双锥形成形磨粒制造技术

本发明专利技术提供了一种成形磨粒，所述成形磨粒包括α氧化铝并具有第一侧面、第二侧面、沿着纵轴的最大长度和横向于纵轴的最大宽度。该第一侧面包括具有四条边和四个顶点的四边形，该四边形选自菱形、长菱形、风筝形或超椭圆。成形磨粒具有1.3或更大的最大长度除以最大宽度所得的的长宽比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双锥形成形磨粒
技术介绍
磨粒和由磨粒制造的研磨制品可用于在产品制造过程中研磨、整理或磨削多种材料和表面。因此，一直存在对磨粒和/或研磨制品的成本、性能或寿命进行改善的需求。在授予Berg的美国专利No. 5, 201, 916、授予Rowenhorst的美国专利No. 5，366，523 (Re 35, 570)以及授予Berg的美国专利No. 5，984，988中公开了三角形成形磨粒和使用三角形成形磨粒的研磨制品。在一个实施例中，所述磨粒的形状包括等边三角形。三角形成形磨粒可用于制造具有增大的切削速率的研磨制品。
技术实现思路
成形磨粒通常可具有优于随机粉碎的磨粒的性能。通过控制磨粒的形状，可以控制研磨制品的所得性能。专利技术人已发现，通过制成成形磨粒使得成形磨粒向着其相对的两端逐渐变细(双锥形)，显著改善了磨削效果。当使用成形磨粒来制成涂层研磨制品时，通常利用静电场拾取并移动成形磨粒，使磨粒接触构成底胶层的树脂，以粘附于背衬。本专利技术受权利要求保护的一个优点在于，随着越来越多的成形磨粒附于背衬，各个成形磨粒会趋于取向成进入底胶层，使得在研磨制品的磨削面上存在尖端，如图6和图7中所示。这个情况之所以发生，是因为成形磨粒的长度大于宽度，并且向着两端逐渐变细。当涂布三角形成形磨粒时，随着施加更多的颗粒，部分三角形将开始填充在现有三角形之间，使它们的顶端附着于底胶层而三角形的底边露出于磨削面，如美国专利No. 5，201，916的图3中所示。在研磨制品的紧密涂层构造中尤其彰显出这种效果，其中，事实上研磨制品的整个磨削面都由成形磨粒覆盖。对于一些应用，当在磨削面上存在水平表面(例如三角形底边而非三角形顶点)时，磨削性能出现降低。耐冲击性提高和脱落减少，被认为是双锥形成形磨粒另外的优点。因为成形磨粒的中部附近比两端宽，所述颗粒能够比其截面一致的颗粒(例如杆状磨粒)具有更好的刚性。当高长宽比杆状磨粒在高负载下经受冲击(例如磨削锋利边缘)时，这些磨粒会轻易在其被锚入底胶和复胶层内的地方即基底处折断。相比之下，当前被要求权利保护的成形磨粒可以有约半截埋入底胶层和复胶层，使成形磨粒在从底胶层和复胶层露出的地方具有宽得多的底，从而提高了耐冲击性。此外，因为成形磨粒的相当大的部分可被埋入底胶层和复胶层内，类似于牙根，可以减少磨粒从研磨制品的脱落。一些实施例的另一个优点在于，成形磨粒可以包括顶点和位于相对侧的四个小面。小面因为其成角度，即使在成形磨粒在附着于底胶层后倾倒或者被直接更水平地附着于底胶层之时，也可以让成形磨粒相对于背衬具有尖端。这又有助于防止这样的情况向磨削面并且因此也向成形磨粒所研磨的材料呈现成形磨粒的基本上水平的表面。如图7所示，在涂层研磨制品的研磨面上水平倒卧的程度大于垂直的成形磨粒(例如标有H的颗粒)仍然具有初始接触被磨材料的锋利边缘和尖端而非水平表面，从而提高了切削性能。因此，在一个实施例中，本专利技术涉及一种成形磨粒，其包括a氧化铝并具有第一侧面、第二侧面、沿着纵轴的最大长度和横向于纵轴的最大宽度；所述第一侧面包括具有四条边和四个顶点的四边形，所述四边形选自菱形、长菱形、风筝形或超椭圆；并且其中最大长度除以最大宽度所得的长宽比为I. 3或更大。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1A、1B和IC示出成形磨粒的一个实施例的第一侧面、第二侧面和侧视图。图2A、2B和2C示出成形磨粒的另一个实施例的第一侧面、第二侧面和侧视图。图3A、3B和3C示出成形磨粒的另一个实施例的第一侧面、第二侧面和侧视图。图4A、4B和4C示出成形磨粒的另一个实施例的第一侧面、第二侧面和侧视图。图5A、5B和5C示出成形磨粒的另一个实施例的第一侧面、第二侧面和侧视图。图6示出由图I的成形磨粒制成的涂层研磨制品。