CN102164711B - 具有一个用于将磨料部件粘合到载体上的连续金属相的研磨工具 - Google Patents

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Abstract

一种磨料物品包括一个载体元件、一个磨料部件以及在该磨料部件与该载体元件之间的一个粘合区。该磨料部件包括粘合在一种金属基体中的多个磨料颗粒。该磨料部件进一步包括实质性地填充有一种浸渗剂的一个连通性孔隙的网络。该浸渗剂具有一种包含至少一种金属元素的浸渗剂组成。该粘合区包括一种粘合金属，该粘合金属具有一种包含至少一种金属元素的粘合金属组成。该粘合区是与该载体元件不同的一个区域并且是与该载体元件分开的一个相。一个元素重量百分比差值是该粘合金属组成中所含的每种元素的重量含量相对于该浸渗剂组成的差值的绝对值。该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的元素重量百分比差值不超过20重量百分比。

Description

具有一个用于将磨料部件粘合到载体上的连续金属相的研磨工具
技术领域
本发明总体上涉及研磨工具及其形成方法。更确切地说，本发明涉及具有一个用于将磨料部件粘合到载体上的连续金属相的多种工具。
背景技术
下部结构的改进，例如建造另外的道路和建筑，对于发展中地区的持续性经济扩展是至关重要的。另外地，发达地区对于用新的、扩展的道路和建筑来替换老化的下部结构存在着持续性的需要。这样，对于施工的要求仍然很高。
建筑工业利用了多种工具来切割和磨削建筑材料。切割和磨削工具被要求用于去除或翻修道路的陈旧区段。另外，开采和准备最终修整材料，例如用于地板和建筑物正面的厚石板，需要工具来钻探、切割并抛光。典型地，这些工具包括粘合到一个载体元件(例如一块板或一个轮)上的磨料部件。该磨料部件与该载体元件之间粘合的断裂可能要求替换该磨料部件和/或该载体元件，从而导致故障时间和生产力损失。另外，当磨料部件的多个部分以高速从工作区被射出时，断裂可能造成安全危害。这样，该磨料部件与该载体元件之间改进的粘合是所希望的。
发明的披露内容
在一个实施方案中，一种磨料物品可以包括一个载体元件、一个磨料部件以及在该磨料部件与该载体元件之间的一个粘合区。该磨料部件可以包括粘合在一个金属基体里的多个磨料颗粒。该磨料部件可以包括实质性地填充有一种浸渗剂的一个连通性孔隙网络，该浸渗剂具有一种含至少一种金属元素的浸渗剂组成。该粘合区可以包括一种粘合金属，该粘合金属具有一种含至少一种金属元素的粘合金属组成。该粘合区可以是与该载体元件不同的一个区域并且可以是与该载体元件分开的一个相。元素重量百分比的差值可以是该粘合金属组成中所含的每种元素的重量含量相对于该浸渗剂组成之差的绝对值。该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的元素重量百分比差值可能不超过20重量百分比，如不超过15重量百分比，例如不超过10重量百分比。在一个具体实施方案中，该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的元素重量百分比差值可能不超过5重量百分比，例如不超过2重量百分比。在一个进一步的实施方案中，该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的元素重量百分比差值是大约0重量百分比。
在一个实施方案中，一种磨料物品可以包括一个载体元件、一个磨料部件以及在该磨料部件与该载体元件之间的一个粘合区。该磨料部件可以包括粘合在一种金属基体里的多个磨料颗粒。该金属基体可以包括实质性地填充有粘合金属的一个连通性孔隙网络。该粘合区可以是与该载体元件不同的一个区域并且可以是与该载体元件分开的一个相。该粘合区可以包括该粘合金属。在一个具体实施方案中，该载体元件可以具有至少约600N/mm2的拉伸强度。
