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磨料物品及其形成方法

阅读：985发布：2020-05-12

专利汇可以提供磨料物品及其形成方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且在此披露了一种形成磨料物品的方法，该方法包括将一个电磁辐射波束指引到一个磨料预成型件上的起始位置处，该磨料预成型件包括一个粘结层以及在该粘结层内的磨料颗粒；并且将该电磁辐射波束的功率增加到一个扫描功率同时指引到该起始位置处。该方法进一步包括将该波束的位置相对于该磨料预成型件从该磨料预成型件上的该起始位置改变至一个第二位置。，下面是磨料物品及其形成方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种形成磨料物品的方法，包括：
将一个电磁辐射的波束指引到一个磨料预成型件上的一个起始位置处，该磨料预成型件包括一个粘结层以及在该粘结层内的磨料颗粒；
将该电磁辐射波束的功率增加到一个扫描功率同时指引到该起始位置处；并且
将该波束的位置相对于该磨料预成型件从该磨料预成型件上的该起始位置改变至一个第二位置。
2.一种用于进行钎焊过程的方法，包括：
提供一个基底，该基底具有一个研磨区域，该研磨区域包括一个粘结层以及包含在该粘结层内的磨料颗粒；并且
将一个电磁辐射波束的位置相对于该研磨区域以在该基底上形成一个钎焊的研磨区域的速度从一个第一位置改变至一个第二位置，其中该最大钎焊面积速度Vrmax(mm2/s)取决于该电磁辐射波束的热通量速度(qr)以及相对于该电磁辐射的一个波长的该粘结层材料的吸收率(α)。
3.如权利要求1和2中任一项所述的方法，其中该粘结层包括一种选自以下金属组的金属，该组由以下各项组成：镍、铬、锡、铜、钛、钼、以及铝。
4.如权利要求1、2和3中任一项所述的方法，其中该电磁辐射波束是通过一个激光装置产生的。
5.如权利要求4所述的方法，其中，该激光装置是一个激光二极管。
6.如权利要求1、2、3、和4中任一项所述的方法，其中该电磁辐射波束具有的功率是至少约800W。
7.如权利要求6所述的方法，其中该电磁辐射波束具有的功率是在约800W和约5000W之间的范围内。
8.如权利要求1、2、3、4和6中任一项所述的方法，其中该电磁辐射波束限定了具有一个矩形形状的一个辐射区。
9.如权利要求8所述的方法，其中该电磁辐射波束具有一种遍及该辐射区实质上均匀的能量分布。
10.如权利要求1、2、3、4、6和8中任一项所述的方法，其中该波束入射到该粘结层以及磨料颗粒上从而限定了一个照射区，并且在该照射区内的波束的能量密度是至少约10J/mm2。
11.如权利要求10所述的方法，其中该电磁辐射波束具有一种能量分布，该能量分布跨过该照射区的长度具有不大于约10％的能量变化。
12.如权利要求1、2、3、4、6、8、10和11中任一项所述的方法，其中改变该波束的位置包括遍及该区域以至少约1mm/秒的恒定扫描速度扫描该波束。
13.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11和12中任一项所述的方法，其中改变该波束的位置包括相对于磨料预成型件改变该波束的位置直至该波束被指引到该磨料预成型件上的一个停止位置处。
14.如权利要求13所述的方法，进一步包括在该停止位置处减小该波束的功率。
15.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、和13中任一项所述的方法，其中这些磨料颗粒具有的平均粒度在约40微米至约400微米之间的范围内。
16.如权利要求15所述的方法，其中粘结层具有的平均厚度是不大于这些磨料颗粒的平均粒度的约75％。
17.如权利要求2所述的方法，其中最大钎焊面积速度Vrmax(mm2/s)基于
以下公式不大于一个值：对于具有至少约40W/mm的热通量速度(qr)，Vrmax＝
0.0009(qr)2-0.06(qr)+1.5。
18.如权利要求17所述的方法，其中最大钎焊面积速度Vrmax(mm2/s)基于
以下公式不大于一个值：对于具有至少约60W/mm的热通量速度(qr)，Vrmax＝
0.0009(qr)2-0.06(qr)+1.5。
19.如权利要求17所述的方法，其中Vrmax(mm2/s)基于以下公式不大于一个值：对于具有不大于约200W/mm的热通量速度(qr)，Vrmax＝0.0009(qr)2-0.06(qr)+1.5。
20.如权利要求2所述的方法，其中一个最小钎焊面积速度Vrmin(mm2/s)至
少是基于以下公式的值：对于具有至少约40W/mm的热通量速度(qr)，Vrmin＝
0.0006(qr)2-0.05(qr)+1.5。
21.如权利要求20所述的方法，其中一个最小钎焊面积速度Vrmin(mm2/s)至
少是基于以下公式的值：对于具有至少约60W/mm的热通量速度(qr)，Vrmin＝
0.0006(qr)2-0.05(qr)+1.5。
22.如权利要求20所述的方法，其中一个最小钎焊面积速度Vrmin(mm2/s)至
少是基于以下公式的值：对于具有不大于约200W/mm的热通量速度(qr)，Vrmin＝
0.0006(qr)2-0.05(qr)+1.5。
23.如权利要求2所述的方法，进一步包括从该最小钎焊面积速度Vrmin计算最小钎焊速度brmin(mm/x)，其中brmin＝Vrmin/r，其中r是该电磁辐射波束的半径。
24.如权利要求2和23中任一项所述的方法，进一步包括从该最大钎焊面积速度
Vrmax计算该最大钎焊速度brmax，其中brmax＝Vrmax/r，其中r是该电磁辐射波束的半径。
25.如权利要求2、23和24中任一项所述的方法，其中相对于该电磁辐射波束的波长该吸收率(α)是至少约0.2。
26.如权利要求25所述的方法，其中相对于该电磁辐射波束的波长该吸收率(α)是在约0.3和0.9之间的范围内。
27.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、和25中任一项所述的方法，其中该粘结层包括多个包含在一种粘结剂中的金属颗粒。
28.如权利要求27所述的方法，其中这些金属颗粒具有不大于约30微米的平均粒度。
29.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25和27中任一项所述的方法，其中该粘结层包括在该粘结剂中至少约20vol％的孔隙率。
30.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、和29中任一项所述的方法，其中该电磁辐射波束是以一种连续波模运行的。
31.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、和30中任一项所述的方法，其中该基底包括一种金属。
32.如权利要求31所述的方法，其中该基底包括一种选自以下金属组的金属，该组由以下各项组成：铝、铁、镍、钼、铜、铬、以及它们的一种组合。
33.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、30、和31中任一项所述的方法，其中这些磨料颗粒包括一种选自以下材料组的一种材料，该组由以下各项组成：碳化物、氮化物、氧化物、以及硼化物。
34.如权利要求33所述的方法，其中，这些磨料颗粒是选自以下材料的组，该组由以下各项组成：氧化铝、碳化硅、立方氮化硼、以及金刚石。
35.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、30、31、和33中任一项所述的方法，其中该基底包括限定了在一个下主表面之上延伸的上主表面的多个凸起的部分，并且其中这些凸起的部分由多个通道分开。
36.如权利要求1、2、3、4、6、8、10、11、12、13、25、27、29、30、31、33、和35中任一项所述的方法，其中相对于该研磨区域将电磁辐射波束的位置从一个第一位置改变到一个第二位置是沿着一个弓形路径完成的。
37.一种磨料物品，包括：
一个基底；
一个覆盖该基底的粘结层；
在该基底和粘结层之间的一个扩散层，该扩散层具有的平均厚度是不大于约8微米；
以及
以一个单层安排在该粘结层内的多个磨料颗粒，其中这些磨料颗粒是遍及该粘结层的整个面积均匀分散的。
38.如权利要求37所述的磨料物品，其中该粘结层是与该基底的一个表面直接接触的。
39.如权利要求37和38中任一项所述的磨料物品，其中该粘结层在该基底的表面上限定了一个具有大于约3mm宽度的研磨区域。
40.如权利要求39所述的磨料物品，其中该研磨区域包括具有小于约20微米的平均粒度的分离的含铬晶体。
41.如权利要求37、38和39中任一项所述的磨料物品，其中这些含铬晶体是遍及该粘结层均匀分布的。
42.如权利要求37、38、39和41中任一项所述的磨料物品，其中该粘结层包括大于约
700HV的平均维氏硬度。
43.如权利要求37、38、39、41和42中任一项所述的磨料物品，其中该粘结层具有的硬度均匀性如通过平均维氏硬度标准偏差测量的是不大于约100HV。
44.如权利要求37、38、39、41、42和43中任一项所述的磨料物品，其中该粘结层具有的粘结强度如通过平均砂砾保留值测量的对于10lbs的最大试验力是至少8.5lbs的力。
45.如权利要求44所述的磨料物品，其中该粘结层包括的粘结强度均匀性如通过颗粒保留值的标准偏差所测量的是不大于约2lbs。
46.一种形成磨料物品的方法，包括：
将一个电磁辐射的波束指引到与一个研磨区域相邻并且间隔开的一个基底的非研磨区域上的一个初始位置处，该研磨区域包括多个包含在一个粘结层中的磨料颗粒；
将该波束保持在该初始位置持续一个预热持续时间；并且
相对于该研磨区域改变该波束的位置以使该波束照射到该研磨部分上并且钎焊该粘结层。
47.如权利要求46所述的方法，其中该波束在该起始位置处被指引到并且照射在该基底上。
48.如权利要求46和47中任一项所述的方法，其中该电磁能波束限定了具有一个圆形形状的一个辐射区。
49.如权利要求48所述的方法，其中该波束具有的直径在约2mm和约5mm之间的范围内。
50.如权利要求48所述的方法，其中该电磁辐射波束具有一种遍及该辐射区实质上均匀的能量分布。
51.如权利要求48所述的方法，其中该波束与该研磨区域以小于该辐射区的直径的一个距离间隔开。
52.如权利要求46、47和48中任一项所述的方法，其中该基底具有小于约10mm的平均厚度。
53.如权利要求46、47、48和52中任一项所述的方法，其中该基底是一种柔性材料。
54.如权利要求46、47、48、52、和53中任一项所述的方法，其中该粘结层包括一种选自以下金属组的金属，该组由以下各项组成：镍、铬、锡、铜、钛、银、钼、以及铝。
55.如权利要求46、47、48、52、53、和54中任一项所述的方法，其中该粘结层包括不大于约5wt％的氧、氮、和氢。
56.如权利要求46、47、48、52、53、54、和55中任一项所述的方法，其中该粘结层具有的平均厚度是不大于这些磨料颗粒的平均粒度的约75％。
57.如权利要求46、47、48、52、53、54、55、和56中任一项所述的方法，其中该电磁辐射波束是通过一个激光装置产生的。
58.如权利要求46、47、48、52、53、54、55、56和57中任一项所述的方法，其中该电磁辐射波束具有的功率是不大于约800W。
59.如权利要求58所述的方法，其中该电磁辐射波束具有的功率在约100W和约400W之间的范围内。
60.如权利要求46、47、48、52、53、54、55、56、57、和58中任一项所述的方法，其中该波束的一部分入射到该研磨区域上从而限定了一个照射区，并且在该照射区内的波束的能量密度是至少约30J/mm2。
61.如权利要求60所述的方法，其中该电磁辐射波束具有一种能量分布，该能量分布跨过该照射区的宽度具有不大于由该电磁辐射波束所输出的总能量的约10％的能量变化。
62.一种形成磨料物品的方法，包括：
形成一个单层的磨料预成型件，形成该预成型件包括：
提供一个基底；
形成一个覆盖该基底的一个表面的粘结层；并且
将一个磨料颗粒的单层置于该粘结层内；并且
将具有不大于约700W的功率的一个电磁能波束指引到一个包含这些磨料颗粒以及粘结层的单层磨料预成型件的一个部分处以形成一个单层磨料物品。
63.如权利要求62所述的方法，其中指引该电磁能波束包括：
将该波束指引到与该粘结层和磨料颗粒间隔开的一个起始位置处；并且
相对于该基底改变该波束的位置以将该波束指引到包括该粘结层和磨料颗粒的该基底的一个部分上。
64.如权利要求63所述的方法，进一步包括：
将该波束指引到包括该粘结层和磨料颗粒的一个第一研磨部分上；并且
将该波束指引到包括该粘结层和磨料颗粒的一个第二研磨区域上，其中该第二研磨部分与该第一研磨部分间隔开并且分开。

说明书全文

磨料物品及其形成方法

技术领域

[0001] 以下内容是针对磨料物品，并且更具体地说是使用一个电磁能波束所形成的钎焊的磨料物品。

背景技术

[0002] 磨料物品以多种形状和大小存在以适应不同的研磨应用。此类物品总体上分成两类，粘结的研磨工具以及涂覆的研磨工具。粘结的研磨工具由刚性的，并且典型地是整体的、三维的、处于轮、盘以及其他工具形状的复合材料构成，具有以下三个结构要素或相：磨料颗粒、粘结剂以及孔隙率。涂覆的磨料典型地由二维的研磨复合材料构成，具有一个基底，一个粘结层以及包含在该粘结层内的一个磨料颗粒单层，最常见的例子是砂纸。

[0003] 相对于某些涂覆的磨料物品，一些工具利用含金属的粘结材料使磨料颗粒附着到基底上并且被称为钎焊的磨料产品，这些产品包括超级研磨产品，例如具有罕见的研磨特性的金属粘结的金刚石、金刚石样含碳的以及基于立方氮化硼的产品。存在着用于形成金属粘结层的不同技术，例如电镀，它涉及使用电流将一个金属粘结层沉积到一个基底上。还可以在施加该金属粘结层时沉积磨料颗粒。电镀是受限的因为并非所有的磨料颗粒都与电沉积的金属形成了足够的粘结，并且是进一步受限的因为并非所有的金属都能够电沉积。形成钎焊的磨料物品的另一种方法是通过将该金属粘结层烧结，其中该基底、粘结层、以及磨料颗粒被暴露到一个足以将该粘结材料熔融并且将这些磨料颗粒固定到基底上的温度。
烧结过程总体上是长时间的并且耗费了实质性量的能量，因此限制了加工效率，并且还可能由于在炉内的热变化而导致钎焊层的不均匀性。此外，延长的持续时间之后由于高温扩散力学可能在组分之间发生所不想要的界面物质的形成。

[0004] 因此，适合的是发展具有改进的特征的研磨工具并且改进形成此类研磨工具的方法。发明内容

[0005] 根据一个第一方面，用于进行一个钎焊过程的方法包括：提供一个基底，该基底具有包括一个粘结层以及包含在该粘结层内的磨料颗粒的一个研磨区域；并且将一个电磁辐射波束的位置相对于该研磨区域以一个钎焊面积速度从一个第一个位置改变到一个第二2
位置以在该基底上形成一个钎焊的研磨区域。最大钎焊面积速度Vrmax(mm/s)是取决于该电磁辐射波束的热通量速度(qr)以及相对于该电磁辐射的一个波长的该粘结层材料的吸收率(α)。

[0006] 根据另一个方面，用于进行一个钎焊过程的方法包括：提供一个基底，该基底具有包括一个粘结层以及包含在该粘结层内的一个磨料颗粒单层的一个单层的研磨区域；并且将一个电磁辐射波束的位置相对于该研磨区域以一个钎焊面积速度从一个第一个位置改2
变到一个第二位置以在该基底上形成一个钎焊的研磨区域。该钎焊面积速度Vr(mm/s)是
2 2
基于公式0.0006(qr)-0.05(qr)+1.5≤Vr≤0.0009(qr)-0.06(qr)+1.5而确定的，其中qr是该电磁辐射波束的热通量速度，它进一步取决于相对于该电磁辐射的一个波长的该粘结层的吸收率(α)。

