CN110461546B - 形成磨料制品的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法，所述方法可包括：在芯部上形成至少一个前体磨料部件；以及浸渗所述前体磨料部件的至少一部分。所述前体磨料部件可包括主体，所述主体包含金属粘结基体和磨料颗粒。可在形成所述前体磨料部件之后用浸渗剂材料进行浸渗。所述浸渗剂材料可包含金属元素、合金或它们的组合。在一个实施例中，形成至少一个前体磨料部件可包括同时将所述前体磨料部件接合到所述芯部。

Description

形成磨料制品的方法
技术领域
本发明整体涉及用于形成磨料制品的方法。更具体地，本发明涉及形成包括至少一个磨料部件和芯部的磨料制品的方法。
背景技术
建筑业利用多种工具来切割和磨削建筑材料。需要切割和磨削工具来移除或整修道路的破旧部分。此外，开采并制备饰面材料(诸如用于地板和建筑外墙的石板)需要用于进行钻孔、切割和抛光的工具。通常，这些工具包括粘结到芯部(诸如板或轮)的磨料段。磨料段通常单独地形成，然后通过烧结、钎焊、焊接等方式粘结到芯部。磨料段和芯部之间粘结的断裂可能需要更换磨料段和/或芯部，这导致停机时间和生产率损失。此外，当磨料段的各部分从工作区域以高速射出时，断裂会造成安全隐患。工业界继续寻求改善的研磨工具的形成。
发明概述
在一个实施例中，一种方法可包括：在芯部上形成至少一个前体磨料部件，该前体磨料部件包括主体，该主体具有金属粘结基体和包含在金属粘结基体内的磨料颗粒；以及在主体形成后浸渗主体的至少一部分。
在一个实施例中，一种方法可包括：在芯部上形成至少一个前体磨料部件，该前体磨料部件包括主体，该主体具有金属粘结基体和包含在金属粘结基体内的磨料颗粒；在形成至少一个前体磨料部件时，形成包含浸渗剂材料的至少一个浸渗剂部分；以及加热至少一个前体磨料部件和至少一个浸渗剂部分以用浸渗剂材料浸渗前体磨料部件并且在芯部上形成至少一个磨料部件。
附图简要说明
通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。
图1包括根据一个实施例的包括方法的流程图。
图2包括根据一个实施例的示例性磨料制品预成型件的图示。
图3包括根据一个实施例的示例性磨料制品预成型件的一部分的图示。
图4包括根据另一个实施例的包括方法的流程图。
图5包括根据一个实施例的示例性磨料制品的一部分的图示。
图6包括根据本文的另一个实施例的示例性磨料制品的图示。
图7包括根据一个实施例的切断刀片的图示。
图8包括根据一个实施例的包括连续边缘的切割刀片的图示。
图9包括根据一个实施例的杯型砂轮的图示。
图10包括根据一个实施例的涡轮刀片的图示。
在不同附图中，使用相同的参考符号来表示相似或相同的项。
具体实施方式
以下整体涉及形成研磨工具的方法，该研磨工具具有粘结到芯部的至少一个磨料部件。磨料部件可为磨料段或连续边缘。具体地，该方法可包括单个压制步骤，该单个压制步骤可允许在芯部上形成多个前体磨料部件。该方法可能不一定需要单独的步骤(诸如激光焊接、烧结或钎焊)以便于将部件附接到芯部。该方法可包括在芯部上浸渗至少一个前体磨料部件以形成研磨工具，该研磨工具具有粘结到芯部的至少一个磨料部件。在阅读本公开之后，本领域的技术人员会理解，实施例提供形成研磨工具的流线型方法。此外，该方法允许形成符合安全标准(诸如针对手持式刀片应用的EN13236.2015)的研磨工具。示例性研磨工具可包括切断刀片或取芯钻头。
图1包括示出用于形成示例性磨料制品的方法的流程图。该方法可从步骤101开始，该步骤形成粘结材料组合物。粘结材料组合物可包含金属元素，诸如过渡金属元素、合金或它们的组合。示例性金属元素或合金可包括铁、铁合金、钨、钴、镍、铬、钛、银及它们的任意组合。另选地或除此之外，粘结材料组合物可包含稀土元素，诸如铈、镧和钕。在某些应用中，根据需要，粘结材料组合物可包含耐磨组分，诸如碳化钨。本领域的技术人员会理解，期望的粘结材料组合物可变化以适应不同的应用。根据一个实施例，粘结材料组合物可为粉末的形式。例如，粘结材料组合物可包括各组分的颗粒或预合金颗粒的共混物。颗粒可在1.0微米和250微米之间。
在步骤103处，可形成包含粘结材料组合物和磨料颗粒的混合物。磨料颗粒可包括超硬磨料，诸如金刚石、立方氮化硼(CBN)或它们的任意组合。在一个特定实施例中，超硬磨料材料可由金刚石、立方氮化硼(CBN)或其任何组合组成。
在一个实施例中，可将诸如填料的其他材料添加到混合物。可添加填料以改变最终形成的磨料制品的特性或便于成形过程。例如，可添加包含SiC、Al2O3等的填料以改善研磨工具的耐磨性。在又一个实施例中，填料可包含石墨。在最终形成的磨料制品中可存在于也可不存在填料。填料可为粉末、晶粒、颗粒或它们的组合的形式。
