粘结的磨料物品及形成方法技术

一种磨料物品包括一个本体，该本体具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该本体包括至少约1.3的VAG/VBM比率，其中VAG是该本体的总体积内的磨料颗粒的体积百分比并且VBM是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
以下内容是针对粘结的磨料物品，并且更具体地说是包括多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒的粘结的磨料物品，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金。
技术介绍
用于机加工应用的磨料典型地包括粘结的磨料物品以及涂覆的磨料物品。涂覆的磨料物品总体上是分层的物品，这些物品包括一个背衬和将磨料颗粒固定在背衬上的一个粘合剂涂层，其最常见的例子是砂纸。粘结的研磨工具由处于轮状、盘状、段状、镶嵌针状、磨石状以及其他工具形状(它们可以被安装在一个机加工装置上，例如一个研磨或抛光装置)的形式的硬的、并且典型是整体的、三维的磨料复合材料组成。粘结的研磨工具经常具有至少两个相，包括磨料颗粒以及粘结剂材料。某些粘结的磨料物品可以具有处于孔隙率形式的一个另外的相。粘结的研磨工具能以不同的“等级”以及“结构”来制造，这些等级以及结构是根据本领域的惯例由磨料复合材料的相对硬度以及密度(等级)以及由该复合材料内的磨料颗粒、粘结剂以及孔隙率的体积百分比(结构)来限定的。一些粘结的研磨工具在对于电子以及光学产业中使用的某些类型的工件(包括，例如金属、陶瓷以及晶体材料)进行研磨并且成形中可以是特别有用的。在其他情况下，某些粘结的研磨工具可以用于对工业应用的超级磨料材料进行整形。在使用金属粘结的磨料物品对某些工件进行研磨和成形的背景下，总体上该过程涉及针对维护该粘结的磨料物品的大量的时间以及劳动。也就是说，总体上金属粘结的磨料物品要求定期的修正(truing)和整修(dressing)操作以保持该磨料物品的研磨能力。工业上继续要求能够进行研磨的改进的方法及物品。_6]专利技术披露根据一个第一方面，一种磨料物品包括一个本体，该本体具有多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金。该本体包括至少约1.3的H比率，其中Vm是该本体的总体积内的磨料颗粒的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。根据另一个方面，一种磨料物品包括一个本体，该本体具有多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该本体包括至少约1. 5的VP/VBM比率，其中Vp是该本体的总体积内的包含磨料颗粒以及填充剂的微粒材料的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。该粘结剂材料具有的平均断裂韧度(Kle)是不大于约4. OMPa m°_5。在又另一个方面，一种磨料物品包括一个本体，该本体具有多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该本体包括一种活性粘结剂组合物，该活性粘合组合物包括占该粘结剂材料的总体积的至少约lvol%的一种活性粘结剂组合物。该本体进一步包括至少约5vol%的孔隙率，并且其中该粘结剂材料包括不大于约4. OMPa0 5的平均断裂韧度(Klc)。在仍另一个方面，一种磨料物品包括一个本体，该本体具有多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该本体包括至少约1. 5的VP/VBM比率，其中Vp是该本体的总体积内的包含磨料颗粒以及填充剂的微粒材料的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。该本体包括占该本体的总体积的至少约5vol%的孔隙率，其中该孔隙率的大部分是连通孔隙率，该连通孔隙率限定了延伸穿过该本体体积的多个连通孔的一个网络。根据另一个方面，一种磨料物品包括一个本体，该本体具有多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该本体包括至少约1. 3的H比率，其中Vm是该本体的总体积内的磨料颗粒的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。该本体包括一种活性粘结剂组合物，该活性粘结剂组合物包括占该粘结剂材料的总体积的至少10vol%的一种活性粘结剂组合物。在又另一个方面，一种形成磨料物品的方法包括，形成一种包括磨料颗粒和粘结剂材料的混合物，其中该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，并且将该混合物成型以形成一种生坯物品。该方法进一步包括将该生坯物品在一个温度下进行烧结以进行液相烧结并且形成一种磨料本体，该磨料本体包括这些包含在该粘结剂材料中的磨料颗粒，其中该本体包括至少约3:2的VP:VBM比率，其中Vp是该本体的总体积内的包含磨料颗粒以及填充剂的微粒材料的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。