KR20190077609A - 연마 입자의 형성 방법 - Google Patents

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Abstract

방법은 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 방법 및 전구제 연마 요소의 적어도 일부를 용침시키는 단계를 포함할 수 있다. 전구체 연마 요소는 금속 결합 매트릭스 및 연마 입자를 포함하는 본체를 포함할 수 있다. 용침시키는 단계는 용침재를 포함하는 전구체 연마 요소를 형성하는 단계 이후 수행될 수 있다. 용침재는 금속 원소, 합금, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 전구체 연마 요소를 코어에 동시에 접합시키는 단계를 포함할 수 있다.

Description

연마 입자의 형성 방법
본 발명은 대체적으로 연마 입자를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 적어도 하나의 연마 요소 및 코어를 포함하는 연마 입자를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
건설 업계는 건설 자재의 절삭 및 연삭을 위한 다양한 도구를 사용한다. 절삭 및 연삭 도구는 로드의 오래된 부분을 제거하거나 마무리하는 데에 필요하다. 또한, 바닥 및 건물 외벽에 사용되는 석판과 같은 마감재를 채취하거나 준비하려면 드릴링, 절삭 및 폴리싱(polishing)을 위한 도구가 필요하다. 일반적으로, 이러한 도구는 판 또는 휠과 같은 코어에 결합된 연마 세그먼트를 포함한다. 연마 세그먼트는 일반적으로 개별적으로 형성된 후, 소결, 블레이징, 용접 등에 의해 코어에 결합된다. 연마 세그먼트와 코어 사이의 결합이 파손되면 연마 세그먼트 및/또는 코어는 교체될 필요가 있을 수 있고, 이는 작업 시간 중단과 저생산성을 초래한다. 또한, 파손은 연마 세크먼트의 일부가 작업 영역으로부터 고속으로 튀어 나갈 경우, 안전 위험을 초래할 수 있다. 업계는 지속적으로 연마 도구의 개선된 형성을 요구하고 있다.
일 구현예에서, 방법은, 금속 결합 매트릭스 및 금속 결합 매트릭스 내에 함유된 연마 입자를 갖는 본체를 포함하는 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 형성하는 단계; 및 형성하는 단계 이후 본체의 적어도 일부를 용침시키는 단계를 포함한다.
일 구현예에서, 방법은, 금속 결합 매트릭스 및 금속 결합 매트릭스 내에 함유된 연마 입자를 갖는 본체를 포함하는 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 형성하는 단계; 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 동안 용침재를 포함하는 적어도 하나의 용침부를 형성하는 단계; 및 적어도 하나의 전구체 연마 요소 및 적어도 하나의 용침부를 가열하여 용침재를 전구체 연마 요소에 용침시키고 적어도 하나의 연마 요소를 코어 상에 형성시키는 단계를 포함할 수 있다.
첨부 도면을 참조함으로써, 많은 특징부 및 장점이 당업자에게 명백해지고, 본 개시는 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 일 구현예에 따른 방법을 포함하는 순서도를 포함한다.
도 2는 일 구현예에 따른 예시적인 연마 물품 예비형성체의 예를 포함한다.
도 3은 일 구현예에 따른 예시적인 연마 물품 예비형성체의 일부의 예를 포함한다.
도 4는 다른 구현예에 따른 방법을 포함하는 순서도를 포함한다.
도 5는 일 구현예에 따른 예시적인 연마 물품의 예의 일부를 포함한다.
도 6은 본원에서의 다른 구현예에 따른 예시적인 연마 물품의 예를 포함한다.
도 7은 일 구현예에 따른 컷-오프 블레이드의 예를 포함한다.
도 8은 일 구현예에 따른 연속 림을 포함하는 절삭 블레이드의 예를 포함한다.
도 9는 일 구현예에 따른 컵 휠의 예를 포함한다.
도 10은 일 구현예에 따른 터보 블레이드의 예를 포함한다.
상이한 도면에서 동일한 참조 기호의 사용은 유사하거나 동일한 항목을 나타낸다.
다음은 대체로 코어에 결합된 적어도 하나의 연마 요소를 갖는 연마 도구를 형성하는 방법에 관한 것이다. 연마 요소는 연마 세그먼트 또는 연속 림일 수 있다. 특히, 방법은 코어 상에 다수의 전구체 연마 요소의 형성을 가능하게 하는 단일 프레싱 단계를 포함할 수 있다. 방법은 요소의 코어에 대한 부착을 용이하게 하기 위한 레이저 용접, 소결, 또는 블레이징과 같은 별도의 단계를 반드시 필요로 하지 않을 수도 있다. 방법은 코어에 결합된 적어도 하나의 연마 요소를 갖는 연마 도구를 형성하기 위해 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 용침시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 발명을 읽은 후, 당업자는 구현예가 연마 도구를 형성하는 능률적인 방법을 제공한다는 것을 이해할 것이다. 또한, 방법은 휴대 작업용 블레이드에 대한 En13236.2015와 같은 안전 표준을 준수하는 연마 도구의 형성을 가능하게 한다. 예시적인 연마 도구는 컷-오프 블레이드 또는 코어 드릴을 포함할 수 있다.
도 1은 예시적인 연마 물품의 형성을 위한 방법을 예시하는 순서도를 포함한다. 방법은 결합 재료 조성물을 형성하는 단계(101)에서 시작할 수 있다. 결합 재료 조성물은 전이금속 원소, 합금, 또는 그의 조합과 같은 금속 원소를 포함할 수 있다. 예시적인 금속 원소 또는 합금은 철, 스틸, 텅스텐, 코발트, 니켈, 크롬, 티타늄, 은, 및 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 결합 재료 조성물은 세륨, 란타늄, 네오디뮴과 같은 희토류 원소를 포함할 수 있다. 특정 응용에서 요구하는 경우, 결합 재료 조성물은 텅스텐 카바이드와 같은 내마모 요소를 포함할 수 있다. 당업자는 목적하는 결합 재료 조성물이 상이한 응용에 적합하도록 다양할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 일 구현예에 따르면, 결합 재료 조성물은 분말 형상일 수 있다. 예를 들어, 결합 재료 조성물은 개별적인 요소의 입자 또는 예비 합금화된 입자의 혼합물을 포함할 수 있다. 입자는 1.0 마이크론 내지 250 마이크론의 크기일 수 있다.
단계(103)에서, 결합 재료 조성물 및 연마 입자를 포함하는 혼합물이 형성될 수 있다. 연마 입자는 다이아몬드, 입방정 질화 붕소(CBN), 또는 이들의 임의의 조합과 같은 초연마재를 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 초연마재 재료는 다이아몬드, 입방정 질화 붕소(CBN), 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어질 수 있다.
