專利名稱：結合了浸滲的磨料區段的磨料物品的制作方法
技術領域：
以下內容總體上是針對研磨工具以及其形成方法，并且更具體地是針對使用了附接到一個基底上的浸滲磨料區段的研磨工具以及將此類工具進行組裝的方法。
背景技術：
對進一步下部結構的改進必要的工具，例如建造另外的道路和建筑，對于發展中地區的持續性經濟擴展是至關重要的。另外地，發達地區對于用新的、擴展的道路和建筑來替換老化的下部結構存在著持續性的需要。建筑工業利用了多種工具來切割和研磨建筑材料。切割和研磨工具被要求用于去除或翻修道路的陳舊區段。另外，開采和準備最終修整材料，例如用于地板和建筑物正面的厚石板，要求工具來鉆探、切割并拋光。典型地，這些工具包括粘結到一個基底元件(例如一塊板或一個輪)上的磨料構件。該磨料構件與該基底元件之間粘合的斷裂可能要求替換該磨料構件和/或該基底元件，從而導致故障時間和生產力的損失。另外，當磨料構件的多個部分以高速從工作區被射出時，斷裂可能造成安全危害。這樣，該磨料構件與該基底元件之間改進的粘合是所希望的。
發明內容
根據一個方面,一種磨料物品包括一個基底以及一種磨料構件,該磨料構件包括粘結到一種金屬基底上的磨料顆粒，這些磨料構件具有一種連通孔隙網絡，這些孔隙基本上被填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑。該磨料物品進一步包括一個在該磨料構件與該基底之間的背襯區域，該背襯區域由一種包括至少一種金屬元素的粘合組合物構成，該背襯區域是與該基底不同的一個區域并且與該磨料構件不同的一個區域。該磨料物品在該背襯區域具有的平均斷裂強度是至少約600N/mm2并且斷裂強度變化(break strengthvariation)是不大于約150。在另一方面，一種磨料物品包括一個基底、一個磨料構件(包括含磨料顆粒的三種彼此粘結的不同相)、一種金屬基體、以及一種浸滲劑、和在該磨料構件與該基底之間的背襯區域。該背襯區域包括一個第一相和一個第二相，其中該第一相和第二相實質上是均勻分布在彼此內的，并且其中該第一相和該第二相是由多個離散的區域組成的，其中這些分離的區域具有的平均尺寸是不大于約50微米。根據又另一個方面,一種磨料物品包括一個基底以及一種磨料構件,該磨料構件包括粘結到一種金屬基底上的磨料顆粒，這些磨料構件進一步包括一種連通孔隙網絡，這些孔隙基本上被填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑。該磨料物品進一步包括一個在該磨料構件與該基底之間的背襯區域，該背襯區域由一種包括至少一種金屬元素的粘合組合物形成，該背襯區域是與該基底不同的一個區域并且與該磨料構件不同的一個區域。對 于50次切割穿過由混凝土構成的、且具有的厚度為4cm并且長度為30cm的鋪路厚板而言，該磨料物品具有的平均切割速度為至少約lOOOcmVmin。
在仍另一方面，一種磨料物品包括一個基底、一個磨料構件(包括含磨料顆粒的三種彼此粘結的不同相)、一種金屬基體、以及一種浸滲劑、和一個在該磨料構件與該基底之間的背襯區域，其中該背襯區域包括一個激光焊接的粘結接點。
根據一個方面，一種形成磨料物品的方法包括將一個磨料構件置于一個基底上，其中該磨料構件包括粘結到一種金屬基底上的磨料顆粒并且進一步包括一種連通孔隙網絡，這些孔隙基本上被填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑。該方法進一步包括將該磨料構件焊接到該基底上。在又一個方面，一種磨料物品包括一個基底、一個磨料構件，該磨料構件包括粘結到一種金屬基底上的磨料顆粒，該磨料構件進一步包括一種連通孔隙網絡，這些孔隙實質上填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑，一個在該磨料構件與該基底之間的一個背襯區域，該背襯區域包括一個連通孔隙網絡，這些孔隙實質上填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑，以及一個在將該基底與該磨料構件粘合在一起的背襯區域中的焊接接點。
通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優點對于本領域的普通技術人員變得清楚。圖I包括一個流程圖，該流程圖為一種形成根據一個實施方案的磨料物品的方法。圖2包括根據一個實施方案的一種磨料物品的圖解。圖3A和3B包括一種磨料物品的部分的截面圖像，該磨料物品包括根據一個實施方案的背襯區域的部分。圖4包括一個常規熱壓磨料物品的截面圖像，該磨料物品具有的一個顯示了石頭的背襯區域。在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。