另一个方面包括一种磨料物品，该磨料物品具有一个粘结的磨料本体，该本体包括多个包含在由一种有金属或金属合金制成的粘结剂材料内的磨料颗粒，其中该粘结剂材料包括一种复合材料，该复合材料包括一个粘结剂相以及一个沉淀相，该沉淀相具有一种构成，该构成包括一种活性粘结剂组合物的至少一种元素以及该粘结剂材料的至少一种元素。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。附图说明图1包括根据一个实施例的粘结的磨料本体的研磨功率(马力/英寸(HP/in))相对于研磨周期数的曲线图。图2包括根据一个实施例的粘结的磨料本体的表面粗糙度(Ra)相对于研磨周期数的曲线图。图3包括根据一个实施例的粘结的磨料本体以及一个常规样品的研磨功率(HP/in)相对于研磨周期数的曲线图。图4包括根据一个实施例的粘结的磨料本体以及一个常规样品的研磨功率(HP)相对于两个不同的材料去除率(即，4. 5英寸3/分钟/英寸(in3/min/in)以及5.1inVmin/in)的条形图。图5包括根据一个实施例的粘结的磨料本体以及一个常规样品在两个不同的材料去除率下的研磨比率(G-比率)的条形图。图6包括根据一个实施例的粘结的磨料本体以及一种常规样品的转轴功率(马力(Hp))相对于研磨时间(秒(sec))的曲线图。图7包括根据一个实施例的粘结的磨料本体以及一种常规样品的转轴功率(Hp)相对于研磨时间(sec)的曲线图。图8至图11包括根据一个实施例的粘结的磨料本体的微结构的放大图像。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。优选实施例的i兑明以下内容总体上是针对粘结的磨料物品，这些粘结的磨料物品在一个三维材料基质中结合了磨料颗粒。粘结的磨料物品利用了一个体积的被固定在一个三维粘结剂材料基质内的磨料颗粒。此外，以下内容包括了关于形成此种粘结的磨料物品的方法以及此种粘结的磨料物品的应用的描述。根据一个实施例，用于形成一种磨料物品的方法可以通过形成一种包含磨料颗粒以及粘结剂材料的混合物而开始。这些磨料颗粒可以包括一种硬质材料。例如，这些磨料颗粒可以具有至少约7的莫氏硬度。在其他磨料本体中，这些磨料颗粒可以具有的莫氏硬度是至少8，或甚至于至少9。在具体的情况下，这些磨料颗粒可以是由一种无机材料制成的。适合的无机材料可以包括碳化物类、氧化物类、氮化物类、硼化物类、碳氧化物类、氧硼化物类、氧氮化物类、以及它们的组合。磨料颗粒的具体例子包括碳化硅、碳化硼、氧化铝、氧化锆、氧化铝-氧化锆复合颗粒、氮化硅、赛隆、以及硼化钛。在某些情况下，这些磨料颗粒可以包括一种超级磨料材料，如金刚石、立方氮化硼、以及它们的组合。在特定情况下，这些磨料颗粒可以主要由金刚石组成。在其他实施例中，这些磨料颗粒可以主要由立方氮本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.03 US 61/379,9201.一种磨料物品,包括: 一个本体，该本体包括多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该本体包括至少约1.3的VA(；/VBM比率，其中Vm是该本体的总体积内的磨料颗粒的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。2.—种磨料物品,包括: 一个本体，该本体包括多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属，其中该本体包括至少约1.5的VP/VBM比率，其中Vp是该本体的总体积内的包含磨料颗粒以及填充剂的微粒材料的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比，并且其中该粘结剂材料包括不大于约4.0MPa m0-5的平均断裂韧度(KleX3.一种磨料物品，包括: 一个本体，该本体包括多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属，其中该本体包括一种活性粘结剂组合物、包括占该粘结剂材料的总体积的至少约lvol%的一种活性粘结剂组合物，该本体进一步包括至少约5vol%的孔隙率，并且其中该粘结剂材料包括不大于约4.0MPam0 5的平均断裂韧度(Klc;)。4.一种磨料物品，包括: 一个本体，该本体包括多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属，其中该本体包括至少约1.5的VP/VBM比率，其中Vp是该本体的总体积内的包含磨料颗粒以及填充剂的微粒材料的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比，该本体包括占该本体的总体积的至少约5vol%的孔隙率，其中该孔隙率的大部分是连通孔隙率，该连通孔隙率限定了延伸穿过该本体体积的多个连通孔的一个网络。5.—种磨料物品,包 括: 一个本体，该本体包括多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属，其中该本体包括至少约1.3的VAe/VBM比率，其中Vm是该本体的总体积内的磨料颗粒的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比，并且其中该本体包括一种活性粘结剂组合物、包括占该粘结剂材料的总体积的至少10vol%的一种活性粘结剂组合物。6.