[发明专利]成形的破碎磨粒、使用其制造的磨料制品及其制造方法

说明书

本申请要求提交于2007年12月27日的名称为“Shaped，Fractured Abrasive Particle，Abrasive Article Using Same And Method Of Making”(成形的破碎磨粒、使用其制造的磨料制品及其制造方法)的美国临时申请No.61/016965的优先权，其全文以引用方式并入本文。

背景技术

磨粒和由磨粒制造的磨料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/或磨料制品的成本、性能或寿命进行改善的需求。

授予Berg的美国专利5,201,916、授予Rowenhorst的美国专利5,366,523以及授予Berg的美国专利5,984,988中公开了三角形磨粒和采用三角形磨粒制造的磨料制品。在一个实施例中，这些磨粒的形状包括等边三角形。三角形磨粒可用于具有增大的切削速率的磨料制品。

发明内容

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控制磨料制品的所得性能。然而，随着成形磨粒的尺寸减小，制造成形磨粒变得更为困难。具有极小腔体的模具难以用磨料分散体来填充，并且所得磨粒前体难以从模具中移除。虽然可以将成形磨粒粉碎至较小的粒度，但是此类方法使所得粒度具有大的分布。通常，许多这些磨粒会太小(细粒)而未被利用，从而造成浪费并且增加了制造成本。因此，需要一种不利用粉碎便可制造较小成形磨粒并使所得粒度具有较小分布的方法。

发明人发现通过在模具中干燥磨粒前体，以此方式引发大部分磨粒前体破碎，便可由具有较大腔体的模具制成较小磨粒。由于本方法利用破裂或破碎在模具中形成较小的磨粒前体，所以产生的细粒显著减少，从而造成更少的浪费。另外，所得磨粒的破碎表面可提高磨粒的锋利度和切削能力。

对模具中的磨粒前体进行干燥处理，该处理使至少大部分磨粒前体破裂或破碎成至少两块，从而产生具有比制造其的模具腔体尺寸更小的磨料碎片。这些较小的磨料碎片一旦形成，就可像拼图块一样重新组合，以复制制造其的模具的初始腔体形状。据信，通过确保如下情况，可使磨粒前体发生破裂或破碎：当磨料分散体在模具腔体内干燥时，磨料分散体对模具壁的表面张力大于磨料分散体内部引力。

从而，在一个实施例中，本发明属于一种磨料，其包括具有磨料行业规定的标称等级的多个α-氧化铝磨料碎片。这些多个α-氧化铝磨料碎片包括第一精确成形表面、以预定角α与第一精确成形表面相交的第二精确成形表面、与第一精确成形表面相对的第三表面、以及破碎表面。

在另一个实施例中，本发明属于一种方法，包括：提供具有多个腔体的模具；用磨料分散体填充这些多个腔体，该磨料分散体包含在液体中的可转化为α-氧化铝的颗粒，并且该液体包含挥发性组分。当磨料分散体位于多个腔体中时，将挥发性组分的至少一部分从磨料分散体中除去，从而形成具有预定尺寸的多个磨粒前体。当多个磨粒前体位于多个腔体内时，使多个磨粒前体的至少大部分破碎成至少两块，从而形成破碎的多个磨粒前体。

附图说明

本领域的普通技术人员应当了解，本发明的讨论仅是针对示例性实施例的描述，其并不旨在限制本发明的更广泛的方面，其中更广泛的方面体现在示例性构造中。

图1示出了模具腔体中的磨粒前体的一个实施例的横截面。

图2示出了具有包含磨粒前体的多个腔体的模具的俯视图。

图3示出了图2中模具左侧的较大的完整磨粒。

图4示出了图2中模具右侧的较小的破碎磨料碎片。

图5示出了与图4中所示磨料碎片类似的代表性磨料碎片的扫描电子显微图。

图6示出了由图4的磨料碎片制成的磨料制品的横截面。

图7示出了若干试样中以所切除的金属克数计的切削量相对于测试循环的曲线图。

在说明书和附图中重复使用的引用字符旨在表示本发明相同或类似的部件或元件。

定义

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”意指包含可转化为引入模具腔体的α-氧化铝的颗粒的组合物。该组合物称为磨料分散体，直到除去足量的挥发性组分使磨料分散体凝固为止。