專利名稱：制造精磨磨具的方法
超精加工是一種用于從工件上去除少量材料的方法。通常在研磨后進(jìn)行的超精加工能達(dá)到下述目的去除研磨產(chǎn)生的非晶形表面層、降低表面粗糙度、改進(jìn)部件的幾何形狀并提供所需的表面形貌。去除非晶形層能提高工件的耐磨性。降低表面粗糙度能進(jìn)一步提高工件的載荷能力，而特征性的形貌圖案有助于保油性。
通常使用由磨料顆粒在粘結(jié)基體中形成的玻璃質(zhì)粘結(jié)的精磨磨具來(lái)進(jìn)行超精加工?！熬ツゾ摺蓖ǔ６x為其磨料顆粒的大小為240粒度(63微米)或更細(xì)的磨具。通常按一種成熟的方法來(lái)制造精磨磨具。
按一種方法，在少量的液體(如小于4重量％)的幫助下將磨料顆粒和粘結(jié)材料與粘合劑混合。該液體通常是水。然后將此“半”干的混合物冷壓至成形和生坯密度。最后，將生坯燒制成精磨磨具。
另一種制造精磨磨具產(chǎn)品的更老方法是所謂的“攪煉”法。按攪煉法，將磨料顆粒和粘結(jié)材料與足夠的水混合，制成可傾倒的漿料。因此，攪煉法被認(rèn)為是濕法。將漿料倒入模具中，待其干燥。然后將干燥的混合物燒制成磨具。
攪煉法的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是將磨料顆粒和粘結(jié)材料在漿料中混合，可以獲得比干燥或半干燥混合法通常所得的磨料顆粒和粘結(jié)材料的更好分布(即更好的混合)。
然而，在上述這兩類制造方法中，制得的磨具中粘結(jié)材料顆粒和磨料的顆粒分散得不均勻。在半干燥法中，這種不均勻分散是由于粘結(jié)材料和磨料顆粒的混合不充分。在濕法中，不均勻性通常是由于粘結(jié)材料和磨料顆粒相對(duì)沉降的緣故。
本發(fā)明通常涉及一種制造精磨磨具(microabrasive tool)的方法，先制備漿料和生坯制品，然后由此制造精磨磨具。
在本發(fā)明的方法中，將漿料澆注成生坯(green cast article)的結(jié)構(gòu)來(lái)制造精磨磨具，所述漿料包含液體、磨料顆粒、粘結(jié)材料、聚合物和至少一種交聯(lián)劑。然后使聚合物在模具中進(jìn)行離子交聯(lián)，該離子交聯(lián)的聚合物固定生坯的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的漿料包含液體、磨料顆粒、粘結(jié)材料、可離子交聯(lián)的聚合物和至少一種交聯(lián)劑。
本發(fā)明的生坯制品包含磨料顆粒、玻璃化的玻璃物質(zhì)和離子交聯(lián)的聚合物。
本發(fā)明的方法可用于制造精磨磨具，與常規(guī)半干燥法和攪煉法制得的產(chǎn)品相比，所述精磨磨具的均勻性較佳。與已知的濕法通常達(dá)到的相比，磨料顆粒和粘結(jié)材料在漿料中的混合使各組分達(dá)到更均勻的分布，然而卻沒有常規(guī)濕法的典型缺點(diǎn)。在本發(fā)明的方法中，聚合物的快速凝固作用能固定或鎖定這種均勻體系的微細(xì)結(jié)構(gòu)，從而減少或消除在濕法中出現(xiàn)的不均勻沉降的傾向。因此，與按已知方法制得的制品相比，澆注制品具有更均勻的密度和硬度。精磨磨具均勻性的改進(jìn)能促進(jìn)其超精加工性能更為一致、均勻和有效。另外，采用本發(fā)明的方法可以更一致地制得高質(zhì)量的澆注制品，因而可以減少產(chǎn)品的不合格率。再者，本發(fā)明的方法是適用的，并且操作起來(lái)通常很便宜。


圖1是按本發(fā)明聚合物交聯(lián)的說(shuō)明圖。
圖2A是以250倍的放大率顯示在壓制的精磨磨具樣品中磨料(亮)在粘結(jié)體(暗)中分散的SEM顯微照片。
圖2B是以250倍的放大率顯示在本發(fā)明交聯(lián)的精磨磨具樣品中磨料(亮)在粘結(jié)體(暗)中分散的SEM顯微照片。
圖3A是以1,000倍的放大率顯示在壓制的精磨磨具樣品中磨料(亮)在粘結(jié)體(暗)中分散的SEM顯微照片。
圖3B是以1,000倍的放大率顯示在本發(fā)明交聯(lián)的精磨磨具樣品中磨料(亮)在粘結(jié)體(暗)中分散的SEM顯微照片。
