CN106392850A - 磨料物品及形成方法 - Google Patents

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K·萨博拉马内恩
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Abstract

在此披露了一种磨料物品及形成方法，该磨料物品具有一个基底，覆盖该基底的一个黏合膜，包括一个粘结在该黏合膜上的涂覆层的磨料颗粒，从而使得该涂覆层与该黏合膜之间的一种结合限定了一个金属粘结区域，以及覆盖这些磨料颗粒和该黏合膜的一个粘结层。

Description

磨料物品及形成方法
本申请是申请日为2011年12月30日、申请号为201180005273.X、发明名称为“磨料物品及形成方法”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
以下内容是针对形成磨料物品、特别是单层磨料物品的方法。
背景技术
在上个世纪已经针对不同行业为了从工件上去除材料的一般功能而研发了多种研磨工具，包括例如：锯削、钻孔、抛光、清洁、雕刻、以及研磨。具体地提及电子行业，特别相关的是适合用于将材料的单晶铸锭切片形成晶片的研磨工具。随着行业的继续成熟，这些铸锭具有越来越大的直径，并且由于产量、生产力、受到影响的层、尺寸限制以及其他因素，针对这类工作使用松散的磨料以及线锯变成可以接受。
总体上，线锯是包括附着在线的一个长距离上的磨料颗粒的研磨工具，该研磨工具能以高的速度绕线以产生一种切割作用。尽管圆形的锯受限于小于刀片半径的切割深度，但是线锯却可以具有更大的柔性，允许切割具有切割直线或异型切割路径。
在常规固定的磨料线锯中已经采取了不同的方法，例如通过将多个钢珠在一个金属线或线缆上滑动而生产这些物品，其中这些钢珠是通过多个间隔件分开的。这些钢珠可以由常见地通过电镀亦或烧结而附接的磨料颗粒而覆盖。然而，电镀和烧结操作会是耗时的并且因此在成本上是冒险的，这些阻止了线锯研磨工具的迅速生产。大多数的这些线锯已经被用于经常切割石头或大理石的应用中，其中切口损失不是像电子应用中那么占主导的。已经进行了一些尝试来通过化学粘结工艺如硬钎焊来附接磨料颗粒，但这样的制造方法减小了线锯的拉伸强度，并且线锯在高张力的切削应用中变得易于破裂和过早失效。其他线锯可以使用树脂以将这些磨料粘结到该线上。不幸地是，这些树脂粘结的线锯易于迅速磨损并且这些磨料在达到颗粒的有用寿命之前就被大量丢失了，尤其是当切割穿过硬质材料时。
因此，行业上继续需要改进的研磨工具，特别是在线锯的领域内。
发明内容
根据一个方面，一种磨料物品包括：一个基底；覆盖该基底的一个黏合膜(tackingfilm)；包括一个涂覆层的磨料颗粒，这个涂覆层覆盖了粘结在该黏合膜上的磨料颗粒，其中该涂覆层与该黏合膜之间的一种结合限定了一个金属粘结区域；以及覆盖这些磨料颗粒和该黏合膜的一个粘结层。
根据另一个方面，一种磨料物品包括：一个基底，该基底包括具有的长度：宽度的长宽比为至少约10：1的一个长形本体；覆盖该基底的一个黏合膜，该黏合膜包括具有不大于约450℃的熔点的一种焊剂材料；粘结在该黏合膜上的磨料颗粒；以及覆盖这些磨料颗粒和黏合膜的一个粘结层。
在又一个方面，一种形成磨料物品的方法包括：提供一个基底；形成覆盖该基底的一个表面的一个黏合膜，该黏合膜包括一种焊剂材料；将包括一个涂覆层的多个磨料颗粒置于该黏合膜上；并且处理该黏合膜以便使该涂覆层和该黏合膜彼此粘结。该方法进一步包括在该黏合膜以及这些磨料颗粒上形成一个粘结层。
根据再另一个方面，一种形成磨料物品的方法包括：提供一个基底，该基底包括具有的长度：宽度的长宽比为至少约10：1的一个长形本体；形成覆盖该基底的一个表面的、含金属的黏合膜，该黏合膜具有不大于约450℃的熔点；将磨料颗粒置于该黏合膜中；并且在该黏合膜和这些磨料颗粒上形成一个粘结层。
另一个方面包括一种形成磨料物品的方法，该方法包括：提供一个基底，该基底包含一种线材；形成覆盖该基底的一个表面的、包含金属材料的一个黏合膜；将磨料颗粒置于该黏合膜中；处理该黏合膜以便在这些磨料颗粒与该黏合膜之间形成一个金属粘结区域；并且在该黏合膜和这些磨料颗粒上形成一个粘结层。
附图说明
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。
图1包括一个流程图，该流程图提供了用于形成根据一个实施方案的磨料物品的方法；
