专利名称：具有扩大抵抗能力的纤维和薄板设备磨损表面及其加工方法
相关申请的交叉引用本申请要求了2003年2月14日提交的临时申请60/445,614的优先权。
背景技术：
本发明涉及处理/加工连续的纤维及薄板材料的纤维及薄板工艺设备，所述的纤维及薄板可以用第二固相来填充。这样的纤维及薄板的行为使工艺磨损表面出现加速磨蚀、侵蚀和/或腐蚀，本发明针对这些情况提供改进的抵抗能力。
多种工艺设备具有遭受加速磨蚀、侵蚀和/或腐蚀的磨损表面，例如包括一卷或一团纸、织物、塑料、玻璃或类似纤维。这样的纤维和薄板撞击在工艺设备磨损表面上，并且导致加速磨蚀、侵蚀和/或腐蚀。
尽管将磨损硬化层(wear-hardening layer)(例如衬)附加或施加到工艺设备磨损表面，或者用更坚固的材料来加工磨损表面，在某种程度上解决了加速磨蚀、侵蚀和/或腐蚀问题，但是，技术人员很容易意识到对于种类繁多的工艺设备的各种应用而言，所需要的比这些多得多。
迄今为止，已提出各种硬性的表面覆层。美国专利No.5,891,523提出在进行具有金刚石的无电镀Ni盖覆(coating)之前对金属梳辊进行预热处理，以及4,358,923提出金属合金和颗粒的无电镀覆层，所述颗粒包含多晶金刚石。用Ni-P和Ni-P-SiC的无电镀覆层进行表面盖覆已使成型模具(molding die)的表面坚硬(《硬性覆层手册(HandbookofHardcoatings)》，Bunshah，R.F.编辑，Noyes出版，2001)。同样已提出在无电镀Ni-P覆层内共沉积(co-deposit)其他固体颗粒，包括SiC、B4C、Al2O3、金刚石、PTFE、MoS2以及石墨(Apachitei等人，“无电镀Ni-P复合物覆层热处理对衬底和覆层微硬度的影响(Electroless Ni-P Composite CoatingsThe Effect of Heat Treatment on TheMicrohardness of Substrate and Coating)”，《原材料(Scripts Materials)》，Vol.38，No.9，pp.1347-1353，Elsevier Science，Ltd.1958)。在下述文献中，对另外的Ni-P磨损覆层进行了讨论，所述文献为Bozzini等人，“无电镀Ni-P(9％)/B4C膜的结晶结构、机械性能以及摩擦学行为之间的关系(Relationships among crystallographic structure，mechanicalproperties and tribiological behavior of electroless Ni-P(9％)/B4C films)”，《磨损(Wear)》，225-229(1999)806-813；Wang等人，“铝活塞裙覆层相对于铝气缸筒的划伤与磨损行为(Scuffing and wear behavior of aluminum piston skirt coatings against aluminum cylinderbore)”，《磨损(Wear)》，225-229(1999)1100-1108；Hamid等人，“用于6061铝合金抗磨损的无电镀镍-磷复合物沉积的进展(Development of electrolessnickel-phosphorous composite deposits for wear resistance of 6061 aluminum alloy)”，《材料通讯(Material Letters)》，57(2002)720-726；Palumbo等人，“用于表面硬性盖覆应用的电沉积纳米晶体覆层(Electrodeposited Nanocrystalline Coatings for Hard-FacingApplication)”，《AESF SUR/FIN学报(AESF SUR/FINProceedings)》，686，2002学报；Mallory等人，“复合物无电镀(Composite Electroless Plating)”，第11章，《无电镀镀覆基本原理和应用(Electroless PlatingFundamentals and Applications)》，美国电镀工和表面精整工协会(1990)(American Electroplaters and Surface Finishers Society(1990))；以及Feldstein等人，“用于齿轮工业的复合物无电镀镍覆层”(CompositeElectroless Nickel Coatings for the Gear Industry)，《齿轮技术，齿轮加工杂志(GearTechnology，The Journal of Gear Manufacturing)》，1997。在《塑料和加工中的磨损(Wearin plastics and processing)》，第2章，“金属和抗磨损表面硬性盖覆(Metals and Wear ResistantHardfacings)”，171(1990)中给出关于无电镀镍镀覆原理的一般叙述。
