陶瓷成形磨粒和成形陶瓷前体粒子制造技术

本发明专利技术公开了一种陶瓷成形磨粒和成形陶瓷前体粒子，其中每个陶瓷成形磨粒包含α氧化铝并由具有沿着共同的边缘接合的多个面的表面界定，其中所述表面在其至少一部分上具有空隙，所述空隙被成形为中空椭圆形部分，其中所述多个面包括：暴露面，所述暴露面在其上具有所述空隙的一部分，其中所述暴露面具有所述空隙的第一密度；和模具面，所述模具面在其上具有所述空隙的一部分，其中所述模具面具有所述空隙的第二密度，并且所述空隙的第一密度大于所述空隙的第二密度。

【技术实现步骤摘要】
陶瓷成形磨粒和成形陶瓷前体粒子本专利申请是申请号为201280034485.5、申请日为2012年6月28日、专利技术名称为“制备陶瓷成形磨粒的方法、溶胶-凝胶组合物和陶瓷成形磨粒”的专利申请的分案申请。
本专利技术广义上涉及磨粒及其制备方法。
技术介绍
根据制备陶瓷成形磨粒的已知方法，促使包含陶瓷前体材料的溶胶-凝胶组合物进入模具中的模具腔体。模具腔体通常具有预定的形状；例如，对应于规则几何形状，诸如棱锥或截棱锥。然后使溶胶-凝胶组合物部分干燥，将所得的成形陶瓷前体粒子从模具中移除，并进一步加工成陶瓷成形磨粒。
技术实现思路
在从模具腔体移除成形陶瓷前体粒子期间，部分干燥的溶胶-凝胶组合物相对易碎并且可能会有粘附的倾向，从而导致模具中的模具腔体破损和/或堵塞。为了解决这一问题，已在填充模具腔体前向模具施加脱模剂。然而，向模具施加脱模剂可导致干燥之前和/或干燥期间溶胶-凝胶组合物发生形状变化，使得所得的形状可能不与模具腔体的形状对应。这一现象导致生产期间的可重复性问题，诸如控制部分干燥的溶胶-凝胶材料并因此控制所得陶瓷成形磨粒的平整度和/或纵横比。另外，向模具施加脱模剂在模具腔体非常小的情况下可能无法牢靠地涂布模具腔体。有利的是，本专利技术人发现了上述问题可通过在溶胶-凝胶组合物中包含少量分散油加以解决，同时仍获得期望的磨料特性，诸如高密度(低孔隙度)。在一个方面，本专利技术提供制备成形陶瓷前体粒子的方法，该方法包括：提供具有多个模具腔体的模具，其中每个模具腔体由沿着共同的边缘接合的多个面界定；将模具腔体中的至少一些填充溶胶-凝胶组合物，该溶胶-凝胶组合物包含液体载体和陶瓷前体，该液体载体包含挥发性组分和分散在整个挥发性组分中的脱模剂；从溶胶-凝胶组合物中除去挥发性组分的至少一部分，而溶胶-凝胶组合物驻留在模具腔体中，从而提供成形陶瓷前体粒子。在另一方面，本专利技术提供制备陶瓷成形磨粒的方法，该方法包括：根据本专利技术的方法制备成形陶瓷前体粒子；以及烧结成形陶瓷前体粒子的至少一部分以提供陶瓷成形磨粒。在另一方面，本专利技术提供制备陶瓷成形磨粒的方法，该方法包括：根据本专利技术的方法制备成形陶瓷前体粒子；煅烧权利要求1的成形陶瓷前体粒子的至少一部分以提供经煅烧的成形陶瓷前体粒子；以及烧结经煅烧的成形陶瓷前体粒子的至少一部分以提供陶瓷成形磨粒。在另一方面，本专利技术提供包含液体载体和陶瓷前体的溶胶-凝胶组合物，该液体载体包含挥发性组分和分散在整个挥发性组分中的脱模剂，其中该溶胶-凝胶组合物包含溶胶-凝胶。在另一方面，本专利技术提供成形陶瓷前体粒子，其中每个成形陶瓷前体粒子包含陶瓷前体并由具有沿着共同的边缘接合的多个面的表面界定，其中该表面在其至少一部分上具有空隙，其中该空隙被成形为中空椭圆形部分，其中所述多个面包括：在其上具有空隙的一部分的暴露面，其中该暴露面具有空隙的第一密度；和面积小于暴露面的模具面，其中该模具面在其上具有空隙的一部分，其中该模具面具有空隙的第二密度，并且其中空隙的第一密度大于空隙的第二密度。在另一方面，本专利技术提供成形陶瓷前体粒子，其中每个成形陶瓷前体粒子包含陶瓷前体并由具有沿着共同的边缘接合的多个面的表面界定，其中该表面在其至少一部分上具有空隙，其中该空隙被成形为中空椭圆形部分，其中所述多个面包括：在其上具有空隙的一部分的暴露面，其中该暴露面具有空隙的第一密度；和模具面，其中该模具面在其上具有空隙的一部分，其中该模具面具有空隙的第二密度，并且其中空隙的第一密度大于空隙的第二密度。在另一方面，本专利技术提供陶瓷成形磨粒，其中每个陶瓷成形磨粒包含陶瓷材料并由具有沿着共同的边缘接合的多个面的表面界定，其中该表面在其至少一部分上具有空隙，其中该空隙被成形为中空椭圆形部分，其中所述多个面包括：在其上具有空隙的一部分的暴露面，其中该暴露面具有空隙的第一密度；和面积小于暴露面的模具面，其中该模具面在其上具有空隙的一部分，其中该模具面具有空隙的第二密度，并且其中空隙的第一密度大于空隙的第二密度。在另一方面，本专利技术提供陶瓷成形磨粒，其中每个陶瓷成形磨粒包含陶瓷材料并由具有沿着共同的边缘接合的多个面的表面界定，其中该表面在其至少一部分上具有空隙，其中该空隙被成形为中空椭圆形部分，其中所述多个面包括：在其上具有空隙的一部分的暴露面，其中该暴露面具有空隙的第一密度；和模具面，其中该模具面在其上具有空隙的一部分，其中该模具面具有空隙的第二密度，并且其中空隙的第一密度大于空隙的第二密度。陶瓷成形磨粒可以完全由陶瓷材料(诸如α氧化铝)构成，并且在全部陶瓷成形磨粒中可具有基本上均匀的形态。在本文中：术语“椭圆体”包括椭圆体和球体，其中将球体视为椭圆体的特殊情况。术语“椭圆形部分”是指通过用平面平分椭圆体而得到的一部分椭圆体。术语“成形陶瓷前体粒子”意指通过从溶胶-凝胶组合物(当其位于模具腔体中时)中除去足量的液体载体以形成凝固体的方式产生的未煅烧、未烧结粒子，该凝固体可从模具腔体中移除，并且在后续加工操作中基本上保持其模制形状。术语“陶瓷成形磨粒”意指磨粒的至少一部分具有预定形状的陶瓷磨粒，该预定形状由用于形成成形陶瓷前体粒子的模具腔体复制而得。成形陶瓷前体粒子将通常具有预定的形状，该形状基本上为用于形成陶瓷成形磨粒的模具腔体的复制品。如本文所用的陶瓷成形磨粒不包括通过机械粉碎操作获得的磨粒。如应用于陶瓷前体的术语“理论氧化物重量”是指在烧结形成陶瓷后由陶瓷前体(例如转化成α氧化铝的一水合氧化铝)产生的陶瓷的相应重量。当提及模制粒子时，术语“面”意指具有基本上由模具腔体复制而得的预定形状的表面。面可对应于模具腔体壁(即，模具面)或模具腔体的开口(即，暴露面)。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本专利技术的特征和优点。附图说明图1是示意性工艺流程图，示出了制备根据本专利技术的陶瓷成形磨粒的示例性方法。图2A和2B分别是根据本专利技术的示例性成形陶瓷前体粒子的顶部和底部示意性透视图。图3A和3B分别是根据本专利技术的示例性陶瓷成形磨粒的顶部和底部示意性透视图。图4A和4B是在实例12中制备的陶瓷成形磨粒的显微照片。尽管上述附图示出了本专利技术的若干实施例，但是例如如讨论中所指出，还可以想到其它实施例。在所有情况下，本专利技术都以示例性而非限制性方式展示。附图可能并未按比例绘制。在所有附图中，相同参考标号可以用来表示相同部件。具体实施方式在图1中示出了制备陶瓷成形磨粒的示例性方法。在第一步中，提供具有多个模具腔体的模具。每个模具腔体由沿着共同的边缘接合的多个侧面和至少一个外部开口界定。模具可具有大致平坦的底部表面和相对的顶部表面。顶部表面可以为限定模具腔体的结构化表面。模具可以为(例如)带状物、片材、连续纤维网、涂布辊(诸如轮转凹版辊)、安装在涂布辊上的套管、或冲模。模具腔体可被构造为使得容纳在模具腔体内的溶胶-凝胶组合物将具有至少一个在干燥期间暴露于空气(或其他气体)的面。在一些实施例中，模具具有带外部开口的模具腔体，该外部开口由一个或多个侧面和任选的底面界定。侧面和任选的底面可以为平面的或曲面的，并沿着共同的边缘(即，接合两个面的边缘)彼此接合。在此类模具腔体中的溶胶-凝胶组合物在溶胶-凝胶组合物的初始干燥期间具有至少一个(例如一个或两个)暴露面。这种类本文档来自技高网...