現(xiàn)在將參考這些附圖對(duì)本發(fā)明方法的特征和其它細(xì)節(jié)作更具體說(shuō)明并將其在權(quán)利要求書中指出。應(yīng)明白的是，本發(fā)明的特定實(shí)施方案是例舉性的，并不限制本發(fā)明。在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，可以在各種實(shí)施方案中使用本發(fā)明的主要特征。
本發(fā)明的方法包括對(duì)一種漿料進(jìn)行澆注，該漿料包含液體、磨料顆粒、粘結(jié)材料、離子交聯(lián)的聚合物和交聯(lián)劑?？梢园慈魏未涡蚧旌蠞{料的各組分。然而，較好是將聚合物先與液體組分混合，隨后加入磨料顆粒。然后加入粘結(jié)材料，最后加入陽(yáng)離子源物質(zhì)，制成漿料。
在合適的模具中澆注漿料，然后冷卻，使聚合物進(jìn)行離子交聯(lián)，形成生坯。將生坯在烘箱中干燥，隨后燒制，使粘結(jié)材料玻璃化，并除去離子交聯(lián)的聚合物。
使用漿料的液體組分，使?jié){料在澆注時(shí)有充分的流動(dòng)性。合適液體的例子包括水以及水與少量醇或有機(jī)溶劑、pH調(diào)節(jié)劑、流變性調(diào)節(jié)劑、分散劑或其混合物的混合物。液體較好是用去離子(DI)水。在一個(gè)特別好的實(shí)施方案中，液體組分中包含分散劑，使用分散劑有助于磨料顆粒在漿料中的分散和穩(wěn)定性。一種較好的分散劑是聚丙烯酸銨(ammonium polyacryate)溶液，如Darvan821A聚丙烯酸銨溶液(由R.T.Vanderbilt，Norwalk，Connecticut，USA制造)。檸檬酸銨是另一種可用的合適分散劑。在其它實(shí)施方案中，非離子型表面活性劑，如辛基酚環(huán)氧乙烷縮合物(以商標(biāo)TRITON X-100購(gòu)自Union Carbide，Danbury，Connecticut，USA)可以用作分散劑。一般來(lái)說(shuō)，分散劑在液體組分中的量約為0.01-10體積％，較好為1-6體積％。在一個(gè)較好的實(shí)施方案中，分散劑的量約為液體組分體積的2％。
磨料是一種適用于從金屬、陶瓷材料、復(fù)合材料和其它工件上去除材料的顆粒狀材料。任何磨料顆粒都可以使用。特別合適的磨料顆粒的例子包括那些由氧化鋁、氧化鋁氧化鋯、溶膠凝膠燒結(jié)的α-氧化鋁、碳化硅、金剛石、立方氮化硼和它們混合物形成的顆粒。磨料顆粒的量通常占固體量的約80-95重量％，也可以占漿料總量的約55-70重量％。合適磨料顆粒的密度的例子對(duì)于SiC來(lái)說(shuō)密度約為3.21g/cm3，對(duì)于金剛石來(lái)說(shuō)密度約為3.5g/cm3，對(duì)于Al2O3來(lái)說(shuō)密度約為3.95g/cm3。
漿料應(yīng)保持充分的流動(dòng)性，以便傾倒并防止或去除氣泡。漿料的固體含量較好不大于約45體積％，防止?jié){料的粘度過(guò)大。而且，當(dāng)顆粒的大小變得更細(xì)時(shí)，漿料的粘度通常變得更為依賴于固體的加入量，因?yàn)檩^小的顆粒通常較難分散。例如，固體含量約為45體積％的漿料的粘度是可接受的，其中磨料粒度為或接近約320粒度，而固體含量大于約43體積％的漿料的粘度和磨料粒度為1000粒度可能是不適用的。
一般來(lái)說(shuō)，磨料顆粒的直徑約為1800-320粒度(約為1-29微米)。含有約30微米或更小的磨料顆粒的產(chǎn)品適宜采用本發(fā)明的方法。
在倒入漿料(slip)和其發(fā)生膠凝之間的階段，磨料顆粒有機(jī)會(huì)沉降。顆粒沉降的速率部分取決于顆粒的大小和漿料的粘度。當(dāng)顆粒的大小增大或者漿料的粘度下降時(shí)，顆粒沉降的速率會(huì)加大。例如，當(dāng)觀察到約600粒度(約8微米)或更細(xì)的磨料顆粒沉降速率很小時(shí)，而320粒度的磨料顆粒在適宜粘度的漿料中時(shí)具有較高的沉降速率。
漿料的沉降速率隨其粘度的提高而下降。例如可以加入水溶性聚合物如丙烯酸類聚合物或聚乙烯醇來(lái)提高粘度。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，在漿料中加入聚乙烯醇來(lái)提高粘度。在特別好的一些實(shí)施方案中，可以在漿料中加入占漿料液體組分重量的約4％的聚乙烯醇溶液(Airvol203，Air Products and Chemicals)或約6％的聚乙烯醇溶液(Airvol205，Air Products and Chemicals)。合適聚乙烯醇溶液的例子包括Airvol203和Airvol205，兩者均購(gòu)自Air Products andChemicals，Inc.。加入合適的消泡劑如油，可以減少或消除因加入聚乙烯醇而產(chǎn)生的氣泡。
