專利名稱：多元碳化物材料的制造和用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及研磨介質(zhì)組合物領(lǐng)域，更具體而言，涉及用作形成為球形或其它成型介質(zhì)的研磨介質(zhì)的多元碳化物材料。
背景技術(shù)：
碳化物材料在材料科學領(lǐng)域為人所熟知。其包括由碳和一種或多種碳化物形成元素如鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩、鋯等組成的一系列化合物。碳化物以其極高的硬度和耐高溫性而為人所熟知，這些性質(zhì)使其非常適合用作切削工具、鉆頭以及類似用途。相對于單元素碳化物來說，多元素碳化物以其提高的韌性和硬度而為人所熟知。單元素碳化物通常使用金屬粘合劑來賦予韌性。
多元碳化物通過將兩種或多種碳化物形成元素與碳化合而形成。有些多元碳化物在其組成中具有其它非碳化物形成元素，如氮，但是在此簡單稱為多元碳化物，因為主要組分是碳化物形成元素。例如，鎢和鈦與碳和氮的組合就是這種多元碳化物材料。有些多元碳化物組合物形成時碳量不足，導致少許碳化物形成元素沒有轉(zhuǎn)化為碳化物，相反以未化合的元素金屬保留下來。這些組合可以增強碳化物的某些有利性質(zhì)，其中某些組合提高硬度、其它組合提高韌性等等。組成上非常小的變化可以極大地影響材料的性能。這些變化中許多已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所充分理解并被詳細公布。
球體或其它特定形狀的固體，無論是碳化物還是多元碳化物，均難以制造，這是由于使其有用的特殊性質(zhì)所導致。其高熔點需要難以調(diào)節(jié)和影響溫度的大功率能源，并且其硬度使其用于機器時成本太高。
例如，用來制造碳化物的基本制造方法是將待熔化的元素置于大電極的凹面上。極高電流從該電極經(jīng)過材料流入附近的另一電極，使材料經(jīng)受電弧加熱。該方法可有效熔化材料，但是導致化合物中元素的不均勻混合，并且由于蒸發(fā)導致某些不可控的材料損失，以上現(xiàn)象能夠以不可控和不可預測的方式極大損害所得化合物的性能。硬度也是一個挑戰(zhàn)，因為該制造方法導致直徑通常為幾英寸的所得化合物的不規(guī)則形狀團塊，其被形象地稱為“牛糞塊”。該“塊”非常硬，并僅通過沖擊震動或其它將塊體碎裂成有用尺寸的粉碎方法來將其加工成較小形狀。該方法在成品中留下小裂紋，從而極大降低了其硬度和機械韌性。粉碎后再熔融材料帶來高成本，并且不能高效得到規(guī)則的顆粒尺寸或形狀。結(jié)果，雖然碳化物可以形成小球或其它優(yōu)選形狀，但這些球體并非最優(yōu)組成，它們具有不規(guī)則尺寸、昂貴且缺乏效率。
現(xiàn)有公知技術(shù)不存在這樣一種方法，根據(jù)該方法多元碳化物材料可以形成為小而規(guī)則的形狀，且不會由于制造過程中的工藝變化或成型期間的材料降解而導致最佳性能的損失。
減小顆粒尺寸，也稱為粉碎，是非常古老的技術(shù)，例如古人們熟練地利用石磙碾磨由谷物生產(chǎn)面粉。近來的實踐需要更小和更規(guī)則的粉末用于各種工業(yè)應用，并且發(fā)展了更為精細的技術(shù)以生產(chǎn)這些產(chǎn)品，如介質(zhì)磨?，F(xiàn)在，現(xiàn)代技術(shù)和實踐要求甚至更細的顆粒，其以微米、幾千分之一微米甚至以埃計；并且在這樣的見效的尺寸上具有更高的顆粒尺寸規(guī)則度和純度。
就像石磙碾磨不能可靠提供早期工業(yè)方法所需的粉末一樣，目前的介質(zhì)磨和類似技術(shù)也不能可靠提供現(xiàn)在為一些應用所需的超細和超規(guī)則顆粒。
已經(jīng)采用了各種減小顆粒尺寸的方法。大量使用如球形、棒狀或更不規(guī)則物體(“研磨介質(zhì)”)通過稱作研磨、碾磨、粉碎或分散的方法來將待減小尺寸的材料(“產(chǎn)品材料”)破碎或撞擊成更小尺寸。研磨介質(zhì)的尺寸范圍很寬，從直徑幾英寸的礦石破碎介質(zhì)減小至本身用于研磨更小顆粒的微米級顆粒。研磨介質(zhì)在形狀上變化也很大，包括球形、半球形、扁圓球形、圓柱形、斜桿形(diagonal)、棒形和其它形狀(下文稱為“成型介質(zhì)”)，以及不規(guī)則的天然形狀，如沙粒。
研磨介質(zhì)用于各種設備中，如球磨機、棒磨機、立式球磨機、攪拌介質(zhì)磨、卵石球磨機等。不管其設計上的差異，所有磨機均通過將產(chǎn)品材料分布在研磨介質(zhì)周圍并通過引起研磨介質(zhì)單元之間發(fā)生碰撞來操作，以使產(chǎn)品材料顆粒位于碰撞的研磨介質(zhì)單元之間。這些碰撞使成品材料顆粒碎裂成更小尺寸，描述性地稱作“尺寸減小”或“粉碎”作用。
用作研磨介質(zhì)的材料也常常被用作實用磨料。例如，將該材料集聚在模具中并通過將粘合劑如熔融金屬倒入模具中并冷卻而結(jié)合到一起，成為滲入粘合劑材料的“硬體”。這種硬體材料(也稱為“硬體”)用于深井鉆探和其它應用。使用類似方法將材料滲入研磨盤和輪中。使用不同的粘合劑將材料粘合到織物、紙和其它層狀物體用作砂紙、砂帶及類似產(chǎn)品。
不同的研磨和碾磨技術(shù)產(chǎn)生不同的平均產(chǎn)品材料顆粒尺寸和均勻性。結(jié)果中的總體差異主要是研磨介質(zhì)尺寸和形狀的函數(shù)。大的研磨介質(zhì)生產(chǎn)適合于粗加工或用于通過更精細加工進一步精細化的較大和不規(guī)則產(chǎn)品材料顆粒。小研磨介質(zhì)可用于生產(chǎn)作為其本身極限的更細和更規(guī)則材料，或者用于改變結(jié)晶聚集體，或者用于導致機械化學合金化，或者這些用途的某種組合。小研磨介質(zhì)還可用于拋光、磨光和去毛刺。磨機有時使用逐漸減小的研磨介質(zhì)來串聯(lián)使用，以進一步減小各階段的產(chǎn)品材料的顆粒尺寸。研磨介質(zhì)的形狀變化通常影響顆粒尺寸的規(guī)則度、研磨方法的效率、獲得給定尺寸縮減的總成本以及其它因素。這些影響一般為本領(lǐng)域所熟知。
對許多新用途來說，極小顆粒尺寸證明是有用的。然而，為標準化、可接受結(jié)果所需的尺寸減小和規(guī)則度不能通過任何現(xiàn)有研磨方法得到。目前生產(chǎn)需要改變顆粒制造方法如化學沉淀法，所述方法或者快速但具有不可接受的加工變量，或者極慢且具有不可接受的時間或費用。
通過改變研磨介質(zhì)本身的組成得到其它重要效應。三種材料特性主要影響研磨介質(zhì)的性能硬度、質(zhì)量密度和機械韌性。研磨介質(zhì)的硬度決定研磨效力，質(zhì)量密度決定研磨效率，而機械韌性決定產(chǎn)品純度和總體加工效率。在與產(chǎn)品材料碰撞過程中，硬材料高效地轉(zhuǎn)移能量以有效研磨，高密度材料提高每次與產(chǎn)品材料碰撞時的能量轉(zhuǎn)移，并因此提高研磨效率，對于小尺寸研磨介質(zhì)來說尤其如此，韌性材料可在其失效和污染產(chǎn)品材料或需要更換之前使用更長時間。因而，理想的研磨材料非常硬、具有很高的質(zhì)量密度并且非常堅韌。優(yōu)選的是，這些性質(zhì)在研磨介質(zhì)尺寸減小時得以保持，且與所選的研磨介質(zhì)形狀無關(guān)。
用于研磨介質(zhì)的工程材料的歷史就是在這些材料特性中接受折衷的歷史，當這些因素之一得以改善的同時就預先產(chǎn)生在一個或多個其它因素中的補償性下降。例如，釔穩(wěn)定氧化鋯表現(xiàn)出良好的機械韌性，但具有低質(zhì)量密度。各種金屬介質(zhì)具有較高的質(zhì)量密度，但機械韌性低。碳化物即使在小尺寸時也表現(xiàn)出極高的硬度和質(zhì)量密度，但具有導致不可接受的產(chǎn)品污染的無法避免的介質(zhì)失效，以及與許多應用不相容的更普遍的加工損壞。
美國專利No.5,407,564(Kaliski)是說明性的。Kaliski公開了一系列選自鎢、鉈、鈮和釩的高質(zhì)量密度、單元素碳化物，其尺寸范圍為10-100微米并具有高理論密度的要求。如Kaliski所解釋的，需要高理論密度的非多孔材料。這些材料在可控實驗室條件下少量生產(chǎn)精細且規(guī)則的產(chǎn)品材料方面表現(xiàn)出令人印象深刻的結(jié)果。重復其實施例，表明其發(fā)明導致研磨產(chǎn)物的污染，這是由于引起產(chǎn)品材料的金屬或其它污染的機械韌性缺乏導致更長期和更大量生產(chǎn)的嘗試失敗。沒有金屬粘合劑的高密度陶瓷，如用二碳化鎢結(jié)合的碳化鎢，也由Kaliski公開為獲得高研磨效率的方法，但存在來自研磨介質(zhì)的產(chǎn)品材料污染。Kaliski特別推薦在其所要求保護的材料中選擇以選擇其污染物對所研磨產(chǎn)品最有益或至少損害最小的那些材料。這些材料改變了產(chǎn)品材料污染物問題的性質(zhì)但不解決該問題，也不解決機械韌性問題。而且，這些材料傾向于通過分解成在介質(zhì)磨起到磨料作用的硬、細且不規(guī)則的碎片，污染產(chǎn)品且有時嚴重損壞研磨機本身而失效。
美國專利No.5,704,556(McLaughlin)公開了不使用金屬粘結(jié)劑的陶瓷研磨介質(zhì)，其直徑尺寸小于100微米。雖然該材料具有滿意的硬度，并表現(xiàn)出比公開在Kaliski的專利中的材料更高的機械韌性，但是這些材料缺少用于許多應用或以最優(yōu)效率用于其它應用的足夠密度。
