磨料物品及其形成方法

2023-05-28 17:24:56 2

專利名稱：磨料物品及其形成方法
技術領域：
以下內容是針對磨料物品，並且更具體地說是使用一個電磁能波束所形成的釺焊的磨料物品。
背景技術：
磨料物品以多種形狀和大小存在以適應不同的研磨應用。此類物品總體上分成兩類，粘結的研磨工具以及塗覆的研磨工具。粘結的研磨工具由剛性的，並且典型地是整體的、三維的、處於輪、盤以及其他工具形狀的複合材料構成，具有以下三個結構要素或相磨料顆粒、粘結劑以及孔隙率。塗覆的磨料典型地由二維的研磨複合材料構成，具有一個基底，一個粘結層以及包含在該粘結層內的一個磨料顆粒單層，最常見的例子是砂紙。相對於某些塗覆的磨料物品，一些工具利用含金屬的粘結材料使磨料顆粒附著到基底上並且被稱為釺焊的磨料產品，這些產品包括超級研磨產品，例如具有罕見的研磨特性的金屬粘結的金剛石、金剛石樣含碳的以及基於立方氮化硼的產品。存在著用於形成金屬粘結層的不同技術，例如電鍍，它涉及使用電流將一個金屬粘結層沉積到一個基底上。還可以在施加該金屬粘結層時沉積磨料顆粒。電鍍是受限的因為並非所有的磨料顆粒都與電沉積的金屬形成了足夠的粘結，並且是進一步受限的因為並非所有的金屬都能夠電沉積。 形成釺焊的磨料物品的另一種方法是通過將該金屬粘結層燒結，其中該基底、粘結層、以及磨料顆粒被暴露到一個足以將該粘結材料熔融並且將這些磨料顆粒固定到基底上的溫度。 燒結過程總體上是長時間的並且耗費了實質性量的能量，因此限制了加工效率，並且還可能由於在爐內的熱變化而導致釺焊層的不均勻性。此外，延長的持續時間之後由於高溫擴散力學可能在組分之間發生所不想要的界面物質的形成。因此，適合的是發展具有改進的特徵的研磨工具並且改進形成此類研磨工具的方法。

發明內容
根據一個第一方面，用於進行一個釺焊過程的方法包括提供一個基底，該基底具有包括一個粘結層以及包含在該粘結層內的磨料顆粒的一個研磨區域；並且將一個電磁輻射波束的位置相對於該研磨區域以一個釺焊面積速度從一個第一個位置改變到一個第二位置以在該基底上形成一個釺焊的研磨區域。最大釺焊面積速度Vrmax (mm2/s)是取決於該電磁輻射波束的熱通量速度(qr)以及相對於該電磁輻射的一個波長的該粘結層材料的吸收率(α)ο根據另一個方面，用於進行一個釺焊過程的方法包括提供一個基底，該基底具有包括一個粘結層以及包含在該粘結層內的一個磨料顆粒單層的一個單層的研磨區域；並且將一個電磁輻射波束的位置相對於該研磨區域以一個釺焊面積速度從一個第一個位置改變到一個第二位置以在該基底上形成一個釺焊的研磨區域。該釺焊面積速度Vr(mm2/S)是基於公式 0. 0006(qr)2-0. 05(qr)+l. 5 ^ Vr ^ 0. 0009 (qr) 2-0. 06(qr)+l. 5 而確定的，其中qr是該電磁輻射波束的熱通量速度，它進一步取決於相對於該電磁輻射的一個波長的該粘結層的吸收率(α)。在另一方面，用於進行一個釺焊過程的方法包括提供一個基底，該基底具有包括一個粘結層以及包含在該粘結層內的磨料顆粒的一個研磨區域，其中該粘結層包括包含在一種粘結劑內的金屬顆粒並且該粘結劑具有至少約20vol %的孔隙率。該方法進一步包括 確定一個熱通量速度(qr)，其中qr = (q/r) * ( α )，q是該波束以W/mm2計的功率密度，r是該波束的半徑，並且(α)是該粘結層的吸收率，並且確定基於該熱通量速度的一個最大釺焊速度，其中該最大釺焊面積速度Vrmax (mm2/S)基於以下公式不大於一個值對於具有至少約40ff/mm的熱通量速度(qr)，Vrmax = 0. 0009(qr)2-0. 06(qr)+l. 5。該方法進一步包括通過將一個電磁輻射波束的位置相對於該研磨區域以該釺焊速度從一個第一位置改變到一個第二位置而形成一個釺焊的研磨區域。根據另一個方面，一種形成磨料物品的方法包括將一個電磁輻射波束指引到一個磨料預成型件上的起始位置處，該磨料預成型件具有一個粘結層以及在該粘結層內的磨料顆粒；並且將該電磁輻射波束的功率增加到一個掃描功率同時指引到該起始位置處。該方法進一步包括將該波束的位置相對於該磨料預成型件從該磨料預成型件上的該起始位置
改變至一個第二位置。根據另一個方面，形成一種磨料物品的方法包括形成一個磨料預成型件，包括以下步驟提供一個基底，在該基底的一個部分上形成一個粘結層，並且在該粘結層內放置一個磨料顆粒的單層。該方法進一步包括將一個電磁輻射波束指引到該研磨預成型件的一個部分處以加熱該磨料預成型件並且形成一個單層的研磨物品，其中該波束限定了具有矩形形狀的一個輻射區。在一個第三方面，形成一種磨料物品的方法包括提供一個磨料預成型件，該磨料預成型件包括一個基底、覆蓋該基底的一個表面的一個粘結層、以及粘結在該粘結層內的磨料顆粒的一個單層；並且使用一個電磁輻射波束來釺焊該磨料預成型件的一個部分以形成一個釺焊的、單層的研磨工具。該電磁輻射波束限定了具有矩形形狀的一個輻射區並且該輻射區入射到該磨料預成型件的一個部分上從而限定了一個照射區，並且其中該輻射區具有一個大於該照射區的面積。根據另一方面，形成一種磨料物品的方法包括提供一個磨料預成型件，該磨料預成型件包括一個基底、覆蓋該基底的一個表面的一個粘結層、以及粘結在該粘結層內的磨料顆粒的一個單層；並且跨過該包含該粘結層和磨料顆粒層的磨料預成型件的部分掃描一個電磁輻射波束以形成一種釺焊的、單層的研磨工具。該電磁輻射波束具有至少約800W的功率，並且限定了一個具有矩形形狀的輻射區，其中該輻射區具有一種遍及該輻射區基本上均勻的能量分布。根據另一個方面，一種磨料物品包括一個基底、一個覆蓋該基底的粘結層、以及在該基底和該粘結層之間的一個擴散層，該擴散層具有不大於約7微米的平均厚度。該物品還包括以一個單層安排在該粘結層內的多個磨料顆粒，其中這些磨料顆粒是遍及該粘結層的整個面積均勻分散的。在另一方面，一種磨料物品包括一個基底、覆蓋該基底限定了一個研磨區域的一個粘結層，其中該粘結層具有大於約700HV的維氏硬度以及在IOlbs的最大試驗力下測量的至少8. 51bs的平均顆粒保留值的粘結強度。該磨料物品還包括以一個單層安排的並且包含在該粘結層內的多個磨料顆粒。根據一個第一方面，一種形成磨料物品的方法包括將一個電磁輻射波束指引到與一個研磨區域相鄰並且間隔開的一個基底的非研磨區域上的一個初始位置處，該研磨區域包括多個包含在一個粘結層內的磨料顆粒；並且將該波束在該起始位置處保持一個預熱持續時間。該方法進一步包括相對於該研磨區域改變該波束的位置以將該波束照射到該研磨部分並且釺焊該粘結層。