粘合的磨料物品和制造方法技术

在此提供了一种粘合的磨料物品，该物品包括在一种粘合基质中的磨料颗粒，这些磨料颗粒包括立方氮化硼（ｃＢＮ）并且该粘合基质包括一个多晶陶瓷相。该粘合的磨料可以具有不小于约４０ＭＰａ的断裂模量（ＭＯＲ）。某些实施方案可以具有如大于约５．０ｖｏｌ％的孔隙率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本披露是针对粘合的磨料物品并且特别地是针对具有结晶粘合基质的 粘合的磨料物品。
技术介绍
磨料一般被用在多种机加工操作中，范围从精抛光至大批材料的切除以 及切削。例如，由疏松颗粒组成的自由磨料被用在抛光应用的悬浮液中，如在半导体工业中的化学机械抛光(CMP)。可替代地，磨料可以是处于被固 定的磨料物品的形式，如粘合的以及涂敷的磨料，这可以包括如研磨砂轮、 带、滚轮、盘以及类似物。固定磨料一般不同于自由磨料之处在于固定磨料利用在材料基质内的 磨料颗粒或砂砾，该材料基质固定了这些磨料颗粒的彼此相对的位置。普通 的固定磨料砂砾可以包括氧化铝、碳化硅、不同矿物如石榴石、以及超级磨 料如金刚石和立方氮化硼(cBN)。特别提及粘合的磨料物品，这些磨料砂 砾在一种粘合材料中彼此相对被固定。虽然可以使用多种不同的粘合材料， 但是常用的是玻璃化的粘合材料，如非晶相玻璃材料。然而，常规的粘合磨 料(例如，具有玻璃化粘合的氧化铝、碳化硅、金刚石、以及立方氮化硼) 的性能特性受到该粘合的特性以及这些磨料颗粒的成分的限制。值得注意的 是，在粘合基质与磨料颗粒之间的粘合可能是不够充分的，这样在研磨过程 中这些磨料颗粒很容易从该粘合基质中脱离，减小了研磨或抛光过程的有效 性。工业界继续需要具有改进的特性的粘合的磨料。所感兴趣的特性包括机 械稳定性、强度、可操作寿命、以及改进的研磨性能。
技术实现思路
根据一个第一方面，提供了包括磨料颗粒的一种粘合的磨料，这些磨料 颗粒包括在一种粘合基质中的立方氮化硼(cBN)。该粘合基质包括一个多7晶陶瓷相。该粘合的磨料具有不小于约5.0 vol。/o的孔隙率以及不小于约40 MPa的断裂模量(MOR)。根据一个第二方面，提供了包括磨料颗粒的一种粘合的磨料，这些磨料 颗粒包括在一种基质内的立方氮化硼(cBN),该粘合基质包括一个多晶陶 瓷相。该粘合的磨料具有不小于约20 vol。/。的孔隙率以及不小于约30 MPa 的断裂才莫量(MOR)。根据另一个方面，提供了一种方法，该方法包括提供一种玻璃粉，并且 使该玻璃粉与包括立方氮化硼的磨料颗粒相结合以形成一个混合物。该方法 进一步包括使该混合物成型从而形成一种生坯物品，并且在不小于约1200。C 的温度下烧结该生坯物品以形成一种粘合的磨料，该粘合的磨料包括在一种 粘合基质中的磨料颗粒。该粘合基质包括不小于约50 vol。/。的一个多晶陶资 相。附图说明通过参见附图可以更好的理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员而言变得清楚。图1是展示了根据一个实施方案形成一种粘合的磨料的过程的流程图。 图2a-2b是展示了根据一个实施方案的粘合的磨料物品的一部分的两张显微照片。图3a-3eM示粘合的磨料物品的一部分的五张显微照片，所展示的这 些部分各自是取自在不同温度下烧制的粘合的磨料物品。图4是展示根据一个实施方案的作为烧制温度的函数的粘合的磨料的特 性的图表。图5是展示根据在此的多个实施方案形成的粘合的磨料物品的弹性模量 (MOE)的图表。图6是展示根据在此的多个实施方案形成的粘合的磨料物品的断裂模量 (MOR)的图表。图7是展示根据在此的多个实施方案形成的粘合的磨料物品的硬度的图表。图8是展示根据在此的多个实施方案形成的粘合的磨料物品的磨损的图表。在不同附图中使用相同的参见符号表明相似的或相同的事项。具体实施方式参见图1，提供了一张流程图以展示一个过程，通过该过程形成了根据 一个实施方案一种粘合的磨料。该过程是在步骤101通过提供一种玻璃粉开始的。该粉末总体上是玻璃性的(非晶相的)，这样不小于约80 wt。/。的这 种玻璃是非晶相的。根据一个具体的实施方案，该玻璃粉可以包括更大含量 的非晶相，如不小于约90wt。