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KR20190074295A - 코팅된 충전제 입자를 갖는 금속 하이브리드 연삭 휠 - Google Patents

코팅된 충전제 입자를 갖는 금속 하이브리드 연삭 휠 Download PDF

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KR20190074295A
KR20190074295A KR1020197014657A KR20197014657A KR20190074295A KR 20190074295 A KR20190074295 A KR 20190074295A KR 1020197014657 A KR1020197014657 A KR 1020197014657A KR 20197014657 A KR20197014657 A KR 20197014657A KR 20190074295 A KR20190074295 A KR 20190074295A
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야누슈 하즈덕
브라이언 디 고어스
리처드 후퍼츠
바드리 베라라그하반
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

개시된 다양한 실시 형태는 연마 용품에 관한 것이다. 연마 용품은 금속 매트릭스 성분, 금속 매트릭스 성분 내에 분산된 연마 입자 성분, 및 금속 매트릭스 성분 내에 분산된 충전제 입자 성분을 포함한다. 충전제 입자 성분의 일부분은 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅된다. 추가로, 연마 입자 성분의 경도는 충전제 입자 성분의 경도보다 크다.

Description

코팅된 충전제 입자를 갖는 금속 하이브리드 연삭 휠
연마 용품의 성능의 한 가지 척도는 연마 용품을 형성하는 성분들에 형성된 접합부의 완전성(integrity)이다. 접합부가 너무 약하면, 연마 용품은 조기에 파괴되기 쉬울 수 있다. 그러나, 연마 용품에서 발견될 수 있는 상이한 유형의 성분들을 고려하면, 용품 전체에 걸쳐 우수한 접합을 보장하는 것이 어려울 수 있다.
다양한 실시 형태에 따르면, 본 발명은 연마 용품을 제공한다. 연마 용품은 금속 매트릭스 성분, 금속 매트릭스 성분 내에 분산된 연마 입자 성분, 및 금속 매트릭스 성분 내에 분산된 충전제 입자 성분을 포함한다. 충전제 입자 성분의 일부분은 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅된다. 추가로, 연마 입자 성분의 경도는 충전제 입자 성분의 경도보다 크다.
다양한 실시 형태에 따르면, 본 발명은 연마 용품 - 연마 용품은 휠(wheel)임 - 을 사용하는 방법을 제공한다. 연마 용품은 금속 매트릭스 성분, 금속 매트릭스 성분 내에 분산된 연마 입자 성분, 및 금속 매트릭스 성분 내에 분산된 충전제 입자 성분을 포함한다. 충전제 입자 성분의 일부분은 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅된다. 추가로, 연마 입자 성분의 경도는 충전제 입자 성분의 경도보다 크다. 기재가 휠과 접촉되고, 휠은 기재에 대해 회전된다.
다양한 실시 형태에 따르면, 연마 용품을 형성하는 방법은 충전제 입자 성분을 제1 금속 층으로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계를 포함한다. 본 방법은 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자 성분과, 금속 매트릭스와, 수지를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 연마 입자 성분이 혼합물에 첨가되고 혼합물은 추가로 혼합된다. 이어서, 혼합물은 주형과 접촉된다.
본 발명의 연마 용품은 다양한 이점을 포함하는데, 이들 중 일부는 예상치 못한 것이다. 예를 들어, 본 발명의 일부 실시 형태에 따르면, 충전제 입자 성분의 충전제 입자와 금속 매트릭스 성분 사이의 접합은 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자 성분을 포함하지 않는 대응하는 용품에 비하여 강도가 증가된다. 본 발명의 일부 실시 형태에 따르면, 연마 용품의 작동 동안, 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자 성분을 적게 갖거나 전혀 갖지 않는 대응하는 연마 용품을 사용하여 동일한 조건 하에서 동일한 총 절삭량을 생성하는 것과 비교하여, 8 ㎣/mm/sec의 총 절삭량을 생성하도록 용품을 사용할 때 더 적은 전력이 소비된다. 다양한 실시 형태에서, 접합 구조물의 적어도 더 높은 강도로 인해, 더 많은 양의 충전제 입자가 접합 구조물 내로 포함될 수 있어서, 연삭 작업에서 더 적은 전력을 이용하는 더 많은 자유 절삭 구조물을 생성할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 더 적은 양의 코팅된 충전제 입자를 이용할 때, 더 강한 구조물이 생성될 수 있어서, 동등한 양의 코팅되지 않은 충전제 입자를 갖는 연마 용품과 비교하여, 형태를 더 길게 유지하고 또한 절삭 동안 더 낮은 전력 요건을 갖는 구조물을 생성할 수 있다.
반드시 축척대로 도시되지는 않은 도면에서, 유사한 도면 부호는 몇몇 도면 전체에 걸쳐 실질적으로 유사한 구성요소를 설명한다. 도면은 일반적으로 본 명세서에서 논의되는 다양한 실시 형태를 제한으로서가 아니라 예로서 예시한다.
도 1은 다양한 실시 형태에 따른 연삭 휠을 도시한다.
도 2는 다양한 실시 형태에 따른 연삭 휠의 일부분의 단면도이다.
도 3은 스핀들 전력이 KW의 단위로 y-축 상에 도시된, 다양한 연마 용품의 전력 프로파일을 도시하는 그래프이다.
도 4는 스핀들 전력이 KW의 단위로 y-축 상에 도시된, 다양한 연마 용품의 전력 프로파일을 도시하는 다른 그래프이다.
이제, 개시된 발명 요지의 소정 실시 형태가 상세히 참조될 것이며, 이의 예는 첨부 도면에 부분적으로 예시되어 있다. 개시된 발명 요지는 열거된 청구항과 관련하여 설명될 것이지만, 예시된 발명 요지는 청구범위를 개시된 발명 요지로 제한하고자 하는 것이 아님이 이해될 것이다.
본 명세서 전체에 걸쳐, 범위 형식으로 표현된 값은, 그러한 범위의 한계치로서 명시적으로 언급된 수치 값을 포함하는 것뿐만 아니라, 그러한 범위 내에 포함되는 모든 개별 수치 값 또는 하위 범위를, 마치 각각의 수치 값 및 하위 범위가 명시적으로 언급되어 있는 것처럼 포함하는 것으로 유연한 방식으로 해석되어야 한다. 예를 들어, "약 0.1% 내지 약 5%" 또는 "약 0.1% 내지 5%"의 범위는 단지 약 0.1% 내지 약 5%뿐만 아니라, 지시된 범위 내의 개별 값(예를 들어, 1%, 2%, 3%, 및 4%) 및 하위 범위(예를 들어, 0.1% 내지 0.5%, 1.1% 내지 2.2%, 3.3% 내지 4.4%)를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 달리 나타내지 않는 한, "약 X 내지 Y"라는 언급은 "약 X 내지 약 Y"와 동일한 의미를 갖는다. 마찬가지로, 달리 나타내지 않는 한, "약 X, Y, 또는 약 Z"라는 언급은 "약 X, 약 Y, 또는 약 Z"와 동일한 의미를 갖는다.
본 명세서에서, 단수형("a", "an", 또는 "the") 용어는 문맥이 달리 명확하게 나타내지 않는 한, 하나 또는 하나 초과를 포함하는 데 사용된다. 용어 "또는"은 달리 나타내지 않는 한, 비배타적인 "또는"을 지칭하는 데 사용된다. "A 및 B 중 적어도 하나"라는 언급은 "A, B, 또는 A 및 B"와 동일한 의미를 갖는다. 게다가, 본 명세서에 사용되고 달리 정의되지 않은 어구 또는 용어는 단지 설명을 위한 것이며 제한을 위한 것이 아님이 이해되어야 한다. 섹션 제목의 임의의 사용은 문서의 이해를 돕도록 하기 위한 것이고, 제한하는 것으로 해석되어서는 안되며; 섹션 제목과 관련된 정보는 그 특정 섹션 내에 또는 그 외부에 있을 수 있다.
