專利名稱：：用于研磨或切割工具生產(chǎn)的聚集磨料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明總體涉及形成用于生產(chǎn)研磨或切割工具(abradingorcuttingtool)的聚集磨料粒(聚集磨料顆粒，aggregateabrasivegrain)的方法。在下文中聚集磨料?！被颉熬奂w?！钡仁侵改チ匣虺材チ项w粒(超磨料顆粒，superabrasiveparticle)(“核心顆粒”)，其通過化學鍵或機械方式附著于另外的磨料或超硬磨料顆粒(“外圍顆?！?。這樣的聚集顆粒尤其可用于促進生產(chǎn)研磨或切割工具，例如鉆頭(drillbits)、插入件(插入物，insert)或用于鉆頭的切割元件等，以及用于改善上述工具的質(zhì)量。
背景技術(shù)：
：用于切割和/或研磨的工具常規(guī)由適宜的基體材料(matrixmaterial)制造,該基體材料具有埋置在基體材料內(nèi)的微小磨料粒，如金剛石。基本上，通過常規(guī)粉末冶金技術(shù)來形成上述工具，其中磨料粒最初與以粉末形式的基體材料(例如，金屬、合金、金屬碳化物等、以及它們的混合物)和一些粘合劑混合，其后，壓?；旌衔镆哉辰Y(jié)并使混合物成為所期望的工具形狀。在所謂的熱壓法中，將混合物放入到具有待形成的研磨工具形狀的模具中，并在較高壓力和溫度下壓制以引起可燒結(jié)材料的燒結(jié)。根據(jù)“冷壓和燒結(jié)”技術(shù)，首先在高壓下將混合物壓制成所期望的工具形狀，其后在爐中在高溫下燒制以燒結(jié)工具。作為這些壓實技術(shù)的一種可替換方式，例如根據(jù)文獻EP0754106B1已知，以淤漿或糊的形式提供軟且易變形的預(yù)制件，該淤漿或糊包含以粉末形式的基體材料、磨料粒和一些液體粘合劑相。隨后燒結(jié)和/或滲透軟且易變形的預(yù)制件。以這些或類似方式制造的工具通常被稱為金屬粘結(jié)的研磨或切割工具。研磨或切割工具的效率和壽命尤其取決于在工具的表面或容積上磨料粒分布的均勻度以及取決于在包圍基體材料內(nèi)的磨料粒的保持強度。在按照任何上述技術(shù)制造的工具中，磨料粒是隨機分布的，這意味著它們的一些可以彼此鄰近，可能彼此接觸，而工具的一些區(qū)域可以僅具有很小的磨料粒密度。事實上，這會負面影響工具的切割或研磨性能。在整個基體材料中朝向磨料顆粒均勻分布的一個重要步驟是在美國專利3，779，726中教導(dǎo)的方法。此文獻提出在有可燒結(jié)材料和粘合劑的粉末存在的條件下輾轉(zhuǎn)磨料粒，同時在其上噴灑受控量的水。這樣，每個磨料顆粒以這樣的方式特殊地涂布有可燒結(jié)顆粒體(particulatemass)使得形成顆粒，所謂的“粒料”。隨后在高壓下(35噸/平方英寸，即大約500MPa)，可能在與粒狀金屬粉末混合之后，將這些粒料壓制成所期望的形狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員明了，將粒料與金屬粉末混合可以引起在金屬粉末和粒料之間的分離問題。用于單獨涂布磨料粒的另一種方法披露于美國專利4，770，907中。此方法開始于制備以預(yù)定相對濃度溶解在有機溶劑中的所選金屬粉末和粘合劑的淤漿。然后在工作容器中流化磨料粒核心并在流化期間將淤漿噴射在磨料粒核心上，從而在每個磨料粒上構(gòu)建和干燥淤漿的通常均勻涂層。就顆粒分布而言，借助于WO2008/025838A1的方法已實現(xiàn)進一步的改善，按照上述方法，形成了柔軟、易變形糊，其具有分散在其中的超硬磨料顆粒，每個這些顆粒被單獨結(jié)殼(包殼，鑲嵌，encrust)在預(yù)燒結(jié)材料的涂層內(nèi)。預(yù)燒結(jié)涂層保持超硬磨料顆粒彼此至少相距涂層厚度的兩倍。這些涂層還防止在超硬磨料與擠出/注射模塑系統(tǒng)的模具或壁之間的直接接觸。美國專利申請2008/0017421A1披露了包裹顆粒，其封裝(“殼層(shell)”)包含可燒結(jié)基體材料和磨料顆粒?；|(zhì)的組成以及磨料顆粒在殼層中的類型、大小和密度可以取決于用于研磨或切割工具的規(guī)格而選擇。