일 구현예에서, 충전재와 같은 다른 재료가 혼합물에 첨가될 수 있다. 충전재는 최종적으로 형성된 연마 입자의 특성을 변경하거나 형성 방법을 용이하게 하기 위해 첨가될 수 있다. 예를 들어, 연마 도구의 내마모성을 향상시키기 위해 SiC, Al2O3, 등을 포함하는 충전재가 첨가될 수 있다. 다른 구현예에서, 충전재는 흑연을 포함할 수 있다. 충전재는 최종적으로 형성된 연마 물품 내에 존재할 수 있고, 존재하지 않을 수 있다. 충전재는 분말, 과립, 입자, 또는 이들의 조합의 형상일 수 있다.
일 구현예에 따르면, 혼합물은 연마 물품의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 함량으로 충전재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 충전재는 혼합물의 총 중량에 대해 최소 0.5 중량%(예를 들어, 최소 1.5 중량%, 최소 2.5 중량%, 또는 최소 4 중량%)의 함량을 가질 수 있다. 다른 예에서, 충전재는 혼합물의 총 중량에 대해 최대 12 중량%(예를 들어, 최대 11 중량%, 최대 9 중량%, 또는 최대 7.5 중량%)의 함량을 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 충전재의 함량은 본원에서 기술되는 최소 또는 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내일 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 최소 0.5 중량% 및 최대 12 중량%의 충전재 함량을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 혼합물은 연마 물품의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 함량으로 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 최소 20 중량%(예를 들어, 최소 25 중량%, 최소 31 중량%, 최소 38 중량%, 최소 44 중량%, 최소 49 중량%, 또는 최소 53 중량%)의 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다. 다른 예에서, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 최대 65 중량%(예를 들어, 최대 59 중량%, 최대 51 중량%, 최대 48 중량%, 또는 최대 44 중량%)의 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다. 본 발명을 읽은 후, 당업자는 결합 재료 조성물의 함량은 상이한 응용에서 요구하는 바와 같이 다양할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 예에서, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 최소 20 중량% 및 최대 65 중량%의 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 혼합물은 연마 물품의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 함량으로 연마 입자를 포함할 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 최소 5 중량%(예를 들어, 최소 8 중량%, 최소 11 중량%, 최소 18 중량%, 최소 24 중량%, 최소 29 중량%, 또는 최소 33 중량%)의 연마 입자를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 최대 55 중량%(예를 들어, 최대 49 중량%, 최대 41 중량%, 최대 38 중량%, 또는 최대 34 중량%)의 연마 입자를 포함할 수 있다. 본 발명을 읽은 후, 당업자는 또한 연마 입자의 함량은 상이한 작업에서 요구하는 바와 같이 다양할 수 있다는 것을 이해할 것이다. 다른 구현예에서, 혼합물은 혼합물의 총 중량에 대해 최소 5 중량% 및 최대 55 중량%의 연마 입자를 포함할 수 있다.
일 구현예에서, 연마 입자는 연마 물품의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 평균 입자 크기는 최소 30 마이크론(예를 들어, 최소 35 마이크론, 최소 40 마이크론, 최소 45 마이크론, 최소 50 마이크론, 최소 55 마이크론, 최소 60 마이크론, 최소 70 마이크론, 최소 80 마이크론, 최소 85 마이크론, 최소 95 마이크론, 최소 100 마이크론, 최소 125 마이크론, 최소 140 마이크론, 또는 최소 180 마이크론)일 수 있다. 다른 구현예에서, 연마 입자는 최대 900 마이크론(예를 들어, 최대 860 마이크론, 최대 750 마이크론, 최대 700 마이크론, 최대 620 마이크론, 최대 500 마이크론, 최대 450 마이크론, 최대 400 마이크론, 최대 350 마이크론, 최대 280 마이크론, 또는 최대 250 마이크론)의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 연마 입자는 본원에서 기술되는 최소값 또는 최대값 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 평균 입자 크기를 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 연마 입자의 평균 입자 크기는 최소 30 마이크론 및 최대 900 마이크론를 포함하는 범위 내일 수 있다. 연마 입자 크기는 연마 물품의 응용에 따라 다양할 수 있다. 예를 들어, 거친 연마 입자는 다이아몬드를 포함하는 연마 입자를 필요로 하는 특정 응용에 바람직할 수 있다.
단계(105)에서, 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 세그먼트 또는 연속 림과 같은 전구체 연마 요소를 형성하는 단계가 수행될 수 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 전구체는 아직 최종적으로 형성되지 않은 물품 또는 물품의 일부를 표현하는 것으로 의도된다. 전구체 연마 요소는 용침되지 않은 연마 요소로 이해될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 형성하는 단계는 단계(103)에서 수득된 혼합물을 본체로 성형하고 동시에 본체를 코어에 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 일 구현예에서, 몰드와 같은 목적하는 형상을 제공하는 것이 가능한 성형 장치가 사용될 수 있다. 혼합물은 몰드 내, 예를 들어, 연마 세그먼트 또는 연속 림을 위한 목적하는 형상을 가지는 영역 내로 배치될 수 있다. 일부 응용에서, 몰드는 다수의 전구체 연마 세그먼트의 성형 및 형성을 용이하게 하는 다수의 세그먼트를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 코어는 몰드 내에 배치되어 혼합물과 접촉할 수 있다. 응용 분야에 따라, 코어는 링, 링 섹션, 판, 컵 휠 바디, 또는 금속 디스크와 같은 디스크 형상일 수 있다. 코어는, 얇은 단면을 가진 코어에 대해 25CrMo4, 75Cr1, C60, 65Mn 스틸 또는 유사한 스틸 합금, 또는 두꺼운 코어에 대해 St60과 같은 일반 건설용 스틸 또는 유사한 스틸과 같은 열처리 가능 스틸 합금을 포함할 수 있다. 코어는 최소 약 600 N/mm2의 인장 강도를 가질 수 있다. 적합한 코어는 당업계에 공지된 다양한 야금 기술로 형성될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 코어에 대한 전구체 연마 요소의 성형 및 접합을 용이하게 하기 위해 혼합물에 압력을 가할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 단일 프레싱 작업을 포함할 수 있다. 프레싱은 열간 프레싱, 냉간 프레싱, 등압 프레싱 등을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 프레싱은 냉간 프레싱을 포함할 수 있다. 소정의 통상적인 방법과 달리, 냉간 프레싱은 혼합물을 형성 전 중간재(green body)를 갖는 적어도 하나의 전구체 연마 요소로 성형하고, 동시에 연마 입자 예비형성체를 형성하기 위해 형성 전 중간재를 코어에 직접적으로 결합시키는 것을 수행할 수 있다. 본원에서 사용되는 용어, 형성 전(형성 전 중간재의 '형성 전')은 아직 최종적으로 형성되지 않는 본체를 지칭하는 것으로 의도된다. 예를 들어, 형성 전 중간재는 전구체 연마 요소의 용침되지 않은 본체로 이해될 수 있다. 특히, 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 단일 냉간 프레싱 작업을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 단일 냉간 프레싱 작업은 코어 상에 전구체 연속 림을 형성하고 동시에 림을 코어에 직접적으로 결합시키는 것을 수행할 수 있다. 다른 특정 구현예에서, 단일 냉간 프레싱 작업은 다수의 전구체 연마 세그먼트를 형성하고 동시에 다수의 연마 세그먼트를 코어에 직접적으로 결합시키는 것을 수행할 수 있다.
