用低氧化硼研磨的方法及低氧化硼制品和所使用的组合物技术

一种从表面去除物质的方法，其步骤是使用含低氧化硼（ＢｘＯ）组合物的研磨工具或研磨粉末对表面进行研磨，此时低氧化硼（ＢｘＯ）组合物保持在较低温度。属于低氧化硼（ＢｘＯ）化合物类的这种磨料出乎意料地表现出了与金刚石类似的高研磨质量，而金刚石却具有本发明专利技术低氧化硼（ＢｘＯ）双倍的硬度。而且，本发明专利技术还包括精研和抛光用粉末及精研用浆粹，其中粉末是由致密细晶粒的低氧化硼材料（其ＫＨＮ１００至少约２８００ｋｇ／ｍｍ↑［２］，最好至少３８００ｋｇ／ｍｍ↑［２］）制成的。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本申请是申请号08/051，114的部分续展申请，申请号No.08/051，114是申请号07/920，357的部分续展申请，而申请号07/920，357又是美国专利5，135，892的部分续展申请，所有这些均参考结合入本文中。本专利技术涉及使用一种含有低氧化硼组合物的研磨工具或粉末从表面除去物质的方法。使用粘合磨料如研磨轮、涂敷磨料、松散磨料和研磨切割工具，可在例如金属、陶瓷、玻璃、塑料、木材等材料上进行研磨、精研、抛光和切割。研磨颗粒即研磨过程的切削工具是通常比其所切割的材料硬得多的天然材料或合成材料。粘合的、涂敷的和松散的磨料最常用的是石榴石、α-氧化铝、碳化硅、碳化硼、立方氮化硼和金刚石。这些材料的相对硬度可从下表看出材料 KHN100硬度石榴石1360α-氧化铝2100碳化硅2480碳化硼2750立方氮化硼4500金刚石(单晶)7000对磨料的选择通常取决于经济因素、所需光洁度、及被研磨的材料。上列的磨料是依硬度增加的顺序排列的，此顺序也与成本增加的顺序相符，石榴石是低廉的磨料而金刚石最昂贵。出于对不同磨料的成本考虑，通常较软的磨料用于研磨较软的材料，而硬的磨料则研磨硬的材料。当然也有例外，如对于胶性材料，用软硬的材料切割实际上更为有效。而且，研磨颗粒越硬，每单位体积或重量的该磨料所去除的物质越多。超级磨料包括金刚石和立方氮化硼，金刚石是已知最硬的材料，而立方氮化硼是第二位。从事研磨工作的技术人员可以指望具有相似性质的研磨材料在许多种研磨用途中应其磨削性能彼此一致(例如，金刚石和立方氮化硼在研磨、精研和切割用途中，其磨削性能彼此相似)。在文献中没有发现有关低氧化硼(BxO)用于研磨领域的记载。然而，如果低氧化硼被使用的话，可以预期其磨削性能会对应于其硬度的尚无研究人员报导过低氧化硼的KHN100值大于3600kg/mm2，硬度低于3600kg/mm2的低氧化硼应可预料具有硬度与相似的其它磨料相似的磨削性能。而且，在所有的粘合、涂敷和松散磨料的应用中，低氧化硼也会预期具有比较相同磨削性能。一般来说，低氧化硼由于其硬度较低，过去并没有被考虑用于研磨用途。尽管在低氧化硼这一类中已知有许多化合物，但不清楚的是低氧化硼(BxO)在低于其退化温度时制造的物件中的应用情况如何，在低于其退化温度条件下低氧化硼(BxO)作为磨料已有了应用，以及在这些应用获得了极好的应用的性能如何出乎意料的效果。本专利技术涉及的是一个从表面去除物质的方法，这个方法就是使用含低氧化硼(BxO)磨料组合物的研磨工具或粉末研磨一个表面，而在研磨过程中低氧化硼磨料组合物的退化达到尽可能小。低氧化硼(BxO)化合物类的磨料与质量最高的天然及合成金刚石颗粒相比，都展示了出乎意料的良好质量，其硬度大约是低氧化硼的二倍。而且，本专利技术还包括低氧化硼(BxO)组合物在液体介质中即含低氧化硼(BxO)组合物的磨料浆液的用途、在低温粘合的粘合低氧化硼(BxO)制品的用途、涂敷以低氧化硼(BxO)的制品的用途，在低温制成的低氧化硼(BxO)研磨切割工具的用途，以及在此研磨方法中所用的低氧化硼(BxO)组合物的用途。从一个表面去除物质的方法就是使用含有低氧化硼(BxO)磨料混合物的研磨工具或磨料粉末对该表面进行研磨，其时要通过已知技术将低氧化硼(BxO)磨料组合物在研磨过程中的退化作用减至最低。对表面进行研磨的这些过程即方法包括例如用松散磨料进行精研和抛光；用固定磨料进行精研和抛光；搪磨和超精加工；线金属磨料流动机械加工；超声机械加工；磨料喷射机械加工，磨料水喷射机械加工；低温涂敷磨料研磨和低温粘合磨料研磨。