固定磨料颗粒和由其制得的制品制造技术

本发明专利技术公开了一种磨料颗粒，包括具有周边的大体上球状体含金属基质、以及平均直径小于约８微米并且至少部分地嵌入所述含金属基质的所述周边中的超级磨料。所述磨料颗粒的平均直径小于约２００微米。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】固定磨料颗粒和由其制得的制品
技术介绍
目前，现有的抛光或精修制品(在工业中有时称之为“工件”)的工业操作涉及在 抛光处理中使用具有研磨浆液(诸如金刚石浆液)的金属研磨板。使用填充浆液的金属板 的一个可能缺点是板的表面最终被研磨浆液饱和，从而不能再抛光或精修工件。当出现饱 和现象时，对用户而言常用的操作通常是通过向下磨削来露出新的金属研磨板表面。因为 金属研磨板很笨重，所以这种再精修过程费力、耗时并且会在液态悬浮液中生成包含金属 碎片的垃圾。因为在每次再磨削过程中，金属研磨板的一部分被去除，所以磨削重新精修步 骤还是破坏性的过程。在另一种工业操作中，可以使用固定磨料来抛光或精修工件。固定磨料通常包括 磨料层、粘合剂、背衬和可选的其他柔顺材料。非常理想的是在使用期间使得固定磨料保 持基本上平坦。固定磨料中的不平会导致不平的抛光，这是不期望的结果。固定磨料通常 具有磨料矿石(诸如金刚石)、用来将矿石附接到背衬的树脂以及将磨料矿石背衬附接到 基底的粘合剂。粘合剂通常是压敏粘合剂。这些固定磨料可以被用来抛光氧化铝-钛-碳 (AlTiC)条杆(rowbar)。抛光步骤在约10至20磅每平方英寸(psi)以及最多高达60psi 的压力下进行。如果在固定磨料中存在不平、粗糙和/或起伏，使用这种固定磨料将可能导 致工件拱起。拱起是工件的不期望的磨圆或由此导致的卷绕。
技术实现思路
本专利技术通过提供耐用金属基磨料复合颗粒来解决上述问题。可以用所述颗粒形成 大体上平坦的固定磨料制品。因为控制了固定磨料制品的平坦度，所以本专利技术中的多种实 施例可应用于精修和抛光应用中，诸如集成电路(IC)芯片或用于硬盘驱动器的条杆的半 导体精修。本专利技术提供金属基磨料颗粒，其使用平均直径小于约8微米的非常小的超级磨 料。在实施例中，超级磨料的平均直径小于约0.5微米。在另一个实施例中，超级磨料的平 均直径约为0.2至0.3微米。处于这些尺寸时，超级磨料是粉末形式。为了从这些细小材 料形成磨料颗粒，存在加工以及处理难题。在本专利技术中，尽管存在这些难题，专利技术人已发现 制备磨料颗粒并由这些磨料颗粒制得固定磨料制品的方法。此外，该固定磨料制品不需要 经过费力的再加工处理，而再加工处理目前在硬盘驱动器精修工业被使用。本文所公开的金属基磨料颗粒还可以用于浆液型应用中。也就是说，磨料颗粒被 分散在溶液中以形成用于例如金属研磨板、适形垫或转筒机系统(诸如在宝石抛光或光学 透镜抛光中使用的那些)的研磨浆液。本专利技术还描述了可用的、高性价比的可制造工艺，用来通过使用可光聚合的粘合 剂将金属基磨料制品附接到刚性基底(诸如台板)。有利地，使用与例如紫外光源相比，更 易于在工业中获得并通常认为具有较小危害的可见光源来固化可光聚合的粘合剂。在一个 实施例中，可光聚合的粘合剂是B-阶(B-stageable)粘合剂。在一个方面，本专利技术涉及金属基磨料颗粒，其包含具有周边的大体上球状体的含金属基质、以及平均直径小于约8微米的至少部分地嵌入含金属基质中的超级磨料。每个 磨料颗粒的平均直径小于约200微米。在一个实施例中，磨料颗粒的平均直径小于约100 微米。在另一个实施例中，磨料颗粒的平均直径约为25至35微米。在另一方面，本专利技术涉及固定磨料制品，其包括(a)具有相对的第一和第二表面 的背衬，(b)设置在背衬的第一表面上的粘合剂，以及(c)设置在粘合剂上的多个磨料颗 粒，每个磨料颗粒包含具有周边的大体上球状体的含金属基质、以及平均直径小于约8微 米的至少部分地嵌入到含金属基质中的超级磨料，其中磨料颗粒的平均直径小于约200微 米。