所用的粘結(jié)材料是一種合適的玻璃質(zhì)粘結(jié)體，如已有技術(shù)中已知的那些。合適的玻璃質(zhì)粘結(jié)體的例子描述于授予給Sheldon等人的美國(guó)專利5,401,284中，該專利的全部?jī)?nèi)容在此參考引用。在一個(gè)較好的實(shí)施方案中，粘結(jié)材料包括硅鋁酸鹽(Al2O3·SiO2)玻璃，但也包括其它的組分如粘土、長(zhǎng)石和/或石英。粘結(jié)材料一般是玻璃料(glass frit)顆?；虿Ａд辰Y(jié)體混合物的形式，適合于燒制成玻璃化基體，以分散而均勻的復(fù)合玻璃態(tài)結(jié)構(gòu)的形式將磨料顆粒固定住。合適的玻璃料顆粒的直徑通常約為5-30微米。本發(fā)明所用的一種特別好的粘結(jié)材料描述于美國(guó)專利5,401,284的“實(shí)施例1”中；美國(guó)專利5,401,284的全部?jī)?nèi)容在此參考引用。一般來(lái)說(shuō)，粘結(jié)材料占漿料的約3.5-7重量％。粘結(jié)材料的密度小于3.0g/cm3，一般約為2.1-2.7g/cm3。粘結(jié)材料特別合適的密度的一個(gè)例子是約為2.4g/cm3。這樣，磨料顆粒與粘結(jié)體的密度就明顯不同，并且顆粒大小也明顯不同。因此，所采用的交聯(lián)聚合物應(yīng)能將這些不同的材料結(jié)合在一起。
本發(fā)明所用的合適聚合物的粘度通常應(yīng)低得足以容納高的固體加入量，而且易于制造并能快速交聯(lián)。聚合物較好是水溶性多糖、吉蘭糖膠(gellan gum)。吉蘭糖膠是多沼假單胞菌(Pseudomonas elodea)(ATCC 31461)經(jīng)發(fā)酵制得的食品級(jí)雜多糖，它以商標(biāo)KelcogelK9A50購(gòu)得(購(gòu)自Monsanto，NutraSweet Kelco Co.，St.Louis，Missouri，USA)。在25℃時(shí)用Brookfield LVF粘度計(jì)以60rpm進(jìn)行測(cè)量，吉蘭糖膠在0.1％濃度時(shí)的粘度一般約為40-80cP，在0.5％濃度時(shí)的粘度一般為1000-2000cP。該糖膠還具有較高的流變屈服點(diǎn)，1％該糖膠溶液的由剪切速率為0.01s-1時(shí)的剪切應(yīng)力所定義的操作屈服點(diǎn)為60達(dá)因/厘米2。另外，pH值在3-11的范圍內(nèi)變化時(shí)，一般不影響吉蘭糖膠的粘度。制備吉蘭糖膠的方法描述于美國(guó)專利4,326,052和4,326,053中，這兩個(gè)專利的全部?jī)?nèi)容在此參考引用。吉蘭糖膠傳統(tǒng)上在工業(yè)中用作食品的膠凝劑。
盡管KelcogelK9A50吉蘭糖膠是本發(fā)明所用的較好聚合物，但可以使用其它的聚合物。例如，可以使用KeltoneLV藻酸鈉(Monsanto，NutraSweet Kelco Co.，St.Louis，Missouri，USA)。在一個(gè)較好的實(shí)施方案中，在升高溫度如約80℃溫度的水浴中混合KeltoneLV藻酸鈉，使其水合。合適的丙烯酸酯聚合物具有與吉蘭糖膠相類似的在水性分散體中的粘度特征。
一般來(lái)說(shuō)，與在陶瓷凝膠-澆注技術(shù)中常用的丙烯酰胺或丙烯酸酯單體的量相比，本發(fā)明方法所用的聚合物的量是非常小的。例如，在凝膠-澆注法中所用的單體通常占單體/液體總量的約15-25重量％，而本發(fā)明所用聚合物的含量通常占聚合物/液體總量的約0.2-1.0重量％。
使用分開的陽(yáng)離子源物質(zhì)作為交聯(lián)劑能夠或便于聚合物的離子交聯(lián)。合適陽(yáng)離子源物質(zhì)的例子包括氯化鈣(CaCl2)和硝酸釔(Y(NO3)3)。可以使用的其它合適的陽(yáng)離子包括鈉、鉀、鎂、鈣、鋇、鋁和鉻的離子。
