用于磨料制品的复合物制造技术

本发明专利技术公开了一种结构磨料制品（２０）、磨料制品的制造方法、以及磨料制品的使用方法。形成磨料制品（２０）的磨料组合物（２２）具有至少５００微米的高度，以及，组合物（２２）中的磨粒（２４）具有的平均粒度为至少４０微米，在有些实施方式中为至少约８５微米。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种磨料制品，特别涉及一种结构磨料制品、制造方法和使用方法。更具体地，该结构磨料制品具有较大构形，并且包括大陶瓷磨粒。
技术介绍
用磨料制品对工件表面进行打磨和抛光已有一百多年。这些应用涵盖了深度磨削、高压金属打磨加工，乃至例如眼镜片的精细抛光。通常，磨料制品为多个磨粒彼此粘结在一起而制成(例如，粘合磨料或砂轮)，或磨粒粘结到衬底而制成(例如，涂敷磨料)。涂敷磨料通常具有单层磨粒或者有时具有两层磨粒。一旦这些磨粒损耗，涂敷磨料基本上就损坏了，通常只能扔掉。对于这种单层磨粒，美国专利No.4,652,275(Bloecher等人)、No.4,799,939(Bloecher等人)和No.5,039,311(Bloecher)披露了一种解决方案。这些参考文献中披露的涂敷磨料制品，具有多个粘合于衬底的磨料团块。磨料团块是一种成形块，包含磨粒、粘结剂、可选的助磨剂以及可选的其他添加剂。这些磨料团块主要构成形成磨料制品的磨粒的三维涂层。另一种磨粒的三维涂层是磨料抛光膜片(abrasive lapping film)。如美国专利No.4,644,703(Kaczmarek等人)、No.4,773,920(Chasman等人)和No.5,015,266(Yamamoto)中所披露，抛光膜片由包含磨粒和粘结剂的磨料淤浆与衬底粘合而成。尽管在要求工件上精细表面抛光的抛光应用中，这些研磨膜在广泛的商业领域都很成功，但对许多其他应用而言，这些抛光膜片并不总具有期望的打磨速度。三维涂覆磨粒的最新进展提供了一种通常称之为“结构磨料”的磨料制品。例如美国专利5,152,917(Pieper等人)披露了各种结构磨料制品的构造。Pieper教导了一种结构磨料，该磨料可得到相对较高的磨削速度并在工件表面上形成较精细的抛光表面。这种结构磨料包括粘结到衬底上的非随机性、精确成形的磨料复合物。其他涉及结构磨料制品及其制造方法的参考文献包括美国专利No.5,855,632(Stoetzel等人)、No.5,681,217(Hoopman等人)、No.5,435,816(Spurgeon等人)、No.5,378,251(Culler等人)、No.5,304,223(Pieper等人)和No.5,014,468(Ravipati等人)。Pieper以及其他人的结构磨料专利是磨料领域的重大进步，但对于大切削量和延长寿命而言，始终存在改进的余地。
技术实现思路
本申请涉及一种结构磨料制品、磨料制品的制造方法、以及磨料制品的使用方法。具体地，该磨料制品是一种包括多个三维磨料组合物的结构磨料制品，各组合物包括在粘结剂中的磨粒。特别地，组合物是“大”组合物，具有至少500微米(0.02英寸)的高度。另外，组合物中的磨粒是“大”陶瓷磨粒，具有至少40微米的平均粒度。在有些实施方式中，磨粒具有至少约85微米的平均粒度。在进一步的实施方式中，组合物中的磨粒是“粗”陶瓷颗粒，具有至少100微米的平均粒度。在有些实施方式中，使用的陶瓷颗粒具有至少400微米的平均粒度。常规底胶/面胶磨料制品具有相同尺寸和类型的磨粒，与其相比，较大构形组合物和大陶瓷磨粒，提供了这样一种磨料制品，其具有更一致的打磨、更长的打磨寿命和更一致的表面粗糙度。另外，与使用相同磨粒但构形较小的结构磨料制品相比，较大构形组合物加之大陶瓷磨粒，提供了这样的磨料制品，其具有更一致的打磨、更长的打磨寿命和更一致的表面粗糙度。在一种具体实施例方式中，本专利技术涉及一种结构磨料制品，包括具有正面的衬底和多个在该正面上的磨料组合物。各磨料组合物具有多个陶瓷磨粒，其具有至少85微米的平均粒度；以及有机成分，其包括辐射可固化粘结剂，有机成分占磨料组合物重量的15-40％。从衬底正面测量的组合物高度为至少500微米。