根据一个实施例，混合物可包含一定含量的填料，该一定含量的填料可有助于改善的磨料制品的形成。例如，填料可具有占混合物的总重量的至少0.5wt.％的含量，诸如至少1.5wt.％、至少2.5wt.％或至少4wt.％。在另一示例中，填料可具有占混合物的总重量的至多12wt.％的含量，诸如至多11wt.％、至多9wt.％或至多7.5wt.％。在又一个实施例中，填料的含量可在包括本文所指出的任何最小百分比和任何最大百分比的范围内。例如，混合物可包括至少0.5wt.％且至多12wt.％的填料含量。
根据一个实施例，混合物可包含粘结材料组合物，该粘结材料组合物的含量可有助于改善的磨料制品的形成。例如，混合物可包含占混合物的总重量的至少20wt.％的粘结材料组合物，诸如至少25wt.％、至少31wt.％、至少38wt.％、至少44wt.％、至少49wt.％或至少53wt.％。在另一实例中，混合物可包含占混合物的总重量的至多65wt.％的粘结材料组合物，诸如至多59wt.％、至多51wt.％、至多48wt.％或至多44wt.％。在阅读本公开后，本领域的技术人员会理解，粘结材料组合物的含量可根据不同的应用需要而变化。在又一实例中，混合物可包含对占混合物的总重量的至少20wt.％且至多65wt.％的粘结材料组合物。
根据一个实施例，混合物可包含一定含量的磨料颗粒，该一定含量的磨料颗粒可有助于改善的磨料制品的形成。例如，混合物可包含占混合物的总重量的至少5wt.％的磨料颗粒，诸如至少8wt.％、至少11wt.％、至少18wt.％、至少24wt.％、至少29wt.％或至少33wt.％。在另一实例中，混合物可包含占混合物的总重量的至多55wt.％的磨料颗粒，诸如至多49wt.％、至多41wt.％、至多38wt.％或至多34wt.％。在阅读本公开之后，本领域的技术人员还会理解，磨料颗粒的含量可根据不同的操作需要而变化。在又一个实施例中，混合物可包含占混合物的总重量的至少5wt.％且至多55wt.％的磨料颗粒。
在一个实施例中，磨料颗粒可具有平均粒度，该平均粒度可有助于改善的磨料制品的形成。例如，平均粒度可为至少30微米，诸如至少35微米、至少40微米、至少45微米、至少50微米、至少55微米、至少60微米、至少70微米、至少80微米、至少85微米、至少95微米、至少100微米、至少125微米、至少140微米或至少180微米。在另一个实施例中，磨料颗粒可具有至多900微米的平均粒度，诸如至多860微米、至多750微米、至多700微米、至多620微米、至多500微米、至多450微米、至多400微米、至多350微米、至多280微米或至多250微米。应当理解，磨料颗粒可具有在包括本文所公开的任何最小值和任何最大值的范围内的平均粒度。例如，磨料颗粒的平均粒度可在包括至少30微米且至多900微米的范围内。磨料粒度可根据磨料制品的应用而变化。例如，对于需要包含金刚石的磨料颗粒的某些应用，可能需要粗磨料颗粒。
在步骤105处，可在芯部上形成至少一个前体磨料部件，诸如前体磨料段或连续边缘。如本文所用，前体旨在描述未最终形成的制品或制品的一部分。前体磨料部件可理解为是未浸渗的磨料部件。根据一个实施例，在芯部上形成至少一个前体磨料部件可包括使在步骤103处获得的混合物成形为主体并同时将主体接合到芯部。在一个实施例中，可使用能够提供期望形状的成形器件，诸如模具。混合物可设置在模具中，例如，设置在具有用于磨料段或连续边缘的期望形状的区域中。在一些应用中，模具可包括多个段，以便于多个前体磨料段的成形和形成。
根据另一个实施例，可将芯部放置在模具中并与混合物接触。取决于应用，芯部可为环、环段、板、杯形砂轮主体或盘(诸如实心金属盘)的形式。芯部可包含可热处理的钢合金(诸如25CrMo4钢合金、75Cr1钢合金、C60钢合金、65Mn钢合金)、或用于具有薄横截面的芯部的类似的钢合金、或如St 60的简单的构造钢或用于厚芯部的类似钢。芯部可具有至少约600N/mm2的拉伸强度。可通过本领域已知的多种冶金技术形成合适的芯部。
根据另一个实施例，可对混合物施加压力以便于前体磨料部件的成形以及将前体磨料部件接合到芯部。根据一个实施例，在芯部上形成至少一个前体磨料部件可包括单次压制操作。压制可包括热压、冷压、等静压制等。在一个特定实施例中，压制可包括冷压。与某些常规方法不同，可进行冷压以使混合物成形为具有生坯的至少一个前体磨料部件，同时将生坯直接接合到芯部以形成磨料制品预成型件。如本文中用于描述主体的术语“生坯”旨在表示未最终形成的主体。例如，生坯可理解为是前体磨料部件的未浸渗主体。更具体地，在芯部上形成至少一个前体磨料部件可包括冷压的单次操作。在一个特定实施例中，可进行单次冷压操作以在芯部上形成前体连续边缘并同时将该边缘直接接合到芯部。在另一个特定实施例中，可进行单次冷压操作以形成多个前体磨料段并同时将多个磨料段直接接合到芯部。
图2包括示例性磨料制品预成型件200的图示，该预成型件包括直接附接到芯部202的多个前体磨料段201。每个前体磨料段201都可包括主体210。
