粘結(jié)的磨料物品及形成方法

專利名稱：粘結(jié)的磨料物品及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下內(nèi)容是針對于粘結(jié)的磨料并且具體是針對于結(jié)合了微晶氧化鋁磨料顆粒的粘結(jié)的磨料物品。
背景技術(shù)：
研磨工具一般被形成為具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒以用于材料去除的應(yīng)用。超級磨料顆粒(例如，金剛石或立方氮化硼(CBN)))或加晶種的(或甚至未加晶種的)燒結(jié)的溶膠凝膠氧化鋁磨料顆粒，也稱為微晶a-氧化鋁(MCA)磨料顆粒，可以用于此類研磨工具中并且已知對于多種材料提供了優(yōu)異的磨削性能。該粘結(jié)劑材料可以是有 機材料，如樹脂；或無機材料，如玻璃或玻璃化的材料。具體而言，使用了玻璃化的粘結(jié)劑材料并且包含了 MCA顆?；虺壞チ项w粒的多種粘結(jié)的研磨工具在商業(yè)上可用于磨削精密的金屬部件以及其他的要求一致的且改進(jìn)的磨削性能的部件。某些粘結(jié)的研磨工具，特別是使用了玻璃化的粘結(jié)劑材料的那些，要求高溫成形工藝，通常是在1000°c或更高的等級上，這會對磨料顆粒具有不利影響。事實上，已經(jīng)認(rèn)識到在形成研磨工具所必須的這樣的高溫下，該粘結(jié)劑材料可以與這些磨料顆粒、特別是MCA顆粒發(fā)生反應(yīng)并且損害整體性，從而減小顆粒的銳度以及性能特性。其結(jié)果是，工業(yè)上已經(jīng)轉(zhuǎn)向降低為了形成粘結(jié)劑材料所必須的成形溫度，以便抑制磨料顆粒在該成形過程中的高溫降解。例如，為了減小MCA顆粒與玻璃化粘結(jié)劑之間的反應(yīng)的量，美國專利號4，543，107披露了一種適合于在低達(dá)約900°C的溫度下進(jìn)行燒制的粘結(jié)劑組合物。在一種替代的途徑中，美國專利號4，898，597披露了包含至少40%的制成玻璃料的材料、適合于在低達(dá)約900°C的溫度下進(jìn)行燒制的一種粘結(jié)劑組合物。利用了能夠在低于1100°C并且實際上低于1000°C的溫度下來形成的粘結(jié)劑材料的其他此類粘結(jié)的磨料物品包括美國專利號5，203，886 ;美國專利號5，401，284 ;美國專利號5，536，283 ；以及美國專利號6，702，867。工業(yè)上仍然繼續(xù)要求此類粘結(jié)的磨料物品的改進(jìn)的性能。發(fā)明的披露內(nèi)容根據(jù)一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體，該磨料本體具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中該粘結(jié)劑材料包括小于約I. Omol %的氧化磷(P2O5)。該粘結(jié)劑材料可以具有在氧化鈉(Na2O)的總含量與氧化鉀(K2O)的總含量之間以[K20/Na20]定義的、按mol%測量的、具有大于約0. 5的值的一個比率。在另一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體，該磨料本體具有小于約50vol %的孔隙率以及包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12mol%的堿金屬氧化物以及小于約2. Omol %氧化鋰(Li2O)。根據(jù)又另一個方面，一種磨料物包括一個磨料本體，該磨料本體具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中該粘結(jié)劑材料包括小于約2. Omol %的氧化鋰(Li2O)、以及小于約IOmol %氧化硼(B2O3)。在還另一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體，該磨料本體具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12mol%的堿金屬氧化物。該磨料物品展現(xiàn)了進(jìn)入該磨料本體之中不大于約2. 2mm的一種噴砂滲透度，該噴砂滲透度是在一個具有48cc的體積的噴砂室中使用標(biāo)準(zhǔn)砂子在15psi的壓力下持續(xù)10秒的大約一個單次周期時間的測量條件下測量的。另一個方面包括一種磨料物品，該磨料物品包括一個磨料本體，該磨料本體具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中該粘結(jié)劑材料包括小于約IOmol %的氧化硼(B203)。該磨料本體進(jìn)一步展現(xiàn)了進(jìn)入該磨料本體之中不大于約2. 2mm的一種噴砂滲透度，該噴砂滲透度是在一個具有48cc的體積的噴砂室中使用標(biāo)準(zhǔn)砂子在15psi的壓力下持續(xù)10秒的大約一個單次周期時間的測量條件下測量的。根據(jù)一個方面，一種形成磨料物品的方法包括將含有微晶氧化鋁的磨料顆粒與一種粘結(jié)劑材料粉末進(jìn)行混合，其中該粘結(jié)劑材料粉末包括不大于約15wt%的多種堿金屬氧化合物；并且將該混合物形成一種生坯物品。該方法進(jìn)一步包括將該生坯物品加熱到至少 約1100°C的燒制溫度以便形成一種磨料物品，該磨料物品具有包含在一種玻璃體粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒。根據(jù)一個特別的方面，一種磨料物品包括一個磨料本體,該磨料本體具有小于約50vol %的孔隙率以及包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁。該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約13mol%的堿金屬氧化物以及小于約2. Omol %的氧化鋰(Li2O)。更特別地，該粘結(jié)劑材料可以包含占該粘結(jié)劑材料的總摩爾量的小于約
12.8mol%、或者小于約12. 6mol%、或者甚至小于約12. 4mol %的多種堿金屬氧化物。附圖
