磨料顆粒、磨料制品及其制備和使用方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了磨料顆粒，所述磨料顆粒包含：0.50重量％至5.00重量％的α?氧化鋁形成物的晶種顆粒，其選自α?Fe2O3晶種顆粒、α?Al2O3晶種顆粒，以及它們的組合；0.50重量％至5.00重量％的MgO；0.02重量％至0.40重量％的Li2O或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿金屬氧化物，其選自：Na2O；K2O；Na2O和Li2O的組合；K2O和Li2O的組合；Na2O和K2O的組合；以及Li2O、Na2O和K2O的組合；以及91.08重量％至99.48重量％的Al2O3。本發(fā)明還公開了制備磨料顆粒的方法和并入所述磨料顆粒的磨料制品。
【專利說明】
磨料顆粒、磨料制品及其制備和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及磨料顆粒及其制備方法。該磨料顆?？蓾B入到多種磨料制品中，包括 粘結(jié)磨料、涂覆磨料、非織造磨料和磨刷。
【背景技術(shù)】
[0002] a-氧化侶廣泛用作磨料工業(yè)中的磨料。它可W純的形式或更優(yōu)選地W含有增強其 研磨性能的添加劑的形式使用。許多在商業(yè)上重要的a-氧化侶磨料顆粒衍生自溶膠-凝膠 前體。它們通過W下方式制造:制備包含水、a-氧化侶前體(諸如一水合氧化侶（勃姆石））和 任選的膠溶劑(例如酸，如硝酸）的分散體(例如溶膠），然后使分散體膠凝化，干燥膠凝化的 分散體，將干燥的分散體壓碎成顆粒，將顆粒般燒W除去揮發(fā)物，W及在低于a-氧化侶烙點 的溫度下燒結(jié)經(jīng)般燒的顆粒。很多情況下，分散體還包括一種或多種氧化物改性劑(例如稀 上氧化物（360)、〇2〇3、(：00、尸62〇3、112〇、]\%0、]\111〇、化2〇、化0、51〇2、511〇2、1'1〇2、211〇和2'〇2)，晶 種顆粒(例如a-氧化侶晶種顆粒和a-Fe2化晶種顆粒)和/或其前體。此類添加通常用于改變 或W其他方式改性燒結(jié)磨料顆粒的物理特性和/或微觀結(jié)構(gòu)。此外或另選地，此類氧化物改 性劑、成核劑和/或其前體可W滲入到經(jīng)干燥的或般燒的材料(通常是經(jīng)般燒的顆粒）中。最 有用的氧化物改性劑是RE0,諸如例如氧化銅、氧化欽、氧化錠、氧化姉、氧化館、二氧化給、 氧化巧、氧化衫、氧化鏡、氧化禮和氧化錯。例如，RE0改性劑通常用于溶膠-凝膠氧化侶研磨 劑中W用于研磨不誘鋼。最近幾年來，RE0的可用性對于所有行業(yè)來講都成了主要的問題， 從而限制了供應(yīng)并提高了成本。
[0003] 溶膠-凝膠衍生的基于a-氧化侶的燒結(jié)磨料顆粒已用于多種多樣的磨料產(chǎn)品（例 如，粘結(jié)磨料、涂覆磨料和磨刷）W及磨削應(yīng)用(包括低壓和高壓研磨應(yīng)用兩者）。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 在一個方面，本公開提供了磨料顆粒，其中磨料顆粒包含W下組分：
[0005] a)0.50重量％至5.00重量％的日-氧化侶形成物的晶種顆粒，其選自a-Fe2化晶種顆 粒、a-Al2〇3晶種顆粒，W及它們的組合；
[0006] 6)0.50重量％至5.00重量％的]\%0;
[0007] c)0.02重量％至0.40重量％的^2〇或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿金屬氧化物，其 選自：Na2〇;K2〇;Na2〇和Li2〇的組合;K20和Li2〇的組合;Na2〇和K20的組合；W及Li2〇、Na2〇和拉0 的組合；W及
[000引 d)91.08 重量 ％ 至99.48 重量 ％ 的41203。
[0009] 在另一方面，本公開提供了一種研磨工件的方法，該方法包括：
[0010] 將根據(jù)本公開的磨料顆粒與工件的表面進(jìn)行摩擦接觸，W及
[0011] 使磨料顆粒和工件的表面中的至少一者相對于另一者移動，W研磨工件的表面的 至少一部分。
[0012] 在另一方面，本公開提供了一種根據(jù)本公開的磨料制品，其中將粘結(jié)劑材料設(shè)置 在襯底上。
[0013] 在另一方面，本公開提供了一種制備磨料顆粒的方法，該方法包括：
[0014] i)提供分散體，所述分散體包含：
[001引a-氧化侶前體；
[0016] 堿金屬陽離子，其選自Li+、Na+X，W及它們的組合；
[0017] 氧化儀或其前體；W及
[0018] 晶種顆粒，其選自a-Fe2化晶種顆粒和a-Ab化晶種顆粒，或其前體，其中在燒結(jié)時， 晶種顆粒有利于氧化侶前體材料轉(zhuǎn)化成a-氧化侶；
[0019] ii)將分散體轉(zhuǎn)化成磨料前體顆粒；W及
[0020] iii)燒結(jié)磨料前體顆粒W提供磨料顆粒，其中磨料顆粒包含W下組分：
[0021 ] a)0.50重量％至5.00重量％的所述晶種顆粒；
[0022] 6)0.50重量％至5.00重量％的]\%0;
[0023] c)0.02重量％至0.40重量％的^2〇或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿金屬氧化物，其 選自：Na2〇;K2〇;Na2〇和Li2〇的組合;K20和Li2〇的組合;Na2〇和K20的組合；W及Li2〇、Na2〇和拉0 的組合；W及
[0024] d)91.08 重量 ％ 至99.48 重量 ％ 的412〇3。
[0025] 有利地且相當(dāng)出人意料的是，根據(jù)本公開的磨料顆粒相比于常規(guī)a-氧化侶磨料顆 粒通常表現(xiàn)出一種或多種優(yōu)異的磨料性能特性。它們甚至可表現(xiàn)出與含有昂貴且難W獲得 的稀±氧化物的商業(yè)a-氧化侶磨料顆粒(其通常為例如用于磨削不誘鋼的性能最好的基于 氧化侶的磨料)相當(dāng)或甚至更優(yōu)異的一種或多種磨料性能特性。
[0026] 此外，在通過加晶種的基于a-氧化侶的顆粒的情況下，有益效果顯著時，看出能與 之相比的通過未加晶種的基于a-氧化侶的磨料顆粒的微不足道的或相反效應(yīng)。
[0027] 在考慮【具體實施方式】及所附權(quán)利要求書之后，將進(jìn)一步理解本公開的特征和優(yōu) 點。
【附圖說明】
[0028] 圖1是包含根據(jù)本公開的磨料顆粒的示例性帶涂層的磨料制品的示意性剖視圖；
[0029] 圖2是包含根據(jù)本公開的磨料顆粒的另一個示例性帶涂層的磨料制品的示意性剖 視圖；
[0030] 圖3是包含根據(jù)本公開的磨料顆粒的示例性粘結(jié)磨料制品的示意性透視圖；并且
[0031] 圖4為包含根據(jù)本公開的磨料制品的非織造磨料制品的放大示意圖。
[0032] 盡管W上指示的附圖示出了本發(fā)明的若干實施例，但例如如討論中所述，還可W 想到其他的實施例。在所有情況下，本公開均W示例性而非限制性方式展示。應(yīng)當(dāng)理解，本 領(lǐng)域的技術(shù)人員可設(shè)計出落入本公開原理的范圍和實質(zhì)內(nèi)的許多其他的修改形式和實施 方案。附圖可能未按比例繪制。在所有附圖中，類似的參考標(biāo)號可W用來表示類似的部件。
