磨料顆粒、制備磨料顆粒的方法以及磨料制品的制作方法

磨料顆粒、制備磨料顆粒的方法以及磨料制品的制作方法
【專利摘要】本發明公開了成形陶瓷磨料顆粒，所述成形陶瓷磨料顆粒包括第一表面，所述第一表面具有至少包括第一邊緣和第二邊緣的周邊。所述周邊的第一區域包括所述第二邊緣并且向內延伸并在限定第一銳角內角和第二銳角內角的兩個拐角處終止。所述周邊具有最多四個限定銳角內角的拐角。第二表面與所述第一表面相背對并且不接觸所述第一表面。周向表面設置在所述第一表面和所述第二表面之間并連接所述第一表面和所述第二表面。所述周向表面具有第一預定的形狀。本發明還公開了制備成形陶瓷磨料顆粒的方法和包括所述成形陶瓷磨料顆粒的磨料制品。
【專利說明】磨料顆粒、制備磨料顆粒的方法以及磨料制品

【技術領域】
[0001] 本公開廣義地涉及磨料顆粒、磨料制品及其制備和使用方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，通過模塑溶膠-凝膠、干燥并且燒結所干燥的溶膠-凝膠以獲得成形陶瓷 磨料顆粒而產生的成形磨料顆粒在磨料行業中已得到普及。金剛石車削技術常常用于制備 合適的模具，尤其是用于制備精細級磨料顆粒的模具，但在可制得的模具腔體形狀方面受 到限制。


【發明內容】

[0003] 本發明人已發現，通過減小在成形陶瓷磨料顆粒的周邊拐角處形成的角可以實現 改進的研磨性能。
[0004] 成形磨料顆粒一般來講可具有超過隨機粉碎的磨料顆粒的優異性能。通過控制磨 料顆粒的形狀，可以控制磨料制品的所得性能。本發明人已發現，通過使成形磨料顆粒的至 少一個邊緣向內延伸，相鄰的拐角通常變尖銳，從而使研磨性能得到意料不到的改進。
[0005] 在一個方面，本公開提供成形陶瓷磨料顆粒，該成形陶瓷磨料顆粒包括：
[0006] 第一表面，該第一表面具有至少包括第一邊緣和第二邊緣的周邊，其中該周邊的 第一區域包括第二邊緣并且向內延伸并在限定第一銳角內角和第二銳角內角的兩個拐角 處終止，并且其中該周邊具有最多四個限定銳角內角的拐角；
[0007] 第二表面，該第二表面與第一表面相背對并且不接觸第一表面；以及
[0008] 周向表面，該周向表面設置在第一表面和第二表面之間并且連接第一表面和第二 表面，其中周向表面包括第一壁和第二壁，第一壁在第一邊緣處接觸周邊，第二壁在第二邊 緣處接觸周邊，并且其中周向表面具有第一預定的形狀。
[0009] 在另一方面，本公開提供多個磨料顆粒，其中該多個磨料顆粒包括以數值計至少 10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%或甚至至少 99% 的根據本公開所 述的成形陶瓷磨料顆粒。
[0010] 根據本公開所述的磨料顆粒在例如制造和使用磨料制品方面是可用的。
[0011] 在另一方面，本公開提供磨料制品，該磨料制品包括保持在粘合劑中的根據本公 開所述的成形陶瓷磨料顆粒。
[0012] 本發明人還開發了使得能夠制造根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒（包括精 細級）的方法。
[0013] 因此，在另一方面，本公開提供制備成形陶瓷磨料顆粒的方法，該方法包括以下步 驟：
[0014] a)提供限定模具腔體的模具，其中模具腔體具有由周邊限定的外部開口，其中該 周邊至少包括第一邊緣和第二邊緣，其中周邊的第一區域包括第二邊緣并且向內延伸并在 限定第一銳角內角和第二銳角內角的兩個拐角處終止，并且其中周邊具有最多四個限定銳 角內角的拐角，并且其中模具腔體由周向模具表面側向地界定，該周向模具表面包括第一 模具壁和第二模具壁，第一模具壁在第一邊緣處與周邊相交，第二模具壁在第二邊緣處與 周邊相交；
[0015] b)將陶瓷前體材料設置在模具腔體內；
[0016] c)將設置在模具腔體內的陶瓷前體材料轉換加工成成形陶瓷前體顆粒；并且
[0017] d)將成形陶瓷前體顆粒轉換加工成成形陶瓷磨料顆粒。
[0018] 在一些實施例中，該方法還包括在步驟d)之前將成形陶瓷前體顆粒與模具分離。 在一些實施例中，步驟d)包括燒結成形陶瓷前體顆粒。在一些實施例中，步驟d)包括煅燒 成形陶瓷前體顆粒以提供經煅燒的成形陶瓷前體顆粒，并且燒結經煅燒的成形陶瓷前體顆 粒。
[0019] 以下定義適用于整個說明書和權利要求書。
[0020] 術語"角"在下文例如參考圖6A-6D進行定義。
[0021] 術語"煅燒"是指通過在比通常用于燒結的溫度低的溫度條件下加熱而從陶瓷前 體中去除揮發性物質（如，游離水）。
[0022] 術語"陶瓷磨料顆粒"是指包含陶瓷材料的磨料顆粒。
[0023] 術語"拐角"是指兩條會聚線或邊緣相遇所形成的地方、位置或角。拐角可以是尖 銳的，例如呈點或邊緣。拐角還可以是連接相鄰線或面的大體圓形區域。
[0024] 術語"脫模角"是指錐形的角，該角結合到模具腔體的壁中使得模具腔體的開口寬 于其基部。現在參見圖1，其示出模具1〇〇和模具腔體105的橫截面，脫模角μ是模具基部 150和模具壁130之間的角。脫模角可變化以改變第一表面和第二表面與周向表面的側邊 的相對大小。在本公開的各種實施例中，脫模角μ可以為90度，或在約95度至約130度、 約95度至約125度、約95度至約120度、約95度至約115度、約95度至約110度、約95 度至約105度、或約95度至約100度的范圍內。如本文所用，術語脫模角還指模塑主體的 壁的對應于用于制備模塑主體的模具的脫模角的錐形角。例如，圖3中的示例性成形陶瓷 磨料顆粒300的脫模角應當是第二表面370和壁384之間的角。
[0025] 術語"面"是指大體平的表面，其可包括例如在制造期間產生的小瑕疵。
[0026] 術語"內角"是指在周邊內由周邊的兩個相鄰邊緣限定的角。
[0027] 術語"長度"是指物體沿其最大維度的最大程度。
[0028] 術語"主表面"是指比所提及的物體中的至少一半表面大的表面。
[0029] 術語"周邊"是指表面的封閉邊界，其可以是平的表面或不平的表面。
[0030] 術語"預定的形狀"意指形狀從在制備陶瓷磨料顆粒期間使用的模具腔體復制而 來。術語"預定的形狀"排除通過機械粉碎操作獲得的隨機形狀。
[0031] 術語"燒結"是指加熱陶瓷前體材料使其發生到對應的陶瓷材料的基本轉化的過 程。
[0032] 術語"厚度"是指某物沿正交于長度和寬度兩者的維度的最大程度。
[0033] 術語"寬度"是指某物沿正交于長度的維度的最大程度。
[0034] 在考慮【具體實施方式】以及所附權利要求書之后，將進一步理解本公開的特征和優 點。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0035] 圖1是示例性模具的示意性邊緣剖視圖，其示出如何確定脫模角。
[0036] 圖2是根據本公開的示例性成形陶瓷磨料顆粒的示意透視圖。
[0037] 圖3是根據本公開的示例性成形陶瓷磨料顆粒的示意透視圖。
[0038] 圖4是根據本公開的另一種示例性成形陶瓷磨料顆粒的示意透視圖。
[0039] 圖5A-5C是根據本公開的示例性成形陶瓷磨料顆粒的示意頂視圖。
[0040] 圖6A-6D是各種拐角的示意頂視圖，其示出如何計算它們的角度。
[0041] 圖7是在制備根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒中可用的示例性模具的示意 性剖面透視圖。
[0042] 圖8是根據本公開的示例性帶涂層磨料制品的邊緣剖視圖。
[0043] 圖9是根據本公開的粘結的磨料制品的透視圖。
[0044] 圖10是根據本公開的非織造磨料制品的放大側視圖。
[0045] 圖11是成形陶瓷磨料顆粒SAP1的顯微照片。
[0046] 圖12是根據美國專利申請公布No. 2010/0146867 (Boden等人）中段落[0128]的 公開內容、使用98度的脫模角制備的成形氧化鋁磨料顆粒SAPA的顯微照片。
[0047] 圖13和圖14是比較實例1和比較例A和B的研磨盤的切割速率和累積切割量的 點圖。
[0048] 圖15是成形陶瓷磨料顆粒SAP2的顯微照片。
[0049] 圖16是成形陶瓷磨料顆粒SAP3的顯微照片。
[0050] 圖17是比較用實例1、實例2、實例3和比較例C的顆粒制備的研磨盤對1045碳 鋼的性能的點圖。
[0051] 圖18是比較實例4、實例5、實例6和比較例D的研磨盤在用于研磨304不銹鋼時 的性能的點圖。
[0052] 圖19是比較實例4、實例5、實例6和比較例D的研磨盤的性能的點圖。
[0053] 圖20A是根據美國專利No. 8, 142, 531 (Adefris等人）的公開內容制備的成形氧 化鋁磨料顆粒SAPB的顯微照片。
[0054] 圖20B是成形陶瓷磨料顆粒SAP4的顯微照片。
[0055] 圖21是比較實例7、比較例E以及比較例F的研磨盤的性能的點圖。
[0056] 圖22和圖23是實例8和比較例G的研磨盤在分別用于研磨1045碳鋼和304不 銹鋼時的性能的點圖。
[0057] 盡管上述附圖示出了本公開的若干實施例，但是例如如討論中所指出，還可以想 到其他實施例。在所有情況下，本公開都以示例性而非限制性方式展示。應當理解，本領域 的技術人員可以設計出大量其他修改形式和實施例，這些修改形式和實施例也在本公開的 原理的范圍和精神內。附圖可未按比例繪制。在所有附圖中，相同參考標號可以用來表不 相同部件。

【具體實施方式】
