复合体及其形成方法技术

本发明专利技术提供了复合体，其可包括磨粒和在粘结基质内的至少一个孔，所述磨粒包括立方氮化硼(cBN)，并且所述粘结基质包括多晶陶瓷相。粘结磨料可具有不小于约40MPa的断裂模数(MOR)。某些实施例可具有例如大于约5.0体积％的孔隙率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开内容涉及复合体，并且具体涉及包括粘结材料和在粘结材料内的孔的复合体。
技术介绍
磨料一般用于范围从精细抛光到大量材料去除和切割的各种机械操作中。例如，由松散颗粒组成的游离磨料用于抛光应用的浆料中，所述抛光应用例如半导体工业中的化学机械抛光(CMP)。可替代地，磨料可以固定研磨制品例如粘结磨料和涂覆磨料的形式，其可包括装置例如磨轮、带、辊、盘等等。固定磨料一般不同于游离磨料之处在于：固定磨料利用在材料基质内的磨粒或砂粒，所述材料基质固定磨粒相对于彼此的位置。通常的固定研磨砂粒可包括氧化铝、碳化硅、各种矿物例如石榴石、以及超级磨料例如金刚石和立方氮化硼(cBN)。特别提及复合体，研磨砂粒在粘结材料中关于彼此进行固定。虽然可使用许多不同的粘结材料，但粘土烧结材料例如无定形相玻璃材料是常见的。然而，具有粘土烧结料的常规粘结磨料的性能特性受限于粘结的性质、磨粒的组成以及在粘结内的孔周围的材料的存在和组成。值得注意的是，在粘结内的孔的特性(即孔径、孔隙率、孔径分布、在孔周围的材料的显微结构)影响整体的研磨工具的显微结构，从而在研磨或抛光过程的有效性中起作用。工业继续需要具有改良特性的粘结磨料。
技术实现思路
根据第一个方面，本专利技术提供了复合体，所述复合体可以包括可包含陶瓷材料的粘结材料和在陶瓷材料内的孔。粘结材料可包括在孔的表面处的区域。该区域可包括不同于陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物。第一孔限定组合物可具有的熔点不小于陶瓷材料的组合物的熔点。根据第二个方面，本专利技术提供了复合体，所述复合体可以包括可包含陶瓷材料的粘结材料和在陶瓷材料内的孔。粘结材料可包括在限定孔的表面处的外周区域。该外周区域可延伸进入粘结材料内一定深度。该外周区域可包括不同于陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物。第一孔限定组合物可具有的熔点不小于陶瓷材料的组合物的熔点。根据另外一个方面，本专利技术提供了复合体，所述复合体可以包括可包含陶瓷材料的粘结材料和在陶瓷材料内的孔。粘结材料可包括在孔的表面处的区域。在孔的表面处的区域可包括不同于陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物。第一孔限定组合物可具有第一熔点(Tm1)，并且陶瓷材料的组合物具有第二熔点(Tm2)。在第一熔点和第二熔点之间的熔点差异可定义为[Tm1-Tm2]。熔点差异可为至少约0.5℃且不大于约1000℃。根据另外一个方面，本专利技术提供了复合体，所述复合体可以包括可包含陶瓷材料的粘结材料和在陶瓷材料内的孔。粘结材料可包括在孔的表面处的粘结材料的区域。在孔的表面处的区域可包括不同于陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物。第一孔限定组合物可具有第一硬度(H1)，并且陶瓷材料的组合物可具有第二硬度(H2)。第一硬度可不小于第二硬度。根据另外一个方面，本专利技术提供了形成复合体的方法，所述方法可包括提供复合体混合物，所述复合体混合物可包括粘结材料前体粉末和包含第一成孔剂组合物的成孔剂。该方法还可包括将复合体混合物形成为复合体，所述复合体包含包括陶瓷材料的粘结材料和在粘结材料中的孔周围的区域。陶瓷材料可包括组合物，并且在孔周围的区域可包括第一孔限定组合物。第一孔限定组合物可具有的熔点不小于陶瓷材料的组合物的熔点。附图说明通过参考附图，本公开内容可得到更佳理解，并且它的众多特点和优点对于本领域技术人员将是显而易见的。图1包括示出根据一个实施例用于形成复合体的过程的流程图。图2包括根据一个实施例的成孔剂的横截面图示。图3包括根据一个实施例的复合体的一部分的横截面图示。图4A和4B是示出成孔剂与粘结材料的合并的常规复合体的切片图像。图5是根据一个实施例的复合体的切片图像，示出成孔剂在粘结材料
内的明确划界。在不同附图中相同参考符号的使用指示相似或相同项。具体实施方式下文一般涉及复合体。特别地，复合体可包括超过一种组分，包括例如粘结材料和在粘结材料内包含的孔。在特定情况下，复合体可用于各种应用中，包括例如磨料(例如固定磨料)、医疗行业、建筑行业、航空航天行业及其组合。在一个特定实施例中，复合体可为粘结研磨体，其包括在粘结材料内包含的磨粒和在粘结材料内包含的孔。图1包括示出根据一个实施例形成复合体的方法的流程图。如图1中所示，过程100可通过提供复合体混合物在步骤101处起始，所述复合体混合物可包括粘结材料前体粉末和成孔剂，所述成孔剂可包括至少第一成孔剂组合物。根据一个实施例，复合体混合物可为干混合物。然而，在另外其他实施例中，复合体混合物可为湿混合物，例如以浆的形式，其可促进特定形状的本体形成。此外，如本文应理解且描述的，复合体混合物可包括其他组分，包括例如磨粒、添加剂或其组合。