【具體實施方式】
[0033] 根據(jù)本公開的磨料顆?？赏ㄟ^W分散在分散介質(zhì)中的包含一種或多種a-氧化侶 前體(例如，在干燥，任選地般燒W及燒結(jié)形成a-氧化侶之后的材料）的初始分散體開始的 工藝來制備。如本文所用，術(shù)語"分散體"是指由分散介質(zhì)中的分散相組成的體系，例如諸如 膠體或溶膠。分散介質(zhì)為液體，通常為水，但諸如低級醇(通常為Cl-C6醇）、己燒或庚燒的有 機溶劑也可用作液體介質(zhì)。水可W為例如自來水、蒸饋水或去離子水。
[0034] 合適的a-氧化侶前體的示例包括例如勃姆石。勃姆石可WDISPERAL從南非約翰尼 斯堡的薩索爾公司（Sasol Limited, Johannesburg,South Africa)商購獲得；WDISPAL 23N480和CATAPAL D從德克薩斯州休斯敦的沙索北美公司（Sasol North America, Houston, Texas)商購獲得；并且 W 商品名 HiQ(例如，HiQ-10、HiQ-20、HiQ-30 和 HiQ-40)從新 澤西州伊瑟林的己斯夫公司的催化劑部口（BASF , Catalysts Division , Isel in ,New Jersey)商購獲得。運些勃姆石或一水合氧化侶為a-形式，并包含相對少(如果有的話)的一 水合物之外的水合相。
[0035] 其它a-氧化侶來源和前體的示例包括堿性簇酸侶（例如甲酯乙酸侶、硝基甲酯乙 酸侶）、部分水解的侶醇鹽、氨氧化侶、侶復(fù)合物和侶鹽（例如堿性硝酸侶），W及它們的組 合。就堿性簇酸侶而言，它們具有通式Al(0H)y(簇酸鹽)3-y，其中y介于1和2之間，在一些實 施例中介于1和1.5之間，并且簇酸根抗衡離子選自甲酸根、乙酸根、丙酸根和草酸根，或運 些簇酸根的組合。運些材料例如通過將侶金屬在簇酸溶液中消化而制備，如美國專利3， 957，598(Merkl)中所述。堿性硝酸侶也可例如通過在硝酸溶液中煮解侶金屬來制備，如在 美國專利3,340,205化曰763等人)或英國專利1，193,258(。16*證6'等人）中所述，或者通過 硝酸侶的熱分解來制備，如在美國專利2，127,504(Derr等人）中所述。運些材料也可例如通 過將侶鹽用堿部分地中和而制備。堿性硝酸侶具有通式A1(OH)z(N〇3)3-z，其中Z為約0.5至約 2.5〇
[0036] 任選且通常地，將分散體用膠溶劑處理。合適的膠溶劑一般為可溶性離子化合物， 該化合物據(jù)信會使顆?；蚰z體的表面在液體介質(zhì)(例如水）中均勻地帶上電荷。在一些實施 例中，膠溶劑為酸或酸化合物。典型的酸的示例包括單質(zhì)子酸和酸化合物，諸如乙酸、鹽酸、 甲酸和硝酸，其中硝酸是優(yōu)選的。所用的酸的量取決于(例如)粒狀氧化侶來源的分散性、分 散體的固體百分比、分散體的組分、分散體組分的量或相對量、分散體組分的粒度和/或分 散體組分的粒度分布。分散體通常包含至少0.1重量％至20重量％的酸，并且在一些實施例 中1重量％至1〇重量％的酸，或甚至3重量％至8重量％的酸，所述重量％是基于分散體中氧 化侶來源(例如勃姆石和/或氧化侶前體)的總重量計算的。
[0037] 合適的膠溶劑一般為可溶性離子化合物，據(jù)信該化合物會使顆?；蚰z體的表面在 液體介質(zhì)(例如水）中均勻地帶上電荷。在一些實施例中，膠溶劑為酸或酸化合物。典型的酸 的示例包括單質(zhì)子酸和酸化合物，諸如乙酸、鹽酸、甲酸和硝酸，其中硝酸是優(yōu)選的。所用的 酸的量通常將取決于(例如)粒狀氧化侶來源的分散性、分散體的固體百分比、分散體的組 分、分散體組分的量或相對量、分散體組分的粒度和/或分散體組分的粒度分布。分散體通 常包含至少0.1重量％至20重量％，并在一些實施例中1重量％至10重量％的酸，或甚至3重 量％至8重量％的酸，所述重量％是基于分散體中氧化侶來源的總重量計算的。在一些實施 例中，可在與水混合之前將酸施加到勃姆石顆粒的表面上。酸表面處理可提供勃姆石在水 中改善的分散性。
[0038] 初始分散體為通過合適的晶種顆粒(也稱為成核劑)諸如a-氧化侶晶種顆粒或氧 化鐵晶種顆粒(例如，a-氧化鐵)及其前體加晶種的或成核的，所述晶種顆粒用于改性a-氧 化侶結(jié)晶相的粒度。晶種顆粒優(yōu)選具有小尺寸(例如，小于5微米，優(yōu)選小于1微米，并且更優(yōu) 選小于0.2微米）。添加晶種顆粒在燒結(jié)后在所得的磨料顆粒中導(dǎo)致更小的a-氧化侶微晶或 晶胞，從而產(chǎn)生更耐久的磨粒。
[0039] 儀、裡、鋼和/或鐘可存在于初始分散體的其它成分中，并且/或者它們可單獨添 加。例如，它們可W硝酸鹽或乙酸鹽(或一些其他溶解性鹽)被添加和/或其次優(yōu)選W它們的 氧化物或氨化物形式添加。
[0040] 調(diào)節(jié)a-氧化侶形成物及其前體的晶種顆粒的量，使得所得磨料顆粒具有晶種顆粒 的0.50重量％至5.00重量％，優(yōu)選1.00重量％至5.00重量％，并且更優(yōu)選1.00重量％至 3.00重量％。
[0041 ]調(diào)節(jié)儀的含量使得所得磨料顆粒具有為MgO形式（即，基于理論氧化物計，其中所 有儀WMgO形式存在）的0.50重量％至5.00重量％，優(yōu)選1.00重量％至3.00重量％，并且更 優(yōu)選1.50重量％至2.50重量％的儀。
[0042] 調(diào)節(jié)裡、鋼和/鐘的含量使得所得磨料顆粒具有0.02重量％至0.40重量％，優(yōu)選 0.02重量％至0.30重量％，更優(yōu)選0.02重量％至0.20重量％的^2〇(即，W理論氧化物計， 其中所有裡WLi2〇形式存在)或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿性金屬氧化物（即，W理論氧化 物計，假定W氧化物形式存在)選自：化2〇; K20 ; Na2〇和Li2〇的組合;K20和Li2〇的組合;Na2〇和 K20的組合；W及Li2〇、Na2〇和K20的組合。
[0043] 氧化侶含量通常主要由前述成分的含量所測定。在一些實施方案中，氧化侶含量 (即，W理論氧化物計，其中所有氧化侶WAl2〇3形式存在）為至少91.59重量％、92.00重 量％、93.00重量％或94.00重量％并且可為至多96.00重量％、97.00重量％、98.00重量％、 99.00重量％和/或99.48重量％的為Al2〇3形式的氧化侶。
[0044] 初始分散體（和/或如果使用的浸潰組合物，如下文所述）還可包含除儀、鋼、裡、 鐘、水合氧化侶(例如勃姆石)之外的另外的金屬氧化物前體/來源（即，能夠通過合適的加 熱條件轉(zhuǎn)化成金屬氧化物的材料)和晶種顆粒。此類材料在本文稱為金屬氧化物改性劑。此 類金屬氧化物改性劑可改變所得磨料顆粒的物理特性和/或化學(xué)特性。滲入到初始分散體 和/或浸潰組合物(如果使用的話）中的運些其他金屬氧化物改性劑的量可取決于(例如)所 得的燒結(jié)磨料顆粒的所需組成和/或特性，W及取決于添加劑可能對用于制造磨料顆粒的 工藝的影響或在用于制造磨料顆粒的工藝中所發(fā)揮的作用。
