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    粘結的磨料物品及形成方法技術

    技術編號:8658535 閱讀:179 留言:0更新日期:2013-05-02 03:06
    一種磨料物品包括一個本體,該本體具有包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,其中該本體包括至少約1.3的VAG/VBM比率,其中VAG是該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比并且VBM是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。

    【技術實現步驟摘要】
    【國外來華專利技術】
    以下內容是針對粘結的磨料物品,并且更具體地說是包括多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒的粘結的磨料物品,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金。
    技術介紹
    用于機加工應用的磨料典型地包括粘結的磨料物品以及涂覆的磨料物品。涂覆的磨料物品總體上是分層的物品,這些物品包括一個背襯和將磨料顆粒固定在背襯上的一個粘合劑涂層,其最常見的例子是砂紙。粘結的研磨工具由處于輪狀、盤狀、段狀、鑲嵌針狀、磨石狀以及其他工具形狀(它們可以被安裝在一個機加工裝置上,例如一個研磨或拋光裝置)的形式的硬的、并且典型是整體的、三維的磨料復合材料組成。粘結的研磨工具經常具有至少兩個相,包括磨料顆粒以及粘結劑材料。某些粘結的磨料物品可以具有處于孔隙率形式的一個另外的相。粘結的研磨工具能以不同的“等級”以及“結構”來制造,這些等級以及結構是根據本領域的慣例由磨料復合材料的相對硬度以及密度(等級)以及由該復合材料內的磨料顆粒、粘結劑以及孔隙率的體積百分比(結構)來限定的。一些粘結的研磨工具在對于電子以及光學產業中使用的某些類型的工件(包括,例如金屬、陶瓷以及晶體材料)進行研磨并且成形中可以是特別有用的。在其他情況下,某些粘結的研磨工具可以用于對工業應用的超級磨料材料進行整形。在使用金屬粘結的磨料物品對某些工件進行研磨和成形的背景下,總體上該過程涉及針對維護該粘結的磨料物品的大量的時間以及勞動。也就是說,總體上金屬粘結的磨料物品要求定期的修正(truing)和整修(dressing)操作以保持該磨料物品的研磨能力。工業上繼續要求能夠進行研磨的改進的方法及物品。_6]專利技術披露根據一個第一方面,一種磨料物品包括一個本體,該本體具有多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金。該本體包括至少約1.3的H比率,其中Vm是該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。根據另一個方面,一種磨料物品包括一個本體,該本體具有多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,其中該本體包括至少約1. 5的VP/VBM比率,其中Vp是該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。該粘結劑材料具有的平均斷裂韌度(Kle)是不大于約4. OMPa m°_5。在又另一個方面,一種磨料物品包括一個本體,該本體具有多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,其中該本體包括一種活性粘結劑組合物,該活性粘合組合物包括占該粘結劑材料的總體積的至少約lvol%的一種活性粘結劑組合物。該本體進一步包括至少約5vol%的孔隙率,并且其中該粘結劑材料包括不大于約4. OMPa0 5的平均斷裂韌度(Klc)。在仍另一個方面,一種磨料物品包括一個本體,該本體具有多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,其中該本體包括至少約1. 