发明简述本发明的一方面是一种加工工艺设备的方法，所述设备具有磨损表面，该磨损表面对与所述工艺设备处理已填充的材料(filled material)相关联的磨蚀、侵蚀或腐蚀中的一个或多个具有扩大的抵抗能力。这种扩大的抵抗能力是通过形成带有金属基体复合物的工艺设备磨损表面来获得的，所述金属基体复合物填充有磨料颗粒。本发明的另一个方面是具有磨损表面的工艺设备，该磨损表面对与所述工艺设备加工的已填充的材料相关联的磨蚀、侵蚀或腐蚀中的一个或多个具有扩大的抵抗能力，其中所述设备磨损表面带有填充有磨料颗粒的金属基体复合物。
以下将描述多种工艺设备，其设备磨损表面对与所述工艺设备加工的已填充的材料相关联的磨蚀、侵蚀或腐蚀展现出扩大的抵抗能力。本发明将通过用超级磨料复合物(superabrasive composite)镀覆磨损表面部分来进行举例。但是，应该理解，其他结合所述已填充的复合物的方法也可以实施，正如熟练技术人员容易意识到的那样。
为了更全面地理解本发明的性质和优点，应该结合附图参照下面的详细描述，其中图1是常规的玻璃纤维收集梳的平面图；图2是常规旋转横动系统(rotary traversing system)的一个实施方案，所述系统用于促进玻璃纤维原丝的干燥及高速退绕；以及图3以图形形式呈现了实施例中所记录的结果，所述结果为多种钢在相对照的Ni-P覆层和本发明的金属复合物覆层上的滑动磨损数据。
下面将进一步详细描述这些附图。
具体实施例方式
为清楚明白起见，下面定义下列术语(单数包括复数，反之亦然)●“填料”是指这样的固体或固体类似物颗粒(经常是细微分割的，例如颗粒、碎片、须(whisker)、纤维等)，即在相对于磨损表面运动的情况下，所述固体或固体类似物颗粒还能够导致加速磨蚀、侵蚀和/或腐蚀，并且包括陶瓷、玻璃、矿物、金属陶瓷、金属、有机材料(例如塑料)、有粘结性的材料、纤维素或生物质(即来自曾经活的生物体的材料或分泌物，尤其包括细菌、软体动物壳、病毒微粒、细胞壁、坚果壳、骨、甘蔗渣、冰晶，等等)中的一种或多种。填料还可以是想要的(加入的、原位形成的，或类似情况)或者可以是不想要的(副产品、污染物，或类似物)。
●“已填充的(filed)”是指连续的纤维或薄板以不同于该连续的纤维或薄板的相的方式保留填料，所述填料尤其包括颗粒、碎片、须、纤维，等等。
●“可流动的”是指连续的纤维或薄板在空间上相对于工艺设备磨损表面移动，无论是通过磨损表面的运动，材料的运动，还是二者的运动；以及包括通过连续的纤维或薄板的运动，重力产生的运动，正/负压产生的运动而产生的相对运动，等等；无论这样的运动是想要的，或者不是想要的。
●“工艺设备”是指处理连续的纤维或薄板(已填充的和非已填充的)的设备，无论是通过简单运动，还是针对材料进行化学/机械/电气操作，并且包括该工艺设备的部件，所述部件可以具有想要或不想要的磨损表面。
●“超级磨料颗粒”是指单晶金刚石(天然的和合成的)以及cBN。
●“金属基体复合物”是指带有超级磨料颗粒的金属。
●“磨损表面”是指工艺设备(或者该工艺设备的部件，所述部件具有想要或不想要的磨损表面)的表面，所述表面遭受连续的纤维或薄板(包括在已填充的材料中的填料)行为的磨蚀、侵蚀和/或腐蚀。
种类繁多的工艺设备处理连续的纤维及薄板，并且具有一个或多个磨损表面，所述磨损表面遭受通过撞击在磨损表面上的活动行为造成的磨蚀、侵蚀和/或腐蚀。这样的磨损表面可以用金属基体复合物盖覆，并且，在所述填料运动期间，这样的磨损表面对接触这样的磨损表面的填料的有害行为呈现出扩大的抵抗能力。
超级磨料颗粒超级研磨或超硬材料一般指金刚石、立方氮化硼(cBN)以及其他具有超过约3200kg/mm2维氏硬度的材料，并且常见的为尺寸范围从约1000微米(相当于约20目)到小于约0.1微米的粉末。可以从自然资源获得或者使用多种技术生产工业金刚石，所述生产技术例如包括高压/高温(HP/HT)、化学气相沉积(CVD)或者冲击爆炸方法(shockdetonation method)。cBN仅仅作为人造材料而获得，并且通常使用HP/HT的方法制得。
超级研磨材料(有时称作“极硬的磨料”)是高度惰性和抗磨损的。当被使用为成形工具的磨损表面时，这些超级研磨材料呈现出显著改进的组合抗磨损(磨蚀和侵蚀)和抗腐蚀能力。
