[发明专利]粉末预压件的制造方法和用预压件制造的研磨块

说明书

本发明涉及研磨块及类似产品的制造，更具体地讲是涉及使用柔软，挠性和易变形的粉末制工件作为制造含有超耐磨微粒的研磨块的预压件。

粉末预压件被广泛地用于包含许多象金刚石，立方氮化硼及类似超耐磨微粒的研磨块的制造。通常是用冷压机或辊轧压制机压制固结组分和超耐磨微粒的粉末混合物，  以制造这种粉末预压件。压制压力的范围从300至10,000kg/sq.cm，得到相对密度为20-50％的压坯。这种压坯坚硬，刚性好，并且很脆。然后对压坯进行加压或不加压，浸渍或不浸渍的烧结。

有一种制造研磨块的方法是把未经压制的，带有许多超耐磨微粒的粉末固结组分的混合物直接置于烧结模中，然后在烧结模中压制和烧结。这种方法需要进行大量的调整，以便使粉末均匀地分布在烧结模中。必要的调整使得制造过程变慢，因此这种方法不适合于批量生产的要求。

在上述所有方法中，粉末混合物可以含有一些粘合剂，但现有压坯并不是由粘合剂结合在一起的，而是基本上由粉末颗粒间的相互作用，例如颗粒的机械嵌合作用，结合在一起的。上述的方法被广泛用于制造传统的切削工具，钻孔和磨削工具，以及研磨工具的磨削元件，例如锯和类似工具的部件。

一种粉末预压件的制作方法是，把粉末喷射到一个基底上，并用粘结方法，例如通过喷射粘结剂将粉末本身结合在一起和固结在基底上。这种预压件是挠性的，但弯曲时可能会脱落一些粉末。这种方法还必然涉及到气流输送颗粒和悬浮颗粒的喷射，由于涉及到环境保护问题，这种方法的使用受到严格的限制。本发明人的制造这种产品的方法公开于4925457，5049165，5092910和5190568号美国专利，以及申请号为08/066475，名为“研磨材料成型件和制造方法”，和申请号为08/024649，名为“研磨切割工具”的美国专利申请中。

包括金属和非金属材料在内的粉末和/或纤维的柔软和挠性预压件也是已知的，但根据本发明人所知，在制造包含超耐磨微粒产品的技术中尚没有这种预压件。目前制造柔软和挠性预压件的方法是，用铸造或挤压钎接方法填充金属或陶瓷组分，或填充包含金属组分和非金属研磨组分——例如碳化钨微粒——的表面硬化组合物。这种柔软和挠性预压件可以弯曲到90°以上，并可用剪刀和类似的工具剪切。

公知的柔软和挠性预压件中的各种粘合剂的含量很高，其体积含量可达95％，重量含量可达20％。正是由于粘合剂使得这种预压件柔软和具有挠性，但即使具有高含量的粘合剂，预压件还是十分脆弱，必须小心处理。对于大约0.005-0.010英寸或0.10-0.25mm厚的很薄的预压件来说更是如此。

在有粘合剂存在时，分清柔软和挠性的预压件和粉末辊轧压制的产品之间的区别是十分重要的。当辊轧压制的产品包括粘合剂时，其中粘合剂的含量大大小于挠性预压件中的含量。辊轧压制产品不是由粘合剂结合在一起的，而是由颗粒机械嵌合结合在一起的，这使得辊轧压制产品的挠性大大小于柔软和挠性的预压件。

由钎接填充金属组合物制成的柔软和挠性预压件被用于通过钎焊，大多数是通过煅烧钎接使各个部件结合在一起。制成表面硬化组合物的柔软和挠性预压件用于修复磨损部件。为此目的，需将预压件覆盖在部件上的磨损处。

由于需要除去相当大量的粘合剂，利用由钎接填充金属制造的柔软和挠性预压件的钎接工艺过程需用相当长的时间。用于除去粘合剂的时间称为“脱蜡”周期，它的目的是使粘合剂融化，蒸发或从预压件中脱除。人们发现，如果缩短或取消脱蜡时间，柔软或挠性预压件的粉末可能会被液化的粘合剂完全洗去。

为利用公知的柔软和挠性预压件固结许多超耐磨微粒以生产研磨块，有必要知道：

1.钎接填充料预压件组合物并不等于所要求的固结超耐磨微粒的基质组合物；

2.柔软和挠性预压件不是用其上或其中带有超耐磨微粒的预压件制造的；

3.柔软和挠性预压件相当脆弱，并且不具有适合用于研磨块生产，特别是薄的(0.005-0.020英寸，或0.1-0.5mm)挠性预压件批量生产所要求的强度；

4.必须大大减少脱蜡时间，以满足生产率，特别是批量生产的要求；和

5.单独的加热和/或钎接工艺并不能为保持超耐磨微粒提供可靠的基质。