本發(fā)明的發(fā)明人努力從可得到的球形碳化物中制備合適的研磨介質(zhì)，在所述球形碳化物中僅有單元素碳化物是本領(lǐng)域所公知的。根據(jù)Kaliski的說明書購買碳化鎢/二碳化鎢球體并將其用于振動磨中，但是沒有明顯粉碎到Kaliski所引證的程度。也從另一來源購得等離子體加工的球形碳化鎢/二碳化鎢，根據(jù)Kaliski的說明書，以足夠數(shù)量進行生產(chǎn)規(guī)模的試驗。由于該研磨介質(zhì)的機械韌性不足導致其破碎，污染產(chǎn)品并大面積損壞介質(zhì)研磨機。盡管實驗性變化介質(zhì)速度、流量、材料體積和其它研磨變量，但是由于碳化物缺乏機械韌性導致其失效。從全世界幾個不同來源得到根據(jù)Kaliski說明書的研磨介質(zhì)材料，但是來源的不同沒有產(chǎn)生明顯不同的結(jié)果。在使用滿足Kaliski說明書的所有材料的所有嘗試中，產(chǎn)品污染程度對于實用性來說是一個限制。
美國專利No.2,581,414(Hochberg)、美國專利No.5,478,705(Czekai)和美國專利No.5,518,187(Bruno)公開了表現(xiàn)出高機械韌性并在研磨介質(zhì)失效時引起較為良性的產(chǎn)品材料污染的聚合物研磨介質(zhì)。然而，相對于陶瓷，其表現(xiàn)出低硬度和低密度。因而，聚合物研磨介質(zhì)可用于研磨對產(chǎn)品污染敏感的較軟產(chǎn)品材料，并且可用于對加工成本較不敏感的工業(yè)，如藥物加工或分散用于分析的生物細胞，但是所述聚合物研磨介質(zhì)不適用于大部分的工業(yè)應用。
美國專利No.3,690,962、3,737,289、3,779,745和4,066,451(均授權(quán)于Rudy)公開了用作切削工具的一些多元碳化物。雖然所公開的多元碳化物表現(xiàn)出預期對研磨有用的硬度、密度和機械韌性組合，但是可得到的多元碳化物材料的已知幾何形狀使其與所述用途不相容。困難包括由現(xiàn)有制造方法生產(chǎn)的多元碳化物的大尺寸，和在機械加工或?qū)⑺霾牧霞庸こ煽捎糜谘心サ某叽绾托螤罘矫娴睦щy，后者部分是由于其硬度和機械韌性所致。
V.N.Eremenko等人，“Investigations of alloys or the ternary systems W-HfC-Cand W-ZrC-C at subsolidus temperatures，”Dokl.Akad.Nauk.Ukr.SSSR，Ser.A No.1，83-88(1976)；L.V.Artyukh等人，“Physicochemical reactions of tungsten carbide withhafnium carbide，”Izv.Akad.Nauk SSSR，Neorg.Mater.，No.4，634-637(1976)；和T Ya.Velikanova等人，“Effect of alloying on the structure and properties of cast WC 1-xMaterials，”Poroshkovaya Metallurgiya，No.2(218)，53-58，(1981)教導單元素碳化物的性質(zhì)對于少量加入其它碳化物形成元素可以是多么敏感。該事實極大地阻礙了對多元碳化物元素的研究。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的研磨介質(zhì)均存在某些技術(shù)缺點，導致研磨介質(zhì)材料的擴散(proliferation)產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟負擔，并且也導致由于污染所帶來的技術(shù)上較差的研磨產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容
簡單來說，研磨介質(zhì)包括成型介質(zhì)，如球或棒狀介質(zhì)，其直徑范圍為0.5微米-100mm。所述介質(zhì)具有基本上由兩種不同的碳化物形成元素和碳組成的多元碳化物材料，其中具有或不具有元素形式的碳化物形成元素。所述介質(zhì)具有極高的質(zhì)量密度、極大的硬度和極好的機械韌性。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，研磨介質(zhì)包括基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料，其中該多元碳化物材料形成為尺寸范圍為0.5微米-100mm直徑的成型研磨介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造研磨介質(zhì)的方法包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成介質(zhì)的步驟，其中多元碳化物材料形成為用于介質(zhì)磨的研磨介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造用于覆層材料的球體的方法包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成球體的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造用于表面材料的球體的方法包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成球體的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造用于硬體材料的球體的方法包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成球體的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造研磨介質(zhì)的方法包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鈮、鉭、鈦、鎢、鉬、釩和鋯的元素組成的多元碳化物與該碳化物的元素金屬一起形成介質(zhì)的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造用于覆層材料的球體的方法包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素組成的多元碳化物與該碳化物的元素金屬一起形成所述球體的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造用于表面材料的球體的方法包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素組成的多元碳化物與該碳化物的元素金屬一起形成所述球體的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，制造用于硬體材料的球體的方法包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素組成的多元碳化物與該碳化物的元素金屬一起形成所述球體的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，在介質(zhì)磨中研磨產(chǎn)品的方法包括使用基本上由多元碳化物材料組成的介質(zhì)的步驟，其中所述多元碳化物材料基本上由碳和至少兩種碳化物形成元素組成，其中多元碳化物形成為用于介質(zhì)磨的介質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的實施方案，在介質(zhì)磨中研磨產(chǎn)品的方法包括使用基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素、連同碳化物的元素金屬一起組成的碳化物介質(zhì)的步驟。


圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)的顆粒。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的實施方案生產(chǎn)的顆粒。
具體實施例方式
根據(jù)本發(fā)明，化合物由碳和兩種或多種不同的碳化物形成元素的組合形成(“多元碳化物材料”在下面更充分地限定)。多元碳化物材料具有極高的硬度、極高的密度和極高的機械韌性。在本發(fā)明中，更改多元碳化物材料的形成碳化物元素的選擇和這些元素任意組合的精確比例組成以改變材料性質(zhì)。多元碳化物材料與所選擇碳化物的一種或多種元素金屬結(jié)合以改變延展性和材料的其它性能。利用新型制造方法，多元碳化物材料有效且高效地形成為多種成型介質(zhì)，優(yōu)選形成為球體。
本發(fā)明地制造方法保持適當?shù)脑亟M成以使所需材料性能最優(yōu)化，生產(chǎn)有用的成型介質(zhì)，避免壓碎或其它材料破裂以制造所述成型介質(zhì)，并且極大降低生產(chǎn)由該種材料形成的成型介質(zhì)的制造成本，同時提高所得材料的質(zhì)量。該制造方法生產(chǎn)優(yōu)化的多元碳化物材料的小且規(guī)則的球，所述材料適合用作介質(zhì)磨中的研磨介質(zhì)(“多元碳化物研磨介質(zhì)”)。本發(fā)明的多元碳化物研磨介質(zhì)用于尺寸范圍從100mm或更大至0.5微米或更小的成型介質(zhì)，同時保持其有效的材料性質(zhì)。該多元碳化物研磨介質(zhì)用于介質(zhì)磨和其它不同設計和容量的現(xiàn)有研磨方法中。利用該多元碳化物研磨介質(zhì)可以得到比利用現(xiàn)有研磨介質(zhì)材料更大的產(chǎn)品材料尺寸減小、尺寸規(guī)整和純度。
