磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法以及磨料制品技术

本发明专利技术公开了成形陶瓷磨料颗粒，所述成形陶瓷磨料颗粒包括第一表面，所述第一表面具有至少包括第一边缘和第二边缘的周边。所述周边的第一区域包括所述第二边缘并且向内延伸并在限定第一锐角内角和第二锐角内角的两个拐角处终止。所述周边具有最多四个限定锐角内角的拐角。第二表面与所述第一表面相背对并且不接触所述第一表面。周向表面设置在所述第一表面和所述第二表面之间并连接所述第一表面和所述第二表面。所述周向表面具有第一预定的形状。本发明专利技术还公开了制备成形陶瓷磨料颗粒的方法和包括所述成形陶瓷磨料颗粒的磨料制品。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开广义地涉及磨料颗粒、磨料制品及其制备和使用方法。
技术介绍
近年来，通过模塑溶胶-凝胶、干燥并且烧结所干燥的溶胶-凝胶以获得成形陶瓷磨料颗粒而产生的成形磨料颗粒在磨料行业中已得到普及。金刚石车削技术常常用于制备合适的模具，尤其是用于制备精细级磨料颗粒的模具，但在可制得的模具腔体形状方面受到限制。
技术实现思路
本专利技术人已发现，通过减小在成形陶瓷磨料颗粒的周边拐角处形成的角可以实现改进的研磨性能。成形磨料颗粒一般来讲可具有超过随机粉碎的磨料颗粒的优异性能。通过控制磨料颗粒的形状，可以控制磨料制品的所得性能。本专利技术人已发现，通过使成形磨料颗粒的至少一个边缘向内延伸，相邻的拐角通常变尖锐，从而使研磨性能得到意料不到的改进。在一个方面，本公开提供成形陶瓷磨料颗粒，该成形陶瓷磨料颗粒包括：第一表面，该第一表面具有至少包括第一边缘和第二边缘的周边，其中该周边的第一区域包括第二边缘并且向内延伸并在限定第一锐角内角和第二锐角内角的两个拐角处终止，并且其中该周边具有最多四个限定锐角内角的拐角；第二表面，该第二表面与第一表面相背对并且不接触第一表面；以及周向表面，该周向表面设置在第一表面和第二表面之间并且连接第一表面和第二表面，其中周向表面包括第一壁和第二壁，第一壁在第一边缘处接触周边，第二壁在第二边缘处接触周边，并且其中周向表面具有第一预定的形状。在另一方面，本公开提供多个磨料颗粒，其中该多个磨料颗粒包括以数值计至少10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、95％或甚至至少99％的根据本公开所述的成形陶瓷磨料颗粒。根据本公开所述的磨料颗粒在例如制造和使用磨料制品方面是可用的。在另一方面，本公开提供磨料制品，该磨料制品包括保持在粘合剂中的根据本公开所述的成形陶瓷磨料颗粒。本专利技术人还开发了使得能够制造根据本公开所述的成形陶瓷磨料颗粒(包括精细级)的方法。因此，在另一方面，本公开提供制备成形陶瓷磨料颗粒的方法，该方法包括以下步骤：a)提供限定模具腔体的模具，其中模具腔体具有由周边限定的外部开口，其中该周边至少包括第一边缘和第二边缘，其中周边的第一区域包括第二边缘并且向内延伸并在限定第一锐角内角和第二锐角内角的两个拐角处终止，并且其中周边具有最多四个限定锐角内角的拐角，并且其中模具腔体由周向模具表面侧向地界定，该周向模具表面包括第一模具壁和第二模具壁，第一模具壁在第一边缘处与周边相交，第二模具壁在第二边缘处与周边相交；b)将陶瓷前体材料设置在模具腔体内；c)将设置在模具腔体内的陶瓷前体材料转换加工成成形陶瓷前体颗粒；并且d)将成形陶瓷前体颗粒转换加工成成形陶瓷磨料颗粒。在一些实施例中，该方法还包括在步骤d)之前将成形陶瓷前体颗粒与模具分离。在一些实施例中，步骤d)包括烧结成形陶瓷前体颗粒。在一些实施例中，步骤d)包括煅烧成形陶瓷前体颗粒以提供经煅烧的成形陶瓷前体颗粒，并且烧结经煅烧的成形陶瓷前体颗粒。以下定义适用于整个说明书和权利要求书。术语“角”在下文例如参考图6A-6D进行定义。术语“煅烧”是指通过在比通常用于烧结的温度低的温度条件下加热而从陶瓷前体中去除挥发性物质(如，游离水)。术语“陶瓷磨料颗粒”是指包含陶瓷材料的磨料颗粒。术语“拐角”是指两条会聚线或边缘相遇所形成的地方、位置或角。拐角可以是尖锐的，例如呈点或边缘。拐角还可以是连接相邻线或面的大体圆形区域。术语“脱模角”是指锥形的角，该角结合到模具腔体的壁中使得模具腔体的开口宽于其基部。现在参见图1，其示出模具100和模具腔体105的横截面，脱模角μ是模具基部150和模具壁130之间的角。脱模角可变化以改变第一表面和第二表面与周向表面的侧边的相对大小。