% 的Cr;8-10. 5wt% 的Ni;剩余的是鐵）。
[0034] 存在許多已知的適合用于激光恪覆的金屬基體材料的合金。給定由磨料顆粒施加 的約束，具有在400°C與1100°C之間的液相線溫度的合金是更加優(yōu)選的。這些合金包括銀、 銅、鎳或鈷作為主要合金元素。附加地，可以加入諸如錫、鋅或者甚至銦之類的熔化溫度降 低元素。在鎳的情況下，像磷、硅或硼之類的非金屬可以被用來降低液相線溫度。
[0035] 特別優(yōu)選的是釬焊（銅和鋅作為主元素）和銅焊（銅和錫作為主要元素），后者最 為優(yōu)選。其它優(yōu)選的合金是鎳基的，諸如Ni-Cr-P、Ni-Cr-Fe-Si-B或者Ni-Cr-Si-Mn。這 些合金給出了在磨料使用與基體磨損之間的良好平衡。如果基體磨損得過快，磨料顆粒將 被移去而沒被充分使用，導致過早的工具磨損。相反，如果基體過于耐磨，磨料顆粒將不會 充分伸出以用于切割，導致過慢的鋸速度。
[0036] 最優(yōu)選的是包含諸如鉻、鈦、釩、鎢、鋯、鈮、鉬、鉭、鉿或它們的組合的附加活性金 屬的合金。更優(yōu)選的是其中的鉻、鋯、釩或鈦，后者是最優(yōu)選的，因為其具有最低的熔點。這 些金屬以兩種方式是活性的：
[0037] ?它們已知在沉積期間用來改進磨料顆粒的濕潤；以及
[0038] ?與含碳磨料結合工作良好的是碳化物形成物。
[0039] 當在金屬基體材料中不存在活性金屬時，磨料顆粒將不易濕潤到恪融金屬。這甚 至會導致磨料顆粒在它們撞擊金屬池時在熔融金屬池的彎液面上的"反彈"。
[0040] 最優(yōu)選的釬焊包含5至30wt%之間的Sn、0. 5至15wt%之間的Ti、剩余的是銅。利 用包含10至20wt%之間的Sn、2至10wt%之間的Ti、剩余的是銅的釬焊獲得最佳結果。一 種示例是包含13%的Sn、9%的Ti、剩余的是銅的合金，所有均以總量的重量百分比表達。 這樣的合金在大約972至974°C處完全融化（液相）。
[0041] 進一步的觀察在于每單位質量的熔化焓（即，將金屬粉末的一克從完全固體熔化 到全部液體所需的熱量）取決于粉末顆粒的大小：顆粒的大小越小，用來熔化它們所需的 能量越小。因此，優(yōu)選的是具有小于IOOym大小的顆粒的金屬粉末，具有小于75ym、或低 于50ym或低于20ym大小的顆粒甚至更好。
[0042] 通過取決于諸如形態(tài)、濕度、大小和其它性質的特定粉末性質的粉末的流動性而 設定下限。過于精細的粉末難以在氣體流中以恒定速率供給。因此金屬基體粉末不應當具 有小于5ym的大小。作為載氣，優(yōu)選非氧化性氣體或諸如氬氣之類的惰性氣體被使用。
[0043] 填充材料可能可以被加入到金屬基體材料以微調金屬基體材料的磨損。受歡迎的 填充材料是諸如碳化鎢、碳化硅、氧化鋁和氧化鋯之類的硬陶瓷。以上提及的填料的添加將 導致更加耐磨的金屬基體材料并且允許同步磨料顆粒的磨損與金屬基體材料的磨損。