減小交聯(lián)劑的濃度會(huì)降低漿料的粘度，從而改善漿料的混合和傾倒，并提高可以達(dá)到的固體加入量。比較低的交聯(lián)劑濃度會(huì)減少制造過(guò)程中所需的干燥時(shí)間和能量成本。當(dāng)使用CaCl2·2H2O時(shí)，在較寬范圍的磨料粒度，如磨料約為600-1200粒度并且具有不同的粘結(jié)體種類時(shí)，例如濃度約占液體重量的0.4％的CaCl2·2H2O就能足以形成剛性合適的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。在固體加入量高的漿料中，可以略微減少交聯(lián)劑的濃度以改進(jìn)漿料的流動(dòng)性。另外，增加交聯(lián)劑(離子)的濃度通常會(huì)提高發(fā)生交聯(lián)的溫度。
可以在合適的混合器如剪切作用的混合器中或采用球磨機(jī)的輥混合法來(lái)混合各漿料組分。較好是使用橡膠球而非陶瓷球來(lái)防止?jié){料的污染。使用球磨機(jī)以后，還可以再在高剪切混合器中進(jìn)行混合?？梢栽谵D(zhuǎn)移到高剪切混合器之后，將聚合物加到漿料中使其水合，而后加入交聯(lián)劑。
在合適的模具中澆注漿料。供澆注用的模具可以由幾乎任何不漏的容器制成。合適的容器材料的例子包括塑料、金屬、玻璃、Teflon聚四氟乙烯樹脂(E.I.duPont de Nemours and Company，Wilmington，Delaware，USA)和硅橡膠。
本文所用的術(shù)語(yǔ)“澆注”是指對(duì)漿料成形或整合為一定的形狀。然后使聚合物交聯(lián)，形成一種制品，其中磨料顆粒和粘結(jié)材料的結(jié)構(gòu)被固定下來(lái)。不連續(xù)的聚合物鏈22進(jìn)行交聯(lián)形成聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)24示于圖1中。本文所用的術(shù)語(yǔ)“固定”通常是指提高結(jié)構(gòu)的完整性并限制各不同的相彼此移動(dòng)。進(jìn)行交聯(lián)和固定結(jié)構(gòu)硬化的溫度取決于陽(yáng)離子的種類和濃度。
將已澆注的漿料冷卻至使聚合物組分發(fā)生離子交聯(lián)的溫度。一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)行交聯(lián)的溫度低于約45℃。在使用吉蘭糖膠的較好實(shí)施方案中，一般在例如冷卻至約34℃時(shí)進(jìn)行交聯(lián)?？梢越档痛髿鉁囟葋?lái)提高聚合物交聯(lián)的速率。作為一個(gè)例子，可以在例如-25℃的冷藏箱內(nèi)冷卻模具。也可以在水浴中冷卻模具。
在聚合物鏈離子交聯(lián)形成基體，從而在澆注漿料中固定了固體結(jié)構(gòu)后，將其從模具中取出，在室溫下或在高達(dá)100℃如60°-80℃的溫度風(fēng)干或烘干，形成干燥的生坯。
對(duì)干的生坯進(jìn)行燒制，使粘結(jié)材料玻璃化，燒掉聚合物組分。一般來(lái)說(shuō)，在約800-1300℃的溫度下進(jìn)行燒制。當(dāng)制品含有超硬磨料(如金剛石或立方氮化硼)時(shí)，燒制宜在惰性氣氛中進(jìn)行。在一個(gè)特別好的實(shí)施方案中，以40℃/小時(shí)的速率將干生坯加熱到980℃。在此實(shí)施方案中，在980℃保溫約4小時(shí)，然后再冷卻至約25℃。
當(dāng)燒制制品成為精磨磨具的形式時(shí)，其孔隙率一般約為30-70體積％?？紫堵瘦^好約為40-60體積％。中值孔徑一般約為3-10微米，并且孔隙基本上均勻地分散在整個(gè)制品中。同樣地，磨料顆粒也很好地分散在整個(gè)結(jié)構(gòu)中。
典型的精磨磨具可以呈例如輪、棒、塊、圓柱、杯、園盤或錐體的形式。如上所述，本發(fā)明方法制成的精磨磨具可用于對(duì)各種工件進(jìn)行超精加工。超精加工通常是將精磨磨具頂在旋轉(zhuǎn)的工件上進(jìn)行高頻而低振幅的振動(dòng)。這種過(guò)程一般在較低的溫度和較低的壓力(即小于90磅/英寸2)下進(jìn)行。從制品表面上去除的材料量一般小于約25微米。這種工件的例子包括滾球軸承和滾柱軸承以及軸承滾道，此時(shí)對(duì)其表面進(jìn)行超精加工，賦予粗糙度很小的光潔度并改進(jìn)部件的幾何形狀如圓形度。本發(fā)明粘結(jié)磨具的其它應(yīng)用包括但不局限于搪磨和拋光操作。