在本公开的各种实施例中，脱模角μ可以为90度，或在约95度至约130度、约95度至约125度、约95度至约120度、约95度至约115度、约95度至约110度、约95度至约105度、或约95度至约100度的范围内。如本文所用，术语脱模角还指模塑主体的壁的对应于用于制备模塑主体的模具的脱模角的锥形角。例如，图3中的示例性成形陶瓷磨料颗粒300的脱模角应当是第二表面370和壁384之间的角。术语“面”是指大体平的表面，其可包括例如在制造期间产生的小瑕疵。术语“内角”是指在周边内由周边的两个相邻边缘限定的角。术语“长度”是指物体沿其最大维度的最大程度。术语“主表面”是指比所提及的物体中的至少一半表面大的表面。术语“周边”是指表面的封闭边界，其可以是平的表面或不平的表面。术语“预定的形状”意指形状从在制备陶瓷磨料颗粒期间使用的模具腔体复制而来。术语“预定的形状”排除通过机械粉碎操作获得的随机形状。术语“烧结”是指加热陶瓷前体材料使其发生到对应的陶瓷材料的基本转化的过程。术语“厚度”是指某物沿正交于长度和宽度两者的维度的最大程度。术语“宽度”是指某物沿正交于长度的维度的最大程度。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本公开的特征和优点。附图说明图1是示例性模具的示意性边缘剖视图，其示出如何确定脱模角。图2是根据本公开的示例性成形陶瓷磨料颗粒的示意透视图。图3是根据本公开的示例性成形陶瓷磨料颗粒的示意透视图。图4是根据本公开的另一种示例性成形陶瓷磨料颗粒的示意透视图。图5A-5C是根据本公开的示例性成形陶瓷磨料颗粒的示意顶视图。图6A-6D是各种拐角的示意顶视图，其示出如何计算它们的角度。图7是在制备根据本公开所述的成形陶瓷磨料颗粒中可用的示例性模具的示意性剖面透视图。图8是根据本公开的示例性带涂层磨料制品的边缘剖视图。图9是根据本公开的粘结的磨料制品的透视图。图10是根据本公开的非织造磨料制品的放大侧视图。图11是成形陶瓷磨料颗粒SAP1的显微照片。图12是根据美国专利申请公布No.2010/0146867(Boden等人)中段落[0128]的公开内容、使用98度的脱模角制备的成形氧化铝磨料颗粒SAPA的显微照片。图13和图14是比较实例1和比较例A和B的研磨盘的切割速率和累积切割量的点图。图15是成形陶瓷磨料颗粒SAP2的显微照片。图16是成形陶瓷磨料颗粒SAP3的显微照片。图17是比较用实例1、实例2、实例3和比较例C的颗粒制备的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成形陶瓷磨料颗粒，包括：第一表面，所述第一表面具有至少包括第一边缘和第二边缘的周边，其中所述周边的第一区域包括所述第二边缘并且向内延伸并在限定第一锐角内角和第二锐角内角的两个拐角处终止，并且其中所述周边具有最多四个限定锐角内角的拐角；第二表面，所述第二表面与所述第一表面相背对并且不接触所述第一表面；和周向表面，所述周向表面设置在所述第一表面和所述第二表面之间并连接所述第一表面和所述第二表面，其中所述周向表面包括在所述第一边缘处接触所述周边的第一壁，其中所述周向表面包括在所述第二边缘处接触所述周边的第二壁，并且其中所述周向表面具有第一预定的形状。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.04 US 61/620,2241.一种成形陶瓷磨料颗粒，包括：
第一表面，所述第一表面具有至少包括第一边缘和第二边缘的
周边，其中所述周边的第一区域包括所述第二边缘并且向内延伸并
在限定第一锐角内角和第二锐角内角的两个拐角处终止，并且其中
所述周边具有最多四个限定锐角内角的拐角；
第二表面，所述第二表面与所述第一表面相背对并且不接触所
述第一表面；和
周向表面，所述周向表面设置在所述第一表面和所述第二表面
之间并连接所述第一表面和所述第二表面，其中所述周向表面包括
在所述第一边缘处接触所述周边的第一壁，其中所述周向表面包括
在所述第二边缘处接触所述周边的第二壁，并且其中所述周向表面
具有第一预定的形状。
2.根据权利要求1所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述第二表面具有
第二预定的形状。
3.根据权利要求1或2所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述第二表面
具有与所述第一表面相同的形状。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
第一锐角内角为在5度至55度的范围内，包括端值在内。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周向表面包括在第三边缘处接触所述第一表面的第三壁，其中所述
