CN111356556A - 磨料制品及其形成方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种磨料制品,所述磨料制品包括:基底,所述基底具有长形本体;以及磨料颗粒,所述磨料颗粒附着至所述长形本体,所述磨料颗粒的所述含量沿所述本体的长度在最小值和最大值之间振荡,并且所述最小含量大于0。
Description
技术领域
本发明涉及形成磨料制品的方法,并且具体地涉及形成单层磨料制品的方法。
背景技术
在过去的一个世纪中,已经针对不同行业开发出多种研磨工具用于从工件上去除材料的一般性功能,包括例如锯削、钻孔、抛光、清洁、雕刻和磨削。具体地,对于电子行业而言,特别相关的是适合用于将材料的晶锭切片以形成晶片的研磨工具。随着该行业不断成熟,铸锭具有越来越大的直径,并且由于产量、生产力、受影响的层、尺寸限制等因素,针对这类工作使用松散的磨料以及线锯变成可以接受。
通常,线锯是包括磨料颗粒的研磨工具,这些磨料颗粒附着到长距离的线上,该线能够高速绕线以产生切割作用。圆锯的切削深度受限于切削深度小于锯片半径,而线锯可具有更大的灵活性,允许切割直线或异型切割路径。
在常规的固定式研磨线锯中已经采取了各种方法,诸如通过使钢珠在金属丝或线缆上滑动来生产这些制品,其中这些钢珠由隔离件分开。这些钢珠可由磨料颗粒覆盖,这些磨料颗粒通常通过电镀或烧结进行附着。但是,电镀和烧结操作可能很耗时,并因此在成本上是冒险的,阻碍了线锯研磨工具的快速生产。这些线锯中的大多数已经用于切口损失不如电子应用中那么重要的应用中,通常用于切割石材或大理石。已经进行了一些尝试,通过化学结合工艺诸如钎焊来附着磨料颗粒,但是此类制造方法降低了线锯的抗拉强度,并且在高张力下进行切割时,线锯容易断裂和过早损坏。另一些线锯可能使用树脂以将这些磨料粘结到线上。遗憾的是,树脂粘结的线锯容易快速磨损,并且这些磨料在达到颗粒的使用寿命之前产生大量损失,在切割硬质材料时尤其如此。
因此,该行业持续要求改进的研磨工具,尤其是在线锯领域。
发明内容
根据第一方面,一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;以及磨料颗粒,这些磨料颗粒附着至长形本体,其中磨料颗粒的含量沿本体的长度在最小值和最大值之间振荡,其中最小含量大于0。
在另一方面,一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;以及磨料颗粒,这些磨料颗粒附着至长形本体,其中磨料颗粒的至少一部分具有变化的含量,该变化的含量根据可预测的起伏的函数介于局部极小值和局部极大值之间。
在又一方面,一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;第一磨料区域,该第一磨料区域包含覆盖长形本体的磨料颗粒,其中第一磨料区域包含第一含量的磨料颗粒(C1),其中C1>0;第二磨料区域,该第二磨料区域包含覆盖长形本体的磨料颗粒,其中第二磨料区域包含第二含量的磨料颗粒(C2),其中C2>0;以及第一含量与第二含量之间至少14个计数的含量差(ΔC)。
在另一方面,一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;以及磨料颗粒,这些磨料颗粒附着至长形本体,其中磨料颗粒限定介于局部极小含量和局部极大含量之间的变化的含量,并且其中局部极小含量为至少5个计数,并且局部极小含量与局部极大含量之间的含量差(ΔC)为至少14个计数。
在另一方面,一种形成磨料制品的方法包括:提供基底,该基底包括长形本体;以及将包含前体材料和磨料颗粒的混合物的浆料沉积到长形本体上以形成带涂层的基底,其中在沉积过程中改变沉积到基底上的磨料颗粒的含量。
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1A包括提供根据一个实施例的用于形成磨料制品的方法的流程图。
图1B包括根据一个实施例的用于形成磨料制品的方法的图示。
图1C包括根据一个实施例的用于形成磨料制品的方法的图示。
图1D包括根据一个实施例的用于形成磨料制品的方法的图示。
图1E包括根据一个实施例的用于形成磨料制品的方法的图示。
图2A包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的图示。
图2B包括根据一个实施例的含量对长度的一般性曲线图的图示,展示了振荡的磨料颗粒含量。
图2C包括根据一个实施例的含量对长度的一般性曲线图的图示,展示了振荡的磨料颗粒含量。
图2D包括根据一个实施例的含量对长度的一般性曲线图的图示,展示了振荡的磨料颗粒含量。
图3包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的图示。
图4包括常规样品的一部分的磨料颗粒含量对长度的曲线图。
图5包括代表性样品的一部分的磨料颗粒含量对长度的曲线图。
图6包括对常规样品和代表性样品进行切割测试所得到的箱线图。
图7包括代表性样品的一部分的磨料颗粒含量对长度的曲线图。
图8为示出对常规样品和代表性样品进行切割测试所得到的切削深度(%)的条形图。
图9为示出对常规样品和代表性样品进行切割测试所得到的线磨损量的条形图。
具体实施方式
本发明涉及磨料制品,并且具体地涉及适用于磨削和锯穿工件的磨料制品。在特定情况下,本文所述的磨料制品可形成线锯,可用于电子行业、光学行业及其他相关联的行业中敏感的晶体材料的加工。
图1A包括提供根据一个实施例的形成磨料制品的方法的流程图。该方法可从步骤101开始,该步骤提供基底。基底可提供使磨料附着至其上的表面,从而有利于磨料制品的研磨能力。
根据一个实施例,提供基底的过程可包括提供具有长形本体的基底的过程。在特定实例中,长形本体可具有至少10:1的纵横比,该纵横比以长度:宽度表示。在其他实施例中,长形本体可具有至少约100:1诸如至少1000:1或甚至至少约10000:1的纵横比。基底的长度可为沿基底的纵向轴线测得的最长尺寸。宽度可为垂直于纵向轴线测得的基底的次长(或在一些情况下为最短)尺寸。
此外,基底可以呈长形本体的形式,其具有至少约50米的长度。事实上,其他基底可更长,具有至少约100米诸如至少约500米、至少约1000米或甚至至少约10000米的平均长度。
此外,基底可具有可不大于约1cm的宽度。事实上,长形本体可具有不大于约0.5cm诸如不大于约1mm、不大于约0.8mm或甚至不大于约0.5mm的平均宽度。另外,基底可具有至少约0.01mm诸如至少约0.03mm的平均宽度。应当理解,基底可具有在上述任何最小值和最大值之间范围内的平均宽度。
在某些实施例中,长形本体可为具有多根编织在一起的细丝的线。即,基底可由许多较小的线形成,这些线彼此缠绕、编织在一起或固定到另一个物体诸如中心芯线上。某些设计可利用钢琴丝作为基底的合适的结构。例如,基底可为具有至少约3GPa的断裂强度的高强度钢丝。基底断裂强度可利用ASTM E-8规定的有关金属材料拉伸试验方法通过绞盘式夹具进行测量。线可涂覆一层特定的材料,诸如金属,所述金属包括例如黄铜。另外,在其他实例中,线的外表面上可能基本上不含任何涂层。
长形本体可具有特定的形状。例如,长形本体可具有大致圆柱形的形状,使得其具有圆形横截面轮廓。在使用具有圆形横截面形状的长形本体时,如在横向延伸至长形本体的纵向轴线的平面中所见。
长形本体可由各种材料制成,所述材料包括例如无机材料、有机材料(例如,聚合物和天然存在的有机材料)或它们的任意组合。合适的无机材料可包括陶瓷、玻璃、金属、金属合金、金属陶瓷或它们的任意组合。在某些实例中,长形本体可由金属或金属合金材料制成。例如,长形本体可由过渡金属或过渡金属合金材料制成,并且可掺入以下元素:铁、镍、钴、铜、铬、钼、钒、钽、钨或它们的任意组合。
合适的有机材料可包括聚合物,所述聚合物可包括热塑性材料、热固性材料、弹性体或它们的任意组合。特别适用的聚合物可包括聚酰亚胺、聚酰胺、树脂、聚氨酯、聚酯等。还应当理解,长形本体可包括天然有机材料,例如橡胶。
此外,本文所述的磨料制品可形成具有特定的抗疲劳特性的基底。例如,基底可具有至少300000个周期的平均疲劳寿命,该平均疲劳寿命通过旋转梁疲劳试验或Hunter疲劳试验测得。该试验可采用MPIF标准56。旋转梁疲劳试验测量在指定应力(例如700MPa)即恒定应力下线断裂的循环次数,或循环疲劳试验中在重复循环次数高达106次时线未断裂的应力(例如,应力代表疲劳强度)。在其他实施例中,基底可表现出更高的疲劳寿命,诸如至少约400000次循环、至少约450000次循环、至少约500000次循环或甚至至少约540000次循环。另外,基底可具有不大于约2000000次循环的疲劳寿命。
在步骤101处提供基底后,该方法可继续执行步骤102,其中包括将浆料沉积到基底的长形本体上。在一个方面,浆料可包含磨料颗粒,并且在将浆料沉积到基底上的过程中,可改变磨料颗粒的含量。在此类实例中,该方法有利于形成磨料制品,其中磨料颗粒的含量沿基底的长度可以变化。浆料可为包含磨料颗粒和前体材料的混合物,在进一步加工后可形成粘着层或粘结材料。浆料可包含其他材料,诸如添加剂(如稳定剂)等。浆料的化学成分和某些添加剂的存在可能取决于用于将磨料颗粒附着至基底上的方法的性质。
为有利于加工和形成磨料制品,可将基底连接至卷绕机构。参见图1B,基底111可在供给卷轴110和接收卷轴112之间平移。基底111在供给卷轴110和接收卷轴112之间的平移可有利于连续加工,使得例如基底111可在从供给卷轴110平移至接收卷轴112的同时,通过所需的成形过程平移以形成最终成形的磨料制品的部件层。
进一步参见提供基底的过程,应当理解,基底111可以特定的速率从供给卷轴110卷绕到接收卷轴112上,所述特定速率可有利于加工。例如,基底111可以不小于约5m/min的速率从供给卷轴110卷绕到接收卷轴112上。在其他实施例中,卷绕速率可更大,使其达到至少约8m/min、或至少约10m/min、或至少约12m/min、或至少约15m/min、或至少约20m/min、或至少约25m/min或至少约30m/min。在特定实例中,卷绕速率不大于约500m/min,诸如不大于约200m/min、或不大于100m/min或不大于70m/min。卷绕速率可在上述任何最小值和最大值之间的范围内。应当理解,卷绕速率可代表可形成最终成形的磨料制品的速率。
在某些实例中,基底111可包括覆盖基底的外表面的一个或多个任选的阻挡层。根据一个方面,阻挡层可覆盖基底111的外表面,使其可与基底11的外(即外周)表面直接接触,并且更具体地,可直接粘结到基底111的外表面。在一个实施例中,阻挡层可结合至基底111的外表面,并且可限定介于阻挡层和基底111之间的扩散结合区,其特征在于基底111的至少一种金属元素和阻挡层的一种元素的互扩散。在一个特定实施例中,阻挡层可设置在基底111和其他覆盖层之间,所述其他覆盖层包括例如粘着层、粘结层、包覆层、一层一种或多种类型的磨料颗粒或它们的组合。
提供具有阻挡层的基底111的过程可包括采购此类构造或制造此类基底111和阻挡层构造。阻挡层可通过各种技术形成,所述技术包括例如沉积工艺。一些合适的沉积工艺可包括印刷、喷涂、浸涂、模涂、镀覆(例如,电镀或化学镀)或它们的任意组合。根据一个实施例,形成阻挡层的过程可包括低温过程。例如,形成阻挡层的过程可在不高于约400℃诸如不高于约375℃、不高于约350℃、不高于约300℃或甚至不高于约250℃的温度下进行。此外,在形成阻挡层之后,应当理解,可实施进一步加工,包括例如清洁、干燥、固化、凝固、热处理或它们的任意组合。阻挡层可用作在随后的镀覆过程中通过各种化学物质(例如,氢)对芯材料进行化学浸渍的屏障。此外,阻挡层可有利于改善机械耐久性。
在一个实施例中,阻挡层可为单层材料。阻挡层可为连续涂层的形式,覆盖基底111的整个外周表面。阻挡材料可包括无机材料诸如金属或金属合金材料。用于阻挡层的一些合适的材料可包括过渡金属元素,所述过渡金属元素包括但不限于锡、银、铜、锌、镍、钛、铅或它们的任意组合。在另一个实施例中,阻挡层可包含黄铜。在一个实施例中,阻挡层可为基本上由锡组成的单层材料。在一个特定实例中,阻挡层可包含连续的锡层,该层的锡纯度为至少99.99%。值得注意的是,阻挡层可为基本上纯的非合金材料。即,阻挡层可为由单一金属材料制成的金属材料(例如,锡)。