簡要說明通過參見附圖可以更好地理解本披露，并且使其許多特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得清楚。圖I包括一個流程圖，該流程圖展示了根據(jù)一個實施方案的一種用于形成磨料物品的方法。圖2包括根據(jù)一個實施方案形成的一個樣品以及一種常規(guī)的粘結(jié)的磨料樣品的平均功率消耗相對于材料去除速率的一個曲線圖。圖3包括根據(jù)一個實施方案形成的一個樣品以及一種常規(guī)的粘結(jié)的磨料樣品的平均表面粗糙度(Ra)相對于材料去除速率的一個曲線圖。在不同的圖中使用相同的參考符號表示相似的或相同的事項。優(yōu)選實施方案的說明以下內(nèi)容總體上是針對一種磨料物品，具體地是使用了包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒的一種粘結(jié)的磨料物品。此類磨料物品在材料去除的應(yīng)用中是有用的，如在不同的行業(yè)中用于對工件進(jìn)行精加工和/或磨削的那些。這些磨料物品的形狀和大小可以進(jìn)行確定以制造不同的精加工工具，如輪、錐形件、杯形的物品、珩磨石、和/或石材。圖I包括一個流程圖，該流程圖展示了根據(jù)一個實施方案的一種用于形成磨料物品的方法。如所展示的，該方法在步驟101開始，將磨料顆粒與一種粘結(jié)劑材料粉末進(jìn)行混合。根據(jù)一個實施方案，這些磨料顆?？梢园ㄒ环N無機材料，如一種氧化物。更具體地說，這些磨料顆粒可以包括微晶氧化鋁(MCA)顆粒。這些MCA或溶膠凝膠氧化鋁顆粒優(yōu)選是通過一種加晶種或者未加晶種的溶膠凝膠法生產(chǎn)的。如在此使用的，術(shù)語“溶膠凝膠氧化 鋁砂礫”是通過以下方法制成的氧化鋁砂礫該方法包括將一種氧化鋁一水合物的溶膠進(jìn)行膠溶以便形成一種凝膠；將該凝膠進(jìn)行干燥和燒制以便將其燒結(jié)；并且然后將所燒結(jié)的凝膠進(jìn)行破碎、篩選、以及確定大小以便形成由a氧化鋁微晶構(gòu)成的聚晶顆粒(例如至少約95%的氧化鋁)。除了 a氧化鋁微晶之夕卜，初始的溶膠可以進(jìn)一步包括高達(dá)按重量計15%的尖晶石、莫來石、二氧化錳、二氧化鈦、氧化鎂、稀土金屬氧化物、氧化鋯粉末或者氧化鋯前體(可以按更大的量添加，如40wt%或更多)、或者其他相容的添加劑或它們的前體。這些添加劑可以經(jīng)常被包括在內(nèi)以便修改諸如斷裂韌性、硬度、脆性、斷裂力學(xué)、或者干燥行為這些特性。燒結(jié)的溶膠凝膠a氧化鋁顆粒的制備在其他地方進(jìn)行了更詳細(xì)地說明。此類制備的細(xì)節(jié)可以例如在美國專利號4，623，364,4, 314，827、以及5，863，308中找到，將這些專利的內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。術(shù)語MCA顆粒被定義為包括任何含有至少60%的a氧化鋁微晶的顆粒，這些顆粒具有至少95%的理論密度以及在500克下至少18GPa的維氏硬度(500克)。所燒結(jié)的溶膠凝膠a氧化鋁顆?？梢园煌赼氧化鋁的、分散在這些a氧化鋁微晶之間的材料片晶?？傮w上，這些a氧化鋁顆粒以及這些片晶在以這種形式制造的時候其尺寸是亞微米的。在本發(fā)明中有用的MCA磨料顆粒的制備以及MCA磨料顆粒的類型的進(jìn)一步的細(xì)節(jié)可以在眾多引用了美國專利號4，623，364和4，314，827中所披露的基礎(chǔ)技術(shù)的其他專利和公開物中的任何一個中找到。在這些磨料顆粒中使用的微晶氧化鋁具有的平均微晶尺寸可以是小于I微米。事實上，在某些情況下，該微晶氧化鋁具有的平均微晶尺寸可以是小于約0. 5微米、并且特別地處于約0. I與約0. 2微米之間的范圍內(nèi)。另外，將理解的是，在此的實施方案的粘結(jié)的磨料物品可以利用的某一含量的次級磨料顆粒。當(dāng)使用次級磨料顆粒時，此類磨料顆粒可以占該工具的總磨料顆粒的從約
0.Ivol%到約97vol%,并且更優(yōu)選地從約30vol到約70vol%。可以使用的次級磨料顆粒包括但不限于氧化鋁氧化物、碳化硅、立方氮化硼、金剛石、燧石以及石榴石顆粒、以及它們的組合。關(guān)于該粘結(jié)劑材料粉末，可以使用無機材料，并且具體地是有助于形成一種具有玻璃體粘結(jié)劑的最終磨料物品的多種無機材料。即，這種最終形成的粘結(jié)的磨料物品可以具有一種具有某一含量的非晶相的玻璃體粘結(jié)劑。具體地說，在此的實施方案的這種最終形成的粘結(jié)的磨料物品可以具有一種基本上由非晶相組成的粘結(jié)劑材料。在特別的情況下，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括無機材料，如氧化物。值得注意的是，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括適合用于形成該玻璃化的最終粘結(jié)劑材料的一種玻璃料材料。一種玻璃料材料可以包括一種由玻璃形成的粉末材料，它是通過首先燒制到一個升高的溫度(例如，1000°c或更高)、冷卻、壓碎、以及確定大小從而產(chǎn)生一種粉末狀材料(“一種玻璃料”)來形成的。然后可以使該玻璃料在適當(dāng)?shù)氐陀谟脕碛稍牧?如硅石和粘土)制造該玻璃的初始燒制溫度的一個溫度下進(jìn)行熔化。
以下段落指出了可以在該粘結(jié)劑材料粉末中使用的某些含量和某些組分。將理解的是，在此提及的在形成該混合物的過程中的特定含量的某些組分不一定在該最終形成的磨料物品中形成了具有所指出的每個物種的精確相同的含量的一種最終的粘結(jié)劑組分。即，在該形成過程中，某些物種的含量可以改變，以使這種最終形成的粘結(jié)的磨料不一定包含與最初包含在該初始混合物的粘結(jié)劑材料粉末之中相同的含量的某些物種。此處的實施方案可以使用一種具有玻璃料材料的粘結(jié)劑材料粉末。玻璃料材料可以由氧化物形成，如硅石、堿金屬氧化合物、堿土金屬氧化合物、以及它們的一種組合。該玻璃料材料有助于在這種最終形成的粘結(jié)的磨料中適當(dāng)?shù)匦纬梢环N玻璃化的粘結(jié)劑材料。根據(jù)一個實施方案，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括某一含量的娃石(SiO2)。例如,在此的實施方案可以使用一種由至少約50mol %的硅石形成的粘結(jié)劑材料粉末。在其他實施方案中，硅石的量值可以更大，如至少約5511101%,如至少約5611101%,并且特別地是處于約5511101%與約70mol%之間范圍內(nèi)的硅石。另外，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括某一含量的堿金屬氧化合物，并且特別低含量的此種堿金屬氧化物，這在低溫粘合劑組合物中可能更普遍。堿金屬氧化合物是使用了表示為元素周期表中的IA族元素的堿金屬種類的氧化合物以及絡(luò)合物，如氧化鋰(Li2O)、氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)、以及它們的一種組合。根據(jù)一個實施方案,該粘結(jié)劑材料粉末可以由總計不大于約14mol%的堿金屬氧化合物形成。在其他情況下，該粘結(jié)劑材料粉末是由更少的堿金屬氧化合物形成的，如在不大于約13111011%'不大于約12.不大于約12.不大于約12. 4mol *%、不大于約12mol%、或者甚至不大于約Ilmol%的級別上。在此的具體實施方案可以形成如下一種粘結(jié)劑材料粉末，該粉末具有的堿金屬氧化合物的總含量是處于約5mol%與約14mol%之間，如約811101%與約1311101%之間、約911101%與約12. 8mol %之間、或者甚至約911101%與約12mol%之間的范圍內(nèi)。具體地關(guān)于氧化鋰，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括一個特別低含量的氧化鋰，這在某些低溫粘結(jié)劑組合物中可能更普遍。例如，在此處的多個實施方案中，該粘結(jié)劑材料粉末可以由小于2. Omol%的氧化鋰形成。在其他情況下，氧化鋰的含量可以更小，例如在小于約
