多晶磨粒及其相关方法技术

本发明专利技术是一种多晶磨粒及其相关方法，使得磨粒获得高级的形状及尺寸分布控制，而且研磨效果的增进亦在本发明专利技术中予以揭露以及描述。一方面而言，一研磨浆料可借由网版印刷或其他技术成形在分布于基质上的多种研磨先驱物上，该研磨浆料可包括粘结剂及多种研磨颗粒，该基质上的研磨先驱物可由一传压介质予以覆盖，并在受到足以造成研磨颗粒产生烧结的压力以及温度各种不同的条件下形成多晶磨粒，借由本发明专利技术方法的多晶磨粒具有均一的形状及尺寸分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术是关于一种使用制造研磨颗粒的方法，尤其是指多晶磨粒及制造该磨粒的相关方法。因此，本专利技术是关系到化学、冶金、材料科学及高压技术的领域。
技术介绍
研磨颗粒早已在各种不同的领域中使用，包括材料的切割、钻凿、锯切、研磨、碾磨及抛光。许多不同种类的研磨颗粒依特殊需求及工件均可加以使用。尤其地，诸如是钻石及立方氮化硼(cBN)等格外坚硬的研磨颗粒则称作超级磨粒。研磨及超级磨粒可以为单晶型磨粒或多晶磨粒。一般来说，单晶型磨粒能以生成核再生长加以制造，生长时乃在触媒及高压、高温的环境。例如，石墨粉末以及触媒(亦即如铁、钴、镍或其合金)可借由层积或混合方式形成，并放置在一高压装置内。即使已知有多种高压装置，其中两种最为普遍的装置乃是六面顶(cubic press)及环带装置(belt press)。六面顶装置较便宜且操作简单，但反应体积有限。而环带装置虽然可以提供较大的反应体积，但是较为昂贵且不易成功操作。在钻石稳定范围的高温及压力下，石墨能够分解于融熔的触媒而沉淀结晶如钻石般结构。或者，石墨可在融熔的触媒中分散成为薄片，而后则如同钻石般的沉淀结晶。一般而言，高成长速率会产生更多的晶体缺陷，而较久的成长时间则可增加粒径。相同的行为发生于立方氮化硼及其他研磨颗粒的成长上。例如，使用如碱金族氮化物或碱土金属族氮化物在高压、高温下可将六角氮化硼(hBN)成长出立方氮化硼。研磨颗粒能进一步的加工成各种产品，如研磨颗粒能够粉末化以形成小如0.1μm的较小研磨微粉。而超级磨粉能够烧结形成较大研磨体，如多晶钻石(PCD)或多晶立方氮化硼(PcBN)。这一些较大结构的PCD及PcBN通常是利用金属基质加以支撑，如粘结的碳化钨来强化其碰撞强度。制作每单位重量超级磨粒的成本会随着粒径的增加而增加，基本上是因为需要时间成长较大的晶型。相反的，制作研磨复合片(COMPACT)的成本却随粒径增加而减少。因此磨粒的尺寸鲜少超出1mm，而复合片直径通常大于3mm，常有数厘米的大小。-->单晶颗粒及多晶体的切割及材料移除的特性不同的差异，尤其是多晶体内的具有乱向的微小结晶，这会使得多晶体较单晶颗粒具有较佳的耐冲击性，因为单晶颗粒会延着裂痕面延伸破开，以致使磨粒损坏或失去功能。进一步而言，当多晶体产生微小裂纹时，该裂痕会呈现出新的切刃，而有助于维持延长的研磨特性。除此之外，多晶体较单晶体拥有较粗糙的表面，可以使得其与不同工具有更佳的结合性。为了提升多晶体的特性，有许多的方法已被研发用在制作多晶颗粒或磨粒。许多有关于制造PCD或PcBN的一般方法包括以磨碎、碾压及/或酸溶来制成较小的磨粒。这一些方法的确能制造有用的磨粒，其使得磨粒拥有较不规则的形状以及较宽的颗粒尺寸分布。其他的方法包括利用线放电机或雷射来裁切较大的PCD，使得PCD成为较小的颗粒。然而尽管其有助于规则形状及一致的尺寸分布，这方法将使得成本昂贵且耗时。故增进多晶磨粒及其制造方法和物质乃持续的被寻找中。