具體實施例方式根據一個實施方案，在此的這些磨料物品可以包括一個基底元件以及一個磨料構件。該磨料物品可以是用于切割建筑材料的切割工具，例如用于切割混凝土的一種鋸。可替代地，該磨料物品可以是一種研磨工具例如用于研磨混凝土或燒制粘土或者去除浙青。圖I包括一個流程圖，該流程圖提供了用于形成根據一個實施方案的磨料物品的方法。如所展示的，該方法可以在步驟101通過將一個磨料構件置于一個基底上來開始。將要理解的是該磨料構件可以是在被放在用于附接的基底上之前而最初形成的。具體地說，該磨料構件可以是一種浸滲的磨料區段(具有粘結到一個金屬基底上的磨料顆粒)并且進一步包括一種網狀的連通孔隙，其中這些孔隙的至少一部分被填充有一種由金屬浸滲劑材料制成的浸滲劑。該基底元件可以是一個環、一個環區段、一塊板或一個盤的形式，取決于該磨料物品的預期應用。該基底元件可以由一種金屬或一種金屬合金形成。例如，該基底可以由一種鋼形成，并且具體地一種可熱處理的鋼合金，如25CrMo4、75Crl、C60，或類似用于具有薄截面的基底元件鋼合金，或簡單的施工建筑鋼如St 60或用于厚基底元件的類似材料。該基底元件可以具有至少約600N/mm2的拉伸強度。該基底元件可以通過本領域已知的多種冶金技術來形成。值得注意的是，該基底材料可以是一種低碳型材料，它將有助于根據在此的多個實施方案的一種焊接方法。該基底材料可以具有小于約10%的碳含量，如小于約8%、小于約6%、小于約4%、小于約2%、并且甚至小于約1%，以便有助于該形成過程。在一個示例性實施方案中，一種磨料構件包括埋入一種具有連通性孔隙網絡的金屬基體中的多個磨料顆粒。這些磨料顆粒可以包括一種具有至少約7的莫氏硬度的研磨材料。在具體的情況下，這些磨料顆粒可以包括一種超級磨料材料，例如金剛石或立方氮化硼。這些磨料顆粒可以具有不小于約400US篩目的粒度，例如不小于約100US篩目，例如在大約25US與80US篩目之間。取決于其應用，該大小可以在大約30與60US篩目之間。這些磨料顆粒可以按大約2vol%至大約50vol%之間的量存在。另外地,磨料顆粒、的量可以取決于其應用。例如，用于一種研磨或拋光工具的磨料構件可以包括在該磨料構件的總體積的大約3. 75vol%與大約50vol%之間的磨料顆粒。可替代地,用于一種切斷工具的磨料構件可以包括在該磨料構件的總體積的大約2vol%與大約6. 25vol%之間的磨料顆粒。此外，用于一種取芯鉆孔的磨料構件可以包括在該磨料構件的總體積的大約6. 25vol%與大約20vol%之間的磨料顆粒。該金屬基體可以包括一種金屬元素或包括多種金屬元素的金屬合金。對于某些研磨區段，該金屬基體可以包括金屬元素，如鐵、鎢、鈷、鎳、鉻、鈦、銀、以及它們的一種組合。在具體的實例中，該金屬基體可以包括一種稀土元素，如鈰、鑭、釹、以及它們的一種組合。在一個具體的實例中，該金屬基體可以包括一種耐磨損的組分。例如，在一個實施方案中，該金屬基體可以包括碳化鎢，并且更具體地說可以主要由碳化鎢組成。在某些設計中，該金屬基體可以包括多個單獨組分的顆粒或預合金化的顆粒。這些顆粒可以在大約I. 0微米與大約250微米之間。如以上所指出的，該磨料構件可以被形成為使得一種浸滲劑是存在于該磨料構件本體內連通網絡孔隙之內的。該浸滲劑可以部分地填充、基本上填充、或者甚至完全填充這些延伸通過該磨料構件體積的孔隙的體積。根據一個具體的設計，該浸滲劑可以是一種金屬或金屬合金材料。例如，一些適合的金屬元素可以包括銅、錫、鋅、以及它們的一種組合。在具體的例子中，該浸滲劑可以是一種擦金(bronzing)材料,該擦金材料由一種金屬合金支持，并且具體的一種銅-錫金屬合金，這樣使得它特別適合用于根據在此的實施方案的焊接。例如，該擦金材料可以主要由銅和錫組成。某些擦金材料可以結合特定含量的錫，如在該組合物內的材料總含量的不大于約20%、不大于約15%、不大于約12%、或甚至不大于約10%。根據一個實施方案，該擦金材料可以包括的錫的量值是處于約5%與約20%之間、如約8%與約15%之間、或者甚至約8%與約12%之間的范圍內。此外，某些擦金材料可以用作浸滲劑材料，并且可以具有的銅的量值是該組合物內材料的總量值的至少約80%、至少約85%、或者甚至至少約88%。一些擦金材料可以使用的銅量值是在約80%與約95%之間，如在約85%與約95%之間、或甚至在約88%與約93%之間的范圍內。另外，該擦金材料可以包含一個特別低含量的其他元素，如鋅，以便有助于根據在此的實施方案的形成方法來適當形成磨料物品。例如，該擦金材料可以使用不大于約10%，如不大于約5%，或者甚至不大于約2%的鋅。事實上，某些擦金材料可以基本上不含鋅。該磨料構件可以被制造為使得磨料顆粒可以與一種金屬基體相結合以便形成一種混合物。該金屬基體可以包括該金屬基體的這些部件的顆粒共混物或者可以是該金屬基體的預合金化的顆粒。在一個實施方案中，該金屬基體可以符合化學式(WC)wWxFeyCrzX(1_w_x_y_z),其中(Xw<0.8,(Xx<0.7,(Xy<0.8,(Xz<0. 05, w+x+y+z ( I,并且X可以包括其他金屬，如鈷和鎳。在另一個實施方案中，該金屬基體可以符合化學式(WC)wWxFeyCrzAgvX(1_v_w_x_y_z)，其中 0 ≤ w≤ 0. 5，0 ≤ x≤ 0. 4，0 ≤y ≤ I. 0，0 ≤ z ≤ 0. 05，0 ^ V ^ 0. I, v+w+x+y+z ( 1，并且X可以包括其他金屬例如鈷和鎳。金屬基體和磨料顆粒的混合物可以通過一個壓制操作(具體地一種冷壓制操作)而形成為一種磨料預成型件，以形成一種多孔的磨料構件。該冷壓制可以在大約50kN/cm2(500MPa)至大約250kN/cm2 (2500MPa)之間的一個壓力下進行。所得到的多孔磨料構件可以具有連通性孔隙的網絡。在一個實例中，該多孔的磨料構件可以具有在大約25vol%與50vol%之間的孔隙率。