I.5mol%的級別上,如小于I. Omol如小于0.在一種具體的情況下，該粘結(jié)劑材料粉末被形成為使得它基本上不含氧化鋰。該粘結(jié)劑材料粉末可以由一個特定含量的氧化鈉形成的。例如，在此的實施方案可以使用處于約2. Omol %與約8. Omol %之間，如約3. Omol %與約7. Omol %之間的。另外，在此的實施方案可以使用一個特定含量的氧化鉀，如處于約2. Omol %與約
8.Omol %之間、如約3. Omol %與約8. Omol %之間的范圍內(nèi)。該粘結(jié)劑材料粉末可以由某一含量的多種堿土金屬氧化合物形成。堿土金屬氧化合物是結(jié)合了來自元素周期表的2A族中存在的堿土金屬元素中的二價物種的氧化合物和絡(luò)合物。即，例如，某些適合的堿土金屬氧化合物可以包括氧化鎂(MgO)、氧化鈣(CaO)、氧化鍶(SrO)、氧化鋇(BaO)、以及它們的一種組合。根據(jù)一個實施方案，所使用的粘結(jié)劑材料粉末可以由總計不大于約IOmol %的堿土金屬氧化合物形成。在其他情況下，該堿土金屬氧化合物含量是更少的，如在不大于約9. Omol %、不大于約8. Omol %、或者甚至不大于約7. Omol%的級別上。在此的具體實施方案可以使用總含量在約2. Omol%與約10mol%之間、如在約4. Omol%與約9. Omol%之間的范圍內(nèi)的堿土金屬氧化合物。在這些堿土金屬氧化合物之中，與該粘結(jié)劑材料粉末內(nèi)的其他堿土金屬氧化合物相比，氧化鎂能以最大的含量存在。例如，該粘結(jié)劑材料粉末可以由至少約2. 0mol%、如至少3. 0mol%的氧化鎂形成。在某些混合物中，該粘結(jié)劑材料粉末可以包含在約3. 0mol%與
7.Omol%之間、并且更特別地處于約3. Omol1^與6. Omol%之間的范圍內(nèi)的氧化鎂。該粘結(jié)劑材料粉末可以包括某一含量的氧化鈣。例如，在此的實施方案可以使用由至少約0. 5mol%的氧化鈣(如處于約0. 5mol%與3. Omol %之間范圍的氧化鈣)形成的一種粘結(jié)劑材料粉末。該粘結(jié)劑材料粉末可以包括某一含量的氧化鋇。然而，氧化鋇的量可以小于氧化鎂和/或氧化鈣的量?？傮w上，該粘結(jié)劑材料粉末包含小于約2mol%、如小于約Imol %的 氧化鋇。根據(jù)在此的實施方案，該粘結(jié)劑材料粉末可以被形成為具有一個特定含量的氧化鋁(Al2O3)。例如，在此的實施方案可以使用由小于約13mol%的氧化鋁、如小于約12mol%的氧化鋁、或者甚至小于約的氧化鋁形成的一種粘結(jié)劑材料粉末。而且，某些混合物可以使用由含量處于約8. Omol1^與約13mol %之間、如在約8. Omol1^與約1211101%之間的范圍內(nèi)的氧化鋁形成的一種粘結(jié)劑材料粉末。除了以上指出的氧化物種類之外，該粘結(jié)劑材料粉末可以被形成為具有一個特定含量的氧化磷(P2O5),與某些低溫粘結(jié)劑組分相比較，這個含量可以是一個特別小的量。例如，該粘結(jié)劑材料粉末可以由小于I. Omol %的氧化磷形成。在其他實施方案中，該粘結(jié)劑材料粉末可以由小于0. 5m0l%的氧化磷形成。在特別的情況下，該粘結(jié)劑材料粉末可以被形成為使得它基本上不含氧化磷。另外，該粘結(jié)劑材料粉末可以由特定含量的氧化硼(B2O3)形成，這些含量可以低于某些低溫粘結(jié)劑組分。例如，該粘結(jié)劑材料粉末可以包含小于10mol%的氧化硼。在其他情況下，該粘結(jié)劑材料粉末可以由小于約9. Om0l%、或者甚至小于8. Omol^的氧化硼形成。具體的實施方案可以使用由約5. Omol1^與約IOmol1^之間、如約5. Omol1^與9. Omol%之間的氧化硼形成的一種粘結(jié)劑材料粉末。該粘結(jié)劑材料粉末可以包括其他材料，如某些其他的金屬氧化合物或絡(luò)合物。適合的另外的金屬氧化合物或絡(luò)合物可以包括某些金屬元素(如過渡金屬種類)的氧化物。此類金屬氧化合物或絡(luò)合物可以包括氧化鐵、氧化鈦、氧化鋯、氧化鋅、氧化錳、氧化鈷、氧化鉻、氧化釩、氧化鉍、以及它們的一種組合。此類另外的金屬氧化物種類可以少量存在，使得該粘結(jié)劑材料粉末包含小于約2. Omol %并且更特別地小于約I. Omol %的任何一種以上指出的單獨的氧化合物。在形成磨料顆粒在該粘結(jié)劑材料粉末中的一個混合物之后，將理解的是，可以將其他的材料加入該混合物中。例如，可以將某些有機化合物加入該混合物中，如粘合劑等等，以輔助該物品的形成。根據(jù)一個具體實施方案，該混合物可以包含某一含量的聚乙二醇、動物膠黏劑、糊精、馬來酸、膠乳、蠟乳液、PVA、CMC、以及其他有機和/或無機的粘合劑。另外，可以在該混合物中提供其他添加劑以便協(xié)助該最終的粘結(jié)的磨料物品的形成。例如，一些適合的添加劑可以包括成孔物，這些成孔物包括但不限于空心玻璃珠粒、研磨的胡桃殼、塑料材料的珠?；蛴袡C化合物珠、泡沫玻璃顆粒以及泡沫氧化鋁、長形的顆粒、纖維、以及它們的組合。在步驟101形成該混合物之后，該過程可以在步驟103通過將該混合物成形而形成一個生坯物品來繼續(xù)。生坯物品是指一個未完成的物品，它可以不進(jìn)行充分熱處理來完成致密化(即，完全燒結(jié)的)。根據(jù)一個實施方案，形成該混合物的過程可以包括一個壓制操作，其中將該混合物壓制成一種與所預(yù)期的最終形成的粘結(jié)的磨料物品相似的特定形狀。壓制操作可以作為一個冷壓操作來進(jìn)行。適合的壓力可以是處于約10與約300噸之間的范圍內(nèi)。在步驟103適當(dāng)?shù)匦纬稍摶旌衔镏?，該過程可以在步驟105通過將該生坯物品加熱到至少1100°C的燒制溫度而形成該磨料物品來繼續(xù)。燒制總體上是在適合于形成玻璃化的粘結(jié)劑材料的一個溫度下進(jìn)行。在此的實施方案的形成過程值得注意地使用了高的燒制溫度，如至少約110(TC。在其他情況下，該燒制溫度可以更高，如至少約1150°C、至少1200°C、至少約1250°C、或甚至于至少約1300°C。用于形成在此的實施方案的粘結(jié)的磨料 物品的燒制溫度可以是處于約1100°C與約1400°C之間、如約1100°C與約1300°C之間的范圍內(nèi)?？傮w上，燒制可以在環(huán)境氣氛中進(jìn)行，使得它包含空氣?？傮w上，燒制的峰值溫度的延續(xù)時間可以是至少約I小時、并且特別地處于約I到10小時之間的范圍內(nèi)。在將該物品充分加熱而形成了具有包含在玻璃體粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒的一種粘結(jié)的磨料物品之后，冷卻該物品。在此的實施方案額可以使用一個自然冷卻過程，其中將該加熱爐的電力關(guān)掉，并且使該物品從燒制溫度自然冷卻到室溫。如以上指出的，在此的實施方案的粘結(jié)的磨料物品可以包括被包含在一種粘結(jié)劑材料中的磨料顆粒，其中該粘結(jié)劑材料是一種具有非晶相的玻璃體材料。