技术实现思路
本专利技术是提供一种成型多晶磨粒的方法，可以控制形状以及尺寸的分布并增进其研磨性能。一方面本专利技术的多晶磨粒成型方法是以成型出研磨浆料而能在基质上设置多种研磨先驱物，该研磨浆料包括有粘结剂以及多种研磨颗粒。其可以在基质上以真空脱蜡步骤来选择性的移除该粘结剂。该研磨先驱物能以传压介质来覆盖至少部分的先驱物组合。而该研磨先驱物能进一步的在足够的压力及温度条件下使得研磨颗粒产生烧结以形成多晶磨粒。本专利技术更详细而言，该延磨颗粒包括有如钻石、纳米钻石、立方氮化硼、碳化硅、石英、金刚砂、氮化硅、氮化硼、碳化钨、碳化钛、碳化锆、氧化锌、氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化钛、氮化锆以及其混合物或复合物。本专利技术的研磨浆料能进一步包含有烧结促进剂以提高特殊研磨颗粒的烧结效果。另外该研磨浆料能进一步的包含有液体稀释剂。该液体稀释剂的成分能够有助于促进以不同的印刷或其他技术以成型研磨先驱物。本专利技术的研磨浆料能够以印刷以及如网版印刷般的平版印刷加以成型。本专利技术的另一方面，该先驱物可以为多层的先驱物。此种结构能够使得高压元件的有限反应体积增大并增加产品体积。另一方面本专利技术的多晶磨粒能够经由烧结研磨颗粒加以形成。这些多晶磨粒能具有大致未变的外形。具有多种形状及尺寸的多晶磨粒能够简单-->的被加以制造。除此之外，本专利技术方法所制造的多晶磨粒具有较佳的单一形状及尺寸分布。在许多情况下，其尺寸的均匀分布可低于50μm，有些情况甚至更低于5μm。再者，多晶磨粒能够微破裂以提升在研磨应用的有效性并使切磨速度可以有效的延长时间。上述仅是大致说明，以使得本专利技术的特征可被加以了解，故如此本专利技术的贡献能够更加的清楚。任何熟习本专利技术技术特征人士将在参看如下的详细说明、图式及权利要求后更为清楚甚至实施本专利技术。附图说明图1是本专利技术实施例的基质剖视图。图2是本专利技术实施例在基质上设置研磨浆料以形成研磨先驱物的剖视图。图3是本专利技术实施例在研磨先驱物上进行脱蜡后的剖视图。图4是本专利技术传压介质于研磨先驱物的剖视图。图5是本专利技术实施例设置先驱物组合的剖视图。图6是本专利技术实施例的复数层先驱物组合的剖视图。图7是本专利技术实施例在大量模板上设置浆料的剖视图。图8是图7在脱蜡后的研磨先驱物剖视图。图9是本专利技术另一实施例的多层先驱物组合的剖视图。10：研磨先驱物    12：基质13：模板          13a：上层模板13b：下层模板     14：传压介质15：孔洞          16：先驱物组合17：浆料          18：先驱物组合19：刮刀          20：先驱物组合22：先驱物组合具体实施方式在本专利技术于揭露以及说明前，需注意的是本专利技术并不限定于特定的结构、步骤方法，以及所使用的材料，但是却可延伸到在本行业中具有通常知识者均可轻易思及的相关物质。亦应注意在此的专门用语仅用在叙述特殊的实施例，并非在限制其延伸结构。应注意除非有其他定义，使用在本详细说明及所附的权利要求的“一”及“该”包含多种的参考物。如“一研磨先驱物”是包括有一种或多种类似的先驱物，“一传压介质”是包括有一种或多种类似的物质，“一印刷加工”是包括有一种或多种类似的加工。-->定义在说明及限定本专利技术前，以下的专门术语需先加以定义一致。在此所指的“多晶磨粒”是指具有多种结晶结构的微小颗粒。一般而言，多晶磨粒是一种单晶(或较小的多晶结晶)的烧结团，通常具有少量烧结促进剂。