본 명세서에 기재된 방법에서, 행동들은, 시간 순서 또는 작업 순서가 명시적으로 언급되어 있는 경우를 제외하고는, 본 발명의 원리로부터 벗어남이 없이 임의의 순서로 수행될 수 있다. 더욱이, 지정된 행동들은, 청구범위의 명시적 표현에 이들이 개별적으로 수행될 것이라고 되어 있지 않는 한, 동시에 수행될 수 있다. 예를 들어, X를 행하는 청구된 행동 및 Y를 행하는 청구된 행동은 단일 작업 내에서 동시에 수행될 수 있으며, 얻어지는 공정은 청구된 공정의 문자 그대로의 범주 내에 속할 것이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "약"은 소정 값 또는 범위에 있어서의, 예를 들어 언급된 값 또는 언급된 범위 한계치의 10% 이내, 5% 이내, 또는 1% 이내의 변동성의 정도를 가능하게 할 수 있으며, 언급된 정확한 값 또는 범위를 포함한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 적어도 약 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%, 96%, 97%, 98%, 99%, 99.5%, 99.9%, 99.99%, 또는 적어도 약 99.999% 또는 그 이상, 또는 100%에서와 같이 대다수 또는 대부분을 지칭한다.
도 1 및 도 2는 연삭 휠(10)을 도시한다. 일부 응용예에서, 연삭 휠(10)은 탄화텅스텐과 같은 경질 및/또는 취성 재료를 기계가공하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 재료는 예를 들어 드릴 또는 밀링 공구와 같은 공구를 위한 공작물에 존재할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연삭 휠(10)은 코어(12) 및 연마 용품(14)을 포함한다. 본 명세서에 논의된 바와 같이, 연마 용품(14)은 수지 및 금속 매트릭스 내에 배치된 연마 입자 및 충전제 입자로 형성될 수 있다. 연마 용품(14)은 코어(12)에 외접하는 림을 형성한다. 코어(12)는 적은 양의 연마재로 제조될 수 있거나, 일부 경우에, 강 또는 일부 다른 금속과 같은 덜 고가의 재료로 제조될 수 있다. 대안적으로, 코어(12)는, 예를 들어, 중합체 재료로 제조될 수 있다. 코어(12)는 또한 하나 초과의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어(12)는 강 또는 알루미늄과 같은 금속으로 부분적으로 그리고 중합체 재료로 부분적으로 제조될 수 있다. 코어(12)는 연마 용품(14)에 대한 구조적 지지를 제공할 수 있다. 코어(12)에는 연삭 휠(10)이 회전 운동을 위해 스핀들(도시되지 않음) 상에 장착될 수 있도록 관통 구멍 또는 공동(16)이 제공될 수 있다.
도 2는 연마 용품(14)의 단면도를 도시한다. 도시된 바와 같이, 연마 용품(14)은 청동 입자(18) 및 합금(20)과 같은 금속 부재를 포함하는 금속 매트릭스 성분을 포함한다. 금속 매트릭스 성분은 연마 입자 성분 및 충전제 입자 성분을 함께 보유하는 접합제로서 작용할 수 있다. 금속 매트릭스 성분은 또한 폴리이미드를 포함할 수 있는 중합체 접합제를 포함할 수 있다. 연마 용품(14)은 금속 매트릭스 성분 내에 매설된 연마 입자(22)를 포함하는 연마 입자 성분을 추가로 포함한다. 연마 용품(14)은 금속 매트릭스 성분 내에 매설된 충전제 입자(24)를 포함하는 충전제 입자 성분을 추가로 포함한다. 연마 입자(22)는 충전제 입자(24)보다 높은 경도를 갖는다. 도시된 바와 같이, 충전제 입자(24)는 제1 금속 층(26)에 의해 적어도 부분적으로 코팅된다.
각각의 성분은 연마 용품(14)의 상이한 부피 퍼센트(부피%) 및 중량 퍼센트(중량%)를 차지한다. 예를 들어, 금속 매트릭스 성분은 연마 용품(14)의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 연마 용품(14)의 약 20 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 연마 용품(14)의 15 중량%, 20, 25, 30, 35, 40, 45 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 추가로, 금속 매트릭스 성분은 연마 용품(14)의 약 40 부피% 내지 약 90 부피%, 또는 연마 용품(14)의 약 50 부피% 내지 약 80 부피%, 또는 연마 용품(14)의 약 40 부피%, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 또는 85 부피% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 금속 매트릭스 성분은 복수의 금속 입자를 포함한다. 평균적으로, 약 50 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 90 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 55 중량%, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이하 또는 초과의 금속 입자의 경도가 연마 입자 성분의 경도보다 작다. 일부 예에서, 개별 금속 입자의 경도는 약 2 모스 경도 내지 약 8 모스 경도, 또는 약 4 모스 경도 내지 약 6 모스 경도, 또는 3 모스 경도, 4, 5, 6, 또는 7 모스 경도 이하 또는 초과의 범위이다.
개별 금속 입자는 하나 이상의 상이한 금속, 합금, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 금속 매트릭스 성분의 금속 입자는 원소 주석, 원소 은, 원소 구리, 청동, 이들의 합금, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
일부 예에서, 금속 입자는 100 중량% 청동이다. 다른 예에서, 금속 입자는 청동이 연마 용품(14)의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 연마 용품(14)의 약 20 중량% 내지 약 30 중량%, 또는 연마 용품(14)의 15 중량%, 20, 25, 30, 35, 40, 또는 45 중량% 이하 또는 초과의 범위이도록 다른 금속을 포함할 수 있다. 연마 용품(14)의 중량 퍼센트에 관하여, 청동은 연마 용품(14)의 약 10 부피% 내지 약 40 부피%, 또는 약 20 부피% 내지 약 50 부피%, 또는 연마 용품(14)의 15 부피%, 20, 25, 30, 또는 35 부피% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 청동은 여러 상이한 등급의 청동 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 적합한 등급의 청동의 예에는 50/50 청동, 40/60 청동, 및 60/40 청동이 포함된다.
청동에 더하여, 금속 매트릭스에 포함될 수 있는 다른 금속은 원소 은과, 원소 구리와, 원소 주석의 합금을 포함한다. 합금은 청동과 같은 다른 금속과 함께 사용되어 금속 매트릭스 성분을 형성할 수 있다. 합금은 또한 그가 금속 매트릭스 성분의 100%를 차지하도록 단독으로 사용될 수 있다. 합금은 연마 용품(14)의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 연마 용품(14)의 약 20 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 연마 용품(14)의 약 15 중량%, 20, 25, 30, 35, 40, 또는 55 중량%부터의 범위일 수 있다. 추가로, 합금은 연마 용품(14)의 약 10 부피% 내지 약 50 부피%, 또는 약 20 부피% 내지 약 40 부피%, 또는 연마 용품(14)의 15 부피%, 20, 25, 30, 35, 40, 또는 45 부피% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다.
합금 내의 원소 은, 원소 구리, 및 원소 주석의 각각의 양은 다양한 양으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 원소 은은 합금의 약 1 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 합금의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 또는 합금의 5 중량%, 10, 또는 15 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 원소 구리는 합금의 약 30 중량% 내지 약 60 중량%, 또는 합금의 약 40 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 합금의 35 중량%, 40, 45, 50, 또는 55 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 원소 주석은 합금의 약 30 중량% 내지 약 60 중량%, 또는 합금의 약 40 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 합금의 35 중량%, 40, 45, 50, 또는 55 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 일부 예에서, 합금은 10 중량% 원소 은, 45 중량% 원소 구리, 및 45 중량% 원소 주석이다.
금속 매트릭스 성분은 금속 입자와 함께 혼합된 중합체 접합제를 추가로 포함하여, 중합체 접합제 및 금속 입자가 연결된 망(connected network)을 형성하도록 할 수 있다. 중합체 작용제의 사용은 금속 매트릭스의 특성의 미세 조정을 가능하게 하여 금속 매트릭스를 상이한 종류의 연마 입자에 적응하게 할 수 있다. 일부 예에서, 중합체 접합제는 폴리이미드 또는 폴리이미드를 포함하는 조성물일 수 있다. 폴리이미드 사용의 한 가지 이점은, 그것이 내열성이고 연마 용품의 형성 동안 고온을 견딜 수 있다는 것이다.