此外，以上已經(jīng)指出，特定含量的某些組分(例如，堿金屬氧化合物，硅石、氧化鋁、氧化硼，等等)可以在該高溫形成過程中發(fā)生變化，使得這種最終形成的粘結(jié)的磨料物品具有的此類組成的含量與初始混合物內(nèi)此類組份的含量相比是不同的。因此，在此的實施方案的粘結(jié)的磨料物品被形成為使得該磨料物品的最終粘結(jié)劑材料具有某些含量的某些組分以及更特別地的某些組分之比，使得這種粘結(jié)的磨料物品可以在高溫下形成而沒有這些微晶氧化鋁磨料顆粒的嚴(yán)重降解以及溶出。具體而言，該磨料物品的最終粘結(jié)劑組合物可以具有一個特定含量的多種堿金屬氧化合物。例如，關(guān)于氧化鈉，該粘結(jié)劑材料可以包含不大于約8. Omol %的氧化鈉。在其他實施方案中，氧化鈉的量可以更小，如不大于約7. Omol%、或者甚至不大于約6. 0mol%。在特別的情況下，該粘結(jié)劑材料可以包含在約2. 0mol%與約8. 0mol%之間、并且更特別地在約3. 0mol*%與約6. 0mol*%之間的氧化鈉。關(guān)于氧化鉀，該粘結(jié)劑材料可以包含至少約4. Omol %的氧化鉀。在其他情況下，該粘結(jié)劑材料可以包含至少約5. 0mol%的氧化鉀。在某些實施方案中，該磨料物品的最終粘結(jié)劑材料可以具有在約4. 0mol%與約10mol%之間、并且更特別地在約4. 0mol%與約
8.Omol %之間的氧化鉀。此外，該磨料物品的最終粘結(jié)劑材料可以被形成為使得它具有氧化鉀含量與氧化鈉含量之間的一個特定比率。例如，以mol%的氧化鉀與氧化鈉之間以[K20/Na20]表示的比率可以具有大于約0. 5的值。在其他實施方案中，該比率可以大于約0. 75，如大于約0. 9、或者甚至大于I. O。值得注意的是，最終粘結(jié)劑材料的組成可以使用處于約0. 5與約2. 2之間、如約0. 75與約2. 0之間、約0. 8與I. 9之間、或者甚至約1.0與約I. 4之間的范圍內(nèi)的一個氧化鉀與氧化鈉之比[K20/Na20]。 如以上指出的，該粘結(jié)劑材料的初始混合物可以包含特別低的量值的某些堿金屬氧化合物，如氧化鋰。這樣，該磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑材料總體上可以具有小于約
2.Omol %的氧化鋰，如小于I. 5mol %、如小于I. Omol %、或者甚至小于0. 5mol %的氧化鋰。值得注意的是，在具體實施方案中，該磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑材料可以基本上不含氧化鋰。在此的實施方案的磨料物品可以具有總含量顯著低于其他常規(guī)粘結(jié)劑材料的堿金屬氧化合物，這有助于在高溫下使用具有高整體性的MCA顆粒形成粘結(jié)的磨料物品。SP，在最終的粘結(jié)劑材料內(nèi)的堿金屬氧化合物的總含值可以是小于約13mol%。具體地說，堿金屬氧化合物的總含量可以占該粘結(jié)劑材料內(nèi)的材料總摩爾數(shù)的小于約12. 8mol%、小于約12. 6mol%、小于約12. 4mol%或者甚至小于約11. 5mol%。在某些情況下，在此的這些磨料物品被形成為使得最終的粘結(jié)劑材料具有的堿金屬氧化合物總含量是小于13mol%并且大于約8. 如小于約12. 811101%并且大于約9. Omol或者小于約1211101%并且大于8mol*%、或者小于約11. 511101%并且大于9. Omol%、并且更特別地小于約11. 511101%并且大于 9. 5mol%。在此的實施方案的這些磨料物品可以具有一個特定含量的氧化磷。例如，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以具有小于約I. Omol %的氧化磷,如小于約0. 5mol%的氧化磷。具體地說，該磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑材料可以基本上不含氧化磷。在此的實施方案的磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑可以具有一個特定含量的氧化硼。例如，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以具有小于10mol%的氧化硼。在其他情況下，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含小于約9. Omol%、如小于8. Omol^的氧化硼。在某些實施方案中，該最終形成的粘結(jié)劑材料具有的氧化硼含量是處于約1.0mol%與約10mol%之間、如約2. Omol%與約9. Omol%之間、或者甚至約2. Omol%與約8. Omol%之間的范圍內(nèi)。除了包含在該最終形成的粘結(jié)劑材料內(nèi)的氧化硼總含量之外，在此的實施方案可以使用在該氧化硼含量與其他堿金屬組合物之間或者甚至在氧化硼總含量與堿金屬氧化合物總含量之間的一個特定比率。如將理解的，該粘結(jié)劑材料可以包含一個顯著量的硅石。即，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以被形成為使得它包含大半量值的娃石(即，大于5011101%的娃石)。在其他實施方案中，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含大于約55mol%的娃石,特別是處于約55mol%與約70mol%之間、并且更特別地處于約5511101%與約65mol%之間的范圍內(nèi)的娃石。另外，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以展現(xiàn)出在硅石含量與該堿金屬氧化合物總含量(CaJ之間以mol%計并且以[C_/Si02]表示的、具有大于約0. 17的值的一個特定比率。在其他實施方案中，該比率[Ca(x;/Si02]可以大于約0. 18，如在約0. 17與0.6之間，并且特別地是在約0. 18與約0. 5之間的范圍內(nèi)。該最終形成的粘結(jié)劑材料可以展現(xiàn)出適合用于形成該高溫粘結(jié)的磨料物品的某些含量的氧化鋁(Al2O3)15例如，該最終的粘結(jié)劑材料可以包含至少約12mol%的氧化鋁，如至少約13mol%的氧化鋁，或甚至至少約14mol%的氧化鋁。此外，該最終粘結(jié)劑中氧化鋁的總含量可能是受限的，如不大于約18m0l%、不大于約17m0l%、或者甚至不大于約16mol %。如將理解的，氧化鋁的量值可以是與該粘結(jié)劑材料內(nèi)的其他物種(S卩，氧化合物)的總含量相比而進(jìn)行控制，這些其他物種包括但不限于硅石、堿金屬氧化物、堿土金屬氧化物、硼化物、以及它們的一種組合。另外，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含某一含量的多種堿土金屬氧化合物(Caeoc)。適合的堿土金屬氧化合物可以包括氧化鎂、氧化鈣、氧化鍶、以及氧化鋇。在具體的情況下，該磨料物品可以被形成為使得最終的粘結(jié)劑材料可以包含不大于約6.