5的VP/VBM比率,其中Vp是該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。該本體包括占該本體的總體積的至少約5vol%的孔隙率,其中該孔隙率的大部分是連通孔隙率,該連通孔隙率限定了延伸穿過該本體體積的多個連通孔的一個網絡。根據另一個方面,一種磨料物品包括一個本體,該本體具有多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,其中該本體包括至少約1. 3的H比率,其中Vm是該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。該本體包括一種活性粘結劑組合物,該活性粘結劑組合物包括占該粘結劑材料的總體積的至少10vol%的一種活性粘結劑組合物。在又另一個方面,一種形成磨料物品的方法包括,形成一種包括磨料顆粒和粘結劑材料的混合物,其中該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,并且將該混合物成型以形成一種生坯物品。該方法進一步包括將該生坯物品在一個溫度下進行燒結以進行液相燒結并且形成一種磨料本體,該磨料本體包括這些包含在該粘結劑材料中的磨料顆粒,其中該本體包括至少約3:2的VP:VBM比率,其中Vp是該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。另一個方面包括一種磨料物品,該磨料物品具有一個粘結的磨料本體,該本體包括多個包含在由一種有金屬或金屬合金制成的粘結劑材料內的磨料顆粒,其中該粘結劑材料包括一種復合材料,該復合材料包括一個粘結劑相以及一個沉淀相,該沉淀相具有一種構成,該構成包括一種活性粘結劑組合物的至少一種元素以及該粘結劑材料的至少一種元素。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點對于本領域的普通技術人員變得清楚。附圖說明圖1包括根據一個實施例的粘結的磨料本體的研磨功率(馬力/英寸(HP/in))相對于研磨周期數的曲線圖。圖2包括根據一個實施例的粘結的磨料本體的表面粗糙度(Ra)相對于研磨周期數的曲線圖。圖3包括根據一個實施例的粘結的磨料本體以及一個常規樣品的研磨功率(HP/in)相對于研磨周期數的曲線圖。圖4包括根據一個實施例的粘結的磨料本體以及一個常規樣品的研磨功率(HP)相對于兩個不同的材料去除率(即,4. 5英寸3/分鐘/英寸(in3/min/in)以及5.1inVmin/in)的條形圖。圖5包括根據一個實施例的粘結的磨料本體以及一個常規樣品在兩個不同的材料去除率下的研磨比率(G-比率)的條形圖。圖6包括根據一個實施例的粘結的磨料本體以及一種常規樣品的轉軸功率(馬力(Hp))相對于研磨時間(秒(sec))的曲線圖。圖7包括根據一個實施例的粘結的磨料本體以及一種常規樣品的轉軸功率(Hp)相對于研磨時間(sec)的曲線圖。圖8至圖11包括根據一個實施例的粘結的磨料本體的微結構的放大圖像。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。優選實施例的i兌明以下內容總體上是針對粘結的磨料物品,這些粘結的磨料物品在一個三維材料基質中結合了磨料顆粒。粘結的磨料物品利用了一個體積的被固定在一個三維粘結劑材料基質內的磨料顆粒。此外,以下內容包括了關于形成此種粘結的磨料物品的方法以及此種粘結的磨料物品的應用的描述。根據一個實施例,用于形成一種磨料物品的方法可以通過形成一種包含磨料顆粒以及粘結劑材料的混合物而開始。這些磨料顆粒可以包括一種硬質材料。例如,這些磨料顆粒可以具有至少約7的莫氏硬度。在其他磨料本體中,這些磨料顆粒可以具有的莫氏硬度是至少8,或甚至于至少9。在具體的情況下,這些磨料顆粒可以是由一種無機材料制成的。適合的無機材料可以包括碳化物類、氧化物類、氮化物類、硼化物類、碳氧化物類、氧硼化物類、氧氮化物類、以及它們的組合。磨料顆粒的具體例子包括碳化硅、碳化硼、氧化鋁、氧化鋯、氧化鋁-氧化鋯復合顆粒、氮化硅、賽隆、以及硼化鈦。在某些情況下,這些磨料顆粒可以包括一種超級磨料材料,如金剛石、立方氮化硼、以及它們的組合。在特定情況下,這些磨料顆粒可以主要由金剛石組成。在其他實施例中,這些磨料顆粒可以主要由立方氮本文檔來自技高網...