[0007] 在另一方面，用于进行一个钎焊过程的方法包括：提供一个基底，该基底具有包括一个粘结层以及包含在该粘结层内的磨料颗粒的一个研磨区域，其中该粘结层包括包含在一种粘结剂内的金属颗粒并且该粘结剂具有至少约20vol％的孔隙率。该方法进一步包括：2
确定一个热通量速度(qr)，其中qr＝(q/r)*(α)，q是该波束以W/mm 计的功率密度，r是该波束的半径，并且(α)是该粘结层的吸收率，并且确定基于该热通量速度的一个最大钎
2
焊速度，其中该最大钎焊面积速度Vrmax(mm/s)基于以下公式不大于一个值：对于具有至少
2
约40W/mm的热通量速度(qr)，Vrmax＝0.0009(qr)-0.06(qr)+1.5。该方法进一步包括通过将一个电磁辐射波束的位置相对于该研磨区域以该钎焊速度从一个第一位置改变到一个第二位置而形成一个钎焊的研磨区域。

[0008] 根据另一个方面，一种形成磨料物品的方法包括将一个电磁辐射波束指引到一个磨料预成型件上的起始位置处，该磨料预成型件具有一个粘结层以及在该粘结层内的磨料颗粒；并且将该电磁辐射波束的功率增加到一个扫描功率同时指引到该起始位置处。该方法进一步包括将该波束的位置相对于该磨料预成型件从该磨料预成型件上的该起始位置改变至一个第二位置。

[0009] 根据另一个方面，形成一种磨料物品的方法包括形成一个磨料预成型件，包括以下步骤：提供一个基底，在该基底的一个部分上形成一个粘结层，并且在该粘结层内放置一个磨料颗粒的单层。该方法进一步包括将一个电磁辐射波束指引到该研磨预成型件的一个部分处以加热该磨料预成型件并且形成一个单层的研磨物品，其中该波束限定了具有矩形形状的一个辐射区。

[0010] 在一个第三方面，形成一种磨料物品的方法包括：提供一个磨料预成型件，该磨料预成型件包括一个基底、覆盖该基底的一个表面的一个粘结层、以及粘结在该粘结层内的磨料颗粒的一个单层；并且使用一个电磁辐射波束来钎焊该磨料预成型件的一个部分以形成一个钎焊的、单层的研磨工具。该电磁辐射波束限定了具有矩形形状的一个辐射区并且该辐射区入射到该磨料预成型件的一个部分上从而限定了一个照射区，并且其中该辐射区具有一个大于该照射区的面积。

[0011] 根据另一方面，形成一种磨料物品的方法包括：提供一个磨料预成型件，该磨料预成型件包括一个基底、覆盖该基底的一个表面的一个粘结层、以及粘结在该粘结层内的磨料颗粒的一个单层；并且跨过该包含该粘结层和磨料颗粒层的磨料预成型件的部分扫描一个电磁辐射波束以形成一种钎焊的、单层的研磨工具。该电磁辐射波束具有至少约800W的功率，并且限定了一个具有矩形形状的辐射区，其中该辐射区具有一种遍及该辐射区基本上均匀的能量分布。

[0012] 根据另一个方面，一种磨料物品包括一个基底、一个覆盖该基底的粘结层、以及在该基底和该粘结层之间的一个扩散层，该扩散层具有不大于约7微米的平均厚度。该物品还包括以一个单层安排在该粘结层内的多个磨料颗粒，其中这些磨料颗粒是遍及该粘结层的整个面积均匀分散的。

[0013] 在另一方面，一种磨料物品包括一个基底、覆盖该基底限定了一个研磨区域的一个粘结层，其中该粘结层具有大于约700HV的维氏硬度以及在10lbs的最大试验力下测量的至少8.5lbs的平均颗粒保留值的粘结强度。该磨料物品还包括以一个单层安排的并且包含在该粘结层内的多个磨料颗粒。

[0014] 根据一个第一方面，一种形成磨料物品的方法包括将一个电磁辐射波束指引到与一个研磨区域相邻并且间隔开的一个基底的非研磨区域上的一个初始位置处，该研磨区域包括多个包含在一个粘结层内的磨料颗粒；并且将该波束在该起始位置处保持一个预热持续时间。该方法进一步包括相对于该研磨区域改变该波束的位置以将该波束照射到该研磨部分并且钎焊该粘结层。

[0015] 在一个第二方面，一种形成磨料物品的方法包括形成一个通过以下过程所制成的单层的磨料预成型件：提供一个基底，形成一个覆盖该基底的一个表面的粘结层，将一个磨料颗粒的单层放置在该粘结层内。该方法进一步包括将具有不大于约700W的功率的一个电磁能波束指引到一个包含磨料颗粒以及粘结层的单层的磨料预成型件的一个部分处以形成一个单层的磨料物品。

[0016] 根据另一个方面，一种形成磨料物品的方法包括：提供一个单层的磨料预成型件，该磨料预成型件包括一个研磨区域，该研磨区域具有一个覆盖基底的一个表面的粘结层以及包含在该粘结层内的一个磨料颗粒的单层；并且将该电磁辐射波束指引到该研磨区域的一个部分处。具体地，该波束具有小于约700W的功率并且限定了一个辐射区，该辐射区具有在该辐射区内基本上均匀的能量均匀性。

[0017] 根据另一方面，一种形成磨料物品的方法包括：通过将一个电磁辐射波束指引到与该研磨区域邻接的一个非研磨起始位置处来钎焊一个研磨区域，该研磨区域包括多个包含在一个粘结层内的并且覆盖基底的一个表面的磨料颗粒；并且以小于约5mm/秒的速度遍及该研磨区域扫描该波束。

[0018] 在另一方面，一种形成磨料物品的方法包括将一个电磁能波束指引到一个研磨区域处，该研磨区域包括多个包含在一种粘结材料内的并且覆盖一个柔性基底的一个表面的磨料颗粒；并且将该柔性基底成形以安装一个工具。附图说明

[0019] 通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

[0020] 图1包括一个流程图，展示了根据一个实施方案形成一种钎焊的磨料物品的方法。

[0021] 图2包括对于确定根据一个实施方案的最大以及最小钎焊速度的两条描迹线的钎焊面积速度对比热通量速度的曲线图。

[0022] 图3A-3H提供了根据在此的实施方案所形成的不同的单层磨料物品的图解。

[0023] 图4包括一个曲线图，展示了对于根据在此的实施方案所形成的钎焊的磨料物品以及根据另一种方法所形成的钎焊的磨料物品的激光器功率对比钎焊速度。

[0024] 图5包括一个曲线图，展示了图2的描迹线，其中在这两条描迹线之间展示的数据点是由根据一个实施方案的实例1的样品产生的。

[0025] 图6包括一个流程图，展示了根据一个实施方案使用具体钎焊步骤形成一种单层磨料物品的方法。

[0026] 图7包括在根据一个实施方案的钎焊过程中的一个单层磨料物品的俯视图。

[0027] 图8包括在一个钎焊过程中的单层磨料物品的俯视图以及一条伴随的描迹线，该描迹线展示了在根据一个实施方案的钎焊过程中该电磁辐射波束的功率对比时间。

[0028] 图9A包括根据一个实施方案的单层磨料物品的一个部分的俯视图。

[0029] 图9B包括根据一个实施方案图9A的单层磨料物品的部分的一个截面图。

[0030] 图10包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的俯视图。

[0031] 图11A包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的俯视图。

[0032] 图11B包括根据一个实施方案结合了图11A的单层磨料物品的一个工具的透视图。

[0033] 图11C包括一个简图，展示了根据一个实施方案用于形成图11A的单层磨料物品的钎焊过程。

[0034] 图12A和12B包括对于通过一个激光器钎焊过程所形成的单层磨料物品以及通过一种常规的感应炉钎焊过程所形成的一种单层磨料物品的归一化的计数对比在磨料颗粒和研磨层之间的一个界面处的距离的图。

[0035] 图13A-13E包括结合了根据一个实施方案的一种单层磨料物品的研磨工具的图解。

[0036] 图14A包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据一种常规的技术形成的，并且第二个是根据一个实施方案根据一种钎焊技术形成的。

[0037] 图14B包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据一种常规的技术形成的，并且第二个是根据一个实施方案根据一种钎焊技术形成的。

[0038] 图15包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据一种常规的技术形成的，并且第二个是根据一个实施方案根据一种钎焊技术形成的。

[0039] 图16包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据一种常规的技术形成的，并且第二个是根据一个实施方案根据一种钎焊技术形成的。

[0040] 图17包括对于两个单层磨料物品的一种粘结材料的硬度的描迹线，第一个是根据一种常规的技术形成的，并且第二个是根据一个实施方案根据一种钎焊技术形成的。

[0041] 图18包括对于两个单层磨料样品的研磨功率对比研磨时间的描迹线，第一个是根据一种常规的技术形成的，并且第二个是根据一个实施方案根据一种钎焊技术形成的。

[0042] 图19包括对于两个单层磨料样品的法向力对比研磨时间的图，第一个是根据一种常规的技术形成的，并且第二个是根据一个实施方案根据一种钎焊技术形成的。

[0043] 图20-23包括单层磨料物品的表面的图片，两张图片包括根据在此的实施方案所形成的磨料物品，并且两张图片包括根据常规的激光钎焊过程所形成的磨料物品的部分。

[0044] 图24包括一个流程图，展示了使用根据一个实施方案的一种具体钎焊程序形成一种单层磨料物品的方法。

[0045] 图25包括在根据一个实施方案的钎焊过程中的一个单层磨料物品的俯视图。

[0046] 图26包括在一个钎焊过程中的单层磨料物品的俯视图以及一条伴随的描迹线，该描迹线展示了在根据一个实施方案的钎焊过程中该电磁辐射波束的功率对比时间。

[0047] 图27包括根据一个实施方案的单层磨料物品的一个部分的俯视图。

[0048] 图28包括根据一个实施方案图27的单层磨料物品的部分的一个截面图。

[0049] 图29A包括结合了根据一个替代实施方案的一个单层磨料物品的研磨工具的图解。

[0050] 图29B包括根据一个替代实施方案图30A的研磨工具的一个部分的图以及形成该工具的方法。

[0051] 在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

具体实施方式

[0052] 在此的实施方案是针对使用一个电磁辐射波束作为热源进行该钎焊操作来形成单层研磨产品的方法。具体地，该方法是针对确定用于使用该电磁辐射波束进行钎焊操作的一个适当钎焊速度。

[0053] 图1包括一个流程图，展示了根据一个实施方案形成一种钎焊的磨料物品的方法。如所展示的，该过程通过提供一个具有研磨区域的基底而开始于步骤101。该基底可以是适合于包含该研磨区域的一个本体并且可以具有多种形状，这取决于最终形成的钎焊的磨料物品的所打算的应用。例如，通常的多边形形状，例如圆形或矩形、或环形。

[0054] 该基底可以包括一种金属或金属合金材料。例如，合适的金属可以包括铝、镍、钛、铬、锡、铜、钼、锌、铁、以及其组合。在一个具体的实施方案中，该基底材料可以是钢，例如低TM碳不锈钢。在另一个实施方案中，该基底是由一种含镍金属(例如Inconel )制成的。

[0055] 取决于所打算的应用，该基底可以具有一个厚度使得它是一种柔性材料，并且因此具有在约0.5mm和约5mm之间的范围内的厚度。在其他例子中，该基底可以是一种基本上刚性的构件，该构件具有更大的厚度，例如在至少约5mm、至少约10mm、12mm、15mm或甚至至少约20mm的等级上。具体实施方式使用具有在约5mm和约25mm之间范围内的平均厚度。

[0056] 该研磨区域可以置于该基底的许多个位置上。具体地，取决于所希望的应用该研磨区域通常是在该基底的一个主表面上形成。在所伴随的实施方案中展示并且说明了根据在此的方法形成的不同的单层磨料物品。根据一个实施方案，提供一个具有研磨区域的基底的方法可以包括在该基底的一个表面上形成一个研磨区域。在此类实施方案中，形成该研磨区域的方法可以通过形成一个可以施用在该基底的表面上的粘结层、并且将磨料颗粒放置在该粘结层内而开始。形成该粘结层可以包括将一个粘结材料的薄层施用到该基底的一个选定的表面上。形成该粘结材料的一些合适的方法可以包括将一个包含该粘结层材料的糊剂或胶带施用到该基底的一个选定的表面上。

[0057] 该粘结层材料可以由多种组分的一种混合物形成。具体地，该形成过程可以包括将金属颗粒与一种粘结剂混合以形成该粘结层材料。这些金属颗粒可以包括金属材料，例如镍、铬、锡、铜、钛、钼、铝、以及其组合。在一个具体的实施方案中，该粘结层包括金属颗粒(包括镍和铬的一种合金)。根据一个替代实施方案，该粘结层包括含有铜的金属颗粒。

[0058] 这些金属颗粒总体上是微米大小的使得它们适合与使用电磁辐射波束的钎焊操作一起使用。这样，这些金属颗粒具有不大于约30微米的平均粒度。某些实施方案使用更小的颗粒，这样该平均粒度是不大于约20微米，不大于约15微米，或不大于约10微米。具体实施方案使用具有在约1微米和20微米之间范围内的平均粒度。

[0059] 这些金属颗粒可以与一种粘结剂材料混合以形成被施用到基底的一个表面上的粘结层混合物。特别有用的是利用特定百分比的粘结剂以及金属颗粒使得该混合物具有适当的用于基底施用的特征并且适合通过一个电磁辐射波束进行钎焊。这样，形成该粘结层的混合物总体上包括至少约10wt％的粘结剂与金属颗粒。在其他实施方案中，可以使用更多的粘结剂材料使得该混合物包括至少约20wt％或至少约25wt％。具体实施方式利用不大于约40wt％的粘结剂量值来形成该粘结层材料。

[0060] 该粘结剂材料可以包括一种有机或无机的材料，并且在某些例子中该粘结剂完全是由无机材料制成的以降低在该粘结层内的有机材料的含量。某些适合的粘结剂材料可以包括金属以及陶瓷。例如，在一个实施方案中，该粘结剂是来自Vitta公司的Vitta Braz-Binder Gel。

[0061] 根据一个具体实施方案，该粘结剂材料包括一个特定百分比的孔隙率，使得它适合于与使用一特定电磁辐射波束的钎焊操作一起使用。即，该粘结剂材料的孔隙率以及该粘结层的最终孔隙率可以被控制为使得它具有合适的与特定的电磁辐射波长一起使用的吸收率。这样，该粘结层被成形为使得它具有在该粘结剂内至少20vol％的孔隙率百分比。在其他实施方案中，这种孔隙率可以更大，例如至少约30vol％，至少约40vol％，或甚至至少约50vol％。在具体的例子中，该孔隙率是在约30vol％和80vol％之间范围内的，并且更特别地，在约45vol％和约65vol％的范围内。该粘结层的孔隙率使用一种直接方法通过在钎焊操作之前以及之后测量该粘结层的厚度进行测量。

