用于制造研磨或切割工具的半制品制造技术

一种用于在制造研磨或切割工具中使用的半制品，其为柔软 的、易变形的糊状物的形式，该糊状物包括粉末状可烧结基质材料、 粘合剂和用于该粘合剂的溶剂，该糊状物具有分散于其中的超硬磨 料颗粒，该超硬磨料颗粒被单个地壳封在预烧结材料的涂层内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及用于制造研磨或切割工具的半制品(中间产物或半成品，intermediate product )，具体而言，涉及可成形为所需 形状并且可经受高温处理以形成研磨或切割工具的半制品。
技术介绍
用于切割和/或研磨的工具通常由其中嵌有诸如金刚石的微小 磨粒的适合基质材料制造而成。基本上，这类工具是通过传统的粉 末冶金技术而形成的，其中，最初将磨粒与粉末形式的基质材料(如 金属、合金、金属碳化物等，以及它们的混合物)与某些粘合剂混 合，然后4吏该混合物经历才莫压,人而4吏该混合物粘合并成形为所需的 工具。在所谓的热压方法(hot-pressing method)中，将混合物置于 模具(该模具具有待形成的研磨工具的形状)中，并在高压和高温 下进行压制，以使可烧结材料得到烧结。依照冷压烧结技术， 首先将混合物在高压下压制为所需的工具形状，然后在炉中高温煅 *克以^克结工具。作为这些压紧#支术(compaction technique )的替才灸， 例如从文献EP0754 106B1中可知，提供柔软并且易发生变形的预 成品(preforms),该预成品为含有粉末形式的基质材料、磨粒和某 些液态粘合剂相的浆料或糊的形式。这种软的且易变形的预成品随 后在压力下进行烧结。以这些方式或类似方式制造的工具通常称为 金属粘结的(metal-bonded)研磨或切割工具。5研磨或切割工具的效力和寿命，尤其由磨粒在工具表面或体积上分布的均匀度、以及磨粒在周围基质材料内的固位力(retention strength)所决定。在按照上述任一种技术制造的工具中，磨粒是随 机分布的，这意味着至少某些磨粒靠近在一起，并可能彼此接触， 而工具的某些区域可能仅有非常低密度的磨粒。实际上，这不利地 影响着工具的切割或研磨性能。美国专利3，779，726教导的方法首 先克月l了在全部基质材津+中均匀分布磨粒的困难。该文献建i义，在 可烧结的材料粉末和粘合剂的存在下翻搅磨粒，同时将受控量的水 喷洒在其上。这样，每个磨粒个别(单个)地涂覆有可烧结的微粒 体，由此形成颗粒，即所谓的J求粒。随后将这些球4立在高压(35 吨/平方英寸，即约5000大气压)下压制成所需的形状，这可以在 与颗粒状金属粉末混合之后进行。本领域技术人员明了，将小球粒 和金属粉末混合可能引起金属粉末和球粒间偏析(分层， segregation )的问题。美国专利4,770,907中公开了另 一种用于单独 涂覆磨粒的方法。该方法开始于制备所选的金属粉末和以预定的相 对浓度溶解在有机溶剂中的粘合剂的浆料。然后使磨粒芯在工作器 亚中流化，并在流化过程中将浆料喷射到磨粒芯上，由此在每个磨 粒上形成大体均匀的浆料涂覆层并干燥。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是改进研磨或切割工具的生产。该目的是通过根据权利要求1所述的半制品而实现的。4安照本专利技术，用于制造研磨或切割工具而4吏用的半制品是以柔 软易变形的糊状物形式提供的，包括粉末状可烧结基质材料、粘合 剂和用于粘合剂的溶剂，该糊状物中分散有超硬磨料颗粒，这些超 硬磨料颗粒一皮个別地壳封(包封，encrust)在预烧结材冲+的涂层内。6出于本专利技术的目的，与糊状物结合使用的术语柔软的 和易变形的，表明糊状物具有近似于雕塑粘土的稠度，因此可 以手工塑形。然而，应该注意，可烧结基质材^的颗粒和超石更磨料剂及其溶剂决定。此外应该注意，本文中的超石更磨料颗粒可包 括金刚石、氮化硼颗粒等颗粒。术语超硬用来表明壳封的颗粒 相对于可烧结基质材料颗粒(如-友化鵠、熔融-友化鵠、-友化鵠-钴、 镍、锡、铬、钴、青铜、铜合金等)具有增加的硬度，有人将这些 基质材料颗粒称作研磨颗粒。术语预烧结涂层或预烧结 材料的涂层意指已经经受高温处理以便在超硬磨料颗粒上形成硬 壳的涂层。应当明了的是，根据本专利技术的半制品便于制造研磨或切割工 具，因为人们能够容易地将该半制品制成所需的形状，如通过将其 置于模具中并进行压制、通过注塑或挤出。 一旦形成所需的形状，就可〗吏该半制品经受高温处理以固定该形状。这才羊的高温处理可包括，例如熔融、烧结和/或用钎料(braze)熔渗基质材料，以使基 质材料与壳封的超硬磨料颗粒粘结。