[0045] 金屬氧化物改性劑可為金屬氧化物(例如，作為膠態(tài)懸浮液或溶膠)和/或作為金 屬氧化物前體(例如，金屬鹽，諸如金屬硝酸鹽(例如硝酸儀和硝酸鋒）、金屬乙酸鹽、金屬巧 樣酸鹽、金屬甲酸鹽和金屬氯化物鹽）。對于金屬氧化物顆粒，金屬氧化物顆粒的尺寸通常 少于5微米，或甚至少于1微米。膠態(tài)金屬氧化物為無定形的或結(jié)晶的金屬氧化物的不連續(xù) 的細(xì)分顆粒，該無定形的或結(jié)晶的金屬氧化物的一個或多個維度在約3納米至約1微米的范 圍內(nèi)。膠態(tài)金屬氧化物溶膠通常為膠體顆粒(在一些實施中，在抑少于6.5的液體介質(zhì)中）的 穩(wěn)定（即，溶膠或分散體中的金屬氧化物固體在不受干擾靜置約2小時時通過視覺檢查在外 觀上不開始膠凝化、分離或沉降)懸浮液。此類其他金屬氧化物改性劑的示例包括:氧化侶、 =氧化二銘、二氧化給、氧化姉和/或二氧化娃。
[0046] 可用的金屬氧化物前體的示例包括金屬鹽(例如金屬硝酸鹽、金屬乙酸鹽、金屬巧 樣酸鹽、金屬甲酸鹽和金屬氯化物鹽）。金屬硝酸鹽、乙酸鹽、巧樣酸鹽、甲酸鹽和氯化物鹽 可通過本領(lǐng)域已知的技術(shù)制造，或獲自商業(yè)來源，諸如馬薩諸塞州沃德希爾的阿爾法化工 公司（Alfa畑emicals ,Ward Hill ,]\1日3 3日。1111361:13)和肯塔基州己黎的馬林克羅公司 (Mallinckro化Chemicals,F*a;ris,Kentucky)。硝酸鹽的示例包括硝酸儘、硝酸銘、硝酸鋪、 硝酸巧、硝酸鏡、硝酸錠、硝酸錯、硝酸欽、硝酸銅和硝酸鐵。金屬乙酸鹽的示例包括乙酸鹽、 乙酸儘、乙酸銘、乙酸鋪、乙酸銅、乙酸欽、乙酸錯、乙酸衫、乙酸鏡、乙酸錠、乙酸鏡。巧樣酸 鹽的示例包括巧樣酸儘。甲酸鹽的示例包括甲酸裡和甲酸儘。
[0047] 有利地，根據(jù)本公開的磨料顆?？稍诓缓哂腥缟纤龅南嚓P(guān)問題的稀±氧化物 的情況下表現(xiàn)出優(yōu)異的研磨特性。因此，磨料顆?？砂儆?重量％、〇. 5重量％、0.4重 量％、0.3重量％、0.2重量％、0.1重量％或甚至少于0.01重量％的作為整體的一種或多種 稀±氧化物。
[0048] 關(guān)于金屬氧化物(和/或其前體)在勃姆石分散體中的包含的其他細(xì)節(jié)參見例如美 國專利4,314，827(Leitheiser 等人）、4,770,671 (Monroe 等人）、4,881,951 (Wood 等人）、5， 429,647(La;rmie)、5,498,269(La;rmieWPI5,551,963(La;rmie)。
[0049] 本公開的實踐中所使用的分散體(例如基于勃姆石的分散體)通常包含W分散體 的總重量計大于15重量％ (-般大于20重量％至約80重量％ ;通常大于30重量％至約80重 量％)的固體(或者勃姆石）。然而，在一些實施方案中，分散體包含W分散體的總重量計35 重量％或更多、45重量％或更多、50重量％或更多、55重量％或更多、60重量％或更多、或65 重量％或更多的固體(或者勃姆石）。高于約80重量％的固體和勃姆石的重量百分比也是可 用的，但往往更難W加工來制造根據(jù)本公開的方法所提供的磨料顆粒。
[0050] 用于制備基于a-氧化侶的磨料顆粒的一般步驟公開于例如美國專利4,518,397 (Leitheiser 等人）；4,770,671(Monroe);4,744,802(Schwabel);5，139,978(Wood);5,219, 006(Wood);和5，593，647(Monroe)中。
[0051] (初始)分散體通常通過添加各種組成性組分然后將它們混合在一起W提供均勻 混合物而制備。例如，可將勃姆石添加到已與硝酸混合的水中。可在添加氧化侶前體(例如 勃姆石)之前、期間或之后添加其他組分。
[0052] 通常通過逐漸添加液體組分至不溶解于該液體組分的組分中，同時混合或翻滾后 者，來制備高固體分散體。例如，可將含有水、硝酸和金屬鹽的液體逐漸添加到勃姆石中，同 時混合后者使得該液體更容易地分布在整個勃姆石中。
[0053] 合適的攬拌器包括桶式攬拌器、弓刀攬拌器、球磨機和高剪切攬拌器。其他合適的 混合機可得自伊利諾伊州格尼市的愛立許機械有限公司化irich Machines, Inc .Gurnee, Illinois);明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯的Hosokawa-Bepex公司巧osokawa-Bepex Co;rp., Minneapolis, Minnesota)(包括可 W 商品名 "SC 冊 GI 化 EX-O-Mir 獲得的 FX-160 型混合 機）；W及肯塔基州佛羅倫斯的利特福德有限公司化ittleford-Day，Inc .，F(xiàn)lorence， Kentucky)。
[0054] 可對基于勃姆石的分散體加熱W增加 a--水合氧化侶的分散性、其他顆粒物質(zhì)的 分散性，和/或W形成均勻的分散體。溫度可便利地變化，例如溫度可在約20°C至80°C的范 圍內(nèi)，通常在25°C和75°C之間。此外或另選地，例如，可將分散體在1.5至130個大氣壓范圍 內(nèi)的壓力下加熱。
[0055] 基于勃姆石的分散體通常在干燥之前或在干燥期間膠凝。大部分改性劑的添加可 導(dǎo)致分散體膠凝加快。另選地，可添加乙酸錠或其他離子物質(zhì)w引起分散體膠凝。分散體的 pH和凝膠中的離子濃度通常決定分散體的膠凝有多快。通常，分散體的pH在約1.5至約5的 范圍內(nèi)。
[0056] 可將分散體擠出?？赡軆?yōu)選擠出分散體(通常，其中至少50重量％的氧化侶含量由 顆粒(例如，勃姆石)提供的分散體），在本文中包括膠凝分散體，或甚至部分去液化的分散 體?？蓪D出的分散體(稱為擠出物)擠出成伸長的前體材料(例如，棒狀物(包括圓柱形棒 狀物和楠圓形棒狀物））。在賠燒后，棒狀物可具有1.5至10,在一些實施方案中2至6的縱橫 比。另選地，擠出物可為非常薄的片材的形式，參見例如美國專利4,848,04UKruschke)。合 適的擠出機的示例包括柱塞式擠出機，單螺桿、雙螺桿和分段螺桿擠出機。
[0057] 可將分散體例如在擠出之前或在擠出過程中壓實(其中擠出步驟本身可設(shè)及分散 體的壓實）。在壓實分散體時，應(yīng)當(dāng)理解，分散體經(jīng)受壓力或力，諸如例如在制粒機或模壓機 (包括機械式、液壓式和氣動式壓機或壓力機)或擠出機中所經(jīng)歷的壓力或力（即，所有或基 本上所有的分散體經(jīng)歷指定的壓力）。一般來講，壓實分散體減少分散體中夾帶的空氣或氣 體的量，繼而通常產(chǎn)生更少孔的微觀結(jié)構(gòu)。另外，壓實步驟可導(dǎo)致擠出機連續(xù)進(jìn)料的方式更 簡單，并因而可節(jié)省勞力。