도 2는 코어(202)에 직접적으로 부착되는 다수의 전구체 연마 세그먼트(201)를 포함하는 예시적인 연마 물품 예비형성체(200)의 예를 포함한다. 각각의 전구체 연마 세그먼트(201)는 본체(210)을 포함할 수 있다.
적어도 하나의 구현예에 따르면, 냉간 프레싱과 같은 프레싱은 연마 물품의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 소정의 압력으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 압력은 최소 100 MPa, 최소 200 MPa, 최소 300 MPa, 최소 400 MPa, 최소 500 MPa, 최소 700 MPa, 또는 최소 900 MPa일 수 있다. 다른 예에서, 프레싱은 최대 3000 MPa(예를 들어, 최대 2800 MPa, 최대 2500 MPa, 최대 2250 MPa, 최대 1850 MPa, 또는 최대 1500 MPa)의 압력에서 수행될 수 있다. 프레싱은 본원에서 기술되는 최소값 또는 최대값 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 압력에서 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 프레싱은 최소 100 MPa 및 최대 3000 MPa(예를 들어, 최소 700 MPa 및 최대 2250 MPa를 포함하는 범위 내, 또는 최소 900 MPa 및 최대 1850 MPa를 포함하는 범위 내)를 포함하는 압력에서 수행될 수 있다. 다른 구현예에서, 프레싱은 최소 100 MPa 및 최대 1500 MPa를 포함하는 압력에서 수행될 수 있다.
적어도 하나의 구현예에 따르면, 냉간 프레싱과 같은 프레싱은 연마 물품의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 프레싱은 최대 200℃, 최대 165℃, 최대 115℃, 또는 최대 50℃의 온도에서 수행될 수 있다. 다른 예에서, 온도는 최소 10℃일 수 있다. 프레싱은 본원에서 기술되는 최소값 또는 최대값 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 프레싱은 최소 10℃ 및 최대 200℃(예를 들어, 최소 15℃ 및 최대 50℃를 포함하는 범위 내)를 포함하는 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다. 적어도 하나의 구현예에 따르면, 프레싱은 대기, 환원성 분위기, 또는 불활성 분위기 하에서 수행될 수 있다. 특정 구현예에서, 프레싱은 대기 하의 실온(예를 들어, 15℃ 내지 32℃)에서 수행될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 전구체 연마 요소는 금속 결합 매트릭스 및 금속 결합 매트릭스 내에 함유된 연마 입자를 갖는 형성 전 중간재를 포함할 수 있다. 금속 결합 매트릭스는 본원에서 기술되는 임의의 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 금속 결합 매트릭스는 Cu, Sn, Ni, 카보닐 철, 또는 이들의 조합을 포함하는 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다.
특정 구현예에 따르면, 금속 결합 매트릭스는 화학식 (WC)wWxFeyCrzX(1-w-x-y-z)(여기에서, 0 ≤ w ≤ 0.8, 0 ≤ x ≤ 0.7, 0 ≤ y ≤ 0.8, 0 ≤ z ≤ 0.05, w + x + y + z ≤ 1이고, X는 코발트 및 니켈과 같은 다른 금속을 포함할 수 있음)으로 대표될 수 있는 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다. 다른 특정 구현예에 따르면, 금속 결합 매트릭스는 화학식 (WC)wWxFeyCrzAgvX(1-v-w-x-y-z)(여기에서, 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 ≤ 1이고, X는 코발트 및 니켈과 같은 다른 금속을 포함할 수 있음)으로 대표되는 결합 재료 조성물을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 전구체 연마 요소는 연마 입자의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 특정 기공률을 갖는 형성 전 중간재를 포함할 수 있다. 일례에서, 전구체 본체는 본체의 총 부피에 대해 최소 10%(예를 들어, 최소 13 부피%, 최소 20 부피%, 최소 28 부피%, 최소 34 부피%, 최소 42 부피%, 최소 48 부피%, 또는 최소 50 부피%)의 기공률을 가질 수 있다. 다른 예에서, 전구체 본체는 본체의 총 부피에 대해 최대 50%(예를 들어, 최대 46 부피%, 최대 43 부피%, 최대 38 부피%, 최대 33 부피%, 최대 28 부피%, 또는 최대 20 부피%)의 기공률을 가질 수 있다. 전구체 본체의 기공률은 본원에서 기술되는 최소 또는 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 범위 내일 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 기공률은 10 부피% 내지 50 부피%일 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 전구체 연마 요소는 서로 연결된 기공의 네트워크를 포함하는 본체를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 방법은 적어도 하나의 전구체 연마 요소 본체의 적어도 일부를 용침시키며 단계(107)로 진행할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 용침시키는 단계는 적어도 본체의 일부, 코어의 일부, 또는 둘 모두의 일부에 용침재를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 도 3은 연마 입자 예비형성체(300)의 일부의 예를 포함한다. 전구체 연마 세그먼트(301)는 코어(302)에 부착된다. 전구체 연마 세그먼트(301)는 본체(310)를 포함하고, 본체(310)은 최상면(311), 측면(313 및 314), 외주면(315) 및 내주면(316)을 포함한다. 용침재는 용침재가 본체와 접촉하는 한, 본체의 임의의 면에 도포될 수 있다. 예를 들어, 용침재는 용이한 적용을 위해 최상면(311)에 도포될 수 있다.
일 구현예에서, 용침재는 금속, 금속 합금, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특히, 용침재는 본질적으로 금속, 금속 합금, 또는 이들의 조합으로 구성될 수 있다. 예시적인 금속은 전이금속 원소, 전이금속 원소를 포함하는 합금, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 특정 구현예에서, 용침재는 Zn, Sn, Cu, Ag, Ni, Cr, Mn, Fe, Al, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 용침재는 구리를 포함할 수 있고, 특정 응용에서, 용침 금속은 순수한 구리일 수 있다. 다른 예에서, 용침재는 Ag, Ni, Cr, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 예에서, 용침재는 NiCr과 같은 블레이징 합금, 또는 적어도 하나의 Cu, Ag, Sn, 및 Ti를 포함하는 합금을 포함할 수 있다.
