CN104582901A - 研磨制品和形成方法 - Google Patents

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CN104582901A CN201380043322.8A CN201380043322A CN104582901A CN 104582901 A CN104582901 A CN 104582901A CN 201380043322 A CN201380043322 A CN 201380043322A CN 104582901 A CN104582901 A CN 104582901A
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Y·田
M·J·普泽米斯
P·W·雷里格
J·皮尔曼
A·K.·卡伍德
W·车
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Saint Gobain Abrasifs SA
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    • B28D5/04Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
    • B28D5/045Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools by cutting with wires or closed-loop blades
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

本发明提供了一种研磨制品,其包括基材、上覆所述基材的粘着层、上覆所述粘着层的第一类型的磨粒、和上覆所述磨粒和所述粘着层的至少一部分的粘合层,所述第一类型的磨粒的总量的至少约5%且不大于约99%具有暴露表面。

Description

研磨制品和形成方法
技术领域
如下涉及形成研磨制品、特别是单层研磨制品的方法。
背景技术
在过去的一个世纪内已开发了多种研磨工具用于各种行业,以获得从工件上去除材料的一般功能,包括例如锯切、钻孔、抛光、清洁、雕刻和磨削。特别地对于电子行业,适用于将材料的晶体锭切片以形成晶片的研磨工具是特别相关的。随着行业持续成熟,锭具有日益更大的直径,由于产率、生产率、加工变质层、尺寸限制和其他因素,变得可接受的是使用松散的磨料和线锯以用于这种加工。
通常,线锯为如下研磨工具,其包括附接至长的长度的丝线的磨粒,所述长的长度的丝线可以以高速缠绕以产生切削作用。尽管圆锯被限制至小于刀片半径的切削深度,但线锯可具有更大的灵活性,从而允许切削直的或成型的切削路径。
在常规固定研磨制品锯中已采用各种方法,如通过在金属丝或缆线上的滑动钢珠来制备这些制品,其中所述珠由垫片(spacer)分隔。这些珠可由磨粒覆盖,所述磨粒通常通过电镀或烧结附接。然而,电镀和烧结操作可能是耗时的,并因此价格不菲,从而妨碍了线锯研磨工具的快速制备。这些线锯中的大多数已在其中切口损失不像电子应用中那样主导的应用中使用,从而通常切削石头或大理石。已进行一些尝试来经由化学结合过程(如钎焊)附接磨粒,但这种制造方法降低了线锯的拉伸强度,且线锯变得易于在高张力下的切削应用过程中断裂和过早破坏。其他线锯可使用树脂来将磨料粘结至丝线。不幸的是,树脂粘结的线锯往往快速磨损,且早在实现粒子的可用寿命之前磨料就损失,尤其是在切削通过硬的材料时。
因此,行业持续需要改进的研磨工具,特别是在线锯领域中。
发明内容
根据第一方面,一种形成研磨制品的方法包括提供具有细长本体的基材,形成上覆所述基材的表面的包含锡的粘着层,经由浸涂在所述粘着层上同时形成焊剂层并设置第一类型的磨粒,以及处理所述焊剂层和第一类型的磨粒并将所述第一类型的磨粒结合至所述粘着层。
根据第二方面,一种形成研磨制品的方法包括提供具有细长本体的基材,形成上覆所述基材的表面的包含锡的粘着层,以及将第一类型的磨粒置于所述粘着层上,其中所述第一类型的磨粒包含第一粒子涂层,所述第一粒子涂层上覆所述第一类型的磨粒的全部外表面的至少一部分。
对于第三方面,一种形成研磨制品的方法包括提供具有细长本体的基材,形成上覆所述基材的表面的包含锡的粘着层,将第一类型的磨粒置于所述粘着层上,其中所述第一类型的磨粒包含上覆所述第一类型的磨粒的外表面的第一粒子涂层,以及选择性地去除所述第一粒子涂层的一部分。
对于又一方面,一种形成研磨制品的方法包括提供具有细长本体的基材,形成上覆所述基材的粘着层,其中所述粘着层包含相对于粘着层的总重量有机物含量不大于约0.5wt%的无光泽锡层,以及将第一类型的磨粒置于所述粘着层上。
根据另一方面,一种研磨制品包括基材,上覆所述基材的粘着层,上覆所述粘着层的第一类型的磨粒,其中所述第一类型的磨粒的总量的至少约5%且不大于约99%具有暴露表面,以及上覆所述磨粒和所述粘着层的至少一部分的粘合层。
在又一方面,一种研磨制品包括基材、上覆所述基材的包括无光泽锡层的粘着层、上覆所述粘着层的第一类型的磨粒、上覆所述磨粒和所述粘着层的至少一部分的粘合层。
附图说明
通过参照附图,本公开可更好地得以理解,且本公开的许多特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。
图1包括提供了根据一个实施例用于形成研磨制品的过程的流程图。
图2A包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的横截面图示。
图2B包括根据一个实施例的包括阻挡层的研磨制品的一部分的横截面图示。
图2C包括根据一个实施例的包括任选的涂层的研磨制品的一部分的横截面图示。
图2D包括根据一个实施例的包括第一类型的磨粒和第二类型的磨粒的研磨制品的一部分的横截面图示。
图3包括根据一个实施例形成的研磨制品的放大图像。
图4包括根据另一实施例形成的研磨制品的放大图像。
图5包括根据另一实施例形成的研磨制品的放大图像。
图6包括根据又一实施例形成的研磨制品的放大图像。
图7包括根据另一实施例形成的研磨制品的放大图像。
图8包括根据另一实施例形成的研磨制品的放大图像。
图9包括根据一个实施例的一个示例性的附聚粒子的图示。
图10A包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的图示。
图10B包括根据一个实施例的图10A的研磨制品的一部分的横截面图示。
图10C包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的图示。
图11A包括根据一个实施例的包括润滑材料的研磨制品的一部分的图示。
图11B包括根据一个实施例的包括润滑材料的研磨制品的一部分的图示。
图12A包括根据一个实施例的包括具有暴露表面的磨粒的研磨制品的一部分的图示。
图12B包括根据一个实施例的包括具有暴露表面的磨粒的研磨制品的一部分的图片。
图13包括根据一个实施例的包括研磨附聚物的研磨制品的横截面图片。
图14包括由常规样品加工的晶片和由代表一个实施例的研磨制品加工的晶片的相对晶片断裂强度的图表。
图15包括使用研磨制品将工件切片的卷对卷机器的图示。
图16包括使用研磨制品将工件切片的振荡机的图示。
图17包括可变速率循环操作的单个循环的丝线速度相对于时间的示例性图。
图18A包括常规研磨制品的放大图像。
图18B包括常规研磨制品的放大图像。
图18C包括常规研磨制品的放大图像。
具体实施方式
如下涉及研磨制品,特别是适用于研磨和锯切通过工件的研磨制品。在特定情况中,本文的研磨制品可形成线锯,其可用于电子行业、光学行业和其他相关行业中的灵敏结晶材料的加工。
图1包括提供了根据一个实施例形成研磨制品的过程的流程图。所述过程可通过提供基材而在步骤101处开始。基材可提供表面以用于将研磨材料粘附至所述表面,由此有利于研磨制品的研磨能力。
根据一个实施例,提供基材的过程可包括提供具有细长本体的基材的过程。在特定情况中,细长本体可具有至少10∶1的长度∶宽度的纵横比。在其他实施例中,细长本体可具有至少约100∶1,如至少1000∶1,或甚至至少约10,000∶1的纵横比。基材的长度可为沿着基材的纵轴测得的最长尺寸。宽度可为垂直于纵轴测得的基材的第二长的(或在一些情况中最小的)尺寸。
此外,基材可为具有至少约50米的长度的细长本体的形式。实际上,其他基材可更长,具有至少约100米,如至少约500米,至少约1,000米,或甚至至少约10,000米的平均长度。
此外,基材可具有可不大于约1cm的宽度。实际上,细长本体可具有不大于约0.5cm,如不大于约1mm,不大于约0.8mm,或甚至不大于约0.5mm的平均宽度。而且,基材可具有至少约0.01mm,如至少约0.03mm的平均宽度。应了解,基材可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均宽度。
在某些实施例中,细长本体可为具有编织在一起的多个长丝的丝线。即,基材可由围绕彼此缠绕、编织在一起,或固定至另一物体(如中心芯线)的许多更小的丝线形成。某些设计可使用钢琴丝作为用于基材的合适结构。例如,基材可为断裂强度为至少约3 GPa的高强度钢丝。基材断裂强度可通过用于采用卷筒夹(capstan grip)的金属材料的张力测试的ASTM E-8测得。丝线可涂布有特定材料(如金属,包括例如黄铜)的层。
细长本体可具有某个形状。例如,细长本体可具有总体圆柱体形状,使得其具有圆形横截面轮廓。在使用具有圆形横截面形状的细长本体时,当在横向于细长本体的纵轴延伸的平面中观察时。
细长本体可由各种材料制得,包括例如无机材料、有机材料(例如聚合物和天然有机材料)和它们的组合。合适的无机材料可包括陶瓷、玻璃、金属、金属合金、陶瓷金属和它们的组合。在某些情况中,细长本体可由金属或金属合金材料制得。例如,细长本体可由过渡金属或过渡金属合金材料制得,并可掺入铁、镍、钴、铜、铬、钼、钒、钽、钨和它们的组合的元素。
合适的有机材料可包括聚合物,所述聚合物可包括热塑性塑料、热固性塑料、弹性体和它们的组合。特别可用的聚合物可包括聚酰亚胺、聚酰胺、树脂、聚氨酯、聚酯等。还应了解,细长本体可包括天然有机材料,例如橡胶。
为了有利于研磨制品的加工和形成,基材可连接至卷线机构。例如,丝线可在供给卷轴与接收卷轴之间供给。供给卷轴与接收卷轴之间的丝线的平移可有利于加工,使得例如丝线可平移通过所需的形成过程,以在从供给卷轴平移至接收卷轴的同时形成最终形成的研磨制品的组成层。
进一步对于提供基材的过程,应了解基材可以以特定的速率从供给卷轴卷绕至接收卷轴,以有利于加工。例如,基材可以以不小于约5m/min的速率从供给卷轴卷绕至接收卷轴。在其他实施例中,卷绕速率可更大,使得其为至少约8m/min,至少约10m/min,至少约12m/min,或甚至至少约14m/min。在特定情况中,卷绕速率可不大于约500m/min,如不大于约200m/min。卷绕速率可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。应了解,卷绕速率可表示可形成最终形成的研磨制品的速率。
在步骤101处提供基材之后,过程可在任选的步骤102继续,所述任选的步骤102包括提供上覆基材的阻挡层。根据一方面,阻挡层可上覆基材的外周表面,使得其可与基材的外周表面直接接触,更特别地可直接结合至基材的外周表面。在一个实施例中,阻挡层可结合至基材的外周表面,并可限定阻挡层与基材之间的扩散结合区域,所述扩散结合区域的特征在于基材的至少一种金属元素与阻挡层的一种元素的相互扩散。在一个特定实施例中,阻挡层可设置于基材与其他上覆层之间,所述其他上覆层包括例如粘着层、粘合层、涂层、第一类型的磨粒的层、第二类型的磨粒的层和它们的组合。
提供具有阻挡层的基材的过程可包括采购这种构造或制造这种基材和阻挡层的构造。阻挡层可通过多种技术形成,包括例如沉积过程。一些合适的沉积过程可包括印刷、喷雾、浸涂、模压涂布、镀层(例如电解镀或化学镀)和它们的组合。根据一个实施例,形成阻挡层的过程可包括低温过程。例如,形成阻挡层的过程可在不大于约400℃,如不大于约375℃,不大于约350℃,不大于约300℃,或甚至不大于约250℃的温度下进行。此外,在形成阻挡层之后,应了解可进行进一步加工,包括例如清洁、干燥、固化、凝固、热处理和它们的组合。阻挡层可在随后的镀层过程中用作芯材料被各种化学物质(例如氢)化学浸渍的屏障。此外,阻挡层可有利于改进的机械耐久性。
在一个实施例中,阻挡层可为单层材料。阻挡层可为上覆基材的整个外周表面的连续涂层的形式。阻挡材料可包括无机材料,如金属或金属合金材料。用于阻挡层中的一些合适的材料可包括过渡金属元素,包括但不限于锡、银、铜、镍、钛和它们的组合。在一个实施例中,阻挡层可为基本上由锡组成的单层材料。在一个特定情况中,阻挡层可含有纯度为至少99.99%锡的锡的连续层。特别地,阻挡层可为基本上纯的非合金材料。即,阻挡层可为由单个金属材料制得的金属材料(例如锡)。
在其他实施例中,阻挡层可为金属合金。例如,阻挡层可包括锡合金,如包含锡和另一金属(包括过渡金属物质,如铜、银等)的组合的组合物。一些合适的锡基合金可包括包含银的锡基合金,特别是Sn96.5/Ag3.5、Sn96/Ag4和Sn95/Ag5合金。其他合适的锡基合金可包含铜,特别地包括Sn99.3/Cu0.7和Sn97/Cu3合金。另外,某些锡基合金可包含一定百分比的铜和银,包括例如Sn99/Cu0.7/Ag0.3、Sn97/Cu2.75/Ag0.25和Sn95.5/Ag4/Cu0.5合金。
在另一方面,阻挡层可由多个分立的层形成,包括例如至少两个分立的层。例如,阻挡层可包括内层和上覆内层的外层。根据一个实施例,内层和外层可彼此直接接触,使得外层直接上覆内层并在界面处接合。因此,内层和外层可在沿着基材的长度延伸的界面处接合。
在一个实施例中,内层可包括上述阻挡层的特性中的任意者。例如,内层可包括包含锡的材料的连续层,更特别地可基本上由锡组成。此外,内层和外层可由相对于彼此不同的材料形成。即,例如,存在于层中的一个层内的至少一种元素可在另一层内不存在。在一个特定实施例中,外层可包含不存在于内层内的元素。
外层可包括上述阻挡层的特性中的任意者。例如,可形成外层,使得其包含无机材料,如金属或金属合金。更特别地,外层可包含过渡金属元素。例如,在一个特定实施例中,外层可包含镍。在另一实施例中,可形成外层,使得其基本上由镍组成。
在某些情况中,外层可以以与内层相同的方式形成,如沉积过程。然而,外层不必以与内层相同的方式形成。根据一个实施例,外层可通过沉积过程形成,包括镀层、喷雾、印刷、浸渍、模压涂布、沉积和它们的组合。在某些情况中,阻挡层的外层可在相对较低的温度下形成,如不大于约400℃,不大于约375℃,不大于约350℃,不大于约300℃,或甚至不大于约250℃的温度。根据一个特定过程,外层可通过非镀层过程(如模压涂布)形成。此外,用于形成外层的过程可包括其他方法,包括例如加热、固化、干燥和它们的组合。应了解,以这种方式形成外层可有利于限制不希望的物质在芯和/或内层内浸渍。
根据一个实施例,阻挡层的内层可形成为具有适用于用作化学阻挡层的特定平均厚度。例如,阻挡层可具有至少约0.05微米,如至少约0.1微米,至少约0.2微米,至少约0.3微米,或甚至至少约0.5微米的平均厚度。而且,内层的平均厚度可不大于约8微米,如不大于约7微米,不大于约6微米,不大于约5微米,或甚至不大于约4微米。应了解,内层可具有在上述最小厚度和最大厚度中的任意者之间的范围内的平均厚度。
阻挡层的外层可形成为具有特定厚度。例如,在一个实施例中,外层的平均厚度可为至少约0.05微米,如至少约0.1微米,至少约0.2微米,至少约0.3微米,或甚至至少约0.5微米。而且,在某些实施例中,外层可具有不大于约12微米,不大于约10微米,不大于约8微米,不大于约7微米,不大于约6微米,不大于约5微米,不大于约4微米,或甚至不大于约3微米的平均厚度。应了解,阻挡层的外层可具有在上述最小厚度和最大厚度中的任意者之间的范围内的平均厚度。
特别地,在至少一个实施例中,内层可形成为具有与外层的平均厚度不同的平均厚度。这种设计可有利于改进的对某些化学物质的浸渍抗性,同时也提供合适的粘合结构以用于进一步加工。例如,在其他实施例中,内层可形成为具有比外层的平均厚度更大的平均厚度。然而,在可选择的实施例中,内层可形成为具有比外层的平均厚度更小的平均厚度。
根据一个特定实施例,阻挡层可具有可在约3∶1至约1∶3之间的范围内的内层的平均厚度(ti)与外层的平均厚度(to)之间的厚度比[ti∶to]。在其他实施例中,厚度比可在约2.5∶1至约1∶2.5之间的范围内,例如在约2∶1至约1∶2之间的范围内,在约1.8∶1至约1∶1.8之间的范围内,在约1.5∶1至约1∶1.5之间的范围内,或甚至在约1.3∶1至约1∶1.3之间的范围内。
特别地,阻挡层(包括至少内层和外层)可形成为具有不大于约10微米的平均厚度。在其他实施例中,阻挡层的平均厚度可更小,如不大于约9微米,不大于约8微米,不大于约7微米,不大于约6微米,不大于约5微米,或甚至不大于约3微米。而且,阻挡层的平均厚度可为至少约0.05微米,如至少约0.1微米,至少约0.2微米,至少约0.3微米,或甚至至少约0.5微米。应了解,阻挡层可具有在上述最小厚度和最大厚度中的任意者之间的范围内的平均厚度。
此外,本文的研磨制品可形成具有特定抗疲劳性的基材。例如,基材可具有如通过旋转梁疲劳测试或Hunter疲劳测试所测得的至少300,000个循环的平均疲劳寿命。测试可为MPIF Std.56。旋转梁疲劳测试测量在指定应力(例如700MPa)即恒定应力下达到丝线断裂的循环数,或测量在高达106的重复循环数的情况下在循环疲劳测试中丝线不破裂的应力(例如应力代表疲劳强度)。在其他实施例中,基材可显示更高的疲劳寿命,如至少约400,000个循环,至少约450,000个循环,至少约500,000个循环,或甚至至少约540,000个循环。而且,基材可具有不大于约2,000,000个循环的疲劳寿命。
在步骤102处任选地提供阻挡层之后,过程可在步骤103处继续,所述步骤103包括形成上覆基材表面的粘着层。形成粘着层的过程可包括沉积过程,包括例如喷雾、印刷、浸渍、模压涂布、镀层和它们的组合。粘着层可直接结合至基材的外表面。实际上,可形成粘着层,使得其上覆基材的外表面的大部分,更特别地使得其可上覆基材的基本上整个外表面。
可形成粘着层,使得其以限定结合区域的方式结合至基材。结合区域可由粘着层与基材之间的元素的相互扩散限定。应了解,结合区域的形成可不必在粘着层沉积于基材表面上之时形成。例如,粘着层与基材之间的结合区域的形成可在加工过程中在后来的时间(如在热处理过程中)形成,以有利于基材与基材上形成的其他组成层之间的结合。
或者,可形成粘着层,使得其直接接触阻挡层的至少一部分,如阻挡层的外周表面。在一个特定实施例中,粘着层可直接结合至阻挡层,更特别地直接结合至阻挡层的外层。如上所述,可形成粘着层,使得其以限定结合区域的方式结合至阻挡层。结合区域可由粘着层与阻挡层之间的元素的相互扩散限定。应了解,结合区域的形成可不必在粘着层沉积于阻挡层表面上之时形成。例如,粘着层与屏障之间的结合区域的形成可在加工过程中在后来的时间(如在热处理过程中)形成,以有利于基材与基材上形成的其他组成层之间的结合。