該用途提高了當前顆粒尺寸減小方法的效率和產(chǎn)量。較低效率的方法可用作初級加工步驟以生產(chǎn)較大尺寸和不規(guī)則度的顆粒，這些顆粒通過本發(fā)明進一步精制。
本發(fā)明的多元碳化物研磨介質(zhì)有效用于除介質(zhì)磨之外的其它應用，如制造硬質(zhì)體、磨輪、砂紙和織物、覆層材料和硬涂層材料。
本發(fā)明可以制造具有此前所不能達到的尺寸和純度的材料(“超細顆粒”)。超細顆粒將能夠生產(chǎn)此前所不能得到或者僅可由較低效率或更昂貴方法得到的產(chǎn)品。實例包括亞微米級氧化物，如鈦的氧化物。具有足夠低雜質(zhì)的氧化鈦的某些氧化物的減小使得該化合物表現(xiàn)出特殊性質(zhì)，包括高透明性。顏料的微細尺寸減小提高了染料和涂料中的顏色分布效率。通過對清漆和其它涂飾劑進行高精細化處理得到類似的結(jié)果。某些金屬和其他材料如鈷、氫化物、鉬、氮化物、鈦、鎢及其各種合金和其它化合物的超細顆粒允許制造具有前所未有的經(jīng)濟性或性能的這些材料，和允許制造前所未得的高溫合金和其它組合中的這些材料。金剛石顆粒由于其相對于已知研磨介質(zhì)的硬度可以被減小到前所未得的尺寸，因而可以更有效地以低成本使用金剛石顆粒。超細顆粒變得可以獲得，其可通過模制、靜電沉積和其它公知方法成型成為以前僅可通過蝕刻玻璃或硅或其它半導體得到的微機電產(chǎn)品和其它微米尺度器件。超細顆?？梢肽承┮后w中以形成表現(xiàn)出特殊的傳熱性、溶解性和其它性質(zhì)的流體。
通過應用本發(fā)明，由更粗的研磨或高速沉淀生產(chǎn)的樣品通過利用多元碳化物研磨介質(zhì)的研磨過程，以高速和相對低的成本進一步微細化成為優(yōu)選規(guī)格。通過本發(fā)明所要求保護的方法，可以唯一可能地制造其它有價值的材料。
本發(fā)明還可以制造優(yōu)于已知制造方法所得到的幾何形狀的超細顆粒。例如，化學沉淀法可以制造極小尺寸的一些材料的顆粒。然而，這些顆粒一般表現(xiàn)出光滑和圓形形狀。圖1示出通過沉淀法以原子尺度聚集的顆粒。該顆粒也是由公知方法如溶膠凝膠法、氣相凝聚法等生產(chǎn)的典型顆粒。涉及顆粒表面形貌學的科學是用具有可分辨的解理面和解理臺階的斷裂表面來表達的。這兩種特征在生產(chǎn)極小顆粒的公知加工方法生產(chǎn)的顆粒中明顯不存在。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)方法生產(chǎn)的顆粒中另一不存在的特征是凹度(concavity)。凹度定義為表面某些部分低于周圍表面的情況。在所沉淀的顆粒中，表面是球形的(bulbulous)，意味著部分表面突出在周圍表面之上，在球體情況下總是這樣。
如圖2所示，由根據(jù)本發(fā)明的研磨生產(chǎn)的超細顆粒表現(xiàn)出具有解理表面和成角度相交表面的成更多角的幾何形狀，該幾何形狀表現(xiàn)出相對于由其它方法形成的材料而言更高的活性，使得經(jīng)超細研磨的顆粒傾向于表現(xiàn)出優(yōu)于由沉淀法和類似方法制造的具有相似尺寸和尺度的顆粒的化學和機械性質(zhì)。注意由本發(fā)明的研磨方法生產(chǎn)的極小顆粒的拐角、平面邊緣等。
根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的催化劑在所有尺度上均小于30×10-9米并且具有裂開表面，該催化劑可唯一通過其具有大量解理面和/或解理臺階的顆粒表面特征來區(qū)別；作為選擇，所述催化劑可唯一通過大量相交表面的銳度來區(qū)別，其中邊緣弧長小于該邊緣的半徑；另外，所述催化劑可唯一通過表面凹度大于顆粒直徑的5％來區(qū)別；另外，所述催化劑可唯一通過大量相交表面的銳度來區(qū)別，其中邊緣半徑所包括的角度大約等于或小于相交表面所包括的角度。
根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的金屬間化合物顆粒在所有尺度上均小于30×10-9米并且具有解理的表面。所述產(chǎn)品可唯一通過其具有大量解理面和/或解理臺階的顆粒表面特征來區(qū)別；另外，所述產(chǎn)品可唯一通過大量相交表面的銳度來區(qū)別，其中邊緣弧長小于該邊緣的半徑；另外，所述催化劑可唯一通過表面凹度大于顆粒直徑的5％來區(qū)別；另外，所述產(chǎn)品可唯一通過大量相交表面的銳度來區(qū)別，其中邊緣半徑所包括的角度大約等于或小于相交表面所包括的角度。
本發(fā)明的研磨介質(zhì)也用于其它領(lǐng)域。實例包括制造用于鉆孔或研磨、激光熔覆和其它包覆工藝的“硬質(zhì)體”，用作表面材料和其它應用。例如，不用介質(zhì)磨，將研磨介質(zhì)用作用于表面以提高耐磨性的合金組分。應用這種保護性涂層的常用方法已知為覆層(cladding)和表面加工(surfacing)。其各自具有許多應用方法，方法的選擇取決于待處理的對象和合金。一般來說，諸如聚合物或金屬的粘合劑材料用來將研磨介質(zhì)通過覆層或表面加工來固定到待處理對象的表面。在覆層或表面加工操作期間，將粘合劑材料熔融或與本身不熔融的研磨介質(zhì)材料一起澆鑄。典型的熔融方法包括激光、爐熔融、焊接管和等離子體熱源。使用時，粘合劑材料自身往往不能承受由操作環(huán)境，如油井鉆探過程中，所施加在表面上的磨損。該粘合劑的磨損使研磨介質(zhì)暴露到表面，因此提供耐磨表面保護。這些相同的表面經(jīng)常暴露在研磨介質(zhì)所能承受的極高振動沖擊下。
為了制造多元碳化物研磨介質(zhì)，由碳和至少兩種碳化物形成元素形成化合物(“多元碳化物材料”)。通過引用并入本文的美國專利No.3,690,962、3,737,289、3,779,745和4,066,451(均授權(quán)予Rudy)公開了如何制造用作切削工具的該多元碳化物材料。
在本發(fā)明的實施方案中，多元碳化物材料由碳和選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩、鋯和任何其它碳化物形成元素的碳化物形成元素所形成。多元碳化物材料可以形成為有或沒有某些碳化物形成元素未完全碳化從而在材料中保持其元素狀態(tài)的情況。多元碳化物材料可以包含一定量雜質(zhì)和其它無關(guān)元素而不明顯影響其材料性質(zhì)。
由不規(guī)則形狀顆粒生產(chǎn)球可以通過各種方法來實現(xiàn)。一種常用的將超高熔點材料加工成為球體的方法是利用熱等離子體炬。該炬可在完全超過所有碳化物材料熔點的溫度下工作。如熔體霧化或電弧熔化的其它方法為熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員所公知，并且并非試圖限制實施而只是使用這些指定方法。簡而言之，任何已知的用于使材料達到其熔點的加熱技術(shù)均可行。如何形成其它成型介質(zhì)亦為本領(lǐng)域所公知。
當將從碳化物形成球的已知方法施用于多元碳化物材料時，所述方法同樣形成球，但是可接受的球量為總生產(chǎn)量的約40％。因此發(fā)展了一種從多元碳化物材料生產(chǎn)球的新方法。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，從多元碳化物材料生產(chǎn)球的方法如下。優(yōu)選通過以適當比率混合包含多元碳化物材料的元素的微細顆粒、充分混合該組分、通過引入惰性粘合劑保持混合物的穩(wěn)定性、將該混合物細分為各自質(zhì)量約等于將形成的所需球體的質(zhì)量的聚集體、對所細分的聚集體充分加熱以使其元素熔融、并以保持其球體形狀的方式冷卻熔融的球體，從而將多元碳化物材料形成為球體。該制造方法用來制造由多元碳化物材料組成的小而規(guī)則的球體?？梢陨a(chǎn)極小直徑即直徑小于500微米直至0.5微米、具有規(guī)則幾何形狀和可預測的最優(yōu)組成的球體。
照這樣，利用熱等離子體炬或垂直熱管，在顆粒穿過等離子體或沿著所述管通過時，將多元碳化物顆粒的溫度提高到其熔點以上，可以形成多元碳化物材料的球體?？梢匀绱颂岣叨嘣蓟餃囟鹊钠渌椒?，如熔體霧化法或電弧熔化法也應該是有效的。
這樣的球體可用作介質(zhì)磨中的研磨介質(zhì)(“多元碳化物研磨介質(zhì)”)，用作硬質(zhì)體鉆頭或磨輪中的研磨介質(zhì)，用作“噴砂處理”成形技術(shù)的磨料，以及用于其它應用中。
可以形成球形以外的形狀。例如，可以通過模制和燒結(jié)足夠小的多元碳化物材料顆粒來形成各種形狀。該形狀的幾何結(jié)構(gòu)可幾乎任意變化以得到不同的研磨性能。所述制造方法優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)的改進之處在于本方法通過更佳的混合和在制造期間不蒸發(fā)元素，從而提高所生產(chǎn)材料的可預測性和性能特征；以及當所述材料形成為有用形狀時不使材料破裂或以其它方式破碎，從而提高所生產(chǎn)材料的機械韌性的方法來形成多元碳化物。