예시적인 구현예에서, 용침재는 구리-주석 청동, 구리-주석-아연 합금, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 특히, 구리-주석 청동은 20 중량% 이하(예를 들어, 35 중량% 이하)의 주석 함량을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 구리-청동은 주석을 포함하지 않을 수 있다. 또한, 구리-주석 청동 내의 주석 함량은 최소 1 중량%(예를 들어, 최소 3 중량%)일 수 있다. 유사하게, 구리-주석-아연 합금은 20 중량% 이하(예를 들어, 15 중량% 이하)의 주석 함량을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 구리-주석-아연 합금 내의 주석 함량은 최소 1 중량%(예를 들어, 최소 3 중량%)일 수 있다. 구리-주석-아연 합금은 2 중량% 이하(예를 들어, 1 중량% 이하)의 아연 함량을 포함할 수 있다. 구리-주석-아연 합금 내의 아연 함량은 최소 0.5 중량%(예를 들어, 최소 2 중량%)일 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 용침재는 합금의 총 중량에 대해 최대 50 중량%(예를 들어, 최대 45 중량%, 최대 40 중량%, 또는 최대 35 중량%)의 주석을 포함하는 합금을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 용침재는 주석을 포함하지 않을 수 있다. 예를 들어, 용침재는 0 중량% 내지 50 중량%의 주석을 포함하는 합금을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 용침재는 합금의 총 중량에 대해 최대 20 중량%의 아연 함량을 포함하는 합금을 포함할 수 있다. 또 다른 구현예에서, 용침재는 아연을 함유하지 않을 수 있다. 다른 구현예에서, 용침재는 0 중량% 내지 20 중량%의 아연을 포함하는 합금을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 용침재는 최소 580℃(예를 들어, 최소 600℃, 최소 720℃, 최소 860℃, 또는 최소 950℃)의 용융점을 가질 수 있다. 다른 구현예에서, 용침재의 용융점은 최대 1200℃(예를 들어, 최대 1200℃, 최대 1120℃, 최대 1030℃, 최대 980℃)일 수 있다. 다른 구현예에서, 용침재는 580℃ 내지 1200℃의 용융점을 가질 수 있다.
일 구현예에서, 용침재는 분말을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 용침재는 부피를 가진 합금일 수 있다. 예를 들어, 용침재는 금속의 시트일 수 있다. 또 다른 구현예에서, 용침재는 목적하는 금속 요소의 분말을 냉간 프레싱함으로써 형성될 수 있다. 분말은 개별적인 요소의 입자 또는 합금화 전의 입자를 포함할 수 있다. 입자는 최대 약 100 마이크론의 크기를 가질 수 있다. 또한, 용침재는 당업계에 공지된 다른 야금 기술을 사용하여 형성될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 용침을 용이하게 하기 위해 전구체 요소 본체의 적어도 일부에 열을 가할 수 있다. 일부 구현예에서, 연마 물품 예비형성체는 가열될 수 있다. 가열은 배치로(batch furnace) 또는 터널로와 같은 로 내에서 수행될 수 있다. 가열은 용침재가 도포된 후에 수행되고, 용침이 종료될 때까지 지속될 수 있다. 일 구현예에 따르면, 가열은 최소 5분 내지 최대 10시간 동안 수행될 수 있다.
가열은 용침을 용이하게 할 수 있는 온도에서 수행된다. 예를 들어, 가열은 용침재의 용융점보다는 높지만 금속 결합 매트릭스 및 코어의 용융점보다는 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 가열은 최소 600℃(예를 들어, 최소 700℃, 최소 800℃, 최소 860℃, 최소 900℃, 최소 920℃, 최소 960℃, 또는 최소 1000℃)의 온도에서 수행될 수 있다. 다른 예에서, 가열은 최대 1320℃(예를 들어, 최대 1260℃, 최대 1180℃, 최대 1120℃, 또는 최대 1050℃)의 온도에서 수행될 수 있다. 가열은 본원에서 기술되는 최소값 또는 최대값 중 임의의 것을 포함하는 범위 내의 온도에서 수행될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 가열은 최소 600℃ 및 최대 1350℃를 포함하는 범위 내(예를 들어, 최소 860℃ 및 최대 1320℃를 포함하는 범위 내, 최소 900℃ 및 최대 1260℃를 포함하는 범위 내, 최소 920℃ 및 최대 1180℃를 포함하는 범위 내, 최소 960℃ 및 최대 1120℃를 포함하는 범위 내, 또는 최소 980℃ 및 최대 1050℃를 포함하는 범위 내)의 온도에서 수행될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 가열은 환원성 분위기, 불활성 분위기 또는 대기 하에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 환원성 분위기는 산소와 반응하는 수소의 양을 함유할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 용침재가 용융함에 따라, 액상 용침재는 모세관 작용을 통해 전구체 연마 요소의 기공으로 흡인될 수 있다. 용침재는 용침되고 실질적으로 기공을 채워 연마 요소를 형성할 수 있다. 일 구현예에 따르면, 연마 요소는 고밀도화된 본체를 가질 수 있다. 본체는 본체의 총 부피에 대해 최대 5 부피%(예를 들어, 최대 4 부피%, 또는 최대 3 부피%)의 기공률을 가질 수 있다. 다른 구현예에 따르면, 연마 요소 본체의 기공률은 본체의 총 부피에 대해 0 이상(예를 들어, 최소 0.001 부피%, 또는 최소 0.005 부피%)일 수 있다. 다른 구현예에서, 연마 요소 본체는 0 부피%의 기공률을 가질 수 있다.
일 구현예에 따르면, 연마 요소는 금속 결합 매트릭스 내에 매립된 연마 입자를 포함하는 본체를 포함할 수 있다. 금속 결합 매트릭스는 부분적으로 또는 실질적으로 용침재로 완전히 채워진 서로 연결되는 기공 또는 기공의 네트워크를 가질 수 있다. 결합부는 코어와 연마 요소 사이일 수 있고 용침재를 포함할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 연마 요소는 연마 요소의 개선된 형성을 용이하게 할 수 있는 금속 결합 매트릭스의 소정의 함량을 포함하는 본체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 결합 매트릭스의 함량은 본체의 총 부피에 대해 최소 15 부피%(예를 들어, 최소 18 부피%, 최소 20 부피%, 최소 25 부피%, 최소 27.5 부피%, 최소 35 부피%, 또는 최소 40 부피%)일 수 있다. 다른 예에서, 연마 요소 본체는 본체의 총 부피에 대해 최대 60 부피%(예를 들어, 최대 52 부피%, 최대 48 부피%, 또는 최대 40 부피%)의 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함할 수 있다. 연마 요소는 본원에서 기술되는 최소 및 최대 백분율을 포함하는 함량 내에서 금속 결합 매트릭스를 포함하는 본체를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 금속 결합 매트릭스는 본체의 총 부피에 대해 최소 15 부피% 및 최대 60 부피%를 포함하는 범위 내에서 연마 요소의 본체 내에 존재할 수 있다.