在另一实施例中,应了解粘着层可由适合用作粘着层和阻挡层的材料制得。例如,粘着层可具有阻挡层的相同材料和构造,从而有利于基材的改进的机械性质,并可在本文的实施例中的任意者中包含适用于磨粒的粘着和粘结的粘着层的材料以用于进一步加工。阻挡层可为在阻挡层中具有涂布区域和间隙的不连续层。粘着层可上覆阻挡层中的涂布区域和间隙,其中下面的基材可能暴露。
在一个特定实施例中,粘着层可设置于基材与其他上覆层之间,所述其他上覆层包括例如粘合层、涂层、第一类型的磨粒的层、第二类型的磨粒的层和它们的组合。此外,应了解粘着层可设置于阻挡层与其他上覆层之间,所述其他上覆层包括例如粘合层、涂层、第一类型的磨粒的层、第二类型的磨粒的层和它们的组合。
根据一个实施例,粘着层可由金属、金属合金、金属基体复合材料和它们的组合形成。在一个特定实施例中,粘着层可由包括过渡金属元素的材料形成。例如,粘着层可为包括过渡金属元素的金属合金。一些合适的过渡金属元素可包括铅、银、铜、锌、铟、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌和它们的组合。根据一个特定实施例,粘着层可由包括锡和铅的金属合金制得。特别地,锡和铅的这种金属合金可含有与铅相比大部分含量的锡,包括但不限于至少约60/40的锡/铅组成。
在另一实施例中,粘着层可由具有大部分含量的锡的材料制得。实际上,在某些研磨制品中,粘着层可基本上由锡组成。单独的或焊料中的锡可具有至少约99%,如至少约99.1%,至少约99.2%,至少约99.3%,至少约99.4%,至少约99.5%,至少约99.6%,至少约99.7%,至少约99.8%,或甚至至少约99.9%的纯度。在另一方面,锡可具有至少约99.99%的纯度。
根据至少一个实施例,粘着层可经由镀层过程形成。镀层过程可为电解镀过程或化学镀过程。在一个特定情况中,粘着层可通过使基材通过某一镀层材料形成,所述镀层材料可包括可产生包含无光泽锡层的粘着层的浴。无光泽锡层可为具有特定特征的镀层。例如,无光泽锡层可具有相对于镀层材料(即粘着层)的总重量不大于约0.5wt%的有机物含量。有机物含量可包括包含碳、氮、硫和它们的组合的组成。在某些其他情况中,无光泽锡层中的有机材料的含量相对于粘着层的总重量可不大于约0.3wt%,如不大于约0.1wt%,不大于约0.08wt%,或甚至不大于约0.05wt%。根据一个实施例,无光泽锡层可基本上不含有机光亮剂和有机晶粒细化剂。此外,无光泽锡层可具有至少约99.9%的纯度。
无光泽锡层可由具有某些特征的特定镀层材料制得。例如,镀层材料可具有相对于浴中的镀层材料的总重量不大于约0.5wt%的有机物含量。有机物含量可包括包含碳、氮、硫和它们的组合的组成。在某些其他情况中,镀层材料中的有机材料的含量相对于镀层材料的总重量可不大于约0.3wt%,如不大于约0.1wt%,不大于约0.08wt%,或甚至不大于约0.05wt%。根据一个实施例,镀层材料可基本上不含有机光亮剂和有机晶粒细化剂。此外,镀层材料可具有至少约99.9%的纯度。
此外,无光泽锡层可具有锡材料的特定平均晶粒尺寸。例如,无光泽锡层可具有至少约0.1微米,如至少约0.2微米,至少约0.5微米,或甚至至少约1微米的平均晶粒尺寸。而且,在一个非限制性的实施例中,无光泽锡层可具有不大于约50微米,如不大于约25微米,不大于约15微米,或甚至不大于约10微米的锡的平均晶粒尺寸。应了解,无光泽锡层的晶粒的平均晶粒尺寸可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
根据一个实施例,粘着层可为焊接材料。应了解,焊接材料可包括具有特定熔点(如不大于约450℃)的材料。焊接材料不同于钎焊材料,所述钎焊材料通常具有比焊接材料显著更高的熔点,如大于450℃,更通常大于500℃。此外,钎焊材料可具有不同的组成。根据一个实施例,本文的实施例的粘着层可由熔点不大于约400℃,如不大于约375℃,不大于约350℃,不大于约300℃,或甚至不大于约250℃的材料形成。而且,粘着层可具有至少约100℃,如至少约125℃,至少约150℃,或甚至至少约175℃的熔点。应了解,粘着层可具有在上述最小温度和最大温度中的任意者之间的范围内的熔点。
根据一个实施例,粘着层可包含与阻挡层相同的材料,使得阻挡层和粘着层的组成具有相同的至少一种元素。在又一可选择的实施例中,阻挡层和粘着层可为完全不同的材料。
根据至少一个实施例,粘着层的形成可包括形成上覆粘着层的另外的层。例如,在一个实施例中,粘着层的形成包括形成上覆粘着层的另外的层,以有利于进一步的加工。所述另外的层可上覆基材,更特别地与粘着层的至少一部分直接接触。
所述另外的层可包含焊剂材料,所述焊剂材料有利于粘着层的材料的熔化,还有利于磨粒附接至粘着层上。焊剂材料可为上覆粘着层的总体均匀的层的形式,更特别地与粘着层直接接触。焊剂材料的形式的所述另外的层可包含大部分含量的焊剂材料。在某些情况中,所述另外的层的基本上全部可由焊剂材料组成。
焊剂材料可为液体或糊剂的形式。根据一个实施例,可使用沉积过程(如喷雾、浸渍、涂漆、印刷、刷涂和它们的组合)将焊剂材料施用至粘着层。对于至少一个示例性实施例,焊剂材料可包括诸如氯化物、酸、表面活性剂、溶剂、水和它们的组合的材料。在一个特定实施例中,焊剂可包括氢氯化物、氯化锌和它们的组合。
在步骤103处形成粘着层之后,过程可通过将磨粒置于粘着层上而在步骤104处继续。本文提及磨粒是指本文描述的多种类型的磨粒的任一者,包括例如第一类型的磨粒或第二类型的磨粒。磨粒的类型在本文更详细地描述。在一些情况中,取决于过程的性质,磨粒可与粘着层直接接触。更特别地,磨粒可与上覆粘着层的另外的层(如包含焊剂材料的层)直接接触。实际上,包含焊剂材料的材料的另外的层可具有如下天然粘度和粘合特性:所述天然粘度和粘合特性有利于在加工过程中将磨粒保持在适当的位置,直至进行进一步过程以将磨粒相对于粘着层持久粘合于适当的位置。
将磨粒提供于粘着层上(更特别地提供于包含焊剂材料的另外的层上)的合适的方法可包括各种沉积方法,包括但不限于喷雾、重力涂布、浸渍、模压涂布、浸涂、静电涂布、涂层和它们的组合。施用磨粒的特别可用的方法可包括喷雾过程,进行所述喷雾过程以将磨粒的基本上均匀的涂层施用至包含焊剂材料的另外的层上。
在一个可选择的实施例中,提供磨粒的过程可包括形成包含另外的材料的混合物,所述混合物可包含焊剂材料和磨粒。在根据本文的一个实施例的一个特定过程中,提供磨粒的过程可包括将磨粒浸涂于粘着膜上。浸涂可包括将研磨制品平移通过包含至少焊剂材料和磨粒的混合物或浆料。这样,磨粒可施用至粘着层,且包含焊剂材料的另外的层可同时形成。
根据一个特定实施例,施用另外的涂层的过程可包括模压涂布过程,所述施用另外的涂层的过程取决于混合物的组分而可任选地包括同时施用磨粒。在某些情况中,研磨制品可平移通过包含另外的材料(和任选的磨粒)的混合物,并平移通过机构(例如具有受控尺寸的冲模开口)以控制另外的层的厚度。
根据一个实施例,可控制浆料和浸涂过程的特定方面以有利于形成合适的研磨制品。例如,在一个实施例中,浆料可为在25℃的温度和1l/s的剪切速率下具有至少0.1mpa s且不超过1Pa s的粘度的牛顿流体。浆料也可为如在25℃的温度下测得的在10l/s的剪切速率下具有至少1mpa s且不超过100Pa s的粘度的非牛顿流体。可在25℃的温度下,使用25mm平行板的装置,大约2mm的间隙,0.1至10l/s的剪切速率,使用TA InstrumentsAR-G2旋转流变仪测量粘度。
提供磨粒的过程也可包括控制磨粒浓度(例如第一磨粒浓度、第二磨粒浓度、或第一和第二磨料浓度的组合)。控制磨粒浓度可包括控制如下中的至少一者:递送至粘着层的磨粒的量、磨粒的量相对于粘着层的量的比例、磨粒的量相对于包含焊剂材料的另外的层的量的比例、磨粒的量相对于浆料粘度的比例、磨粒在粘着层上的位置、相对于第二类型的磨粒的位置的第一类型的磨粒在粘着层上的位置、递送磨粒的力和它们的组合。在特定情况中,控制磨粒浓度可包括在形成过程中测量磨粒浓度。可使用各种测量方法,包括机械的、光学的和它们的组合。另外,在某些实施例中,控制磨粒浓度的过程可包括在形成研磨制品的过程中测量磨粒在基材上的分布,并基于测量值调节沉积于粘着层上的磨粒的量。在一个示例性实施例中,调节沉积于基材上的磨粒的量的过程可包括基于测量值改变沉积参数,包括例如就经由喷雾过程提供磨粒而言,调节喷雾喷嘴的过程参数(例如,喷射的材料的力、磨粒与其他组分的重量比等)。沉积参数的一些合适的例子可包括磨粒与载体材料(例如焊剂)的重量比、用于施用磨粒的递送力、温度、载体材料中或基材上的有机物的含量、形成环境的大气条件等。
对于至少一个实施例,将磨粒沉积至粘着层上的过程可包括沉积,其更特别地可包括将磨粒喷雾至粘着层上。在某些过程中,喷雾可包括使用超过一个喷嘴。在更特定的设计中,可使用用于递送磨粒的超过一个喷嘴,其中喷嘴以轴对称图案围绕基材设置。
或者,将磨粒沉积于粘着层上的过程可包括将具有粘着层的研磨制品平移通过磨粒床。在某些情况中,床可为磨粒的流化床。
本文提及磨粒可包括是指多种类型的磨粒,包括例如第一类型的磨粒和不同于第一类型的第二类型的磨粒。根据至少一个实施例,第一类型的磨粒可基于如下的至少一种粒子特性而不同于第二类型的磨粒:硬度、脆性、韧性、粒子形状、结晶结构、平均粒子尺寸、组成、粒子涂层、粒度分布和它们的组合。
第一类型的磨粒可包括诸如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石和它们的组合的材料。在某些实施例中,第一类型的磨粒可掺入超磨料材料。例如,一种合适的超磨料材料包括金刚石。在特定情况中,第一类型的磨粒可基本上由金刚石组成。
此外,第二类型的磨粒可包括诸如氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石和它们的组合的材料。在某些实施例中,第二类型的磨粒可掺入超磨料材料。例如,一种合适的超磨料材料包括金刚石。在特定情况中,第二类型的磨粒可基本上由金刚石组成。
在一个实施例中,第一类型的磨粒可包括维氏硬度为至少约10 GPa的材料。在其他情况中,第一类型的磨粒可具有至少约25 GPa,如至少约30GPa,至少约40 GPa,至少约50 GPa,或甚至至少约75 GPa的维氏硬度。而且,在至少一个非限制性的实施例中,第一类型的磨粒可具有不大于约200GPa,如不大于约150 GPa,或甚至不大于约100 GPa的维氏硬度。应了解,第一类型的磨粒可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的维氏硬度。
第二类型的磨粒可包括维氏硬度为至少约10 GPa的材料。在其他情况中,第二类型的磨粒可具有至少约25 GPa,如至少约30 GPa,至少约40 GPa,至少约50 GPa,或甚至至少约75 GPa的维氏硬度。而且,在至少一个非限制性的实施例中,第二类型的磨粒可具有不大于约200 GPa,如不大于约150GPa,或甚至不大于约100 GPa的维氏硬度。应了解,第二类型的磨粒可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的维氏硬度。
在某些情况中,第一类型的磨粒可具有第一平均硬度(H1),第二类型的磨粒可具有不同于所述第一平均硬度的第二平均硬度(H2)。在一些实例中,第一平均硬度可大于第二平均硬度。在其他实例中,第一平均硬度可小于第二平均硬度。根据又一实施例,第一平均硬度可与第二平均硬度基本上相同。
对于至少一个方面,基于等式((H1-H2)/H1)x100%的绝对值,第一平均硬度可与第二平均硬度相差至少约5%。在一个实施例中,第一平均硬度与第二平均硬度相差至少约10%,相差至少约20%,相差至少约30%,相差至少约40%,相差至少约50%,相差至少约60%,相差至少约70%,相差至少约80%,或甚至相差至少约90%。而且,在另一非限制性的实施例中,第一平均硬度可与第二平均硬度相差不大于约99%,如相差不大于约90%,相差不大于约80%,相差不大于约70%,相差不大于约60%,相差不大于约50%,相差不大于约40%,相差不大于约30%,相差不大于约20%,相差不大于约10%。应了解,第一平均硬度与第二平均硬度之间的差异可在如上最小百分比与最大百分比中的任意者之间的范围内。
在至少一个实施例中,第一类型的磨粒可具有与第二类型的磨粒的第二平均粒子尺寸(P2)不同的第一平均粒子尺寸(P1)。在一些情况中,第一平均粒子尺寸可大于第二平均粒子尺寸。在其他情况中,第一平均粒子尺寸可小于第二平均粒子尺寸。根据又一实施例,第一平均粒子尺寸可与第二平均粒子尺寸基本上相同。
对于一个特定实施例,第一类型的磨粒可具有第一平均粒子尺寸(P1),第二类型的磨粒可具有第二平均粒子尺寸(P2),其中基于等式((P1-P2)/P1)x100%的绝对值,第一平均粒子尺寸与第二平均粒子尺寸相差至少约5%。在一个实施例中,第一平均粒子尺寸与第二平均粒子尺寸相差至少约10%,如相差至少约20%,相差至少约30%,相差至少约40%,相差至少约50%,相差至少约60%,相差至少约70%,相差至少约80%,或甚至相差至少约90%。而且,在另一非限制性的实施例中,第一平均粒子尺寸可与第二平均粒子尺寸相差不大于约99%,如相差不大于约90%,相差不大于约80%,相差不大于约70%,相差不大于约60%,相差不大于约50%,相差不大于约40%,相差不大于约30%,相差不大于约20%,相差不大于约10%。应了解,第一平均粒子尺寸与第二平均粒子尺寸之间的差异可在如上最小百分比与最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据至少一个实施例,第一类型的磨粒可具有不大于约500微米,如不大于约300微米,不大于约200微米,不大于约150微米,或甚至不大于约100微米的第一平均粒子尺寸。然而,在一个非限制性的实施例中,第一类型的磨粒可具有至少约0.1微米,如至少约0.5微米,至少约1微米,至少约2微米,至少约5微米,或甚至至少约8微米的第一平均粒子尺寸。应了解,第一平均粒子尺寸可在如上最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
对于某些实施例,第二类型的磨粒可具有不大于约500微米,如不大于约300微米,不大于约200微米,不大于约150微米,或甚至不大于约100微米的第二平均粒子尺寸。然而,在一个非限制性的实施例中,第二类型的磨粒可具有至少约0.1微米,如至少约0.5微米,至少约1微米,至少约2微米,至少约5微米,或甚至至少约8微米的第二平均粒子尺寸。应了解,第二平均粒子尺寸可在如上最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
对于一个特定实施例,第一类型的磨粒可具有第一平均脆性(F1),第二类型的磨粒可具有第二平均脆性(F2)。此外,第一平均脆性可不同于第二平均脆性,包括大于或小于第二平均脆性。而且,在另一实施例中,第一平均脆性可与第二平均脆性基本上相同。
根据一个实施例,基于等式((F1-F2)/F1)x100%的绝对值,第一平均脆性可与第二平均脆性相差至少约5%。在一个实施例中,第一平均脆性与第二平均脆性相差至少约10%,如相差至少约20%,相差至少约30%,相差至少约40%,相差至少约50%,相差至少约60%,相差至少约70%,相差至少约80%,或甚至相差至少约90%。而且,在另一非限制性的实施例中,第一平均脆性可与第二平均脆性相差不大于约99%,如相差不大于约90%,相差不大于约80%,相差不大于约70%,相差不大于约60%,相差不大于约50%,相差不大于约40%,相差不大于约30%,相差不大于约20%,相差不大于约10%。应了解,第一平均脆性与第二平均脆性之间的差异可在如上最小百分比与最大百分比中的任意者之间的范围内。
对于一个特定实施例,第一类型的磨粒可具有第一平均韧性(T1),第二类型的磨粒可具有第二平均韧性(T2)。此外,第一平均韧性可不同于第二平均韧性,包括大于或小于第二平均韧性。而且,在另一实施例中,第一平均韧性可与第二平均韧性基本上相同。
根据一个实施例,基于等式((T1-T2)/T1)x100%的绝对值,第一平均韧性可与第二平均韧性相差至少约5%。在一个实施例中,第一平均韧性与第二平均韧性相差至少约10%,如相差至少约20%,相差至少约30%,相差至少约40%,相差至少约50%,相差至少约60%,相差至少约70%,相差至少约80%,或甚至相差至少约90%。而且,在另一非限制性的实施例中,第一平均韧性可与第二平均韧性相差不大于约99%,如相差不大于约90%,相差不大于约80%,相差不大于约70%,相差不大于约60%,相差不大于约50%,相差不大于约40%,相差不大于约30%,相差不大于约20%,相差不大于约10%。应了解,第一平均韧性与第二平均韧性之间的差异可在如上最小百分比与最大百分比中的任意者之间的范围内。
本文的实施例的特定研磨制品可使用相对于彼此的特定含量的第一类型的磨粒和第二类型的磨粒,这可有利于改进的性能。例如,第一类型的磨粒可以以第一含量存在,第二类型的磨粒可以以第二含量存在。根据一个实施例,第一含量可大于第二含量。然而,在其他情况中,第二含量可大于第一含量。而且,在另一实施例中,第一含量可与第二含量基本上相同。
在至少一个实施例中,第一类型的磨粒可以以第一含量存在,第二类型的磨粒可以以第二含量存在,且基于数值粒子计数的第一含量与第二含量的相对量可限定粒子计数比(FC∶SC),其中FC表示第一粒子计数含量,SC表示第二粒子计数含量。根据一个实施例,粒子计数比(FC∶SC)可不大于约100∶1,如不大于约50∶1,不大于约20∶1,不大于约10∶1,不大于约5∶1,或甚至不大于约2∶1。在一个特定情况中,粒子计数比(FC∶SC)可为大约1∶1,使得第一含量和第二含量(基于粒子计数)基本上相同或本质上相同。而且,在另一非限制性的实施例中,粒子计数比(FC∶SC)可为至少约2∶1,如至少约5∶1,至少约10∶1,至少约20∶1,至少约50∶1,至少约100∶1。应了解,粒子计数比可由上述任意两个比例之间的范围限定。
根据另一实施例,粒子计数比(FC∶SC)可不大于约1∶100,如不大于约1∶50,不大于约1∶20,不大于约1∶10,不大于约1∶5,或甚至不大于约1∶2。而且,在另一非限制性的实施例中,粒子计数比(FC∶SC)可为至少约1∶2,如至少约1∶5,至少约1∶10,至少约1∶20,至少约1∶50,至少约1∶100。应了解,粒子计数比可由上述任意两个比例之间的范围限定。例如,粒子计数比可为1∶1至1∶100之间,如约1∶2至1∶100之间。在其他情况中,粒子计数比可为100∶1至1∶1之间,或甚至约100∶1至2∶1之间。而且,在一个非限制性的实施例中,粒子计数比可为约100∶1至1∶100之间,如约50∶1至1∶50之间,如约20∶1至1∶20之间,约10∶1至1∶10之间,约5∶1至1∶5之间,或甚至约2∶1至1∶2之间。