為了產(chǎn)生具有類似量的殼層材料和大致相同尺寸的單獨包裹顆粒，US2008/001742IAl表明在常規(guī)混合機中混合待包裹的顆粒、基質(zhì)粉末和用于殼層的磨料顆粒，并用造粒機處理獲得的混合物，其中混合物被擠壓成短“香腸”形狀，然后將其輥壓成球(顆粒)并干燥。作為一種可替換方式，上述文獻提出使用所謂的Fuji-Paudal造粒機，其披露于例如US4，770，907中。關(guān)于“香腸”方法，形成的顆粒并不是均勻的，以致需要選擇大致相同尺寸的顆粒的步驟。這種方法具有另外的缺點形成的每個顆粒不一定包含一個(以及僅一個)核心顆粒并且核心顆粒并不一定中心地位于其殼層內(nèi)。因而，2008/0017421A1并不能生產(chǎn)在中心具有單個磨料顆粒的粒料。US4，770,907和US3，779，726均沒有披露可以用殼層顆粒來涂布核心顆粒的方法，其中上述殼層顆粒的大小接近核心顆粒的大小殼層顆粒的平均直徑與核心顆粒的平均直徑的比率不應(yīng)超過1/7。然而，當比率超過1/11時，利用上述方法已經(jīng)遇到嚴重問題。如果待涂布的磨料顆粒和用作包圍材料的顆粒呈現(xiàn)非常不同的密度(例如，金剛石3.5g/cm3,粗WC15.8g/cm3，熔融WC:16.4g/cm3),則產(chǎn)生另一個問題,因為顆粒傾向于分離。在Fuji-Paudal方法中，由密度差異引起的困難是尤為突出的。所獲得的結(jié)果的質(zhì)量另外取決于所涉及的顆粒的形狀。國際專利申請WO2009/118381提出了用于產(chǎn)生聚集磨料粒的方法和裝置，其中外圍顆粒的直徑可以接近核心顆粒的直徑。按照此文獻，用粘合劑涂布磨料核心顆粒，因此，上述粘合劑包含粘結(jié)劑和溶劑。將涂布有粘合劑的核心顆粒降落到磨料顆粒(其將變成聚集磨料粒的外圍顆粒)的層上并用進一步的外圍顆粒覆蓋。然后通過引起溶劑蒸發(fā)，即通過讓粘合劑凝固，來固化如此獲得的聚集體。WO2009/118381進一步披露了具有被多個較小外圍金剛石包圍的中心金剛石的聚集顆粒，其中較小外圍金剛石借助于金剛石-金剛石鍵來附著于核心金剛石。技術(shù)問題本發(fā)明的一個目的是改善聚集磨料粒的生產(chǎn)。應(yīng)該指出的是，無論何時在本文中提及顆粒的大小或直徑，這應(yīng)當被理解為例如通過篩分確定的“平均大小”或“平均直徑”。作為在磨料顆粒領(lǐng)域中的公知常識，我們將顆粒大小或直徑表示為篩目大小的范圍(利用ASTM標準)，例如-20/+30篩目(其對應(yīng)于約600至約850μm的顆粒直徑)。還應(yīng)指出的是，術(shù)語直徑的使用并不用于暗示任何特定的顆粒形狀(除非另有規(guī)定)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了一種形成聚集磨料粒的方法，上述聚集磨料粒適用于生產(chǎn)研磨或切割工具，如例如切割片、鉆頭、鉆頭插入件、PCD片(tablet)等。每個聚集磨料粒包含(單個)磨料核心顆粒(abrasivecoreparticle)和設(shè)置在核心顆粒周圍的多個磨料外圍顆粒(abrasiveperipheralparticle)。按照此方法,用作核心顆粒的磨料顆粒提供有包含粘合劑的涂層(優(yōu)選具有低于下述溫度的熔化溫度，所述溫度可達到可以加熱核心顆粒而沒有發(fā)生其惡化的溫度)。然后利用用于變成聚集顆粒的外圍顆粒的那些顆粒來包圍如此獲得的粘合劑涂布的核心顆粒。將用外圍顆粒包圍的粘合劑涂布的核心顆粒加熱到粘合劑發(fā)生軟化的溫度，使得引起外圍顆粒附著于核心顆粒。在冷卻以后，可以使如此獲得的“生”聚集顆粒進一步例如經(jīng)受用顆粒體(particulatemass)進行的涂布、或經(jīng)受燒結(jié)或硬焊(釬焊，brazing)。優(yōu)選地，在使得溫度高于粘合劑的熔化溫度以后，通過將核心顆粒降落(drop)到以粉末形式的粘合劑上，向核心顆粒提供包含它們的粘合劑的涂層。核心顆粒的加熱導(dǎo)致與核心顆粒接觸的粘合劑熔化并形成圍繞核心顆粒的涂層。在這種情況下，施加于核心顆粒的包含粘合劑的涂層基本上由粘合劑組成?？