/。、或甚至不小于约95 wt。/。的非晶相。总体上 讲，可以通过混合适当比例的原料并且将原料混合物熔融以便在高温下形成 一种玻璃来完成玻璃寿分的形成。在玻璃的充分熔融并且混合之后，可以将该 玻璃冷却(骤冷)并且粉碎成粉末。总体上讲，该玻璃粉可以被进一步加工，如通过研磨加工以提供具有适 合的粒度分布的玻璃粉。典型地，该玻璃粉具有不大于约IOO微米的平均粒 度。在一个具体实施方案中，该玻璃粉具有不大于75微米的平均粒度，如 不大于约50微米、或甚至不大于约10微米。然而，该玻璃粉的平均粒度典 型地是在约5.0微米与约75微米之间的范围内。该玻璃粉的构成可以使用式aM20-bMO-cM203-dM02来描述。如该式所 表示的，该玻璃粉的构成可以包括不止一种金属氧化物，这样这些氧化物作 为一种复合氧化物材料共同存在。在一个具体实施方案中，该玻璃粉包括具 有一价阳离子(1+)的金属氧化物，如那些由通式M20表示的金属氧化物。 由M20表示的适合的金属氧化物的组合物可以包括如Li20、 Na20、 K20、以及CS20的化合物。根据另一个实施方案，并且如在该通式中提供的，该玻璃粉可以包括其 他金属氧化物。具体地讲，该玻璃粉可以包括具有二价阳离子(2+)的金属 氧化物，如由通式MO表示的那些金属氧化物。由MO表示的适当的金属氧 化物的组合物可以包括诸如MgO、 CaO、 SrO、 BaO、以及ZnO的化合物。另外，该玻璃粉可以包括具有三价阳离子(3+)的金属氧化物，特别地由通式M203表示的那些金属氧化物。由M203表示的适合的金属氧化物构成可以包括如八1203、 B203、 Y203、 Fe203、 Bi203、以及1^203的化合物。值得注意的是，如以上通式中所表明的，该玻璃粉可以包括具有4+价 态的阳离子、如由M02表示的金属氧化物。这样，适合的M02构成可以包 括SiCb、 Ti02、以及Zr02。另外就由通式aM20-bMO-cM20rdM02表示的玻璃粉的组合物而言，提 供了系数(a、 b、 c、以及d)以表明每种不同类型的可以存在于该玻璃粉中 的金属氧化物(M20、 MO、 M203、以及M02)的量(摩尔分数)。这样， 系数"a"总体上表示在该玻璃粉中的M20金属氧化物的总量。在该玻璃粉 中的M20金属氧化物的总量总体上是在约0.30 S a S 0之间的范围内。根据一个具体实施方案，M20金属氧化物的总量是存在于约0.15 S a S 0的范围 内，并且更具体是在约O.lOSaSO的范围内。就存在的包含二价阳离子的MO金属氧化物而言，此类化合物的总量 (摩尔分数)可以由系数"b，，定义。总体上讲，在玻璃粉中的MO金属氧 化物的总量是在约0.60《b S 0之间的范围内。根据一个具体的实施方案， MO金属氧化物的量是在约0.45 S b S 0之间的范围内，并且更具体是在约 0.35 S b S 0.15之间的范围内。另外，在该玻璃粉中的包含三价阳离子类的M203金属氧化物的量是由系数"c"表示的。这样，M203氧化物的总量(摩尔分数)总体上是在约0.60《cSO之间的范围内。根据一个具体的实施方案，在该玻璃粉中的M203金属氧化物的量是在约0.40 S c S 0之间的范围内，并且更具体是在约0.30 S c S 0.10之间的范围内。如在通式aM20-bMO-cM203-dM02中所描述的，存在的包含4+阳离子 类本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种粘合的磨料，包括：　在一种粘合基质中的磨料颗粒，这些磨料颗粒包括立方氮化硼（ｃＢＮ）并且该粘合基质包括一个多晶陶瓷相，该粘合的磨料进一步包括不小于约５．０ｖｏｌ％的孔隙率以及不小于约４０ＭＰａ的断裂模量（ＭＯＲ）。

【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：G奎尔，PS丹多，C少默，RW霍尔，
申请(专利权)人：圣戈班磨料磨具有限公司，法国圣戈班磨料磨具公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]