第一类型的磨粒和第二类型的磨粒的含量可以以除了粒子计数之外的另一方式测得。例如,第一类型的磨粒可通过第一类型的磨粒相对于磨粒总含量的重量百分比(P1wt%)测得,第二类型的磨粒可通过第二类型的磨粒相对于磨粒总含量的重量百分比(P2wt%)测得。根据一个实施例,研磨制品可具有如通过相比于第二类型的磨粒的重量百分比的第一类型的磨粒的相对重量百分比所限定的粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)。在一个特定实施例中,粒子重量比可不大于约100∶1,如不大于约50∶1,不大于约20∶1,不大于约10∶1,不大于约5∶1,不大于约2∶1。而且,在一个情况中,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可为大约1∶1,使得第一含量和第二含量(基于重量百分比)基本上相同或本质上相同。而且,在另一非限制性的实施例中,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可为至少约2∶1,如至少约5∶1,至少约10∶1,至少约20∶1,至少约50∶1,至少约100∶1。应了解,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可由上述任意两个比例之间的范围限定。
根据另一实施例,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可不大于约1∶100,如不大于约1∶50,不大于约1∶20,不大于约1∶10,不大于约1∶5,不大于约1∶2。而且,在另一非限制性的实施例中,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可为至少约1∶2,如至少约1∶5,至少约1∶10,至少约1∶20,至少约1∶50,至少约1∶100。应了解,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可由上述任意两个比例之间的范围限定。例如,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可为1∶1至1∶100之间,如约1∶2至1∶100之间。在其他情况中,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可为100∶1至1∶1之间,或甚至约100∶1至2∶1之间。而且,在一个非限制性的实施例中,粒子重量比(P1wt%∶P2wt%)可为约100∶1至1∶100之间,如约50∶1至1∶50之间,如约20∶1至1∶20之间,约10∶1至1∶10之间,约5∶1至1∶5之间,或甚至约2∶1至1∶2之间。
第一类型的磨粒可具有特定形状,如来自包括细长、等轴、椭圆体、箱形、矩形、三角形、不规则等的组的形状。第二类型的磨粒也可具有特定形状,包括例如细长、等轴、椭圆体、箱形、矩形、三角形等。应了解,第一类型的磨粒的形状可不同于第二类型的磨粒的形状。或者,第一类型的磨粒可具有与第二类型的磨粒基本上相同的形状。
此外,在某些情况中,第一类型的磨粒可具有第一类型的结晶结构。一些示例性的结晶结构可包括多晶、单晶、多边形、立方体、六边形、四面体、八边形、复杂碳结构(例如巴克球)和它们的组合。另外,第二类型的磨粒可具有特定结晶结构,如多晶、单晶、立方体、六边形、四面体、八边形、复杂碳结构(例如巴克球)和它们的组合。应了解,第一类型的磨粒的结晶结构可不同于第二类型的磨粒的结晶结构。或者,第一类型的磨粒可具有与第二类型的磨粒基本上相同的结晶结构。
对于一个特定实施例,第一类型的磨粒可由宽粒度分布限定,其中第一类型的磨粒中的至少80%在约1微米至约100微米的平均粒子尺寸范围内具有包含于至少约30微米的范围内的平均粒子尺寸。另外,第二类型的磨粒也可由宽粒度分布限定,其中第二类型的磨粒中的至少80%在约1微米至约100微米的平均粒子尺寸范围内具有包含于至少约30微米的范围内的平均粒子尺寸。
在一个实施例中,宽粒度分布可为双峰粒子尺寸分布,其中双峰粒子尺寸分布包含限定第一中值粒子尺寸(M1)的第一峰和限定不同于第一中值粒子尺寸的第二中值粒子尺寸(M2)的第二峰。根据一个特定实施例,基于等式((M1-M2)/M1)x100%,第一中值粒子尺寸和第二中值粒子尺寸相差至少5%。在其他实施例中,第一中值粒子尺寸可与第二中值粒子尺寸相差至少约10%,如相差至少约20%,相差至少约30%,相差至少约40%,相差至少约50%,相差至少约60%,相差至少约70%,相差至少约80%,或甚至相差至少约90%。而且,在另一非限制性的实施例中,第一中值粒子尺寸可与第二中值粒子尺寸相差不大于约99%,如相差不大于约90%,相差不大于约80%,相差不大于约70%,相差不大于约60%,相差不大于约50%,相差不大于约40%,相差不大于约30%,相差不大于约20%,或甚至相差不大于约10%。应了解,第一中值粒子尺寸与第二中值粒子尺寸之间的差异可在如上最小百分比与最大百分比中的任意者之间的范围内。
对于一个特定实施例,第一类型的磨粒可包括附聚粒子。更特别地,第一类型的磨粒可基本上由附聚粒子组成。此外,第二类型的磨粒可包括未附聚的粒子,更特别地可基本上由未附聚的粒子组成。而且,应了解,第一和第二类型的磨粒可包括附聚粒子或未附聚的粒子。第一类型的磨粒可为具有第一平均粒子尺寸的附聚粒子,第二类型的磨粒包括具有不同于第一平均粒子尺寸的第二平均粒子尺寸的未附聚的粒子。特别地,对于一个实施例,第二平均粒子尺寸可与第一平均粒子尺寸基本上相同。
根据一个实施例,附聚粒子可包括通过粘结剂材料粘合至彼此的磨粒。粘结剂材料的一些合适的例子可包括无机材料、有机材料和它们的组合。更特别地,粘结剂材料可为陶瓷、金属、玻璃、聚合物、树脂和它们的组合。在至少一个实施例中,粘结剂材料可为金属或金属合金,所述金属或金属合金可包括一种或多种过渡金属元素。根据一个实施例,粘结剂材料可包含来自研磨制品的组成层的至少一种金属元素,所述组成层包括例如阻挡层、粘着层、粘合层、涂层和它们的组合。对于本文的至少一种研磨制品,粘结剂材料的至少一部分可为与粘着层中所用的材料相同的材料,更特别地,基本上全部的粘结剂材料可为粘着层的相同材料。在又一方面,粘结剂材料的至少一部分可为与上覆磨粒的粘合层相同的材料,更特别地,基本上全部的粘结剂材料可与粘合层相同。
在一个更特定的实施例中,粘结剂可为包含至少一种活性粘结剂的金属材料。活性粘结剂可为元素或包括氮化物、碳化物和它们的组合的组合物。一个特定的示例性活性粘结剂可包括含钛组合物、含铬组合物、含镍组合物、含铜组合物和它们的组合。
在另一实施例中,粘结剂材料可包括如下化学试剂:所述化学试剂构造为与接触研磨制品的工件化学反应,以有利于工件表面上的化学去除过程,且同时研磨制品也进行机械去除过程。一些合适的化学试剂可包括氧化物、碳化物、氮化物、氧化剂、pH改性剂、表面活性剂和它们的组合。
本文的实施例的附聚粒子可包括特定含量的磨粒、特定含量的粘结剂材料和特定含量的孔隙。例如,附聚粒子可包括与粘结剂材料的含量相比更大含量的磨粒。或者,附聚粒子可包括与磨粒的含量相比更大含量的粘结剂材料。例如,在一个实施例中,附聚粒子可包括相对于附聚粒子的总体积至少约5vol%的磨粒。在其他情况中,相对于附聚粒子的总体积,磨粒的含量可更大,如至少约10vol%,如至少约20vol%,至少约30vol%,至少约40vol%,至少约50vol%,至少约60vol%,至少约70vol%,至少约80vol%,或甚至至少约90vol%。然而,在另一非限制性的实施例中,相对于附聚粒子的总体积,附聚粒子中的磨粒的含量可不大于约95vol%,如不大于约90vol%,不大于约80vol%,不大于约70vol%,不大于约60vol%,不大于约50vol%,不大于约40vol%,不大于约30vol%,不大于约20vol%,或甚至不大于约10vol%。应了解,附聚粒子中的磨粒的含量可在如上最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据另一方面,附聚粒子可包含相对于附聚粒子的总体积至少约5vol%的粘结剂材料。在其他情况中,相对于附聚粒子的总体积,粘结剂材料的含量可更大,如至少约10vol%,如至少约20vol%,至少约30vol%,至少约40vol%,至少约50vol%,至少约60vol%,至少约70vol%,至少约80vol%,或甚至至少约90vol%。然而,在另一非限制性的实施例中,相对于附聚粒子的总体积,附聚粒子中的粘结剂材料的含量可不大于约95vol%,如不大于约90vol%,不大于约80vol%,不大于约70vol%,不大于约60vol%,不大于约50vol%,不大于约40vol%,不大于约30vol%,不大于约20vol%,或甚至不大于约10vol%。应了解,附聚粒子中的粘结剂材料的含量可在如上最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
在又一方面,附聚粒子可包括特定含量的孔隙。例如,附聚粒子可包括相对于附聚粒子的总体积至少约1vol%的孔隙。在其他情况中,相对于附聚粒子的总体积,孔隙的含量可更大,如至少约5vol%,至少约10vol%,至少约20vol%,至少约30vol%,至少约40vol%,至少约50vol%,至少约60vol%,至少约70vol%,或甚至至少约80vol%。然而,在另一非限制性的实施例中,相对于附聚粒子的总体积,附聚粒子中的孔隙的含量可不大于约90vol%,不大于约80vol%,不大于约70vol%,不大于约60vol%,不大于约50vol%,不大于约40vol%,不大于约30vol%,不大于约20vol%,或甚至不大于约10vol%。应了解,附聚粒子中的孔隙的含量可在如上最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
附聚粒子内的孔隙可具有各种类型。例如,孔隙可为封闭孔隙,所述封闭孔隙通常由在附聚粒子的体积内彼此间隔开的分立的孔限定。在至少一个实施例中,附聚粒子内的孔隙中的大部分可为封闭孔隙。或者,孔隙可为开放孔隙,所述开放孔隙限定延伸通过附聚粒子的体积的相互连接的通道的网络。在某些情况中,孔隙中的大部分可为开放孔隙。
附聚粒子可来自供应商。或者,附聚粒子可在形成研磨制品之前形成。用于形成附聚粒子的合适的过程可包括筛分、混合、干燥、凝固、化学镀、电解镀、烧结、钎焊、喷雾、印刷和它们的组合。
根据一个特定实施例,附聚粒子可在形成研磨制品时原位形成。例如,附聚粒子可在形成粘着层的同时或者在粘着层上形成粘合层的同时形成。用于与研磨制品原位形成附聚粒子的合适的过程可包括沉积过程。特定的沉积过程可包括但不限于镀层、电镀、浸渍、喷雾、印刷、涂布、重力涂布和它们的组合。在至少一个特定实施例中,形成附聚粒子的过程包括经由镀层过程同时形成粘合层和附聚粒子。
而且,根据另一实施例,任意磨粒(包括第一类型或第二类型)可在形成粘合层的过程中置于研磨制品上。磨粒可经由沉积过程而沉积于具有粘合层的粘着层上。一些合适的示例性沉积过程可包括喷雾、重力涂布、化学镀、电解镀、浸渍、模压涂布、静电涂布和它们的组合。
根据至少一个实施例,第一类型的磨粒可具有第一粒子涂层。特别地,第一粒子涂层可上覆第一类型的磨粒的外表面,更特别地可与第一类型的磨粒的外表面直接接触。用作第一粒子涂层的合适的材料可包括金属或金属合金。根据一个特定实施例,第一粒子涂层可包含过渡金属元素,如钛、钒、铬、钼、铁、钴、镍、铜、银、锌、锰、钽、钨和它们的组合。一个特定的第一粒子涂层可包含镍,如镍合金,和甚至具有大部分含量的镍(相比于存在于第一粒子涂层内的其他物质)的合金,如以重量百分比所测得。在更特定的情况中,第一粒子涂层可包含单个金属物质。例如,第一粒子涂层可基本上由镍组成。第一粒子膜层可为镀层,使得其可为电解镀层和化学镀层。
第一粒子涂层可形成为上覆第一类型的磨粒的外表面的至少一部分。例如,第一粒子涂层可上覆磨粒的外表面积的至少约50%。在其他实施例中,第一粒子涂层的覆盖率可更大,如至少约75%,至少约80%,至少约90%,至少约95%,或第一类型的磨粒的基本上整个外表面。
第一粒子涂层可形成为具有相对于第一类型的磨粒的量的特定含量,以有利于加工。例如,第一粒子涂层可为第一类型的磨粒中的每一个的总重量的至少约5%。在其他情况中,第一粒子涂层相比于第一类型的磨粒中的每一个的总重量的相对含量可更大,如至少约10%,至少约20%,至少约30%,至少约40%,至少约50%,至少约60%,至少约70%,或甚至至少约80%。而且,在另一非限制性的实施例中,第一粒子涂层相比于第一类型的磨粒中的每一个的总重量的相对含量可不大于约100%,如不大于约90%,不大于约80%,不大于约70%,不大于约60%,不大于约50%,不大于约40%,不大于约30%,不大于约20%,或甚至不大于约10%。应了解,第一粒子涂层相比于第一类型的磨粒中的每一个的总重量的相对含量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据一个实施例,第一粒子涂层可形成为具有适合于有利于加工的特定厚度。例如,第一粒子涂层可具有不大于约5微米,如不大于约4微米,不大于约3微米,或甚至不大于约2微米的平均厚度。而且,根据一个非限制性的实施例,第一粒子涂层可具有至少约0.01微米,0.05微米,至少约0.1微米,或甚至至少约0.2微米的平均厚度。应了解,第一粒子涂层的平均厚度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
根据本文的某些方面,第一粒子涂层可由多个分立的膜层形成。例如,第一粒子涂层可包括上覆第一类型的磨粒的第一粒子膜层,和上覆所述第一粒子膜层的不同于第一粒子膜层的第二粒子膜层。第一粒子膜层可与第一类型的磨粒的外表面直接接触,且第二粒子膜层可与第一粒子膜层直接接触。
在至少一个方面,第二粒子膜层上覆第一类型的磨粒上的第一粒子膜层的外表面积的至少约50%。在其他情况中,第二粒子膜上覆更大的表面积,如至少约75%,至少约90%,或甚至第一类型的磨粒的第一粒子膜层的基本上整个外表面积。
第一粒子膜层可包含用于第一粒子涂层的本文所述的材料中的任意者,包括例如金属、金属合金和它们的组合。在一些情况中,第一粒子膜层可包含过渡金属元素,更特别地包含诸如钛、钒、铬、钼、铁、钴、镍、铜、银、锌、锰、钽、钨和它们的组合的金属。第一粒子膜层可包含大部分含量的镍,使得在一些情况中,第一粒子膜层基本上由镍组成。在又一实施例中,第一粒子膜层可基本上由铜组成。
第二粒子膜层可包含用于第一粒子涂层的本文所述的材料中的任意者,包括例如金属、金属合金、金属基体复合材料和它们的组合。第二粒子膜层可包含与第一粒子膜层相同的材料。然而,在至少一个实施例中,第二粒子膜层包含不同的材料,特别地可具有与第一粒子膜层完全不同的组成。在一些情况中,第二粒子膜层可包含过渡金属元素,更特别地包含诸如铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌和它们的组合的金属。第二粒子膜层可包含大部分含量的锡,使得在一些情况中,第二粒子膜层基本上由锡组成。在又一实施例中,第二粒子膜层可包含锡的金属合金。
第二粒子膜层可包含低温金属合金(LTMA)材料。LTMA材料可具有不大于约450℃,如不大于约400℃,不大于约375℃,不大于约350℃,不大于约300℃,或甚至不大于约250℃的熔点。而且,根据至少一个非限制性的实施例,LTMA材料可具有至少约100℃,如至少约125℃,或甚至至少约150℃的熔点。应了解,LTMA材料的熔点可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
第一粒子膜层可具有与第二粒子膜层的平均厚度不同的平均厚度。例如,在一些情况中,第一粒子膜层可具有比第二粒子膜层的平均厚度更大的平均厚度。在又一实施例中,第一粒子膜层可具有比第二粒子膜层的平均厚度更小的平均厚度。而且,在至少一个非限制性的实施例中,第一粒子膜层可具有基本上等于第二粒子膜层的平均厚度的平均厚度。
第一粒子膜层可以以相比于第一类型的磨粒中的每一个的总重量的特定的相对量存在。例如,第一粒子膜层相比于第一类型的磨粒中的每一个的总重量的相对含量可为至少约5%,如至少约10%,至少约20%,至少约30%,至少约40%,至少约50%,至少约60%,至少约70%,或甚至至少约80%。而且,在另一非限制性的实施例中,第一粒子膜层相比于第一类型的磨粒中的每一个的总重量的相对含量可不大于约100%,如不大于约90%,不大于约80%,不大于约70%,不大于约60%,不大于约50%,不大于约40%,不大于约30%,不大于约20%,或甚至不大于约10%。应了解,第一粒子膜层相比于第一类型的磨粒中的每一个的总重量的相对含量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
第二粒子膜层可以以相比于第一类型的磨粒中的每一个和第一粒子膜层的总重量的特定的相对量存在。例如,第二粒子膜层相比于第一类型的磨粒中的每一个和第一粒子膜层的总重量的相对含量可为至少约5%,如至少约10%,至少约20%,至少约30%,至少约40%,至少约50%,至少约60%,至少约70%,或甚至至少约80%。然而,在另一非限制性的实施例中,第二粒子膜层相比于第一类型的磨粒中的每一个和第一粒子膜层的总重量的相对含量可不大于约200%,如不大于约150%,不大于约120%,不大于约100%,不大于约80%,不大于约60%,不大于约50%,不大于约40%,不大于约30%,或甚至不大于约20%。应了解,第二粒子膜层相比于第一类型的磨粒中的每一个和第一粒子膜层的总重量的相对含量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据一个实施例,第一粒子膜层可形成为具有适合于有利于加工的特定厚度。例如,第一粒子膜层可具有不大于约5微米,如不大于约4微米,不大于约3微米,或甚至不大于约2微米的平均厚度。而且,根据一个非限制性的实施例,第一粒子膜层可具有至少约0.01微米,0.05微米,至少约0.1微米,或甚至至少约0.2微米的平均厚度。应了解,第一粒子膜层的平均厚度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
根据一个实施例,第二粒子膜层可形成为具有适合于有利于加工的特定厚度。例如,第二粒子膜层可具有不大于约5微米,如不大于约4微米,不大于约3微米,或甚至不大于约2微米的平均厚度。而且,根据一个非限制性的实施例,第二粒子膜层可具有至少约0.05微米,0.1微米,至少约0.3微米,或甚至至少约0.5微米的平均厚度。应了解,第二粒子膜层的平均厚度可在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在又一方面,第一粒子膜层可形成为具有适合于有利于加工的相对于第一类型的磨粒的第一平均粒子尺寸的特定厚度。例如,第一粒子膜层可具有不大于第一平均粒子尺寸的约50%的平均厚度。在其他实施例中,第一粒子膜层相对于第一平均粒子尺寸的平均厚度可更小,如不大于约45%,不大于约40%,不大于约35%,不大于约30%,不大于约25%,不大于约20%,不大于约15%,不大于约10%,或甚至不大于约5%。而且,在至少一个非限制性的实施例中,第一粒子膜层相对于第一平均粒子尺寸的平均厚度可为至少约1%,至少约5%,至少约10%,至少约15%,至少约20%,至少约25%,至少约30%,至少约40%,或甚至至少约45%。应了解,第一粒子膜层相对于第一平均粒子尺寸的平均厚度可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据另一实施例,第二粒子膜层可形成为具有适合于有利于加工的相对于第一类型的磨粒的第一平均粒子尺寸的特定厚度。例如,第二粒子膜层可具有不大于第一平均粒子尺寸的约50%的平均厚度。在其他实施例中,第二粒子膜层相对于第一平均粒子尺寸的平均厚度可更小,如不大于约45%,不大于约40%,不大于约35%,不大于约30%,不大于约25%,不大于约20%,不大于约15%,不大于约10%,或甚至不大于约5%。而且,在至少一个非限制性的实施例中,第二粒子膜层相对于第一平均粒子尺寸的平均厚度可为至少约1%,至少约5%,至少约10%,至少约15%,至少约20%,至少约25%,至少约30%,至少约40%,或甚至至少约45%。应了解,第二粒子膜层相对于第一平均粒子尺寸的平均厚度可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
