KR20120049259A

KR20120049259A - 보강 롤 및 보강 롤의 제조 방법

Info

Publication number: KR20120049259A
Application number: KR20127003655A
Authority: KR
Inventors: 프라카시 케이. 미찬다니; 모리스 이. 찬드러
Original assignee: 티디와이 인더스트리스, 인코포레이티드
Priority date: 2009-07-14
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2012-05-16
Also published as: AU2010273851A1; CL2012000118A1; WO2011008439A3; IN2012DN00298A; BR112012000697A2; US20110011965A1; RU2012105015A; AU2010273851B2; US20130026274A1; MX2012000537A; CA2767227A1; US9266171B2; US20130025813A1; CN102498224A; IL217344A0; JP2013506754A; US20130025127A1; CN102498224B; EP2454391A2; WO2011008439A2

Abstract

플레이트, 시트, 원통, 및 원통의 일부의 형태인 용품으로서, 용품은 롤의 내마모성 작업 표면의 적어도 일부로서 사용되기에 적합한 것으로 개시된다. 용품은 매트릭스 재료 내에 분산된 복수의 무기 입자를 포함하는 금속 매트릭스 복합물을 포함한다. 매트릭스 재료는 하나 이상의 금속 및 금속 합금을 포함하고, 무기 입자의 용융 온도는 매트릭스 재료의 용융 온도보다 높다. 용품은 금속 매트릭스 복합물 내에 배치된 복수의 경질 요소를 포함한다. 금속 매트릭스 복합물의 내마모성은 경질 요소의 내마모성보다 작고, 용품이 사용 중에 금속 매트릭스 복합물이 우선적으로 마모되어 용품의 작업 표면에서 복수의 경질 요소들 각각 사이에 간격이 제공되거나 또는 유지된다.

Description

보강 롤 및 보강 롤의 제조 방법{REINFORCED ROLL AND METHOD OF MAKING SAME}

본 발명은 예를 들어, 고압 그라인딩 밀 내의 광물 및 광석과 같은 과립 재료의 고압 분쇄를 위해 사용되는 롤에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용하기에 적합한 용품 및 용품과 용품을 포함하는 롤의 제조 방법에 관한 것이다.

예를 들어, 광물 및 광석과 같은 과립 재료의 분쇄는 종종 고압 그라인딩 밀 내의 롤들 사이에서 수행된다. 고압 그라인딩 밀은 전형적으로 한 쌍의 마주보는 역회전 그라인딩 롤을 이용한다. 그라인딩 롤 중 하나의 회전 축은 고정되고, 제2 롤의 회전축은 떠 있는다. 더 있는 롤에 연결된 유압식 시스템은 고정된 롤에 대해 부유하는 롤의 위치를 제어하고, 롤들 사이를 통과하는 재료에 대해 조절가능한 그라인딩 력을 제공하고 롤들 사이에 압력을 제공한다. 롤의 회전 속도는 또한 그라인딩 상태를 최적화하기에 적합할 수 있다. 롤들 사이의 간격, 롤의 속도 및 가해진 힘을 조절함으로써, 롤들 사이를 지나가는 광물 또는 그 외의 다른 재료가 상대적으로 저에너지 입력에 따라 효율적인 방식으로 분쇄될 수 있다.

과립 재료의 고압 그라인딩 동안, 그라인딩되는 재료는 롤들 사이의 간격 내로 공급된다. 간격은 "닙"으로서 지칭되고, 또한 "롤 간각"으로서 지칭될 수 있다. 닙 내로 이동하는 광물의 그라인딩은 역회전 롤들 사이를 통과함에 따라 재료 스트림 내에서 형성된 상당히 높은 압력에 의해 야기되는 입자간 파괴의 메커니즘에 의해 발생된다. 추가로, 이 방식으로 분쇄된 광석은 굉석 그레인 내에 크랙이 발생되며, 이는 광석의 하위 가공에 도움이 된다.

예상될 수 있는 바와 같이, 그라인딩 작업은 고압 그라인딩 장치의 그라인딩 롤에 매우 높은 수준의 기계적 응력을 가하고, 그라인딩 롤은 신속히 마모될 수 있다.

롤 표면의 내마모성을 향상시키기 위한 일 공지된 방법은 경질 금속성 재료의 층들을 표면상에서 용접시키는 것이다. 도 1은 내마모성 용접된 표면 층을 포함하는 종래 기술의 그라인딩 롤을 도시한다. 용접 공정은 시간 소모적이고 비용 소모적이다.

그라인딩 롤 표면의 내마모성을 향상시키기 위한 또 다른 공지된 방법은 롤의 작업 표면으로부터 돌출되는 경질 영역을 제공하는 것이다. 도 2는 롤의 작업 표면으로부터 돌출되는 용접된 경질 영역을 포함한 종래 기술의 롤의 두 도면이다. 도 2의 상면도는 돌출부들 간의 간격 및 개개의 돌출부를 나타내는 롤 표면의 확대도이다. 간격은 그라인딩되는 재료의 미세 그레인을 포획하고, 롤 표면에 대해 자생적 마모 보호를 제공한다.

미국 특허 제5,203,513호 및 제7,497,396호에는 롤들 간의 간격에 경질 돌출부를 포함하고 고압 그라인딩 밀 내에서 사용하기에 적합한 롤이 개시된다. 도 2에 도시된 종래 기술에 따라서, 경질 돌출부들 사이의 간격은 그라인딩되는 재료의 미세 입자를 포획하고, 입자는 롤 표면에 대해 자생적 마모 보호를 제공한다. 또한, 그라인딩되는 재료와 포획된 미세 입자들 간의 마찰은 그라인딩되는 재료가 닙 내로 유입되는 것을 돕는다. 롤을 제조하기 위해 제'513 및 '396호에 기재된 방법은 롤 표면상으로 경질 돌출부를 용접하는 단계를 실질적으로 포함한다.

미국 특허 제6,086,003호 및 제5,755,033호에는 돌출부들 사이의 간격 및 경질 돌출부를 포함하는 고압 그라인딩 밀 내에서 사용하기에 적합한 롤이 개시된다. 그라인딩 롤을 제조하기 위해 제'513 및 '396호에 기재된 방법은 열간 정수압 성형에 의해 본말을 압밀하고 금속성 분말의 매스 내에 경질 몸체를 매립하는 단계를 포함한다.

전술된 특허 문헌에 기재된 내마모성 고압 롤을 제조하기 위한 방법은 비용이 소요되고 번거롭다. 예를 들어, 경질 요소를 롤 표면에 고정하기 위해 용접 공정의 사용은 경질 요소가 제조될 수 있는 재료의 범위를 제한한다. 큰 롤의 열간 정수압 성형은 고가의 설비의 사용을 요하며, 열간 정수압 성형에 의해 제조된 그라인딩 롤은 현장에의 수리가 용이하지 못하다.

따라서, 그라인딩 롤의 작업 표면의 내마모성을 향상시키는 용품 및 방법에 대한 필요가 있다. 이러한 용품 및 방법은 상대적으로 저가의 설비를 요하며, 이에 따라 넓은 범위의 재료가 돌출된 경질 요소로서 사용될 수 있고, 그라인딩 롤 내에 상요된 기저 재료가 맞춤구성되며, 현장에서 롤 표면의 용이한 수리가 허용된다.

본 발명의 일 비-제한적인 양태에 따라서, 플레이트, 시트, 원통, 및 원통의 일부의 형태인 용품으로서, 용품은 롤의 내마모성 작업 표면의 적어도 일부로서 사용되기에 적합하고, 용품은 하나 이상의 금속 및 금속 합금을 포함하는 매트릭스 재료 내에 분산된 복수의 무기 입자를 포함하는 금속 매트릭스 복합물을 포함한다. 무기 입자의 용융 온도는 매트릭스 재료의 용융 온도보다 높다. 복수의 경질 요소는 금속 매트릭스 복합물 내에 배치된다. 비-제한적인 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물의 내마모성은 경질 요소의 내마모성보다 작고, 용품이 사용 중에 금속 매트릭스 복합물이 우선적으로 마모되어 용품의 작업 표면에서 복수의 경질 요소들 각각 사이에 간격이 제공되거나 또는 유지된다.

