チップ付きCBNインサートは、PCBNチップと超硬基板の間に銀ベースのろう付けを採用しています。中核となる品質管理は、ろう付け前の準備、工程中のパラメータ管理、ろう付け後の多段階検査を対象とし、冷間ろう付け、クラック、CBNの熱劣化、接合不良を防止します。
1. ろう付け前の原材料および表面品質管理
(1) 材料受け入れ検査
PCBNブランクのグレード、CBN含有量、超硬基板のWC材質の整合性を確認し、熱膨張が不一致のロットは、ろう付け後に界面クラックを引き起こしやすいため不合格とします。
適合する銀ろう(融点680〜920℃)と対応するフラックスを選定します。フラックスの活性化温度はろうの融点より30〜50℃低くし、表面の酸化膜を完全に除去します。
ろうとフラックスは乾燥環境で保管し、湿気によるろう付け気孔の発生を防ぎます。
(2) 接合面の表面処理
CBN複合基板と超硬インサートの接合面を研削または精密研磨し、超音波脱脂洗浄で油分、錆、酸化膜を除去します。表面が粗い、または残留汚染があると、ろうの濡れ性が悪く、溶融不良を引き起こします。
接合ギャップに均一な薄いろうペーストを塗布し、精密治具でCBNチップを固定してギャップを0.03〜0.10mmに管理します。ギャップが大きすぎると接合強度が弱くなり、狭すぎるとろうの充填不足になります。
2. 工程中のろう付けパラメータ管理(中核品質管理)
ほとんどのチップ付きCBNは高周波誘導ろう付けまたは真空ろう付けを採用し、加熱曲線を厳格に管理して、CBN結晶の高温黒鉛化・酸化を防止します。
温度管理:ろうの種類に基づき、ろう付けピーク温度を780〜890℃に設定します。950℃を超える過熱はCBN層を損傷しインサート硬度を低下させ、低温は冷間ろう付けと低せん断強度を引き起こします。赤外線放射温度計で接合部の温度をリアルタイム監視します。
保持時間:短い恒温保持(ろうが完全に溶融した後のみ15〜45秒)。長時間の加熱曝露はCBN基板のコバルト相酸化と内部クラックの発生を引き起こします。
加熱・冷却速度:段階的予熱(300℃および500℃で保持し残留水分を除去)を実施します。異なる熱膨張による熱応力を解放するため、急速空冷ではなく炉冷を採用します。