RU2574538C2 - Abrasive article and method of its production - Google Patents
Abrasive article and method of its production Download PDFInfo
- Publication number
- RU2574538C2 RU2574538C2 RU2014114619/02A RU2014114619A RU2574538C2 RU 2574538 C2 RU2574538 C2 RU 2574538C2 RU 2014114619/02 A RU2014114619/02 A RU 2014114619/02A RU 2014114619 A RU2014114619 A RU 2014114619A RU 2574538 C2 RU2574538 C2 RU 2574538C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- abrasive particles
- substrate
- coating layer
- abrasive
- coating
- Prior art date
Links
- 238000005296 abrasive Methods 0.000 title claims abstract description 192
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 141
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 103
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 24
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims abstract description 13
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 claims description 111
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 64
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 54
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 28
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 230000004907 flux Effects 0.000 claims description 12
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 11
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N tin hydride Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 5
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052803 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 5
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 5
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 5
- 238000004070 electrodeposition Methods 0.000 claims description 4
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 4
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000007639 printing Methods 0.000 claims description 4
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 4
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 4
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 claims description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium(0) Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 claims description 2
- 229910000978 Pb alloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 abstract description 11
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 6
- REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N aluminium(3+) Chemical class [Al+3] REDXJYDRNCIFBQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 5
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 18
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 15
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 13
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 12
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 7
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000011147 inorganic material Substances 0.000 description 6
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 5
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 5
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 4
- 230000003213 activating Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 4
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 3
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N HCl Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N Oleic acid Chemical compound CCCCCCCC\C=C/CCCCCCCC(O)=O ZQPPMHVWECSIRJ-KTKRTIGZSA-N 0.000 description 2
- 239000005092 Ruthenium Substances 0.000 description 2
- QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N Stearic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC(O)=O QIQXTHQIDYTFRH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001735 carboxylic acids Chemical class 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 2
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 2
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 238000003672 processing method Methods 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000011135 tin Substances 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N AI2O3 Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000590913 Euploea core Species 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N N#B Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005642 Oleic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 229920001721 Polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- 235000021355 Stearic acid Nutrition 0.000 description 1
- JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L Zinc chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Zn+2] JIAARYAFYJHUJI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000012190 activator Substances 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive Effects 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000019270 ammonium chloride Nutrition 0.000 description 1
- 230000001680 brushing Effects 0.000 description 1
- 239000004303 calcium sorbate Substances 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000009503 electrostatic coating Methods 0.000 description 1
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 150000004820 halides Chemical class 0.000 description 1
- CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N hydrogen bromide Chemical compound Br CPELXLSAUQHCOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007373 indentation Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 239000004579 marble Substances 0.000 description 1
- 229910001507 metal halide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000005309 metal halides Chemical class 0.000 description 1
- 239000011156 metal matrix composite Substances 0.000 description 1
- 239000002923 metal particle Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000006011 modification reaction Methods 0.000 description 1
- QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N monochloramine Chemical compound ClN QDHHCQZDFGDHMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical Effects 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 230000000737 periodic Effects 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000008117 stearic acid Substances 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 1
- 150000003673 urethanes Chemical class 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000011592 zinc chloride Substances 0.000 description 1
- 235000005074 zinc chloride Nutrition 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к способам изготовления абразивных изделий и, в частности, однослойных абразивных изделий.The present invention relates to methods for manufacturing abrasive products and, in particular, single-layer abrasive products.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND
За последнее столетие для различных областей промышленности было разработано множество абразивных инструментов - средств, общей функцией которых является удаление материала с обрабатываемого объекта, включая, например, пиление, сверление, полировку, очистку, резьбу и шлифование. В частности, в электронной промышленности особенно подходящими являются абразивные инструменты, пригодные для разрезания монокристаллических слитков материала на пластины. С развитием промышленности увеличивается диаметр слитков, и для такой обработки стало приемлемым применение свободных абразивов и проволочных пил вследствие высокого выхода, производительности, количества обрабатываемых слоев, пространственных ограничений и прочих факторов.Over the past century, many abrasive tools have been developed for various industries - tools whose common function is to remove material from the workpiece, including, for example, sawing, drilling, polishing, cleaning, threading and grinding. In particular, in the electronics industry, abrasive tools suitable for cutting single-crystal ingots of material into plates are particularly suitable. With the development of industry, the diameter of the ingots increases, and the use of free abrasives and wire saws has become acceptable for such processing due to the high yield, productivity, number of layers processed, spatial restrictions and other factors.
В целом, проволочные пилы представляют собой абразивные инструменты, содержащие абразивные частицы, прикрепленные к длинной проволоке, которую можно перематывать с высокими скоростями, чтобы обеспечить режущее действие. В то время как глубина реза циркулярных пил ограничена радиусом режущего диска, проволочные пилы являются значительно более универсальными, что позволяет использовать прямые или профилированные траектории резания.In general, wire saws are abrasive tools containing abrasive particles attached to a long wire that can be rewound at high speeds to provide a cutting action. While the cutting depth of circular saws is limited by the radius of the cutting disc, wire saws are much more versatile, which allows the use of straight or profiled cutting paths.
Принцип действия традиционных проволочных пил с фиксированным абразивным материалом основан на нескольких подходах, таких как получение указанных изделий путем скольжения стальных зерен по металлической проволоке или тросу, где зерна разделены проставками. Указанные зерна могут иметь покрытия из абразивных частиц, которые, как правило, наносят путем электроосаждения или спекания. Тем не менее, процессы электроосаждения и спекания могут быть продолжительными и, таким образом, требовать больших финансовых затрат, что препятствует быстрому получению инструмента, представляющего собой абразивную проволочную пилу. Большинство указанных проволочных пил используют для таких применений, при которых потери при резке являются не настолько важными, как в электронике, и их часто используют для резки камня или мрамора. Предпринималось несколько попыток прикрепить абразивные частицы при помощи процессов химического связывания, таких как пайка твердым припоем, но такие способы получения снижают прочность на разрыв проволочной пилы, в результате чего проволочная пила становится подверженной разрыву и преждевременному выходу из строя во время резки при сильном натяжении. В других проволочных пилах для связывания абразивов с проволокой применяют смолу. К сожалению, проволочные пилы, в которых применяют склеивание смолой, склонны к быстрому износу, и до истечения срока службы абразивных частиц, в частности при резке твердых материалов, происходит значительная потеря абразива.The principle of operation of traditional wire saws with a fixed abrasive material is based on several approaches, such as obtaining these products by sliding steel grains along a metal wire or cable, where the grains are separated by spacers. These grains may be coated with abrasive particles, which are typically applied by electrodeposition or sintering. However, the processes of electrodeposition and sintering can be lengthy and, thus, require large financial costs, which prevents the rapid receipt of the tool, which is an abrasive wire saw. Most of these wire saws are used for applications where cutting losses are not as important as in electronics, and they are often used to cut stone or marble. Several attempts have been made to attach abrasive particles by chemical bonding processes, such as brazing, but such methods of preparation reduce the tensile strength of the wire saw, resulting in the wire saw becoming susceptible to rupture and premature failure during cutting under high tension. In other wire saws, resin is used to bond the abrasives to the wire. Unfortunately, wire saws that use resin bonding are prone to rapid wear, and there is a significant loss of abrasion before the abrasive particles have reached the end of their useful life, in particular when cutting hard materials.
Соответственно, в промышленности сохраняется необходимость в усовершенствованных абразивных инструментах, в частности применяемых для проволочной резки.Accordingly, in industry there remains a need for improved abrasive tools, in particular those used for wire cutting.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯSUMMARY OF THE INVENTION
Согласно первому аспекту абразивное изделие включает субстрат, содержащий проволоку, абразивные частицы, прикрепленные к субстрату, где абразивные частицы содержат первый слой покрытия, расположенный поверх абразивных частиц, и второй слой покрытия, отличный от первого слоя покрытия, расположенный поверх первого слоя покрытия. Абразивное изделие дополнительно содержит связующий слой, расположенный поверх субстрата и абразивных частиц.According to a first aspect, the abrasive article includes a wire-containing substrate, abrasive particles attached to the substrate, where the abrasive particles comprise a first coating layer located on top of the abrasive particles and a second coating layer other than the first coating layer located on top of the first coating layer. The abrasive article further comprises a bonding layer located on top of the substrate and abrasive particles.
Согласно другому аспекту способ изготовления абразивного изделия включает обеспечение субстрата, содержащего элемент продолговатой формы, имеющий аспектное соотношение длина : ширина, составляющее по меньшей мере примерно 10:1, обработку субстрата с получением связующей пленки, размещение абразивных частиц, содержащих второй слой покрытия, включающий материал, представляющий собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA), на связующей пленке, обработку субстрата для связывания абразивных частиц с субстратом и получение связующего слоя поверх абразивных частиц.According to another aspect, a method of manufacturing an abrasive product includes providing a substrate containing an oblong element having an aspect ratio of length: width of at least about 10: 1, treating the substrate to form a binder film, arranging abrasive particles containing a second coating layer comprising a material , representing a low-temperature metal alloy (LTMA), on a binder film, processing a substrate for bonding abrasive particles to a substrate and obtaining a binder layer on top of abrasive particles.