충전제 입자 성분은 금속 매트릭스 성분 내에 분산된다. 충전제 입자 성분은 연삭에 도움을 줄 수 있는 윤활 특성을 가질 수 있다. 예를 들어, 충전제 입자 성분은 기재와의 더 우수한 접촉을 용이하게 할 수 있으며, 이는 연마 용품을 사용하는 디바이스의 전력 소모를 낮출 수 있다. 충전제 입자 성분은 연마 용품(14)의 약 5 부피% 내지 약 40 부피%, 또는 연마 용품(14)의 약 15 부피% 내지 약 30 부피%, 또는 연마 용품(14)의 10 부피%, 15, 20, 25, 30, 또는 35 부피% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 추가로, 충전제 입자 성분은 연마 용품(14)의 약 2 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 연마 용품(14)의 약 5 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 연마 용품(14)의 5 중량%, 10, 또는 15 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 충전제 입자 성분은 복수의 충전제 입자(24)를 포함할 수 있다. 평균적으로, 각각의 충전제 입자(24)의 경도는 연마 입자 성분의 경도보다 작다. 예를 들어, 충전제 입자(24)의 경도는, 평균적으로, 약 0.5 모스 경도 내지 약 8 모스 경도, 또는 약 0.5 모스 경도 내지 약 4 모스 경도, 또는 약 1 모스 경도, 2, 3, 4, 5, 6, 또는 7 모스 경도의 범위일 수 있다. 적합한 충전제 입자(24)의 예에는 흑연 입자, 질화붕소 입자(예를 들어, 육방정 질화붕소 입자), 유리 입자, 질화규소 입자, 결합제 코크스(binder coke) 입자, 또는 이들의 혼합물이 포함된다.
연마 용품(14)의 일부 예에서, 충전제 입자 성분은 대부분 흑연 입자로 형성된다. 예를 들어, 충전제 입자(24)의 약 50 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 90 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 55 중량%, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이하 또는 초과는 흑연 입자이다.
흑연은, 다른 충전제 입자와 함께, 우수한 윤활제이다. 충전제 입자(24)와 금속 매트릭스 성분 사이의 우수한 접착은 연마 용품의 적절한 성능을 가능하게 할 수 있다. 그러나, 잠재적인 문제는, 충전제 입자(24)가 금속 매트릭스 성분 및 연마 입자 성분과 혼합됨에 따라, 충전제 입자(24)와 매트릭스 성분 사이의 접합이 약화될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 흑연 충전제 입자는 그가 연마 입자 성분 또는 금속 매트릭스 성분과 접촉할 때 번질(smear) 수 있다. 흑연의 번짐은 연마 용품(14)의 성분들 사이의 접착을 약화시킬 수 있다. 그러나, 충전제 입자(24)를 제1 금속 층(26)으로 적어도 부분적으로 코팅하는 것은 금속 매트릭스 성분과의 우수한 접착을 증진시키면서 실질적으로 번짐을 방지할 수 있다.
충전제 입자 성분의 일부분의 충전제 입자(24)가 코팅되는 정도는, 각각의 충전제 입자(24)가 코팅되는 정도 및 코팅되는 충전제 입자(24)의 개수 둘 모두의 면에서, 다수의 값으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 충전제 입자(24)의 약 20 중량% 내지 약 100 중량% 또는 약 50 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 25 중량%, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량%가 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 그러한 코팅된 충전제 입자(24) 중, 충전제 입자 성분의 일부분의 그러한 충전제 입자(24)의 표면적의 약 20% 내지 약 100%, 또는 약 80% 내지 약 100%, 또는 25%, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95% 이하 또는 초과가 제1 금속 층(26)에 의해 코팅된다.
제1 금속 층(26)은 충전제 입자 성분의 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 0.5 중량%, 1, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 또는 35 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 제1 금속 층(26)의 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터, 또는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 1 마이크로미터, 또는 0.5 마이크로미터, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 또는 4.5 마이크로미터 이하 또는 초과의 범위일 수 있다.
제1 금속 층(26)은 연속 층일 수 있다. 이는 도 2에 도시되어 있는데, 여기서 제1 금속 층(26)은 완전히 연결되어 있다. 대안적으로, 제1 금속 층(26)은 불연속 층일 수 있다. 예를 들어, 제1 금속 층(26)은 충전제 입자(24)를 따라 분산된 다수의 패치 또는 글로브(glob)로부터 형성될 수 있다.
제1 금속 층(26)은 적어도 하나의 금속을 포함한다. 하나 이상의 금속은 제1 금속 층(26)의 약 70 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 90 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 75 중량%, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 적어도 하나의 금속은 원소 구리, 원소 주석, 원소 은, 청동, 원소 크롬, 원소 티타늄, 또는 이들의 합금과 같은 임의의 적합한 금속일 수 있다. 어느 금속 또는 합금을 사용할지에 대해 결정하게 하는 요인은 제1 금속 층(26)과 금속 매트릭스 성분 사이에 형성된 접합부의 강도를 포함할 수 있다. 추가로, 특정 금속은 그가 연마 입자 성분의 경도보다 작은 경도를 갖는다는 이유로 선택될 수 있다. 일부 예에 따르면, 제1 금속 층(26)에는 원소 니켈, 그의 합금, 또는 이들의 조합이 실질적으로 없다.
연마 용품(14)의 일부 추가의 예에서, 제2 금속 층이 충전제 입자 성분을 적어도 부분적으로 코팅할 수 있다. 제2 금속 층은 제1 금속 층(26)에 의해 이미 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자(24)를 코팅할 수 있다. 즉, 제2 금속 층은 제1 금속 층(26) 또는 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자(24)의 미코팅 부분을 본질적으로 코팅할 수 있다. 제2 금속 층은 제1 금속 층(26)에 의해 이전에 코팅되지 않은 충전제 입자(24)를 코팅할 수 있다. 제2 금속 층은, 층의 두께 및 각각의 충전제 입자(24)에서 그가 차지하는 중량 퍼센트를 포함하는 제1 금속 층(26)의 특징들 중 많은 것을 공유할 수 있다. 추가로, 제2 금속 층은 제1 금속 층(26)에 적합한 것으로 본 명세서에서 설명된 임의의 금속 또는 합금을 포함할 수 있으며, 이는 제1 금속 층(26)에 포함된 금속 또는 합금과 동일하거나 상이할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제1 금속 층(26), 금속 매트릭스, 및 연마 입자 성분 중 적어도 하나 사이에 계면이 형성된다. 본 명세서에 언급된 바와 같이, 연마 용품(14)의 성능은 성분들 사이의 연결의 완전성이 증가할 때 증가한다. 따라서, 계면에 형성된 연결은 연마 용품(14)의 성능을 개선하는 것을 도울 수 있다. 제2 금속 층을 포함하는 연마 용품(14)의 예에서, 계면은 제1 금속 층(26), 제2 금속 층, 금속 매트릭스 성분, 및 연마 입자 성분 중 적어도 하나 사이에 형성될 수 있다.
연마 입자 성분은 연마 용품(14)의 약 10 부피% 내지 약 40 부피%, 또는 약 20 부피% 내지 약 30 부피%, 또는 15 부피%, 20, 25, 30, 또는 35 부피% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 연마 입자 성분은 연마 용품(14)의 약 5 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 20 중량%, 또는 10 중량%, 15, 20, 25, 30, 또는 35 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다.
연마 입자 성분은 복수의 연마 입자(22)를 포함한다. 평균적으로, 연마 입자(22)의 경도는 약 6 모스 경도 내지 약 12 모스 경도, 또는 약 7 모스 경도 내지 약 9 모스 경도, 또는 7 모스 경도, 8, 9, 10, 또는 11 모스 경도 이하 또는 초과의 범위이다. 연마 입자(22)는 다이아몬드 입자, 입방정 질화붕소 입자, 또는 이들의 혼합물과 같은 여러 적합한 연마 입자 중 임의의 것으로부터 선택될 수 있다.