[0058] 現在參見圖2,示例性成形陶瓷磨料顆粒200包括第一表面210,該第一表面具有 周邊220。第二表面270與第一表面210相背對，并且不接觸第一表面210。周向表面280 具有預定的形狀，并且被設置在第一主表面210和第二主表面270之間并且連接第一主表 面210和第二主表面270。周邊220包括第一邊緣230和第二邊緣232。周向表面280包 括第一壁282和第二壁284。第一邊緣230和第二邊緣232分別表示第一壁282和第二壁 284與周邊220的相交處。周邊220的第一區域290包括第一邊緣230并且向內延伸并在 第一拐角250和第二拐角252處終止，第一拐角250和第二拐角252限定相應的銳角內角 260、262。
[0059] 在一些實施例中，根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒的向內延伸的區域可具 有最大深度，最大深度是成形陶瓷磨料顆粒平行于最大深度的最大尺寸的至少5%、10%、 15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%、50%、55%或甚至 60%。例如，參見圖 2,其示出平 行于最大深度215的最大尺寸218。相似地，在圖3中，最大尺寸318平行于最大深度315。
[0060] 在圖2所示的實施例中，第一表面210具有對應于用于形成它的模具腔體的基部 的第一預定的形狀。然而，如果使用具有兩個相背對開口的模具（如，像在穿孔板的情況中 那樣），第一主表面或第二主表面兩者都不會具有預定的形狀，而周向表面將會具有預定的 形狀。
[0061] 在一些實施例中，根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒具有包括至少三個壁的周 向表面。現在參見圖3,示例性成形陶瓷磨料顆粒300包括第一表面310,該第一表面具有周 邊320。周邊320包括第一邊緣330、第二邊緣332和第三邊緣334。第一邊緣330是凹的 單調曲線，而第二邊緣332和第三邊緣334是基本上直的邊緣。第二表面370與第一主表 面310相背對，并且不接觸第一主表面310。周向表面380具有預定的形狀，并且被設置在 第一表面310和第二表面370之間并且連接第一表面310和第二表面370。周向表面380 包括第一壁382、第二壁384和第三壁386。第一邊緣330、第二邊緣332和第三邊緣334分 別表示第一壁382、第二壁384和第三壁386與周邊320的相交處。周邊320的第一區域 390包括向內延伸的第一邊緣330并且在第一拐角350和第二拐角352處終止，第一拐角 350和第二拐角352限定相應的第一銳角內角360和第二銳角內角362。
[0062] 如圖2和圖3所示，周邊的第一區域可包括單個向內彎曲的延伸邊緣，然而還預期 周邊的第一區域可包括多個邊緣（如，2、3、4、5、6、7、8、9、10個或更多個邊緣）。
[0063] 現在參見圖4,示例性成形陶瓷磨料顆粒400包括第一表面410,該第一表面具有 周邊420。周邊420包括基本上直的第一邊緣430、第二邊緣432、第三邊緣434和第四邊緣 436。第二表面470與第一表面410相背對，并且不接觸第一表面410。周向表面480包括 第一壁482、第二壁484、第三壁486和第四壁488。周向表面480具有預定的形狀，并且被 設置在第一主表面410和第二表面470之間并連接第一主表面410和第二表面470。第一 邊緣430、第二邊緣432、第三邊緣434和第四邊緣436分別表示第一壁482、第二壁484、第 三壁486和第四壁488與周邊420的相交處。周邊420的第一區域490包括第一邊緣430 和第四邊緣436,并且向內延伸。第一區域490在第一拐角450和第二拐角452處終止，第 一拐角450和第二拐角452限定相應的第一銳角內角460和第二銳角內角462。
[0064] 圖3和圖4示出具有箭頭狀周邊的成形陶瓷磨料顆粒。同樣，在一些實施例中，成 形陶瓷磨料顆粒本身可以是箭頭狀的。
[0065] 在一些實施例中，周邊的多于一個區域和/或邊緣是向內延伸的。例如，現在參見 圖5A，示例性成形陶瓷磨料顆粒500a具有第一表面510a的周邊520a，該周邊520a具有兩 個向內延伸的區域590a、592a，這些區域由邊緣530a、532a形成并且各自在銳角拐角550a、 552a、554a中的兩個處終止。現在參見圖5B，示例性成形陶瓷磨料顆粒500b具有第一表面 510b的周邊520b，該周邊520b具有三個向內延伸的區域590b、592b、594b，這些區域由邊 緣530b、532b、534b形成并且各自在銳角拐角550b、552b、554b中的兩個處終止。同樣，現 在參見圖5C，示例性成形陶瓷磨料顆粒500c具有第一表面510c的周邊520c，該周邊具有 四個向內延伸的區域590(3、592(3、594(：、596(3，這些區域由邊緣530(3、532(3、534(3、536(3形成 并且各自在限定銳角內角（未示出）的兩個拐角550(3、552(：、554(3、556(3處終止。
[0066] 按照定義，第一主表面的周邊向外延伸，除了任何向內延伸的區域以外。例如，周 邊可以向外延伸，除了一個、兩個、三個或四個向內延伸的區域以外。周邊的向內延伸的區 域可包括例如單個彎曲的邊緣（如，單調的彎曲的邊緣），或多個彎曲的或基本上直的（如， 線性的）邊緣，或彎曲的邊緣和基本上直的邊緣的組合。
[0067] 通常，根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒具有顯著小于其長度和/或寬度的厚 度，但這不是必需的。例如，成形陶瓷磨料顆粒的厚度可以小于或等于其長度和/或寬度的 三分之一、五分之一或十分之一。
[0068] 一般來講，第一表面和第二表面基本上平行，或甚至是平行的；然而，這不是必需 的。例如，由于干燥引起的隨機偏差可能導致第一主表面和第二主表面之一或二者是不平 坦的。同樣，第一主表面和/或第二主表面可具有形成于其中的平行的凹槽，例如，在美國 專利申請公布No. 2010/0146867A1 (Boden等人）中所描述的。
[0069] 根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒包含陶瓷材料。在一些實施例中，它們 可基本上由陶瓷材料組成或甚至由陶瓷材料組成，但它們可包含非陶瓷相（如，像在 玻璃-陶瓷中那樣）。合適的陶瓷材料的實例包括α氧化鋁、熔融的氧化鋁-氧化鋯 以及熔融的氮氧化物。關于適用于根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒的溶膠-凝 膠衍生的陶瓷材料另外細節可見于例如美國專利No. 4, 314, 827 (Leitheiser等人）、 美國專利 No. 4, 518, 397(Leitheiser 等人）、美國專利 No. 4, 623, 364(Cottringer 等人）、美國專利 No. 4,744,802 (Schwabel)、美國專利 No. 4,770,671(Monroe 等 人）、美國專利 No. 4, 881，951 (Wood 等人）、美國專利 No. 4, 960, 441 (Pellow 等 人）、美國專利 No. 5, 139, 978 (Wood)、美國專利 No. 5, 201，916 (Berg 等人）、美 國專利 No.5,366,523(Rowenhorst 等人）、美國專利 No.5,429,647(Larmie)、美 國專利吣.5,547,479((：〇簡611等人）、美國專利吣.5,498,269(1^1'11^6)、美國 專利No. 5, 551，963(Larmie)、美國專利No. 5, 725, 162(Garg等人）和美國專利 No. 6, 054, 093 (Torre 等人）。
[0070] 為了有利于從用于制備根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒的模具中將其移除 并且通常為了提高在研磨應用中的性能，成形陶瓷磨料顆粒可對應于模具的脫模角是錐形 的，例如，如在美國專利申請公布No. 2010/0151196Al(Adefris等人）中所描述的。在其他 實施例中，周向表面可以不是錐形的（即，它可以是堅直的），和/或第一表面和第二表面可 以具有相同的大小和形狀。
[0071] 在一些實施例中，在周邊的向內延伸的區域和相鄰邊緣任一者或兩者之間形成的 內角小于在向內延伸的區域例如被單個直線段或凸的邊緣替換的情況下的內角。例如，就 等邊三角形而言，所有的拐角具有60度的內角，而對于根據本公開的一個實施例的有凹的 邊緣替換三角形的邊緣之一的對應形狀，與向內延伸的區域相鄰的兩個拐角的內角可以為 基本上減小的。例如，就大體三角形形狀的陶瓷磨料顆粒而言，內角可以為在5、10、15、20、 25或30度至35、40、45、50或55度，或40至55度的范圍內。在一些實施例中，內角可以為 在35至55度、40至55度、或甚至45至55度的范圍內，但其他值也是可以的。相似地，如 果三角形的邊緣中的兩個（或三個）被向內延伸的彎曲的邊緣替換，它們相鄰拐角的內角 可落在相同范圍內或甚至更低。在具有四個或更多個邊緣的周邊的情況中趨勢相同，但內 角值可能趨于更大。
[0072] 為了測量周邊的拐角的內角（Θ)，取在相應邊緣的切線（Tpig之間形成的角，其 中相應邊緣在其最靠近拐角的點處形成拐角，拐角相對于向內延伸的區域尚未穿過拐點。 就相交的直邊緣而言（如，如圖6A所示），切線T la和T2a具有與邊緣本身相同的斜率并且 內角可容易地確定。在邊緣之一或兩者是單調向內延伸曲線的情況下（如，如圖6B和圖6C 所示），切線。和T 2。）同樣可通過沿著彎曲的邊緣趨近拐角來容易地確定。 然而，如果拐角是圓的或換句話講是變形的（如，如圖6D所示），拐角的內角的測量可能變 得很成問題。因此，在此類情況下，切線T ld和T2d)應通過在每個相鄰邊緣的切線在趨近鄰 近拐角的拐點（如果存在）（圖6D中示出為Pi和P 2)時測量它們來確定。