这些过程将在以后描述，它们能在低氧化硼(BxO)产生极好研磨效果的低温度下进行。然而，后面给出的那些实施例只起说明的作用并不起限制的作用。硼通常具三价，与氧反应生成化学计量式B2O3的氧化硼。在适宜条件下，硼与氧能反应生成其化学价低于3的化合物。这些条件可包括温度、压力以及工艺中其它已知操作条件的变化。在本申请中，“低氧化硼”这个术语被定义为硼和氧的二元化合物，其中硼的价低于3。由于已有人报导了不同类别的低氧化硼，所以通常用化学式BxO来表示低氧化硼。可以通过热压法、热等静压法、金属氧化物衍生法、硼酸衍生法、化学蒸气沉积法、溶胶-凝胶衍生法、等离子喷流衍生法、这些方法的任何组合以及此技术中的其它已知方法来生产用于本专利技术低氧化硼(BxO)磨料混合物中的低氧化硼(BxO)组合物。每一种这些方法都可制得不同物理形式的低氧化硼(BxO)组合物，它们可能还需进一步处理成松散低氧化硼(BxO)磨料粉末用于磨料组合物或混合物。前面给出的方法例子仅供说明而已，并不起限制作用。制备低氧化硼(BxO)组合物的较好方法是用热压法。而且，按照下列方法制备热压低氧化硼(BxO)组合物更好。用一个特别设计的装置将元素硼粉和氧化硼粉的化学计量混合物进行热压制得本专利技术的这种新颖低氧化硼材料。氧化硼(B2O3)粉和硼粉最好应具有很高的纯度(如，99.9%纯)。可以通过在约1800-2200℃的温度范围和约2，000-6，000psi的压力下，将如上准备的硼和氧化硼混合物封装在六方氮化硼或其它合适的组隔材料中进行热压5分钟至3小时，转化成新颖的低氧化硼材料。以块或棒形式制得的这种整体的低氧化硼(BxO)，然后被粉碎成本专利技术的低氧化硼(BxO)粉末。这种低氧化硼的Knoop硬度(KHN100)大于约3000kg/mm2较好，大于约3100kg/mm2，3200kg/mm2，3300kg/mm2，3400kg/mm2，3500kg/mm2，3600kg/mm2，3700kg/mm2则依次更好；而大于约3800kg/mm2最好。制得的低氧化硼(BxO)的化学组成较好的是有至少约70%(重量)低氧化硼(BxO)和多达约30%(重量)其它物质，例如硼、高硼相、或助烧结物如镁、铍、钙、锶、钡、钇或其它ⅡA族元素的氧化物，更好的是含有至少约95%(重量)低氧化硼和约5%(重量)其它物质，例如硼、富硼相、或助烧结物如镁、铍、钙、锶、钡、钇或其它ⅡA族元素的氧化物。低氧化硼(BxO)组合物的粉碎后颗粒均是由许多细晶粒构成的，这些细晶粒的尺寸较好是约0.001-150微米、更好是约0.01-60微米，最好是约0.05-40微米。如果基本的低氧化硼(BxO)组合物被粉碎成例如40微米或更小的颗粒，那么显然每个颗粒就是一个单个晶粒或单个晶粒的碎片。由于研磨质量与颗粒大小有关，当通过较好的热压方法制得低氧化硼(BxO)之后，粗粉碎的如18目(美国标准筛网系列，约1000微米)的低氧化硼材料还必须通过本技术中已知的方法进一步加工至适宜大小。松散粉末形式的低氧化硼(BxO)组合物，其平均粒径约0.005-500微米较好，约0.05-200微米更好，约0.1-60微米最好。低氧化硼可与其它磨料合起来，形成磨料混合物。作为研磨粉末的磨料混合物可仅为低氧化硼组合物，或低氧化硼组合物与至少一种其它磨料如熔融氧化铝、品种法氧化铝、烧结氧化铝、碳化硅、碳化硼、氮化硅、立方氮化硼、单晶或多晶金刚石、氧化锆、金属碳化物包括多种这些磨料联合使用。另外，其它助研磨剂例如润滑剂也可加入。低氧化硼组合物在低氧化硼(BxO)料混合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从表面去除物质的方法，其特征在于，它含有下列步骤：使用含有低氧化硼（ＢｘＯ）组合物的磨料粉末对表面进行研磨，在研磨步骤的过程中使低氧化硼（ＢｘＯ）组合物的退化减至最低。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：C艾办生哈亚什，GT埃蒙德，史叶国，
申请(专利权)人：诺顿公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]