然后使所生成的多孔磨料構件經受一個浸滲過程，其中該浸滲劑材料被布置在該磨料構件的本體之內，并且具體地，布置在該磨料構件的本體內的連通孔隙網絡之內。該浸滲劑可以通過毛細管作用吸入到該冷壓制磨料構件的這些孔中。在該浸滲過程之后，所得到的致密化的磨料構件的密度可以是不小于約96%。浸滲該磨料構件的浸滲劑的量值可以在該致密化的磨料部件的大約20wt%與45wt%之間。該磨料構件可以包括一個布置在該磨料構件與該基底之間的背襯區域，它有助于該磨料構件與該基底的結合。根據一個實施方案，該背襯區域可以是與該磨料構件和該基底不同的區域。然而，該背襯區域可以最初作為該磨料構件的一個部分來形成，并且具體地可以是該磨料構件的一個不同區域，該區域具有有助于該磨料構件與該基底的結合的特殊特征。例如，根據一個實施方案，該背襯區域可以具有與該磨料構件內磨料顆粒量值相比較更少百分比(vol%)的磨料顆粒。事實上，在某些情況下，該背襯區域可以基本上不含磨料顆粒。這可以是特別適合于利用了一種用于將該磨料構件焊接到該基底上的能量束(例如，激光)的成形方法。該背襯區域中的至少一個部分可以包括一種粘合組合物。該粘合組合物可以包括一種金屬或金屬合金。一些適合的金屬材料可以包括過渡金屬兀素，包括，例如鈦、銀、猛、磷、招、鎂、鉻、鐵、鉛、銅、錫、以及它們的一種組合。在具體的情況下，該粘合組合物可以是與該浸滲劑類似的，這樣該粘合組合物和該浸滲劑彼此的不同之處是不大于一個單一元素種類。在甚至更具體的情況下，該粘合組合物可以是與該浸滲劑相同的。例如，該粘合組合物可以是一種擦金材料，并且更具體地說，可以主要由一種如在此說明的擦金材料組成。根據在此的實施方案，該粘合組合物可以在具有某一程度的元素種類共性方面與該浸滲劑組成相關。定量地說，在該粘合組合物與該浸滲劑組合物之間的元素重量百分比差值可以是不大于約20wt%。元素重量百分比差值被定義為在該粘合組合物中所含的每種元素的重量含量相對于該浸滲劑組成之差的絕對值。其他實施方案在該粘合組合物與該浸滲劑的組合物之間具有更近的組合成關系。該粘合組合物與該浸滲劑組合物之間的元素重量百分比差值可以(例如)不超過15wt%、10wt%、5wt%,或可以不超過2wt%。大約是零的一個元素重量百分比差值代表了構成該背襯區域和該浸滲劑的相同組成。上述的這些元素數值可以通過任何適合的分析手段(包括微探針元素分析)來測量，并且忽略了可能沿著浸滲劑接觸金屬基體的區域而發生的合金化。該背襯區域可以具有一個特定含量的孔隙率。例如，該背襯區域可以具有的孔隙率是小于該磨料構件的孔隙率。事實上，該背襯區域中的孔隙率量值與該磨料構件內孔隙率量值相比較可以是顯著更小的。在一些情況下，該背襯區域包括的孔隙率與這兩個區域之間的在一個體積百分比基礎上相比較至少小2%。在其他情況下，與該磨料構件相比較，該差值可以是更大的，如至少小約4%的孔隙率，至少小約5%，至少小約7%，至少小約10%，或者甚至至少小約15%的孔隙率。孔隙率的差值可以有助于該背襯區域與該磨料構件的適當浸 滲。該背襯區域可以具有對于該背襯區域的總體積而言大于約40vol%的孔隙率。在其他情況下，在該背襯區域內孔隙率的量值可以是不大于約38vol%、不大于約34vol%、或者甚至不大于約30vol%。然而，該背襯區域內孔隙率的量值可以是至少約7vol%、至少約8vol%、至少約10vol%、至少約12vol%、或者甚至至少約15vol%的浸滲劑。該背襯區域中的孔隙率含量可以是在以上指出的任何最小與最大百分比之間的范圍內。將進一步理解的是在該背襯區域內總孔隙率的顯著部分可以是連通的孔隙率。即，該孔隙率的至少大部分，或者甚至于至少約75%、至少約80%、至少約90%、至少約95%、或者基本上全部可以是連通的孔隙率。該背襯區域可以包括對于該背襯區域的總體積而言至少約5vol%的浸滲劑。在其他情況下，該背襯區域可以包括至少約7vol%、至少約8vol%、至少約10vol%、至少約12vol%、或者甚至至少約15vol%的浸滲劑。然而，浸滲劑的量值能夠是受限的，使得它是不大于約40vol%、不大于約38vol%、不大于約34vol%、或者甚至不大于約30vol%。該浸滲劑的量值可以處于以上指出的任何最小與最大值之間的范圍內。因此，該背襯區域可以包括一種在一種基體金屬之間形成的連通孔隙網絡，并且其中該浸滲劑材料實質上填充了該連通孔隙。該背襯區域可以包含類似量值的基體金屬和浸滲劑。值得注意的是，該背襯區域可以是基本上不含磨料顆粒的。在其中該背襯區域包括連通孔隙(實質上填充有該浸滲劑)的此類實施方案中，該浸滲劑材料的可以作為一種在該基底與該磨料構件之間形成一個接點(例如，一種焊接接點)的擦金材料。因此，可以控制該背襯區域的形成，并且具體地控制該背襯區域內孔隙率的性質和尺寸以便協助適當的浸滲。適當的浸滲確保了該背襯區域的適當材料特征以及一種適合的焊接點在該背襯區域與該基底之間的形成。例如，該背襯區域被形成為使得在該背襯區域內的孔隙的平均孔隙尺寸在尺寸上不大于該磨料構件內孔隙的平均孔隙尺寸，并且更具體地在尺寸上是更小的。這樣一種區分可以有助該背襯區域的完全且適當的浸滲以及一個強的焊接點區域的形成。在某些情況下，在該背襯區域內的這些孔隙的平均孔徑是比在該磨料構件內的這些孔隙的平均孔徑小至少約1%。在其他實施方案中，平均孔徑的差值可以更大，如至少約3%、至少約5%、至少約10%、或者甚至至少約20%。然而，該差值可以被限制為使得它是不大于約80%、不大于約70%、不大于約50%、或者甚至不大于約40%。平均孔徑的差值可以是在任何最小和最大值之間的范圍內。