연마 입자 성분 내의 각각의 연마 입자(22)의 양은 여러 적합한 양으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 연마 입자(22)의 약 50 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 90 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 55 중량%, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이하 또는 초과는 다이아몬드 입자일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일부 경우에, 제3 금속 층(28)을 갖는 충전제 입자(24)와 유사한 방식으로 연마 입자(22)를 코팅하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 연마 입자(22)와 금속 매트릭스 성분과 충전제 입자(24) 사이의 더 우수한 접합을 증진시킬 수 있다. 연마 입자 성분의 연마 입자(22)가 코팅되는 정도는, 각각의 연마 입자(22)가 코팅되는 정도 및 코팅되는 연마 입자(22)의 개수 둘 모두의 면에서, 다양한 값으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 각각의 연마 입자(22)의 약 20 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 50 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 25 중량%, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95 중량%가 적어도 부분적으로 코팅될 수 있다. 그러한 코팅된 연마 입자(22) 중, 그러한 연마 입자(22)의 표면적의 약 20% 내지 약 100%, 또는 약 80% 내지 약 100%, 또는 25%, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 65, 70, 75, 80, 85, 90, 또는 95% 이하 또는 초과가 제3 금속 층(28)에 의해 코팅된다.
제3 금속 층(28)은 연마 입자 성분의 약 1 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 10 중량%, 또는 5 중량%, 10, 15, 20, 25, 30, 또는 35 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 제3 금속 층(28)의 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터, 또는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 1 마이크로미터, 또는 0.5 마이크로미터, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 또는 4.5 마이크로미터 이하 또는 초과의 범위일 수 있다.
제3 금속 층(28)은 연속 층일 수 있다. 이는 도 2에 도시되어 있는데, 여기서 제3 금속 층(28)은 완전히 연결되어 있다. 대안적으로, 제3 금속 층(28)은 불연속 층일 수 있다. 예를 들어, 제3 금속 층(28)은 연마 입자(22)를 따라 분산된 다수의 패치 또는 글로브로부터 형성될 수 있다.
제3 금속 층(28)은 적어도 하나의 금속을 포함한다. 금속은 제3 금속 층(28)의 약 70 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 약 90 중량% 내지 약 100 중량%, 또는 75 중량%, 80, 85, 90, 또는 95 중량% 이하 또는 초과의 범위일 수 있다. 특정 금속은 원소 구리, 원소 주석, 원소 은, 청동, 또는 이들의 합금을 포함하는 많은 상이한 금속들 중 하나일 수 있다. 어느 금속 또는 합금을 사용할지에 대해 결정하게 하는 요인은 제3 금속 층(28)과 금속 매트릭스 성분 사이에 형성된 접합부의 강도를 포함할 수 있다. 추가로, 특정 금속은 그가 연마 입자(22)의 경도보다 작은 경도를 갖는다는 이유로 선택될 수 있다. 일부 예에 따르면, 제3 금속 층(28)에는 원소 니켈, 그의 합금, 또는 이들의 조합이 실질적으로 없다.
연마 용품(14)의 일부 추가의 예에서, 제4 금속 층이 연마 입자 성분을 적어도 부분적으로 코팅할 수 있다. 제4 금속 층은 제3 금속 층(28)에 의해 이미 적어도 부분적으로 코팅된 연마 입자(22)를 코팅할 수 있다. 즉, 제4 금속 층은 제3 금속 층(28) 또는 적어도 부분적으로 코팅된 연마 입자(22)의 미코팅 부분을 본질적으로 코팅할 수 있다. 추가로, 제4 금속 층은 제3 금속 층(28)에 의해 이전에 코팅되지 않은 연마 입자(22)를 코팅할 수 있다. 제4 금속 층은, 층의 두께 및 각각의 연마 입자(22)의 중량 퍼센트를 포함하는 제3 금속 층(28)의 특징들 중 많은 것을 공유할 수 있다. 추가로, 제4 금속 층은 제3 금속 층(28)의 임의의 금속 또는 합금을 포함할 수 있다. 대안적으로, 제4 금속 층은 제3 금속 층(28)의 금속과 상이한 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 제3 금속 층(28), 금속 매트릭스 성분, 및 연마 입자 성분 중 적어도 하나 사이에 계면이 형성된다. 연마 용품(14)의 성능은 그 내부의 성분들 사이의 연결의 완전성이 증가하는 경우 증가할 수 있다. 따라서, 계면에 형성된 연결은 연마 용품(14)의 성능을 개선하는 것을 도울 수 있다. 제4 금속 층을 포함하는 연마 용품(14)의 예에서, 계면은 제1 금속 층(26)과, 제3 금속 층과, 금속 매트릭스와, 충전제 입자 성분의 임의의 조합 사이에 형성될 수 있다.
충전제 입자(24)와 유사하게, 제1 금속 층(26)과, 제2 금속 층과, 금속 매트릭스 성분과, 연마 입자 성분과, 제3 금속 층(28)과 제4 금속 층의 임의의 조합 사이의 계면이 형성될 수 있다. 이는 연마 용품(14)에서 개선된 성능을 가져올 수 있다.
다양한 예에 따르면, 연마 용품(14)을 사용하는 방법은 연마 용품(14)을 포함하는 휠과 기재를 접촉시키는 단계를 포함한다. 이어서, 휠은 기재에 대해 회전될 수 있다. 휠이 회전됨에 따라 재료가 기재로부터 떨어지게 된다. 연마 용품(14)은 탄화텅스텐과 같은 경질 또는 취성 재료를 기계가공하는 데 매우 적합할 수 있다. 그러한 재료는 공구, 예를 들어 드릴 또는 밀링 공구를 위한 전구체 공작물에 존재할 수 있다.
본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 탄화텅스텐과 같은 재료는 경질 또는 취성이다. 이는 연마 용품(14)을 포함하는 디바이스에 의해 소비되는 전력의 양을 증가시킬 수 있다. 그러나, 본 명세서에서 알 수 있는 바와 같이, 실시예에서, 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자 성분을 적게 갖거나 전혀 갖지 않는 대응하는 용품을 사용하여 동일한 조건 하에서 동일한 총 절삭량을 생성하는 것과 비교하여 8 ㎣/mm/sec의 총 절삭량을 생성하도록 연마 용품(14)을 사용하는 디바이스에 의해 더 적은 전력이 소비된다.
다양한 실시 형태에 따르면, 연마 용품(14)을 형성하는 방법은 충전제 입자 성분의 충전제 입자(24)를 제1 금속 층(26) 또는 제2 금속 층으로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계를 포함한다. 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자(24)는 금속 매트릭스 성분의 금속 및 수지(예를 들어, 폴리아미드 수지)와 혼합되어 혼합물을 형성한다. 충분한 혼합 후, 연마 입자 성분의 연마 입자(22)가 혼합물에 첨가되고, 혼합물을 추가로 혼합한다. 연마 입자(22)는 선택적으로 제3 금속 층(28) 또는 제4 금속 층으로 코팅될 수 있다.
충분한 혼합 후, 혼합물은 주형 내에 침착될 수 있다. 일부 예에서, 코어(12)는 연마 용품(14)이 코어(12) 주위에 형성되도록 주형 내에 사전배치될 수 있다. 이어서, 코어(12)를 포함하지 않는 예에서, 주형은 혼합물이 침착되는 개방 구조물일 수 있는데, 여기서 연마 용품(14)은 후-수정(post-modification) 단계에서 코어에 부착될 수 있다.
주형은 가압될 수 있고, 주형의 온도는 약 345℃ 내지 약 500℃, 또는 약 410℃ 내지 약 430℃, 또는 410℃, 350, 360, 370, 380, 390, 400, 410, 420 430, 440, 450, 460, 470, 480, 또는 490℃ 이하 또는 초과로 증가되어, 유지될 수 있다. 이어서, 주형의 온도는 약 160℃ 내지 약 200℃, 또는 약 170℃ 내지 약 190℃, 또는 170℃, 180, 또는 190℃ 이하 또는 초과의 온도로 감소되어, 유지될 수 있다. 이어서, 주형의 온도는 실온으로 감소될 수 있고 연마 용품(14)이 제거된다.
충전제 입자(24) 또는 연마 입자(22)를 적어도 부분적으로 코팅하는 단계는 미코팅 충전제 입자 또는 미코팅 연마 입자(22)를 금속 매트릭스 성분에 단지 첨가하여 연마 용품(14)을 형성하는 단계와는 상이한 전처리 단계일 수 있다.