图2包括根据一个实施方案的一种磨料物品的一部分的截面图示；
图3包括根据一个实施方案形成的一种磨料物品的一个放大图像；
图4包括根据另一个实施方案形成的一种磨料物品的一个放大图像；
图5包括根据另一个实施方案形成的一种磨料物品的一个放大图像；
图6包括根据又一个实施方案形成的一种磨料物品的一个放大图像；
图7包括根据再一个实施方案形成的一种磨料物品的一个放大图像；
图8包括根据另一个实施方案形成的一种磨料物品的一个放大图像。
在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施方式
以下内容是针对磨料物品，并且更具体地说是适合用于研磨和锯削穿过工件的磨料物品。在具体情况下，这里的磨料物品可以形成线锯，这些线锯可以用于对电子行业、光学行业、以及其他相关行业中的敏感性结晶材料进行加工。
图1包括一个流程图，该流程图提供了用于形成根据一个实施方案的磨料物品的方法。该方法通过提供一种基底而始于步骤101。该基体可以提供一个用于将研磨材料固定在其上的表面，由此促进该磨料物品的研磨能力。
根据一个实施方案，提供一个基底的方法可以包括提供处于一个线材的形式的基底的方法。事实上，该线材基底可以连接到一个绕线结构上。例如，可以在一个进料线轴与一个接收线轴之间提供该线材。该线材在进料线轴与接收线轴之间的平移有助于加工，其中该线材被平移穿过多个希望的形成过程以便在从进料线轴被平移至接收线轴的的同时形成最终形成的磨料物品的这些构成层。
根据一个实施方案，该基底可以是具有的长度：宽度的长宽比为至少10：1的一个长形构件。在其他实施方案中，该基底具有的长宽比可以是至少约100：1，例如至少1000：1，或者甚至至少约10,000：1。该基底的长度是沿基底的纵轴线测量的最长尺寸。宽度是垂直于该纵轴线测量的、该基底的第二长的(或在某些情况下是最小的)尺寸。
此外，该处于长形构件形式的基底具有至少约50米的长度。实际上，其他基底可以更长，具有的平均长度为至少约100米，如至少约500米、至少约1000米、或甚至10,000米。
此外，该基底可以具有一个可能不大于约1cm的宽度。事实上，该基底可以是具有的平均宽度是不大于约0.5cm(如不大于约1mm、不大于约0.8mm、或甚至不大于约0.5mm)的一个长形构件。而且，该基底可以具有至少约0.01mm的平均宽度，如至少约0.03mm。将了解的是该基底具有的平均宽度可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。此外，在基底是一种具有基本上圆形截面形状的线材的情况下，将了解的是提及宽度就是提及直径。
根据一个实施方案，该基底可以包括一种无机材料，如一种金属或金属合金材料。一些基底可以包括元素周期表中公认的一种过渡金属元素。例如，该基底可以结合：铁、镍、钴、铜、铬、钼、钒、钽、钨、等元素。根据一个具体实施方案，该基底可以包括铁，并且更特别地可以是钢。
在某些实施方案中，该基底可以是一个长形构件，如一种线材，该构件包括多个编结在一起的长丝。即，该基底可以由许多更小的、互相绕线的、编结在一起的、或固定在另一物体(如中央芯线)上的线材形成。某些设计可以利用钢琴丝作为该基底的一种适当结构。
进一步关于该提供一个基底的方法，将了解的是该基底能以特定速率从一个进料线轴绕线至一个接收线轴从而有助于加工。例如，该基底能以不小于约5m/min的速率从进料线轴绕线至接收线轴。在其他实施方案中，该绕线速率可以更大，使得它是至少约8m/min、至少约10m/min、至少约12m/min、或者甚至至少约14m/min。在具体情况下，该绕线速率可以是不大于约200m/min，如不大于约100m/min。该绕线速率可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。将了解的是该绕线速率可以代表能够形成最终成形的磨料物品的速率。
在步骤101提供一个基底之后，该方法在步骤102通过形成覆盖该基底的一个表面的一个黏合膜而继续进行。该形成一个黏合膜的方法可以包括一个沉积过程，包括例如：喷涂、印刷、浸渍、通过模口涂覆(die coating)、镀层、电镀及其组合。该黏合膜可以直接粘结到该基底的外表面上。事实上，可以将该黏合膜形成为使得它覆盖该基底外表面的大部分，并且更特别地可以基本上覆盖该基底的整个外表面。
