涂镍金刚石颗粒及制备所述颗粒的方法_2

文档序号:9672281阅读:来源:国知局
m或低于约1 Oppm存在。
[0039] 基于镀浴的总重量计,镀浴的分散体中研磨颗粒的含量可为至少约1重量%,如至 少约1.5重量%或至少约2重量%。在另一个方面,镀浴中研磨颗粒的含量可不大于约10重 量%,如不大于约8重量%或不大于约5重量%。应理解,镀浴中研磨颗粒的含量可在任何上 述最小至最大值的范围内,如约1重量%至约10重量%、约1.5重量%至约5重量%或约1.7 重量%至3.0重量%。
[0040] 在一个实施例中,批料中经涂覆研磨颗粒的平均粒度可为至少约Ιμπι,如至少约2μ m、至少约3μηι或至少约4μηι。此外,经涂覆研磨颗粒的平均粒度可不大于约ΙΟμπι,如不大于约 9μηι、不大于约8μηι、不大于约7μηι或不大于约6μηι。应理解,所述平均粒度可在任何上述最小 至最大值的范围内,如约lym至约ΙΟμπι、约2μηι至约8μηι或约4μηι至约6μηι。
[0041] 本说明书的经涂覆研磨颗粒批料可含这样的研磨颗粒,其中至少95%的颗粒包含 在研磨颗粒的整个表面积上延伸的保形涂层。在特别的情况下,至少96%、至少97%、至少 98%、至少99%、至少99.5%或至少99.9%的研磨颗粒可含在颗粒的整个表面积上延伸的 保形涂层。
[0042] 根据本文的实施例,非团聚系数(NAF)可为进行涂覆工艺前后研磨颗粒的中值粒 度之间的关系。特别地,非团聚系数可由下式描述
[0043] NAF = D50sa/D50b (式1)
[0044]其中D50sa表示涂覆研磨颗粒前的中值粒度而D50b表示完成涂覆工艺后的中值粒 度。已发现,至少约0.9或更大的NAF对应于团聚非常微小或无团聚的研磨颗粒批料。
[0045] 在一个实施例中,在完成涂覆工艺后,所述经涂覆研磨颗粒批料可具有至少约0.9 的NAF。在另一个实施例中,NAF可为至少约0.92,如至少约0.94、至少约0.96、至少约0.97、 至少约0.98或甚至至少约0.99。
[0046] 根据一个实施例,涂覆工艺可在涂覆工艺过程中使用递送到浴的特定超声能功率 以促进具有本文的实施例的特征的所述经涂覆研磨颗粒批料的形成。可调节超声功率使得 达到至少0.9的NAF。例如,超声能的功率可为至少约50瓦特,如至少约70瓦特、至少约100瓦 特、至少约150瓦特、至少约200瓦特、至少约400瓦特、至少约600瓦特或至少约800瓦特。此 外,所述功率的调节可包括使用不大于约1000瓦特、如不大于约900瓦特、不大于约800瓦 特、不大于约600瓦特、不大于约450瓦特或不大于约200瓦特的功率。应理解,所述功率可在 任何上述最小和最大值的范围内或甚至更高或更低。
[0047] 当NAF为至少约0.9时研磨颗粒的涂层的平均厚度可为至少约lnm,如至少约5nm、 至少约10nm、至少约15nm、至少约50nm或至少约100nm。在另一个实施例中,涂层的平均厚度 可不大于约500nm,如不大于约400nm、不大于约300nm或不大于约150nm。应理解,研磨颗粒 的涂层的平均厚度可在任何上述最小至最大值的范围内,如约1 nm至约500nm、约30nm至约 400nm、约 50nm至约 200nm 或约 60nm至约 130nm。
[0048] 在另一个实施例中,研磨颗粒的涂层的总重量可为颗粒总重量的至少约1重量%, 如至少约5重量%、至少约10重量%或至少约15重量%。在另一个方面,涂层可占不高于研 磨颗粒总重量的30重量%,如不高于约25重量%、不高于20重量%或不高于18重量%。应理 解,研磨颗粒的涂层的总重量可在任何上述最小至最大值的范围内,如约1重量%至约30重 量%、约10重量%至约25重量%或约15重量%至约2重量%。
[0049] 在又一个实施例中,批料中经涂覆研磨颗粒的D50b值可为至少约Ιμπι,如至少约2μ m、至少约3μηι或至少约4μηι。此外,经涂覆研磨颗粒的D50b值可不大于约9μηι,如不大于约8μ m、不大于约7μηι、不大于约6μηι或不大于约5μηι。应理解,平均粒度可在任何上述最小至最大 值的范围内,如约1 Mi至约9μηι、约2μηι至约8μηι或约3μηι至约5μηι。
[0050] 在一个实施例中,可在整个涂覆工艺过程中连续地向浴施加超声能。在另一个实 施例中,可在涂覆程序过程中周期性地施加超声能。例如,可在离散的时间间隔和离散的功 率下脉冲施加超声能。