根据至少一个实施例，可在可有助于改善的磨料制品的形成的一定压力下进行压制，诸如冷压。例如，压力可为至少100MPa、至少200MPa、至少300Mpa、至少400Mpa、至少500Mpa、至少700MPa或至少900MPa。在另一示例中，可在至多3000MPa的压力下进行压制，诸如至多2800MPa、至多2500MPa、至多2250Mpa、至多1850Mpa或至多1500Mpa。应当理解，可在包括本文所公开的任何最小值和任何最大值的范围内的压力下进行压制。例如，可在包括至少100MPa且至多3000Mpa的压力下进行压制，诸如在包括至少700MPa且至多2250MPa的范围内或在包括至少900MPa且至多1850Mpa的范围内。在另一个实施例中，可在包括至少100Mpa且至多1500Mpa的压力下进行压制。
根据至少一个实施例，可在可有助于改善的磨料制品的形成的温度下进行压制，诸如冷压。例如，可在至多200℃、至多165℃、至多115℃或至多50℃的温度下进行压制。在另一示例中，温度可为至少10℃。应当理解，可在包括本文所公开的任何最小值和任何最大值的范围内的温度下进行压制。例如，可在包括至少10℃且至多200℃的范围内的温度下进行压制，诸如在包括至少15℃且至多50℃的范围内。根据至少一个实施例，可在环境气氛、还原气氛或惰性气氛中进行压制。在一个特定实施例中，可在室温(例如，15℃至32℃)下和在环境气氛中进行压制。
根据一个实施例，前体磨料部件可包括生坯，该生坯具有金属粘结基体和包含在金属粘结基体内的磨料颗粒。金属粘结基体可包含本文所公开的任何粘结材料组合物。在一个特定实施例中，金属粘结基体可包含粘结材料组合物，该粘结材料组合物包含Cu、Sn、Ni、羰基铁或它们的组合的。
根据一个特定实施例，金属粘结基体可包含可通过公式(WC)wWxFeyCrzX(1-w-x-y-z)表示的粘结材料组合物，其中0≥w≥0.8，0≥x≥0.7，0≥y≥0.8，0≥z≥0.05，w+x+y+z≥1，并且X可包括诸如钴和镍的其他金属。根据另一个特定实施例，金属粘结基体可包含可通过公式(WC)wWxFeyCrzAgvX(1-v-w-x-y-z)表示的粘结材料组合物，其中0≥w≥0.5，0≥x≥0.4，0≥y≥1.0，0≥z≥0.05，0≥v≥0.1，v+w+x+y+z≥1，并且X可包括诸如钴和镍的其他金属。
根据另一个实施例，前体磨料部件可包括生坯，该生坯具有可有助于改善的磨料制品的形成的一定孔隙率。在一个实例中，前体主体可具有占主体的总体积的至少10vol％的孔隙率，诸如至少13vol％、至少20vol％、至少28vol％、至少34vol％、至少42vol％、至少48vol％或至少50vol％。在另一实例中，前体主体可包括占主体的总体积的至多50vol％的孔隙率，诸如至多46vol％、至多43vol％、至多38vol％、至多33vol％、至多28vol％或至多20vol％。应当理解，前体主体的孔隙率可在包括本文所公开的任何最小百分比和任何最大百分比的范围内。例如，孔隙率可在10vol％和50vol％之间。根据另一个实施例，前体磨料部件可包括主体，该主体包括由互连孔隙形成的网络。
参见图1，该方法可继续到步骤107，该步骤浸渗至少一个前体磨料部件主体的至少一部分。根据一个实施例，浸渗可包括将浸渗剂材料施加到主体的至少一部分、芯部的一部分或两者的一部分。图3包括磨料制品预成型件300的一部分的图示。前体磨料段301附接到芯部302。前体磨料段301包括主体310，并且主体310包括顶表面311、侧表面313和314、外周表面315和内周表面316。浸渗剂材料可施加到主体的任何表面，只要浸渗剂材料与主体接触即可。例如，浸渗剂材料可施加到顶表面311以便于应用。
在一个实施例中，浸渗剂材料可包含金属、金属合金或它们的组合。具体地，浸渗剂材料可基本上由金属、金属合金或它们的组合组成。示例性金属可包括过渡金属元素、包含过渡金属元素的合金或它们的组合。在一个特定实施例中，浸渗剂材料可包含Zn、Sn、Cu、Ag、Ni、Cr、Mn、Fe、Al或它们的任意组合。例如，浸渗剂材料可包含铜，并且在某些应用中，浸渗剂材料可为纯铜。在另一实例中，浸渗剂材料可包含Ag、Ni、Cr或它们的组合。在又一实例中，浸渗剂材料可包含诸如NiCr的钎焊合金或含Cu、Ag、Sn和Ti中的至少一种的合金。
在一个示例性实施例中，浸渗剂材料可包含铜-锡青铜、铜-锡-锌合金或它们的任意组合。具体地，铜-锡青铜可包括不大于20wt.％的锡含量，诸如不大于35wt.％。在一些示例中，铜-青铜可不包含锡。另外，铜-锡青铜中的锡含量可为至少1wt.％，诸如至少3wt.％。类似地，铜-锡-锌合金可包括不大于20wt.％的锡含量，诸如不大于15wt.％。另选地或除此之外，铜-锡-锌合金中的锡含量可为至少1wt.％，诸如至少3wt.％。铜-锡-锌合金可包括不大于2wt.％的锌含量，诸如不大于1wt.％。铜-锡-锌合金中的锌含量可为至少0.5wt.％，诸如至少2wt.％。
