[发明专利]颗粒材料及其形成方法

说明书

本发明提供了一种具有本体的颗粒材料，所述本体包括第一相和第二相，所述第一相具有以第一相的总重量计至少约70wt％的氧化铝，所述第二相包含磷，其中所述本体包含以本体的总重量计至少约0.1wt％的第二相，且其中所述第二相具有不大于约1微米的平均晶粒尺寸。

技术领域

如下涉及颗粒材料，如包括第一相和第二相的颗粒材料，以及涉及形成颗粒材料的方法。

背景技术

磨粒和由磨粒制得的研磨制品可用于各种材料去除操作，包括碾磨、精整和抛光。取决于研磨材料的类型，这种磨粒可用于在物品制造中成形或碾磨多种材料和表面。迄今为止已配制具有特定几何形状的某些类型的磨粒(如三角形磨粒)以及掺入这种物体的研磨制品。参见例如美国专利No.5,201,916、No.5,366,523和No.5,984,988。

已用于制备具有指定形状的磨粒的三种基本技术为(1)熔化、(2)烧结和(3)化学陶瓷。在熔化过程中，磨粒可由其面可为经雕刻的或未经雕刻的冷却辊、将熔融材料倒入其中的模具或浸入氧化铝熔体中的散热材料成形。参见例如美国专利No.3,377,660，其公开了包括如下步骤的过程：使熔融研磨材料由炉中流动至冷的旋转浇铸滚筒上、快速固化所述材料以形成薄的半固体弯曲片材、使用压力辊使所述半固体材料致密化，然后通过使用快速驱动的经冷却的传送带将半固体材料的条带拉引离开滚筒而反转所述条带的曲率，从而使所述条带部分破裂。

在烧结过程中，磨粒可由粒度为至多10微米直径的耐火粉末形成。粘结剂连同润滑剂和合适的溶剂(例如水)可添加至粉末中。所得混合物、混合物或浆料可成形为具有各种长度和直径的薄片或棒。参见例如美国专利No.3,079,242，其公开了一种由煅烧铝土矿材料制备磨粒的方法，所述方法包括如下步骤(1)将材料减小至细粉，(2)在正压下压实，并将所述粉末的细粒成型为晶粒尺寸的附聚物，和(3)在铝土矿的熔化温度以下的温度下烧结粒子的附聚物，以引起粒子的限制重结晶，由此直接产生目标尺寸的研磨晶粒。

化学陶瓷技术涉及将任选地在与其他金属氧化物前体的溶液的混合物中的胶体分散体或水溶胶(有时称为溶胶)转化为凝胶或抑制组分的流动性的其他物理状态，干燥，并烧制而获得陶瓷材料。参见例如美国专利No.4,744,802和No.4,848,041。

行业中仍然需要磨粒的改进性能、寿命和效率，以及使用磨粒的研磨制品。

发明内容

根据一个方面，一种制备颗粒材料的方法包括提供原料粉末，将添加剂包括于原料粉末中，以及形成具有本体的颗粒材料，所述本体包括包含氧化物的第一相和包含添加剂的元素(包括磷)和稀土元素的第二相，其中所述第二相基本上均匀地分布遍及本体中。

根据另一方面，一种颗粒材料包括本体，所述本体包括第一相和第二相，所述第一相具有以第一相的总重量计至少约70wt％的氧化铝，所述第二相包含磷，其中所述本体包含以本体的总重量计至少约0.1wt％的第二相，且其中所述第二相具有不大于约1微米的平均晶粒尺寸。

在另一方面，一种颗粒材料具有本体，所述本体包括包含氧化铝的第一相和包含磷和稀土元素的第二相，其中所述第二相不均匀地分散遍及所述本体，且其中所述第一相具有不大于约10微米的平均晶粒尺寸。

对于另一方面，一种材料包括本体，所述本体包括包含氧化铝的第一相和包含磷和稀土元素的第二相，其中所述第二相基本上均匀地分散遍及所述本体。

根据又一方面，一种研磨颗粒材料具有本体，所述本体包括包含α氧化铝的第一相和包含独居石(LaPO₄)的第二相，其中所述独居石设置于氧化铝的晶粒之间，且其中所述第二相基本上均匀地分散遍及所述本体。

对于又一方面，颗粒材料的批料具有至少一个预定分类特性，其中所述批料的颗粒材料中的每一个具有本体，所述本体包括包含α氧化铝的第一相和包含磷的第二相。