비-제한적인 실시예에서, 롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용되기에 적합한 용품을 제조하는 방법은 몰드의 하측 표면상의 미리정해진 위치에 복수의 경질 요소를 배치하는 단계를 포함한다. 각각의 경질 요소는 제1 및 제2 마주보는 단부를 포함한다. 제1 단부와 제2 마주보는 단부 사이에는 실질적으로 등거리로 형성된다. 각각의 경질 요소의 마주보는 제2 단부는 몰드의 공극 공간을 부분적으로 충전하기 위해 몰드의 하측 표면상에 배치되고 몰드 내의 비점유된 체적을 형성한다. 무기 입자는 경질 요소와 무기 입자 사이 및 무기 입자들 사이의 나머지 공간을 제공하고 비점유 체적을 적어도 부분적으로 충전하기 위해 몰드에 첨가될 수 있다. 비-제한적인 실시예는 침윤 온도로 복수의 경질 요소와 무기 입자를 가열하는 단계를 포함한다. 이는 무기 입자의 용융 온도보다 낮은 용융 온도를 갖는, 하나 이상의 용융된 금속 및 용융된 금속 합금을 포함하는 매트릭스 재료를 나머지 공간 내로 침윤시키는 단계를 포함한다. 또한 이는 용품 내에서 무기 입자와 경질 요소를 결합하고, 매트릭스 재료를 고형화하기 위해 나머지 공간 내에 배치된 매트릭스 재료를 냉각하는 단계를 포함한다.

본 발명의 특정 양태는 과립 재료의 분쇄를 위한 그라인딩 롤을 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 외측 표면을 포함하는 원통형 코어를 포함할 수 있고, 원통형 코어의 외측 표면에 탈착가능하게 부착된 그라인딩 롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용하기 위한 하나 이상의 내마모성 용품을 포함할 수 있다. 용품은 하나 이상의 내마모성 용품은 하나 이상의 금속 및 금속 합금을 포함하는 매트릭스 재료 내에 분산된 복수의 무기 입자를 포함하는 금속 매트릭스 복합물 및 금속 매트릭스 복합물 내에 배치된 복수의 경질 요소를 포함할 수 있다. 그라인딩 롤이 사용 중에 금속 매트릭스 복합물이 우선적으로 마모될 수 있으며 용품의 표면에서 복수의 경질 요소들 각각 사이에 간격이 제공되거나 또는 유지될 수 있다.

그라인딩 롤을 제조 또는 보수하기 위한 일 방법은 외측 표면을 포함하는 원통형 코어를 제공하는 단계 및 원통형 코어의 외측 표면에 제1항의 용품을 탈착가능하게 부착하는 단계를 포함할 수 있다.

본 명세서에 개시된 용품 및 방법의 특징과 이점은 첨부된 도면에 따라 잘 이해될 수 있다.

도 1은 용접된 표면을 갖는 종래의 그라인딩 롤의 사진.
도 2는 돌출부들 사이에 간격 및 경질 요소를 포함하는 용접된 돌출부를 포함하는 종래의 그라인딩 롤의 사진.
도 3a는 본 발명에 따르는 내마모성 용품의 비-제한적인 실시예의 예시적인 상면도.
도 3b는 금속 매트릭스 복합물로부터 돌출된 이격된 경질 요소를 포함하는, 본 발명에 따르는 내마모성 용품의 비-제한적인 실시예의 예시적인 단면도.
도 3c는 금속 매트릭스 복합물의 표면과 실질적으로 공면을 이루는 상측 표면을 가지는 이격된 경질 요소를 포함하고, 본 발명에 따르는 내마모성 용품의 비-제한적인 실시예의 예시적인 단면도.
도 3d는 금속 매트릭스 복합물로 덮인 상측 표면을 포함하는 경질 요소를 포함하는, 본 발명에 따르는 내마모성 용품의 비-제한적인 실시예의 예시적인 단면도.
도 4는 롤의 작업 표면으로서 사용하기에 적합한 본 발명에 따르는 내마모성 용품을 제조하기 위한 일 비-제한적인 실시예의 흐름도.
도 5a는 본 발명에 따르는 내마모성 용품을 제조하기 위한 방법의 비-제한적인 실시예에서의 단계로서 몰드 내에 경질 요소를 배치시키기 위한 단계를 예시적으로 도시하는 도면.
도 5b는 본 발명에 따르는 내마모성 용품을 제조하기 위한 방법의 비-제한적인 실시예에서의 단계로서 몰드에 무기 입자를 첨가하는 단계를 예시적으로 도시하는 도면.
도 5c는 본 발명에 따르는 내마모성 용품을 제조하기 위한 방법의 비-제한적인 실시예에서의 단계로서 매트릭스 재료를 침윤하는 단계를 도시하는 도면.
도 6은 본 발명에 따르는 내마모성 용품의 비-제한적인 실시예를 포함한 2 부분으로 구성된 수직 몰드의 비-제한적인 실시예의 상면도.
도 7은 롤의 표면에 탈착가능하게 장착된 내마모성 용품을 포함하는, 본 발명에 따르는 그라인딩 롤의 비-제한적인 실시예의 도면.
도 8은 본 발명에 따르는 내마모성 용품의 비-제한적인 실시예의 사진.

작동 예시 및 다른 방법으로 설명된 곳 이외에 비-제한적 실시예가 있는 상세한 설명에서 및 청구항에서, 양을 표현한 모든 수 또는 공정 조건, 제품 및 재료및 이와 유사한 것의 특성은 용어 "약"에 의해 모든 예시에서 수정될 수 있다고 이해될 수 있다. 따라서, 반대로 표시되지 않는다면, 후술될 설명 및 첨부된 청구항에서 설정된 임의의 수 파라미터는 본 명세서에서 설명된 요지를 형성하기 위해 요구된 특성에 따라 변할 수 있는 근사값이다. 최소한, 청구항의 범위와 균등론의 적용을 제한하는 시도는 아니며, 적어도 각각의 숫자 변수는 통상적인 반올림 기법(rounding technique)에 의해서 및 중요한 숫자로 보고된 수를 고려하여 해석되어야한다.

본 명세서에서 참조 문헌으로 일체 구성되는, 임의의 특허, 공보 또는 그 외의 다른 공개 문헌의 전체 또는 일부는 오직 일체 구성된 문헌이 본 명세서에 기초한 현존하는 정의, 진술 또는 그 외의 다른 공개 문헌과 모순되지 않을 정도로 본 명세서에 일체 구성된다. 이와 같이 그리고 필요한 정도로, 본 명세서에 기초한 공개문은 참조문헌으로 일체구성된 상반된 자료를 대신한다. 본 명세서에 기초한 현존 정의, 진술 또는 그 외의 다른 공개자료와 모순되지만 본 명세서에 일체 구성되는 임의의 자료 또는 이의 일부분은 일체구성된 자료와 현존 공개자료 간에 모순을 야기하지 않을 정도로 일체구성된다.

본 발명의 양태에 따라서, 도 3a, 3b, 3c 및 3d는 과립 물질의 분쇄에 적합한 고압 그라인딩 롤(이로 한정되지 않음)과 같이 롤의 내마모 작업 표면에 대해 적합하고, 플레이트의 형태인 용품(20)의 비-제한적인 실시예를 예시적으로 나타낸다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 롤 또는 그 외의 다른 용품의 "작업 표면"은 가공되는 재료에 힘을 가하고 이와 접촉하는 용품의 표면이다. 도 3a는 용품(20)의 예시적인 상면도이다. 도 3b 내지 도 3d는 도 3a의 선 a-a를 따라 취해진 용품(20)의 다양한 양태를 도시하는 예시적인 단면도이다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 본 발명의 양태에 의해 포함되는 용품(20)의 비-제한적인 실시예는 금속성(즉, 금속을 함유) 매트릭스 재료(23) 내에 매립되고 분산된 복수의 무기 입자(22)를 포함하는 금속 매트릭스 복합물(21)을 포함한다. 특정 실시예에서, 매트릭스 재료(23)는 하나 이상이 금속 및 금속 합금을 포함한다. 또한, 특정 실시예에서, 무기 입자(22)의 용융 온도는 매트릭스 재료(23)의 용융 온도보다 높다. 도 3a 내지 도 3d는 매트릭스 재료(23) 내에 분산된 무기 입자(22)의 균일한 분포를 제시할지라도, 도 3a 내지 도 3d는 본 명세서에 개시된 실시예를 이해하는데 유용한 비-제한적인 예시적인 양태이며, 전적으로 본 발명에 따르는 모든 실시예가 아닌 것으로 이해된다. 예를 들어, 무기 입자(22)가 매트릭스 재료(23) 내에 균일하게 분배될 수 있을지라도, 무기 입자(22)는 도 3a 내지 도 3d의 예시적인 도면에 예시된 규칙적인 방식으로 분산될 필요는 없다.

복수의 경질 요소(24)는 용품(20) 내에 배치된다. 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물(21)의 내마모성은 경질 요소(24)의 내마모성보다 작다. 이러한 경우, 도 3b에 도시된 바와 같이, 금속 매트릭스 복합물(21)이 사용 중에 마모되기 때문에, 간격(25)은 용품(20)의 작업 표면(26)에서 각각의 복수의 경질 요소(24)들 사이에 형성된다. 그러나, 간격(25)은 또한 용품(20)의 제조 동안에 부분적으로 또는 완전히 형성될 수 있다.