[0073] 根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒通常作為多個顆粒使用，這些顆粒可包括本 公開的成形陶瓷磨料顆粒、其他成形磨料顆粒和/或粉碎的磨料顆粒。例如，根據本公開 的多個磨料顆粒可包括以數值計至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、 95 %或甚至99 %或更大百分比的本文所述的成形陶瓷磨料顆粒。成形陶瓷磨料顆粒可具有 相同的標稱大小和形狀，但在一些實施例中，使用大小和/或形狀的組合可能是有用的。
[0074] 通常，根據本公開所述的成形陶瓷磨料顆粒具有相對較小的最大顆粒尺寸；例如， 小于約1厘米（cm)、5毫米（mm)、2mm、lmm、200微米、100微米、50微米、20微米、10微米或 甚至小于5微米，但也可采用其他大小。
[0075] 在本公開中提及的任何磨料顆粒都可根據磨料行業認可并規定的標稱等級來設 定大小。示例性的磨料行業認可的分級標準包括ANSI (美國國家標準學會）、FEPA(歐洲 磨料生產聯合會）以及JIS(日本工業標準）頒布的標準。這種工業認可的分級標準包括 例如：ANSI 4、ANSI 6、ANSI8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 30、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、 ANSI60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400 和 ANSI 600;FEPA P8、FEPA P12、FEPA P16、FEPA P24、 FEPA P30、FEPA P36、FEPA P40、FEPA P50、FEPA P60、FEPA P80、FEPA PI00、FEPA PI20、 FEPA P150、FEPA P180、FEPA P220、FEPA P320、FEPA P400、FEPA P500、FEPA P600、FEPA P800、FEPA P1000 和 FEPA P1200;以及 JIS 8、JIS 12、JIS 16、JIS 24、JIS 36、JIS 46、 JIS 54、JIS 60、JIS 80、JIS 100、JIS 150、JIS 180、JIS 220、JIS 240、JIS 280、JIS 320、 JIS 360, JIS 400, JIS 400, JIS 600, JIS 800, JIS 1000, JIS 1500, JIS 2500, JIS 4000, JIS6000、JIS 8000 和 JIS 10,000。更通常地，根據 ANSI 60 和 80 或者 FEPA P60 和 P80 分 級標準將成形陶瓷磨料顆粒獨立地設定大小。
[0076] 術語"磨料行業認可并規定的標稱等級"還包括磨料行業認可并規定的標稱篩選 等級。例如，規定的標稱篩選等級可以使用符合ASTM E-11-09 "Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes(測試用絲布和篩網的標準規格）"的 美國標準測試篩網。ASTM E-11-09闡明了測試篩網的設計和構造需求，該測試篩網利用安 裝在框架中的織造絲布為介質，根據指定粒度對材料進行分類。典型名稱可表示為-18+20， 意思是成形陶瓷磨料顆粒通過了符合ASTM E-11-09 "Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes (測試用絲布和篩網的標準規格）"針對18號篩 網的規格的測試篩網并且保留在符合ASTM E11-09針對20號篩網的規格的測試篩網上。在 一個實施例中，成形陶瓷磨料顆粒具有的粒度使得：至少90%的顆粒通過18目測試篩網， 并且可以保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目測試篩網上。在各種實施例 中，成形陶瓷磨料顆粒可具有的標稱篩選等級包括：-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+ 40、5-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70/+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-17 0+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500 或-500+635。
[0077] 在一些實施例中，可根據多步驟工藝來制備成形陶瓷磨料顆粒。該工藝可使用陶 瓷前體分散體（如，包含陶瓷前體材料的分散體（如，溶膠-凝膠）來實施。
[0078] 簡而言之，該方法包括以下步驟：制備可被轉變為對應的陶瓷的有晶種或無晶種 的陶瓷前體分散體（如，可轉變成α氧化鋁的勃姆石溶膠-凝膠）；用陶瓷前體分散體填充 具有期望的成形磨料顆粒外部形狀的一個或多個模具腔體，干燥陶瓷前體分散體以形成成 形陶瓷前體顆粒；從模具腔體移除成形陶瓷前體顆粒；煅燒成形陶瓷前體顆粒以形成經煅 燒的成形陶瓷前體顆粒，然后燒結經煅燒的成形陶瓷前體顆粒以形成成形陶瓷磨料顆粒。
[0079] 在一些實施例中，省略煅燒步驟并且成形陶瓷前體顆粒在從模具中移除之后直接 進行燒結。在一些實施例中，模具由在煅燒或燒結期間燒盡的犧牲材料（如，聚烯烴材料） 制成，從而在加工期間消除將陶瓷前體顆粒與模具分離的步驟。
[0080] 現在，將在含α -氧化鋁的成形陶瓷磨料顆粒的上下文中對該工藝進行更詳細的 描述。
[0081] 第一工藝步驟涉及提供可被轉變為陶瓷材料的有晶種或無晶種的陶瓷前體材料 分散體（即，陶瓷前體分散體）。陶瓷前體分散體常常包含揮發性液體組分。在一個實施 例中，揮發性液體組分是水。陶瓷前體分散體應當包含足量的液體以使分散體的粘度足夠 低，從而能夠填充模具腔體并且復制模具表面，但是液體的量不能太多，以致引起隨后將液 體從模具腔體中移除的成本過高。在一個實施例中，陶瓷前體分散體包含2重量％至90重 量％的可以被轉變為陶瓷的顆粒（例如，氧化鋁一水合物（勃姆石）或另一種氧化鋁前體 的顆粒），以及至少10重量％至98重量％、或50重量％至70重量％、或50重量％至60重 量％的揮發性組分（例如，水）。相反地，在一些實施例中，陶瓷前體分散體包含30重量％ 至50重量％、或40重量％至50重量％的固體。
[0082] 可用的陶瓷前體分散體的實例包括氧化鋯溶膠、氧化釩溶膠、氧化鈰溶膠、氧化 鋁溶膠以及它們的組合。可用的氧化鋁分散體包括例如勃姆石分散體以及其他氧化鋁水 合物分散體。勃姆石可以通過已知的技術來制備或者可以從市場購得。可商購獲得的勃 姆石的實例包括均得自沙索爾北美有限公司（Sasol North America, Inc.)的商品名為 " DISPERAL "和" DISPAL "的產品，或者得自巴斯夫公司（BASF Corporat ion)的商品名為 "HIQ-40"的產品。這些氧化鋁一水合物是相對純的；S卩，它們除了一水合物外只包含相對 少的（如果有的話）其他水合物相，并且具有高表面積。
[0083] 所得成形陶瓷磨料顆粒的物理特性一般將取決于陶瓷前體分散體中使用的材料 類型。如本文所用，"凝膠"是分散在液體中的固體的三維網絡。
[0084] 陶瓷前體分散體可以包含改性添加劑或者改性添加劑的前體。改性添加劑可以用 于增強磨料顆粒的某些所需性質，或者提高后續燒結步驟的效率。改性添加劑或改性添加 劑前體可以采用可溶性鹽的形式，通常為水溶性鹽。它們通常由含金屬的化合物組成，并且 可以是鎂、鋅、鐵、娃、鈷、鎳、锫、鉿、鉻、紀、鐠、杉、鐿、釹、鑭、禮、鋪、鏑、鉺、鈦的氧化物的前 體，以及它們的混合物。能夠存在于陶瓷前體分散體中的這些添加劑的特定濃度可以由本 領域技術人員進行調整。
[0085] 通常，引入改性添加劑或改性添加劑前體將導致陶瓷前體分散體膠凝。也可以通 過以下方式使陶瓷前體分散體膠凝：在一定時期內進行加熱，從而通過蒸發來減少分散體 中的液體含量。陶瓷前體分散體還可以包含成核劑。適用于本公開的成核劑可以包括α氧 化鋁、α氧化鐵或其前體、二氧化鈦和鈦酸鹽、氧化鉻的細粒，或者會使所述轉化成核的任 何其他物質。如果使用，那么成核劑的量應當足夠使α氧化鋁的轉化得以實現。使α氧 化鋁前體分散體成核的方法在美國專利No. 4, 744, 802 (Schwabel)中進行了公開。
[0086] 可以將膠溶劑添加到陶瓷前體分散體中，以產生更穩定的水溶膠或膠態陶瓷前體 分散體。合適的膠溶劑是單質子酸或酸性化合物，例如乙酸、鹽酸、甲酸和硝酸。也可以使 用多質子酸，但是它們可能使陶瓷前體分散體快速膠凝，從而使得難以對其進行處理或難 以向其引入附加組分。某些商業來源的勃姆石包含有助于形成穩定陶瓷前體分散體的酸滴 度（例如，所吸收的甲酸或硝酸）。
[0087] 陶瓷前體分散體可以通過任何合適的手段形成；例如，就溶膠-凝膠氧化鋁前體 而言，將氧化鋁一水合物與包含膠溶劑的水簡單混合，或者形成添加有膠溶劑的氧化鋁一 水合物漿液。
[0088] 可以加入去沫劑或其他合適的化學品，以降低混合時形成氣泡或夾帶空氣的趨 勢。如果需要，可以加入其他化學品，例如潤濕劑、醇類或偶聯劑。
[0089] 第二工藝步驟涉及提供模具，該模具具有至少一個模具腔體，并且優選地具有形 成于模具的至少一個主表面中的多個腔體。
