粘结的磨料物品及形成方法技术

一种磨料物品具有一个磨料本体，该磨料本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中该粘结剂材料包括小于约1.0mol％的氧化磷(P2O5)，以及在氧化钠(Na2O)的总含量与氧化钾(K2O)的总含量之间以[K2O/Na2O]定义的且按mol％测量的、具有大于约0.5的值的一个比率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
以下内容是针对于粘结的磨料并且具体是针对于结合了微晶氧化铝磨料颗粒的粘结的磨料物品。
技术介绍
研磨工具一般被形成为具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒以用于材料去除的应用。超级磨料颗粒(例如，金刚石或立方氮化硼(CBN)))或加晶种的(或甚至未加晶种的)烧结的溶胶凝胶氧化铝磨料颗粒，也称为微晶a-氧化铝(MCA)磨料颗粒，可以用于此类研磨工具中并且已知对于多种材料提供了优异的磨削性能。该粘结剂材料可以是有 机材料，如树脂；或无机材料，如玻璃或玻璃化的材料。具体而言，使用了玻璃化的粘结剂材料并且包含了 MCA颗粒或超级磨料颗粒的多种粘结的研磨工具在商业上可用于磨削精密的金属部件以及其他的要求一致的且改进的磨削性能的部件。某些粘结的研磨工具，特别是使用了玻璃化的粘结剂材料的那些，要求高温成形工艺，通常是在1000°c或更高的等级上，这会对磨料颗粒具有不利影响。事实上，已经认识到在形成研磨工具所必须的这样的高温下，该粘结剂材料可以与这些磨料颗粒、特别是MCA颗粒发生反应并且损害整体性，从而减小颗粒的锐度以及性能特性。其结果是，工业上已经转向降低为了形成粘结剂材料所必须的成形温度，以便抑制磨料颗粒在该成形过程中的高温降解。例如，为了减小MCA颗粒与玻璃化粘结剂之间的反应的量，美国专利号4，543，107披露了一种适合于在低达约900°C的温度下进行烧制的粘结剂组合物。在一种替代的途径中，美国专利号4，898，597披露了包含至少40%的制成玻璃料的材料、适合于在低达约900°C的温度下进行烧制的一种粘结剂组合物。利用了能够在低于1100°C并且实际上低于1000°C的温度下来形成的粘结剂材料的其他此类粘结的磨料物品包括美国专利号5，203，886 ;美国专利号5，401，284 ;美国专利号5，536，283 ；以及美国专利号6，702，867。工业上仍然继续要求此类粘结的磨料物品的改进的性能。专利技术的披露内容根据一个方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中该粘结剂材料包括小于约I. Omol %的氧化磷(P2O5)。该粘结剂材料可以具有在氧化钠(Na2O)的总含量与氧化钾(K2O)的总含量之间以[K20/Na20]定义的、按mol%测量的、具有大于约0. 5的值的一个比率。在另一个方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有小于约50vol %的孔隙率以及包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中该粘结剂材料包括总含量小于约12mol%的碱金属氧化物以及小于约2. Omol %氧化锂(Li2O)。根据又另一个方面，一种磨料物包括一个磨料本体，该磨料本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中该粘结剂材料包括小于约2. Omol %的氧化锂(Li2O)、以及小于约IOmol %氧化硼(B2O3)。在还另一个方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中该粘结剂材料包括总含量小于约12mol%的碱金属氧化物。该磨料物品展现了进入该磨料本体之中不大于约2. 2mm的一种喷砂渗透度，该喷砂渗透度是在一个具有48cc的体积的喷砂室中使用标准砂子在15psi的压力下持续10秒的大约一个单次周期时间的测量条件下测量的。另一个方面包括一种磨料物品，该磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中该粘结剂材料包括小于约IOmol %的氧化硼(B203)。该磨料本体进一步展现了进入该磨料本体之中不大于约2. 2mm的一种喷砂渗透度，该喷砂渗透度是在一个具有48cc的体积的喷砂室中使用标准砂子在15psi的压力下持续10秒的大约一个单次周期时间的测量条件下测量的。根据一个方面，一种形成磨料物品的方法包括将含有微晶氧化铝的磨料颗粒与一种粘结剂材料粉末进行混合，其中该粘结剂材料粉末包括不大于约15wt%的多种碱金属氧化合物；并且将该混合物形成一种生坯物品。该方法进一步包括将该生坯物品加热到至少 约1100°C的烧制温度以便形成一种磨料物品，该磨料物品具有包含在一种玻璃体粘结剂材料内的磨料颗粒。根据一个特别的方面，一种磨料物品包括一个磨料本体,该磨料本体具有小于约50vol %的孔隙率以及包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝。该粘结剂材料包括总含量小于约13mol%的碱金属氧化物以及小于约2. Omol %的氧化锂(Li2O)。更特别地，该粘结剂材料可以包含占该粘结剂材料的总摩尔量的小于约12.8mol%、或者小于约12. 6mol%、或者甚至小于约12. 4mol %的多种碱金属氧化物。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。图I包括一个流程图，该流程图展示了根据一个实施方案的一种用于形成磨料物品的方法。图2包括根据一个实施方案形成的一个样品以及一种常规的粘结的磨料样品的平均功率消耗相对于材料去除速率的一个曲线图。图3包括根据一个实施方案形成的一个样品以及一种常规的粘结的磨料样品的平均表面粗糙度(Ra)相对于材料去除速率的一个曲线图。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以下内容总体上是针对一种磨料物品，具体地是使用了包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒的一种粘结的磨料物品。此类磨料物品在材料去除的应用中是有用的，如在不同的行业中用于对工件进行精加工和/或磨削的那些。这些磨料物品的形状和大小可以进行确定以制造不同的精加工工具，如轮、锥形件、杯形的物品、珩磨石、和/或石材。图I包括一个流程图，该流程图展示了根据一个实施方案的一种用于形成磨料物品的方法。如所展示的，该方法在步骤101开始，将磨料颗粒与一种粘结剂材料粉末进行混合。根据一个实施方案，这些磨料颗粒可以包括一种无机材料，如一种氧化物。更具体地说，这些磨料颗粒可以包括微晶氧化铝(MCA)颗粒。这些MCA或溶胶凝胶氧化铝颗粒优选是通过一种加晶种或者未加晶种的溶胶凝胶法生产的。如在此使用的，术语“溶胶凝胶氧化 铝砂砾”是通过以下方法制成的氧化铝砂砾该方法包括将一种氧化铝一水合物的溶胶进行胶溶以便形成一种凝胶；将该凝胶进行干燥和烧制以便将其烧结；并且然后将所烧结的凝胶进行破碎、筛选、以及确定大小以便形成由a氧化铝微晶构成的聚晶颗粒(例如至少约95%的氧化铝)。除了 a氧化铝微晶之夕卜，初始的溶胶可以进一步包括高达按重量计15%的尖晶石、莫来石、二氧化锰、二氧化钛、氧化镁、稀土金属氧化物、氧化锆粉末或者氧化锆前体(可以按更大的量添加，如40wt%或更多)、或者其他相容的添加剂或它们的前体。这些添加剂可以经常被包括在内以便修改诸如断裂韧性、硬度、脆性、断裂力学、或者干燥行为这些特性。烧结的溶胶凝胶a氧化铝颗粒的制备在其他地方进行了更详细地说明。此类制备的细节可以例如在美国专利号4，623，364,4, 314，827、以及5，863，308中找到，将这本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.10.08 US 61/249,6591.一种磨料物品,包括 一个磨料本体，该磨料本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中该粘结剂材料包括小于约I. Omol %的氧化磷(P2O5)，以及在氧化钠(Na2O)的总含量与氧化钾(K2O)的总含量之间以[K20/Na20]定义的、按m0l%测量的、具有大于约0. 5的值的一个比率。2.如权利要求I所述的磨料物品，其中，该比率[K20/Na20]是大于约0.75。3.如权利要求2所述的磨料物品，其中，该比率[K20/Na20]是大于约0.9。4.如权利要求3所述的磨料物品，其中，该比率[K20/Na20]是大于约I。5.如权利要求I和2中任一项所述的磨料物品，其中，该比率[K20/Na20]是处于约0.5到约2. 2之间的范围内。6.如权利要求5所述的磨料物品，其中，该比率[K20/Na20]是处于约0.75到约2. 0之间的范围内。7.如权利要求6所述的磨料物品，其中，该比率[K20/Na20]是处于约0.8到约I. 9之间的范围内。8.如权利要求1、2、以及5中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括小于约0.5mol % 的氧化磷(P2O5)。9.如权利要求8所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料基本上不含氧化磷(P205)。10.如权利要求1、2、以及5中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括小于约2.Omol % 的氧化锂(Li2O)。11.如权利要求10所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料基本上不含氧化锂(Li2O)。12.如权利要求1、2、5、以及10中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括一种选自下组的碱金属氧化合物，该组由以下各项组成氧化钾(K20)、氧化钠(Na20)、以及它们的一种组合。13.如权利要求12所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括总含量小于约12mol%的碱金属氧化合物。14.