[发明专利]粘结磨料制品和制造方法

说明书

本发明提供了用于制造粘结磨料制品例如玻璃化粘结磨削轮的方法。制备了包含磨料颗粒、粘结剂介质和γ‑吡喃酮造孔材料诸如乙基麦芽酚的可粘结磨料组合物。由该组合物形成前体磨料结构。从前体磨料结构中移除γ‑吡喃酮造孔材料以提供被进一步处理以提供粘结磨料制品的多孔前体磨料结构。在一些实施方案中，粘结剂介质包括玻璃状粘结材料，并且粘结磨料制品为多孔玻璃化粘结磨削轮。

背景技术

本公开涉及粘结磨料制品诸如磨削轮等等。更具体地，其涉及制备粘结磨料制品的方法，包括在所得的粘结磨料制品中形成孔。

可用于研磨机加工和其它操作的粘结磨料制品在结构上为三维的并且通常包括通过粘结剂粘结在一起的磨料颗粒的成型块。此类成型块可为例如圆柱体或轮的形式，诸如磨削轮、切割轮等。用于制造粘结磨料制品的粘结体系的主要类型为：玻璃化的、树脂状的和金属的。在使用玻璃化粘结磨料制品的情况下，诸如玻璃化磨削轮，使用玻璃状粘结剂介质或体系将磨料颗粒粘结在一起。这些粘结通常在700℃至1500℃之间的温度下玻璃化。树脂状粘结磨料利用有机粘结剂体系(例如酚醛树脂粘结剂体系)将磨料颗粒粘结在一起以形成成型块。金属粘结磨料制品通常利用烧结的或镀覆的金属来粘结磨料颗粒。玻璃化粘结磨料制品与树脂状粘结磨料制品的不同之处在于，它们使用玻璃状相来粘结磨粒并且从而在基本上更高的温度下处理。玻璃化粘结磨料制品在使用中可耐受较高的温度，并且通常比树脂状粘结轮更具刚性且更易碎。玻璃化粘结磨料制品非常适合精密机加工。

已发现，粘结磨料制品诸如玻璃化粘结磨削轮的切割特性可得益于包括或形成孔。包含或表现出孔隙率的粘结磨料制品具有开放结构(互连或互连通的孔隙率)，其可提供用于高度材料移除的薄片间隙，并且可在减小摩擦的同时将更多冷却剂传送到接触区域中。在磨粒之间不存在足够的孔隙率和间距的情况下，粘结磨料制品可变得载有薄片并且正如所预期的停止切割。而且，孔隙率可有利于自磨锐属性，从而使粘结磨料制品能够脱落地使用或磨损磨料颗粒以暴露新的切割刃或新生的磨料颗粒。

当在压力下包装或模制磨料颗粒和粘结剂介质时，最小程度的孔隙率可自然地发生。然而，这种天然孔隙率通常对于许多玻璃化粘结磨料制品最终用途应用是不够的。同样地，玻璃状粘结磨料组合物或混合物包括造孔组分或添加剂。造孔组分或添加剂可为非临时的(即，存在于磨料组合物中并且存在于最终粘结磨料制品中的组分)、临时的(即，存在于磨料组合物中但不存在于最终粘结磨料制品中的组分)以及它们的组合。典型的非临时造孔组分包括中空玻璃球和中空陶瓷球。典型的临时造孔组分包括软木、磨碎的胡桃壳、木材颗粒和聚合材料。作为玻璃化磨料粘结制品制造工艺的一部分，这些临时的造孔组分从磨料基体中烧尽。

虽然磨碎的壳、木材颗粒等等为活的临时造孔材料，但倾向于在供应上具有波动，并且由于材料不升华而倾向于引起炉的明火方面的问题。许多聚合物材料本质上是弹性的，并且经历回弹，这反过来可使得难以预测或精确地控制焙烧后所得的玻璃化粘结磨料制品的几何形状。萘是另一种众所周知的临时造孔材料，其不存在这些相同的回弹问题。而更众所周知为传统樟脑球的主要成分的萘的物理和材料性质非常适合玻璃化磨料粘结制品的制造方法。萘可容易地被成形以产生期望大小的孔，不与常规的玻璃状粘结材料或磨料砂粒反应，并且在预期压力或压制条件下表现出很小的体积变化或没有体积变化。此外，萘在玻璃化粘结工艺的温度(和压力)下容易升华，并且因此从所得的粘结磨料制品中干净地移除。然而，萘被视为对人类和动物可能是致癌的，并且不适宜使用。此外，各种政府机构已经制定(或正在考虑制定)严格的萘暴露极限，该暴露极限可有效地使得其不可用于大量生产玻璃化粘结磨料制品。

鉴于上述，需要制造粘结磨料制品诸如玻璃化粘结磨料制品的方法，其中由环境友好材料引起的孔隙率以其他方式表现出萘的过程控制属性。

发明内容