根据又一个实施例，浸渗剂材料可包含合金，该合金包含占该合金的总重量的至多50wt.％的锡，诸如至多45wt.％、至多40wt.％或至多35wt.％。在另一个实施例中，浸渗剂材料可不包含锡。例如，浸渗剂材料可包含合金，该合金包含0wt.％至50wt.％的锡。在另一个实施例中，浸渗剂材料可包含合金，该合金中锌的含量为该合金的总重量的至多20wt.％。在再一个实施例中，浸渗剂材料可不含有锌。在又一个实施例中，浸渗剂材料可包含合金，该合金包含0wt.％至20wt.％的锌。
根据又一个实施例，浸渗剂材料的熔点可为至少580℃，诸如至少600℃、至少720℃、至少860℃或至少950℃。在另一个实施例中，浸渗剂材料的熔点可不大于1200℃，诸如不大于1100℃、不大于1120℃、不大于1030℃、不大于980℃。在又一个实施例中，浸渗剂材料的熔点可在580℃和1200℃之间。
在一个实施例中，浸渗剂材料可包括粉末。在另一个实施例中，浸渗剂材料可为块状合金。例如，浸渗剂材料可为金属片。在再一个实施例中，可通过冷压期望金属组分的粉末形成浸渗剂材料。粉末可包括各组分的颗粒或预合金颗粒。颗粒可具有不大于约100微米的尺寸。另选地，可通过本领域已知的其他冶金技术形成浸渗剂材料。
根据一个实施例，可对前体部件的主体的至少一部分施加热量以便于浸渗。在一些实施例中，可加热磨料制品预成型件。可在熔炉(诸如批式炉或隧道炉)中进行加热。可在施加浸渗剂材料之后进行加热并保持直到浸渗完成。根据一个实施例，加热可进行至少5分钟至至多10小时。
可在可便于浸渗的温度下施加热量。例如，可在至少浸渗剂材料的熔点但低于金属粘结基体的熔点和芯部的熔点的温度下进行加热。例如，可在至少600℃的温度下进行加热，诸如至少700℃、至少800℃、至少860℃、至少900℃、至少920℃、至少960℃或至少1000℃。在另一示例中，可在至多1320℃的温度下进行加热，诸如至多1260℃、至多1180℃、至多1120℃或至多1050℃。应当理解，可在包括本文所指出的任何最小值和任何最大值的温度下进行加热。例如，可在包括至少600℃且至多1350℃的范围内的温度下施加热量，诸如在包括至少860℃且至多1320℃的范围内、在包括至少900℃且至多1260℃的范围内、在包括至少920℃且至多1180℃的范围内、在包括至少960℃且至多1120℃的范围内或在包括至少980℃且至多1050℃的范围内。
根据另一个实施例，可在还原气氛、惰性气氛或环境气氛中进行加热。通常，还原气氛可含有一定量的氢气以与氧气反应。
根据一个实施例，随着浸渗剂材料的熔化，液体浸渗剂材料可被(诸如通过毛细作用)吸入前体磨料部件的孔隙中。浸渗剂材料可浸渗并基本上填充孔隙，从而形成磨料部件。根据一个实施例，磨料部件可具有致密化主体。主体可具有占主体的总体积的至多5vol％(诸如至多4vol％或至多3vol％)的孔隙率。根据另一个实施例，磨料部件主体的孔隙率可大于0vol％，诸如可为占主体的总体积的至少0.001vol％或至少0.005vol％。在又一个实施例中，磨料部件主体可具有0vol％的孔隙率。
根据一个实施例，磨料部件可包括主体，该主体包括嵌入在金属粘结基体中的磨料颗粒。金属粘结基体可具有由互连的孔隙或者部分或基本上完全填充有浸渗剂材料的孔隙形成的网络。粘结区域可在芯部和磨料部件之间并且包含浸渗剂材料。
根据一个实施例，磨料部件可包括主体，该主体包含一定含量的金属粘结基体，该一定含量的金属粘结基体可有助于改善的磨料制品的形成。例如，金属粘结基体的含量可为占主体的总体积的至少15vol％，诸如至少18vol％、至少20vol％、至少25vol％、至少27.5vol％、至少35vol％或至少40vol％。在另一示例中，磨料部件主体可包括占主体的总体积的至多60vol％的金属粘结基体的含量，诸如至多52vol％、至多48vol％或至多40vol％。应当理解，磨料部件可包括主体，该主体包括金属粘结基体，该金属粘结基体的含量包括本文所包括的最小百分比和最大百分比。例如，金属粘结基体可在磨料部件的主体中，以占主体的总体积的包括至少15vol％且至多60vol％的范围内存在。
根据另一个实施例，主体可包括占磨料部件的总重量的至少15wt.％的金属粘结基体的含量，诸如至少20wt.％、至少22wt.％或至少25wt.％。在另一个实施例中，磨料部件主体可包括占磨料段的总重量的至多45wt.％的金属粘结基体的含量，诸如至多40wt.％、至多35wt.％或至多30wt.％。应当理解，磨料部件可包括主体，该主体包括金属粘结基体，该金属粘结基体的含量包括本文所包括的最小百分比和最大百分比。例如，金属粘结基体可在磨料段的主体中，以占主体的总重量的包括至少15wt.％且至多45wt.％的范围内存在。