商鎿Q地，可以將包含粘合劑的涂層施加于核心顆粒上，作為包含粘合劑作為若干成分之一的可燒結(jié)顆粒體的殼層。除了粘合劑之外，可燒結(jié)的顆粒體還可以進一步包含例如準金屬或金屬顆粒(例如Cu、Co、青銅或其它合金顆粒)、碳化物顆粒(例如碳化鶴或碳化硅顆粒)等?？梢酝ㄟ^如在WO2008/025838A1或WO2008/025836A1中披露的方法，將可燒結(jié)顆粒體的上述殼層例如施加于核心顆粒上。優(yōu)選地，當用外圍顆粒包圍粘合劑涂布的核心顆粒時，包含粘合劑的涂層不含或至少基本上不含用于粘合劑的溶劑。如果用于粘合劑的溶劑用來形成圍繞核心顆粒的可燒結(jié)顆粒殼層，則因此在用外圍顆粒包圍粘合劑涂布的核心顆粒以前，優(yōu)選使用于粘合劑的溶劑蒸發(fā)(例如通過加熱)。為了外圍顆粒的附著，本方法并不需要混合或流化步驟，在其期間，聚集顆粒將經(jīng)受相對強大的機械力，從而在外圍顆粒充分良好地附著于核心顆粒以前，最終導(dǎo)致聚集顆粒的分解。與此相反，在上述方法的實施期間，優(yōu)選盡可能地避免在核心顆粒和外圍顆粒之間的任何剪切力。原則上，核心顆?？梢跃哂锌蛇_幾毫米的直徑(并且這不是恰好嚴格的限制)。優(yōu)選地，核心顆粒的大小范圍為14篩目(目，mesh)至60篩目(總是按照ASTM標準)。外圍顆粒的大小范圍優(yōu)選為16篩目至400篩目(更優(yōu)選25篩目至400篩目)。有利地，外圍顆粒的大小小于核心顆粒。然而，外圍顆粒的大小還可以可達核心顆粒的大小。上述方法還對顆粒形狀基本上不敏感。核心顆粒優(yōu)選具有基本均勻的大小。類似地，外圍顆粒具有基本均勻的大小。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，當提及基本均勻的大小的顆粒時，這是指按照FEPA標準這些顆粒屬于相同(單或雙)類?！罢被颉皢巍鳖悓?yīng)于-14/+16篩目、-16/+18篩目、-18/+20篩目、-20/+25篩目、-25/+30篩目、-30/+35篩目、-35/+40篩目、-40/+50篩目、-50/+60篩目、-60/+70篩目、_70/+80篩目、_80/+100篩目、_100/+120篩目、_120/+140篩目、_140/+170篩目、-170/+200篩目、-200/+230篩目、-230/+270篩目、-270/+325篩目和-325/+400篩目。“寬”或“雙”類對應(yīng)于_16/+20篩目、-20/.+30篩目、-30/.+40篩目、-40/.+50篩目等。核心金剛石可以例如屬于一個單或雙類，而外圍金剛石屬于一個單類。優(yōu)選地，在加熱期間或在加熱以后，當粘合劑仍然較軟時，使用外圍顆粒包圍的粘合劑涂布的核心顆粒經(jīng)受(中等)壓力。因而將外圍顆粒推入包圍核心顆粒的粘合劑中，其改善了外圍顆粒與核心顆粒的附著。CN102918130A書明說4/9頁粘合劑優(yōu)選為有機(即碳化合物)粘合劑。它優(yōu)選包含熱塑性塑料(如例如聚乙烯醇縮丁醛或聚碳酸酯)、合成樹脂和/或石蠟。優(yōu)選選擇粘合劑使得它的熔化溫度遠低于在沒有惡化的情況下可以加熱核心顆粒所達到的溫度。優(yōu)選地，粘合劑的熔化溫度高于室溫(約20°C)但低于200°C，更優(yōu)選低于150°C以及還更優(yōu)選低于100°C。各種磨料顆粒可以用作核心顆粒，例如超硬磨料顆粒如天然或合成金剛石、CVD涂布的金剛石、多晶金剛石、氮化硼顆粒、碳化硼顆粒等，或“常規(guī)”磨料顆粒如碳化鎢(WC)顆粒、鶴(W)顆粒、燒結(jié)碳化鶴/鈷(WC-Co)顆粒、鑄造碳化鶴顆粒(casttungstencarbideparticle)等,或包含上述材料的任何組合的磨料顆粒。核心顆粒還可以是聚集顆粒，例如用可燒結(jié)顆粒體的涂層單獨包圍或被結(jié)殼(包殼，鑲嵌，encrust)在預(yù)燒結(jié)材料的涂層內(nèi)的超硬磨料(超硬磨料，superabrasive)，如那些披露于WO2008/025838A1或WO2008/025836A1中那些超硬磨料。