[发明专利]涂覆的磨料聚集体及含其的产品

说明书

背景

本披露的领域

本披露总体上针对磨料微粒材料、用于制造磨料微粒材料的方法、结合了磨料微粒材料的磨料产品、以及用于使用磨料微粒材料加工工件的方法。

相关技术的说明

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一种自由的磨料（例如以浆料的形式）、或一种固定的磨料（典型地或者涂覆的磨料或者粘结的磨料物品）。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。

就某些应用而言，制造商们还希望磨料物品具有高的原料去除速率。然而，在去除速率与表面品质之间经常存在着权衡。更细的晶粒磨料物品通常产生更光滑的表面，然而具有更低的原料去除速率。更低的原料去除速率导致了更慢的产量以及增加的成本。

表面特征和材料去除速率也会受到磨料物品的耐久性的影响。易磨损或失去晶粒的磨料物品会表现出低的材料去除速率，并会导致多种表面缺陷。磨料物品的快速磨损会导致材料去除速率的降低，从而导致频繁更换磨料物品。另外，不希望的表面缺陷可导致额外的抛光步骤。频繁更换磨料物品和额外的抛光步骤都导致生产更加慢以及与抛弃的磨料物品相关联的浪费增加。

磨料颗粒的形成（例如通过化学合成途径或通过本体材料加工途径（例如熔凝和粉碎））被认为是一个已被开发得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结的磨料的背景中三维结构和配制品的开发。尽管不断地开发，但是在用于改进的微粒材料的领域继续存在一种需要。

磨料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浆料加工途径来形成，该途径包括通过挥发或蒸发去除液体载体，留下未加工的聚集体，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，业界继续要求甚至更进一步改进的微粒材料，并且特别是可以提供增强了机加工性能的复合聚集体。

具体而言，特别希望的是改进了聚集体强度并显示出其他希望特性（防加载特性）的复合聚集体配制品。

概述

根据一个实施例，用于形成一种磨料聚集体的含水混合物或含水浆料包括：多个磨料砂砾微颗粒或磨料晶粒；一种纳米颗粒粘合剂；以及由一种双功能材料和一种交联剂组成的组中的至少一者，优选两者。

根据另一个实施例，具有大致球形或环形形状的未加工的、未烧制的磨料聚集体包括：多个磨料砂砾微颗粒或磨料晶粒；一种纳米颗粒粘合剂；一种双功能材料、以及一种交联剂。

根据另一个实施例，涂覆的磨料产品包括一个基底和粘结到其上的微粒材料，该微粒材料包括具有大致球形或环形形状的未加工的、未烧制的磨料聚集体，该聚集体是由包括磨料砂砾颗粒、一种纳米颗粒粘合剂、一种双功能材料、以及一种交联剂的一种组合物形成的。

根据另一个实施例，一种用于形成磨料微粒材料的方法，该方法包括：形成一种浆料，该浆料包括一种液体载体、磨料砂砾颗粒、一种纳米颗粒粘合剂、一种双功能材料、以及一种交联剂；将该浆料喷雾干燥以形成未加工的、未烧制的复合聚集体，该复合聚集体含有这些磨料砂砾颗粒、这种纳米颗粒粘合剂、这种双功能材料、以及这种交联剂。此外，将这些聚集体进行分类以用于磨料产品中。

附图简要说明

通过参考附图可以更好地理解本披露，并且使它的众多特征和优点对本领域的普通技术人员而言变得清楚。

图1-是示出由于添加交联剂（糊精）而导致聚集体强度相对增加的图表。