多元碳化物研磨介質(zhì)，無論其形狀如何，均可用于介質(zhì)磨以實現(xiàn)高純度的有效和充分的材料粉碎，這是由于該材料的極高硬度、極高密度和極高機械韌性所致，與尺寸或形狀無關(guān)。在該應用中，將待減小尺寸的產(chǎn)品材料顆粒與碰撞研磨介質(zhì)相混合。所述散布在研磨介質(zhì)單元之間的產(chǎn)品材料顆粒被快速減小尺寸?？梢詫崿F(xiàn)減小到小至10-9米的可控尺寸，并且易于使用初始源材料、研磨介質(zhì)和介質(zhì)磨或其它減小過程的正確組合來重現(xiàn)。由于該多元碳化物研磨介質(zhì)的工程材料特性，導致研磨介質(zhì)單元的磨損率極低且研磨效率極高，使粗顆粒能夠高效轉(zhuǎn)化為極小的產(chǎn)品尺寸，同時保持高純度。亦即，該多元碳化物研磨介質(zhì)事實上不會污染產(chǎn)品材料。
產(chǎn)品從多元碳化物研磨介質(zhì)中的分離可通過本領(lǐng)域公知的各種方法來完成，如洗滌和過濾或重力分離。產(chǎn)品顆粒要遠小于研磨介質(zhì)，因此可以高效且有效地完成分離。
選擇合適的研磨介質(zhì)材料對于產(chǎn)量來說是關(guān)鍵的。材料化學組成中非常小的變化可以極大地影響其作為研磨或碾磨介質(zhì)的性能。已經(jīng)表明碳化物中給定元素＜0.1at％的改變會導致化合物的硬度、機械韌性或其它重要性能的40％或更高的改變。
所有上述對于生產(chǎn)優(yōu)異研磨性能的微球的組成和加工考慮也適合于生產(chǎn)用于激光熔覆、其它表面加工技術(shù)和硬質(zhì)體的本發(fā)明的球體。
例如，本發(fā)明的介質(zhì)包括由多種碳化物形成元素和碳組成的任意幾何形狀的研磨介質(zhì)，其具有大于8gm/cc的密度和足以用于介質(zhì)磨且對所研磨產(chǎn)品的污染量不大于800ppm的硬度和機械韌性組合。
根據(jù)本發(fā)明，制造由多種碳化物形成元素和碳組成的球體并將其用作研磨介質(zhì)或用于覆層材料、用作表面加工材料或用于包含這些球體的硬質(zhì)體材料的方法，包括以下步驟(a)得到合適組成的微細顆粒，以形成所需組合物；(b)以合適比率混合所述顆粒，以形成所需組合物并充分混合各組分；(c)將所述混合物細分成各自重量約為所需球體尺寸范圍的重量的聚集體；和(d)通過提供適合組分熔融的溫度和保溫時間的任何方法，將所述聚集體熔合到至少90％的理論密度。
根據(jù)本發(fā)明，使用較大的鈦氧化物顆粒生產(chǎn)任意金屬、尤其是鈦的微細氧化物的方法，所述氧化物具有小于3微米且包括直至1×10-9米的尺寸，包括以下步驟；(a)得到大的氧化物顆粒，尤其是鈦氧化物顆粒，因為這種氧化物顆粒通常要比鈦氧化物的微細顆粒便宜很多，下文中將這種顆粒稱為原料氧化物；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工原料氧化物，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨鈦氧化物至高于200ppm的程度；和(c)在引起原料氧化物發(fā)生尺寸縮減的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料氧化物，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸。這種氧化物可用于諸如顏料、填料、氣體傳感器、光導發(fā)光器件、催化劑和陶瓷制造、元件制造等應用，同時用這種方法生產(chǎn)這種氧化物要比用其他方法得到的更為經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)高度透明的鈦氧化物的方法包括以下步驟
(a)得到并不足夠透明的二氧化鈦漿；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述二氧化鈦漿，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨鈦氧化物至高于100ppm的程度；和(c)加工所述漿，直至顆粒的尺寸分布為90×10-9米或更小的D100。
根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)鈦金屬的方法包括以下步驟(a)得到二氧化鈦原料，其中所述原料來自高純源，如易得的經(jīng)氯化物處理的二氧化鈦；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述二氧化鈦，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨鈦氧化物至高于800ppm的程度；(c)在引起原料氧化物發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工所述二氧化鈦，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至約200×10-9米或更小。
(d)使用諸如氫的還原劑，如果需要則組合使用另一還原劑，例如碳熱還原劑，如CO或碳，在適合氧化物還原且不形成碳化鈦的條件下將所述二氧化鈦化學還原成鈦金屬；(e)從還原設備中移除鈦金屬，并且不在引起超細鈦金屬氧化或氮化的條件下將其暴露在氧氣或氮氣中，或者提高超細鈦金屬的溫度以使顆粒在從還原設備中移除之前發(fā)生熔合。其他還原劑為本領(lǐng)域所公知。
本發(fā)明可用于生產(chǎn)所有尺度均小于約100×10-9米的金剛石顆粒，如果需要，為窄顆粒尺寸分布的金剛石顆粒，所述金剛石顆?？捎糜贑MP(化學機械拋光)和其他拋光應用。根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)這種金剛石的方法包括以下步驟(a)得到具有合適的原料尺寸的工業(yè)金剛石；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述金剛石，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以引起金剛石材料的尺寸減?。?c)在引起所述金剛石顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工所述金剛石，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至約100×10-9米-約2×10-9米；
(d)純化所加工的金剛石，如果需要，通過化學溶解雜質(zhì)或通過其他本領(lǐng)域公知的方法除去污染物。
根據(jù)本發(fā)明，通過用超細顆粒構(gòu)造器件而不是用蝕刻或其他方法由固體半導體材料縮減性地形成器件來生產(chǎn)通常稱作MEMS的具有微米或納米級尺度的硅或其他半導體或其他材料的器件的方法，包括以下步驟(a)得到具有所需組成的顆粒原料或構(gòu)成目標組合物的顆粒材料的組合；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述原料，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨原料至高于200ppm的程度；(c)在引起尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工所述原料，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至約200×10-9米或更小，更優(yōu)選為50×10-9米或更小。
(d)通過本領(lǐng)域的公知方法，如壓力成型、注射成型、冷凍成型、電泳成形、靜電沉積和其他公知方法，將所加工的顆粒成型為模制品；由此該成型方法可以制造獨特的MEMS器件，其中結(jié)構(gòu)的不同部分可具有不同的構(gòu)造材料；和(e)將所述模制品熔合至足夠的密度，以具有足以滿足預定的器件性能的性質(zhì)，其中該性質(zhì)具體由設計應用所決定。
根據(jù)本發(fā)明，使用較大SiC顆粒來生產(chǎn)尺寸小于1微米并包括直至0.001微米的細SiC的方法，包括以下步驟(a)得到大的SiC顆粒，因為這種大顆粒通常要比SiC細顆粒便宜很多，下文中將這種顆粒稱為原料顆粒；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工原料顆粒，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨顆粒至高于600ppm的程度；和(c)在引起原料顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料氧化物，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸；這種顆?？捎糜谥圃焯蓟杼沾审w，組成中含碳化硅的陶瓷體，諸如顏料、拋光化合物、聚合物填料、傳感器、催化劑以及陶瓷制造、組分制造等應用，并且比用其他方法得到的更為經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，使用較大Al2O3顆粒來生產(chǎn)尺寸小于1微米并包括小至0.001微米的細Al2O3的方法，包括以下步驟(a)得到大的Al2O3顆粒，這種大顆粒通常要比Al2O3細顆粒便宜很多。