[0062] 该粘结层总体上包含少量的有机材料以避免在钎焊过程中气态物种的挥发并且用于相对于电磁辐射的波长控制粘结层的吸收率。有机材料是指天然的或合成的有机材料，包括聚合物类。根据一个实施方案，该粘结层包含不大于约5wt％的有机材料。其他粘结材料可以包括更少的有机材料，例如不大于约3wt％或甚至不大于约1wt％。

[0063] 这种粘结层还可以包括少量的可以在钎焊过程中挥发的其他物种，这可以导致形成差的钎焊物。例如，该粘结层总体上包括少量的氧、氮、以及氢。在某些实施方案中，此类物种存在的量值是不大于约5wt％，不大于约3wt％或不大于约1wt％。此类量值解释了这类物种作为单独的元素或与其他元素结合(即化学化合物)的存在。

[0064] 该粘结层被成形为使得它可以具有相对于该电磁辐射波束的波长的一个特定吸收率(α)。具体地，可以操纵多种因素(例如孔隙率、有机组分的存在、以及施用到基底上时的表面特征)来形成具有特定吸收率的粘结层。控制该孔隙率可以有助于确定适当的钎焊速度以及因此形成一种适合的钎焊的磨料物品。根据一个实施方案，该粘结层的吸收率(α)相对于该电磁辐射波束的波长是至少约0.2，例如至少约0.25，至少约0.3，至少约0.35，至少约0.4，或甚至至少约0.5。具体实施方案利用了相对于该电磁辐射波束的波长在约0.3和约0.9之间范围内的粘结层的吸收率(α)，并且更特别地是在约0.4和约0.9之间的范围内。

[0065] 将金属颗粒与粘结剂形成混合物以形成该粘结层材料之后，可以将该粘结层材料施用到该基底的一个选定的表面上。将该粘结层施用到该基底上可以包括多种典型的方法，例如将该粘结层材料印刷或粘贴到该基底的所希望的表面上。在将该粘结层施用到该基底的一个表面上之前，可以将该基底的表面清洁以除去可能会改变该基底材料相对于该电磁辐射波束的吸收率的有机材料。并且事实上，此类有机物可以改变该基底上的粘结层材料的湿润行为，这也可以影响该粘结层的吸收率。清洁该基底可以包括使用表面活性剂、用去离子水漂洗以及类似操作。

[0066] 该粘结层总体上是薄的使得它足以将一个磨料颗粒的单层粘结在其中。根据一个实施方案，该粘结层的平均厚度是不大于所使用的磨料颗粒的平均粒度的约75％。其他实施方案可以使用更薄的粘结层，例如不大于平均粒度的约60％，不大于约50％，不大于约40％或甚至不大于约30％。在一个具体的实施方案中，该粘结层具有的平均厚度在该磨料颗粒的平均大小的约30％和75％之间的范围内。

[0067] 参照特定的值，总体上该粘结层具有小于约300微米的平均厚度。例如，该粘结层可以具有小于约250微米、200微米、150微米、或甚至小于约100微米的平均厚度。根据一个示例性实施方案，该粘结层具有的平均厚度在约20微米和约300微米之间范围内，并且更特别地是在约100微米和约250微米之间范围内。

[0068] 将该粘结层材料施用到该基底表面上之后，形成该研磨区域的过程可以通过将磨料颗粒置于该粘结层内而继续进行。具体地，在粘结层内安置磨料颗粒可以包括将一个磨料颗粒单层安置在该粘结层内。提及一个单层磨料物品是指一种磨料物品，该磨料物品使用了所具有的厚度足以将一个磨料颗粒单层保持在其中的粘结层，这样每个磨料颗粒都可以占据该基底表面上的一个位置并且每个颗粒都具有暴露在该粘结层之上的一个部分，并且这样，该粘结层并非必须是一种包围这些磨料颗粒的基质材料或载体。

[0069] 这些磨料颗粒能够以一种具有非短程或长程模式的不规则方式分布在该粘结层内。作为替代方案，某些实施方案可以使用多种模式使得这些磨料颗粒以一种阵列安置于TM该粘结层内。例如，这些磨料颗粒能够以一种自避随机分布(SARD )而分布在该粘结层内。

[0070] 这些磨料颗粒可以包括研磨材料或超级研磨材料。例如，一些此类适合的研磨材料可以包括氧化物类、碳化物类、氮化物类以及硼化物类。具体地，适合的研磨材料可以包括氧化铝、硅石、碳化硅、立方氮化硼、以及金刚石。根据一个具体的实施方案，这些磨料颗粒由金刚石构成。

[0071] 这些磨料颗粒的平均粒度总体上是小于约400微米。在其他实施方案中，这些磨料颗粒的尺寸可以更小，例如不大于约300微米，不大于约250微米，或甚至不大于约200微米，或甚至不大于约100微米。根据一个具体实施方案，这些磨料颗粒可以具有在约40微米至约400微米之间范围内的砂砾大小。

[0072] 再次参见图1，在步骤101提供了一个具有研磨区域的基底之后，该过程在步骤103通过基于一个电磁辐射波束的功率以及该粘结层材料的吸收率确定一个钎焊速度而继续进行。如在此以上所提及的，该过程利用了一个电磁辐射波束来将能量递送到该研磨区域，由此加热该基底以及粘结层材料以形成一种钎焊的磨料物品。在具体的例子中，该电磁辐射波束是从一个激光装置产生的，这样该过程可以被称为激光钎焊过程。该激光装置可以具有协助形成一种钎焊的磨料物品的某些特征以及操作参数。具体地，某些适合的激光装置包括激光二极管或纤维激光器。

[0073] 这种电磁辐射波束的功率可以是不大于约5000W。例如，在某些例子中，该波束的功率是不大于约2500W，例如不大于约2000W，不大于约1500W，以及在1000W、800W、700W、或600W的等级上。具体过程可以使用在至少约100W的功率下运行的波束，例如至少约150W，至少约200W，或甚至至少约250W。某些实施方案可以使用在约100W和约5000W之间范围内的功率下运行的波束，例如在约100W和约2000W之间的范围内，并且更特别地是在约100W和约600W之间的范围内。如在此更详细讨论的，该激光运行时的功率是用于确定该钎焊过程的钎焊速度的一个因素，这有助于形成一种合适的钎焊的磨料物品。

[0074] 运行该波束(特别是对于激光装置)能够以不同的模式完成，包括例如脉冲模式的操作，其中由激光器输出的能量是脉冲的，即一段持续时间输出能量，并且然后一段持续时间不输出能量。在此的实施方案可以利用以连续的波模运行的波束这样该波束不是脉冲的并且激光器输出的能量在钎焊操作的持续时间内是恒定的。

[0075] 总体上，用来进行钎焊操作的该电磁辐射波束的波长相对于该粘结层的材料的吸收率是特别合适的。该电磁辐射波束的波长可以是不大于约20微米。在某些例子中，该波束的波长更小，例如不大于约15微米，不大于约12微米，不大于约10微米，不大于约8微米，或甚至不大于约5微米。具体的实施方案所使用的波束的波长在约0.01微米和约20微米之间范围内，例如在约0.01微米和约8微米之间，或甚至在约0.1微米和约5微米之间。

[0076] 确定钎焊过程的钎焊速度的方法可以是基于该电磁辐射波束的功率以及该粘结层的吸收率。具体地，合适的最大以及最小钎焊面积速度可以基于在此描述的方程来计算，并且从这些计算结果可以确定最大以及最小钎焊速度。根据一个实施方案，2
最大钎焊面积速度Vrmax(mm/s)是取决于该电磁辐射波束的热通量速度(qr)以及相对于该电磁辐射的一个波长的该粘结层材料的吸收率(α)。例如，最大钎焊面积速度
2
Vrmax(mm/s)基于以下公式不大于以下值：对于具有至少约40W/mm热通量速度(qr)，
2 2
Vrmax＝0.0009(qr)-0.06(qr)+1.5。在某些实施方案中，最大钎焊面积速度Vrmax(mm/s)基于以下公式不大于以下值：对于具有至少约60W/mm(或甚至至少约80W/mm)热通
2
量速度(qr)，Vrmax＝0.0009(qr)-0.06(qr)+1.5。根据其他实施方案，方程Vrmax＝
2
0.0009(qr)-0.06(qr)+1.5可以用来确定具有不大于约200W/mm，例如不大于约180W/mm，不大于约160W/mm，或甚至不大于约140W/mm的热通量速度(qr)的最大钎焊面积速度。具体实施方案利用了一个最大钎焊面积速度，该速度是基于在约40W/mm和约200W/mm之间范围内(并且特别是在约60W/mm和约160W/mm之间范围内)的方程Vrmax＝
2
0.0009(qr)-0.06(qr)+1.5。然后该钎焊速度可以从钎焊面积速度通过使该最大钎焊面积速度除以该辐射区内的波束的半径来确定。对于利用矩形波束的具体波束(这些波束在目标物上投影了一个矩形辐射区)，半径等于该辐射区的宽度的一半。

[0077] 热通量速度(qr)表示递送到该钎焊区域或在该处吸收的热能的有效量。该热通2
量速度可以基于方程qr＝(q/r)*(α)计算，其中q是波束以W/mm 计的功率密度，r是波束的半径，并且(α)是该粘结层的吸收率。值得注意地，该波束的功率密度(q)可以基于激光的功率除以辐射区内波束的面积(即在表面上的波束面积)来计算。

[0078] 同样地，可以确定对于该钎焊过程的一个最小钎焊面积速度Vrmin(mm2/s)。根据一2
个实施方案，最小钎焊面积速度，Vrmin(mm/s)可以基于对于具有至少40W/mm的热通量速
2
度(qr)的公式Vrmin＝0.0006(qr)-0.05(qr)+1.5确定。事实上，该方程适合于计算对于具有至少约60W/mm、或甚至80W/mm的热通量速度的最小钎焊面积速度，Vrmin。作为替代方
2
案，基于公式Vrmin＝0.0006(qr)-0.05(qr)+1.5，最小钎焊面积速度可以用于具有不大于约200W/mm的热通量速度(qr)，例如不大于约180W/mm，不大于约160W/mm，或甚至不大于约140W/mm。具体实施方案利用了一个最大钎焊面积速度，该速度是基于在约40W/mm和约
200W/mm之间范围内(并且特别是在约60W/mm和约160W/mm之间范围内)的方程Vrmax＝
2
0.0006(qr)-0.05(qr)+1.5然后该钎焊速度可以通过使该最小钎焊面积速度除以该辐射区内的波束的半径来从钎焊面积速度确定。

[0079] 参见图2，提供了对于两条描迹线的热通量速度对比钎焊面积的曲线图，这两条描迹线代表了根据实施方案的最大以及最小钎焊面积速度的边界。描迹线201和203分别代表最大钎焊面积速度和最小钎焊面积速度的边界。描迹线201通
2
过方程Vrmax＝0.0009(qr)-0.06(qr)+1.5表示，而描迹线203通过方程Vrmin＝
2
0.0006(qr)-0.05(qr)+1.5表示。值得注意地，最大以及最小钎焊面积速度是基于实验以及热传递原理以经验得到的方程。如所展示的，当更多的能量供应至该研磨区域的表面上时，该最大以及最小钎焊面积速度随着热通量速度的增加而增加。然而，还如在图2中证明的，最大以及最小钎焊面积速度之间的适合的钎焊面积速度是更小的并且该过程在更低的热通量速度下是更敏感的。此外，某些过程可以具有在不大于约20mm/s，例如不大于约
15mm/s，或甚至不大于约10mm/s的等级上的最大钎焊限值。

[0080] 用于该过程的电磁辐射波束包括使它们特别适合于进行一个钎焊过程的其他显著的特征以及特性。例如，受该电磁辐射波束所影响的研磨区域通过一个辐射区来限定。在某些例子中，该辐射区可以具有矩形的形状，该形状有助于施用在该辐射区内的研磨区域部分上的均匀能量的施用。使用一个激光二极管可以特别适合于产生具有矩形形状的辐射区。该辐射区的矩形形状是由一个长度和一个宽度限定的，并且长度与宽度之比可以限定总体上至少为约2∶1的长宽比。在某些实施方案中，该长宽比可以更大，例如至少3∶1、4∶1、5∶1或甚至10∶1。根据一个具体的实施方案，该长宽比是在约2∶1与约5∶1之间的范围内。

[0081] 进一步参见该辐射区的维度，宽度可以是至少约1mm，例如在至少约2mm，至少约4mm，至少约5mm，或甚至至少约10mm的等级上。在具体实施方案中，该辐射区的宽度是在约
1mm和约10mm之间的范围内。

[0082] 该辐射区的长度总体上是大于该宽度这样利用了遍及该研磨区域201该波束的完全覆盖。例如，在某些实施方案中，该长度可以是至少约4mm，至少约6mm，至少约10mm、15mm，或甚至至少约20mm。具体实施方案利用了在约4mm和约30mm之间的长度，并且更特别地，在约4mm和与25mm之间的范围内。

[0083] 在其他实施方案中，该辐射区可以具有不同的形状，例如一个圆形形状。对于具有圆形形状的辐射区，使用纤维激光装置是特别合适的。根据一个具体实施方案，该辐射区具有至少约2mm的直径。在其他实施方案中，该直径更大，例如至少约3mm，或甚至至少约5mm。某些实施方案利用了具有在约2mm和约5mm之间范围内的直径的辐射区。

[0084] 不依赖于形状，该辐射区总体上具有总体上均匀的能量分布，这样由该波束产生的能量的量值遍及该辐射区的面积(长度以及宽度或直径)是基本上恒定的。也就是说，该能量分布是均匀的或非高斯的，如与在辐射区内具有远离一个焦点的光能的高斯分布的激光器所相反的。在该辐射区内均匀的能量分布有助于均匀地加热该粘结层并且因此形成具有均匀的并且均相的钎焊材料的单层磨料。在钎焊操作的过程中，该电磁辐射波束入射到该研磨区域的一个部分上(包括粘结层以及磨料颗粒的一个部分)，该部分被定义为照射区，以递送能量并且进行该钎焊操作。该照射区可以由一个长度以及一个宽度限定，并且典型地该照射区的宽度是等于辐射区的宽度，但是该照射区的长度小于辐射区的长度以确保在该照射区内遍及该研磨区域的部分该波束的完全覆盖。这样，该辐射区总体上限定了一个面积，该面积是在该照射区的面积的约5％和约25％之间的范围内。

[0085] 根据一个实施方案，在该照射区内的能量分布具有跨过该长度不大于约10％的能量变化。在其他实施方案中，该能量分布可以更小，由此能量均匀性更大，使得跨过该长度的能量变化不大于约5％或甚至不大于约2％。

[0086] 根据一个实施方案，在该照射区内波束的能量密度是每单位面积上被提供至该照射区内的研磨部分上的能量的量值。该照射区内所供应的过量的能量由于温度的迅速改变可以导致磨料颗粒的破裂以及差的粘结行为。例如，在某些实施方案中，该照射区内的能量2 2 2 2
密度是至少约10J/mm，例如至少约15J/mm，至少约20J/mm，或甚至至少约25J/mm。具体
2 2
实施方案所利用的在该照射区内的能量密度是在约10J/mm 和约100J/mm 之间的范围内，
2 2 2
更特别地是在约15J/mm 和约80J/mm 之间的范围内，并且甚至更特别地是在约15J/mm 和
2
约60J/mm 之间的范围内。