使用具有包含可燒結(jié)或預(yù)燒結(jié)材料的涂層的磨料顆粒作為核心顆粒具有以下優(yōu)點最內(nèi)部的磨料顆粒并沒有與外圍顆粒直接接觸?？捎糜诤诵念w粒的顆粒種類還可以用于外圍顆粒，其中核心顆粒和外圍顆?？梢跃哂邢嗤虿煌N類。如果外圍顆粒包括對于預(yù)期應(yīng)用不應(yīng)彼此接觸的每個磨料顆粒，則可以單獨使用被結(jié)殼的或聚集顆粒作為外圍顆粒。于是，上述外圍顆粒的涂層可以防止它們的磨料核心彼此接觸。用外圍顆粒包圍粘合劑涂布的核心顆粒的步驟優(yōu)選包括在外圍顆粒的層上放置或降落粘合劑涂布的核心顆粒并用進一步(另外，further)的外圍顆粒覆蓋所放置或降落的粘合劑涂布的核心顆粒。最優(yōu)選地，在用進一步的外圍顆粒覆蓋放置或降落的粘合劑涂布的核心顆粒以前，將放置或降落的粘合劑涂布的核心顆粒用液體浸潤(例如通過噴射(噴涂))。上述液體可以是水或用于粘合劑的溶劑(例如甲醇、乙醇、丙酮等，其取決于所使用的粘合劑)。上述液體還可以是膠體。潤濕粘合劑涂布的核心顆粒的主要好處在于，相對于包圍外圍顆粒，它們成為固定的，其可以顯著降低通常較大核心顆粒與外圍顆粒的分離(其可以起因于振動或起因于在核心顆粒和外圍顆粒之間的密度的可能差異而發(fā)生)。取決于粘合劑粉末的類型、粘合劑粉末的層的高度、當落入粘合劑粉末中時核心顆粒的動量等，降落的核心顆粒被粘合劑粉末完全淹沒或它們保持在其表面。在后者的情況下，優(yōu)選在降落以后立即用粘合劑粉末覆蓋核心顆粒，以便確定核心顆粒被粘合劑完全涂布。按照上述方法的優(yōu)選實施方式，核心顆粒和外圍顆粒是金剛石顆粒(天然或合成金剛石顆粒，可能CVD涂布的單晶或多晶)并且使用可燒結(jié)顆粒體(優(yōu)選單獨地)包圍生聚集顆粒，上述可燒結(jié)顆粒體包含碳質(zhì)顆粒，如例如納米金剛石(可能具有爆轟(detonation)來源)、石墨、煤炭、焦炭、木炭顆粒、富勒烯等。如本文中所使用的，術(shù)語“納米金剛石”是指尺寸小于IOOnm,優(yōu)選小于50nm并且還更優(yōu)選小于IOnm的金剛石。優(yōu)選按照在WO2008/025836中披露的方法實現(xiàn)用可燒結(jié)顆粒體包圍聚集顆粒?？蔁Y(jié)顆粒體可以包含金屬或準金屬顆粒，優(yōu)選對碳具有化學親和力的準金屬或金屬，如例如Si、Ti、Cr、V、Mn、Co等。在生聚集顆粒已被可燒結(jié)顆粒體包圍以后，可以對它們進行高溫處理。優(yōu)選地，對它們進行高壓高溫處理(HPHT處理)。通常，在這樣的HPHT過程中，壓力范圍為約4至約IOGPa并且溫度為約1000至約2000°C。可以用金剛石(具有不同尺寸)作為核心顆粒和作為外圍顆粒來實施上述方法。用7包含碳質(zhì)顆粒和Si顆粒的可燒結(jié)顆粒體來單獨包圍這些聚集顆粒。然后對用可燒結(jié)顆粒體包圍的聚集顆粒進行HPHT處理，使得Si顆粒熔化并形成SiC和Si基質(zhì)，其中通過SiC鍵來錨固(anchor)核心和外圍金剛石。由此形成的顆粒在可達1200°C的溫度下變成穩(wěn)定的并極其抵抗侵蝕。因此，本發(fā)明的一個令人感興趣的方面涉及一種聚集磨料顆粒，該聚集磨料顆粒包含被多個外圍金剛石包圍的核心金剛石，所述外圍金剛石通過基體材料的殼層附著于核心金剛石，其中所述基體材料包含SiC和/或Si顆粒，并且其中所述核心金剛石和所述外圍金剛石通過SiC鍵被錨固在基體材料中。這樣的聚集磨料顆?？梢岳缬糜谘心セ蚯懈钤?，如例如研磨或切割插入件、鉆頭、切割片(cuttingsegment)等中。參照附圖根據(jù)以下非限制性實施方式的詳細描述，本發(fā)明的另外的細節(jié)和優(yōu)點將是顯而易見的，其中圖I示意性地說明利用粘合劑涂布核心顆粒；圖2不意性地說明如何引起外圍顆粒附著于粘合劑涂布的核心顆粒；圖3示意性地說明按照圖I和圖2的方法可獲得的聚集顆粒；圖4示出如何可以進一步涂布聚集顆粒。具體實施例方式圖I和圖2示出了根據(jù)本發(fā)明方法的一個優(yōu)選實施方式的聚集磨料粒10的形成。首先，提供用于變?yōu)榫奂チ狭?0的核心顆粒12的顆粒。這些核心顆粒12優(yōu)選為超硬磨料顆粒，如天然的或合成的金剛石、CVD涂布的金剛石、多晶金剛石、氮化硼顆粒等?？