當(dāng)使用粘結(jié)磨具如精磨棒對(duì)工件如軸承滾道進(jìn)行超精加工時(shí)，精磨棒表面上的磨料顆粒是對(duì)工件的表面進(jìn)行切削、刨削或摩擦而進(jìn)行超精加工的。這些作用產(chǎn)生的機(jī)械力破壞了支承骨架結(jié)構(gòu)中的磨料顆粒的粘結(jié)。結(jié)果，精磨棒的超精加工表面后退，而埋在骨架結(jié)構(gòu)中的新的磨料顆粒不斷地露出，用來(lái)切割工件的表面。結(jié)構(gòu)中的孔隙則起著收集和去除切屑(即在超精加工過(guò)程中去除的碎屑)的作用，從而保持精磨棒和工件之間的清潔界面。這些孔隙也為工具和工件的界面上冷卻劑的流動(dòng)提供了空間。
由于超精加工工具是用于對(duì)精密部件進(jìn)行精加工，所以工具上的很小不規(guī)則性都會(huì)產(chǎn)生不能令人滿意的結(jié)果。這樣，由于產(chǎn)生了均勻一致的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的方法制得了優(yōu)良的超精加工工具。
實(shí)施例1下表1和2列出了用于制造200克本發(fā)明漿料時(shí)各種組分的用量。在表1的組成中，粘結(jié)材料重量(mb)是磨料重量(ma)的約6重量％。在表2的組成中，mb是ma的約10重量％?！绑w積％固體”一欄是指由磨料和粘結(jié)材料合起來(lái)占漿料的體積％。在每張表中第一豎列中所述的樣品為約30-45體積％固體，盡管較少和較大的體積百分?jǐn)?shù)也可以使用。然而，宜將固體限制為小于漿料的約60體積％，因?yàn)楣腆w百分?jǐn)?shù)高于約60體積％時(shí)，漿料的粘度會(huì)超過(guò)使用本發(fā)明方法進(jìn)行操作的實(shí)用范圍。在表1和2中，磨料的密度為3.95g/cm3，粘結(jié)體的密度為2.4g/cm3。
表1(mb＝0.06ma)
表2(mb＝0.10ma)
實(shí)施例2從含32.5體積％(64.23重量％)固體的漿料制造4×6×1英寸的坯料再由此制成交聯(lián)精磨磨具樣品。漿料包含水(104.29g)、KelcogelKA50吉蘭糖膠(0.625g)(購(gòu)自NutraSweet Kelco Co.，St.Louis，Missouri，USA)、600粒度(10-12微米)的氧化鋁磨料顆粒(175.18g)(得自Saint-Gobain Industrial Ceramics，Worcester，Massachusetts，USA)、玻璃粘結(jié)混合物(17.527g)(如美國(guó)專利5,401,284中實(shí)施例1所述的VH粘結(jié)混合物，得自Norton Company，Worcester，MA)、CaCl2·2H2O(0.417g)和Darvan821A聚丙烯酸酯(2.086g)(購(gòu)自R.T.Vanderbilt，Norwalk，Connecticut，USA)。將各組分混合并加熱到80℃，制成均勻加熱的漿料。然后將加熱的漿料倒入模具中，讓其在冷藏箱中冷卻，直到KelcogelKA50聚合物形成交聯(lián)的結(jié)構(gòu)。
從冷藏箱中取出樣品，風(fēng)干約2小時(shí)，然后在爐內(nèi)以30℃/小時(shí)的速率上升到1000℃進(jìn)行燒制，在爐內(nèi)保溫4小時(shí)。然后切斷爐的電源，讓樣品自然冷卻。
為了比較，冷壓一種組合物來(lái)制造另一種精磨磨具樣品，所述組合物包含磨料顆粒和粘結(jié)體的600粒度的氧化鋁Norton Company商品混合物(即用于制造Norton Company NSA600H8V產(chǎn)品的混合物)，該混合物包含84.7重量％的磨料顆粒和15.3重量％的粘結(jié)體。與本發(fā)明交聯(lián)精磨磨具樣品相類似地進(jìn)行燒制。
交聯(lián)樣品的密度為1.59g/cm3，而商品混合冷壓對(duì)比樣品的密度為1.75g/cm3。
在樣品的表面上進(jìn)行六次硬度測(cè)量(三次在頂部；三次在底部)，確定各樣品的硬度差異。對(duì)于這六次測(cè)量，計(jì)算平均硬度值和標(biāo)準(zhǔn)偏差。然后對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差除以平均硬度值計(jì)算得到硬度差異％(％Hv)，表示成百分?jǐn)?shù)，其公式如下所示