在其他实施例中,阻挡层可为金属合金。例如,阻挡层可包含锡合金,诸如包括锡和另一种金属的组合的组合物,所述另一种金属包括过渡金属物质诸如铜、银等。一些合适的锡基合金可包括含银的锡基合金,并且具体地包括Sn96.5/Ag3.5、Sn96/Ag4和Sn95/Ag5合金。其他合适的锡基合金可包含铜,并且具体地包括Sn99.3/Cu0.7和Sn97/Cu3合金。另外,某些锡基合金可包含一定百分比的铜和银,包括例如Sn99/Cu0.7/Ag0.3、Sn97/Cu2.75/Ag0.25和Sn95.5/Ag4/Cu0.5合金。在又一个实施例中,阻挡层可包括金属合金,该金属合金包括铜和镍的组合,并且更具体地可包括基本上由铜和镍组成的金属合金。
在另一方面,阻挡层可由多个离散层形成,包括例如至少两个离散层。例如,阻挡层可包括内层和覆盖内层的外层。根据一个实施例,内层和外层可彼此直接接触,使得外层直接覆盖内层并且在界面处接合。因此,内层和外层可在沿基底的长度延伸的界面处接合。
在一个实施例中,内层可包括上述阻挡层的任何特性。例如,内层可包括含锡、铜、镍或其组合的材料的连续层。此外,内层和外层可由彼此不同的材料形成。即,例如,在一层内存在的至少一种元素可不存在于另一层内。在一个特定实施例中,外层可包括不存在于内层内的元素。
外层可包括上述阻挡层的任何特性。例如,外层可形成为使其包含无机材料诸如金属或金属合金。更具体地,外层可包含过渡金属元素。例如,在一个特定实施例中,外层可包含镍。在另一个实施例中,外层可形成为使其基本上由镍组成。
在某些实例中,外层可采用与内层相同的方式诸如沉积工艺形成。但是,外层不一定采用与内层相同的方式形成。根据一个实施例,外层可通过沉积工艺来形成,该沉积工艺包括镀覆、喷涂、印刷、浸涂、模涂、沉积或它们的任意组合。在某些实例中,阻挡层的外层可在相对较低的温度下形成,诸如在不高于约400℃、不高于约375℃、不高于约350℃、不高于约300℃或甚至不高于250℃的温度下形成。根据一种特定的工艺,外层可通过非镀覆工艺诸如模涂形成。此外,用于形成外层的工艺可包括其他方法,所述其他方法包括例如加热、固化、干燥或它们的任意组合。应当理解,以此类方式形成外层可有利于限制芯和/或内层内不需要的物质的浸渍。
根据一个实施例,阻挡层的内层可形成为具有适合用作化学阻挡层的特定平均厚度。例如,阻挡层可具有至少约0.05微米诸如至少约0.1微米、至少约0.2微米、至少约0.3微米或甚至至少约0.5微米的平均厚度。另外,内层的平均厚度可不大于约8微米,诸如不大于约7微米、不大于约6微米、不大于约5微米或甚至不大于约4微米。应当理解,内层可具有在上述任何最小厚度和最大厚度之间范围内的平均厚度。
阻挡层的外层可形成为具有特定的厚度。例如,在一个实施例中,外层的平均厚度可为至少约0.05微米,诸如至少约0.1微米、至少约0.2微米、至少约0.3微米或甚至至少约0.5微米。另外,在某些实施例中,外层可具有不大于约12微米、不大于约10微米、不大于约8微米、不大于约7微米、不大于约6微米、不大于约5微米、不大于约4微米或甚至不大于约3微米的平均厚度。应当理解,阻挡层的外层可具有在上述任何最小厚度和最大厚度之间范围内的平均厚度。
值得注意的是,在至少一个实施例中,内层可形成为具有与外层的平均厚度不同的平均厚度。此类设计可有利于改善对某些化学物质的耐浸渍性,同时还提供合适的结合结构以供进一步加工。例如,在其他实施例中,内层可形成为具有的平均厚度大于外层的平均厚度。但是,在替代实施例中,内层可形成为具有的平均厚度小于外层的平均厚度。
根据一个特定的实施例,阻挡层可具有内层的平均厚度(ti)与外层的平均厚度(to)之间的厚度比[ti:to],该厚度比可在约3:1至约1:3之间的范围内。在其他实施例中,厚度比可在约2.5:1至约1:2.5之间的范围内,诸如在约2:1至约1:2之间的范围内,在约1.8:1至约1:1.8之间的范围内,在约1.5:1至约1:1.5之间的范围内,或甚至在约1.3:1至约1:1.3之间的范围内。
值得注意的是,阻挡层(包括至少内层和外层)可形成为具有不大于约10微米的平均厚度。在其他实施例中,阻挡层的平均厚度可更小,诸如不大于约9微米、不大于约8微米、不大于约7微米、不大于约6微米、不大于约5微米或甚至不大于约3微米。另外,阻挡层的平均厚度可为至少约0.05微米,诸如至少约0.1微米、至少约0.2微米、至少约0.3微米或甚至至少约0.5微米。应当理解,阻挡层可具有在上述任何最小厚度和最大厚度之间范围内的平均厚度。
另外,在另一个实施例中,基底不一定包括阻挡层或外表面上的任何涂层。例如,基底可基本上不含阻挡层,其中基底基本上不含阻挡层。在至少一个实施例中,在按照本文所述的步骤102使基底平移通过混合物之前,基底可为未涂覆的线材。更具体地,在按照本文所述的步骤102使线材平移通过混合物之前,基底可为外表面上基本上不含任何包覆层的金属线。
再次参考图1B,将浆料115沉积到基底111上的过程可包括利用包含磨料颗粒和前体材料的浆料115,其中前体材料可形成最终成形的磨料制品的粘着层或粘结层。如图1B的实施例中进一步示出,沉积过程可包括使基底111平移通过沉积区域131,其中浆料从包含浆料115的储罐114流到沉积池117中。沉积池117可定位和构造为将未附着至基底111的过量浆料捕集到沉积区域131中。如图1B所示,基底111在通过沉积区域131中的浆料115流时可在基本水平的方向上平移,该浆料流通过重力从储罐114给料至沉积池117。虽然图1B所示的实施例展示了基底111基本上水平地平移通过沉积区域131,但是应当理解,其他实施例可利用另选的取向,包括例如基底111垂直平移或在水平方向或垂直方向之间倾斜平移。
储罐114可包括沉积口116,该沉积口116构造为允许浆料115从储罐114流到沉积区域131中的基底111上。在一个实施例中,沉积口116可为能够控制的,使得浆料115流过的开口的尺寸可以改变。
虽然图1B的实施例中未示出,但是应当理解,储罐114可包括多个沉积口。在此类构型中,储罐114可包括多于一个诸如至少2个、或至少3个沉积口,所述沉积口构造为使浆料115从中流过。多个沉积口可用于在沉积区域131内的各个位置提供替代的浆料115流速。另外,多个沉积口允许制造商选择可打开哪些沉积口以使浆料115从中流过,并且为生产工艺提供更大的灵活性。
如图中进一步示出,沉积池117可包括再循环器118,其中再循环器118可附接至沉积池117和储罐114的一部分并且构造为促进未使用的浆料从沉积池117返回储罐114。应当理解,可使用泵或其他物体产生外力,以辅助浆料115通过再循环器118的运动。
在另一个实施例中,泵161或其他类似的设备可连接至储罐114,并且辅助控制流出储罐114的浆料115的流速。泵161可为计算机控制的设备,其可构造为控制施加在储罐114中的浆料115的力,并且促进控制流出储罐114的浆料的流速。
根据一个实施例,将浆料115沉积到基底111上的过程可包括改变沉积到基底111上的磨料颗粒的含量。可通过控制选自由以下项组成的组中的至少一种沉积特性来改变磨料颗粒的含量:浆料115流速、沉积口116的开口尺寸、单位时间沉积的浆料115的体积、有效沉积浆料的沉积口的数量、沉积口的方向、基底111的平移速度或它们的任意组合。根据一个实施例,可通过改变任意给定时刻在沉积区域131中与基底111接触的浆料115的量来改变附着至基底11的磨料颗粒的含量。在一个特定实施例中,可通过在最小值和最大值之间改变浆料的流速以改变附着至基底的磨料颗粒的含量,从而改变磨料颗粒的含量。
在一个特定实施例中,可通过改变浆料的方向以使浆料周期性地偏离基底以改变附着至基底的磨料颗粒的含量,从而改变磨料颗粒的含量。图1C包括示出与图1B中相同的将浆料115沉积到基底111上的过程的构造的图示,但是,将泵161移除并且使用偏转板119来改变基底上磨料颗粒的含量。应当理解,图1C的过程和参考图1C所述的部件可具有本文参考图1B中对应的部件所述的任何特性。
用于使浆料115流偏离基底111的偏转板119和机构如图1D-1E所示。偏转板119可构造为控制通过沉积口116流出储罐114的浆料115的流动方向。偏转板119可构造为附接至或安装在储罐114,使其与流出储罐114的浆料115流相邻。在又一个实施例中,偏转板119可安装在基座上(未示出)。基座可以线性运动方式自调整,以允许偏转板119移入和移出流出储罐114的浆料115流,使得流出储罐114的浆料115流偏离基底111。在又一个实施例中,可将旋转或摆动运动的机构应用于偏转板119,以调整偏转板相对于流出储罐114的浆料115流的位置,使得流出储罐114的浆料115流与偏转板119接触时偏离基底111。在一个特定实施例中,偏转板119构造为使其可相对于基底111垂直或水平地调整。在一个特定实施例中,偏转板119可定位成使其不接触通过沉积口116流出储罐114的浆料115流。在一个特定实施例中,偏转板119可定位成使其接触通过沉积口116流出储罐114的浆料115流。在又一个实施例中,偏转板119可相对于基底111垂直或水平地调整,使得流出储罐114的浆料115流偏离基底111。
在又一个实施例中,偏转板119可处于恒定运动状态,使其移入和移出流出储罐114的浆料115流。再次参考图1D和图1E,图1D中的偏转板119定位成使其不接触通过沉积口116流出储罐114的浆料115流。在一个特定实施例中,可将线性或旋转机构应用于偏转板119,使其从图1D所示的位置移至图1E所示的位置,使得偏转板119接触通过沉积口116流出储罐114的浆料115流。在又一个实施例中,偏转板119可接触浆料115流,使其周期性地偏离基底111。
本文所述的实施例可使用上述沉积特性中的一种或多种来控制在给定时刻与基底111接触的浆料115的量,以有利于控制沿基底111的长度的磨料颗粒的含量。例如,可在沉积过程中改变基底111的平移速度,以有利于控制在给定时刻与基底111接触的浆料的量,并因此有利于控制沿基底的长度的磨料颗粒含量。
在另一个实施例中,可控制流出储罐114的浆料115的流速,并且更具体地,改变该流速以控制在给定时刻与基底111接触的浆料的量,其有利于控制沿基底的长度的磨料颗粒含量。可利用各种机制控制浆料流速,包括例如改变用于从储罐供给浆料115并且使其通过沉积口116的泵送功率。如上所述,在某些实施例中,泵161可为计算机控制的设备,其可编程为改变施加在储罐中的浆料115上的力,并且相应地改变浆料115通过沉积口116流出储罐114的流速。在特定实例中,泵161可编程为根据特定的数学函数来改变施加在浆料115上的力,并且从储罐流出的浆料115的流速可相应地根据该数学函数来改变。此外,在某些实例中,沿基底111的长度的磨料颗粒的含量可根据用于控制泵161的基本相同的数学函数来改变。
在又一个实施例中,沉积口116可控制为具有变化的开口尺寸,这样可有利于控制和改变流出储罐114的浆料的流速,也可有利于改变沿基底的长度的磨料颗粒的含量。根据一个实施例,沉积口116可为由计算机控制的端口,其中限定沉积口116的开口的尺寸可通过计算机来控制和改变。在一个实施例中,限定沉积口116的开口的尺寸可根据数学函数来改变,这样可有利于根据数学函数控制流出沉积口116的浆料的流速,并且也可有利于根据基本相同的数学函数改变沿基底的长度的磨料颗粒的含量。
在又一个实施例中,储罐114可使用多个沉积口。所述多个沉积口可以适于将浆料115沉积到基底111的全部或一部分上的任意构型分布在基底周围。在一个实施例中,系统可另选地利用围绕基底111的圆周间隔开的三个沉积口。三个沉积口中的每一个均可由计算机控制并且构造为改变给定的时间内沉积到基底111上的浆料的量,这样可有利于改变沿基底111的长度的磨料颗粒的含量。
将浆料115沉积到沉积区域131中的基底111上后,基底111可平移至处理区域121。处理区域121可包括对浆料涂覆的基底111的一种或多种各种处理,以有利于磨料制品的形成。例如,处理区域121可包括至少加热、固化、干燥、辐照(例如,通过激光器或其他辐射源)、演变、施加一种或多种气态成分、凝固、挥发或它们的任意组合。在一种特定构型中,浆料包括含粉末的前体材料,该前体材料在处理区域121中经过加热处理,以使前体材料转变为最终成形的粘着层或粘结层。粘着层可暂时将磨料颗粒固定至基底111,直至可形成辅助层诸如粘结层以覆盖磨料颗粒和粘着层。在一个替代实施例中,前体材料可经过处理以形成粘结材料。在此类实施例中,粘结材料可直接覆盖基底111(或基底的阻挡层)并且构造为将磨料颗粒永久性地粘结到基底111。
应当理解,沉积浆料的过程可有利于粘着层或粘结层在基底111上的形成。此外,在将浆料115沉积到基底111上之后,可将一个或多个辅助层加到基底上。此类辅助层可使用本领域的技术人员已知的任何一种或多种方法形成,其中包括例如但不限于沉积、喷涂、浸涂等。
磨料颗粒可包括一种或多种类型的磨料颗粒,包括例如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、硼氧化物、金刚石或它们的任意组合。在某些实施例中,磨料颗粒可包括超硬磨料。例如,一种合适的超硬磨料包括金刚石。在特定实例中,磨料颗粒可基本上由金刚石组成。