如权利要求13所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括总含量大于约8mol%并且小于约12mol%的碱金属氧化合物。15.如权利要求14所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括总含量大于约9mol%并且小于约11. 5mol%的碱金属氧化合物。16.如权利要求1、2、5、10、以及12中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括硅石。17.如权利要求16所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括在硅石(SiO2)的总含量与碱金属氧化合物的总含量[CaJ之间以[CJSiO2]表示的、按mol%测量的、大于约0. 17的一个比率。18.如权利要求17所述的磨料物品，其中，该比率[Ca(x;/Si02]是大于约0.18。19.如权利要求17所述的磨料物品，其中，该比率[CaJSiO2]是处于约0.17与约0. 6之间的范围内。20.如权利要求19所述的磨料物品，其中，该比率[CaJSiO2]是处于约0.18与约0. 5之间的范围内。21.如权利要求1、2、5、10、12、以及16中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括不大于约8. Omol %的氧化钠。22.如权利要求21所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括不大于约7.Omol%的氧化钠。23.如权利要求21所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括在约2.Omol %与约8. Omol %之间的氧化钠。24.如权利要求1、2、5、10、12、16、以及21中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括至少约4. Omol1^的氧化钾。25.如权利要求24所述的磨料物品,其中，该粘结剂材料包括至少约5.Omol %的氧化钾。26.如权利要求24所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括在约4.Omol %与约IOmol %之间的氧化钾。27.一种磨料物品，包括 一个磨料本体，该磨料本体具有小于约50vol %的孔隙率以及包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中，这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中，该粘结剂材料包括总含量小于约12mol%的碱金属氧化物以及小于约2. Omol %氧化锂(Li2O)。28.如权利要求27所述的磨料物品，其中，碱金属氧化物的总含量是小于约11.5mol%并且大于约9mol%。29.如权利要求28所述的磨料物品，其中，碱金属氧化物的总含量是小于约11.5mol%并且大于约9. 5mol %。30.如权利要求27和28中任一项所述的磨料物品，其中，该孔隙率是小于约48vol%。31.如权利要求30所述的磨料物品，其中，该孔隙率是小于约40vol%。32.如权利要求27、28、以及30中任一项所述的磨料物品，其中，该孔隙率是至少约20vol %并且小于约50vol %。33.如权利要求32所述的磨料物品，其中，该孔隙率是至少约30vOl%并且小于约45vol%o34.如权利要求27、28、30、以及32中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括一种非晶相。35.如权利要求34所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料基本上由一种非晶相组成。36.如权利要求27、28、30、32、以及34中任一项所述的磨料物品，其中，这些磨料颗粒基本上由微晶氧化铝组成。37.如权利要求27、28、30、32、34、以及36中任一项所述的磨料物品，其中，该微晶氧化铝包括具有的平均微晶尺寸小于约I微米的微晶。38.如权利要求37所述的磨料物品，其中，该微晶氧化铝包括具有的平均微晶尺寸小于约0.5微米的微晶。39.如权利要求38所述的磨料物品，其中，该微晶氧化铝包括具有的平均微晶尺寸处于约0. I微米与约0. 2微米之间的范围内的微晶。40.如权利要求27、28、30、32、34、36、以及37中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括小于约I. Omol %的氧化磷(P2O5)。41.如权利要求40所述的磨料物品,其中，该粘结剂材料包括小于约0.5mol%的氧化磷(P2O5)。42.如权利要求41所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料基本上不含氧化磷(P205)。43.如权利要求27、28、30、32、34、36、37、以及40中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括小于约1.5mol%的氧化锂(Li2O)。