在另一个实施方案中，一种磨料物品可以包括一个载体元件、一个磨料部件以及在该磨料部件与该载体元件之间的一个粘合区。该载体元件可以具有至少约600N/mm2的拉伸强度。该磨料部件可以包括多个磨料颗粒、一个金属基体、以及一种浸渗的粘合金属。
在一个具体实施方案中，该粘合区可以包括至少90wt％的粘合金属。在另一个具体实施方案中，该粘合区可以主要由粘合金属组成。
在一个进一步的实施方案中，一种磨料物品可以包括一个载体元件、一个磨料部件以及一种粘合金属。该载体元件在一个工艺温度下可以是在组成上实质性地稳定的。即，该载体元件的组成在将该载体元件加热到该工艺温度的工艺过程中并不实质性地改变。该磨料部件可以包括多个磨料颗粒以及一个金属基体。该磨料部件可以包括连通性孔隙的一个网络并且该金属基体在该工艺温度下可以是在组成上实质性地稳定的。该粘合金属在该工艺温度下可以被熔融。在该工艺温度下，该粘合金属可以浸渗该连通性孔隙的网络并且将该磨料部件粘合到该载体元件上。在一个具体实施方案中，该工艺温度可以在大约900℃与大约1200℃之间的范围内。
在一个具体实施方案中，该磨料物品可以具有至少约500N/mm2的破坏性弯曲强度，如至少约600N/mm2，例如至少约700N/mm2。在一个进一步的具体实施方案中，该磨料物品可以是一个磨削环片段，具有至少约500N/mm2的破坏性弯曲强度，如至少约600N/mm2，例如至少约700N/mm2。在另一个具体实施方案中，该磨料物品可以是一种取芯钻头，具有至少约750N/mm2的破坏性弯曲强度，如至少约775N/mm2，例如至少约800N/mm2。在又一个具体实施方案中，该磨料物品可以是一种切断刀片，具有至少约1,400N/mm2的破坏性弯曲强度，如至少约1,600N/mm2，例如至少约1,800N/mm2。
在一个进一步的具体实施方案中，该粘合金属组成可以包括选自下组的一种金属，该组的构成为：铜、一种铜-锡青铜、一种铜-锡-锌合金、以及它们的任何组合。在一个实例中，该铜-锡青铜可以包括不大于约20％的锡含量。在另一个实例中，该铜-锡-锌合金可以包括不大于约20％的锡含量以及不大于约10％的锌含量。在又一个实例中，该粘合金属组成可以进一步包括钛、银、锰、磷、铝、镁、或它们的任何组合。
在另一个具体的实施方案中，这些磨料颗粒可以包括超级磨料颗粒，例如金刚石。在一个实例中，这些磨料颗粒的量可以是在该磨料部件的约2.0vol％与50vol％之间。
在又一个具体实施方案中，该金属基体可以包括一种选自下组的金属，该组的构成为：铁、铁合金、钨、钴、镍、铬、钛、银、以及它们的任何组合。在一个实例中，该金属基体可以进一步包括一种稀土元素。该稀土元素的量可以是不大于约3.0wt％。在另一个实例中，该金属基体可以进一步包括一种抗磨损的组分，例如碳化钨。
在一个进一步的具体实施方案中，该磨料部件可以具有大约25％与50％之间的孔隙率。在一个实例中，该粘合金属可以实质性地填充该连通性空隙的网络，从而形成具有的密度为至少约96％致密的一种致密化磨料部件。在另一个实例中，该致密化磨料部件内的粘合金属的量可以在该致密化磨料部件的大约20wt％与大约45wt％之间。
在又一个实施方案中，一种形成磨料物品的方法可以包括通过压缩一种混合物来形成一种磨料部件。该混合物可以包括磨料颗粒和金属基体，并且该磨料部件可以具有孔隙的一个连通性网络。该方法可以进一步包括在该磨料部件与一种载体元件之间安排一种粘合金属并且进行加热来使该粘合金属液化。该方法还可以进一步包括使该粘合金属的至少一部分流入这个孔隙连通网络之中以形成一种致密化的磨料部件、并进行冷却，由此将该致密化的磨料部件粘合到该载体元件上。在一个具体实施方案中，成型可以包括冷压该混合物。在一个实例中，这种冷压可以在大约50KN/cm2(500MPa)与大约250kN/cm2(2500MPa)之间的压力下进行。在另一个具体的实施方案中，流动是通过毛细作用而发生。
