[发明专利]具有复杂形状的磨粒及其形成方法

说明书

技术领域

本公开通常涉及用于形成结构化研磨制品的方法和系统。更特别地，本公开涉及成形研磨晶粒。

背景技术

研磨制品(如涂布磨料和粘结磨料)用于多种工业中，以诸如通过精研、碾磨或抛光而机械加工工件。使用研磨制品机械加工包括广泛的工业范围，从光学工业、汽车油漆修复工业至金属制造工业。在这些例子中的每一个中，制造设施使用磨料以去除本体材料或影响产品的表面特性。

表面特性包括光亮、纹理和均匀度。例如，金属部件的制造使用研磨制品以精密加工和抛光表面，并常常需要均匀平滑的表面。类似地，光学制造者需要产生无缺陷表面的研磨制品，以防止光衍射和散射。

制造者也需要对于某些应用具有高切削速率的研磨制品。然而，去除速率和表面品质之间通常存在权衡。更细的晶粒研磨制品通常产生更平滑的表面，但具有更低的切削速率。更低的切削速率导致更慢的生产和增加的成本。

特别地在涂布研磨制品的情况中，研磨制品的制造者已引入表面结构以改进切削速率，同时保持表面品质。具有表面结构或凸起的磨料层的图案的涂布研磨制品通常称为设计或结构化磨料，并通常显示出改进的使用寿命。

然而，用于形成结构化研磨制品的典型技术是不可靠的，并遭受性能局限性。一种用于形成结构化研磨制品的典型方法包括用粘性粘结剂涂布背衬、用功能粉末涂布粘性粘结剂，并压印或轧制图案至粘性粘结剂中。功能粉末防止粘结剂粘着至图案化工具。随后固化粘结剂。

具有功能粉末的粘性粘结剂的不完美涂布导致粘着于图案化工具上的粘结剂。粘结剂粘着产生较差的结构，从而导致较差的产品性能和废品。

适用于典型的结构化磨料形成技术的粘结剂的选择受限于方法。典型的粘结剂包含增加粘结剂的粘度的高载量的常规填料。这种常规填料影响粘结剂的机械特性。例如，高载量的常规填料可不利影响粘结剂的拉伸强度、拉伸模量和断裂伸长特性。粘结剂的较差的机械特性导致研磨晶粒的损失，从而导致表面上的刮擦和浊度，并降低研磨制品寿命。

晶粒的损失也劣化了研磨制品的性能，从而导致经常替换。经常的研磨制品替换对于制造者而言是高成本的。这样，改进的研磨制品和用于制造研磨制品的方法是所需的。

发明内容

公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括本体。所述本体可限定长度(l)、高度(h)和宽度(w)。在一个特定方面，所述长度大于或等于所述高度，且所述高度大于或等于所述宽度。此外，在一个特定方面，所述本体可包括至少约1∶1的由长度∶高度的比例限定的主纵横比。所述本体也可包括至少约50％的直立取向机率。

在另一方面，公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括具有长度(l)、宽度(w)和高度(h)的本体。所述长度、宽度和高度可分别对应于纵轴、横轴和垂直轴，且所述纵轴、横轴和垂直轴可限定三个垂直平面。在此方面，所述本体可包括相对于所述三个垂直平面中的任意者的不对称几何形状。

在另一方面，公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括本体，所述本体具有在由纵轴、横轴和垂直轴限定的三个垂直平面中包括3重对称性的复杂三维几何形状。此外，本体可包括沿着纵轴、横轴或垂直轴中的一者延伸通过本体的整个内部的开口。

在另一方面，公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括具有由长度(l)、宽度(w)和高度(h)限定的复杂三维几何形状的本体。所述本体也可包括质心和几何中点。所述质心可沿着限定所述高度的本体的垂直轴从所述几何中点偏移至少约0.05(h)的距离(D_h)。

在另一方面，公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括限定长度(l)、宽度(w)和高度(h)的本体。所述本体可包括底表面和上表面。此外，所述底表面包括与所述上表面的横截面形状不同的横截面形状。

在另一方面，公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括本体，所述本体具有总体平坦的底部和从所述总体平坦的底部延伸的圆顶形顶部。

在另一方面，公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括本体，所述本体包括长度(l)、宽度(w)和高度(h)。所述长度、宽度和高度可分别对应于纵轴、横轴和垂直轴。此外，所述本体可包括沿着限定本体的长度的纵轴的扭转，使得底表面相对于上表面旋转，以设立扭转角。

在另一方面，公开了一种研磨晶粒，所述研磨晶粒可包括本体，所述本体具有第一端面和第二端面、在所述第一端面与第二端面之间延伸的至少三个相邻的侧面，以及在每一对相邻侧面之间设立的边缘结构。