在一個第二方面，一種形成磨料物品的方法包括形成一個通過以下過程所製成的單層的磨料預成型件提供一個基底，形成一個覆蓋該基底的一個表面的粘結層，將一個磨料顆粒的單層放置在該粘結層內。該方法進一步包括將具有不大於約700W的功率的一個電磁能波束指引到一個包含磨料顆粒以及粘結層的單層的磨料預成型件的一個部分處以形成一個單層的磨料物品。根據另一個方面，一種形成磨料物品的方法包括提供一個單層的磨料預成型件， 該磨料預成型件包括一個研磨區域，該研磨區域具有一個覆蓋基底的一個表面的粘結層以及包含在該粘結層內的一個磨料顆粒的單層；並且將該電磁輻射波束指引到該研磨區域的一個部分處。具體地，該波束具有小於約700W的功率並且限定了一個輻射區，該輻射區具有在該輻射區內基本上均勻的能量均勻性。根據另一方面，一種形成磨料物品的方法包括通過將一個電磁輻射波束指引到與該研磨區域鄰接的一個非研磨起始位置處來釺焊一個研磨區域，該研磨區域包括多個包含在一個粘結層內的並且覆蓋基底的一個表面的磨料顆粒；並且以小於約5mm/秒的速度遍及該研磨區域掃描該波束。在另一方面，一種形成磨料物品的方法包括將一個電磁能波束指引到一個研磨區域處，該研磨區域包括多個包含在一種粘結材料內的並且覆蓋一個柔性基底的一個表面的磨料顆粒；並且將該柔性基底成形以安裝一個工具。


通過參見附圖可以更好地理解本披露，並且使其許多特徵和優點對於本領域的普通技術人員變得清楚。圖1包括一個流程圖，展示了根據一個實施方案形成一種釺焊的磨料物品的方法。圖2包括對於確定根據一個實施方案的最大以及最小釺焊速度的兩條描跡線的釺焊面積速度對比熱通量速度的曲線圖。圖3A-;3H提供了根據在此的實施方案所形成的不同的單層磨料物品的圖解。圖4包括一個曲線圖，展示了對於根據在此的實施方案所形成的釺焊的磨料物品以及根據另一種方法所形成的釺焊的磨料物品的雷射器功率對比釺焊速度。圖5包括一個曲線圖，展示了圖2的描跡線，其中在這兩條描跡線之間展示的數據點是由根據一個實施方案的實例1的樣品產生的。圖6包括一個流程圖，展示了根據一個實施方案使用具體釺焊步驟形成一種單層磨料物品的方法。
圖7包括在根據一個實施方案的釺焊過程中的一個單層磨料物品的俯視圖。圖8包括在一個釺焊過程中的單層磨料物品的俯視圖以及一條伴隨的描跡線，該描跡線展示了在根據一個實施方案的釺焊過程中該電磁輻射波束的功率對比時間。圖9A包括根據一個實施方案的單層磨料物品的一個部分的俯視圖。圖9B包括根據一個實施方案圖9A的單層磨料物品的部分的一個截面圖。圖10包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的俯視圖。圖IlA包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的俯視圖。圖IlB包括根據一個實施方案結合了圖IlA的單層磨料物品的一個工具的透視圖。圖IlC包括一個簡圖，展示了根據一個實施方案用於形成圖IlA的單層磨料物品的釺焊過程。圖12A和12B包括對於通過一個雷射器釺焊過程所形成的單層磨料物品以及通過一種常規的感應爐釺焊過程所形成的一種單層磨料物品的歸一化的計數對比在磨料顆粒和研磨層之間的一個界面處的距離的圖。圖13A-13E包括結合了根據一個實施方案的一種單層磨料物品的研磨工具的圖解。圖14A包括兩個單層磨料物品的部分的圖片，第一個是根據一種常規的技術形成的，並且第二個是根據一個實施方案根據一種釺焊技術形成的。圖14B包括兩個單層磨料物品的部分的圖片，第一個是根據一種常規的技術形成的，並且第二個是根據一個實施方案根據一種釺焊技術形成的。圖15包括兩個單層磨料物品的部分的圖片，第一個是根據一種常規的技術形成的，並且第二個是根據一個實施方案根據一種釺焊技術形成的。圖16包括兩個單層磨料物品的部分的圖片，第一個是根據一種常規的技術形成的，並且第二個是根據一個實施方案根據一種釺焊技術形成的。圖17包括對於兩個單層磨料物品的一種粘結材料的硬度的描跡線，第一個是根據一種常規的技術形成的，並且第二個是根據一個實施方案根據一種釺焊技術形成的。圖18包括對於兩個單層磨料樣品的研磨功率對比研磨時間的描跡線，第一個是根據一種常規的技術形成的，並且第二個是根據一個實施方案根據一種釺焊技術形成的。
圖19包括對於兩個單層磨料樣品的法向力對比研磨時間的圖，第一個是根據一種常規的技術形成的，並且第二個是根據一個實施方案根據一種釺焊技術形成的。圖20-23包括單層磨料物品的表面的圖片，兩張圖片包括根據在此的實施方案所形成的磨料物品，並且兩張圖片包括根據常規的雷射釺焊過程所形成的磨料物品的部分。圖M包括一個流程圖，展示了使用根據一個實施方案的一種具體釺焊程序形成一種單層磨料物品的方法。圖25包括在根據一個實施方案的釺焊過程中的一個單層磨料物品的俯視圖。圖沈包括在一個釺焊過程中的單層磨料物品的俯視圖以及一條伴隨的描跡線， 該描跡線展示了在根據一個實施方案的釺焊過程中該電磁輻射波束的功率對比時間。圖27包括根據一個實施方案的單層磨料物品的一個部分的俯視圖。圖28包括根據一個實施方案圖27的單層磨料物品的部分的一個截面圖。
圖29A包括結合了根據一個替代實施方案的一個單層磨料物品的研磨工具的圖解。圖29B包括根據一個替代實施方案圖30A的研磨工具的一個部分的圖以及形成該工具的方法。 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。
具體實施例方式在此的實施方案是針對使用一個電磁輻射波束作為熱源進行該釺焊操作來形成單層研磨產品的方法。具體地，該方法是針對確定用於使用該電磁輻射波束進行釺焊操作的一個適當釺焊速度。圖1包括一個流程圖，展示了根據一個實施方案形成一種釺焊的磨料物品的方法。如所展示的，該過程通過提供一個具有研磨區域的基底而開始於步驟101。該基底可以是適合於包含該研磨區域的一個本體並且可以具有多種形狀，這取決於最終形成的釺焊的磨料物品的所打算的應用。例如，通常的多邊形形狀，例如圓形或矩形、或環形。該基底可以包括一種金屬或金屬合金材料。例如，合適的金屬可以包括鋁、鎳、鈦、 鉻、錫、銅、鉬、鋅、鐵、以及其組合。在一個具體的實施方案中，該基底材料可以是鋼，例如低碳不鏽鋼。在另一個實施方案中，該基底是由一種含鎳金屬(例如hconel )製成的。取決於所打算的應用，該基底可以具有一個厚度使得它是一種柔性材料，並且因此具有在約0. 5mm和約5mm之間的範圍內的厚度。在其他例子中，該基底可以是一種基本上剛性的構件，該構件具有更大的厚度，例如在至少約5mm、至少約10mm、12mm、15mm或甚至至少約20mm的等級上。
具體實施方式