磨料颗粒可包括多于一种类型的磨料颗粒,包括例如第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒。第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒可具有彼此不同的至少一种磨料特性,其中磨料特性可包括组成、平均粒度、硬度、韧性、脆碎度、结构、形状或它们的组合。此外,在某些实例中,其中混合物包括多于一种类型的磨料颗粒,不同类型的磨料颗粒的含量在混合物中可不同,并因此在最终成形的磨料制品中不同。
在一个实施例中,磨料颗粒可包括具有至少约10GPa的维氏硬度的材料。在其他实例中,磨料颗粒可具有至少约25GPa诸如至少约30GPa、至少约40GPa、至少约50GPa或甚至至少约75GPa的维氏硬度。另外,在至少一个非限制性实施例中,磨料颗粒可具有不大于约200GPa诸如不大于约150GPa或甚至不大于约100GPa的维氏硬度。应当理解,磨料颗粒可具有在上述任何最小值和最大值之间范围内的维氏硬度。
磨料颗粒可具有特定的形状,诸如选自由细长、等轴、椭圆形、盒形、矩形、三角形、不规则形状等组成的组中的形状。此外,在某些实例中,磨料颗粒可具有特定的晶体结构,包括但不限于多晶、单晶、多面体、立方、六方、四面体、八方、复杂碳结构(例如,巴基球)或它们的任意组合。
此外,磨料颗粒可具有特定的砂砾尺寸分布,所述砂砾尺寸分布可有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如,磨料颗粒可按照正态或高斯分布存在于混合物中和磨料制品上。在另一些实例中,磨料颗粒可按照非高斯分布存在于混合物中,包括例如多峰分布或宽砂砾尺寸分布。对于宽砂砾尺寸分布,至少80%的磨料颗粒可具有涵盖至少约30微米的范围的平均粒度,该平均粒度处于约1微米至约100微米的范围内。在一个实施例中,宽砂砾尺寸分布可为双峰粒度分布,其中双峰粒度分布包括限定第一中值粒度(M1)的第一峰和限定不同于第一中值粒度的第二中值粒度(M2)的第二峰。根据一个特定实施例,基于公式((M1-M2)/M1)×100%,第一中值粒度和第二中值粒度相差至少5%。在另一些实施例中,第一中值粒度和第二中值粒度可相差至少约10%,诸如相差至少约20%、相差至少约30%、相差至少约40%、相差至少约50%、相差至少约60%、相差至少约70%、相差至少约80%或甚至相差至少约90%。另外,在另一个非限制性实施例中,第一中值粒度与第二中值粒度相差不大于约99%,诸如相差不大于约90%、相差不大于约80%、相差不大于约70%、相差不大于约60%、相差不大于约50%、相差不大于约40%、相差不大于约30%、相差不大于约20%或甚至相差不大于约10%。应当理解,第一中值粒度与第二中值粒度之差可在上述任何最小百分比至最大百分比之间的范围内。
对于一个特定实施例,磨料颗粒可为团聚颗粒。更具体地,磨料颗粒可基本上由团聚颗粒组成。在某些实例中,混合物可包括团聚磨料颗粒与非团聚磨料颗粒的组合。根据一个实施例,团聚颗粒可包括通过粘结剂材料彼此粘结的磨料颗粒。一些合适的粘结剂材料的示例可包括无机材料、有机材料或它们的任意组合。更具体地,粘结剂材料可为陶瓷、金属、玻璃、聚合物、树脂或它们的任意组合。在至少一个实施例中,粘结剂材料可为金属或金属合金,其可包含一种或多种过渡金属元素。根据一个实施例,粘结剂材料可包含来自磨料制品的部件层的至少一种金属元素,所述部件层包括例如阻挡层、粘着层、粘结层或它们的组合。在一个更具体的实施例中,粘结剂可为包含至少一种活性粘结剂的金属材料。活性粘结剂可为元素或包含氮化物、碳化物及其组合的组合物。一种特定的示例性活性粘结剂可包括含钛组合物、含铬组合物、含镍组合物、含铜组合物以及它们的组合。在另一个实施例中,粘合剂材料可包括化学试剂,该化学试剂构造为与磨料制品接触的工件发生化学反应,以有利于在磨料制品接受机械去除加工的同时发生在工件表面上的化学去除过程。一些合适的化学试剂可包括氧化物、碳化物、氮化物、氧化剂、pH调节剂、表面活性剂或它们的任意组合。
本文所述的实施例中的团聚颗粒可包含特定含量的磨料颗粒、特定含量的粘结剂材料和特定含量的孔隙率。例如,团聚颗粒包含的磨料颗粒的含量可大于粘结剂材料的含量。另选地,团聚颗粒包含的粘结剂材料的含量可大于磨料颗粒的含量。例如,在一个实施例中,团聚颗粒可包含占团聚颗粒的总体积的至少约5体积%的磨料颗粒。在其他实例中,磨料颗粒的含量占团聚颗粒的总体积的百分比可更大,诸如至少约10体积%,诸如至少约20体积%、至少约30体积%、至少约40体积%、至少约50体积%、至少约60体积%、至少约70体积%、至少约80体积%或甚至至少约90体积%。另外,在另一个非限制性实施例中,团聚颗粒中磨料颗粒的含量可占团聚颗粒的总体积的不大于约95体积%,诸如不大于约90体积%、不大于约80体积%、不大于约70体积%、不大于约60体积%、不大于约50体积%、不大于约40体积%、不大于约30体积%、不大于约20体积%或甚至不大于约10体积%。应当理解,团聚颗粒中磨料颗粒的含量可在上述任何最小百分比至最大百分比之间的范围内。
根据另一方面,团聚颗粒可包含占团聚颗粒的总体积的至少约5体积%的粘结剂材料。在其他实例中,粘结剂材料的含量占团聚颗粒的总体积的百分比可更大,诸如至少约10体积%,诸如至少约20体积%、至少约30体积%、至少约40体积%、至少约50体积%、至少约60体积%、至少约70体积%、至少约80体积%或甚至至少约90体积%。另外,在另一个非限制性实施例中,团聚颗粒中粘结剂材料的含量可占团聚颗粒的总体积的不大于约95体积%,诸如不大于约90体积%、不大于约80体积%、不大于约70体积%、不大于约60体积%、不大于约50体积%、不大于约40体积%、不大于约30体积%、不大于约20体积%或甚至不大于约10体积%。应当理解,团聚颗粒中粘结剂材料的含量可在上述任何最小百分比至最大百分比之间的范围内。
在又一方面,团聚颗粒可包含特定含量的孔隙率。例如,团聚颗粒可包含占团聚颗粒的总体积的至少约1体积%的孔隙率。在其他实例中,孔隙率含量占团聚颗粒的总体积的百分比可更大,诸如至少约5体积%、至少约10体积%、至少约20体积%、至少约30体积%、至少约40体积%、至少约50体积%、至少约60体积%、至少约70体积%或甚至至少约80体积%。另外,在另一个非限制性实施例中,团聚颗粒中的孔隙率含量可占团聚颗粒的总体积的不大于约90体积%、不大于约80体积%、不大于约70体积%、不大于约60体积%、不大于约50体积%、不大于约40体积%、不大于约30体积%、不大于约20体积%或甚至不大于约10体积%。应当理解,团聚颗粒中的孔隙率含量可在上述任何最小百分比至最大百分比之间的范围内。
团聚颗粒内的孔隙率可具有各种类型。例如,孔隙率可为闭合孔隙率,通常由在团聚颗粒的体积内彼此间隔开的离散孔限定。在至少一个实施例中,团聚颗粒的大部分孔隙率可为闭合孔隙率。另选地,孔隙率可为开口孔隙率,限定穿过团聚颗粒的体积延伸的互联的通道网络。在某些实例中,大部分孔隙率可为开口孔隙率。
团聚颗粒可来自供应商。另选地,团聚颗粒可在形成磨料制品之前形成。用于形成团聚颗粒的合适的方法可包括筛选、混合、干燥、凝固、化学镀、电镀、烧结、钎焊、喷涂、印刷或它们的任意组合。
根据一个特定的实施例,团聚颗粒可在形成磨料制品时原位形成。例如,团聚颗粒可在形成磨料制品的一个或多个部件层时形成。用于与磨料制品原位形成团聚颗粒的合适的方法可包括沉积方法。具体的沉积方法可包括但不限于镀覆、电镀、浸涂、喷涂、印刷、涂覆、重力涂覆或它们的任意组合。在至少一个特定实施例中,形成团聚颗粒的方法包括通过镀覆工艺同时形成粘结层和团聚颗粒。
根据至少一个实施例,磨料颗粒可具有颗粒包覆层。值得注意的是,颗粒包覆层可覆盖磨料颗粒的外表面,并且更具体地可与磨料颗粒的外表面直接接触。用作颗粒包覆层的合适的材料可包括金属或金属合金。根据一个特定实施例,颗粒包覆层可包含过渡金属元素,诸如钛、钒、铬、钼、铁、钴、镍、铜、银、锌、锰、钽、钨或它们的任意组合。一种特定的颗粒包覆层可包含镍,诸如镍合金以及甚至主要成分为镍的合金,所述主要成分以相比于第一颗粒包覆层内存在的其他物质的重量百分比计。在更具体的实例中,颗粒包覆层可包含单一金属种类。例如,第一颗粒包覆层可基本上由镍组成。颗粒包覆层可为镀层,使其可为电镀层和化学镀层。
颗粒包覆层可形成为覆盖磨料颗粒的外表面的至少一部分。例如,颗粒包覆层可覆盖磨料颗粒的外表面区域的至少约50%。在其他实施例中,颗粒包覆层的覆盖率可更大,诸如至少约75%、至少约80%、至少约90%、至少约95%或基本上覆盖磨料颗粒的整个外表面。
颗粒包覆层可形成为具有相对于第一类型的磨料颗粒的量的特定含量,以有利于加工。例如,颗粒包覆层可为每个磨料颗粒的总重量的至少约5%。在其他实例中,颗粒包覆层相对于每个磨料颗粒的总重量的含量可更大,诸如至少约10%、至少约20%、至少约30%、至少约40%、至少约50%、至少约60%、至少约70%或甚至至少约80%。另外,在另一个非限制性实施例中,颗粒包覆层相对于每个磨料颗粒的总重量的含量可不大于约99%,诸如不大于约90%、不大于约80%、不大于约70%、不大于约60%、不大于约50%、不大于约40%、不大于约30%、不大于约20%或甚至不大于约10%。应当理解,颗粒包覆层相对于每个磨料颗粒的总重量的含量可在上述任何最小百分比和最大百分比之间的范围内。
根据一个实施例,颗粒包覆层可形成为具有特定的厚度,所述特定厚度适于促进加工。例如,颗粒包覆层可具有不大于约5微米诸如不大于约4微米、不大于约3微米或甚至不大于约2微米的平均厚度。另外,根据一个非限制性实施例,颗粒包覆层可具有至少约0.01微米、0.05微米、至少约0.1微米或甚至至少约0.2微米的平均厚度。应当理解,颗粒包覆层的平均厚度可在上述任何最小值和最大值之间的范围内。
根据本文所述的某些方面,颗粒包覆层可由多个离散的膜层形成。例如,颗粒包覆层可包括覆盖磨料颗粒的第一颗粒膜层和不同于第一颗粒膜层的第二颗粒膜层,该第二颗粒膜层覆盖第一颗粒膜层。第一颗粒膜层可与磨料颗粒的外表面直接接触,并且第二颗粒膜层可与第一颗粒膜层直接接触。第一颗粒膜层和第二颗粒膜层可基于至少一种材料参数彼此不同,所述材料参数为诸如平均厚度、组成、熔融温度或它们的组合。
根据至少一个实施例,磨料颗粒可具有特定的粒度,所述特定粒度有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如,磨料颗粒可具有不大于500微米诸如不大于300微米、不大于200微米、不大于150微米、不大于100微米、不大于80微米、不大于70微米、不大于60微米、不大于50微米、不大于40微米、不大于30微米或甚至不大于20微米的平均粒度(D50)。另外,在一个非限制性实施例中,磨料颗粒可具有至少约0.1微米诸如至少约0.5微米、至少约1微米、至少约2微米、至少约5微米或甚至至少约8微米的平均粒度(D50)。应当理解,平均粒度可在上述任何最小百分比至最大百分比之间的范围内,包括例如至少1微米至不大于100微米、或至少2微米至不大于80微米。
浆料115可包含特定含量的磨料颗粒,所述特定含量的磨料颗粒可有利于改善磨料制品的制造和/或性能。例如,浆料115可包含占混合物的总重量的至少5重量%的磨料颗粒。另外,在其他实例中,浆料115中磨料颗粒的含量可更大,诸如占浆料115的总重量的至少8重量%、或至少10重量%、或至少12重量%、或至少14重量%、或至少16重量%、或至少18重量%、或至少20重量%、或至少22重量%、或至少24重量%、或至少26重量%、或至少28重量%、或至少30重量%、或至少32重量%、或至少34重量%、或至少36重量%、或至少38重量%、或至少40重量%、或至少42重量%、或至少44重量%、或至少46重量%、或至少48重量%或至少50重量%。另外,在至少一个非限制性实施例中,浆料115中磨料颗粒的含量可占浆料115的总重量的不大于80重量%,诸如不大于75重量%、或不大于70重量%、或不大于65重量%、或不大于60重量%、或不大于55重量%、或不大于50重量%、或不大于45重量%、或不大于40重量%、或不大于30重量%、或不大于25重量%或不大于20重量%。应当理解,浆料115可包含在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内的磨料颗粒含量。此外,浆料115中磨料颗粒的含量可根据基底的尺寸(例如,宽度或直径)、磨料颗粒的平均粒度以及所需的存在于最终成形的磨料制品中的基底上的磨料颗粒的含量进行控制和改变。