    【技術保護點】

    【技術特征摘要】
    【國外來華專利技術】2010.09.03 US 61/379,9201.一種磨料物品,包括: 一個本體,該本體包括多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,其中該本體包括至少約1.3的VA(;/VBM比率,其中Vm是該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。2.—種磨料物品,包括: 一個本體,該本體包括多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬,其中該本體包括至少約1.5的VP/VBM比率,其中Vp是該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比,并且其中該粘結劑材料包括不大于約4.0MPa m0-5的平均斷裂韌度(KleX3.一種磨料物品,包括: 一個本體,該本體包括多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬,其中該本體包括一種活性粘結劑組合物、包括占該粘結劑材料的總體積的至少約lvol%的一種活性粘結劑組合物,該本體進一步包括至少約5vol%的孔隙率,并且其中該粘結劑材料包括不大于約4.0MPam0 5的平均斷裂韌度(Klc;)。4.一種磨料物品,包括: 一個本體,該本體包括多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬,其中該本體包括至少約1.5的VP/VBM比率,其中Vp是該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比,該本體包括占該本體的總體積的至少約5vol%的孔隙率,其中該孔隙率的大部分是連通孔隙率,該連通孔隙率限定了延伸穿過該本體體積的多個連通孔的一個網絡。5.—種磨料物品,包 括: 一個本體,該本體包括多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬,其中該本體包括至少約1.3的VAe/VBM比率,其中Vm是該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比,并且其中該本體包括一種活性粘結劑組合物、包括占該粘結劑材料的總體積的至少10vol%的一種活性粘結劑組合物。6.—種磨料物品,包括: 一個粘結的磨料本體,該本體包括多個包含在一種粘結劑材料內的磨料顆粒,該粘結劑材料包括一種金屬或金屬合金,其中該粘結劑材料包括一種復合材料,該復合材料包括一個粘結相以及一個沉淀相,該沉淀相具有一種構成,該構成包括一種活性粘結劑組合物的至少一種元素以及該粘結劑材料的至少一種元素。7.如權利要求1、2、4、或6中任一項所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括占該粘結劑材料的總體積的至少lvol%的一種活性粘結劑組合物。8.如權利要求7所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種含金屬或金屬合金的化合物。9.如權利要求8所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種選自以下金屬元素組的金屬元素,該組由以下各項組成:鈦、銀、鉻、錯、鉿、鶴、以及它們的一種組合。10.如權利要求8所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物主要由鈦組成。11.如權利要求7所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種選自下組的化合物,該組由以下各項組成:碳化物類、氮化物類、氧化物類、以及它們的一種組合。12.如權利要求11所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物主要由碳化鈦組成。13.如權利要求7所述的磨料物品,其中將該活性粘結劑組合物布置在這些磨料顆粒與該粘結劑材料的一個界面處。14.如權利要求7所述的磨料物品,其中在該粘結劑材料內一部分的該活性粘結劑組合物在這些磨料顆粒與該粘結劑材料之間的一個界面處包圍這些磨料顆粒。15.如權利要求7所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括在磨料顆粒之間延伸的多個粘結劑標記,并且其中該活性粘結劑組合物分布在這些粘結劑標記內。16.如權利要求3或5中任一項所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種含金屬或金屬合金的化合物。17.如權利要求16所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種選自以下金屬元素組的金屬元素,該組由以下各項組成:鈦、銀、鉻、錯、鉿、鶴、以及它們的一種組合。18.如權利要求16所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物主要由鈦組成。19.如權利要求3所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種選自下組的化合物,該組由以下各項組成:碳化物類、氮化物類、氧化物類、以及它們的一種組合。20.如權利要求19所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物主要由碳化鈦組成。21.如權利要求3所述的磨料物品,其中將該活性粘結劑組合物布置在這些磨料顆粒與該粘結劑材料的一個界面處。22.如權利要求3所述的磨料物品,其中在該粘結劑材料內一部分的該活性粘結劑組合物在這些磨料顆粒與該粘結劑材料之間的一個界面處包圍這些磨料顆粒。23.如權利要求3所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括在磨料顆粒之間延伸的多個粘結劑標記,并且其中該活性粘結劑組合物分布在這些粘結劑標記內。24.如權利要求1、2、3、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒包括選自下組材料的一種無機材料,該組由以下各項組成:碳化物類、氧化物類、氮化物類、硼化物類、碳氧化物類、氧氮化物類、氧硼化物類以及它們的一種組合。25.如權利要求1、2、3、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒包括一種超級磨料材料。