—种磨料物品,包括: 一个粘结的磨料本体，该本体包括多个包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该粘结剂材料包括一种金属或金属合金，其中该粘结剂材料包括一种复合材料，该复合材料包括一个粘结相以及一个沉淀相，该沉淀相具有一种构成，该构成包括一种活性粘结剂组合物的至少一种元素以及该粘结剂材料的至少一种元素。7.如权利要求1、2、4、或6中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括占该粘结剂材料的总体积的至少lvol%的一种活性粘结剂组合物。8.如权利要求7所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种含金属或金属合金的化合物。9.如权利要求8所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自以下金属元素组的金属元素，该组由以下各项组成:钛、银、铬、错、铪、鹤、以及它们的一种组合。10.如权利要求8所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物主要由钛组成。11.如权利要求7所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自下组的化合物，该组由以下各项组成:碳化物类、氮化物类、氧化物类、以及它们的一种组合。12.如权利要求11所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物主要由碳化钛组成。13.如权利要求7所述的磨料物品，其中将该活性粘结剂组合物布置在这些磨料颗粒与该粘结剂材料的一个界面处。14.如权利要求7所述的磨料物品，其中在该粘结剂材料内一部分的该活性粘结剂组合物在这些磨料颗粒与该粘结剂材料之间的一个界面处包围这些磨料颗粒。15.如权利要求7所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括在磨料颗粒之间延伸的多个粘结剂标记，并且其中该活性粘结剂组合物分布在这些粘结剂标记内。16.如权利要求3或5中任一项所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种含金属或金属合金的化合物。17.如权利要求16所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自以下金属元素组的金属元素，该组由以下各项组成:钛、银、铬、错、铪、鹤、以及它们的一种组合。18.如权利要求16所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物主要由钛组成。19.如权利要求3所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自下组的化合物，该组由以下各项组成:碳化物类、氮化物类、氧化物类、以及它们的一种组合。20.如权利要求19所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物主要由碳化钛组成。21.如权利要求3所述的磨料物品，其中将该活性粘结剂组合物布置在这些磨料颗粒与该粘结剂材料的一个界面处。22.如权利要求3所述的磨料物品，其中在该粘结剂材料内一部分的该活性粘结剂组合物在这些磨料颗粒与该粘结剂材料之间的一个界面处包围这些磨料颗粒。23.如权利要求3所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括在磨料颗粒之间延伸的多个粘结剂标记，并且其中该活性粘结剂组合物分布在这些粘结剂标记内。24.如权利要求1、2、3、4、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括选自下组材料的一种无机材料，该组由以下各项组成:碳化物类、氧化物类、氮化物类、硼化物类、碳氧化物类、氧氮化物类、氧硼化物类以及它们的一种组合。25.如权利要求1、2、3、4、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括一种超级磨料材料。26.如权利要求25所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒主要由金刚石组成。27.如权利要求1、2、3、4、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒具有的平均砂砾尺寸是不大于约1000微米或不大于500微米。28.如权利要求27所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒具有的平均砂砾尺寸是在约I微米与约1000微米之间或在约I微米与约200微米之间的范围内。29.如权利要求1、2、3、4、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒具有的长宽比是不大于约3:1或不大于约2:1，其中长宽比定义为长度:宽度尺寸的比率。30.如权利要求29所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒是基本上等轴的。31.如权利要求1、2、3、4、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括至少一种过渡金属兀素。32.