Согласно другому аспекту способ изготовления абразивного изделия включает обеспечение субстрата, содержащего элемент продолговатой формы, имеющий аспектное соотношение длина : ширина, составляющее по меньшей мере примерно 10:1, обработку субстрата с получением связующей пленки, размещение абразивных частиц на связующей пленке, где абразивные частицы содержат первый слой покрытия, включающий металл, и второй слой покрытия, расположенный поверх первого слоя покрытия, включающий материал, представляющий собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA), и нагрев субстрата с образованием области диффузионного связывания между вторым слоем покрытия абразивных частиц и фрагментами субстрата.According to another aspect, a method for manufacturing an abrasive article includes providing a substrate comprising an oblong element having an aspect ratio of length: width of at least about 10: 1, treating the substrate to form a binder film, placing abrasive particles on a binder film, where the abrasive particles comprise a first coating layer comprising a metal and a second coating layer located on top of the first coating layer comprising a low temperature metal material esky alloy (LTMA), and heating the substrate to form a diffusion bonding area between the second layer covering the abrasive particles and the substrate fragments.
Другой аспект относится к абразивному изделию, содержащему субстрат, выполненный из элемента продолговатой формы, имеющего аспектное соотношение длина : ширина, составляющее по меньшей мере примерно 10:1, абразивные частицы, прикрепленные к субстрату, и несплошное покрытие, содержащее металлический материал, определяющее области, имеющие покрытие и содержащие материал, представляющий собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA), и расположенные вокруг и поверх большей части абразивных частиц, и промежуточную область между абразивными частицами.Another aspect relates to an abrasive product containing a substrate made of an oblong element having an aspect ratio of length: width of at least about 10: 1, abrasive particles attached to the substrate, and a non-continuous coating containing metal material defining areas having a coating and containing a material representing a low temperature metal alloy (LTMA), and located around and on top of most of the abrasive particles, and an intermediate region between the abrasive particles.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Настоящее описание станет более понятным, а его многочисленные отличительные признаки и преимущества станут очевидными специалистам в данной области техники после рассмотрения прилагаемых чертежей.The present description will become clearer, and its many distinctive features and advantages will become apparent to experts in this field of technology after considering the accompanying drawings.
На ФИГ. 1 приведена блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления абразивного изделия согласно одному из вариантов реализации.In FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an abrasive article according to one embodiment.
На ФИГ. 2 приведено поперечное сечение фрагмента абразивного изделия согласно одному из вариантов реализации.In FIG. 2 shows a cross section of a fragment of an abrasive product according to one embodiment.
Использование одинаковых условных символов на разных чертежах указывает на схожие или идентичные элементы.The use of the same conditional symbols in different drawings indicates similar or identical elements.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Следующее описание относится к абразивным изделиям, в частности к абразивным изделиям, подходящим для шлифовки и резки обрабатываемых объектов. В конкретных случаях абразивные изделия, описанные в настоящей заявке, можно выполнить в виде проволочной пилы, которую можно применять для обработки чувствительных кристаллических материалов в электронной промышленности, оптической промышленности и других родственных областях промышленности.The following description relates to abrasive products, in particular to abrasive products suitable for grinding and cutting workpieces. In specific cases, the abrasive products described in this application can be made in the form of a wire saw, which can be used for processing sensitive crystalline materials in the electronic industry, the optical industry and other related industries.
На ФИГ. 1 приведена блок-схема, иллюстрирующая способ изготовления абразивного изделия согласно одному из вариантов реализации. Начальная стадия способа 101 может представлять собой обеспечение субстрата. Субстрат может обеспечивать поверхность, к которой можно прикреплять абразивные материалы, в результате чего увеличивается абразивная способность абразивного изделия.In FIG. 1 is a flowchart illustrating a method for manufacturing an abrasive article according to one embodiment. The initial step of
Согласно одному из вариантов реализации способ обеспечения субстрата может включать способ обеспечения субстрата в виде проволоки. Фактически субстрат на основе проволоки может быть соединен с механизмом для намотки. Например, проволоку можно перемещать между подающей катушкой и принимающей катушкой. Перемещение проволоки между подающей катушкой и принимающей катушкой может способствовать обработке, при этом проволоку перемещают между подающей катушкой и принимающей катушкой на протяжении целевых процессов изготовления с получением слоев компонентов конечного абразивного изделия.In one embodiment, a method for providing a substrate may include a method for providing a substrate in the form of a wire. In fact, a wire-based substrate can be connected to a winding mechanism. For example, the wire can be moved between the supply coil and the receiving coil. Moving the wire between the feeding coil and the receiving coil can facilitate processing, with the wire moving between the feeding coil and the receiving coil during the target manufacturing processes to obtain layers of the components of the final abrasive product.
Согласно одному из вариантов реализации субстрат может представлять собой продолговатый элемент, имеющий аспектное соотношение длина : ширина, составляющее по меньшей мере 10:1. В других вариантах реализации субстрат может иметь аспектное соотношение, составляющее по меньшей мере примерно 100:1, такое как по меньшей мере 1000:1 или даже по меньшей мере примерно 10000:1. Длина субстрата является его наибольшим размером и измеряется по продольной оси субстрата. Ширина является вторым по величине (или в некоторых случаях наименьшим) размером субстрата и измеряется перпендикулярно продольной оси.In one embodiment, the substrate may be an elongated element having an aspect ratio of length: width of at least 10: 1. In other embodiments, the substrate may have an aspect ratio of at least about 100: 1, such as at least 1000: 1, or even at least about 10000: 1. The length of the substrate is its largest size and is measured along the longitudinal axis of the substrate. The width is the second largest (or in some cases the smallest) size of the substrate and is measured perpendicular to the longitudinal axis.
Кроме того, субстрат в форме продолговатого элемента может иметь длину, составляющую по меньшей мере примерно 50 метров. Фактически другие субстраты могут быть более длинными и иметь среднюю длину, составляющую по меньшей мере примерно 100 метров, такую как по меньшей мере примерно 500 метров, по меньшей мере примерно 1000 метров или даже 10000 метров.In addition, the substrate in the form of an oblong element may have a length of at least about 50 meters. In fact, other substrates can be longer and have an average length of at least about 100 meters, such as at least about 500 meters, at least about 1000 meters, or even 10,000 meters.
Кроме того, субстрат может иметь ширину, не превышающую примерно 1 см. Другие субстраты могут иметь меньшие размеры, при этом средняя ширина составляет не более чем примерно 0,5 см, такую как не более чем примерно 1 мм, не более чем примерно 0,8 мм или даже не более чем примерно 0,5 мм. Кроме того, субстрат может иметь среднюю ширину, составляющую по меньшей мере примерно 0,01 мм, такую как по меньшей мере примерно 0,03 мм. Следует понимать, что субстрат может иметь среднюю ширину в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения, указанного выше. Кроме того, следует понимать, что в случае субстрата, представляющего собой проволоку и имеющего в целом круглую форму поперечного сечения, ссылка на ширину относится к диаметру.In addition, the substrate may have a width not exceeding about 1 cm. Other substrates may have smaller sizes, with an average width of not more than about 0.5 cm, such as not more than about 1 mm, not more than about 0, 8 mm or even not more than about 0.5 mm. In addition, the substrate may have an average width of at least about 0.01 mm, such as at least about 0.03 mm. It should be understood that the substrate may have an average width in the range from any minimum to any maximum value indicated above. In addition, it should be understood that in the case of a substrate, which is a wire and having a generally round cross-sectional shape, the reference to the width refers to the diameter.
Согласно одному из вариантов реализации субстрат может включать неорганический материал, такой как материал на основе металла или металлического сплава. Некоторые субстраты могут включать элементарный переходный металл, представленный в Периодической таблице элементов. Например, субстрат может содержать элементарное железо, никель, кобальт, медь, хром, молибден, ванадий, тантал, вольфрам и их комбинацию. Согласно конкретному варианту реализации субстрат может включать железо и, более конкретно, сталь.In one embodiment, the substrate may include an inorganic material, such as a metal or metal alloy based material. Some substrates may include elemental transition metal, presented in the Periodic table of elements. For example, the substrate may contain elemental iron, nickel, cobalt, copper, chromium, molybdenum, vanadium, tantalum, tungsten, and a combination thereof. In a particular embodiment, the substrate may include iron and, more specifically, steel.
В определенных случаях субстрат может иметь покрытие, расположенное поверх внешней поверхности субстрата, и, более конкретно, покрытие может быть непосредственно связано с внешней поверхностью субстрата. Определенные покрытия могут включать неорганический материал, включая, например, материал, содержащий металлы или металлические сплавы. В конкретных вариантах реализации субстрат может включать материал, изготовленный из элементарного переходного металла или комбинации элементарных переходных металлов.In certain cases, the substrate may have a coating located on top of the outer surface of the substrate, and, more specifically, the coating can be directly connected to the outer surface of the substrate. Certain coatings may include inorganic material, including, for example, material containing metals or metal alloys. In specific embodiments, the substrate may include a material made from an elemental transition metal or a combination of elemental transition metals.
В конкретных вариантах реализации субстрат может представлять собой продолговатый элемент, такой как проволоку, который может включать множество переплетенных нитей. То есть субстрат может быть изготовлен из множества более мелких проволок, обмотанных друг вокруг друга, переплетенных друг с другом или прикрепленных к другому объекту, такому как центральный проволочный сердечник. В определенных вариантах реализации подходящей структурой для субстрата является струнная проволока.In specific embodiments, the substrate may be an elongated element, such as a wire, that may include multiple interlaced threads. That is, the substrate can be made of many smaller wires wrapped around each other, interwoven with each other or attached to another object, such as a central wire core. In certain embodiments, a suitable wire structure is a string wire.