다른 구현예에서, 본체는 연마 요소의 총 중량에 대해 최소 15 중량%(예를 들어, 최소 20 중량%, 최소 22 중량%, 또는 최소 25 중량%)의 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 연마 요소 본체는 연마 세그먼트의 총 중량에 대해 최대 45 중량%(예를 들어, 최대 40 중량%, 최대 35 중량%, 또는 최대 30 중량%)의 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함할 수 있다. 연마 요소는 본원에서 기술되는 최소 및 최대 백분율을 포함하는 함량 내에서 금속 결합 매트릭스를 포함하는 본체를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 금속 결합 매트릭스는 본체의 총 부피에 대해 최소 15 중량% 및 최대 45 중량%를 포함하는 범위 내에서 연마 세그먼트의 본체 내에 존재할 수 있다.
일 구현예에 따르면, 연마 요소의 본체는 개선된 특성 및/또는 성능을 가진 연마 물품의 형성을 용이하게 할 수 있는 연마 입자의 소정의 함량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 본체의 총 부피에 대해 최소 2%(예를 들어, 최소 8 부피%, 최소 12 부피%, 최소 18 부피%, 최소 21 부피%, 최소 27 부피%, 최소 33 부피%, 최소 37 부피%, 또는 최소 42 부피%)의 양으로 존재할 수 있다. 다른 예에서, 연마 입자는 최대 50 부피%(예를 들어, 최대 42 부피%, 최대 38 부피%, 최대 33 부피%, 최대 28 부피%, 또는 최대 25 부피%)의 양으로 존재할 수 있다. 연마 입자는 본원에서 기술되는 최소 및 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 함량 내에서 연마 요소의 본체 내에 존재할 수 있다. 예를 들어, 연마 입자는 2 부피% 내지 50 부피% 함량 내일 수 있다. 또한, 연마 입자의 함량은 용도에 따른다. 예를 들어, 연삭 또는 폴리싱 도구의 연마 요소는 요소 본체의 총 부피에 대해 3.75 내지 50 부피%의 연마 입자를 포함할 수 있다. 또한, 절삭 도구의 연마 요소는 요소 본체의 총 부피에 대해 2 내지 6.25 부피%의 연마 입자를 포함할 수 있다. 또한, 코어 드릴링용 연마 요소는 요소 본체의 총 부피에 대해 약 6.25 내지 20 부피%의 연마 입자를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 연마 요소의 본체는 연마 요소의 총 중량에 대해 최소 2 중량%(예를 들어, 최소 5 중량%, 최소 7 중량%, 또는 최소 10 중량%)의 연마 입자의 함량을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 연마 요소 본체는 본체의 총 중량에 대해 최대 15 중량%(예를 들어, 최대 10 중량%, 최대 7 중량%, 또는 최대 5 중량%)의 연마 입자의 함량을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 연마 요소 본체는 요소 본체의 총 중량에 대해 최소 2 중량% 및 최대 15 중량% 범위 내의 연마 입자의 함량을 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 연마 요소의 본체는 개선된 특성 및/또는 성능을 가진 연마 물품의 형성을 용이하게 할 수 있는 용침재의 소정의 함량을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본체는 본체의 총 부피에 대해 최소 15 부피%(예를 들어, 최소 20 부피%, 최소 25 부피%, 또는 최소 30 부피%)의 용침재를 포함할 수 있다. 다른 예에서, 본체는 본체의 총 부피에 대해 최대 70 부피%(예를 들어, 최대 65 부피%, 최대 60 부피%, 최대 55 부피%, 또는 최대 50 부피%)의 용침재를 포함할 수 있다. 본체는 본원에서 기술되는 최소 또는 최대 백분율 중 임의의 것을 포함하는 함량 내의 용침재를 포함할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 연마 요소의 본체는 최소 15 부피% 내지 최대 70 부피%(예를 들어, 최소 20 부피% 내지 최대 65 부피%)의 함량 내의 용침재를 포함할 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 본체는 본체의 총 중량에 대해 최소 10 중량%(예를 들어, 최소 13 중량%, 최소 20 중량%, 최소 25 중량%, 최소 32 중량%, 최소 38 중량%, 최소 42 중량%, 또는 최소 45 중량%)의 용침재의 함량을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 본체는 연마 요소의 총 중량에 대해 최대 50 중량%(예를 들어, 최대 45 중량%, 최대 41 중량%, 최대 38 중량%, 최대 32 중량%, 최대 28 중량%, 또는 최대 25 중량%)의 용침재의 함량을 포함할 수 있다. 다른 구현예에서, 본체는 연마 요소 본체의 총 중량의 최소 10 중량% 및 최대 45 중량% 함량 내의 용침재를 포함할 수 있다.
도 4는 예시적인 연마 물품을 형성하는 대안적인 방법을 예시하는 순서도를 포함한다. 방법은 본원에서 개시된 단계(101) 및 단계(103)과 동일한 단계를 포함한다. 단계(405)에서, 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 용침재를 포함하는 적어도 하나의 용침부를 형성하는 동안 수행될 수 있다.
일 구현예에 따르면, 전구체 연마 요소 및 용침재의 동시 형성을 가능하게 하기 위하여, 용침재는 전술한 바와 같은 압력을 혼합물에 가하기 이전에 혼합물에 도포될 수 있다. 용침재는 혼합물과 직접적으로 접촉할 수 있다. 다수의 전구체 연마 요소의 형성이 요구되는 경우, 다수의 용침부가 동시에 형성될 수 있다. 특히, 각각의 전구체 연마 요소는 용침부와 접촉할 수 있다. 용침재를 혼합물에 도포한 후, 방법은 전술한 바와 같이 압력을 가하며 진행된다.
단계(409)에서, 적어도 하나의 전구체 연마 요소 및 용침부를 형상하는 단계 이후, 전구체 연마 요소 본체의 용침을 용이하게 하기 위해 가열이 이루어질 수 있다. 일 구현예에 따르면, 가열은 적어도 하나의 전구체 연마 요소 및 적어도 하나의 용침부에 가해질 수 있다. 가열은 전술한 바와 같이 수행될 수 있다. 용침이 완료된 후, 코어 상에는 적어도 하나의 연마 세그먼트가 형성될 수 있다.
본원의 구현예에 따르면, 결합부는 코어 및 연마 요소 둘 모두로부터 명확한 상을 갖는 식별 가능한 계면 층을 형성할 수 있다. 결합부는 용침재를 포함할 수 있다. 특히, 결합부는 용침재와 동일한 조성을 가질 수 있다. 도 5는 연마 물품(500)의 일부의 예를 포함한다. 연마 물품(500)은 코어(502), 결합부(506) 및 연마 세그먼트(504)를 포함한다. 도 6은 연마 물품(600)의 일부의 예를 포함한다. 연마 물품(600)은 코어(602), 결합부(606) 및 연속 림(604)을 포함한다.