將這種顆粒稱為“原料顆粒”；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工原料顆粒，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨顆粒至高于600ppm的程度；和(c)在引起原料顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料氧化物，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸；這種顆?？捎糜谥圃煅趸X陶瓷體，組成中含氧化鋁的陶瓷體，諸如顏料、拋光化合物、聚合物填料、傳感器、催化劑以及陶瓷制造、組分制造等應用，并且比用其他方法得到的更為經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，生產(chǎn)具有尺寸分布為D50＝30×10-9米或更小的懸浮顆粒的納米流體的方法，包括以下步驟(a)得到具有所需組成的顆粒原料；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述原料，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨原料至高于400ppm的程度；(c)在引起所述原料發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工所述原料，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小為約200×10-9米或更小，更優(yōu)選為50×10-9米或更小，最優(yōu)選為10×10-9米或更小的研磨產(chǎn)品；(d)以合適的載流體來濃縮研磨產(chǎn)品，該載流體由應用確定并且包括水、油和有機物，其中顆粒材料在流體中的濃度由應用確定。
根據(jù)本發(fā)明，使用較大鎢顆粒來生產(chǎn)尺寸小于400×10-9米并包括小至1×10-9米的微細鎢顆粒的方法，包括以下步驟(a)得到大的鎢顆粒，因為得到大顆粒通常要比鎢微細顆粒便宜很多，這種顆粒被稱為原料顆粒；(b)通過公知的氮化方法將該原料氮化，如在500℃下在離解氨中加熱鎢，所持續(xù)時間長度與原料尺寸成正比，但是足以導致氮化，這種氮化物已知是脆性的；(c)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述氮化的原料顆粒，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨顆粒至高于900ppm的程度；(d)在引起原料顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料顆粒，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸；和(e)如果需要，則通過目前為本領(lǐng)域公知的方法將氮化鎢顆粒加熱至約600℃或更高，來將其脫氮。這種顆?？捎糜谥圃戽u體，鎢合金體，組成中含鎢的陶瓷體，諸如顏料、拋光化合物、電子墨、金屬有機化合物、聚合物填料、傳感器、催化劑以及金屬-陶瓷制造、部件制造等應用，并且比用其他方法得到的更為經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，從由前述段落的詳細方法生產(chǎn)的細鎢顆粒來生產(chǎn)鎢部件或鎢合金部件的方法，包括以下步驟(a)得到尺寸小于400×10-9米，更優(yōu)選小于100×10-9米，最優(yōu)選小于50×10-9米的氮化鎢研磨產(chǎn)品；(b)通過固結(jié)和在脫氮化之前形成氮化鎢的粉末冶金加工來生產(chǎn)鎢金屬部件；(c)在加熱至燒結(jié)溫度期間將氮化鎢組分脫氮，其中氮的釋放有助于沖洗顆粒間的殘留氣體；和(d)在正比于顆粒尺寸的溫度下燒結(jié)所形成的部件，其中這些溫度基本上低于目前現(xiàn)有技術(shù)中用于商業(yè)可購得的鎢粉末所需的溫度。
根據(jù)本發(fā)明，使用較大鉬顆粒來生產(chǎn)尺寸小于400×10-9米并包括小至1×10-9米的細鉬顆粒的方法，包括以下步驟(a)得到大的鉬顆粒，這種大顆粒通常要比鉬細顆粒便宜很多，所述顆粒被稱為原料顆粒；(b)通過公知的氮化方法將該原料氮化，如在500℃下在離解氨中加熱鉬，所持續(xù)時間長度與原料尺寸成正比，但是足以導致氮化，這種氮化物已知是脆性的；(c)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述氮化的原料顆粒，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨顆粒至高于900ppm的程度；(d)在引起原料顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料顆粒，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸；和(e)如果需要，則通過目前為本領(lǐng)域公知的方法將氮化鉬顆粒加熱至約600℃或更高，來將其脫氮。這種顆?？捎糜谥圃煦f體，鉬合金體，組成中含鉬的陶瓷體，電子墨，金屬有機化合物，諸如顏料、拋光化合物、聚合物填料、傳感器、催化劑以及金屬-陶瓷制造、部件制造等應用，并且比用其他方法得到的顆粒更為經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，從根據(jù)前述段落的方法生產(chǎn)的顆粒來生產(chǎn)鉬或鉬合金部件的方法，包括以下步驟(a)得到尺寸小于400×10-9米，更優(yōu)選小于100×10-9米，最優(yōu)選小于50×10-9米的氮化鉬研磨產(chǎn)物；(b)通過固結(jié)和在脫氮化之前形成氮化鉬的粉末冶金加工來生產(chǎn)鉬金屬或合金部件；(c)在加熱至燒結(jié)溫度期間將氮化鉬脫氮，其中氮的釋放有助于沖洗顆粒間的殘留氣體；和(d)在正比于顆粒尺寸的溫度下燒結(jié)所形成的部件，其中這些溫度基本上低于目前現(xiàn)有技術(shù)中用于商業(yè)可購得的鉬粉末所需的溫度。
根據(jù)本發(fā)明，使用較大鈷顆粒來生產(chǎn)尺寸小于5微米且包括小至1×10-9米的鈷或氮化鈷細顆粒的方法，包括以下步驟(a)得到大的鈷或氮化鈷顆粒，這種大顆粒通常被氣體霧化，因此得到這種大顆粒通常要比鈷或氮化鈷微細顆粒便宜很多，這種顆粒被稱為原料顆粒；(b)通過公知的氮化方法將未氮化的原料氮化，如在約600℃下在離解氨中加熱鈷，所持續(xù)時間長度與原料尺寸成正比，但是足以導致氮化，這種氮化物已知是脆性的；(c)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述氮化的原料顆粒，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨顆粒至高于500ppm的程度；
(d)在引起原料顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料顆粒，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸；和(e)如果需要，則通過本領(lǐng)域公知方法將氮化鈷顆粒加熱至約600℃或更高，來將其脫氮。這種顆?？捎糜谥圃齑呋瘎?，含鈷的合金體，組成中含鈷的陶瓷體，電子墨，金屬-有機化合物，諸如顏料、拋光化合物、聚合物填料、傳感器、催化劑、促進劑、含鈷的高溫合金部件制造等應用，用于硬金屬工業(yè)，其中鈷是粘合劑金屬，并且比用其他方法得到的更為經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，使用較大金屬顆粒，從金屬氮化物生產(chǎn)尺寸小于20微米且包括小至1×10-9米的細金屬顆粒的方法，包括以下步驟(a)得到來自具有氮化物的金屬組中的大的金屬或金屬氮化物顆粒，所述氮化物在加熱至300℃-約900℃時離解，這種大顆粒通常被氣體霧化，因此得到這種大顆粒通常要比金屬或金屬氮化物微細顆粒便宜很多，這種顆粒被稱為原料顆粒；(b)通過公知的氮化方法將未氮化的原料氮化，如在足以氮化的溫度下在離解氨中加熱金屬顆粒，所持續(xù)時間長度與原料尺寸成正比，但是足以導致氮化，這種氮化物已知比延展性金屬脆；(c)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述氮化的原料顆粒，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨顆粒至高于900ppm的程度；(d)在引起原料顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料顆粒，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸；和(e)如果需要，則通過本領(lǐng)域公知方法將金屬氮化物顆粒加熱至約600℃或更高，來將其脫氮。這種顆?？捎糜谥圃齑呋瘎?，含金屬的合金體，組成中含金屬的陶瓷體，電子墨，金屬-有機化合物，諸如顏料、拋光化合物、聚合物填料、傳感器、催化劑、促進劑、高溫合金部件制造、結(jié)合根據(jù)本權(quán)利要求加工的各種金屬的金屬部件制造等應用，用于硬金屬工業(yè)，其中金屬是粘合劑金屬，并且比用其他方法得到的更為經(jīng)濟。