使用具有在約5mm和約25mm之間範圍內的平均厚度。該研磨區域可以置於該基底的許多個位置上。具體地，取決於所希望的應用該研磨區域通常是在該基底的一個主表面上形成。在所伴隨的實施方案中展示並且說明了根據在此的方法形成的不同的單層磨料物品。根據一個實施方案，提供一個具有研磨區域的基底的方法可以包括在該基底的一個表面上形成一個研磨區域。在此類實施方案中，形成該研磨區域的方法可以通過形成一個可以施用在該基底的表面上的粘結層、並且將磨料顆粒放置在該粘結層內而開始。形成該粘結層可以包括將一個粘結材料的薄層施用到該基底的一個選定的表面上。形成該粘結材料的一些合適的方法可以包括將一個包含該粘結層材料的糊劑或膠帶施用到該基底的一個選定的表面上。該粘結層材料可以由多種組分的一種混合物形成。具體地，該形成過程可以包括將金屬顆粒與一種粘結劑混合以形成該粘結層材料。這些金屬顆粒可以包括金屬材料，例如鎳、鉻、錫、銅、鈦、鉬、鋁、以及其組合。在一個具體的實施方案中，該粘結層包括金屬顆粒 (包括鎳和鉻的一種合金)。根據一個替代實施方案，該粘結層包括含有銅的金屬顆粒。這些金屬顆粒總體上是微米大小的使得它們適合與使用電磁輻射波束的釺焊操作一起使用。這樣，這些金屬顆粒具有不大於約30微米的平均粒度。某些實施方案使用更小的顆粒，這樣該平均粒度是不大於約20微米，不大於約15微米，或不大於約10微米。具體實施方案使用具有在約1微米和20微米之間範圍內的平均粒度。這些金屬顆粒可以與一種粘結劑材料混合以形成被施用到基底的一個表面上的粘結層混合物。特別有用的是利用特定百分比的粘結劑以及金屬顆粒使得該混合物具有適當的用於基底施用的特徵並且適合通過一個電磁輻射波束進行釺焊。這樣，形成該粘結層的混合物總體上包括至少約10wt%的粘結劑與金屬顆粒。在其他實施方案中，可以使用更多的粘結劑材料使得該混合物包括至少約20wt%或至少約25wt%。
具體實施方式
利用不大於約40wt%的粘結劑量值來形成該粘結層材料。該粘結劑材料可以包括一種有機或無機的材料，並且在某些例子中該粘結劑完全是由無機材料製成的以降低在該粘結層內的有機材料的含量。某些適合的粘結劑材料可以包括金屬以及陶瓷。例如，在一個實施方案中，該粘結劑是來自Vitta公司的Vitta Braz-Binder Gel0根據一個具體實施方案，該粘結劑材料包括一個特定百分比的孔隙率，使得它適合於與使用一特定電磁輻射波束的釺焊操作一起使用。即，該粘結劑材料的孔隙率以及該粘結層的最終孔隙率可以被控制為使得它具有合適的與特定的電磁輻射波長一起使用的吸收率。這樣，該粘結層被成形為使得它具有在該粘結劑內至少20Vol%的孔隙率百分比。 在其他實施方案中，這種孔隙率可以更大，例如至少約30vol %，至少約40vol %，或甚至至少約50vol %。在具體的例子中，該孔隙率是在約30vol %和80vol %之間範圍內的，並且更特別地，在約45vol %和約65vol %的範圍內。該粘結層的孔隙率使用一種直接方法通過在釺焊操作之前以及之後測量該粘結層的厚度進行測量。該粘結層總體上包含少量的有機材料以避免在釺焊過程中氣態物種的揮發並且用於相對於電磁輻射的波長控制粘結層的吸收率。有機材料是指天然的或合成的有機材料，包括聚合物類。根據一個實施方案，該粘結層包含不大於約5wt%的有機材料。其他粘結材料可以包括更少的有機材料，例如不大於約3wt%或甚至不大於約Iwt%。這種粘結層還可以包括少量的可以在釺焊過程中揮發的其他物種，這可以導致形成差的釺焊物。例如，該粘結層總體上包括少量的氧、氮、以及氫。在某些實施方案中，此類物種存在的量值是不大於約5wt%，不大於約3wt%或不大於約lwt%。此類量值解釋了這類物種作為單獨的元素或與其他元素結合(即化學化合物)的存在。該粘結層被成形為使得它可以具有相對於該電磁輻射波束的波長的一個特定吸收率(α)。具體地，可以操縱多種因素(例如孔隙率、有機組分的存在、以及施用到基底上時的表面特徵)來形成具有特定吸收率的粘結層。控制該孔隙率可以有助於確定適當的釺焊速度以及因此形成一種適合的釺焊的磨料物品。根據一個實施方案，該粘結層的吸收率(α )相對於該電磁輻射波束的波長是至少約0. 2，例如至少約0. 25，至少約0. 3，至少約 0. 35，至少約0. 4，或甚至至少約0. 5。具體實施方案利用了相對於該電磁輻射波束的波長在約0. 3和約0. 9之間範圍內的粘結層的吸收率(α )，並且更特別地是在約0. 4和約0. 9 之間的範圍內。將金屬顆粒與粘結劑形成混合物以形成該粘結層材料之後，可以將該粘結層材料施用到該基底的一個選定的表面上。將該粘結層施用到該基底上可以包括多種典型的方法，例如將該粘結層材料印刷或粘貼到該基底的所希望的表面上。在將該粘結層施用到該基底的一個表面上之前，可以將該基底的表面清潔以除去可能會改變該基底材料相對於該電磁輻射波束的吸收率的有機材料。並且事實上，此類有機物可以改變該基底上的粘結層材料的溼潤行為，這也可以影響該粘結層的吸收率。清潔該基底可以包括使用表面活性劑、 用去離子水漂洗以及類似操作。
該粘結層總體上是薄的使得它足以將一個磨料顆粒的單層粘結在其中。根據一個實施方案，該粘結層的平均厚度是不大於所使用的磨料顆粒的平均粒度的約75%。其他實施方案可以使用更薄的粘結層，例如不大於平均粒度的約60%，不大於約50%，不大於約 40%或甚至不大於約30%。在一個具體的實施方案中，該粘結層具有的平均厚度在該磨料顆粒的平均大小的約30%和75%之間的範圍內。參照特定的值，總體上該粘結層具有小於約300微米的平均厚度。例如，該粘結層可以具有小於約250微米、200微米、150微米、或甚至小於約100微米的平均厚度。根據一個示例性實施方案，該粘結層具有的平均厚度在約20微米和約300微米之間範圍內，並且更特別地是在約100微米和約250微米之間範圍內。將該粘結層材料施用到該基底表面上之後，形成該研磨區域的過程可以通過將磨料顆粒置於該粘結層內而繼續進行。具體地，在粘結層內安置磨料顆粒可以包括將一個磨料顆粒單層安置在該粘結層內。提及一個單層磨料物品是指一種磨料物品，該磨料物品使用了所具有的厚度足以將一個磨料顆粒單層保持在其中的粘結層，這樣每個磨料顆粒都可以佔據該基底表面上的一個位置並且每個顆粒都具有暴露在該粘結層之上的一個部分，並且這樣，該粘結層並非必須是一種包圍這些磨料顆粒的基質材料或載體。這些磨料顆粒能夠以一種具有非短程或長程模式的不規則方式分布在該粘結層內。作為替代方案，某些實施方案可以使用多種模式使得這些磨料顆粒以一種陣列安置於該粘結層內。例如，這些磨料顆粒能夠以一種自避隨機分布(SARD )而分布在該粘結層內。