在一个实施方案中，可以将可选的研磨材料加到超级研磨材料中。那些研磨材料可以是细固体颗粒，为硼-碳-氮-硅系的合金或化合物一种或多种，例如hBN(六方氮化硼)、SiC、Si3N4、WC、TiC、CrC、B4C、Al2O3。所选择的研磨材料(超级研磨材料和可选材料，有时都称作“砂”(grit))的平均尺寸由各种因素确定，例如包括所使用的超级磨料/磨料的类型，工艺设备的类型，所处理的已填充的材料类型等因数。
在本发明的一个实施方案中，组成复合物覆层的超级磨料或磨料颗粒的体积百分比可以在约5体积百分比(vol％)到约80vol％的范围中。复合物中覆层的剩余体积包括金属性的基体和任何添加物，所述基体将所述颗粒结合或者保持在适当的位置。
在本发明的另一个实施方案中，复合物中研磨材料的颗粒尺寸在约0.1直到约6mm(平均颗粒尺寸)的范围。在又一个实施方案中，颗粒尺寸范围从约0.1到约50微米。在再一个实施方案中，颗粒尺寸范围从约0.5到约10微米。
沉积金属/金刚石(或cBN)覆层在本发明的一个实施方案中，使用磨料的常规电镀方法在工艺设备的磨损表面上沉积至少一个超级磨料复合物的覆层，所述复合物包括金刚石和/或cBN。通过至少一个金属覆层将所述超级磨料复合物附加到所述磨损表面，所述金属覆层是使用本领域已知的金属电沉积技术而获得的。
在电镀方法的一个实施方案中，在工艺设备磨损表面上沉积金属直到获得所希望的厚度。该金属覆层具有在约0.5到约1000微米范围的组合厚度，并且在一个实施方案中为超级磨料复合物中一个磨料颗粒高度(即直径或厚度)的约10％到约30％。
要作为电镀复合物的用于电极或相对的电极的金属材料选自以下成形材料(shapedmaterial)之中的一种或多种镍、镍合金、银、银合金、钨、钨合金、铁、铁合金、铝、铝合金、钛、钛合金、铜、铜合金、铬、铬合金、锡、锡合金、钴、钴合金、锌、锌合金，或者任何过渡金属及它们的合金。在一个实施方案中，包含在复合物电镀液中的金属离子为镍、铬、钴、铜、铁、锌、锡或钨之中的一种或多种的离子。所述金属离子形成单个金属或合金的金属基体，或者形成例如金属氧化物、磷化物、硼化物、硅化物或金属的其他化合形式的金属基体。例如，当选Ni为金属基体时，Ni可以为镍-磷(Ni-P)的形式，其P的含量在一个实施方案中小于约5％(重量)，而在另一个实施方案中小于约3wt％。
为了在已镀覆的金属上沉积，将本发明的超级磨料颗粒(即金刚石或立方氮化硼)和可选研磨材料放入电镀浴(plating bath)中。电镀浴混合物中超级磨料颗粒的量可以在约5％到约30％(体积)的范围。
在本发明的另一个实施方案中，使用无电镀金属镀覆方法将超级磨料覆层置于工艺设备的磨损表面之上。这种方法比电镀方法慢；但是，它允许本发明的超级磨料覆层的镀覆可以在具有复杂表面(例如，深的孔和通路)的工艺设备磨损表面上进行。无电镀(自催化)盖覆(coating)方法一般在本领域是已知的，并且尤其如美国专利No.5,145,517所公开的那样，该盖覆方法的公开特意在此引入作为参考。
在无电镀金属加工的一个实施方案中，工艺设备的磨损表面与稳定的无电镀金属化浴(metallizing bath)接触或者浸没在其中，所述金属化镀液包括金属盐、无电镀还原剂、配位剂、非离子化合物的无电镀镀覆稳定剂，连同阴离子、阳离子或两性化合物之中的一个或多个，以及一定数量的超级磨料颗粒(它们在金属化浴中本质上是不溶解或少量溶解的)，并且可选择地包括颗粒物质稳定剂(particulate matter stabilizer)(PMS)。
在工艺设备磨损表面的金属化期间，超级磨料或砂在金属化浴中以悬浮状态保持足够的时间，以便用散开在其中的超级研磨材料生成所希望厚度的金属性覆层。
在金属化浴的一个实施例中，除金刚石或cBN之外，可以将种类繁多的不同物质加到浴中，例如陶瓷、玻璃、滑石、塑料、石墨、各种金属的氧化物、硅化物、碳酸盐、碳化物、硫化物、磷酸盐、硼化物、硅酸盐、氨基苯胂酸盐(oxylates)、氮化物、氟化物，以及例如硼、钽、不锈钢、铬、钼、钒、锆、钛和钨之中的一种或多种金属或者合金。在沉积过程期间，颗粒物连同超级研磨材料一起悬浮在无电镀镀覆浴中，并且所述颗粒被共同沉积在成形工具表面上的金属性或合金基体中。
在本发明的一个实施方案中，在镀覆处理之前，要被金属化/盖覆的工艺设备磨损表面在实际沉积步骤之前须经受一般的预处理(例如，清洁、击打(strike)等)。在另一个实施方案中，除实际镀覆(沉积)之外，在成形工具磨损表面(衬底)金属化之后还有另外的热处理步骤。这种在约400℃以下的热处理提供几个优点，例如包括改进的金属覆层对衬底的附着力，更好的基体与颗粒的结合(cohesion)，以及基体的淀积硬化(precipitationhardening)。
