砾岩磨料颗粒、含有砾岩磨料颗粒的磨料制品及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备砾岩磨料颗粒的方法，所述方法包括：在第一玻璃质粘结剂中提供包括矿物颗粒的团聚物磨料颗粒；将所述团聚物磨料颗粒与第二玻璃质粘结剂材料前体混合以形成前体砾岩磨料颗粒；以及加热所述前体砾岩磨料颗粒以将所述第二玻璃质粘结剂材料前体转化成与所述第一玻璃质粘结剂不同的第二玻璃质粘结剂，从而形成所述砾岩磨料颗粒。所述第一玻璃质粘结剂与所述第二玻璃质粘结剂的不同之处在于以下各项中的至少一项：i)元素组成，或ii)固有物理特性；并且其中所述砾岩磨料颗粒可穿过具有一毫米开孔的试验筛。本发明专利技术还公开了可通过所述方法制备的砾岩磨料颗粒，以及包含所述砾岩磨料颗粒的磨料制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开广义地涉及磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法以及磨料制品。
技术介绍
已在本领域中报道了玻璃质粘结团聚物磨料颗粒。例如，参见美国专利6,551,366(D'Souza等人)、6,521,004(Culler等人)、6,790,126(Wood等人)、6,913,824(Culler等人)，和7,887,608(Schwabel等人)。类似地，已在本领域中报道了玻璃质粘结聚集体磨料颗粒。例如，参见美国专利2,216,728(Benner等人)、7,399,330(Schwabel等人)、6,620,214(McArdle等人)，和6,881,483(McArdle等人)。如上文所应用的术语“团聚物”和“聚集体”或多或少地可互换使用，并且一般来讲，所有上述磨料颗粒均包括通过玻璃质粘结剂材料彼此粘结的矿物颗粒。磨料团聚物/聚集体颗粒例如在抛光浆料中以及在结构化磨料制品中可用，以在晶片(硅)研磨和蓝宝石抛光中使用。结构化磨料制品为具有固定至背衬主表面的磨料层的涂覆磨料制品。磨料层包含粘结剂材料中的磨料颗粒的成形磨料复合物。仍然需要在某些研磨应用中具有改善的磨料特性的玻璃质粘结磨料颗粒。
技术实现思路
在一个方面，本公开提供了制备砾岩磨料颗粒的方法，该方法包括：在第一玻璃质粘结剂材料中提供包括矿物颗粒的团聚物磨料颗粒；将团聚物磨料颗粒与第二玻璃质粘结剂材料前体混合以形成前体砾岩磨料颗粒；以及r>加热前体砾岩磨料颗粒以将第二玻璃质粘结剂材料前体转化成与第一玻璃质粘结剂材料不同的第二玻璃质粘结剂材料，从而形成砾岩磨料颗粒，其中第一玻璃质粘结剂材料与第二玻璃质粘结剂材料的不同之处在于以下各项中的至少一项：i)元素组成，或ii)固有物理特性。在另一方面，本公开提供了根据制备砾岩磨料颗粒的前述方法制备的砾岩磨料颗粒。在又一方面，本公开提供了包括团聚物磨料颗粒的砾岩磨料颗粒，该团聚物磨料颗粒包括矿物颗粒和第一玻璃质粘结剂材料，其中该团聚物磨料颗粒通过第二玻璃质粘结剂材料粘结在一起，并且其中第一玻璃质粘结剂材料与第二玻璃质粘结剂材料的不同之处在于以下各项中的至少一项：i)元素组成，或ii)固有物理特性。在又一方面，本公开提供了包括保留在粘结剂基质中的砾岩磨料颗粒的磨料制品，其中该砾岩磨料颗粒包括团聚物磨料颗粒，该团聚物磨料颗粒包括矿物颗粒和第一玻璃质粘结剂材料，其中该团聚物磨料颗粒通过第二玻璃质粘结剂材料粘结在一起，并且其中第一玻璃质粘结剂材料与第二玻璃质粘结剂材料的不同之处在于以下各项中的至少一项：i)元素组成，或ii)固有物理特性。在一些实施方案中，磨料制品包括结构化磨料制品，该结构化磨料制品包括固定到背衬主表面的磨料层，其中该磨料层包含成形磨料复合物，并且其中所述成形磨料复合物中的至少一些包括保留在粘结剂基质中的砾岩磨料颗粒。