[0090] 現在參見圖7,示例性模具700限定模具腔體795。模具腔體795由包括第一模具 壁782、第二模具壁784和第三模具壁786的周向模具表面780側向地界定。模具腔體795 具有由周邊720限定的外部開口 797。第一模具壁782在第一邊緣730處與周邊720相交。 第二模具壁784在第二邊緣732處與周邊720相交。周邊720的第一區域790向內延伸并 且包括第一邊緣730,第一邊緣730在第一拐角750和第二拐角752處終止，第一拐角750 和第二拐角752限定相應的第一銳角內角760和第二銳角內角762。
[0091] 在一些實施例中，模具被形成為生產工具，其可以是例如束帶、片材、連續纖維網、 輪轉凹輥等涂布輥、安裝在涂布輥上的套筒、或者模具。在一個實施例中，所述生產工具包 含聚合物材料。合適的聚合物材料的實例包括例如聚酯、聚碳酸酯、聚（醚砜）、聚（甲基 丙烯酸甲酯）、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烴、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或它們的組合等熱塑性 材料，或者熱固性材料。在一個實施例中，整個模具由聚合物材料或熱塑性材料制成。在另 一個實施例中，在進行干燥時與陶瓷前體分散體接觸的模具的表面（如所述多個腔體的表 面）包含聚合物材料或熱塑性材料，并且該模具的其他部分可以由其他材料制成。舉例而 言，可將合適的聚合物涂層施加到金屬模具上，以改變其表面張力特性。
[0092] 聚合物型或熱塑性生產工具可以由金屬母模工具復制而成。母模工具將具有生 產工具所需的反轉圖案。母模工具可以采用與生產工具相同的方式制成。在一個實施例 中，母模工具由金屬（如，鎳）制成，并且經過金剛石車削。在一個實施例中，母模工具至 少部分地使用立體光照型技術形成。可以將聚合物片材連同母模工具加熱，使得通過將 二者壓制在一起而對聚合物材料壓印出母模工具圖案。還可以將聚合物材料或熱塑性材 料擠出或澆注到母模工具上，然后對其進行壓制。冷卻熱塑性材料以硬化以及制備生產 工具。如果利用熱塑性生產工具，那么應當注意不要產生過多熱量，因為這些熱量可以 使熱塑性生產工具變形，從而限制其壽命。關于生產模具或母模工具的設計和制造的更 多信息可見于美國專利No. 5, 152, 917 (Pi印er等人）、No. 5, 435, 816 (Spurgeon等人）、 No. 5, 672, 097 (Hoopman 等人）、No. 5, 946, 991 (Hoopman 等人）、No. 5, 975, 987 (Hoopman 等 人）、和 No. 6, 129, 540 (Hoopman 等人）。
[0093] 可以從模具頂部表面或底部表面中的開口進入腔體。在一些情況下，腔體可以延 伸過模具的整個厚度。作為另外一種選擇，腔體可以僅延伸過模具厚度的一部分。在一個 實施例中，模具的頂部表面基本上平行于模具的底部表面，其中模具腔體具有基本上均勻 的深度。模具的至少一個邊緣，即，其中形成腔體的邊緣可以在其中移除揮發性組分的步驟 中保持暴露于周圍大氣環境。
[0094] 腔體具有特定三維形狀以制備成形陶瓷磨料顆粒。深度尺寸等于從頂部表面到底 部表面上的最低點的垂直距離。給定腔體的深度可以是均勻的，或者可以沿其長度和/或 寬度而發生變化。給定模具的腔體可以具有相同形狀或者不同形狀。
[0095] 第三工藝步驟涉及使用陶瓷前體分散體填充模具中的腔體（如，通過常規技術進 行填充）。在一些實施例中，可使用刀輥涂布機或真空槽模涂布機。如果需要，那么可以使 用脫模劑，以有助于將顆粒從模具中移除。典型脫模劑包括油類（例如花生油或礦物油、魚 油）、有機硅、聚四氟乙烯、硬脂酸鋅和石墨。一般來講，將在液體（例如水或酒精）中的脫 模劑（例如花生油）施加到與陶瓷前體分散體接觸的生產模具的表面，使得當需要脫模時， 每單位面積模具上存在介于約0. lmg/in2(0. 02mg/cm2)至約3. 0mg/in2(0. 5mg/cm2)之間、或 介于約〇· lmg/in2(0. 02mg/cm2)至約5. 0mg/in2(0. 8mg/cm2)之間的脫模劑。在一些實施例 中，模具的頂部表面涂布有陶瓷前體分散體。陶瓷前體分散體可以被抽吸到該頂部表面上。 [0096] 接著，可使用刮刀或矯直棒（即，刮板）將陶瓷前體分散體完全壓入模具的腔 體中。未進入腔體的陶瓷前體分散體的剩余部分可以從模具的頂部表面移除，并且進行 回收利用。在一些實施例中，陶瓷前體分散體的一小部分可以保留在頂部表面上，并且 在其他實施例中，頂部表面基本上不含分散體。刮刀或矯直棒所施加的壓力通常為小于 100psi (0· 7MPa)、小于50psi (0· 3MPa)或甚至小于10psi (69kPa)。在一些實施例中，陶瓷前 體分散體的暴露表面基本上不會延伸超過頂部表面。
[0097] 在期望使用腔體的暴露表面形成成形陶瓷磨料顆粒的基本上平的面的那些實施 例中，可能需要過度填充腔體（如，使用微噴嘴陣列）并且緩慢地干燥陶瓷前體分散體。 [0098] 第四工藝步驟涉及移除揮發性組分，以便對分散體進行干燥。有利地，以較快蒸發 速率移除揮發性組分。在一些實施例中，通過蒸發來移除揮發性組分是在高于揮發性組分 的沸點的溫度下進行的。干燥溫度的上限通常取決于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言， 溫度應當低于該塑料的熔點。在一個實施例中，針對含約40%至50%之間的固體的水分散 體以及聚丙烯模具，干燥溫度可以為在約90°C至約165°C之間，或者在約105°C至約150°C 之間，或者在約105°C至約120°C之間。更高的溫度可提高生產速度，但是也可能導致聚丙 烯模具的降解，從而限制其作為模具的使用壽命。
[0099] 第五工藝步驟涉及將所得成形陶瓷前體顆粒從模具腔體中移除。通過對模具單獨 使用或結合使用以下工藝可將成形陶瓷前體顆粒從腔體中移除：重力、振動、超聲振動、真 空或加壓的空氣，以將這些顆粒從模具腔體中移除。
[0100] 成形陶瓷前體顆粒還可以在模具之外進行干燥。如果陶瓷前體分散體在模具中干 燥至所需程度，則不需要此額外干燥步驟。然而，在一些情況下，采用此額外干燥步驟來使 陶瓷前體分散體停留在模具中的時間最小化可能是經濟的。通常，將成形陶瓷前體顆粒在 50°C至160°C、或在120°C至150°C的溫度下干燥10至480分鐘、或120至400分鐘。
[0101] 第六工藝步驟涉及煅燒成形陶瓷前體顆粒。在煅燒期間，基本上所有的揮發性 物質都被去除，并且存在于陶瓷前體分散體中的各種組分均轉化成金屬氧化物。一般將 成形陶瓷前體顆粒加熱到400°C至800°C的溫度，并且將其保持在此溫度范圍內，直至去 除游離水和90重量％以上的任何結合的揮發性物質為止。在一個可選的步驟中，可能 需要通過浸漬工藝引入改性添加劑。可通過浸漬將水溶性鹽引入經煅燒的成形陶瓷前 體顆粒的孔隙中。然后再次對成形陶瓷前體顆粒進行預焙燒。該可選步驟在美國專利 No. 5, 164, 348 (Wood)中進行了進一步描述。
[0102] 第七工藝步驟涉及對經煅燒的成形陶瓷前體顆粒進行燒結，以形成陶瓷顆粒。燒 結之前，經煅燒的成形陶瓷前體顆粒并未完全致密化，并且因此缺乏用作成形陶瓷磨料顆 粒的期望硬度。通過將經煅燒的成形陶瓷前體顆粒加熱到l〇〇〇°C至1650°C的溫度來進行 燒結。為了實現此轉變程度而必須使經煅燒的成形陶瓷前體顆粒暴露于燒結溫度下的時間 長度取決于多種因素，但通常為5秒至48小時。
[0103] 在另一個實施例中，燒結步驟的持續時間為在1分鐘至90分鐘的范圍內。燒結之 后，成形陶瓷磨料顆粒可具有lOGPa (吉帕斯卡）、16GPa、18GPa、20GPa或更大的維氏硬度。
[0104] 可以使用其他步驟來改變所述工藝，所述步驟例如像，使材料從煅燒溫度快速加 熱至燒結溫度，對陶瓷前體分散體進行離心處理以去除油泥和/或垃圾。此外，如果需要， 那么可以通過組合這些工藝步驟中的兩者或更多者來改變該工藝。可以用來改變本公開的 工藝的常規工藝步驟在美國專利No. 4, 314, 827 (Leitheiser)中進行了更完整的描述。
[0105] 可以根據例如美國專利No. 5, 213, 591 (Celikkaya等人）以及美國公開專利申 請 No. 2009/0165394 Al(Culler 等人）和 No. 2009/0169816 A1 (Erickson 等人）中描述 的方法，使用溶膠-凝膠α氧化鋁前體顆粒來制備由α氧化鋁、鎂鋁尖晶石以及稀土六 鋁酸鹽的微晶構成的成形陶瓷磨料顆粒。α氧化鋁磨料顆粒可包含氧化鋯，如美國專利 No. 5, 551，963 (Larmie)中所公開。作為另外一種選擇，α氧化鋁磨料顆粒可以具有微觀結 構或添加劑，例如，如美國專利No. 6, 277, 161 (Castro)中所公開。關于制備成形陶瓷磨料 顆粒的方法的更多信息在共同未決的美國專利申請公布No. 2009/0165394A1號（Culler等 人）中進行了公開。
[0106] 在成形陶瓷磨料顆粒上的表面涂層可用于提高磨料制品中的成形陶瓷磨料 顆粒和粘合劑材料之間的粘附力，或者可有助于成形陶瓷磨料顆粒的靜電沉積。在 一個實施例中，可以使用美國專利No. 5, 352, 254 (Cel ikkaya)中描述的表面涂層，相 對于成形磨料顆粒的重量，表面涂層的量為0. 1 %至2%。此類表面涂層在美國專利 No. 5, 213, 591 (Celikkaya 等人）、No. 5, 011，508 (Wald 等人）、No. 1，910, 444 (Nicholson)、 No. 3, 041，156 (Rowse 等人）、No. 5, 009, 675 (Kunz 等人）、No. 5, 085, 671 (Martin 等人）、 No. 4, 997, 461 (Markhoff-Matheny 等人）、和 No. 5, 042, 991 (Kunz 等人）中有所描述。另外， 該表面涂層可以防止成形磨料顆粒封堵。"封堵"這一術語用來描述來自正被研磨的工件的 金屬顆粒被焊接到成形陶瓷磨料顆粒頂部的現象。執行上述功能的表面涂層對本領域的技 術人員而目是已知的。