특정 비-제한적인 실시예에서, 각각의 경질 요소는 적어도 하나의 고경도 금속, 고경도 금속 합금, 소결 초경합금 및 세라믹 재료를 포함할 수 있다. 용어 "고경도 금속" 및 "고경도 금속 합금"은 록웰 C 스케일에 따라 측정되고 록웰 경도 시험에 의해 측정 시에, 40 HRC 이상의 벌크 경도(bulk hardness)를 각각 갖는 내마모성 금속 또는 금속 합금으로서 본 명세서에서 정의된다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 고경도 금속 또는 고경도 금속 합금의 벌크 경도는 록웰 경도 시험에 의해 측정 시에 45 HRC 이상일 수 있다. 고경도 금속 합금의 예에는 공구강이 포함되지만 이로 한정되지 않는다. 경질 요소(24)가 세라믹 재료를 포함하는 실시예에서, 세라믹 재료는 내마모성 세라믹 재료이고, 탄화 규소 위스커로 보강된 산화 알루미늄 및 질화 규소를 포함하는 세라믹 재료의 군으로부터 선택될 수 있지만 이로 한정되지 않는다.

또 다른 비-제한적인 실시예에서, 하나 이상의 경질 요소(24)는 소결 초경합금을 포함할 수 있다. 본 명세서에 개시된 경질 요소에 대해 사용될 수 있는 소결 초경합금의 비-제한적인 예에는 적어도 하나의 코발트, 코발트 합금, 니켈, 니켈 합금, 철 및 철 합금을 포함하는 연속적인 결합제 내에 분산된 요소의 주기율표의 IVB 족, VB 족 및 VIB 족 금속의 적어도 하나의 카바이드의 입자를 포함하는 초경합금이다. 당업자는 가공 시에 고강도 및 내마모성을 갖는 소결 초경합금을 제공하는 초경합금 분말의 그레이드(Grade)에 익숙하고, 이러한 그레이드로부터 제조된 소결 초경합금은 본 명세서에 개시된 경질 요소(24)의 특정 비-제한적인 실시예를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따르는 내마모성 용품의 비-제한적인 실시예에서 사용될 수 있는 소결 초경합금 경질 요소(24)를 제조하는데 유용한 초경합금 분말의 예시적인 그레이드에는 미국, 앨러바마 매디슨 소재의 에이티아이 퍼스 스터링(ATI Firth Sterling)으로부터 입수가능한 Grade AF63 및 Grade 231이지만 이로 제한되지 않는다.

본 발명에 따르는 특정 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소는 소정의 패턴으로 이격되고 배치된다. 특정 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소의 패턴은 주기적이고, 규칙적인 격자-유형 구조와 일치될 수 있거나, 또는 규칙적인 격자 구조와 일치되지 않는 불규칙적이거나 또는 비주기적인 배열일 수 있다. 본 발명에 따라는 용품 내에서 사용될 수 있는 경질 요소의 주기적인 배열의 패턴의 비-제한적인 실시예는 도 3a에 도시된다. 그 외의 다른 패턴은 정사각형, 삼각형, 등을 포함할 수 있다. 본 발명에 따르는 용품 내에서 경질 요소(24)의 이격된 배열은 또한 경질 요소(24)들 사이의 간격의 대응하는 배열을 야기한다.

고압 그라인딩 밀의 효과적이고 경제적인 작동의 경우, 예를 들어, 롤의 작업 표면은 마모 및 연마를 견뎌야 하며, 닙 내로 분쇄되는 재료를 효과적으로 끌어당겨야 한다. 재차, 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 그라인딩 롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용하기에 적합한 본 발명에 따르는 용품(20)의 특정 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)들 간의 간격(25)은 재료의 미세 입자("미분")이 포획되는 영역이다. 그라인딩되는 재료와 간격(25) 내의 미세 입자 간의 마찰은 그라인딩되는 재료가 닙 내로 유입시키는데 도움이 된다. 간격(25) 내에 가둬진 미분과 경질 요소(24), 및 임의의 노출된 금속 매트릭스 복합물(21)은 자생적인 마모 보호를 제공한다. 추가 마모 보호는 간격(25) 내에 가둬진 미분 아래에 배치된 금속 매트릭스 복합물(21)에 의해 제공된다.

경질 요소의 임의의 형태, 인접한 경질 요소(24)들 간의 평균 거리, 즉 평균 간격 거리와 용품(20)의 경질 요소(24)의 평균 크기는 그라인딩 롤의 작업 표면에 다양한 특성을 부여하기 위해 변화될 수 있으며, 이에 따라 분쇄 공정에 영향이 미친다. 추가로, 경질 요소(24) 간의 간격(25)은 입자, 즉 매트릭스 재료(23)에 걸쳐서 보호 표면을 제공하는 그라인딩된 미분을 수집한다. 간격(25) 내에 수집된 그라인딩된 미분은 경질 요소(24)의 임의의 노출된 표면보다 더 거친 노출된 표면을 제공하고, 이에 따라 분쇄되는 재료를 닙 내로 유입시키는 것을 돕고 더 큰 마찰의 영역이 제공된다. 간격(25)이 너무 작다면, 미분은 간격 내에 축적되지 않는다. 간격(25)이 너무 크다면, 미분의 콤팩트 케이크(compact cake)는 간격(25) 내에 형성되지 않을 것이다. 도 3a에 도시된 비-제한적인 실시예에서, 평균 간격 거리는 선(25a, 25b)의 평균 길이이다. 비-제한적인 실시예에서, 평균 간격 거리는 5 mm (0.2 인치) 내지 50 mm (2 인치)일 수 있다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 평균 간격 거리는 10 mm (0.4 인치) 내지 40 mm (1.6 인치)일 수 있다. 이들 평균 간격 거리는 본 발명에 따르는 용품의 비-제한적인 실시예에 관한 것이며, 그 외의 다른 평균 간격 값은 특정 응용에 대해 선호될 수 있는 것으로 인식된다.

롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용하기에 적합한 본 발명에 따르는 용품(20)의 일 비-제한적인 예시적인 실시예에서, 경질 요소(24)의 패턴은 도 3a에 예시적으로 도시된 패턴과 유사할 수 있으며, 경질 요소(24)는 실질적으로 평면형의 단부 표면을 갖는 원통의 형태일 수 있다. 특정 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)의 평균 직경은 10 mm (0.4 인치) 내지 40 mm (1.6 인치)일 수 있다. 그 외의 다른 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)의 평균 직경은 15 mm (0.6 인치) 내지 35 mm (1.4 인치)일 수 있다. 이들 평균 경질 요소 형태, 분포 및 직경은 본 발명에 따르는 용품의 비-제한적인 실시예에 관한 것이며, 그 외의 다른 형태, 분포 및/또는 직경이 특정 응용에 대해 선호될 수 있는 것으로 인식된다.

경질 요소(24)는 원통형과 상이한 형태일 수 있거나 및/또는 비-평면형의 단부를 가질 수 있으며, 경질 요소(24)는 균일한 형태가 아닐 수 있는 것으로 이해될 것이다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 경질 요소는 입방체 또는 직육면체의 형태일 수 있고, 상기 제공된 평균 경질 요소 직경에 대한 값은 예를 들어, 입방체 또는 직육면체의 면의 평균 대각선 또는 평균 에지 길이일 수 있다. 그 외의 다른 3-차원 형태를 갖는 경질 요소(24)가 본 명세서에 개시된 실시예의 범위 내에 있고, 복수의 간격(25)이 하기에서 기술된 바와 같이 용품이 사용 시에 금속 매트릭스 복합물의 선행되는 마모를 통해, 또는 초기에 복수의 경질 요소(24)들 사이에 제공되는 것은 당업자에게 자명할 것이다.

비-제한적인 일 실시예에 따라서, 경질 요소(24)는 용품(20)의 표면의 도출된 표면 영역의 25% 내지 95%를 포함한다. 그 외의 다른 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)는 돌출된 표면 영역의 40% 내지 90%, 또는 50% 내지 80%를 포함한다. 그러나, 경질 요소는 용품(20)의 의도된 응용에 대해 적합할 수 있는 경질 요소의 돌출된 표면 영역의 임의의 부분을 포함할 수 있다. 용어 "돌출된 표면 영역"은 작업 표면(26)에 노출된 경질 요소(24)의 제1 단부(27)의 총 표면 영역(후술됨)과 용품(20)의 작업 표면(26)에 노출된 금속 매트릭스 복합물(21)의 총 표면 영역의 2개의 치수 돌출부로서 본 명세서에서 정의된다.