商鎿Q地，作為核心顆粒，可以選擇磨料顆粒如碳化鎢(WC)顆粒、鎢(W)顆粒、燒結(jié)碳化鎢/鈷(WC-Co)顆粒、鑄造碳化鎢顆粒、以及類似顆粒。核心顆粒還可以是被結(jié)殼在預(yù)燒結(jié)材料的涂層內(nèi)或被可燒結(jié)顆粒體的殼層包圍的超硬磨料顆粒。為了產(chǎn)生上述顆粒，可以參見WO2008/025836A1和WO2008/025838A1。核心顆粒12(包括它們的可能的涂層)優(yōu)選具有在14篩目和60篩目之間的基本均勻的大小，例如，-20/+30篩目、-20/+25篩目、-25/+35篩目、-30/.+40篩目、-40/.+50篩目等。圖I示出如何用粘合劑14來涂布核心顆粒12。為了實現(xiàn)這一點，在烘爐(烘箱，oven)16中(或通過任何其它適宜方式，例如，在紅外光下，或通過用微波照射)，將核心顆粒12加熱到高于粘合劑14的熔化溫度的溫度(例如，100至250°C)。然后將熱核心顆粒12(例如，從也加熱的振動臺)分開降落到粘合劑粉末14的層18中，其在傳送帶20上被向前移動。如果，如附圖所示，降落的核心顆粒12沒有被粘合劑粉末14完全淹沒，則在降落以后，立即用粘合劑粉末覆蓋它們，以便確定核心顆粒完全被粘合劑包圍。這通過使粘合劑粉末18的層和降落的核心顆粒移動穿過粘合劑粉末14的幕22來實現(xiàn)。核心顆粒12的熱量引起與核心顆粒12接觸的粘合劑顆粒14(至少部分)熔化并附著于其上，從而形成覆蓋核心顆粒12的表面的粘合劑涂層。選擇粘合劑顆粒，以便在室溫(20°C)下為固體但具有相對較低的熔點。適宜的粘合劑粉末是熱塑性聚合物的粉末，例如聚乙烯醇縮丁醛(例如MowitalB16H或B30H)、聚碳酸酯、共聚碳酸酯8(co-polycarbonate)(例如聚(碳酸亞燒基酯)共聚物，例如可獲得為QPAC)、合成樹脂、和石蠟。然后利用篩來將粘合劑涂布的核心顆粒26與多余的粘合劑分離，上述篩的篩目大小選擇為在粘合劑顆粒12的直徑至核心顆粒14的直徑之間。因此，粘合劑粉末的顆粒尺寸優(yōu)選選擇為顯著低于核心顆粒12的顆粒尺寸，以便能夠簡單地通過篩分來除去多余的粘合劑粉末。除去的多余粘合劑粉末被進料回到上述過程。圖2示出如何組裝粘合劑涂布的核心顆粒26和用于變?yōu)橥鈬w粒28的顆粒。首先，用外圍磨料顆粒包圍粘合劑涂布的核心顆粒26。為此，從傳送帶30(或從振動臺)將粘合劑涂布的核心顆粒26分開降落到外圍顆粒28的層中。在傳送帶32上，外圍顆粒28的層本身向前移動。降落的粘合劑涂布的核心顆粒26穿過外圍顆粒28的幕34，以便完全包圍粘合劑涂布的核心顆粒26。為了避免粘合劑涂布的核心顆粒26和外圍顆粒28的分離，在粘合劑涂布的核心顆粒26已降落到外圍顆粒28的層上以后，噴嘴33在粘合劑涂布的核心顆粒26上噴射液體40。噴射的液體40可以例如是水。它還可以是或包含用于包圍核心顆粒的粘合劑的溶劑(通常為醇如甲醇或乙醇、或丙酮等，其取決于粘合劑)。潤濕粘合劑涂布的核心顆粒26和外圍顆粒28使它們彼此足夠地附著以防止(由傳送帶32的振動引起的)分離，同時它們并沒有以更永久的方式彼此附著。然后將粘合劑涂布的核心顆粒26和包圍的外圍顆粒28加熱到粘合劑軟化的溫度?？梢酝ㄟ^使傳送帶32穿過隧道式烘爐(隧道式烘箱，tunneloven)36來實施該步驟?？商鎿Q地，可以將粘合劑涂布的核心顆粒26和包圍的外圍顆粒28收集在接受器(容器)中并放入單獨的烘爐中。在加熱以后不久，使顆粒經(jīng)受中等壓力(例如，約50-300kg/cm2)，以便將外圍顆粒推入包圍核心顆粒的仍然較軟的粘合劑層中。在圖2中，這示意性地說明在壓機38處。應(yīng)該指出的是，必須小心控制烘爐36中的溫度，以便避免粘合劑液化并且通過毛細管作用將其擴散到包圍的外圍顆粒之間的間隙中。然后冷卻顆粒，使得已被推入核心顆粒的粘合劑涂層中的外圍顆粒被截留并仍然附著于核心顆粒。利用篩42，將如此獲得的聚集顆粒10(“生”聚集顆粒，由于仍然未燒制)與多余的外圍顆粒分離。將多余的外圍顆粒重復(fù)用于此過程。圖3是從圖I和圖2的過程獲得的大釘似的(spiky)聚集顆粒10的示意圖。