[发明专利]具有精确成形特征部的研磨元件前体及其制造方法

权利要求书

1.一种研磨元件前体，包括：

生坯陶瓷元件，所述生坯陶瓷元件具有第一主表面和第二主表面；

多个无机粒子；

粘合剂；和

碳源；

其中所述多个无机粒子、粘合剂和碳源形成干燥的陶瓷粘合剂粉末形式的混合物；

其中至少所述第一主表面包括多个精确成形特征部；并且

其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷。

2.根据权利要求1所述的研磨元件前体，其中所述无机粒子选自碳化硅、碳化硼、碳化锆、碳化钛、碳化钨或者它们的组合。

3.根据权利要求1所述的研磨元件前体，其中所述无机粒子包括按重量计至少约90％的碳化硅。

4.根据权利要求1所述的研磨元件前体，其中多个精确成形特征部中的至少一些具有沿着至少一个基部边缘的约1微米至约2,000微米的长度，以及约1个特征部/平方毫米至约1,000个特征部/平方毫米的面密度。

5.根据权利要求1所述的研磨元件前体，其中所述粘合剂是具有小于约0℃的T_g的热塑性塑料。

6.根据权利要求1所述的研磨元件前体，其中所述生坯陶瓷元件基本上不含氧化物烧结助剂。

7.一种制备研磨元件前体的方法，包括：

提供具有多个精确成形腔体的模具；

提供包括多个无机粒子、粘合剂和碳源的混合物，其中该混合物为干燥的陶瓷粘合剂粉末形式，并且其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷；以及

形成具有第一主表面和第二主表面的生坯陶瓷元件，其中至少所述第一主表面包括多个精确成形特征部，并且其中所述生坯陶瓷元件包括含有多个无机粒子、粘合剂和碳源的混合物，其中混合物为干燥的陶瓷粘合剂粉末形式，并且其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷，并且其中形成所述生坯陶瓷元件还包括用所述混合物填充所述腔体的大部分。

8.根据权利要求7所述的方法，其中使用陶瓷干压形成所述生坯陶瓷元件。

9.根据权利要求7所述的方法，其中形成所述生坯陶瓷元件还包括：

提供模腔；

将所述模具放置在所述模腔中，使得所述模具的精确成形腔体的大部分被所述混合物填充；以及

向所述混合物施加压力，以将所述混合物压实在所述精确成形腔体中。

10.一种形成研磨元件的方法，包括：

提供具有多个精确成形腔体的模具；

提供包括多个无机粒子、粘合剂和碳源的混合物，其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷，并且其中所述碳源以基于所述混合物的总重量2％至7％重量之间的量存在于所述混合物中；

形成具有第一主表面和第二主表面的生坯陶瓷元件，其中至少所述第一主表面包括多个精确成形特征部，其中所述生坯陶瓷元件包括含有多个无机粒子、粘合剂和碳源的混合物，其中混合物为干燥的陶瓷粘合剂粉末形式，并且其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷，并且其中形成所述生坯陶瓷元件还包括用所述混合物填充所述腔体的大部分；

从所述模具取出所述生坯陶瓷元件；以及

加热所述生坯陶瓷元件，以致使烧结所述无机粒子。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括在烧结所述无机粒子之后涂覆所述多个精确成形特征部。

12.根据权利要求11所述的方法，其中涂覆所述多个精确成形特征部的涂层选自金刚石、类金刚石碳、类金刚石玻璃、碳化硅、氮化硅、碳化钨、氮化钛、立方晶型氮化硼、防腐蚀涂层、表面改性涂层、疏水性或亲水性涂层、聚合物涂层、含氟化合物涂层、粒子涂层以及它们的组合中的一者。