[0087] 再次参见图1，在步骤103确定了一个合适的钎焊速度之后，该过程可以在步骤105继续，包括通过改变该波束相对于研磨区域的位置以该钎焊速度形成一个钎焊的研磨区域。如将理解的，改变该波束相对于研磨区域的位置能够以不同的方式实现。例如，在一个实施方案中，移动该电磁辐射波束而保持该基底静止。在其他例子中，可以移动该基底而保持该波束静止。在一个具体的实施方案中，可以相对于彼此移动该基底和该波束两者以便按已确定的钎焊速度完成该钎焊。完成基底和波束的运动可以进行的方式为使得基底和波束在相反的方向上移动，这对于更快的钎焊速度是特别合适的。作为替代方案，可以使该基底和该波束在相同的方向上移动，其中这样的过程可能特别适合于更低的钎焊速度。

[0088] 此外，根据在此的实施方案的钎焊操作可以包括特定的方法。例如，某些钎焊操作可以利用一个预热过程，其中将该波束在非零的功率条件下指引到一个起始位置处。在具体的例子中，该起始位置可以是在包含该粘结层以及磨料颗粒的研磨区域之内。在其他实施方案中，该起始位置可以是与该研磨区域分离开并且间隔开的从而使得该波束入射到该基底上。

[0089] 根据在此的实施方案，该预热持续时间可以是不大于约30秒，例如不大于约25秒，不大于约20秒，或甚至不大于约15秒。具体实施方案利用了在约1秒和约15秒范围内的一个预热持续时间，并且更特别地是在约1秒与约10秒之间范围内的持续时间。

[0090] 此外，在一些例子中，该钎焊过程可以包括增加该激光器的功率。增加功率可以在该激光器是静止或作为替代方案改变波束相对于该基底的位置时完成。例如，当开始该钎焊过程时，例如当从起始位置移动到一个第二位置以开始该钎焊过程时，增加功率可能是特别有用的。此外，在此的其他过程可以利用一个钎焊操作，其中该激光器的功率在钎焊过程中减小。减小该功率可以在该激光器相对于基底静止时，或者当该激光器相对于该基底改变位置时完成。事实上，减小该激光器的功率可以是对于结束该钎焊过程以控制工件的冷却并且避免对钎焊区域的热冲击是特别有用的。

[0091] 根据在此的实施方案，该钎焊过程可以在一种惰性环境中进行，这样将该磨料预成型件置于具有基本上惰性的环境的一个外壳或腔室内。例如，该磨料预成型件可以包含在一个外壳内，其中将环境大气吹扫出并且使用一个惰性环境，例如一种稀有气体(如氩气)填充。根据一个实施方案，该磨料预成型件可以包含在一个外壳内，该外壳可以是不进行密封的，然而在钎焊操作过程中使一种惰性气体流入该外壳内并且遍及该磨料预成型件的表面以避免部件的氧化。

[0092] 图3A-3H呈现了根据在此的过程形成的不同的单层钎焊磨料物品的图。图3A包括一个单层磨料物品的一部分的截面图。图3A展示了研磨部分302、303、和304(302-304)，它们是在该基底301的凸起的部分313、314、和315(313-315)上形成的。该磨料物品进一步包括非研磨区域317和319，它们可以作为在凸起的部分317和317之间的通道存在。凸起的部分313-315的形成有助于在钎焊过程中的热耗散并且避免对钎焊区域的过度热损害，特别是在大功率波束的背景下。凸起的部分313-315限定了在该基底301的下主表面之上延伸的上主表面，即，在通道317和319内的基底的上表面。如所展示的，研磨部分302-304覆盖了该凸起的部分313-315的上主表面，使得在各研磨部分302-304内的粘结层309和磨料颗粒307布置在该上表面之上。

[0093] 图3B包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的图。具体地，图3B展示了具有一个包括外直径342和内直径343的环形形状的单层磨料物品340。钎焊区域344覆盖了在内直径343和外直径342之间的基底的主表面。研磨物品的形状可以导致一项独特的加工技术，包括这些钎焊区域的某种重叠。因此，该过程可以包括在钎焊过程中增加或减小波束344的功率，并且特别是在钎焊过程完成的过程中在重叠区域345内的波束344的功率的受控制的减小。

[0094] 图3C-3H包括结合了根据在此的实施方案所形成的单层钎焊磨料物品的不同研磨工具的图解。图3C包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的俯视图。具体地，该单层磨料物品350包括一个具有环形形状的基底351以及覆盖该基底351的表面的研磨区域352。这些研磨区域352可以包括根据在此的实施方案的一个粘结层以及磨料颗粒。如所展示的，这些研磨区域352以一种围绕一个中心的方式安排在该基底351的表面上并且这些研磨区域352各自具有总体上线形的形状，然而某些研磨区域352具有与其他那些不同的长度。值得注意地，这些研磨区域352通过一个不包含粘结层以及磨料颗粒的非研磨区域353而彼此分开。该单层磨料物品350可以适合用在研磨或抛光应用中，例如一种具体的应用可以是一个CMD垫修整器。

[0095] 图3D包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品354的俯视图。具体地，该单层磨料物品354包括一个具有环形形状的基底355，一个外研磨区域，该外研磨区域包括覆盖该基底355的表面与该基底355的外周边邻近的并且以一种环形结构安排的研磨区域356。如所展示的，在该外研磨区域内的各个研磨区域356通过多个非研磨区域357彼此分开。该物品354进一步包括一个内研磨区域，该内研磨区域包括在该基底355的表面上的外研磨区域内以环形构造安排的多个研磨区域358。这些研磨区域358各自可以通过多个非研磨区域360分开。如所展示的，该内研磨区域通过一个环形非研磨区域359与该外研磨区域间隔开。将理解的是，外研磨区域内的研磨区域356可以是与内研磨区域内的研磨区域358不同的。也就是说，例如，研磨区域356和358可以在大小、取向、形状、粘结层材料的类型、或甚至其中所包含的磨料颗粒大小上不同。该单层磨料物品354可以适合用在研磨或抛光应用中，例如一个具体的应用可以是一个CMD垫修整器。

[0096] 图3E包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的俯视图。具体地，该单层磨料物品362包括一个具有圆形形状的基底363以及覆盖该基底363表面的研磨区域364。如所展示的，这些研磨区域364各自具有总体上弓形的形状，这些形状以半圆形的方式围绕基底363的表面的部分延伸。研磨区域264各自可以通过多个非研磨区域365分开。该单层磨料物品362可以适合用在研磨或抛光应用中，例如一个具体的应用可以是一个CMD垫修整器。

[0097] 图3F包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的侧视图。具体地，该单层磨料物品370是一种工具，该工具包括供操作者使用的一个手柄372或者作为替代方案用于连接到另一个工具上，例如一个可选择的机动化的手持式工具的头部。该工具包括一个头部部分371，该头部部分包括一个单层磨料物品，该磨料物品包括一个基底以及以螺旋的模式围绕该头部部分371安排的多个研磨区域373。这些研磨区域373通过多个非研磨区域375彼此分开。该单层磨料物品370可以用于研磨或抛光应用中，并且特别是表面、拐角或边缘研磨应用中。

[0098] 根据一个替代实施方案，该工具的头部部分371可以通过一个不同的过程形成。例如，该基底可以是总体上具有小于约2mm的平均厚度的一种柔性材料，例如一种金属。通过根据在此的实施方案的一个钎焊程序可以在基底的表面上形成多个研磨区域。完成该钎焊过程之后，该基底可以围绕该头部部分371形成。该形成过程可以包括将柔性基底弯曲、扭曲或以其他方式成型该该工具的一个表面上。这样，将理解的是，可以进一步将该基底附接到该工具的表面上，例如通过使用一种粘合剂或机械附件。

[0099] 图3G包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的侧视图。与图3F的物品相似，该单层磨料物品380是一种工具，该工具包括供操作者使用的一个手柄382或者作为替代方案用于连接到另一个工具上，例如一个可选择的动力化的手持式工具的头部。该工具包括一个头部部分381，该头部部分包括一个单层磨料物品，该磨料物品包括一个基底以及以一种围绕该头部部分381的模式而安排的多个研磨区域383。这些研磨区域383通过多个非研磨区域385彼此分开。该单层磨料物品380可以用于研磨或抛光应用中，例如一种具体用途可以包括表面、拐角或边缘研磨应用。

[0100] 图3H包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的侧视图。具体地，该单层磨料物品390包括一个具有盘形状的基底391以及覆盖该基底391的侧表面的多个研磨区域393。这些研磨区域393各自具有沿着基底393的主表面之间的侧面延伸的总体上线形的形状。这些研磨区域393各自可以通过多个非研磨区域395分开。该单层磨料物品390可以适合用在研磨或抛光应用中，并且特别是一个磨边机。

[0101] 实例1

[0102] 使用两个不同的电磁辐射源(即，激光器)以不同功率和不同速度形成多个样品以确定粘结层的吸收率、钎焊速度、以及激光器的功率之间的关系。所有的样品都在不锈钢基底上形成，该粘结层材料(即，钎焊材料)是从WallColmonoy Corporation作TM为Nicrobraz 普遍可得的镍和铬的钎焊物。通过将含有从Vitta公司普遍可得的Vitta Braz-Binder Gel的约15wt％的粘结剂材料与85wt％的金属颗粒混合以形成具有约
58vol％的孔隙率(如通过测量钎焊过程之前基底上的粘结层的厚度(体积)并且之后测量钎焊过程之后粘结层的厚度所确定的)的粘结层而将该钎焊物而成形为一种钎焊糊剂。
将具有250μm的平均粒度的磨料颗粒单层以一种随机的分布置于该粘结层内。

[0103] 表1

[0104]

[0105] 如在表1中提供的，第一组样品(A组)使用从IPG PhotonicsCorporation可得的、作为YLR HP Series普遍可得的一种纤维激光器进行钎焊。该激光器具有1微米的波长以及一个具有3mm半径的辐射区。该激光器以不同的功率并且不同的速度使用以形成具有适合的钎焊物的单层磨料物品，这包括形成呈现适合的基底表面湿润作用、钎焊物均质性的(如通过均匀的厚度和颜色、无泡、以及研磨粒料的均匀分布所证明的)钎焊层。第二组样品(在表1中作为B组样品呈现)使用从Alabama Laser可得的一种CO2激光器形成。该激光器具有10.6微米的波长并且其操作方式使得辐射区具有3mm的半径以及遍及该辐射区的一种标准的高斯能量分布。钎焊使用该CO2激光器以不同的速度以及功率进行直至样品被成形为具有适合的钎焊物。值得注意地，B组样品没有证实与通过A组的样品所形成的钎焊物一样合适的钎焊层。

[0106] 如在以上表1中所指出的，形成适合的钎焊物品所使用的激光器的功率对于在A组中的样品比具有相同的钎焊速度的B组的样品显著更低。如在图4中更清楚地展示的，呈现了对于由这两个组形成的所有样品的激光器功率(W)对比钎焊速度(mm/s)的一个曲线图。具体地，描迹线401代表A组的样品的趋势线，而描迹线403代表B组的样品的趋势线。如所展示的，与以对应的钎焊速度的A组的样品相比，对于B组的样品形成适合的钎焊物品所必须的功率要大两倍。因此，粘结层的吸收率、所使用的激光器的功率以及波束的面积可以对该钎焊操作的效率有显著影响。事实上，更有效率的并且使用更少的能量完成该钎焊过程的钎焊操作导致了对部件的更少的总损害以及更好的钎焊物。

[0107] 当确定A组的所有样品形成了适合的钎焊的磨料物品时，对A组的所有样品的钎焊面积速度以及热通量速度进行计算并且绘图。如在图5中所展示的，这些样品各自展示为落在分别代表最大以及最小钎焊面积速度的描迹线201和203之间的描迹点。对于这些2
点的计算以及绘图，确定了钢基底的扩散率是3.0E-6m/s，吸收率是0.5，并且该钢基底层的电导率是16W/m℃。因此，图5证明了在描迹线201和203的方程所限定的边界内形成了具有适合的钎焊物的来自A组的所有样品。图5证实了可以依赖这些方程确定适合的钎焊速度用于受控的处理参数，包括激光器功率、辐射区内电磁辐射波束的面积、以及钎焊物的吸收率。

[0108] 根据一个方面的具体钎焊过程

[0109] 图6包括一个流程图，展示了使用根据一个实施方案形成一种单层磨料物品的方法。该过程开始于步骤2101，在此提供了一个基底。总体上，该基底是具有适合于在其上保持随后形成的层(例如粘结层以及磨料颗粒层)的一个表面的一片材料。该基底可以具有某些形状，例如常见的多边形形状从而使得它是圆形或矩形的。其他形状可以包括环形。

[0110] 根据一个实施方案，该基底可以包括在此以上指出的那些材料。此外，该基底可以是一种基本上刚性的材料，具有适合于支持在其上的组成层的特定厚度并且还足以经受研磨应用中常见的力以及钎焊过程而不会过度扭曲。例如，该基底的平均厚度是至少约10mm。在某些其他的实施方案中，该平均厚度可以更大，例如至少约12mm、至少约15mm、或甚至至少约20mm。具体实施方式使用具有在约10mm和约25mm之间范围内的平均厚度。

[0111] 在步骤2101中提供该基底之后，该过程在步骤2103中通过形成覆盖该基底的一个表面的粘结层而继续进行。该粘结层提供了用于将磨料颗粒附接到该基底上的界面以及在研磨应用中工具的使用。形成该粘结层可以包括将一个粘结材料的薄层施用到该基底的一个选定的表面上。形成该粘结材料的层的一些合适的方法可以包括将一个包含该粘结层材料的糊剂或胶带施用到该基底的一个选定的表面上。

[0112] 根据一个实施方案，该粘结层可以是一种含金属的材料(包括在此指出的那些材料)，包括少量的其他非金属物种，例如硅。

[0113] 根据一个更具体的实施方案，该粘结层是一种主要包含镍和铬的金属合金。该粘结层总体上可以包含少量的有机材料，氧、氮、氢、以及如在此所指出的它们的组合。

[0114] 此外，该粘结层可以具有如在此的实施方案中所指出的平均厚度，例如不大于所使用的磨料颗粒的平均粒度的约75％，并且作为替代方案陈述了小于约300微米的平均厚度。例如，该粘结层可以具有小于约250微米、200微米、150微米、或甚至小于约100微米的平均厚度。根据一个示例性实施方案，该粘结层具有的平均厚度在约20微米和约300微米之间范围内，并且更特别地是在约100微米和约250微米之间的范围内。

[0115] 在步骤2103中在基底的表面上形成粘结层之后，该过程在步骤2105中通过将一个磨料颗粒的单层置于该粘结层内而继续进行。此类过程可以根据在此的其他实施方案中所描述的方法而进行。

[0116] 这些磨料颗粒可以包括研磨材料或超级研磨材料，如在此的实施方案中所指出的。此外，磨料颗粒的平均粒度可以包括在此的其他实施方案中所指出的砂砾大小。值得注意地，与其他形成方法不同，本方法对于粘结层的施用以及磨料颗粒的施用利用了不同的步骤，这与形成一种结合了粘结材料以及磨料颗粒的混合物并且然后将该混合物单独施用到一个表面上是相反的。这允许在该粘结层内选择性地安置这些磨料颗粒以及适当地形成一个单层磨料物品。