[0044] 被考慮用于本申請的目的的磨料顆粒是金剛石顆粒。金剛石顆粒通過所有提及的 活性金屬易于被濕潤。金剛石（即，幾乎是純碳）顆粒或者是人造的或者是天然的。人造 金剛石具有成本效益但已知的是對更高的溫度抵抗較弱：當在空氣環(huán)境中高于大約700°C 的溫度處它們將開始外部降解（即，黑涂層形成），當在真空中或在惰性環(huán)境中高于大約 1150°C時它們將開始石墨化（即，從金剛石（sp3鍵）轉變成石墨（sp2鍵））。自然的金剛 石在真空中或在惰性環(huán)境中可以承受上至大約1300°C的更高的溫度而不會石墨化。然而， 自然金剛石磨粒是昂貴的，因此被排除用來制作根據(jù)本發(fā)明的鋸珠。
[0045] 通常，具有在IOOym與600 ym之間的大小的顆?？梢员挥糜谠摲椒ㄖ小８鼉?yōu)選 的是在200至600ym之間或者從300至500ym。用于石料切割的顆粒優(yōu)選地是大磨粒， 即具有寬范圍的磨粒尺寸，美國的網(wǎng)格尺寸30/40、網(wǎng)格尺寸40/50或網(wǎng)格尺寸50/60(網(wǎng) 格尺寸是根據(jù)美國標準ASTME11，該數(shù)字越高，顆粒越?。?。用于鋸珠最優(yōu)選的是網(wǎng)格尺寸 40/50。40網(wǎng)篩具有420ixm邊的方形開口，更小尺寸的顆粒才能穿過該網(wǎng)篩。那些更小顆 粒的部分將被具有297ym邊的方形開口的50網(wǎng)篩保持住。剩余顆粒的平均尺寸在根據(jù)為 每個網(wǎng)格尺寸分派平均尺寸的FEPA(歐洲磨料生產(chǎn)商聯(lián)合會）的磨粒尺寸標識系統(tǒng)中是大 約 427ym〇
[0046] 通常在20至IOOmg之間的金剛石顆粒在每個珠上存在。在大多應用中，30與70mg 之間或甚至30與50mg之間的金剛石顆粒將是足夠的。
[0047] 該尺寸的人造金剛石通常通過高壓高溫（HPHT)合成而制作，在該HPHT中石墨與 催化劑金屬（可選地，具有小金剛石）的混合物在陶瓷罐中被加壓到高于4. 9GPa并且保持 在高于1300°C的溫度。在該溫度和壓力處，石墨溶解到金屬中并且碳再結晶為金剛石。催 化劑包含如Fe、Ni、Co或Mn的金屬并且這些金屬的殘余被發(fā)現(xiàn)在所生長的晶體的核心處。 金剛石顆粒的尺寸和形狀可以通過調節(jié)其本身取決于壓力和溫度的晶粒生長速率而被調 制。高生長率將導致小的金剛石。
[0048] 金剛石的尺寸特別是重要的，在于發(fā)明人觀察到大于IOOym的更大尺寸的金剛 石比較小尺寸的金剛石更容易遭受內部石墨化。其中內部石墨化是指在金剛石的核心處的 催化劑殘余將促進金剛石向石墨（從sp3到sp2)的逆反應。這與石墨的形成從外開始向 內的外部石墨化相對。通過在本是清楚的晶粒的中心處形成小黑點，這樣的內部石墨化在 金剛石顆粒上是可見的。
[0049] 內部石墨化的弱點因此也決定于催化劑殘留量：催化劑剩下越多，金剛石更易遭 受內部石墨化。催化劑的量可以由在金剛石磨粒本身上的XRFS，或者在磨粒的灰化之后通 過ICP，或者通過確定金剛石的質量磁化率而被確定。特定的限制在于：
[0050] ?在通過XRF或ICP測量的情況下：Fe、Ni、Co、Mn和Cr的質量總和在每克金剛石 中小于20mg，或者優(yōu)選地小于IOmg或者甚至小于7mg;或者
[0051] ?在測量質量磁化率的情況下，該質量磁化率應當小于300 ? 10sm3/kg，優(yōu)選地小 于 150 ? 10 8m3/kg，或者甚至小于 100 ? 10 8m3/kg。