在下表3中提供以Atlantic-Rockwell單位表示的本發(fā)明交聯(lián)樣品和對(duì)此壓制樣品的硬度(H)值，并列出這些值的標(biāo)準(zhǔn)偏差以及硬度變化％。
表3
圖2A和2B分別是對(duì)此壓制和本發(fā)明交聯(lián)樣品的掃描電子顯微鏡的顯微照片比較。在兩張圖中的放大率均為250倍。對(duì)比這兩張圖可以容易地看出，與圖2A壓制的樣品相比，圖2B交聯(lián)樣品中較亮色的氧化鋁顆粒更均勻地分散在整個(gè)暗色玻璃粘結(jié)體中，所以制成的產(chǎn)品很均勻。
圖3A和3B兩張圖分別是對(duì)比壓制和本發(fā)明交聯(lián)樣品的更高放大率的顯微照片。這些圖的放大率是1,000倍。同樣地，從中可以容易地看出，與圖3A壓制的樣品相比，圖3B交聯(lián)樣品中較亮色的氧化鋁磨料更加均勻地分散在暗色玻璃粘結(jié)體中。
盡管業(yè)已參考其較好的實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了具體的說(shuō)明和描述，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白的是，在不偏離包括與本文定義的內(nèi)容等同的所附權(quán)利要求書限定的本發(fā)明范圍的情況下，可以在形式和細(xì)節(jié)上作出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種制造精磨磨具的方法，它包括下述步驟a)在模具中將一種漿料澆注成生坯的結(jié)構(gòu)，所述漿料包含液體、磨料顆粒、粘結(jié)材料、聚合物和至少一種交聯(lián)劑；b)使聚合物在模具中進(jìn)行離子交聯(lián)，其中離子交聯(lián)的聚合物固定住生坯的結(jié)構(gòu)；c)將生坯燒制成精磨磨具。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中磨料顆粒的直徑約為1-30微米。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，它還包括將漿料加熱到約25-95℃溫度的步驟。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中交聯(lián)劑包含CaCl2。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中交聯(lián)劑包含Y(NO3)3。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，它還包括澆注熱漿料和冷卻澆注的漿料的步驟。
7.如權(quán)利要求3所述的方法，其中聚合物是水溶性多糖。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中聚合物是食品級(jí)的吉蘭糖膠。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中聚合物的量是液體和聚合物總重量的約0.2-1.0％。
10.如權(quán)利要求2所述的方法，其中在聚合物交聯(lián)后，在高達(dá)約1300℃的溫度下對(duì)澆注的制品進(jìn)行燒制。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，它還包括在聚合物交聯(lián)后但在燒制前從澆注的制品中去除液體的步驟。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中在燒制的過(guò)程中，從澆注的制品中去除交聯(lián)的聚合物。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中在燒制的過(guò)程中，使粘結(jié)材料玻璃化。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，它還包括在燒制前從模具中去除澆注制品的步驟。
15.如權(quán)利要求13所述的方法，其中燒制的制品是選自輪、棒、塊、圓柱、杯、園盤或錐體的形式。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中燒制制品的孔隙率約為30-70％。