[0051] 在实施例中,所述浴可还包含至少一种添加剂,如还原剂、催化剂、稳定剂、pH调节 剂、电解质以及它们的组合。
[0052]在另一个实施例中,所述浴的pH可以是酸性的,如不大于约6.5、不大于约6.0、不 大于约5.5、不大于约5.0或不大于约4.5。此外,所述浴的pH可为至少2.0,如至少2.5、至少 3.0或至少3.5。应理解,镀浴的pH可在任何上述最小至最大值的范围内,如约2.0至6.5、约 2.5 至 6.0 或约 3.0 至 5.0。
[0053]在又一个实施例中,可调节所述浴的温度以适应待涂覆于研磨颗粒上的金属的类 型。在一个方面,浴温可为至少约140°F,如至少约145°F或至少约150°F。在另一个方面,镀 浴的温度可不高于约200°F,如不高于190°F或不高于180°F。应理解,所述浴的温度可在任 何上述最小至最大值的范围内,如约140°F至约200°F、约150°F至约190°F或约160°F至约 180°F〇
[0054] 根据另一个方面,可将根据实施例的经涂覆研磨颗粒批料附接成固结研磨制品。 例如,方法可包括向基材附接经涂覆研磨颗粒批料,其中所述经涂覆研磨颗粒批料具有至 少约0.9的非团聚系数(NAF)。在一个实施例中,基材可为线、盘、环带、磨石或锥体。
[0055] 基材的材料可包括金属或金属合金。一些基材可包括如元素周期表中所公认的过 渡金属元素。例如,基材可引入铁、镍、钴、铜、铬、钼、钒、钽、钨等的元素。根据一个特别的实 施例,基材可包括铁,更特别是钢。
[0056] 在一个优选的实施例中,方法可包括在线基材上固结经涂覆研磨颗粒,包括例如 具有金属涂层(例如,镍)的金刚石颗粒,以产生固结金刚石线(FDW)。在一个特别的实施例 中,可通过各种沉积工艺将经涂覆研磨颗粒附接到线基材,所述工艺包括但不限于镀、电 镀、无电镀、钎焊以及它们的组合。在又一个实施例中,可引入覆盖被附接涂镍金刚石颗粒 的粘结层,由此将金刚石颗粒固定到线基材。
[0057]图18中示出了根据一个实施例的FDW的横截面部分的示意图。图18中示意的FDW 1800包括呈细长构件如线的形式的基材1801。如图进一步所示,FDW可包括设置于基材1801 的整个外表面上的粘性膜1802。此外,FDW可包括研磨颗粒1803,研磨颗粒1803包括覆盖研 磨颗粒1803的涂层1804。研磨颗粒1803可粘结到粘性膜1802。特别地,研磨颗粒1803可在界 面1806处粘结到粘性膜1802,在界面1806中可形成粘结区。
[0058]不希望受特定理论的束缚,从本文的实施例注意到,具有特定的非团聚系数的某 些小研磨颗粒批料的形成可通过一个或多个加工变量的控制来促进,所述加工变量包括例 如外加超声能的功率、浴体积和研磨颗粒的量。本说明书的平均粒度< 1 〇ym的经涂覆研磨 颗粒批料可由在研磨颗粒的整个表面积上延伸的高质量保形涂层来表征。根据本文的实施 例的经涂覆研磨颗粒可促进改进的研磨制品的制造,所述研磨制品包括但不限于固结金刚 石线,其可用本文的实施例的经涂覆研磨颗粒形成以具有改进的切缝损失并提供高质量的 产品。
[0059]可以有许多不同的方面和实施例。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅 读本说明书后,技术人员应认识,这些方面和实施例仅是示意性的而不限制本发明的范围。 实施例可根据如下所列项目中的任何一者或多者。
[0060] 项目1. 一种用于形成经涂覆研磨颗粒批料的方法,其包括提供研磨颗粒在浴中的 分散体,其中所述研磨颗粒的平均粒度< ?ομπι;在所述浴中用涂覆材料涂覆所述研磨颗粒; 向所述浴施加超声能并调节超声能的功率以形成非团聚系数(NAF)为至少约0.90的经涂覆 研磨颗粒批料,非团聚系数定义为比率(D50sa/D50b),其中D50b表示该经涂覆研磨颗粒批料 的中值粒度而D50sa表示涂覆前研磨颗粒的中值粒度。
[0061] 项目2.项目1的方法,其中所述研磨颗粒包含选自金刚石、立方氮化硼、碳化硅、碳 化硼、氧化铝、氮化硅、碳化钨、氧化锆或它们的组合的材料。
[0062] 项目3.项目2的方法,其中所述研磨颗粒为金刚石颗粒。
[0063] 项目4.项目1、2或3的方法,其中所述涂层包含选自镍、钛、铜、锌、络、青铜以及它 们的组合的材料。
[0064] 项目
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