優(yōu)選地，外圍顆粒28具有在30篩目至400篩目之間的基本均勻的大小，例如，-60/+80篩目、-80/+120篩目、-100/+170篩目、-120/+200篩目、-140/+230篩目、-170/+325篩目、-230/+400篩目、-325/+400篩目等。為了盡可能均勻地用外圍顆粒包圍核心顆粒,與核心顆粒的直徑相比，外圍顆粒應(yīng)具有較小的(inferior)直徑。外圍顆?？梢允浅材チ项w粒，如天然的或合成的金剛石、CVD涂布的金剛石、多晶金剛石、氮化硼顆粒等?？商鎿Q地，作為外圍顆粒，可以選擇磨料顆粒如碳化鎢(WC)顆粒、鎢(W)顆粒、燒結(jié)的碳化鎢/鈷(WC-Co)顆粒、鑄造碳化鎢顆粒、以及類似顆粒。外圍顆粒還可以是被結(jié)殼在預(yù)燒結(jié)材料的涂層內(nèi)或覆蓋有可燒結(jié)顆粒物質(zhì)的殼層的超硬磨料顆粒。為了生產(chǎn)這樣的顆粒，可以再次參見WO2008/025836A1和WO2008/025838A1。可以與基體材料(如例如,WC、W2C、黃銅、青銅、Ni、Fe、Co、Cu、CuMn、CuTi、或這些材料的混合物的顆粒)一起，將如此獲得的“生”聚集顆粒10壓制成所期望的工具形狀，其后在爐中在高溫下燒制以燒結(jié)該工具?？商鎿Q地，將聚集顆粒10和基體材料的混合物放入具有待形成的研磨工具的形狀的模具中并在高壓和高溫下壓制以引起可燒結(jié)材料的燒結(jié)。如果外圍顆粒具有可燒結(jié)材料，例如鈷、鎳或青銅，其強烈鍵合于包圍的基體材料，則認為這種選擇是特別有用的?？商鎿Q地，可以用包含可燒結(jié)材料的顆粒的可燒結(jié)顆粒體來包圍“生”聚集顆粒10。圖4示出聚集顆粒10’，其核心顆粒由被結(jié)殼在預(yù)燒結(jié)材料的涂層12b內(nèi)的超硬磨料顆粒12a構(gòu)成。優(yōu)選按照在WO2008/025836或WO2008/025838A1中披露的方法，實現(xiàn)用可燒結(jié)顆粒體來包圍聚集顆粒10或10’。外殼層44優(yōu)選包含這樣的顆粒，其化學/冶金鍵合于預(yù)燒結(jié)涂層12b和/或外圍顆粒28(例如,在金剛石顆粒的情況下，CuMn和CuTi)。實施例I:按照上述方法利用金剛石顆粒(300ct的MBS960,-40/+50篩目)作為核心顆粒和直徑為75至106μm的碳化硅顆粒作為外圍顆粒，來形成聚集磨料粒。在7分鐘期間，在標準烘爐中將金剛石加熱至100°C，然后使金剛石降落到精細石蠟粉末(〈180μm)中。將石蠟粉末層保持在15°C以便避免粉末的任何附聚。利用300網(wǎng)篩來回收石蠟涂布的金剛石。然后從(未加熱)振動臺，使石蠟涂布的金剛石降落到碳化硅顆粒層中并在添加進一步的碳化硅顆粒以前用甲醇噴射，以完全覆蓋石蠟涂布的金剛石。其后將所有顆粒收集在石墨模具中并在設(shè)定為45°C的標準烘爐中加熱10分鐘期間。在加熱以后，立即使顆粒經(jīng)受50kg/cm2的壓力。在使批料冷卻至10°C以后，非常輕地篩分顆粒并回收聚集顆粒。實施例2在此實施例中，將300ct的MBS970-30/+40篩目金剛石加熱7分鐘期間至200°C，然后從加熱振動臺分開降落到精細QPAC(顆粒尺寸小于250μm)的層上，將其保持在10°C。通過篩分來回收粘合劑涂布的金剛石并將其放置在10°C的振動臺上，從所述振動臺上使它們降落到熔融碳化鎢顆粒(顆粒尺寸為45至150μπι)的層中，并在它們被覆蓋有熔融碳化鎢顆粒的第二層以前用甲醇噴射。然后在隧道式烘爐中將顆粒加熱至100°C，時間為10分鐘，并在其后立即使其經(jīng)受lOOkg/cm2的壓力。在使顆粒已冷卻至10°C以后，利用355篩目大小的篩來回收聚集顆粒。將聚集顆粒放入轉(zhuǎn)鼓中并利用包含38μm大小的CuTiSn預(yù)合金粉末(78.5%Cu、8%Ti和13.5%Sn)的顆粒體涂布。選擇預(yù)合金粉末的量以對應(yīng)于按體積計50%的聚集顆粒的碳化鶴含量。然后用精細Keen10粉末(Cu-Fe-Co的共沉淀物,可獲自Eurotungstene)涂布所涂覆的聚集顆粒以達到按體積計9%的金剛石濃度。將顆粒冷壓成用于切割輪的金剛石片(diamondsegment)的形狀并在900°C和250kg/cm2壓力下在石墨模具中燒結(jié)。