본원에 구현예에 따라 형성된 연마 물품은 코어에 결합된 적어도 하나의 연마 요소를 갖는 연마 도구를 포함할 수 있다. 응용 범위에 따라, 연마 물품은 코어에 결합된 다수의 연마 세그먼트를 포함하는 도구일 수 있다. 연마 물품은 또한 코어에 결합된 연속 림을 포함하는 도구일 수 있다. 연마 물품은 콘크리트 절단용 톱과 같은 건축 자재를 절단하기 위한 절삭 도구일 수 있다. 또한, 연마 도구는 콘크리트 또는 내화 점토를 연삭하거나 아스팔트를 제거하기 위한 연삭 도구일 수 있다. 도 7 내지 도 10은 본원에서의 구현예에 따라 형성된 예시적인 연마 물품의 사진을 포함한다. 물품은, 도면의 순서에 따라, 컷-오프 블레이드, 연속 블레이드, 컵 휠 및 터보 블레이드이다.
다수의 상이한 양태 및 구현예가 가능하다. 이러한 양태 및 구현예의 일부가 본원에서 설명된다. 이 명세서를 읽은 후, 당업자는 이들 양태 및 구현예가 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범위를 제한하지 않음을 이해할 것이다. 구현예는 이하에 열거된 구현예 중 하나 이상의 임의의 구현예에 따른 것일 수 있다.
구현예 1.
금속 결합 매트릭스 및 금속 결합 매트릭스 내에 함유된 연마 입자를 갖는 본체를 포함하는 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 형성하는 단계; 및 형성하는 단계 이후 본체의 적어도 일부를 용침시키는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 2. 구현예 1에 있어서, 용침시키는 단계는 적어도 본체의 일부, 코어의 일부, 또는 둘 모두의 일부에 용침재를 도포하는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 3. 구현예 1 또는 구현예 2에 있어서, 적어도 하나의 전구체 요소의 적어도 일부를 가열하는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 4. 구현예 1 내지 구현예 3 중 어느 하나에 있어서, 코어 상에 적어도 하나의 연마 요소를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 5.
금속 결합 매트릭스 및 금속 결합 매트릭스 내에 함유된 연마 입자를 갖는 본체를 포함하는 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 형성하는 단계;
적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계 중, 용침제를 포함하는 적어도 하나의 용침부를 형성하는 단계; 및
적어도 하나의 전구체 연마 세그먼트 및 적어도 하나의 용침부를 가열하여 용침재를 가진 전구체 연마 요소를 용침시키고 코어 상에 적어도 하나의 연마 요소를 형성시키는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 6. 구현예 1 내지 구현예 5 중 어느 하나에 있어서, 코어 상에 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 본체의 동시 형성 및 전구체 연마 요소를 코어에 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 7. 구현예 2 내지 구현예 6 중 어느 하나에 있어서, 용침재는 금속 또는 금속 합금을 포함하는, 방법.
구현예 8. 구현예 2 내지 구현예 7 중 어느 하나에 있어서, 용침재는 본질적으로 금속 또는 금속 합금으로 이루어지는, 방법.
구현예 9. 구현예 2 내지 구현예 8 중 어느 하나에 있어서, 용침재는 전이금속 원소, 전이금속 원소를 포함하는 합금, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
구현예 10. 구현예 2 내지 구현예 9 중 어느 하나에 있어서, 용침재는 Zn, Sn, Cu, Ag, Ni, Cr, Mn, Fe, Al, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
구현예 11. 구현예 3 내지 구현예 10 중 어느 하나에 있어서, 적어도 용침재의 용융점 이상의 온도에서 수행되는, 방법.
구현예 12. 구현예 3 내지 구현예 11 중 어느 하나에 있어서, 가열은 최소 600℃, 최소 700℃, 최소 800℃, 최소 860℃, 최소 900℃, 최소 920℃, 최소 960℃, 또는 최소 1000℃의 온도에서 수행되는, 방법.
구현예 13. 구현예 3 내지 구현예 12 중 어느 하나에 있어서, 가열은 최대 1320℃, 최대 1260℃, 최대 1180℃, 최대 1120℃, 또는 최대 1050℃의 온도에서 수행되는, 방법.
구현예 14. 구현예 3 내지 구현예 13 중 어느 하나에 있어서, 가열은 최소 860℃ 및 최대 1320℃를 포함하는 범위 내, 최소 900℃ 및 최대 1260℃를 포함하는 범위 내, 최소 920℃ 및 최대 1180℃를 포함하는 범위 내, 최소 960℃ 및 최대 1120℃를 포함하는 범위 내, 또는 최소 980℃ 및 최대 1050℃를 포함하는 범위 내의 온도에서 수행되는, 방법.
구현예 15. 구현예 3 내지 구현예 14 중 어느 하나에 있어서, 가열은 환원성 분위기, 불활성 분위기, 또는 대기 중에서 수행되는, 방법.
구현예 16. 구현예 1 또는 구현예 15 중 어느 하나에 있어서, 금속 결합재 및 연마 입자를 포함하는 혼합물을 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
구현예 17. 구현예 1 내지 구현예 16 중 어느 하나에 있어서, 금속 결합 매트릭스는 금속 원소 또는 합금을 포함하는, 방법.
구현예 18. 구현예 1 내지 구현예 17 중 어느 하나에 있어서, 금속 결합 매트릭스는 전이금속 원소를 포함하는, 방법.
구현예 19. 구현예 16 내지 구현예 18에 있어서, 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 혼합물에 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
구현예 20. 구현예 1 내지 구현예 19에 있어서, 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 단일 프레싱 작업을 포함하는, 방법.
구현예 21. 구현예 1 내지 구현예 20 중 어느 하나에 있어서, 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 냉간 프레싱을 포함하는, 방법.
구현예 22. 구현예 20 또는 구현예 21에 있어서, 프레싱은 최소 100 MPa, 최소 200 MPa, 최소 300 MPa, 최소 400 MPa, 최소 500 MPa, 최소 700 MPa, 또는 최소 900 MPa에서 수행되는, 방법.
구현예 23. 구현예 20 내지 구현예 22 중 어느 하나에 있어서, 프레싱은 가열은 최대 3000 MPa, 최대 2500 MPa, 최대 2250 MPa, 최대 1850 MPa, 또는 최대 1500 MPa에서 수행되는, 방법.
구현예 24. 구현예 20 내지 구현예 23 중 어느 하나에 있어서, 프레싱은 최소 100 MPa 및 최대 3000 MPa를 포함하는 범위 내, 또는 최소 100 MPa, 및 최대 1500 MPa를 포함하는 범위 내의 압력에서 수행되는, 방법.