在本发明的又一个实施方案中，并且根据工艺设备的最终使用，在成形工具表面盖覆超级磨料的无电镀或电镀处理完成以后，可以在金属覆层及超级磨料复合物上施加有机胶料(size)覆层。有机胶料覆层的实施例包括以下材料中的一种或多种酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸酯树脂、异氰尿酸酯树脂、丙烯酸改性的异氰尿酸酯树脂、脲醛树脂、丙烯酸改性的环氧树脂、丙烯酸改性的氨基甲酸乙酯树脂或者它们的组合；并且可以被干燥、热固化或者通过暴露在辐射(例如，紫外光)下而固化。
连续的纤维处理例如，玻璃纤维是在例如每分钟约2-5公里下生产的。在这个速度下将单根的纤维聚集成绳、施加胶料以及卷绕导致在固定的纤维及绳定位系统上相当大的磨损，如果对此不进行修正的话，会使得纤维品质下降。频繁到一天多次将石墨、酚醛复合物(phenoliccomposite)、抛光的金属以及陶瓷组件进行重新抛光或者更换，消耗人工、生产时间，并且浪费纤维。导向件以及其他组件在随后的斩切、粗纺(roving)和丝生产步骤中也在使用中磨损。这个磨损的总成本对于大的连续纤维工厂接近一百万美元。
连续的玻璃纤维绳(glass strand)通过下列步骤生成从多个套管拉出熔融的玻璃，拉细所述玻璃流(glass stream)以将其拉成细纤维，将纤维淬火成无定形的固体，施加保护性的胶料，将单根的纤维聚集成复丝(multifilament)绳，以及最后，为了随后的干燥及加工，用横动系统铺设所述绳使其均匀地横过旋转卷筒(spool)。受到驱动的卷筒提供拉纤维以及克服上胶和导向系统中的摩擦力所必需的力。在上胶和导向系统中的磨损及污染会损坏用来保护纤维表面的胶料，潜在地使纤维强度下降，并且在极端情形下中断生产。为了防止这种情形，在损害可能发生之前，不断地清洁、抛光以及更换导向组件。这种受约束的更换使得生产在每8小时轮班中至少中断一次，使得产量降低，并且自然而然地生成废料。
这种磨损额非限制性实施例包括以下胶料施加一旦纤维已经淬火成无定形的固体，通过拉单根的纤维越过用胶料化合物浸透的固定表面、辊或者连续的带(belt)来施加胶料。断的纤维以及干的胶料导致施加器(applicator)的磨损。施加器上的磨损槽造成胶料施加不均匀。
收集梳一旦胶料被转移来保护单根的纤维，通过辊导向件，或者最通常地，通过静止的梳将它们收集成复丝绳。梳由酚醛复合物或者石墨制成，并且在工作中磨损得很快。典型的几何结构在图1中示出。纤维被聚集在梳36的“齿”22-34之间的圆形孔10-20中。孔10-20在工作中磨损，而梳(即梳36)必须被重加工成有规则的、平滑的几何结构。
梳必须对于玻璃和胶料在化学上是惰性的，易于清洁或者不会被胶料溶液弄湿，必须足够结实以经受得住处理，具有足够高的导热性以耗逸摩擦热，必须是导电性的以耗散静电荷，以及易于重新机加工。需要低的滑动摩擦系数以将作用在绳上的系统力减到最小。石墨和酚醛复合物两者都没有呈现出最佳的解决方案。
纤维卷绕为了随后的操作，玻璃纤维绳必须被均匀地铺设在卷筒上，以促进干燥以及高速退绕。横动导向件将绳以微小的角度放置于卷筒体上。通常使用两种旋转的横动系统。在第一种中，使用柔软的黄铜线在中央轴(central shaft)周围形成两个相对的、螺旋状的导向件。轴的旋转驱动绳横向地来回横过旋转的卷筒。黄铜合金线必须保持高度抛光状态以防止纤维损坏。第二种设计在图2中示出，并且包括卷筒40的圆柱形磨损表面38，卷筒40被安装在旋转的杆44上，所述绳42支撑在该卷筒上。旋转导致绳相对卷筒40的轴的轴线横向平移。表面38通常用有纹理细密的陶瓷盖覆以抵抗磨损。这个覆层必须拥有与黄铜线组合件同样的特性。
这些卷筒设计中没有一个提供长的工作寿命，并且卷筒连同梳一起被定期更换。
于是，在本发明的这个实施方案中，尤其用填充有磨料颗粒的金属基体复合物覆盖玻璃纤维工艺设备的磨损表面。与上面所述相同的方法(例如电解的或非电镀的)以相同的方式被使用，所述相同的方式如在针对成形设备所进行的更详细的描述。
用类似以上所讨论的连续玻璃纤维设备的设备可以加工或处理其他合成纤维及无机纤维，并且它们在本发明的技术方案的范围内。
此外，从这样的无机及合成纤维制成的薄板由同样具有磨损表面的设备来加工，所述的磨损表面遭受由薄板与磨损表面的相对运动导致的磨蚀、侵蚀和/或腐蚀。这样的磨损表面可以是具有非计划中的磨损表面的工艺设备部件，并且经常是仅仅将织物或薄板从一个位置运送到另一个位置的部件。
尽管本发明已参照优选实施方案来描述，那些本领域的熟练技术人员会理解，在没有离开本发明范围的情况下可以进行各种变化，并且可以用等同物取代其中的元素。另外，可以进行许多修改以使得特定情况或材料适合本发明的教导，而没有离开其实质范围。因此，本发明应该被视为没有局限到作为执行本发明预期的最佳方式而公开的特定实施方案，而是本发明将包括落入所附的权利要求书范围内的所有实施方案。以下实施例显示本发明是怎样被实施的，但是不应该将它们解释为限制性的。在这个申请中，所有单位都是公制系统的，以及所有数量和百分比都是以重量计，除非另作特意指示。同样，所有在此提到的引用都是特意在此引入作为参考。