[0058] 將分散體轉(zhuǎn)化成磨料前體顆粒（即，可例如通過干燥和燒結(jié)而轉(zhuǎn)化成磨料顆粒的 顆粒）。一般來講，干燥分散體的技術(shù)在本領(lǐng)域是已知的，包括加熱W促進(jìn)液體介質(zhì)的蒸發(fā) 或只是在空氣中干燥。干燥步驟通常設(shè)及從分散體去除大部分液體介質(zhì);然而，仍然可能有 小部分(例如約10%或更少重量百分比）的液體介質(zhì)存在于干燥的分散體中。典型的干燥條 件包括約室溫至高于約200°C范圍內(nèi)的、更典型地介于50°C和150°C之間的溫度，但運不是 必要條件。時間范圍可在約30分鐘至數(shù)天W上。為了最大程度減少鹽分遷移，可能優(yōu)選的是 將分散體在低溫下干燥。
[0059] 干燥后，可將干燥的分散體轉(zhuǎn)化成磨料前體顆粒。產(chǎn)生運些磨料前體顆粒的一種 典型方式是使用壓碎技術(shù)?？蒞采用各種壓碎或粉碎技術(shù)，諸如漉式破碎機、飄式破碎機、 鍵磨機、球磨機等?？蓪^粗的顆粒進(jìn)行再次壓碎W得到較細(xì)的顆粒。在一些實施例中，將 干燥的分散體壓碎，因為通常而言壓碎干燥的凝膠比壓碎根據(jù)本公開的經(jīng)燒結(jié)的基于a-氧 化侶的磨料顆粒更容易。
[0060] 另選地，例如，可將混合物在干燥前轉(zhuǎn)化成磨料前體顆粒。運可例如在將混合物加 工成優(yōu)選的顆粒形狀和粒度分布時進(jìn)行。例如，可將分散體擠成棒狀物，隨后切成優(yōu)選的長 度，然后干燥。另選地，例如，可將混合物模塑成=角形顆粒，然后干燥。關(guān)于=角形成型顆 粒的另外細(xì)節(jié)可見于美國專利5,201，916(Berg等人）中。通過溶膠-凝膠模塑工藝形成的磨 料顆粒的另外其他形狀在例如美國專利8，142,89182(加116'等人）、8,034，13782 化rickson等人）、8，142，532B2(化ickson等人）、8，142，531B2(Adefris等人）和8，123，828A (化ller等人），W及美國專利申請公布2010/0146867Al(Boden等人)和PCT國際專利申請公 布W0 2011/109188A2(Givot等人)中有所描述。
[0061] 在另一個實施方案中，例如，可將干燥的混合物(例如分散體)成型為具有高揮發(fā) 性組分含量的團(tuán)塊，然后通過將團(tuán)塊直接喂入溫度保持在高于350°C (通常在介于600°C和 900 °C之間）的加熱爐中而爆炸式粉碎。
[0062] 使金屬氧化物改性劑源(通常為金屬氧化物前體)浸入干燥的和/或般燒的磨料前 體顆粒也在本公開的范圍內(nèi)。通常，金屬氧化物前體為金屬鹽的形式。示例性可用的金屬氧 化物前體和金屬鹽在上文針對初始分散體進(jìn)行了描述。
[0063] 浸潰衍生自溶膠-凝膠的干燥的和/或般燒的顆粒的方法一般例如在美國專利5， 164,348(Wood)中有所描述。一般來講，陶瓷前體材料（即，干燥的基于氧化侶的混合物(或 干燥的陶瓷前體材料)或般燒的基于氧化侶的混合物(或般燒的陶瓷前體材料））為多孔的。 例如，般燒的陶瓷前體材料通常具有從外表面延伸至其內(nèi)部的直徑約2至15納米的孔。存在 此類孔使得包含含有液體介質(zhì)(通常為水)和合適金屬前體的混合物的浸潰組合物可進(jìn)入 陶瓷前體材料?？蓪⒔饘冫}材料溶于液體中，并將所得的溶液與多孔陶瓷前體顆粒材料混 合。據(jù)認(rèn)為，浸潰過程通過毛細(xì)管作用而發(fā)生。
[0064] 如果優(yōu)選浸潰金屬鹽，則用于浸潰組合物的液體可W為例如水(包括去離子水）、 有機溶劑及其混合物，按理論金屬氧化計，金屬鹽在液體介質(zhì)中的濃度通常在約5 %至約 40%溶解固體的范圍內(nèi)。在一些實施例中，添加至少50毫升(ml)的溶液W實現(xiàn)對100克(g) 的多孔前體顆粒物質(zhì)的浸潰，并例如在一些實施例中，添加至少約60ml的溶液W實現(xiàn)對 1 OOg的前體顆粒物質(zhì)的浸潰。
[0065] 通常，將磨料前體顆粒在燒結(jié)前般燒，但般燒步驟不是必要條件。一般來講，用于 般燒磨料前體顆粒的技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的，其中基本上所有的揮發(fā)物都得W除去，并 且存在于分散體中的各種組分轉(zhuǎn)化為氧化物。此類技術(shù)包括使用轉(zhuǎn)爐或定爐在約40(TC至 1000°C(通常約450°C至800°C)范圍內(nèi)的溫度下加熱干燥的混合物，直到游離水并通常直到 至少約90重量％的任何結(jié)合的揮發(fā)物被除去。
[0066] 在形成磨料前體顆粒并任選地般燒后，對磨料前體顆粒進(jìn)行燒結(jié)W提供基于a-氧 化侶的磨料顆粒。一般來講，用于燒結(jié)磨料前體顆粒的技術(shù)在本領(lǐng)域中是已知的，包括在能 有效使過渡性氧化侶轉(zhuǎn)化為a-氧化侶的溫度下加熱，從而使所有的金屬氧化物前體或與氧 化侶反應(yīng)或形成金屬氧化物，并增加陶瓷材料的密度。磨料前體顆?？赏ㄟ^加熱而燒結(jié)(例 如使用電阻、微波、等離子體、激光或氣體燃燒，W分批方式或連續(xù)方式）。燒結(jié)溫度的范圍 通常在約1200°C至約1650°C ;通常約1200°C至約1500°C ;更通常小于1450°C。磨料前體顆粒 暴露于燒結(jié)溫度的時長取決于(例如)粒度、顆粒的組成和燒結(jié)溫度。通常，燒結(jié)時間在幾秒 鐘至約60分鐘（在一些實施例中，在約3至30分鐘內(nèi)）的范圍內(nèi)。燒結(jié)通常在氧化氣氛中完 成，但也可W使用惰性或還原性氣氛。
[0067] 根據(jù)本公開的磨料顆粒的最長維度通常為至少約一微米，但也可W更小。本文所 述的磨料顆粒可容易地制成具有大于約50微米的長度，并且也可容易地制造更大的磨料顆 粒(例如，大于約一毫米或甚至大于約5毫米）。在一些實施例中，磨料顆粒具有在約0.1至約 5毫米的范圍內(nèi)（通常在約0.1至約3毫米的范圍內(nèi)）的一個或多個長度，但其他尺寸也是可 用的，甚至對某些應(yīng)用可能更優(yōu)選。在另一個方面，根據(jù)本公開的磨料顆粒通常為至少1.2: 1或甚至1.5:1、有時至少2:1或者至少2.5:1的縱橫比。
[0068] 通常使用本領(lǐng)域已知的技術(shù)，對在根據(jù)本公開方法的過程中或通過根據(jù)本公開的 方法所提供的干燥、般燒和/燒結(jié)材料進(jìn)行過篩和分級。例如，可將干燥的顆粒在般燒前過 篩到優(yōu)選的尺寸。通常在用于磨料應(yīng)用前或滲入磨料制品前對燒結(jié)的磨料顆粒進(jìn)行過篩和 分級。
[0069] 再循環(huán)利用未使用的(通常為尺寸太小而不能提供燒結(jié)磨料顆粒的優(yōu)選尺寸的顆 粒）去液化混合物（通常為分散體)材料也在本公開的范圍內(nèi)，如一般例如在美國專利4， 314,827(Leitheiser等人）中有所描述。例如，可如上所述制備、干燥、壓碎并過篩第一分散 體，然后通過合并例如液體介質(zhì)(例如，含水的）、勃姆石和得自第一分散體的去液化材料W 及任選的金屬氧化物和/或金屬氧化物前體而制備第二分散體。W理論金屬氧化物計，再循 環(huán)利用的材料可提供例如至少10%、至少30%、至少50%或甚至至多(并包括）100%的分散 體的理論Al2〇3含量，所述分散體去液化并轉(zhuǎn)化(包括般燒和燒結(jié)）W提供燒結(jié)的磨料顆粒。