如本文所述,磨料制品可包括粘着层,该粘着层可由浆料115形成,并且更具体地在浆料沉积到基底111上时由前体材料形成。粘着层可有利于磨料颗粒在沉积过程中粘附到基底111。粘着层可直接粘结到基底111或基底111上的阻挡层。粘着层可设置在基底111和磨料颗粒和粘结层之间。粘着层可为共形的连续层。另选地,粘着层可为不连续的材料层,包括离散的粘着层材料岛,所述离散的粘着层材料岛由间隙区域隔开,在这些间隙区域中暴露出基底而不存在粘着层的覆盖部分。
在一个特定实施例中,粘着层由前体材料形成,使得粉末前体材料根据本文所述的方法沉积到基底111上。然后对前体材料进行处理,并可形成粘着层。此后,可在粘着层和磨料颗粒上方形成粘结层。粘结层可使用沉积工艺诸如镀覆工艺形成,并且更具体地使用电镀工艺形成。
根据一个实施例,粘着层可由金属、金属合金、金属基复合材料或它们的任意组合形成。在一个特定实施例中,粘着层可由包含过渡金属元素的材料形成。例如,粘着层可为包含过渡金属元素的金属合金。一些合适的过渡金属元素可包括铅、银、铜、锌、铟、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌或它们的任意组合。根据一个特定的实施例,粘着层可由包含锡和铅的金属合金制成。具体地,与铅相比,此类锡和铅的金属合金的主要成分可为锡,包括但不限于至少约60/40的锡/铅组合物。
在另一个实施例中,粘着层可由主要成分为锡的材料制成。事实上,在某些磨料制品中,粘着层可基本上由锡组成。锡本身或焊料中的锡可具有至少约99%的纯度。粘着层可具有占镀覆材料(即,粘着层)的总重量的不大于约0.5重量%的有机含量。
根据一个实施例,粘着层可为焊接材料。应当理解,焊料材料可包括具有特定熔点的材料,所述特定熔点为诸如不高于约450℃。焊料材料与钎焊材料的不同之处在于,钎焊材料通常具有比焊料材料高得多的熔点,诸如高于450℃,并且更典型地高于500℃。此外,钎焊材料可具有不同的组成。根据一个实施例,本文所述的实施例的粘着层可由具有不大于约400℃诸如不高于约375℃、不高于约350℃、不高于约300℃或甚至不高于约250℃的熔点的材料形成。另外,粘着层可具有至少约100℃诸如至少约125℃、至少约150℃或甚至至少约175℃的熔点。应当理解,粘着层可具有在上述任何最低温度和最高温度之间的范围内的熔点。
根据一个实施例,粘着层可包含与阻挡层相同的材料,使得阻挡层和粘着层的组成共有至少一种元素。在又一替代实施例中,阻挡层和粘着层可为完全不同的材料。
粘着层可形成为具有相比于磨料颗粒的平均粒度的特定的平均厚度,所述特定的平均厚度可有利于改善制造和/或使用。例如,粘着层可具有占磨料颗粒的平均粒度的至少约5%的平均厚度。粘性层相对于磨料颗粒平均粒度的平均厚度可通过公式(Tb/D50)×100%的绝对值来计算,其中D50代表平均粒度,并且Tt代表粘着层的平均厚度。在其他实施例中,粘着层的平均厚度可更大,诸如至少约8%、至少约10%、至少约15%或甚至至少约20%。另外,在另一个非限制性实施例中,粘着层的平均厚度可受限,使其占磨料颗粒的平均粒度的不大于约80%、或不大于50%、或不大于约40%、或不大于约30%或甚至不大于约20%。应当理解,粘着层可具有在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内的平均厚度。
图2A包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的图示。如图所示,磨料制品200包括限定长形本体的基底201、覆盖基底201的粘结层202以及粘结层202中包含的覆盖基底201的磨料颗粒203。磨料颗粒203经由粘结层202附着至基底201。应当理解,尽管该图示中未示出,但一个或多个包覆层可覆盖粘结层202。此外,应当理解,一个或多个层诸如粘着层可处于粘结层202的下方。
根据一个实施例,粘结层202可覆盖基底201的外表面的大部分。在某些实施例中,粘结层202可形成为使其覆盖基底201的外表面的至少90%并且覆盖最终成形的磨料制品的至少90%。在其他实施例中,粘结层202的覆盖率可更大,使其覆盖基底201和最终成形的磨料制品的至少约92%、至少约95%或甚至至少约97%。在一个特定实施例中,粘结层202可形成为使其覆盖磨料制品的基本上全部外表面。另外,在一个替代实施例中,粘结层可选择性地布置,使得可在磨料制品上形成暴露区域。暴露区域可包括粘结层202未覆盖基底201的那些区域以及可能暴露基底201的表面或下层(例如,粘着层)的区域。
粘结层202可由特定的材料诸如有机材料、无机材料或它们的任意组合制成。一些合适的有机材料可包括聚合物,诸如可UV固化的聚合物、热固性材料、热塑性材料或它们的任意组合。其他一些合适的聚合物材料可包括氨基甲酸酯、环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸酯、聚乙烯或它们的任意组合。
适用于粘结层202中的无机材料可包括金属、金属合金、金属陶瓷、陶瓷、复合材料或它们的任意组合。在一个特定实例中,粘结层可由具有至少一种过渡金属元素的材料形成,并且更具体地由包含过渡金属元素的金属合金形成。适用于粘结层202中的一些过渡金属元素可包括镍、铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌或它们的任意组合。在某些实例中,粘结层202可包含镍,并且可为包含镍的金属合金,或甚至为镍基合金。在另一些实施例中,粘结层202可基本上由镍组成。
任选地,粘结层202可包含填料材料。填料可为适于增强最终成形的磨料制品的性能特性的各种材料。一些合适的填料材料可包括:耐磨颗粒,造孔剂诸如空心球、玻璃球、泡沫氧化铝,天然材料诸如壳和/或纤维,金属颗粒,石墨,润滑材料,以及它们的组合。
在一个特定实施例中,粘结层202可包括一种或多种填料颗粒,所述填料颗粒可与包含在浆料中并且附着至基底201的磨料颗粒203相同或不同。填料颗粒可与磨料颗粒203明显不同,具体地在粒度方面明显不同,使得在某些实例中,填料颗粒的平均粒度可明显小于磨料颗粒203的平均粒度。例如,填料颗粒具有的平均粒度可比磨料颗粒203的平均粒度小至少约2倍或小至少3倍,诸如小至少约5倍、或小至少约10倍,并且具体地在比磨料颗粒203的平均粒度小至少约2倍至小约10倍的范围内。
粘结层203内的填料颗粒由以下材料形成,诸如碳化物、碳基材料(例如,富勒烯)、金刚石、硼化物、氮化物、氧化物、氧氮化物、硼氧化物或它们的任意组合。在特定实例中,填料颗粒可为超硬磨料诸如金刚石、立方氮化硼或它们的组合。
粘结层202可为连续涂层的形式,并且可在厚度方面相对于磨料颗粒203的平均粒度具有特定的关系。例如,粘结层202具有的平均厚度可为磨料颗粒203的平均粒度的至少约5%。粘结层202相对于磨料颗粒203平均粒度的平均厚度可通过公式(Tb/D50)×100%的绝对值来计算,其中D50代表磨料颗粒203的平均粒度,并且Tb代表粘结层202的平均厚度。在其他实施例中,粘结层202的平均厚度可更大,诸如至少约8%、至少约10%、至少约15%或甚至至少约20%。另外,在另一个非限制性实施例中,粘结层202的平均厚度可受限,使其占磨料颗粒203的平均粒度的不大于约80%,诸如不大于75%、或不大于70%、或不大于65%、或不大于60%、或不大于50%、或不大于约40%、或不大于约30%或甚至不大于约20%。应当理解,粘结层202可具有在包括上述任何最小百分比和最大百分比的范围内的平均厚度。
在更具体的实例中,粘结层202可形成为具有至少1微米的平均厚度。对于其他磨料制品,粘结层202可具有更大的平均厚度,诸如至少约2微米、至少约3微米、至少约4微米、至少约5微米、至少约7微米或甚至至少约10微米。特定的磨料制品可具有粘结层202,该粘结层202具有不大于约60微米诸如不大于约50微米诸如不大于约40微米、不大于约30微米或甚至不大于约20微米的平均厚度。应当理解,粘结层202可具有在上述任何最小值和最大值之间范围内的平均厚度。
磨料制品200可任选地包括覆盖粘结层202的包覆层。在至少一个实例中,包覆层可形成为使其与粘结层202的至少一部分直接接触。包覆层的形成可包括沉积过程。一些合适的沉积工艺可包括镀覆(电镀或化学镀)、喷涂、浸涂、印刷、涂覆或或它们的任意组合。
包覆层可包含有机材料、无机材料或它们的任意组合。根据一个方面,包覆层可包含以下材料,诸如金属、金属合金、金属陶瓷、陶瓷、有机材料、玻璃或它们的任意组合。更具体地,包覆层可包含过渡金属元素,该过渡金属元素包括例如选自由以下项组成的组中的金属:钛、钒、铬、钼、铁、钴、镍、铜、银、锌、锰、钽、钨或它们的任意组合。对于某些实施例,包覆层的主要成分可为镍,并且事实上可基本上由镍组成。另选地,包覆层可包括热固性材料、热塑性材料或它们的任意组合。在一个实例中,包覆层包括树脂材料,并且可基本上不含溶剂。
在一个特定实施例中,包覆层可包括填料材料,该填料材料可为填料颗粒,该填料颗粒可具有与本文所述的粘结层202的填料颗粒任何相同的特性。
本文所述的实施例的磨料制品可具有沿磨料制品的长度的特定的变化的含量的磨料颗粒。例如,至少在一个方面,磨料颗粒的含量沿本体的长度在最小值和最大值之间振荡,其中最小含量大于0。振荡可为磨料颗粒的含量中变化的但不一定可预测的改变。根据一个实施例,磨料颗粒的含量可根据重复图案振荡。在另一个实施例中,磨料颗粒的含量可在最小值和最大值之间逐渐地连续地振荡。例如,再次参见图2A,磨料制品200包括一定含量的磨料颗粒203,该含量沿基底201的长度的至少一部分振荡。图2A包括含量对长度的曲线图的图示。如图所示,磨料颗粒203的含量存在振荡,在沿基底201的长度的不同位置处变化。更具体地,磨料颗粒的含量从区域207到区域208逐渐增加。此外,如该曲线图所示,磨料颗粒203的含量从区域208到区域210到区域209逐渐地连续地降低。区域208中的磨料颗粒203的含量限定局部极大点221,并且区域209中的磨料颗粒203的含量限定局部极小点222。此外,如图2A所示,区域210中的磨料颗粒203的含量包括含量值223,该含量值223大于磨料颗粒203的含量的局部极小点222,并且含量值223小于磨料颗粒203的含量的局部极大点221。应当理解,图2A所示的磨料颗粒的含量变化仅为许多可能的振荡中的一种。
给定区域内的磨料颗粒含量根据磨料颗粒计数系统(APCS)进行测量,该系统通过光学分析提供磨料颗粒的计数。磨料制品以30m/min的平移通过Basler PIA2400-17gm相机,该相机设置在能够观测至少一半的磨料制品的位置。该相机的分辨率为1微米,每秒能够拍摄12张图像。相机设置为连续拍照,并且耦接至闪光灯系统,该闪光灯系统构造为在照明时刻和非照明时刻之间切换。该系统利用13个LED灯(12个灯围绕线的一侧,1个灯位于相机中)。12个LED灯的总峰值瞬时功率为1.6kW。LED灯围绕磨料制品的一侧均匀分布,并且附接至围绕着磨料制品的一侧(即,180度)的12面穹顶。在拍摄可用的图像之前,首先对磨料制品的照明进行调整,以适当地照亮磨料制品,并且最大程度地减少错误计数。观测环境的亮度由软件控制,该软件构造为优化磨料制品的照明以最大程度减少错误计数或其他错误。
相机在一秒钟内拍摄12帧图像,其中在照明时刻,相机拍摄2.46mm磨料制品,并且在非照明时刻,相机使磨料制品平移39.54mm。换句话讲,每隔1/12秒,相机在照明时刻拍摄2.46mm磨料制品,随后相机在非照明时刻使磨料制品平移39.54mm。每秒包括12帧和12个尺寸为2.46mm的磨料制品的不同部分,这些部分各自由未经拍摄的39.54mm磨料制品隔开。每帧包括2456像素或2.456mm(即,2456像素×0.0001mm=2.456mm)的图像。
软件对每幅图像中1mm的长度进行分析,以确定磨料颗粒的计数值。即,在每个照明时刻对磨料颗粒进行计数,并将计数除以2.46以确定每1mm长度的计数,该数值在本文中报告为特定照明时刻的计数。每1/12秒得到一个相关联的计数值。软件通过阈值进行控制,其中可被视为磨料颗粒的线上的任何区域都必须具有基于磨料颗粒(包括磨料颗粒上的任何涂层)的D50的最小尺寸。最小尺寸为磨料颗粒(包括磨料颗粒上的任何涂层)的D50的1/3。任何尺寸小于最小尺寸的物体均不计为磨料颗粒。应当理解,相机无法拍摄磨料制品相反侧的颗粒。
对一秒内每帧(1/12秒的图像)的计数取平均,得到给定一秒内的平均计数。计数为线在所分析的线材长度上的磨料颗粒的含量。优选地,沿磨料制品的合适长度拍摄至少1000个样品,以提供合适的代表性曲线图。