[0107] 本公開的成形陶瓷磨料顆粒通常可以使用由金剛石模具切割的工具（或為其反 轉復制品的模具）制備，從而提供比其他制造替代方法（例如壓印或沖壓）更高的特征清 晰度。通常，工具表面中的腔體具有沿著尖銳邊緣匯合的平滑表面，但這不是必需的。所得 的成形陶瓷磨料顆粒具有對應于工具表面中腔體的形狀的相應標稱平均形狀；然而，進行 制造期間可能產生標稱平均形狀的變型（如，無規變型），并且表現出此類變型的成形陶瓷 磨料顆粒包括在本文所用的成形陶瓷磨料顆粒的定義內。
[0108] 成形陶瓷磨料顆粒可用于例如構造磨料制品，包括例如團聚物磨料顆粒、帶涂層 磨料制品（例如，常規的帶底膠和復膠涂層磨料制品、帶漿液涂層磨料制品和結構化磨料 制品）、磨料刷、非織造磨料制品，以及粘結的磨料制品（例如砂輪、磨刀石和磨砂石）。一 般來講，磨料制品包含保持在粘合劑中的多個磨料顆粒。
[0109] 帶涂層磨料制品大體包括背襯、磨料顆粒以及將磨料顆粒固定至背襯的至少一種 粘合劑。背襯可以是任何合適的材料，包括布料、聚合物膜、纖維、非織造網、紙、它們的組合 以及它們經處理的型式。合適的粘合劑包括無機粘合劑或有機粘合劑（包括熱固化性樹脂 和輻射固化性樹脂）。磨料顆粒可存在于帶涂層磨料制品中的一個層中或兩個層中。
[0110] 帶涂層磨料制品的實例在圖8中示出。參見圖8,示例性的帶涂層磨料制品800具 有背襯（襯底）802和磨料層803。磨料層803包括通過底膠層805和復膠層806固定至背 襯802的主表面的成形陶瓷磨料顆粒804。在一些情況下，使用頂膠涂層（未示出）。
[0111] 粘結的磨料制品通常包括通過有機粘合劑、金屬粘合劑或玻璃化粘合劑而保持在 一起的磨料顆粒成形塊。這種成形塊可以是例如輪的形式，例如磨削輪或切割輪。磨削輪 的直徑通常為約lcm至1米以上；切割輪的直徑為約lcm至80cm以上（更通常為3cm至約 50cm)。切割輪的厚度通常為約0. 5mm至約5cm，更通常為約0. 5mm至約2cm。成形塊還可 以是例如珩磨石、段、磨頭、研磨盤（如，雙研磨盤磨削機）形式或其他常規粘結磨料形狀。 基于粘結的磨料制品的總體積，粘結的磨料制品通常包含約3體積％ -50體積％的粘結材 料，約30體積％ -90體積％的磨料顆粒（或磨料顆粒共混物），最多至50體積％的添加劑 (包括助磨劑），和最多至70體積％的孔隙。
[0112] 示例性磨削輪如圖9所示。參見圖9,其示出示例性磨削輪900,其包括根據本公開 所述的成形陶瓷磨料顆粒911，這些成形陶瓷磨料顆粒模塑在輪中并且安裝在輪轂912上。
[0113] 非織造磨料制品通常包括開放、多孔的膨松有彈性的聚合物長絲結構，其中根據 本公開制備的成形陶瓷磨料顆粒分布在整個結構中并且通過有機粘合劑粘附性地粘結在 其中。長絲結構的實例包括聚酯纖維、聚酰胺纖維和芳族聚酰胺纖維。示例性非織造磨料 制品如圖10所示。參見圖10,其示出典型非織造磨料制品1000的多倍放大的示意圖，包括 作為襯底的膨松有彈性的開放多孔墊1050,根據本公開制備的成形陶瓷磨料顆粒1052通 過粘合劑1054粘附到該墊上。
[0114] 可用的磨料刷包括具有與背襯成一體的多根刷毛的那些磨料刷（參見如美 國專利No. 5, 427, 595 (Pihl等人）、美國專利No. 5, 443, 906 (Pihl等人）、美國專利 No. 5, 679, 067 (Johnson等人）和美國專利No. 5, 903, 951 (Ionta等人））。有利地，通過注 塑聚合物和磨料顆粒的混合物來制備此類刷。
[0115] 適于制備磨料制品的有機粘合劑包括熱固性有機聚合物。合適的熱固性有機聚 合物的實例包括：酚醛樹脂、脲醛樹脂、三聚氰胺甲醛樹酯、聚氨酯樹脂、丙烯酸酯樹脂、 聚酯樹脂、帶α，β-不飽和羰基側基的氨基塑料樹脂、環氧樹脂、丙烯酸酯化聚氨酯、丙 烯酸改性環氧樹脂以及它們的組合。粘合劑和/或磨料制品也可包括：添加劑，例如纖 維、潤滑齊?、潤濕齊?、觸變材料、表面活性齊?、顏料、染料、防靜電劑（如，炭黑、氧化釩或石 墨）、偶聯劑（如，硅烷、鈦酸鹽或鋯鋁酸鹽）、增塑劑、懸浮劑。對這些可選添加劑的量進 行選擇以提供期望的特性。偶聯劑可以提高對磨料顆粒和/或填料的粘附力。粘合劑化 學性質可以是熱固化的、輻射固化的或其組合。關于粘合劑化學性質的更多細節，可見于 美國專利No. 4, 588, 419 (Caul等人）、美國專利No. 4, 751，138 (Tumey等人）和美國專利 No. 5, 436, 063 (Follett 等人）。
[0116] 更具體地，對于玻璃化粘結磨料，表現出非晶態結構并且通常較硬的玻璃質粘結 材料在本領域中為人們所熟知。在一些情況下，玻璃質粘結材料包括結晶相。根據本公開 制備的玻璃化磨料制品可以是輪（包括切割輪）、珩磨石、磨頭的形狀或其他常規粘結磨料 形狀。在一些實施例中，根據本公開制備的玻璃化粘結的磨料制品是磨削輪的形式。
[0117] 用于形成玻璃質粘結材料的金屬氧化物的實例包括：二氧化硅、硅酸鹽、氧化鋁、 蘇打、氧化鈣、氧化鉀、二氧化鈦、氧化鐵、氧化鋅、氧化鋰、氧化鎂、氧化硼、硅酸鋁、硼硅酸 鹽玻璃、硅酸鋰鋁、它們的組合。通常，玻璃質粘結材料可以用包含10%到100%的玻璃料 的組合物制成，但更通常地，組合物包含20 %至80 %的玻璃料、或30 %至70 %的玻璃料。 玻璃質粘結材料的其余部分可以是非玻璃料材料。作為另外一種選擇，玻璃質粘結材料可 衍生自含非玻璃料的組合物。玻璃質粘結材料通常為在約700°C至約1500°C范圍內，常常 在約800°C至約1300°C范圍內，有時在約900°C至約1200°C范圍內，或甚至在約950°C至約 1KKTC范圍內的溫度下熟化。粘結材料熟化的實際溫度取決于例如特定的粘結材料化學性 質。
[0118] 在一些實施例中，玻璃化粘結材料包括含有二氧化硅、氧化鋁（有利地，至少10重 量％的氧化鋁）和氧化硼（有利地，至少10重量％的氧化硼）的那些材料。在大多數情況 下，玻璃化粘結材料還包含堿金屬氧化物（如，Na 20和κ20)(在一些情況下，至少10重量％ 的堿金屬氧化物）。
[0119] 粘合劑材料也可含有填充材料或助磨劑，通常以顆粒物質的形式存在。通常，顆粒 物質為無機材料。本公開可用的填料的實例包括：金屬碳酸鹽（如，碳酸鈣（如白堊、方解 石、泥灰土、石灰華、大理石和石灰石）、碳酸鈣鎂、碳酸鈉、碳酸鎂）、二氧化硅（如，石英、玻 璃小珠、玻璃泡和玻璃纖維）、硅酸鹽（如，滑石粉、粘土、（蒙脫石）長石、云母、硅酸鈣、偏 硅酸鈣、硅鋁酸鈉、硅酸鈉）、金屬硫酸鹽（如，硫酸鈣、硫酸鋇、硫酸鈉、硫酸鋁鈉、硫酸鋁）、 石膏、蛭石、木粉、三水合鋁、炭黑、金屬氧化物（如，氧化鈣（石灰）、氧化鋁和二氧化鈦）以 及金屬亞硫酸鹽（如，亞硫酸鈣）。
[0120] 通常，助磨劑的加入可增加磨料制品的使用壽命。助磨劑是一種能顯著影響研磨 的化學過程和物理過程、使性能得到改善的材料。雖然不想受到理論的限制，據信，助磨劑 可以（a)降低磨料顆粒和研磨的工件之間的摩擦；(b)防止磨料顆粒"封堵"（即，防止金屬 顆粒被焊接到磨料顆粒的頂部），或至少降低磨料顆粒封堵的趨勢；（c)降低磨料顆粒和工 件之間的界面溫度；或（d)減小磨削力。
[0121] 助磨劑涵蓋眾多不同的材料，并且可以是無機基或有機基的。助磨劑的化學群組 的實例包括石蠟、有機鹵化物、鹵化物鹽和金屬以及它們的合金。有機鹵化物通常在研磨過 程中分解，并且釋放鹵氫酸或氣態鹵化物。此類材料的實例包括氯化石蠟，例如四氯化萘、 五氯化萘、和聚氯乙烯。鹵化物鹽的實例包括氯化鈉、鉀冰晶石、鈉冰晶石、銨冰晶石、四氟 硼酸鉀、四氟硼酸鈉、四氟化硅、氯化鉀和氯化鎂。金屬的實例包括錫、鉛、鉍、鈷、銻、鎘、和 鐵鈦。其他雜項助磨劑包括硫、有機硫化合物、石墨和金屬硫化物。本公開還涵蓋使用不同 助磨劑的組合，并且在一些情況下，這可產生協同增強效應。
[0122] 助磨劑可特別用于帶涂層磨料制品和粘結的磨料制品。在帶涂層磨料制品中，助 磨劑通常用于頂膠涂層，該頂膠涂層是施加在磨料顆粒的表面上的。然而，有時將助磨劑加 入到復膠涂層中。通常，結合到帶涂層磨料制品中的助磨劑的量為約50-300g/m 2(有利地， 約80-160g/m2)。在玻璃化粘結的磨料制品中，助磨劑通常浸漬入制品的孔隙中。
[0123] 磨料制品可含有100%的根據本公開制備的成形陶瓷磨料顆粒，或此類磨料顆粒 與其他磨料顆粒和/或稀釋劑顆粒的共混物。然而，磨料制品中至少約2重量％、有利地至 少約5重量％、并且更有利地約30重量％ -100重量％的磨料顆粒應當是根據本公開制備 的成形陶瓷磨料顆粒。在一些情況下，根據本公開制備的磨料顆粒可以5重量％至75重 量％之間、約25重量％至75重量％、約40重量％至60重量％或約50重量％至55重量％ (即，以相等的重量）的比率與其他磨料顆粒和/或稀釋劑顆粒共混。合適的常規磨料顆粒 的實例包括：熔融氧化鋁（包括白熔融氧化鋁、熱處理氧化鋁和棕色氧化鋁）、碳化硅、碳化 硼、碳化鈦、金剛石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化鋁-氧化鋯、和溶膠-凝膠衍生的磨料顆 粒。在一些情況下，與包含100%任一類型的磨料顆粒的磨料制品相比，磨料顆粒的共混物 可產生表現出改善的磨削性能的磨料制品。