도 3b를 참조하면, 경질 요소(24)의 제1 단부(27)는 용품(20)의 작업 표면(26) 상에 노출된다. 도 2b에서 경질 요소(24)의 제1 단부(27)는 원형 형태를 포함하지만 전술된 바와 같이 그 외의 다른 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)의 제1 단부(27)는 정사각형 형태, 직사각형 형태, 다각형 형태, 복합적인 만곡된 형태, 만곡되고 선형의 부분을 갖는 형태, 도는 가공되는 특정 과립 재료를 그라인딩하는데 사용되기에 적합한 임의의 그 외의 다른 형태를 포함할 수 있다. 상이한 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)의 제1 단부(27)는 실질적으로 평면형일 수 있고, 만곡될 수 있고, 평면형과 만곡된 형태의 영역을 포함할 수 있거나 또는 복합적인 평면형 및/또는 비-평면형 형상을 가질 수 있다. 일부 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)의 제1 단부(27)는 뾰족한 부분, 리지, 및/또는 그 외의 다른 특징부를 포함할 수 있다. 경질 요소(24)의 마주보는 제2 단부(28)는 제1 단부(27)의 임의의 상기 가능한 물리적인 특징 또는 모두를 가질 수 있다. 일반적으로, 그러나 단부(27, 28)는 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 용품(20)의 의도된 응용에 대해 적합한 임의의 특징을 가질 수 있다.

도 3b 내지 도 3d를 참조하면, 특정 비-제한적인 실시예에서, 용품(20)의 경질 요소(24)는 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28)를 포함할 수 있으며, 제1 단부(27) 및 마주보는 제2 단부(28)는 경질 요소(24)의 마주보는 단부에 배치된다. 특정 실시예에서, 각각의 용품의 제1 단부(27) 및 마주보는 제2 단부(28)는 등거리에 배치된다. 도 3c 및 도 3d에 도시된 용품(20)에서, 경질 요소(24)의 제1 단부(27)는 용품(20)의 작업 표면(26) 상에서 금속 매트릭스 복합물(21)을 초과하여 돌출되지 않는 것으로 도시되고, 경질 요소(24)들 간의 작업 표면(26) 상에는 간격(간격(25))이 도시되지 않는다. 도 3c 및 도 3d는 제조 바로 직후 용품(20)의 가능한 비-제한적인 실시예를 도시하고, 예시된 경질 요소(24)의 제1 단부(27)는 작업 표면(26)(도 3c)에서 금속 매트릭스 복합물(21)의 표면과 실질적으로 공면을 이루거나 또는 금속 매트릭스 복합물(21)(도 3d) 내에 매립된다. 매트릭스 복합물(21)의 마모 저항이 경질 요소(24)의 마모 저항보다 작기 때문에, 금속 매트릭스 복합물(21)은 사용 중에 경질 요소(24)보다 더 빠르게 마모될 것이며, 이에 따라 사용 중에 증분 방식으로 제1 단부(27)가 노출되고, 그 뒤 경질 요소(24)의 측면(들)이 노출된다. 예를 들어, 도 3d에 도시된 형태로 제조된 용품(20)은 도 3c에 도시된 형태로 변환될 수 있으며, 그 뒤, 도 3b에 도시된 형태로 변환되며, 금속 매트릭스 복합물(21)이 우선적으로 마모되고 단부(27)를 노출시키며, 그 뒤 경질 요소(24)의 측면을 더욱 적극적으로 노출시킨다. 금속 매트릭스 복합물(21)이 마모됨에 따라 도 3b에 도시된 간격(25)이 생성된다. 간격(25)이 생성 시에, 간격 내에 배치된 미분은 가공되는 재료를 닙 내로 유입시키는 것을 돕고 및/또는 하부에 놓인 금속 매트릭스 복합물(21)의 마모를 방지하는데 도움이 될 수 있다. 플레이트 형태의 용품(20)이 실질적으로 대칭 구조이기 때문에 작업 표면이 마주보는 제2 단부(28)에 배치될 수 있는 것은 당업자에게 자명하다.

비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)의 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28)는 실질적으로 평면형이고 실질적으로 서로에 대해 평행하다. 비-제한적인 일 실시예에서, 각각의 경질 요소(24)는 원통형 형태를 포함하고, 경질 요소(24)의 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28)는 실질적으로 평면형이고 실질적으로 서로에 대해 평행하다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 각각의 경질 요소(24)는 원통형 형태를 포함하고, 각각의 경질 요소(24)의 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28)는 굴곡을 나타낸다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 각각의 경질 요소(24)는 원통형 형태를 포함하고, 각각의 경질 요소(24)의 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28) 중 하나는 실질적으로 평면형이고, 반면 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28) 중 또 다른 하나는 굴곡을 나타낸다.

본 발명의 비-제한적인 양태에 따라서, 금속 매트릭스 복합물(21)의 특정 실시예는 0.5 μm 내지 250 μm의 평균 입자 크기를 갖는 무기 입자(22)를 포함한다. 그 외의 다른 비-제한적인 실시예에서, 무기 입자(22)는 2 μm 내지 200 μm의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 다양한 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물(21)은 경질 요소(24)를 용품(20) 내로 결합시킨다.

본 발명에 따르는 특정의 비-제한적인 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물(21)의 무기 입자(22)는 적어도 하나의 금속 분말 및 금속 합금 분말을 포함할 수 있다. 특정 비-제한적인 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물(21)의 금속 또는 금속 합금 분말은 적어도 하나의 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 니오븀, 니오븀 합금, 철, 철 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트 및 코발트 합금을 포함한다.

본 발명에 따르는 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물(21)의 무기 입자(22)는 경질 입자를 포함할 수 있다. 용어 "경질 입자"는 스케일 C를 사용하여 록웰 경도 시험에 의해 측정 시에 적어도 60 HRC의 경도를 나타내는 무기 입자로서 본 명세서에서 정의된다. 금속 매트릭스 복합물(21)의 비-제한적인 실시예는 적어도 하나의 카바이드, 붕산화물, 산화물, 질화물, 황화물, 소결 초경합금, 합성 다이아몬드, 및 천연 다이아몬드를 포함하는 무기 입자(22)를 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 무기 입자(21)는 적어도 하나의 성분의 주기율표의 IVB, VB, 및 VIB족으로부터 선택된 금속의 카바이드, 텅스텐 카바이드, 및 캐스트 텅스텐 카바이드를 포함한다.

전술된 바와 같이, 특정 비-제한적인 실시예의 매트릭스 재료(23)는 적어도 하나의 금속 및 금속 합금을 포함한다. 비-제한적인 실시예에서, 매트릭스 재료(23)는 적어도 하나의 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 청동 합금 및 황동 합금을 포함한다. 일 비-제한적인 실시예에서, 매트릭스 재료(23)는 실질적으로 78 중량%의 구리, 10 중량%의 니켈, 6 중량%의 망간, 6 중량%의 주석, 및 부수적인 불순물로 구성되는 청동 합금이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 매트릭스 재료는 실질적으로 53 중량%의 구리, 24 중량%의 망간, 15 중량%의 니켈, 8 중량%의 아연, 및 부수적인 불순물로 구성된다. 비-제한적인 실시예에서, 매트릭스 재료(23)는 적어도 하나의 붕소, 규소, 및 크롬과 같은(이로 한정되지 않음) 매트릭스 재료의 용융점을 감소시키는 최대 10 중량%의 성분을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르는 용품(20)의 비-제한적인 양태는 하나 이상의 기계가공가능한 영역(29)을 용품(20)에 제공하는 단계를 포함한다. 특정 비-제한적인 실시예에서, 기계가공가능한 영역(29)은 금속 매트릭스 복합물(21)에 의해 용품(20)에 결합된 금속 또는 금속 합금의 영역을 포함할 수 있다. 기계가공가능한 영역(29)의 비-제한적인 실시예는 적어도 하나의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함하는 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 용품(20)의 기계가공가능한 영역(29)은 금속 매트릭스 복합물(21) 내에 포함된 매트릭스 재료(23)에 의해 서로 결합된 기계가공가능한 금속의 입자를 포함할 수 있다. 특정 비-제한적인 실시예에서, 기계가공가능한 영역(29) 내에 포함된 기계가공가능한 금속의 입자는 적어도 하나의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함할 수 있다. 용품(20)의 기계가공가능한 영역(29)은 과립 재료를 그라이딩, 분쇄, 세분, 또는 이와는 달리 가공하기에 적합한 롤의 주변 표면(도 7 참조)에 용품(20)을 고정(즉, 연결)하기에 적합할 수 있다. 예를 들어, 롤은 과립 물질을 분쇄하기에 적합한 고압 그라인딩 밀의 롤일 수 있다. 기계가공가능한 영역(29)은 용품(20)을 롤의 주변 표면에 대해 고정을 돕는 특징부를 포함하도록 기계가공될 수 있다. 기계가공가능한 영역(29)을 기계가공하는 것은 기계가공가능한 영역(29)의 쓰레딩, 드릴링, 및/또는 밀링을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.

