包含聚集体的涂覆的磨料产品制造技术

一种涂覆的磨料产品包括一种微粒材料，该微粒材料包含生的、未烧制的磨料聚集体，这些磨料聚集体具有总体上球状的或环形的形状，该聚集体是从一种组合物形成的，该组合物包括磨料砂砾颗粒以及一种纳米颗粒粘合剂。自由的磨料产品、粘合的磨料产品、以及微粒材料亦包含聚集体。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本披露总体上是针对磨料微粒材料、结合磨料微粒材料的磨料产品、以及用于机 加工工件的方法。
技术介绍
总体上磨料产品包含磨料微粒材料或由其形成。可以将这类磨料微粒材料用作自 由的磨料(例如以浆料的形式)、或固定的磨料(典型地或者涂覆的磨料或者粘合的磨料物 品)。在不同的工业中使用磨料产品通过如精研、研磨、或者抛光来机加工工件。利用磨料 物品的机加工跨越了从光学工业、汽车补漆工业、牙科应用、到金属制造工业的广阔工业范 围。在家庭应用中通常地也由用户完成机加工(例如通过手或通过使用通常地可获得的工 具，例如轨道抛光机(无轨的和固定轴的两者)、以及皮带和振动砂磨机)。在这些例子中 的每一个之中，使用磨料来去除大块材料和/或影响产品的表面特性(例如，平面性，表面 粗糙度)。表面特性包括光泽、质地以及均勻性。例如，金属部件的制造商们使用磨料物品来 对表面进行精细抛光，并且时常希望有一个均勻的光滑表面。类似地，光学器件制造商们希 望生产无缺陷的表面以防止光的衍射和散射的磨料物品。因此，磨料物品的磨料表面通常 影响表面品质。磨料物品的形成(例如通过化学合成途径或通过本体材料加工途径(例如熔化和 粉碎))被认为是一个已被开发的相当好的并且成熟的
因此，相当多的开发资源 已经致力于宏观结构的开发，例如在涂覆的磨料的背景中设计的磨料产品的开发并且特别 是在粘合磨料的背景中三维结构和配制品的开发。尽管不断地开发，在用于改进的微粒材 料的领域继续存在一种需要。微粒材料包括基本上单相无机物质，例如氧化铝、碳化硅、硅石、二氧化铈、以及更 硬的、高性能超级磨料晶粒，例如立方氮化硼以及金刚石。通过开发复合材料微粒材料已经 实现了增强的以及甚至更复杂的磨料特性。这类物质包括形成的聚集体，这些聚集体可以 通过淤浆加工途径来形成，该途径包括通过挥发或蒸发去除液体载体，留下生的聚集体，随 后进行高温处理(例如，烧制)从而形成可用的、烧制的聚集体。已经在多种磨料产品配置中找到这类复合聚集体的商业用途。然而，工业继续要 求甚至更进一步的改进的微粒材料，并且特别是可以提供增强的机加工性能的复合聚集 体。专利技术的披露根据一个实施方案，一种涂覆的磨料产品包括一种基片和粘合到其上的微粒材 料，该微粒材料包含生的、未烧制的磨料聚集体，这些磨料聚集体具有总体上球状的或环形 的形状，该聚集体是从一种组合物形成的，该组合物包括磨料砂砾颗粒，一种纳米颗粒粘合 剂。根据另一个实施方案，一种磨料浆料包括在悬浮液中提供的生的、未烧制的磨料聚集体，该聚集体具有一种总体上球状或环形的形状，该聚集体包括一种磨料砂砾颗粒以 及一种纳米颗粒粘合剂。根据另一个实施方案，处于一种粘合的磨料的形式的一种固定的磨料包括生的、 未烧制的磨料聚集体，使用一种聚集体之间的粘合剂将该聚集体固定在相对于彼此的位置 中，该聚集体具有一个总体上球状的或环形的形状，该聚集体包括一种磨料砂砾颗粒以及 一种纳米颗粒粘合剂。根据另一个实施方案，用于形成磨料微粒材料的一种方法包括形成一种包括一种 液体载体、磨料砂砾颗粒以及一种纳米颗粒粘合剂的浆料；并且将该浆料进行喷雾干燥以 形成包含这些磨料砂砾颗粒以及该纳米颗粒粘合剂的生的、未烧制的聚集体。此外，将这些 聚集体进行分类以用于磨料产品中。根据另一个实施方案，用于机加工工件的一种方法包括提供一个具有初始表面粗 糙度Rai的工件，用一个单个的磨料产品研磨该工件以从该工件中去除物质，由此该工具具 有最终表面粗糙度Raf，并且Raf不大于0. 2Rai0附图简要说明通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普 通技术人员变得清楚。