Согласно дополнительному описанию способа обеспечения субстрата следует понимать, что субстрат можно перематывать с подающей катушки на принимающую катушку с определенной скоростью, чтобы облегчать обработку. Например, субстрат можно перематывать со скоростью не менее чем 5 м/мин с подающей катушки на принимающую катушку. В других вариантах реализации скорость намотки может быть более высокой, то есть составляет по меньшей мере примерно 8 м/мин, по меньшей мере примерно 10 м/мин, по меньшей мере примерно 12 м/мин или даже по меньшей мере примерно 14 м/мин. Скорость намотки может находиться в диапазоне от любою минимального до любого максимального значения, указанного выше. Следует понимать, что скорость намотки может представлять собой скорость, при которой можно изготовить конечное абразивное изделие.According to a further description of the method for providing the substrate, it should be understood that the substrate can be rewound from the supply coil to the receiving coil at a certain speed to facilitate processing. For example, the substrate can be rewound at a speed of not less than 5 m / min from the feed coil to the receive coil. In other embodiments, the winding speed may be higher, that is, at least about 8 m / min, at least about 10 m / min, at least about 12 m / min, or even at least about 14 m / min . The winding speed can range from any minimum to any maximum value indicated above. It should be understood that the winding speed may be the speed at which the final abrasive product can be manufactured.
После обеспечения субстрата на стадии способа 101 можно провести последующую обработку субстрата с получением связующей пленки на стадии 102. Способ получения связующей пленки может включать способ нанесения, включая, например, напыление, печать, погружение, нанесение покрытия с помощью головки, осаждение и их комбинацию. Связующая пленка может быть связана непосредственно с внешней поверхностью субстрата. Фактически связующая пленка может быть получена таким образом, что она расположена поверх большей части внешней поверхности субстрата, более конкретно, может быть расположена поверх по существу всей внешней поверхности субстрата. В определенных случаях связующую пленку можно получать в виде одного непрерывного слоя однородной толщины, который может быть непосредственно связан с поверхностью субстрата. Тем не менее, в некоторых вариантах реализации связующая пленка может представлять собой временную пленку, облегчающую дополнительную обработку, включая сохранение расположения абразивных частиц при нанесении на субстрат.After providing the substrate in
Согласно одному из вариантов реализации связующую пленку можно получать из флюсового материала. Флюсовый материал может представлять собой неорганический материал, органический материал или их комбинацию. Например, флюсовый материал может представлять собой органический материал и, более конкретно, включает активирующий компонент, содержащий органический материал. Подходящие неорганические материалы могут включать галогениды металлов (например, хлорид цинка или хлорид аммония), хлороводородную кислоту, фосфорную кислоту или бромоводородную кислоту. Другие неорганические активирующие компоненты могут включать соли, в частности, соли минеральных кислот с аминами также применяют в качестве агрессивных активаторов. В одном конкретном варианте реализации активирующий компонент может включать фторид. В другом варианте реализации флюсовый материал может включать органические активирующие компоненты, такие как карбоновые кислоты (например, жирные кислоты (чаще всего олеиновая кислота и стеариновая кислота), двухосновные карбоновые кислоты, аминокислоты, органические галогениды и их комбинацию.In one embodiment, a binder film can be made from flux material. The flux material may be an inorganic material, an organic material, or a combination thereof. For example, the flux material may be an organic material and, more specifically, includes an activating component containing organic material. Suitable inorganic materials may include metal halides (e.g., zinc chloride or ammonium chloride), hydrochloric acid, phosphoric acid or hydrobromic acid. Other inorganic activating components may include salts, in particular salts of mineral acids with amines are also used as aggressive activators. In one particular embodiment, the activating component may include fluoride. In another embodiment, the flux material may include organic activating components such as carboxylic acids (for example, fatty acids (most often oleic acid and stearic acid), dibasic carboxylic acids, amino acids, organic halides, and a combination thereof.
Флюсовый материал может быть выполнен в виде в целом однородного слоя, расположенного поверх скрепляющей пленки, более конкретно, находящегося в непосредственном контакте со скрепляющей пленкой. Флюсовый материал может иметь форму жидкости или пасты. Согласно одному из вариантов реализации флюсовый материал можно наносить на скрепляющую пленку при помощи способа нанесения, такого как напыление, погружение, покраска, печать, нанесение кистью и их комбинации.The flux material can be made in the form of a generally uniform layer located over the bonding film, more specifically, in direct contact with the bonding film. The flux material may be in the form of a liquid or paste. According to one embodiment, the flux material can be applied to the bonding film using an application method such as spraying, dipping, painting, printing, brushing, and combinations thereof.
После обработки субстрата на стадии 102 способ может быть продолжен на стадии 103 путем размещения абразивных зерен на связующей пленке. В некоторых случаях в зависимости от условий способа абразивные частицы могут находиться в непосредственном контакте со связующей пленкой. Более конкретно, абразивные частицы могут находиться в непосредственном контакте с флюсовым материалом, который может иметь исходную вязкость и адгезивные характеристики, способствующие удерживанию абразивных частиц на месте во время обработки до начала проведения дополнительных процессов для прочного связывания и сохранения расположения абразивных частиц относительно связующей пленки.After processing the substrate in
Подходящие способы обеспечения абразивных частиц на связующей пленке могут включать напыление, нанесение покрытия под действием силы тяжести, погружение, нанесение покрытия с помощью головки, электростатическое нанесение покрытия и их комбинацию. Наиболее подходящие способы нанесения абразивных частиц могут включать способ напыления, который проводят для нанесения по существу однородного покрытия абразивных частиц на дополнительный слой, содержащий флюсовый материал.Suitable methods for providing abrasive particles on a binder film may include sputtering, gravity coating, immersion, head coating, electrostatic coating, and a combination thereof. The most suitable methods for applying abrasive particles may include a spraying method that is used to apply a substantially uniform coating of the abrasive particles to an additional layer containing flux material.
В альтернативном варианте реализации способ обеспечения абразивных частиц может включать дополнительное размещение некоторого количества материала связующей пленки на абразивных частицах, что может увеличивать адгезию между абразивными частицами и субстратом и связующей пленкой на внешней поверхности субстрата. Альтернативный способ может включать получение смеси, содержащей флюсовый материал и абразивные частицы, и последующее нанесение смеси на субстрат и/или связующую пленку.In an alternative embodiment, the method of providing abrasive particles may include additionally placing a certain amount of binder film material on the abrasive particles, which may increase adhesion between the abrasive particles and the substrate and the binder film on the outer surface of the substrate. An alternative method may include obtaining a mixture containing flux material and abrasive particles, and then applying the mixture to a substrate and / or a binder film.
Абразивные частицы могут включать материалы, такие как оксиды, карбиды, нитриды, бориды, оксинитриды, оксибориды, алмаз и их комбинации. В конкретных вариантах реализации абразивные частицы могут включать суперабразивный материал. Например, одним из подходящих суперабразивных материалов является алмаз. В конкретных случаях абразивные частицы могут состоять по существу из алмаза.Abrasive particles may include materials such as oxides, carbides, nitrides, borides, oxynitrides, oxyborides, diamond, and combinations thereof. In specific embodiments, abrasive particles may include a superabrasive material. For example, one of the suitable superabrasive materials is diamond. In specific cases, the abrasive particles may consist essentially of diamond.
В одном из вариантов реализации абразивные частицы могут включать материал, имеющий твердость по Виккерсу, составляющую по меньшей мере примерно 10 ГПа. В других случаях абразивные частицы могут иметь твердость по Виккерсу, составляющую по меньшей мере примерно 25 ГПа, такую как по меньшей мере примерно 30 ГПа, по меньшей мере примерно 40 ГПа, по меньшей мере примерно 50 ГПа или даже по меньшей мере примерно 75 ГПа. Кроме того, абразивные частицы, подходящие для применения согласно вариантам реализации, описанным в настоящей заявке, могут иметь твердость по Виккерсу, составляющую не более чем примерно 200 ГПа, например, не более чем примерно 150 ГПа или даже не более чем примерно 100 ГПа. Следует понимать, что абразивные частицы могут иметь твердость по Виккерсу в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения, отмеченного выше.In one embodiment, the abrasive particles may include a material having a Vickers hardness of at least about 10 GPa. In other cases, the abrasive particles may have a Vickers hardness of at least about 25 GPa, such as at least about 30 GPa, at least about 40 GPa, at least about 50 GPa, or even at least about 75 GPa. In addition, abrasive particles suitable for use according to the embodiments described herein may have a Vickers hardness of not more than about 200 GPa, for example, not more than about 150 GPa or even not more than about 100 GPa. It should be understood that abrasive particles can have a Vickers hardness in the range from any minimum to any maximum value noted above.