這些磨料顆粒可以包括研磨材料或超級研磨材料。例如，一些此類適合的研磨材料可以包括氧化物類、碳化物類、氮化物類以及硼化物類。具體地，適合的研磨材料可以包括氧化鋁、矽石、碳化矽、立方氮化硼、以及金剛石。根據一個具體的實施方案，這些磨料顆粒由金剛石構成。這些磨料顆粒的平均粒度總體上是小於約400微米。在其他實施方案中，這些磨料顆粒的尺寸可以更小，例如不大於約300微米，不大於約250微米，或甚至不大於約200 微米，或甚至不大於約100微米。根據一個具體實施方案，這些磨料顆粒可以具有在約40 微米至約400微米之間範圍內的砂礫大小。再次參見圖1，在步驟101提供了一個具有研磨區域的基底之後，該過程在步驟 103通過基於一個電磁輻射波束的功率以及該粘結層材料的吸收率確定一個釺焊速度而繼續進行。如在此以上所提及的，該過程利用了一個電磁輻射波束來將能量遞送到該研磨區域，由此加熱該基底以及粘結層材料以形成一種釺焊的磨料物品。在具體的例子中，該電磁輻射波束是從一個雷射裝置產生的，這樣該過程可以被稱為雷射釺焊過程。該雷射裝置可以具有協助形成一種釺焊的磨料物品的某些特徵以及操作參數。具體地，某些適合的雷射裝置包括雷射二極體或纖維雷射器。這種電磁輻射波束的功率可以是不大於約5000W。例如，在某些例子中，該波束的功率是不大於約2500W，例如不大於約2000W，不大於約1500W，以及在1000W、800W、700W、或 600W的等級上。具體過程可以使用在至少約100W的功率下運行的波束，例如至少約150W， 至少約200W，或甚至至少約250W。某些實施方案可以使用在約100W和約5000W之間範圍內的功率下運行的波束，例如在約100W和約2000W之間的範圍內，並且更特別地是在約100W 和約600W之間的範圍內。如在此更詳細討論的，該雷射運行時的功率是用於確定該釺焊過程的釺焊速度的一個因素，這有助於形成一種合適的釺焊的磨料物品。運行該波束(特別是對於雷射裝置)能夠以不同的模式完成，包括例如脈衝模式的操作，其中由雷射器輸出的能量是脈衝的，即一段持續時間輸出能量，並且然後一段持續時間不輸出能量。在此的實施方案可以利用以連續的波模運行的波束這樣該波束不是脈衝的並且雷射器輸出的能量在釺焊操作的持續時間內是恆定的。總體上，用來進行釺焊操作的該電磁輻射波束的波長相對於該粘結層的材料的吸收率是特別合適的。該電磁輻射波束的波長可以是不大於約20微米。在某些例子中，該波束的波長更小，例如不大於約15微米，不大於約12微米，不大於約10微米，不大於約8微米，或甚至不大於約5微米。具體的實施方案所使用的波束的波長在約0. 01微米和約20 微米之間範圍內，例如在約0. 01微米和約8微米之間，或甚至在約0. 1微米和約5微米之間。確定釺焊過程的釺焊速度的方法可以是基於該電磁輻射波束的功率以及該粘結層的吸收率。具體地，合適的最大以及最小釺焊面積速度可以基於在此描述的方程來計算，並且從這些計算結果可以確定最大以及最小釺焊速度。根據一個實施方案， 最大釺焊面積速度Vrmax (mm2/S)是取決於該電磁輻射波束的熱通量速度(qr)以及相對於該電磁輻射的一個波長的該粘結層材料的吸收率(α)。例如，最大釺焊面積速度 Vrfflax(mm2/s)基於以下公式不大於以下值對於具有至少約40W/mm熱通量速度(qr)， Vrmax = 0. 0009(qr)2-0. 06(qr)+1.5o在某些實施方案中，最大釺焊面積速度Vrmax(mm2/ s)基於以下公式不大於以下值對於具有至少約60W/mm(或甚至至少約80W/mm)熱通量速度(qr)，Vrmax = 0. 0009 (qr) 2_0· 06 (qr) +1.5。根據其他實施方案，方程 Vrmax = 0. 0009(qr)2-0. 06(qr)+l. 5可以用來確定具有不大於約200ff/mm,例如不大於約180W/ mm，不大於約160W/mm，或甚至不大於約140W/mm的熱通量速度(qr)的最大釺焊面積速度。具體實施方案利用了一個最大釺焊面積速度，該速度是基於在約40W/mm和約200W/ mm之間範圍內(並且特別是在約60W/mm和約160W/mm之間範圍內)的方程Vrmax = 0. 0009(qr)2-0. 06(qr)+l. 5。然後該釺焊速度可以從釺焊面積速度通過使該最大釺焊面積速度除以該輻射區內的波束的半徑來確定。對於利用矩形波束的具體波束(這些波束在目標物上投影了一個矩形輻射區)，半徑等於該輻射區的寬度的一半。熱通量速度(qr)表示遞送到該釺焊區域或在該處吸收的熱能的有效量。該熱通量速度可以基於方程qr = (q/r)*(a)計算，其中q是波束以W/mm2計的功率密度，r是波束的半徑，並且(α)是該粘結層的吸收率。值得注意地，該波束的功率密度(q)可以基於雷射的功率除以輻射區內波束的面積(即在表面上的波束面積)來計算。同樣地，可以確定對於該釺焊過程的一個最小釺焊面積速度Vrmin (mm2/s)。根據一個實施方案，最小釺焊面積速度，Vrfflin(mm2/s)可以基於對於具有至少40W/mm的熱通量速度(qr)的公式Vrfflin = 0. 0006(qr)2-0. 05(qr)+l. 5確定。事實上，該方程適合於計算對於具有至少約60W/mm、或甚至80W/mm的熱通量速度的最小釺焊面積速度，Vrfflin0作為替代方案，基於公式Vrmin = 0. 0006(qr)2-0. 05(qr)+l. 5，最小釺焊面積速度可以用於具有不大於約200W/mm的熱通量速度(qr)，例如不大於約180W/mm，不大於約160W/mm，或甚至不大於約140W/mm。具體實施方案利用了一個最大釺焊面積速度，該速度是基於在約40W/mm和約 200W/mm之間範圍內(並且特別是在約60W/mm和約160W/mm之間範圍內)的方程Vrmax =0. 0006(qr)2-0. 05(qr)+l. 5然後該釺焊速度可以通過使該最小釺焊面積速度除以該輻射區內的波束的半徑來從釺焊面積速度確定。參見圖2，提供了對於兩條描跡線的熱通量速度對比釺焊面積的曲線圖， 這兩條描跡線代表了根據實施方案的最大以及最小釺焊面積速度的邊界。描跡線 201和203分別代表最大釺焊面積速度和最小釺焊面積速度的邊界。描跡線201通過方程 Vrmax = 0. 0009(qr)2-0. 06(qr)+l. 5 表示，而描跡線 203 通過方程 Vrmin = 0. 0006(qr)2-0. 05(qr)+l. 5表示。值得注意地，最大以及最小釺焊面積速度是基於實驗以及熱傳遞原理以經驗得到的方程。