在又一个具体实施方案中，加热可以包括加热到一个工艺温度，该工艺温度可以高于该粘合金属的熔点、低于该载体元件的一个熔点、并且低于该多孔的磨料部件的一个熔点。在一个实例中，该工艺温度可以在大约900℃与大约1200℃之间的范围内。在另一个实例中，这种加热可以在一种还原气氛中进行。在又一个实例中，这种加热可以在一种加热炉(例如一种隧道式加热炉或一种批式加热炉)中进行。
附图简要说明
通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。
图1至3是示例性研磨工具的图示。
图4是用于安装在一个工具上的一个含磨料区段的图示。
图5是一个示意图，展示了在粘合之前的一个磨料区段。
图6是一个示意图，展示了粘合在一种载体上的一个磨料区段。
图7是通过铜焊装配所制备的载体环片段的一张照片。
图8是通过浸渗粘合所制备的载体环片段的一张照片。
图9是通过浸渗粘合所制备的切断刀片的一张照片。
图10是通过铜焊装配所制备的取芯钻头的一张照片。
图11是通过激光焊接所制备的取芯钻头的一张照片。
图12是通过浸渗粘合所制备的取芯钻头的一张照片。
图13和14是一个载体环区段的元素映射(elemental mapping)图。
在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或同样的事项。
优选实施方案的说明
根据一个实施方案，该研磨工具包括一个载体元件以及一个磨料部件。该研磨工具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种锯。可替代地，该研磨工具可以是一种磨削工具例如用于磨削混凝土或烧制粘土或者去除沥青。该载体元件可以是一种实心的金属圆盘、一种环、一种环片段或一块板。该磨料部件可以包括埋入一种金属基体中的多个磨料颗粒。该金属基体可以具有连通性孔隙的或者部分地或基本地完全填充有一种浸渗剂的这些孔隙的一个网络。一个粘合区可以是在该载体元件与该磨料部件之间并且可以包含一种粘合金属。该粘合区中的粘合金属可以与填充了该连通性孔隙网络的浸渗剂是连续的。
在一个示例性实施方案中，一种磨料部件包括埋入一种具有连通性孔隙网络的金属基体中的多个磨料颗粒。这些磨料颗粒可以是一种超级磨料，例如金刚石或立方氮化硼。这些磨料颗粒可以具有不小于约400US筛目的粒度，例如不小于约100US筛目，例如在大约25US与80US筛目之间。取决于其应用，这个大小可以在大约30与60US筛目之间。这些磨料颗粒可以按大约2vol％至大约50vol％之间的量值存在。另外地，磨料颗粒的量可以取决于其应用。例如，用于一种磨削或抛光工具的磨料部件可以包括在大约3.75与50vol％之间的磨料颗粒。可替代地，用于一种切断工具的磨料部件可以包括在大约2vol％与6.25vol％之间的磨料颗粒。进一步，用于取芯钻进的磨料部件可以包括在大约6.25vol％与20vol％之间的磨料颗粒。
该金属基体可以包括铁、铁合金、钨、钴、镍、铬、钛、银以及它们的任何组合。在一个实例中，该金属基体可以包括一种稀土元素，如铈、镧和钕。在另一个实例中，该金属基体可以包括一种抗磨损的部件，例如碳化钨。该金属基体可以包括单独组分的颗粒或预合金化的颗粒。这些颗粒可以在大约1.0微米与大约250微米之间。
在一个示例性实施方案中，该粘合金属组成可以包括铜、一种铜-锡青铜、一种铜-锡-锌合金或它们的任何组合。该铜-锡青铜可以包括不大于约20wt％的锡含量，例如不大于约15wt％。类似地，该铜-锡-锌合金可以包括不大于约20wt％的锡含量(例如不大于约15wt％)以及不大于约10wt％的锌含量。