根据一个实施例，磨料部件的主体可包含一定量的磨料颗粒，该一定量的磨料颗粒可便于形成具有改善的特性和/或性能的磨料制品。例如，磨料颗粒可以占主体的总体积的至少2vol％的量存在，诸如至少8vol％、至少12vol％、至少18vol％、至少21vol％、至少27vol％、至少33vol％、至少37vol％或至少42vol％。在另一实例中，磨料颗粒可以至多50vol％的量存在，诸如至多42vol％、至多38vol％、至多33vol％、至多28vol％或至多25vol％。磨料颗粒可在磨料部件的主体中，以包括本文所公开的任何最小百分比和任何最大百分比的含量存在。例如，磨料颗粒的含量可在2vol％和50vol％之间。此外，磨料颗粒的含量可取决于应用。例如，磨削或抛光工具的磨料部件可包含占部件主体的总体积的在3.75vol％和50vol％之间的磨料颗粒。另选地，切割工具的磨料部件可包含占部件主体的总体积的在2vol％和6.25vol％之间的磨料颗粒。另外，用于取芯钻探的磨料部件可包含占部件主体的总体积的在约6.25vol％和20vol％之间的磨料颗粒。
根据另一个实施例，磨料部件的主体可包括占磨料部件的总重量的至少2wt.％的磨料颗粒的含量，诸如至少5wt.％、至少7wt.％或至少10wt.％。在另一个实施例中，磨料部件主体可包括占主体的总重量的至多15wt.％的磨料颗粒的含量，诸如至多10wt.％、至多7wt.％或至多5wt.％。在又一个实施例中，磨料部件主体可包括占部件主体的总重量的在至少2wt.％且至多15wt.％的范围内的磨料颗粒的含量。
根据另一个实施例，磨料部件的主体可包含一定量的浸渗剂材料，该一定量的浸渗剂材料可便于形成具有改善的特性和/或性能的磨料制品。例如，主体可包含占主体的总体积的至少15vol％的浸渗剂材料，诸如至少20vol％、至少25vol％或至少30vol％的浸渗剂材料。在另一示例中，主体可包括占主体的总体积的至多70vol％的浸渗剂材料，诸如至多65vol％、至多60vol％、至多55vol％或至多50vol％的浸渗剂材料。应当理解，主体可包含含量包括本文所公开的任何最小百分比和任何最大百分比的浸渗剂材料。例如，磨料部件的主体可包含含量为至少15vol％至至多70vol％的浸渗剂材料，诸如至少20vol％至至多65vol％。
根据另一个实施例，主体可包括占主体的总重量的至少10wt.％的浸渗剂材料的含量，诸如至少13wt.％、至少20wt.％、至少25wt.％、至少32wt.％、至少38wt.％、至少42wt.％或至少45wt.％。在另一个实施例中，主体可包括占磨料部件的总重量的至多50wt.％的浸渗剂材料的含量，诸如至多45wt.％、至多41wt.％、至多38wt.％、至多32wt.％、至多28wt.％或至多25wt.％。在又一个实施例中，主体可包含含量为磨料部件主体的总重量的至少10wt.％且至多45wt.％的浸渗剂材料。
图4包括示出用于形成示例性磨料制品的替代方法的流程图。该方法可包括与本文所公开的步骤101和步骤103相同的步骤。在步骤405处，可在形成包含浸渗剂材料的至少一个浸渗剂部分时，在芯部上形成至少一个前体磨料部件。
根据一个实施例，为了允许同时形成前体磨料部件和浸渗剂部分，可在如上所述对混合物施加压力之前将浸渗剂材料施加到混合物。浸渗剂材料可与混合物直接接触。当需要形成多个前体磨料部件时，可同时形成多个浸渗剂部分。具体地，每个前体磨料部件都可与浸渗剂部分接触。在将浸渗剂材料施加到混合物之后，该方法可继续如上所述施加压力。
在步骤409处，在形成至少一个前体磨料部件和浸渗剂部分之后，可施加热量以便于浸渗前体磨料部件主体。根据一个实施例，可对至少一个前体磨料部件和至少一个浸渗剂部分施加热量。可如上所述进行加热。在浸渗完成后，可在芯部上形成至少一个磨料段。
根据本文的实施例，粘结区域可形成可识别的界面层，该界面层具有与芯部和磨料部件两者都不同的相。粘结区域可包含浸渗剂材料。具体地，粘结区域可具有与浸渗剂材料相同的组合物。图5包括磨料制品500的一部分的图示。磨料制品500包括芯部502、粘结区域506和磨料段504。图6包括磨料制品600的一部分的图示。磨料制品600包括芯部602、粘结区域606和连续边缘604。
根据本文的实施例形成的磨料制品可包括研磨工具，该研磨工具具有粘结到芯部的至少一个磨料部件。根据应用，磨料制品可为包括粘结到芯部的多个磨料段的工具。磨料制品也可为包括粘结到芯部的连续边缘的工具。磨料制品可为用于切割建筑材料的切割工具，诸如用于切割混凝土的锯。另选地，研磨工具可为诸如用于磨削混凝土或耐火粘土或除去沥青的磨削工具。图7至图10包括根据本文的实施例形成的示例性磨料制品的照片。所述制品按图中的顺序为：切断刀片、连续刀片、杯型砂轮和涡轮刀片。
许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。各实施例可以根据下面列出的任何一个或多个实施例。
实施例1.一种方法，包括：
在芯部上形成至少一个前体磨料部件，所述前体磨料部件包括主体，所述主体具有金属粘结基体和包含在所述金属粘结基体内的磨料颗粒；以及在形成所述主体后浸渗所述主体的至少一部分。
实施例2.根据实施例1所述的方法，其中浸渗包括将浸渗剂材料施加到所述主体的至少一部分、所述芯部的一部分或两者的一部分。
实施例3.根据实施例1或实施例2所述的方法，进一步包括加热所述至少一个前体部件的至少一部分。
