶压机合成设备、真空处理设备、数控车床刀具性能检测设备、Ｃ扫描刀具材料评测设备、刀具磨床做刀设备。主要原材料包括：ｃＢＮ微粉、硬质合金、叶蜡石、堵头、钛片、钼杯、碳盐罐。２试验内容将ｃＢＮ及粘结剂粉料［３］混合均匀，用真空机组将粉料活化处理，采用金属钼杯装入粉料，再装入碳盐管、叶蜡石块中，复合片组装示意见图１。图１复合片组装示意图Ｆｉｇ．１ｃｏｍｐａｃｔａｓｓｅｍｂｌｙｄｉａｇｒａｍ合成试验以合成压力为变量，其它条件控制不变，研究复合片内在结合质量、外观质量。表１为合成压力实验的工艺参数，压力用Ｐ表示，功率用Ｗ表示，合成时间用Ｔ表示，压力试验６００片，生产验证数量１０００片，结果介绍在表２中。３实验数据及分析３．１压力对复合片外观缺陷质量的影响表１压力范围内，合成的复合片没有发现长斑和裂纹等外观缺陷，压力、功率及时间在工艺范围内，合成压力的变化对复合片外观长斑、裂纹没有明显影响，当压力在Ｐ＋７以下时，都没有长金刚石，而在合成压力达到Ｐ＋８～Ｐ＋９时出现有些复合片长金刚石现象，随着压力增加复合片长金刚石几率增加，合成压力对复合片长金刚石有明显影响，，合成腔中有钴、石墨，当进入金刚石生长区，合成腔就会长金刚石，导致复合片变脆进而品质下降，因此需匹配工艺参数避免金刚石生长。３．２压力变化与复合片脱层（内在复合质量）的关系３．２．１ＰｃＢＮ复合片脱层现象的产生过程对不同压力下合成的复合片进行

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图２压力Ｐ＋２ＭＰａ复合片内部缺陷脱层变化过程图Ｆｉｇ．２ｃｈａｎｇｅｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｈｅｉｎｔｅｒｎａｌｄｅｆｅｃｔｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐａｃｔｕｎｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆＰ＋２ｍｐａ图３压力Ｐ＋９ＭＰａ复合片内部质量图Ｆｉｇ．３ｉｎｔｅｒｎａｌｑｕａｌｉｔｙｏｆｃｏｍｐａｃｔｕｎｄｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｏｆＰ＋９ｍｐａ３．２．２ＰｃＢＮ复合片脱层概率与压力变化、复合片放置时间变化的研究：对不同工艺压力合成的复合片分期扫描观察，起初经Ｃ扫描检测无脱层的复合片，放置一段时间后再进行Ｃ扫描，发现有一些复合片出现脱层，放置时间不同，出现脱层的几率有差异，因此除了压力变化是脱层现象的主要因素外，放置时间也是一个影响因素，对此展开实验研究，表１说明了不同压力下，由于放置时间不同，对应复合片脱层的比例变化，脱层比例指脱层复合片数与总数的比值。表１复合片内部缺陷检测表———复合片脱层情况与压力变化表Ｔａｂｌｅ１ｃｏｍｐａｃｔｉｎｔｅｒｎａｌｄｅｆｅｃｔｄｅｔｅｃｔｉｏｎｔａｂｌｅ－ｃｏｍｐａｃｔｄｅｌａｍｉｎａｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｓｓｕｒｅｃｈａｎｇｅｔａｂｌｅ压力（ＭＰａ）Ｐ＋１Ｐ＋２Ｐ＋３Ｐ＋４Ｐ＋５Ｐ＋７Ｐ＋８Ｐ＋９Ｗ（Ｗ）ＷＷＷＷＷＷＷＷＴ（ｓ）ＴＴＴＴＴＴＴＴ复合片外观缺陷长斑无无无无无无无无长金刚石无无无无无无１５．６％３３．３％裂纹无无无无无无无无复合片内部缺陷：放置Ｎ天脱层复合片的比例（％）１天００００００００７天００００００００１４天３３．４２０００００００２１天３３．４４００２０１５．７０００

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