不大于約5. Omol%、或者甚至不大于約4. Omol %的氧化鎂。在某些實施方案中，該最終形成的粘結(jié)劑材料包含在約I. Omol1^與約6. Omol1^之間、如在約I. Omol1^與約4.
間的氧化鎂。另外，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含一個特定含量的氧化鈣，具體地是小于氧化鎂的含量的一個量值。例如，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含小于約6. Omol%的氧 化鈣，如小于約4. Omol %的氧化鈣，或者甚至小于約3. Omol %的氧化鈣。在某些實施方案中，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含在約I. Omol1^與約5. Omol1^之間、如在約I. Omol%與約3. Omol%之間的氧化鈣。此外，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含量值小于約2. Omol %、如小于約I. Omol%、并且特別地處于約0. Imol1^與約I. Omol%之間的范圍內(nèi)的氧化鋇。堿土金屬氧化合物的總含量(CaeJ可以是至少約I. Omol%、如至少約2. Omol%、或者甚至至少約3. Omol%。而且，在此的實施方案可以使用如下一種最終形成的粘結(jié)劑材料，它具有的堿土金屬氧化物的總含量是小于約9. Omol %、如小于約8. Omol %、或者甚至小于約7. Omol%。即，根據(jù)在此的實施方案的磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑材料可以具有處于約2. Omol %與約9. Omol %之間的范圍內(nèi)、如處于約3. Omol %與約7. Omol %之間的范圍內(nèi)的堿土金屬氧化物總含量。除了堿土金屬氧化合物總含量之外，該粘結(jié)劑材料可以使用在該堿金屬氧化合物總含量與堿土金屬氧化合物總含量之間的一個特定比率。該堿金屬氧化合物總含量(以mol%計)與二價堿土金屬化合物總含量(以mol%計)相比的比率可以是表示為[Catx/CaeJ、具有至少約I. 2的值的一個比率。在其他實施方案中，這個比率可以是至少約I. 5、如至少約I. 75、至少約2. O。而且，這個比率總體上可以是小于約3. 5、如小于3. 25、并且小于
3.O。某些實施方案使用了如下一種粘結(jié)劑材料，該粘結(jié)劑材料具有的這些堿金屬氧化合物與二價堿土金屬化合物之比[Ca(x;/Cae。。]是處于約I. 2與約3. 5之間、如約I. 5與約3. 25之間、如約I. 75與約3. 0之間的范圍內(nèi)，并且更具體地處于約2. 0與約2. 75之間的范圍內(nèi)。本發(fā)明的研磨工具的組成優(yōu)選地包含從約34vol%到約56vol%、如在約40vol%與約54vol%之間、并且更特別地在約44vol%與約52vol%之間的磨料顆?？偤俊Ｔ揗CA磨料可以占該磨料物品的總磨料顆粒的約Ivol %到約IOOvol %之間，如占該磨料物品中磨料顆粒總體積的約10vol*%到約80vol*%之間、或30vol*%到約70vol*%之間。在此的實施方案的這些磨料物品可以包括在約3. 0與約30之間的粘結(jié)劑材料。在更特別的情況下，該磨料物品可以包含在約3voI %到約25voI %之間的粘結(jié)劑,在約4vol%到約20vol%之間的粘結(jié)劑,并且甚至在約5vol%到約18. 5vol%之間的粘結(jié)劑。此夕卜，一些磨料物品可以包括0. Ivol %到60vol%的一種或多種次級磨料顆粒、填充劑和/或添加劑類。
盡管大多數(shù)的研磨工具可以具有不同的孔隙度，然而根據(jù)在此包含的實施方案所形成的一些磨料本體可以呈現(xiàn)出某一含量的孔隙率。例如，該磨料本體可以具有小于該磨料本體總體積的約50Vol%的一個孔隙率。在其他情況下，該孔隙率可以是小于約49vol %，如小于約40vol %。在特別的情況下，某些磨料本體可以被形成為具有如下的一個孔隙率，該孔隙率是至少約20vol%并且小于約40vol%，如至少約30vol%并且小于約50vol %,并且更特別地在約30vol*%與約49vol*%之間。在此說明的這些磨料物品可以通過一種高溫形成工藝來形成，而這些含微晶氧化鋁的磨料顆粒沒有特別的溶出或降解。具體地說，根據(jù)在此的這些方法形成的這些磨料本體可以展現(xiàn)出一種特殊的硬度，如在以下條件下的噴砂滲透度試驗中測量的。噴砂試驗如下進(jìn)行首先在一個工作臺上以一個測量桿校準(zhǔn)一個標(biāo)準(zhǔn)件，如一種玻璃板材料，并且使該標(biāo)準(zhǔn)件與該噴砂密封件的表面相接觸。在具有48cc體積的一個室中使用15psi的空氣壓力將標(biāo)準(zhǔn)等級的砂子材料噴射在該標(biāo)準(zhǔn)件(或樣品)的表面上持續(xù)10秒的一個單次周期時間。測量并且記錄一個單次周期之后在該標(biāo)準(zhǔn)件中形成的孔的深度。在確定了該標(biāo)準(zhǔn)件中形成的孔的深度是處于適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)之后，對根據(jù)在此的實施方案形成的樣品進(jìn)行試驗。如將理解的，這個深度值越低，則磨料物品將越硬。在此的實施方案的某些磨料物品展現(xiàn)了不大于約2. 2mm的噴砂滲透度。事實上，某些磨料本體呈現(xiàn)出的噴砂滲透度是不大于約2. 1_、如不大于約2. 0_、不大于約I. 9_、不大于約I. 8mm、并且甚至不大于約I. 6mm。實例制備了兩個樣品一個根據(jù)在此的實施方案形成的樣品SI，以及具有常規(guī)粘結(jié)劑材料的第二個常規(guī)樣品CS1。在具體的磨削條件下測試這兩個樣品SI和CSl以比較它們的性能特性。通過首先將80wt*% -90wt*%的磨料顆粒與9wt*% -15wt*%的一種具有下表I中提供的組成的初始粘結(jié)劑材料進(jìn)行組合來形成樣品SI。該混合物進(jìn)一步包括余量(wt%)的、包括一種粘合劑材料的其他添加劑。首先將樣品I冷壓以便形成一個生坯物品，并且此后在約1200°C的一個燒制溫度下進(jìn)行燒結(jié)以便形成一個最終的粘結(jié)的磨料物品，該磨料物品具有大致46vol % -50vol %的磨料顆粒、7vol % -Ilvol %的粘結(jié)劑材料、以及余量的孔隙率。該粘結(jié)劑材料的最終組成提供在表I中。表I
權(quán)利要求
1.一種磨料物品,包括 一個磨料本體，該磨料本體具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中該粘結(jié)劑材料包括小于約I. Omol %的氧化磷(P2O5)，以及在氧化鈉(Na2O)的總含量與氧化鉀(K2O)的總含量之間以[K20/Na20]定義的、按m0l%測量的、具有大于約0. 5的值的一個比率。
2.如權(quán)利要求I所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是大于約0.75。
3.如權(quán)利要求2所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是大于約0.9。
4.如權(quán)利要求3所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是大于約I。
5.如權(quán)利要求I和2中任一項所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是處于約0.5到約2. 2之間的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是處于約0.75到約2. 0之間的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是處于約0.8到約I. 9之間的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1、2、以及5中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約0.5mol % 的氧化磷(P2O5)。
9.如權(quán)利要求8所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料基本上不含氧化磷(P205)。
10.如權(quán)利要求1、2、以及5中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約2.Omol % 的氧化鋰(Li2O)。
11.如權(quán)利要求10所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料基本上不含氧化鋰(Li2O)。
12.如權(quán)利要求1、2、5、以及10中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括一種選自下組的堿金屬氧化合物，該組由以下各項組成氧化鉀(K20)、氧化鈉(Na20)、以及它們的一種組合。