高温处理可在大气压力下或更 高压力(如对于热压技术在约30到约40MPa之间，对于热 等静压(HIP)技术在约100到约150MPa之间，对于所谓的烧结 HIP技术在约2到约10 MPa之间)下进行。由于每个超石更磨料颗 粒单个地由预烧结涂层所包裹，因此在两个这样的颗粒之间的距离 为该涂层厚度的至少两倍。当将糊状物压制、注入或挤出至模具中 时，预烧结涂层还进一步防止超硬磨料颗粒与模具或挤出/注入塑型 系统的壁体间的直接接触，这减少了对后者的损伤。优选地，超石更磨料颗粒与厚度基本相同的涂层的尺寸基本相 同。然而，在某些情形中，如果超硬磨料颗粒具有较宽的尺寸分布 和/或它们的涂层具有较宽的厚度分布，则认为是有利的。才艮据本专利技术，半制品的形成例如可以通过在如搅拌才几、混合槽、 混合斗或任何其他合适容器中混合超硬磨料颗粒、粉末状可烧结基 质材料、粘合剂和粘合剂的溶剂而实现。^T艮据用于混合不同组分的 第一变型，通过混合粉末状可烧结材料和壳封超硬磨料颗粒形成第 一混合物，通过混合粘合剂及用于该粘合剂的溶剂形成第二混合 物。然后，混合第一和第二混合物以〗更形成糊状物。本领域^支术人 员注意到，在该变型中，粉末状可烧结基质材料和壳封超硬磨料颗 粒可能发生偏析，且如果发生偏析，第一和第二混合物应在形成第 一混合物后不久即混合在一起以尽可能地避免偏析。根据用于混合 不同组分的第二变型，首先通过混合粘合剂及用于该粘合剂的溶剂 形成第一混合物。然后将粉末状可烧结基质材料引入至第一混合物 中，由此形成第二混合物。然后将壳封超硬磨料颗粒引入到第二混 合物中并混合获得的混合物，从而形成柔软的、易变形的糊状物。 根据用于混合各组分的第三变型，首先混合固态组分，即超硬磨料 颗粒、4分末状可烧结基质材冲牛和粘合剂，然后向由此获得的颗粒混 合物中添加液体溶剂。溶剂可简单倒入至颗粒混合物中或者喷洒到 混合物上，直到获得具有所需粘度的糊状物。根据本专利技术的优选实施方式，包裹超硬磨料颗粒的预烧结材料的壳层或涂层具有5%到60%的孔隙率。应该理解，如本文所-使用 的，涂层孔隙率，，是涂层中的孔、裂缝、缝隙或类似空腔的体积 与壳封颗粒的总体积的比值。应该指出，超硬磨料颗粒上涂层的孔 隙率影响超石更磨料颗粒在制成的工具中的固位力。在成形半制品最 后的高温处理过程中，熔融金属熔渗(、渗入，infiltration )到壳层或 涂层内的孔、裂缝或缝隙中，并且在冷却后将壳封的超石更磨料颗粒 牢固地粘合至包裹的基质材料。如果在钎焊金属或金属粘结物与涂 层材详牛间没有或^f义有4交弱的冶金结合(metallurgical bond)形成， 则涂层的孔隙率特别重要。为了该目的，冶金结合指将晶体或 金属型结构中的原子保持在一起的吸引力。例如，在碳化钨涂层(如8熔融碳化鵠，碳化一鴒，碳化二鵠)和黄铜间几乎不形成冶金结合。在该情形或类似情形中，涂层的孔隙率优选至少达到15%,因此， 壳封的超硬磨料颗粒(有时也称为颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造研磨或切割工具的半制品，其特征在于，所述半制品是柔软的、易变形的糊状物，所述糊状物包括粉末状可烧结基质材料、粘合剂和用于所述粘合剂的溶剂，所述糊状物具有分散于其中的超硬磨料颗粒，所述超硬磨料颗粒被单个地壳封在预烧结材料的涂层内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2006.9.1 EP 06119978.2;2006.11.15 EP 06124110.51. 一种用于制造研磨或切割工具的半制品，其特征在于，所述半制品是柔软的、易变形的糊状物，所述糊状物包括粉末状可烧结基质材料、粘合剂和用于所述粘合剂的溶剂，所述糊状物具有分散于其中的超硬磨料颗粒，所述超硬磨料颗粒被单个地壳封在预烧结材料的涂层内。2. 根据权利要求1所述的半制品，其特征在于，所述预烧结材料 的涂层的孔隙率为5%至60%。3. 根据权利要求1或2所述的半制品，其特征在于，所述粘合剂 和所述溶剂一起占所述半制品体积的20%至80%。4. 根据权利要求1至3中任一项所述的半制品，其特征在于，所 述粘合剂包括纤维素醚。5. 根据权利要求1至4中任一项所述的半制品，其特征在于，所 述溶剂包括醇或缩醛。6. 根据权利要求1至4中任一项所述的半制品，其特征在于，所 述溶剂包括甘油缩曱醛和/或2,5,7,10-四氧杂十一烷。7. —种形成才艮据前述权利要求中任一项所述的用于制造研磨或 切割工具的半制品的方法，包4舌混合超石更磨料颗粒和4分末状可烧结基质材料，乂人而形成 第一混合物，所述超石更磨料颗粒^皮单...

【专利技术属性】
技术研发人员：塞德里克·谢里登，
申请(专利权)人：塞德里克·谢里登，
类型：发明
国别省市：LU