团聚磨粒及其制造方法技术

一种磨料团聚物，其包括多个用基本上连续且无孔的无机粘结剂以三维结构粘结在一起的磨粒，其中所述磨粒的平均粒度为约０．５微米到约１５００微米，所述无机粘结剂占所述磨料团聚物的不到约７５重量％，并且其中所述磨料团聚物的堆密度小于所述磨粒堆密度的约９０％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及可用于多种磨料制品的磨料团聚物，其中所述磨料制品包 括粘结磨具、涂附磨具、非织造磨具和研磨刷。
技术介绍
磨料粒子或磨粒长期以来被用于磨料制品中，其中所述磨料制品包括 涂附磨具、粘结磨具和非织造磨具。磨料粒子传统上包含诸如氧化铝、氧 化铝-氧化锆、金刚石、立方氮化硼和溶胶-凝胶法制造的磨料颗粒之类的 坚硬物质的细颗粒。用于评价具体研磨应用中的具体磨料颗粒的有效性而 采用的标准通常包括研磨寿命、切削率、基质表面光洁度、研磨效率和产 品成本。这类传统的磨料粒子对于在短时间内从工件上除去一些物质是有效 的，然而，许多磨料粒子在一段时间后会变光滑或被磨光，以至于几乎不 能再除去额外的物质。当大量的磨料粒子变光滑时，磨料制品对工件的研 磨效果通常会变差。此外，由于越来越多的磨料粒子随着时间的推移而变 得光滑，所以磨料制品的切削率可能会变得不一致。针对这种切削率随着时间的推移而不一致的情况，已经开发出了磨料 团聚物。磨料团聚物具有多个由有机或无机粘结剂粘结在一起的磨料粒 子。通常，粘结剂较磨料粒子更易碎，从而使得在磨料粒子变光滑或被磨 光以前，粘结剂会发生破碎而释放掉已经磨损的磨料粒子，由此使新的磨 料粒子与工件接触。
技术实现思路
在一个方面，本公开提供一种磨料团聚物，所述团聚物包括多个用基 本上连续且无孔的无机粘结剂以三维结构粘结在一起的磨粒，其中所述磨粒的平均粒度在约0.5微米到约1500微米之间，所述无机粘结剂占磨料团聚物的不到约75重量％，并且所述团聚物的堆密度小于所述磨粒的堆密 度的约90%。在另一方面，本公开提供一种涂附磨具，所述涂附磨具包括具有表 面的背衬，以及多个通过粘结体系固定到所述表面上的磨料团聚物，其中 多个磨料团聚物中的每一个磨料团聚物都包括多个用基本上连续且无孔的 无机粘结剂以三维结构粘结在一起的磨粒，其中所述磨粒的平均粒度在约0.5微米到约1500微米之间，所述无机粘结剂少于所述磨料团聚物的约 75重量％，并且所述团聚物的堆密度小于所述磨粒的堆密度的约90%。在另一方面，本公开提供了一种制做磨料团聚物的方法，该方法包括以下步骤提供多个玻璃体，每一个玻璃体都具有一定的形状，并且这些 玻璃体都具有软化温度；提供多个磨粒；将多个玻璃体和多个磨粒混合从 而形成混合物；加热该混合物至所述的软化温度从而使得玻璃体在软化的 同时基本上保持所述一定的形状；将磨粒粘附到软化的玻璃体上从而形成多个磨料团聚物；以及冷却磨料团聚物从而使玻璃体硬化。本公开的磨料团聚物一般来讲制造成本不高，并且通常具有得到改善 的研磨寿命。附图说明图1是根据本公开的代表性磨料团聚物的透视图。 图2是根据本公开的磨料团聚物的显微照片，其中玻璃质粘结剂由纤 维状玻璃体制成。图3是根据本公开的磨料团聚物的显微照片，其中玻璃质粘结剂由用 后再生的玻璃构成的玻璃体制成。图4是根据本公开的磨料团聚物的显微照片，其中玻璃质粘结剂由玻 璃纤维制成。图5是用本公开的磨料团聚物制成的涂附磨料制品的示意性剖视图。图6是用本公开的磨料团聚物制成的粘结磨料制品的透视图。图7是用本公开的磨料团聚物制成的非织造磨料制品的放大示意图。图8和9是显示使用根据本公开的多种磨料团聚物制成的涂附磨盘 的研磨结果与使用传统的磨粒制造的涂附磨盘的研磨结果进行对比的线 图。具体实施例方式参见图1，根据本专利技术的磨料团聚物包括多个用基本上连续且无孔的 无机粘结剂14以三维结构粘结在一起的磨粒，其中所述磨粒的平均粒度在约0.5微米到约1500微米之间，所述无机粘结剂14少于磨料团聚物 的约75重量％，并且所述磨料团聚物的堆密度小于所述磨粒的堆密度的约 90%。