还应了解,第二类型的磨粒可包括第二粒子涂层。第二粒子涂层可包括第一粒子涂层的特征中的任意者,包括相对于第二类型的磨粒的性质、特征和特性。
在步骤104处将磨粒(例如第一类型的磨粒、第二类型的磨粒和任意其他类型)置于粘着层上之后,过程可通过处理粘着层以在粘着层中粘结磨粒而在步骤105处继续。处理可包括诸如加热、固化、干燥、熔化、烧结、凝固和它们的组合的过程。在一个特定实施例中,处理包括热过程,例如将粘着层加热至足以引起粘着层的熔化的温度,并同时避免过高温度以限制对磨粒和基材的损坏。例如,处理可包括将基材、粘着层和磨粒加热至不大于约450℃的温度。特别地,处理过程可在更低的处理温度(如不大于约375℃,不大于约350℃,不大于约300℃,或甚至不大于约250℃)下进行。在其他实施例中,处理过程可包括将粘着层加热至至少约100℃,至少约150℃,或甚至至少约175℃的熔点。
应了解,加热过程可有利于熔化在粘着层和包含焊剂材料的另外的层内的材料,以将磨粒结合至粘着层和基材。加热过程可有利于形成磨粒与粘着层之间的特定结合。特别地,就涂布的磨粒而言,金属结合区域可在磨粒的粒子涂布材料(例如第一粒子涂层和第二粒子涂层)与粘着层材料之间形成。金属结合区域可特征在于扩散结合区域,所述扩散结合区域具有粘着层的至少一种化学物质与上覆磨粒的粒子涂层的至少一种物质之间的相互扩散,使得金属结合区域包含来自两个组成层的化学物质的混合物。
在形成粘着层并施用用于促进磨粒的粘结的另外的层之后,可去除另外的层的过量材料。例如,根据一个实施例,可使用清洁过程来去除过量的另外的层,如残余的焊剂材料。根据一个实施例,清洁过程可使用如下中的一者或组合:水、酸、碱、表面活性剂、催化剂、溶剂和它们的组合。在一个特定实施例中,清洁过程可为阶段式过程,起始于使用大致中性的材料(如水或去离子水)冲洗研磨制品。水可为室温或温度为至少约40℃的热的。在冲洗操作之后,清洁过程可包括碱处理,其中研磨制品通过具有特定碱度的浴,所述浴可包含碱性材料。碱处理可在室温下或者在高温下进行。例如,碱处理的浴可具有至少约40℃,如至少约50℃,或甚至至少约70℃,且不大于约200℃的温度。在碱处理之后,可冲洗研磨制品。
在碱处理之后,研磨制品可进行活化处理。活化处理可包括将研磨制品通过具有特定元素或化合物(包括酸、催化剂、溶剂、表面活性剂和它们的组合)的浴。在一个特定实施例中,活化处理可包括酸,如强酸,更特别地包括盐酸、硫酸和它们的组合。在一些情况中,活化处理可包括催化剂,所述催化剂可包括卤化物或含卤化物的材料。催化剂的一些合适的例子可包括氟化氢钾、氟化氢铵、氟化氢钠等。
活化处理可在室温下或者在高温下进行。例如,活化处理的浴可具有至少约40℃,但不大于约200℃的温度。在活化处理之后,可冲洗研磨制品。
根据一个实施例,在适当清洁研磨制品之后,可使用任选的过程以在研磨制品完全形成之后促进形成具有暴露表面的磨粒。例如,在一个实施例中,可使用选择性地去除磨粒上的粒子涂层的至少一部分的任选的过程。可进行选择性地去除的过程,使得去除粒子涂层的材料,同时研磨制品的其他材料(包括例如粘着层)受影响较小或甚至基本上不受影响。根据一个特定实施例,选择性去除过程包括蚀刻。一些合适的蚀刻过程可包括湿蚀刻、干蚀刻和它们的组合。在某些情况中,可使用特定的蚀刻剂,所述特定的蚀刻剂构造为选择性地去除磨粒的粒子涂层的材料,且粘着层保持完整。一些合适的蚀刻剂可包括硝酸、硫酸、盐酸、有机酸、硝酸盐、硫酸盐、氯化物盐、碱性氰化物基溶液和它们的组合。
如本文所述,研磨制品可包括第一类型的磨粒和不同于所述第一类型的磨粒的第二类型的磨粒。在某些情况中,选择性去除过程可仅在第一类型的磨粒上进行,仅在第二类型的磨粒上进行,或在第一类型的磨粒和第二类型的磨粒上进行。可通过如下方式促进第一类型或第二类型的粒子涂层的选择性去除:使用具有与第二类型的磨粒的第二粒子涂层不同的第一粒子涂层的第一类型的磨粒。
在又一实施例中,可通过使用具有不连续的粒子涂层的磨粒而促进具有暴露表面的磨粒的形成(参见例如图12A和12B)。即,粒子涂层可上覆全部外表面积的一部分,使得粒子涂层在涂层中具有间隙或开口。这种粒子也可促进具有暴露表面的磨粒的形成而无需使用选择性去除过程。
在步骤105处处理粘着层之后,过程可通过在粘着层和磨粒上形成粘合层而在步骤106处继续。粘合层的形成可有利于形成具有改进性能(包括但不限于耐磨性和粒子保留)的研磨制品。此外,粘合层可提高研磨制品的磨粒保留。根据一个实施例,形成粘合层的过程可包括在由磨粒和粘着层限定的制品的外表面上沉积粘合层。实际上,粘合层可直接结合至磨粒和粘着层。
形成粘合层可包括沉积过程。一些合适的沉积过程可包括镀层(电解镀或化学镀)、喷雾、浸渍、印刷、涂布和它们的组合。根据一个特定实施例,粘合层可通过镀层过程形成。对于至少一个特定实施例,镀层过程可为电解镀过程。在另一实施例中,镀层过程可包括化学镀过程。
可形成粘合层,使得其可直接接触粘着层的至少一部分、第一类型的磨粒的一部分、第二类型的磨粒的一部分、第一类型的磨粒上的粒子涂层、第二类型的磨粒上的粒子涂层和它们的组合。
粘合层可上覆基材的外表面的大部分和第一类型的磨粒的外表面。此外,在某些情况中,粘合层可上覆基材的外表面的大部分和第二类型的磨粒的外表面。在某些实施例中,可形成粘合层,使得其上覆磨粒和粘着层的暴露表面的至少90%。在其他实施例中,粘合层的覆盖率可更大,使得其上覆磨粒和粘着层的暴露表面的至少约92%,至少约95%,或甚至至少约97%。在一个特定实施例中,可形成粘合层,使得其可上覆第一类型的磨粒、第二类型的磨粒和基材的基本上全部外表面,因此限定研磨制品的外表面。
而且,在一个可选择的实施例中,可选择性地设置粘合层,使得可在研磨制品上形成暴露区域。本文提供具有金刚石的暴露表面的选择性形成的粘合层的进一步的描述。
粘合层可由特定材料(如有机材料、无机材料和它们的组合)制得。一些合适的有机材料可包括聚合物,如UV可固化聚合物、热固性塑料、热塑性塑料和它们的组合。一些其他合适的聚合物材料可包括氨基甲酸酯、环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺、丙烯酸酯、乙烯类聚合物和它们的组合。
用于粘合层中的合适的无机材料可包括金属、金属合金、陶瓷金属、陶瓷、复合材料和它们的组合。在一个特定情况中,粘合层可由具有至少一种过渡金属元素的材料形成,更特别地由含有过渡金属元素的金属合金形成。用于粘合层中的一些合适的过渡金属元素可包括铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌和它们的组合。在某些情况中,粘合层可包含镍,并可为包含镍的金属合金,或甚至为镍基合金。在其他实施例中,粘合层可基本上由镍组成。
根据一个实施例,粘合层可由硬度大于粘着层的硬度的材料(包括例如复合材料)制得。例如,基于等式((Hb-Ht)/Hb)x100%的绝对值,粘合层可具有比粘着层的维氏硬度更硬至少约5%的维氏硬度,其中Hb表示粘合层的硬度,Ht表示粘着层的硬度。在一个实施例中,粘合层可比粘着层的硬度更硬至少约10%,如更硬至少约20%,更硬至少约30%,更硬至少约40%,更硬至少约50%,更硬至少约75%,更硬至少约90%,或甚至更硬至少约99%。而且,在另一非限制性的实施例中,粘合层可比粘着层的硬度更硬不大于约99%,如更硬不大于约90%,更硬不大于约80%,更硬不大于约70%,更硬不大于约60%,更硬不大于约50%,更硬不大于约40%,更硬不大于约30%,更硬不大于约20%,更硬不大于约10%。应了解,粘合层与粘着层的硬度之间的差异可在如上最小百分比与最大百分比中的任意者之间的范围内。
另外,粘合层可具有如通过压痕法测得的断裂韧性(K1c),基于等式((Tb-Tt)/Tb)x100%的绝对值,所述断裂韧性(K1c)比粘着层的平均断裂韧性大至少约5%,其中Tb表示粘合层的断裂韧性,Tt表示粘着层的断裂韧性。在一个实施例中,粘合层可具有比粘着层的断裂韧性大至少约8%,如大至少约10%,大至少约15%,大至少约20%,大至少约25%,大至少约30%,或甚至大至少约40%的断裂韧性。而且,在另一非限制性的实施例中,粘合层的断裂韧性可比粘着层的断裂韧性大不大于约90%,如大不大于约80%,大不大于约70%,大不大于约60%,大不大于约50%,大不大于约40%,大不大于约30%,大不大于约20%,或甚至大不大于约10%。应了解,粘合层的断裂韧性与粘着层的断裂韧性之间的差异可在如上最小百分比与最大百分比中的任意者之间的范围内。
任选地,粘合层可包含填料材料。填料可为适用于提高最终形成的研磨制品的性能性质的各种材料。一些合适的填料材料可包括磨粒、造孔剂(如中空球、玻璃球、空心氧化铝球)、天然材料(如贝壳和/或纤维)、金属粒子和它们的组合。
在一个特定实施例中,粘合层可包含可表示第三类型的磨粒的磨粒形式的填料,所述第三类型的磨粒可与第一类型的磨粒和第二类型的磨粒相同或不同。磨粒填料可显著不同于第一类型和第二类型的磨粒,特别是就尺寸而言,使得在某些情况中磨粒填料可具有比结合至粘着层的第一类型和第二类型的磨粒的平均粒子尺寸显著更小的平均粒子尺寸。例如,磨粒填料可具有比磨粒的平均粒子尺寸少至少约1/2的平均晶粒尺寸。实际上,磨料填料可具有甚至更小的平均粒子尺寸,如比第一类型的磨粒、第二类型的磨粒或上述两者的平均粒子尺寸大约小至少2/3,如小至少约4/5,小至少约9/10,特别是在小约1/2至约9/10的范围内。
在粘合层内的磨料晶粒填料可由诸如碳化物、碳基材料(例如富勒烯)、金刚石、硼化物、氮化物、氧化物、氮氧化物、硼氧化物和它们的组合的材料制得。在特定情况中,磨料晶粒填料可为超磨料材料,如金刚石,立方氮化硼或它们的组合。
在步骤106处形成粘合层之后,过程可任选地在步骤107处继续,其中形成上覆粘合层的涂层。特别地,涂层可上覆基材、上覆任选的阻挡层、上覆粘着膜、上覆磨粒的至少一部分(例如第一类型和/或第二类型的磨粒)、和上覆粘合层的至少一部分和它们的组合。在至少一个情况中,可形成涂层,使得其直接接触粘合层的至少一部分、磨粒的至少一部分(例如第一类型和/或第二类型的磨粒)和它们的组合。
形成涂层可包括沉积过程。一些合适的沉积过程可包括镀层(电解镀或化学镀)、喷雾、浸渍、印刷、涂布和它们的组合。根据一个特定实施例,涂层可通过涂层过程形成,更特别地可直接电镀至第一类型的磨粒和第二类型的磨粒的外表面。在另一实施例中,涂层可经由浸涂过程形成。根据又一实施例,涂层可经由喷雾过程形成。
涂层可上覆粘合层、磨粒和它们的组合的外表面积的一部分。例如,涂层可上覆磨粒和粘合层的外表面积的至少约25%。在本文的另一设计中,粘合层可上覆粘合层的外表面的大部分。此外,在某些情况中,涂层可上覆粘合层和磨粒的外表面的大部分。在某些实施例中,可形成涂层,使得其上覆磨粒和粘合层的暴露表面的至少90%。在其他实施例中,涂层的覆盖率可更大,使得其上覆磨粒和粘合层的暴露表面的至少约92%,至少约95%,或甚至至少约97%。在一个特定实施例中,可形成涂层,使得其可上覆第一类型的磨粒、第二类型的磨粒和粘合层的基本上全部外表面,因此限定研磨制品的外表面。
涂层可包含有机材料、无机材料和它们的组合。根据一个方面,涂层可包含诸如金属、金属合金、陶瓷金属、陶瓷、有机物、玻璃和它们的组合的材料。更特别地,涂层可包含过渡金属元素,包括例如来自钛、钒、铬、钼、铁、钴、镍、铜、银、锌、锰、钽、钨和它们的组合的组的金属。对于某些实施例,涂层可包含大部分含量的镍,实际上,可基本上由镍组成。或者,涂层可包含热固性塑料、热塑性塑料和它们的组合。在一个情况中,涂层包含树脂材料,并可基本上不含溶剂。
在一个特定实施例中,涂层可包含填料材料,所述填料材料可为颗粒材料。对于某些实施例,涂层填料材料可为可表示第三类型的磨粒的磨粒形式,所述第三类型的磨粒可与第一类型的磨粒和第二类型的磨粒相同或不同。用作涂层填料材料的某些合适类型的磨粒可包括碳化物、碳基材料(例如金刚石)、硼化物、氮化物、氧化物和它们的组合。一些可选择的填料材料可包括造孔剂(如中空球、玻璃球、空心氧化铝球)、天然材料(如贝壳和/或纤维)、金属粒子和它们的组合。
涂层填料材料可显著不同于第一类型和第二类型的磨粒,特别是就尺寸而言,使得在某些情况中磨粒填料材料可具有比结合至粘着层的第一类型和第二类型的磨粒的平均粒子尺寸显著更小的平均粒子尺寸。例如,涂层填料材料可具有比磨粒的平均粒子尺寸少至少约1/2的平均粒子尺寸。实际上,涂层填料材料可具有甚至更小的平均粒子尺寸,如比第一类型的磨粒、第二类型的磨粒或上述两者的平均粒子尺寸大约小至少2/3,如小至少约4/5、小至少约9/10、特别是小约1/2至约9/10的范围内。
图2A包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的横截面图示。图2B包括根据一个实施例的包括任选的阻挡层的研磨制品的一部分的横截面图示。如所示,研磨制品200可包括基材201,所述基材201为细长本体形式,如丝线。如进一步所示,研磨制品可包括设置于基材201的整个外表面上的粘着层202。此外,研磨制品200可包括磨粒203,所述磨粒203包括上覆磨粒203的涂层204。磨粒203可结合至粘着层202。特别地,磨粒203可在界面206处结合至粘着层202,在界面206中可形成金属结合区域,如本文所述。
研磨制品200可包括上覆磨粒203的外表面的粒子涂层204。特别地,涂层204可与粘着层202直接接触。如本文所述,磨粒203,更特别地磨粒203的粒子涂层204可在涂层204与粘着层202之间的界面处形成金属结合区域。
根据一个实施例,粘着层202可具有相比于磨粒203的平均粒子尺寸的特定平均厚度。应了解,本文提及平均粒子尺寸可包括是指第一类型的磨粒的第一平均粒子尺寸、第二类型的磨粒的第二平均粒子尺寸或作为第一平均粒子尺寸和第二平均粒子尺寸的平均的总平均粒子尺寸。此外,就研磨制品包括第三类型的磨粒而言,前述也适用。
粘着层202可具有不大于磨粒203的平均粒子尺寸(即第一类型的磨粒的第一平均粒子尺寸、第二类型的磨粒的第二平均粒子尺寸或总平均粒子尺寸)的约80%的平均厚度。粘着层相比于平均粒子尺寸的相对平均厚度可通过等式((Tp-Tt)/Tp)x100%的绝对值计算,其中Tp表示平均粒子尺寸,Tt表示粘着层的平均厚度。在其他研磨制品中,粘着层202可具有不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约70%,如不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约60%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约50%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约40%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约30%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约25%,或甚至不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约20%的平均厚度。而且,在某些情况中,粘着层202的平均厚度可为磨粒203的平均粒子尺寸的至少约2%,如至少约3%,如至少约5%,至少约8%,至少约10%,至少约11%,至少约12%,或甚至至少约13%。应了解,粘着层202可具有在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内的平均厚度。
在可选择的方面,根据某些研磨制品,粘着层202可具有不大于约25微米的平均厚度。在其他实施例中,粘着层202可具有不大于约20微米,如不大于约10微米,不大于约8微米,或甚至不大于约5微米的平均厚度。根据一个实施例,粘着层202可具有为至少约0.1微米,如至少约0.2微米,至少约0.5微米,或甚至至少约1微米的平均厚度。应了解,粘着层202可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均厚度。
在特定情况中,对于平均粒子尺寸小于约20微米的镍涂布的磨粒,粘着层的平均厚度可为至少约0.5微米。此外,平均厚度可为至少约1.0微米,或甚至至少约1.5微米。然而,可限制平均厚度,如不大于约5.0微米,不大于约4.5微米,不大于4.0微米,不大于3.5微米,或甚至不大于3.0微米。对于平均粒子尺寸在10至20微米的范围内的磨粒,粘着层202可具有在上述最小厚度值和最大厚度值中的任意者之间的范围内并包括上述最小厚度值和最大厚度值中的任意者的平均厚度。
或者,对于平均粒子尺寸为至少约20微米,更特别地在约40-60微米的范围内的镍涂布的磨粒,粘着层的平均厚度可为至少约1微米。此外,平均厚度可为至少约1.25微米,至少约1.5微米,至少约1.75微米,至少约2.0微米,至少约2.25微米,至少约2.5微米,或甚至至少约3.0微米。然而,可限制平均厚度,如不大于约8.0微米,不大于约7.5微米,不大于7.0微米,不大于6.5微米,不大于6.0微米,不大于5.5微米,不大于5.0微米,不大于4.5微米,或甚至不大于4.0微米。对于平均粒子尺寸在40至60微米的范围内的磨粒,粘着层202可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内并包括上述最小值和最大值中的任意者的平均厚度。
在另一方面,研磨制品可形成为具有比例(C/ttl)。在比例(C/ttl)中,C表示对于每mm基材在粒子中的磨粒浓度,ttl表示以平均磨粒尺寸的百分比计的粘着层厚度。比例(C/ttl)的控制可有利于根据实施例的研磨制品的合适形成,且还可有利于本文的实施例的研磨制品的改进性能。在某些实施例中,比例C/ttl可为至少约2,如至少约3,至少约4,至少约5,至少约6,至少约7,至少约8,至少约9,至少约10,至少约15或甚至至少约20。在其他实施例中,比例C/ttl可不大于约25,如不大于约20,不大于约15,不大于约10,不大于约9,不大于约8,不大于约7,不大于约6,不大于约5,不大于约4,不大于约3或甚至不大于约2。应了解,比例C/ttl可为在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的任意值。