实施例滑动磨损测试是对相对运动中两个互相作用的固体表面的摩擦和磨损行为的研究。使用这个测试可以研究在不同接触条件下的不同材料对。使用的仪器是来自CSM InstrumentsSA的高温摩擦计。该摩擦计的耐热能力是800℃，并且具有“销在盘上”(pin-on-disc)的结构。该测试被选择来证明由本发明的工艺设备磨损表面所提供的对于固体(例如连续的合成和无机纤维以及薄板(sheet))的有利的磨损保护，所述固体是横过这样的磨损表面运动的。
所述仪器具有样品夹持器(sample holder)，其中高度为5-10mm，直径为55mm的盘可以安装并用螺丝拧紧到该仪器上。另一个接触材料(即，相对物，例如连续的纤维)可以为销(pin)(圆柱体，直径6mm，高10mm)或者球(直径6mm)。盘可以以0-500rpm的速度旋转，而销静止不动。销夹持器在底部紧紧地握住靠着盘的销。以1-10N的负载对销加载。盘上的轨迹半径可以在约10-20mm之间的任何位置。对于某个材料组合，摩擦系数相对于时间和滑动距离的迹线可以通过计算机接口获得。盘和销的磨耗量(wearloss)通过测量测试前后的重量获得。样品在进行重量测量之前在丙酮中进行超声波清洗。
以下盖覆程序被使用来盖覆盘1.为镍镀覆活化金属表面的预处理步骤(a)如在美国金属协会，1982，《金属手册》，第九版，“清洁方法的选择”，第3-32页中所进行的一般性的描述那样。
2.镀覆加工(b)如在美国金属协会，1982，《金属手册》，第九版，“无电镀镍”。第219-223页中所进行的一般性的描述那样；或者如Sheela等人在《金属精整》，2002，“分散金刚石的无电镀镍覆层”中描述的那样。镍浴(nickel bath)一般包括(i)6％(体积)包含26g/L镍的硫酸镍溶液。
(ii)15％(体积)包含24g/L连二磷酸盐的连二磷酸钠溶液。
(iii)74％(体积)去离子水。
(注意所述浴的Ni浓度在整个操作中保持在约5.4-6.3g/L)(c)加热镍浴至约190°F(87°-88℃)。
(d)每升5克的1-3微米的单晶金刚石粉末，并且粉末预分散在5％(体积)的去离子水中(镍浴的5％(体积))。
(e)将盘附着到旋转的托架系统上，并且浸没在溶液中。
(f)开始缓慢地旋转部件(约0.5-2rpm)，并且加入金刚石浆。
(g)每15分钟，补充所述浴如下(i)0.6％(体积)硫酸镍(ii)0.6％(体积)pH调节剂(h)进行足够30分钟长的镀覆加工直到获得所希望的10微米厚度。(这个过程一般显示出每小时大约20-25微米的镀覆速度)。
(i)当接近所希望的停止点时，通过取消最后的补充允许所述浴“镀尽”(plate out)。
(j)从溶液中移走被镀覆的部件，并且用水清洗。擦干以去除水迹。
(1)去除用于掩蔽所述模的中间停留物(stop-off)。
4.加热处理将已盖覆(coated)的部件放入炉中并在空气气氛下加热到300-350℃1至2小时。
对照从不锈钢304、高强度低合金钢4340以及轴承钢制得的标准参照材料(销)，在室温、干燥条件下测试所述覆层。从“销在盘上”测试得出的两个重要结果是摩擦系数和磨耗量。10N的负载以及0.5m/s滑动速度被认为是最佳的测试条件，并且已被使用于这个研究中的所有测试。每个测试代表2000米的滑动磨损或者约66分钟的磨损时间。这些测试的磨耗量数据呈现在表1和图3中。
表1
这些数据显示本发明在Ni-P金属覆层中具有单晶金刚石的磨损表面呈现出比没有单晶金刚石的Ni-P金属覆层好得多的磨损特性。对于不锈钢304，本发明的磨损表面展现出在摩擦方面的减少超过45％。对于HSLA 4340和轴承钢52100，本发明的磨损表面展现出在摩擦方面的减少超过一个数量级或一个等级。这在以图形形式呈现表1中所记录的数据的图3中尤为明显。
权利要求书(按照条约第19条的修改)1.连续纤维处理设备包括在处理中与纤维接触的磨损表面；其中所述磨损表面用金属基体覆层盖覆，所述金属基体覆层包括金属和超级磨料颗粒；并且其中所述被盖覆的磨损表面对与所述纤维的处理相关联的磨蚀、腐蚀或侵蚀之中的一个或多个具有扩大的抵抗能力。
2.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述超级磨料颗粒包括约5vol-％到80vol-％的所述金属基体。
3.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述超级磨料颗粒是金刚石。
4.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述超级磨料颗粒是立方氮化硼(cBN)。