13.如權(quán)利要求12所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12mol%的堿金屬氧化合物。
14.如權(quán)利要求13所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量大于約8mol%并且小于約12mol%的堿金屬氧化合物。
15.如權(quán)利要求14所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量大于約9mol%并且小于約11. 5mol%的堿金屬氧化合物。
16.如權(quán)利要求1、2、5、10、以及12中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括硅石。
17.如權(quán)利要求16所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在硅石(SiO2)的總含量與堿金屬氧化合物的總含量[CaJ之間以[CJSiO2]表示的、按mol%測量的、大于約0. 17的一個比率。
18.如權(quán)利要求17所述的磨料物品，其中，該比率[Ca(x;/Si02]是大于約0.18。
19.如權(quán)利要求17所述的磨料物品，其中，該比率[CaJSiO2]是處于約0.17與約0. 6之間的范圍內(nèi)。
20.如權(quán)利要求19所述的磨料物品，其中，該比率[CaJSiO2]是處于約0.18與約0. 5之間的范圍內(nèi)。
21.如權(quán)利要求1、2、5、10、12、以及16中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括不大于約8. Omol %的氧化鈉。
22.如權(quán)利要求21所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括不大于約7.Omol%的氧化鈉。
23.如權(quán)利要求21所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約2.Omol %與約8. Omol %之間的氧化鈉。
24.如權(quán)利要求1、2、5、10、12、16、以及21中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括至少約4. Omol1^的氧化鉀。
25.如權(quán)利要求24所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括至少約5.Omol %的氧化鉀。
26.如權(quán)利要求24所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約4.Omol %與約IOmol %之間的氧化鉀。
27.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體具有小于約50vol %的孔隙率以及包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中，這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12mol%的堿金屬氧化物以及小于約2. Omol %氧化鋰(Li2O)。
28.如權(quán)利要求27所述的磨料物品，其中，堿金屬氧化物的總含量是小于約11.5mol%并且大于約9mol%。
29.如權(quán)利要求28所述的磨料物品，其中，堿金屬氧化物的總含量是小于約11.5mol%并且大于約9. 5mol %。
30.如權(quán)利要求27和28中任一項所述的磨料物品，其中，該孔隙率是小于約48vol%。
31.如權(quán)利要求30所述的磨料物品，其中，該孔隙率是小于約40vol%。
32.如權(quán)利要求27、28、以及30中任一項所述的磨料物品，其中，該孔隙率是至少約20vol %并且小于約50vol %。
33.如權(quán)利要求32所述的磨料物品，其中，該孔隙率是至少約30vOl%并且小于約45vol%o
34.如權(quán)利要求27、28、30、以及32中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括一種非晶相。
35.如權(quán)利要求34所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料基本上由一種非晶相組成。
36.如權(quán)利要求27、28、30、32、以及34中任一項所述的磨料物品，其中，這些磨料顆?；旧嫌晌⒕а趸X組成。
37.如權(quán)利要求27、28、30、32、34、以及36中任一項所述的磨料物品，其中，該微晶氧化鋁包括具有的平均微晶尺寸小于約I微米的微晶。
38.如權(quán)利要求37所述的磨料物品，其中，該微晶氧化鋁包括具有的平均微晶尺寸小于約0.5微米的微晶。
39.如權(quán)利要求38所述的磨料物品，其中，該微晶氧化鋁包括具有的平均微晶尺寸處于約0. I微米與約0. 2微米之間的范圍內(nèi)的微晶。
40.如權(quán)利要求27、28、30、32、34、36、以及37中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約I. Omol %的氧化磷(P2O5)。
41.如權(quán)利要求40所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約0.5mol%的氧化磷(P2O5)。
42.如權(quán)利要求41所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料基本上不含氧化磷(P205)。
43.如權(quán)利要求27、28、30、32、34、36、37、以及40中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約1.5mol%的氧化鋰(Li2O)。
44.如權(quán)利要求43所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約I.Omol %的氧化鋰(Li2O)。
45.如權(quán)利要求27、28、30、32、34、36、37、40、以及43中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在氧化鈉(Na2O)的總含量與氧化鉀(K2O)的總含量之間以[K20/Na20]定義的、按mol%測量的、具有大于約0. 5的值的一個比率。
46.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中，這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約2. Omol %的氧化鋰(Li2O)、以及小于約IOmol %氧化硼(B2O3)。
47.如權(quán)利要求46所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約9.Omol %的氧化硼。
48.如權(quán)利要求47所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約8.Omol %的氧化硼。
49.如權(quán)利要求48所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約I.Omol %與約IOmo I %之間的范圍內(nèi)的氧化硼。
50.如權(quán)利要求46以及47中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約I.Omol % 的氧化磷(P2O5)。
51.如權(quán)利要求46、47、以及50中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料進(jìn)一步包括在以mol%計的堿金屬氧化合物總含量[CaJ與以mol%計的二價堿土金屬氧化合物總含量[CdaJ之間以[Ca(X;/CdaJ表示的、具有至少約I. 2的值的一個比率。
52.如權(quán)利要求51所述的磨料物品，其中，該比率[Ca(X;/CdaJ是至少約I.5。
53.如權(quán)利要求52所述的磨料物品，其中，該比率[CJCdaJ是至少約1.75。
54.如權(quán)利要求53所述的磨料物品，其中，該比率[CJCdaJ是至少約2.O。
55.如權(quán)利要求51所述的磨料物品，其中，該比率[Ca(X;/CdaJ是小于約3.5。
56.如權(quán)利要求55所述的磨料物品，其中，該比率[CJCdaeJ是小于約3.25。
57.如權(quán)利要求56所述的磨料物品，其中，該比率[Ca(X;/CdaJ是小于約3.O。
58.如權(quán)利要求51所述的磨料物品，其中，該比率[C_/CdaJ是處于約I.2與約3. 5之間的范圍內(nèi)。
59.如權(quán)利要求58所述的磨料物品，其中，該比率[CJCdaeJ是處于約I.5與約3. 25之間的范圍內(nèi)。