[0070] 還涵蓋在本公開范圍內(nèi)的是使用在例如美國專利l，910,440(Nicholson);3,041, 156(Rowse);5,009,675化unz等人）；4,997,461(Markhoff-Matheny等人）；5,042,99UKunz 等人）；5,011，508(胖曰1(1等人）；^及5,213,591化611化曰7曰等人）中所述的表面涂層來涂覆 磨料顆粒。
[0071] 在一些實施方案中，根據(jù)本公開的磨料顆粒(例如，燒結(jié)的基于a-氧化侶的磨料顆 粒)還包括氧化侶涂層。雖然不想受到理論的限制，但是據(jù)信，此類涂覆的磨料顆粒尤其可 用于利用玻璃化粘結(jié)的粘結(jié)磨料，因為涂層為磨料顆粒的表面增添紋理，從而增強磨料顆 粒與玻璃化粘結(jié)劑的機械粘附力。另外，據(jù)信，此類涂層避免磨料顆粒與玻璃化粘結(jié)劑反應(yīng) W及弱化磨料顆粒。
[0072] 此類氧化錯涂層可例如通過上述浸潰方法施加，其中氧化錯源為例如硝酸氧錯 和/或徑基硝酸錯。
[0073] 通常，根據(jù)本公開的磨料顆粒具有在0.05微米至20微米的范圍內(nèi)，并在一些實施 例中，在0.1微米至1.0微米的范圍內(nèi)的平均a-氧化侶微晶尺寸，但運不是必要條件。
[0074] 根據(jù)本公開制造的磨料顆粒可具有多種密度，通常取決于工藝條件(例如燒結(jié)條 件）?？捎玫拿芏韧ǔ⑷Q于預(yù)期的最終用途。在一些實施例中，根據(jù)本公開的磨料顆粒 具有至少3.7、3.75、3.8、3.85、3.9或甚至至少3.95肖八1113的密度（即，真密度），但也可^使 用其他密度。
[0075] 根據(jù)本公開的磨料顆粒可表現(xiàn)出優(yōu)異的硬度。因此，在一些實施例中，它們可具有 至少19、20或甚至至少21吉帕斯卡(G化)的平均硬度。
[0076] 本公開的材料的平均硬度可如下方式測定。將部分材料安裝在安裝樹脂(可W商 品名TRANS0PTIC POWDER獲自伊利諾伊州布勒夫的湖標(biāo)樂公司（Buehler, Lake Bluff， Illinois))中，通常為直徑約2.5cm且高度約1.9cm的圓柱體樹脂。采用拋光機(諸如W商品 名EC0MET 3獲自伊利諾伊州布勒夫的湖標(biāo)樂公司（Buehler，Lake Bluff Illinois))利用 常規(guī)拋光技術(shù)對安裝的部分進(jìn)行準(zhǔn)備。利用70微米金剛石砂輪拋光樣本約3分鐘，之后用 45、30、15、9、3和1微米的漿料分別拋光5分鐘?？衫门溆芯S氏壓頭(例如使用500克的壓入 負(fù)荷)的常規(guī)微硬度測試儀(諸如W商品名MITUT0Y0 MVK-VL獲自日本東京的S豐株式會社 (Mitutoyo Corporation,Tokyo,Japan))測量微硬度。根據(jù)ASTM Test Method E384Test Methods for Microhardness of Mate;rials(1991)(ASTM測試方法E384:材料微硬度測試 方法）中所述的指導(dǎo)原則測量微硬度。
[0077] 不受理論的束縛，拒信根據(jù)本公開的磨料顆粒包含a-氧化侶結(jié)晶相和0-氧化侶結(jié) 晶相。
[0078] 使某些稀±氧化物和二價金屬陽離子與氧化侶反應(yīng)W形成由式LnMAhi0i9表示的 稀±氧化侶，其中111為立價金屬陽離子諸如La3+、Nd3+、Ce3+、Pr 3+、Sm3+、Gd3+、Er3+或Eu3%并且 M為二價金屬陽離子諸如1護(hù)、1112+、化2\2112+、5' 2+八曰2+或(：〇2+。此類侶酸鹽(通常為薄片的形 式)具有六方晶體結(jié)構(gòu)并在本領(lǐng)域中稱為磁鉛礦。
[0079] 在一些實施方案中，根據(jù)本公開的磨料顆粒有利地基本上不含(包含小于0.01重 量％的）稀±氧化物(RE0)和RE0磁鉛礦結(jié)晶相域。因此，所述磨料顆粒包含少于1重量％ (例 如少于0.9重量％、0.8重量％、0.7重量％、0.6重量％、0.5重量％、0.4重量％、0.3重量％、 0.2重量％、0.1重量％或甚至少于0.005重量％或無)的具有磁鉛礦結(jié)晶相的材料。
[0080] 可例如將根據(jù)本公開的磨料顆粒壓碎或成型。
[0081] 根據(jù)本公開的磨料顆粒尤其是壓碎的磨料顆?？捎帽绢I(lǐng)域熟知的技術(shù)過篩并分 級，包括使用磨料工業(yè)公認(rèn)的分級標(biāo)準(zhǔn)，諸如ANSI (美國國家標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會）、FEPA(歐洲磨料生 產(chǎn)聯(lián)合會)和JIS(日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）。根據(jù)本公開的磨料顆?？蒞寬泛的粒度范圍使用，通常 粒度在約0.1至約5000微米的范圍內(nèi)，更通常在約一至約2000微米的范圍內(nèi)；優(yōu)選地在約5 至約1500微米的范圍內(nèi)，更優(yōu)選地在約100至約1500微米的范圍內(nèi)。
[0082] ANSI粒級標(biāo)號包括:ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600JEPA粒級標(biāo)號包括：P8、P12、 P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、P600、 P800、P1000 和 P1200<JIS 粒級標(biāo)號包括:JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、 JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、 115400、115600、115800、1151000、1151500、1152500、1154000、1156000、1158000和11510， 000。
[0083] 根據(jù)本公開的成型磨料顆粒具有非隨機形狀，通常由用于形成它們的方法所賦 予。例如，可將成型磨料顆粒成型為錐體、截錐體、棒狀物或圓錐體。成型的磨料顆?？赏ㄟ^ 擠出或絲網(wǎng)印刷溶膠-凝膠混合物(例如，如美國專利6，054，093(Torre，Jr.等人)所述)或 通過利用生產(chǎn)工具（即模具)的溶膠-凝膠模塑工藝而制成(如例如美國專利申請公布2010/ 0146867Al(Boden 等人）；2010/0151195Al(Culler 等人）；2010/0151196Al(Adefris 等人）； 2009/0165394Al(Culler等人）；W及2010/0151201AUErickson等人）中所述。在運些方法 中，可能期望的是，在初始分散體中包含脫?；衔铮?qū)⒚撃┩坎嫉侥＞弑砻嫔?，W有 助于根據(jù)需要從模具中去除顆粒。典型的脫模劑包括油類諸如花生油或礦物油、魚油、有機 娃、聚四氣乙締、硬脂酸鋒和石墨。