구현예 25. 구현예 20 내지 구현예 24 중 어느 하나에 있어서, 프레싱은 최대 200℃, 최대 165℃, 최대 115℃, 또는 최대 50℃의 온도에서 수행되는, 방법.
구현예 26. 구현예 20 내지 구현예 25 중 어느 하나에 있어서, 프레싱은 대기, 환원성 분위기, 또는 불활성 분위기 중에서 수행되는, 방법.
구현예 27. 구현예 1 내지 구현예 26 중 어느 하나에 있어서, 전구체 연마 요소의 본체는 본체의 총 부피에 대해 최소 10%(예를 들어, 최소 13 부피%, 최소 20 부피%, 최소 28 부피%, 최소 34 부피%, 최소 42 부피%, 최소 48 부피%, 또는 최소 50 부피%)의 기공률을 포함하는, 방법.
구현예 28. 구현예 1 내지 구현예 27 중 어느 하나에 있어서, 전구체 연마 요소의 본체는 본체의 총 부피에 대해 최대 50 부피%(예를 들어, 최대 46 부피%, 최대 43 부피%, 최대 38 부피%, 최대 33 부피%, 최대 28 부피%, 또는 최대 20 부피%)의 기공률을 포함하는, 방법.
구현예 29. 구현예 1 내지 구현예 28 중 어느 하나에 있어서, 전구체 연마 요소의 본체는 본체의 총 부피에 대해 최소 2 부피%(예를 들어, 최소 7.5 부피%, 최소 12.5 부피%, 최소 20 부피%, 최소 27.5 부피%, 또는 최소 35 부피%)의 연마 입자의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 30. 구현예 1 내지 구현예 29 중 어느 하나에 있어서, 전구체 연마 요소의 본체는 본체의 총 부피에 대해 최대 50 부피%(예를 들어, 최대 45 부피%, 최대 37.5 부피%, 최대 33.5 부피%, 또는 최대 30 부피%)의 연마 입자의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 31. 구현예 1 내지 구현예 30 중 어느 하나에 있어서, 연마 입자는 다이아몬드, 입방정 입방정 질화 붕소, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 초연마재를 포함하는, 방법.
구현예 32. 구현예 1 내지 구현예 31 중 어느 하나에 있어서, 전구체 연마 요소의 본체는 본체의 총 부피에 대해 최소 20 부피%(예를 들어, 최소 27.5 부피%, 최소 35 부피%, 또는 최소 40 부피%)의 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 33. 구현예 1 내지 구현예 32 중 어느 하나에 있어서, 연마 요소 본체는 본체의 총 부피에 대해 최대 60 부피%(예를 들어, 최대 52 부피%, 최대 48 부피%, 또는 최대 40 부피%)의 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 34. 구현예 3 내지 구현예 33 중 어느 하나에 있어서, 연마 세그먼트는 2 부피% 내지 50 부피% 범위 내의 연마 입자의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 35. 구현예 3 내지 구현예 34 중 어느 하나에 있어서, 연마 세그먼트는 연마 요소의 총 중량에 대해 최소 10 중량%(예를 들어, 최소 13 중량%, 최소 16 중량%, 또는 최소 23 중량%)의 용침재의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 36. 구현예 3 내지 구현예 35 중 어느 하나에 있어서, 연마 세크먼트는 연마 요소의 총 중량에 대해 최대 45 중량%(예를 들어, 최대 41 중량%, 최대 38 중량%, 최대 32 중량%, 최대 28 중량%, 또는 최대 25 중량%)의 용침재의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 37. 구현예 3 내지 구현예 36 중 어느 하나에 있어서, 연마 세그먼트는 연마 요소의 총 중량에 대해 최소 15 중량%(예를 들어, 최소 20 중량%, 최소 22 중량%, 또는 최소 25 중량%)의 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 38. 구현예 3 내지 구현예 37 중 어느 하나에 있어서, 연마 요소는 연마 요소의 총 중량에 대해 최대 45 중량%(예를 들어, 최대 40 중량%, 최대 35 중량%, 또는 최대 30 중량%)의 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 39. 구현예 3 내지 구현예 38 중 어느 하나에 있어서, 연마 요소는 연마 요소의 총 중량에 대해 최소 2 중량%(예를 들어, 최소 5 중량%, 최소 7 중량%, 또는 최소 10 중량%)의 연마 입자의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 40. 구현예 3 내지 구현예 39 중 어느 하나에 있어서, 연마 요소는 연마 요소의 총 중량에 대해 최대 15 중량%(예를 들어, 최대 10 중량%, 최대 7 중량%, 또는 최대 5 중량%)의 연마 입자의 함량을 포함하는, 방법.
구현예 41. 구현예 3 내지 구현예 40 중 어느 하나에 있어서, 연마 요소는 최대 5 부피%, 최대 4 부피%, 또는 최대 3 부피%의 기공률을 포함하는, 방법.
본 구현예는 최신 기술로부터의 새로운 시도를 나타낸다. 특히, 본원의 구현예는 컷-오프 블레이드 및 절삭 휠과 같은 연마 물품을 형성하기 위한 간소화된 공정에 관한 것이다. 본원의 구현예에 따라 형성된 연마 물품은 향상된 기계적 강도를 가질 수 있고, 연마 물품의 코어와 연마 세그먼트 간의 파괴 또는 파손에 대해 보다 높은 내성을 가질 수 있다. 대표적인 컷-오프 블레이드 및 컵 휠은 브레이징 및 레이저 용접과 같은 기존의 방법을 사용하여 형성된 이에 상응하는 도구와 비교하여 동등한 절삭 및 연삭 성능을 나타내었고, 소결로 형성된 도구와 비교하여 보다 우수한 성능을 나타냈다.
본원에 기술된 구현예의 명세 및 예시는 다양한 구현예의 구조에 대한 일반적인 이해를 제공하기 위해 의도된 것이다. 명세 및 예시는 본원에 설명된 방법 또는 구조를 사용하는 시스템 및 장치의 모든 요소 및 특징부를 철저하고 포괄적인 설명으로서 제공하기 위해 의도된 것이 아니다. 개별적인 구현예는 단일 구현예와 조합하여 또한 제공될 수 있고, 반대로 간략화를 위해 단일 구현예 맥락에서 설명된 다양한 특징부는 개별적으로 또는 임의의 하위 조합으로 또한 제공될 수도 있다. 또한, 범위에 명시된 값에 대한 참조는 해당 범위 내의 각각 그리고 모든 값을 포함한다. 많은 다른 구현예는 본 명세서를 읽은 후에 숙련된 당업자에게 명백할 수 있다. 구조적 대체, 논리적 대체, 또는 다른 변경이 본 개시의 범주로부터 벗어나지 않고 만들어질 수 있도록, 다른 구현예는 본 개시를 사용할 수 있거나 본 개시로부터 유도될 수 있다. 따라서, 본 개시는 제한적이라기보다는 예시적으로 간주되어야 한다. 장점, 다른 이점 및 문제점에 대한 해결책이 특정 구현예와 관련하여 상술되었다. 그러나, 장점, 이점, 문제점에 대한 해결책 및 어떠한 장점, 이점, 또는 해결책이 발생하거나 더 현저해질 수 있도록 하는 임의의 특징부(들)가 모든 청구범위의 결정적, 필수적 또는 본질적 특징부로 해석되어서는 안된다.