60.如權(quán)利要求59所述的磨料物品，其中，該比率[C_/Cdae。]是處于約I.75與約3. 0之間的范圍內(nèi)。
61.如權(quán)利要求60所述的磨料物品，其中，該比率[CJCdaJ是處于約2.0與約2.75之間的范圍內(nèi)。
62.如權(quán)利要求46、47、50、以及51中任一項所述的磨料物品,其中，該磨料本體的孔隙率是小于約45vol%。
63.如權(quán)利要求46、47、50、51、以及62中任一項所述的磨料物品，其中，該堿金屬氧化合物總含量[Ca。。]是小于約
64.如權(quán)利要求46、47、50、51、62、以及63中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括硅石。
65.如權(quán)利要求64所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括大于約5511101%的娃石。
66.如權(quán)利要求65所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約55mol%與約70mo I %之間的范圍內(nèi)的硅石。
67.如權(quán)利要求66所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約55mol%與約65mol%之間的范圍內(nèi)的硅石。
68.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體包括 包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中，這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12mol%的堿金屬氧化物；以及 進(jìn)入該磨料本體之中不大于約2. 2mm的噴砂滲透度，該噴砂滲透度是在一個具有48cc的體積的噴砂室中使用標(biāo)準(zhǔn)砂子在15psi的壓力下持續(xù)10秒的大約一個單次周期時間的測量條件下測量的。
69.如權(quán)利要求68所述的磨料物品，其中，該磨料本體具有的噴砂滲透度是不大于約2. Imm0
70.如權(quán)利要求69所述的磨料物品，其中，該磨料本體具有的噴砂滲透度是不大于約2.Omm0
71.如權(quán)利要求70所述的磨料物品，其中，該磨料本體具有的噴砂滲透度是不大于約I. 9mm。
72.如權(quán)利要求71所述的磨料物品，其中，該磨料本體具有的噴砂滲透度是不大于約I. 8mm。
73.如權(quán)利要求72所述的磨料物品，其中，該磨料本體具有的噴砂滲透度是不大于約I. 6mm。
74.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體包括 包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中，這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約IOmol %的氧化硼(B2O3);以及 進(jìn)入該磨料本體之中不大于約2. 2mm的噴砂滲透度，該噴砂滲透度是在一個具有48cc的體積的噴砂室中使用標(biāo)準(zhǔn)砂子在15psi的壓力下持續(xù)10秒的大約一個單次周期時間的測量條件下測量的。
75.如權(quán)利要求74所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約2.Omol %的氧化鋰(Li2O)。
76.一種形成磨料物品的方法，包括 將包括微晶氧化鋁的磨料顆粒與一種粘結(jié)劑材料粉末進(jìn)行混合，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括不大于約15 1%的多種堿金屬氧化合物； 將該混合物形成一個生坯物品；并且 將該生坯物品加熱到至少約1100°C的燒制溫度以便形成一種磨料物品，該磨料物品具有包含在一種玻璃體粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒。
77.如權(quán)利要求76所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括一種玻璃料。
78.如權(quán)利要求76和77中任一項所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括至少約50wt*%的娃石。
79.如權(quán)利要求78所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括在約50wt%與約70wt%之間的硅石。
80.如權(quán)利要求76、77、以及78中任一項所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括選自下組的多種堿金屬氧化合物，該組由以下各項組成氧化鉀(K2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鋰(Li2O)以及它們的一種組合。
81.如權(quán)利要求80所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括小于約2.Omol %的氧化鋰。
82.如權(quán)利要求81所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末基本上不含氧化鋰。
83.如權(quán)利要求76、77、78、以及80中任一項所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括小于約I. Omol %的氧化磷(P2O5)。
84.如權(quán)利要求83所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末基本上不含氧化磷(P2O5)。
85.如權(quán)利要求76、77、78、80、以及83中任一項所述的方法，其中，形成包括將該混合物壓制成一種形狀。
86.如權(quán)利要求76、77、78、80、83、以及85中任一項所述的方法，其中，該燒制溫度是至少約 1150。。。
87.如權(quán)利要求86所述的方法，其中，該燒制溫度是至少1200°C。
88.如權(quán)利要求87所述的方法，其中，該燒制溫度是至少1250°C。
89.如權(quán)利要求76、77、78、80、83、85、以及86中任一項所述的方法，其中，該燒制溫度是處于約1100°C與約1400°C之間的范圍內(nèi)。
90.如權(quán)利要求89所述的方法，其中，該燒制溫度是處于約1100°C與約1300°C之間的范圍內(nèi)。
91.如權(quán)利要求76、77、78、80、83、85、86、以及89中任一項所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括不大于約18mol%的氧化鋁(Al2O3)。
92.如權(quán)利要求76、77、78、80、83、85、86、89、以及91中任一項所述的方法，其中，該粘結(jié)劑材料粉末包括總含量不大于約IOmol%的二價堿土金屬氧化合物。
93.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體包括 包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中，這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12mol%的堿金屬氧化物；以及 進(jìn)入該磨料本體之中不大于約2. Omm的噴砂滲透度，該噴砂滲透度是在一個具有48cc的體積的噴砂室中使用標(biāo)準(zhǔn)砂子在15psi的壓力下持續(xù)10秒的大約一個單次周期時間的測量條件下測量的。
94.如權(quán)利要求93所述的磨料物品,其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約I.Omol %的氧化磷(P2O5)。
95.如權(quán)利要求93或94中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在氧化鈉(Na2O)的總含量與氧化鉀(K2O)的總含量之間以[K20/Na20]定義的、按mol%測量的、具有大于約0.5的值的一個比率。
96.如權(quán)利要求93、94、以及95中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約2. Omol1^的氧化鋰(Li2O)。
97.如權(quán)利要求93、94、95、以及96中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括硅石。
98.如權(quán)利要求97所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在硅石(SiO2)的總含量與堿金屬氧化合物的總含量[CaJ之間以[CJSiO2]表示的、按mol%測量的、大于約0. 17的一個比率。