可以将该黏合膜形成为使得它以限定一个粘结区域的方式被粘结到该基底上。该粘结区域可以由该黏合膜与基底之间的元素的相互扩散而限定。将了解的是该粘结区域的形成可能不一定在将该黏合膜沉积在基底表面上的时刻形成。例如，黏合膜与基底之间的一个粘结区域的形成可以在加工过程中一个靠后的时间形成，如在用于促进该基底与该基底上形成的其他构成层之间的粘结的一个热处理过程中。
根据一个实施方案，该黏合膜可以由一种金属、金属合金、金属基复合材料、以及它们的一种组合而形成。在一个具体的实施方案中，该黏合膜可以由一种包括过渡金属元素的材料形成。例如，该黏合膜可以是一种包括过渡金属元素的金属合金。一些适当的过渡金属元素可以包括：例如铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌、以及它们的组合。根据一个具体实施方案，该黏合膜可以由包括锡和铅的一种金属合金制成，例如一种60/40锡/铅组合物。在另一个实施方案中，该黏合膜可以由一种具有大半锡含量的材料形成。事实上，在某些磨料物品中，该黏合膜包括一种实质上由锡组成的材料。
该锡可以具有至少约99％的纯度。进一步，该锡具有的纯度可以是至少约99.1％、至少约99.2％、至少约99.3％、至少约99.4％、至少约99.5％、至少约99.6％、至少约99.7％、至少约99.8％、或至少约99.9％。在一个方面，该锡具有至少约100％的纯度。
根据一个实施方案，该黏合膜可以是一种焊剂材料。将了解的是一种焊剂材料包括一种具有特定熔点(如不大于约450℃)的材料。焊剂材料与硬钎焊材料的不同之处在于硬钎焊材料一般比焊剂材料具有显著更高的熔点，如高于450℃、并且更典型地高于500℃。此外，焊剂材料可以具有不同的组成。而且，根据一个实施方案，在此的实施方案的黏合膜可以由一种熔点是不大于约400℃(如不大于约375℃、不大于约350℃、不大于约300℃、或不大于约250℃)的材料形成。而且，该黏合膜具有的熔点可以是至少约100℃，例如至少约125℃、至少约150℃、或甚至至少约175℃。将了解的是该黏合膜具有的熔点可以处于以上指出的任何最小与最大温度之间的范围内。
该黏合膜的形成可以包括覆盖该黏合膜的多个附加层的形成。例如，在一个实施方案中，该黏合膜的形成包括形成一个覆盖该黏合膜的附加层以促进进一步的加工。该覆盖膜可以是一种助熔剂材料，该助熔剂材料有助于该黏合膜的材料的熔化并且进一步有助于磨料颗粒附连在该黏合膜上。该助熔剂材料可以处于覆盖该黏合膜的一个基本上均匀的层的形式，并且更特别地是与该黏合膜直接接触。该助熔剂材料可以处于一种液体或糊剂的形式。根据一个实施方案，该助熔剂材料可以使用一种沉积工艺如喷涂、浸渍、涂抹、印刷、刷涂、及其组合来施加到该黏合膜上。
该处于助熔剂材料形式的附近层可以包括大半含量的助熔剂材料。在某些情况下，基本上整个附加层可以由该助熔剂材料组成。
在步骤102形成该黏合膜之后，该方法在步骤103通过将磨料颗粒置于该黏合膜上而继续进行。在一些情况下，取决于该方法的性质，这些磨料颗粒可以与该黏合膜直接接触。更具体地说，这些磨料颗粒可以与一个附加层直接接触，例如一个包含助熔剂材料、覆盖该黏合膜的层。事实上，该包含助熔剂材料的附加材料层可以具有固有的粘度和粘性特征，该特征有助于在加工过程中将磨料颗粒保持在位，直到进行另外的过程来将这些磨料颗粒相对于该黏合膜而永久地粘结在位。
将磨料颗粒提供到黏合膜上、并且更具体地是包括助熔剂材料的附加层上的适当方法可以包括：喷涂、重力涂覆、浸渍、模口涂覆、静电涂覆、以及它们的组合。特别有用的施加磨料颗粒的方法可以包括一种喷涂方法，该方法是进行来将一个基本上均匀的磨料颗粒涂层施加到该包含助熔剂材料的附加层上。
在一个替代实施方案中，该提供磨料颗粒的方法可以包括形成一种包括助熔剂材料和磨料颗粒的混合物。该混合物可以直接在该黏合膜上形成和沉积，这与使用首先以黏合膜进行涂覆然后施加磨料颗粒的两步法不同。将这些磨料颗粒与助熔剂混合并然后将该混合物施加到该线材上可允许实现每单位线材上较高浓度的单层磨料颗粒。例如，使用这种方法可以制成具有高达(并且包括)600个磨料颗粒/毫米线材的一个线锯。可以基本上以一个单层(利用磨料颗粒的附聚作用)或多个磨料颗粒层将这些磨料颗粒置于该线材上。
这些磨料颗粒可以包括多种材料，如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金刚石、及它们的组合。在某些实施方案中，这些磨料颗粒可以结合一种超级磨料材料。例如，一种适当的超级磨料材料包括金刚石。在特定情况下，这些磨料颗粒可以实质上由金刚石组成。