26.如權利要求25所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒主要由金剛石組成。27.如權利要求1、2、3、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒具有的平均砂礫尺寸是不大于約1000微米或不大于500微米。28.如權利要求27所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒具有的平均砂礫尺寸是在約I微米與約1000微米之間或在約I微米與約200微米之間的范圍內。29.如權利要求1、2、3、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒具有的長寬比是不大于約3:1或不大于約2:1,其中長寬比定義為長度:寬度尺寸的比率。30.如權利要求29所述的磨料物品,其中這些磨料顆粒是基本上等軸的。31.如權利要求1、2、3、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括至少一種過渡金屬兀素。32.如權利要求1、2 、3、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括一種選自以下金屬組的金屬,該組由以下各項組成:銅、錫、銀、鑰、鋅、鎢、鐵、鎳、銻、以及它們的一種組合。33.如權利要求1、2、3、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括一種含銅和錫的金屬合金。34.如權利要求1或5中任一項所述的磨料物品,其中該VA(;/VBM比是至少約1.5,至少約1.7,至少約2.0,至少約2.1,或至少約2.2。35.如權利要求2、3、4、或6中任一項所述的磨料物品,進一步包括至少約1.3、至少約1.5、至少約1.7、至少約2.0、至少約2.1、或至少約2.2的VA(;/VBM比,其中Vm是該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。36.如權利要求1或5中任一項所述的磨料物品,其中該VA(;/VBM比是在約1.3與約9.0之間、在約1.3與約8.0之間、在約1.5與約7.0之間、在約1.5與約6.0之間、或在約2.0與約5.0之間的范圍內。37.如權利要求2、3、4、或6中任一項所述的磨料物品,進一步包括在約1.3與約9.0之間、在約1.3與約8.0之間、在約1.5與約7.0之間、在約1.5與約6.0之間、或在約2.0與約5.0之間范圍內的VA(;/VBM比,其中Vm是該本體的總體積內的磨料顆粒的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。38.如權利要求1、2、3、4、5或6中任一項所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括的平均斷裂韌度(Kle)是不大于約3.75MPa m°_5,不大于約3.5MPa m°_5,不大于約3.25MPa m°_5,不大于約3.0MPa m°_5,不大于約2.8MPam°_5,或不大于約2.5MPa m°_5。39.如權利要求1、2、3、4、5或6中任一項所述的磨料物品,其中該粘結劑材料包括的平均斷裂韌度(Kle)是在約 0.6MPa m0.5與約4.0MPa m°_5之間、在約0.6MPa m0.5與約3.5MPam°_5、或在約0.6MPa m0.5與約3.0MPa m°_5之間的范圍內。40.如權利要求2或4中任一項所述的磨料物品,其中該VP/VBM比是至少約1.7、至少約2.0、至少約2.2、至少約2.5、或至少約2.8。41.如權利要求1、3、5、或6中任一項所述的磨料物品,進一步包括至少約1.7、至少約2.0、至少約2.2、至少約2.5、或至少約2.8的VP/VBM比,其中Vp是該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。42.如權利要求2或4中任一項所述的磨料物品,其中該VP/VBM比是在約1.5與約9.0之間、在約1.5與約8.0之間、在約1.5與約7.0之間、在約1.7與約7.0之間、或在約1.7與約6.0之間的范圍內。43.如權利要求1、3、5、或6中任一項所述的磨料物品,進一步包括在約1.5與約9.0之間、在約1.5與約8.0之間、在約1.5與約7.0之間、在約1.7與約7.0之間、或在約1.7與約6.0之間范圍內的VP/VBM比,其中Vp是該本體的總體積內的包含磨料顆粒以及填充劑的微粒材料的體積百分比并且Vbm是該本體的總體積內的粘結劑材料的體積百分比。44.如權利要求1、2、4、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中該本體包括一種活性粘結劑組合物、包括占該粘結劑材料總體積的至少lvol%的一種活性粘結劑組合物。45.如權利要求44所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物存在的量值是在該粘結劑材料的總體積的約lvol%與約40vol%之間的范圍內。46.如權利要求44所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種含金屬的化合物。47.如權利要求44所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種選自下組的化合物,該組由以下各項組成:碳化物類、氮化物類、氧化物類、以及它們的一種組合。48.如權利要求47所述的磨料物品,其中該活性粘結劑組合物包括一種選自以下金屬元素組的金屬元素,該組由以下各項組成:鈦、釩、鉻、鋯、鉿、鎢、以及它們的一種組合。49.如權利要求1、2、5、或6中任一項所述的磨料物品,其中該本體包括至少約5vol%的孔隙率,其中該孔隙率的大部分是連通孔隙率,該連通孔隙率限定了延伸穿過該本體體積的多個連通孔的一個網絡。50.如權利要求1、2、3、4、5或6中任一項所述的磨料物品,其中該本體包括一種雙峰分布的磨料顆粒,這些磨料顆粒包含具有一種精細平均砂礫尺寸的精細顆粒以及具有一種粗糙平均砂礫尺寸的...

    【專利技術屬性】
    技術研發人員:S·拉曼斯K·A·索西埃R·烏帕德亞雅
    申請(專利權)人:圣戈班磨料磨具有限公司法國圣戈班磨料磨具公司
    類型:
    國別省市:

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