충전제 입자(24) 또는 연마 입자(22)를 코팅하는 한 가지 적합한 방법이 침전 코팅을 통해 코팅될 수 있다. 예를 들어, 충전제 입자(24)를 코팅하기 위하여, 이는 먼저 금속을 함유하는 수용액 또는 슬러리에 노출될 수 있다. 이는 충전제 입자(24)의 표면 상에 침착될 금속을 함유하는 염을 생성한다. 후속 가열은 침전 염을 분해하며, 이는 충전제 입자(24)의 표면 상에 제1 금속 층(26)을 남긴다. 다른 변형예에서, 졸-겔 공정이 침전 및 침착 공정을 개시하는 데 사용될 수 있다. 이들 방법의 변형예 모두에서, 충전제 입자(24) 상의 코팅으로서 제1 금속 층(26)을 얻기 위하여, 침전제의 농도 구배, pH, 온도, 또는 다른 전구체 분해가 사용될 수 있다.
용융물, 용액, 또는 슬러리 형태의 금속의 충전제 입자(24)에 대한 분무(분무 건조 또는 분무 미립화)는 코팅된 충전제 입자(24)를 달성하는 다른 적합한 방법이다. 추가로, 충전제 입자(24)의 표면에 금속을 전기도금하는 것은 충전제 입자(24)를 코팅하기 위한 다른 방식일 수 있다.
충전제 입자(24)를 금속으로 코팅하는 다른 적합한 방법은 플라즈마 증기 방법일 수 있다. 이러한 방법은 증기 상으로부터 박막으로서 코팅을 성장시키는 단계를 포함할 수 있다. 이러한 방법에서, 충전제 입자(24)는 충전제 입자(24)의 표면 상에서 금속의 침착 및/또는 성장을 가능하게 하는 조건 하에서 금속의 증기에 노출된다. 본 방법은 금속이 휘발성으로 되도록 하는 조건 하에서 금속을 배치하고, 휘발성 금속은 충전제 입자(24)의 표면에 노출되는데, 여기서 증기 금속은 침착되어 금속 코팅을 형성한다.
실시예
달리 언급되지 않는 한, 실시예 및 본 명세서의 나머지 부분에서의 모든 부(part), 백분율, 비 등은 부피 기준이다. 달리 언급되지 않는 한, 모든 다른 시약은 미국 미주리주 세인트 루이스 소재의 Sigma-Aldrich Company와 같은 정제 화학제품 판매처로부터 획득되었거나 입수할 수 있고, 아니면 공지된 방법에 의해 합성할 수 있다.
실시예에서 사용된 재료 및 시약에 대한 약어는 표 1에 열거되어 있다.
Figure pct00001
실시예 1
마그네트론 스퍼터링에 의한 물리적 증착을 사용하여 구리 코팅된 흑연 입자를 제조하였다. 코팅된 흑연 입자의 제조에 사용되는 장치는 미국 특허 제8,698,394호(맥커천(McCutcheon) 등) 및 미국 특허 제7,727,931호(브레이(Brey) 등)에 개시되었다. 먼저 크롬의 타이 층(tie layer)을 흑연 입자 상에 침착시켰다. 99.9% 순도의 크롬 타깃을 1883 그램의 GRA 입자 상에 10 밀리토르(millitorr)의 아르곤 스퍼터링 가스 압력에서 2 킬로와트로 4 시간 동안 dc 마그네트론 스퍼터링하였다. 코팅 공정 동안 분당 4 해상도로 입자를 텀블링하였다. 챔버를 아르곤으로 백필(backfill)하였고, 크롬 타깃을 99.9% 순도의 구리 타깃으로 대체하였다. 구리를 10 밀리토르의 아르곤 압력에서 4 킬로와트 전력으로 25 시간 동안 스퍼터링하였다. 구리 코팅 후, 동일한 아르곤 압력에서 1 킬로와트 전력으로 4 시간 동안 주석 금속 타깃을 사용하여 얇은 주석 층을 스퍼터링하였다. 코팅된 흑연의 밀도는 2.606 그램/세제곱센티미터였고, 미코팅 흑연의 밀도는 2.263 그램/세제곱센티미터였다. 금속의 중량 퍼센트는 13%인 것으로 계산되었다.
금속 매트릭스 성분 BRO1(90.6 그램), BRO2(90.4 그램) 및 구리 코팅된 흑연 입자(19.1 그램)를 볼 밀(미국 캘리포니아주 고레타 소재의 C and M Topline으로부터 입수가능한 TL-2 배럴을 갖는 Rotary Tumbler Base 2-Bar)에서 30 분 동안 혼합하여 그들을 서로 완전히 혼합하였다. 혼합 공정의 완료 시, DIA(31.3 그램)를 혼합물에 첨가하고, 이를 진탕하여 DIA를 금속 매트릭스 입자 내로 분산시켰다. 경질화된 강 주형(101 밀리미터 외경 × 80 밀리미터 내경, 12.2 밀리미터 두께)을 제조하고, 생성된 혼합물을 그 용적부에 부가하고, 이어서 금속 매트릭스/다이아몬드 블렌드를 고르게 확산 및 분포시키도록 레벨링하여 연삭 휠 림을 생성하였다. 이어서, 상부 주형 플레이트를 부가하고, 이어서 조립체를 제곱인치당 4 톤의 압력으로 예비압밀하였다. 이어서, 주형을 가열된 플래튼(platen) 내에 넣고, 400 내지 435℃에서 제곱인치당 8 톤의 압력으로 압밀하였다. 주형을 이러한 온도 및 압력에서 5 분 동안 유지하였고, 이어서 압력 하에 있는 동안 180 내지 235℃의 온도로 냉각시켰다. 이어서, 휠을 주형으로부터 제거하였다.
생성된 플루트형성 휠(fluting wheel)은 (부피%로) 22.3 부의 DIA, 28.9 부의 BRO1, 28.8 부의 BRO2 및 20.0 부의 구리 코팅된 흑연 입자를 포함하였다.
비교예 A
금속 접합된 연삭 휠을 오스트리아 슈봐즈 소재의 Tyrolit Schleifmittelwerke Swarovski K.G.로부터 STARTEC XP-P+ DC로서 입수하였다.
비교예 B
연삭 휠을 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M Company로부터 WENDT NAXOFLUTEMAX로서 입수하였다.
비교예 C
하이브리드 플루트형성 휠을 미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 3M Company로부터 D320 630HJ로서 입수하였다.
비교예 D
연삭 휠을 프랑스 쿠르브부아 소재의 Saint Gobain으로부터 PARADIGM으로서 입수하였다.
연삭 시험
하기와 같이 사용하기 전에 오프라인에서 샘플 연삭 휠 각각을 조정(true)하고 드레싱하였다. 샘플을 강 아버(steel arbor) 상에 장착하고 균형 잡았다. 이러한 공정에 통상적으로 사용되는 120 그릿(grit), H 등급 및 유리화 접합의 탄화규소 휠로 샘플을 조정하였다. 분당 대략 5000 표면 피트로 운전한 탄화규소 휠의 표면 속도의 약 1/10로 샘플을 회전시켰다. 샘플 휠을 회전시키는 동안, 휠이 조정된 것으로 여겨질 때까지, 0.001 인치의 절삭 깊이 및 분당 20 인치의 횡단 속도로 휠을 조정하였다. 각각의 샘플을 또한 220 메시의 탄화규소 휠로 드레싱하여 연삭을 위해 그릿을 노출시켰다. 220 메시 백색 산화알루미늄 스틱에 의한 드레싱을 모든 연삭의 시작 시에 완료하여 동일한 기준점으로부터 시작하였다.