有利地，当包括在根据本公开的结构化磨料制品中时，砾岩磨料颗粒与其包含的对应磨料团聚物和/或聚集体颗粒相比通常表现出改善的磨料性能(例如，切割速率)。如本文所用，术语“具有一毫米开孔的试验筛”是指这样的试验筛，其符合ASTME11-13“织造金属丝试验筛布及试验筛标准规范”(StandardSpecificationforWovenWireTestingsieveClothandTestingsieves)，在侧面上具有一毫米的基本上正方形筛孔；术语“磨料颗粒”是指莫氏硬度为至少8、优选地为至少9的颗粒；术语“支承面积比”是指研磨表面总接触面积(即，成形磨料复合物的远端)与结构化磨料制品的磨料层的总面积的比率；术语“粘结剂材料”是指形成连续基质的材料，颗粒通过该连续基质保持在一起；术语“砾岩磨料颗粒”是指这样的磨料颗粒，其包括通过粘结剂材料彼此粘结的团聚物磨料颗粒和/或聚集体磨料颗粒；术语“球状体形”包括球体以及形状像球体但不完全是圆形的主体，例如，通过使椭圆形围绕其轴线中的一条旋转而生成的椭球体；术语“超硬磨料”是共同或单独地指金刚石和/或立方氮化硼；并且术语“玻璃质粘结剂材料”是指可包含额外组分诸如填料颗粒的玻璃态粘结剂材料(例如，玻璃或玻璃-陶瓷)。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。附图说明图1为根据本公开的砾岩磨料颗粒的示意性透视图；图2为根据本公开的结构化磨料制品200的示意性剖面侧视图；图3为沿着图4中的平面2-2截取的结构化磨料制品300的示意性剖面侧视图；图4为根据本公开的示例性结构化磨料制品300的俯视图；并且图5为在实施例13中制备的砾岩磨料颗粒的扫描电子显微图。在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开相同或类似的特征或元件。应当理解，本领域的技术人员可设计出落入本公开原理的范围和实质内的许多其他修改形式和实施方案。附图可能未按比例绘制。具体实施方式现在参见图1，砾岩磨料颗粒100包括团聚物颗粒110。团聚物颗粒110包括通过第一玻璃质粘结剂材料130粘结在一起的矿物颗粒120。团聚物颗粒110通过第二玻璃质粘结剂材料140粘结在一起。现在将更详细地讨论团聚物磨料颗粒及其制造方法。在一种示例性方法中，将矿物颗粒、玻璃粉的第一浆料和液体载体中的第一临时有机粘结剂喷雾干燥以形成团聚物磨料前体颗粒。然后优选地在存在第二矿物颗粒的情况下加热磨料前体颗粒以防止磨料前体颗粒彼此熔融，以形成通常呈基本上球形形式的团聚物磨料颗粒。在加热期间，第一临时有机粘结剂被烧掉，并且玻璃粉形成保留矿物颗粒的玻璃质(即，玻璃态)粘结剂材料。这样的程序的细节可见于例如美国专利6,551,366(D'Souza等人)中。合适的矿物颗粒的莫氏硬度优选地为至少约5。矿物颗粒包括第一矿物颗粒和任选的第二矿物颗粒。在一些实施方案中，第一矿物颗粒的莫氏硬度可高达至少6、7、8、9、或甚至10。莫氏硬度为至少约5的示例性矿物颗粒包括金刚石颗粒、碳化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、改性陶瓷氧化铝颗粒、立方氮化硼(CBN)颗粒、碳化钛颗粒、氮化钛颗粒、氧化铈颗粒、二氧化硅颗粒、以及它们的组合。优选地至少一部分、更优选地以重量计大部分、以及更优选地所有团聚物矿物颗粒选自金刚石颗粒、碳化硅颗粒、氧化铝颗粒、氧化锆颗粒、改性陶瓷氧化铝颗粒、立方氮化硼颗粒、碳化钛颗粒、氮化钛颗粒、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备砾岩磨料颗粒的方法，所述方法包括：在第一玻璃质粘结剂中提供包括矿物颗粒的团聚物磨料颗粒；将所述团聚物磨料颗粒与第二玻璃质粘结剂材料前体混合以形成前体砾岩磨料颗粒；以及加热所述前体砾岩磨料颗粒以将所述第二玻璃质粘结剂材料前体转化成与所述第一玻璃质粘结剂不同的第二玻璃质粘结剂，从而形成所述砾岩磨料颗粒，其中所述第一玻璃质粘结剂与所述第二玻璃质粘结剂的不同之处在于以下各项中的至少一项：i)元素组成，或ii)固有物理特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.09 US 61/913,6591.一种制备砾岩磨料颗粒的方法，所述方法包括：