在某些实施例中,对于至少约10个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约2。在其他实施例中,对于至少约11个粒子/mm基材,至少约12个粒子/mm基材,或甚至至少约13个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约2。在一个非限制性的实施例中,对于不大于约150个粒子/mm基材,如不大于约140个粒子/mm基材,不大于约130个粒子/mm基材,不大于约120个粒子/mm基材的粒子浓度,所述比例可为至少约2。应了解,对于在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的粒子浓度,比例C/ttl可具有约2的值。
对于另一实施例,对于至少约10个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约5。在其他实施例中,对于至少约11个粒子/mm基材,至少约12个粒子/mm基材,或甚至至少约13个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约5。在一个非限制性的实施例中,对于不大于约150个粒子/mm基材,如不大于约140个粒子/mm基材,不大于约130个粒子/mm基材,不大于约120个粒子/mm基材的粒子浓度,所述比例可为至少约5。应了解,对于在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的粒子浓度,比例C/ttl可具有约5的值。
对于另一实施例,对于至少约10个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约8。在其他实施例中,对于至少约11个粒子/mm基材,至少约12个粒子/mm基材,或甚至至少约13个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约8。在一个非限制性的实施例中,对于不大于约150个粒子/mm基材,如不大于约140个粒子/mm基材,不大于约130个粒子/mm基材,不大于约120个粒子/mm基材的粒子浓度,所述比例可为至少约8。应了解,对于在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的粒子浓度,比例C/ttl可具有约8的值。
对于另一实施例,对于至少约10个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约10。在其他实施例中,对于至少约11个粒子/mm基材,至少约12个粒子/mm基材,或甚至至少约13个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约10。在一个非限制性的实施例中,对于不大于约150个粒子/mm基材,如不大于约140个粒子/mm基材,不大于约130个粒子/mm基材,不大于约120个粒子/mm基材的粒子浓度,所述比例可为至少约10。应了解,对于在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的粒子浓度,比例C/ttl可具有至少约10的值。
对于另一实施例,对于至少约10个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约15。在其他实施例中,对于至少约11个粒子/mm基材,至少约12个粒子/mm基材,或甚至至少约13个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约15。在一个非限制性的实施例中,对于不大于约150个粒子/mm基材,如不大于约140个粒子/mm基材,不大于约130个粒子/mm基材,不大于约120个粒子/mm基材的粒子浓度,所述比例可为至少约15。应了解,对于在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的粒子浓度,比例C/ttl可具有约15的值。
对于另一实施例,对于至少约10个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约20。在其他实施例中,对于至少约11个粒子/mm基材,至少约12个粒子/mm基材,或甚至至少约13个粒子/mm基材的粒子浓度,比例C/ttl可为至少约20。在一个非限制性的实施例中,对于不大于约150个粒子/mm基材,如不大于约140个粒子/mm基材,不大于约130个粒子/mm基材,不大于约120个粒子/mm基材的粒子浓度,所述比例可为至少约20。应了解,对于在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的粒子浓度,比例C/ttl可具有约20的值。
如进一步显示,粘合层205可直接上覆并直接接合至磨粒203和粘着层202。根据一个实施例,粘合层205可形成为具有特定厚度。例如,粘合层205可具有为磨粒203的平均粒子尺寸(即第一类型的磨粒的第一平均粒子尺寸、第二类型的磨粒的第二平均粒子尺寸、或总平均粒子尺寸)的至少约5%的平均厚度。粘合层相比于平均粒子尺寸的相对平均厚度可通过等式((Tp-Tb)/Tp)x100%的绝对值计算,其中Tp表示平均粒子尺寸,Tb表示粘合层的平均厚度。在其他情况中,粘合层205的平均厚度可更大,如至少约10%,至少约15%,至少约20%,至少约30%,或甚至至少约40%。而且,可限制粘合层205的平均厚度,使得其不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约100%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约90%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约85%,或甚至不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约80%。应了解,粘合层205可具有在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内的平均厚度。
在更特定的情况中,粘合层205可形成为具有为至少1微米的平均厚度。对于其他研磨制品,粘合层205可具有更大的平均厚度,如至少约2微米,至少约3微米,至少约4微米,至少约5微米,至少约7微米,或甚至至少约10微米。特定的研磨制品可具有平均厚度不大于约60微米,如不大于约50微米,如不大于约40微米,不大于约30微米,或甚至不大于约20微米的粘合层205。应了解,粘合层205可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均厚度。
磨粒203可以以相对于研磨制品的其他组成层的特定方式设置。例如,在至少一个实施例中,第一类型的磨粒中的大部分可与基材间隔开。此外,在某些情况中,第一类型的磨粒中的大部分可与基材201的阻挡层230间隔开(参见图2B,其包括根据包括阻挡层的一个实施例的研磨制品的一部分的可选择的图示)。更特别地,研磨制品可形成为使得基本上全部的第一类型的磨粒与阻挡层间隔开。另外,应了解第二类型的磨粒中的大部分可与基材201和阻挡层203间隔开。实际上,在某些情况中,基本上全部的第二类型的磨粒与阻挡层203间隔开。
根据一个实施例,图2B所示的研磨制品250包括任选的阻挡层。如所示,阻挡层230可包括与基材201和外层232直接接触的内层231,所述外层232上覆内层231,特别是与内层231直接接触。
图2C包括根据一个实施例的包括任选的涂层的研磨制品的一部分的横截面图示。如所示,研磨制品260可包括上覆粘合层205的涂层235。根据一个特定实施例,涂层235可具有为磨粒203的平均粒子尺寸(即第一类型的磨粒的第一平均粒子尺寸、第二类型的磨粒的第二平均粒子尺寸、或总平均粒子尺寸)的至少约5%的平均厚度。涂层相比于平均粒子尺寸的相对平均厚度可通过等式((Tp-Tc)/Tp)x100%的绝对值计算,其中Tp表示平均粒子尺寸,Tc表示涂层的平均厚度。在其他实施例中,涂层235的平均厚度可更大,如至少约8%,至少约10%,至少约15%,或甚至至少约20%。而且,在另一非限制性的实施例中,可限制涂层235的平均厚度,使得其不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约50%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约40%,不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约30%,或甚至不大于磨粒203的平均粒子尺寸的约20%。应了解,涂层235可具有在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内的平均厚度。
涂层235可具有相对于粘合层205的平均厚度的特定平均厚度。例如,涂层235的平均厚度可小于粘合层205的平均厚度。在一个特定实施例中,涂层235的平均厚度和粘合层的平均厚度可限定至少约1∶2,至少约1∶3,或甚至至少约1∶4的比例(Tc∶Tb)。而且,在至少一个实施例中,所述比例可不大于约1∶20,如不大于约1∶15,或甚至不大于约1∶10。应了解,所述比例可在上述上限和下限中的任意者之间的范围内。
根据一个特定方面,涂层235可形成为具有不大于约15微米,如不大于约10微米,不大于约8微米,或甚至不大于约5微米的平均厚度。而且,涂层235的平均厚度可为至少约0.1微米,如至少约0.2微米,或甚至至少约0.5微米。涂层可具有在上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的平均厚度。
图2D包括根据一个实施例的包括第一类型的磨粒和第二类型的磨粒的研磨制品的一部分的横截面图示。如所示,研磨制品280可包括联接至基材201的第一类型的磨粒283和不同于第一类型的磨粒283的联接至基材201的第二类型的磨粒284。第一类型的磨粒283可包括描述于本文的实施例中,特别是包括附聚粒子的本文的实施例中的任何特征。第二类型的磨粒284可包括描述于本文的实施例中,包括例如未附聚的粒子的本文的实施例中的任何特征。根据至少一个实施例,第一类型的磨粒283基于如下的至少一种粒子特性而不同于第二类型的磨粒284:硬度、脆性、韧性、粒子形状、结晶结构、平均粒子尺寸、组成、粒子涂层、粒度分布和它们的组合。
特别地,第一类型的磨粒283可为附聚粒子。图9包括根据一个实施例的一个示例性的附聚粒子的图示。附聚粒子900可包括包含于粘结剂材料903内的磨粒901。此外,如所示,附聚粒子可包含一定含量的由孔905限定的孔隙。所述孔可存在于磨粒901之间的粘结剂材料903内,在特定情况中,附聚粒子的基本上全部的孔隙可存在于粘结剂材料903内。
根据一个特定方面,研磨制品可形成为具有特定的磨粒浓度。例如,在一个实施例中,平均粒子尺寸(即第一平均粒子尺寸或第二平均粒子尺寸或总平均粒子尺寸)可小于约20微米,研磨制品可具有至少约10个粒子/mm基材的磨粒浓度。应了解,提及每长度的粒子是指第一类型的磨粒、第二类型的磨粒、或制品的全部类型的磨粒的总含量。在又一实施例中,磨粒浓度可为至少约20个粒子/mm基材,至少约30个粒子/mm基材,至少约60个粒子/mm基材,至少约100个粒子/mm基材,至少约200个粒子/mm基材,至少约250个粒子/mm基材,或甚至至少约300个粒子/mm基材。在另一方面,磨粒浓度也可不大于约800个粒子/mm基材,如不大于约700个粒子/mm基材,不大于约650个粒子/mm基材,或不大于约600个粒子/mm基材。应了解,磨粒浓度可在这些如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
根据一个特定方面,研磨制品可形成为具有特定的磨粒浓度。例如,在一个实施例中,平均粒子尺寸(即第一平均粒子尺寸或第二平均粒子尺寸或总平均粒子尺寸)可为至少约20微米,研磨制品可具有至少约10个粒子/mm基材的磨粒浓度。应了解,提及每长度的粒子是指第一类型的磨粒、第二类型的磨粒、或制品的全部类型的磨粒的总含量。在又一实施例中,磨粒浓度可为至少约20个粒子/mm基材,至少约30个粒子/mm基材,至少约60个粒子/mm基材,至少约80个粒子/mm基材,或甚至至少约100个粒子/mm基材。在另一方面,磨粒浓度可不大于约200个粒子/mm基材,如不大于约175个粒子/mm基材,不大于约150个粒子/mm基材,或不大于约100个粒子/mm基材。应了解,磨粒浓度可在这些如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在另一方面,研磨制品可形成为具有特定的测量为克拉/千米长度的基材的磨粒浓度。例如,在一个实施例中,平均粒子尺寸(即第一平均粒子尺寸或第二平均粒子尺寸或总平均粒子尺寸)可小于约20微米,研磨制品可具有至少约0.5克拉/千米基材的磨粒浓度。应了解,提及每长度的粒子是指第一类型的磨粒、第二类型的磨粒、或制品的全部类型的磨粒的总含量。在另一实施例中,磨粒浓度可为至少约1.0克拉/千米基材,如至少约1.5克拉/千米基材,至少约2.0克拉/千米基材,至少约3.0克拉/千米基材,至少约4.0克拉/千米基材,或甚至至少约5.0克拉/千米基材。而且,在一个非限制性的实施例中,磨粒浓度可不大于15.0克拉/千米基材,不大于14.0克拉/千米基材,不大于13.0克拉/千米基材,不大于12.0克拉/千米基材,不大于11.0克拉/千米基材,或甚至不大于10.0克拉/千米基材。磨粒浓度可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
对于又一方面,研磨制品可形成为具有特定的磨粒浓度,其中平均粒子尺寸(即第一平均粒子尺寸或第二平均粒子尺寸或总平均粒子尺寸)可为至少约20微米。在这种情况中,研磨制品可具有至少约0.5克拉/千米基材的磨粒浓度。应了解,提及每长度的粒子是指第一类型的磨粒、第二类型的磨粒、或制品的全部类型的磨粒的总含量。在另一实施例中,磨粒浓度可为至少约3克拉/千米基材,如至少约5克拉/千米基材,至少约10克拉/千米基材,至少约15克拉/千米基材,至少约20克拉/千米基材,或甚至至少约50克拉/千米基材。而且,在一个非限制性的实施例中,磨粒浓度可不大于200克拉/千米基材,不大于150克拉/千米基材,不大于125克拉/千米基材,或甚至不大于100克拉/千米基材。磨粒浓度可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
对于又一方面,研磨制品可形成为具有特定的粘着层厚度,其中平均磨粒浓度可为至少约10个粒子/mm基材。例如,粘着层厚度可为至少约1微米,如至少约1.5微米,至少约2微米,至少约3微米或甚至至少约24微米,其中平均磨粒浓度可为至少约10个粒子/mm基材。在其他实施例中,粘着层厚度可不大于约15微米,不大于约12微米,不大于约10微米,不大于约9微米,或甚至不大于约8微米,其中平均磨粒浓度可为至少约10个粒子/mm基材。应了解,研磨制品的粘着层厚度可为上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的任意值,其中平均磨粒浓度可为至少约10个粒子/mm基材。
对于又一方面,研磨制品可形成为具有特定的粘着层厚度,其中平均磨粒浓度可为至少约100个粒子/mm基材。例如,粘着层厚度可为至少约1微米,如至少约1.5微米,至少约2微米,至少约3微米或甚至至少约4微米,其中平均磨粒浓度可为至少约100个粒子/mm基材。在其他实施例中,粘着层厚度可不大于约15微米,不大于约12微米,不大于约10微米,不大于约9微米或甚至不大于约8微米,其中平均磨粒浓度可为至少约100个粒子/mm基材。应了解,研磨制品的粘着层厚度可为上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的任意值,其中平均磨粒浓度可为至少约100个粒子/mm基材。
对于又一方面,研磨制品可形成为具有特定的粘着层厚度,其中平均磨粒浓度可为至少约150个粒子/mm基材。例如,粘着层厚度可为至少约1微米,如至少约1.5微米,至少约2微米,至少约3微米或甚至至少约4微米,其中平均磨粒浓度可为至少约150个粒子/mm基材。在其他实施例中,粘着层厚度可不大于约15微米,不大于约12微米,不大于约10微米,不大于约9微米或甚至不大于约8微米,其中平均磨粒浓度可为至少约150个粒子/mm基材。应了解,研磨制品的粘着层厚度可为上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的任意值,其中平均磨粒浓度可为至少约150个粒子/mm基材。
对于又一方面,研磨制品可形成为具有特定的粘着层厚度,其中平均磨粒浓度可为至少约200个粒子/mm基材。例如,粘着层厚度可为至少约1微米,如至少约1.5微米,至少约2微米,至少约3微米或甚至至少约4微米,其中平均磨粒浓度可为至少约200个粒子/mm基材。在其他实施例中,粘着层厚度可不大于约15微米,不大于约12微米,不大于约10微米,不大于约9微米或甚至不大于约8微米,其中平均磨粒浓度可为至少约200个粒子/mm基材。应了解,研磨制品的粘着层厚度可为上述最小值和最大值中的任意者之间的范围内的任意值,其中平均磨粒浓度可为至少约200个粒子/mm基材。
图10A包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的纵向侧面图示。图10B包括根据一个实施例的图10A的研磨制品的一部分的横截面图示。特别地,研磨制品1000可包括第一类型的磨粒283,所述第一类型的磨粒283可限定磨粒的第一层1001。如所示,且根据一个实施例,磨粒的第一层1001可限定制品1000的表面上的第一图案1003。第一图案1003可通过相对于彼此的第一类型的磨粒283中的至少一部分(例如一组)的相对设置来限定。第一类型的磨粒的组的设置或有序阵列可相对于基材201的至少一个维度组成部分进行描述。维度组成部分可包括径向组成部分,其中第一类型的磨粒283的组可相对于径向维度1081以有序阵列设置,所述径向维度1081可限定基材201的半径或直径(或者如果不是圆形,为厚度)。另一维度组成部分可包括轴向组成部分,其中第一类型的磨粒283的组可相对于纵向维度1080以有序阵列设置,所述纵向维度1080可限定基材201的长度(或者如果不是圆形,为厚度)。又一维度组成部分可包括周向组成部分,其中第一类型的磨粒283的组可相对于周向维度1082以有序阵列设置,所述周向维度1082可限定基材201的圆周(或者如果不是圆形,为外周)。
