成形磨粒以及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种制备成形磨粒的方法，所述方法包括：形成磨片，所述磨片包括多个成形磨粒前体和将所述成形磨粒前体连接在一起的易碎支承体；输送所述磨片通过回转窑，以烧结所述磨片；以及将所述烧结的磨片破碎成单独的成形磨粒。所述方法可用于制备质量不足以有效地在回转窑中单独烧结的小成形磨粒，而不会将所述成形磨粒中的两个或更多个连接在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
技术介绍
磨粒和由磨粒制造的磨料制品可用于在产品制造过程中研磨、磨光或磨削多种材料和表面。因此，一直存在对磨粒和/或磨料制品的成本、性能或寿命进行改善的需求。三角形成形磨粒和使用三角形成形磨粒制造的磨料制品公开于授予Berg的第5，201,916号美国专利中；授予Rowenhorst的第5，366，523号美国专利中(Re.35，570)；以及授予Berg的第5，984，988号美国专利中。在一个实施例中，磨粒的形状包括等边三角形。三角形成形磨粒可用于制造能够增大切削速率的磨料制品。
技术实现思路
成形磨粒通常能够具有优于随机粉碎的磨粒的性能。通过控制磨粒的形状，可以控制磨料制品的所得性能。为了在使用成形磨粒研磨工件时降低切削率并提高光洁度，需要尺寸较小的成形磨粒。为了在制造成形磨粒时经济地进行大量生产，以商业数量制备的成形磨粒通常不是在炉中，而是在回转窑中煅烧和烧结的。回转窑通常具有相对于沿着回转窑的斜坡向下行进的磨粒而逆向流动的热空气流。当成形磨粒变得越来越小时，回转窑内的空气流能够阻止其穿过回转窑前进，从而减慢在回转窑内的正常停留时间，或甚至收集成形磨粒并使其与烧结过程中产生的气体挥发物一起排出。当成形磨粒变得太小时，最终没有任何成形磨粒离开回转窑，它们全都留在窑内，或者与气体挥发物一起排出。专利技术人已确定，要解决该问题，必须用易碎的支承体将成形磨粒彼此暂时连接起来，以便形成包含单独形成的成形磨粒的较大磨片。由于它们的尺寸较大，所以这些较大磨片能够容易地穿过回转窑，而不会有上述问题，然后可以通过机械操作将被烧结的磨片破碎成单独的成形磨粒。易碎的支承体可以是基本上连续的包围成形磨粒的薄纤维网或将每个成形磨粒连接到下一个成形磨粒的不连续的粘柱。通过控制易碎支承体的厚度，能够控制它的断裂韧度，从而能够使被烧结的磨片破裂成单独的成形磨粒。因此，在一个实施例中，本专利技术属于制备成形磨粒的方法，该方法包括:形成包括多个成形磨粒前体和易碎支承体的磨片，其中易碎支承体将成形磨粒前体连接在一起；输送磨片穿过回转窑，以烧结磨片；以及将被烧结的磨片破碎成单独的成形磨粒。在另一个实施例中，本专利技术属于包括多个成形磨粒和将成形磨粒连接在一起的易碎支承体的烧结的磨片。在另一个实施例中，本专利技术属于具有磨料行业指定的标称等级或标称筛分等级的多个成形磨粒，其中每个成形磨粒包括附接到成形磨粒上的易碎支承体的破裂表面。附图说明本领域的普通技术人员应当了解，本专利技术的讨论仅是针对示例性实施例的描述，其并不旨在限制本专利技术的更广泛的方面，其中更广泛的方面体现在示例性构造中。图1为包括成形磨粒和易碎支承体的烧结的磨片的显微照片。图2为包括成形磨粒和易碎支承体的烧结的磨片的示意图。图3为机械破碎易碎支承体之后搁置在筛网上的单独的成形磨粒的照片。图4为成形磨粒的照片，其中易碎支承体的一部分保持附接到成形磨粒上。图5A和5B为成形磨粒的另一个实施例的示意图。在说明书和附图中重复使用的参考标号旨在表示本专利技术相同或类似的特征或元件。定义如本文所用，词语“包含”、“具有”和“包括”在法律上是具有等同含义的开放型术语。因此，除了列举的元件、功能、步骤或限制之外，还可以有其他未列举的元件、功能、步骤或限制。如本文所用，术语“磨料分散体”意指可转化为引入到模具腔体中的α -氧化铝的α-氧化铝前体。可将该组合物称为磨料分散体，直到足量的挥发性组分被移除进而使磨料分散体固化为止。如本文所用，“磨片”是指通过易碎支承体连接在一起的多个成形磨粒前体的未烧结结构，而“烧结的磨片”是指烧结后包括通过易碎支承体连接在一起的多个成形磨粒的结构。如本文所用，术语“成形磨粒前体”意指通过从磨料分散体(当其位于模具腔体中时)移除足量的挥发性组分以形成固化体的方式所产生的未烧结颗粒，该固化体能够从模具腔体移除，并且在后续处理操作中基本上保持其模制形状。如本文所用，术语“成形磨粒”是指陶瓷磨粒，其中磨粒的至少一部分具有预定的形状。通常该形状由用于形成成形磨粒前体的模具腔体复制而成。除了磨料碎片(例如，如美国专利申请第12/336877号中所述的)的情形之外，成形磨粒通常会具有预定几何形状，该预定几何形状基本上复制了用来形成成形磨粒的模具腔体。模具腔体能驻留在压花辊的表面上或被容纳在柔性带或制备模具内。或者，能够通过用激光束自干燥的溶胶-凝胶的片材精确地切割出所需几何形状的成形磨粒。具体实施方式烧结的磨片参见图1，图中示出了包括成形磨粒12和易碎支承体14的烧结的磨片10。