如本文所述,图2A包括磨料制品的图示,该磨料制品包括振荡含量的磨料颗粒。具体地,图2A所示的磨料制品的部分代表沿磨料制品的长度的至少一部分具有规则振荡的磨料颗粒含量的磨料制品。规则振荡的特征在于,磨料颗粒203的含量以可重复的方式逐渐变化。更具体地,在某些实例中,规则振荡的特征在于,磨料颗粒的含量根据可预测的起伏的函数而变化。
图2B包括根据另一个实施例的磨料颗粒含量对磨料制品的长度的一般性曲线图的图示。如图2B所示,磨料颗粒的含量不断振荡。磨料颗粒203的含量沿磨料制品的长度的至少一部分逐渐地且连续地变化。在图2B所示的具体实施例中,振荡为不规则振荡,其由磨料颗粒203的含量以不可预测或随机的方式连续且逐渐变化来定义。
应当理解,磨料制品可形成为沿磨料制品的长度具有多于一种类型的振荡。类型变化的振荡可彼此不同,并且可在沿磨料制品的长度的不同部分或区域内彼此分开。沿磨料制品的长度的类型变化的振荡可改善磨料制品的性能。图2C包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的磨料颗粒含量对长度的一般性曲线图。如图所示,磨料制品可包括三个不同的区段251、252和253,其中三个不同区段251、252和253中的每个可定义彼此不同的三种类型的振荡。三个不同区段251、252和253中的每个可覆盖沿磨料制品的长度的不同位置。如图2C所示并且根据一个实施例,区段251中磨料颗粒的含量包括呈正弦函数形式的规则振荡。区段252中磨料颗粒的含量的特征在于不规则振荡。区段253中磨料颗粒的含量的特征在于可由数学函数定义的规则振荡。
在又一个实施例中,磨料制品可沿磨料制品的长度的一部分包括一个或多个区段,所述一个或多个区段可由一个或多个未覆盖区域隔开。未覆盖区域是不含磨料颗粒的区域,并且其最小长度为磨料颗粒的平均粒度的至少十倍。图2D包括根据一个实施例的磨料制品的至少一部分的磨料颗粒含量对长度的一般性曲线图。如图所示,磨料制品包括磨料区段261,该磨料区段261中磨料颗粒的含量的特征在于规则振荡。磨料制品进一步包括磨料区段263,该磨料区段263中磨料颗粒的含量的特征在于规则振荡,并且具体地,与区段261中的磨料颗粒的含量具有相同类型的规则振荡。区段261和263由未覆盖区域262隔开,该未覆盖区域262的长度大于磨料颗粒的平均粒度的十倍。未覆盖区域262中磨料颗粒的含量为零,并且代表区段261和263之间振荡的中断。磨料制品进一步包括邻接区段263的未覆盖区域264。未覆盖区域262和264的存在可有利于切屑的去除以及磨料制品的操作的改善。可根据预期的磨料制品的应用来改变区段261和263相对于未覆盖区域262和264的长度。应当理解,区段261和263可具有彼此不同的振荡。例如,区段263可包括不规则振荡或本文的实施例中所述的任何其他振荡。
应当理解,未覆盖区域的存在是任选的。本文所述的实施例可不含任何未覆盖区域,使得磨料制品的整个长度不包括任何未覆盖区域。
根据一个实施例,磨料颗粒的含量可在基底或磨料制品的总长度的至少50%上振荡。在其他实施例中,磨料颗粒203的含量可在基底或磨料制品的总长度的至少60%上振荡,或在基底的总长度的至少70%上振荡,或在基底的总长度的至少80%上振荡,或在基底的总长度的至少90%上振荡,或在基底的总长度的至少95%上振荡。根据一个特定的实施例,磨料颗粒的含量可在基底或磨料制品的整个长度上振荡。在一个非限制性实施例中,磨料颗粒的含量可在基底或磨料制品的总长度的不大于99%诸如不大于95%、或不大于90%、或不大于85%、或不大于80%、或不大于70%、或不大于60%或不大于55%上振荡。应当理解,磨料颗粒的含量可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内的长度上振荡。
根据另一个实施例,可具有特定类型的振荡的特定区段的长度可为基底或磨料制品的总长度的至少1%。在其他实施例中,具有特定类型的振荡的区段的长度可更长,诸如为基底或磨料制品的总长度的至少3%、或至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少30%、或至少40%、或至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%或至少95%。根据一个特定的实施例,区段的长度可为基底或磨料制品的总长度的不大于99%,诸如不大于95%、或不大于90%、或不大于85%、或不大于80%、或不大于70%、或不大于60%、或不大于50%、或不大于40%、或不大于30%、或不大于20%、或不大于10%、或不大于5%或不大于3%。应当理解,区段的长度在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。
应当理解,对于包括不同区段的磨料制品,区段的长度可彼此相同或不同。此外,对于那些包括未覆盖区域的实施例,未覆盖区域的长度可彼此相同。另选地,在某些实例中,磨料制品可包括多个未覆盖区域,其中至少两个未覆盖区域具有彼此不同的长度。
图3包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的图示以及对应的磨料颗粒含量对长度的曲线图。磨料制品300包括基底301、覆盖基底301的粘结层302以及粘结层302内包含的并且经由粘结层302附着至基底301的磨料颗粒303。如图中进一步示出,磨料颗粒的含量沿基底301和磨料制品300的长度的至少一部分变化。具体地,并且如一般性曲线图中示出,磨料颗粒的含量在局部极小点和局部极大点之间根据重复图案变化,并且更具体地,根据可预测的起伏的函数变化。图3的一般性曲线图中的磨料颗粒的含量看起来由正弦或近似正弦的数学函数定义。因此,磨料颗粒的含量可包括交替的磨料区域,所述交替的磨料区域限定一系列沿长形本体的长度延伸的交替的局部极小点和局部极大点。
根据示出的实施例,磨料制品300可包括:第一磨料区域308,该第一磨料区域308包括局部极大点318;第二磨料区域309,该第二磨料区域309包括局部极小点319;第三磨料区域311,该第三磨料区域311包括第一局部中点321;第四磨料区域310,该第四磨料区域310包括第二局部极大点320,该第二局部极大点320不同于第一局部极大点318并且与其间隔开;以及第五磨料区域312,该第五磨料区域312包括第二局部中点322,该第二局部中点322不同于第一局部中点321并且与其间隔开。如图中进一步示出,磨料制品300可进一步包括第六磨料区域307,该第六磨料区域307包括第二局部极小点,该第二局部极小点不同于第一局部极小点319并且与其间隔开。
局部极大点通常被理解为曲线图上的峰。更具体地,局部极大点是含量对长度的曲线图上具有以下零斜率的任意点:该曲线图在紧邻所述点的前一部分(即,零斜率点的左侧)具有正斜率,并且该曲线图在紧邻所述点的后一部分(即,零斜率点的右侧)具有负斜率。局部极小点通常被理解为曲线图上的谷或低点。更具体地,局部极小点是含量对长度的曲线图上具有以下零斜率的任意点:该曲线图在紧邻所述点的前一部分(即,零斜率点的左侧)具有负斜率,并且该曲线图在紧邻所述点的后一部分(即,零斜率点的右侧)具有正斜率。局部中点通常被理解为介于局部极大点和局部极小点之间的中间点。局部中点可具有任意斜率值。但是,在图3的语境下,其中磨料颗粒的含量由通常可预测的起伏的函数定义,位于第一局部极大点318和第一局部极小点319之间的第一局部中点321可具有负斜率。位于第一局部极小点319和第二局部极大点320之间的第二局部中点322可具有正斜率。
根据一个特定的实施例,第一磨料区域308可包括第一含量的磨料颗粒(C1),其中C1可由第一磨料区域308中的含量值(例如,局部极大点318的含量值(即,根据APCS得到的计数值))定义。在一个特定实施例中,C1具有大于0的值。第二磨料区域309可具有第二含量的磨料颗粒(C2),其中C2可由第二磨料区域309的含量值(例如,局部极小点319的含量值(即,根据APCS得到的计数值))定义。在一个特定实施例中,C2具有大于0的值。
在一个特定实施例中,第一磨料区域308和第二磨料区域309中磨料颗粒的含量可不同,并且限定至少14个计数的含量差(ΔC)。含量差(ΔC)可为第一磨料区域308的含量值C1减去第二磨料区域309的含量值的差值的绝对值,使得ΔC=│C1-C2│。在一个特定实施例中,磨料制品300可形成为具有特定的含量差(ΔC),所述特定的含量差可有利于改善磨料制品的性能。在另一个实施例中,含量差(ΔC)可为至少8个计数、或至少10个计数、或至少14个计数、或至少15个计数、或至少20个计数、或至少25个计数、或至少30个计数、或至少35个计数、或至少40个计数、或至少45个计数或至少50个计数。另外,在一个非限制性实施例中,含量差(ΔC)可不大于200个计数、或不大于150个计数、或不大于100个计数、或不大于90个计数、或不大于80个计数、或不大于70个计数、或不大于65个计数或不大于60个计数。应当理解,含量差可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。
还应当理解,含量差适用于任何振荡,而不限于其中磨料颗粒的含量的特征在于如图3所示的可预测的起伏的函数的那些变型。具有局部极大点和局部极小点的任何振荡均可具有如本文所述的含量差(即,ΔC=│C1-C2│)。
根据一个实施例,C1可具有根据APCS测得的至少30个计数的值。在另一个实施例中,C1的值可更大,诸如至少32个计数、或至少35个计数、或至少37个计数、或至少40个计数、或至少43个计数或至少45个计数、或至少47个计数、或至少50个计数、或至少53个计数、或至少55个计数。在另一个非限制性实施例中,C1可具有不大于100个计数、或不大于90个计数、或不大于80个计数、或不大于70个计数、或不大于67个计数、或不大于65个计数、或不大于63个计数、或不大于60个计数或不大于57个计数的值。应当理解,C1可具有在包括上述任何最小值和最大值的范围内的值,包括例如在包括至少30个计数至不大于100个计数的范围内,或在包括至少40个计数至不大于70个计数的范围内,或甚至在包括至少45个计数至不大于70个计数的范围内。
根据另一个实施例,C2可具有根据APCS测得的至少5个计数的值。在另一个实施例中,C2的值可更大,诸如至少6个计数、或至少7个计数、或至少8个计数、或至少9个计数、或至少10个计数、或至少11个计数、或至少12个计数、或至少13个计数、或至少14个计数、或至少15个计数、或至少16个计数、或至少17个计数、或至少18个计数、或至少19个计数或至少20个计数。在另一个非限制性实施例中,C2可具有不大于50个计数、或不大于40个计数、或不大于40个计数、或不大于35个计数、或不大于30个计数、或不大于28个计数、或不大于25个计数、或不大于22个计数或不大于20个计数的值。应当理解,C2可具有在包括上述任何最小值和最大值的范围内的值,包括例如在包括至少5个计数至不大于50个计数的范围内,或在包括至少5个计数至不大于30个计数的范围内,或甚至在包括至少5个计数至不大于25个计数的范围内。
如上文所述,磨料制品300可包括第三磨料区域311,该第三磨料区域311包括第一局部中点321。第三磨料区域311可包括第三含量的磨料颗粒(C3),其中C3可由第一局部中点321的含量值定义,其中沿基底301的纵向轴线350测得第一局部中点位于第一局部极大点318和第一局部极小点319之间的中点处。在一个特定实施例中,C3可具有介于第一局部极大点318的C1和第一局部极小点319的C2之间的值,使得C1>C3>C2。
在一个特定实施例中,C3可具有根据APCS测得的至少11个计数的值。在另一个实施例中,C3的值可更大,诸如至少12个计数、或至少15个计数、或至少18个计数、或至少20个计数、或至少25个计数或至少30个计数、或至少35个计数、或至少40个计数、或至少45个计数、或至少50个计数。在另一个非限制性实施例中,C3可具有不大于80个计数、或不大于70个计数、或不大于60个计数、或不大于50个计数、或不大于45个计数、或不大于40个计数或不大于35个计数的值。应当理解,C3可具有在包括上述任何最小值和最大值的范围内的值,包括例如在包括至少12个计数至不大于80个计数的范围内,或在包括至少20个计数至不大于50个计数的范围内,或甚至在包括至少25个计数至不大于45个计数的范围内。
如上文所述,磨料制品300可包括第四磨料区域310,该第四磨料区域310包括第二局部极大点320。第四磨料区域310可包括第四含量的磨料颗粒(C4),其中C4可由第二局部极大点320的含量值定义。在一个特定实施例中,C4可具有本文的实施例中所述的C1的任何属性。