예를 들어, 용품(20)과 같이 롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용하기에 적합한 용품을 제조하는 방법의 일 비-제한적인 실시예는 도 4의 흐름도에 도시되고 도 5a 내지 도 5c의 단면도에 도시된다. 도 5a 내지 도 5c의 단면도는 도 2a의 선 a-a를 따라 취해진 단면도와 대응된다. 도 2a, 도 4 및 도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 본 발명에 따르는 내마모성 용품을 제조하기 위한 비-제한적인 방법(40)은 몰드(51)의 몰드 공동의 하측 표면(50)에 복수의 경질 요소(24)를 배치시키는 단계(41)를 포함하고, 이에 따라 각각의 경질 요소(24)의 마주보는 제2 단부(28)는 몰드(51)의 몰드 공동의 하측 표면(50)에 배치된다. 경질 요소는 미리정해진 패턴으로 배치되거나 또는 배치되지 않을 수 있다. 본 발명에 따르는 방법의 비-제한적인 실시예에서, 각각의 경질 요소(24)의 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28)는 실질적으로 평면형이고, 몰드(51)의 몰드 공동의 하측 표면(50)에 대해 및 서로에 대해 실질적으로 평행하다.

몰드(51)는 상당한 뒤틀림 또는 이와는 달리 손상 없이 본 명세서에 개시된 방법의 공정 온도를 견딜 수 있는 그래파이트 또는 임의의 그 외의 다른 적합한 화학적 불활성 재료로부터 기계가공될 수 있다. 몰드(51)는 롤에 고정 시에 롤의 내마모성 가공 표면 모두 또는 일부를 형성하기에 적합한 플레이트, 시트, 원통, 원통의 일부, 또는 임의의 그 외의 다른 형태인 부분을 형성하기에 적합할 수 있다. 플레이트 몰드 또는 시트 몰드는 예를 들어, 전형적으로 4개의 상향 신장된 측벽과 실질적으로 평면형의 하측 표면을 포함하는 몰드 공동을 포함한다.

본 발명에 따르는 원통의 일부의 형태인 일부 또는 원통형 부분을 형성하기에 적합한 몰드의 몰드 공동은 롤의 원통형 주변 표면의 일부 또는 모두의 곡률과 일치되는 하측 표면을 포함할 수 있다. 만곡된 표면을 갖는 용품(20)을 형성하기 위해 사용될 수 있는 몰드(51)의 비-제한적인 실시예는 도 6에 예시적으로 도시된다. 도 6 및 도 3a를 참조하면, 비-제한적인 실시예에서, 만곡된 몰드(51)는 제2 만곡된 표면(55)을 포함하는 제2 몰드 부분(54)과 제1 만곡된 표면(53)을 포함하는 제1 몰드 부분(52)을 갖는 수직의 2-부분 몰드(51)를 포함할 수 있다. 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)는 제1 몰드 부분(52)의 수평방향으로 배향될 때 제1 몰드 부분(52)의 제1 만곡된 표면(53) 상에 배치될 수 있다. 제2 몰드 부분(54)은 제1 몰드 부분(52)과 정합 및 이에 고정될 수 있으며, 이에 따라 경질 요소(24)가 몰드 공동 내에 보유된다. 몰드(51)는 그 뒤 도 6에 도시된 상면도에서 수직 위치로 이동될 수 있다. 복수의 무기 입자(22)는 경질 요소(24)들 사이에서 몰드(51)의 몰드 공동에 추가될 수 있다. 몰드(51)는 그 뒤 무기 입자(22)를 포함하는 금속 매트릭스 복합물(21)을 형성하기 위해 매트릭스 재료(23)로 침윤될 수 있다.

전술된 실시예가 만곡된 용품을 형성하기 위해 몰드 공동 내에 만곡된 표면을 갖는 몰드(51)를 사용할지라도, 이는 본 발명에 따르는 비-제한적인 실시예가 또한 이러한 플레이트 또는 시트와 같은 평평한 형태로 형성될 수 있다. 예를 들어, 특정 비-제한적인 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물(21)은 연성이고, 플레이트 또는 그 외의 다른 평평한 형태의 마모 저항 용품(20)은 용품이 부착되는 롤의 주변 표면의 곡률과 일치되는 용품(20)에 곡률을 제공하도록 적절히 가공 및 고온 작업될 수 있다.

본 발명에 따르는 내마모성 부분을 형성하기 위해 사용된 몰드(51)의 하측 표면(50)은 몰드(51)를 사용하여 형성된 부분의 영역을 형성하고 몰드(51)의 몰드 공동 내에 분산된 경질 요소(24)의 마주보는 제2 단부(28)의 형태, 또는 윤곽과 일치되도록 추가로 기계가공될 수 있다. 또한, 몰드 내의 윤곽 또는 형태를 기계가공하는 것은 경질 요소(24)를 배치하는데 도움이 될 수 있다. 예를 들어, 몰드(51)의 하측 표면(50)은 경질 요소(24)의 대응하는 만곡된 마주보는 제2 단부(28)를 수용하기 위해 오목부(dimple)와 같은 형상(이로 한정되지 않음)을 포함하도록 기계가공될 수 있다.

본 발명에 따르는 내마모성 용품을 제조하는 방법의 특정 비-제한적인 실시예의 추가 세부사항의 기술 내용이 제공되며, 이는 도 3A-D, 4, 및 5A-C에 따라 더 잘 이해될 것이다.

본 발명에 따르는 용품(20)을 제조하기 위한 방법의 일 비-제한적인 실시예는 경질 요소(24)의 각각의 몰드 공동 내에 배치하는 단계(41)를 포함하고, 경질 요소(24)는 제1 단부(27) 및 마주보는 제2 단부(28)를 포함하고, 각각의 경질 요소(24)의 단부(27, 28)들 사이의 거리는 동일하거나 또는 대략 동일하다(즉, 단부(27, 28)는 실질적으로 등간격임). 본 발명에 따르는 방법의 특정 비-제한적인 실시예에서, 각각의 경질 요소(24)의 마주보는 제2 단부(28)는 몰드(51)의 몰드 공동 내에서 공극 공간을 부분적으로 충전하기 위하여 몰드(51)의 몰드 공동의 하측 표면(50)에 배치되고, 이에 따라 몰드 공동 내의 비점유 체적(52), 즉 경질 요소(24)에 의해 점유되지 않은 몰드 공동 내의 체적이 형성된다.

본 발명에 따르는 방법의 비-제한적인 실시예의 또 다른 양태는 몰드(30)의 몰드 공동에 무기 입자(22)를 첨가하는 단계(42)를 포함한다. 무기 입자(22)의 첨가는 몰드(30)의 몰드 공동 내에서 경질 요소(24)와 무기 입자(22) 사이의 임의의 간격 및 무기 입자(22)들 사이의 공간인 몰드 공동 내의 나머지 공간을 제공하고(도 5b의 단면도에서) 비점유 체적(52)을 적어도 부분적으로 충전한다.

비-제한적인 실시예에서, 몰드(51)의 몰드 공동 내에 배치된 무기 용품(22)과 복수의 경질 요소(24)는 침윤 온도(하한이 정해짐)로 가열된다. 가열단계(43)는 대류 노, 진공 노, 또는 유도 노 내에서 무기 입자(22)와 복수의 경질 요소(24)를 포함하는 몰드(51)를 가열하거나, 또 다른 유도 가열 기술에 의해, 또는 당업자에게 공지된 또 다른 적합한 가열 기술에 의해 구현될 수 있다. 특정 실시예에서, 가열 단계는 대기, 불활성 가스, 또는 진공 하에서 수행될 수 있다.

가열 단계(43) 이후, 나머지 공간(56)은 무기 입자(22)의 용융 온도보다 낮은 용융 온도를 갖는 용융된 금속 및 용융된 금속 합금 중 적어도 하나를 포함하는 매트릭스 재료(23)로 침윤된다(44). 나머지 공간(56)의 침윤 단계(44)는 전술된 침윤 온도에서 수행된다. 따라서, 침윤 온도는 무기 입자(22)의 용융 온도보다 낮지만 나머지 공간(56) 내로 침윤되는 적어도 매트릭스 재료(23)의 용융 온도인 온도이다. 특정 비-제한적인 실시예에서, 침윤 온도는 예를 들어, 알루미늄, 알루미늄 합금과 같은 합금 및 더 낮은 용융 온도 금속의 경우 700 ˚C(1292°F) 내지 예를 들어, 구리, 니켈, 철, 코발트 및 임의의 이들 금속의 합금과 같은 합금 및 더 높은 용융 온도 금속의 경우 1300 ˚C(2372°F)일 수 있다.

