在未涂層超硬磨料(金剛石和CBN)砂輪的應用中，存在三個日益突出的問題：磨粒把持力不足、磨粒保護不充分和磨粒與結(jié)合劑發(fā)生不良化學反應(采用金屬和陶瓷結(jié)合劑的砂輪只存在后兩個問題)。采用超硬磨粒涂層技術(shù)則有助于解決這三個問題，從而使砂輪的磨削性能得以提高。該技術(shù)就是在磨粒與結(jié)合劑材料結(jié)合并形成砂輪之前在超硬磨粒上涂覆金屬基涂層。

　　磨粒涂層的主要目的是使磨粒更牢固地把持在結(jié)合劑中。把持力的實際提高程度取決于涂層的類型并與結(jié)合劑系統(tǒng)本身有關(guān)。例如，鎳基涂層通常應用于樹脂結(jié)合劑砂輪的超硬磨粒，它可通過增加涂層磨粒與結(jié)合劑之間的表面積來增強把持力，從而增大二者之間的機械附著力，這有助于防止磨粒過早地從結(jié)合劑中剝落，從而能延長砂輪的使用壽命。

　　樹脂結(jié)合劑砂輪的磨粒涂層

　　超硬磨粒涂層在樹脂結(jié)合劑砂輪上應用最為普遍，而鎳和銅是首選使用的涂層材料。鎳是最常用的涂層材料，因為它價格相對低廉且易于涂覆。銅涂層一般應用于干式磨削加工，因為它具有很好的磨削區(qū)散熱作用。

　　涂層厚度取決于涂層材料。銅涂層通常占涂層磨粒總重量的50；鎳涂層則占涂層磨粒總重量的30、56或60。“涂層占總重量30時對金剛石磨粒的把持力當然不如占56時，但其產(chǎn)生的熱量更少，”GeneralIndustrialDiamond公司(位于新澤西州的Whippany)的技術(shù)副總裁RichardAndrews說。“顯然，含量56的鎳涂層具有更強的磨粒把持力(把持時間更長)，但它產(chǎn)生的熱量也更多。因此，這是一個尋求平衡的問題。”

　　銀也可以用作樹脂結(jié)合劑砂輪的磨粒涂層，盡管它價格昂貴，但具有砂輪需要的潤滑性能。“銀涂層超硬砂輪主要用于磨削硬質(zhì)合金鉆頭的螺旋槽，”DiamondInnovations公司(位于俄亥俄州的Worthington)的高級研發(fā)工程師TimSmith說。

　　最新研發(fā)的一種鎳涂層具有由許多尖峰組成的表面形態(tài)。這些尖峰大大增加了涂層磨粒與結(jié)合劑之間的表面積，從而使磨粒把持力和磨削性能都得到顯著提高。

　　金屬與陶瓷結(jié)合劑砂輪的磨粒涂層

　　在樹脂結(jié)合劑砂輪大量使用磨粒涂層的同時，一些金屬結(jié)合劑砂輪也使用了磨粒涂層。“大約80的涂層用于樹脂結(jié)合劑砂輪，其余的用于金屬結(jié)合劑砂輪，”DiamondAbrasives公司(位于紐約)的技術(shù)支持經(jīng)理GabreilDontu介紹說。

　　用于金屬結(jié)合劑砂輪的涂層為金屬-碳化物基涂層——這意味著碳化物是在涂層沉積過程中形成的。最常見的涂層材料是碳化鈦和碳化鉻。“這些涂層在增強磨粒把持力上表現(xiàn)極佳，因為在磨粒/涂層界面上形成了化學鍵，而在涂層/結(jié)合劑界面上形成了金屬鍵。”Smith說。

　　如上所述，除了增強磨粒把持力外，涂層還可提供其它好處。金屬-碳化物基涂層還能保護金剛石磨粒免受砂輪制造過程中可能出現(xiàn)的磨粒與結(jié)合劑發(fā)生不良反應的影響。由于加工金屬結(jié)合劑金屬粉末的工藝溫度遠比加工樹脂結(jié)合劑的工藝溫度高得多，在高溫下，結(jié)合劑中的某些元素會浸蝕金剛石磨粒，使磨粒變得脆弱，并最終降低砂輪的壽命和磨削性能。“比如說，鐵能浸蝕未涂層的金剛石，在表面形成Fe3C，”Smith說，“這樣就容易使金剛石磨粒發(fā)生逆變或石墨化，而涂層有助于保護磨粒免受這種剝蝕作用。”

　　金屬結(jié)合劑砂輪取得的另一項進展是采用碳化硅涂層(稱作Si2)，它的主要作用是允許砂輪制造商在結(jié)合劑里使用高比例的鐵，加工出的砂輪在高溫下也不會發(fā)生磨粒剝蝕現(xiàn)象。“你可以在100的鐵基結(jié)合劑中利用Si2涂層保護金剛石磨粒，”Smith說，“與很多傳統(tǒng)的結(jié)合劑材料——如使用成本昂貴且對環(huán)境有害的鈷——相比，這是一個更為經(jīng)濟的選擇。”

　　用于陶瓷結(jié)合劑砂輪中的超硬磨粒涂層