立方氮化硼（CBN）是一种在很多领域都极具应用潜力的超硬材料。CBN的硬度仅次于金刚石，并具有优良的耐磨损性能、化学稳定性和热稳定性。此外，CBN还是一种绝缘体，并具有很大的能带隙（＞6eV）。与金刚石不同的是，CBN在高温下仍能保持对铁族金属的化学稳定性，因此可广泛应用于含铁材料（如钢）的精密加工、研磨等。CBN可在高温下切削加工耐热钢、淬火钢、钛合金等，并能切削高硬度的冷硬轧辊、渗碳淬火材料以及对刀具磨蚀严重的SiAl合金等难加工材料。
在过去十年中，人们采用各种物理气相沉积（PVD）和等离子辅助化学气相沉积（PACVD）工艺成功制备出了CBN薄膜。但遗憾的是，迄今为止，无论是采用PVD法还是CVD法制备的CBN涂层都不同程度地存在缺陷，从而制约了CBN涂层的广泛应用。据报道，目前制备的大部分CBN薄膜的厚度仅为几百纳米。沉积更厚（＞0.5μm）的CBN薄膜和在非硅基体材料上制备CBN涂层仍然是一个技术难题。涂层制备失败的主要原因是：沉积的CBN涂层中残留有很大的内部压应力（可高达20GPa）；CBN涂层与基体结合力低，容易从基体上脱落；CBN涂层在潮湿环境下的长期稳定性也较差。目前，世界上只有少数研究机构能够在Si基体上沉积出厚度超过1μm的CBN涂层。
德国夫琅和费（Fraunhofer）表面工程和薄膜研究所（IST）的研究人员采用新的涂层结构，成功地在Si基体上沉积出了厚度超过2μm的CBN薄膜，并在硬质合金刀片上制备出了厚度约为0.8μm的CBN涂层。
新的涂层结构
研究工作的进展主要体现在采用了碳化硼（B4C）靶材（已申请专利）和由B4C底层、B-C-N过渡层（用氮气与氩气进行增量交换而获得）和CBN顶层组成的新的涂层结构。
尽管也可以采用直流溅射法来沉积B4C涂层，但为了达到更高的等离子密度，研究人员仍然采用了射频（RF）溅射工艺。虽然获得的这种新涂层结构仍然存在很大的内应力，但其膜/基结合力和在潮湿环境下的长期稳定性却有了显著改善。
机械性能和摩擦性能
新的CBN涂层结构与其他耐磨涂层的性能对比见下表。
对比结果表明，CBN涂层性能优良。迄今为止，在刀具上制备的CBN层仍然不够厚，但与B-C-N过渡层结构相结合，还是能达到加工所需的适用厚度，并且对其机械性能没有明显影响。
CBN涂层的应用
CBN涂层可以应用于许多领域，通过改善表面性能，最终提高产品质量和加工性能。其可能的应用领域包括：
（1）作为对铁基材料（如淬硬钢）进行高速切削、高效切削的超硬耐磨刀具涂层；
（2）作为防腐、耐磨零件的保护涂层；
（3）作为玻璃制品的抗刮涂层。
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