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引言
金刚石是已知的最硬材料，也是工具工业使用的最硬材料。但是，碳会溶解于铁，所以在切削铁合金时产生很高的切削温度使金刚石无法承受。立方氮化硼(CBN)是已知的硬度排行第二的材料，而且对铁合金有很好的热稳定性和化学惰性。目前，CBN都以整体刀片的形式或以钎焊扇形片的形式和WC-Co类硬质合金刀体一起使用。同时，世界上有很多技术团体，正在开发CBN涂层技术，采用的方法多数和近年来已经开发成功的金刚石涂层技术相仿。这种在硬质合金基体上的涂层，既具备CBN的硬度和化学稳定性，又具备硬质合金基体的韧性。
目前立方氮化硼刀具都采用常规的高温/高压成形技术制造。由于结构刚性和成形方法的局限性，形成的聚晶CBN(PCBN)烧结体无法制成复杂的几何形状，如：带断屑器的刀具、圆形刀具和各种其它形状的刀具。但对立方氮化硼涂层刀具来讲，只要采用的涂层技术有足够的适应变化能力，就能结合到这类复杂形状刀具上使用。这类涂层刀具对于铁合金的精加工领域有巨大的应用前景，并可在粗加工领域作为PCBN烧结体刀具的一种补充加以使用。
大多数从事于CBN薄膜沉积的研究小组都采用高能等离子或离子轰击，以便为形成温度的立方相创造条件。因为六方相或非结晶相的氮化硼热稳定性更好但还达不到CBN的硬度。然而，这些方法只能生成非常薄(<1μm)的CBN薄膜，而且迄今为止尚无迹象表明能够单独形成CBN而没有其它相的伴生。相反，在CBN相稳定以前，非晶体相和六方相的氮化硼首先在基体上生成。此外，这种方法形成的CBN薄膜具有很高的内在应力，这种应力可以削弱涂层和基体之间的粘结力，并导致分层剥落。这样就大大限制了这类涂层的有效厚度。
当前影响CBN涂层刀具实际应用的主要障碍是常规的气相沉积技术形成的CBN涂层不能达到足够的厚度。涂层生长过程中遇到的主要问题有：(1)过大的压应力；(2)不均质相的生成；(3)化学配比控制的可变性；(4)涂层太薄(<1μm)；(5)和基体的粘结力差；(6)基体不同时，CBN相稳定性不同。
上述问题在工业规模生产时表现更为突出。我们感到：为了解决这些问题必须开辟新的途径。例如开发与其它涂层相组合的CBN薄膜来解决相稳定性和内应力问题。其结果是生成一种复合薄膜，其物理特性由组成的材料决定。
本文介绍了为达到上述目的采用的一种全新的方法。用一种含有CBN的复合薄膜来代替气相沉积生成CBN，即：采用亚微米的CBN粉末作为涂层的成分，然后用经过改进的常规涂层方法将CBN粒子固定在一种结合体中，并使之和基体间有良好的粘结力。 试验方法
本文将介绍一种全新复合工艺的开发。包括：静电喷雾涂覆(ESC)，随后用化学气相渗透(CVI)。这个成果是阿肯色州立大学材料与制造研究实验室(MRL)和Valenite公司材料研究和开发部(MRD)在美国国家科学基金的支持下合作完成的。
刀片在静电喷雾涂覆前，先用标准工艺方法清理：弱酸溶液清洗，中性清洁剂清洗，去离子水漂洗，热空气烘干。在ESC工作过程中，CBN粒子在性质上是绝缘的，并能在零点几厘米内携带静电荷。粉末注入静电喷雾枪，喷雾枪在零点几千伏电压作用下，形成电荷云，并使电荷转移到粉末颗粒上(CBN粉末由GE超级磨料公司提供，粒子尺寸0～2μm)。带负电荷的粒子在电场作用下移向接地的目标(基体)并涂覆在其表面(见图1)。 
静电喷雾涂覆的各项参数，采用实验矩阵法加以优化。CBN粒子沉积到刀具的形态截面如图2所示。
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