根據(jù)本發(fā)明，利用較大金屬顆粒由諸如鈦和鉭的金屬氫化物生產(chǎn)尺寸小于300×10-9米且包括小至1×10-9米的細金屬顆粒或金屬氫化物顆粒的方法，包括以下步驟(a)得到來自形成氫化物的金屬組中的大的金屬氫化物顆粒，所述氫化物在加熱時離解，這種大顆粒通常被加壓氫化，因此得到這種大顆粒通常要比金屬或金屬氫化物細顆粒便宜很多，這種顆粒被稱為原料顆粒；(b)在介質(zhì)磨中使用多元碳化物材料球體來加工所述氫化的原料顆粒，所述多元碳化物材料球體的質(zhì)量密度大于8gm/cc、硬度和韌性足以不污染所研磨顆粒至高于900ppm的程度；(c)在引起原料顆粒發(fā)生尺寸減小的能量密度下、在干或濕的介質(zhì)磨中加工原料顆粒，所持續(xù)時間足以將顆粒尺寸減小至優(yōu)選尺寸；和(d)如果需要，則通過目前為本領(lǐng)域公知的方法將超細金屬氫化物顆粒加熱至脫氫溫度，來將其脫氫。這種顆?？捎糜谥圃齑呋瘎?，含金屬的合金體，組成中含金屬的陶瓷體，電子墨，金屬-有機化合物，諸如顏料、拋光化合物、聚合物填料、傳感器、催化劑、促進劑、高溫合金部件制造、結(jié)合根據(jù)本權(quán)利要求加工的各種金屬的金屬部件制造等應用，用于硬金屬工業(yè)，其中金屬是粘合劑金屬，并且比用其他方法得到的更為經(jīng)濟。
如在背景技術(shù)一節(jié)中所討論的，對于用作研磨介質(zhì)的最佳材料的尋找還在進行。在進行大量實驗和試驗之后，本發(fā)明人將多元碳化物確定為可能的材料。雖然由Rudy專利所公開的多元碳化物表現(xiàn)出預期可用于研磨的硬度、密度和機械韌性組合，但是可得到的多元碳化物材料的已知幾何形狀使其與所述用途不相容。困難包括由現(xiàn)有制造方法生產(chǎn)的多元碳化物材料的大尺寸，和在機械加工或?qū)⑺霾牧霞庸こ煽捎糜谘心サ某叽绾托螤畹倪^程中部分由于其硬度和機械韌性所導致的困難。
在廣泛分析和實驗之后，使用多元碳化物研磨介質(zhì)的有效性在以下實驗中得以經(jīng)驗顯示。通過使用由Ti、W和C構(gòu)成的材料且制備直徑150微米的球體來形成根據(jù)本發(fā)明的球體。該實施例中的試驗組成為86.7重量％的鎢，4.5重量％的碳，其余為鈦。該試驗組合物的顆粒聚集體在RF等離子體噴射裝置中成球。所述材料的密度確認為與所希望制造的多元碳化物材料相同。
隨后將本發(fā)明的多元碳化物球體進行硬度測試。采用壓縮測試，其中將單個小球隔離在兩塊研磨鎢板之間并且對其中一塊板施加力。目的是提高外加壓力直至由于在板和球體相接觸的點處的極大負荷導致球體破碎。出人意料的是，測試組合物球體并未破裂，相反嵌入到鎢板中，這說明測試材料的硬度遠高于純鎢的硬度。在第二測試中，將數(shù)個球體置于兩塊鎢板之間，以重量沖擊頂板從而在球體上產(chǎn)生高的瞬時g力。沒有球體破碎，同時很多球體嵌入到鎢板中。在兩個實驗例子中，鎢板開裂并出現(xiàn)裂紋，但并未明顯損傷球體。在另-實驗中，將測試組合物球體置于兩塊研磨玻璃板之間。當施加壓力時，在玻璃與球體接觸的點周圍玻璃出現(xiàn)微裂紋，但觀察到球體未受損。
對多元碳化物球體進行機械韌性測試。利用所有已知的研磨介質(zhì)，將測試組合物球體與碳化鈣一起置于振動球磨機中，攪拌足夠長時間，以產(chǎn)生顯著的研磨介質(zhì)崩解。從所得球體的這種使用中沒有觀察到由研磨介質(zhì)崩解所引起的污染的跡象，并且得到非常細、規(guī)則和純凈的碳化鈣。
多元碳化物也通過在標準工業(yè)過程中使用來進行測試。所述球體用于高容量介質(zhì)磨機中，并且在用來研磨二氧化鈦的公稱工業(yè)生產(chǎn)條件下操作。二氧化鈦對于來自污染物的變色特別敏感，故而選擇二氧化鈦作為敏感指示劑來觀察所述微球是否能夠施加磨損而自身卻不顯著磨損。數(shù)十億計的二氧化鈦顆粒被加工約7×10-8米的最終顆粒尺寸，而沒有可察覺的研磨介質(zhì)崩解的跡象。
當測試和加工各種材料時，有時測量雜質(zhì)以觀察該過程進行得如何。使用標準介質(zhì)磨工作條件和120微米直徑的本發(fā)明研磨介質(zhì)，進行將碳酸鈣加工成小于100納米的測試。研磨產(chǎn)品中的污染物水平經(jīng)測量小于100ppm，在某些例子中，小于10ppm。預期污染物水平一直低于300ppm。污染物水平取決于所研磨的物質(zhì)，其中碳酸鈣比較軟。預期即使在研磨氧化鋁時，污染物水平也應總是低于300ppm。
雖然本發(fā)明參照特定優(yōu)選實施方案進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應該理解本發(fā)明不限于所述優(yōu)選實施方案，并且可以在不背離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍的情況下對其進行各種改動等。
權(quán)利要求
1.研磨介質(zhì)，包含基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料，其中所述多元碳化物材料形成為直徑尺寸為0.5微米-100mm的成型研磨介質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨介質(zhì)，其中所述碳化物形成元素選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨介質(zhì)，其中所述研磨介質(zhì)基本上由多元碳化物材料組成，所述多元碳化物材料基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成，其中所述多元碳化物材料形成為直徑尺寸為0.5微米-100mm的成型研磨介質(zhì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的研磨介質(zhì)，其中所述多元碳化物材料還包含處于其元素狀態(tài)的碳化物形成元素。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3的研磨介質(zhì)，其中所述多元碳化物材料還包含至少一種處于其元素狀態(tài)的所述多元碳化物材料的所述碳化物形成元素。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨介質(zhì)，其中所述研磨介質(zhì)基本上由鈦、鎢和碳組成，其中比例為約10-90原子％的鎢、約2-97原子％的鈦、其余為碳。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨介質(zhì)，其中所述研磨介質(zhì)基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨介質(zhì)，還包含多元碳化物材料，其基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成；和取自鉬、鉻和錸的至少一種材料；其中所述至少一種材料的用量為0-約20原子％，其中保留在該組合物中的鎢不少于10原子％。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨介質(zhì)，包含多元碳化物材料，所述多元碳化物材料基本上由約20-30原子％的碳；約5-50原子％的鈦；約0-30原子％的至少一種選自錸、鋯、鉿和鉬的第一材料；約0-10原子％的至少一種取自釩、鈮和鉭的第二材料；約0-20原子％的鉻；其余為鎢但鎢含量不少于10原子％所組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的研磨介質(zhì)，包含基本上由以下材料組成的多元碳化物材料(a)約15-60原子％的鈦和第一合金替代物，其中所述第一合金替代物由鉿、鈮、鉭和鋯組成；其中鈦、鈦和鈮、或鈦和鈮和鉭的含量為0-20原子％；其中鈦或鈦和鋯的含量為約0-10原子％；其中鈦或鈦和鉿的含量為約0-30原子％；如果還有余量的話均為鈦；(b)約3-47原子％的鎢和第二合金替代物，其中所述第二合金替代物由鉻、鉬、釩、鉭和鈮組成；其中鎢或鎢和鉻的含量為約0-5原子％；其中鎢或鎢和鉬的含量為約0-25原子％；其中鎢或鎢和釩的含量為約0-5原子％；其中鎢、鎢和鉭、鎢和鈮、或鎢和鉭和鈮的含量為約0-20原子％；如果還有余量的話均為鎢；(c)約30-55原子％的碳；(d)其中各自單獨或組合使用的鈮和鉭的原子百分比決不超過20原子％；和(e)其中所有組分的總原子％為100原子％，所有合金組分均為標準工業(yè)純度。
11.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、6、7、8、9或10的研磨介質(zhì)，其中所述成型介質(zhì)成型為球體。
12.制造研磨介質(zhì)的方法，包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成所述介質(zhì)的步驟，其中所述多元碳化物材料形成為用于介質(zhì)磨中的研磨介質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述碳化物形成元素選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其中所述多元碳化物材料還包含處于其元素狀態(tài)的碳化物形成元素。
15.根據(jù)權(quán)利要求12或13的方法，其中所述多元碳化物材料還包含至少一種處于其元素狀態(tài)的所述多元碳化物材料的所述碳化物形成元素。