在一个实施方案中，这些磨料颗粒可以包括具有至少约10的维氏硬度的一种材料。在其他情况下，这些磨料颗粒具有的维氏硬度可以是至少约25GPa、如至少约30GPa、至少约40GPa、至少约50GPa、或甚至至少约75GPa的硬度。而且，用于在此的实施方案中的磨料颗粒具有的维氏硬度可以是不大于约200GPa，例如不大于约150GPa、或甚至不大于约100GPa。将了解的是这些磨料颗粒具有的维氏硬度可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。
这些磨料颗粒具有的平均粒径会部分由该磨料物品的预期最终用途所决定。在某些情况下，这些磨料颗粒可以具有不大于约500微米的平均尺寸。在其他情况下，这些磨料颗粒的平均粒径可以更小，使得平均粒径是不大于约300微米、不大于约250微米、不大于约200微米、不大于约150微米、或甚至不大于约100微米。根据一个实施方案，这些磨料颗粒的平均粒径可以是至少约0.1微米，例如至少约0.5微米、或甚至至少约1微米。将了解的是这些磨料颗粒具有的平均粒径可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。
这些磨料颗粒可以在磨料颗粒的外表面上包括一个涂覆层。适合的涂覆层材料可以包括金属或金属合金材料。根据一个具体实施方案，该涂覆层可以包括一种过渡金属元素，如钛、钒、铬、钼、铁、钴、镍、铜、银、锌、锰、钽、钨、以及它们的组合。某些涂覆层可以包括镍，如一种镍合金，并且甚至合金具有按重量百分比测量的、与该涂覆层组合物中存在的其他种类相比为大半含量的镍。在更特别的情况下，该涂覆层可以包括单一金属种类。例如，该涂覆层可以实质上由镍组成。
可以将这些磨料颗粒形成为使得该涂覆层可以覆盖磨料颗粒的外表面积的至少约50％。在其他实施方案中，每个磨料颗粒的涂覆层的覆盖率可以更大，使得该涂覆层覆盖了该磨料颗粒的至少约75％、至少约80％、至少约90％、至少约95％的、或者基本上整个的外表面。
在步骤103将磨料颗粒置于黏合膜上之后，该方法可以在步骤104通过处理该黏合膜以便将磨料颗粒粘结在该黏合膜中而继续进行。处理可以包括多种方法，如加热、固化、干燥、及其组合。在一个具体的实施方案中，处理包括一个热过程，如将该黏合膜加热至足以引发该黏合膜的熔化的一个温度，同时避免过度的温度以便限制对磨料颗粒和基底的损害。例如，处理可以包括将该基底、黏合膜、以及磨料颗粒加热至不大于约450℃的温度。值得注意地，该处理方法可以在一个更小的处理温度下进行，例如不大于约375℃、不大于约350℃、不大于约300℃、或甚至不大于约250℃。在其他实施方案中，该处理方法包括将该黏合膜加热到至少约100℃、至少约150℃、或甚至至少约175℃的熔点。
将了解的是该加热过程可以有助于使该黏合膜以及包含助熔剂材料的附加层内的材料熔化以便将磨料颗粒粘结到该黏合膜和基底上。该加热过程可以有助于在磨料颗粒与黏合膜之间形成一种特殊的结合。值得注意地，在涂覆的磨料颗粒的背景下，可以在磨料颗粒的涂覆材料与该黏合膜材料之间形成一个金属粘结区域。该金属粘结区域可以具有以下特征：在该黏合膜的至少一个化学种类与覆盖这些磨料颗粒的涂覆层的至少一个化学总类之间具有相互扩散的扩散结合区域，使得该金属粘结区域包括来自这两个构成层的化学种类的一种混合物。
在步骤104处理该黏合膜之后，该方法可以在步骤105通过在该黏合膜及磨料颗粒上的形成一个粘结层而继续进行。该粘结层的形成可以有助于形成一种具有改进的耐磨损性的磨料物品。此外，该粘结层可以增强该磨料物品的磨料颗粒保持作用。根据一个实施方案，形成该粘结层的过程可以包括在这些磨料颗粒及该黏合膜所限定的物品的外表面上沉积该粘结层。事实上，该粘结层可以直接粘结到这些磨料颗粒以及该黏合膜上。
形成该粘结层可以包括多种方法，如镀层、喷涂、浸渍、印刷、及其组合。根据一个具体实施方案，该粘结层可以通过一种镀层方法来形成。值得注意地，形成该粘结层可以包括一种多步骤方法，其中可以在形成该粘结层之前首先对来自步骤104的带有黏合的磨料颗粒的基底进行清洁或漂洗以便去除不想要的材料(例如，来自该附加层的残余助熔剂材料)。