在該磨料構件和背襯區域內孔隙率的性質和尺寸的控制可以包括在形成包括磨料構件和背襯區域的磨料物品的過程中施加高度均勻應用的壓力。遍及這兩個部件的整個長度和體積的均勻壓力會可以助于這些本體的均勻壓縮以及實質上均勻的孔徑。用于形成該磨料構件和背襯區域的粉末材料的粉末尺寸可以被特別選擇為進一步控制該孔徑。在一個實施方案中，該背襯區域可以包括一種特殊的擦金材料，該材料有助于一種焊接操作以便連接該磨料構件以及基底。事實上，某些背襯區域可以主要由銅-錫擦金材料組成。一些適合的擦金材料可以包括至少約80%的銅，如至少約82%的銅、至少約85%的銅、至少約87%的銅、至少約88%的銅、至少約90%的銅、至少約93%的銅、或者甚至至少約95%的銅。這樣，該擦金材料可以包括一個余量量值的錫，使得適合的擦金材料可以包括不大于約20%的錫、不大于約18%的錫、不大于約15%的錫、不大于約13%的錫、不大于約12%的錫、不大于約10%的錫、不大于約8%的錫、不大于約5%的錫。在步驟101將該磨料構件置于該基底上之后，該過程可以在步驟103通過將該磨料構件焊接到該基底上而繼續。在具體的實例中，該焊接法包括將一個能量束沖擊在該基底上，并且更具體地可以包括將一種能量束沖擊在該磨料構件與該基底之間的背襯區域 上。在具體的情況，該能量束可以是激光，使得該磨料區段通過激光焊接的粘結接點而附接到該基底上。該激光可以是一個通常從Dr. Fritsch可獲得的Roffin激光源。圖2展示了一個示例性的磨料物品200，包括一個粘結到基底204上的致密化的磨料構件202。致密化的磨料構件202包括金屬基體顆粒206以及彼此粘結的磨料顆粒208，以及填充有一種浸滲劑210的在該金屬基體粒206之間延伸的連通孔隙網絡。如進一步展示的，該磨料物品可以包括一個背襯區域212，布置在該磨料構件202與該基底204之間。背襯區域212可以包括一種粘合組合物，該粘合組合物與該致密化的磨料構件202的組成可以是連續的。根據一個實施方案，該磨料物品的背襯區域被形成為使得該背襯區域212可以包括在彼此內均勻分布的一個第一相和一個第二相。圖3A和3B包括一種磨料物品的部分的截面圖像，該磨料物品包括根據一個實施方案的背襯區域的部分。如所展示的，圖3A的圖像包括一個基底301的一個部分、一個背襯區域302的一個部分、以及一個磨料區段303的一個部分。如在圖3B中進一步展示的，該背襯區域302可以包括多個離散的相，具體地是實質上均勻地混合的一個第一相305以及一個第二相306。此外，該第一相305和第二相306可以具有如在放大的圖像中展示的多個離散的區域。這些離散的區域可以是多晶的區域，該區域具有的平均粒徑是不大于約50微米，如沿著最長的尺寸在一個類似的放大圖像中測量得到的。這可以通過使用一種金屬材料來促進，這種金屬材料具有特定的平均粉末尺寸并且具有一個實質上球形的形狀。在某些實施方案中，該第一和第二相305和306的這些離散的區域可以是更小的，如在不大于約40微米的等級上、不大于約30微米的等級上、不大于約25微米的等級上、或者甚至不大于約20微米的等級上。在具體的情況下，該第一和第二相305和306的這些離散的區域可以具有的平均尺寸是在約I微米與約50微米之間的范圍內，如在約5米與約50微米之間、如約10米與約40微米之間，或者甚至在約10微米與約30微米之間。如所展示的，該第一和第二相305和306可以與彼此精細地進行混合并且精細地帶有大理石花紋。此外，標識了該第一相305的這些不同的區域可以通過一種長形的、纖維的、和/或樹枝狀形態來限定，其中纖維股可以延伸通過該第二相306并且甚至彼此纏結。另外，該背襯區域302可以包括多個細的閉合空孔隙307，這些孔隙可以在該背襯區域302的整個體積上均勻地彼此間隔開。在具體的情況下，這些閉合的孔隙307可以具有特別地被圓化的形狀，并且總體上，其平均孔徑是小于約50微米，如小于約40微米，小于約25微米，或者甚至小于約15微米。該背襯區域可以具有的平均厚度是不大于約400微米，如在不大于約300微米、不大于約200微米的級別上。該平均背襯區域可以通過使用如在圖3A中所展示的沿著該背襯區域與磨料構件的界面為至少約1_的長度放大圖像獲取至少約10個不同的測量結果進行測量。在其他情況下，該背襯區域302可以被形成為具有的平均厚度為至少約50微米，如至少約100微米、至少約150微米，或者甚至至少約175微米。然而，具體的設計可以使用具有的平均厚度是在約50微米與約400微米之間，例如在約100微米與約300微米之間的范圍內的背襯區域。此外，該背襯區域302可以基本上不含石頭，石頭在更常規的磨料物品(例如，通過焊接粘結到該基底上的熱壓的磨料區段)中可以是更常見的。石頭總體上被標識為與周圍的區域相比較是非均勻的組成的區域，并且可以呈現多個區域，這些區域更易于誘導穿過該區域的斷裂失效。圖4包括一個常規磨料物品(具有展示出石頭403的一個背襯區域401)的截面圖像，這些石頭是作為大而圓的顆粒存在的，這些顆粒被一個不同的、第二相404包圍。