Средний размер абразивных частиц отчасти определяется целевым конечным применением абразивного изделия. В некоторых случаях средний размер абразивных частиц может составлять не более чем примерно 500 микрон. В других случаях средний размер абразивных частиц может быть меньше, то есть средний размер частиц составляет не более чем примерно 400 микрон, не более чем примерно 300 микрон, не более чем примерно 250 микрон, не более чем примерно 200 микрон, не более чем примерно 150 микрон или даже не более чем примерно 100 микрон. Согласно одному из вариантов реализации средний размер абразивных частиц может составлять по меньшей мере примерно 0,1 микрон, например, по меньшей мере примерно 0,5 микрон или даже по меньшей мере примерно 1 микрон. Следует понимать, что средний размер абразивных частиц может находиться в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения, указанного выше. В указанные значения может быть включен размер дополнительного покрытия, расположенного поверх абразивных частиц, но его можно и не учитывать.The average size of the abrasive particles is partly determined by the intended end use of the abrasive product. In some cases, the average size of the abrasive particles can be no more than about 500 microns. In other cases, the average size of the abrasive particles may be smaller, that is, the average particle size is not more than about 400 microns, not more than about 300 microns, not more than about 250 microns, not more than about 200 microns, not more than about 150 microns or even not more than about 100 microns. In one embodiment, the average size of the abrasive particles may be at least about 0.1 microns, for example at least about 0.5 microns, or even at least about 1 microns. It should be understood that the average size of the abrasive particles can be in the range from any minimum to any maximum value indicated above. The indicated values may include the size of the additional coating located on top of the abrasive particles, but it can be ignored.
Абразивные частицы могут включать первый слой покрытия, расположенный поверх внешней поверхности абразивных частиц, то есть абразивные частицы имеют структуру ядра/оболочки, где ядро содержит абразивные частицы, описанные выше, а первый слой покрытия расположен в виде оболочки поверх ядра. Подходящие для первого слоя покрытия материалы могут включать материалы на основе металлов или металлических сплавов. Согласно одному конкретному варианту реализации первый слой покрытия может включать элементарный переходный металл, такой как титан, ванадий, хром, молибден, железо, кобальт, никель, медь, серебро, цинк, марганец, тантал, вольфрам и их комбинацию. В определенных случаях первый слой покрытия может включать никель, например, в виде никелевого сплава, где основным компонентом сплава является никель, содержание которого, измеренное в массовых процентах, намного превышает уровень других веществ, содержащихся в слое покрытия. Более конкретно, первый слой покрытия может включать вещества, содержащие исключительно один металл. Например, первый слой покрытия может состоять по существу из никеля. В качестве альтернативы первый слой покрытия может включать медь, может быть получен из сплава на основе меди, более конкретно, может состоять по существу из меди.The abrasive particles may include a first coating layer located on top of the outer surface of the abrasive particles, that is, the abrasive particles have a core / shell structure, where the core contains the abrasive particles described above, and the first coating layer is in the form of a shell on top of the core. Suitable materials for the first coating layer may include materials based on metals or metal alloys. In one particular embodiment, the first coating layer may include elemental transition metal such as titanium, vanadium, chromium, molybdenum, iron, cobalt, nickel, copper, silver, zinc, manganese, tantalum, tungsten, and a combination thereof. In certain cases, the first coating layer may include nickel, for example, in the form of a nickel alloy, where the main component of the alloy is nickel, the content of which, measured in mass percent, far exceeds the level of other substances contained in the coating layer. More specifically, the first coating layer may include substances containing only one metal. For example, the first coating layer may consist essentially of nickel. Alternatively, the first coating layer may include copper, may be obtained from a copper-based alloy, more specifically, may consist essentially of copper.
Абразивные частицы могут быть получены таким образом, что первый слой покрытия может быть расположен поверх по меньшей мере примерно 50% площади внешней поверхности абразивной частицы (т.е. ядра). В других вариантах реализации степень покрытия каждой абразивной частицы первым слоем покрытия может быть более высокой, то есть первый слой покрытия расположен поверх по меньшей мере примерно 75%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 90%, по меньшей мере примерно 95% или по существу всей внешней поверхности абразивной частицы.Abrasive particles can be obtained in such a way that the first coating layer can be located on top of at least about 50% of the external surface area of the abrasive particle (i.e. core). In other embodiments, the degree of coverage of each abrasive particle with the first coating layer may be higher, that is, the first coating layer is on top of at least about 75%, at least about 80%, at least about 90%, at least about 95 % or essentially the entire outer surface of the abrasive particles.
Первый слой покрытия может находиться в непосредственном контакте с абразивной частицей (т.е. с ядром) и может быть непосредственно связан с внешней поверхностью каждой из абразивных частиц. В конкретных вариантах реализации первый слой покрытия может быть нанесен непосредственно на внешнюю поверхность абразивных частиц при помощи химического осаждения.The first coating layer may be in direct contact with the abrasive particle (i.e., the core) and may be directly connected to the outer surface of each of the abrasive particles. In specific embodiments, the first coating layer may be applied directly to the outer surface of the abrasive particles by chemical deposition.
В некоторых абразивных изделиях согласно вариантам реализации, описанным в настоящем документе, содержание первого слоя покрытия может составлять по меньшей мере примерно 5% от общей массы каждой из абразивных частиц. В других вариантах реализации содержание первого слоя покрытия может быть более высоким, то есть каждую абразивную частицу получают таким образом, чтобы она содержала по меньшей мере примерно 10%, по меньшей мере примерно 20% или даже по меньшей мере примерно 30% первого слоя покрытия от общей массы каждой абразивной частицы. Кроме того, в некоторых случаях количество первого слоя покрытия, содержащегося на каждой абразивной частице, может быть ограничено, то есть составляет не более чем примерно 100%, не более чем примерно 60%, не более чем примерно 55%, не более чем примерно 50%, не более чем примерно 45%, не более чем примерно 40% или даже не более чем примерно 38% от общей массы каждой из абразивных частиц. Следует понимать, что количество первого слоя покрытия на каждой из абразивных частиц может находиться в диапазоне от любого минимального до любого максимального процентного содержания, указанного выше.In some abrasive products according to the embodiments described herein, the content of the first coating layer may be at least about 5% of the total weight of each of the abrasive particles. In other embodiments, the content of the first coating layer may be higher, that is, each abrasive particle is prepared so that it contains at least about 10%, at least about 20%, or even at least about 30% of the first coating layer from the total mass of each abrasive particle. In addition, in some cases, the amount of the first coating layer contained on each abrasive particle may be limited, that is, not more than about 100%, not more than about 60%, not more than about 55%, not more than about 50 %, not more than about 45%, not more than about 40%, or even not more than about 38% of the total mass of each of the abrasive particles. It should be understood that the amount of the first coating layer on each of the abrasive particles can be in the range from any minimum to any maximum percentage indicated above.
Согласно одному из вариантов реализации средняя толщина первого слоя покрытия может составлять не более чем примерно 12 микрон. В других случаях толщина первого слоя покрытия может быть меньше, такой как не более чем примерно 10 микрон, не более чем примерно 8 микрон, не более чем примерно 6 микрон или даже не более чем примерно 5 микрон. Кроме того, средняя толщина первого слоя покрытия может составлять по меньшей мере примерно 0,2 микрона, по меньшей мере примерно 0,5 микрона, например, по меньшей мере примерно 0,7 микрона или даже по меньшей мере примерно 1 микрон. Следует понимать, что средняя толщина первого слоя покрытия может находиться в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения, указанного выше.In one embodiment, the average thickness of the first coating layer may be no more than about 12 microns. In other cases, the thickness of the first coating layer may be less, such as not more than about 10 microns, not more than about 8 microns, not more than about 6 microns, or even not more than about 5 microns. In addition, the average thickness of the first coating layer may be at least about 0.2 microns, at least about 0.5 microns, for example at least about 0.7 microns, or even at least about 1 microns. It should be understood that the average thickness of the first coating layer may be in the range from any minimum to any maximum value indicated above.
Первый слой покрытия может быть получен таким образом, чтобы его средняя толщина составляля не более чем примерно 80% от среднего размера абразивных частиц, как измерено по ядру. Согласно одному из вариантов реализации первый слой покрытия может быть получен таким образом, чтобы его средняя толщина составляла не более чем примерно 70%, не более чем примерно 60%, не более чем примерно 50%, не более чем примерно 40% или даже не более чем примерно 30% от среднего размера абразивных частиц. В других вариантах реализации средняя толщина первого слоя покрытия может составлять по меньшей мере примерно 1%, по меньшей мере примерно 5%, по меньшей мере примерно 10% или даже по меньшей мере 12% от среднего размера абразивных частиц. Следует понимать, что средняя толщина первого слоя покрытия может находиться в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения, отмеченного выше.The first coating layer can be obtained so that its average thickness is not more than about 80% of the average size of the abrasive particles, as measured by the core. According to one embodiment, the first coating layer can be obtained so that its average thickness is not more than about 70%, not more than about 60%, not more than about 50%, not more than about 40%, or even not more than than about 30% of the average size of abrasive particles. In other embodiments, the average thickness of the first coating layer may be at least about 1%, at least about 5%, at least about 10%, or even at least 12% of the average size of the abrasive particles. It should be understood that the average thickness of the first coating layer may range from any minimum to any maximum value noted above.
Абразивные частицы могут дополнительно включать второй слой покрытия, расположенный поверх первого слоя покрытия. Второй слой покрытия может быть непосредственно связан с первым слоем покрытия. Более конкретно, по меньшей мере часть второго слоя покрытия может быть отделена от внешней поверхности абразивных частиц первым слоем покрытия, таким образом, что абразивные частицы содержат ядро, полученное из абразивных частиц, первую оболочку, полученную из первого слоя покрытия, и вторую оболочку, расположенную поверх первой оболочки и полученную из второго слоя покрытия.The abrasive particles may further include a second coating layer located on top of the first coating layer. The second coating layer may be directly connected to the first coating layer. More specifically, at least a portion of the second coating layer can be separated from the outer surface of the abrasive particles by the first coating layer, such that the abrasive particles comprise a core made from abrasive particles, a first shell obtained from the first coating layer, and a second shell located on top of the first shell and obtained from the second coating layer.
