[发明专利]多晶含铝颗粒及其相关方法

说明书

技术领域

本发明涉及与制造研磨颗粒有关的使用方法。更特别的是，本发明涉及多晶含铝颗粒，且伴随着制造这种颗粒的方法。因此，本发明涉及化学、冶金、材料科学以及高压技术的领域。 

背景技术

研磨颗粒长久以来是被用于各种应用，包括材料的切割、钻、锯、磨、研磨(lapping)以及抛光。能够依照特定应用和工件而使用各种研磨颗粒，通常，非常硬的研磨颗粒(如钻石和立方氮化硼(cBN))是用于作为超研磨颗粒，而非超研磨颗粒具有明显小于超研磨颗粒的坚韧度(toughness)和硬度(hardness)，因此，超研磨颗粒和非超研磨颗粒之间的价钱差距是非常明显的，且性能和成本在超研磨颗粒和非超研磨颗粒之间都产生一段差距。 

研磨颗粒一旦形成，能够再被加工而形成各种产品，例如，研磨颗粒能被研磨而形成较小的研磨细粒(fines)，如约和0.1微米(μm)一样小。或者，这种研磨颗粒的微米级粉末能够被烧结而形成较大的研磨体(如块体)，这种较大的块体通常借由基材支撑以强化其冲击强度。 

单晶颗粒和多晶体的切割和材料移除性质相当不同。特别的是，多晶体具有随意定位的微小颗粒，对应于个别的颗粒，其使得多晶体比单晶颗粒更具有耐冲击性，当单晶颗粒作为一有用的研磨颗粒时，倾向于沿着断裂面破裂，且常造成整个单晶颗粒产生破碎或瑕疵；再者，当多晶体产生微米等级的破裂时，该破裂会露出新的尖锐边缘而有助于保持研磨性质，因此有较长的使用寿命。 

已经发展出许多制造氧化铝和多晶氧化铝颗粒的方法。一已知的方法为溶胶-凝胶法，且产物称为溶胶-凝胶氧化铝颗粒，在此方法中，首先溶胶或分散物与氧化铝一起形成，接着溶胶会凝胶化，而后再干燥、烧结以形成个别的颗粒。为了形成能与研磨颗粒的功能一样好的颗粒，通常铝会抵抗在制作过程中的杂质。溶胶-凝胶法的一种修饰方法是添加晶种(seed)作为氧化铝成核反应的中心， α-氧化铝晶种能够有效地使用，因为它们不会将杂质引入系统中。然而，需要注意的是，有限数量的杂质会被加入溶胶-凝胶氧化铝中而影响制作过程，所以必须谨慎选择型态和数量以限制对于颗粒或块体产生不良影响。例如，氧化铁粉末可被加入以抑制氧化铝结晶的晶粒生长。 

因此，改良研磨颗粒的材料以及制造所述颗粒的方法正持续寻找中。 

发明内容

因此，本发明提供一种形成具有硬度和/或坚韧度在研磨颗粒与超研磨颗粒之间的多晶颗粒的方法。一种形成含有复合多晶含铝颗粒的方法包括形成氧化铝分散物、凝胶化该氧化铝分散物以形成凝胶、添加氮化物研磨颗粒至该氧化铝分散物或该凝胶、最后加工该凝胶以形成一复合多晶氧化铝以及氮化物颗粒。 

同样地，能够形成在一多晶研磨颗粒中包含氧化铝和氮化物的复合多晶颗粒，该氮化物研磨颗粒能和多晶氧化铝结合。相同的是复合多晶颗粒包含结晶的氧化铝和结晶的立方氮化硼的复合物。 

再者，在此呈现将超研磨特性置入形成多晶氧化铝颗粒的溶胶-凝胶中的方法，该方法包括在其溶胶-凝胶形成时复合(compositing)氮化物研磨颗粒和多晶氧化铝颗粒。 

在此所述的方法和产生的颗粒能够让混合颗粒形成，其中个别颗粒包含比研磨颗粒大的坚韧度和/或硬度，但却以较不高价的材料所制成，因此并不会像研磨颗粒一样昂贵。 

现在仅概括性且较广地描述出本发明更重要的特征，因此在接下来的详细说明中可更进一步地理解，并且在本领域所做的贡献可能会有更佳的领会，而本发明的其他特征将会从接下来的详细说明及权利要求中变得更为清晰，也可能在实行本发明时得知。 

具体实施方式

在揭露与叙述本发明之前，需要了解本发明并非限制于在此所揭露的特定的结构、方法步骤以及材料，而是可延伸至所属技术领域具通常知识者能思及的等效结构、方法步骤及材料，应了解的是，在此所使用专有名词的目的只是在叙述特定实施例，并非意欲对本发明有任何的限制。 

值得注意的是在本说明书及其申请专利范围所使用的单数型态字眼如“一”和“该”，除非在上下文中清楚明白的指示为单数，不然这些单数型态的先行词也包括复数对象，因此例如“一制程步骤”包括一个或多个这样的步骤，而“一氮化物”包括一个或多个这样的材料。 

定义 

以下是在本发明的说明及权利要求中所出现的专有名词的定义。