5.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述超级磨料颗粒的平均颗粒尺寸在约0.1到约50微米的范围。
6.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述金属基体进一步包括下列之中的一个或多个硼、钽、不锈钢、铬、钼、钒、锆、钛、钨、陶瓷、玻璃、滑石、塑料、金属石墨、金属氧化物、金属硅化物、金属碳酸盐、金属碳化物、金属硫化物、金属磷酸盐、金属硼化物、金属硅酸盐、金属氨基苯胂酸盐、金属氮化物、或金属氟化物。
7.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述金属基体进一步包括下列之中的一个或多个六方氮化硼(hBN)、SiC、Si3N4、WC、TiC、CrC、B4C、Al2O3。
8.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述金属基体覆层的厚度在约0.5到约1000微米的范围。
9.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述金属包括选自由镍、镍合金、银、银合金、钨、钨合金、铁、铁合金、铝、铝合金、钛、钛合金、铜、铜合金、铬、铬合金、锡、锡合金、钴、钴合金、锌、锌合金、过渡金属、过渡金属合金和它们的混合物所组成的组中的一个或多个。
10.如权利要求9的纤维处理设备，其中所述金属包括镍、铬、钴、铜、铁、锌、锡或钨。
11.如权利要求10的纤维处理设备，其中所述金属包括Ni。
12.如权利要求10的纤维处理设备，其中所述金属包括Ni-P合金，其中所述合金包括低于约5wt％的磷。
13.如权利要求12的纤维处理设备，其中所述金属包括Ni-P合金，其中所述合金包括低于约3wt％的磷。
14.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述金属基体覆层为无电镀覆层或电解覆层。
15.如权利要求1的纤维处理设备，进一步包括施加在所述金属基体覆层上的有机涂层。
16.如权利要求15的纤维处理设备，其中所述有机涂层包括选自由酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸酯树脂、异氰尿酸酯树脂、丙烯酸改性的异氰尿酸酯树脂、脲醛树脂、丙烯酸改性的环氧树脂和丙烯酸改性的氨基甲酸乙酯树脂组成的组中的一个或多个。
17.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述材料用填料填充，所述填料选自由陶瓷、玻璃、矿物、金属陶瓷、金属、有机材料、有粘结性的材料、冰、生物质和它们的混合物组成的组。
18.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述的纤维为玻璃纤维。
19.如权利要求1的纤维处理设备，其中所述的纤维选自由合成纤维和无机纤维组成的组。
20.一种纤维处理方法，所述方法采用如权利要求1的纤维处理设备。
21.连续薄板处理设备包括在处理中与连续薄板接触的磨损表面；其中所述磨损表面用金属基体覆层盖覆，所述金属基体覆层包括金属和超级磨料颗粒；并且其中所述被盖覆的磨损表面对与所述薄板的处理相关联的磨蚀、腐蚀或侵蚀之中的一个或多个具有扩大的抵抗能力。
22.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述超级磨料颗粒包括约5vol-％到80vol-％的所述金属基体。
23.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述超级磨料颗粒是金刚石。
24.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述超级磨料颗粒是立方氮化硼(cBN)。
25.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述超级磨料颗粒的平均颗粒尺寸在约0.1到约50微米的范围。
26.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述金属基体进一步包括下列之中的一个或多个硼、钽、不锈钢、铬、钼、钒、锆、钛、钨、陶瓷、玻璃、滑石、塑料、金属石墨、金属氧化物、金属硅化物、金属碳酸盐、金属碳化物、金属硫化物、金属磷酸盐、金属硼化物、金属硅酸盐、金属氨基苯胂酸盐、金属氮化物、或金属氟化物。