Согласно одному из вариантов реализации второй слой покрытия можно получить из металла, металлического сплава, металломатричного композита и их комбинации. В одном конкретном варианте реализации второй слой покрытия можно получить из материала, содержащего элементарный переходный металл. Например, второй слой покрытия может представлять собой металлический сплав, содержащий элементарный переходный металл. Некоторые подходящие элементарные переходные металлы могут включать, например, свинец, серебро, медь, цинк, олово, титан, молибден, хром, железо, марганец, кобальт, ниобий, тантал, вольфрам, палладий, платину, золото, рутений и их комбинацию. Согласно одному конкретному варианту реализации второй слой покрытия можно получать из металлического сплава, содержащего олово и свинец, например, имеющего состав 60/40 олово/свинец. В другом варианте реализации второй слой покрытия можно получить из материала, преимущественно содержащего олово. Фактически в некоторых абразивных изделиях второй слой покрытия можно выполнить из материала, состоящего по существу из олова.According to one embodiment, a second coating layer can be obtained from a metal, a metal alloy, a metal matrix composite, and combinations thereof. In one particular embodiment, a second coating layer can be obtained from a material containing an elementary transition metal. For example, the second coating layer may be a metal alloy containing an elementary transition metal. Some suitable elementary transition metals may include, for example, lead, silver, copper, zinc, tin, titanium, molybdenum, chromium, iron, manganese, cobalt, niobium, tantalum, tungsten, palladium, platinum, gold, ruthenium, and a combination thereof. According to one particular embodiment, the second coating layer can be obtained from a metal alloy containing tin and lead, for example having a 60/40 tin / lead composition. In another embodiment, a second coating layer can be obtained from a material predominantly containing tin. In fact, in some abrasive products, the second coating layer can be made of a material consisting essentially of tin.
Согласно одному из вариантов реализации второй слой покрытия может быть выполнен из материала, представляющего собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA). Следует понимать, что материал, представляющий собой LTMA, включает материал, имеющий определенную температуру плавления, например, составляющую не более чем примерно 450°С. Материалы, представляющие собой LTMA, могут отличаться от материалов с высокой температурой плавления, включая, например, твердые припои, которые могут иметь значительно более высокую температуру плавления, как правило, составляющую более 500°С. Кроме того, твердые припои могут иметь различный состав. Также согласно одному из вариантов реализации LTMA согласно вариантам реализации, описанным в настоящем документе, можно получать из материала, имеющего температуру плавления не более чем примерно 400°С, такую как не более чем примерно 375°С, не более чем примерно 350°С, не более чем примерно 300°С или не более чем примерно 250°С. Кроме того, материал, представляющий собой LTMA, может иметь температуру плавления, составляющую по меньшей мере примерно 100°С, такую как по меньшей мере примерно 125°С, по меньшей мере примерно 150°С или даже по меньшей мере примерно 175°С. Следует понимать, что материал, представляющий собой LTMA, может иметь температуру плавления в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения температуры, указанного выше.In one embodiment, the second coating layer may be made of a material comprising a low temperature metal alloy (LTMA). It should be understood that the material, which is LTMA, includes a material having a certain melting point, for example, a component of not more than about 450 ° C. LTMA materials may differ from materials with a high melting point, including, for example, brazing alloys, which may have a significantly higher melting point, typically greater than 500 ° C. In addition, solders can have a different composition. Also, according to one embodiment, LTMA according to the embodiments described herein can be obtained from a material having a melting point of not more than about 400 ° C, such as not more than about 375 ° C, not more than about 350 ° C. not more than about 300 ° C. or not more than about 250 ° C. In addition, the LTMA material may have a melting point of at least about 100 ° C, such as at least about 125 ° C, at least about 150 ° C, or even at least about 175 ° C. It should be understood that the material, representing LTMA, can have a melting point in the range from any minimum to any maximum temperature indicated above.
В некоторых вариантах реализации второй слой покрытия может быть расположен поверх по меньшей мере примерно 50% площади внешней поверхности первого слоя покрытия на каждой из абразивных частиц. В других случаях второй слой покрытия может покрывать большую площадь, включая, например, по меньшей мере примерно 60%, по меньшей мере примерно 70%, по меньшей мере примерно 75%, по меньшей мере примерно 80%, по меньшей мере примерно 85%, по меньшей мере примерно 90% или даже по меньшей мере всю внешнюю поверхность первого слоя покрытия на каждой из абразивных частиц.In some embodiments, the second coating layer may be located on top of at least about 50% of the external surface area of the first coating layer on each of the abrasive particles. In other cases, the second coating layer may cover a large area, including, for example, at least about 60%, at least about 70%, at least about 75%, at least about 80%, at least about 85%, at least about 90% or even at least the entire outer surface of the first coating layer on each of the abrasive particles.
В конкретных абразивных изделиях согласно вариантам реализации, описанным в настоящем документе, содержание второго слоя покрытия может составлять по меньшей мере примерно 10% от общей массы каждой из абразивных частиц, включая ядро материала абразивных частиц и первый слой покрытия. В других вариантах реализации содержание второго слоя покрытия может быть более высоким, то есть каждая из абразивных частиц включает по меньшей мере примерно 15%, по меньшей мере примерно 20% или даже по меньшей мере примерно 25% второго слоя покрытия от общей массы каждой из абразивных частиц, включая первый слой покрытия. Кроме того, в определенных случаях содержание второго слоя покрытия, присутствующего на каждой из абразивных частиц, может быть ограничено и составляет, например, не более чем примерно 500%, не более чем примерно 400%, не более чем примерно 300%, не более чем примерно 200%, не более чем примерно 100%, не более чем примерно 80% или даже не более чем примерно 60% от общей массы каждой из абразивных частиц, включая первый слой покрытия. Следует понимать, что содержание второго слоя покрытия на каждой из абразивных частиц может находиться в диапазоне от любого минимального до любого максимального процентного содержания, указанного выше.In particular abrasive products according to the embodiments described herein, the content of the second coating layer may be at least about 10% of the total weight of each of the abrasive particles, including the core material of the abrasive particles and the first coating layer. In other embodiments, the content of the second coating layer may be higher, that is, each of the abrasive particles comprises at least about 15%, at least about 20%, or even at least about 25% of the second coating layer of the total weight of each of the abrasive particles, including the first coating layer. In addition, in certain cases, the content of the second coating layer present on each of the abrasive particles can be limited and is, for example, not more than about 500%, not more than about 400%, not more than about 300%, not more than about 200%, not more than about 100%, not more than about 80%, or even not more than about 60% of the total mass of each of the abrasive particles, including the first coating layer. It should be understood that the content of the second coating layer on each of the abrasive particles can be in the range from any minimum to any maximum percentage indicated above.
Согласно одному из вариантов реализации средняя толщина второго слоя покрытия может составлять не более чем примерно 12 микрон. В других случаях толщина второго слоя покрытия может быть меньше, такой как не более чем примерно 10 микрон, не более чем примерно 8 микрон, не более чем примерно 6 микрон или даже не более чем примерно 5 микрон. Кроме того, средняя толщина второго слоя покрытия может составлять по меньшей мере примерно 0,2 микрона, по меньшей мере примерно 0,5 микрона, например, по меньшей мере примерно 0,7 микрона или даже по меньшей мере примерно 1 микрон. Следует понимать, что средняя толщина второго слоя покрытия может находиться в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения, указанного выше.In one embodiment, the average thickness of the second coating layer may be no more than about 12 microns. In other cases, the thickness of the second coating layer may be less, such as not more than about 10 microns, not more than about 8 microns, not more than about 6 microns, or even not more than about 5 microns. In addition, the average thickness of the second coating layer may be at least about 0.2 microns, at least about 0.5 microns, for example at least about 0.7 microns, or even at least about 1 microns. It should be understood that the average thickness of the second coating layer can range from any minimum to any maximum value indicated above.
Второй слой покрытия может быть получен таким образом, чтобы его средняя толщина составляла не более чем примерно 80% от среднего размера абразивных частиц, как измерено по ядру, исключая первый слой покрытия. Согласно одному из вариантов реализации второй слой покрытия может быть получен таким образом, чтобы его средняя толщина составляла не более чем примерно 70%, не более чем примерно 60%, не более чем примерно 50%, например, не более чем примерно 40% или даже не более чем примерно 30% от среднего размера абразивных частиц. В других вариантах реализации средняя толщина второго слоя покрытия может составлять по меньшей мере примерно 2%, по меньшей мере примерно 5%, по меньшей мере примерно 8% или даже по меньшей мере примерно 12% от среднего размера абразивных частиц. Следует понимать, что средняя толщина второго слоя покрытия может находиться в диапазоне от любого минимального до любого максимального значения, указанного выше.The second coating layer can be obtained so that its average thickness is not more than about 80% of the average size of the abrasive particles, as measured by the core, excluding the first coating layer. According to one embodiment, a second coating layer can be obtained so that its average thickness is not more than about 70%, not more than about 60%, not more than about 50%, for example, not more than about 40%, or even no more than about 30% of the average size of abrasive particles. In other embodiments, the average thickness of the second coating layer may be at least about 2%, at least about 5%, at least about 8%, or even at least about 12% of the average size of the abrasive particles. It should be understood that the average thickness of the second coating layer can range from any minimum to any maximum value indicated above.