이어서, 10% 코발트, 탄화텅스텐 막대(스웨덴 스톡홀름 소재의 Sandvik으로부터 입수된 0.5 인치 직경 및 4 인치 길이) 상에 직선 플루트를 연삭함으로써 휠을 시험하였다. 오스트레일리아 멜버른 소재의 ANCA Company로부터 입수된 TX7+ 연삭기를 이용하여 연삭을 수행하였다. 2개의 시험 조건을 사용하였다. 두 조건 모두에서, 휠 속도는 초당 18 미터였고, 절삭 깊이는 4 밀리미터였고, 절삭 폭은 3.75 밀리미터였다. 시험 조건 1에서, 재료 제거 속도(Q'w)(초당 1 mm 휠 폭에 의해 얼마나 많은 재료가 제거되는지를 ㎣의 단위로 나타냄)는 8 ㎣/mm/sec였고, 송입 속도(infeed rate)는 분당 120 밀리미터였다. 시험 조건 2에서, Q'w는 10.7 ㎣/mm/sec로 설정하였고, 송입 속도는 분당 160 밀리미터였다.
시험 조건 1 하에서 얻은 시험 데이터가 하기 표 1 및 도 1에 요약되어 있다.
[표 1]
Figure pct00002
시험 조건 2 하에서 얻은 시험 데이터가 하기 표 2 및 도 2에 요약되어 있다.
[표 2]
Figure pct00003
본 개시의 다양한 변형 및 변경이 본 개시의 범주 및 사상으로부터 벗어남이 없이 당업자에 의해 이루어질 수 있으며, 본 개시는 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예로 부당하게 제한되지 않아야 한다는 것을 이해하여야 한다.
추가의 실시 형태
하기의 예시적인 실시 형태들이 제공되며, 이들의 번호 매김은 중요도의 수준을 나타내는 것으로 해석되어서는 안된다:
실시 형태 1은 연마 용품을 제공하는데, 상기 연마 용품은
금속 매트릭스 성분;
금속 매트릭스 성분 내에 분산된 연마 입자 성분; 및
금속 매트릭스 성분 내에 분산된 충전제 입자 성분을 포함하고;
충전제 입자 성분의 일부분은 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되고, 연마 입자 성분의 경도는 충전제 입자 성분의 경도보다 크다.
실시 형태 2는 실시 형태 1에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 매트릭스 성분은 연마 용품의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%이다.
실시 형태 3은 실시 형태 1 또는 실시 형태 2 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 매트릭스 성분은 연마 용품의 약 20 중량% 내지 약 40 중량%이다.
실시 형태 4는 실시 형태 1 내지 실시 형태 3 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 매트릭스 성분은 연마 용품의 약 40 부피% 내지 약 90 부피%이다.
실시 형태 5는 실시 형태 1 내지 실시 형태 4 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 매트릭스 성분은 연마 용품의 약 50 부피% 내지 약 80 부피%이다.
실시 형태 6은 실시 형태 1 내지 실시 형태 5 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 매트릭스 성분은 복수의 금속 입자를 포함한다.
실시 형태 7은 실시 형태 6에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 약 50 중량% 내지 약 100 중량%의 금속 입자의 경도는 연마 입자 성분의 경도보다 작다.
실시 형태 8은 실시 형태 6 또는 실시 형태 7 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 약 90 중량% 내지 약 100 중량%의 금속 입자의 경도는 연마 입자 성분의 경도보다 작다.
실시 형태 9는 실시 형태 6 내지 실시 형태 8 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 입자의 경도는 약 2 모스 경도 내지 약 8 모스 경도의 범위이다.
실시 형태 10은 실시 형태 6 내지 실시 형태 9 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 입자의 경도는 약 4 모스 경도 내지 약 6 모스 경도의 범위이다.
실시 형태 11은 실시 형태 6 내지 실시 형태 10 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 입자는 원소 주석, 원소 은, 원소 구리, 청동, 또는 이들의 합금을 포함한다.
실시 형태 12는 실시 형태 6 내지 실시 형태 11 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 입자는 청동을 포함한다.
실시 형태 13은 실시 형태 6 내지 실시 형태 12 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 입자는 100 중량% 청동이다.
실시 형태 14는 실시 형태 13에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 청동은 연마 용품의 약 10 부피% 내지 약 60 부피%이다.
실시 형태 15는 실시 형태 13 또는 실시 형태 14 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 청동은 연마 용품의 약 20 부피% 내지 약 50 부피%이다.
실시 형태 16은 실시 형태 13 내지 실시 형태 15 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 청동은 연마 용품의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%이다.
실시 형태 17은 실시 형태 13 내지 실시 형태 16 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 청동은 연마 용품의 약 20 중량% 내지 약 30 중량%이다.
실시 형태 18은 실시 형태 13 내지 실시 형태 17 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 청동은 60/40 청동, 50/50 청동, 및 40/60 청동 중 적어도 하나이다.
실시 형태 19는 실시 형태 1 내지 실시 형태 18 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 매트릭스 성분은 청동, 및 원소 은과 원소 구리와 원소 주석의 합금을 포함한다.
실시 형태 20은 실시 형태 19에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 합금은 연마 용품의 약 10 부피% 내지 약 50 부피%이다.
실시 형태 21은 실시 형태 19 또는 실시 형태 20 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 합금은 연마 용품의 약 20 부피% 내지 약 40 부피%이다.
실시 형태 22는 실시 형태 19 내지 실시 형태 21 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 합금은 연마 용품의 약 10 중량% 내지 약 50 중량%이다.
실시 형태 23은 실시 형태 19 내지 실시 형태 22 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 합금은 연마 용품의 약 20 중량% 내지 약 40 중량%이다.
실시 형태 24는 실시 형태 19 내지 실시 형태 23 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 원소 은은 합금의 약 1 중량% 내지 약 20 중량%이다.
실시 형태 25는 실시 형태 19 내지 실시 형태 24 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 원소 은은 합금의 약 5 중량% 내지 약 15 중량%이다.
실시 형태 26은 실시 형태 19 내지 실시 형태 25 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 원소 구리는 합금의 약 30 중량% 내지 약 60 중량%이다.
실시 형태 27은 실시 형태 19 내지 실시 형태 26 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 원소 구리는 합금의 약 40 중량% 내지 약 50 중량%이다.
실시 형태 28은 실시 형태 19 내지 실시 형태 27 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 원소 주석은 합금의 약 30 중량% 내지 약 60 중량%이다.
실시 형태 29는 실시 형태 19 내지 실시 형태 28 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 원소 주석은 합금의 약 40 중량% 내지 약 50 중량%이다.
실시 형태 30은 실시 형태 1 내지 실시 형태 29 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자 성분은 연마 용품의 약 5 부피% 내지 약 40 부피%이다.
실시 형태 31은 실시 형태 1 내지 실시 형태 30 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자 성분은 연마 용품의 약 15 부피% 내지 약 30 부피%이다.
실시 형태 32는 실시 형태 1 내지 실시 형태 31 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자 성분은 연마 용품의 약 2 중량% 내지 약 20 중량%이다.
실시 형태 33은 실시 형태 1 내지 실시 형태 32 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자 성분은 연마 용품의 약 5 중량% 내지 약 10 중량%이다.
실시 형태 34는 실시 형태 1 내지 실시 형태 33 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자 성분은 복수의 충전제 입자를 포함한다.
실시 형태 35는 실시 형태 34에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자의 경도는 약 0.5 모스 경도 내지 약 8 모스 경도의 범위이다.
실시 형태 36은 실시 형태 34 또는 실시 형태 35 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자의 경도는 약 0.5 모스 경도 내지 약 4 모스 경도의 범위이다.
실시 형태 37은 실시 형태 34 내지 실시 형태 36 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자는 흑연 입자, 질화붕소 입자, 유리 입자, 질화규소 입자, 결합제 코크스 입자, 또는 이들의 혼합물이다.
실시 형태 38은 실시 형태 34 내지 실시 형태 37 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자의 약 50 중량% 내지 약 100 중량%는 흑연 입자이다.
실시 형태 39는 실시 형태 34 내지 실시 형태 38 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 충전제 입자의 약 90 중량% 내지 약 100 중량%는 흑연 입자이다.
실시 형태 40은 실시 형태 34 내지 실시 형태 39 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는 충전제 입자 성분의 일부분은 충전제 입자의 약 1 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 41은 실시 형태 34 내지 실시 형태 40 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는 충전제 입자 성분의 일부분은 충전제 입자의 약 50 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 42는 실시 형태 34 내지 실시 형태 41 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는 충전제 입자 성분의 일부분의 각각의 충전제 입자의 표면적의 약 20% 내지 약 100%가 제1 금속 층에 의해 코팅된다.