金剛石片的分析揭示了，在指定溫度和壓力條件下，CuTiSn的液相已滲入聚集顆粒(核心金剛石和包圍的熔融WC顆粒)中，因而，通過金屬-碳鍵，錨固核心金剛石和熔融WC顆粒。實施例3將300ct的MBS970-25/+35篩目金剛石加熱7分鐘期間至250°C并在大氣中在200°C下分散在振動臺上。將金剛石分開降落到聚乙烯醇縮丁醛(MowitalB16H)(顆粒尺寸小于250μm)的層上。通過篩分來回收粘合劑涂布的金剛石并在環(huán)境溫度下(約20°C)將其放置在振動臺上，從所述振動臺上，將它們降落到MBS960-40/+50篩目金剛石10的層中，并在它們覆蓋有MBS960-40/+50篩目金剛石的第二層以前用甲醇噴射。然后在鋼模具中將顆粒在10分鐘期間加熱至150°C，并使其經(jīng)受lOOkg/cm2的壓力。在顆粒已冷卻至環(huán)境溫度以后，利用850μπι篩目大小的篩來回收聚集顆粒。然后，首先用爆轟來源的納米金剛石的薄層，接著用3μπι大小的Si顆粒，來涂布聚集顆粒，其中利用常規(guī)粘合劑(例如，甘油、甘油縮甲醛、纖維素、methocelMT等)。計算Si顆粒的質(zhì)量以達到按重量計10至12%之間的包含在聚集體中的金剛石。將如此獲得的顆粒放置在膠囊(capsule)中用于HPHT壓制并被純石墨粉末包圍。在45分鐘期間，在氬氣氛下，將顆粒加熱至700°C，以幾乎完全消除粘合劑。然后將膠囊小心地引入到HPHT壓機中并在1400°C下使其經(jīng)受5.5GPa的壓力5分鐘。在此步驟期間，Si顆粒液化，滲透由核心金剛石和較小的外圍金剛石構(gòu)成的聚集顆粒，并與包圍的金剛石形成SiC鍵。如此獲得的復(fù)合顆粒在可達到約1200°C的溫度下是穩(wěn)定的并極其抵抗侵蝕。利用在WO2008/025836A1中披露的方法，用包含可燒結(jié)粉末的混合物(60%Co和40%WC)的顆粒體來涂布復(fù)合顆粒以產(chǎn)生按體積計濃度為25%的金剛石。然后在350kg/cm2和1000°C下以插入件的形狀熱壓顆粒。然后將這些插入件焊接到用于石油鉆井操作的鉆頭上。為了讀者的方便起見，下表可以將ASTM篩目大小轉(zhuǎn)換成近似的顆粒直徑篩目大小直徑141400161180181000208502571030i6002550040425篩目大小IiUi(Lim)4535550300602507021280180100150120125140106篩目大小徑(Mm)170902007523063270533254540038雖然已詳細描述了具體實施方式和實施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將明了，根據(jù)披露內(nèi)容的整體教導(dǎo)，可以對那些細節(jié)進行各種改進和替換。因此，所披露的特定安排僅指說明性的而不是用來限制本發(fā)明的范圍，其給出了所附權(quán)利要求及其任何和所有等價物的全部范圍。圖例10聚集磨料粒12核心顆粒12a超硬磨料顆粒12a12b預(yù)燒結(jié)材料的涂層14粘合劑16烘爐·18粘合劑粉末的層20傳送帶22粘合劑粉末的幕24篩26粘合劑涂布的核心顆粒28外圍顆粒30，32傳送帶33噴嘴34外圍顆粒的幕36隧道式烘爐38壓機40噴射的液體42篩44夕卜殼層權(quán)利要求1.一種形成用于生產(chǎn)研磨或切割工具的聚集磨料粒(10)的方法，每個所述聚集磨料粒包括磨料核心顆粒(12)和設(shè)置在所述核心顆粒周圍的多個磨料外圍顆粒(28)，所述方法的特征在于向所述核心顆粒(12)提供包含粘合劑的涂層以形成粘合劑涂布的核心顆粒(26)；用所述外圍顆粒(28)包圍所述粘合劑涂布的核心顆粒(26)；加熱用所述外圍顆粒(28)包圍的所述粘合劑涂布的核心顆粒(26)以軟化所述粘合劑并且以引起外圍顆粒附著于所述核心顆粒。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，通過使所述核心顆粒降落到以粉末形式的粘合劑(14)上，向所述核心顆粒(12)提供包含所述粘合劑的涂層，當被降落時，所述核心顆粒具有高于所述粘合劑的所述熔化溫度的溫度，以引起粘合劑與所述核心顆粒接觸從而熔化并涂布所述核心顆粒。