根据在此这些实施方案，该粘合区可以形成一个可识别的界面层，该界面层具有一个与下面的载体和该磨料部件二者均不同的相。该粘合金属组成在具有某一程度的元素种类共性方面与该浸渗剂组成相关。定量地，该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的一个元素重量百分比差值不超过20重量百分比。元素重量百分比差值被定义为该粘合金属组成中所含的每种元素的重量含量相对于该浸渗剂组成之差的绝对值。
只是作为举例，在具有以下项的一个实施方案中：(i)粘合金属组成，包含85重量百分比的Cu、10重量百分比的Sn以及5重量百分比的Zn，以及(ii)一种浸渗剂组成，包含82重量百分比的Cu，17重量百分比的Sn以及1重量百分比的Zn，该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的元素重量百分比差值对于Cu是5重量百分比，对于Sn是7重量百分比并且对于Zn是4重量百分比。因此该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的最大元素重量百分比差值是7重量百分比。
其他实施方案在该粘合金属组成与该浸渗剂的组成之间具有更近的组合成关系。该粘合金属组成和该浸渗剂组成之间的元素重量百分比差值可以(例如)不超过15重量百分比、10重量百分比、5重量百分比，或可以不超过2重量百分比。大约是零的一个元素重量百分比差值代表了构成该粘合区和该浸渗剂的相同组成。上述的这些元素数值可以通过任何适合的分析手段(包括微探针元素分析)来测量，并且忽略了可能沿着浸渗剂接触金属基体的区域而发生的合金化。
转向可以用于制造该磨料部件的方法的详细内容，可以将磨料颗粒与一种金属基体进行组合来形成一种混合物。该金属基体可以包括铁、铁合金、钨、钴、镍、铬、钛、银或它们的任何组合。在一个实例中，该金属基体可以包括一种稀土元素，例如铈、镧和钕。在另一个实施方案中，该金属基体可以包括一种抗磨损的组分，例如碳化钨。该金属基体可以包括在大约1微米与250微米之间的金属颗粒。该金属基体可以包括该金属基体的这些部件的颗粒共混物或者可以该金属基体的预合金化的颗粒。取决于其应用，该金属基体的组成可以变化。
在一个实施方案中，该金属基体可以符合化学式(WC)wWxFeyCrzX(1-w-x-y-z)，其中0≤w≤0.8，0≤x≤0.7，0≤y≤0.8，0≤z≤0.05，w+x+y+z≤1，并且X可以包括其他金属，如钴和镍。
在另一个实施方案中，该金属基体可以符合化学式(WC)wWxFeyCrzAgvX(1-v- w-x-y-z)，其中0≤w≤0.5，0≤x≤0.4，0≤y≤1.0，0≤z≤0.05，0≤v≤0.1，v+w+x+y+z≤1，并且X可以包括其他金属例如钴和镍。
这些磨料颗粒可以是一种超级磨料，例如金刚石、立方氮化硼(CBN)或它们的任何组合。这些磨料颗粒可以按大约2vol％至大约50vol％之间的量存在。另外地，磨料颗粒的量可以取决于其应用。例如，用于一种磨削或抛光工具的磨料部件可以包括在大约3.75与大约50vol％之间的磨料颗粒。可替代地，用于一种切割工具的磨料部件可以包括在大约2vol％与6.25vol％之间的磨料颗粒。进一步地，用于取芯钻进的磨料部件可以包括在大约6.25vol％与20vol％之间的磨料颗粒。这些磨料颗粒可以具有小于约400US筛目的粒度，例如不小于约100US筛目，例如在大约25US与80US筛目之间。取决于其应用，该大小可以在大约30与60US筛目之间。
金属基体和磨料颗粒的混合物可以通过例如冷压进行压制，以形成一种多孔的磨料部件。例如，这种冷压可以在大约50kN/cm2(500MPa)至大约250kN/cm2(2500MPa)之间的一个压力下进行。得到的多孔磨料部件可以具有连通性孔隙的网络。在一个实例中，该多孔的磨料部件可以具有在大约25与50vol％之间的孔隙率。