此外，該背襯區域401呈現出多個孔隙405，這些孔隙遍及該背襯區域體積不均勻地分散，但是集中在特定的區域中，如在這些石塊403附近的多個區域，并且甚至更特別地在石頭403與包圍在石頭403周圍的不同第二相404之間的界面處。根據在此的實施方案形成的磨料物品可以具有特殊的機械特征，以及在該磨料區段與該基底之間如在背襯區域處測量的特別適合的粘結強度以及粘結強度的一致性。例如，根據一個實施方案，該磨料物品在該背襯區域可以具有的一個平均斷裂強度是至少約600N/mm2，這可以根據在EN13236中概述的歐洲標準測試程序來進行測量。在某些情況系下，該平均斷裂強度可以是至少約600N/mm2、如至少約700N/mm2、至少約800N/mm2、至少約925N/mm2、如至少約950N/mm2、或者甚至至少約975N/mm2。在仍然更具體的實施方案中，該磨料物品可以具有的平均斷裂強度是在約600N/mm2與約1400N/mm2之間、在約700N/mm2與約1400N/mm2之間、并且甚至在約800N/mm2與約1400N/mm2之間的范圍內。在某些實施方案中，該磨料物品可以具有的平均斷裂強度是在約900N/mm2與約1400N/mm2之間、在約925N/mm2與約1350N/mm2之間、在約950N/mm2與約1300N/mm2之間、并且甚至在約975N/mm2與約1250N/mm2之間的范圍內。此外，在此的實施方案的這些磨料物品可以呈現出一致的斷裂強度，如通過斷裂強度變化測量的，它是作為至少100個測量結果的標準偏差計算的。在此的這些實施方案的磨料物品可以具有的斷裂強度變化是不大于約150、如不大于約125、不大于約120、或者甚至不大于約110。在某些情況下，斷裂強度變化可以是在約25與約150之間的范圍內，如在約25與約125之間、或甚至在約25與約110之間。在此的實施方案的這些磨料物品可以具有某些性能特征。例如，對于50次切割穿過由用于鋪路的混凝土骨料構成的、且具有的厚度為4cm并且長度為30cm的鋪路厚板而言，這些磨料物品具有的平均切割速度為至少約lOOOcmVmin。事實上，某些磨料物品可以具有的平均切割速率為至少約1050cm2/min、如至少約1100cm2/min、或者甚至至少約1125cm2/min。在此的具體實施方案可以使用一種磨料物品，該磨料物品具有的平均切割速度是在約1000cm2/min與約1400cm2/min之間的范圍內，如在約1050cm2/min與約1400cm2/min之間，或者甚至在約1100cm2/min與約1300cm2/min之間。實例形成并且測試了四個樣品。樣品I是最初通過在約IOOOMpa的冷壓而形成的、并且此后用一個特殊的青銅材料進行浸滲的一個浸滲的部件。該磨料構件包括一種基于碳化鎢的金屬基體(可以包括為鈷和鎳的其他金屬)以及金剛石磨料顆粒。樣品I的磨料物品還包括一個基本上不含磨料顆粒的背襯區域。該浸滲劑是一個80/20銅/錫青銅材料，具有的平均顆粒大小是小于約45微米。、樣品2是根據樣品I的方法形成的，除了該青銅材料是一種85/15的銅/錫青銅材料，該材料具有的平均顆粒大小是小于63微米之外。樣品3是根據樣品I的方法形成的，除了該青銅材料是一種90/10的銅/錫青銅材料，該材料具有的平均顆粒大小是小于45微米之外。樣品4是根據樣品I的方法形成的，除了該青銅材料是一種95/5的銅/錫青銅材料，該材料具有的平均顆粒大小是小于74微米之外。在樣品1-4上進行速度和壽命測試，其結果歸納在以下表I中。表I
—樣品I 樣品2 樣品3 樣品4 —速度(Cin2Zmin) 960 1029 864 900
壽命 Ui2Zmm) 0.387 0.492 0.527 0.373如以上指出的，根據樣品1-4形成的這些磨料物品的切割速度和壽命展示了工業標準能力。樣品1-4的速度是比某些常規工業上標準的熱壓零件更大。與某些常規物品相比較，其壽命還得到了改進。此外，根據以上這些樣品(樣品1-4)形成了許多部件。事實上，對于這些樣品(即樣品1-4)中的每個，形成了 16個區段，這些區段是激光焊接到低碳鋼上的。每個樣品的焊接強度、以及平均斷裂強度和標準偏差在下表2中提供，基于使該區段從該基底上破裂必需的測試的扭矩。表 2
樣品I 樣品2 樣品3 樣品4平均值(Nm) 21.720.522.919.6
標準偏差1.751.710.831.93如可見的，樣品1-4的區段展示了對于工業使用而言適當的平均斷裂強度。也許更值得注意的是，所有測試樣品的標準偏差具體地與常規部件相比較是顯著更低的，其中這些標準偏差典型地是高得多的。根據以上樣品2的實施方案形成了樣品5和6。樣品5和6各自包括16個獨立冷壓的且浸滲的區段，這些區段是激光焊接到一個低碳鋼基底上的。該平均斷裂強度和斷裂強度變化是針對樣品5和6的16個區段中的每個進行測量的。這些結果在以下進行了歸納。表權利要求
1.一種磨料物品,包括 一個基底； 一個磨料構件，該磨料構件包括粘結到一個金屬基體上的磨料顆粒，該磨料構件進一步包括一個連通孔隙網絡，該連通孔隙網絡實質上填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑； 一個背襯區域，該背襯區域處于該磨料構件與該基底之間，該背襯區域包括一個連通孔隙網絡，該連通孔隙網絡實質上填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑；以及 一個焊接接點，該焊接接點位于該將該基底和該磨料構件進行粘合的背襯區域處。