본 발명에 따르는 방법의 비-제한적인 실시예의 추가 단계는 용품(20) 내의 무기 입자(22)와 경질 요소(24)를 결합하고, 매트릭스 재료(23)를 고형화하기 위하여 나머지 공간(56) 내에 배치된 매트릭스 재료(23)를 냉각하는 단계(45)를 포함한다.

특정 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소(24)를 배치시키는 단계(41)는 적어도 하나의 고경도 금속, 고경도 금속 합금, 소결 초경합금 및 세라믹을 포함하는 경질 요소(24)를 배치시키는 단계(41)를 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 각각의 경질 요소(24)는 적어도 하나의 코발트, 코발트 합금, 니켈, 니켈 합금, 철 및 철 합금을 포함하는 연속적인 결합제 내에 분산된 성분의 주기율표의 IVB 족, VB 족 및 VIB 족 금속의 적어도 하나의 카바이드의 입자를 포함하는 초경합금을 포함한다.

무기 입자(22)를 첨가하는 단계(22)는 금속 분말 또는 금속 분말 합금의 입자를 첨가하는 단계를 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 금속 분말 또는 금속 합금 분말은 적어도 하나의 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 니오븀, 니오븀 합금, 철, 철 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트 및 코발트 합금을 포함할 수 있다.

특정 비-제한적인 실시예에서, 무기 입자(22)를 첨가하는 단계(42)는 경질 입자를 첨가하는 단계를 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다. 경질 입자는 적어도 하나의 성분의 주기율표의 IVB, VB, 및 VIB 족으로부터 선택된 금속의 카바이드, 텅스텐 카바이드 및 캐스트 텅스텐 카바이드를 포함하는 입자를 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.

매트릭스 재료(23)로 침윤하는 단계는 무기 입자(22)의 용융 온도보다 낮은 용융 온도를 갖는 금속 또는 금속 합금을 나머지 공간 내로 침윤하는 단계를 포함할 수 있다.

매트릭스 재료(23)는 적어도 하나의 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 청동 합금 및 황동 합금을 포함한다. 일 비-제한적인 실시예에서, 매트릭스 재료는 실질적으로 78 중량%의 구리, 10 중량%의 니켈, 6 중량%의 망간, 6 중량%의 주석, 및 부수적인 불순물로 구성되는 청동 합금이다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 매트릭스 재료(23)는 실질적으로 53 중량%의 구리, 24 중량%의 망간, 15 중량%의 니켈, 8 중량%의 아연, 및 부수적인 불순물로 구성된다.

선택적으로, 하나 이상의 기계가공가능한 재료(29)는 미리정해진 위치에서 몰드(51)의 몰드 공동 내에 배치될 수 있다. 하나 이상의 기계가공가능한 재료의 배치 단계는 적어도 하나의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함하는 하나 이상의 고상 부분을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 하나 이상의 기계가공가능한 재료(29)를 배치하는 단계는 몰드 공동의 영역에 적어도 하나의 기계가공가능한 금속 합금 및 기계가공가능한 금속의 복수의 입자를 배치하는 단계를 포함하여, 기계가공가능한 금속 및/또는 금속 합금의 입자들 사이에 제2 나머지 공간이 형성된다. 몰드 공동 내의 재료와 몰드가 침윤 온도로 가열된 후, 매트릭스 재료는 제2 나머지 공간 내로 침윤되고, 부분(20)의 고상 기계가공가능한 영역을 형성하기 위해 냉각된다. 기계가공가능한 금속 및/또는 기계가공가능한 금속 합금의 입자는 적어도 하나의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함할 수 있지만 이로 한정되지 않는다.

롤의 내마모성 작업 표면의 적어도 일부로서 사용하기에 적합한 용품을 제조하는 특정 실시예는 형성된 이후 용품을 세척하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 초과 재료는 원하는 크기 및 형상인 최종 용품을 형성하기 위해 용품으로부터 기계가공될 수 있다. 그 외의 다른 실시예에서, 최종 용품은 냉각 단계(45) 이후 얻어진다.

본 발명에 따르는 내마모성 용품을 제조하기 위한 방법의 이점은 용품을 제조하기 위해 상대적으로 저렴한 설비의 사용 가능성, 용품의 특성에 맞춤구성되도록 재료의 폭 넓은 사용 가능성 및 롤의 주변 표면으로부터 내마모성 용품의 부착(고정) 및 탈착을 돕기 위해 용품상에 하나 이상의 기계가공가능한 영역의 포함 가능성을 포함하지만 이로 한정되지 않는다.

이제 도 3a, 3b, 및 도 7을 참조하면, 본 발명의 양태는 과립 재료의 분쇄를 위한 그라인딩 롤(60)의 실시예에 관한 것이다. 비-제한적인 실시예에서, 그라인딩 롤(60)은 외측 주변 표면(62)을 갖는 원통형 코어(61)를 포함한다. 특정 비-제한적인 실시예에서, 그라인딩 롤(60)은 과립 재료의 압력 롤링을 위해 적합한 스틸 합금 또는 그 외의 다른 재료로 구성될 수 있다. 그라이딩 롤(60)의 내마모성 작업 표면의 적어도 일부로서 사용하기에 적합한 본 발명에 따르는 하나 이상의 내마모성 용품(63)은 그라인딩 롤(60)의 외측 주변 표면(62)에 탈착가능하게 부착된다.

내마모성 용품(63)은 매트릭스 재료(23) 내에 분산된 복수의 무기 용품(22)을 포함하는 금속 매트릭스 복합물(21)을 포함할 수 있다. 매트릭스 재료(23)는 무기 입자의 용융 온도 미만의 용융 온도를 갖는 금속 또는 금속 합금을 포함할 수 있다. 복수의 경질 요소(24)는 내마모성 용품(63)의 금속 매트릭스 복합물(21)에 의해 서로 결합되고 배치될 수 있다. 실시예에서, 금속 매트릭스 복합물(21)의 내마모성은 경질 요소(24)의 내마모성보다 작고, 금속 매트릭스 복합물(21)은 그라인딩 롤(60)이 사용 중에 우선적으로 마모되어 용품(63)의 표면(26)에서 경질 요소(24)들 사이에 간격(25)이 제공 또는 보존된다.

그라인딩 롤(60)의 내마모성 용품(63)의 경질 요소(24)는 적어도 하나의 고경도 금속, 고경도 금속 합금, 소결 초경합금, 및 세라믹을 포함하지만 이로 한정되지 않는 재료를 포함할 수 있다. 비-제한적인 실시예에서, 경질 요소는 공구강인 고경도 금속 합금을 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 내마모성 용품(63)의 각각의 복수의 경질 요소(24)는 소결 초경합금을 포함한다.

비-제한적인 실시예에서, 그라인딩 롤(60)에 고정된 내마모성 용품(63)의 복수의 경질 요소(24)는 제1 단부(27) 및 마주보는 제2 단부(28)를 포함하고, 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28)는 실질적으로 평면형이고 서로 실질적으로 평행하며, 각각의 경질 요소(24)의 경우 제1 단부(27)와 마주보는 제2 단부(28) 사이의 거리는 실질적으로 동일하다.

비-제한적인 실시예에서 그라인딩 롤(60)의 내마모성 용품(63)의 무기 입자(22)는 적어도 하나의 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 니오븀, 니오븀 합금, 철, 철 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트 및 코발트 합금으로부터 선택될 수 있지만 이로 한정되지 않는 금속 분말 또는 금속 합금 분말을 포함한다. 또 다른 비-제한적인 실시예에서, 무기 입자(22)는 적어도 하나의 카바이드, 붕산화물, 산화물, 질화물, 황화물, 소결 초경합금, 합성 다이아몬드, 및 천연 다이아몬드를 포함하지만 이로 한정되지 않은 경질 입자를 포함한다.

그라인딩 롤(60)은 적어도 하나의 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 티타늄 및 티타늄 합금을 포함하지만 이로 한정되지 않은 매트릭스 재료(23)를 포함하는 내마모성 용품(63)을 포함할 수 있다.

특정 비-제한적인 실시예에서, 내마모성 용품(63)의 경질 요소(24)는 금속 매트릭스 복합물(21) 내에서 미리정해진 패턴으로 이격된다. 그 외의 다른 실시예에서, 제한하는 것을 의미하지 않는, 내마모성 용품(63)의 경질 요소(24)는 내마모성 용품(63)의 표면(26)의 돌출된 표면 영역의 25% 내지 95%, 또는 40% 내지 90%, 또는 50% 내지 80%를 포함한다.