在一个实施方案中，一个工具预成型件可以通过叠加一个载体元件、一个粘合块料和该磨料部件来组装。该载体元件可以是一个环、一个环区段、一块板或一个盘的形式。该载体元件可以包括可热处理的钢合金，例如25CrMo4、75Cr1、C60，或与用于独有薄截面的载体元件的类型钢合金，或简单的施工建筑钢如St 60或用于厚载体元件的类似材料。该载体元件可以具有至少约600N/mm2的拉伸强度。该载体元件可以通过本领域已知的多种冶金技术来形成。
该粘合块料可以包括一种粘合金属，该粘合金属具有一种粘合金属组成。该粘合金属组成可以包括铜、一种铜-锡青铜、一种铜-锡-锌合金或它们的任何组合。该粘合金属组成可以进一步包括钛、银、锰、磷、铝、镁或它们的任何组合。例如，该粘合金属可以具有在大约900℃与大约1200℃之间的熔点。
在一个实施方案中，该粘合块料可以通过冷压该粘合金属的粉末来形成。该粉末可以包括单独部件的颗粒或预合金化的颗粒。这些颗粒可以具有不大于约100微米的尺寸。可替代地，该粘合块料可以通过本领域已知的其他冶金技术来形成。
可以将该工具预成型件加热到高于该粘合金属的熔点但低于该金属基体及该载体元件的熔点的一个温度。例如，这个温度可以在大约900℃与大约1200℃之间。该工具预成型件可以在一种还原气氛中被加热。典型地，该还原气氛可以包含一定量的氢气用来与氧气进行反应。这种加热可以在一种加热炉(例如一种批式加热炉或一种隧道式加热炉)中进行。
在一个实施方案中，随着该粘合金属熔化，该液态粘合金属被吸入该磨料部件的连通性孔隙网络之中，例如是通过毛细作用。该粘合金属可以浸渗并且实质性地填充该连通性孔隙网络。得到的致密化磨料部件可以是不小于约96％的致密的。浸渗该磨料部件的粘合金属的量可能在该致密化磨料部件的大约20wt％与45wt％之间。该粘合金属的一部分可以保留在该磨料部件与该载体元件之间，这样使得在该载体元件与该磨料部件之间形成了一个主要由该粘合金属组成的粘合区。该粘合区可以是不同于该载体元件和该磨料部件的一个可识别的区域。该粘合区可以包括至少约90wt％的粘合金属，例如至少约95wt％的粘合金属，如至少约98wt％的粘合金属。该粘合金属可以遍及该粘合区以及该致密化磨料部件是连续的。
图1展示了一个切割圆盘100。该切割圆盘100包括一个圆盘形的载体元件102以及附接到该载体元件102上的多个磨料部件104。一个粘合区106可以是在该载体元件102与这些磨料部件104之间。
图2展示了一个取芯钻进工具200。该取芯钻进工具包括一个环形载体元件202以及附接到该载体元件202上的多个磨料部件204。一个粘合区206可以是在该载体元件202与这些磨料部件204之间。
图3展示一个磨削环片段300。该工具包括可以被附接的一个环区段形状的载体元件302，例如通过栓接到一个支撑环以及附接到该载体元件302上的多个磨料部件304上。一个粘合区306可以是在该载体元件302与这些磨料部件304之间。
图4展示了一个含磨料的区段400。该含磨料的区段可以通过例如栓接而被附接到一个工具上。该含磨料的区段包括一个载体元件402以及附接到该载体元件402上的多个磨料部件404。一个粘合区406可以是在该载体元件402与这些磨料部件404之间。
图5展示了一个示例性的磨料部件500。该磨料部件包括多个金属基体颗粒502以及多个磨料颗粒504。在这些金属基体颗粒502之间，该磨料部件500包括连通性孔隙506的一个网络。
图6展示了一种示例性的研磨工具600。该研磨工具600包括粘合到一个载体元件604上的一个致密化磨料部件602。该致密化磨料部件包括多个金属基体颗粒606以及多个磨料颗粒608。在该致密化磨料部件602中，粘合金属610已经浸渗了该连通性孔隙网络并且填充了这些金属基体颗粒606之间的空间。另外，该工具600包括一个主要由粘合金属614组成的粘合区612。该粘合区612的粘合金属614与该致密化磨料部件602的粘合金属610是连续的。