如所展示的，當更多的能量供應至該研磨區域的表面上時，該最大以及最小釺焊面積速度隨著熱通量速度的增加而增加。然而，還如在圖2中證明的，最大以及最小釺焊面積速度之間的適合的釺焊面積速度是更小的並且該過程在更低的熱通量速度下是更敏感的。此外，某些過程可以具有在不大於約20mm/s，例如不大於約 15mm/s，或甚至不大於約10mm/S的等級上的最大釺焊限值。用於該過程的電磁輻射波束包括使它們特別適合於進行一個釺焊過程的其他顯著的特徵以及特性。例如，受該電磁輻射波束所影響的研磨區域通過一個輻射區來限定。在某些例子中，該輻射區可以具有矩形的形狀，該形狀有助於施用在該輻射區內的研磨區域部分上的均勻能量的施用。使用一個雷射二極體可以特別適合於產生具有矩形形狀的輻射區。該輻射區的矩形形狀是由一個長度和一個寬度限定的，並且長度與寬度之比可以限定總體上至少為約2 1的長寬比。在某些實施方案中，該長寬比可以更大，例如至少3 1、 4 1、5 1或甚至10 1。根據一個具體的實施方案，該長寬比是在約2 1與約5 1 之間的範圍內。進一步參見該輻射區的維度，寬度可以是至少約1mm，例如在至少約2mm，至少約 4mm,至少約5mm，或甚至至少約IOmm的等級上。在具體實施方案中，該輻射區的寬度是在約 Imm和約IOmm之間的範圍內。該輻射區的長度總體上是大於該寬度這樣利用了遍及該研磨區域201該波束的完全覆蓋。例如，在某些實施方案中，該長度可以是至少約4mm，至少約6mm，至少約10mm、 15mm，或甚至至少約20mm。具體實施方案利用了在約4mm和約30mm之間的長度，並且更特別地，在約4mm和與25mm之間的範圍內。在其他實施方案中，該輻射區可以具有不同的形狀，例如一個圓形形狀。對於具有圓形形狀的輻射區，使用纖維雷射裝置是特別合適的。根據一個具體實施方案，該輻射區具有至少約2mm的直徑。在其他實施方案中，該直徑更大，例如至少約3mm，或甚至至少約5mm。 某些實施方案利用了具有在約2mm和約5mm之間範圍內的直徑的輻射區。不依賴於形狀，該輻射區總體上具有總體上均勻的能量分布，這樣由該波束產生的能量的量值遍及該輻射區的面積(長度以及寬度或直徑)是基本上恆定的。也就是說， 該能量分布是均勻的或非高斯的，如與在輻射區內具有遠離一個焦點的光能的高斯分布的雷射器所相反的。在該輻射區內均勻的能量分布有助於均勻地加熱該粘結層並且因此形成具有均勻的並且均相的釺焊材料的單層磨料。在釺焊操作的過程中，該電磁輻射波束入射到該研磨區域的一個部分上(包括粘結層以及磨料顆粒的一個部分)，該部分被定義為照射區，以遞送能量並且進行該釺焊操作。該照射區可以由一個長度以及一個寬度限定，並且典型地該照射區的寬度是等於輻射區的寬度，但是該照射區的長度小於輻射區的長度以確保在該照射區內遍及該研磨區域的部分該波束的完全覆蓋。這樣，該輻射區總體上限定了一個面積，該面積是在該照射區的面積的約5%和約25%之間的範圍內。根據一個實施方案，在該照射區內的能量分布具有跨過該長度不大於約10 %的能量變化。在其他實施方案中，該能量分布可以更小，由此能量均勻性更大，使得跨過該長度的能量變化不大於約5%或甚至不大於約2%。根據一個實施方案，在該照射區內波束的能量密度是每單位面積上被提供至該照射區內的研磨部分上的能量的量值。該照射區內所供應的過量的能量由於溫度的迅速改變可以導致磨料顆粒的破裂以及差的粘結行為。例如，在某些實施方案中，該照射區內的能量密度是至少約10J/mm2，例如至少約15J/mm2，至少約20J/mm2，或甚至至少約25J/mm2。具體實施方案所利用的在該照射區內的能量密度是在約10J/mm2和約100J/mm2之間的範圍內， 更特別地是在約15J/mm2和約80J/mm2之間的範圍內，並且甚至更特別地是在約15J/mm2和約60J/mm2之間的範圍內。再次參見圖1，在步驟103確定了一個合適的釺焊速度之後，該過程可以在步驟 105繼續，包括通過改變該波束相對於研磨區域的位置以該釺焊速度形成一個釺焊的研磨區域。如將理解的，改變該波束相對於研磨區域的位置能夠以不同的方式實現。例如，在一個實施方案中，移動該電磁輻射波束而保持該基底靜止。在其他例子中，可以移動該基底而保持該波束靜止。在一個具體的實施方案中，可以相對於彼此移動該基底和該波束兩者以便按已確定的釺焊速度完成該釺焊。完成基底和波束的運動可以進行的方式為使得基底和波束在相反的方向上移動，這對於更快的釺焊速度是特別合適的。作為替代方案，可以使該基底和該波束在相同的方向上移動，其中這樣的過程可能特別適合於更低的釺焊速度。此外，根據在此的實施方案的釺焊操作可以包括特定的方法。例如，某些釺焊操作可以利用一個預熱過程，其中將該波束在非零的功率條件下指引到一個起始位置處。在具體的例子中，該起始位置可以是在包含該粘結層以及磨料顆粒的研磨區域之內。在其他實施方案中，該起始位置可以是與該研磨區域分離開並且間隔開的從而使得該波束入射到該基底上。根據在此的實施方案，該預熱持續時間可以是不大於約30秒，例如不大於約25 秒，不大於約20秒，或甚至不大於約15秒。具體實施方案利用了在約1秒和約15秒範圍內的一個預熱持續時間，並且更特別地是在約1秒與約10秒之間範圍內的持續時間。此外，在一些例子中，該釺焊過程可以包括增加該雷射器的功率。增加功率可以在該雷射器是靜止或作為替代方案改變波束相對於該基底的位置時完成。例如，當開始該釺焊過程時，例如當從起始位置移動到一個第二位置以開始該釺焊過程時，增加功率可能是特別有用的。此外，在此的其他過程可以利用一個釺焊操作，其中該雷射器的功率在釺焊過程中減小。減小該功率可以在該雷射器相對於基底靜止時，或者當該雷射器相對於該基底改變位置時完成。事實上，減小該雷射器的功率可以是對於結束該釺焊過程以控制工件的冷卻並且避免對釺焊區域的熱衝擊是特別有用的。根據在此的實施方案，該釺焊過程可以在一種惰性環境中進行，這樣將該磨料預成型件置於具有基本上惰性的環境的一個外殼或腔室內。例如，該磨料預成型件可以包含在一個外殼內，其中將環境大氣吹掃出並且使用一個惰性環境，例如一種稀有氣體(如氬氣)填充。根據一個實施方案，該磨料預成型件可以包含在一個外殼內，該外殼可以是不進行密封的，然而在釺焊操作過程中使一種惰性氣體流入該外殼內並且遍及該磨料預成型件的表面以避免部件的氧化。圖3A-3H呈現了根據在此的過程形成的不同的單層釺焊磨料物品的圖。圖3A包括一個單層磨料物品的一部分的截面圖。圖3A展示了研磨部分302、303、和304 (302-304)，它們是在該基底301的凸起的部分313、314、和315(313-31 上形成的。