[0117] 在步骤2105中将一个磨料颗粒的单层置于该粘结层内之后，该方法在步骤2107中通过将一个电磁辐射波束指引到含有粘结层以及磨料颗粒的基底上的一个起始位置处而继续进行。该电磁辐射波束足以加热该粘结层并且引起该粘结层的钎焊，由此将磨料颗粒附接或安装该基底上。值得注意地，根据一个实施方案，该电磁辐射波束是由一个激光装置产生的，这样该过程可以被称为激光钎焊过程。此外，该激光装置可以具有协助形成一种钎焊的单层磨料物品的某些特征以及参数。例如，根据一个具体实施方案，该激光装置是一个激光二极管。

[0118] 总体上，用来进行钎焊操作的该电磁能波束的波长对于该粘结层的材料的吸收率是特别合适的。这样，该电磁能波束的波长总体上是不大于约20微米。在其他例子中，该电磁辐射波束的波长更小，例如不大于约15微米，不大于约12微米，不大于约10微米，不大于约8微米，或甚至不大于约5微米。具体实施方案使用在约0.01微米和约20微米之间范围内的电磁辐射波束，例如在约0.01微米和约10微米之间，或甚至在约0.1微米和约5微米之间。

[0119] 图6的具体钎焊过程可以使用具有特定功率的一个波束进行，从而使得能量被供应到该粘结层上。值得注意地，在此披露的波束是在至少约800W的功率下运行的特别高功率的波束。在某些实施方案中，该波束可以具有更大的功率，例如至少约1000W，至少约1200W，至少约1500W，或甚至至少约2000W。根据一个具体实施方案，该波束具有的功率在
800W和5000W之间的范围内，并且更特别地是在约1000W和2400W的范围内。

[0120] 该波束的操作(特别是对于激光装置)可以具有不同的操作模式，包括例如脉冲模式的操作，其中由激光器输出的能量是脉冲的，即由激光器持续一段时间输出能量，并且然后持续一段时间不输出能量。在具体的实施方案中，这些电磁辐射波束以连续的波模运行，这样该波束不是脉冲的并且激光器所输出的能量在钎焊操作的持续时间内是恒定的。

[0121] 简要参见图7，展示了电磁辐射波束的其他特征。图7包括在钎焊过程中的单层磨料物品的一个部分的俯视图，该磨料物品在其上具有一个电磁辐射的照射波束。具体地，图7包括单层磨料预成型件2201的一个部分的图解，该预成型件包括一个研磨区域2202，该研磨区域包括粘结层以及磨料颗粒。

[0122] 如所展示的，由电磁辐射的波束实现的磨料预成型件2201上的面积是由一个辐射区2203限定的，该辐射区具有一个矩形的形状，该形状协助将均匀的能量施用到该辐射区2203内的预成型件2201的部分上。该辐射区2203的矩形形状是由长度2209和宽度2205限定的。根据一个具体实施方案，长度2209与宽度2205之比定义了总体上至少约2∶1的长宽比。在其他实施方案中，该辐射区2203的长宽比可以是不同的，例如至少3∶1、4∶1、5∶1或甚至10∶1。根据一个具体实施方案，该长宽比是在约2∶1与约
5∶1之间的范围内。

[0123] 进一步参见辐射区2203的维度，宽度2205是至少约1mm。根据其他实施方案，辐射区2203的宽度2205可以更大，例如至少约2mm，至少约4mm，至少约5mm，或甚至至少约10mm。根据一个具体实施方案，辐射区2203的宽度2205是在约1mm和约10mm之间的一个范围内，并且更特别地是在约1mm和8mm之间的范围内。

[0124] 辐射区2203的长度2209大于宽度2205，并且更特别地是具有大于照射区2204的长度2208的一个长度2209，确保遍及该研磨区域2202的宽度该波束完全覆盖。例如，在某些实施方案中，长度2209可以是至少约4mm。在其他实施方案中，辐射区2203的宽度2209可以更大，例如至少约6mm，至少约10mm，至少约15mm，或甚至至少约18mm。具体实施方案利用了在约4mm和约30mm之间的长度，并且更特别地，在约4mm和与25mm之间的范围内。

[0125] 该辐射区2203可以具有基本上均匀的能量分布，这样跨过该辐射区2203的长度2209的大部分由该波束产生的能量的量值是基本上恒定的，也就是一种非高斯的分布，这与在辐射区内具有远离一个焦点的光能的高斯分布的激光器相反。在该辐射区2203内均匀的能量分布有助于均匀地加热该粘结层并且因此形成具有均匀的并且均相的钎焊材料的单层磨料。

[0126] 如在图7中进一步展示的，该电磁辐射波束入射到磨料预成型件2201内被定义为照射区2204的一个研磨区域2202上。值得注意地，该照射区2204包括该粘结层的一部分以及多个磨料颗粒，这样在遍及该研磨区域2202的一个单次通行之后，该波束照射到了研磨区域2202的全部宽度上，从而提供足够的能量来有效地钎焊该材料。该照射区2204由长度2208和宽度2210定义。值得注意地，该照射区2204的宽度等于辐射区2203的宽度。然而，该照射区2204的长度小于辐射区2203的长度209。该辐射区2203的另外的长度导致了限定辐射区2203的多个部分的多个区域2215和2217，它们并不入射到研磨区域2202上。

[0127] 根据一个实施方案，照射区2204内的能量分布是特别均匀的，这样跨过照射区2204的长度2208的能量变化是不大于约10％。在其他实施方案中，照射区内的能量分布可以更小，这样跨过照射区2204的长度2208的能量变化是不大于约8％，例如不大于约5％，或甚至不大于约2％。跨过长度2208的能量均匀性适合于向研磨区域2202提供均匀量的能量量值，由此产生具有优异特性的一种具有均匀钎焊层的钎焊的磨料物品。

[0128] 根据一个实施方案，该波束入射到研磨区域2202的照射区2204上并且在照射区2
2204内的波束的能量密度是至少约10J/mm。如将理解的，能量密度是在该照射区2204内的磨料预成型件2201上每单位面积所提供的能量的量值。向照射区2204内的研磨区域
2202提供的能量越大，则供应至粘结层以及磨料颗粒的能量越大，并且潜在地该钎焊程序越快。将理解的是，该照射区2204内供应的能量太多由于温度的迅速改变可以导致磨料颗粒的破裂以及差的粘结行为。例如，在某些实施方案中，照射区2204内的能量密度是在约
2 2 2 2
10J/mm 和100J/mm 之间的范围内，并且更特别地是在约10J/mm 和约80J/mm 之间的范围
2 2
内。在一个更具体的实施方案中，照射区2204内的能量密度是在约10J/mm 和约70J/mm之间的范围内。

[0129] 在具体的例子中，辐射区2203的维度覆盖了照射区2204内的一个特定区域以确保覆盖辐射区2204内的全部长度2208并且使得区域2215和2217内消耗的能量最小化。根据某些实施方案，辐射区2203具有比照射区2204大至少约5％的面积。在其他实施方案中，辐射区2203具有的面积比照射区2204大至少约10％，例如大至少约15％，或甚至大至少约25％。具体实施方案所利用的辐射区2203具有的面积在比照射区2204大出约5％和约25％之间的一个范围。

[0130] 再次参见图6的过程的步骤2107，将一个电磁辐射波束指引到一个基底上的起始位置处的步骤包括在非零功率条件下将该波束指引到研磨部分2201的一个部分处。也就是说，将该波束指引到一个起始位置处并且向该磨料预成型件发射能量以便预热该磨料预成型件并且将其制备为用于一个钎焊操作。

[0131] 简要参见图8，展示了在钎焊操作过程中一个研磨区域的部分的俯视图并且伴有一条描迹线，该描迹线展示了在该钎焊操作的某些阶段的过程中波束的功率对比时间。如所展示的，该波束所影响的区域，如辐射区2303所限定的，首先指引到一个磨料预成型件2301的起始位置2305处，该预成型件包括一个研磨区域2302(即，包括该粘结层和磨料颗粒的区域)。值得注意地，该辐射区2303基本上覆盖了该研磨区域2302的一端，这样辐射区2303的宽度的大部分被指引到研磨区域2302处。这样一种取向确保了能量在起始位置
2305处直接地照射到研磨区域2302上并且发生了适合的预热。如在所伴随的描迹线中所展示的，在起始位置2305处该波束的功率是由区域2311内的功率表示的。如所展示的，在起始位置2305处，该波束具有足以引发对研磨区域2302加热的一个初始的或预热的功率
2310。

[0132] 再次参见图6，在步骤2107中在将该波束指引到一个起始位置之后，该过程在步骤2109中通过将该电磁辐射波束的功率增加至一个扫描功率而同时将该波束指引到该起始位置处而继续进行。再次参见图8，如在区域2311内所展示的，当将波束指引到起始位置2305时，波束的功率从一个预热功率2310增加到了一个扫描功率2312。根据一个实施方案，功率增加到了扫描功率，它比预热功率2310大了至少约10％。在某些其他实施方案中，功率的增加可以更大，这样波束的功率增加了预热功率2310的至少约50％，例如至少约75％，至少约100％，或甚至至少约150％。具体实施方案所利用的功率增加是不大于预热功率的约300％，并且更特别地是在该预热功率2310的约10％和约200％之间的范围内。

[0133] 从预热功率2310至扫描功率2312的功率变化可以是一个恒定的速度增加2314。仍然，根据替代实施方案，波束的功率可以是以阶梯函数增加的，即增加到一个第二中间温度并且保持一段持续时间，增加到一个第三温度并且保持一段持续时间，等等，直至获得扫描功率2312。在任一情况下，总体上增加的平均速度是至少约20W/秒。例如，某些实施方案利用了至少约100W/秒，至少约300W/秒，或甚至至少约500W/秒的平均速度增加。具体实施方案总体上具有在100W/秒和约1000W/秒之间范围内的平均速度增加。

[0134] 总体上，该波束可以在初始位置2305保持一个被称为预热持续时间的持续时间，该持续时间包括预热功率2310的持续时间以及将功率增加到扫描功率2312的时间。该预热持续时间足以引发在磨料预成型件2301内温度的增加。根据一个实施方案，该预热持续时间是不大于约30秒。在某些其他实施方案中，该预热持续时间可以更小，例如不大于约25秒，不大于约20秒，或甚至不大于约15秒。一些实施方案利用了在约1秒和约15秒范围内的一个预热持续时间，并且更特别地是在约1秒和约10秒范围内。

[0135] 再次参见图6，在步骤2109增加波束的功率之后，该过程在步骤2111中通过相对于磨料预成型件改变电磁辐射波束的位置以钎焊该研磨区域而继续进行。在某些实施方案中，波束的位置相对于磨料预成型件2301的改变可以通过移动该磨料预成型件2301并且将波束保持在一个静止位置而完成。作为替代方案，可以移动该波束而同时保持磨料预成型件2301在一个静止位置。在又另一个实施方案中，可以移动该波束和磨料预成型件2301两者，例如在相反的方向上。

[0136] 再次参见图8，在改变波束位置的过程中，将辐射区2303从起始位置2305移动到一个扫描位置2307以进行研磨区域2302的钎焊。波束位置的改变可以按以下方式完成，该方式使得存在一个受控的扫描速度并且由此导致了沿着研磨区域2302的长度的多个部分接收基本上相同量值的能量从而有助于一个均匀的钎焊操作。这样，根据一个实施方案，扫描能够以至少约1mm/秒的扫描速度进行。在其他实施方案中，扫描速度可以更大，例如至少约2mm/秒，4mm/秒，6mm/秒，或甚至8mm/秒。在一个特定的实施方案中，扫描速度是在约1mm/秒和10mm/秒之间的范围内，并且更特别地是在约1mm/秒和约6mm/秒之间的范围内。

[0137] 再次参见图6，在步骤2111中改变波束的位置之后，该过程在步骤2113中通过改变电磁辐射波束的位置而继续进行直至将该波束指引到一个停止位置处。再次参见图8的描迹线，该波束被展示为在研磨区域2301的一端与起始位置2305相反的一个停止位置2309处，这样在该钎焊程序的过程中波束沿着研磨区域2301的长度入射到每个位置上。根据一个实施方案，当到达停止位置2309时，可以改变该波束的功率。具体地，该波束的功率可以从一个扫描功率2312减小到一个停止功率2318。减小功率通过避免迅速冷却而降低了对粘结层和磨料颗粒可能的热损害并且产生了更均匀的钎焊物。根据一个具体实施方案，功率的降低可以是使得该波束降低扫描功率2312的至少约10％。根据其他实施方案，功率的降低可以更大，例如在扫描功率2312的至少约20％、至少50％、75％、或甚至至少约
90％的等级上。在一个具体的实施方案中，该功率可以返回到在起始位置2305处所使用的相同的功率(即，预热功率2310)。

[0138] 此外，将波束的功率从扫描功率2312降低到停止功率2318的持续时间可以是小于约20秒。例如，在某些其他实施方案中，该持续时间可以是不大于约15秒，例如不大于约10秒，或甚至不大于约5秒。在具体实施方案中，将功率降低到停止位置2309的持续时间可以是在约1秒和约20秒之间的范围内。

[0139] 根据另一个实施方案，根据图6的流程图描述的钎焊过程可以在一种惰性环境中进行，这样将该磨料预成型件置于具有基本上为惰性环境的一个外壳或腔室内。例如，根据一个实施方案，该磨料预成型件可以包含在一个外壳内，在其中对环境大气进行吹扫并且使用一种惰性环境，例如一种稀有气体(如氩气)来填充。根据其他实施方案，该磨料预成型件可以包含在一个外壳内，该外壳可以是不进行密封的，然而在钎焊操作过程中使一种惰性气体流入该外壳内并且遍及该磨料预成型件的表面以避免部件的氧化。

[0140] 图9A包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的俯视图。如所展示的，该单层磨料物品包括一个基底2401以及覆盖该基底2401的多个研磨区域2402、2403、和2404(402-404)。根据实施方案，这些研磨区域2402-2404包括一个粘结层2405以及包含在该粘结层内的磨料颗粒2407。此外，这些研磨区域2402-2404与彼此相邻并且由多个不包含粘结层2405和磨料颗粒2407的非研磨区域2417和2419间隔开。具体地，这些研磨区域
2402-2404之间的空间允许各研磨区域2402-2404的单独钎焊。例如，在一个钎焊过程中，可以将该电磁辐射波束指引到研磨部分2402上的位置2404处并且被指引跨过研磨区域
2402的长度直至该波束已通过全部长度，停止在位置2406处，以进行研磨区域2402的钎焊。这样一个过程可以对于各研磨区域2403和2404单独地重复。值得注意地，非研磨区域
2417和2419的存在将研磨区域2402-2404彼此分开并且有助于各研磨区域2402-2404的单独钎焊，由此避免了波束的重叠以及对先前还未钎焊的研磨区域2402-2404的热损害。

[0141] 图9B包括图9A的单层磨料物品的一部分的截面图。值得注意地，图9B与在此的其他实施方案中所描述的图3B的磨料物品类似并且具有在基底2401的凸起的部分2413、2414、和2415(2413-2415)上形成的研磨部分2402-2404并且非研磨区域2417和2419是凸起的部分2417和2419之间的通道。凸起的部分2413-2415的形成有助于在钎焊过程中的热耗散并且避免了对钎焊区域的过度的热损害，特别是在高功率波束的背景下。凸起的部分2413-2415限定了在基底2401的下主表面之上延伸的上主表面，即，在通道2417和2419内的基底的上表面。如所展示的，研磨部分2402-2404覆盖了凸起的部分2413-2415的上主表面，使得在各研磨部分2402-2404内的粘结层2409和磨料颗粒2407布置在该上表面之上。