99.如權(quán)利要求93、94、95、96、以及97中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括不大于約8. Omol %的氧化鈉。
100.如權(quán)利要求93、94、95、96、97、以及99中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括至少約4. Omol1^的氧化鉀。
101.如權(quán)利要求93、94、95、96、97、99、以及100中任一項所述的磨料物品，其中，該孔隙率是小于約50vol%。
102.如權(quán)利要求101所述的磨料物品，其中，該孔隙率是至少約30vOl%并且小于約45vol%o
103.如權(quán)利要求93、94、95、96、97、99、100、以及101中任一項所述的磨料物品，其中，該微晶氧化鋁包括具有的平均微晶尺寸小于約I微米的微晶。
104.如權(quán)利要求93、94、95、96、97、99、100、101、以及103中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約IOmol %的氧化硼。
105.如權(quán)利要求93、94、95、96、97、99、100、101、103、以及104中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料進(jìn)一步包括在以mol%計的堿金屬氧化合物總含量[Ca。。]與以mol%計的二價堿土金屬氧化合物總含量[CdaJ之間以[Ca(X;/CdaJ表示的、具有至少約I. 2的值的一個比率。
106.如權(quán)利要求105所述的磨料物品，其中，該比率[Ca(x;/Cdae。]是處于約I.2與約3. 5之間的范圍內(nèi)。
107.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體具有小于約50vol %的孔隙率以及包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中，這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約13mol%的堿金屬氧化物以及小于約2. Omol%氧化鋰(Li2O)。
108.如權(quán)利要求107所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12. 8mol %的堿金屬氧化物。
109.如權(quán)利要求108所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約12. 6mol%的堿金屬氧化物。
110.如權(quán)利要求109所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量小于約·12. 4mol %的堿金屬氧化物。
111.如權(quán)利要求107和108中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量大于約8mol%并且小于約13mol%的堿金屬氧化合物。
112.如權(quán)利要求111所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括總含量大于約9mol%并且小于約12. 8mol%的堿金屬氧化合物。
113.如權(quán)利要求107、108、以及111中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括小于約I. Omol %的氧化磷(P2O5)。
114.如權(quán)利要求107、108、111、以及113中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑包括在氧化鈉(Na2O)的總含量與氧化鉀(K2O)的總含量之間以[K20/Na20]定義的、按m0l%測量的、具有大于約0. 5的值的一個比率。
115.如權(quán)利要求114所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是大于約0.75。
116.如權(quán)利要求113所述的磨料物品，其中，該比率[K20/Na20]是處于約0.5到約2. 2之間的范圍內(nèi)。
117.如權(quán)利要求107、108、111、113、以及114中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料基本上不含氧化磷(P2O5)。
118.如權(quán)利要求107、108、111、113、114、以及117中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料基本上不含氧化鋰(Li2O)。
119.如權(quán)利要求107、108、111、113、114、117、以及118中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在硅石(SiO2)的總含量與堿金屬氧化合物總含量[Ca。。]之間以[Ca。。/SiO2]表示的、按mol%測量的、大于約0. 17的一個比率。
120.如權(quán)利要求119所述的磨料物品，其中，該比率[CJSiO2]是大于約0.18。
121.如權(quán)利要求107、108、111、113、114、117、118、以及119中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括不大于約8. Omol %的氧化鈉。
122.如權(quán)利要求121所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約2.Omol %與約8. Omol %之間的氧化鈉。
123.如權(quán)利要求107、108、111、113、114、117、118、119以及121中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括至少約4. Omol %的氧化鉀。
124.如權(quán)利要求123所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約4.Omol %與約IOmol %之間的氧化鉀。
125.如權(quán)利要求107、108、111、113、114、117、118、119、121、以及 123 中任一項所述的磨料物品，其中，該孔隙率是至少約20vol%并且小于約50vol%。
126.如權(quán)利要求107、108、111、113、114、117、118、119、121、123、以及 125 中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括至少約10mol%的氧化硼(B2O3)。
127.如權(quán)利要求126所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料包括在約I.Omol %與約IOmo I %之間的范圍內(nèi)的氧化硼。
128.如權(quán)利要求107、108、111、113、114、117、118、119、121、123、125、以及 126 中任一項所述的磨料物品，其中，該粘結(jié)劑材料進(jìn)一步包括在以mol%計的堿金屬氧化合物總含量[CaJ與以mol%計的二價堿土金屬氧化合物總含量[CdaJ之間以[Ca(X;/CdaJ表示的、具有至少約I. 2的值的一個比率。
129.如權(quán)利要求128所述的磨料物品，其中，該比率[Ca(X;/CdaJ是至少約I.5。
130.如權(quán)利要求128所述的磨料物品，其中，該比率[C_/CdaJ是處于約I.2與約3. 5之間的范圍內(nèi)。
131.如權(quán)利要求130所述的磨料物品，其中，該比率[C_/Cdae。]是處于約2.0與約2. 75之間的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種磨料物品具有一個磨料本體，該磨料本體具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中這些磨料顆粒包括微晶氧化鋁，并且其中該粘結(jié)劑材料包括小于約1.0mol％的氧化磷(P2O5)，以及在氧化鈉(Na2O)的總含量與氧化鉀(K2O)的總含量之間以[K2O/Na2O]定義的且按mol％測量的、具有大于約0.5的值的一個比率。
文檔編號B24D18/00GK102655984SQ201080056498
公開日2012年9月5日 申請日期2010年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月8日
發(fā)明者G·奎爾, K·麥克尼爾, M·吉瓦納瑟姆, N·薩蘭吉, R·博特-舒爾茨, S·J·魯克曼尼 申請人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法國圣戈班磨料磨具公司