实施例4.根据实施例1至实施例3中任一项所述的方法，包括在所述芯部上形成至少一个磨料部件。
实施例5.一种方法，包括：
在芯部上形成至少一个前体磨料部件，所述前体磨料部件包括主体，所述主体具有金属粘结基体和包含在所述金属粘结基体内的磨料颗粒；
在形成所述至少一个前体磨料部件时，形成包含浸渗剂材料的至少一个浸渗剂部分；以及
加热所述至少一个前体磨料段和所述至少一个浸渗剂部分以用所述浸渗剂材料浸渗所述前体磨料部件并且在所述芯部上形成至少一个磨料部件。
实施例6.根据实施例1至实施例5中任一项所述的方法，其中在所述芯部上形成所述前体磨料部件包括同时形成所述主体和将所述前体磨料部件接合到所述芯部。
实施例7.根据实施例2至实施例6中任一项所述的方法，其中所述浸渗剂材料包含金属或金属合金。
实施例8.根据实施例2至实施例7中任一项所述的方法，其中所述浸渗剂材料基本上由金属或金属合金组成。
实施例9.根据实施例2至实施例8中任一项所述的方法，其中所述浸渗剂材料包含过渡金属元素、包含过渡金属元素的合金或它们的组合。
实施例10.根据实施例2至实施例9中任一项所述的方法，其中所述浸渗剂材料包含Zn、Sn、Cu、Ag、Ni、Cr、Mn、Fe、Al或它们的任意组合。
实施例11.根据实施例3至实施例10中任一项所述的方法，其中在所述浸渗剂材料的至少熔融温度的温度下进行加热。
实施例12.根据实施例3至实施例11中任一项所述的方法，其中在至少600℃、至少700℃、至少800℃、至少860℃、至少900℃、至少920℃、至少960℃或至少1000℃的温度下进行加热。
实施例13.根据实施例3至实施例12中任一项所述的方法，其中在至多1320℃、至多1260℃、至多1180℃、至多1120℃或至多1050℃的温度下进行加热。
实施例14.根据实施例3至实施例13中任一项所述的方法，其中在包括至少860℃且至多1320℃的范围内、在包括至少900℃且至多1260℃的范围内、在包括至少920℃且至多1180℃的范围内、在包括至少960℃且至多1120℃的范围内或在包括至少980℃且至多1050℃的范围内的温度下进行加热。
实施例15.根据实施例3至实施例14中任一项所述的方法，其中在还原气氛、惰性气氛或环境气氛中进行加热。
实施例16.根据实施例1至实施例15中任一项所述的方法，进一步包括形成包括金属粘结材料和磨料颗粒的混合物。
实施例17.根据实施例1至实施例16中任一项所述的方法，其中所述金属粘结基体包含金属元素或合金。
实施例18.根据实施例1至实施例17中任一项所述的方法，其中所述金属粘结基体包含过渡金属元素。
实施例19.根据实施例16至实施例18中任一项所述的方法，其中在所述芯部上形成至少一个前体磨料部件包括对所述混合物施加压力。
实施例20.根据实施例1至实施例19中任一项所述的方法，其中在所述芯部上形成至少一个前体磨料部件包括单次压制操作。
实施例21.根据实施例1至实施例20中任一项所述的方法，其中在所述芯部上形成至少一个前体磨料部件包括冷压。
实施例22.根据实施例20或实施例21所述的方法，其中在至少100MPa、至少200MPa、至少300MPa、至少400MPa、至少500MPa、至少700MPa或至少900Mpa的压力下进行压制。
实施例23.根据实施例20至实施例22中任一项所述的方法，其中在至多3000MPa、至多2500MPa、至多2250MPa、至多1850MPa或至多1500MPa的压力下进行压制。
实施例24.根据实施例20至实施例23中任一项所述的方法，其中在包括至少100Mpa且至多3000Mpa的范围内或在包括至少100Mpa且至多1500Mpa的范围内的压力下进行压制。
实施例25.根据实施例20至实施例24中任一项所述的方法，其中在至多200℃、至多165℃、至多115℃或至多50℃的温度下进行压制。
实施例26.根据实施例20至实施例25中任一项所述的方法，其中在环境气氛、还原气氛或惰性气氛中进行压制。
实施例27.根据实施例1至实施例26中任一项所述的方法，其中所述前体磨料部件的所述主体包括占所述主体的总体积的至少10vol％的孔隙率，诸如至少13vol％、至少20vol％、至少28vol％、至少34vol％、至少42vol％、至少48vol％或至少50vol％。
实施例28.根据实施例1至实施例27中任一项所述的方法，其中所述前体磨料部件的所述主体包括占所述主体的总体积的至多50vol％的孔隙率，诸如至多46vol％、至多43vol％、至多38vol％、至多33vol％、至多28vol％或至多20vol％。
实施例29.根据实施例1至实施例28中任一项所述的方法，其中所述前体磨料部件的所述主体包括占所述主体的总体积的至少2vol％的所述磨料颗粒的含量，诸如至少7.5vol％、至少12.5vol％、至少20vol％、至少27.5vol％或至少35vol％。
实施例30.根据实施例1至实施例29中任一项所述的方法，其中所述前体磨料部件的所述主体包括占所述主体的总体积的至多50vol％的所述磨料颗粒的含量，诸如至多45vol％、至多37.5vol％、至多33.5vol％或至多30vol％。