磨料制品300可包括第五磨料区域312,该第五磨料区域312包括第五局部中点322。第五磨料区域311可包括第五含量的磨料颗粒(C5),其中C5可由第二局部中点322的含量值定义,其中沿基底301的纵向轴线350测得第二局部中点位于第二局部极大点320和第一局部极小点319之间的中点处。在一个特定实施例中,C5可具有介于第二局部极大点320的C4和第一局部极小点319的C2之间的值,使得C4>C5>C2。C5可具有本文的实施例中所述的C3的任何属性。
根据另一个实施例,具有变化的含量的磨料颗粒可限定周期,该周期可包括介于两个紧邻的局部极大点之间的距离。例如,图3的实施例限定介于第一局部极大点318和第二局部极大点320之间的周期。根据一个实施例,磨料制品可包括沿基底301的长形本体的整个长度延伸的至少1个周期。在另一些实施例中,磨料制品300可包括至少10个周期,诸如至少100个周期、或至少1×103个周期、或至少1×104个周期、或至少1×105个周期、或至少5×105个周期、或至少7.5×105个周期、或至少1×106个周期、或至少1.3×106个周期、或至少1.5×106个周期或至少2×106个周期。另外,在一个非限制性实施例中,磨料制品可包括沿基底301的长形本体的整个长度的不大于1×1010个周期,诸如不大于1×109个周期、或不大于1×108个周期或不大于1×107个周期。应当理解,沿基底301的长形本体的整个长度的周期数可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。还应当理解,此类周期与长形本体的长度的关系可适用于本文所述的除图3所示的实施例以外的其他实施例。
根据另一个实施例,周期可具有长度330,该长度330由沿基底301的纵向轴线350延伸的距离所定义。对于至少一个实施例,长度330可为基底301的长形本体的整个长度的不大于90%,诸如为基底301的长形本体的总长度的不大于85%、或不大于80%、或不大于75%、或不大于70%、或不大于65%、或不大于60%、或不大于55%、或不大于50%、或不大于45%、或不大于40%、或不大于35%、或不大于30%、或不大于25%、或不大于20%、或不大于15%、或不大于10%、或不大于5%、或不大于3%或不大于1%。另外,在一个非限制性实施例中,长度330可为长形本体的总长度的至少0.0001%,诸如为长形本体的总长度的至少0.001%、或至少0.01%、或至少0.1%、或至少1%、或至少2%、或至少3%、或至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%、或至少35%、或至少40%、或至少45%、或至少50%、或至少55%、或至少60%、或至少65%、或至少70%、或至少75%、或至少80%、或至少85%、或至少90%或至少95%。应当理解,长度330可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。还应当理解,长度330可适用于本文所述的除图3所示的实施例以外的其他实施例。
根据一个实施例,C1可对应于第一局部极大点318,并且C2可对应于第一局部极小点319,并且第一局部极大点318与第一局部极小点319之间的距离可限定不大于基底301的长形本体的总长度的95%的局部峰-峰长度332。另外,在另一个实施例中,长度332可为长形本体的总长度的不大于90%、或不大于85%、或不大于80%、或不大于75%、或不大于70%、或不大于65%、或不大于60%、或不大于55%、或不大于50%、或不大于45%、或不大于40%、或不大于35%、或不大于30%、或不大于25%、或不大于20%、或不大于15%、或不大于10%、或不大于5%、或不大于3%、或不大于1%、或不大于0.5%、或不大于0.1%、或不大于0.01%或不大于0.001%。另外,在另一个非限制性实施例中,长度332可为基底301的长形本体的总长度的至少0.00001%,诸如为长形本体的总长度的至少0.0001%、或至少0.001%、或至少0.01%、或至少0.1%、或至少1%、或至少2%、或至少3%、或至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%、或至少35%、或至少40%或至少45%。应当理解,长度332可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。还应当理解,长度332可适用于本文所述的除图3所示的实施例以外的其他实施例。
在另一个实施例中,磨料制品可具有长度331,该长度331对应于第一局部极大点318和第二局部中点322之间的距离,其中在第一局部极大点318和第二局部中点322之间设置有至少一个局部极大点或局部极小点(即,第一局部极小点319)。在至少一个实施例中,长度331可为基底301的长形本体的总长度的不大于95%。另外,在另一个实施例中,长度331可为基底301的长形本体的总长度的不大于90%、或不大于85%、或不大于80%、或不大于75%、或不大于70%、或不大于65%、或不大于60%、或不大于55%、或不大于50%、或不大于45%、或不大于40%、或不大于35%、或不大于30%、或不大于25%、或不大于20%、或不大于15%、或不大于10%、或不大于5%、或不大于3%、或不大于1%、或不大于0.5%、或不大于0.1%、或不大于0.01%或不大于0.001%。另外,在另一个非限制性实施例中,长度331可为基底301的长形本体的总长度的至少0.00001%,诸如为长形本体的总长度的至少0.0001%、或至少0.001%、或至少0.01%、或至少0.1%、或至少1%、或至少2%、或至少3%、或至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%、或至少35%、或至少40%或至少45%。应当理解,长度331可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。还应当理解,长度331可适用于本文所述的除图3所示的实施例以外的其他实施例。
在另一个实施例中,磨料制品可具有长度333,该长度333对应于第一局部极大点318和紧邻的第二局部中点321之间的距离,其中在第一局部极大点318和第一局部中点321之间不存在局部极大点或局部极小点(即,第一局部极小点319)。在至少一个实施例中,长度333可为基底301的长形本体的总长度的不大于95%。另外,在另一个实施例中,长度333可为基底301的长形本体的总长度的不大于90%、或不大于85%、或不大于80%、或不大于75%、或不大于70%、或不大于65%、或不大于60%、或不大于55%、或不大于50%、或不大于45%、或不大于40%、或不大于35%、或不大于30%、或不大于25%、或不大于20%、或不大于15%、或不大于10%、或不大于5%、或不大于3%、或不大于1%、或不大于0.5%、或不大于0.1%、或不大于0.01%或不大于0.001%。另外,在另一个非限制性实施例中,长度333可为基底301的长形本体的总长度的至少0.00001%,诸如为长形本体的总长度的至少0.0001%、或至少0.001%、或至少0.01%、或至少0.1%、或至少1%、或至少2%、或至少3%、或至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%、或至少35%、或至少40%或至少45%。应当理解,长度333可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。还应当理解,长度333可适用于本文所述的除图3所示的实施例以外的其他实施例。
在另一方面,基底301的长度的大部分可涂覆有磨料颗粒。例如,根据一个实施例,磨料颗粒可覆盖基底301的长形本体的整个长度的至少50%,诸如覆盖基底301的长形本体的整个长度的至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%或至少95%。在一个特定实施例中,磨料颗粒可覆盖基底301的长形本体的整个长度。另外,在一个非限制性实施例中,磨料颗粒可覆盖基底301的长形本体的整个长度的不大于99%,诸如不大于95%、或不大于90%、或不大于80%、或不大于70%或不大于60%。应当理解,沿基底的长度的磨料颗粒的覆盖率可在包括上述任何最小百分比至最大百分比之间的范围内。出于定义磨料颗粒在基底长度上的覆盖率的目的,可标识最小尺寸为磨料颗粒(包括任何涂层材料)的平均粒度的至少十倍的未覆盖区域。可利用未覆盖区域标识未被磨料颗粒覆盖的磨料制品的区域。
根据另一个实施例,磨料颗粒相对于彼此可具有随机的取向。磨料颗粒的布置可不具有任何长程有序性,不同于以预定的分布(例如,图案)布置在基底上的磨料颗粒的情况。此外,磨料颗粒的布置可不具有可识别的短程有序性,使得无法基于给定的磨料颗粒的布置预测紧邻的磨料颗粒的布置。
但是,在一个替代实施例中,磨料颗粒可置于基底上以使得磨料颗粒限定预定的分布。预定的分布可具有可预测的顺序,使得可通过获知给定磨料颗粒的位置来预测一个或多个磨料颗粒的位置。
在另一方面,磨料制品300可形成为具有特定平均浓度的磨料颗粒,所述特定平均浓度的磨料颗粒可有利于改善磨料制品的性能。本文中提及的平均浓度应理解为由基于一秒的测量值的平均计数值得出。根据一个实施例,磨料制品可具有每毫米基底至少5个颗粒诸如每毫米基底至少10个颗粒、或每毫米基底至少20个颗粒、或每毫米基底至少30个颗粒或甚至每毫米基底至少40个颗粒的平均磨料颗粒浓度。在又一个非限制性实施例中,平均磨料颗粒浓度可为每毫米基底不大于800个颗粒,诸如每毫米基底不大于700个颗粒、或每毫米基底不大于600个颗粒、或每毫米基底不大于500个颗粒、或每毫米基底不大于400个颗粒、或每毫米基底不大于300个颗粒或每毫米基底不大于200个颗粒。应当理解,平均磨料颗粒浓度可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。
在又一个实施例中,磨料制品可形成为具有特定平均浓度的磨料颗粒,所述特定平均浓度的磨料颗粒可有利于改善磨料制品的性能。根据一个实施例,磨料制品可具有每千米磨料制品至少0.5克拉诸如每千米磨料制品至少1.0克拉、每千米磨料制品至少约1.5克拉、每千米磨料制品至少5克拉、每千米磨料制品至少约10克拉、每千米磨料制品至少15克拉或甚至每千米磨料制品至少约20克拉的平均磨料颗粒浓度。在又一个非限制性实施例中,平均磨料颗粒浓度可为每千米不大于30克拉,诸如每千米不大于25克拉、或每千米不大于20克拉、或每千米不大于18克拉、或每千米不大于16克拉、或甚至每千米不大于14克拉、或每千米不大于12克拉、或每千米不大于10克拉、或每千米不大于8克拉或甚至每千米不大于6克拉。应当理解,平均磨料颗粒浓度可在包括上述任何最小值和最大值之间的范围内。
通常,可通过使磨料制品和工件彼此相对运动来实施切割、切片、砌砖、修边或任何其他操作。可利用相对于工件的各种类型和取向的磨料制品,使得将工件切成薄片、砖块、矩形棒、棱柱区段等。
这可以使用卷轴到卷轴机器来实现,其中运动包括线锯在第一位置和第二位置之间的往复运动。在某些实例中,使磨料制品在第一位置和第二位置之间移动包括沿线性路径来回移动磨料制品。当线往复运动时,也可以移动工件,包括例如旋转工件。
另选地,根据本文所述的实施例,振荡机可与任何磨料制品一起使用。振荡机的使用可包括使磨料制品相对于工件在第一位置和第二位置之间移动。可移动诸如旋转工件,并且工件和线可同时相对于彼此进行运动。振荡机可利用导丝相对于工件的来回运动,其中卷轴到卷轴机器并不一定利用此类运动。
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
实施例1.一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;以及磨料颗粒,这些磨料颗粒附着至长形本体,其中磨料颗粒的含量沿本体的长度在最小值和最大值之间振荡,其中最小含量大于0。
实施例2.一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;以及磨料颗粒,这些磨料颗粒附着至长形本体,其中磨料颗粒的至少一部分具有变化的含量,该变化的含量根据可预测的起伏的函数介于局部极小值和局部极大值之间。
实施例3.一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;第一磨料区域,该第一磨料区域包含覆盖长形本体的磨料颗粒,其中第一磨料区域包含第一含量的磨料颗粒(C1),其中C1>0;第二磨料区域,该第二磨料区域包含覆盖长形本体的磨料颗粒,其中第二磨料区域包含第二含量的磨料颗粒(C2),其中C2>0;以及第一含量与第二含量之间至少14个计数的含量差(ΔC)。