該磨料物品進一步包括非研磨區域317和319，它們可以作為在凸起的部分317和317之間的通道存在。凸起的部分313-315的形成有助於在釺焊過程中的熱耗散並且避免對釺焊區域的過度熱損害， 特別是在大功率波束的背景下。凸起的部分313-315限定了在該基底301的下主表面之上延伸的上主表面，即，在通道317和319內的基底的上表面。如所展示的，研磨部分302-304 覆蓋了該凸起的部分313-315的上主表面，使得在各研磨部分302-304內的粘結層309和磨料顆粒307布置在該上表面之上。圖;3B包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的圖。具體地，圖:3B展示了具有一個包括外直徑342和內直徑343的環形形狀的單層磨料物品340。釺焊區域344覆蓋了在內直徑343和外直徑342之間的基底的主表面。研磨物品的形狀可以導致一項獨特的加工技術，包括這些釺焊區域的某種重疊。因此，該過程可以包括在釺焊過程中增加或減小波束344的功率，並且特別是在釺焊過程完成的過程中在重疊區域345內的波束344的功率的受控制的減小。圖3C-;3H包括結合了根據在此的實施方案所形成的單層釺焊磨料物品的不同研磨工具的圖解。圖3C包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的俯視圖。具體地，該單層磨料物品350包括一個具有環形形狀的基底351以及覆蓋該基底351的表面的研磨區域 352。這些研磨區域352可以包括根據在此的實施方案的一個粘結層以及磨料顆粒。如所展示的，這些研磨區域352以一種圍繞一個中心的方式安排在該基底351的表面上並且這些研磨區域352各自具有總體上線形的形狀，然而某些研磨區域352具有與其他那些不同的長度。值得注意地，這些研磨區域352通過一個不包含粘結層以及磨料顆粒的非研磨區域353而彼此分開。該單層磨料物品350可以適合用在研磨或拋光應用中，例如一種具體的應用可以是一個CMD墊修整器。圖3D包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品354的俯視圖。具體地，該單層磨料物品3M包括一個具有環形形狀的基底355，一個外研磨區域，該外研磨區域包括覆蓋該基底355的表面與該基底355的外周邊鄰近的並且以一種環形結構安排的研磨區域356。 如所展示的，在該外研磨區域內的各個研磨區域356通過多個非研磨區域357彼此分開。該物品3M進一步包括一個內研磨區域，該內研磨區域包括在該基底355的表面上的外研磨區域內以環形構造安排的多個研磨區域358。這些研磨區域358各自可以通過多個非研磨區域360分開。如所展示的，該內研磨區域通過一個環形非研磨區域359與該外研磨區域間隔開。將理解的是，外研磨區域內的研磨區域356可以是與內研磨區域內的研磨區域358 不同的。也就是說，例如，研磨區域356和358可以在大小、取向、形狀、粘結層材料的類型、 或甚至其中所包含的磨料顆粒大小上不同。該單層磨料物品3M可以適合用在研磨或拋光應用中，例如一個具體的應用可以是一個CMD墊修整器。圖3E包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的俯視圖。具體地，該單層磨料物品362包括一個具有圓形形狀的基底363以及覆蓋該基底363表面的研磨區域364。如所展示的，這些研磨區域364各自具有總體上弓形的形狀，這些形狀以半圓形的方式圍繞基底363的表面的部分延伸。研磨區域264各自可以通過多個非研磨區域365分開。該單層磨料物品362可以適合用在研磨或拋光應用中，例如一個具體的應用可以是一個CMD墊修整器。圖3F包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的側視圖。具體地，該單層磨料物品370是一種工具，該工具包括供操作者使用的一個手柄372或者作為替代方案用於連接到另一個工具上，例如一個可選擇的機動化的手持式工具的頭部。該工具包括一個頭部部分371，該頭部部分包括一個單層磨料物品，該磨料物品包括一個基底以及以螺旋的模式圍繞該頭部部分371安排的多個研磨區域373。這些研磨區域373通過多個非研磨區域375 彼此分開。該單層磨料物品370可以用於研磨或拋光應用中，並且特別是表面、拐角或邊緣研磨應用中。根據一個替代實施方案，該工具的頭部部分371可以通過一個不同的過程形成。 例如，該基底可以是總體上具有小於約2mm的平均厚度的一種柔性材料，例如一種金屬。通過根據在此的實施方案的一個釺焊程序可以在基底的表面上形成多個研磨區域。完成該釺焊過程之後，該基底可以圍繞該頭部部分371形成。該形成過程可以包括將柔性基底彎曲、 扭曲或以其他方式成型該該工具的一個表面上。這樣，將理解的是，可以進一步將該基底附接到該工具的表面上，例如通過使用一種粘合劑或機械附件。圖3G包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的側視圖。與圖3F的物品相似， 該單層磨料物品380是一種工具，該工具包括供操作者使用的一個手柄382或者作為替代方案用於連接到另一個工具上，例如一個可選擇的動力化的手持式工具的頭部。該工具包括一個頭部部分381，該頭部部分包括一個單層磨料物品，該磨料物品包括一個基底以及以一種圍繞該頭部部分381的模式而安排的多個研磨區域383。這些研磨區域383通過多個非研磨區域385彼此分開。該單層磨料物品380可以用於研磨或拋光應用中，例如一種具體用途可以包括表面、拐角或邊緣研磨應用。圖;3H包括根據一個實施方案的一個單層磨料物品的側視圖。具體地，該單層磨料物品390包括一個具有盤形狀的基底391以及覆蓋該基底391的側表面的多個研磨區域 393。這些研磨區域393各自具有沿著基底393的主表面之間的側面延伸的總體上線形的形狀。這些研磨區域393各自可以通過多個非研磨區域395分開。該單層磨料物品390可以適合用在研磨或拋光應用中，並且特別是一個磨邊機。實例1使用兩個不同的電磁輻射源(即，雷射器)以不同功率和不同速度形成多個樣品以確定粘結層的吸收率、釺焊速度、以及雷射器的功率之間的關係。所有的樣品都在不鏽鋼基底上形成，該粘結層材料(即，釺焊材料)是從WallColmonoy Corporation作為Nicrobraz 普遍可得的鎳和鉻的釺焊物。通過將含有從Vitta公司普遍可得的Vitta Braz-Binder Gel的約15wt %的粘結劑材料與85wt %的金屬顆粒混合以形成具有約 58ν01%的孔隙率(如通過測量釺焊過程之前基底上的粘結層的厚度(體積)並且之後測量釺焊過程之後粘結層的厚度所確定的)的粘結層而將該釺焊物而成形為一種釺焊糊劑。 將具有250 μ m的平均粒度的磨料顆粒單層以一種隨機的分布置於該粘結層內。表 權利要求