实施例31.根据实施例1至实施例30中任一项所述的方法，其中所述磨料颗粒包含超硬磨料，所述超硬磨料包括金刚石、立方氮化硼或它们的任意组合。
实施例32.根据实施例1至实施例31中任一项所述的方法，其中所述前体磨料部件的所述主体包括占所述主体的总体积的至少20vol％的所述金属粘结基体的含量，诸如至少27.5vol％、至少35vol％或至少40vol％。
实施例33.根据实施例1至实施例32中任一项所述的方法，其中所述前体磨料部件的所述主体包括占所述主体的总体积的至多60vol％的所述金属粘结基体的含量，诸如至多52vol％、至多48vol％或至多40vol％。
实施例34.根据实施例3至实施例33中任一项所述的方法，其中所述磨料段包括在2vol％至50vol％范围内的所述磨料颗粒的含量。
实施例35.根据实施例3至实施例34中任一项所述的方法，其中所述磨料段包括占所述磨料部件的总重量的至少10wt.％的所述浸渗剂材料的含量，诸如至少13wt.％、至少16wt.％、至少18wt.％、至少23wt.％。
实施例36.根据实施例3至实施例35中任一项所述的方法，其中所述磨料段包括占所述磨料部件的总重量的至多45wt.％、至多41wt.％、至多38wt.％、至多32wt.％、至多28wt.％或至多25wt.％的所述浸渗剂材料的含量。
实施例37.根据实施例3至实施例36中任一项所述的方法，其中所述磨料段包括占所述磨料部件的总重量的至少15wt.％的所述金属粘结基体的含量，诸如至少20wt.％、至少22wt.％或至少25wt.％。
实施例38.根据实施例3至实施例37中任一项所述的方法，其中所述磨料部件包括占所述磨料部件的总重量的至多45wt.％的所述金属粘结基体的含量，诸如至多40wt.％、至多35wt.％或至多30wt.％。
实施例39.根据实施例3至实施例38中任一项所述的方法，其中所述磨料部件包括占所述磨料部件的总重量的至少2wt.％、至少5wt.％、至少7wt.％或至少10wt.％的所述磨料颗粒的含量。
实施例40.根据实施例3至实施例39中任一项所述的方法，其中所述磨料部件包括占所述磨料部件的总重量的至多15wt.％、至多10wt.％、至多7wt.％或至多5wt.％的所述磨料颗粒的含量。
实施例41.根据实施例3至实施例40中任一项所述的方法，其中所述磨料部件包括至多5vol％、至多4vol％或至多3vol％的孔隙率。
本发明的实施例代表了与现有技术的不同之处。值得注意的是，本文的实施例涉及用于形成磨料制品(诸如切断刀片和切割轮)的流线型方法。根据本文的实施例形成的磨料制品可具有更好的机械强度并且更耐受磨料制品的芯部和磨料段之间的破坏或断裂。代表性的切断刀片和杯形砂轮表现出与使用传统方法(诸如钎焊和激光焊接)形成的对应工具相比相当的切割和磨削性能，以及与通过烧结形成的工具相比更好的性能。
本文所述的实施例的说明书和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用了本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。单独的实施例也可在单个实施例中以组合的方式来提供，并且相反地，为简明起见而在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地提供，或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每一值和各个值。只有在阅读本说明书之后，许多其他实施例对于技术人员才是显而易见的。通过本公开内容可以利用和得到其他实施例，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其他改变。因此，本公开应被视为例示性的而非限制性的。上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。
提供结合附图的描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下论述将集中于本教导内容的具体实施方式和实施例。提供该重点是为了帮助描述教导内容，并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。然而，在本申请中当然可以使用其他教导内容。
如本文所用，术语“包括/包含(comprises/comprising/includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其他变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括特征列表的方法、制品或装置不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或这种方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非有明确的相反的说明，否则“或”是指包括性“或”而非排他性“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。
