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磨具自锐性磨粒专利技术综述

发布时间:2019年10月28日 14:15:37    文章来源:365bet体育比分官方网站    作者:陶编辑    阅读:

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李川

摘要:通过统计分析国内外关于磨具自锐性磨粒技术的专利申请,整理了磨具自锐性磨粒领域的重点技术,同时,对磨具自锐性磨粒的技术分解、核心专利进行分析。

关键词:磨具;自锐;磨粒

中图分类号:T-18 文献标志码:A 文章编号:2095-2945(2019)24-0022-03

Abstract: Through the statistical analysis of the patent applications for self-sharpening abrasive technology at home and abroad, this paper collates the key technologies in the field of self-sharpening abrasive particles, and analyzes the technical decomposition and core patents of self-sharpening abrasive particles.

Keywords: abrasive tools; self-sharpening; abrasive particles

引言

自锐性指磨具磨粒磨钝后,磨削力增大使磨粒破碎或脱落,重新露出锋利的刃口。自锐性磨粒形状不规则、表面粗糙,从而非常容易被结合剂抓牢,并能保持持久的自锐性和锋利切削刃[1]。自锐性磨粒磨具使得磨削轻快、平稳,避免发生磨削振颤,防止磨削堵塞、噪音等不良现象发生,保证加工工件表面的磨削质量[2]。

1 国内外专利现状分析

1.1 专利申请量

图1 磨具自锐性磨粒专利技术国内外专利态势对比

從图中反映出,在全球范围内,磨具自锐性磨粒专利申请量有起伏,但总体上呈上升趋势,该技术在发展过程中主要经历了四个阶段:技术发展初期(1957-1979年)、技术发展积累期(1979-1989年)、技术发展稳定期(1989-2002年)、技术发展快速期(2002年至今)。1989-2002年,专利数呈现出较明显增长,表明技术经过一段时间的积累已相对成熟。2002年至今,专利申请数量迅速增长到年均几十件专利申请,对比国内外专利申请趋势,同时期国外相关专利申请年均趋于稳定,但国内专利申请数量逐年保持较高的增长率,由此可以推测,国内在该领域的技术从2002年起,国内开始重视该领域的技术研发,目前在国内仍处于快速发展期。

1.2 区域分布

从磨具自锐性磨粒专利技术来源国统计来看,美国是最大的技术原创国,专利申请量占比达56.65%,原创申请数量其次是南非、日本和中国等国家,不难推测,南非申请量排名靠前的原因在于,南非以丰富的矿物资源驰名世界,且其黄金、钻石生产量均占世界首位。结合磨具自锐性磨粒专利技术年度分布可知,中国申请量主要是在2005年以后逐步快速增长,反映了中国对该领域技术研发的重视程度。

1.3 重点申请人

图3中列出了磨具自锐性磨粒专利技术申请排名前10位的申请人,从图中可以看出该领域的排名居前的专利申请人主要集中在国外。其中以我国的安徽威铭耐磨材料有限公司数量领先,共计15件;排名第二的申请人为美国的贝克休斯公司,共计14件;排名靠前的申请人还包括法国圣戈班两个子公司,共计20件;从申请人的整体类型来看,该技术领域主要以企业申请为主。

2 重点技术分析

2.1 技术分解

技术分解是对于所分析的技术领域作进一步的细化和分类,在参阅了各种资料并根据专利申请的主要内容,可以从磨粒的结构和工艺进行技术分解。

结构上分为:单晶颗粒,磨料颗粒一般呈针片状且形状不规则,多数为长短轴之比大于2的非等积形;多晶颗粒,由小金刚石颗粒组成的镶嵌结构或者由多个小晶粒组成的团簇、团粒或镶嵌结构;添加氧化铝,氧化铝颗粒表面形貌较多呈不规则形状且边缘有锋利切削刃,可作为辅助磨料改善性。

工艺上分为:调整参数,在磨粒制备过程中通过调整温度、压力等参数进一步改善晶体结构;触媒材料即催化剂,选用合适的触媒材料控制晶体生长速度优化晶体结构;表面涂覆,在磨粒表面通过镀覆处理技术提高金刚石表面粗糙程度。

图4示出了专利申请在各分支的总量占比图,从图中可以看出,磨粒技术中,工艺分支上的申请量大于结构分支上的申请量,但总体上呈基本持平状态。具体到结构而言,多晶分支上的申请量明显大于单晶和氧化铝添加分支,单晶结构不利于其与粘结剂结合,其表面光滑导致与粘结剂机械啮合不牢,易导致磨粒沿解理面劈裂而磨粒直接脱落,而多晶结构磨粒形成微刃破碎而形成较多新刃,且表面凹凸粗糙与粘结剂结合较强,因此,申请人技术改进多集中在多晶结构上。工艺方面,各个分支之间的落差没有那么明显,其中,表面涂覆分支上的申请量占比较高,原因在于直接从磨粒生产工艺上让其表面粗糙较难控制,因此,工艺上的改进多集中在表面镀覆上。

2.2 核心专利

本文通过对专利文献的被引频次、同族数量进行统计,列举引证频次较高的专利文献,如表2。上述专利申请集中在美国、日本、欧专局,同时大多都有同族专利,说明美国、日本以及欧洲在磨具自锐性磨粒领域的研究处于领先地位,其中包括在磨削领域上较有影响力的NORTON、3M公司等。图5显示了这些核心专利的技术内容。

从结构上而言,单晶磨粒表面光滑与结合剂之间机械结合不牢,磨削过程中易过早脱落,磨粒磨损沿解理面劈裂贯穿整个晶体,且切削刃少锋利性差;而多晶结构磨粒(US5039311A 、US20080209818A1),晶形不规则、以针片状形状居多,表面粗造凸凹不平,明显提高把持力,磨削时能保持锋利自锐性。添加氧化铝微粉颗粒作为辅助磨料(DE19951250、CN101921575),其颗粒形状不规则具有较多锋利切削刃,能够改善磨具自锐性。

从工艺上而言,一方面从磨粒结构本身出发通过控制工艺参数(US20100300764A1)和催化剂选用,控制晶体生长速度,满足晶体不规则的特殊形态。通过表面镀覆提高磨粒表面粗糙程度能够提高自锐性,如采用铁,镍,钴,锰,铬等合金涂层(EP712941)对磨粒表面进行粗化,采用熔融浸渍涂覆涂层(GB1139522A)或刚玉,利用溶胶-凝胶涂覆涂层(US20070234646A1)。

3 结束语

关于自锐性磨粒技术,从全球范围来看,核心专利仍然集中在美国、日本、欧洲等发达国家。虽然我国从2002年开始,专利申请量在该领域逐渐上升,但是相关技术部分还处于研发布局阶段。自锐性磨粒在结合剂中把持牢固,避免过早脱落,能够提高磨具寿命,自锐性磨粒技术是迫切需要解决的难题。

参考文献:

[1]史冬丽,赵延军,李克华,等.自锐性金刚石树脂砂轮磨削性能的研究[J].金刚石与磨料磨具工程,2005(3):59-61.

[2]王秦生,宋诚.自锐性金刚石磨料的特征及使用性能[J].河南工业大学学报(社会科学版),2002,18(1):1-4.

 

本文来源:/zongshu-lunwen/24795.html

 

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