16.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述介質(zhì)基本上由鈦、鎢和碳組成，其中比例為約10-90原子％的鎢、約2-97原子％的鈦、其余為碳。
17.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述介質(zhì)基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成。
18.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述介質(zhì)包含多元碳化物材料，其基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成；和取自鉬、鉻和錸的至少一種材料；其中所述至少一種材料的用量為0-約20原子％，其中保留在該組合物中的鎢不少于10原子％。
19.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述介質(zhì)包含多元碳化物材料，所述多元碳化物材料基本上由約20-30原子％的碳；約5-50原子％的鈦；約0-30原子％的至少一種選自錸、鋯、鉿和鉬的第一材料；約0-10原子％的至少一種取自釩、鈮和鉭的第二材料；約0-20原子％的鉻；其余為鎢但鎢含量不少于10原子％所組成。
20.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述介質(zhì)包含基本上由以下材料組成的多元碳化物材料(a)約15-60原子％的鈦和第一合金替代物，其中所述第一合金替代物由鉿、鈮、鉭和鋯組成；其中鈦、鈦和鈮、或鈦和鈮和鉭的含量為0-20原子％；其中鈦或鈦和鋯的含量為約0-10原子％；其中鈦或鈦和鉿的含量為約0-30原子％；其它任何差額均為鈦；(b)約3-47原子％的鎢和第二合金替代物，其中所述第二合金替代物由鉻、鉬、釩、鉭和鈮組成，其中鎢、或鎢和鉻的含量為約0-5原子％；其中鎢、或鎢和鉬的含量為約0-25原子％；其中鎢、或鎢和釩的含量為約0-5原子％；其中鎢、鎢和鉭、鎢和鈮、或鎢和鉭和鈮的含量為約0-20原子％；如果還有余量的話均為鎢；(c)約30-55原子％的碳；(d)其中各自單獨或組合使用的鈮和鉭的原子百分比決不超過20原子％；和(e)其中所有組分的總原子％為100原子％，所有合金組分均為標準工業(yè)純度。
21.根據(jù)權(quán)利要求12、13、16、17、18、19或20的方法，還包括將所述介質(zhì)成型為直徑尺寸為0.5微米-100mm的成型介質(zhì)的步驟。
22.根據(jù)權(quán)利要求12、13、16、17、18、19或20的方法，還包括將所述介質(zhì)成型為直徑尺寸為0.5微米-100mm的球體的步驟。
23.制造用于覆層材料的球體的方法，包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成所述球體的步驟。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述碳化物形成元素選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯。
25.根據(jù)權(quán)利要求23或24的方法，其中所述多元碳化物材料還包含處于其元素狀態(tài)的碳化物形成元素。
26.根據(jù)權(quán)利要求23或24的方法，其中所述多元碳化物材料還包含至少一種處于其元素狀態(tài)的所述多元碳化物材料的所述碳化物形成元素。
27.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述球體基本上由鈦、鎢和碳組成，其中比例為約10-90原子％的鎢、約2-97原子％的鈦、其余為碳。
28.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述球體基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成。
29.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述球體包含多元碳化物材料，其基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成；和取自鉬、鉻和錸的至少一種材料；其中所述至少一種材料的用量為0-約20原子％，其中保留在該組合物中的鎢不少于10原子％。
30.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述球體包含多元碳化物材料，所述多元碳化物材料基本上由約20-30原子％的碳；約5-50原子％的鈦；約0-30原子％的至少一種選自錸、鋯、鉿和鉬的第一材料；約0-10原子％的至少一種取自釩、鈮和鉭的第二材料；約0-20原子％的鉻；其余為鎢但不少于10原子％所組成。
31.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中所述球體包含基本上由以下材料組成的多元碳化物材料(a)約15-60原子％的鈦和第一合金替代物，其中所述第一合金替代物由鉿、鈮、鉭和鋯組成；其中鈦、鈦和鈮、或鈦和鈮和鉭的含量為0-20原子％；其中鈦或鈦和鋯的含量為約0-10原子％；其中鈦或鈦和鉿的含量為約0-30原子％；其它任何差額均為鈦；(b)約3-47原子％的鎢和第二合金替代物，其中所述第二合金替代物由鉻、鉬、釩、鉭和鈮組成，其中鎢、或鎢和鉻的含量為約0-5原子％；其中鎢、或鎢和鉬的含量為約0-25原子％；其中鎢、或鎢和釩的含量為約0-5原子％；其中鎢、鎢和鉭、鎢和鈮、或鎢和鉭和鈮的含量為約0-20原子％；如果還有余量的話均為鎢；(c)約30-55原子％的碳；(d)其中各自單獨或組合使用的鈮和鉭的原子百分比決不超過20原子％；和(e)其中所有組分的總原子％為100原子％，所有合金組分均為標準工業(yè)純度。
32.根據(jù)權(quán)利要求23、24、27、28、29、30或31的方法，其中所述球體的直徑尺寸范圍為0.5微米-100mm。
33.一種制造用于表面加工材料的球體的方法，包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成所述球體的步驟。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述碳化物形成元素選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯。
35.根據(jù)權(quán)利要求33或34的方法，其中所述多元碳化物材料還包含處于其元素狀態(tài)的碳化物形成元素。
36.根據(jù)權(quán)利要求33或34的方法，其中所述多元碳化物材料還包含至少一種處于其元素狀態(tài)的所述多元碳化物材料的所述碳化物形成元素。
37.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述球體基本上由鈦、鎢和碳組成，其中比例為約10-90原子％的鎢、約2-97原子％的鈦、其余為碳。
38.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述球體基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成。
39.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述球體包含多元碳化物材料，其基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成；和取自鉬、鉻和錸的至少一種材料；其中所述至少一種材料的用量為0-約20原子％，其中保留在該組合物中的鎢不少于10原子％。
40.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述球體包含多元碳化物材料，所述多元碳化物材料基本上由約20-30原子％的碳；約5-50原子％的鈦；約0-30原子％的至少一種選自錸、鋯、鉿和鉬的第一材料；約0-10原子％的至少一種取自釩、鈮和鉭的第二材料；約0-20原子％的鉻；其余為鎢但不少于10原子％所組成。
41.根據(jù)權(quán)利要求33的方法，其中所述球體包含基本上由以下材料組成的多元碳化物材料(a)約15-60原子％的鈦和第一合金替代物，其中所述第一合金替代物由鉿、鈮、鉭和鋯組成；其中鈦、鈦和鈮、或鈦和鈮和鉭的含量為0-20原子％；其中鈦或鈦和鋯的含量為約0-10原子％；其中鈦或鈦和鉿的含量為約0-30原子％；如果還有余量的話均為鈦；(b)約3-47原子％的鎢和第二合金替代物，其中所述第二合金替代物由鉻、鉬、釩、鉭和鈮組成，其中鎢或鎢和鉻的含量為約0-5原子％；其中鎢或鎢和鉬的含量為約0-25原子％；其中鎢或鎢和釩的含量為約0-5原子％；其中鎢、鎢和鉭、鎢和鈮、或鎢和鉭和鈮的含量為約0-20原子％；如果還有余量的話均為鎢；(c)約30-55原子％的碳；(d)其中各自單獨或組合使用的鈮和鉭的原子百分比決不超過20原子％；和(e)其中所有組分的總原子％為100原子％，所有合金組分均為標準工業(yè)純度。
42.根據(jù)權(quán)利要求33、34、37、38、39、40或41的方法，其中所述球體的直徑尺寸范圍為0.5微米-100mm。
43.制造用于硬質(zhì)體材料的球體的方法，包括從基本上由碳和至少兩種不同的碳化物形成元素組成的多元碳化物材料形成所述球體的步驟。