Согласно одному из вариантов реализации средняя толщина первого слоя покрытия может превышать среднюю толщину второго слоя покрытия. Тем не менее, в других случаях средняя толщина первого слоя покрытия может быть меньше средней толщины второго слоя покрытия. А в случае других абразивных частиц средняя толщина первого слоя покрытия по существу равна средней толщине второго слоя покрытия, таким образом, что разница значений средней толщины первого и второго слоев покрытия составляет не более чем примерно 5% значения толщины слоя покрытия, имеющего большее значение толщины.In one embodiment, the average thickness of the first coating layer may exceed the average thickness of the second coating layer. However, in other cases, the average thickness of the first coating layer may be less than the average thickness of the second coating layer. And in the case of other abrasive particles, the average thickness of the first coating layer is essentially equal to the average thickness of the second coating layer, so that the difference in the average thickness of the first and second coating layers is not more than about 5% of the thickness of the coating layer having a larger thickness value.
После размещения абразивных частиц на связующей пленке на стадии 103 способа можно проводить дальнейшую обработку на стадии 104 для связывания абразивных частиц с субстратом. Обработка может включать способы, такие как нагрев, отверждение, сушка и их комбинацию. В одном конкретном варианте реализации обработка включает термический способ, такой как нагревание при температуре, достаточной для инициирования плавления связующей пленки и второго слоя покрытия, но при этом избегают использования слишком высоких температур, чтобы ограничить повреждение абразивных зерен и субстрата. Например, обработка может включать нагрев субстрата, связующей пленки и абразивных зерен до температуры, составляющей не более чем примерно 450°С. Следует отметить, что способ обработки можно осуществлять при более низкой температуре обработки, например, составляющей не более чем примерно 375°С, не более чем примерно 350°С, не более чем примерно 300°С или даже не более чем примерно 250°С. В других вариантах реализации способ обработки может включать нагрев при температуре, составляющей по меньшей мере примерно 100°С, по меньшей мере примерно 150°С или даже по меньшей мере примерно 175°С.After the abrasive particles are placed on the binder film in
Следует понимать, что способ нагрева может способствовать плавлению материалов в связующей пленке и втором слое покрытия абразивных частиц для связывания абразивных частиц и субстрата. Следует отметить, что в случае абразивных частиц, имеющих покрытие, между фрагментами покрытия на абразивных частицах и фрагментами субстрата, более конкретно, между фрагментами второго слоя покрытия и фрагментами субстрата могут образовываться области диффузионного связывания. Области диффузионного связывания могут характеризоваться взаимной диффузией между по меньшей мере одним химическим веществом (например, элементарным металлом), входящим в состав субстрата, и по меньшей мере одним химическим веществом (например, элементарным металлом), входящим в состав второго слоя покрытия, расположенного поверх абразивных частиц. Области диффузионного связывания более подробно будут описаны в настоящем документе.It should be understood that the heating method can contribute to the melting of the materials in the binder film and the second coating layer of the abrasive particles to bond the abrasive particles and the substrate. It should be noted that in the case of abrasive particles having a coating, diffusion bonding regions can form between the fragments of the coating on the abrasive particles and the fragments of the substrate, more specifically, between the fragments of the second coating layer and the fragments of the substrate. The diffusion bonding regions can be characterized by mutual diffusion between at least one chemical substance (e.g., elemental metal) included in the substrate and at least one chemical substance (e.g., elemental metal) included in the second coating layer located on top of the abrasive particles. The diffusion binding regions will be described in more detail herein.
После обработки, обеспечивающей связывание, можно проводить необязательную стадию (не изображенную на ФИГ. 1) для частичного или полного удаления материала связующей пленки с внешней поверхности субстрата. Подходящие способы удаления связующего материала могут включать промывку, очистку, стирание, напыление, сушку, нагрев и их комбинацию. Поверхность изделия, полученного после обработки на стадии 104, можно очищать или промывать для удаления нежелательных материалов (например, остаточного флюсового материала, входящего в состав дополнительного слоя).After processing, providing binding, you can carry out an optional step (not shown in FIG. 1) to partially or completely remove the material of the binder film from the outer surface of the substrate. Suitable methods for removing binder material may include washing, cleaning, erasing, spraying, drying, heating, and a combination thereof. The surface of the product obtained after processing at
После обработки на стадии 104 способа можно получать связущий слой поверх абразивных частиц и субстрата на стадии 105. Образование связующего слоя может способствовать получению абразивного изделия, имеющего улучшенную износостойкость. Кроме того, связующий слой может улучшать удерживание абразивных частиц в абразивном изделии. Согласно одному из вариантов реализации способ получения связующего слоя может включать нанесение связующего слоя на внешнюю поверхность изделия, образованного абразивными частицами, внешней поверхностью субстрата и областями диффузионного связывания, расположенными вокруг абразивных частиц. Фактически связующий слой может быть связан непосредственно с абразивными частицами, внешней поверхностью субстрата и областями диффузионного связывания.After processing in
Получение связующего слоя может включать способы, такие как осаждение, напыление, погружение, печать и их комбинацию. Согласно одному конкретному варианту реализации связующий слой можно получать при помощи способа электроосаждения. В альтернативном варианте реализации связующий слой можно получать при помощи способа осаждения путем химического восстановления.Obtaining a binder layer may include methods such as deposition, sputtering, immersion, printing, and a combination thereof. According to one particular embodiment, the binder layer can be obtained using the electrodeposition method. In an alternative embodiment, the binder layer can be obtained using a deposition method by chemical reduction.
Связующий слой может быть получен таким образом, что он расположен поверх второго слоя покрытия абразивных частиц и внешней поверхности субстрата, более конкретно, он может находиться в непосредственном контакте с ними. Согласно одному конкретному варианту реализации связующий слой может быть расположен поверх по меньшей мере 90% доступной поверхности абразивных частиц и внешней поверхности субстрата. В других вариантах реализации степень покрытия связующего слоя может быть более высокой, то есть он может быть расположен поверх по меньшей мере примерно 92%, по меньшей мере примерно 95% или даже по меньшей мере примерно 97% доступной поверхности абразивных частиц и внешней поверхности субстрата. В одном конкретном варианте реализации связующий слой может быть получен таким образом, что расположен поверх по существу всей доступной поверхности абразивных частиц и субстрата, где связующий слой может быть расположен поверх всех компонентов абразивного изделия, определяя внешнеюю поверхность абразивного изделия.The bonding layer can be obtained in such a way that it is located on top of the second coating layer of the abrasive particles and the outer surface of the substrate, more specifically, it can be in direct contact with them. In one particular embodiment, the bonding layer may be located on top of at least 90% of the available surface of the abrasive particles and the outer surface of the substrate. In other embodiments, the degree of coverage of the binder layer may be higher, that is, it may be located on top of at least about 92%, at least about 95%, or even at least about 97% of the available surface of the abrasive particles and the outer surface of the substrate. In one specific embodiment, the bonding layer can be obtained in such a way that it is located over essentially the entire available surface of the abrasive particles and the substrate, where the bonding layer can be located on top of all components of the abrasive product, defining the outer surface of the abrasive product.
Связующий слой можно изготовить из материала, такого как органический материал, неорганический материал и их комбинации. Некоторые подходящие органические материалы могут включать полимеры, такие как УФ-отверждаемые полимеры, термоотверждаемые полимеры, термопластики и их комбинацию. Некоторые другие подходящие полимерные материалы могут включать уретаны, эпоксиды, полиимиды, полиамиды, акрилаты, поливинилы и их комбинацию.The binder layer can be made from a material such as an organic material, an inorganic material, and combinations thereof. Some suitable organic materials may include polymers such as UV curable polymers, thermoset polymers, thermoplastics, and combinations thereof. Some other suitable polymeric materials may include urethanes, epoxides, polyimides, polyamides, acrylates, polyvinyls, and combinations thereof.
Неорганические материалы, подходящие для применения в связующем слое, могут включать металлы, металлические сплавы, металлокерамику, керамику, композиты и их комбинацию. В одном конкретном случае связующий слой можно получать из материала, содержащего по меньшей мере один элементарный переходный металл, более конкретно из металлического сплава, содержащего элементарный переходный металл. Некоторые элементарные переходные металлы, подходящие для применения в связующем слое, могут включать свинец, серебро, медь, цинк, олово, титан, молибден, хром, железо, марганец, кобальт, ниобий, тантал, вольфрам, палладий, платину, золото, рутений и их комбинацию. В определенных случаях связующий слой может включать никель, может представлять собой металлический сплав, содержащий никель, или даже сплав на основе никеля. В других вариантах реализации связующий слой может состоять по существу из никеля.Inorganic materials suitable for use in the binder layer may include metals, metal alloys, cermets, ceramics, composites, and a combination thereof. In one specific case, the binder layer can be obtained from a material containing at least one elementary transition metal, more specifically from a metal alloy containing an elementary transition metal. Some elementary transition metals suitable for use in the binder layer may include lead, silver, copper, zinc, tin, titanium, molybdenum, chromium, iron, manganese, cobalt, niobium, tantalum, tungsten, palladium, platinum, gold, ruthenium and their combination. In certain cases, the bonding layer may include nickel, may be a metal alloy containing nickel, or even a nickel-based alloy. In other embodiments, the binder layer may consist essentially of nickel.