烧结的磨片、成形磨粒和易碎支承体包括陶瓷。在一个实施例中，陶瓷能够包括由羟基氧化铝或铝一水合物的分散体制成的α -氧化铝颗粒，具体制备方式为将该分散体胶凝、模制成具体形状，然后干燥形成包括成形磨粒前体的磨片、煅烧并且烧结，如本文之后所述。为了有效地通过回转窑处理磨片，烧结的磨片的最大尺寸应大于或等于0.50、0.60或0.70_。当磨片的尺寸变得较大时，更容易通过回转窑对其进行处理，而不会受窑内空气流的过度影响或甚至不会由于磨片具有太小的质量而粘到窑的内部上。然而，大磨片易于发生溶胶-凝胶开裂(龟裂)，因此它们的最大尺寸具有一定程度的自限性。在一些实施例中，烧结的磨片具有2cm或更小的最大尺寸。在本专利技术的实施例中，烧结的磨片的尺寸可以使得它们不会穿过符合ASTM E-11、筛孔尺寸为18、16、14或更小尺寸网目的美国标准试验筛并保留在筛内。在本专利技术的其他实施例中，烧结的磨片的平均质量可以大于或等于7 X 10_3g、大于或等于9X 10_3g，或大于或等于11 X 10_3g。可以通过称量100个单独的烧结的磨片并取结果的平均值来确定烧结的磨片的平均质量。专利技术人已确定，当制备平均质量小于9X 10_3g的单独的成形磨粒时，加工效率开始降低并且在回转窑中烧结时开始出现成形磨粒的损耗。当与易碎支承体分离后的成形磨粒的总体尺寸(定义为穿过筛网的最小尺寸)小于或等于0.70,0.60或0.50mm并大于0.0mm时，通过回转窑加工磨片的方法尤其有效。当成形磨粒的尺寸变得较大时，无需将若干颗粒互连就能有效地在回转窑中烧结颗粒。一旦尺寸大到足以烧结单独的颗粒，就更容易直接进行烧结，而不需要增加在烧结之前将成形磨粒前体互连以及在烧结之后分离成形磨粒的处理步骤。在本专利技术的实施例中，在分离之后，成形磨粒的尺寸适于穿过符合ASTM E-11、筛孔尺寸为18、20、25或更大尺寸网目的美国标准试验筛，并且不会保留在筛内。在本专利技术的其他实施例中，分离之后，成形磨粒的平均质量可以小于或等于5 X 10_3g、小于或等于7 X 10_3g，或小于或等于9 X 10_3g。可以通过称量100个单独的成形磨粒并取结果的平均值来确定成形磨粒的平均质量。在图3和4所示的实施例中，成形磨粒具有9X10_5g的平均质量。根据上述尺寸范围，通常每个磨片或烧结的磨片将包含大约2至1000个、或5至100个、或5至50个用易碎支承体保持在一起的成形磨粒前体或成形磨粒。在多个实施例中，易碎支承体将包括将每个成形磨粒的边缘连接到下一个上的连续纤维网或凸缘，如图1中最佳所示。为了防止成形磨粒在烧结过程中分离，但仍允许颗粒在烧结后易于分离，应当控制连续纤维网的厚度。具本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.11.01 US 61/408,7881.一种制备成形磨粒的方法，其包括: 形成磨片，所述磨片包括多个成形磨粒前体和将所述成形磨粒前体连接在一起的易碎支承体； 输送所述磨片通过回转窑，以烧结所述磨片；以及 将所述烧结的磨片破碎成单独的成形磨粒。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述易碎支承体包括连续纤维网。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述磨片的连续纤维网具有0.005mm至0.25mm的厚度。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述磨片包括所述多个成形磨粒前体和多个将所述成形磨粒前体连接在一起的粘柱。5.根据权利要求4所述的方法，其中所述成形磨粒前体包括侧边和顶点，并且所述粘柱沿着所述侧边设置且不位于所述顶点处。6.根据权利要求4所述的方法，其中所述多个成形磨粒前体中的每个所述成形磨粒前体包括2至20个粘柱。7.根据权利要求4所述的方法，其中所述磨片的粘柱具有厚度，并且所述厚度为0.005mm 至 0.25mm。8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述磨片具有最大尺寸，并且所述最大尺寸大于0.50mm。9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述磨片具有最大尺寸，并且所述最大尺寸大于0.70mm并小于2cm。10.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述烧结的磨片包含2至1000个成形磨粒。11.一种烧结的磨片，所述烧结的磨片包括多个成形磨粒和将所述成形磨粒连接在一起的易碎支承体。12.根据权利要求11所述的烧结的磨片，其中所述易碎...

【专利技术属性】
技术研发人员：德怀特·D·埃里克森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：
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