用于超高材料移除速率研磨操作的研磨制品制造技术

一种研磨制品，其包括粘结研磨主体，所述粘结研磨主体具有：以不大于所述主体的总体积的约15体积％的量存在的粘结材料；包含在所述粘结材料中的粒状研磨材料，所述粒状研磨材料包括磨料聚集体和未聚集的磨料颗粒，其中所述主体包括在3∶1至约1∶3范围内的磨料颗粒比(APp∶APagg)，其中APp代表存在于所述主体中的未聚集的磨料颗粒的量(体积％)且APagg代表存在于所述主体中的磨料聚集体的量(体积％)；和所述粘结研磨主体的总体积的至少约42体积％的孔隙。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于超高材料移除速率研磨操作的研磨制品
下文涉及研磨制品，且特别是适合用于进行高速研磨操作的粘结研磨制品。
技术介绍
通常形成研磨工具以使磨料粒子包含在粘结材料内以用于材料移除应用。超级磨料粒子(例如，金刚石或立方氮化硼(CBN))或加了晶种的(或者甚至未加晶种的)烧结溶胶-凝胶氧化铝磨料粒子(也称作微晶α-氧化铝(MCA)磨料粒子)可用在这样的研磨工具中。粘结材料可为有机材料例如树脂、或无机材料例如玻璃或玻璃化的材料。特别地，使用玻璃化的粘结材料并包含MCA粒子或超级磨料粒子的粘结研磨工具对于研磨在商业上是有用的。一些粘结研磨工具，特别是利用玻璃化的粘结材料的那些，要求高温形成过程，时常为大约1100℃或更大，这可对MCA磨料粒子具有有害影响。实际上，已认识到，在形成研磨工具所必需的这样的高温下，粘结材料可与磨料粒子、特别是MCA粒子反应，且损害磨料的完整性，降低粒子锐度和性能特性。结果，本行业已朝向降低形成粘结材料所必需的形成温度以抑制磨料粒子在形成过程期间的高温降解迁移。例如，为了减少MCA粒子与玻璃化的粘结剂之间的反应的量，美国专利No.4,543,107公开了适合用于在低达约900℃的温度下烧制的粘结剂组合物。在一种供替换的方法中，美国专利No.4,898,597公开了适合用于在低达约900℃的温度下烧制的包括至少40％的烧结材料的粘结剂组合物。其它这样的利用能够在低于1000℃的温度下形成的粘结材料的粘结研磨制品包括美国专利No.5,203,886、美国专利No.5,401,284、美国专利No.5,536,283和美国专利No.6,702,867。尽管如此，本行业继续需要这样的粘结研磨制品的改善的性能。以上玻璃质粘结材料不一定适合用于高速研磨操作。典型地，高速研磨操作需要在超过1100℃的烧结温度下形成的玻璃质的粘结研磨制品，使得所述研磨制品可经受住在高速研磨操作期间施加的力。本行业继续需要改善的粘结研磨制品。附图说明通过参照附图，可更好地理解本公开内容，且使其许多特征和优点对于本领域技术人员是明晰的。图1包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的平均功率(kW)对材料移除速率(mm3/s/mm)的图。图2包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的磨耗比(G-ratio)(被移除的材料的体积/轮磨耗的体积)对材料移除速率(mm3/s/mm)的图。图3包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的径向轮磨耗(Δrs，以mm为单位)对材料移除速率(mm3/s/mm)的图。图4包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的边缘半径(mm)对材料移除速率(mm3/s/mm)的图。图5和6包括常规粘结研磨剂和根据一个实施例的研磨制品之间的形态损耗(lossofform)的图解。图7包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的实际材料移除速率对理论材料移除速率的图。图8包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的表面粗糙度(Ra)对材料移除速率的图。图9包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的最大材料移除速率(in3/min/in)的图。图10包括常规粘结研磨制品和根据一个实施例的研磨制品的平均单位功率(Hp/in)对材料移除速率(in3/min/in)的图。不同附图中的相同标记符号的使用表示类似或相同的条目。具体实施方式下文涉及可适合用于工件的研磨和成形的粘结研磨制品。特别地，本文中的实施例的粘结研磨制品可在粘结材料内引入磨料颗粒。