2.如權利要求I所述的磨料物品，其中該背襯區域的連通孔隙率具有的平均孔隙大小是不大于該磨料構件的連通孔隙率的平均孔徑。
3.如權利要求2所述的磨料物品，其中該背襯區域的連通孔隙率的平均孔徑是比該磨料構件的連通孔隙率的平均孔徑小至少約1%。
4.如權利要求I所述的磨料物品，其中該基底包括一種低碳材料，該低碳材料具有的碳含量是小于約20%。
5.如權利要求I所述的磨料物品，其中該磨料構件的金屬浸滲劑材料是與該背襯區域的相同金屬浸滲劑材料。
6.如權利要求5所述的磨料物品，其中該金屬浸滲劑材料包括一種擦金金屬。
7.如權利要求6所述的磨料物品，其中該擦金材料包括含銅和錫的一種金屬合金。
8.如權利要求7所述的磨料物品，其中該擦金材料包括不大于約20%的錫。
9.如權利要求7所述的磨料物品，其中該擦金材料包括至少約80%的銅。
10.如權利要求I所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒包括超級磨料顆粒。
11.如權利要求I所述的磨料物品，其中該金屬基體包括一種選自下組的金屬，該組由以下各項組成鐵、鎢、鈷、鎳、鉻、鈦、銀、以及它們的一種組合。
12.如權利要求11所述的磨料物品，其中該金屬基體進一步包括一種稀土元素。
13.如權利要求I所述的磨料物品，其中該金屬基體進一步包括一種耐磨損的部件。
14.如權利要求13所述的磨料物品，其中該耐磨損的部件包括碳化鎢。
15.如權利要求I所述的磨料物品，其中該磨料構件具有的孔隙率對于該磨料構件的總體積而言是在約25vol%與50vol%之間。
16.如權利要求15所述的磨料物品，其中該背襯區域包括的孔隙率是小于該磨料構件的孔隙率。
17.如權利要求16所述的磨料物品，其中該背襯區域包括的孔隙率對于該背襯區域的總體積而目是小于約40vol%。
18.如權利要求I所述的磨料物品，其中該浸滲劑實質性地填充了該連通性孔隙的網絡，從而形成了具有的密度為至少約96%致密的一種致密化的磨料構件。
19.如權利要求I所述的磨料物品，其中該浸滲劑的作用為一種擦金材料，該擦金材料用于在該基底與該磨料構件之間的背襯區域處形成焊接接點。
20.如權利要求I所述的磨料物品，其中該磨料物品在該背襯區域具有的平均斷裂強度是至少約600N/mm2并且斷裂強度變化是不大于約150。
21.如權利要求20所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約600N/mm2與約1400N/mm2之間的范圍內。
22.如權利要求21所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約975N/mm2與約1250N/mm2之間的范圍內。
23.如權利要求20所述的磨料物品，其中該斷裂強度變化是在約25與約110之間的范圍內。
24.如權利要求I所述的磨料物品，其中，該背襯區域具有的平均厚度是不大于約400微米。
25.如權利要求I所述的磨料物品，其中該背襯區域基本上不含石頭。
26.如權利要求I所述的磨料物品，其中，對于50次切割穿過由混凝土構成的、且具有的厚度為4cm并且長度為30cm的鋪路厚板而言，該磨料物品具有的平均切割速度為至少約1000cm2/mino
27.如權利要求26所述的磨料物品，其中該平均切割速度是處于約IlOOcmVmin與約1300cm2/min之間的范圍內。
28.一種磨料物品，包括 一個基底； 一個磨料構件，該磨料構件包括粘結到一個金屬基體上的磨料顆粒，該磨料構件進一步包括一個連通孔隙網絡，該連通孔隙網絡實質上填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑； 一個在該磨料構件與該基底之間的背襯區域，該背襯區域包括一種含至少一種金屬元素的粘合組合物，該背襯區域是與該基底不同的一個區域并且與該磨料構件不同的一個區域；并且 其中，該磨料物品在該背襯區域具有的平均斷裂強度是至少約600N/mm2并且斷裂強度變化是不大于約150。
29.如權利要求28所述的磨料物品，其中該平均破裂強度是至少約700N/mm2。
30.如權利要求29所述的磨料物品，其中該平均破裂強度是至少約800N/mm2。
31.如權利要求30所述的磨料物品，其中該平均破裂強度是至少約900N/mm2。
32.如權利要求31所述的磨料物品，其中該平均破裂強度是至少約925N/mm2。
33.如權利要求32所述的磨料物品，其中該平均破裂強度是至少約950N/mm2。
34.如權利要求33所述的磨料物品，其中該平均破裂強度是至少約975N/mm2。
35.如權利要求28所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約600N/mm2與約1400N/mm2之間的范圍內。
36.如權利要求35所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約700N/mm2與約1400N/mm2之間的范圍內。