而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这么做只是为了方便起见和提供对本发明的范围的一般认识。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。例如，当在本文描述单个项时，可使用多于一个项来代替单个项。类似地，在本文描述了多于一个项的情况下，单个项可以取代多于一个项。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是例示性的而非限制性的。关于本文未述的方面，有关特定材料和加工方法的许多细节是常规的，并能在结构领域和对应制造领域内的参考书和其他来源中找到。
以上公开的主题应该理解为例示性的而非限制性的，我们希望所附的权利要求涵盖所有落在本发明实质范围内的该等修改、提高和其他实施例。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围由所附权利要求及其等同物的最宽可允许解释限定，并且不受上述详细描述约束或限制。

Claims (14)

1.一种形成磨料制品的方法，包括：
在芯部上形成至少一个前体磨料部件，所述前体磨料部件包括主体，
所述主体具有金属粘结基体和包含在所述金属粘结基体内的磨料颗粒，其中在芯部上形成所述至少一个前体磨料部件包括同时形成所述前体磨料部件的所述主体并将所述前体磨料部件接合到所述芯部，其中所述前体磨料部件的所述主体包括：
占所述主体的总体积的至少10vol％且至多50vol％的孔隙率；占所述主体的总体积的至少2vol％且至多50vol％的所述磨料颗粒的含量；和
占所述主体的总体积的至少20vol％且至多60vol％的所述金属粘结基体的含量；以及
在形成后浸渗所述主体的至少一部分。
2.根据权利要求1所述的方法，其中浸渗进一步包括将浸渗剂材料施加到所述芯部的至少一部分。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，进一步包括加热所述至少一个前体部件的至少一部分。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的方法，其中在所述芯部上形成所述前体磨料部件包括单次压制操作。
5.一种形成磨料制品的方法，包括：
在芯部上形成至少一个前体磨料部件，所述前体磨料部件包括主体，
所述主体具有金属粘结基体和包含在所述金属粘结基体内的磨料颗粒，其中在芯部上形成所述至少一个前体磨料部件包括同时形成所述前体磨料部件的所述主体并将所述前体磨料部件接合到所述芯部，其中所述前体磨料部件的所述主体包括：
占所述主体的总体积的至少10vol％且至多50vol％的孔隙率；占所述主体的总体积的至少2vol％且至多50vol％的所述磨料颗粒的含量；和
占所述主体的总体积的至少20vol％且至多60vol％的所述金属粘结基体的含量；
在形成所述至少一个前体磨料部件时，形成包含浸渗剂材料的至少一个浸渗剂部分；以及
加热所述至少一个前体磨料段和所述至少一个浸渗剂部分以用所述浸渗剂材料浸渗所述前体磨料部件并且在所述芯部上形成至少一个磨料部件。
6.根据权利要求2或权利要求5所述的方法，其中所述浸渗剂材料包含金属元素、金属合金或它们的组合。
7.根据权利要求2或权利要求5所述的方法，其中所述浸渗剂材料包含Zn、Sn、Cu、Ag、Ni、Cr、Mn、Fe、Al或它们的任意组合。
8.根据权利要求5所述的方法，其中在所述浸渗剂材料的至少熔融温度的温度下进行加热。
9.根据权利要求1或权利要求5所述的方法，其中在所述芯部上形成至少一个前体磨料部件包括对包括金属粘结材料和所述磨料颗粒的混合物施加压力。
10.根据权利要求1或权利要求5所述的方法，其中在所述芯部上形成至少一个前体磨料部件包括冷压。
11.根据权利要求1或权利要求5所述的方法，其中在所述芯部上形成至少一个前体磨料部件包括进行单次冷压以形成多个前体磨料段并且同时将所述多个前体磨料段接合到所述芯部。
12.根据权利要求9所述的方法，其中在包括至少100Mpa且至多3000Mpa的范围内或在包括至少100Mpa且至多1500Mpa的范围内的压力下进行压制。
13.根据权利要求9所述的方法，其中在至多200℃、至多165℃、至多115℃或至多50℃的温度下进行压制。
14.根据权利要求2或权利要求5所述的方法，其中所述磨料部件包括占所述磨料部件的总重量的至少10wt.％且至多45wt.％的所述浸渗剂材料的含量，以及占所述磨料部件的总体积的至多5vol％的孔隙率。
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