[0142] 图10包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的图解。具体地，图10展示了具有一个包括外直径2502和内直径2503的环形形状的单层磨料物品2500，与在图3B中所展示的相同。钎焊操作可以根据在图6中所描述的那些程序来完成，除了起始位置和停止位置可以是相同的位置并且因此未间隔开之外。在钎焊程序的过程中，可以将波束(或任选地物品2500)转动，使得辐射区2505移动通过该圆周以通过物品2500的圆周进行粘结层和磨料颗粒的钎焊。

[0143] 根据某些实施方案，可以更多地涉及对于这样一种物品2500的处理程序。例如，可以将起始位置2509和停止位置2511间隔开使得在钎焊过程中波束的辐射区2505移动通过大于360°的转动，如路径2512所展示的。由角度2513所标出的重叠的量总体上是大于约5°。在某些实施方案中，角度2513是至少约10°，例如至少约15°，并且特别是在约5°和20°之间的范围内。

[0144] 此外，在此类其中波束重叠了先前钎焊的部分的实施方案中，当开始该重叠时，可以降低波束的功率以避免对先前钎焊的区域的热损害。例如，当第二次到达(即移动了360°之后)起始位置2509时，该波束可以沿着路径2512继续移动而同时可以减小波束的功率。可以按根据在此的实施方案先前所描述的方式减小波束的功率。

[0145] 图11A包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的俯视图。具体地，图11A展示了一个单层研磨圆片(button)，它可以用于多种应用中，例如作为CMP垫修整器的部件。如所展示的，该圆片2600包括一个粘结层以及其中所包含的多个磨料颗粒2603。

[0146] 参见图11B，展示了一个结合图11A的单层磨料物品的研磨工具的透视图。具体地，该研磨工具2610包括一个壳体2605，该壳体具有多个开口2607，每个开口2607具有的形状被配置为在其中接合并且容纳一个单层研磨圆片2600。此种工具可以是在CMP垫修整应用中特别有用的。

[0147] 图11C包括一个简图，展示了根据一个实施方案用于形成单层的研磨圆片的替代方法。具体地，图11C展示了包含在一个套管2621内的单层研磨圆片2600，其中一种惰性气体2622例如氩气被泵送到该套管2621中。更具体地说，与先前描述的实施方案不同，电磁辐射的波束2627是从一个装置2625(例如一个激光器)产生的，该装置是由一个圆形辐射区限定的。值得注意地，该装置2625是使用至少约800W功率的、根据在此所描述的装置的一种大功率装置。

[0148] 此外，装置2625能够提供一个具有遍及该辐射区基本上均匀的能量密度的波束2627，从而有助于形成一种具有基本上均匀的钎焊物的钎焊的物品。例如，在一个实施方案中，装置2625是一个能够释放具有基本上均匀的能量密度的波束2627的纤维激光器。

[0149] 如进一步展示的，波束2627的辐射区具有的直径大于该单层研磨圆片2600的直径，这样波束2627的部分不会照射到圆片2600的研磨表面上。辐射区对比照射区的面积之差是与根据其他实施方案中所描述的那些相同的。这样，使用在图11C中展示的配置形成此种单层研磨圆片2600可能并非必须包括圆片2600或装置2625的运动从而产生波束2627，因为在运动中该波束能够覆盖有待钎焊的整个区域。仍然，根据一个实施方案，该钎焊过程仍然利用了一个预热操作以及在预热持续时间之后的一个功率的增加，如在此所描述的。

[0150] 在此所描述的钎焊技术有助于形成具有区别于来自常规形成的物品的物品的某些特征以及特性的单层磨料物品。例如，特性如改进的粘结强度以及粘结层相对于磨料颗粒的粘结强度均匀性，粘结层和基底之间更小的扩散层、粘结层和磨料颗粒之间更小的粘结界面区域、以及粘结层厚度的均匀性。此类特性导致了改进的研磨特征，例如研磨性能，如在此的实例中所证实并且讨论的。

[0151] 在此的过程有助于形成一种单层磨料物品，该物品具有在最终形成的粘结材料内具有精细微晶粒大小的高度均质的粘结层。形成一种具有此种精细尺寸的粘结层导致了具有更均匀的机械特征以及因此更好的砂砾保留以及研磨特征的粘结层。例如，在利用含铬的粘结层的实施方案中，该粘结层是一个具有小于约20微米的平均大小的含铬晶体的均质材料。在其他实施方案中，含铬的晶体具有更小的平均大小，例如小于约15微米，小于约10微米，小于约8微米，或甚至小于约5微米。根据一个具体实施方案，此类含铬的晶体是在约1微米和约10微米之间的范围内。

[0152] 参照根据在此披露的方法所形成的单层磨料物品的其他特征，磨料颗粒和粘结层之间的粘结界面区域的尺寸具有减少的尺寸。具体地，该粘结界面区域具有减小的宽度从而导致了保持它们的原始化学组成的磨料颗粒以及粘结层，这与具有更宽的粘结界面区域、指示了在磨料颗粒和粘结层之间过度的化学物种扩散的那些物品相反(这降低了该工具在研磨应用中的性能特征)。根据一个实施方案，该粘结界面区域具有不大于约5微米的平均宽度。在其他实施方案中，该粘结界面区域的平均宽度可以更小，例如不大于约4微米，不大于约3微米，或甚至不大于约2微米。根据一个具体实施方案，该粘结界面区域具有在约0.5微米和约5微米之间范围内的平均宽度，并且更特别地是在约1微米和约3微米之间的范围内。

[0153] 简单地转向图12A和12B，两者均包括对于在粘结层和基底之间的界面处的单层磨料物品的多个部分而言归一化的计数对比距离的描迹线。图12A的描迹线是针对根据一个钎焊过程使用电磁能波束(即，激光器)形成的磨料物品并且图12B是针对根据一个炉内钎焊过程在磨料物品和钎焊层之间的界面处所形成的磨料物品的描迹线。(参见，Xu等人，2006Material ScienceForum)。具体地，这些描迹线展示了在磨料颗粒和粘结层之间的界面(并且更具体地，该粘结界面区域的宽度)处存在的化学组分。如在这两个过程的对比中可见的，使用激光的钎焊过程导致了具有更小宽度的粘结界面区域，指示了磨料颗粒的化学组分和粘结层之间的极少的扩散以及由此在钎焊过程中磨料颗粒的化学组分和粘结层的极小变化。常规形成的磨料物品表明了磨料颗粒和粘结层之间要素的更大扩散，这可能会使磨料颗粒和粘结层变弱。

[0154] 根据另一个实施方案，在此的单层磨料物品具有在粘结层和基底之间的改进的粘结。总体上，在常规的钎焊操作过程中，形成了一个扩散层，其中粘结层的化学组分扩散到了基底的上表面中从而在粘结层的下表面和基底的上表面之间形成了一个扩散层。此种现象导致了某些化学物种沥滤到这个扩散层中由此改变了粘结层的化学组成。在某些实施方案中，在此的单层研磨工具在基底和粘结层之间具有减小厚度的扩散层，例如不大于约8微米。在其他实施方案中，该扩散层的平均厚度可以更小，例如，该扩散层可以具有的平均厚度是不大于约6微米，不大于约5微米，3微米，或甚至不大于约2微米。具体实施方案可以具有一个扩散层，该扩散层具有的平均厚度在约0.5微米和约5微米之间的范围内。

[0155] 进一步参见该粘结层，在此所描述的过程有助于形成表现出优异的硬度的粘结层。粘结层的硬度是其研磨特性以及对直接影响性能特征和颗粒保留的耐磨性的一种指示。根据一个实施方案，通过维氏硬度计(如在50g负荷下的Wilson纤维硬度试验仪上)测量的该粘结层的平均硬度是大于约700HV，其中HV是维氏角锥硬度值并且1HV＝9.8MPa。在其他实施方案中，粘结层的平均维氏硬度更大，例如至少约710HV，725HV，730HV，或甚至至少约750HV。在具体例子中，粘结层的平均维氏硬度是在约700HV和约850HV之间的范围内。

[0156] 此外，粘结层的硬度均匀性得到改进，优于通过常规的过程所形成的物品。例如，如通过在粘结层的表面上所采取的至少5维氏硬度测量值的标准偏差所测量的粘结均匀性是不大于约100HV。在其他实施方案中，该硬度均匀性更大，使得标准偏差是不大于约90HV，不大于约75HV，或甚至不大于约60HV。某些实施方案表现了在约25HV和约100HV之间范围内的粘结硬度均匀性。

[0157] 在此的过程还提供了与通过不同的过程所形成的磨料物品相比表现出改进的砂砾保留的磨料物品。砂砾保留可以通过相对于该基底的主表面将一个钢镐以45°的角在粘结层和磨料颗粒之间的界面处放置来测量。使磨料颗粒移位或破碎的力作为砂砾保留值或另外还有磨料颗粒和粘结层之间的粘结强度而测量。根据在此的实施方案所形成的磨料物品的粘结层证实了改进的砂砾保留，使得砂砾保留值对于10lbs的最大试验力是至少8.5lbs的力。其他实施方案通过对于10lbs的最大试验力更大的平均砂砾保留值，例如至少约8.75lbs、至少约9lbs、至少约9.25lbs、至少约9.5lbs、或甚至至少约9.75lbs而证实了改进的粘结强度。

[0158] 除了通过平均砂砾保留值所表现出的粘结强度，粘结强度的均匀性还可以通过对于10lbs的最大试验力所测量的砂砾保留值的标准偏差证实。根据在此的实施方案所形成的磨料物品表现出了改进的粘结强度均匀性。例如，磨料物品对于至少10的砂砾保留试验值具有的粘结强度均匀性是不大于约2lbs。在某些例子中，通过砂砾保留值的标准偏差所测量的粘结强度均匀性更小，例如在不大于约1.75lbs、不大于约1.5lbs、不大于约1.25lbs或甚至不大于约1lbs的级别。在一个实施方案中，该粘结强度均匀性是在约0.1lbs和约1.25lbs之间的范围内。将理解的是，因为最大试验力是10lbs，所以低的标准偏差不仅指示了良好的粘结强度均匀性而且还指示了改进的粘结强度，因为砂砾保留值很可能超过最大10lbs的力。

[0159] 在此披露的方法和特征有助于形成具有研磨区域的研磨工具，这些研磨区域由粘结层和磨料颗粒所限定，在面积上大于使用其他类似的方法在之前所形成的。值得注意地，在此的研磨工具可以具有宽度(参见例如，图7的维度2208，它对应研磨区域2202的宽度)大于约3mm的研磨区域。在其他例子中，该宽度可以更大，例如大于约5mm，大于约10mm，大于约15mm。一些实施方案具有的宽度在约5mm和约20mm之间的范围内。

[0160] 图13A至13E展示了根据在此的过程所形成的并且具有某些在此描述的特征的单层磨料物品。图13A包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的透视图。具体地，该单层磨料物品2700是具有多个研磨区域2703的分段的研磨工具，这些研磨区域包括该粘结层以及通过一个非研磨区域2705分开的磨料颗粒单层。具体地，该非研磨区域2705可以是一个通道，该通道在加工过程中可以协助相邻磨料区域的热耗散以及过度钎焊。该单层磨料物品2700可以用作一个分段的切割工具或边缘研磨工具。

[0161] 图13B包括结合了根据一个实施方案的一个单层磨料物品的工具的透视图。具体地，该工具2710具有一个圆柱形壳体2715，该壳体包括纵向延伸通过该壳体的内部并且被配置为附接到另一个工具(例如一个手持式工具的输出轴)上的一个开口2717。该工具2710包括一个单层磨料物品2714，该磨料物品粘结到圆柱形壳体2715的周边上并且具有以部分螺旋的模式围绕壳体2715的周边而延伸的多个研磨区域。具体地，这些研磨区域2711通过多个非研磨区域2713分开，这些非研磨区域是处于通道的形式。该工具2710可以用在研磨应用中并且可以被用来研磨不同工件的表面、边缘、拐角以及类似物。

[0162] 如将理解的，形成工具2710可以包括形成除去该壳体2715之外的单层磨料物品。例如，可以在一个基底上形成该单层磨料物品2714，然后将其连接或粘附到壳体2715上，如所示出的。这样一种形成方法可以允许形成研磨区域而同时将基底在钎焊过程中放平，并且然后弯曲或在完成该钎焊过程后围绕壳体2715的周边而形成。

[0163] 图13C包括结合了根据在此的实施方案的一个单层磨料的研磨工具的图解。值得注意地，该研磨工具2730包括连接到一个壳体2733上的一个手柄2731，该壳体结合了围绕该圆柱形状的壳体2733而延伸的一个单层磨料物品2735。这样一种工具2730还可以用于对不同工件的研磨应用中。

[0164] 与图13B的工具2710不同，该单层磨料物品2735可以在该工具上形成，如所展示的。例如，可以使用一种粘结材料来涂覆该壳体2733的周边并且可以施用一个磨料颗粒单层，并且在这之后可以将一个电磁辐射波束移动通过壳体2733的周边从而完成如根据在此的实施方案所描述的钎焊过程。

[0165] 图13D包括结合了根据在此的实施方案的一个单层磨料的另一个研磨工具的透视图。如所展示的，该工具2740可以包括一个基底2741，该基底具有由两个主表面以及连接这两个主表面的一个侧表面所限定的盘形状。具体地，该工具2743包括一个单层磨料物品2743，该单层磨料物品根据在此的实施方案具有一个粘结层以及在其中的一个磨料颗粒单层。值得注意地，该单层磨料物品2743围绕基底2741的侧表面布置，从而使工具2740适合于边缘研磨应用。

[0166] 图13E包括根据一个实施方案的一个单层研磨工具的俯视图。具体地，该单层研磨工具2750包括一个环形形状的基底，该基底结合了两种不同类型的研磨区域。具体地，该研磨区域2751可以包括一种第一类型的磨料颗粒，例如具有不同于结合到区域2753中的磨料颗粒的特定大小和形状。如进一步展示的，研磨区域2751通过一个非研磨区域2755(例如一个通道)与研磨区域2753分开。如在此所描述的，非研磨区域2755的存在有助于形成根据在此描述的过程的单层研磨工具2715。

[0167] 实例

[0168] 以下实例展示了常规形成的单层磨料物品(例如在炉内钎焊或作为替代方案某些激光钎焊过程)与根据在此的实施方案所形成的单层磨料物品之间相比某些特征的差异。

[0169] 实例2A

[0170] 提及根据在此的实施方案所形成的样品，提供了一个304不锈钢基底，将从Wall TMColmonoy公司作为Nicrobraz 普遍可得的含镍和铬的一种粘结层材料(即钎焊材料)作为一种糊剂施用到该钢基底的表面上，并且将具有250μm的平均粒度的磨料颗粒的单层TM
以一种随机的分布置于该粘结层糊剂内。使用从Nuvonyx公司作为ISL-4000L 普遍可得的二极管激光器进行该钎焊操作。该激光器限定了具有的尺寸为6mm宽度和15mm长度的一个辐射区。激光器如在此所描述而运行，特别是使用1000W的预热功率和1900W的扫描功率。扫描以2mm/s的速度遍及包含粘结层和磨料颗粒的研磨区域而进行。