根据至少一个实施例,第一图案1003可由重复的轴向组成部分限定。如图10A所示,第一图案1003包括上覆基材201的表面的第一类型的磨粒283的组的有序阵列,所述有序阵列限定重复的轴向组成部分,其中组内的第一类型的磨粒283中的每一个可相对于彼此具有有序且预定的轴向位置。换言之,限定第一图案1003的组内的第一类型的磨粒中的每一个以有序的方式彼此纵向间隔开,因此限定第一图案1003的重复的轴向组成部分。尽管之前已描述由第一类型的磨粒的组所限定的第一图案1003,但应了解图案可由不同类型的磨粒的组合(如第一和第二类型的磨粒的有序阵列)限定。
如图10A进一步所示,研磨制品1000可包括第二类型的磨粒284,所述第二类型的磨粒284可限定磨粒的第二层1002。磨粒的第二层1002可不同于磨粒的第一层1001。在特定设计中,磨粒的第一层1001可在基材201上限定第一径向位置,磨粒的第二层1002可在基材201上限定与磨粒的第一层1001的第一径向位置不同的第二径向位置。此外,根据一个实施例,磨粒的第一层1001的第一径向位置和由磨粒的第二层1002限定的第二径向位置相对于径向维度1081彼此径向间隔开。
在又一实施例中,磨粒的第一层1001可限定第一轴向位置,磨粒的第二层1002可限定第二轴向位置,所述第二轴向位置相对于纵向维度1080与第一轴向位置间隔开。根据另一实施例,磨粒的第一层1001可限定第一周向位置,磨粒的第二层1002可限定第二周向位置,所述第二周向位置相对于周向维度1082与第一周向位置间隔开。
在至少一个实施例中,研磨制品1000可包括可限定磨粒的第一层1001的第一类型的磨粒283,其中第一类型的磨粒283中的每一个在研磨制品的表面上相对于彼此基本上均匀分散。此外,如所示,研磨制品1000可包括可限定磨粒的第二层100的第二类型的磨粒284,其中第二类型的磨粒284的每个磨粒在研磨制品的表面上相对于其他磨粒基本上均匀分散。
如所示,且根据一个实施例,磨粒的第一层1001可与制品1000的表面上的第一图案1003相关,磨粒的第二层1002可与制品1000的表面上的第二图案1004相关。特别地,在至少一个实施例中,第一图案1002和第二图案1004相对于彼此不同。根据一个实施例,第一图案1002和第二图案1004可通过通道1009彼此分隔。此外,取决于形成方法,第一图案1002可与相对于基材201的表面的粘着层材料的第一图案(未显示)或相对于基材201的表面的粘合层材料的第一图案(未显示)相关。另外地或者可选择地,第二图案1004可与相对于基材201的表面的粘着层材料的第二图案(未显示)相关。粘着层的第二图案可不同于粘着层的第一图案。而且,在某些情况中,粘着层的第二图案可与粘着层的第一图案相同。根据一个实施例,第二图案1004可与相对于基材201的表面的第二图案(未显示)相关,所述粘合层的第二图案可不同于粘合层的第一图案。而且,在至少一个实施例中,粘合层的第二图案可与粘合层的第一图案相同。粘着层的第一图案可与粘着层的第二图案至少区别在于径向组成部分、轴向组成部分、周向组成部分和它们的组合。此外,粘合层的第一图案可与粘合层的第二图案至少区别在于径向组成部分、轴向组成部分、周向组成部分和它们的组合。
如图10A所示,第一图案1003可由二维形状限定,如多边形二维形状,如矩形。同样地,第二图案1004可由二维形状限定,如多边形二维形状,如矩形。应了解,可使用其他二维形状。
根据一个特定实施例,第二图案1004可包括上覆基材201的表面的第二类型的磨粒284的组的有序阵列,所述有序阵列限定重复的轴向组成部分,其中组内的第二类型的磨粒284中的每一个可相对于彼此具有有序且预定的轴向位置。例如,限定第二图案1004的组内的第二类型的磨粒284中的每一个可以有序的方式彼此纵向间隔开,因此限定第二图案1004的重复的轴向组成部分。尽管之前已描述由第二类型的磨粒的组所限定的第二图案1004,但应了解本文的任何图案可由不同类型的磨粒的组合(如第一和第二类型的磨粒的有序阵列)限定。
如图10A进一步显示,研磨制品1000可具有第三图案1005,所述第三图案1005可包括第一类型的磨粒283和第二类型的磨粒284的组的有序阵列,所述有序阵列上覆基材201的表面并限定重复的径向组成部分。组内的第一类型的磨粒283和第二类型的磨粒284中的每一个可相对于彼此具有有序且预定的径向位置。即,例如,限定第三图案1005的组内的第一类型的磨粒283和第二类型的磨粒284中的每一个以有序的方式彼此径向间隔开,因此限定第三图案1005的重复的径向组成部分。
除了重复的径向组成部分之外,第三图案1005可包括第一类型的磨粒283和第二类型的磨粒284的组的有序阵列,所述有序阵列上覆基材201的表面并限定重复的周向组成部分。如图10A和10B所示,第三图案1005可由组内的第一类型的磨粒283和第二类型的磨粒284中的每一个限定,所述的组内的第一类型的磨粒283和第二类型的磨粒284中的每一个相对于彼此具有有序且预定的周向位置。即,例如,限定第三图案1005的组内的第一类型的磨粒283和第二类型的磨粒284中的每一个以有序的方式彼此径向间隔开,因此限定第三图案1005的重复的周向组成部分。
图10C包括根据一个实施例的研磨制品的一部分的纵向侧面图示。特别地,研磨制品1020可包括第一类型的磨粒283,所述第一类型的磨粒283可限定磨粒的第一层1021。特别地,磨粒的第一层1021可相对于彼此设置,以具有重复的轴向组成部分、重复的径向组成部分、和重复的周向组成部分。根据一个特定实施例,磨粒的第一层1021可限定第一螺旋路径,所述第一螺旋路径围绕基材201延伸,并由可彼此轴向间隔开的多个圈限定。根据一个实施例,单个圈包括围绕制品的圆周达360度的磨粒的第一层1021的延伸部。第一螺旋路径可为连续的,或者可由轴向间隙、径向间隙、周向间隙和它们的组合限定。
此外,研磨制品1020可包括第二类型的磨粒284,所述第二类型的磨粒284可限定磨粒的第二层1022。特别地,磨粒的第二层1022可相对于彼此设置,以具有重复的轴向组成部分、重复的径向组成部分、和重复的周向组成部分。根据一个特定实施例,磨粒的第二层1022可限定围绕基材201延伸的第二螺旋路径。第二螺旋路径可由多个圈限定,其中所述圈可彼此轴向间隔开,其中单个圈包括围绕制品的圆周达360度的磨粒的第二层1022的延伸部。第二螺旋路径可为连续的,或者可被中断,其中第二螺旋路径可具有轴向间隙、径向间隙、周向间隙和它们的组合。
如所示,且根据一个特定实施例,磨粒的第一层1021和磨粒的第二层1022可限定缠绕的螺旋路径,其中磨粒的第一层1021和磨粒的第二层1022在纵向维度1080上交替。应了解,单个螺旋路径可由第一类型的磨粒和第二类型的磨粒的组合限定。
根据一个特定实施例,可将润滑材料掺入研磨制品中以有利于改进的性能。图11A-11B包括根据本文的实施例的具有不同的润滑材料的配置的各种研磨制品的图示。在至少一个实施例中,研磨制品可包括上覆基材的润滑材料。在另一情况中,润滑材料可上覆粘着层。或者,润滑材料可与粘着层直接接触,更特别地,润滑材料可包含于粘着层内。对于一个实施例的一种设计,润滑材料可上覆磨粒,甚至可与磨粒直接接触。在另一实施例中,润滑材料可上覆粘合层,可在粘合层处,在更特定的情况中可与粘合层直接接触。根据一个实施例,润滑材料可包含于粘合层内。然而,在一个可选择的实施例中,润滑材料可上覆涂层,更特别地可与涂层直接接触,甚至更特别地可包含于涂层内。润滑材料可在研磨制品的外部上形成,使得其构造为与工件接触。
润滑材料可限定研磨制品的外表面的至少一部分。特别地,润滑材料可为连续涂层的形式,如研磨制品1100的图11A所示的润滑材料1103。在这种情况中,润滑材料可上覆研磨制品1100的表面的大部分并限定研磨制品1100的外表面的大部分。根据一个实施例的一种设计,润滑材料可限定研磨制品1100的基本上整个外表面。
根据另一实施例,润滑材料可限定不连续层,其中润滑材料上覆基材并限定研磨制品的外表面的一部分。不连续层可由在润滑材料的部分之间延伸的多个间隙限定,其中所述间隙限定不存在润滑材料的区域。
根据一个实施例,润滑材料可为包含润滑材料的分立的粒子的形式。包含润滑材料的分立的粒子可基本上由润滑材料组成。更特别地,分立的粒子可设置于研磨制品内的各个位置处,包括但不限于与粘合层直接接触、至少部分包含于粘合层内、完全包含于粘合层内、至少部分包含于涂层内、与涂层直接接触和它们的组合。例如,如图11B所示,润滑材料1103作为包含于粘合层205中的分立的粒子存在。
对于至少一个实施例,润滑材料可为有机材料、无机材料、天然材料、合成材料和它们的组合。在一个特定情况中,润滑材料可包括聚合物,如含氟聚合物。一种特别合适的聚合物材料可包括聚四氟乙烯(PTFE)。在至少一个实施例中,润滑材料可基本上由PTFE组成。
可使用将润滑材料提供至研磨制品的各种方法。例如,提供润滑材料的过程可经由沉积过程进行。示例性的沉积过程可包括喷雾、印刷、镀层、涂布、重力涂布、浸渍、模压涂布、静电涂布和它们的组合。
另外,提供润滑材料的过程可在加工过程中不同的时间进行。例如,提供润滑材料可与形成粘着层同时进行。或者,提供润滑材料可与提供磨粒同时进行。在又一实施例中,提供润滑材料可与提供粘合层同时完成。此外,在一个任选的过程中,提供润滑材料可与提供上覆粘合层的涂层同时进行。
而且,提供润滑材料的过程可在完成某些过程之后进行。例如,提供润滑材料可在形成粘着层之后、在提供磨粒之后、在提供粘合层之后、或甚至在提供涂层之后进行。
或者,可能合适的是在形成某些层之前提供润滑材料。例如,提供润滑材料可在形成粘着层之前、在提供磨粒之前、在提供粘合层之前、或甚至在提供涂层之前进行。
根据本文的实施例的某些制品可根据特定方法加工,以有利于形成具有暴露表面的磨粒。图12A包括研磨制品的图示,所述研磨制品包括具有暴露表面的磨粒。如图12A所示,可形成研磨制品,使得磨粒203(例如第一类型或第二类型的磨粒)可具有暴露表面1201。根据一个实施例,磨粒203可具有上覆磨粒203的表面,并优先临近磨粒203的下表面1204设置的粒子涂层1205。特别地,粒子涂层1205可为不连续涂层,所述不连续涂层优先设置于邻近基材201和粘着层202的磨粒203的下表面1204。特别地,粒子涂层1205可不必在磨粒203的上表面1203上延伸,并有利于形成暴露表面1201,相比于下表面1204,所述上表面1203与基材201间隔更大的距离。可在如本文实施例中所述形成粘合层之前,经由选择性去除过程而从磨粒的上表面1203去除粒子涂层1205。由于在形成过程中粘合层材料可不必润湿磨粒203的上表面1203,因此在上表面1203处不存在粒子涂层1205可有利于形成暴露表面1201。
根据一个实施例,暴露表面1201可基本上不存在金属材料。特别地,暴露表面1201可基本上由磨粒203组成,且不具有上覆的层。在某些情况中,暴露表面1201可基本上由金刚石组成。
图12B包括根据一个实施例的包括具有暴露表面的磨粒的研磨制品的图片。暴露表面1201可以以研磨制品的磨粒的量的至少约5%存在。应了解,磨粒的量可为仅第一类型的磨粒的总量、仅第二类型的磨粒的总量、或存在于研磨制品中的所有类型的磨粒的总量。在其他情况中,具有暴露表面的磨粒的含量可为至少约10%,如至少约20%,至少约30%,至少约40%,至少约50%,至少约60%,至少约70%,至少约80%,或甚至至少约90%。而且,在一个非限制性的实施例中,磨粒的量的不大于约99%,如不大于约98%,不大于约95%,不大于约80%,如不大于约70%,不大于约60%,不大于约505,不大于约40%,不大于约30%,不大于约25%,或甚至不大于约20%具有暴露表面。应了解,具有暴露表面的磨粒的量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
粘合层可在暴露表面1201处具有特定轮廓。如图12B所示,粘合层205可在粘合层205与磨粒的暴露表面1201之间的界面处具有扇形边缘1205。扇形边缘可有利于改进的材料去除和改进的磨粒保留。
某些加工技术可有利于使用具有不同暴露表面的不同类型的磨粒。例如,研磨制品可包括第一类型的磨粒和第二类型的磨粒,其中第二类型的磨粒的总含量基本上无一具有暴露表面,而第一类型的磨粒的总含量的至少一部分具有暴露表面。而且,在其他情况中,第二类型的磨粒的总量的至少一部分可具有暴露表面。此外,在一个特定实施例中,具有暴露表面的第二类型的磨粒的量小于具有暴露表面的第一类型的磨粒的量。或者,具有暴露表面的第二类型的磨粒的量大于具有暴露表面的第一类型的磨粒的量。然而,根据另一实施例,具有暴露表面的第二类型的磨粒的总量与具有暴露表面的第一类型的磨粒的量基本上相同。
本文的实施例的研磨制品可为特别适用于将工件切片的线锯。工件可为各种材料,包括但不限于陶瓷、半导体材料、绝缘材料、玻璃、天然材料(例如石头)、有机材料和它们的组合。更特别地,工件可包括氧化物、碳化物、氮化物、矿物质、岩石、单晶材料、多晶材料和它们的组合。对于至少一个实施例,本文的实施例的研磨制品可适用于将蓝宝石、石英、碳化硅和它们的组合的工件切片。
根据至少一个方面,实施例的研磨制品可在特定机器上使用,并可在相比于常规制品具有改进且出乎意料的结果的特定操作条件下使用。尽管不希望限制至特定理论,据信实施例的特征之间可存在一些协同作用。
通常,可通过相对于彼此移动研磨制品(即线锯)和工件而进行切削、切片、砌砖、削方、或任何其他操作。可使用相对于工件的各种类型和取向的研磨制品,使得工件被切成晶片、块、矩形棒、棱柱状部分等。
这可使用卷对卷机器实现,其中移动包括使线锯在第一位置与第二位置之间往复运动。在某些情况中,在第一位置与第二位置之间移动研磨制品包括沿着线性路径前后移动研磨制品。在丝线往复运动的同时,也可移动工件,包括例如旋转工件。图15包括使用研磨制品将工件切片的卷对卷机器的图示。
或者,可与根据本文的实施例的研磨制品一起使用振荡机。振荡机的使用可包括在第一位置与第二位置之间相对于工件移动研磨制品。工件可被移动,如旋转,此外,工件和丝线均可相对于彼此同时移动。振荡机可使用导线器相对于工件的前后运动,其中卷对卷机器不必使用这种运动。图16包括使用研磨制品将工件切片的振荡机的图示。
对于一些应用,在切片操作过程中,过程还可包括在线锯和工件的界面处提供冷却剂。一些合适的冷却剂包括水基材料、油基材料、合成材料和它们的组合。
在某些情况中,切片可作为可变速率操作进行。可变速率操作可包括在第一循环相对于彼此移动丝线和工件,在第二循环相对于彼此移动丝线和工件。特别地,第一循环和第二循环可相同或不同。例如,第一循环可包括将研磨制品从第一位置平移至第二位置,其特别地可包括将研磨制品平移通过正向和反向循环。第二循环可包括将研磨制品从第三位置平移至第四位置,其也可包括将研磨制品平移通过正向和反向循环。第一循环的第一位置可与第二循环的第三位置相同,或者,第一位置和第三位置可不同。第一循环的第二位置可与第二循环的第四位置相同,或者,第二位置和第四位置可不同。
根据一个特定实施例,在可变速率循环操作中本文的一个实施例的研磨制品的使用可包括第一循环,所述第一循环包括以下的经过时间:在第一方向(例如正向)上将研磨制品从起始位置平移至临时位置,并在第二方向(例如反向)上从临时位置平移,因此返回至相同的起始位置或接近起始位置。这种循环可包括在正向方向上将丝线从0m/s加速至设定丝线速度的持续时间、在正向方向上以设定丝线速度移动丝线的经过时间、在正向方向上将丝线从设定丝线速度减速至0m/s的经过时间、在反向方向上将丝线从0m/s加速至设定丝线速度的经过时间、在反向方向上以设定丝线速度移动丝线的经过时间、以及在反向方向上将丝线从设定丝线速度减速至0m/s的经过时间。图17包括可变速率循环操作的单个循环的丝线速度相对于时间的示例性图。
根据一个特定实施例,第一循环可为至少约30秒,如至少约60秒,或甚至至少约90秒。而且,在一个非限制性的实施例中,第一循环可不大于约10分钟。应了解,第一循环可具有在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内的持续时间。
在又一实施例中,第二循环可为至少约30秒,如至少约60秒,或甚至至少约90秒。而且,在一个非限制性的实施例中,第二循环可不大于约10分钟。应了解,第二循环可具有在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内的持续时间。
切削过程中的循环的总数可不同,但可为至少约20个循环,至少约30个循环,或甚至至少约50个循环。在特定情况中,循环数可不大于约3000个循环,或甚至不大于约2000个循环。切削操作可持续至少约1小时或甚至至少约2小时的持续时间。而且,取决于操作,切削过程可更长,如至少约10小时,或甚至20小时的连续切削。
在某些切削操作中,本文的任何实施例的线锯可特别适用于在特定供给速率下的操作。例如,切片操作可在至少约0.05mm/min,至少约0.1mm/min,至少约0.5mm/min,至少约1mm/min,或甚至至少约2mm/min的供给速率下进行。而且,在一个非限制性的实施例中,供给速率可不大于约20mm/min。应了解,供给速率可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
对于至少一个切削操作,本文的任何实施例的线锯可特别适用于在特定丝线张力下的操作。例如,切片操作可在为丝线断裂载荷的至少约30%,如丝线断裂载荷的至少约50%,或甚至断裂载荷的至少约60%的丝线张力下进行。而且,在一个非限制性的实施例中,丝线张力可不大于断裂载荷的约98%。应了解,丝线张力可在如上最小百分比和最大百分比中的任意者之间的范围内。
根据另一切削操作,研磨制品可具有有利于改进的性能的VWSR范围。VWSR为可变丝线速度比,并可通常由等式t2/(t1+t3)描述,其中t2为当磨料线以设定丝线速度向前或向后移动时的经过时间,其中t1为当磨料线从0丝线速度向前或向后移动至设定丝线速度时的经过时间,且t3为当磨料线从恒定丝线速度向前或向后移动至0丝线速度时的经过时间。参见,例如,图17。例如,根据本文的一个实施例的线锯的VWSR范围可为至少约1,至少约2,至少约4,或甚至至少约8。而且,在一个非限制性的实施例中,VWSR比率可不大于约75或甚至不大于约20。应了解,VWSR比率可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。在一个实施例中,用于可变丝线速度比切削操作的一个示例性机器可为Meyer Burger DS265DW线锯机。
某些切片操作可在包括硅的工件上进行,所述包括硅的工件可为单晶硅或多晶硅。根据一个实施例,根据一个实施例的研磨制品的使用显示出至少约8m2/km,如至少约10m2/km,至少约12m2/km,或甚至至少约15m2/km的寿命。丝线寿命可基于所用的每千米磨料线所产生的晶片面积,其中所产生的晶片面积基于晶片表面的一侧计算。在这种情况中,研磨制品可具有特定的磨粒浓度,如至少约0.5克拉/千米基材,至少约1.0克拉/千米基材,至少约1.5克拉/千米基材,或甚至至少约2.0克拉/千米基材。而且,浓度可不大于约20克拉/千米基材,或甚至不大于约10克拉/千米基材。磨粒的平均粒子尺寸可小于约20微米。应了解,磨粒浓度可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。切片操作可在本文公开的供给速率下进行。
