[发明专利]用于制造研磨或切割工具的半制品

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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，然后使该混合物经历模压从而使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 烧以烧结工具。作为这些压紧技术(compaction technique)的替换， 例如从文献EP 0 754 106 B1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。

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 先克服了在全部基质材料中均匀分布磨粒的困难。该文献建议，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“球粒”。随后将这些球粒在高压(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 皿中流化，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。

发明内容

本发明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。

按照本发明，用于制造研磨或切割工具而使用的半制品是以柔 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 硬磨料颗粒被个别地壳封(包封，encrust)在预烧结材料的涂层内。

出于本发明的目的，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，可烧结基质材料的颗粒和超硬磨料 本身极硬，而糊状物的软度和延展性由使硬质颗粒彼此粘附的粘合 剂及其溶剂决定。此外应该注意，本文中的“超硬磨料颗粒”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(如碳化钨、熔融碳化钨、碳化钨-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。