실시 형태 43은 실시 형태 34 내지 실시 형태 42 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는 충전제 입자 성분의 일부분의 각각의 충전제 입자의 표면적의 약 80% 내지 약 100%가 제1 금속 층에 의해 코팅된다.
실시 형태 44는 실시 형태 1 내지 실시 형태 43 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층은 충전제 입자 성분의 약 0.1 중량% 내지 약 40 중량%이다.
실시 형태 45는 실시 형태 1 내지 실시 형태 44 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층은 충전제 입자 성분의 약 1 중량% 내지 약 10 중량%이다.
실시 형태 46은 실시 형태 1 내지 실시 형태 45 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층의 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터의 범위이다.
실시 형태 47은 실시 형태 1 내지 실시 형태 46 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층의 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 1 마이크로미터의 범위이다.
실시 형태 48은 실시 형태 1 내지 실시 형태 47 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층은 연속 층이다.
실시 형태 49는 실시 형태 1 내지 실시 형태 48 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층은 불연속 층이다.
실시 형태 50은 실시 형태 1 내지 실시 형태 49 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층은 금속을 포함한다.
실시 형태 51은 실시 형태 50에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속은 제1 금속 층의 약 70 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 52는 실시 형태 50 또는 실시 형태 51 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속은 제1 금속 층의 약 90 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 53은 실시 형태 50 내지 실시 형태 52 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속은 원소 구리, 원소 주석, 원소 은, 청동, 또는 이들의 합금이다.
실시 형태 54는 실시 형태 50 내지 실시 형태 53 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제1 금속 층에는 원소 니켈, 그의 합금, 또는 이들의 조합이 실질적으로 없다.
실시 형태 55는 실시 형태 1 내지 실시 형태 54 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 이는 충전제 입자 성분을 적어도 부분적으로 코팅하는 제2 금속 층을 추가로 포함한다.
실시 형태 56은 실시 형태 55에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제2 금속 층은 제1 금속 층의 금속과 상이한 금속을 포함한다.
실시 형태 57은 실시 형태 1 내지 실시 형태 56 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 이는 제1 금속 층, 금속 매트릭스, 및 연마 입자 성분 중 적어도 하나 사이에 계면을 추가로 포함한다.
실시 형태 58은 실시 형태 55에 따른 연마 용품을 제공하는데, 이는 제1 금속 층, 제2 금속 층, 금속 매트릭스, 및 연마 입자 성분 중 적어도 하나 사이에 계면을 추가로 포함한다.
실시 형태 59는 실시 형태 1 내지 실시 형태 58 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자 성분은 연마 용품의 약 10 부피% 내지 약 40 부피%이다.
실시 형태 60은 실시 형태 1 내지 실시 형태 59 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자 성분은 연마 용품의 약 20 부피% 내지 약 30 부피%이다.
실시 형태 61은 실시 형태 1 내지 실시 형태 60 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자 성분은 연마 용품의 약 5 중량% 내지 약 40 중량%이다.
실시 형태 62는 실시 형태 1 내지 실시 형태 61 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자 성분은 연마 용품의 약 10 중량% 내지 약 20 중량%이다.
실시 형태 63은 실시 형태 1 내지 실시 형태 62 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자 성분은 복수의 연마 입자를 포함한다.
실시 형태 64는 실시 형태 63에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 경도는 약 6 모스 경도 내지 약 12 모스 경도의 범위이다.
실시 형태 65는 실시 형태 63 또는 실시 형태 64 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속 입자의 경도는 약 7 모스 경도 내지 약 9 모스 경도의 범위이다.
실시 형태 66은 실시 형태 63 내지 실시 형태 65 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자는 다이아몬드 입자 및 입방정 질화붕소 입자 중 적어도 하나이다.
실시 형태 67은 실시 형태 63 내지 실시 형태 66 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 약 50 중량% 내지 약 100 중량%는 다이아몬드 입자이다.
실시 형태 68은 실시 형태 63 내지 실시 형태 67 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 약 90 중량% 내지 약 100 중량%는 다이아몬드 입자이다.
실시 형태 69는 실시 형태 63 내지 실시 형태 68 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 일부분이 연마 입자의 일부분을 적어도 부분적으로 코팅하는 제3 금속 층을 포함한다.
실시 형태 70은 실시 형태 69에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 일부분은 연마 입자의 약 20 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 71은 실시 형태 69 또는 실시 형태 70 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 일부분은 연마 입자의 약 50 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 72는 실시 형태 69 내지 실시 형태 71 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 일부분의 각각의 연마 입자의 표면적의 약 20% 내지 약 100%가 제3 금속 층에 의해 코팅된다.
실시 형태 73은 실시 형태 69 내지 실시 형태 72 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 연마 입자의 일부분의 각각의 연마 입자의 표면적의 약 80% 내지 약 100%가 제3 금속 층에 의해 코팅된다.
실시 형태 74는 실시 형태 69 내지 실시 형태 73 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제3 금속 층은 연속 층이다.
실시 형태 75는 실시 형태 69 내지 실시 형태 74 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제3 금속 층은 불연속 층이다.
실시 형태 76은 실시 형태 69 내지 실시 형태 75 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제3 금속 층은 금속을 포함한다.
실시 형태 77은 실시 형태 76에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속은 제3 금속 층의 약 70 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 78은 실시 형태 76 또는 실시 형태 77 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속은 제3 금속 층의 약 90 중량% 내지 약 100 중량%이다.
실시 형태 79는 실시 형태 76 내지 실시 형태 78 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 금속은 원소 구리, 원소 주석, 원소 은, 청동, 또는 이들의 혼합물이다.
실시 형태 80은 실시 형태 76 내지 실시 형태 79 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제3 금속 층에는 원소 니켈 또는 그의 합금이 실질적으로 없다.
실시 형태 81은 실시 형태 69 내지 실시 형태 80 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제3 금속 층의 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 5 마이크로미터의 범위이다.
실시 형태 82는 실시 형태 69 내지 실시 형태 81 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제3 금속 층의 두께는 약 0.1 마이크로미터 내지 약 1 마이크로미터의 범위이다.
실시 형태 83은 실시 형태 69 내지 실시 형태 82 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 이는 제3 금속 층을 적어도 부분적으로 코팅하는 제4 금속 층을 추가로 포함한다.
실시 형태 84는 실시 형태 83에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 제4 금속 층은 금속을 포함하고, 제4 금속 층은 제3 금속 층과 상이한 조성을 갖는다.
실시 형태 85는 실시 형태 83 또는 실시 형태 84 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 이는 제1 금속 층, 제2 금속 층, 금속 매트릭스, 연마 입자 성분, 제3 금속 층, 및 제4 금속 층 중 적어도 하나 사이에 계면을 추가로 포함한다.
실시 형태 86은 실시 형태 1 내지 실시 형태 85 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서
금속 매트릭스 성분은 청동, 및 원소 은과 원소 구리와 원소 주석의 합금을 포함하고;
충전제 입자는 흑연을 포함하고;
연마 입자는 다이아몬드를 포함한다.
실시 형태 87은 실시 형태 1 내지 실시 형태 86 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서
금속 매트릭스 성분은 연마 용품의 약 30 중량% 내지 약 60 중량%이고;
충전제 입자 성분은 연마 용품의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%이고;
충전제 입자 성분은 연마 용품의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%이다.
실시 형태 88은 실시 형태 1 내지 실시 형태 87 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 제공하는데, 여기서 용품은 휠이다.
실시 형태 89는 실시 형태 1 내지 실시 형태 88 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 사용하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은,
기재를 휠과 접촉시키는 단계; 및
휠을 기재에 대해 회전시키는 단계를 포함한다.
실시 형태 90은 실시 형태 89에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자 성분이 없는 대응하는 용품을 사용하여 동일한 조건 하에서 동일한 총 절삭량을 생성하는 것과 비교하여 8 ㎣/mm/sec의 총 절삭량을 생성하는 용품에 의해 더 적은 전력이 소비된다.