17.一種漿料，它包含a)液體；b)磨料顆粒；c)粘結(jié)材料；d)可離子交聯(lián)的聚合物；e)至少一種交聯(lián)劑。
18.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中交聯(lián)劑選自氯化鈣和硝酸釔。
19.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中液體包括去離子水。
20.如權(quán)利要求19所述的漿料，其中液體還包括分散劑。
21.如權(quán)利要求20所述的漿料，其中分散劑包括聚丙烯酸銨(ammoniapolyacrylate)。
22.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中磨料顆粒包括氧化鋁。
23.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中磨料顆粒包括碳化硅。
24.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中磨料顆粒的直徑約為1-30微米。
25.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中磨料顆粒在漿料中的量約為漿料的55-70重量％。
26.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中粘結(jié)材料包括玻璃料。
27.如權(quán)利要求26所述的漿料，其中玻璃料包括硅鋁酸鹽玻璃。
28.如權(quán)利要求27所述的漿料，其中玻璃料顆粒的平均直徑約為5-30微米。
29.如權(quán)利要求28所述的漿料，其中玻璃料顆粒的量約為漿料的3.5-7重量％。
30.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中離子交聯(lián)的漿料包括水溶性多糖。
31.如權(quán)利要求30所述的漿料，其中水溶性多糖包括食品級(jí)的雜多糖。
32.如權(quán)利要求31所述的漿料，其中食品級(jí)的雜多糖包括吉蘭糖膠。
33.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中離子交聯(lián)的聚合物包括藻酸鈉。
34.如權(quán)利要求17所述的漿料，其中離子交聯(lián)的聚合物的量是聚合物和液體總重量的約0.2-1.0重量％。
35.一種生坯態(tài)制品，它包含a)磨料顆粒；b)玻璃化的玻璃；c)離子交聯(lián)的聚合物。
36.如權(quán)利要求35所述的制品，其中磨料顆粒包括氧化鋁。
37.如權(quán)利要求35所述的制品，其中磨料顆粒包括碳化硅。
38.如權(quán)利要求35所述的制品，其中磨料顆粒的直徑約為1-30微米。
39.如權(quán)利要求35所述的制品，其中玻璃化的玻璃包括硅鋁酸鹽玻璃。
40.如權(quán)利要求35所述的制品，其中離子交聯(lián)的聚合物包括水溶性多糖。
41.如權(quán)利要求40所述的制品，其中水溶性多糖包括食品級(jí)的雜多糖。
42.如權(quán)利要求41所述的制品，其中食品級(jí)的雜多糖包括吉蘭糖膠。
43.如權(quán)利要求41所述的制品，其中食品級(jí)的雜多糖包括藻酸鈉。
全文摘要
一種從漿料制成的精磨磨具,所述漿料包含液體、磨料顆粒、粘結(jié)材料和聚合物(22)如吉蘭糖膠。在模具中對(duì)漿料進(jìn)行澆注,聚合物則進(jìn)行離子交聯(lián)。交聯(lián)的聚合物將粘結(jié)材料和磨料顆粒的結(jié)構(gòu)(24)固定住,其中磨料顆粒基本上均勻地分散在粘結(jié)材料中。然后將粘結(jié)材料和磨料顆粒的離子交聯(lián)的結(jié)構(gòu)(24)燒制成精磨磨具。
文檔編號(hào)B24D18/00GK1360535SQ00809950
公開日2002年7月24日 申請(qǐng)日期2000年5月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月29日
發(fā)明者K·E·曼威勒, A·B·哈迪 申請(qǐng)人:圣戈本磨料股份有限公司