在另一方面，本专利技术涉及制备固定磨料制品的方法，包括下列步骤(a)提供具有 相对的第一和第二表面的背衬；(b)将粘合剂施加到基底的第一表面；以及(c)在被粘合 剂涂覆的背衬的第一表面上沉积设置多个磨料颗粒，每个磨料颗粒包含具有周边的大体上 球状体的含金属基质、以及平均直径小于约8微米的至少部分地嵌入到含金属基质中的超 级磨料，其中磨料颗粒的平均直径小于约200微米。可用另外的步骤将磨料制品附接到刚 性基底，所述步骤为(d)提供大体上平坦的具有相对的第一和第二表面的第一刚性基底； (e)将可光聚合的粘合剂施加到刚性基底的第一表面上；(f)使包含固定磨料颗粒的背衬 的第二表面接触包含可光聚合的粘合剂的刚性基底的第一表面以形成层叠件；(g)用大体 上平坦的第二刚性基底覆盖固定磨料颗粒，迫使可光聚合的粘合剂移动至对齐从而补偿磨 料制品内的厚度变化；以及(h)将该层叠件暴露于可见光以使可光聚合的粘合剂玻璃化， 从而生成将固定磨料制品的背衬粘结到第一刚性基底的玻璃化粘合剂。如本文所用“B-阶粘合剂”通常是指在分配时足够厚(或粘稠)从而减轻塌落(slumping)的 粘合剂，塌落是粘合剂流动超过初始施加位点的现象；“可延展的”金属或金属合金是指能够被拉长或捶打变薄的金属或金属合金；“固定磨料制品”通常是指金属磨料颗粒被附接到基底；“含金属基质”通常是指超级磨料被附接、嵌入(或两者都有)其中的金属或金属 合金；以及“玻璃化粘合剂”通常是指已使用光源(优选地为可见光源)将粘合剂转化成玻璃 态的粘合剂。附图说明结合附图可以更好地描述本专利技术，其中图Ia和Ib分别是(i)具有暴露表面的金属合金颗粒和(ii)包含至少部分地嵌入 金属合金珠的暴露表面中的超级磨料的磨料颗粒在放大4，000倍时的扫描电镜(SEM)图；图加和2b分别是在被用于抛光之前和之后的磨料制品在放大1，200倍时的SEM 图；图3是根据本专利技术的用来制造磨料制品的示例性方法的示意图；以及图4是将图3的磨料制品附接到刚性基底的示意性剖视图；以及图5是将图4的制品固化到刚性基底的示意性剖视图。这些图为理想化的，并且未按比例绘制，仅供举例说明之用。具体实施例方式假定本文所用的所有的数字均以术语“约”修饰。通过端点表述的数值范围包括 归于该范围内的所有数字(例如，1至5包括1、1. 5、2、2. 75、3、3. 80、4和5)。除非另外指 明，本文列举的所有的份数按重量计。所有的分子量是重均分子量。图Ia示出金属合金珠(在此情况下为锡-铋)的SEM显微图。图Ib示出具有 锡-铋金属合金基质的磨料颗粒的SEM显微图，该锡-铋金属合金基质包含多个多晶金刚 石的超级磨料，如黑点所示。图加示出其中多个磨料颗粒已被附接到背衬的固定磨料制品的SEM显微图。如 可以看到的，附接到背衬的颗粒大体上是球形的，具有从附接树脂(还称为粘合剂)凸起的 类圆顶部分。图2b示出在已被用来抛光工件之后的固定磨料制品的SEM显微图。据信在 使用中，由于磨削作用，类圆顶凸起的顶部从圆形轮廓变为平面轮廓。类圆顶凸起视觉上看 起来像被局部截平。初始在类圆顶凸起的周边的多晶金刚石现在位于截平圆顶的平面区域 上。在这种几何形状中，多晶金刚石尤其可用作用来抛光工件的磨料。此外，两个图都示出 颗粒被堆积在背衬的表面上，使得在大体上单层排列的颗粒之间存在间隙。如可以看到的， 在这些图中，在颗粒之间存在间隙，从而允许照射的可见光通过颗粒层，如参照图4和5进 一步说明的。图3示出可用来使用本文所述的磨料颗粒制造固定磨料制品的示例性方法的示 意图。具有相对的第一表面IOa和第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种磨料颗粒，其包含（ｉ）大体上球状体的含金属基质，其具有周边；以及（ｉｉ）平均直径小于约８微米的超级磨料，其至少部分地嵌入所述含金属基质的周边中，其中所述磨料颗粒的平均直径小于约２００微米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：保罗·S·勒格，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：US