도면과 조합된 설명은 본원에 개시된 교시의 이해를 돕기 위해 제공된다. 다음의 논의는 교시의 특정 수행 및 구현예에 중점을 둘 것이다. 이러한 중점 사항은 교시의 설명을 돕기 위해 제공되고, 이는 교시의 범위 또는 적용성을 제한하는 것으로서 해석되어서는 안 된다. 그러나, 본 발병에서 다른 교시가 사용될 수도 있을 것이다.
용어 "포함한다", "포함하는", "함유한다", "함유하는", "갖는다", "갖는" 또는 이들의 임의의 변형은 배타적이지 않은 포함을 다루는 것으로 의도된다. 예를 들어, 특징부의 목록을 포함하는 방법, 물품, 또는 장치는 반드시 이들 특징부에만 한정되는 것은 아니고, 이러한 방법, 물품, 또는 장치에 대해 명시적으로 나열되지 않거나 고유한 다른 특징부를 포함할 수 있다. 또한, 명시적으로 다르게 언급되지 않는 한, "또는"은 "다른 것들을 포함하는-또는"을 의미하고 "다른 것들을 배제하는-또는"을 의미하지 않는다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 다음 중 임의의 하나로 만족된다: A가 참이고(또는 존재하고) B가 거짓이며(또는 존재하지 않으며), A가 거짓이고(또는 존재하지 않고) B가 참이며(또는 존재하며), A, B 모두 참이다(또는 존재한다).
또한, "일" 또는 "하나의"의 사용은 본원에 기술된 요소들 및 구성 부품들을 기술하기 위해 사용된다. 이는 단순히 편의상 그리고 본 발명의 일반적인 범위를 정하기 위해 사용된다. 달리 의미한다는 것이 명시되지 않는 한, 이 설명은 하나 또는 적어도 하나로 이해되어야 하고, 복수를 포함하는 단수 또는 그 반대의 경우를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, 본원에서 단수 항목이 기술되는 경우, 하나 이상의 항목이 단일 항목 대신 사용될 수 있다. 유사하게, 본원에서 하나 이상의 항목이 기술되는 경우, 단일 항목이 그 하나 이상의 항목을 대체할 수 있다.
달리 정의되지 않는 한, 본원에서 사용되는 모든 기술적 그리고 과학적 용어는 본 발명이 속하는 당업계의 업자에 의해 보편적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 재료, 방법, 및 실시예는 예시일 뿐이고, 제한하고자 의도되는 것은 아니다. 본원에 설명되지 않는 내용에서 특정 재료 및 가공 처리에 관한 많은 세부 사항은 일반적인 것이며, 구조 공학 및 이에 상응하는 제조 기술 내의 참조 문헌 및 기타 출처에서 언급될 수 있다.
위에서 개시된 내용은 예시적인 것으로 간주되어야 하며, 제한적이지는 않으며, 첨부된 청구 범위는 본 발명의 진정한 범위 내에 있는 그러한 모든 변형, 개선 및 다른 구현예를 포함하도록 의도된다. 따라서, 법에 의해 허용되는 최대 범위까지, 본 발명의 범위는 이하의 청구 범위 및 그 등가물의 가장 넓은 허용 가능한 해석에 의해 결정되며, 전술한 상세한 설명에 의해 제한되거나 한정되지 않아야 한다.

Claims (15)

  1. 금속 결합 매트릭스 및 상기 금속 결합 매트릭스 내에 함유된 연마 입자를 갖는 본체를 포함하는 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 형성하는 단계; 및
    상기 형성하는 단계 이후 상기 본체의 적어도 일부를 용침시키는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 용침시키는 단계는 적어도 상기 본체의 일부, 상기 코어의 일부, 또는 둘 모두의 일부에 용침재를 도포하는 단계를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적어도 하나의 전구체 요소를 가열하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  4. 금속 결합 매트릭스 및 상기 금속 결합 매트릭스 내에 함유된 연마 입자를 갖는 본체를 포함하는 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 코어 상에 형성하는 단계;
    상기 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계 중, 용침제를 포함하는 적어도 하나의 용침부를 형성하는 단계; 및
    상기 적어도 하나의 전구체 연마 세그먼트 및 상기 적어도 하나의 용침부를 가열하여 상기 용침재를 가진 상기 전구체 연마 요소를 용침시키고, 상기 코어 상에 적어도 하나의 연마 요소를 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어 상에 상기 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 상기 본체의 동시 형성 및 상기 전구체 연마 요소를 상기 코어에 결합시키는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용침재는 금속 원소, 금속 합금, 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법.
  7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용침재는 Zn, Sn, Cu, Ag, Ni, Cr, Mn, Fe, Al, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 가열하는 단계는 적어도 상기 용침재의 용융점 이상의 온도에서 수행되는, 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 금속 결합 재료 및 상기 연마 입자를 포함하는 혼합물에 압력을 가하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 단일 프레싱 작업을 포함하는, 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코어 상에 적어도 하나의 전구체 연마 요소를 형성하는 단계는 냉간 프레싱을 포함하는, 방법.
  12. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 프레싱은 최소 100 MPa 및 최대 3000 MPa를 포함하는 범위 내, 또는 최소 100 MPa, 및 최대 1500 MPa를 포함하는 범위 내의 압력에서 수행되는, 방법.
  13. 제9항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 프레싱은 최대 200℃, 최대 165℃, 최대 115℃, 또는 최대 50℃의 온도에서 수행되는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 전구체 연마 요소의 본체는,
    상기 본체의 총 부피에 대해 최소 10 부피% 내지 최대 50 부피%의 기공률;
    상기 본체의 총 부피에 대해 최소 2 부피% 내지 최대 50 부피%의 상기 연마 입자의 함량; 및
    상기 본체의 총 부피에 대해 최소 20 부피% 내지 최대 60 부피%의 상기 금속 결합 매트릭스의 함량을 포함하는, 방법.
  15. 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마 요소는 상기 연마 요소의 총 중량에 대해 최소 10 중량% 내지 최대 45 중량%의 상기 용침재의 함량, 및 상기 연마 요소의 충 부피에 대해 최대 5 부피%의 기공률을 포함하는, 방법.
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