根据一个实施例，粘结材料前体粉末可包括配置为待处理且形成为复合体的粘结材料的一种或多种粉末组分。值得注意的是，如本文描述的，由复合体混合物形成复合体可包括将粘结材料前体粉末变成粘结材料，所述粘结材料可包括陶瓷材料。粘结材料前体粉末一般可包括玻璃(无定形)粉末，使得不小于约80重量％的玻璃是无定形相。根据一个特定实施例，玻璃粉末可包括更大含量的无定形相，例如不小于约90重量％或甚至不小于约95重量％无定形相。一般地，玻璃粉末的形成可通过混合适当比例的原始材料且使原始材料的混合物熔融以在高温下形成玻璃来完成。在玻璃的足够熔融且混合后，玻璃可冷却(猝灭)且压碎成粉末。玻璃粉末还可例如通过研磨过程进行加工，以提供具有适当粒径分布的玻璃粉末。玻璃粉末可具有不大于约100微米的平均粒度。在一个特定实施例中，玻璃粉末具有不大于75微米，例如不大于约50微米或甚至不大于约10微米的平均粒度。然而，玻璃粉末的平均粒度可在约5.0微米至约75微米的范围内。玻璃粉末的组成可使用等式aM2O-bMO-cM2O3-dMO2进行描述。如通过等式示出的，玻璃粉末可包括超过一种金属氧化物，使得氧化物作为化
合物氧化物材料一起存在。在一个特定实施例中，玻璃粉末可包括具有单价阳离子(1+)的金属氧化物化合物，例如由通式M2O表示的那些金属氧化物化合物。由M2O表示的合适金属氧化物组合物可包括化合物例如Li2O、Na2O、K2O和Cs2O。根据另一个实施例，且如一般等式中提供的，玻璃粉末可包括其他金属氧化物化合物。特别地，玻璃粉末可包括具有二价阳离子(2+)的金属氧化物化合物，例如由通式MO表示的那些金属氧化物化合物。由MO表示的合适金属氧化物组合物可包括化合物例如MgO、CaO、SrO、BaO和ZnO。另外，玻璃粉末可包括具有三价阳离子(3+)的金属氧化物化合物，例如由通式M2O3表示的那些金属氧化物化合物。由M2O3表示的合适金属氧化物组合物可包括化合物例如Al2O3、B2O3、Y2O3、Fe2O3、Bi2O3和La2O3。值得注意的是，如上文一般等式中所示，玻璃粉末可包括具有4+价态的阳离子的金属氧化物化合物，如由MO2表示的。像这样，合适的MO2化合物可包括SiO2、TiO2和ZrO2。进一步提及由一般等式aM2O-bMO-cM2O3-dMO2表示的玻璃粉末的组合物，可提供系数(a、b、c和d)，以指示可存在于玻璃粉末内的不同类型的金属氧化物化合物(M2O、MO、M2O3和MO2)各自的量(摩尔分数)。像这样，系数“a”一般代表在玻璃粉末本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合体，其包括：包含陶瓷材料的粘结材料；和在所述陶瓷材料内的孔；其中在所述孔的表面处的粘结材料区域限定不同于所述陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物，所述第一孔限定组合物具有的熔点不小于所述陶瓷材料的组合物的熔点。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.12.30 US 61/9220361.一种复合体，其包括：包含陶瓷材料的粘结材料；和在所述陶瓷材料内的孔；其中在所述孔的表面处的粘结材料区域限定不同于所述陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物，所述第一孔限定组合物具有的熔点不小于所述陶瓷材料的组合物的熔点。2.一种复合体，其包括：包含陶瓷材料的粘结材料；和在所述陶瓷材料内的孔；其中在所述孔的表面处的粘结材料区域限定不同于所述陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物；其中所述第一组合物具有第一硬度(H1)，并且所述陶瓷材料的组合物具有第二硬度(H2)；和其中所述第一硬度不小于所述第二硬度。3.根据权利要求1和2中任一项所述的复合体，其中所述陶瓷材料包含选自无定形相、多晶相及其组合的材料。4.根据权利要求1和2中任一项所述的复合体，其中所述第一孔限定组合物包含第一结晶含量(C1)，并且所述陶瓷材料包含第二结晶含量(C2)，其中所述第一结晶含量不同于所述第二结晶含量。5.根据权利要求1和2中任一项所述的复合体，其中所述第一孔限定组合物包含第一无定形含量(A1)，并且所述陶瓷材料包含第二无定形含量(A2)，其中所述第一无定形含量不同于所述第二无定形含量。6.根据权利要求1和2中任一项所述的复合体，其中由表面的至少一部分限定的所述粘结材料的外周区域具有不同于所述陶瓷材料的组合物的第一孔限定组合物，所述外周区域限定开口且延伸进入所述粘结材料内一定深度，所述第一孔限定组合物具有的熔点不小于所述陶瓷材料的组合物的熔点。7.根据权利要求6所述的复合体，其中所述深度不大于所述孔的直径。8.根据权利要求1和2中任一项所述的复合体，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·里贝特，T·J·特舍林，C·宙丝优姆，
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：美国;US