[0171] 根据常规的炉内钎焊过程形成了其他样品，其中这些样品是使用如以上描述的相同的基底、钎焊材料、以及砂砾而制成的。该钎焊过程可以在一个炉中以1020℃的钎焊温度进行，然后将其在样品冷却到室温之前保持20分钟的持续时间。

[0172] 图14A包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据常规技术形成，并且第二个是根据以上描述的钎焊技术形成的。具体地，图片2800提供了根据在此的实施方案所形成的单层研磨工具的一个表面的放大图，并且图片2810是根据常规技术形成的单层研磨工具的一个部分的放大图。图片2800展示了高度均质的粘结层以及各磨料颗粒的良好的砂砾暴露。通过对比，常规形成的物品的图片2810证实了较不均质的粘结层、更差的砂砾暴露，以及围绕磨料颗粒的更大的变色，该变色指示了磨料颗粒和粘结层之间的一个实质程度的扩散，这是与炉内钎焊中所使用的长的热处理持续时间相关的一种常见的现象。值得注意地，由于通过使用电磁能钎焊可得的缩短的热处理持续时间，对于图片2800的样品而言磨料颗粒和粘结层之间的物种的扩散得到减少。

[0173] 图14B包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据常规技术形成的，并且第二个是根据以上描述的钎焊技术形成的。图片2820提供了根据在此的实施方案所形成的砂砾以及粘结层的一个截面图，而图片2830提供了根据常规的技术所形成的砂砾以及粘结层的一个截面图。具体地，与图片2830所描绘的颗粒相比，图片2820的磨料颗粒2821被展示为在粘结层2825之上具有更大的暴露体积。此外，根据图片2820和2830之间的比较，粘结层2825展示了在区域2822和2823内的磨料颗粒2821侧面的改进的润湿作用。

[0174] 图15包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据以上指出的常规技术形成的，并且第二个是根据在此描述的钎焊技术形成的。图片2900展示了根据在此的实施方案所形成的一个单层磨料物品的一个放大部分，并且图片2910展示了根据常规技术所形成的单层磨料物品的一个放大部分。在图片2900和2901的比较中，粘结层2901展示了在粘结层2901内存在含铬晶体2903并且与图片2910所展示的含铬晶体2913相比显著地更小。事实上，图片2900的样品内的含铬晶体具有的平均大小是小于20微米，而图片2910的样品内的含铬晶体的长度是大于30微米并且有些甚至大于50微米。此类含铬晶体的存在指示了某些材料从粘结层中选择性地结晶并且产生了颗粒界限，这改变了粘结层的化学性并且很可能降低粘结层的机械特征。简言之，粘结层2901证实了改进的均质性，具有更小的含铬晶体，从而导致了改进的磨料砂砾保留以及更均匀的性能特性。

[0175] 图16包括两个单层磨料物品的部分的图片，第一个是根据常规技术形成的，并且第二个是根据在此描述的钎焊技术形成的。具体地，图片2920展示了根据本发明的实施方案所形成的一个单层磨料物品的一个放大部分，并且图片2930展示了根据常规技术所形成的单层磨料物品的一个部分。具体地，常规形成的磨料物品包括一个轮廓分明的扩散层2931，该扩散层布置在钎焊层2934和钢基底2935之间并且具有约10微米的平均厚度。这样一个扩散层的存在是一种指示，即：钎焊层的某些物种和钢基底不得不熔融到一起由此改变钎焊层2934的化学组成并且改变其性能特征。通过比较，图片2920的单层磨料物品证实了极小或甚至没有钎焊层和钢基底之间的扩散层，由此指示了钎焊层的组成或其性能特征上的极少变化或没有变化。

[0176] 图17包括对于两个单层磨料物品的粘结层的硬度值的描迹线，第一个是根据常规技术形成，并且第二个是根据在此描述的钎焊技术形成的。用于形成图17的描迹线的数据在表2中提供。样品2A是根据在此披露的实施方案由如以上描述的、含镍和铬的粘结层形成的。样品2B根据以上描述的常规技术由同一种粘结层材料形成的。

[0177] 表2

[0178] 所测量的维氏硬度值(在表2内提供的)使用Wilson Tukon显微硬度试验仪在50g的负荷下收集。样品2A证实了超过700HV的更大的平均维氏硬度以及比起常规形成的样品(样品2B)在所测量的硬度上更窄的标准偏差，由此指示了遍及该粘结层硬度上更大的均匀性。样品2B的粘结层的硬度是更低的并且具有更大的标准偏差，这表明了硬度上缺乏均匀性。将理解的是，具有更大的平均硬度以及更大的硬度均匀性的粘结层导致了能够经受更大的机械应力、更好性能的以及寿命改进的研磨工具。

[0179] 实例2B

[0180] 图18和19展现了对于两个样品的研磨特性，一个是根据常规技术形成的单层磨料物品(样品2B)，并且另一个是根据在此描述的方法形成的单层研磨圆片(样品2A)。在此的样品包括与实例2B内所使用的相同的基底、粘结层以及磨料颗粒材料。具体地，根据在此描述的方法形成的单层研磨圆片是使用从IPG Photonics公司作为YLR HP Series普遍可得的一种纤维激光器形成的。该钎焊过程包括使用具有22mm圆形辐射区的一个波束，它显著地足以包括该样品的整个研磨区域。该激光器在2800W的功率下在该研磨区域上保TM持静止10秒钟。钎焊材料是从Wall Colmonoy公司普遍可得的Nicrobraz 。常规的样品是根据对于实例2B的常规样品所描述的炉内钎焊过程形成的。

[0181] 参见图18，展示了对于两个样品的研磨功率对比研磨时间的描迹线。如通过这些描迹线所展示的，样品2B由描迹线2401表示并且展示了与根据在此的过程所形成的并且通过描迹线2403所表示的样品2A相比随着研磨时间的增加所要求的研磨功率的更大的增加。样品2A展现了更有效的研磨，因为进行研磨所必需的研磨功率并没有以像常规样品的每单位研磨时间的速度那样大而增加。

[0182] 参见图19，提供了对于两个样品的法向力对比研磨时间的描迹线，其中样品2B通过描迹线2501表示并且根据在此的实施方案所形成的样品A通过描迹线2503表示。如所展示的，对于描迹线2501，样品2B的研磨操作中所施用的法向力随着研磨时间而增加，这证实了常规形成的磨料的研磨能力的降低。相比之下，样品2A展示了随着增加的研磨时间所要求的一个基本上恒定的法向力，这证实了随着研磨时间的增加明显极小至没有研磨能力的变化。

[0183] 实例2C

[0184] 以下的实例提供了根据在此的实施方案所形成的磨料物品与根据其他激光钎焊技术所形成的物品之间的进一步的细节和对比。以下表3提供了在四个样品上进行的砂砾保留试验的信息。样品2A是根据在此描述的实施方案形成的，从一个不锈钢基底开始，TM将从Wall Colmonoy公司作为Nicrobraz 普遍可得的含镍和铬的粘结层材料(即钎焊材料)作为一种糊剂施用到该钢基底的表面上，并且将具有250μm的平均粒度的金刚石砂砾(D251)的单层以一种随机的分布置于该粘结层糊剂内。使用从Nuvonyx公司作为TM
ISL-4000L 普遍可得的二极管激光器进行该钎焊操作。该激光器限定了具有的大小为6mm宽度和16mm长度的一个辐射区。激光器如在此所描述的运行，特别是使用1400W的预热功率和2300W的扫描功率。扫描以3.2mm/s的速度遍及包含粘结层和磨料颗粒的研磨区域进行。

[0185] 样品2B是根据在此的实施方案形成的，包括使用一个钢基底，作为一种糊剂施用到该基底的一个表面上的含Cu、Sn和Tih2的钎焊物。将一个金刚石砂砾(D251)的单层施用到钎焊材料上并且使用从IPG Photonics公司作为YLR HP Series激光器普遍可得的纤维激光器进行该钎焊操作。该激光器包括在用来形成一个研磨圆片型物品的辐射区内的一个22mm直径的波束并且以1900W在目标物上保持静止10秒钟。

[0186] 样品2C是根据Yang等人在Key Engineering Materials，Vols.359-360(2008)pp43-47“Laser Brazing of Diamond Grits with a Ni-based BrazingAlloy”中披露的处理参数形成的。值得注意地，样品C包括与样品2A相同的钎焊材料，以及425μm(D425)的平均金刚石砂砾大小。根据以上参照中所披露的参数，以800W使用具有3mm直径的CO2激光器以并且以10mm/s的速度扫描。

[0187] 样品2D是根据Yang等人在Chinese Journal of Lasers，April 2007，Vol.34，No.4“High Powered CO2 Laser Brazing of Diamond Grits”中披露的处理参数形成的。样品2D包括与样品B相同的钎焊材料以及425μm的平均金刚石砂砾大小。根据以上参照中所披露的参数，以800W使用具有3mm直径的CO2激光器并且以8.39mm/s的速度扫描越过含有磨料颗粒以及钎焊材料的研磨区域。

[0188] 以上所有样品都被成形为使得该钎焊层以一种方式施用到该基底的部分上，该方式是用于提供对于适当地形成一个粘结层具有基本上均匀厚度的层。总体上，样品2A和2B展现了约150微米的平均粘结层厚度。如以下的数据和图片中所证实的，以上所指出的用来形成样品2C和2D的处理参数并未使得能够形成具有均匀厚度的粘结层。

[0189] 以下表3显示了基于砂砾保留试验粘结层的粘结强度的差异。砂砾保留试验用一个钢镐进行，该钢镐在显微镜下以相对于该基底的表面45°的角度置于磨料颗粒和粘结层之间的界面处。将渐增增加的载荷施用到钢镐上以确定在何种载荷下磨料颗粒从粘结层中被移出或磨料颗粒破碎。发生移位或破碎的力被记录为砂砾保留力。

[0190] 表3

[0191]

[0192]

[0193] 如在表3中的数据所展现的，与根据其他激光钎焊过程所形成的样品2C和2D相比，根据在此的实施方案所形成的样品2A和2B如通过平均砂砾保留力所指示的，证实了更大的粘结强度。事实上，样品2A和2B具有大大优于样品2C的粘结强度并且清楚地超越样品2D的平均砂砾保留力而得以改进。此外，样品2A和2B进一证实了优异的粘结强度均匀性，如通过所采用的20个测量值的小标准偏差所指示的，这指明了高程度的粘结强度均匀性。此种粘结强度均匀性可以部分地归因于在成形过程中磨料颗粒和钎焊材料之间减少的物种扩散，这导致了粘结组成上的更大的组成均质性。值得注意的是，样品2D没有证实比样品2C更大的粘结强度，然而，样品2D的粘结强度的均匀性劣于所有样品。

[0194] 图20至23包括分别对应于样品2A-2D的磨料物品的表面的图片。如图20所展示的，样品2A证实了在粘结层2501内均匀分布的磨料颗粒2503。值得注意地，该粘结层2501具有均匀的颜色和轮廓。也就是说，这种形成过程有助于对基底以及钎焊材料进行适当的加热从而导致对基底上的钎焊材料进行适当的润湿。因此，最终形成的粘结层证实了一种遍及研磨区域基本上均匀的厚度以及改进的粘结强度和粘结强度均匀性，如表3的数据所指示的。

[0195] 图21对应于和样品2A相似的样品2B，展示了在粘结层2601内均匀分布的磨料颗粒2603。值得注意地，该粘结层2601具有均匀的颜色和轮廓。粘结层2601证实了基底表面的良好润湿，因此使得能够形成具有基本上均匀得厚度、均匀的颜色以及均匀的砂砾分散和砂砾暴露的粘结层。这反应在表3中所提供的砂砾保留值中。

[0196] 图22包括来自样品2C的研磨部分的一个图片，包括在粘结层2701内所包含的磨料颗粒2703。如所展示的，粘结层2701在颜色上是不均匀的并且在轮廓上也是不均匀的。粘结层2701并未被适当地成形来提供足够的基底表面湿润作用，并且因此粘结层2701在厚度上具有差的均匀性和砂砾暴露上的变化。处理参数(包括激光器的扫描速度和功率、类型以及大小)的组合并不足以形成具有均匀的粘结层2701以及在粘结层内适当的砂砾暴露和磨料颗粒2703分布的一种磨料物品。

[0197] 图23包括来自样品2D的研磨部分的一个图片，包括在粘结层2801内所包含的磨料颗粒2803。与样品2C类似，粘结层2801在颜色或轮廓上是不均匀的，这证实了粘结层在基底上差的形成，这很可能是由于在形成过程中钎焊材料的差的润湿作用。如所展示的，该粘结层2801具有差的厚度均匀性以及砂砾暴露上的变化。处理参数(包括激光器的扫描速度和功率、类型以及大小)的组合并不足以形成具有均匀的粘结层2801以及在粘结层内适当的砂砾暴露和磨料颗粒2803分布的一种磨料物品。

[0198] 根据另一个方面的具体钎焊过程

[0199] 图24包括一个流程图，展示了根据一个实施方案的另一种形成单层磨料物品的钎焊过程。该过程通过提供一种基底而开始于步骤3101。总体上，该基底是具有适合于在其上保持随后形成的层(例如粘结层以及磨料颗粒层)的一个表面的一片材料。该基底可以具有特定的形状，例如一种多边形的形状，包括，例如圆形或矩形的形状。该基底可以包括在此的其他实施方案中所指出的那些材料。

[0200] 该基底可以具有适合于支持其上的组成层的一个厚度。例如，该基底的平均厚度可以是小于约10mm。在某些其他实施方案中，该平均厚度可以更小，例如不大于约8mm，不大于约5mm，或不大于约2mm。在此的实施方案使用具有在约0.5mm和约10mm之间范围内的平均厚度。在某些例子中，该基底可以是柔性金属材料。在此类例子中，该平均厚度可以是小于约2mm。更具体地说，柔性基底具有的平均厚度在约0.5mm和约2mm之间的范围内。

[0201] 在步骤3101中提供该基底之后，该过程在步骤3103中通过形成覆盖该基底的一个表面的粘结层而继续进行。该粘结层提供了一个界面，用于将磨料颗粒附接到该基底上。形成粘结层可以包括根据其他实施方案所描述的过程。此外，该粘结层可以结合如在此所描述的材料并且可以具有某些特征，例如厚度，如根据在此的其他实施方案所描述的。

[0202] 在步骤2103中在基底的表面上形成粘结层之后，该过程在步骤2105中通过将一个磨料颗粒单层置于该粘结层内而继续进行。放置一个磨料颗粒单层的过程可以包括根据其他实施方案在此描述的那些过程。这些磨料颗粒可以包括研磨材料或超级研磨材料，并且具有如在此所描述的平均粒度。此外，与其他形成方法不同，本方法对于粘结层的施用以及磨料颗粒的施用利用了不同的步骤，这与形成一种结合了粘结材料以及磨料颗粒的混合物并且然后将该混合物单独施用到一个表面上相反。这允许在该粘结层内选择性地安置磨料颗粒以及适当地形成一个单层磨料物品。

[0203] 在步骤2105中将一个磨料颗粒单层置于该粘结层内之后，该方法在步骤2107中通过将一个电磁辐射波束指引到含有该粘结层以及磨料颗粒的基底上的一个起始位置处而继续进行。在处理过程中将波束指引到该基底的区域(包括粘结层和磨料颗粒)上并且由该波束所供应的能量足以引起粘结层的钎焊，由此将磨料颗粒附接到基底上。根据一个实施方案，该电磁辐射波束是由一个激光装置产生的。根据一个具体实施方案，该激光装置是一个纤维激光器，例如从IPG Photonics Corporation作为YLR HP Series系列普遍可得的单模式或多模式纤维激光器。