27.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述金属基体进一步包括下列之中的一个或多个六方氮化硼(hBN)、SiC、Si3N4、WC、TiC、CrC、B4C、Al2O3。
28.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述金属基体覆层的厚度在约0.5到约1000微米的范围。
29.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述金属包括选自由镍、镍合金、银、银合金、钨、钨合金、铁、铁合金、铝、铝合金、钛、钛合金、铜、铜合金、铬、铬合金、锡、锡合金、钴、钴合金、锌、锌合金、过渡金属、过渡金属合金和它们的混合物所组成的组中的一个或多个。
30.如权利要求29的薄板处理设备，其中所述金属包括镍、铬、钴、铜、铁、锌、锡或钨。
31.如权利要求30的薄板处理设备，其中所述金属包括Ni。
32.如权利要求30的薄板处理设备，其中所述金属包括Ni-P合金，其中所述合金包括低于约5wt％的磷。
33.如权利要求32的薄板处理设备，其中所述金属包括Ni-P合金，其中所述合金包括低于约3wt％的磷。
34.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述金属基体覆层为无电镀覆层或电解覆层。
35.如权利要求21的薄板处理设备，进一步包括施加在所述金属基体覆层上的有机涂层。
36.如权利要求35的薄板处理设备，其中所述有机涂层包括选自由酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸酯树脂、异氰尿酸酯树脂、丙烯酸改性的异氰尿酸酯树脂、脲醛树脂、丙烯酸改性的环氧树脂和丙烯酸改性的氨基甲酸乙酯树脂组成的组中的一个或多个。
37.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述材料用填料填充，所述填料选自由陶瓷、玻璃、矿物、金属陶瓷、金属、有机材料、有粘结性的材料、冰、生物质和它们的混合物组成的组。
38.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述的薄板包括玻璃纤维。
39.如权利要求21的薄板处理设备，其中所述的薄板选自由合成薄板和无机薄板组成的组。
40.一种薄板处理方法，所述方法采用如权利要求21的薄板处理设备。
41.一种盖覆工艺设备的方法，所述方法包括将金属基体覆层施加到工艺设备磨损表面；其中所述金属基体覆层包括金属和超级磨料颗粒；其中所述工艺设备包括连续纤维处理设备；并且其中所述金属基体覆层扩大了所盖覆的磨损表面对与所述纤维的处理相关联的磨蚀、腐蚀或侵蚀之中的一个或多个的抵抗能力。
42.一种盖覆工艺设备的方法，所述方法包括将金属基体覆层施加到工艺设备磨损表面；其中所述金属基体覆层包括金属和超级磨料颗粒；其中所述工艺设备包括连续薄板处理设备；并且其中所述金属基体覆层扩大了所盖覆的磨损表面对与所述纤维的处理相关联的磨蚀、腐蚀或侵蚀之中的一个或多个的抵抗能力。
权利要求
1.一种生成具有磨损表面的工艺设备的方法，所述磨损表面对与所述工艺设备处理的材料相关联的磨蚀、腐蚀或侵蚀之中的一个或多个具有扩大的抵抗能力，所述材料包括连续的合成纤维、连续的无机纤维、合成薄板或者无机薄板之中的一个或多个，所述方法包括对所述工艺设备磨损表面施加金属基体覆层，所述金属基体覆层用超级磨料颗粒填充。
2.如权利要求1的方法，其中用在约5vol-％和80vol-％之间的所述超级磨料颗粒填充所述金属基体。
3.如权利要求1的方法，其中所述超级磨料颗粒是金刚石或者立方氮化硼(cBN)之中的一个或多个。
4.如权利要求1的方法，其中所述超级磨料颗粒的平均颗粒尺寸在约0.1到约50微米的范围。
5.如权利要求1的方法，其中所述金属基体还用下列之中的一个或多个来填充硼、钽、不锈钢、铬、钼、钒、锆、钛、钨、陶瓷、玻璃、滑石、塑料、金属石墨、金属氧化物、金属硅化物、金属碳酸盐、金属碳化物、金属硫化物、金属磷酸盐、金属硼化物、金属硅酸盐、金属氨基苯胂酸盐、金属氮化物、或金属氟化物。
6.如权利要求1的方法，其中所述金属基体还用下列之中的一个或多个来填充六方氮化硼(hBN)、SiC、Si3N4、WC、TiC、CrC、B4C、Al2O3。
7.如权利要求1的方法，其中所述金属基体覆层的厚度在约0.5到约1000微米的范围。
8.如权利要求1的方法，其中所述金属基体覆层的所述金属是下列之中的一个或多个镍、镍合金、银、银合金、钨、钨合金、铁、铁合金、铝、铝合金、钛、钛合金、铜、铜合金、铬、铬合金、锡、锡合金、钴、钴合金、锌、锌合金、过渡金属或者过渡金属合金。
9.如权利要求8的方法，其中所述金属是镍、铬、钴、铜、铁、锌、锡或钨之中的一个或多个。