44.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述碳化物形成元素選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯。
45.根據(jù)權(quán)利要求43或44的方法，其中所述多元碳化物材料還包含處于其元素狀態(tài)的碳化物形成元素。
46.根據(jù)權(quán)利要求43或44的方法，其中所述多元碳化物材料還包含至少一種處于其元素狀態(tài)的所述多元碳化物材料的所述碳化物形成元素。
47.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述球體基本上由鈦、鎢和碳組成，其中比例為約10-90原子％的鎢、約2-97原子％的鈦、其余為碳。
48.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述球體基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成。
49.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述球體包含多元碳化物材料，其基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成；和至少一種取自鉬、鉻和錸的材料；其中所述至少一種材料的用量為0-約20原子％，其中保留在該組合物中的鎢不少于10原子％。
50.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述球體包含多元碳化物材料，所述多元碳化物材料基本上由約20-30原子％的碳；約5-50原子％的鈦；約0-30原子％的至少一種選自錸、鋯、鉿和鉬的第一材料；約0-10原子％的至少一種取自釩、鈮和鉭的第二材料；約0-20原子％的鉻；其余為鎢但鎢含量不少于10原子％所組成。
51.根據(jù)權(quán)利要求43的方法，其中所述球體包含基本上由以下材料組成的多元碳化物材料(a)約15-60原子％的鈦和第一合金替代物，其中所述第一合金替代物由鉿、鈮、鉭和鋯組成；其中鈦、鈦和鈮、或鈦和鈮和鉭的含量為0-20原子％；其中鈦或鈦和鋯的含量為約0-10原子％；其中鈦或鈦和鉿的含量為約0-30原子％；如果還有余量的話均為鈦；(b)約3-47原子％的鎢和第二合金替代物，其中所述第二合金替代物由鉻、鉬、釩、鉭和鈮組成，其中鎢或鎢和鉻的含量為約0-5原子％；其中鎢或鎢和鉬的含量為約0-25原子％；其中鎢或鎢和釩的含量為約0-5原子％；其中鎢、鎢和鉭、鎢和鈮、或鎢和鉭和鈮的含量為約0-20原子％；如果還有余量的話均為鎢；(c)約30-55原子％的碳；(d)其中各自單獨或組合使用的鈮和鉭的原子百分比不超過20原子％；和(e)其中所有組分的總原子％為100原子％，所有合金組分均為標準工業(yè)純度。
52.根據(jù)權(quán)利要求43、44、47、48、49、50或51的方法，其中所述球體的直徑尺寸范圍為0.5微米-100mm。
53.制造研磨介質(zhì)的方法，包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鈮、鉭、鈦、鎢、鉬、釩和鋯的元素組成的多元碳化物材料，與所述碳化物的元素金屬一起形成所述介質(zhì)的步驟。
54.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，還包括將所述介質(zhì)成型為直徑尺寸0.5微米-100mm的成型介質(zhì)的步驟。
55.根據(jù)權(quán)利要求53的方法，還包括將所述介質(zhì)成型為直徑尺寸0.5微米-100mm的球體的步驟。
56.制造用于覆層材料的球體的方法，包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素組成的多元碳化物材料，與所述碳化物的元素金屬一起形成所述球體的步驟。
57.制造用于鍍面材料的球體的方法，包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素組成的多元碳化物材料，與所述碳化物的元素金屬一起形成所述球體的步驟。
58.制造用于硬質(zhì)體材料的球體的方法，包括從基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素組成的多元碳化物材料，與所述碳化物的元素金屬一起形成所述球體的步驟。
59.根據(jù)權(quán)利要求56、57或58的方法，其中所述球體的直徑尺寸范圍為0.5微米-100mm。
60.用來在介質(zhì)磨中研磨產(chǎn)品的方法，包括使用基本上由多元碳化物材料組成的介質(zhì)的步驟，所述多元碳化物材料基本上由碳和至少兩種碳化物形成元素組成，其中所述多元碳化物形成為用于介質(zhì)磨的介質(zhì)。
61.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述碳化物形成元素選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯。
62.根據(jù)權(quán)利要求60或61的方法，其中所述多元碳化物材料還包含處于其元素狀態(tài)的碳化物形成元素。
63.根據(jù)權(quán)利要求60或61的方法，其中所述多元碳化物材料還包含至少一種處于其元素狀態(tài)的所述多元碳化物材料的所述碳化物形成元素。
64.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述介質(zhì)基本上由鈦、鎢和碳組成，其中比例為約10-90原子％的鎢、約2-97原子％的鈦、其余為碳。
65.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述介質(zhì)基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成。
66.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述介質(zhì)包含多元碳化物材料，其基本上由約10-40原子％的碳、約5-50原子％的鈦、其余為鎢所組成；和至少一種取自鉬、鉻和錸的材料；其中所述至少一種材料的用量為0-約20原子％，其中保留在該組合物中的鎢不少于10原子％。
67.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述介質(zhì)包含多元碳化物材料，所述多元碳化物材料基本上由約20-30原子％的碳；約5-50原子％的鈦；約0-30原子％的至少一種選自錸、鋯、鉿和鉬的第一材料；約0-10原子％的至少一種取自釩、鈮和鉭的第二材料；約0-20原子％的鉻；其余為鎢但鎢含量不少于10原子％所組成。
68.根據(jù)權(quán)利要求60的方法，其中所述球體包含基本上由以下材料組成的多元碳化物材料(a)約15-60原子％的鈦和第一合金替代物，其中所述第一合金替代物由鉿、鈮、鉭和鋯組成；其中鈦、鈦和鈮、或鈦和鈮和鉭的含量為0-20原子％；其中鈦或鈦和鋯的含量為約0-10原子％；其中鈦或鈦和鉿的含量為約0-30原子％；如果還有余量的話均為鈦；(b)約3-47原子％的鎢和第二合金替代物，其中所述第二合金替代物由鉻、鉬、釩、鉭和鈮組成，其中鎢或鎢和鉻的含量為約0-5原子％；其中鎢或鎢和鉬的含量為約0-25原子％；其中鎢或鎢和釩的含量為約0-5原子％；其中鎢、鎢和鉭、鎢和鈮、或鎢和鉭和鈮的含量為約0-20原子％；如果還有余量的話均為鎢；(c)約30-55原子％的碳；(d)其中各自單獨或組合使用的鈮和鉭的原子百分比決不超過20原子％；和(e)其中所有組分的總原子％為100原子％，所有合金組分均為標準工業(yè)純度。
69.根據(jù)權(quán)利要求60、61、64、65、66、67或68的方法，還包括將所述介質(zhì)成型為直徑尺寸0.5微米-100mm的成型介質(zhì)的步驟。
70.根據(jù)權(quán)利要求60、61、64、65、66、67或68的方法，還包括將所述介質(zhì)成型為直徑尺寸0.5微米-100mm的球體的步驟。
71.用來在介質(zhì)磨中研磨產(chǎn)品的方法，包括使用基本上由碳和一種選自鉻、鉿、鉬、鈮、錸、鉭、鉈、鈦、鎢、釩和鋯的元素的碳化物及該碳化物的元素金屬組成的碳化物介質(zhì)的步驟。
72.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中所述介質(zhì)成型為直徑尺寸0.5微米-100mm的成型介質(zhì)。
73.根據(jù)權(quán)利要求71的方法，其中所述介質(zhì)成型為直徑尺寸0.5微米-100mm的球體。
全文摘要
由多元碳化物材料形成研磨介質(zhì)，包括成型介質(zhì)如球形或棒狀，直徑尺寸為約0.5微米－100mm，所述多元碳化物基本上由兩種或多種碳化物形成元素和碳組成，其中碳化物形成元素處于或不處于其游離元素態(tài)。所述介質(zhì)具有極高的質(zhì)量密度、極大的硬度和極好的機械韌性。
文檔編號C01G41/00GK1795145SQ200480006402
公開日2006年6月28日 申請日期2004年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月11日
發(fā)明者羅伯特·多布斯 申請人:普里梅精密材料有限公司