[0084] 在另一方面，本公開提供了團(tuán)聚體磨料顆粒，每一者包含經(jīng)由粘結(jié)劑粘結(jié)在一起 的多個根據(jù)本發(fā)明的磨料顆粒。
[0085] 在另一方面，本公開提供包含粘結(jié)劑和多個磨料顆粒的磨料制品（例如，涂覆磨料 制品、粘結(jié)磨料制品（包括玻璃化的、樹脂狀的和金屬粘結(jié)的磨輪、切割輪、磨頭和巧磨石）、 非織造磨料制品和磨刷），其中磨料顆粒的至少一部分為根據(jù)本公開的磨料顆粒(包括其中 磨料顆粒為凝聚的）。制造此類磨料制品和使用磨料制品的方法是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。 此外，根據(jù)本公開的磨料顆?？捎糜诶媚チ项w粒的磨料應(yīng)用，諸如研磨化合物(例如拋光 化合物)的漿料、研磨介質(zhì)、噴丸介質(zhì)、振動研磨介質(zhì)等。
[0086] 涂覆磨料制品通常包括背襯、磨料顆粒W及將磨料顆粒固定到背襯上的至少一種 粘結(jié)劑。合適的背襯材料的示例包括織造織物、聚合物膜、硫化纖維、非織造織物、針織織 物、紙材、它們的組合及其經(jīng)過處理的型式。粘結(jié)劑可w是任何合適的粘結(jié)劑，包括無機或 有機粘結(jié)劑(包括熱固化性樹脂和福射固化性樹脂）。磨料顆?？纱嬖谟趲繉拥哪チ现破?的一個層中或兩個層中。
[0087] 根據(jù)本公開的帶涂層的磨料制品的示例性實施例在圖1中示出。參見圖1，帶涂層 的磨料制品100具有背襯120和磨料層130。磨料層130包含通過底膠層150和復(fù)膠層160固定 到背襯120(襯底)的主表面170的根據(jù)本公開的磨料顆粒140。如果需要，還可W包括另外的 層，例如諸如疊加在復(fù)膠層上的任選的頂膠層(未示出），或背襯抗靜電處理層(未示出）。
[0088] 根據(jù)本公開的另一示例性帶涂層的磨料制品在圖2中示出。參見圖2,示例性帶涂 層的磨料制品200具有背襯(襯底)220和結(jié)構(gòu)化磨料層230。結(jié)構(gòu)化磨料層230包含多個成型 的磨料復(fù)合體235,運些復(fù)合體包含分散在固定到背襯220的主表面270的粘結(jié)劑材料250中 的根據(jù)本公開的磨料顆粒240。
[0089] 如果需要，根據(jù)本公開的涂覆磨料顆?？砂硗獾膶樱T如例如疊加在磨料層 上的任選的頂膠層，或如果需要也可W包含背襯抗靜電處理層。
[0090] 關(guān)于帶涂層磨料制品的另外細(xì)節(jié)可見于例如W下美國專利中：4,734,104 (8'〇66'邑）、4,737，163化日'4巧）、5,203,884(811油日11日11等人）、5，152,917。1696'等人）、5， 378,251 (Culler等人）、5,436,063(Follett等人）、5,496,386(化oberg等人）、5,609,706 (Benedict等人）、5,520,711(Helmin)、5,961，674(6日邑11日'(11等人）和5,975,988 (Christianson)。
[0091] 粘結(jié)磨料制品通常包括成型的磨料顆粒塊體，運些磨料顆粒通過有機粘結(jié)劑、金 屬粘結(jié)劑或玻璃化粘結(jié)劑而保持在一起。此類成型塊體可W為例如輪的形式，諸如磨削輪 或切割輪。磨削輪的直徑通常為約1cm至超過Im;切割輪的直徑為約1cm至超過80cm(更通常 為3cm至約50cm)。切割輪的厚度通常為約0.5mm至約5畑1，更通常為約0.5mm至約2畑1。成型塊 體還可W為例如巧磨石、砂瓦、磨頭、圓盤(例如，雙盤磨床)或其他常規(guī)粘結(jié)磨料形狀的形 式。粘結(jié)磨料制品通常包含約3體積％至50體積％的粘結(jié)材料，約30體積％至90體積％的磨 料顆粒(或磨料顆粒共混物），至多50體積％的添加劑(包括助磨劑），和至多70體積％的孔 隙，所述體積％是基于粘結(jié)磨料制品的總體積計的。
[0092] 示例性形式為磨削輪。參見圖3,根據(jù)本公開的磨削輪300包含通過粘結(jié)劑材料330 保持、模塑成輪狀并安裝在輪穀320上的根據(jù)本公開的磨料顆粒340。
[0093] 關(guān)于粘結(jié)磨料制品的另外細(xì)節(jié)可見于例如W下美國專利中：4,543，107(Rue)、4, 741，743(Narayanan等人）、4,800,685(化ynes等人）、4,898,597(化y等人）、4,997,461 (MarWioff-Matheny等人）、5,037,453(Narayanan等人）和5,863,308(Qi等人）。
[0094] 非織造磨料制品通常包括開孔式的、多孔的膨松有彈性的聚合物長絲結(jié)構(gòu)，其中 根據(jù)本公開的磨料顆粒分布在整個結(jié)構(gòu)中并且通過有機粘結(jié)劑粘附性地粘結(jié)在其中。長絲 的示例包括聚醋纖維、聚酷胺纖維和聚芳族聚酷胺纖維。在圖4中，提供了一種根據(jù)本公開 的示例性非織造磨料制品400的放大約100倍的示意圖。根據(jù)本公開的運種非織造磨料制品 包含膨松有彈性的開孔式非織造纖維網(wǎng)450(襯底），根據(jù)本公開的磨料顆粒440通過粘結(jié)劑 材料460粘附到襯底上。
[00M]關(guān)于非織造磨料制品的另外細(xì)節(jié)可見于例如W下美國專利中：2,958,593化oover 等人）、4,227,350(Fitzer)、4,991，362化eyer等人）、5,712,210(Windisch等人）、5,591， 239(E 化 lom 等人）、5,681，361(5日11(16'3)、5,858，140(86'邑6'等人）、5,928,070化1^〇和6， 017,831(Beardsl 巧等人）。
[0096] 可用的研磨刷包括具有與背襯成一體的多根刷毛的那些研磨刷(參見例如美國專 利5,443,906。比1等人）、5,679,067(化11113〇11等人），^及5,903,951(1〇1113等人）。優(yōu)選地， 通過注塑聚合物和磨料顆粒的混合物來制造此類刷。
[0097] 合適的粘結(jié)劑材料包括有機粘結(jié)劑，諸如例如熱固性有機聚合物。合適的熱固性 有機聚合物的示例包括:酪醒樹脂、脈醒樹脂、=聚氯胺甲醒樹醋、聚氨醋樹脂、丙締酸醋樹 月旨、聚醋樹脂、帶a，e-不飽和幾基基團(tuán)側(cè)基的氨基塑料樹脂、環(huán)氧樹脂、丙締酸醋化聚氨醋、 丙締酸改性環(huán)氧樹脂、W及它們的組合。粘結(jié)劑和/或磨料制品還可W包括添加劑，諸如纖 維、潤滑劑、潤濕劑、觸變材料、表面活性劑、顏料、染料、抗靜電劑(例如，炭黑、氧化饑和/或 石墨等）、偶聯(lián)劑(例如，硅烷、鐵酸鹽和/或錯侶酸鹽等）、增塑劑、助懸劑等。對運些任選添 加劑的量進(jìn)行選擇，W提供優(yōu)選的特性。偶聯(lián)劑可W提高對磨料顆粒和/或填料的粘附力。 粘結(jié)劑化學(xué)品可W是熱固化的、福射固化的或它們的組合。關(guān)于粘結(jié)劑化學(xué)性質(zhì)的另外細(xì) 節(jié)可見于美國專利4,588,419(〔日111等人）、4,751，138(1'11111日7等人）、^及5,436,063 (Follett等人）。