1.一種形成磨料物品的方法，包括將一個電磁輻射的波束指引到一個磨料預成型件上的一個起始位置處，該磨料預成型件包括一個粘結層以及在該粘結層內的磨料顆粒；將該電磁輻射波束的功率增加到一個掃描功率同時指引到該起始位置處；並且將該波束的位置相對於該磨料預成型件從該磨料預成型件上的該起始位置改變至一個第二位置。
2.一種用於進行釺焊過程的方法，包括提供一個基底，該基底具有一個研磨區域，該研磨區域包括一個粘結層以及包含在該粘結層內的磨料顆粒；並且將一個電磁輻射波束的位置相對於該研磨區域以在該基底上形成一個釺焊的研磨區域的速度從一個第一位置改變至一個第二位置，其中該最大釺焊面積速度Vrmax(mm2/s) 取決於該電磁輻射波束的熱通量速度(qr)以及相對於該電磁輻射的一個波長的該粘結層材料的吸收率(α )。
3.如權利要求1和2中任一項所述的方法，其中該粘結層包括一種選自以下金屬組的金屬，該組由以下各項組成鎳、鉻、錫、銅、鈦、鉬、以及鋁。
4.如權利要求1、2和3中任一項所述的方法，其中該電磁輻射波束是通過一個雷射裝置產生的。
5.如權利要求4所述的方法，其中，該雷射裝置是一個雷射二極體。
6.如權利要求1、2、3、和4中任一項所述的方法，其中該電磁輻射波束具有的功率是至少約800W。
7.如權利要求6所述的方法，其中該電磁輻射波束具有的功率是在約800W和約5000W 之間的範圍內。
8.如權利要求1、2、3、4和6中任一項所述的方法，其中該電磁輻射波束限定了具有一個矩形形狀的一個輻射區。
9.如權利要求8所述的方法，其中該電磁輻射波束具有一種遍及該輻射區實質上均勻的能量分布。
10.如權利要求1、2、3、4、6和8中任一項所述的方法，其中該波束入射到該粘結層以及磨料顆粒上從而限定了一個照射區，並且在該照射區內的波束的能量密度是至少約IOJ/mm2o
11.如權利要求10所述的方法，其中該電磁輻射波束具有一種能量分布，該能量分布跨過該照射區的長度具有不大於約10%的能量變化。
12.如權利要求1、2、3、4、6、8、10和11中任一項所述的方法，其中改變該波束的位置包括遍及該區域以至少約Imm/秒的恆定掃描速度掃描該波束。
13.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11和12中任一項所述的方法，其中改變該波束的位置包括相對於磨料預成型件改變該波束的位置直至該波束被指引到該磨料預成型件上的一個停止位置處。
14.如權利要求13所述的方法，進一步包括在該停止位置處減小該波束的功率。
15.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、和13中任一項所述的方法，其中這些磨料顆粒具有的平均粒度在約40微米至約400微米之間的範圍內。
16.如權利要求15所述的方法，其中粘結層具有的平均厚度是不大於這些磨料顆粒的平均粒度的約75%。
17.如權利要求2所述的方法，其中最大釺焊面積速度Vrmax(mm2/s)基於以下公式不大於一個值對於具有至少約40W/mm的熱通量速度(qr)，Vrmax = 0. 0009 (qr) 2-0. 06(qr)+l. 5。
18.如權利要求17所述的方法，其中最大釺焊面積速度Vrmax(mm2/s)基於以下公式不大於一個值對於具有至少約60W/mm的熱通量速度(qr)，Vrmax = 0. 0009 (qr) 2-0. 06(qr)+l. 5。
19.如權利要求17所述的方法，其中Vrmax(mm2/s)基於以下公式不大於一個值對於具有不大於約 200W/mm 的熱通量速度(qr)，Vrmax = 0. 0009 (qr) 2-0. 06(qr)+l. 5。
20.如權利要求2所述的方法，其中一個最小釺焊面積速度Vrmin(mm2/S)至少是基於以下公式的值對於具有至少約40W/mm的熱通量速度(qr)，Vrmin = 0. 0006 (qr) 2-0. 05(qr)+l. 5。
21.如權利要求20所述的方法，其中一個最小釺焊面積速度Vrmin(mm2/S)至少是基於以下公式的值對於具有至少約60W/mm的熱通量速度(qr)，Vrmin = 0. 0006 (qr) 2-0. 05(qr)+l. 5。
22.如權利要求20所述的方法，其中一個最小釺焊面積速度Vrmin(mm2/S)至少是基於以下公式的值對於具有不大於約200W/mm的熱通量速度(qr)，Vrmin = 0. 0006 (qr) 2-0. 05(qr)+l. 5。
23.如權利要求2所述的方法，進一步包括從該最小釺焊面積速度Vrmin計算最小釺焊速度brmin(mm/X)，其中brmin = Vrmin/r，其中r是該電磁輻射波束的半徑。
24.如權利要求2和23中任一項所述的方法，進一步包括從該最大釺焊面積速度 Vrmax計算該最大釺焊速度brmax，其中brmax = Vrmax/r，其中r是該電磁輻射波束的半徑。
25.如權利要求2、23和M中任一項所述的方法，其中相對於該電磁輻射波束的波長該吸收率(α)是至少約0.2。
26.如權利要求25所述的方法，其中相對於該電磁輻射波束的波長該吸收率(α)是在約0.3和0.9之間的範圍內。
27.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、和25中任一項所述的方法，其中該粘結層包括多個包含在一種粘結劑中的金屬顆粒。
28.如權利要求27所述的方法，其中這些金屬顆粒具有不大於約30微米的平均粒度。
29.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25和27中任一項所述的方法，其中該粘結層包括在該粘結劑中至少約20νΟ1%的孔隙率。
30.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、和29中任一項所述的方法，其中該電磁輻射波束是以一種連續波模運行的。
31.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、和30中任一項所述的方法，其中該基底包括一種金屬。
32.如權利要求31所述的方法，其中該基底包括一種選自以下金屬組的金屬，該組由以下各項組成鋁、鐵、鎳、鉬、銅、鉻、以及它們的一種組合。