实例
实例1
例如，如下制备了样品1，一个磨削环片段。将一个标准的磨料部件铜焊地装配到一个载体环片段上。该标准的磨料部件是通过对2.13wt％的金刚石磨料颗粒以及67.3wt％的金属组成的一个混合物进行冷压而形成的。这些金刚石磨料颗粒是具有的粒度在30US筛目与50US筛目之间的ISD1600。该金属组成包括40.0wt％的碳化钨、59.0wt％的钨金属以及1.0wt％的铬。该磨料部件浸渗有一种铜基的浸渗剂。随后使用一种Degussa4900铜焊合金来将该完全致密化的浸渗的磨料部件铜焊装配到一个载体环片段上。样品1在图7中示出。
通过将一个磨料部件浸渗粘合到一个载体环片段上制备了样品2。该磨料部件是通过对2.13wt％的金刚石磨料颗粒和67.3wt％的金属组成的一个混合物进行冷压而形成的。这些金刚石磨料颗粒是具有的粒度在30US筛目与50US筛目之间的ISD 1600。该金属组成包括40wt％的碳化钨、59wt％的钨金属以及1wt％的铬。将该磨料部件、该载体环以及一个粘合金属块置于一个加热炉中来熔解该粘合金属。该铜基粘合金属浸渗了该磨料部件，从而形成了粘合到该载体环片段上的一个致密化磨料部件。样品2在图8中示出。
对于样品1和样品2测定了破坏性弯曲强度，是通过测量为了从该载体环片段上去除该磨料部件所需要的一个扭矩。该破坏性弯曲实验是使用在欧洲标准EN 13236：2001的章节6.2.4.2中所定义的试验程序-对超级磨料的安全要求而进行的。样品1的破坏性弯曲强度是350N/mm2。样品2的破坏性弯曲强度是大于600N/mm2。
另外，在样品2上进行了元素映射。将该粘合区和浸渗的磨料部件的横截面进行抛光并且通过扫描电子显微镜(SEM)来使之经受元素映射。在每个区域中映射了Fe、Cu和W的量。图13示出了该粘合区的元素映射图。磨料部件1302是通过一个Cu粘合层1306被粘合到载体1304上的。图14示出了该磨料部件的元素映射图。这个元素映射表明该磨料部件里的浸渗剂的组成主要是Cu和大约2wt％的Fe。
实例2
例如，样品3是通过将一种磨料部件直接烧结到一个钢载体元件上而制备的一个切断刀片。该磨料部件包括1.25wt％的金刚石磨料颗粒、59.3wt％的铜、6.6wt％的Sn、3.6wt％的镍以及29.2wt％的铁。这些金刚石磨料颗粒是具有的粒度在40US筛目与60US筛目之间的SDB45+。
样品4是通过将一个磨料部件激光焊接到一个钢载体元件上而制备的一个切断刀片。该磨料部件包括1.25wt％的金刚石磨料颗粒、44.0wt％的铜、38.1wt％的铁、7.9wt％的锡、6.0wt％的黄铜、2.8wt％的一种金刚石自由背衬。这些金刚石磨料颗粒是具有的粒度在40US筛目与60US筛目之间的SDB45+。该金刚石自由背衬包括47.9wt％的青铜、13.0wt％的镍以及39.0wt％的铁。
样品5是通过将一个磨料部件浸渗粘合到一个钢载体元件上而制备的一个切断刀片。该磨料部件是通过对1.25wt％的金刚石磨料颗粒和74.4wt％的金属组成的一个混合物进行冷压而形成的。这些金刚石磨料颗粒是具有的粒度在40US筛目与60US筛目之间的SDB45+。该金属组成包括80.0wt％的铁、7.5wt％的镍以及12.5wt％的青铜。将该磨料部件、该载体环以及一个粘合金属块置于一个加热炉中来熔化该粘合金属。该铜基粘合金属浸渗了该磨料部件，从而形成了粘合到该载体圆盘上的一个致密化磨料部件。样品5在图9中示出。
通过测量为了从该钢载体元件上去除该磨料部件所需的扭矩来确定破坏性弯曲强度。将这个试验对于样品3-5的每一个都重复多次，如表1中所示。该破坏性弯曲强度试验是使用欧洲标准EN13236：2001的章节6.2.4.2中所定义的试验原理-对超级磨料的安全要求而进行的。
表1.