在第一玻璃质粘结剂中提供包括矿物颗粒的团聚物磨料颗粒；
将所述团聚物磨料颗粒与第二玻璃质粘结剂材料前体混合以形
成前体砾岩磨料颗粒；以及
加热所述前体砾岩磨料颗粒以将所述第二玻璃质粘结剂材料前
体转化成与所述第一玻璃质粘结剂不同的第二玻璃质粘结剂，从而
形成所述砾岩磨料颗粒，其中所述第一玻璃质粘结剂与所述第二玻
璃质粘结剂的不同之处在于以下各项中的至少一项：
i)元素组成，或
ii)固有物理特性。
2.根据权利要求1所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其中所述第一玻
璃质粘结剂和所述第二玻璃质粘结剂具有相同的元素组成。
3.根据权利要求1所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其中所述第一玻
璃质粘结剂和所述第二玻璃质粘结剂具有不同的元素组成。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其
中所述矿物颗粒包括金刚石颗粒。
5.根据权利要求4所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其中所述矿物颗
粒具有0.1微米至15微米的中值尺寸，并且所述团聚物磨料颗粒具
有40微米至400微米的中值尺寸，包括端值在内。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其
中所述团聚物磨料颗粒为球状体形。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其
中所述提供团聚物磨料颗粒包括：
形成包括所述矿物颗粒和所述第一玻璃质粘结剂材料前体的前
体团聚物磨料颗粒；以及
在第一最高温度下加热所述前体团聚物磨料颗粒以形成所述团
聚物磨料颗粒，
其中所述前体砾岩磨料颗粒在比所述第一最高温度低至少15摄
氏度的第二最高温度下加热。
8.根据权利要求7所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其中所述形成包
括所述矿物颗粒和所述第一玻璃质粘结剂材料前体的前体团聚物磨
料颗粒包括：
将包括所述矿物颗粒和所述第一玻璃质粘结剂材料前体的组合
物设置在多个模具腔中以形成所述前体团聚物磨料颗粒。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，还
包括对所述砾岩磨料颗粒分级以符合磨料行业规定的标称等级。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的制备砾岩磨料颗粒的方法，其
中所述第二玻璃质粘结剂比所述第一玻璃质粘结剂不易碎。
11.一种包括团聚物磨料颗粒的砾岩磨料颗粒，所述团聚物磨料颗粒包
括矿物颗粒和第一玻璃质粘结剂，其中所述团聚物磨料颗粒通过第
二玻璃质粘结剂粘结在一起，并且其中所述第一玻璃质粘结剂与所
述第二玻璃质粘结剂的不同之处在于以下各项中的至少一...

【专利技术属性】
技术研发人员：笠井俊和，J·J·加利亚尔迪，T·D·弗勒彻，
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