[发明专利]采用激光熔覆金属合金的锯元件

说明书

本发明涉及一种通过激光熔覆法生产的锯元件。在该方法中，金属基体材料的供应通过激光束加热并沉积在金属基底上，同时将磨料颗粒加入到成形磨料层中。特别是，向激光束供应的金属基体材料是包括低熔点金属粉末和高熔点金属粉末的混合物。激光沉积在设定的处理温度处进行，该处理温度处于对磨料颗粒、特别是金刚石颗粒几乎没有损伤的范围内。低熔点金属粉末在处理温度以下熔融，而高熔点金属粉末在处理温度以上熔融。即使在金属基体粉末流中仅包含很少重量分数的高熔点金属粉末，所得磨料层也显示出增加的硬度。由此产生的锯元件在磨料颗粒磨损和金属基体磨损之间显示出良好的平衡。详细描述了锯元件是锯珠的特定情况。

技术领域

本发明涉及一种制造锯元件的方法和由所述方法得到的锯元件。锯元件可以用作锯装置中的活动锯切部分，该锯装置诸如为锯盘、锯片、锯帘线或研磨工具。本发明特别感兴趣的是用于锯帘线上的锯珠形式的锯元件的情况。

背景技术

用于切割硬和脆性材料(诸如天然或人造石)的锯片、锯盘或锯帘线中的锯元件大多通过粉末冶金生产。在该过程中，通常是金刚石颗粒的磨料颗粒与金属粉末的混合物充分混合，在升高的温度和压力下冷压并烧结(热压、自由烧结或热等静压)成为压块，其随后附着到片、盘或帘线。金属基体材料的混合物包含所有种类的金属，其组成选择为在以下之间折衷：

-足够但不太高的磨损，因为太耐磨的压块在使用期间不会充分地使金刚石暴露出来而引起金刚石的抛光。另一方面，过高的磨损将导致金刚石的过早损失，即在金刚石已经充分切割之前，并且锯元件磨损得太快。

-温度限制，因为金刚石颗粒容易受到热损伤。太高的温度——例如长时间(数分钟)超过1000℃——将使金刚石反转成石墨。

因此，使用诸如钴、钨、铁或镍之类的具有高熔点温度的金属粉末与诸如铜、锡、银之类的少量低熔点金属的混合物来改善固结(例如参见WO 2008/040885)。所得的金相显示了典型地用于从熔体缓慢固化的构成金属或合金的晶粒细胞。

建议使用具有磨料颗粒的激光熔覆金属层用于锯片或盘(EP 1027476、EP1155768)已经有几年。当使用金刚石颗粒时，特别是当使用人造金刚石颗粒时，具有激光熔覆的沉积带来一些特殊的问题。沉积期间的温度冲击可以在金刚石的芯处开始石墨化过程，由金刚石颗粒中固有地存在的金属催化剂催化，由此金刚石返回到石墨。由于块状基底(片或盘)用作热沉，可以控制对金刚石的热损伤。在锯珠的情况下，激光熔覆更困难，因为其上发生熔覆的微小金属套筒仅仅是微小的(小于几克的质量)，并且不提供热沉(例如参见本申请人的WO 2012/119947)。

在本申请人(PCT/EP2014/056572)的待审申请中，通过在熔覆过程中的仔细的温度控制来可选地解决这个问题，因为温度在小于200毫秒的有限的时间内允许超过1150℃。金刚石颗粒通常不会在超过1300℃的热冲击下幸存。

因此，液相线温度——即金属或金属合金在热平衡条件下从固体完全转变为液态的温度——高于约1100℃的金属基体材料通常从具有金刚石的激光熔覆中排除，因为该金属或金属合金在该温度处不会完全熔融。因此，适合于与金刚石颗粒共熔覆的金属基体材料的搜索限于具有400℃至1000℃且可能高达1100℃但不更高的液相线温度的那些金属和合金。

在WO 2012/119947中提出的可能的镍基合金是：

–具有约900℃的液相线温度的Ni-Cr-P(例如具有13至15wt％(重量百分比)的Cr和9.7至10.5wt％的P，余量为Ni)。

–可替代地，存在Ni-Cr-Fe-Si-B(例如13-15wt％的Cr、2.75-3.5wt％的B、4-5wt％的Si和4-5wt％的Fe，余量为Ni)。但是这些合金已经具有1040℃和更高的液相线温度。