可以将该粘结层形成为使得它覆盖了这些磨料颗粒及黏合膜的至少90％的暴露表面。在其他实施方案中，该粘结层的覆盖率可以更大，使得它覆盖了这些磨料颗粒和黏合膜的暴露表面的至少约92％、至少约95％、或者甚至至少约97％。在一个具体的实施方案中，可以将该粘结层形成为使得它基本上覆盖了这些磨料颗粒和黏合膜的全部暴露表面，并且完全覆盖这些构成层并且限定了该磨料物品的外表面。
该粘结层可以由诸如有机材料、无机材料、及其组合的一种材料制成。一些适当的有机材料可以包括多种聚合物，如UV可固化的聚合物、热固性材料、热塑性塑料、以及它们的组合。一些其他的适当的聚合物材料可以包括：氨基甲酸酯类、环氧化物、聚酰亚胺类、聚酰胺类、丙烯酸酯类、聚乙烯基类、以及它们的组合。
用于该粘结层中的适合的无机材料可以包括：金属类、金属合金类、金属陶瓷、陶瓷类、复合材料类、以及它们的组合。在一种具体情况下，该粘结层可以由具有至少一种过渡金属元素的材料、更特别地由包含过渡金属元素的金属合金形成。用于该粘结层中的一些适当的过渡金属元素可以包括：铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌、以及它们的组合。在某些情况下，该粘结层可以包括镍，并且可以是包括镍的一种金属合金、或甚至一种镍基合金。在再其他的实施方案中，该粘结层可以实质上由镍组成。
根据一个实施方案，该粘结层可以由一种具有的硬度大于该黏合膜的硬度的材料(包括例如复合材料)制成。例如，该粘结层可以具有比该黏合膜的维氏硬度硬至少约5％的维氏硬度。事实上，在其他实施方案中，该粘结层的维氏硬度与该黏合膜的维氏硬度相比可以硬至少约10％，如至少约20％、至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约75％、或甚至至少约100％。
另外，该粘结层可以具有按照压痕方法测量的、比该黏合膜的平均断裂韧度大至少约5％的断裂韧度(K1c)。在具体实施方案中，该粘结层具有的断裂韧度(K1c)可以比该黏合膜的断裂韧度大至少约8％、大至少约10％、大至少约15％、大至少约20％、大至少约25％、大至少约30％、或大甚至至少约40％。
任选地，该粘结层可以包括一种填充剂材料。该填充剂可以是适合于增强该最终形成的磨料物品的性能特性的不同材料。一些适当的填充剂材料可以包括：磨料颗粒、成孔剂(如空心球、玻璃球、泡沫氧化铝)、天然材料(如贝壳和/或纤维)、金属颗粒、以及它们的组合。
在一个具体的实施方案中，该粘结层可以包括一种处于磨料颗粒形式的填充剂。该填充剂的磨料颗粒可以与这些磨料颗粒大大不同，特别是就尺寸而言，使得在某些情况下该磨料颗粒填充剂可以具有比粘结到该黏合膜上的磨料颗粒的平均尺寸显著更小的一个平均颗粒尺寸。例如，该磨料颗粒填充剂具有的平均颗粒尺寸可以比这些磨料颗粒的平均颗粒尺寸小至少约2倍。事实上，该磨料填充剂可以具有甚至更小的平均颗粒尺寸，例如在比布置在该黏合膜中的磨料颗粒的平均粒径小至少3倍的等级上，如小至少约5倍、小至少约10倍、并且特别地是在小约2倍与约10倍之间的范围内。
该粘结层内的磨料颗粒填充剂可以由诸如碳化物、碳基材料(如富勒烯)、硼化物、氮化物、氧化物、氧氮化物、氧硼化物、及其组合的一种材料制成。在具体情况下，该磨料颗粒填充剂可以包括一种超级磨料材料，如金刚石、立方氮化硼、或它们的组合。将了解的是该磨料颗粒填充剂可以是与粘结到该黏合膜上的磨料颗粒相同的材料。在其他情况下，该磨料颗粒填充剂可以包括一种与粘结到该黏合膜上的磨料颗粒的材料不同的材料。
图2包括根据一个实施方案的一种磨料物品的一部分的截面图示。如所展示的，磨料物品200可以包括一个基底201，该基底处于一个长形构件如线材的形式。如进一步展示的，该磨料物品可以包括布置于基底201的整个外表面上的一个黏合膜202。此外，该磨料物品200可以包括磨料颗粒203，这些磨料颗粒包括一个覆盖了磨料颗粒203的涂覆层204。这些磨料颗粒203可以粘结在该黏合膜202上。具体而言，这些磨料颗粒203可以在界面206处粘结在该黏合膜202上，其中可以如在此描述的形成一个金属粘结区域。
这些磨料颗粒200可以包括一个覆盖了磨料颗粒203的外表面的涂覆层204。值得注意地，涂覆层204可以与黏合膜202直接接触。如在此描述的，磨料颗粒203、更具体地是磨料颗粒203的涂覆层204，可以在涂覆层204与黏合膜202之间的界面处形成一个金属粘结区域。