根据本披露的一个实施方案附图说明图1-3是用扫描电镜拍摄的显微照片，显示了磨料聚 集体，这些磨料聚集体包括在基片上的涂层中与硅石纳米颗粒结合的金刚石砂砾。根据本披露的另一个实施方案图4-6是用扫描电镜拍摄的显微照片，显示了磨料 聚集体，这些磨料聚集体包括在基片上的涂层中与硅石纳米颗粒结合的碳化硅砂砾。图7表示根据多个实施方案的实例的热重量分析(TGA)的结果。根据一个实施方案，图8显示了后合成热处理的含金刚石的聚集体的结果。图9-16显示了根据不同的配方或加工参数形成的不同的聚集体。图17和18包括使用多孔的基片材料的磨料产品的放大的图像。 在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。优选实施方案的说明根据一个实施方案，提供了磨料聚集体，该聚集体特别适合用于机加工操作，其中 进行研磨以去除物质并且改善表面品质。可以通过基于浆料的加工形成磨料聚集体。在 此，实施方案可以利用喷雾干燥，其中将含有这些聚集体的组分物质的浆料与一种液体载 体(例如水)混合在一起，喷雾成液滴，并且干燥。更详细地说，某些实施方案结合了一种 磨料砂砾(该磨料砂砾可以是处于微颗粒的形式)、一种粘合剂(该粘合剂可以是处于纳米 颗粒的形式)、以及一种液体载体(该液体载体可以是水以易于处理和加工)。不同的实施 方案在该浆料中进一步包括一种增塑剂(也称为分散剂)以促进该磨料砂轮分散于如此形 成的、喷雾干燥的聚集体中。如在此使用的，术语“微颗粒”可以用于指具有平均粒度从约0. 1微米至约50微 米的颗粒，优选地不少于0. 2微米、0. 5微米、或0. 75微米，并且不大于约20微米，例如不大 于10微米。具体的实施方案具有从约0. 5微米至约10微米的平均粒度。如在此使用的，术语“纳米颗粒”可以用于指具有平均粒度从约5nm至约150nm的 颗粒，典型地小于约100nm、80nm、60nm、50nm、或小于约40nm。纳米颗粒的典型的平均粒度位于约20nm至约50nm的范围内。如在此使用的，术语“聚集体”可以用于指由多个较小的颗粒制成的颗粒，这些较 小的颗粒以这样一种方式进行结合，即通过施加压力或搅拌相对很难将该聚集体颗粒分离 或分解成更小的颗粒。与在此使用的术语“团聚体”大不相同，这种团聚体是指由多个较小 的颗粒制成的颗粒，这些较小的颗粒以这样一种方式进行结合，即例如通过施加压力或手 动搅拌相对容易地将该聚集体颗粒分离或将该颗粒分解回更小的颗粒。根据本实施方案， 这些聚集体具有一种复合的结构，该复合结构包括磨料砂砾(该磨料砂砾具有微颗粒范围 内的大小)以及一种纳米颗粒粘合剂(该纳米颗粒粘合剂提供聚集体的基质，其中这些磨 料砂砾被包埋或被包含)。如将被更详细地描述的，根据多个实施方案的聚集体具有显著的 形态，其特征是这些磨料砂砾均勻分布于该纳米颗粒粘合剂中。显著的结果是，根据多个实施方案的聚集体是处于生的、未烧制的状态。在此，将 这些聚集体用作一种磨料产品或用于其中，而没有显著的成形后热处理(例如煅烧、烧结、 或再结晶)，这些成形后热处理改变了这些聚集体的微晶尺寸、晶粒大小、密度、拉伸强度、 杨氏模量等。通常地在陶瓷加工中进行这类热处理过程以提供可用的产品，但不用在此处。 总体上，在超过400°C下执行这类热处理步骤，通常地500°C和以上。的确，对于某些陶瓷种 类温度可以容易地范围从800°C至1200°C以及以上。总体上，这些磨料砂砾颗粒具有大于约3、并且优选地从约3至约10的莫氏硬度。 对于具体的应用，这些磨料砂砾颗粒具本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种涂覆的磨料产品，包括：一种基片；以及粘合到该基片上的微粒材料，该微粒材料包括生的、未烧制的磨料聚集体，该聚集体具有总体上球状的或环形的形状，该聚集体是从一种组合物形成的，该组合物包括磨料砂砾颗粒以及一种纳米颗粒粘合剂。

【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：S·斯塔林，
申请(专利权)人：圣戈班磨料磨具有限公司，
类型：发明
国别省市：US