在使用中，磨料制品在第一时间产生第一打磨速度和第一表面粗糙度，以及在第二时间产生第二打磨速度和第二表面粗糙度，第一时间与第二时间间隔至少20分钟，第二打磨速度小于第一打磨速度但不超出50％。在有些实施方式中，第二打磨速度小于第一打磨速度但不超出30％，以及，甚至不超出15％。陶瓷磨粒具有的平均粒度可以为至少100微米、至少约200微米、或者大约100-400微米。陶瓷磨粒可以是加晶种或不加晶种的。另外，或可选择地，陶瓷磨粒可以包括至少一种稀土氧化物改性剂，诸如钇、钕、镧、钴和镁的氧化物。从衬底正面测量的磨料组合物高度可以为至少600微米、或者至少750微米。此高度可以至少局部由抛物线函数限定。抛物线函数可以包括平方根函数。本专利技术涉及用于研磨表面的各种结构磨料制品，该结构磨料制品包括多个磨料组合物，其具有至少500微米的高度；以及分散在粘结剂中的陶瓷磨粒，其具有至少85微米的平均粒度。在一种实施方式中，构造该磨料制品，用于在第一时间研磨表面，以获得第一打磨速度和第一表面粗糙度，并且在第一时间之后20分钟的第二时间研磨该表面，以获得小于第一打磨速度不超出50％的第二打磨速度。在其他实施方式中，构造该磨料制品，用于在第二时间研磨表面，以获得小于第一打磨速度不超出30％的第二打磨速度，或者，在第二时间研磨表面，以获得小于第一打磨速度不超出15％的第二打磨速度。另外，或可选择地，第二时间可以为第一时间之后30分钟。在另一种实施方式中，研磨包括使用测试过程I，从而在周期1产生第一打磨速度，并在周期240产生第二打磨速度，第二打磨速度小许第一打磨速度不超出15％。在又一种实施方式中，研磨包括使用测试过程II，从而在周期1产生第一打磨速度，并在周期12产生第二打磨速度，第二打磨速度小于第一打磨速度不超出50％。在又一种实施方式中，研磨包括使用测试过程III，从而在周期1产生第一打磨速度，并在周期30产生第二打磨速度，第二打磨速度小于第一打磨速度不超出30％。此外，本专利技术包括一种结构磨料制品，与基准磨料制品相比，该结构磨料制品提供更一致的打磨速度，基准磨料制品例如具有底胶和面胶以及重力沉积的熔融氧化铝磨粒团块的常规涂敷磨料。当使用测试过程III时，经过30个周期，结构磨料制品具有的打磨速度减少量，不超出对比打磨速度减少量的50％。本专利技术还涉及一种结构磨料制品的制造方法。该方法的步骤包括设置具有正面的衬底，并在正面上施加多个磨料组合物。各磨料组合物包括多个陶瓷磨粒，其具有至少85微米平均粒度；以及有机成分，其包括辐射可固化粘结剂，有机成分占磨料组合物重量的15-40％。从衬底正面测量的组合物高度为至少500微米。该方法还可以包括提供淤浆，该淤浆包括粘结剂前体和分散于其中的多个陶瓷磨粒；设置生产工具，在其中具有多个凹腔；将淤浆涂敷进凹腔中；使淤浆与衬底的正面接触；固化粘结剂前体；以及使淤浆从生产工具脱离。可以在使淤浆从生产工具脱离之前，固化粘结剂前体，或者，可以在固化粘结剂前体之前，使淤浆从生产工具脱离。类似的，可以在使淤浆与衬底的正面接触之前或者之后，将淤浆涂敷进凹腔中。附图说明图1是根据本专利技术具有第一种结构磨料构形的磨料制品的放大剖视图。图2是第二种结构磨料构形的示意性斜上方轴侧图。图3是关于制造图1和图2的磨料制品的生产过程的示意图。图4是关于制造图1和图2的磨料制品的另一种生产过程的示意图。图5是实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构磨料制品，包括：（ａ）具有正面的衬底；（ｂ）在所述正面上的多个磨料组合物，各所述磨料组合物包括：（ｉ）多个陶瓷磨粒，具有至少８５微米的平均粒度；以及（ｉｉ）有机成分，包括辐射可固化粘结剂，所述有机成分 占所述磨料组合物重量的１５－４０％；从所述衬底的所述正面测量的所述组合物的高度为至少５００微米；其中，在使用中，所述磨料制品在第一时间产生第一打磨速度和第一表面粗糙度，以及在第二时间产生第二打磨速度和第二表面粗糙度，所述第一时间与所 述第二时间间隔至少２０分钟；其中，所述第二打磨速度小于所述第一打磨速度，不超出５０％。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹姆斯L麦卡德尔，斯科特R卡勒，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]