[发明专利]粘结的磨料物品及形成方法

说明书

技术领域

以下内容是针对粘结的磨料并且具体地是结合了微晶氧化铝磨料颗粒的粘结的磨料物品。

背景技术

研磨工具一般被形成为具有包含在一种粘结剂材料内的磨料颗粒以用于材料去除的应用中。超级磨料颗粒（例如，金刚石或立方氮化硼（CBN））或加晶种的（或甚至未加晶种的）烧结的溶胶凝胶氧化铝磨料颗粒，也被称为微晶α-氧化铝（MCA）磨料颗粒，可以用于这类研磨工具中并且已知其在多种材料上提供了优异的研磨性能。该粘结剂材料可以是有机材料如树脂，或一种无机材料如玻璃或玻璃化的材料。具体的说，使用了一种玻璃化的粘结剂材料且包含了MCA颗粒或超级磨料颗粒的粘结的研磨工具在商业上可用于对精密的金属零件以及其他要求一致且改进的研磨性能的工业部件进行研磨。

某些粘结的研磨工具，特别是使用了玻璃化的粘结剂材料的那些，要求高温成形工艺，这会对这些磨料颗粒产生不利的影响。事实上，已经认识到，在形成研磨工具必要的这样高的温度下，该粘结剂材料可以与这些磨料颗粒（具体地MCA颗粒）发生反应，从而损害磨料的整体性、降低颗粒的锐度和性能特性。其结果是，业界已经转向于降低形成该粘结剂材料必要的成形温度，以便抑制这些磨料颗粒在成形过程中的高温降解。

例如，为了减少MCA颗粒与玻璃化的粘结剂之间的反应的量，美国专利号4,543,107披露了适用于在低至约900°C的温度下进行烧结的一种粘结剂组分。在一种替代途径中，美国专利号4,898,597披露了一种包含至少40%的玻璃料材料的、适用于在低至约900°C的温度下进行烧结的一种粘结剂组分。使用了能够在低于1100°C并且事实上低于1000°C的温度下成形的粘结剂材料的其他这类粘结的磨料物品包括美国专利号5,203,886、美国专利号5,401,284、美国专利号5,536,283、以及美国专利号6,702,867。然而，业界继续要求这类粘结的磨料物品的改进的性能。

发明内容

根据一个第一方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体包括位于一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该磨料本体进一步包括一种布置在这些磨料颗粒与该粘结剂基质之间的界面处的尖晶石材料。

根据另一个方面，一种磨料物品具有一个磨料本体，该磨料本体包括被包含在一种粘结剂材料基质内的磨料颗粒，该磨料本体进一步包括一个含尖晶石材料的层，该层覆盖在这些磨料颗粒的外表面上。

在又另一个方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有包括微晶氧化铝的、被包含在一种含玻璃质相的粘结剂材料中的磨料颗粒，这些磨料颗粒具有覆盖在这些磨料颗粒的外表面上的一个材料层，其中该层包括一种尖晶石材料。

另一个方面包括一种磨料物品，这种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该粘结的磨料本体具有包括微晶氧化铝的、被包含在一种玻璃质粘结剂材料内的第一组磨料颗粒，其中该粘结的磨料本体进一步包括一个环绕了这些磨料颗粒的至少一部分的钝化区域，该钝化区域包括一种具有的一般化学组成为AB₂O₄的尖晶石材料，其中A代表一种第一元素，B代表一种不同于A的第二元素，且O是氧。

根据另一个方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有包括微晶氧化铝的磨料颗粒以及一个包括尖晶石材料的、覆盖在这些磨料颗粒的外表面上至少一部分上的层。该磨料本体进一步包括一种由含有足量的尖晶石形成材料的组合物所形成的粘结剂材料，该尖晶石形成材料是选自以下的氧化物组，该组由以下各项组成：氧化镁、氧化锌、氧化铁、氧化锰、以及它们的组合。

在又另一个方面，一种形成磨料物品的方法包括将磨料颗粒与一种粘结剂材料粉末进行混合、将该混合物成形以便形成一个生坯、并且处理该生坯以便形成包含位于粘结剂材料中的磨料颗粒的一种磨料物品，其中在处理过程中，围绕这些磨料颗粒形成了一个含尖晶石材料的钝化区域。

附图说明

通过参见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。

图1包括一个流程图，展示了根据一个实施方案来形成磨料物品的一种方法；

图2A到2C包括根据多个实施方案的一种具有一个尖晶石材料层的磨料物品的多个部分的图像；

图3包括根据一个实施方案形成的样品以及一个常规样品的平均功率消耗相对于研磨周期数的曲线图；

图4包括根据一个实施方案形成的样品以及一个常规样品的直度相对于研磨周期数的曲线图；