[发明专利]具有混杂粘合剂的多功能研磨工具

说明书

技术领域

本披露涉及磨料技术，并且更具体地涉及研磨工具，这些研磨工具适用于例如同时完成多种功能，如硬质脆性材料的切割和抛光。

背景技术

树脂-金属或所谓的“混杂(hybrid)”粘合剂在超级磨料工业中是普遍已知的。用于金刚石工具的第一批树脂粘合剂是基于酚醛体系的。很快就发现树脂本身对于一些应用不是最优化的。因此，工具制造者们引入了第二种填充剂来改进这种树脂的特性并且使得工具在不同应用中的性能能够得到改进。具体地讲，当需要一种更脆的、易碎的粘合剂时就引入碳化硅粉末，而当要求一种更强的、更韧性的粘合剂(例如，在古文物中将铜金属粘合剂工具与天然金刚石粉末一起被用于切割宝石)时就引入铜粉末。这些填充剂仍然被用在许多常规的酚醛树脂粘合剂体系中。

在1970年代，人们想到在一些应用中混杂树脂-金属粘合剂的特性可能会增强性能。更具体地讲，如果能够将金刚石分布在一个连续的金属相中(用于耐磨损性和长的寿命)，并且如果能够将一个连续的树脂相掺入显微结构中(为了较低的耐磨损性和易切割的特性)，那么可以获得两个体系的益处。这种技术首先被成功地用在粘合体系中，其中主要组成部分是一种冷压制和烧结的金属多孔结构，它牢固地固定了金刚石或CBN颗粒。第二种粘合剂组分是一种真空浇注的树脂，该树脂完全浸透金属粘合剂结构中的孔隙。其结果是具有两个互相渗透的连续的金属(青铜)和树脂(环氧物)相的一种显微结构。英国专利号1,279,413说明了此类粘合体系的细节。对于这种类型的混杂粘合剂典型的应用是在碳化物切削工具的研磨中，特别是当要求良好的拐角保持能力时，并且典型的粒料大小是在FEPA D46与更粗的(即，325目及更粗，或44微米及更粗)筛目范围中。

酚醛树脂具有良好的耐热性，但是聚酰亚胺甚至是更好的，所以在1970年代末当DuPont引入这些类型的树脂时，首先的应用之一是在金刚石工具中。美国专利号4,001,981和4,107,125说明了聚酰亚胺粘合的超级磨料工具。如在酚醛树脂工具中，使用了不同的填充剂来对粘合剂的特性进行改性，并且同样使用了铜和青铜粉末。此类基于聚酰亚胺的粘合剂被典型地用在产生大量热的情况下(即，粘合剂必须抵抗高温的地方)。主要的实例应用是在对圆形的、烧结碳化物工具的开槽，如钻头和端铣刀。

要求更大精确度以及切削质量的更苛刻的应用在历史上已经使用了不同的工具构型和粘合剂类型。例如，并且如人们已知的，一个硬盘驱动器(HDD)是一种常用的存储机构，它被用在很多的消费性电子应用中，包括计算机和游戏机、移动电话和个人数字助理、数码相机和录像机、以及数字媒体播放器(例如，MP3播放器)。HDD设计一般包括绕着一个转轴旋转的一个圆形的磁性‘盘’(数据被记录在其上)当这个盘旋转时，使用一个读-写磁头来探测和/或修改直接在它下面的盘的存储位置的磁化。这个读-写磁头本身被附连在一个‘滑动件’上，该滑动件是一个空气动力学形状的块，它允许读-写磁头在该盘上维持一个恒定的“飞行高度”。该滑动件被连接在一个致动器组件(例如，电动机和臂)上，该组件运行以将读-写磁头移动到盘上的任何存储位置上。滑动件部件的制造提出了多项挑战。例如，当使用HDD的电子器件的形状因数下降时，构成该HDD的部件的尺寸也下降，包括该滑动件(它可以是一个便士的尺寸的大约1/50^th至1/100^th)。这样，该滑动件必须被切成相当精确的尺寸。加重这种制造复杂性的因素是事实上滑动件典型地是由硬质脆性材料制成的(例如，Al₂O₃-TiC，参见例如美国专利号4,430,440)，若不招致如碎屑和过度切割的问题这些材料是难于切割的。

因此，对于可以将硬质、脆性材料切割成精确尺寸的新的研磨工具存在一种持续的需要。

发明内容