Figure BDA0000051918750000111
实例3
样品6是通过将一个烧结的磨料部件铜焊到一个载体环上而制备的一种取芯钻头。该磨料部件包括2.43wt％的金刚石磨料颗粒、32.7wt％的铜、5.4wt％的银、2wt％的铜、57.5wt％的钴、以及一种金刚石自由铁基背衬。这些金刚石磨料颗粒是具有的粒度在大约40US筛目与50US筛目之间的ISD 1700。样品6在图10中示出。
样品7是通过将一个烧结的磨料部件激光焊接到一个载体环上而制备的一种取芯钻头。该磨料部件包括2.43wt％的金刚石磨料颗粒、32.7wt％的铁、5.4wt％的银、2wt％的铜、57.5wt％的钴、以及一种金刚石自由铁基背衬。这些金刚石磨料颗粒是具有的粒度在大约40US筛目与50US筛目之间的ISD 1700。样品7在图11中示出。
样品8是通过将一个烧结的磨料部件浸渗粘合到一个载体环上而制备的一种取芯钻头。该磨料部件是通过对2.43wt％的金刚石磨料颗粒及60.7wt％的金属组成的一个混合物进行冷压而形成的。该金属组成包括99.0wt％的钨和1.0wt％的铬。将该磨料部件、该载体环以及一个粘合金属块置于一个加热炉中来熔化该粘合金属。该粘合金属浸渗了该磨料部件，从而形成了粘合到该载体环上的一种致密化磨料部件。样品8在图12中示出。
通过测量为了从该载体环上去除该磨料部件所需要的扭矩来确定破坏性弯曲强度。将这个试验对于样品6至8的每一个都重复多次，如表2所示。该破坏性弯曲强度试验是使用欧洲标准EN13236：2001的章节6.2.4.2中所定义的试验原理-对超级磨料的安全要求而进行的。
表2.
Figure BDA0000051918750000121
表3显示了该破坏性弯曲强度与附接宽度的对比。这个附接宽度是该载体元件的厚度。例如，一种取芯钻头的附接宽度是该磨料部件被粘合其上的钢管的宽度。浸渗粘合的载体元件达到的破坏性弯曲强度类似于或大于先前仅仅通过激光焊可达到的破坏性弯曲强度。一种组成的一个宽度规一化的破坏性弯曲强度可以通过成型一个具有2mm附接厚度的工具并且如前所描述的测量该破坏性弯曲强度来确定。对于一种浸渗粘合的组成，这个宽度规一化的破坏性弯曲强度是大于约800N/mm2。
表3.