实施例4.一种磨料制品包括:基底,该基底包括长形本体;以及磨料颗粒,这些磨料颗粒附着至长形本体,其中磨料颗粒限定介于局部极小含量和局部极大含量之间的变化的含量,并且其中局部极小含量为至少5个计数,并且局部极小含量与局部极大含量之间的含量差(ΔC)为至少14个计数。
实施例5.根据实施例2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的含量沿本体的长度在最小值和最大值之间振荡,其中最小含量大于0。
实施例6.根据实施例1和5中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的含量根据重复图案进行振荡。
实施例7.根据实施例1和5中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的含量在最小值和最大值之间逐渐地连续振荡。
实施例8.根据实施例1和5中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的含量在基底的总长度的至少50%上振荡,或在基底的总长度的至少60%上振荡,或在基底的总长度的至少70%上振荡,或在基底的总长度的至少80%上振荡,或在基底的总长度的至少90%上振荡,或在基底的总长度的至少95%上振荡。
实施例9.根据实施例1、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的至少一部分具有变化的含量,该变化的含量根据可预测的起伏的函数介于局部极小值和局部极大值之间。
实施例10.根据实施例2和8中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的含量根据重复图案进行振荡。
实施例11.根据实施例2和8中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的含量在最小值和最大值之间逐渐地连续振荡。
实施例12.根据实施例2和8中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒的含量在基底的总长度的至少50%上振荡,或在基底的总长度的至少60%上振荡,或在基底的总长度的至少70%上振荡,或在基底的总长度的至少80%上振荡,或在基底的总长度的至少90%上振荡,或在基底的总长度的至少95%上振荡。
实施例13.根据实施例2和8中任一项所述的磨料制品,其中本体包括至少第一磨料区域、第二磨料区域和第三磨料区域,其中第一磨料区域具有第一含量的磨料颗粒(C1)并且限定第一局部极大点,第二磨料区域具有第二含量的磨料颗粒(C2)并且限定第一局部极小点,第三磨料区域具有第三含量的磨料颗粒(C3),其中C1>C3>C2。
实施例14.根据实施例13所述的磨料制品,进一步包括第四磨料区域,该第四磨料区域包含第四含量的磨料颗粒(C4)并且限定与第一局部极大点间隔开的第二局部极大点,并且其中C4>C3>C2。
实施例15.根据实施例14所述的磨料制品,进一步包括第五磨料区域,该第五磨料区域包含第五含量的磨料颗粒(C5)并且设置在第二磨料区域和第四磨料区域之间,其中C4>C5>C2。
实施例16.根据实施例14所述的磨料制品,其中沿长形本体介于第一磨料区域和第四磨料区域之间的长度限定周期。
实施例17.根据实施例16所述的磨料制品,进一步包括沿长形本体的长度延伸的至少1个周期、或至少10个周期、或至少100个周期、或至少1×103个周期、或至少1×104个周期、或至少1×105个周期、或至少5×105个周期、或至少7.5×105个周期、或至少1×106个周期、或至少1.3×106个周期、或至少1.5×106个周期或至少2×106个周期。
实施例18.根据实施例17所述的磨料制品,进一步包括沿长形本体的长度延伸的不大于1×1010个周期、或不大于1×109个周期、或不大于1×108个周期或不大于1×107个周期。
实施例19.根据实施例16所述的磨料制品,其中周期具有沿长形本体的整个长度延伸的长度。
实施例20.根据实施例16所述的磨料制品,其中周期具有的长度为长形本体的整个长度的不大于95%,或为长形本体的总长度的不大于90%、或不大于85%、或不大于80%、或不大于75%、或不大于70%、或不大于65%、或不大于60%、或不大于55%、或不大于50%、或不大于45%、或不大于40%、或不大于35%、或不大于30%、或不大于25%、或不大于20%、或不大于15%、或不大于10%、或不大于5%、或不大于3%或不大于1%。
实施例21.根据实施例16所述的磨料制品,其中周期具有的长度为长形本体的总长度的至少0.0001%,或为长形本体的总长度的至少0.001%、或至少0.01%、或至少0.1%、或至少1%、或至少2%、或至少3%、或至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%、或至少35%、或至少40%、或至少45%、或至少50%、或至少55%、或至少60%、或至少65%、或至少70%、或至少75%、或至少80%、或至少85%、或至少90%或至少95%。
实施例22.根据实施例1、2和4中任一项所述的磨料制品,进一步包括:第一磨料区域,该第一磨料区域包含覆盖长形本体的磨料颗粒,其中第一磨料区域包含第一含量的磨料颗粒(C1),其中C1>0;第二磨料区域,该第二磨料区域包含覆盖长形本体的磨料颗粒,其中第二磨料区域包含第二含量的磨料颗粒(C2),其中C2>0;以及第一含量与第二含量之间至少14个计数的含量差(ΔC)。
实施例23.根据实施例3和22中任一项所述的磨料制品,其中含量差(ΔC)为至少8个计数、或至少10个计数、或至少15个计数、或至少20个计数、或至少25个计数、或至少30个计数、或至少35个计数、或至少40个计数、或至少45个计数或至少50个计数。
实施例24.根据实施例3和22中任一项所述的磨料制品,其中含量差(ΔC)不大于200个计数、或不大于150个计数、或不大于100个计数、或不大于90个计数、或不大于80个计数、或不大于70个计数、或不大于65个计数或不大于60个计数。
实施例25.根据实施例3和22中任一项所述的磨料制品,其中C1对应于局部极大含量。
实施例26.根据实施例22所述的磨料制品,其中C2对应于局部极小含量。
实施例27.根据实施例22所述的磨料制品,进一步包括介于第一磨料区域和第二磨料区域之间的第三磨料区域,其中第三磨料区域包含第三含量的磨料颗粒(C3),其中C1>C3>C2。
实施例28.根据实施例3和22中任一项所述的磨料制品,进一步包括交替磨料区域,这些交替磨料区域限定一系列沿长形本体的长度延伸的交替的局部极小磨料含量和局部极大磨料含量。
实施例29.根据实施例3和22中任一项所述的磨料制品,其中C1对应于局部极大含量并且C2对应于局部极小含量,并且其中第一区域和第二区域具有相邻的局部值并且限定局部峰-峰长度,其中局部峰-峰长度为长形本体的总长度的不大于95%,或为长形本体的总长度的不大于90%、或不大于85%、或不大于80%、或不大于75%、或不大于70%、或不大于65%、或不大于60%、或不大于55%、或不大于50%、或不大于45%、或不大于40%、或不大于35%、或不大于30%、或不大于25%、或不大于20%、或不大于15%、或不大于10%、或不大于5%、或不大于3%或不大于1%。
实施例30.根据实施例29所述的磨料制品,其中局部峰-峰长度为长形本体的总长度的至少0.00001%,或为长形本体的总长度的至少0.0001%、或至少0.001%、或至少0.01%、或至少0.1%、或至少1%、或至少2%、或至少3%、或至少5%、或至少10%、或至少15%、或至少20%、或至少25%、或至少30%、或至少35%、或至少40%或至少45%。
实施例31.根据实施例1、2和3中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒限定介于局部极小含量和局部极大含量之间的变化的含量,并且其中局部极小含量为至少5个计数,并且局部极小含量与局部极大含量之间的含量差(ΔC)为至少14个计数。
实施例32.根据实施例4和25中任一项所述的磨料制品,进一步包括交替磨料区域,这些交替磨料区域限定一系列沿长形本体的长度延伸的交替的局部极小磨料含量和局部极大磨料含量。
实施例33.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒覆盖长形本体的长度的至少50%、或至少60%、或至少70%、或至少80%、或至少90%或至少95%。
实施例34.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒覆盖长形本体,并且长形本体不含未覆盖区域。
实施例35.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒相对于彼此布置成随机布置。
实施例36.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中基底包含选自由以下项组成的组中的材料:金属、金属合金、陶瓷、玻璃以及它们的组合,其中基底包含金属,该金属包括过渡金属元素,其中基底包含钢,其中基底具有长形本体,该基底包括的长形本体具有至少约10:1的以长度:宽度表示的纵横比,其中基底包括的长形本体具有至少约10000:1的以长度:宽度表示的纵横比。
实施例37.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中基底包括至少约50m、至少约100m、至少约500m、至少约1000m的平均长度。
实施例38.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中基底包括不大于约1mm、不大于约0.8mm、不大于约0.5mm的平均宽度。
实施例39.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中基底基本上由线组成。
实施例40.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中基底的芯包括多根编织在一起的细丝。
实施例41.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中基底包括高强度钢丝,其中基底包括至少约3GPa的断裂强度。
实施例42.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,进一步包括阻挡层,该阻挡层与基底的外周表面直接接触。
实施例43.根据实施例42所述的磨料制品,其中阻挡层包括不大于约10微米的平均厚度。
实施例44.根据实施例42所述的磨料制品,其中阻挡层为浸涂层,其中阻挡层在不高于约400℃的温度下施加。
实施例45.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,进一步包括粘着层,该粘着层覆盖基底的长形本体。
实施例46.根据实施例45所述的磨料制品,其中粘着层包含选自由以下材料组成的组中的材料:金属、金属合金、金属基复合材料或它们的任意组合。
实施例47.根据实施例45所述的磨料制品,其中粘着层包含焊接材料。
实施例48.根据实施例45所述的磨料制品,其中粘着层包括不大于磨料颗粒的平均粒度的约80%的平均厚度。
实施例49.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒包含选自由以下材料组成的组的材料:氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、硼氧化物、金刚石或它们的任意组合。
实施例50.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒基本上由金刚石组成。
实施例51.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒包括第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒,并且其中第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒基于选自由以下项组成的组中的至少一种颗粒特性而彼此不同:硬度、脆碎度、韧性、颗粒形状、晶体结构、平均粒度、组成、颗粒涂层、砂砾尺寸分布或它们的任意组合。