在本文中，"堆密度"是指大量颗粒(即，磨粒或磨料团聚物)被松 散堆积时的堆密度值，即大量颗粒被松散堆积时单位体积的重量。在一些实施例中，所述无机粘结剂是用廉价原料(例如由玻璃纤维短 切原丝、绝缘玻璃纤维、用后再生的玻璃或一定粒度的玻璃粉颗粒制成的 玻璃体)形成的玻璃质粘结剂。如以下所描述，本专利技术的方法使得可以用 廉价原料作为用于形成磨料团聚物的粘结剂来制造廉价的磨料团聚物磨 粒。基本连续且无孔的意思是玻璃质粘结剂由单个的无孔玻璃体形成。在 磨料团聚物的三维结构中，玻璃质粘结剂在该整个三维结构中几乎不中 断。这种玻璃质粘结剂通常能够润湿磨粒而不形成间隙或气孔。在一些实 施例中，玻璃质粘结剂由单个的无孔玻璃体形成。在一些实施例中，磨料 团聚物具有与用于形成玻璃质粘结剂的玻璃体相同的总体形状。在一些实施例中，磨料团聚物的粒度在约5微米到约10， 000微米 之间。在一些实施例中，磨料团聚物的粒度在10微米到100微米之间。 然而，在另一些实施例中，磨料团聚物的粒度为约15微米。磨料团聚物 的"粒度"是指磨料团聚物的最小线性尺寸。例如，图1中所示磨料团聚 物的粒度是尺寸W。在另一个实施例中，磨料团聚物的纵横比大于1:1。 在一些实施例中，磨料团聚物的纵横比在约1:1到约20:1之间。而在另 一些实施例中，磨料团聚物的纵横比在约2:1到约5:1之间。"纵横 比"是指磨料团聚物的最长尺寸与最短尺寸之比。例如，在图1中，磨料团聚物的最长尺寸为长度L，最短尺寸为宽度W，这样，图1所示磨料团聚物的纵横比为L:W (按图1所示为约3:1)。对于每一个磨料团聚物而言，其都应具有足够数量的磨粒以使得由磨 料团聚物制成的磨料制品具有可接受的切削寿命，但是其磨粒数量不需要 多于用来进行有效研磨所必需的磨粒量。在一些实施例中，每个磨料团聚 物具有约3到约300个磨粒。在一些实施例中，每个磨料团聚物具有约 3到约20个磨粒。在另一些实施例中，每个磨料团聚物具有约3到约 15个磨粒。在一些实施例中，每克磨粒配有约0.05克到约0.5克的玻 璃质粘结剂。在一些实施例中，每克磨粒配有约0.1克到约0.45克的玻 璃质粘结剂。在另一些实施例中，在磨料团聚物中，每克磨粒配有约0.15 克到约0.25克玻璃质粘结剂。已经表明，本公开的磨料团聚物可以大幅度延长采用该磨料团聚物而 非传统磨粒制成的磨料制品的研磨寿命。例如，参见比较例B (使用传统 磨粒)中的磨盘和实例15中的磨盘(使用本专利技术的磨料团聚物)之间的 对比结果。使用本专利技术的磨料团聚物制成的磨盘能够在8分钟内从1018 钢工件上磨去共289克，然而传统的磨盘在相同的时间内只能磨去共约 260克。而且，在另一个对比测试中，传统磨盘只能研磨约11分钟，而 用所述磨料团聚物制成的磨盘在15分钟后仍然能够有效地研磨(见图 8)。在一些实施例中，磨粒基本上不被无机粘结剂包封。在本文中，术语 "基本上不被包封"的意思是磨粒表面的一部分未与玻璃质粘结剂接触。 在一些实施例中，每颗磨粒的大部分是暴露的，从而使得其没有被包封在 玻璃质粘结剂中。在另一个实施例中，磨粒在玻璃质粘结剂上形成不连续 的涂层，其中从玻璃质粘结剂的中心沿径向向外延伸的直线，如图1中所 示的直线16，穿过不多于三个磨粒。在一些实施例中，磨粒在玻璃质粘结 剂上形成不连续的涂层，其中从玻璃质粘结剂的中心沿径向向外延伸的直 线，如图1中所示的直线，穿过不多于两个磨粒。在一些实施例中，磨粒 在玻璃质粘结剂上形成不连续的单层，从而使得从团聚物中心本文档来自技高网...

【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：马克·G·施瓦贝尔，德怀特·D·埃里克森，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：