周边的所述第一区域还包括所述第三边缘，并且其中所述第二边缘
或所述第三边缘中的至少一者是基本上直的。
6.根据权利要求5所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述第一边缘和所
述第三边缘是基本上直的。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周向表面由所述第一壁、所述第二壁和所述第三壁组成。
8.根据权利要求4至7中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周向表面还包括在第四边缘处与所述周边相交的第四壁。
9.根据权利要求8所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述第一边缘、所
述第二边缘、所述第三边缘和所述第四边缘是向内延伸的。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
第二边缘是单调凹的曲线。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
成形陶瓷磨料颗粒具有小于或等于其宽度的三分之一的厚度。
12.根据权利要求11所述的成形陶瓷磨料颗粒，并且其中所述第二锐角
内角为在5度至55度的范围内，包括端值在内。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
成形陶瓷磨料颗粒具有小于或等于一厘米的长度。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
成形陶瓷磨料颗粒基本上由陶瓷材料组成。
15.根据权利要求14所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述陶瓷材料包括
α氧化铝。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
第一表面和所述第二表面是基本上平行的。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周向表面从所述第一表面朝所述第二表面向内倾斜。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周向表面的斜坡具有在92度至105度范围内，包括端值在内的脱模
角。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
第一表面大于所述第二表面。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周边的所述第一区域是单调曲线。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周边的所述第一边缘是基本上直的，并且所述第二边缘是弯曲的。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周边的所述第一边缘是基本上直的，并且所述第二边缘是弯曲的。
23.根据权利要求1至22中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒，其中所述
周边是箭头状的。
24.多个磨料颗粒，其中所述多个磨料颗粒包括以数值计至少10％的根
据权利要求1至23中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒。
25.多个磨料颗粒，其中所述多个磨料颗粒包括以数值计至少30％的根
据权利要求1至23中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒。
26.多个磨料颗粒，其中所述多个磨料颗粒包括以数值计至少50％的根
据权利要求1至23中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒。
27.多个磨料颗粒，其中所述多个磨料颗粒包括以数值计至少70％的根
据权利要求1至23中任一项所述的成形陶瓷磨料颗粒。
28.根据权利要求2...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼格斯·B·艾德弗里斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US