[0204] 该钎焊过程可以使用具有特定功率的波束进行。值得注意地，在此披露的波束特别是小功率波束，具有不大于约800W的功率。在某些实施方案中，该波束可以使用更小的功率，例如不大于约600W，不大于约400W，不大于约300W，或甚至不大于约200W。根据一个具体实施方案，该波束具有的功率在50W和800W之间的范围内，并且更特别地是在约100W和400W的范围内。将理解的是，在此提及波束功率应理解为是指波束运行时的功率。

[0205] 总体上，用来进行钎焊操作的该电磁能波束的波长对于该粘结层的材料的吸收率是特别合适的。这样，该电磁能波束的波长总体上是不大于约20微米。在其他例子中，该电磁辐射波束的波长更小，例如不大于约15微米，不大于约12微米，不大于约10微米，不大于约8微米，或甚至不大于约5微米。具体实施方案使用在约0.01微米和约20微米之间范围内的电磁辐射波束，例如在约0.01微米和约10微米之间，或甚至在约0.1微米和约5微米之间。

[0206] 简要参见图25，展示了电磁辐射波束的其他特征。图25包括在一个钎焊过程中的单层磨料物品的俯视图，在其上该磨料物品具有一个电磁辐射的照射波束。具体地，图25包括单层磨料预成型件3201的一个部分的图解，该预成型件具有一个包括粘结层以及磨料颗粒的研磨区域3203。

[0207] 如所展示的，由电磁辐射波束影响的磨料预成型件3201上的区域由具有一个圆形形状的辐射区3205限定。根据一个具体实施方案，该辐射区具有至少约2mm的直径3209。在其他实施方案中，该直径3209更大，例如至少约3mm，或甚至至少约5mm。某些实施方案利用了在约2mm和约5mm之间范围内的直径3209。在某些替代实施方案中，该波束可以具有矩形的形状。

[0208] 该辐射区3205具有基本上均匀的能量分布，这样跨过该辐射区3205的直径3209由波束产生的能量的量值是基本上恒定的，也就是一种非高斯的分布，这与具有远离一个辐射区的中心处的焦点的光能的高斯分布的激光器相反。在该辐射区3205内均匀的能量分布有助于均匀地加热该粘结层并且因此形成具有均匀的并且均相的钎焊材料的单层磨料。

[0209] 如在图25中进一步展示的，该电磁辐射波束入射到磨料预成型件3201的一个非研磨区域3217上。也就是说，与含有粘结层和磨料颗粒的研磨区域3203分开并且间隔开的一个包含基底材料的非研磨区域3217。事实上，根据一个实施方案，将一个波束指引到一个起始位置处的步骤包括将该波束指引到图25中所展示的一个非研磨区域3217处。在此类实施方案中，辐射区3205的整个区域首先被照射到基底上，并且没有照射到该粘结层或磨料颗粒上。

[0210] 在具体实施方案中，该波束可以被指引为使得辐射区3205与研磨区域3203分开并且以一个距离33211间隔开，该距离是从波束的最近的边缘至研磨区域3203的最近的边缘测量的。特定的距离3211可以被利用来使得在波束直接照射到研磨区域3203之前将基底加热并且将研磨区域3203适当地预热。根据一个实施方案，该距离3211小于辐射区3205的直径3209。在其他实施方案中，该波束可以被置于更靠近于研磨区域3203，从而使得该距离3211小于辐射区3205的半径。在具体的例子中，该距离3211可以是小于约1mm，例如小于约0.5mm。具体实施方案利用了在约0.1mm和约2mm之间范围内的长度，并且更特别地，在约0.25mm与约1mm之间的范围内。

[0211] 再次参见图24，在步骤3107中将一个波束指引到起始位置之后，该过程在步骤3109中通过将该波束保持在该起始位置持续一个预热持续时间3109而继续进行。将该波束保持在起始位置有助于将能量传送到该基底并且使之能够进行一个适合的钎焊操作。总体上，该波束可以在该初始位置保持不大于约10秒的预热持续时间。在某些其他实施方案中，该预热持续时间可以更小，例如不大于约8秒，不大于约5秒，或甚至不大于约2秒。某些实施方案利用了在约0.5秒和约10秒之间范围内的一个预热持续时间，并且更特别地是在约0.5秒和约5秒之间的范围内。

[0212] 在步骤3109中将该波束保持在起始位置之后，该过程在步骤3111中通过相对于基底改变波束的位置以将波束照射到一个研磨区域而继续进行。将波束指引到该研磨区域有助于该钎焊过程。在某些实施方案中，相对于基底改变波束的位置可以通过移动该基底并且将波束保持在一个静止位置而实现。在其他实施方案中，可以移动该波束而保持该基底处于一个静止的位置。在仍其他实施方案中，该波束和基底可以均相对于彼此而移动，例如在彼此相同的方向或甚至相反的方向上。

[0213] 在以上这些情况中的任一项下，相对于基底改变波束的位置使得辐射区越过研磨区域进行扫描以对该粘结层进行钎焊。根据一个实施方案，扫描可以按恒定的速度进行使得研磨区域的所有部分从该波束接收基本上相同量的能量以产生均匀的钎焊。根据某些实施方案，该扫描速度可以是特别慢的，例如不大于约5mm/秒。在其他实施方案中，它可以更小，例如不大于约4mm/秒，2mm/秒，或甚至不大于1mm/秒。在具体实施方案中，该扫描速度是在约0.25mm/秒和5mm/秒之间的范围内，并且更特别地是在约0.5mm/秒和约2mm/秒之间的范围内。

[0214] 再次参见图25，该波束被展示为被指引到扫描位置3219处并且照射到研磨区域3203上。具体地，该波束入射到研磨区域3203并且作为由辐射区3205影响的研磨区域
3203内的一个区域限定了一个照射区3207。

[0215] 照射区3207内的波束的能量密度是如先前描述的基本上均匀的并且具有足以进2
行钎焊的能量。根据一个实施方案，照射区3207内的波束的能量密度是至少约30J/mm。
将理解的是，该照射区3204内供应的能量太多由于温度的迅速改变可以导致磨料颗粒的破裂以及差的粘结行为。这样，在某些实施方案中，照射区3204内的能量密度是在约30J/
2 2 2 2
mm 和100J/mm 之间的范围内，并且更特别地是在约40J/mm 和约70J/mm 之间的范围内。

[0216] 此外，照射区3207内的能量分布是特别均匀的，使得跨过照射区3207内研磨区域的宽度3215的能量变化是不大于该波束总能量的约10％。在其他实施方案中，该能量变化可以更小，例如不大于约8％，不大于约5％，或甚至不大于约2％。

[0217] 如在图25中进一步展示的，辐射区3205具有大于照射区3207的面积的一个面积，从而使得在经过研磨区域3203的一个部分之后，该波束照射到该研磨区域3203的全部宽度3215上。根据一个具体实施方案，研磨区域3203的宽度3215以及辐射区3205的直径3209可以具有特别选定的维度以进行适合的钎焊。例如，宽度3215总体上是不大于辐射区3205的直径3209的约60％。在其他实施方案中，宽度3215可以更小，例如不大于直径的约50％，不大于约40％，或甚至不大于约25％。具体实施方案利用的宽度3215在辐射区3205的直径3209的约25％和约50％之间的范围内。

[0218] 辐射区3205的维度可以覆盖照射区3207内的某一区域。根据某些实施方案，辐射区3205具有比照射区3207大至少约5％的面积。在其他实施方案中，辐射区3203具有的面积比照射区3207大至少20％，例如大至少30％，或甚至大至少60％。具体实施方案所利用的辐射区3205具有的面积比照射区3207大出约5％和约60％之间的一个范围。

[0219] 再次参见图24，在步骤3111中改变波束的位置后，该过程在步骤3113中通过将波束的位置保持在基底的非研磨区域上的一个停止位置处而继续进行。这样，在此的实施方案利用了一项技术，其中波束的辐射区在遍及该研磨区域扫描之前最初被指引到一个非研磨区域，并且在完成遍及该研磨区域的扫描之后，该波束停止在一个非研磨区域上，或者另外没有粘结材料和磨料颗粒的一个区域上。

[0220] 图26提供了此种程序的一个图解。具体地，图26包括在一个钎焊过程中的单层磨料物品的俯视图以及一条伴随的描迹线，该描迹线展示了在根据一个实施方案的钎焊过程中该电磁辐射波束的功率对比时间。如所展示的，该单层磨料物品包括一个磨料预成型件3201的一部分，该预成型件具有一个研磨区域3203，该研磨区域包括该粘结层以及包含在其中的磨料颗粒。具体地，该磨料物品的图包括由辐射区3205限定的一个波束的图解，该波束在钎焊程序中被指引到磨料预成型件3201的不同部分处。

[0221] 初始时，该波束在区域3301内的一个起始位置被照射到一个非研磨区域上(即，没有磨料颗粒和粘结层的一个区域)，并且当开始一个扫描程序时，波束的位置沿着路径3309被改变使得波束照射到研磨区域3203上。在扫描该波束遍及研磨区域3203的整个长度之后，可以将波束的位置保持在区域3305内的一个停止位置，该区域包括磨料预成型件
3201的一个非研磨区域。值得注意地，在该停止位置处，该波束与研磨区域3203分开并且间隔开。该波束能够以例如在此描述的距离如距离3211与研磨区域3203间隔开。根据一个实施方案，在该停止位置处，该波束直接并且完全照射到该基底上。

[0222] 进一步参见图26，一个功率对比时间的描迹线伴随一个图解，该图解展示了根据一个实施方案的钎焊程序地过程中所使用的功率。如所展示的，该波束具有贯穿整个钎焊程序恒定的功率。也就是说，所使用的功率是在预热持续时间过程中的起始位置处、并且通过区域3303内的扫描操作、并且至区域3305内的停止位置是相同的。值得注意地，在如在此披露的小功率波束的背景下，使用恒定的功率是特别合适的。

[0223] 图27包括根据一个实施方案的单层磨料物品的一个部分的俯视图。具体地，图27包括一个磨料预成型件3201，该预成型件包括一个基底以及一系列覆盖该基底的研磨区域33403、3404和3405(3403-3405)并且它们被对齐以使得研磨区域3403-3405的纵向轴线是彼此平行的。此外，图27展示了对于进行研磨区域3403-3405的钎焊操作的波束的定位以及钎焊路径3411。如所展示的，辐射区3205可以首先被指引到一个起始位置3420处，并且在足够的预热持续时间之后，将该波束沿着路径3411指引到位置3421。到达位置3421之后，根据一个实施方案，可以将波束移动到一个相邻的位置3423，保持一个预热持续时间并且沿着路径3413移动到位置3425以钎焊该研磨区域23404。在这之后，可以将波束再次移动到位置3427，保持一个预热持续时间并且沿着路径3415移动以进行对研磨区域3405的钎焊。在钎焊该研磨区域3405之后，将波束保持在位置3423处。

[0224] 根据一个替代实施方案，在遍及研磨区域3403移动波束之后，可以将波束移动到位置3423处，保持一个预热持续时间，并且沿着路径3415移动跨过研磨区域3405至位置3427。在这之后，可以将波束移动到位置3425，保持一个预热持续时间并且沿着路径3413移动至位置3423以进行对研磨区域3404的钎焊。在该替代实施方案中，在钎焊该研磨区域3403之后，跳过研磨区域3404以允许基底和围绕研磨区域3403的区域的冷却从而避免基于过度的热处理对研磨区域3403的损害。

[0225] 如图27所展示的，这些研磨区域3403-3405可以按一个距离3417横向地间隔开，该距离足以避免在钎焊过程中对直接相邻的研磨区域的热损害。这样，根据一个实施方案，距离3417是研磨区域3403-3405的宽度3215的至少约一半。在其他实施方案中，距离3417更大，例如至少等于宽度3215，是宽度3215的至少150％，或甚至是宽度3215的至少
200％。具体实施方案利用了在宽度3215的约一半和该宽度的约150％之间范围内的距离
3417。将理解的是，在其他实施方案中，研磨区域3403-3405可能不具有所展示的同轴安排并且这样，距离3417被认为是直接相邻的研磨区域之间的最小距离。

[0226] 图28包括根据一个实施方案图27的单层磨料物品的部分的一个截面图。具体地，该单层磨料物品3500包括具有粘结层3501和磨料颗粒3503的研磨区域3403-3405，这些研磨区域彼此相邻并且与基底3201的主表面直接接触。根据一个具体实施方案，研磨区域3403-3405覆盖了具有一个扁平表面的基底3201，也就是说研磨区域3403-3405之间的空间并不包括通道或基底3201内的其他构造。结合在此描述的方法使用低功率的波束有助于形成磨料物品3500，但是并不排除其他安排。

[0227] 可以形成不同类型的磨料物品，包括但不限于如在此描述的图3C-3H中所展示的单层研磨工具和它们对应的特征。

[0228] 图29A包括根据一个实施方案的一个单层磨料物品的透视图的图解。具体地，该单层磨料物品3700包括一个具有盘形状的基底3701以及在主表面之间覆盖基底3701的边缘并且还覆盖邻接该边缘的主表面的一部分的研磨区域3703。与先前展示的实施方案不同，该研磨区域3703可以不必通过非研磨区域而分开。单层磨料物品3700可以适合用在研磨中，并且在切割应用中可以是特别有用的。

[0229] 值得注意地，该单层磨料物品3700可以根据一个独特的过程形成。图29B包括根据一个替代实施方案图29A的研磨工具的一个部分的图解以及形成该工具的方法。基底3701和研磨区域3703可以包括在此描述的那些特征。值得注意地，在形成过程中该形成过程可以利用多于一个被指引到研磨区域3703处的电磁辐射波束，因为该研磨区域3703具有在多个平面内延伸的部分。如在图29B中所展示的，该钎焊过程可以使用被指引到研磨区域3703的不同部分处的两个波束3711和3713。具体地，波束3711和3713可以相对于彼此定向为使得它们主要被指引到基底3701的主表面3716和3717处的研磨区域3703处，并且此外波束3711和3713可以在基底3701的边缘表面3715上所布置的研磨区域3703上汇合或重叠。

[0230] 然而，本申请是针对使用一个电磁能的波束来协助形成钎焊的单层磨料物品的独特的方法以及物品。具体地，前述内容披露了多种特征和过程的一种特定组合，例如某些类型的电磁辐射波束(例如，具有特定大小、形状、功率、能量密度、和能量均匀性的波束)的利用、扫描速度、以及取决于有待形成的单层磨料的形状的特定方法。结果是具有独特的特征和特性的单层磨料物品，包括例如改进的粘结强度、改进的粘结层的均质性和均匀性、改进的砂砾暴露、以及改进的带有磨料颗粒的粘结层的润湿作用。

[0231] 以上披露的主题应当被认为是说明性的、而非限制性的，并且所附权利要求是旨在涵盖落在本发明的真正范围内的所有此类变更、增强以及其他实施方案。因此，在法律所允许的最大程度上，本发明的范围应由对以下权利要求和它们的等效物可容许的最宽解释来确定，并且不应受以上的详细的说明的约波束或限制。

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