如权利要求1、2 、3、4、5、或6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以下金属组的金属，该组由以下各项组成:铜、锡、银、钥、锌、钨、铁、镍、锑、以及它们的一种组合。33.如权利要求1、2、3、4、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括一种含铜和锡的金属合金。34.如权利要求1或5中任一项所述的磨料物品，其中该VA(；/VBM比是至少约1.5，至少约1.7，至少约2.0，至少约2.1，或至少约2.2。35.如权利要求2、3、4、或6中任一项所述的磨料物品,进一步包括至少约1.3、至少约1.5、至少约1.7、至少约2.0、至少约2.1、或至少约2.2的VA(；/VBM比，其中Vm是该本体的总体积内的磨料颗粒的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。36.如权利要求1或5中任一项所述的磨料物品，其中该VA(；/VBM比是在约1.3与约9.0之间、在约1.3与约8.0之间、在约1.5与约7.0之间、在约1.5与约6.0之间、或在约2.0与约5.0之间的范围内。37.如权利要求2、3、4、或6中任一项所述的磨料物品，进一步包括在约1.3与约9.0之间、在约1.3与约8.0之间、在约1.5与约7.0之间、在约1.5与约6.0之间、或在约2.0与约5.0之间范围内的VA(；/VBM比，其中Vm是该本体的总体积内的磨料颗粒的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。38.如权利要求1、2、3、4、5或6中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的平均断裂韧度(Kle)是不大于约3.75MPa m°_5，不大于约3.5MPa m°_5，不大于约3.25MPa m°_5，不大于约3.0MPa m°_5，不大于约2.8MPam°_5，或不大于约2.5MPa m°_5。39.如权利要求1、2、3、4、5或6中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的平均断裂韧度(Kle)是在约 0.6MPa m0.5与约4.0MPa m°_5之间、在约0.6MPa m0.5与约3.5MPam°_5、或在约0.6MPa m0.5与约3.0MPa m°_5之间的范围内。40.如权利要求2或4中任一项所述的磨料物品，其中该VP/VBM比是至少约1.7、至少约2.0、至少约2.2、至少约2.5、或至少约2.8。41.如权利要求1、3、5、或6中任一项所述的磨料物品,进一步包括至少约1.7、至少约2.0、至少约2.2、至少约2.5、或至少约2.8的VP/VBM比，其中Vp是该本体的总体积内的包含磨料颗粒以及填充剂的微粒材料的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。42.如权利要求2或4中任一项所述的磨料物品，其中该VP/VBM比是在约1.5与约9.0之间、在约1.5与约8.0之间、在约1.5与约7.0之间、在约1.7与约7.0之间、或在约1.7与约6.0之间的范围内。43.如权利要求1、3、5、或6中任一项所述的磨料物品，进一步包括在约1.5与约9.0之间、在约1.5与约8.0之间、在约1.5与约7.0之间、在约1.7与约7.0之间、或在约1.7与约6.0之间范围内的VP/VBM比，其中Vp是该本体的总体积内的包含磨料颗粒以及填充剂的微粒材料的体积百分比并且Vbm是该本体的总体积内的粘结剂材料的体积百分比。44.如权利要求1、2、4、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中该本体包括一种活性粘结剂组合物、包括占该粘结剂材料总体积的至少lvol%的一种活性粘结剂组合物。45.如权利要求44所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物存在的量值是在该粘结剂材料的总体积的约lvol%与约40vol%之间的范围内。46.如权利要求44所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种含金属的化合物。47.如权利要求44所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自下组的化合物，该组由以下各项组成:碳化物类、氮化物类、氧化物类、以及它们的一种组合。48.如权利要求47所述的磨料物品，其中该活性粘结剂组合物包括一种选自以下金属元素组的金属元素，该组由以下各项组成:钛、钒、铬、锆、铪、钨、以及它们的一种组合。49.如权利要求1、2、5、或6中任一项所述的磨料物品，其中该本体包括至少约5vol%的孔隙率，其中该孔隙率的大部分是连通孔隙率，该连通孔隙率限定了延伸穿过该本体体积的多个连通孔的一个网络。50.如权利要求1、2、3、4、5或6中任一项所述的磨料物品，其中该本体包括一种双峰分布的磨料颗粒，这些磨料颗粒包含具有一种精细平均砂砾尺寸的精细颗粒以及具有一种粗糙平均砂砾尺寸的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·拉曼斯，K·A·索西埃，R·乌帕德亚雅，
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：
国别省市：