Figure BDA0000051918750000122
Figure BDA0000051918750000131

Claims (15)

1.一种磨料物品，包括：
一个载体元件；
一个磨料部件，该磨料部件包括粘合在一种金属基体里的多个磨料颗粒，该磨料部件包括实质性地填充有一种浸渗剂的一个连通性孔隙的网络，该浸渗剂具有一种含至少一种金属元素的浸渗剂组成；以及
在该磨料部件与该载体元件之间的一个粘合区，该粘合区包括一种粘合金属，该粘合金属具有一种包含至少一种金属元素的粘合金属组成，该粘合区是与该载体元件不同的一个区域并且是与该载体元件分开的一个相，
其中，该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的一个元素重量百分比差值不超过20重量百分比，其中该元素重量百分比差值是该粘合金属组成中所含的每种元素的重量含量相对于该浸渗剂组成的差值的绝对值。
2.一种磨料物品，包括：
具有至少600N/mm2的拉伸强度的一个载体元件；
一个磨料部件，该磨料部件包括多个磨料颗粒、一个金属基体以及一种浸渗剂粘合金属，该磨料部件包括填充有该浸渗剂粘合金属的一个连通性孔隙的网络；以及
在该磨料部件与该载体元件之间的一个粘合区，其中该磨料物品具有至少500N/mm2的破坏性弯曲强度。
3.一种磨料物品，包括：
一个载体元件，该载体元件在一个工艺温度下是实质性地在组成上稳定的；
一个磨料部件，该磨料部件包括一个连通性孔隙的网络，该磨料部件包括多个磨料颗粒以及一个金属基体，该金属基体在该工艺温度下是实质性地在组成上稳定的；以及
一种粘合金属，该粘合金属在该工艺温度下是熔融的，
其中，该粘合金属浸渗了该连通性孔隙的网络并且在该工艺温度下将该磨料部件粘合到该载体元件上。
4.一种磨料物品，包括：
一个载体元件；
一个磨料部件，该磨料部件包括粘合在一个金属基体里的多个磨料颗粒，该金属基体包括实质性地填充有粘合金属的一个连通性孔隙的网络；以及
在该磨料部件与该载体元件之间的一个粘合区，该粘合区包括该粘合金属，该粘合区是与该载体元件不同的一个区并且是与该载体元件分开的一个相，
其中该磨料物品具有至少500N/mm2的破坏性弯曲强度。
5.一种形成磨料物品的方法，包括：
通过压缩一种混合物来形成一种磨料部件，该混合物包括磨料颗粒以及金属基体，该磨料部件具有孔隙的一个连通性网络；
在该磨料部件与一个载体元件之间安排一种粘合金属；
进行加热以液化该粘合金属；
使该粘合金属的至少一部分流入该孔隙的连通网络之中以形成一种致密化的磨料部件；并且
进行冷却，由此将该致密化的磨料部件粘合到该载体元件上。
6.如权利要求1所述的磨料物品，其中该粘合金属组成与该浸渗剂组成之间的元素重量百分比差值不超过15重量百分比。
7.如权利要求2所述的磨料物品，其中该粘合区包括至少90wt％的粘合金属。
8.如权利要求1、3、6或7所述的磨料物品，其中该磨料物品具有至少500N/mm2的破坏性弯曲强度。
9.如权利要求1、2、3、4、6或7所述的磨料物品，其中该粘合金属组成包括一种选自下组的金属，该组的构成为：铜、一种铜-锡青铜、一种铜-锡-锌合金、以及它们的任何组合。
10.如权利要求1、2、3、4、6或7所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括超级磨料颗粒。
11.如权利要求1、2、3、4、6或7所述的磨料物品，其中该金属基体包括一种选自下组的金属，该组的构成为：铁、铁合金、钨、钴、镍、铬、钛、银、以及它们的任何组合。
12.如权利要求11所述的磨料物品，其中该金属基体进一步包括一种稀土元素。
13.如权利要求5所述的方法，其中所述形成一种磨料部件包括冷压该混合物。
14.如权利要求5所述的方法，其中该流动是通过毛细作用而发生。
15.如权利要求5所述的方法，其中加热包括加热到一个工艺温度，该工艺温度是高于该粘合金属的熔点、低于该载体元件的一个熔点、并且低于该多孔性磨料部件的一个熔点。
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