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国内金属结合剂磨具专利技术分析

来源:论文联盟  作者:邢延思 [字体: ]

国内金属结合剂磨具专利技术分析

一、引言
  磨具,是由结合剂将磨料固结在一起,形成一定的形状具有一定强度的固结研磨用工具,是机械领域常见的磨削工具。常用的磨具有金属结合剂磨具、陶瓷结合剂磨具、橡胶结合剂磨具和树脂结合剂磨具。
  金属结合剂磨具因其具有磨粒把持力强、结合强度高、耐磨性好等优点,成为了应用最广泛的超硬磨料磨具,是磨具高性能技术研究的热点之一。
  二、国内申请情况
  1.专利申请趋势
  1984年4月16日,史密斯国际公司在中国申请了第一件专利“改进的复合多晶态金刚石压坯”(CN86103664A)。随着我国专利制度的日益健全以及该领域技术的不断发展,中国金属结合剂磨具申请已经达到617个专利族,分析得到国内金属结合剂磨具专利申请趋势,如图1。
  从图1可以看出,我国金属结合剂专利申请存在3个阶段:
  (1)初步发展阶段(1984-2003年)
  从1984年第一件“改进的复合多晶态金刚石压坯”(CN86103664A)起,在我国申请的专利族数基本维持个位数,申请人主要集中在几个国外的大型制造企业,例如美国诺顿公司、通用电气公司等,而国内申请人的技术发展缓慢,主要集中在科研院所和大专院校。
  (2)飞速发展阶段(2004-2011年)
  随着我国改革开放的不断推进,我国的制造业不断发展,国内金属加工企业的大量涌现,我国不断发展成为世界上最大的零部件加工生产国之一,金属结合剂磨具专利申请以每年几十专利族的数量不断增加。2011年,金属结合剂磨具领域技术的发展迎来一个“发展高峰期”。
  (3)发展低谷期(2011年-2016年)
  2012年以来,互联网等行业飞速崛起,对传统加工行业造成了一定的影响,体现在金属结合剂磨具专利申请上为申请量逐年下本文由论文联盟http://www.LWlm.COM收集整理降,金属结合剂磨具技术领域发展出现了“技术发展低谷期”。
  2.技术构成
  1984年以来,国内金属结合剂磨具公开的技术主要集中在国际分类号B24D磨削、抛光或刃磨用的工具领域中,从技术公开趋势来看,随着技术的发展,其技术领域已经朝着与C09K、C22C、B22F等多领域相交叉的方向发展。
  3.国民经济构成
  617族专利族全部属于制造业(国民经济行业分类C类),尤其涉及通用设备制造业(C34),占比50.65%。
  4.主要申请人
  申请人主要集中在一些国外企业,法国的圣戈班磨料磨具有限公司(SAINT-GOBAIN)以52个专利族的申请量位居申请量第一位,我国第六元素公司和美国诺顿公司(NORTON)分别以20和18个专利族分列第二和第三,郑州磨料磨具磨削研究所的8个专利族位于第7。
  5.全球申请趋势
  图3显示了在我国申请金属结合剂磨具的申请人的全球申请量及申请趋势,不难发现,在1984-2003年期间,该领域全球的技术发展都较为缓慢,而2003年以后,我国的申请量明显高于其他各国,申请量的大幅提升主要得益于我国国内的技术发展突飞猛进,中国的金属结合剂磨具领域发展速度领先于同期其他各国,处于高速发展的时期。
  三、国内金属结合剂磨具的重点技术
  1.技术分解
  金属结合剂磨具按制造方法可分为三大类:(1)烧结金属结合剂磨具;(2)电镀金属结合剂磨具;(3)钎焊金属结合剂磨具。烧结金属结合剂磨具使用比较普遍,电镀金属结合剂磨具通常适用于磨削负荷较小的场合,而钎焊金属结合剂磨具是一种新型金属结合剂磨具。
  磨具研发过程中都以提高磨具的性能为目的,这主要体现在是把持力的大小(结合强度的高低)、是否便于修锐、散热好坏及容屑能力等,而性能又主要取决于磨具的成分、结构及工艺。
  2.重点专利技术
  按照平均被引用次数对本领域的专利族进行排序,列举出平均被引用次数最高的8项核心专利族,如表1所示。美国诺顿公司申请的CN1040164A以422次的被引次数、46.9的平均被引次数,成为平均被引最高的核心專利,我国郑州磨料磨具磨削研究所的CN85106509A位于第2位。
  无论是烧结、电镀还是钎焊工艺,在研究的初期都是针对不同的金属基材所作出的加工工艺的设计,其实质上是研究人员针对各种高强度、高结合性能的金属基材进行的实验,例如CN1096532A,涉及铁镍钴的高温高压烧结工艺。同时,为提高磨具的磨削性能,对磨粒的研究也在继续,例如CN85 10659A涉及耐热聚金刚石磨粒,CN1748014A涉及立方氮化硼磨粒。
  随着研究的继续,研究热点转移至金属基体与结合剂之间结合上,结合性能强、基体对磨粒的把持力高成为研究人员们的追求目标,例如CN1221067A在氧化铝层上沉积氧化锆的研究。
  而近期的研究,则聚焦在磨具的结构和应用上,设计出适应不同应用条件的磨具结构对于满足不同加工需求显得更为重要,例如CN201026594U钎焊金属管磨具等。
  四、结语
  金属结合剂磨具由来已久,由于抛光、研磨需求的不断提高,对磨具性能的要求也不断提升,从烧结工艺到电镀工艺到钎焊工艺的转变,是需求所致也是技术发展的趋势,因此我国企业应加强对的电镀和钎焊金属结合剂磨具的研究。

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