[发明专利]含多孔陶瓷磨料复合物的金属粘结的磨料制品和用其磨制工件的方法

说明书

发明的领域

本发明涉及一种金属粘结的磨料制品，它包括背衬和固定在该背衬上的多孔陶瓷磨料复合物，并涉及使用该制品磨制工件的方法。

发明的背景

使用电沉积的金属将磨料颗粒固定在基材上是磨料领域广为接受的方法。常规的磨料电镀包括将金属沉积在基材上直至达到所需的厚度。随后将磨粒(如金刚石或立方氮化硼)加入电镀浴并沉积在电镀的金属上。再次电沉积金属将磨粒固定在基材上。作为这种电沉积方法的结果，电沉积的金属镀层将单层磨粒固定在基材上。

这种磨料制品的一个缺点是在磨制加工过程中，单层磨粒会变钝、被碎屑阻塞和/或从金属粘结涂层上脱落。结果，磨料制品的切削效率会明显下降。与这种磨料制品有关的第二个缺点是适用于这种类型磨料制品的磨粒的范围有限。具体地说，金属的沉积不很适合将很细微的磨粒(如约小于6微米)固定在基材上，因为金属的厚度会基本覆盖很细微的磨粒。在这种情况下，在磨制加工过程中金属镀层本身会与工件接触，导致不可控制地刮伤工件。

金属粘结的磨料制品的一个潜在的用途是抛光磁性记忆盘基材(例如，陶瓷或玻璃陶瓷基材)。为了制备可接受的磁性记忆盘，记忆盘基材必须具有精确受控的尺寸和精确受控的表面光洁度。通常，将记忆盘基材加工成所需的尺寸并使之具有所需的表面光洁度包括多个使用松散的磨料糊浆的步骤。该方法的第一步，将记忆盘基材加工成所需的尺寸使之具有所需的厚度和厚度一致性。尺寸加工后，打磨该圆盘使之具有所需的表面光洁度。

尽管松散的磨料糊浆广泛用于这些方法，但是松散的磨料糊浆存在许多与其有关的缺点。这些缺点包括，例如所需的大体积糊浆操作不方便、需要搅拌防止磨粒沉淀并确保磨粒在抛光界面上具有均匀的浓度、需要附加的设备来制备、操作、和处置(或回收和再生)松散的糊浆。另外，必须定期分析糊浆以确保其质量和分散稳定性。此外，与松散糊浆接触的糊浆供应设备的泵压头、阀门、进料管、研磨模和其它部件最终会产生不合需求的磨损。另外，使用糊浆的方法通常很脏，这是因为松散的磨料糊浆(它是粘性液体)容易溅出，难以包容。

鉴于上述问题，需要一种磨料制品，它具有比常规金属粘结的磨料制品更高的使用寿命。较好的是，这种磨料制品适合各种大小的磨粒规格(包括很细微级的磨粒)，并适合取代松散的磨料糊浆将玻璃陶瓷记忆盘加工至所需的尺寸和/或打磨之。

发明的概述

本发明提供一种金属粘结的磨料制品，它对各种工件(例如记忆盘基材)提供恒定的高的切削速率，同时提供很细的表面光洁度(例如25埃或更低)。该磨料制品包括具有第一和第二主表面的刚性背衬，和用至少一层金属镀层固定在背衬至少一个主表面上的许多陶瓷磨料复合物。

每个所述陶瓷磨料复合物包括分散在整个多孔陶瓷基质中的磨粒。在研磨过程中较好所述陶瓷磨料复合物发生消蚀，从而从磨料复合物中排弃用过的或变钝的磨粒，使新的磨粒与工件接触。在一个较好的实例中，所述磨料复合物包括约10-90重量份磨粒、90-10重量份陶瓷基质并且孔穴体积约为4-70％。较好的是，磨粒的粒径范围约为0.05-100微米并包括金刚石、立方氮化硼、熔凝氧化铝、陶瓷氧化铝、热处理的氧化铝、碳化硅、碳化硼、氧化铝氧化锆、氧化铁、氧化铈、石榴石及其混合物。最好的是，磨粒包括金刚石。

所述陶瓷磨料复合物是用至少一层金属镀层，较好用一组金属镀层固定在背衬上的。最好使用金属电沉积技术将一层或多层金属镀层施涂在背衬上。用作一层或多层金属镀层的较好的金属包括，例如镍、铜、黄铜、青铜、钢及其合金。在一个较好的实例中，一层或多层金属镀层合在一起的厚度较好占磨料制品中陶瓷磨料复合物高度的约5-50％，更好占10-30％。可任选地将一层有机上胶涂层施涂在一层或多层金属镀层和陶瓷磨料复合物上。较好的有机上胶涂层包括酚醛树脂、环氧树脂、氨基塑料树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸化的异氰脲酸酯树脂、脲-醛树脂、丙烯酸化的环氧树脂、丙烯酸化的聚氨酯树脂或其混合物，可对该上胶涂层干燥、热固化或辐照(如紫外光辐照)固化。