내마모성 용품(63)은 금속 매트릭스 복합물(21)에 의해 용품(63)에 결합된 하나 이상의 기계가공가능한 영역(29)을 추가로 포함할 수 있다. 하나 이상의 기계가공가능한 영역(29)은 적어도 하나의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함할 수 있다. 비-제한적인 실시예에서, 내마모성 용품(63)의 기계가공가능한 영역(29)은 기계적 클램핑, 브레이징, 용접 및 접착제(에폭시를 포함하지만 이로 한정되지 않음)를 포함하지만 이로 한정되지 않는 당업자에게 공지된 임의의 수단에 의해 그라인딩 롤(60)의 외측 주변 표면에 탈착가능하게 부착된다. 내마모성 용품(63)의 하나 이상의 기계가공가능한 영역(29)이 제공되고 그라인딩 롤(60)의 외측 주변 표면(62)에 기계가공가능한 영역(29)(따라서 용품(63))을 부착시키는 다수의 수단의 사용 가능성으로 인해 본 발명에 따르는 용품은 다양한 재료로 제조된 원통형 그라인딩 롤과 함께 사용될 수 있다.

본 발명에 따르는 그라인딩 롤을 제조 및 보수하는 일 방법은 외측 주변 표면(62)을 포함하는 원통형 코어(61)를 제공하는 단계 및 도 2a 및 도 2b에 개시된 용품(20)의 실시예를 표면(62)에 부착하는 단계를 포함한다. 용품(20)은 클램핑, 브레이징, 용접 및/또는 접착제(에폭시를 포함하지만 이로 한정되지 않음), 또는 당업자에게 공지된 임의의 적합한 수단에 의해 그라인딩 롤(60)의 외측 주변 표면(62)에 부착될 수 있다.

실시예 1

미국, 앨러바마 매디슨 소재의 에이티아이 퍼스 스터링(ATI Firth Sterling)으로부터 입수가능한 그레이드 231 초경합금 분말로부터 제조된 소결 초경합금으로 구성된 경질 요소는 고온 소결 및 분말 압축의 단계를 포함하는 종래의 분말 야금 기술을 사용하여 제조된다. 그레이드 231 초경합금 분말은 90 중량%의 텅스텐 카바이드 분말과 10 중량%의 코발트 분말의 혼합물이다. 분말 압축은 206.8 MPa(인치 제곱당 15톤)의 압력에서 수행된다. 소결은 5.52 MPa (800 psi)의 압력에서 아르곤 가스를 사용하여 1400°C (2552°F)의 과압 노 내에서 수행되었다. 그레이드 231 분말로 제조된 소결 초경합금은 전형적으로 87.5 HRA의 경도와 14.5 g/cm³의 밀도를 갖는다. 경질 요소는 실질적으로 평평한 바닥의 원통의 형태를 갖는다. 정사각형 플레이트의 형태를 갖는 용품을 형성하기에 적합한 몰드는 그래파이트로부터 기계가공된다. 원통형 초경합금 부분은 몰드의 몰드 공동의 하측에 배치된다. 몰드 내의 비점유 체적, 즉 몰드 공동 내의 소결 초경합금 요소들 사이의 공간은 50 중량%의 캐스트 텅스텐 카바이드 분말 및 50 중량%이 니켈 분말의 블렌드로 충전된다. 그래파이트 펀넬(graphite funnel)은 몰드 조립체의 상측에 배치되고, 청동 펠릿(bronze pellet)은 펀넬 내에 배치된다. 청동 펠릿은 78 중량%의 구리, 10 중량%의 니켈, 6 중량%의 망간, 6 중량%의 주석 및 부수적인 불순물의 조성물을 갖는다. 전체 조립체는 1180°C (2156°F)의 온도로 유지되는 미리가열된 노 내에서 공기 중에서 60분 동안 배치된다. 청동은 캐스트 텅스텐 카바이드 분말, 니켈 분말 및 경질 요소 사이의 공간에서 용융되고 침윤된다. 몰드는 냉각되어 금속 매트릭스 복합물은 청동과 니켈을 포함하는 매트릭스 재료 내에 캐스트 텅스텐 카바이드 입자를 형성한다. 원통형 초경합금 부분은 금속 매트릭스 복합물 내에 매립된다. 내마모성 용품은 몰드 공동으로부터 제거되고, 세척되며, 초과 재료는 기계가공에 의해 용품으로부터 제거된다.

실시예 2

실시예 1에서 제조된 용품의 사진이 도 8에 예시된다. 용품의 어두운 원형 영역은 경질 요소이다. 경질 요소는 더 밝게 나타내진 금속 매트릭스 복합물에 의해 용품 내로 결합되고 이에 의해 둘러싸인다. 용품은 롤의 주변 표면의 곡률과 일치되는 곡률을 포함하도록 고온 작업 또는 이와는 달리 적절히 가공되고, 그 뒤 용접 또는 또 다른 적합한 수단에 의해 롤 표면에 고정될 수 있다.

본 명세서는 본 발명을 명확한 이해하기 위하여 본 발명의 상기 특징들을 기술한다. 본 발명의 특정 특징들은 종래 기술의 당업자에게 자명할 것이며, 이에 따라 본 발명의 기술 내용을 단순화시키기 위하여 기술되지 않는다. 본 발명의 실시예들이 기술될지라도 상기 명세서를 고려하여 종래 기술의 당업자들은 본 발명의 다수의 변형물과 개조물이 이용될 수 있음을 인식할 수 있다. 본 발명의 모든 개조물과 변형물들은 첨부된 청구항과 상기 명세서에 의해 포함된다.