10.如权利要求9的方法，其中所述金属包括Ni。
11.如权利要求10的方法，其中所述金属包括具有P含量不超过约5wt％的Ni-P。
12.如权利要求11的方法，其中所述金属包括具有P含量不超过约3wt％的Ni-P。
13.如权利要求1的方法，其中所述金属基体覆层包括无电镀覆层或电解覆层之中的一个或多个。
14.如权利要求1的方法，在所述金属基体覆层上涂刷有机涂层。
15.如权利要求14的方法，其中所述有机保护涂层由下列之中的一个或多个制得酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸酯树脂、异氰尿酸酯树脂、丙烯酸改性的异氰尿酸酯树脂、脲醛树脂、丙烯酸改性的环氧树脂或者丙烯酸改性的氨基甲酸乙酯树脂。
16.如权利要求1的方法，其中所述材料包括已填充的材料。
17.如权利要求16的方法，其中所述材料用填料填充，所述填料包括下列之中的一个或多个陶瓷、玻璃、矿物、金属陶瓷、金属、有机材料、有粘结性的材料、冰或生物质。
18.具有磨损表面的工艺设备，所述磨损表面对与所述工艺设备处理的材料相关联的磨蚀、腐蚀或侵蚀之中的一个或多个具有扩大的抵抗能力，所述材料包括连续的合成纤维、连续的无机纤维、合成薄板或者无机薄板之中的一个或多个，所述工艺设备包括用金属基体覆层涂覆的所述工艺设备磨损表面，所述金属基体覆层填充有超级磨料颗粒。
19.如权利要求18的工艺设备，其中用在约5vol-％和80vol-％之间的所述超级磨料颗粒填充所述金属基体。
20.如权利要求18的工艺设备，其中所述超级磨料颗粒是金刚石或立方氮化硼(cBN)之中的一个或多个。
21.如权利要求18的工艺设备，其中所述超级磨料颗粒的平均颗粒尺寸在约0.1到约50微米的范围。
22.如权利要求18的工艺设备，其中所述金属基体还用下列之中的一个或多个来填充镍、镍合金、银、银合金、钨、钨合金、硼、钽、不锈钢、铬、钼、钒、锆、钛、钨、陶瓷、玻璃、滑石、塑料、金属石墨、金属氧化物、金属硅化物、金属碳酸盐、金属碳化物、金属硫化物、金属磷酸盐、金属硼化物、金属硅酸盐、金属氨基苯胂酸盐、金属氮化物、或金属氟化物。
23.如权利要求22的工艺设备，其中所述金属基体还用下列之中的一个或多个填充六方氮化硼(hBN)、SiC、Si3N4、WC、TiC、CrC、B4C、Al2O3。
24.如权利要求18的工艺设备，其中所述金属基体覆层的厚度在约0.5到约1000微米的范围。
25.如权利要求18的工艺设备，其中所述金属基体覆层的所述金属是下列之中的一个或多个镍、镍合金、银、银合金、钨、钨合金、铁、铁合金、铝、铝合金、钛、钛合金、铜、铜合金、铬、铬合金、锡、锡合金、钴、钴合金、锌、锌合金、过渡金属或者过渡金属合金。
26.如权利要求25的工艺设备，其中所述金属是镍、铬、钴、铜、铁、锌、锡或钨之中的一个或多个。
27.如权利要求26的工艺设备，其中所述金属包括Ni。
28.如权利要求27的方法，其中所述金属包括具有P含量不超过约5wt％的Ni-P。
29.如权利要求28的方法，其中所述金属包括具有P含量不超过约3wt％的Ni-P。
30.如权利要求18的工艺设备，其中所述金属基体覆层包括无电镀覆层或电解覆层之中的一个或多个。
31.如权利要求18的工艺设备，在所述金属基体覆层上涂刷有机涂层。
32.如权利要求31的工艺设备，其中所述有机保护涂层从下列之中的一个或多个制得酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂、氨基甲酸乙酯树脂、丙烯酸酯树脂、异氰尿酸酯树脂、丙烯酸改性的异氰尿酸酯树脂、脲醛树脂、丙烯酸改性的环氧树脂或者丙烯酸改性的氨基甲酸乙酯树脂。
33.如权利要求32的工艺设备，其中所述材料用填料填充，所述填料包括下列之中的一个或多个陶瓷、玻璃、矿物、金属陶瓷、金属、有机材料、有粘结性的材料、冰或生物质。
34.如权利要求18的工艺设备，其中所述填料是下列之中的一个或多个陶瓷、玻璃、矿物、金属陶瓷、金属、有机材料、有粘结性的材料、冰或生物质。
全文摘要
一种用于加工具有磨损表面(38)的工艺设备(36)的方法，所述磨损表面对与所述工艺磨损表面(38)处理的材料相关联的磨蚀、腐蚀或侵蚀之中的一个或多个具有扩大的抵抗能力，所述磨损表面包括填充有超级磨料颗粒的金属基体覆层。金刚石和立方氮化硼超级磨料颗粒可以填充所述金属基体，其中所述金属基体可以为镍覆层。
文档编号B05D5/08GK1747798SQ200480003752
公开日2006年3月15日 申请日期2004年2月6日 优先权日2003年2月7日
发明者蒂莫西·达姆, 约翰·威廉·卢塞克, 约翰·皮特里努, 马克·加里·戴维森, 布鲁斯·韦恩·霍弗 申请人:戴蒙得创新股份有限公司