[发明专利]使用了涂覆磨料颗粒的固定磨料物品

说明书

技术领域

本发明是关于固定的磨料，具体是掺入了涂覆磨料颗粒的固定的磨料。

背景技术

磨料通常用在抛光和准备表面的过程中。使用磨料的应用差别很大，包括例如在浆料中使用游离磨料用于抛光应用，如半导体工业中的化学机械抛光(CMP)。可替代地，磨料可以用在固定的磨料物品中，如粘合的以及涂覆的磨料，这可以包括多种装置，如研磨砂轮、带、滚筒、盘等。

固定的磨料一般不同于游离磨料之处在于固定的磨料在一种材料基体内利用研磨粒料或砂砾，该材料基体固定了这些研磨粒料相对于彼此的位置。一种常见的固定的研磨砂砾典型地是氧化铝。因为氧化铝是非常坚硬并且大量可得的，因此它被使用了一段时间并且众所周知是一种有效的磨料。然而，已经认识到具有较细尺寸(通常是亚微米尺寸)的氧化铝粒料可以改进研磨性能，特别是在希望精确的、光滑的、抛光的表面的应用中。然而，细粒氧化铝的使用(特别是在固定的磨料的背景下)已经造成了独特的障碍，包括例如细粒氧化铝的形成/来源、细粒氧化铝与其他材料在固定的磨料内的形成和相容性、连同使用此类细粒料的固定的研磨装置的机械以及化学稳定性。

改进的氧化铝研磨材料的先前尝试包括多种途径，诸如在U.S.6,258,141和U.S.5,131,923中披露的。U.S.6,258,141参考文件披露了在一种氧化铝粒料上由一种基于盐的前体溶液形成一个涂层。这样一个基于盐的涂层在粘合的磨料物品的形成过程中保护这些研磨粒料，其中些氧化铝粒料与一种玻璃质材料(典型地一种硅石玻璃材料)被加热，该玻璃质材料可能在高温下渗透这些氧化铝粒料。值得注意地，优选使用该涂层来防止与低温玻璃质粘合材料相关联的变色，这些材料时常在这些氧化铝粒料上留下碳的残余物，从而造成粘合的磨料产品的变色。类似地，U.S.5,13 1,923参考文件披露了一种研磨粒料的形成，该粒料具有一个富含硅石的表面用于与具有高硅石含量的一种玻璃质粘合基体的改进的粘合。然而，U.S.6,258,141和U.S.5,131,923所传授的途径的效力是有限的。

因此，工业界持续需要具有改进特性的固定的磨料。所感兴趣的特性包括：化学和机械稳定性、可操作寿命、以及能够提供与常规装置相同的研磨性能(如果不是改进的研磨性能)的固定的研磨装置。

发明的披露

根据一个方面，提供了一种形成固定的磨料的方法，该方法包括将α氧化铝微粒与一种壳形成材料相结合，并且将该α氧化铝与该壳形成材料进行烧制以形成磨料颗粒。这些磨料颗粒具有一种核壳结构，该核壳结构包括一个多晶α氧化铝核以及覆盖该多晶α氧化铝核的一个壳层。该壳层包括选自硅氧化物和锆氧化物构成的组中的一种多晶材料。此外，该多晶α氧化铝核是由具有的平均粒度不大于约500nm的多个粒料形成。该方法还包括将这些磨料颗粒固定在一种基体材料中以形成一种固定的磨料。

根据另一个方面，提供了一种固定的磨料，该磨料包括一种基体材料以及包埋在该基体材料中的多个磨料颗粒。这些磨料颗粒具有一种核壳结构，该核壳结构包括一个多晶α氧化铝核以及覆盖该多晶α氧化铝核的一个壳层。该壳层包括选自硅氧化物和锆氧化物构成的组中的一种多晶材料，并且该多晶α氧化铝核是由具有的平均粒度不大于约500nm的多个粒料形成。

附图简要说明

通过参照附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域技术人员变得清楚。

图1是一个流程图，展示了用于形成根据一个实施方案的固定的研磨装置的方法。

图2是根据一个实施方案的涂覆的研磨粒料的图示。

图3是根据一个实施方案的涂覆的磨料物品的一个截面的图示。

图4是根据一个实施方案的粘合的磨料物品的一个截面的图示。

图5是固定的研磨装置中所掺入的常规氧化铝粒料内存在的元素的一个曲线图。

图6是根据一个实施方案形成的固定的研磨装置中所掺入的氧化铝粒料内存在的元素的一个曲线图。

图7是固定的磨料物品中所掺入的常规氧化铝粒料内存在的元素的一个曲线图。

图8是根据一个实施方案形成的固定的研磨装置中所掺入的氧化铝粒料内存在的元素的一个曲线图。

图9是横跨常规的粘合磨料物品的一个区域的元素线扫描的一个曲线图。

图10是横跨根据一个实施方案所形成的粘合磨料物品的一个区域的元素线扫描的一个曲线图。

在不同的图中使用相同的参考符号表示相似的或相同的事项。

优选实施方案的说明