[0052] 具有過高催化劑含量的金剛石將示出在較低溫度處的內部石墨化。
[0053] 金剛石顆粒的供應可以遵循與金屬基體材料的供應相同的給料通道?？商娲?， 金剛石的供應可以遵循可能通過氣體流或可替代地通過散布支撐的單獨的供應通道。金剛 石的供應次序優(yōu)選地是能夠與金屬基體材料分別地控制的。以該方式，金屬基體材料初始 可以被供應而沒有金剛石，而一旦熔融金屬池已經(jīng)形成則可以供應金剛石。
[0054] 用于熔化基體材料的能量源是高強度激光，其能夠遞送至少IOOWUkW或更多的 連續(xù)或脈沖功率的光束，其優(yōu)選在光譜中的紅外區(qū)域發(fā)射。特別合適的是由閃光燈栗浦的 NchYAG(摻釹釔鋁石榴石）激光器或固態(tài)激光器或CO2氣體激光器。激光被引導通過適當 的波導和光學器件以具有可以在基底表面附近被調節(jié)的焦距點。
[0055] 與所涉及的金屬基體材料獨立的是，熔融金屬池的溫度必須至少被保持高于金屬 基體材料的液相線溫度。雖然在金屬基體材料的液相線溫度以下的激光沉積是可能的，產(chǎn) 生的熔覆不令人滿意，因為其并不達到完全固結。
[0056] -旦金屬被完全恪化，溫度可以在原理上進一步升高到高至恪融金屬的蒸發(fā)溫 度。因此，優(yōu)選的是熔融金屬池被保持處于高于金屬基體材料的液相線溫度I；的溫度，優(yōu) 選地高于1Y+50°C或甚至高于IY+100°C。
[0057] 然而，過于高的溫度將損害金剛石顆粒，尤其是如果是人造金剛石，尤其是如果這 些金剛石大于約l〇〇ym，并且尤其是如果這些金剛石包含過高的催化劑殘余。發(fā)明人特 別的成就在于他們已經(jīng)證明，表現(xiàn)良好的鋸珠可以在金屬池中針對大尺寸金剛石（大于 IOOym)在1150°C的普遍接受的危害限制以上的溫度被制作。
[0058] 由于熔融金屬池的溫度要處于嚴格規(guī)范以內，熔融金屬池的溫度通過調節(jié)撞擊在 熔融金屬池上的激光功率而被控制是本發(fā)明的優(yōu)選實施例。按優(yōu)先，這是通過監(jiān)視熔融金 屬池的表面區(qū)域而完成的。熔融金屬池的表面區(qū)域是在熔融金屬池處熱平衡的指示：
[0059] Piaser=CXm^Q
[0060] 其中：
[0061] ?13_是被注入到熔融金屬池中的以瓦特表示的激光功率
[0062] :治:等于被投擲到熔融金屬池中的每分鐘的質量流（以克每秒表示）。金屬粉末的 供應冷卻金屬池；
[0063] (6,是到環(huán)境的總熱量損失（以瓦特表示）：到套筒的導電損失、到周圍環(huán)境的輻射 損失、由于從激光點（套筒轉數(shù)）移去熱材料而造成的熱量損失、通過金剛石顆粒吸收的熱 量；
[0064] C是取決于粉末材料的變量（以焦耳每克表示）：將粉末帶到高至熔化溫度所消耗 的熱量、熔化的熱量以及在材料離開熔融金屬池之前在溫度上的附加增加。
[0065] 如果金屬池的表面區(qū)域在沉積期間增大，這意味著過多激光功率被注入到系統(tǒng) 中。如果熔融金屬池的表面區(qū)域在沉積期間減小，過多熱量被損失到環(huán)境中。熔融金屬池 的表面區(qū)域因此是針對沉積中的熱量平衡的理想量度以及針對溫度在沉積期間