[0124] 合適的稀釋劑顆粒的實例包括大理石、石膏、燧石、二氧化硅、氧化鐵、硅酸鋁、玻 璃（包括玻璃泡和玻璃小珠）、氧化鋁泡、氧化鋁小珠和稀釋劑團聚物。
[0125] 磨料顆粒可以均勻地分布在磨料制品內、或者集中在磨料制品的所選擇的區域或 部分內。例如，在帶涂層磨料中，可以存在兩層磨料顆粒。第一層包括不是根據本公開制備 的成形陶瓷磨料顆粒的磨料顆粒，而第二（最外側）層包括根據本公開制備的成形陶瓷磨 料顆粒的磨料顆粒。同樣，在粘結磨料中，磨削輪可以有兩個不同的部分。最外側部分可包 括根據本公開制備的磨料顆粒，而最內側層不包括根據本公開制備的磨料顆粒。作為另外 一種選擇，根據本公開制備的成形陶瓷磨料顆粒可均勻分布在整個粘結的磨料制品中。
[0126] 關于帶涂層磨料制品的更多細節可見于例如美國專利No. 4, 734, 104 (Broberg)、 美國專利 No. 4, 737, 163 (Larkey)、美國專利 No. 5, 203, 884 (Buchanan 等人）、美國 專利 No. 5, 152, 917 (Pi印er 等人）、美國專利 No. 5, 378, 251 (Culler 等人）、美國 專利 No. 5, 417, 726 (Stout 等人）、美國專利 No. 5, 436, 063 (Follett 等人）、美國 專利 No. 5, 496, 386 (Broberg 等人）、美國專利 No. 5, 609, 706 (Benedict 等人）、 美國專利No. 5, 520, 711 (Helmin)、美國專利No. 5, 954, 844 (Law等人）、美國專利 No.5,961，674(Gagliardi 等人）和美國專利 No. 5,975,988(Christianson)。關 于粘結的磨料制品的更多細節可見于例如美國專利No. 4, 543, 107 (Rue)、美國專 利 No. 4, 741，743 (Narayanan 等人）、美國專利 No. 4, 800, 685 (Haynes 等人）、美國專 利 No. 4, 898, 597(Hay 等人）、美國專利 No. 4, 997, 461(Markhoff-Matheny 等人）、 美國專利 No. 5, 037, 453 (Narayanan 等人）、美國專利 No. 5, 110, 332 (Narayanan 等 人）和美國專利No. 5, 863, 308 (Qi等人）。關于玻璃質粘結磨料的更多細節可見于 例如美國專利No. 4, 543, 107 (Rue)、美國專利No. 4, 898, 597 (Hay等人）、美國專利 No. 4, 997, 461 (Markhoff-Matheny 等人）、美國專利 No. 5, 094, 672 (Giles Jr.等人）、 美國專利 No. 5, 118, 326 (Sheldon 等人）、美國專利 No. 5, 131，926 (Sheldon 等人）、美 國專利No. 5, 203, 886 (Sheldon等人）、美國專利No. 5, 282, 875 (Wood等人）、美國專利 No. 5, 738, 696 (Wu等人）和美國專利No. 5, 863, 308 (Qi)。關于非織造磨料制品的更多細節 可見于例如美國專利No. 2, 958, 593 (Hoover等人）。
[0127] 本公開提供一種研磨表面的方法，該方法包括使根據本公開制備的至少一種成形 陶瓷磨料顆粒與工件的表面相接觸；以及移動成形陶瓷磨料顆粒或接觸表面中的至少一 者，以用磨料顆粒研磨所述表面的至少一部分。用根據本公開制備的成形陶瓷磨料顆粒進 行研磨的方法在從荒磨（即，高壓高切削）到拋光（如，用帶涂層磨帶拋光醫用植入物）的 范圍內，其中，后者通常采用更精細等級（如ANSI 220和更精細）的磨料顆粒來完成。成 形陶瓷磨料顆粒還可用于精密研磨應用，例如用玻璃化粘結輪磨削凸輪軸。用于特定研磨 應用的磨料顆粒的大小對于本領域的技術人員將是顯而易見的。
[0128] 用根據本公開制備的成形陶瓷磨料顆粒進行的研磨可以干法或濕法完成。對于濕 法研磨，可以輕霧或完全水流的形式提供液體。常用液體的實例包括：水、水溶性油、有機潤 滑劑和乳液。這些液體可以幫助減少與研磨相關的熱和/或作為潤滑劑使用。液體可含有 微量添加劑，例如殺菌劑、消泡劑。
[0129] 根據本公開制備的成形陶瓷磨料顆粒可用于例如研磨工件，例如鋁金屬、碳鋼、低 碳鋼、工具鋼、不銹鋼、硬化鋼、鈦、玻璃、陶瓷、木材、類木材材料（如，膠合板和刨花板）、涂 料、涂漆表面、有機帶涂層表面等。研磨過程中所施加的力通常為在約1至約100千克的范 圍內。
[0130] 本公開的精詵實施例
[0131] 在實施例1中，本公開提供成形陶瓷磨料顆粒，該成形陶瓷磨料顆粒包括：
[0132] 第一表面，該第一表面具有至少包括第一邊緣和第二邊緣的周邊，其中該周邊的 第一區域包括第二邊緣并且向內延伸并在限定第一銳角內角和第二銳角內角的兩個拐角 處終止，并且其中該周邊具有最多四個限定銳角內角的拐角；
[0133] 第二表面，該第二表面與第一表面相背對并且不接觸第一表面；以及
[0134] 周向表面，該周向表面設置在第一表面和第二表面之間并連接第一表面和第二表 面，其中周向表面包括第一壁和第二壁，第一壁在第一邊緣處接觸周邊，第二壁在第二邊緣 處接觸周邊，并且其中周向表面具有第一預定的形狀。
[0135] 在實施例2中，本公開提供根據實施例1所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中第二表面 具有第二預定的形狀。
[0136] 在實施例3中，本公開提供根據實施例1或2所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中第二 表面具有與第一表面相同的形狀。
[0137] 在實施例4中，本公開提供根據實施例1至3中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒， 其中第一銳角內角為在5度至55度的范圍內，包括端值在內。
[0138] 在實施例5中，本公開提供根據實施例1至4中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒， 其中周向表面包括第三壁，該第三壁在第三邊緣處接觸第一表面，其中周邊的第一區域還 包括第三邊緣，并且其中第二邊緣或第三邊緣中的至少一者是基本上直的。
[0139] 在實施例6中，本公開提供根據實施例5所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中第一邊緣 和第二邊緣是基本上直的。
[0140] 在實施例7中，本公開提供根據實施例4至6中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒， 其中周向表面由第一壁、第二壁和第三壁組成。
[0141] 在實施例8中，本公開提供根據實施例4至7中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒， 其中周向表面還包括第四壁，該第四壁在第四邊緣處與周邊相交。
[0142] 在實施例9中，本公開提供根據實施例8所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中第一邊 緣、第二邊緣、第三邊緣和第四邊緣是向內延伸的。
[0143] 在實施例10中，本公開提供根據實施例1至9中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中第二邊緣是單調凹的曲線。
[0144] 在實施例11中，本公開提供根據實施例1至10中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中成形陶瓷磨料顆粒具有小于或等于其寬度的三分之一的厚度。
[0145] 在實施例12中，本公開提供根據實施例11所述的成形陶瓷磨料顆粒，并且其中第 二銳角內角為在5度至55度的范圍內，包括端值在內。
[0146] 在實施例13中，本公開提供根據實施例1至12中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中成形陶瓷磨料顆粒具有小于或等于一厘米的長度。
[0147] 在實施例14中，本公開提供根據實施例1至13中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中成形陶瓷磨料顆粒基本上由陶瓷材料組成。
[0148] 在實施例15中，本公開提供根據實施例14所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中陶瓷材 料包括α氧化錯。
[0149] 在實施例16中，本公開提供根據實施例1至15中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中第一表面和第二表面是基本上平行的。
[0150] 在實施例17中，本公開提供根據實施例1至16中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中周向表面從第一表面朝第二表面向內傾斜。
[0151] 在實施例18中，本公開提供根據實施例1至17中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中周向表面斜坡具有在92度至105度范圍內的脫模角，包括端值在內。