根据一个实施方案，黏合膜202可以具有与磨料颗粒203的平均粒径相比而言特定的厚度。例如，黏合膜202可以具有不大于磨料颗粒203的平均粒径的约80％的一个平均厚度。在其他磨料物品中，黏合膜202具有的平均厚度可以是不大于磨料颗粒203的平均粒径的约70％，例如不大于约60％、不大于约50％、不大于约40％、或甚至不大于约30％。而且，在某些情况下，黏合膜202的平均厚度可以是磨料颗粒203的平均粒径的至少约3％，如至少约5％、至少约8％、或甚至至少约10％。将了解的是该黏合膜202具有的平均厚度可以处于以上指出的任何最小与最大百分比之间的范围内。
在替代的方面，根据某些磨料物品，黏合膜202可以具有不大于约25微米的平均厚度。在再其他的实施方案，该黏合膜202具有的平均厚度可以是不大于约20微米，如不大于约15微米、不大于约12微米、或甚至不大于约10微米。根据一个实施方案，黏合膜202具有的平均厚度可以是至少约0.05微米，例如至少约0.1微米、至少约0.5微米、或甚至至少约1微米。将了解的是该黏合膜202具有的平均厚度可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。
在某些方面，取决于这些磨料颗粒的尺寸，黏合膜202的厚度可能影响该磨料物品的性能。例如，对于一个具体的粒径，如果黏合膜202太薄，则磨料颗粒可能不粘结到基底201上。进一步，如果黏合膜202太厚，则这些磨料颗粒埋入黏合膜202中太深并且在将涂覆层204沉积在磨料颗粒203和黏合膜202上之后，磨料颗粒202并不从基底201中实质性地凸出。
对于具有的平均粒径在约10-20微米范围内的镍涂覆的磨料颗粒，该黏合膜的厚度可以是至少约1微米。进一步，该厚度可以是至少约1.25微米、或至少约1.75微米。然而，可以限制该厚度，使得该厚度是不大于约3.0微米、不大于约2.75微米、不大于2.5微米、不大于2.25微米、或不大于2.0微米。对于具有的平均粒径在10与20微米范围内的磨料颗粒，该黏合膜202可以具有在以上指出的任何最小与最大厚度值之间并且包括这些值的范围内的一个厚度。
对于具有的平均粒径在约40-60微米范围内的镍涂覆的磨料颗粒，该黏合膜的厚度可以是至少约1微米。进一步，该厚度可以是至少约1.25微米、至少约1.75微米、至少约2.0微米、至少约2.25微米、至少约2.5微米、至少约2.75微米、或至少约3.0微米。然而，可以限制该厚度，使得该厚度是不大于约5.0微米、不大于约4.75微米、不大于4.5微米、不大于4.25微米、不大于4.0微米、不大于3.75微米、不大于3.5微米、不大于3.25微米、或不大于3.0微米。对于具有的平均粒径在40与60微米范围内的磨料颗粒，该黏合膜202可以具有在以上指出的任何最小与最大厚度值之间并且包括这些值的范围内的一个厚度。
如进一步展示的，该粘结层可205以直接覆盖并直接粘结到这些磨料颗203以及该黏合膜202上。根据一个实施方案，该粘结层205可以被形成为具有一个特定厚度。例如，粘结层205可以具有为磨料颗粒203的平均粒径的至少约10％的一个平均厚度。在其他实施方案中，粘结层205的平均厚度可以更大，例如至少约20％，至少约30％，至少约40％，或甚至至少约50％。而且，可以限制粘结层205的平均厚度，使得它不大于磨料颗粒203的平均粒径的约130％，例如不大于约110％、不大于约100％、不大于约95％、或甚至不大于约90％。将了解的是该粘结层205具有的平均厚度可以处于以上指出的任何最小与最大百分比之间的范围内。
在更特殊的意义上，粘结层205可以被形成为具有至少2微米的平均厚度。对于其他磨料物品，粘结层205可以具有一个更大的平均厚度，如至少约5微米、至少约10微米、至少约15微米、或甚至至少约20微米。特殊的磨料物品可以具有如下粘结层205，该粘结层具有的平均厚度是不大于约100微米，如不大于约90微米、不大于约80微米、或不大于约70微米。将了解的是该粘结层205具有的平均厚度可以处于以上指出的任何最小与最大值之间的范围内。
在一个特殊的方面，该磨料物品可以包括至少约60个颗粒/mm线材的磨料颗粒浓度。进一步，该磨料颗粒浓度可以是至少约100个颗粒/mm线材、至少约150个颗粒/mm线材、至少约200个颗粒/mm线材、至少约250个颗粒/mm线材、或至少约300个颗粒/mm线材。在另一个方面，该磨料颗粒浓度可以是不大于约750个颗粒/mm线材、不大于约700个颗粒/mm线材、不大于约650个颗粒/mm线材、或不大于约600个颗粒/mm线材。在另一个方面，该磨料颗粒浓度可以在这些磨料浓度值的任何值之间并且包括这些值的一个范围之内。