37.如權利要求36所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約800N/mm2與約1400N/mm2之間的范圍內。
38.如權利要求28所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約900N/mm2與約1400N/mm2之間的范圍內。
39.如權利要求38所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約925N/mm2與約1350N/mm2之間的范圍內。
40.如權利要求39所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約950N/mm2與約1300N/mm2之間的范圍內。
41.如權利要求40所述的磨料物品，其中該平均斷裂強度在約975N/mm2與約1250N/mm2之間的范圍內。
42.如權利要求28所述的磨料物品，其中，該平均斷裂強度是不大于約125。
43.如權利要求42所述的磨料物品，其中，該斷裂強度變化是不大于約120。
44.如權利要求43所述的磨料物品，其中，該斷裂強度變化是不大于約110。
45.如權利要求28所述的磨料物品，其中該斷裂強度變化是在約25與約150之間的范圍內。
46.如權利要求45所述的磨料物品，其中該斷裂強度變化是在約25與約125之間的范圍內。
47.如權利要求46所述的磨料物品，其中該斷裂強度變化是在約25與約110之間的范圍內。
48.如權利要求28所述的磨料物品，其中該背襯區域來自該基底的一個分開相。
49.如權利要求28所述的磨料物品，其中該背襯區域基本上不含磨料顆粒。
50.如權利要求28所述的磨料物品，其中該磨料物品是選自以下的物品組，該組由以下各項組成研磨環區段、取芯鉆頭、以及切斷刀片。
51.如權利要求28所述的磨料物品，其中該粘合組合物包括一種選自下組的金屬，該組由以下各項組成銅、鋅、錫、鐵、鉛、以及它們的一種組合。
52.如權利要求51所述的磨料物品，其中該粘合組合物包括含銅和錫的一種金屬合金。
53.如權利要求51所述的磨料物品，其中該粘合組合物包括一種主要由銅和錫組成的一種擦金合金。
54.如權利要求53所述的磨料物品，其中該擦金材料包括不大于約20%的錫。
55.如權利要求54所述的磨料物品，其中該擦金材料包括不大于約15%的錫。
56.如權利要求55所述的磨料物品，其中該擦金材料包括不大于約12%的錫。
57.如權利要求53所述的磨料物品，其中該擦金材料包括的錫的量值是處于約5%與約20%之間的范圍內。
58.如權利要求57所述的磨料物品，其中該擦金材料包括的錫的量值是處于約8%與約15%之間的范圍內。
59.如權利要求58所述的磨料物品，其中該擦金材料包括的錫的量值是處于約8%與約12%之間的范圍內。
60.如權利要求53所述的磨料物品，其中該擦金材料包括至少約80%的銅。
61.如權利要求60所述的磨料物品，其中該擦金材料包括至少約85%的銅。
62.如權利要求53所述的磨料物品，其中該擦金材料包括的銅的量值是處于約80%與約95%之間的范圍內。
63.如權利要求62所述的磨料物品，其中該擦金材料包括的銅的量值是處于約85%與約95%之間的范圍內。
64.如權利要求63所述的磨料物品，其中該擦金材料包括的銅的量值是處于約88%與約93%之間的范圍內。
65.如權利要求28所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒包括超級磨料顆粒。
66.如權利要求65所述的磨料物品，其中這些超級磨料顆粒包括金剛石。
67.如權利要求28所述的磨料物品，其中這些磨料顆粒的量值是在該磨料構件的約2vol% 與 50vol% 之間。
68.如權利要求28所述的磨料物品，其中該金屬基體包括一種選自下組的金屬，該組由以下各項組成鐵、鎢、鈷、鎳、鉻、鈦、銀、以及它們的一種組合。
69.如權利要求68所述的磨料物品，其中該金屬基體進一步包括一種稀土元素。
70.如權利要求69所述的磨料物品，其中該稀土元素的量值是不大于約3wt%。
71.如權利要求68所述的磨料物品,其中該金屬基體進一步包括一種耐磨損的部件。
72.如權利要求71所述的磨料物品，其中該耐磨損的部件包括碳化鎢。
73.如權利要求28所述的磨料物品，其中該磨料構件具有的孔隙率是處于約25%與50%之間。
74.如權利要求28所述的磨料物品，其中該浸滲劑實質性地填充了該連通性孔隙的網絡，從而形成了具有的密度為至少約96%致密的一種致密化的磨料構件。
75.如權利要求74所述的磨料物品，其中該致密化的磨料構件內的浸滲劑的量值是在該致密化的磨料部件的大約20wt%與大約45wt%之間。
76.如權利要求28所述的磨料物品，其中該背襯區域包括的連通孔隙網絡實質上填充有該浸滲劑。
77.如權利要求76所述的磨料物品，其中該浸滲劑的作用為一種擦金材料，該擦金材料用于在該基底與該磨料構件之間的背襯區域處形成焊接接點。
78.一種磨料物品，包括 一個基底； 一個磨料構件，該磨料構件包括三個粘結到彼此上的不同相，這三個相包括磨料顆粒、一種金屬基體、以及一種浸滲劑；以及 一個背襯區域，該背襯區域處于該磨料構件與該基底之間，其中該背襯區域包括一個第一相和一個第二相，其中該第一相和第二相實質上是均勻分布在彼此內的，并且其中該第一相和該第二相是由多個離散的區域組成的，其中這些離散的區域具有的平均尺寸是不大于約50微米。