44.如权利要求43所述的磨料物品,其中，该粘结剂材料包括小于约I.Omol %的氧化锂(Li2O)。45.如权利要求27、28、30、32、34、36、37、40、以及43中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括在氧化钠(Na2O)的总含量与氧化钾(K2O)的总含量之间以[K20/Na20]定义的、按mol%测量的、具有大于约0. 5的值的一个比率。46.一种磨料物品，包括 一个磨料本体，该磨料本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中，这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中，该粘结剂材料包括小于约2. Omol %的氧化锂(Li2O)、以及小于约IOmol %氧化硼(B2O3)。47.如权利要求46所述的磨料物品,其中，该粘结剂材料包括小于约9.Omol %的氧化硼。48.如权利要求47所述的磨料物品,其中，该粘结剂材料包括小于约8.Omol %的氧化硼。49.如权利要求48所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括在约I.Omol %与约IOmo I %之间的范围内的氧化硼。50.如权利要求46以及47中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括小于约I.Omol % 的氧化磷(P2O5)。51.如权利要求46、47、以及50中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料进一步包括在以mol%计的碱金属氧化合物总含量[CaJ与以mol%计的二价碱土金属氧化合物总含量[CdaJ之间以[Ca(X;/CdaJ表示的、具有至少约I. 2的值的一个比率。52.如权利要求51所述的磨料物品，其中，该比率[Ca(X;/CdaJ是至少约I.5。53.如权利要求52所述的磨料物品，其中，该比率[CJCdaJ是至少约1.75。54.如权利要求53所述的磨料物品，其中，该比率[CJCdaJ是至少约2.O。55.如权利要求51所述的磨料物品，其中，该比率[Ca(X;/CdaJ是小于约3.5。56.如权利要求55所述的磨料物品，其中，该比率[CJCdaeJ是小于约3.25。57.如权利要求56所述的磨料物品，其中，该比率[Ca(X;/CdaJ是小于约3.O。58.如权利要求51所述的磨料物品，其中，该比率[C_/CdaJ是处于约I.2与约3. 5之间的范围内。59.如权利要求58所述的磨料物品，其中，该比率[CJCdaeJ是处于约I.5与约3. 25之间的范围内。60.如权利要求59所述的磨料物品，其中，该比率[C_/Cdae。]是处于约I.75与约3. 0之间的范围内。61.如权利要求60所述的磨料物品，其中，该比率[CJCdaJ是处于约2.0与约2.75之间的范围内。62.如权利要求46、47、50、以及51中任一项所述的磨料物品,其中，该磨料本体的孔隙率是小于约45vol%。63.如权利要求46、47、50、51、以及62中任一项所述的磨料物品，其中，该碱金属氧化合物总含量[Ca。。]是小于约64.如权利要求46、47、50、51、62、以及63中任一项所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括硅石。65.如权利要求64所述的磨料物品,其中，该粘结剂材料包括大于约5511101%的娃石。66.如权利要求65所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括在约55mol%与约70mo I %之间的范围内的硅石。67.如权利要求66所述的磨料物品，其中，该粘结剂材料包括在约55mol%与约65mol%之间的范围内的硅石。68.一种磨料物品，包括 一个磨料本体，该磨料本体包括 包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中，这些磨料颗粒包括微晶氧化铝，并且其中，该粘结剂材料包括总含量小于约12mol%的碱金属氧化物；以及 进入该磨料本体之中不大于约2. 2mm的喷砂渗透度，该喷砂渗透度是在一个具有48cc的体积的喷砂室中使用标准砂子在15psi的压力下持续10秒的大约一个单次周期时间的测量条件下测量的。69.如权利要求68所述的磨料物品，其中，该磨料本体具有的喷砂渗透度是不大于约2. Imm070.如权利要求69所述的磨料物品，其中，该磨料本体具有的喷砂渗透度是不大于约2.Omm071.如权利要求70所述的磨料物品，其中，该磨料本体具有的喷砂渗透度是不大于约I. 9mm。72.如权利要求71所述的磨料物品，其中，该磨料本体具有的喷砂渗透度是不大于约I. 8mm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·奎尔，S·J·鲁克曼尼，M·吉瓦纳瑟姆，R·博特舒尔茨，K·麦克尼尔，N·萨兰吉，
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：