33.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、30、和 31 中任一項所述的方法， 其中這些磨料顆粒包括一種選自以下材料組的一種材料，該組由以下各項組成碳化物、氮化物、氧化物、以及硼化物。
34.如權利要求33所述的方法，其中，這些磨料顆粒是選自以下材料的組，該組由以下各項組成氧化鋁、碳化矽、立方氮化硼、以及金剛石。
35.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、30、31、和 33 中任一項所述的方法，其中該基底包括限定了在一個下主表面之上延伸的上主表面的多個凸起的部分，並且其中這些凸起的部分由多個通道分開。
36.如權利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、30、31、33、和 35 中任一項所述的方法，其中相對於該研磨區域將電磁輻射波束的位置從一個第一位置改變到一個第二位置是沿著一個弓形路徑完成的。
37.一種磨料物品，包括 一個基底；一個覆蓋該基底的粘結層；在該基底和粘結層之間的一個擴散層，該擴散層具有的平均厚度是不大於約8微米；以及以一個單層安排在該粘結層內的多個磨料顆粒，其中這些磨料顆粒是遍及該粘結層的整個面積均勻分散的。
38.如權利要求37所述的磨料物品，其中該粘結層是與該基底的一個表面直接接觸的。
39.如權利要求37和38中任一項所述的磨料物品，其中該粘結層在該基底的表面上限定了一個具有大於約3mm寬度的研磨區域。
40.如權利要求39所述的磨料物品，其中該研磨區域包括具有小於約20微米的平均粒度的分離的含鉻晶體。
41.如權利要求37、38和39中任一項所述的磨料物品，其中這些含鉻晶體是遍及該粘結層均勻分布的。
42.如權利要求37、38、39和41中任一項所述的磨料物品，其中該粘結層包括大於約 700HV的平均維氏硬度。
43.如權利要求37、38、39、41和42中任一項所述的磨料物品，其中該粘結層具有的硬度均勻性如通過平均維氏硬度標準偏差測量的是不大於約100HV。
44.如權利要求37、38、39、41、42和43中任一項所述的磨料物品，其中該粘結層具有的粘結強度如通過平均砂礫保留值測量的對於IOlbs的最大試驗力是至少8. 51bs的力。
45.如權利要求44所述的磨料物品，其中該粘結層包括的粘結強度均勻性如通過顆粒保留值的標準偏差所測量的是不大於約21bs。
46.一種形成磨料物品的方法，包括將一個電磁輻射的波束指引到與一個研磨區域相鄰並且間隔開的一個基底的非研磨區域上的一個初始位置處，該研磨區域包括多個包含在一個粘結層中的磨料顆粒； 將該波束保持在該初始位置持續一個預熱持續時間；並且相對於該研磨區域改變該波束的位置以使該波束照射到該研磨部分上並且釺焊該粘結層。
47.如權利要求46所述的方法，其中該波束在該起始位置處被指引到並且照射在該基底上。
48.如權利要求46和47中任一項所述的方法，其中該電磁能波束限定了具有一個圓形形狀的一個輻射區。
49.如權利要求48所述的方法，其中該波束具有的直徑在約2mm和約5mm之間的範圍內。
50.如權利要求48所述的方法，其中該電磁輻射波束具有一種遍及該輻射區實質上均勻的能量分布。
51.如權利要求48所述的方法，其中該波束與該研磨區域以小於該輻射區的直徑的一個距離間隔開。
52.如權利要求46、47和48中任一項所述的方法，其中該基底具有小於約IOmm的平均厚度。
53.如權利要求46、47、48和52中任一項所述的方法，其中該基底是一種柔性材料。
54.如權利要求46、47、48、52、和53中任一項所述的方法，其中該粘結層包括一種選自以下金屬組的金屬，該組由以下各項組成鎳、鉻、錫、銅、鈦、銀、鉬、以及鋁。
55.如權利要求46、47、48、52、53、和M中任一項所述的方法，其中該粘結層包括不大於約5wt%的氧、氮、和氫。
56.如權利要求46、47、48、52、53、54、和55中任一項所述的方法，其中該粘結層具有的平均厚度是不大於這些磨料顆粒的平均粒度的約75%。
57.如權利要求46、47、48、52、53、54、55、和56中任一項所述的方法，其中該電磁輻射波束是通過一個雷射裝置產生的。
58.如權利要求46、47、48、52、53、54、55、56和57中任一項所述的方法，其中該電磁輻射波束具有的功率是不大於約800W。
59.如權利要求58所述的方法，其中該電磁輻射波束具有的功率在約100W和約400W 之間的範圍內。
60.如權利要求46、47、48、52、53、54、55、56、57、和58中任一項所述的方法，其中該波束的一部分入射到該研磨區域上從而限定了一個照射區，並且在該照射區內的波束的能量密度是至少約30J/mm2。
61.如權利要求60所述的方法，其中該電磁輻射波束具有一種能量分布，該能量分布跨過該照射區的寬度具有不大於由該電磁輻射波束所輸出的總能量的約10%的能量變化。
62.一種形成磨料物品的方法，包括形成一個單層的磨料預成型件，形成該預成型件包括 提供一個基底；形成一個覆蓋該基底的一個表面的粘結層；並且將一個磨料顆粒的單層置於該粘結層內；並且將具有不大於約700W的功率的一個電磁能波束指引到一個包含這些磨料顆粒以及粘結層的單層磨料預成型件的一個部分處以形成一個單層磨料物品。
63.如權利要求62所述的方法，其中指引該電磁能波束包括將該波束指引到與該粘結層和磨料顆粒間隔開的一個起始位置處；並且相對於該基底改變該波束的位置以將該波束指引到包括該粘結層和磨料顆粒的該基底的一個部分上。
64.如權利要求63所述的方法，進一步包括將該波束指引到包括該粘結層和磨料顆粒的一個第一研磨部分上；並且將該波束指引到包括該粘結層和磨料顆粒的一個第二研磨區域上，其中該第二研磨部分與該第一研磨部分間隔開並且分開。
全文摘要
在此披露了一種形成磨料物品的方法，該方法包括將一個電磁輻射波束指引到一個磨料預成型件上的起始位置處，該磨料預成型件包括一個粘結層以及在該粘結層內的磨料顆粒；並且將該電磁輻射波束的功率增加到一個掃描功率同時指引到該起始位置處。該方法進一步包括將該波束的位置相對於該磨料預成型件從該磨料預成型件上的該起始位置改變至一個第二位置。
文檔編號B24D3/04GK102271866SQ200980153449
公開日2011年12月7日 申請日期2009年11月19日 優先權日2008年11月19日
發明者K·薩博拉馬內恩, Y·田 申請人:聖戈班磨料磨具有限公司, 法國聖戈班磨料磨具公司