[发明专利]包含聚集体的涂覆的磨料产品

说明书

技术领域

本披露总体上是针对磨料微粒材料、结合磨料微粒材料的磨料产品、以及用于机加工工件的方法。

背景技术

总体上磨料产品包含磨料微粒材料或由其形成。可以将这类磨料微粒材料用作自由的磨料(例如以浆料的形式)、或固定的磨料(典型地或者涂覆的磨料或者粘合的磨料物品)。在不同的工业中使用磨料产品通过如精研、研磨、或者抛光来机加工工件。利用磨料物品的机加工跨越了从光学工业、汽车补漆工业、牙科应用、到金属制造工业的广阔工业范围。在家庭应用中通常地也由用户完成机加工(例如通过手或通过使用通常地可获得的工具，例如轨道抛光机(无轨的和固定轴的两者)、以及皮带和振动砂磨机)。在这些例子中的每一个之中，使用磨料来去除大块材料和/或影响产品的表面特性(例如，平面性，表面粗糙度)。

表面特性包括光泽、质地以及均匀性。例如，金属部件的制造商们使用磨料物品来对表面进行精细抛光，并且时常希望有一个均匀的光滑表面。类似地，光学器件制造商们希望生产无缺陷的表面以防止光的衍射和散射的磨料物品。因此，磨料物品的磨料表面通常影响表面品质。

磨料物品的形成(例如通过化学合成途径或通过本体材料加工途径(例如熔化和粉碎))被认为是一个已被开发的相当好的并且成熟的技术领域。因此，相当多的开发资源已经致力于宏观结构的开发，例如在涂覆的磨料的背景中设计的磨料产品的开发并且特别是在粘合磨料的背景中三维结构和配制品的开发。尽管不断地开发，在用于改进的微粒材料的领域继续存在一种需要。

微粒材料包括基本上单相无机物质，例如氧化铝、碳化硅、硅石、二氧化铈、以及更硬的、高性能超级磨料晶粒，例如立方氮化硼以及金刚石。通过开发复合材料微粒材料已经实现了增强的以及甚至更复杂的磨料特性。这类物质包括形成的聚集体，这些聚集体可以通过淤浆加工途径来形成，该途径包括通过挥发或蒸发去除液体载体，留下生的聚集体，随后进行高温处理(例如，烧制)从而形成可用的、烧制的聚集体。

已经在多种磨料产品配置中找到这类复合聚集体的商业用途。然而，工业继续要求甚至更进一步的改进的微粒材料，并且特别是可以提供增强的机加工性能的复合聚集体。

发明的披露

根据一个实施方案，一种涂覆的磨料产品包括一种基片和粘合到其上的微粒材料，该微粒材料包含生的、未烧制的磨料聚集体，这些磨料聚集体具有总体上球状的或环形的形状，该聚集体是从一种组合物形成的，该组合物包括磨料砂砾颗粒，一种纳米颗粒粘合剂。

根据另一个实施方案，一种磨料浆料包括在悬浮液中提供的生的、未烧制的磨料聚集体，该聚集体具有一种总体上球状或环形的形状，该聚集体包括一种磨料砂砾颗粒以及一种纳米颗粒粘合剂。

根据另一个实施方案，处于一种粘合的磨料的形式的一种固定的磨料包括生的、未烧制的磨料聚集体，使用一种聚集体之间的粘合剂将该聚集体固定在相对于彼此的位置中，该聚集体具有一个总体上球状的或环形的形状，该聚集体包括一种磨料砂砾颗粒以及一种纳米颗粒粘合剂。

根据另一个实施方案，用于形成磨料微粒材料的一种方法包括形成一种包括一种液体载体、磨料砂砾颗粒以及一种纳米颗粒粘合剂的浆料；并且将该浆料进行喷雾干燥以形成包含这些磨料砂砾颗粒以及该纳米颗粒粘合剂的生的、未烧制的聚集体。此外，将这些聚集体进行分类以用于磨料产品中。

根据另一个实施方案，用于机加工工件的一种方法包括提供一个具有初始表面粗糙度Ra_i的工件，用一个单个的磨料产品研磨该工件以从该工件中去除物质，由此该工具具有最终表面粗糙度Ra_f，并且Ra_f不大于0.2Ra_i。

附图简要说明

通过参见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的普通技术人员变得清楚。

根据本披露的一个实施方案图1-3是用扫描电镜拍摄的显微照片，显示了磨料聚集体，这些磨料聚集体包括在基片上的涂层中与硅石纳米颗粒结合的金刚石砂砾。

根据本披露的另一个实施方案图4-6是用扫描电镜拍摄的显微照片，显示了磨料聚集体，这些磨料聚集体包括在基片上的涂层中与硅石纳米颗粒结合的碳化硅砂砾。

图7表示根据多个实施方案的实例的热重量分析(TGA)的结果。

根据一个实施方案，图8显示了后合成热处理的含金刚石的聚集体的结果。

图9-16显示了根据不同的配方或加工参数形成的不同的聚集体。

图17和18包括使用多孔的基片材料的磨料产品的放大的图像。