Согласно одному из вариантов реализации средняя толщина связующего слоя может составлять по меньшей мере примерно 10% от среднего размера абразивных частиц, исключая первый и второй слои покрытия. В другом варианте реализации средняя толщина связующего слоя может составлять по меньшей мере примерно 20%, по меньшей мере примерно 30%, по меньшей мере примерно 40% или даже по меньшей мере примерно 50%. В другом варианте реализации средняя толщина связующего слоя может составлять не более чем примерно 100%, не более чем примерно 90%, не более чем примерно 85%, например, не более чем примерно 80% или даже не более чем примерно 75% от среднего размера абразивных частиц.In one embodiment, the average thickness of the binder layer may be at least about 10% of the average size of the abrasive particles, excluding the first and second coating layers. In another embodiment, the average thickness of the binder layer may be at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, or even at least about 50%. In another embodiment, the average thickness of the binder layer may be not more than about 100%, not more than about 90%, not more than about 85%, for example, not more than about 80%, or even not more than about 75% of the average size abrasive particles.
В более конкретных случаях средняя толщина связующего слоя может составлять по меньшей мере примерно 1 микрон, например, по меньшей мере примерно 2 микрона, по меньшей мере примерно 5 микрон, по меньшей мере примерно 10 микрон или даже по меньшей мере примерно 20 микрон. В некоторых вариантах реализации связующего слоя может быть получен таким образом, что средняя толщина составляет не более чем примерно 100 микрон, не более чем примерно 90 микрон, не более чем примерно 80 микрон, не более чем примерно 70 микрон.In more specific cases, the average thickness of the binder layer may be at least about 1 micron, for example at least about 2 microns, at least about 5 microns, at least about 10 microns, or even at least about 20 microns. In some embodiments, the binder layer can be obtained in such a way that the average thickness is not more than about 100 microns, not more than about 90 microns, not more than about 80 microns, not more than about 70 microns.
Согласно одному из вариантов реализации связующий слой можно получать из материала, включая, например, композитные материалы, имеющие твердость, превышающую твердость материала областей диффузионного связывания и/или второго слоя покрытия. Например, твердость по Виккерсу связующего слоя может быть по меньшей мере на 5% выше твердости по Виккерсу областей диффузионного связывания. Фактически в других вариантах реализации твердость по Виккерсу связующего слоя может быть по меньшей мере примерно на 10%, например, по меньшей мере примерно на 20%, по меньшей мере примерно на 30%, по меньшей мере примерно на 40%, по меньшей мере примерно на 50%, по меньшей мере примерно на 75% или даже по меньшей мере примерно на 100% выше твердости по Виккерсу областей диффузионного связывания и/или второго слоя покрытия.In one embodiment, the binder layer can be made from a material, including, for example, composite materials having a hardness greater than the hardness of the material of the diffusion bonding regions and / or the second coating layer. For example, the Vickers hardness of the binder layer may be at least 5% higher than the Vickers hardness of the diffusion bonding regions. In fact, in other embodiments, the Vickers hardness of the binder layer can be at least about 10%, for example at least about 20%, at least about 30%, at least about 40%, at least about 50%, at least about 75%, or even at least about 100% higher than the Vickers hardness of the diffusion bonding regions and / or the second coating layer.
Кроме того, вязкость разрушения (Klс) связующего слоя, измеренная при помощи способа вдавливания, может быть по меньшей мере примерно на 5% выше средней вязкости разрушения материала областей диффузионного связывания и/или второго слоя покрытия. В конкретном варианте реализации вязкость разрушения (Кlс) связующего слоя может быть по меньшей мере примерно на 8% выше, по меньшей мере примерно на 10% выше, по меньшей мере примерно на 15% выше, по меньшей мере примерно на 20% выше, по меньшей мере примерно на 25% выше, по меньшей мере примерно на 30% выше или даже по меньшей мере примерно на 40% выше вязкости разрушения материала области диффузионного связывания и/или второго слоя покрытия.In addition, the fracture toughness (Klc) of the binder layer, measured using the indentation method, can be at least about 5% higher than the average fracture toughness of the material of the diffusion bonding regions and / or the second coating layer. In a particular embodiment, the fracture toughness (Klc) of the binder layer may be at least about 8% higher, at least about 10% higher, at least about 15% higher, at least about 20% higher, according to at least about 25% higher, at least about 30% higher, or even at least about 40% higher than the fracture toughness of the material of the diffusion bonding region and / or the second coating layer.
Связующий слой необязательно может включать наполнитель. Наполнители могут представлять собой различные материалы, подходящие для улучшения рабочих характеристик конечного абразивного изделия. Некоторые подходящие наполнители могут включать абразивные зерна, порообразующие агенты, такие как полые сферы, стеклянные сферы, вспененный глинозем, природные материалы, такие как ракушки и/или волокна, металлические частицы и их комбинацию.The binder layer may optionally include a filler. Fillers may be various materials suitable for improving the performance of the final abrasive product. Some suitable fillers may include abrasive grains, pore forming agents such as hollow spheres, glass spheres, foamed alumina, natural materials such as shells and / or fibers, metal particles, and a combination thereof.
В одном конкретном варианте реализации связующий слой может включать наполнитель в форме абразивных зерен. Абразивные зерна, входящие в состав наполнителя, могут значительно отличаться от абразивных частиц, в частности размером, таким образом, в определенных случаях средний размер абразивных зерен наполнителя может быть существенно ниже среднего размера абразивных частиц, связанных со скрепляющей пленкой. Например, средний размер абразивных зерен наполнителя может быть по меньшей мере примерно в 2 раза ниже среднего размера абразивных частиц, определяемого размером ядра абразивных частиц, исключая первый и второй слои покрытия. Фактически средний размер абразивных зерен наполнителя может быть еще более низким, например, по меньшей мере примерно в 3 раза ниже, по меньшей мере примерно в 5 раз ниже, по меньшей мере примерно в 10 раз ниже среднего размера абразивных частиц, в частности средний размер абразивных зерен наполнителя может находиться в диапазоне от 2 до 10 раз ниже среднего размера абразивных частиц.In one particular embodiment, the binder layer may include a filler in the form of abrasive grains. The abrasive grains included in the filler may differ significantly from the abrasive particles, in particular in size, thus, in certain cases, the average size of the abrasive grains of the filler may be significantly lower than the average size of the abrasive particles associated with the bonding film. For example, the average size of the abrasive grains of the filler may be at least about 2 times lower than the average size of the abrasive particles, determined by the size of the core of the abrasive particles, excluding the first and second coating layers. In fact, the average size of the abrasive grains of the filler may be even lower, for example, at least about 3 times lower, at least about 5 times lower, at least about 10 times lower than the average size of the abrasive particles, in particular the average size of the abrasive grains of the filler may be in the range from 2 to 10 times lower than the average size of the abrasive particles.
Абразивные зерна, входящие в состав наполнителя связующего слоя, можно получать из материала, такого как карбиды, материалы на основе углерода (например, фуллерены), бориды, нитриды, оксиды, оксинитриды, оксибориды и их комбинации. В определенных случаях абразивные зерна, входящие в состав наполнителя, могут представлять собой суперабразивный материал, такой как алмаз, кубический нитрид бора или их комбинацию. Следует понимать, что абразивные зерна, входящие в состав наполнителя, могут быть получены из того же материала, что и абразивные зерна, связанные со скрепляющей пленкой. В других случаях абразивные зерна, входящие в состав наполнителя, могут включать материал, отличный от материала абразивных частиц, связанных со скрепляющей пленкой.The abrasive grains included in the filler of the binder layer can be obtained from a material such as carbides, carbon-based materials (for example, fullerenes), borides, nitrides, oxides, oxynitrides, oxyborides, and combinations thereof. In certain cases, the abrasive grains included in the filler may be a superabrasive material, such as diamond, cubic boron nitride, or a combination thereof. It should be understood that the abrasive grains included in the filler can be obtained from the same material as the abrasive grains associated with the bonding film. In other cases, the abrasive grains included in the filler may include a material different from the material of the abrasive particles associated with the bonding film.