79.如權利要求78所述的磨料物品，其中，該背襯區域具有的平均厚度是不大于約400微米。
80.如權利要求79所述的磨料物品，其中，該背襯區域具有的平均厚度是不大于約300微米。
81.如權利要求80所述的磨料物品，其中，該背襯區域具有的平均厚度是不大于約200微米。
82.如權利要求78所述的磨料物品，其中，該背襯區域具有的平均厚度是至少約50微米。
83.如權利要求82所述的磨料物品，其中，該背襯區域具有的平均厚度是至少約100微米。
84.如權利要求78所述的磨料物品，其中該背襯區域具有的平均厚度是在約50微米與約400微米之間的范圍內。
85.如權利要求84所述的磨料物品，其中該背襯區域具有的平均厚度是在約100微米與約300微米之間的范圍內。
86.如權利要求78所述的磨料物品，其中該背襯區域主要由一種粘合組合物組成。
87.如權利要求86所述的磨料物品，其中該背襯區域包括至少約90被％的粘合組合物。
88.如權利要求86所述的磨料物品，其中該粘合組合物包括一種選自下組的金屬，該組由以下各項組成銅、銅-錫青銅、銅-錫-鋅合金、以及它們的一種組合。
89.如權利要求88所述的磨料物品，其中該粘合組合物進一步包括一種選自以下金屬組的金屬，該組由以下各項組成鈦、銀、錳、磷、鋁、鎂、鉻、鐵、鉛、以及它們的一種組合。
90.如權利要求78所述的磨料物品，其中，該第一相的這些離散區域具有的平均尺寸是不大于約40微米。
91.如權利要求90所述的磨料物品，其中，該第一相的這些離散區域具有的平均尺寸是不大于約30微米。
92.如權利要求78所述的磨料物品，其中該背襯區域基本上不含石頭。
93.一種磨料物品，包括 一個基底； 一個磨料構件，該磨料構件包括粘結到一個金屬基體上的磨料顆粒，該磨料構件進一步包括一個連通孔隙網絡，該連通孔隙網絡實質上填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑； 一個在該磨料構件與該基底之間的背襯區域，該背襯區域包括一種含至少一種金屬元素的粘合組合物，該背襯區域是與該基底不同的一個區域并且與該磨料構件不同的一個區域； 其中，對于50次切割穿過由混凝土構成的、且具有的厚度為4cm并且長度為30cm的鋪路厚板而言，該磨料物品具有的平均切割速度為至少約1000Cm2/min。
94.如權利要求93所述的磨料物品，其中該平均切割速度為至少約1050cm2/min。
95.如權利要求94所述的磨料物品，其中該平均切割速度為至少約llOOcmVmin。
96.如權利要求95所述的磨料物品，其中該平均切割速度為至少約1125cm2/min。
97.如權利要求93所述的磨料物品，其中該平均切割速度是處于約IOOOcmVmin與約1400cm2/min之間的范圍內。
98.如權利要求97所述的磨料物品，其中該平均切割速度是處于約1050cm2/min與約1400cm2/min之間的范圍內。
99.如權利要求98所述的磨料物品，其中該平均切割速度是處于約1100cm2/min與約1300cm2/min之間的范圍內。
100.—種磨料物品，包括 一個基底； 一個磨料構件，該磨料構件包括三個粘結到彼此上的不同相，包含磨料顆粒、一種金屬基體、以及一種浸滲劑；以及 一個背襯區域，該背襯區域處于該磨料構件與該基底之間，其中該背襯區域包括一個激光焊接的粘結接點。
101.一種用于形成形成磨料物品的方法，包括 將一個磨料構件置于一個基底上，其中該磨料構件包括粘結到一個金屬基體上的磨料顆粒并且進一步包 括一個連通孔隙網絡，該連通孔隙網絡實質上填充有一種包括金屬浸滲劑材料的浸滲劑；并且 將該磨料構件焊接到該基底上。
102.如權利要求101所述的方法，其中焊接包括將一個能量束沖擊在該磨料構件與該基底之間的背襯區域上。
103.如權利要求101所述的方法,進一步包括形成該磨料構件。
104.如權利要求103所述的方法，其中，冷壓是在大約50kN/cm2(500MPa)與250kN/cm2 (2500MPa)之間的壓力下進行的。
105.如權利要求104所述的方法，其中，冷壓包括將一個均勻的壓力施加在該磨料構件的整個長度上。
106.如權利要求105所述的方法，進一步包括形成在冷壓過程中延伸穿過該磨料構件的連通孔隙率的孔隙的一個實質上均勻的孔隙直徑。
107.如權利要求101所述的方法，其中，焊接包括激光焊接。
108.如權利要求107所述的方法，其中，焊接包括使用CO2激光進行焊接。
全文摘要
一種磨料物品包括一個基底、一個包括三個彼此粘結的不同相的磨料構件，這三個相包括磨料顆粒、一個金屬基體、以及一種浸滲劑。該磨料物品進一步包括一個在該磨料構件與該基底之間的背襯區域，其中該背襯區域包括一個激光焊接的粘結接點。
文檔編號C09K3/14GK102666019SQ201080058793
公開日2012年9月12日 申請日期2010年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者A·R·G·海恩, I·高薩摩, M·L·候昂 申請人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法國圣戈班磨料磨具公司