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的方法，其中，所述涂層基本上不含用于所述粘合劑的溶劑。4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的方法，其中，所述涂層是包含所述粘合劑的可燒結(jié)顆粒體的殼層。5.根據(jù)權(quán)利要求I至4中任一項所述的方法，其中，在所述加熱期間或在所述加熱以后，當粘合劑(14)仍然為軟的時候，將壓力施加于用所述外圍顆粒(28)包圍的所述粘合劑涂布的核心顆粒(26)。6.根據(jù)權(quán)利要求I至5中任一項所述的方法，其中，所述粘合劑(14)包含熱塑性塑料和/或合成樹脂和/或石蠟。7.根據(jù)權(quán)利要求I至6中任一項所述的方法，其中，所述核心顆粒(12)和外圍顆粒(28)中的至少一種包含碳化鶴顆?；虺材チ项w粒(12a),例如天然的或合成的,可能CVD涂布的金剛石、或氮化硼顆粒、或碳化硼顆粒。8.根據(jù)權(quán)利要求I至7中任一項所述的方法，其中，提供有包含所述粘合劑的涂層的每個所述核心顆粒(12)包括超硬磨料顆粒(12a)，所述超硬磨料顆粒(12a)被單獨結(jié)殼在預(yù)燒結(jié)材料(12b)的涂層內(nèi)或被單獨涂布有可燒結(jié)顆粒體的殼層。9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的方法，其中，用所述外圍顆粒包圍所述粘合劑涂布的核心顆粒(26)包括將所述粘合劑涂布的核心顆粒放置或降落在所述外圍顆粒(28)的層上并用進一步的外圍顆粒覆蓋所放置或降落的粘合劑涂布的核心顆粒。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，包括，在用進一步的外圍顆粒覆蓋所述放置或降落的粘合劑涂布的核心顆粒(26)以前,可能通過在所述粘合劑涂布的核心顆粒(26)上噴射液體，例如水或用于所述粘合劑的溶劑，來潤濕所述放置或降落的粘合劑涂布的核心顆粒(26)。11.根據(jù)權(quán)利要求I至10中任一項所述的方法，如果從屬于權(quán)利要求2，其中，在所述降落以后，降落到所述粘合劑(14)中的所述核心顆粒(12)立即用許多所述粘合劑覆蓋。12.根據(jù)權(quán)利要求I至11中任一項所述的方法，包括用可燒結(jié)顆粒體涂布所述聚集磨料粒(10)。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述核心顆粒(12)和所述外圍顆粒(28)是金剛石顆粒，可能是CVD涂布的金剛石顆粒，并且其中所述可燒結(jié)顆粒體包含碳質(zhì)顆粒，如例如爆轟納米金剛石和/或石墨顆粒和/或富勒烯等，所述可燒結(jié)顆粒體可選地進一步包括金屬或準金屬顆粒，如例如Si、Ti、Cr、V、Mn、和/或Co顆粒。14.聚集磨料顆粒，包含被多個外圍金剛石包圍的核心金剛石，所述外圍金剛石通過基體材料的殼層附著于所述核心金剛石，其特征在于，所述基體材料包含SiC和/或Si顆粒，并且其中所述核心金剛石和所述外圍金剛石通過SiC鍵被錨固在所述基體材料中。15.研磨或切割元件，如例如研磨或切割插入件、鉆頭、切割片等，包含根據(jù)權(quán)利要求14所述的聚集磨料顆粒。全文摘要形成了用于生產(chǎn)研磨或切割工具的聚集磨料粒(10)。每個聚集磨料粒包括磨料核心顆粒和設(shè)置在核心顆粒周圍的多個磨料外圍顆粒。用作核心顆粒(12)的磨料顆粒被提供有包含粘合劑的涂層。然后用那些用于變成聚集顆粒的外圍顆粒(28)的顆粒來包圍這些粘合劑涂布的核心顆粒(26)。將用外圍顆粒包圍的粘合劑涂布的核心顆粒加熱至粘合劑發(fā)生軟化的溫度，使得引起外圍顆粒附著于核心顆粒。文檔編號C09K3/14GK102918130SQ201180025503公開日2013年2月6日申請日期2011年3月22日優(yōu)先權(quán)日2010年3月23日發(fā)明者塞德里克·謝里登申請人:塞德里克·謝里登