На ФИГ. 2 приведено поперечное сечение фрагмента абразивного изделия согласно одному из вариантов реализации. Показано, что абразивное изделие 200 может включать субстрат 201 в форме продолговатого элемента, такого как проволока. Кроме того, абразивное изделие может включать абразивные частицы 203, расположенные поверх внешней поверхности субстрата 201 и прикрепленные к ней. Следует отметить, что абразивные частицы 203 могут включать ядро 204, содержащее абразивный зернистый материал (например, алмазную крошку), первый слой покрытия 205, расположенный поверх ядра, и второй слой покрытия 206, расположенный поверх первого слоя покрытия 205. Абразивные частицы 203 могут быть непосредственно связаны с поверхностью субстрата 201 и могут находиться в непосредственном контакте с поверхностью субстрата, но не обязательно могут иметь промежуточный слой.In FIG. 2 shows a cross section of a fragment of an abrasive product according to one embodiment. It is shown that the
В конкретных вариантах реализации абразивные частицы 203 могут быть связаны с субстратом 201 по областям диффузионного связывания 207, в которых происходит взаимная диффузия материала второго слоя покрытия 206 и субстрата 201. Согласно одному из вариантов реализации области диффузионного связывания 207 локализованы вокруг абразивных частиц 203. Кроме того, области диффузионного связывания предпочтительно локализованы на границе поверхности абразивных частиц 203 и субстрата 201 и могут определять промежуточные области 208 между абразивными частицами 203, где промежуточные области 208 представляют собой участки, расположенные вдоль абразивного изделия, в которых отсутствуют области диффузионного связывания. Кроме того, промежуточные области можно определять как участки между абразивными частицами 203, на которых связующий слой 209 находится в непосредственном контакте с субстратом 201.In particular embodiments,
Абразивное изделие согласно одному из вариантов реализации, как таковое, может характеризоваться несплошным покрытием, предпочтительно расположенным вокруг абразивных частиц 203, где между абразивными частицами 203 содержатся промежуточные области или отсутствует материал между абразивными частицами 203. В определенных случаях несплошное покрытие может быть определено материалом второго слоя покрытия 206 и областей 207 диффузионного связывания, которые могут включать материал второго слоя покрытия 206 и субстрата 201. В конкретных вариантах реализации несплошное покрытие может определять области 220, содержащие покрытие, в которых материал, представляющий собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA), расположен вокруг и поверх большей части абразивных частиц 203, и промежуточные области 208 между абразивными частицами 203. В определенных случаях промежуточные области 208 могут составлять меньшую часть площади внешней поверхности субстрата 201, например, не более чем примерно 48%, не более чем примерно 40%, не более чем примерно 35%, не более чем примерно 30%, не более чем примерно 25%, не более чем примерно 20%, не более чем примерно 15% или даже не более чем примерно 12% от общей площади внешней поверхности субстрата 201. Кроме того, промежуточные области 208 могут составлять по меньшей мере примерно 1%, например, по меньшей мере примерно 3% или по меньшей мере примерно 5% от общей площади внешней поверхности субстрата 201.An abrasive product according to one embodiment, as such, may have a non-continuous coating, preferably located around the
Абразивное изделие 200 может включать связующий слой 209, расположенный поверх внешних поверхностей абразивных частиц 203, который может быть непосредственно связан со вторым слоем покрытия 206 абразивных частиц 203 и фрагментами внешней поверхности субстрата 201, расположенными в промежуточных областях 208 между областями диффузионного связывания 207.The
Описанные выше объекты изобретения следует рассматривать как иллюстративные, но не ограничивающие, и подразумевается, что прилагаемая формула изобретения охватывает все модификации, усовершенствования и другие варианты реализации, не выходящие за рамки объема настоящего изобретения. Таким образом, в той мере, насколько это разрешено законом, объем настоящего изобретения определяется наиболее широкой допустимой интерпретацией пунктов приведенной далее формулы изобретения и их эквивалентами и не должен быть ограничен или сведен к приведенному выше подробному описанию.The objects of the invention described above should be considered as illustrative, but not limiting, and it is intended that the appended claims cover all modifications, enhancements, and other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, to the extent permitted by law, the scope of the present invention is determined by the broadest possible interpretation of the claims below and their equivalents and should not be limited or reduced to the above detailed description.
Для удовлетворения требованиям патентного права предложен реферат изобретения, при этом следует понимать, что он не определяет или не ограничивает объем или значение формулы изобретения. Кроме того, в приведенном выше подробном описании чертежей различные отличительные признаки можно объединять или описывать в одном варианте реализации для упорядочения описания. Не следует считать, что в настоящем описании для заявленных вариантов реализации требуется более высокое количество отличительных признаков, чем явно отражено в каждом пункте формулы изобретения. Напротив, в приведенной далее формуле изобретения описание объекта изобретения может включать меньшее количество отличительных признаков по сравнению с описанными в любом из предложенных вариантов реализации. Таким образом, следующая формула изобретения включена в подробное описание чертежей, где каждый пункт формулы изобретения следует рассматривать индивидуально, так как они по отдельности определяют заявленные объекты изобретения.To satisfy the requirements of patent law, an abstract of the invention has been proposed, it being understood that it does not define or limit the scope or meaning of the claims. In addition, in the above detailed description of the drawings, various features can be combined or described in one embodiment to streamline the description. It should not be considered that in the present description for the claimed implementation options require a higher number of distinctive features than is explicitly reflected in each claim. On the contrary, in the following claims, a description of an object of the invention may include fewer distinctive features than those described in any of the proposed embodiments. Thus, the following claims are included in the detailed description of the drawings, where each claim should be considered individually, since they individually define the claimed objects of the invention.
Claims (13)
субстрат, содержащий проволоку;
абразивные частицы, прикрепленные к субстрату, при этом абразивные частицы содержат:
первый слой покрытия, расположенный поверх абразивных частиц, и
второй слой покрытия, отличающийся от первого слоя покрытия и расположенный поверх первого слоя покрытия, при этом второй слой покрытия содержит материал, представляющий собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA), температура плавления которого составляет не более чем 450° C, и
связующий слой, расположенный поверх субстрата и абразивных частиц.1. An abrasive product containing:
a substrate containing wire;
abrasive particles attached to the substrate, while the abrasive particles contain:
a first coating layer located on top of the abrasive particles, and
a second coating layer, different from the first coating layer and located on top of the first coating layer, the second coating layer contains a material representing a low-temperature metal alloy (LTMA), the melting temperature of which is not more than 450 ° C, and
a bonding layer located on top of the substrate and abrasive particles.
субстрат, содержащий элемент продолговатой формы, имеющий соотношение длина:ширина, составляющее по меньшей мере 10:1;
абразивные частицы, прикрепленные к субстрату;
несплошное покрытие, содержащее металлический материал, определяющее области, имеющие покрытие и содержащие материал, представляющий собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA), расположенные вокруг и поверх большей части абразивных частиц, и промежуточную область между абразивными частицами, при этом температура плавления низкотемпературного металлического сплава (LTMA) составляет не более чем 450°C.2. An abrasive product containing:
a substrate containing an element of elongated shape, having a ratio of length: width of at least 10: 1;
abrasive particles attached to the substrate;
a non-continuous coating containing a metal material defining regions having a coating and containing a material of low temperature metal alloy (LTMA) located around and on top of most of the abrasive particles, and an intermediate region between the abrasive particles, while the melting point of the low temperature metal alloy (LTMA ) is not more than 450 ° C.
использование субстрата, содержащего элемент продолговатой формы, имеющий соотношение длина : ширина, составляющее по меньшей мере 10:1;
обработку субстрата с получением связующей пленки;
размещение абразивных частиц, содержащих второй слой покрытия, включающий материал, представляющий собой низкотемпературный металлический сплав (LTMA), на связующей пленке, причем температура плавления низкотемпературного металлического сплава (LTMA) составляет не более чем 450°C;
обработку субстрата с обеспечением связывания абразивных частиц с субстратом и
формирование связующего слоя поверх абразивных частиц.11. A method of manufacturing an abrasive product, including:
the use of a substrate containing an element of elongated shape having a ratio of length: width of at least 10: 1;
processing the substrate to obtain a binder film;
placing abrasive particles containing a second coating layer comprising a material comprising a low temperature metal alloy (LTMA) on a binder film, wherein the melting temperature of the low temperature metal alloy (LTMA) is not more than 450 ° C;
treating the substrate with binding of the abrasive particles to the substrate and
the formation of a bonding layer on top of abrasive particles.
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US201161535530P | 2011-09-16 | 2011-09-16 | |
| US61/535,530 | 2011-09-16 | ||
| PCT/US2012/055529 WO2013040423A2 (en) | 2011-09-16 | 2012-09-14 | Abrasive article and method of forming |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014114619A RU2014114619A (en) | 2015-10-27 |
| RU2574538C2 true RU2574538C2 (en) | 2016-02-10 |
Family
ID=
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310549C2 (en) * | 2003-12-25 | 2007-11-20 | Эй.Эл.Эм.Ти. КОРП. | Superabrasive wire saw-winding apparatus, cutting apparatus with superabrasive wire saw, winding method of superabrasive wire saw |
| RU83210U1 (en) * | 2008-12-23 | 2009-05-27 | Владимир Петрович Запорожский | DIAMOND TOOL |
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2310549C2 (en) * | 2003-12-25 | 2007-11-20 | Эй.Эл.Эм.Ти. КОРП. | Superabrasive wire saw-winding apparatus, cutting apparatus with superabrasive wire saw, winding method of superabrasive wire saw |
| RU83210U1 (en) * | 2008-12-23 | 2009-05-27 | Владимир Петрович Запорожский | DIAMOND TOOL |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9375826B2 (en) | Abrasive article and method of forming | |
| US9186816B2 (en) | Abrasive article and method of forming | |
| TWI507269B (en) | Abrasive articles including abrasive particles bonded to an elongated substrate body having a barrier layer, and methods of forming thereof | |
| WO2013147892A1 (en) | Abrasive article and method of forming | |
| WO2014004991A1 (en) | Abrasive article and method of forming | |
| WO2014005028A1 (en) | Abrasive article and method of forming | |
| EP2866972A1 (en) | Abrasive article and method of forming | |
| WO2014005015A1 (en) | Abrasive article and method of forming | |
| RU2574538C2 (en) | Abrasive article and method of its production | |
| AU2011351923A1 (en) | Abrasive article and method of forming |