[0098] 更具體地，對于玻璃化粘結(jié)磨料，表現(xiàn)出非晶態(tài)結(jié)構(gòu)并且通常較硬的玻璃化粘結(jié) 材料在本領(lǐng)域中為人們所熟知。在一些情況下，玻璃化粘結(jié)材料包括結(jié)晶相。根據(jù)本公開制 造的粘結(jié)的玻璃化磨料顆?？蒞是輪(包括切割輪）、巧磨石、磨頭的形狀或其他常規(guī)粘結(jié) 磨料形狀。根據(jù)本公開的示例性玻璃化粘結(jié)磨料制品為磨輪。
[0099] 用于形成玻璃化粘結(jié)材料的金屬氧化物的示例包括:二氧化娃、娃酸鹽、氧化侶、 蘇打、氧化巧、氧化鐘、二氧化鐵、氧化鐵、氧化鋒、氧化裡、氧化儀、氧化棚、娃酸侶、棚娃玻 璃、娃酸侶鐘、它們的組合等。通常，玻璃化粘結(jié)材料可W用包含10 %至100 %的玻璃料的組 合物制成，但更通常地，包含20 %至80 %的玻璃料、或30 %至70 %的玻璃料的組合物。玻璃 化粘結(jié)材料的其余部分可為非玻璃料材料。另選地，玻璃化粘結(jié)劑可來源于自不含有玻璃 料的組合物。通常使玻璃化粘結(jié)材料在W下溫度范圍內(nèi)成熟:約700°C至約1500°C范圍內(nèi)， 通常約800 °C至約1300 °C范圍內(nèi)，有時約900 °C至約1200 °C范圍內(nèi)，或甚至約950 °C至約1100 °C范圍內(nèi)。使粘結(jié)成熟的實際溫度取決于例如特定的粘結(jié)化學(xué)性質(zhì)。
[0100] 在一些實施例中，玻璃化粘結(jié)材料可包括含有二氧化娃、氧化侶(優(yōu)選地，至少10 重量％的氧化侶）和氧化棚（優(yōu)選地，至少10重量％的氧化棚）的那些材料。在大多數(shù)情況 下，玻璃化粘結(jié)材料還包含一種或多種堿金屬氧化物(例如，化2〇和K20)(在一些情況下，至 少10重量％的一種或多種堿金屬氧化物）。
[0101] 粘結(jié)劑材料也可含有填充材料或助磨劑，通常W顆粒物質(zhì)的形式存在。通常，顆粒 物質(zhì)為無機材料?？捎糜诒竟_的填料的示例包括:金屬碳酸鹽(例如，碳酸巧(例如白聖、 方解石、泥灰±、石灰華、大理石和石灰石）、碳酸巧儀、碳酸鋼、碳酸儀）、二氧化娃(例如，石 英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纖維)娃酸鹽(例如，滑石、粘±、（蒙脫石)長石、云母、娃酸巧、偏 娃酸巧、侶酸鋼、娃酸鋼)金屬硫酸鹽(例如，硫酸巧、硫酸領(lǐng)、硫酸鋼、硫酸侶鋼，硫酸侶）、石 膏、賠石、木粉、=水合侶、碳黑、金屬氧化物（例如，氧化巧(石灰）、氧化侶、二氧化鐵)和金 屬亞硫酸鹽(例如，亞硫酸巧）。
[0102] -般來講，助磨劑的添加可增加磨料制品的使用壽命。助磨劑是一種顯著影響研 磨的化學(xué)過程和物理過程、使性能得到改善的材料。助磨劑涵蓋眾多不同的材料，并且可w 是基于無機的或基于有機的。助磨劑的化學(xué)基團(tuán)的示例包括蠟、有機面化物化合物、面化物 鹽、金屬W及它們的合金。有機面化物化合物將通常在研磨過程中分解，并且釋放面酸或氣 態(tài)面化物。此類材料的示例包括氯化石蠟，例如四氯化糞、五氯化糞、和聚氯乙締。面化物鹽 的示例包括氯化鋼、鐘冰晶石、鋼冰晶石、錠冰晶石、四氣棚酸鐘、四氣棚酸鋼、四氣化娃、氯 化鐘和氯化儀。金屬的示例包括錫、鉛、祕、鉆、錬、儒和鐵鐵。其他雜項助磨劑包括硫、有機 硫化合物、石墨和金屬硫化物?？蒞使用不同助磨劑的組合，并在一些情況下，運可產(chǎn)生協(xié) 同增強作用。
[0103] 助磨劑可特別用于帶涂層的磨料制品和粘結(jié)的磨料制品。在帶涂層的磨料制品 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 磨劑添加到復(fù)膠涂層。通常，滲入帶涂層的磨料制品中的助磨劑的量為約50至300g/m2(優(yōu) 選地，約80至160g/m2)。在玻璃化粘結(jié)的磨料制品中，助磨劑通常浸潰到制品的孔中。
[0104] 磨料制品可含有100%的根據(jù)本公開的磨料顆粒，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％、優(yōu)選至少約5重量％并且 更優(yōu)選約30重量％至100重量％的磨料顆粒應(yīng)為根據(jù)本公開的磨料顆粒。
[0105] 在一些情況下，根據(jù)本公開的磨料顆粒可W介于5重量％和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50重量％ (即，W相等的重量）的 比率與另外的磨料顆粒和/或稀釋劑顆粒共混。
[0106] 合適的常規(guī)磨料顆粒的示例包括:烙融氧化侶(包括白烙融氧化侶、熱處理氧化侶 和棟色氧化侶）、碳化娃、碳化棚、碳化鐵、金剛石、立方氮化棚、石惱石、烙融氧化侶-氧化 錯、和溶膠-凝膠衍生的磨料顆粒。常規(guī)的溶膠-凝膠衍生的磨料顆?？捎芯ХN或無晶種。同 樣，它們可隨機成型或具有與之相關(guān)的形狀，諸如棒狀或=角形。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(chǎn)生表現(xiàn)出改善的研磨 性能的磨料制品。
[0107] 如果存在磨料顆粒的共混物，則形成共混物的磨料顆粒類型可具有相同的尺寸。 另選地，運些磨料顆粒類型可具有不同的粒度。例如，尺寸較大的磨料顆?？蒞是根據(jù)本公 開的磨料顆粒，而尺寸較小的磨料顆粒是另一種磨料顆粒類型。相反地，例如，尺寸較小的 磨料顆?？蒞是根據(jù)本公開的磨料顆粒，而尺寸較大的磨料顆粒是另一種磨料顆粒類型。
[0108] 合適的稀釋劑顆粒的示例包括大理石、石膏、燈石、二氧化娃、氧化鐵、娃酸侶、玻 璃(包括玻璃泡和玻璃小珠）、氧化侶泡、氧化侶小珠和稀釋劑凝聚物。
[0109] 根據(jù)本公開的磨料顆粒也可合并在磨料凝聚物中或與磨料凝聚物合并。磨料凝聚 物顆粒通常包含多個磨料顆粒、粘結(jié)劑和任選的添加劑。粘結(jié)劑可W為有機粘結(jié)劑和/或無 機粘結(jié)劑。磨料凝聚物可W為隨機形狀或具有與之相關(guān)的預(yù)先確定的形狀。該形狀可W為 例如方塊、圓柱體、錐體、硬幣形或方形。磨料凝聚物顆粒通常具有在約100至約5000微米、 通常約250至約2500微米的范圍內(nèi)的粒度。
[0110] 磨料顆粒可均勻分布在磨料制品中，或集中在磨料制品的所選擇的區(qū)域或部分 中。例如，在帶涂層磨料中，可W存在兩層磨料顆粒。第一層包含不是根據(jù)本公開的磨料顆 粒的磨料顆粒，而第二(最外側(cè))層包含根據(jù)本公開的磨料顆粒。同樣，在粘結(jié)磨料中，磨削 輪可W有兩個不同的部分。最外側(cè)部分可包含根據(jù)本公開的磨料顆粒，而最內(nèi)側(cè)部分不含 根據(jù)本公開的磨料顆粒。另選地，根據(jù)本公開的磨料顆粒可均勻分布在整個粘結(jié)磨料制品 中。
