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

从图中反映出，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

图2 磨具自锐性磨粒专利技术原创国分布

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。

图3 全球主要申请人专利申请情况

图4 各分支总量占比图

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。

表1 技术分解磨粒结构单晶多晶添加氧化铝工艺调整参数触媒成分表面涂覆 合金涂层其他

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。

文章来源：《金刚石与磨料磨具工程》 网址: http://www.jgsymlmjgc.cn/qikandaodu/2021/0708/469.html

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