[0152] 在實施例19中，本公開提供根據實施例1至18中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中第一表面大于第二表面。
[0153] 在實施例20中，本公開提供根據實施例1至19中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中周邊的第一區域是單調曲線。
[0154] 在實施例21中，本公開提供根據實施例1至20中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中周邊的第一邊緣是基本上直的并且第二邊緣是彎曲的。
[0155] 在實施例22中，本公開提供根據實施例1至21中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中周邊第一邊緣是基本上直的并且第二邊緣是彎曲的。
[0156] 在實施例23中，本公開提供根據實施例1至22中任一項所述的成形陶瓷磨料顆 粒，其中周邊是箭頭狀的。
[0157] 在實施例24中，本公開提供多個磨料顆粒，其中多個磨料顆粒包括以數值計至少 10%的根據實施例1至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
[0158] 在實施例25中，本公開提供多個磨料顆粒，其中多個磨料顆粒包括以數值計至少 30%的根據實施例1至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
[0159] 在實施例26中，本公開提供多個磨料顆粒，其中多個磨料顆粒包括以數值計至少 50%的根據實施例1至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
[0160] 在實施例27中，本公開提供多個磨料顆粒，其中多個磨料顆粒包括以數值計至少 70%的根據實施例1至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
[0161] 在實施例28中，本公開提供根據實施例24至27中任一項所述的多個磨料顆粒， 該多個磨料顆粒還包括粉碎的磨料顆粒。
[0162] 在實施例29中，本公開提供一種磨料制品，該磨料制品包括被保持在粘合劑中的 根據實施例24至28中任一項所述的多個磨料顆粒。
[0163] 在實施例30中，本公開提供根據實施例29所述的磨料制品，其中磨料制品包括粘 結的磨料制品。
[0164] 在實施例31中，本公開提供根據實施例30所述的磨料制品，其中粘結的磨料制品 包括粘結的磨輪。
[0165] 在實施例32中，本公開提供根據實施例29所述的磨料制品，其中磨料制品包括帶 涂層磨料制品，該帶涂層磨料制品包括固定到背襯的多個磨料顆粒，該背襯具有相背對的 第三主表面和第四主表面。
[0166] 在實施例33中，本公開提供根據實施例29所述的磨料制品，其中磨料制品包括非 織造磨料制品，其中非織造磨料制品包括固定到膨松有彈性的開放非織造纖維網的多個磨 料顆粒。
[0167] 在實施例34中，本公開提供制備成形陶瓷磨料顆粒的方法，該方法包括以下步 驟：
[0168] a)提供限定模具腔體的模具，其中模具腔體具有由周邊限定的外部開口，其中該 周邊至少包括第一邊緣和第二邊緣，其中周邊的第一區域包括第二邊緣并且向內延伸并在 限定第一銳角內角和第二銳角內角的兩個拐角處終止，并且其中周邊具有最多四個限定銳 角內角的拐角，并且其中模具腔體由周向模具表面側向地界定，周向模具表面包括第一模 具壁和第二模具壁，第一模具壁在第一邊緣處與周邊相交，第二模具壁在第二邊緣處與周 邊相交；
[0169] b)將陶瓷前體材料設置在模具腔體內；
[0170] c)將設置在模具腔體內的陶瓷前體材料轉換加工成成形陶瓷前體顆粒；以及
[0171] d)將成形陶瓷前體顆粒轉換加工成成形陶瓷磨料顆粒。
[0172] 在實施例35中，本公開提供根據實施例34所述的方法，其中第一拐角具有第一銳 角內角，其值為在5度至55度的范圍內，包括端值在內。
[0173] 在實施例36中，本公開提供根據實施例34或35所述的方法，其中模具包括敞口 模具。
[0174] 在實施例37中，本公開提供根據實施例34或35所述的方法，其中模具還包括與 第一模具壁和第二模具壁接觸的底部模具表面。
[0175] 在實施例38中，本公開提供根據實施例34至37中任一項所述的方法，其中模具 腔體具有深度，并且其中第一模具壁和第二模具壁隨著深度增大而向內傾斜。
[0176] 在實施例39中，本公開提供根據實施例34至38中任一項所述的方法，其中第二 邊緣包括彎曲的邊緣。
[0177] 在實施例40中，本公開提供根據實施例34至39中任一項所述的方法，其中周邊 的第一區域是單調曲線。
[0178] 在實施例41中，本公開提供根據實施例34至40中任一項所述的方法，其中周邊 包括至少一個基本上直的邊緣和至少一個彎曲的邊緣。
[0179] 在實施例42中，本公開提供根據實施例34至41中任一項所述的方法，其中周邊 包括至少兩個基本上直的邊緣和一個彎曲的邊緣。
[0180] 在實施例43中，本公開提供根據實施例34至42中任一項所述的方法，其中周邊 由兩個基本上直的邊緣和一個彎曲的邊緣組成。
[0181] 在實施例44中，本公開提供根據實施例34至42中任一項所述的方法，其中周向 模具表面還包括第三模具壁，并且其中第三模具壁在第三邊緣處與周邊相交。
[0182] 在實施例45中，本公開提供根據實施例44所述的方法，其中第三邊緣相對于周邊 向內延伸。
[0183] 在實施例46中，本公開提供根據實施例34至45中任一項所述的方法，其中周邊 是箭頭狀的。
[0184] 在實施例47中，本公開提供根據實施例34至46中任一項所述的方法，其中周邊 包括至少兩個基本上直的邊緣。
[0185] 在實施例48中，本公開提供根據實施例47所述的方法，其中周向表面還包括第四 模具壁，并且其中第四模具壁在第四邊緣處與周邊相交。
[0186] 在實施例49中，本公開提供根據實施例34至48中任一項所述的方法，其中該方 法還包括在步驟d)之前將成形陶瓷前體顆粒與模具分離。
[0187] 在實施例50中，本公開提供根據實施例49所述的方法，其中步驟d)包括燒結成 形陶瓷前體顆粒。
[0188] 在實施例51中，本公開提供根據實施例49所述的方法，其中步驟d)包括煅燒成 形陶瓷前體顆粒以提供經煅燒的成形陶瓷前體顆粒，并且燒結經煅燒的成形陶瓷前體顆 粒。
[0189] 在實施例52中，本公開提供根據實施例34至51中任一項所述的方法，其中成形 陶瓷磨料顆粒包括α氧化鋁。
[0190] 在實施例53中，本公開提供根據實施例34至52中任一項所述的方法，其中陶瓷 前體材料包括溶膠-凝膠。
[0191] 在實施例54中，本公開提供根據實施例34至53中任一項所述的方法，其中陶瓷 前體材料包括α氧化鋁前體。
[0192] 在實施例55中，本公開提供根據實施例34至54中任一項所述的方法，其中每個 模具腔體具有小于或等于一厘米的最大側向尺寸。
[0193] 在實施例56中，本公開提供根據實施例34至55中任一項所述的方法，其中成形 陶瓷磨料顆粒中的每個具有小于或等于其寬度的三分之一的厚度。
[0194] 通過以下非限制性實例進一步說明本公開的目的和優點，但這些實例中所述的具 體材料及其用量、以及其他條件和細節不應視為對本公開進行不當限定。
[0195] 實Μ
[0196] 除非另有說明，否則在實例及本說明書的其余部分中的所有份數、百分數、比率等 均為以重量計。
[0197] 成形陶瓷磨料顆粒的制各
[0198] 利用下列配方制備勃姆石溶膠-凝膠的樣品：通過在含水溶液（2400份）和70 水性硝酸（72份）中進行高剪切混合11分鐘，來分散以商品名"DISPERAL"購自沙索北 美有限公司（Sasol North America, Inc.)的氧化錯一水合物粉末（1600份）。在涂布 之前，使所得溶膠-凝膠老化至少1小時。將溶膠-凝膠壓入具有表1 (下方）所記錄的 尺寸的成形模具腔體的生產模具中，在表中"NA"意指不適用。根據美國專利申請公布 No. 2010/0146867 (Boden等人）的段落[0128]的公開內容、使用98度的脫模角來制備SAPA 成形氧化鋁顆粒。根據美國專利No. 8, 142, 531 (Adefris等人）的公開內容來制備與SAPB 具有相同的總體形狀和組成的成形陶瓷磨料顆粒。
[0199]

【權利要求】
1. 一種成形陶瓷磨料顆粒，包括： 第一表面，所述第一表面具有至少包括第一邊緣和第二邊緣的周邊，其中所述周邊的 第一區域包括所述第二邊緣并且向內延伸并在限定第一銳角內角和第二銳角內角的兩個 拐角處終止，并且其中所述周邊具有最多四個限定銳角內角的拐角； 第二表面，所述第二表面與所述第一表面相背對并且不接觸所述第一表面；和 周向表面，所述周向表面設置在所述第一表面和所述第二表面之間并連接所述第一表 面和所述第二表面，其中所述周向表面包括在所述第一邊緣處接觸所述周邊的第一壁，其 中所述周向表面包括在所述第二邊緣處接觸所述周邊的第二壁，并且其中所述周向表面具 有第一預定的形狀。
2. 根據權利要求1所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第二表面具有第二預定的形 狀。
3. 根據權利要求1或2所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第二表面具有與所述第一 表面相同的形狀。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第一銳角內角為 在5度至55度的范圍內，包括端值在內。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周向表面包括在 第三邊緣處接觸所述第一表面的第三壁，其中所述周邊的所述第一區域還包括所述第三邊 緣，并且其中所述第二邊緣或所述第三邊緣中的至少一者是基本上直的。