实施例52.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒包括不大于约500微米、或不大于约300微米、或不大于约200微米、或不大于约150微米或不大于约100微米的平均粒度。
实施例53.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒包括至少约0.1微米、或至少约0.5微米、或至少约1微米、或至少约2微米、或至少约5微米或至少约8微米的平均粒度。
实施例54.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,其中磨料颗粒包括涂层,该涂层包含选自由以下项组成的组中的材料:金属、金属合金或它们的任意组合,其中涂层包含选自由以下金属组成的组中的金属:钛、钒、铬、钼、铁、钴、镍、铜、银、锌、锰、钽、钨或它们的任意组合。
实施例55.根据实施例1、2、3和4中任一项所述的磨料制品,进一步包括粘结层,该粘结层构造为将磨料颗粒固定至基底,其中粘结层包含选自由以下材料组成的组中的材料:金属、金属合金、金属陶瓷、陶瓷、复合材料以及它们的任意组合。
实施例56.根据实施例55所述的磨料制品,其中粘结层包含过渡金属元素。
实施例57.根据实施例55所述的磨料制品,其中粘结层包含过渡金属元素的合金。
实施例58.根据实施例55所述的磨料制品,其中粘结层包含选自由以下金属组成的组中的金属:镍、铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌。
实施例59.根据实施例55所述的磨料制品,其中粘结层的平均厚度为磨料颗粒的平均粒度(D50)的至少约5%、或至少约10%、或至少约15%或至少约20%。
实施例60.根据实施例55所述的磨料制品,其中粘结层的平均厚度为磨料颗粒的平均粒度(D50)的不大于80%,或为磨料颗粒的平均粒度的不大于约75%、不大于约70%、不大于约65%、不大于约60%。
实施例61.根据实施例55所述的磨料制品,其中粘结层包括至少约1微米、或至少约2微米或至少约3微米的平均厚度。
实施例62.根据实施例55所述的磨料制品,其中粘结层包括不大于约60微米、或不大于约50微米、或不大于约40微米或不大于约30微米的平均厚度。
实施例63.一种形成磨料制品的方法包括:提供基底,该基底包括长形本体;以及将包含前体材料和磨料颗粒的混合物的浆料沉积到长形本体上以形成带涂层的基底,其中在沉积过程中改变沉积到基底上的磨料颗粒的含量。
实施例64.根据实施例63所述的方法,其中通过控制选自由以下项组成的组中的至少一种沉积特性来改变磨料颗粒的含量:浆料流速、沉积口的开口尺寸、单位时间沉积的浆料的体积、有效沉积浆料的沉积口的数量、沉积口的方向、基底的平移速度或它们的任意组合。
实施例65.根据实施例64所述的方法,其中通过控制浆料流速来改变磨料颗粒的含量。
实施例65.根据实施例64所述的方法,其中通过控制沉积口的方向来改变磨料颗粒的含量。
实施例66.根据实施例63所述的方法,其中通过使用偏转板控制流出沉积口的浆料流的方向来改变磨料颗粒的含量。
实施例67.根据实施例66所述的方法,其中偏转板与流出沉积口的浆料流接触。
实施例68.根据实施例66所述的方法,其中偏转板与流出沉积口的浆料流相邻。
实施例69.根据实施例66所述的方法,其中偏转板周期性地与流出沉积口的浆料流接触。
实施例70.根据实施例66所述的方法,其中偏转板构造为附接至或安装在储罐。
实施例71.根据实施例66所述的方法,其中偏转板安装在基座上。
实施例72.根据实施例71所述的方法,其中基座可在相对于基底的垂直或水平方向上调整。
实施例73.根据实施例71所述的方法,其中将旋转或摇摆运动机制施加至偏转板,使得偏转板移入和移出浆料流。
实施例74.根据实施例66所述的方法,其中浆料流周期性地偏离基底。
实施例75.根据实施例63所述的方法,其中通过在最小值和最大值之间改变浆料的流速以改变附着至基底的磨料颗粒的含量,从而改变含量。
实施例76.根据实施例63所述的方法,进一步包括处理带涂层的基底以改变形成粘着层或粘结层的前体材料。
实例1:
第一常规样品(样品C1)通过获得一定长度的高强度碳钢丝用作基底来形成。高强度碳钢丝具有黄铜包覆层,并且平均直径为约100微米。将碳钢丝以30-50m/min的速率平移通过沉积区域,其中将浆料沉积到碳钢丝上。浆料包含以8-16微米金刚石购自Saint-Gobain Corporation的金刚石和以99.0%的1-2微米锡金属粉购自Atlantic EquipmentCorporation的粉末前体材料,并且进一步包含如表1所列的氯化物基盐添加剂和粘度调节剂。在沉积过程中,使用表1所示的泵速,使浆料的流速大致恒定。
浆料的详细信息和特定的成形工艺参数列于下表1中。沉积后,将涂覆有浆料的碳钢丝置于800°F至1100°F的温度下热处理约0.1-1秒。磨料制品经过平移后冷却、洗涤、并覆盖以3-4μm的电镀Ni,然后冲洗,并且卷绕在接收卷轴上。
表1
第二代表性样品(样品S1)使用与形成样品C1相同的方法形成,不同之处在于修改了某些条件,如表1所示。用于形成样品C1和S1的浆料相同。电镀槽电流的差异由平移速度的差异引起,使得在磨料制品上形成的镍的平均厚度相同。样品C1与S1之间的热风枪温度差异也用于适应平移速度的差异。泵为带有4头辊转子的Cole-Parmer InstrumentsMasterflex泵。管路为Masterflex Tygon E-Lab(E-3603)泵管(LS-17)。泵和管路构造为提供4头辊转子每转2.8mL的流量。
使用APCS评估每个样品(C1和S1)中沿长度的磨料颗粒的含量。图4包括样品C1的一部分的磨料颗粒含量对长度的曲线图。图5包括样品S1的一部分的磨料颗粒含量对长度的曲线图。
在Takatori K2线锯机上使用8条钢丝以大约10m/s的钢丝速度对样品C1和S1进行测试,使用大约0.2m/min速度供给新的钢丝,钢丝工作周期为约3s/20s/3s(即,加速时间/恒定速度时间/减速时间),进料速率为约1mm/min,总切削深度为8mm。使用显微镜(OlympusDSX500)测量切削深度。在5倍放大倍数下,在切削材料的两侧(线入口和出口)测量切削深度。将两个切削深度值取平均并进行比较。
图6包括示出根据上述测试条件获得的各个样品的平均切口深度的曲线图。如图所示,与样品C1相比,样品S1的平均切削深度得到显著改善。
实例2:
第三代表性样品(样品S2)使用与形成样品C1相同的方法形成,不同之处在于改变了沉积特性。用于形成样品C1和S1的浆料相同。通过改变沉积口的方向以使浆料周期性地偏离基底,以改变附着至基底的磨料颗粒的含量,从而改变样品S2的金刚石计数。这一变化导致在浆料未偏转的情况下形成具有高金刚石计数的钢丝区段,并且在浆料偏转的情况下形成具有低金刚石计数的区段。
使用APCS评估样品S2中沿长度的磨料颗粒的含量。图7包括样品S2的一部分的磨料颗粒含量对长度的曲线图。从图7与图4中可以看出,样品C1的含量差(ΔC)的金刚石计数变化小得多(约10个计数),而样品S2的金刚石计数变化大得多(约60个计数)。
在Takatori K2线锯机上使用8条钢丝以大约10m/s的钢丝速度对样品C1和S2进行测试,使用大约0.2m/min速度供给新的钢丝,钢丝工作周期为约3s/20s/3s(即,加速时间/恒定速度时间/减速时间),进料速率为约1mm/min,总切削深度为8mm。使用显微镜(OlympusDSX500)测量切削深度。在5倍放大倍数下,在切削材料的两侧(线入口和出口)测量切削深度。将两个切削深度值取平均并进行比较。
图8包括示出根据上述测试条件获得的样品C1和S2的切削深度(%)的曲线图。如图所示,与样品C1相比,样品S2所实现的切削深度(%)得到显著改善。
图9包括示出根据上述测试条件获得的样品C1和S2的线磨损量(μm)的曲线图。如图所示,与样品C1相比,样品S2所实现的线磨损量(μm)明显较低。
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、方法和实例仅是示例性的而非限制性的。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示例性的而非限制性的,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,并且不受上述具体实施方式约束或限制。
提供说明书摘要旨在遵守专利法,并且在提交时理解其将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。此外,在附图的上述具体实施方式中,出于简化本公开的目的,可以将各种特征组合在一起或在单个实施例中描述。本公开不应理解为体现这样的意图:受权利要求书保护的实施例要求比每项权利要求中所明确列举的更多的特征。而是,如以下权利要求所反映的,发明主题可涉及少于本发明所公开的实施例的任一者的所有特征。因此,将随附权利要求并入到附图的具体实施方式中,其中每项权利要求如单独要求保护的主题那样独立存在。
Claims (15)
1.一种磨料制品,包括:
基底,所述基底包括长形本体;以及
磨料颗粒,所述磨料颗粒附着至所述长形本体,其中所述磨料颗粒限定介于局部极小含量和局部极大含量之间的变化的含量,并且其中所述局部极小含量为至少5个计数,并且所述局部极小含量与所述局部极大含量之间的含量差(ΔC)为至少14个计数。
2.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨料颗粒的所述含量沿所述本体的长度在最小值和最大值之间振荡,其中所述最小含量大于0。
3.根据权利要求1所述的磨料制品,进一步包括:
第一磨料区域,所述第一磨料区域包含覆盖所述长形本体的磨料颗粒,其中所述第一磨料区域包含第一含量的磨料颗粒(C1),其中C1>0;
第二磨料区域,所述第二磨料区域包含覆盖所述长形本体的磨料颗粒,其中所述第二磨料区域包含第二含量的磨料颗粒(C2),其中C2>0;以及
所述第一含量与所述第二含量之间至少14个计数的含量差(ΔC)。
4.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述含量差(ΔC)为至少8个计数、或至少10个计数、或至少15个计数、或至少20个计数、或至少25个计数、或至少30个计数、或至少35个计数、或至少40个计数、或至少45个计数、或至少50个计数。
5.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述含量差(ΔC)为不大于200个计数、或不大于150个计数、或不大于100个计数、或不大于90个计数、或不大于80个计数、或不大于70个计数、或不大于65个计数、或不大于60个计数。
6.根据权利要求1所述的磨料制品,其中C1对应于局部极大含量。
7.根据权利要求1所述的磨料制品,其中C2对应于局部极小含量。
8.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨料颗粒覆盖所述长形本体,并且所述长形本体不含未覆盖区域。
9.根据权利要求1所述的磨料制品,其中所述磨料颗粒相对于彼此布置成随机布置。
10.根据权利要求1所述的磨料制品,进一步包括交替磨料区域,所述交替磨料区域限定一系列交替的局部极小磨料含量和局部极大磨料含量,所述局部极小磨料含量和局部极大磨料含量沿所述长形本体的所述长度延伸。
11.一种形成磨料制品的方法,包括:
提供基底,所述基底包括长形本体;以及
将包含前体材料和磨料颗粒的混合物的浆料沉积到所述长形本体上以形成带涂层的基底,其中在沉积过程中改变沉积到所述基底上的所述磨料颗粒的含量。
12.根据权利要求11所述的方法,其中通过控制选自由以下项组成的组中的至少一种沉积特性来改变所述磨料颗粒的含量:浆料流速、沉积口的开口尺寸、单位时间沉积的浆料的体积、有效沉积浆料的沉积口的数量、所述沉积口的方向、使用偏转板控制流出所述沉积口的所述浆料流的所述方向、所述基底的平移速度,或它们的任意组合。
13.根据权利要求12所述的方法,其中通过使用偏转板控制流出沉积口的所述浆料流的所述方向来改变所述磨料颗粒的含量。
14.根据权利要求13所述的方法,其中所述偏转板周期性地与流出所述沉积口的所述浆料流接触。
15.根据权利要求12所述的方法,其中通过在最小值和最大值之间改变所述浆料的所述流速以改变附着至所述基底的所述磨料颗粒的含量,从而改变所述含量。
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