对于本文中的实施例的粘结研磨制品的用途的合适的应用包括研磨操作，所述研磨操作包括例如，无心研磨、圆筒研磨、曲轴研磨、各种表面研磨操作、轴承和齿轮研磨操作、缓进给研磨和各种工具室应用。根据一个实施例，形成一个实施例的粘结研磨制品的方法可通过形成合适的用于形成粘结材料的化合物和组分的混合物开始。粘结剂可由无机材料化合物例如氧化物化合物形成。例如，一种合适的氧化物材料可包括氧化硅(SiO2)。根据一个实施例，所述粘结材料可由所述粘结材料的总重量的不大于约62重量％的氧化硅形成。在另外的实施例中，氧化硅的含量可较小，例如不大于约60重量％、不大于约59重量％、或者甚至不大于约58重量％。然而，在一些实施例中，所述粘结材料可由所述粘结材料的总重量的至少约45重量％、大约至少约47重量％、至少约48重量％、或者甚至至少约49重量％、至少约50重量％、至少约52重量％的氧化硅形成。将理解，氧化硅的量可在以上提到的最小和最大百分数中的任意之间的范围内。所述粘结材料还可引入一定含量的氧化铝(Al2O3)。例如，所述粘结材料可包括所述粘结材料的总重量的至少约9重量％的氧化铝。在另外的实施例中，氧化铝的量可为至少约10重量％、至少约11重量％、或者甚至约12重量％。在一些情况中，所述粘结材料可包括为所述粘结剂的总重量的不大于约20重量％、不大于约18重量％、不大于约16重量％、或者甚至不大于约15重量％的量的氧化铝。将理解，氧化铝的量可在以上提到的最小和最大百分数中的任意之间的范围内。在一些情况中，所述粘结材料可由以重量百分数计量的氧化硅的量与以重量百分数计量的氧化铝的量之间的特定比例形成。例如，二氧化硅与氧化铝之比可通过将所述粘结材料内的氧化硅的重量百分数除以氧化铝的重量百分数来描述。根据一个实施例，氧化硅与氧化铝之比可不大于约5。在另外的情况中，所述粘结材料内的氧化硅与氧化铝之比可不大于约4.8、不大于约4.6、不大于约4.5。然而，可形成所述粘结材料，使得氧化硅的重量百分数与氧化铝的重量百分数之比为至少约1.8，例如至少约2，例如至少约2.2，或者甚至至少约2.5。将理解，氧化铝和氧化硅的总量可在以上提到的最小和最大值中的任意之间的范围内。根据一个实施例，所述粘结材料可由一定含量的氧化硼(B2O3)形成。例如，所述粘结材料可引入所述粘结材料的总重量的不大于约20重量％的氧化硼。在另外的情况中，氧化硼的量可较小，例如不大于约19重量％、不大于约18重量％、不大于约17重量％、或者甚至不大于约16重量％。然而，所述粘结材料可由所述粘结材料的总重量的至少约10重量％，例如至少约12重量％、至少约13重量％、或者甚至至少约14重量％的氧化硼形成。将理解，氧化硼的量可在以上提到的最小和最大百分数中的任意之间的范围内。根据一个实施例，可形成所述粘结材料，使得所述粘结材料内的氧化硼的重量百分数和氧化硅的重量百分数的总含量(即和)可不大于所述粘结材料的总重量的约80重量％。在另外的情况中，氧化硅和氧化硼的总含量可不大于约78重量％，例如不大于约76重量％、或者甚至不大于约74重量％。根据一个特别的实施例，氧化硅和氧化硼的总的重量百分含量可为所述粘结材料的总重量的至少约60重量％，例如至少约66重量％、至少约68重量％、或者甚至至少约70重量％。将理解，所述粘结材料内的氧化硅和氧化硼的总的重量百分数可在以上提到的最小和最大百分数中的任意之间的范围内。此外，在特别的情况中，以重量百分数计量，所述粘结材料内的氧化硅的量可大于氧化硼的量。特别地，氧化硅的量可为氧化硼的量的至少约1.5倍大、至少约1.7倍大、至少约1.8倍大、至少约1.9倍大、至少约2.0倍大、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨制品，其包括：粘结研磨主体，其包括：包括无机材料的粘结材料；包含在所述粘结材料中的磨料聚集体；所述粘结研磨主体的总体积的至少约42体积％的孔隙；和所述粘结研磨主体在超高材料移除速率(UHMRR)研磨操作期间具有不大于约90％的磨耗率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.23 US 61/5633731.一种研磨制品，其包括：粘结研磨主体，其包括：包括无机材料的粘结材料；包含在所述粘结材料中的磨料聚集体，其中所述磨料聚集体包括包含在粘合剂中的磨料颗粒；所述粘结研磨主体具有所述粘结研磨主体的总体积的至少42体积％的孔隙；和所述粘结研磨主体在超高材料移除速率研磨操作期间具有不大于90％的磨耗率。2.根据权利要求1所述的研磨制品，其中在超高材料移除速率研磨操作期间，所述磨耗率不大于85％且至少为5％。