실시 형태 91은 실시 형태 89 또는 실시 형태 90 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 기재는 드릴 비트 전구체(drill bit precursor)이다.
실시 형태 92는 실시 형태 89 내지 실시 형태 91 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 기재는 탄화텅스텐을 포함한다.
실시 형태 93은 실시 형태 1 내지 실시 형태 92 중 어느 하나에 따른 연마 용품을 형성하는 방법을 제공하는데, 상기 방법은,
충전제 입자 성분을 제1 금속 층으로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계;
적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자 성분과, 금속 매트릭스와, 수지를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
연마 입자 성분을 혼합물에 첨가하고 혼합물을 추가로 혼합하는 단계; 및
혼합물을 주형과 접촉시키는 단계를 포함한다.
실시 형태 94는 실시 형태 93에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 수지는 폴리아미드 수지를 포함한다.
실시 형태 95는 실시 형태 93 또는 실시 형태 94 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하는데, 이는 주형을 가압하는 단계를 추가로 포함한다.
실시 형태 96은 실시 형태 95에 따른 방법을 제공하는데, 이는 주형의 온도를 증가시키는 단계를 추가로 포함한다.
실시 형태 97은 실시 형태 96에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 온도는 약 345℃ 내지 약 500℃로 증가된다.
실시 형태 98은 실시 형태 96 또는 실시 형태 97 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 온도는 약 410℃ 내지 약 430℃로 증가된다.
실시 형태 99는 실시 형태 96 내지 실시 형태 98 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하는데, 이는 주형의 온도를 감소시키는 단계를 추가로 포함한다.
실시 형태 100은 실시 형태 99에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 주형의 온도는 약 160℃ 내지 약 235℃로 감소된다.
실시 형태 101은 실시 형태 99 또는 실시 형태 100 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 주형의 온도는 약 170℃ 내지 약 190℃로 감소된다.
실시 형태 102는 실시 형태 93 내지 실시 형태 101 중 어느 하나에 따른 방법을 제공하는데, 여기서 충전제 입자 성분은 플라즈마 증기 코팅에 의해 금속으로 코팅된다.

Claims (15)

  1. 연마 용품으로서,
    금속 매트릭스 성분;
    금속 매트릭스 성분 내에 분산된 연마 입자 성분; 및
    금속 매트릭스 성분 내에 분산된 충전제 입자 성분을 포함하고;
    충전제 입자 성분의 일부분은 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되고, 연마 입자 성분의 경도는 충전제 입자 성분의 경도보다 큰, 연마 용품.
  2. 제1항에 있어서, 금속 매트릭스 성분은 복수의 금속 입자를 포함하는, 연마 용품.
  3. 제2항에 있어서, 약 50 중량% 내지 약 100 중량%의 금속 입자의 경도가 연마 입자 성분의 경도보다 작은, 연마 용품.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 금속 매트릭스 성분은 청동, 및 원소 은과 원소 구리와 원소 주석의 합금을 포함하는, 연마 용품.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제 입자 성분은 복수의 충전제 입자를 포함하는, 연마 용품.
  6. 제5항에 있어서, 충전제 입자는 흑연 입자, 질화붕소 입자, 유리 입자, 질화규소 입자, 결합제 코크스(binder coke) 입자, 또는 이들의 혼합물인, 연마 용품.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는 충전제 입자 성분의 일부분은 충전제 입자의 약 1 중량% 내지 약 100 중량%인, 연마 용품.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 금속 층에 의해 적어도 부분적으로 코팅되는 충전제 입자 성분의 일부분의 각각의 충전제 입자의 표면적의 약 20% 내지 약 100%가 제1 금속 층에 의해 코팅되는, 연마 용품.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 금속 층은 금속을 포함하는, 연마 용품.
  10. 제9항에 있어서, 금속은 원소 구리, 원소 주석, 원소 은, 청동, 또는 이들의 합금인, 연마 용품.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 충전제 입자 성분을 적어도 부분적으로 코팅하는 제2 금속 층을 추가로 포함하는, 연마 용품.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 입자 성분은 복수의 연마 입자를 포함하는, 연마 용품.
  13. 제12항에 있어서, 연마 입자는 다이아몬드 입자 및 입방정 질화붕소 입자 중 적어도 하나인, 연마 용품.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항의 연마 용품을 형성하는 방법으로서,
    충전제 입자 성분을 제1 금속 층으로 적어도 부분적으로 코팅하는 단계;
    적어도 부분적으로 코팅된 충전제 입자 성분과, 금속 매트릭스와, 수지를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    연마 입자 성분을 혼합물에 첨가하고 혼합물을 추가로 혼합하는 단계; 및
    혼합물을 주형과 접촉시키는 단계를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 충전제 입자 성분은 플라즈마 증기 코팅에 의해 금속으로 코팅되는, 방법.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110184507A (zh) * 2019-06-14 2019-08-30 李筱穗 一种能有效提高润滑性能的新型石墨-铝基自润滑材料

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05277952A (ja) * 1992-03-31 1993-10-26 Mitsubishi Materials Corp メタルボンド砥石
JPH08309665A (ja) * 1995-05-15 1996-11-26 Osaka Diamond Ind Co Ltd 超砥粒砥石及びその製造方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3402035A (en) * 1965-12-07 1968-09-17 Thomas J. Martin Abrasive wheel having a metal coated graphite lubricant therein
US3984214A (en) * 1973-03-05 1976-10-05 Federal-Mogul Corporation Metal-coated diamond abrasive article containing metal fillers
US4334895A (en) * 1980-05-29 1982-06-15 Norton Company Glass bonded abrasive tool containing metal clad graphite
US7124753B2 (en) * 1997-04-04 2006-10-24 Chien-Min Sung Brazed diamond tools and methods for making the same
DE69901438D1 (de) * 1998-03-27 2002-06-13 Norton Co Schleifwerkzeuge
CA2327634A1 (en) * 1999-12-07 2001-06-07 Powdermet, Inc. Abrasive particles with metallurgically bonded metal coatings
WO2002022310A1 (fr) * 2000-09-13 2002-03-21 A.L.M.T. Corp. Meule a grains tres abrasifs pour poli miroir
US6593391B2 (en) 2001-03-27 2003-07-15 General Electric Company Abrasive-filled thermoset composition and its preparation, and abrasive-filled articles and their preparation
JP4159262B2 (ja) 2001-04-11 2008-10-01 旭ダイヤモンド工業株式会社 超砥粒ホイール及びその製造方法
US6685755B2 (en) 2001-11-21 2004-02-03 Saint-Gobain Abrasives Technology Company Porous abrasive tool and method for making the same
RU2359754C2 (ru) 2003-09-26 2009-06-27 Зм Инновейтив Пропертиз Компани Наномерные золотые катализаторы, активаторы, твердые носители и соответствующие методики, применяемые для изготовления таких каталитических систем, особенно при осаждении золота на твердый носитель с использованием конденсации из паровой фазы
DE602005005634T2 (de) * 2004-01-15 2009-05-14 Element Six Ltd. Beschichtete schleifmittel
US8894731B2 (en) * 2007-10-01 2014-11-25 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive processing of hard and /or brittle materials
CN101148036A (zh) * 2007-11-07 2008-03-26 南京航空航天大学 半固态连接制作高性能单层钎焊立方氮化硼砂轮的方法
KR20120038550A (ko) * 2009-08-14 2012-04-23 생-고벵 아브라시프 연신체에 연마입자가 결합된 연마제품
EP2553688A1 (en) 2010-03-31 2013-02-06 3M Innovative Properties Company Electronic articles for displays and methods of making same
TW201504416A (zh) * 2011-06-30 2015-02-01 Saint Gobain Abrasives Inc 磨料物品及製造方法
CA2773197A1 (en) * 2012-03-27 2013-09-27 Yundong Li Electroplated super abrasive tools with the abrasive particles chemically bonded and deliberately placed, and methods for making the same

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05277952A (ja) * 1992-03-31 1993-10-26 Mitsubishi Materials Corp メタルボンド砥石
JPH08309665A (ja) * 1995-05-15 1996-11-26 Osaka Diamond Ind Co Ltd 超砥粒砥石及びその製造方法

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