在另一个方面，该磨料物品可以包括至少约0.5克拉金刚石/千米线材的磨料颗粒浓度。进一步，该磨料颗粒浓度可以是至少约1.0克拉/千米线材、至少约1.5克拉/千米线材、至少约2.0克拉/千米线材、至少约3.0克拉/千米线材、至少约4.0克拉/千米线材、或至少约5.0克拉/千米线材。然后，可以限制该浓度。例如，该浓度可以是不大于15.0克拉/千米线材、不大于14.0克拉/千米、不大于13.0克拉/千米、不大于12.0克拉/千米、不大于11.0克拉/千米、或不大于10.0克拉/千米。该浓度可以在这些最小和最大磨料浓度值的任何值之间并且包括这些值的一个范围之内。
实例1
获得一段高强度的碳钢线作为基底。该高强度的碳钢线具有约125微米的平均直径。在该基底的外表面上通过电镀形成一个黏合膜。该电镀过程形成了一个具有约4微米平均厚度的黏合膜。该黏合膜由一种60/40锡/铅焊接组合物形成。
在形成该黏合膜之后，将该线材绕到一个浴中，该浴包含一种从哈里斯产品集团作为Stay液体焊接助熔剂可商购的液体助熔剂材料，并且然后用具有的平均粒径在20到30微米之间的镍涂覆的金刚石磨料颗粒来喷涂该处理过的线材。此后，将该基底、黏合膜、以及磨料颗粒热处理至约190℃的温度。然后将该磨料预成型件进行冷却和漂洗。以15m/min的平均绕线速率进行将该镍涂覆的金刚石粘结到该黏合膜上的过程。
此后，使用15％HCl的洗涤该磨料预成型件然后用去离子水进行漂洗。将漂洗过的物品用镍进行电镀以便形成一个直接接触并且覆盖这些磨料颗粒和黏合膜的粘结层。图3包括由实例1的方法形成的磨料物品的一部分的放大图像。
实例2
获得一段高强度的碳钢线作为基底。该高强度的碳钢线具有约125微米的平均直径。在该基底的外表面上通过电镀形成一个黏合膜。该电镀过程形成了一个具有约6微米平均厚度的黏合膜。该黏合膜由一种60/40锡/铅焊接组合物形成。
在形成该黏合膜之后，将该线材绕到一个浴中，该浴包含一种从哈里斯产品集团作为Stay液体焊接助熔剂可商购的液体助熔剂材料，并且然后用具有的平均粒径在15到25微米之间的镍涂覆的金刚石磨料颗粒来喷涂该处理过的线材。此后，将该基底、黏合膜、以及磨料颗粒热处理至约190℃的温度。然后将该磨料预成型件进行冷却和漂洗。以15m/min的平均绕线速率进行将该镍涂覆的金刚石粘结到该黏合膜上的过程。
此后，使用15％HCl的洗涤该磨料预成型件然后用去离子水进行漂洗。将漂洗过的物品用镍进行电镀以便形成一个直接接触并且覆盖这些磨料颗粒和黏合膜的粘结层。图4展示了生成的物品。如图4中所示，这个具有约6微米厚度的锡/铅黏合膜402允许该Ni涂覆的金刚石404被较深地埋入在线材406上的黏合膜402之中。然而，在将最终镍层408电镀到Ni涂覆的金刚石404和黏合膜402上之后，该Ni涂覆的金刚石404从线材406的表面中展现出较差的凸出并且对于切削是无用的。
实例3
获得一段高强度的碳钢线作为基底。该高强度的碳钢线具有约120微米的平均直径。在该基底的外表面上通过电镀形成一个黏合膜。该电镀过程形成了一个具有约2微米平均厚度的黏合膜。该黏合膜由一种高纯度锡的焊接组合物形成。
在形成该黏合膜之后，将该线材绕到一个浴中，该浴包含一种从哈里斯产品集团作为Stay液体焊接助熔剂可商购的液体助熔剂材料，并且然后用具有的平均粒径在10到20微米之间的镍涂覆的金刚石磨料颗粒来喷涂该处理过的线材。此后，将该基底、黏合膜、以及磨料颗粒热处理至约250℃的温度。然后将该磨料预成型件进行冷却和漂洗。以15m/min的平均绕线速率进行将该镍涂覆的金刚石粘结到该黏合膜上的过程。
此后，使用15％HCl的洗涤该磨料预成型件然后用去离子水进行漂洗。将漂洗过的物品用镍进行电镀以便形成一个直接接触并且覆盖这些磨料颗粒和黏合膜的粘结层。
实例4
获得一段高强度的碳钢线作为基底。该高强度的碳钢线具有约120微米的平均直径。在该基底的外表面上通过电镀形成一个黏合膜。该电镀过程形成了一个具有约2微米平均厚度的黏合膜。该黏合膜由一种高纯度锡的焊接组合物形成。
在形成该黏合膜之后，将该线材绕到一个浴中，该浴包含一种从哈里斯产品集团作为Stay液体焊接助熔剂可商购的液体助熔剂材料，并且将具有的平均粒径在10到20微米之间的镍涂覆的金刚石磨料颗粒与该焊剂混合。此后，将该基底、黏合膜、以及磨料颗粒热处理至约250℃的温度。然后将该磨料预成型件进行冷却和漂洗。以15m/min的平均绕线速率进行将该镍涂覆的金刚石粘结到该黏合膜上的过程。