3.一种研磨制品，其包括：粘结研磨主体，其包括：包括无机材料的粘结材料；包含在所述粘结材料中的粒状研磨材料，所述粒状研磨材料包括磨料聚集体和未聚集的磨料颗粒，其中所述磨料聚集体包括包含在粘合剂中的磨料颗粒：所述粘结研磨主体具有所述粘结研磨主体的总体积的至少42体积％的孔隙；和所述粘结研磨主体在超高材料移除速率研磨操作期间具有至少17.3mm3/s/mm的最大材料移除速率。4.根据权利要求3所述的研磨制品，其中在超高材料移除速率研磨操作期间，所述最大材料移除速率为至少18.4mm3/s/mm和不大于54mm3/s/mm。5.一种研磨制品，其包括：粘结研磨主体，其包括：其量不大于所述粘结研磨主体的总体积的15体积％的粘结材料；包含在所述粘结材料中的粒状研磨材料，所述粒状研磨材料包括磨料聚集体和未聚集的磨料颗粒，其中所述粘结研磨主体包括在3∶1至1∶3范围内的磨料颗粒比APp∶APagg，其中APp代表存在于所述粘结研磨主体中的未聚集的磨料颗粒的量(体积％)且APagg代表存在于所述粘结研磨主体中的磨料聚集体的量(体积％)，且其中所述磨料聚集体包括包含在粘合剂中的磨料颗粒；和其中所述粘结研磨主体包括所述粘结研磨主体的总体积的至少42体积％的孔隙。6.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述磨料聚集体包括所述磨料聚集体的总体积的不大于80体积％和所述磨料聚集体的总体积的至少10体积％的量的磨料颗粒。7.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述磨料聚集体的磨料颗粒具有至少10微米且不大于250微米的平均粒度。8.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述磨料聚集体的磨料颗粒包括具有不大于1微米的平均晶粒粒度和至少0.01微米的平均晶粒粒度的微晶氧化铝。9.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述磨料聚集体具有至少50微米且不大于2mm的平均聚集体尺寸。10.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述粘合剂包括选自如下的材料：玻璃化的材料、有机材料、结晶材料、及其组合。11.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述磨料聚集体包括所述磨料聚集体的总体积的不大于20体积％且至少0.5体积％的量的粘合剂。12.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述磨料聚集体内的孔隙的量为所述磨料聚集体的总体积的至少15体积％和不大于85体积％。13.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述粘结研磨主体包括所述粘结研磨主体的总体积的至少10体积％且不大于80体积％的含量的磨料聚集体。14.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述磨料聚集体包括不大于3∶1的作为长度与宽度之比的量度的长宽比。15.根据权利要求1所述的研磨制品，其中所述粘结研磨主体进一步包括与包含在所述粘结材料中的所述磨料聚集体分离的未聚集的磨料颗粒。16.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述粘结研磨主体包括所述粘结研磨主体的总体积的至少10体积％且不大于80体积％的含量的未聚集的磨料颗粒。17.根据权利要求5所述的研磨制品，其中所述磨料颗粒比APp∶APagg在2.8∶1至1∶2.8的范围内。18.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述粘结研磨主体包括所述粘结研磨主体的总体积的至少52体积％且不大于70体积％的孔隙。19.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中所述粘结材料包括单相玻璃质材料。20.根据权利要求1、3和5中任一权利要求所述的研磨制品，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·萨兰基，J·坎帕尼尔罗，J·M·加夫尼，S·E·福克斯，J·R·贝西，S·伍兹，R·菲克斯，
申请(专利权)人：圣戈班磨料磨具有限公司，法国圣戈班磨料磨具公司，
类型：发明
国别省市：美国;US