【技术保护点】
陶瓷成形磨粒，其中每个陶瓷成形磨粒包含α氧化铝并由具有沿着共同的边缘接合的多个面的表面界定，其中所述表面在其至少一部分上具有空隙，其中所述空隙被成形为中空椭圆形部分，其中所述多个面包括：暴露面，所述暴露面在其上具有所述空隙的一部分，其中所述暴露面具有所述空隙的第一密度；和模具面，其中所述模具面在其上具有所述空隙的一部分，其中所述模具面具有所述空隙的第二密度，并且其中所述空隙的第一密度大于所述空隙的第二密度。

【技术特征摘要】
2011.07.12 US 61/506,913;2011.07.15 US 61/508,1901.陶瓷成形磨粒，其中每个陶瓷成形磨粒包含α氧化铝并由具有沿着共同的边缘接合的多个面的表面界定，其中所述表面在其至少一部分上具有复数个空隙，其中所述空隙被成形为中空椭圆形部分，其中所述多个面包括：暴露面，所述暴露面在其上具有所述空隙的一部分，其中所述暴露面具有所述空隙的第一密度；和模具面，其中所述模具面在其上具有所述空隙的一部分，其中所述模具面具有所述空隙的第二密度，并且其中所述空隙的第一密度大于所述空隙的第二密度。2.根据权利要求1所述的陶瓷成形磨粒，其中所述模具面小于所述暴露面。3.根据权利要求1所述的陶瓷成形磨粒，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：约翰·T·博登，斯科特·R·卡勒，德怀特·D·埃里克森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US