此后，使用15％HCl的洗涤该磨料预成型件然后用去离子水进行漂洗。将漂洗过的物品用镍进行电镀以便形成一个直接接触并且覆盖这些磨料颗粒和黏合膜的粘结层。
通过控制镍涂覆的金刚石磨料颗粒在该助熔剂中的浓度，得到的线材上的金刚石浓度具有的范围包括60个颗粒/毫米线材以及600个颗粒/毫米线材。这对应于约0.6至6.0克拉/千米的120微米钢线材。图5描绘了具有约60个颗粒502/毫米线材的浓度的一根线材500，并且图6描绘了具有约600个颗粒602/毫米线材的浓度的一根线材600。这些线材500、600中每根线材上的颗粒502和602是以基本上单层来排列的而无任何聚集或堆叠(即，多层)。
切削试验
提供十二个100mm的方形硅块作为工件。提供了根据实例4生产的365米的线材。该线材包括约1.0克拉/千米线材的磨料颗粒浓度。该线材包括约14牛顿的线张力并且以9米/秒的速度工作。切削时间为120分钟。该线材成功地切割穿过这些工件并且产生了12个具有单一切口的晶片。
EDS分析
实例4的线材的EDS分析显示，没有在线材上形成的金属间化合物的指示。参见图7，该EDS分析的结果显示了钢线702并且在钢线702上沉积了一个锡层704。进一步，在锡704上沉积了一层镍。在图8中，该EDS分析的结果还表明在金刚石804周围形成了一个镍层802，使得金刚石804几乎完全被该镍层802涂覆。此外，该镍层802与沉积在钢芯部808上的锡层806形成了一个界面。
实例5
获得一段高强度的碳钢线作为基底。该高强度的碳钢线具有约120微米的平均直径。在该基底的外表面上通过浸涂形成一个黏合膜。该浸涂过程形成了一个具有约2微米平均厚度的黏合膜。该黏合膜由一种高纯度锡的焊接组合物形成。
在形成该黏合膜之后，将该线材绕到一个浴中，该浴包含一种从哈里斯产品集团作为Stay液体焊接助熔剂可商购的液体助熔剂材料，并且然后用具有的平均粒径在10到20微米之间的镍涂覆的金刚石磨料颗粒来喷涂该处理过的线材。不幸的是，出于不完全理解的原因，这些磨料颗粒并不粘附在通过浸涂形成的该黏合膜上，并且没有进行剩下的工艺步骤。
由于在基底上缺乏磨料颗粒，以类似于实例5的方式形成的一个磨料物品将缺乏可用量值的磨料颗粒，并该磨料物品作为磨料切削工具将是不能维持的。
以上披露的主题应当被认为是说明性的、而非限制性的，并且所附权利要求是旨在涵盖落在本发明的真正范围内的所有此类变更、增强以及其他实施方案。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应由对以下权利要求和它们的等效物可容许的最宽解释来确定，并且不应受以上的详细的说明的约束或限制。
披露的摘要是遵循专利权法而提供的，并且按以下理解而提交，即它将不被用于解释或者限制权利要求的范围或含义。另外，在以上附图的详细说明中，为了使披露精简的目的而可能将不同的特征集合在一起或者在一个单独的实施方案中描述。本披露不得被解释为反映了一种意图，即提出权利要求的实施方案要求的特征多于在每一项权利要求中清楚引述的特征。相反，如以下的权利要求反映出，发明主题可以是针对少于任何披露的实施方案的全部特征。因此，以下的权利要求被结合在附图的详细说明之中，而每一项权利要求自身独立地限定了分别提出权利要求的主题。

Claims (10)

1.一种磨料物品，包括：
基底；
覆盖该基底的黏合膜；
粘结在所述黏合膜的磨料颗粒；以及
粘结层，其覆盖了所述磨料颗粒和所述黏合膜。
2.如权利要求1所述的磨料物品，其中所述黏合膜包括过渡金属元素。
3.如权利要求2所述的磨料物品，其中所述黏合膜包括金属合金，该金属合金是锡和铅的金属合金。
4.如权利要求2所述的磨料物品，其中所述黏合膜包括锡。
5.如权利要求1所述的磨料物品，其中所述黏合膜包括平均厚度，该平均厚度不大于所述磨料颗粒的平均粒径的约80％。
6.如权利要求1所述的磨料物品，其中所述黏合膜具有不大于约450℃的熔点。
7.如权利要求1所述的磨料物品，其中所述黏合膜是与所述基底的一个表面直接接触的。
8.如权利要求7所述的磨料物品，其中所述黏合膜直接粘结至所述基底的表面。
9.如权利要求1所述的磨料物品，其中所述黏合膜覆盖了所述基底的外表面的大部分。
10.如权利要求9所述的磨料物品，其中所述黏合膜基本上覆盖了所述基底的整个外表面。
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