图7是由图I的成形磨粒制成的涂层研磨制品的磨削面显微照片。图8是-50/+60正斜方锥形(right rhombic pyramidal)成形磨粒与压碎颗粒的显微照片。图9是-70/+80正斜方锥形成形磨粒(图I)与压碎颗粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图10是-70/+80正斜方锥形成形磨粒(图I)与压碎颗粒的累积切削量随周期数变化的曲线图。图11是-60/+70正斜方锥形成形磨粒(图I)与压碎颗粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图12是-60/+70正斜方锥形成形磨粒(图I)与压碎颗粒的累积切削量随周期数变化的曲线图。图13是30%的具有压碎颗粒的-50/+60正斜方锥形成形磨粒(图I)与100%压碎颗粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图14是接触不锈钢的图3的成形磨粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图15是接触不锈钢的图I的成形磨粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图16是磨削不锈钢的具有两个平行等边三角形面的成形磨粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图17是磨削软钢的图3的成形磨粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图18是磨削软钢的图I的成形磨粒的切削速率随周期数变化的曲线图。图19是磨削不锈钢的具有两个平行等边三角形面的成形磨粒的切削速率随累积切削量变化的曲线图。在说明书和附图中重复使用的引用字符旨在表示本专利技术相同或类似的部件或元件。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”意指可转化为引入模具腔体中的a-氧化铝的a-氧化铝前体。该组合物称为磨料分散体，直到移除足量的挥发性组分使磨料分散体凝固为止。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凝固体的方式所产生的未烧结颗粒，该凝固体可从模具腔体移除，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”意指磨粒的至少一部分具有预定形状的陶瓷磨粒，该预定形状由用于形成成形磨粒前体的模具腔体复制而得。除了磨料碎片(例如，如美国临时专利申请No. 61/016, 965中所述)，成形磨粒可能通常具有基本上复制了用来形成成形磨粒的模具腔体的预定几何形状。如本文所用的成形磨粒不包括通过机械粉碎操作获得的磨粒。具体实施例方式双锥形成形磨粒参照图I至图5,示出示例性的双锥形成形磨粒20。制备成形磨粒20的材料包括a氧化铝。a-氧化铝颗粒可由氧化铝一水合物的分散体制成，如本文随后所讨论，该分散体被胶凝、模制成形、干燥定形、煅烧，再进行烧结。成形磨粒的形状得以保持，而无需粘结剂以在粘结剂中形成包括磨粒(随后形成为成形结构)的团聚物。通常，成形磨粒20包括薄主体，该薄主体具有第一侧面24和第二侧面26，并且厚度为T。在一些实施例中，厚度T在约5微米至约I毫米的范围内。在一些实施例中，第一侧面24和第二侧面26通过至少一个侧壁28彼此连接，侧壁28可以是如图3中所示具有拔模角a (不是90度)的斜侧壁。在一些实施例中，可能存在不止一个斜侧壁28，并且每个斜侧壁28的斜率或角度可以是相同或不同的，如2008年12月17日提交的名称为“ShapedAbra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】...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼格斯·B·艾德弗里斯，埃里克·J·布朗施韦格，史蒂文·J·凯佩特，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：