根据另一操作,包括单晶硅或多晶硅的硅工件可用根据一个实施例的研磨制品切片,且研磨制品可具有至少约0.5m2/km,如至少约1m2/km,或甚至至少约1.5m2/km的寿命。在这种情况中,研磨制品可具有特定的磨粒浓度,如至少约5克拉/千米基材,至少约10克拉/千米基材,至少约20克拉/千米基材,至少约40克拉/千米基材。而且,浓度可不大于约300克拉/千米基材,或甚至不大于约150克拉/千米基材。磨粒的平均粒子尺寸可小于约20微米。应了解,磨粒浓度可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
切片操作可在至少约1mm/min,至少约2mm/min,至少约3mm/min,至少约5mm/min的供给速率下进行。而且,在一个非限制性的实施例中,供给速率可不大于约20mm/min。应了解,供给速率可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
根据另一操作,可使用本文的一个实施例的研磨制品将蓝宝石工件切片。蓝宝石工件可包括c平面蓝宝石、a平面蓝宝石或r平面蓝宝石材料。对于至少一个实施例,研磨制品可切开通过蓝宝石工件,并显示至少约0.1m2/km,如至少约0.2m2/km,至少约0.3m2/km,至少约0.4m2/km,或甚至至少约0.5m2/km的寿命。在这种情况中,研磨制品可具有特定的磨粒浓度,如至少约5克拉/千米基材,至少约10克拉/千米基材,至少约20克拉/千米基材,至少约40克拉/千米基材。而且,浓度可不大于约300克拉/千米基材,或甚至不大于约150克拉/千米基材。磨粒的平均粒子尺寸可大于约20微米。应了解,磨粒浓度可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在蓝宝石工件上的前述切片操作可在至少约0.05mm/min,如至少约0.1mm/min,或甚至至少约0.15mm/min的供给速率下进行。而且,在一个非限制性的实施例中,供给速率可不大于约2mm/min。应了解,供给速率可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在又一方面,研磨制品可用于切开通过包括碳化硅的工件,所述碳化硅包括单晶碳化硅。对于至少一个实施例,研磨制品可切开通过碳化硅工件,并显示至少约0.1m2/km,如至少约0.2m2/km,至少约0.3m2/km,至少约0.4m2/km,或甚至至少约0.5m2/km的寿命。在这种情况中,研磨制品可具有特定的磨粒浓度,如至少约5克拉/千米基材,至少约10克拉/千米基材,至少约20克拉/千米基材,至少约40克拉/千米基材。而且,浓度可不大于约300克拉/千米基材,或甚至不大于约150克拉/千米基材。应了解,磨粒浓度可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
在碳化硅工件上的前述切片操作可在至少约0.05mm/min,如至少约0.10mm/min,或甚至至少约0.15mm/min的供给速率下进行。而且,在一个非限制性的实施例中,供给速率可不大于约2mm/min。应了解,供给速率可在如上最小值和最大值中的任意者之间的范围内。
根据又一实施例,根据本文描述的实施例的研磨制品可在某个制备速率下制得。本文描述的研磨制品的实施例的制备速率可为以基材米数/分钟计的研磨制品的形成速度,其中研磨制品包括具有细长本体的基材、上覆所述基材的粘着层、上覆所述粘着层并限定至少约10个粒子/mm基材的第一磨粒浓度的磨粒,和形成粘合层。在某些实施例中,制备速率可为至少约10米/分钟,如至少约12米/分钟,至少约14米/分钟,至少约16米/分钟,至少约18米/分钟,至少约20米/分钟,至少约25米/分钟,至少约30米/分钟,至少约40米/分钟或甚至至少约60米/分钟。
在特定情况中,应注意本方法可用于促进有效制备具有高磨粒浓度的磨料线锯。例如,具有特征磨粒浓度中的任意者的本文的实施例的研磨制品可在前述制备速率中的任意者下形成,并同时保持或超过行业的性能参数。不希望限制至特定理论,但据推理,使用分别的粘着过程和粘合过程可在单步骤附接和粘合过程(如常规电镀过程)中有利于改进的制备速率。
相比于不具有本文的实施例的特征中的至少一者的常规磨粒线锯,本文的实施例的研磨制品已在使用过程中显示出改进的磨粒保留。例如,相比于一个或多个常规样品,研磨制品具有至少约2%改进的磨粒保留。在其他情况中,磨粒保留改进可为至少约4%,至少约6%,至少约8%,至少约10%,至少约12%,至少约14%,至少约16%,至少约18%,至少约20%,至少约24%,至少约28%,至少约30%,至少约34%,至少约38%,至少约40%,至少约44%,至少约48%,或甚至至少约50%。而且,在一个非限制性的实施例中,磨粒保留改进可不大于约100%,如不大于约95%,不大于约90%,或甚至不大于约80%。
相比于不具有本文的实施例的特征中的至少一者的常规磨粒线锯,本文的实施例的研磨制品显示出改进的磨粒保留,还显示出改进的可用寿命。例如,相比于一个或多个常规样品,本文的研磨制品可具有至少约2%的可用寿命改进。在其他情况中,相比于常规制品,本文的一个实施例的研磨制品的可用寿命的增加可为至少约4%,至少约6%,至少约8%,至少约10%,至少约12%,至少约14%,至少约16%,至少约18%,至少约20%,至少约24%,至少约28%,至少约30%,至少约34%,至少约38%,至少约40%,至少约44%,至少约48%,或甚至至少约50%。而且,在一个非限制性的实施例中,可用寿命改进可不大于约100%,如不大于约95%,不大于约90%,或甚至不大于约80%。
实例1:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约125微米的平均直径。粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。电镀过程形成平均厚度为大约4微米的粘着层。粘着层由60/40锡/铅钎焊组合物形成。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至含有来自哈里斯产品集团(HarrisProducts Group)的可作为液体钎焊焊剂购得的液体焊剂材料的浴中,随后用平均粒子尺寸为20至30微米之间的镍涂布的金刚石磨粒对经处理的丝线进行喷雾。之后,将基材、粘着层和磨粒热处理至大约190℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在15m/min的平均卷绕速率下进行。
之后,磨料预成型体用15%HCl洗涤,之后用去离子水冲洗。经冲洗的制品用镍电镀,以形成直接接触并上覆磨粒和粘着层的粘合层。图3包括由实例1的过程形成的研磨制品的一部分的放大图像。
实例2:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约125微米的平均直径。粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。电镀过程形成平均厚度为大约6微米的粘着层。粘着层由60/40锡/铅钎焊组合物形成。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至含有来自哈里斯产品集团(HarrisProducts Group)的可作为液体钎焊焊剂购得的液体焊剂材料的浴中,随后用平均粒子尺寸为15至25微米之间的镍涂布的金刚石磨粒对经处理的丝线进行喷雾。之后,将基材、粘着层和磨粒热处理至大约190℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在15m/min的平均卷绕速率下进行。
之后,磨料预成型体用15%HCl洗涤,之后用去离子水冲洗。经冲洗的制品用镍电镀,以形成直接接触并上覆磨粒和粘着层的粘合层。图4示出了所得制品。如图4所示,厚度为大约6微米的锡/铅粘着层402允许Ni涂布的金刚石404相对深地嵌入丝线406上的粘着层402中。然而,在将最终的镍层408电镀至Ni涂布的金刚石404和粘着层402上之后,Ni涂布的金刚石404显示差的从丝线406的表面的突出,且不可用于切削。
实例3:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约120微米的平均直径。粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。电镀过程形成平均厚度为大约2微米的粘着层。粘着层由高纯度锡组合物(99.9%纯的锡)形成。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至含有来自哈里斯产品集团(HarrisProducts Group)的可作为液体钎焊焊剂购得的液体焊剂材料的浴中,随后用平均粒子尺寸为10至20微米之间的镍涂布的金刚石磨粒对经处理的丝线进行喷雾。之后,将基材、粘着层和磨粒热处理至大约250℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在15m/min的平均卷绕速率下进行。
之后,磨料预成型体用15%HCl洗涤,之后用去离子水冲洗。经冲洗的制品用镍电镀,以形成直接接触并上覆磨粒和粘着层的粘合层。
实例4:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约120微米的平均直径。粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。电镀过程形成平均厚度为大约2微米的粘着层。粘着层由高纯度锡组合物(99.9%纯的锡)形成。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至含有来自哈里斯产品集团(HarrisProducts Group)的可作为液体钎焊焊剂购得的液体焊剂材料的浴中,平均粒子尺寸为10至20微米之间的镍涂布的金刚石磨粒与焊剂混合。之后,将基材、粘着层和磨粒热处理至大约250℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在15m/min的平均卷绕速率下进行。
之后,磨料预成型体用15%HCl洗涤,之后用去离子水冲洗。经冲洗的制品用镍电镀,以形成直接接触并上覆磨粒和粘着层的粘合层。
通过控制焊剂内镍涂布的金刚石磨粒的浓度,丝线上的金刚石浓度以如下范围获得:所述范围包括60个粒子/mm丝线和600个粒子/mm丝线。这对应于约0.6至6.0克拉/千米120微米钢丝。图5显示了浓度为大约60个粒子502/mm丝线的丝线500,图6显示了浓度为大约600个粒子602/mm丝线的丝线600。
切削测试:
一个100mm方形硅块作为工件提供,提供根据实例4制得的365米丝线。丝线包括约1.0克拉/m丝线的磨粒浓度。丝线在9米/秒的速度和14牛顿的丝线张力下操作。切削时间为120分钟。丝线成功切削通过丝线,并以单次切削制得12个晶片。
EDS分析:
实例4的丝线的EDS分析不显示形成的沉淀的迹象。参照图7,EDS分析的结果显示钢丝702和锡层704设置于钢丝702上。此外,镍层设置于锡704上。在图8中,EDS分析的结果也表明镍层802围绕金刚石804形成,使得金刚石804几乎完全由镍层802涂布。此外,镍层802与沉积于钢芯808上的锡层806形成界面。
实例5:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约120微米的平均直径。粘着层经由浸涂在基材的外表面上形成。浸涂过程形成平均厚度为大约2微米的粘着层。粘着层基本上由锡组合物形成。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至含有来自哈里斯产品集团(HarrisProducts Group)的可作为液体钎焊焊剂购得的液体焊剂材料的浴中,随后用平均粒子尺寸为10至20微米之间的镍涂布的金刚石磨粒对经处理的丝线进行喷雾。不幸地,由于不完全了解的原因,磨粒不附接至经由浸涂而形成的粘着层,因此不进行剩余的过程步骤。
由于在基材上缺少磨粒,以类似于实例5的方式形成的研磨制品缺少可用量的磨粒,研磨制品不可用作磨料切削工具。
实例6:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约120微米的平均直径。粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。电镀过程形成平均厚度为大约1.5微米的粘着层。粘着层由无光泽锡组合物形成,所述无光泽锡组合物包含不大于约0.1%的有机物,且基本上不含有机光亮剂和有机晶粒细化剂。无光泽锡材料包含99.9%纯的锡。镀层锡的平均晶粒尺寸为约0.5至5微米。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至含有来自哈里斯产品集团(HarrisProducts Group)的可作为液体钎焊焊剂购得的液体焊剂材料的浴中,平均粒子尺寸为10至20微米之间的镍涂布的金刚石磨粒与焊剂混合。浆料的粘度在25℃的温度下为约1mPa s。之后,将基材、粘着层和磨粒热处理至大约250℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。
将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在15m/min的平均卷绕速率下进行。之后,磨料预成型体用15%HCl洗涤,之后用去离子水冲洗。经冲洗的制品用镍电镀,以形成直接接触并上覆磨粒和粘着层的粘合层。
实例7:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约120微米的平均直径。粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。电镀过程形成平均厚度为大约1.5微米的粘着层。粘着层由高纯度锡或锡钎焊组合物(例如60/40锡/铅组合物)形成。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至含有来自哈里斯产品集团(HarrisProducts Group)的可作为液体钎焊焊剂购得的液体焊剂材料的浴中,平均粒子尺寸为10至20微米之间的镍涂布的金刚石磨粒与焊剂混合。之后,将基材、粘着层和磨粒热处理至大约250℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。特别地,所述过程有利于形成磨料附聚物1301,如图13所示的那些。浆料中镍涂布的金刚石磨粒的含量大于浆料总重量的10%,因此有利于形成附聚粒子。磨料附聚的程度随着浆料中金刚石磨粒的量而增加。
将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在15m/min的平均卷绕速率下进行。之后,磨料预成型体用15%HCl洗涤,之后用去离子水冲洗。经冲洗的制品用镍电镀,以形成直接接触并上覆磨粒和粘着层的粘合层。
晶片断裂强度测试:
晶片断裂强度测试在具有环上环(ring on ring)构造的Sintech测试机上进行。支撑环的直径为约57.2mm,承载环的直径为约28.6mm。载荷速度为约0.5mm/min。晶片断裂强度由断裂载荷以及晶片厚度的平均值计算。
通过两个磨料样品将125mm伪方形单晶材料切片以形成晶片,所述两个磨料样品为代表根据实例7形成的研磨制品的第一样品(S1),和在无粘着层的情况下通过直接镀层镍涂布的金刚石而形成的常规样品。第二125mm方形多晶硅材料也由样品S1和常规样品切片。
在如下表1中所示的条件下将硅切片。
在切片之后,通过测量平均晶片断裂强度来评价切削品质,包括由切片操作导致的对晶片的损坏的估量。如图14所示,对于单晶材料和多晶材料,由样品S1形成的晶片具有比由常规样品形成的晶片改进至少约20%的相对平均断裂强度。数据显示相比于常规样品,使用样品S1形成的晶片的品质的显著改进。
由样品S1切片的晶片的表面粗糙度(如由Ra值所测得)与常规样品基本上相同。相比于常规样品,由样品S1切片的晶片的TTV(总厚度变化)显示10至20%的改进(10-20%更低)。另外,样品S1的金刚石损失比常规样品低20至50%,因此预期样品S1有更长的丝线寿命。
实例8:
根据实例7形成丝线样品。使用丝线进行切削测试,所述切削测试使用Meyer Burger DS265DW线锯机将单晶硅晶片的工件切削成156mm直径的晶片。使用水溶性冷却剂,15米/秒的丝线速度,25牛顿的张力,等于3和约96秒/丝线往复循环的VWSR参数进行切片测试。切片测试在约4小时内完成。制得的晶片具有小于20微米的平均总厚度变化(TTV)和大约0.3umRa的表面粗糙度(Ra)。
实例9:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约180或250微米的平均直径。平均厚度为大约4微米的粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。粘着层由高纯度锡组合物(99.9%的锡)形成。
在形成粘着层之后,将丝线卷绕至浴中,所述浴含有可作为TarametSterling无铅水溶性焊剂购自沃辛顿汽缸公司(Worthington Cylinders)的焊剂糊剂材料、DI水和平均粒子尺寸为30至40微米之间的镍涂布的金刚石磨粒的混合物。混合物为64重量%(71体积%)DI水、21重量%(25体积%)焊剂糊剂和14重量%(4体积%)30-40um金刚石。在充分涂布之后,将基材、粘着层和含磨粒的混合物热处理至大约250℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。丝线上的所得金刚石浓度为大约16ct/km。将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在6.5m/min的平均卷绕速率下经由电镀进行,并产生7-8um厚的镍的粘合层。
提供4英寸的圆形蓝宝石晶体工件以用于进行切削操作。使用代表实例9的研磨制品的第一样品(S1)将工件切片,以形成4个晶片。另外,使用可得自朝日公司(Asahi),并可作为Eco MEP电镀丝线购得的常规线锯(样品C1)从工件上切削4个晶片。在如下表2中所示的条件下将工件切片。
表2
在完成切削操作之后,评价由工件形成的晶片的品质。评价包括由切片操作所导致的对晶片的损坏的一般估量,包括晶片中的每一个的总厚度变化(TTV)、弯曲(boW)和表面粗糙度(Ra)的分析。如下表3所示,对于蓝宝石,由样品S1形成的晶片具有大约50%更低(即50%改进)的弯曲,并具有可相比的TTV和Ra。数据显示相比于常规样品(C1),使用样品S1形成的晶片的品质的显著改进。
表3
特性 规格 样品C1 样品S1
TTV UCL<30微米 19±12 20+12
弯曲 <30微米 26+7 11+7
Ra <3微米 ~0.5 ~0.5
实例10和11:
一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约180微米的平均直径。平均厚度为大约4微米的粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。粘着层由高纯度锡组合物(99.9%的锡)形成。
对于实例10,在形成粘着层之后,将丝线的一部分卷绕至浴中,所述浴含有可作为Taramet Sterling无铅水溶性焊剂购自沃辛顿汽缸公司(Worthington Cylinders)的焊剂糊剂材料、DI水、平均粒子尺寸为8至16微米之间的镍涂布的金刚石磨粒和平均粒子尺寸为30至40微米之间的镍涂布的金刚石磨粒的混合物。基于磨粒数,混合物具有为约1∶1的8/16微米粒子与30/40微米粒子的比例,这提供了双峰磨粒尺寸分布。混合物为61重量%(71体积%)热自来水、20重量%(24体积%)焊剂糊剂和18重量%(5体积%)金刚石。在充分涂布之后,将基材、粘着层和含磨粒的混合物热处理至大约250℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。
对于实例11,在形成粘着层之后,将丝线的一部分卷绕至浴中,所述浴含有可作为Taramet Sterling无铅水溶性焊剂购自沃辛顿汽缸公司(Worthington Cylinders)的焊剂糊剂材料、DI水和平均粒子尺寸为30至40微米之间的镍涂布的金刚石磨粒的混合物。混合物为61重量%(71体积%)热自来水、20重量%(24体积%)焊剂糊剂和18重量%(5体积%)金刚石。在充分涂布之后,将基材、粘着层和含磨粒的混合物热处理至大约250℃的温度。然后冷却并冲洗磨料预成型体。
提供4英寸的圆形蓝宝石晶体工件以用于进行切削操作。使用代表实例10的研磨制品的第一样品(S1)将工件切片,以形成4个晶片。另外,使用代表实例11的研磨制品的第二样品(S2)从工件上切削4个晶片。在如下表4中所示的条件下将工件切片。
表4
在完成切削操作之后,评价由工件形成的晶片的品质。评价包括由切片操作所导致的对晶片的损坏的一般估量,包括晶片中的每一个的总厚度变化(TTV)、弯曲和表面粗糙度(Ra)的分析。如下表5所示,对于蓝宝石,由样品S1和S2形成的晶片具有可相比的弯曲、TTV和Ra。评价也包括由样品施加的切削力的一般估量。在10Hz的取样频率下,使用Kistler 9601A测力传感器,Kistler 5010双模充电放大器收集切削力的测量。样品1的切削力比样品2的切削力低约20%。
表5
特性 样品S1 样品S2
TTV 20 20
弯曲 15 15
Ra 0.4 0.4
在切削的80%下的切削力(N/m) 1.6 2.0
实例12-14
对于实例12、13和14,一定长度的高强度碳钢丝作为基材获得。高强度碳钢丝具有大约120微米的平均直径。平均厚度为大约1.5微米的粘着层经由电镀在基材的外表面上形成。粘着层由高纯度锡组合物(99.9%的锡)形成。在形成粘着层之后,将丝线卷绕至浴中,所述浴含有焊剂材料、DI水和平均粒子尺寸为约14微米的镍涂布的金刚石磨粒的混合物。在充分涂布之后,将基材、粘着层和含磨粒的混合物热处理至大约250℃的温度。将镍涂布的金刚石结合至粘着层的过程在30m/min的平均卷绕速率下经由电镀进行,并产生约4um厚的镍的粘合层。然后冷却并冲洗磨料预成型体。
通过如下方式测量每个新形成的丝线上的金刚石浓度:分别将100M的金刚石丝线的每个样品溶解于酸溶液中,从每个丝线上过滤出金刚石粒子,测量金刚石粒子的重量,以计算每个丝线上的浓度(ct/km)。实例12、13和14中的每一个形成为具有不同的金刚石浓度,如下表6所示。
表6
实例12 实例13 实例14
金刚石浓度(ct/km) 1.4 2.3 3.8
金刚石浓度(#/mm) ~40 ~70 ~120
提供三个5英寸x5英寸的单晶硅伪工件用于进行切削操作。使用代表实例12的研磨制品的样品(S1)将第一工件切片,以形成70个晶片。使用代表实例11的研磨制品的样品(S2)将第二工件切片,以形成70个晶片。最后,使用代表实例12的研磨制品的样品(S3)将第三工件切片,以形成70个晶片。在如下表7中所示的条件下将工件切片。
表7
在完成切削操作之后,评价由工件形成的晶片的品质。评价包括由切片操作所导致的对晶片的损坏的一般估量,包括晶片中的每一个的总厚度变化(TTV)和表面粗糙度(Ra)的分析。另外,测量代表性样品(S1、S2&S3)中的每一个上发生的金刚石损失量。而且,使用用于计算新丝线样品上的金刚石浓度的上述方法(即分别将100M的金刚石丝线的每个样品溶解于酸溶液中,从每个丝线上过滤出金刚石粒子,测量金刚石粒子的重量,以计算每个丝线上的浓度(ct/km))计算经使用的丝线样品的金刚石浓度。然后使用经使用的丝线的金刚石浓度计算丝线的金刚石损失百分比。如下表8所示,由样品S1、S2和S3形成的晶片具有可相比的TTV和Ra。然而,样品S2和S3具有样品S1的金刚石损失的几乎一半,因此表明S2和S3的磨料丝线样品相比于S1改进的性能和寿命。
表8
实例15
对于实例15,研磨制品的常规样品通过如下方式制得:在三种不同的制备速率下在120微米钢芯线上共沉积10/20Ni涂布的金刚石粒子和Ni电解镀层。图18A显示了在3m/min的制备速度下制得的常规丝线的样品的放大图像。图18B显示了在5m/min的制备速度下制得的常规丝线的样品的放大图像。图18C显示了在10m/min的制备速度下制得的常规丝线的样品的放大图像。如图18A-C所示,常规丝线样品上的金刚石浓度随着增加的制备速度而减小(即相比于在3m/min的制备速度下制得的常规丝线,在10m/min的制备速度下制得的常规丝线具有更低的金刚石浓度)。
然而,本文描述的实施例的研磨制品可在10m/min或更高的制备速度下制备为具有每mm基材高的磨粒浓度(即至少约10个粒子/mm基材)。
本申请表示了对现有技术的偏离。特别地,本文的实施例显示了相比于常规线锯改进的且出乎意料的性能。尽管不希望限制至特定理论,但据建议,包括设计、过程、材料等的某些特征的组合可有利于这种改进。特征的组合可包括但不限于基材和加工的方面、阻挡层和加工技术的方面、粘着层和加工技术的方面、磨粒(包括第一和第二类型的磨粒、附聚粒子和未附聚的粒子的使用)的方面、粒子涂层和加工技术的方面、粘合层和加工技术的方面、以及涂层和加工技术的方面。
如上公开的主题被认为是说明性的而非限制性的,所附权利要求书旨在涵盖落入本发明的真实范围内的所有这种修改、增强和其他实施例。因此,在法律允许的最大程度内,本发明的范围将由如下权利要求和它们的等同形式的最广允许解释确定,不应由如上具体实施方式限制或限定。
提供说明书摘要以符合专利法,在了解说明书摘要不用于解释或限定权利要求的范围或含义的情况下提交说明书摘要。另外,在如上附图的详细描述中,为了简化本公开,各个特征可在单个实施例中组合在一起或进行描述。本公开不解释为反映如下意图:所要求保护的实施例需要除了在每个权利要求中明确记载之外的更多的特征。相反,如如下权利要求所反映,本发明的主题可涉及比所公开的实施例中的任意者的全部特征更少的特征。因此,如下权利要求引入附图的详细描述,每个权利要求本身分别限定所要求保护的主题。

Claims (75)

1.一种研磨制品,其包括:
基材;
上覆所述基材的粘着层;
上覆所述粘着层的第一类型的磨粒,其中所述第一类型的磨粒的总量的至少约5%且不大于约99%具有暴露表面;和
上覆所述磨粒和所述粘着层的至少一部分的粘合层。
2.一种研磨制品,其包括:
基材;
上覆所述基材的包括无光泽锡层的粘着层;
上覆所述粘着层的第一类型的磨粒;
上覆所述磨粒和所述粘着层的至少一部分的粘合层。
3.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述基材包含选自金属、金属合金、陶瓷、玻璃和它们的组合的材料。
4.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述基材包含钢。
5.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述基材包括长度∶宽度的纵横比为至少约10000∶1的细长本体。
6.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述基材包括至少约50m的平均长度。
7.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述基材包括不大于约1mm的平均宽度。
8.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述基材基本上由丝线组成。
9.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述基材包括断裂强度为至少约3GPa的高强度钢丝。
10.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其还包括与所述基材的外周表面直接接触的阻挡层。
11.根据权利要求10所述的研磨制品,其中所述阻挡层设置于所述基材的外周表面与所述粘着层之间。
12.根据权利要求10所述的研磨制品,其中所述阻挡层包含不同于所述粘着层的材料。
13.根据权利要求10所述的研磨制品,其中所述阻挡层包含非合金材料。
14.根据权利要求10所述的研磨制品,其中所述阻挡层包括不大于约10微米的平均厚度。
15.根据权利要求10所述的研磨制品,其中所述阻挡层为浸涂层。
16.根据权利要求10所述的研磨制品,其中所述阻挡层在不大于约400℃的温度下施用。
17.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层与所述基材的表面直接接触。
18.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层在结合区域处结合至所述基材的表面,所述结合区域由所述粘着层与所述基材之间的元素的相互扩散限定。
19.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层包含选自由金属、金属合金、金属基体复合材料和它们的组合组成的材料组的材料。
20.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层包含选自由铅、银、铜、锌、锡、铟、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌和它们的组合组成的金属组的金属。
21.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层基本上由锡组成。
22.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层包含焊接材料。
23.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层具有不大于约450℃的熔点。
24.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层包括不大于所述第一类型的磨粒的平均粒子尺寸的约80%的平均厚度。
25.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层包括不大于所述第一类型的磨粒和第二类型的磨粒的总平均粒子尺寸的平均粒子尺寸的约80%的平均厚度。
26.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述粘着层包括为所述第一类型的磨粒和第二类型的磨粒的总平均粒子尺寸的平均粒子尺寸的至少约11%的平均厚度。
27.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述第一类型的磨粒包含选自由氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石和它们的组合组成的材料组的材料。
28.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中其还包括不同于所述第一类型的磨粒的第二类型的磨粒,所述第二类型的磨粒包含选自由氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石和它们的组合组成的材料组的材料。
29.根据权利要求28所述的研磨制品,其中所述第一类型的磨粒基于选自如下的至少一种粒子特性而不同于所述第二类型的磨粒:硬度、脆性、韧性、粒子形状、结晶结构、平均粒子尺寸、组成、粒子涂层、粒度分布和它们的组合。
30.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述第一类型的磨粒的第一磨粒浓度为至少约10个粒子/mm基材且不大于约800个粒子/mm基材。
31.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述第一类型的磨粒具有小于约20微米的平均粒子尺寸,并具有至少约20个粒子/mm基材且不大于约800个粒子/mm基材的第一类型的磨粒的第一平均磨粒浓度。
32.根据权利要求1和2中任一项所述的研磨制品,其中所述研磨制品包括至少约2的磨粒浓度/粘着层厚度比(C/ttl)。
33.根据权利要求2所述的研磨制品,其中所述第一类型的磨粒的总量的至少约5%且不大于约99%具有暴露表面。
34.根据权利要求1和33中任一项所述的研磨制品,其中所述暴露表面基本上不含金属材料。
35.根据权利要求1和33中任一项所述的研磨制品,其中所述暴露表面基本上由所述磨粒组成。
36.根据权利要求1和33中任一项所述的研磨制品,其中所述暴露表面基本上由金刚石组成。
37.根据权利要求1和33中任一项所述的研磨制品,其中所述粘合层在所述粘合层与所述第一类型的磨粒的暴露表面之间的界面处限定扇形边缘。
38.根据权利要求1和33中任一项所述的研磨制品,其还包括上覆所述粘着层的不同于所述第一类型的磨粒的第二类型的磨粒,其中所述第二类型的磨粒的总含量的基本上全部不具有暴露表面。
39.根据权利要求1和33中任一项所述的研磨制品,其还包括上覆所述粘着层的不同于所述第一类型的磨粒的第二类型的磨粒,其中所述第二类型的磨粒的总量的至少一部分具有暴露表面。
40.根据权利要求1所述的研磨制品,其中所述粘着层包含上覆所述基材的无光泽锡层。
41.根据权利要求2和40中任一项所述的研磨制品,其中所述无光泽锡层包含相对于所述粘着层的总重量不大于约0.5wt%的有机物含量。
42.根据权利要求41所述的研磨制品,其中所述有机物含量不大于约0.1wt%。
43.根据权利要求41所述的研磨制品,其中所述有机物含量包括氮含量。
44.根据权利要求41所述的研磨制品,其中所述有机物含量包括硫含量。
45.根据权利要求41所述的研磨制品,其中所述无光泽锡层基本上不含有机光亮剂。
46.根据权利要求41所述的研磨制品,其中所述无光泽锡层基本上不含有机晶粒细化剂。
47.根据权利要求41所述的研磨制品,其中所述无光泽锡层具有至少约99%的纯度。
48.根据权利要求2和40中任一项所述的研磨制品,其中所述无光泽锡层包含晶粒。
49.根据权利要求48所述的研磨制品,其中所述晶粒包含锡。
50.根据权利要求48所述的研磨制品,其中所述无光泽锡层包括至少约0.1微米的所述晶粒的平均晶粒尺寸。
51.一种形成研磨制品的方法,所述方法包括:
提供具有细长本体的基材;
形成上覆所述基材的粘着层,其中所述粘着层包含无光泽锡层,所述无光泽锡层具有相对于所述粘着层的总重量不大于约0.5wt%的有机物含量;和
将第一类型的磨粒置于所述粘着层上。
52.一种形成研磨制品的方法,所述方法包括:
提供具有细长本体的基材;
形成上覆所述基材的表面的包含锡的粘着层;和
将第一类型的磨粒置于所述粘着层上,其中所述第一类型的磨粒包含第一粒子涂层,所述第一粒子涂层上覆所述第一类型的磨粒的全部外表面的至少一部分。
53.一种形成研磨制品的方法,所述方法包括:
提供具有细长本体的基材;
形成上覆所述基材的表面的包含锡的粘着层;
将第一类型的磨粒置于所述粘着层上,其中所述第一类型的磨粒包含上覆所述第一类型的磨粒的外表面的第一粒子涂层;和
选择性地去除所述第一粒子涂层的一部分。
54.一种形成研磨制品的方法,所述方法包括:
提供具有细长本体的基材;
形成上覆所述基材的表面的包含锡的粘着层;
经由浸涂在所述粘着层上同时形成焊剂层并设置第一类型的磨粒;和
处理所述焊剂层和第一类型的磨粒,并将所述第一类型的磨粒结合至所述粘着层。
55.根据权利要求52、53和54中任一项所述的方法,其还包括形成上覆所述基材的粘着层,其中所述粘着层包含无光泽锡层,所述无光泽锡层具有相对于所述粘着层的总重量不大于约0.5wt%的有机物含量。
56.根据权利要求51和55中任一项所述的方法,其中所述有机物含量不大于约0.1wt%。
57.根据权利要求51和55中任一项所述的方法,其中所述有机物含量包括碳含量、氮含量、硫含量和它们的组合。
58.根据权利要求51和55中任一项所述的方法,其中所述无光泽锡层基本上不含有机光亮剂。
59.根据权利要求51和55中任一项所述的方法,其中所述无光泽锡层基本上不含有机晶粒细化剂。
60.根据权利要求51和55中任一项所述的方法,其中所述无光泽锡层具有至少约99%的纯度。
61.根据权利要求51、52、53和54中任一项所述的方法,其中形成所述粘着层包括镀层过程。
62.根据权利要求61所述的方法,其中所述镀层过程包括电解镀。
63.根据权利要求61所述的方法,其中镀层包括化学镀。
64.根据权利要求61所述的方法,其中镀层材料基本上不含有机光亮剂。
65.根据权利要求61所述的方法,其中镀层材料包含至少约99%的纯度。
66.根据权利要求51、52、53和54中任一项所述的方法,其中所述粘着层包含选自由金属、金属合金、金属基体复合材料和它们的组合组成的材料组的材料。
67.根据权利要求51、52、53和54中任一项所述的方法,其中所述粘着层基本上由锡组成。
68.根据权利要求51、52、53和54中任一项所述的方法,其中所述粘着层包括为第一类型的磨粒的平均粒子尺寸的至少约11%且不大于约80%的平均厚度。
69.根据权利要求51、52、53和54中任一项所述的方法,其中设置第一类型的磨粒包括形成另外的层,所述另外的层包含上覆所述粘着层的焊剂材料。
70.根据权利要求51、52和54中任一项所述的方法,其还包括将第一类型的磨粒置于所述粘着层上,其中所述第一类型的磨粒包含上覆所述第一类型的磨粒的外表面的第一粒子涂层,和选择性地去除所述第一粒子涂层的一部分。
71.根据权利要求53和70中任一项所述的方法,其中选择性去除在所述第一类型的磨粒上形成暴露表面。
72.根据权利要求53和70中任一项所述的方法,其中选择性去除包括蚀刻。
73.根据权利要求72所述的方法,其中蚀刻包括使用选自如下的蚀刻剂:硝酸、硫酸、盐酸和碱性氰化物基溶液。
74.根据权利要求72所述的方法,其中蚀刻包括选自如下的蚀刻过程:湿蚀刻、干蚀刻和它们的组合。
75.根据权利要求53和70中任一项所述的方法,其还包括在选择性去除之后形成上覆所述粘着层的粘合层。
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