Claims

플레이트, 시트, 원통, 및 원통의 일부의 형태인 용품으로서, 용품은 롤의 내마모성 작업 표면의 적어도 일부로서 사용되고,
-하나 이상의 금속 및 금속 합금을 포함하는 매트릭스 재료 내에 분산된 복수의 무기 입자를 포함하는 금속 매트릭스 복합물을 포함하고, 무기 입자의 용융 온도는 매트릭스 재료의 용융 온도보다 높고,
-금속 매트릭스 복합물 내에 배치된 복수의 경질 요소를 포함하고, 금속 매트릭스 복합물의 내마모성은 경질 요소의 내마모성보다 작고, 용품이 사용 중에 금속 매트릭스 복합물이 우선적으로 마모되어 용품의 작업 표면에서 복수의 경질 요소들 각각 사이에 간격이 제공되거나 또는 유지되는 용품.
제1항에 있어서, 경질 요소는 하나 이상의 고경도 금속, 고경도 금속 합금, 소결 초경합금, 및 세라믹 재료를 포함하는 용품.
제2항에 있어서, 경질 요소는 공구강을 포함하는 고경도 합금을 포함하는 용품.
제1항에 있어서, 각각의 경질 요소는 소결 초경합금을 포함하는 용품.
제4항에 있어서, 소결 초경합금은 하나 이상의 코발트, 코발트 합금, 니켈, 니켈 합금, 철 및 철 합금을 포함하는 연속적인 결합제 내에 분산된 주기율표의 IVB 족, VB 족 및 VIB 족 금속의 하나 이상의 카바이드의 입자를 포함하는 용품.
제1항에 있어서, 경질 요소는 미리정해진 패턴으로 용품 내에서 이격되는 용품.
제1항에 있어서, 복수의 경질 요소는 제1 단부 및 제2 마주보는 단부를 포함하고, 제1 단부 및 제2 마주보는 단부는 서로 마주보며 복수의 경질 요소 각각에서 서로 실질적으로 등거리로 배열되는 용품.
제7항에 있어서, 각각의 경질 요소의 제1 단부 및 제2 마주보는 단부는 실질적으로 평면형이고 서로 실질적으로 평행한 용품.
제8항에 있어서, 복수의 경질 요소 각각은 원통형 형태를 포함하는 용품.
제1항에 있어서, 무기 입자는 하나 이상의 금속 분말 및 금속 합금 분말을 포함하는 용품.
제10항에 있어서, 무기 입자는 하나 이상의 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 니오븀, 니오븀 합금, 철, 철 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트 및 코발트 합금을 포함하는 용품.
제1항에 있어서, 무기 입자는 경질 입자를 포함하는 용품.
제12항에 있어서, 경질 입자는 하나 이상의 카바이드, 붕산화물, 산화물, 질화물, 황화물, 소결 초경합금, 합성 다이아몬드, 및 천연 다이아몬드를 포함하는 용품.
제12항에 있어서, 경질 입자는 주기율표의 IVB, VB, 및 VIB 족으로부터 선택된 금속의 카바이드, 텅스텐 카바이드 및 캐스트 텅스텐 카바이드 중 하나 이상을 포함하는 용품.
제1항에 있어서, 매트릭스 재료는 하나 이상의 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 청동 합금 및 황동 합금을 포함하는 용품.
제15항에 있어서, 매트릭스 재료는 78 중량%의 구리, 10 중량%의 니켈, 6 중량%의 망간, 6 중량%의 주석 및 부수적인 불순물로 구성된 청동 합금인 용품.
제1항에 있어서, 매트릭스 재료는 53 중량%의 구리, 24 중량%의 망간, 15 중량%의 니켈, 8 중량%의 아연, 및 부수적인 불순물로 구성되는 용품.
제1항에 있어서, 금속 매트릭스 복합물에 의해 용품에 결합된 하나 이상의 기계가공가능한 영역을 추가로 포함하는 용품.
제18항에 있어서, 하나 이상의 기계가공가능한 영역은 하나 이상의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함하는 용품.
제18항에 있어서, 기계가공가능한 영역은 하나 이상의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 매트릭스 재료에 의해 서로 결합된 탄탈룸 합금을 포함하는 용품.
제18항에 있어서, 기계가공가능한 영역은 롤의 표면에 용품을 고정하기에 적합한 용품.
롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용되는 용품을 제조하는 방법으로서, 이 방법은
-몰드의 하측 표면상의 미리정해진 위치에 복수의 경질 요소를 배치하는 단계를 포함하고, 각각의 경질 요소는 제1 및 제2 마주보는 단부를 포함하고, 제1 단부와 제2 마주보는 단부 사이에는 실질적으로 등거리로 형성되며, 각각의 경질 요소의 마주보는 제2 단부는 몰드의 공극 공간을 부분적으로 충전하기 위해 몰드의 하측 표면상에 배치되고 몰드 내의 비점유된 체적을 형성하며,
-경질 요소와 무기 입자 사이 및 무기 입자들 사이의 나머지 공간을 제공하고 비점유 체적을 적어도 부분적으로 충전하기 위해 무기 입자를 몰드에 첨가하는 단계를 포함하고,
-침윤 온도로 복수의 경질 요소와 무기 입자를 가열하는 단계를 포함하고,
-무기 입자의 용융 온도보다 낮은 용융 온도를 갖는, 하나 이상의 용융된 금속 및 용융된 금속 합금을 포함하는 매트릭스 재료를 나머지 공간 내로 침윤시키는 단계를 포함하고,
-용품 내에서 무기 입자와 경질 요소를 결합하고, 매트릭스 재료를 고형화하기 위해 나머지 공간 내에 배치된 매트릭스 재료를 냉각하는 단계를 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 몰드는 스트립 및 플레이트 중 하나를 성형하기 위한 몰드를 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 몰드의 하측 표면은 롤의 곡률과 실질적으로 동일한 곡률을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 각각의 경질 요소의 제1 단부 및 제2 마주보는 단부는 실질적으로 평면형이고 서로 실질적으로 평행한 방법.
제22항에 있어서, 복수의 경질 요소 각각은 원통형 형태를 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 경질 요소는 하나 이상의 고경도 금속, 고경도 금속 합금, 소결 초경합금, 및 세라믹 재료를 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 경질 요소 각각은 하나 이상의 코발트, 코발트 합금, 니켈, 니켈 합금, 철 및 철 합금을 포함하는 연속적인 결합제 내에 분산된 주기율표의 IVB 족, VB 족 및 VIB 족 금속의 하나 이상의 카바이드의 입자를 포함하는 소결 초경합금을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 무기 입자는 하나 이상의 금속 분말 및 금속 합금 분말을 포함하는 방법.
제29항에 있어서, 무기 입자는 하나 이상의 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 니오븀, 니오븀 합금, 철, 철 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트 및 코발트 합금을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 무기 입자는 경질 입자를 포함하는 방법.
제31항에 있어서, 경질 입자는 주기율표의 IVB, VB, 및 VIB 족으로부터 선택된 금속의 카바이드, 텅스텐 카바이드 및 캐스트 텅스텐 카바이드 중 하나 이상을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 매트릭스 재료는 하나 이상의 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 청동 합금 및 황동 합금을 포함하는 방법.
제33항에 있어서, 매트릭스 재료는 78 중량%의 구리, 10 중량%의 니켈, 6 중량%의 망간, 6 중량%의 주석 및 부수적인 불순물로 구성된 청동 합금인 방법.
제33항에 있어서, 매트릭스 재료는 53 중량%의 구리, 24 중량%의 망간, 15 중량%의 니켈, 8 중량%의 아연, 및 부수적인 불순물로 구성되는 방법.
제22항에 있어서, 미리정해진 위치에서 몰드의 하측 표면에 복수의 경질 요소를 배치하는 단계는 미리정해진 패턴으로 경질 요소를 배치하는 단계를 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 미리정해진 위치에서 몰드 내에 하나 이상의 기계가공가능한 재료를 배치하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제37항에 있어서, 하나 이상의 기계가공가능한 재료 하나 이상의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함하는 하나 이상의 고상 부분을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 몰드 내에서 하나 이상의 공극 공간에 하나 이상의 기계가공가능한 금속 및 기계가공가능한 금속 합금의 입자들을 첨가하는 단계를 추가로 포함하고 이에 따라 하나 이상의 기계가공가능한 금속과 기계가공가능한 금속 합금 입자 사이에 제2 나머지 공간이 형성되고, 제2 나머지 공간 내에 매트릭스 재료를 침윤하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제39항에 있어서, 하나 이상의 기계가공가능한 금속 및 기계가공가능한 금속 합금의 입자는 하나 이상의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 용품을 세척하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
제22항에 있어서, 용품으로부터 초과 재료를 기계가공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
과립 재료를 분쇄하기 위한 그라인딩 롤로서,
-외측 표면을 포함하는 원통형 코어를 포함하고,
-원통형 코어의 외측 표면에 탈착가능하게 부착된 그라인딩 롤의 내마모성 작업 표면으로서 사용하기 위한 하나 이상의 내마모성 용품을 포함하고, 하나 이상의 내마모성 용품은 하나 이상의 금속 및 금속 합금을 포함하는 매트릭스 재료 내에 분산된 복수의 무기 입자를 포함하는 금속 매트릭스 복합물 및 금속 매트릭스 복합물 내에 배치된 복수의 경질 요소를 포함하고, 그라인딩 롤이 사용 중에 금속 매트릭스 복합물이 우선적으로 마모되어 용품의 표면에서 복수의 경질 요소들 각각 사이에 간격이 제공되거나 또는 유지되는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 내마모성 용품의 복수의 경질 요소는 하나 이상의 고경도 금속, 고경도 금속 합금, 소결 초경합금, 및 세라믹 재료를 포함하는 그라인딩 롤.
제44항에 있어서, 고경도 금속 합금은 공구강을 포함하는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 내마모성 용품의 복수의 경질 요소는 소결 초경합금을 포함하는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 내마모성 용품의 복수의 경질 요소는 제1 단부 및 마주보는 제2 단부를 갖는 3-차원 형태를 포함하고, 제1 단부 및 제2 마주보는 단부는 실질적으로 평면형이고 서로 실질적으로 평행하고, 제1 단부 및 제2 마주보는 단부는 서로 실질적으로 등거리로 배열되는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 내마모성 용품의 무기 입자는 하나 이상의 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈룸, 탄탈룸 합금, 몰리브덴, 몰리브덴 합금, 니오븀, 니오븀 합금, 철, 철 합금, 티타늄, 티타늄 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트 및 코발트 합금을 포함하는 금속 또는 금속 합금 분말을 포함하는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 내마모성 용품의 무기 입자는 하나 이상의 카바이드, 붕산화물, 산화물, 질화물, 황화물, 소결 초경합금, 합성 다이아몬드, 및 천연 다이아몬드를 포함하는 경질 입자를 포함하는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 내마모성 용품의 매트릭스 재료는 하나 이상의 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 티타늄, 및 티타늄 합금을 포함하는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 내마모성 용품의 경질 요소는 금속 매트릭스 복합물 내에서 미리정해진 패턴으로 이격되는 그라인딩 롤.
제43항에 있어서, 금속 매트릭스 복합물에 결합된 하나 이상의 기계가공가능한 영역을 추가로 포함하고, 기계가공가능한 영역은 하나 이상의 철, 철 합금, 니켈, 니켈 합금, 코발트, 코발트 합금, 구리, 구리 합금, 알루미늄, 알루미늄 합금, 탄탈룸, 및 탄탈룸 합금을 포함하는 그라인딩 롤.
제52항에 있어서, 내마모성 용품의 기계가공가능한 영역은 원통형 코어의 외측 표면에 탈착가능하게 부착되는 그라인딩 롤.
그라인딩 롤을 제조 또는 보수하기 위한 방법으로서,
-외측 표면을 포함하는 원통형 코어를 제공하는 단계 및
-원통형 코어의 외측 표면에 제1항의 용품을 탈착가능하게 부착하는 단계를 포함하는 방법.
제54항에 있어서, 원통형 코어의 외측 표면에 용품을 탈착가능하게 부착하는 단계는 용품을 그라인딩 롤 표면으로의 하나 이상의 기계적 클램핑, 브레이징, 용접 및 접착성 결합을 포함하는 방법.