6. 根據權利要求5所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第一邊緣和所述第三邊緣是基 本上直的。
7. 根據權利要求4至6中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周向表面由所述 第一壁、所述第二壁和所述第三壁組成。
8. 根據權利要求4至7中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周向表面還包括 在第四邊緣處與所述周邊相交的第四壁。
9. 根據權利要求8所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第一邊緣、所述第二邊緣、所述 第三邊緣和所述第四邊緣是向內延伸的。
10. 根據權利要求1至9中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第二邊緣是單調 凹的曲線。
11. 根據權利要求1至10中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述成形陶瓷磨料 顆粒具有小于或等于其寬度的三分之一的厚度。
12. 根據權利要求11所述的成形陶瓷磨料顆粒，并且其中所述第二銳角內角為在5度 至55度的范圍內，包括端值在內。
13. 根據權利要求1至12中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述成形陶瓷磨料 顆粒具有小于或等于一厘米的長度。
14. 根據權利要求1至13中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述成形陶瓷磨料 顆粒基本上由陶瓷材料組成。
15. 根據權利要求14所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述陶瓷材料包括α氧化鋁。
16. 根據權利要求1至15中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第一表面和所 述第二表面是基本上平行的。
17. 根據權利要求1至16中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周向表面從所 述第一表面朝所述第二表面向內傾斜。
18. 根據權利要求1至17中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周向表面的斜 坡具有在92度至105度范圍內，包括端值在內的脫模角。
19. 根據權利要求1至18中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述第一表面大于 所述第二表面。
20. 根據權利要求1至19中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周邊的所述第 一區域是單調曲線。
21. 根據權利要求1至20中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周邊的所述第 一邊緣是基本上直的，并且所述第二邊緣是彎曲的。
22. 根據權利要求1至21中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周邊的所述第 一邊緣是基本上直的，并且所述第二邊緣是彎曲的。
23. 根據權利要求1至22中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒，其中所述周邊是箭頭狀 的。
24. 多個磨料顆粒，其中所述多個磨料顆粒包括以數值計至少10%的根據權利要求1 至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
25. 多個磨料顆粒，其中所述多個磨料顆粒包括以數值計至少30%的根據權利要求1 至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
26. 多個磨料顆粒，其中所述多個磨料顆粒包括以數值計至少50%的根據權利要求1 至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
27. 多個磨料顆粒，其中所述多個磨料顆粒包括以數值計至少70%的根據權利要求1 至23中任一項所述的成形陶瓷磨料顆粒。
28. 根據權利要求24至27中任一項所述的多個磨料顆粒，還包括粉碎的磨料顆粒。
29. -種磨料制品，包括被保持在粘合劑中的根據權利要求24至28中任一項所述的多 個磨料顆粒。
30. 根據權利要求29所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括粘結的磨料制品。
31. 根據權利要求30所述的磨料制品，其中所述粘結的磨料制品包括粘結的磨輪。
32. 根據權利要求29所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括帶涂層磨料制品，所述 帶涂層磨料制品包括固定到背襯的所述多個磨料顆粒，所述背襯具有相背對的第三主表面 和第四主表面。
33. 根據權利要求29所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括非織造磨料制品，其中 所述非織造磨料制品包括固定到膨松有彈性的開放非織造纖維網的所述多個磨料顆粒。
34. -種制備成形陶瓷磨料顆粒的方法，所述方法包括以下步驟： a)提供限定模具腔體的模具，其中所述模具腔體具有由周邊限定的外部開口，其中所 述周邊至少包括第一邊緣和第二邊緣，其中所述周邊的第一區域包括所述第二邊緣并且向 內延伸并在限定第一銳角內角和第二銳角內角的兩個拐角處終止，并且其中所述周邊具有 最多四個限定銳角內角的拐角，并且其中所述模具腔體由周向模具表面側向地界定，所述 周向模具表面包括在所述第一邊緣處與所述周邊相交的第一模具壁和在所述第二邊緣處 與所述周邊相交的第二模具壁； b)將陶瓷前體材料設置在所述模具腔體內； C)將設置在所述模具腔體內的所述陶瓷前體材料轉換加工成成形陶瓷前體顆粒；以 及 d)將所述成形陶瓷前體顆粒轉換加工成所述成形陶瓷磨料顆粒。
35. 根據權利要求34所述的方法，其中所述第一拐角具有第一銳角內角，所述第一銳 角內角具有在5度至55度范圍內，包括端值在內的值。
36. 根據權利要求34或35所述的方法，其中所述模具包括敞口模具。
37. 根據權利要求34或35所述的方法，其中所述模具還包括與所述第一模具壁和所述 第二模具壁接觸的底部模具表面。
38. 根據權利要求34至37中任一項所述的方法，其中所述模具腔體具有深度，并且其 中所述第一模具壁和所述第二模具壁隨著深度增大而向內傾斜。
39. 根據權利要求34至38中任一項所述的方法，其中所述第二邊緣包括彎曲的邊緣。
40. 根據權利要求34至39中任一項所述的方法，其中所述周邊的所述第一區域是單調 曲線。
41. 根據權利要求34至40中任一項所述的方法，其中所述周邊包括至少一個基本上直 的邊緣和至少一個彎曲的邊緣。
42. 根據權利要求34至41中任一項所述的方法，其中所述周邊包括至少兩個基本上直 的邊緣和彎曲的邊緣。
43. 根據權利要求34至42中任一項所述的方法，其中所述周邊由兩個基本上直的邊緣 和彎曲的邊緣組成。
44. 根據權利要求34至42中任一項所述的方法，其中所述周向模具表面還包括第三模 具壁，并且其中所述第三模具壁在第三邊緣處與所述周邊相交。
45. 根據權利要求44所述的方法，其中所述第三邊緣相對于所述周邊向內延伸。
46. 根據權利要求34至45中任一項所述的方法，其中所述周邊是箭頭狀的。
47. 根據權利要求34至46中任一項所述的方法，其中所述周邊包括至少兩個基本上直 的邊緣。
48. 根據權利要求47所述的方法，其中所述周向表面還包括第四模具壁，并且其中所 述第四模具壁在第四邊緣處與所述周邊相交。
49. 根據權利要求34至48中任一項所述的方法，其中所述方法還包括在步驟d)之前 將所述成形陶瓷前體顆粒與所述模具分離。
50. 根據權利要求49所述的方法，其中步驟d)包括燒結所述成形陶瓷前體顆粒。
51. 根據權利要求49所述的方法，其中步驟d)包括煅燒所述成形陶瓷前體顆粒以提供 經煅燒的成形陶瓷前體顆粒，并且燒結所述經煅燒的成形陶瓷前體顆粒。
52. 根據權利要求34至51中任一項所述的方法，其中所述成形陶瓷磨料顆粒包括α 氧化鋁。
53. 根據權利要求34至52中任一項所述的方法，其中所述陶瓷前體材料包括溶膠-凝 膠。
54. 根據權利要求34至53中任一項所述的方法，其中所述陶瓷前體材料包括α氧化 鋁前體。
55. 根據權利要求34至54中任一項所述的方法，其中每個模具腔體具有小于或等于一 厘米的最大側向尺寸。
56. 根據權利要求34至55中任一項所述的方法，其中所述成形陶瓷磨料顆粒中的每個 具有小于或等于其寬度的三分之一的厚度。
【文檔編號】C09C1/68GK104254429SQ201380018827
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年3月15日 優先權日:2012年4月4日
【發明者】尼格斯·B·艾德弗里斯 申請人:3M創新有限公司