进一步而言，“磨粒”是指本行业中具有通常知识者所了解一个范围内的颗粒尺寸。然而，在某些场合，该颗粒通常小于2mm。其通常对照于数厘米至毫米厚度的较大多晶结构。在此所指的“传压介质”是指任何能够在说明的压力下，使用在增进于先驱物组合的同种压力分布的任何物质。在此所指的“先驱物组合”是指将未烧结的大量研磨颗粒以传压介质加以分离的成型于不连续的研磨先驱体上。先驱物组合可成型于除粘结剂及/或其他有机成分前或后，如同成型该组合及烧结一般。在此所指的“纳米钻石”是指具有纳米级晶型的含碳颗粒，例如1nm至20nm。纳米钻石是为了要要使得颗粒具有纳米级的晶型结构。纳米钻石颗粒能够利用数种已知的技术成型。其中一种纳米钻石的成型技术是包括以炸药爆裂或其他爆裂方法来制造纳米钻石，使其具有纳米晶型结构且粒径在2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶磨粒的成型方法，其特征在于其是包含有下述步骤：（ａ）将一研磨浆料形成复数个设置在基质上的研磨先驱物，所述的研磨浆料包括有一粘结剂及多颗的研磨颗粒；（ｂ）利用一传压介质来覆盖该研磨先驱物的至少部分区域，传压介质以形成先驱物组合，以及；（ｃ）烧结该研磨颗粒以形成多晶磨粒。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2004-8-24 10/925,8941、一种多晶磨粒的成型方法，其特征在于其是包含有下述步骤：(a)将一研磨浆料形成复数个设置在基质上的研磨先驱物，所述的研磨浆料包括有一粘结剂及多颗的研磨颗粒；(b)利用一传压介质来覆盖该研磨先驱物的至少部分区域，传压介质以形成先驱物组合，以及；(c)烧结该研磨颗粒以形成多晶磨粒。2、一种研磨先驱物组合，其特征在于其包括有：(a)一基质，其是具有多种欲在该基质上形成多晶磨粒的研磨先驱物，所述的研磨先驱物包括有一粘结剂及多颗的研磨颗粒；(b)一传压介质，其是至少部份地隔离该研磨先驱物。3、一种烧结多晶磨粒的组合，其特征在于其包括有：(a)一具有多种包括有烧结研磨颗粒的多晶磨粒的基质，以及；(b)一传压介质，其是至少部份地隔离该多晶磨粒。4、一种多晶磨粒，其特征在于其包括有多种烧结研磨颗粒，所述的多晶磨粒具有大致未变的外形。5、根据权利要求1、2、3或4所述的方法、研磨先驱物、组合或多晶磨粒，其特征在于其中该研磨颗粒是选自以下的群组，包括钻石、纳米钻石、立方氮化硼、碳化硅、石英、金钢砂、氮化硅、氮化硼、碳化钨、碳化钛、碳化锆、氧化锌、氧化锆、氧化铝、氮化铝、氮化钛、氮化锆及其混合物或复合物。6、根据权利要求5所述的方法，其特征在于其中该研磨颗粒是超级磨粒，是选自以下的群组，包括钻石、立方氮化硼及其混合物。7、根据权利要求6所述的方法，其特征在于其中该研磨颗粒同时包括有钻石及立方氮化硼颗粒。8、根据权利要求1、2、3或4所述的方法、研磨先驱物、组合或多晶磨粒，其特征在于其中该研磨颗粒进一步包括有一超研磨及非超级磨粒的混合物。9、根据权利要求1、2、3或4所述的方法、研磨先驱物、组合或多晶磨粒，其特征在于其中该研磨颗粒具有特定的三维形状。10、根据权利要求9所述的研磨颗粒，其特征在于其中该特定三维形状是选自于以下群组的组成，包括立方体、方形菱柱、块体、圆柱体及...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋健民，
申请(专利权)人：宋健民，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]