[0111] 本公開提供研磨工件的方法。所述方法包括:將根據(jù)本公開的磨料顆粒與工件的 表面進(jìn)行摩擦接觸，W及使磨料顆粒和工件的表面中的至少一者相對于另一者移動，W研 磨工件的表面的至少一部分。用根據(jù)本公開的磨料顆粒進(jìn)行研磨的方法包括例如荒磨（即， 高壓高切削巧Ij拋光(例如，用涂覆磨帶拋光醫(yī)用植入物），其中后者通常采用更細(xì)等級（例 如，ANSI 220及更細(xì)）的磨料顆粒來完成。磨料顆粒還可用于精密研磨應(yīng)用，諸如用玻璃化 粘結(jié)輪磨削凸輪軸。用于特定研磨應(yīng)用的磨料顆粒的尺寸對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將是顯而 易見的。
[0112] 研磨可W干法或濕法進(jìn)行。對于濕法研磨，所引入的液體可W按輕霧到完全水流 的形式提供。常用液體的示例包括:水、水溶性油、有機潤滑劑和乳液。運些液體可用來減少 與研磨相關(guān)的熱和/或作為潤滑劑使用。液體可含有微量添加劑，諸如殺菌劑、消泡劑等。
[0113] 工件的示例包括侶金屬、碳鋼、低碳鋼（例如1018低碳鋼和1045低碳鋼）、工具鋼、 不誘鋼、硬化鋼、鐵、玻璃、陶瓷、木材、木材類材料(例如膠合板和創(chuàng)花板）、油漆、涂漆面、有 機物涂覆表面等。在研磨期間施加的力通常在約1至約100千克化g)的范圍內(nèi)，但也可W使 用其他壓力。
[0114] 本公開的精選實施方案
[0115] 在第一實施方案中，本公開提供了磨料顆粒，其中所述磨料顆粒包含W下組分：
[0116] a)0.50重量％至5.00重量％的日-氧化侶形成物的晶種顆粒，其選自a-Fe2化晶種顆 粒、a-Al2〇3晶種顆粒，W及它們的組合；
[0117] 6)0.50重量％至5.00重量％的]\%0;
[0118] c)0.02重量％至0.40重量％的^2〇或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿金屬氧化物，其 選自：Na2〇;K2〇;Na2〇和Li2〇的組合;K20和Li2〇的組合;Na2〇和K20的組合；W及Li2〇、Na2〇和拉0 的組合；W及
[0119] (1)91.08重量％至99.48重量％的412〇3。
[0120] 在第二實施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實施方案所述的磨料顆粒，其中所述 磨料顆粒由組分a)、b)、c)和d)組成。
[0121] 在第=實施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實施方案或第二實施方案所述的磨料 顆粒，其中組分C)包含0.03重量％至0.70重量％的船2〇。
[0122] 在第四實施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實施方案或第二實施方案所述的磨料 顆粒，其中組分C)包含0.05重量％至1.00重量％的1(2〇。
[0123] 在第五實施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實施方案至第四實施方案中任一項所 述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒包含a-氧化侶結(jié)晶相和0.25重量％至20重量％的護(hù)氧化 侶結(jié)晶相。
[0124] 在第六實施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實施方案至第五實施方案中任一項所 述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒包含小于10重量％的磁鉛礦結(jié)晶相。
[0125] 在第屯實施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實施方案至第六實施方案中任一項所 述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒具有至少3.7g/cm3的密度和至少19G化的硬度。
[0126] 在第八實施方案中，本公開提供了根據(jù)第一實施方案至第屯實施方案中任一項所 述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒符合磨料行業(yè)指定的標(biāo)稱等級。
[0127] 在第九實施方案中，本公開提供了根據(jù)第八實施方案所述的磨料顆粒，其中所述 磨料行業(yè)指定的標(biāo)稱等級選自ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、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。
[0128] 在第十實施方案中，本公開提供了根據(jù)第八實施方案所述的磨料顆粒，其中所述 磨料行業(yè)指定的標(biāo)稱等級選自 P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、 口180、？220、？320、？400、？500、？600、？800、？1000和？1200。
[0129] 在第十一實施方案中，本公開提供了根據(jù)第八實施方案所述的磨料顆粒，其中所 述磨料行業(yè)指定的標(biāo)稱等級選自 JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、 JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS400、 115600、115800^151000^151500^152500^154000^156000、1158000和11510,000。
[0130] 在第十二實施方案中，本公開提供了一種研磨工件的方法，所述方法包括：
[0131] 使根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的磨料顆粒與所述工件的表面摩擦接觸，W 及
[0132] 使磨料顆粒和工件的表面中的至少一者相對于另一者移動，W研磨工件的表面的 至少一部分。
[0133] 在第十=實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第十二實施方案所述的方法，其中 所述工件包含不誘鋼。
[0134] 在第十四實施方案中，本公開提供了一種磨料制品，所述磨料制品包含被保持在 粘結(jié)劑材料中的根據(jù)第一實施方案至第十一實施方案中任一項所述的磨料顆粒。
[0135] 在第十五實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第十四實施方案所述的磨料制品， 其中將粘結(jié)劑材料設(shè)置在襯底上。
[0136] 在第十六實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第十五實施方案所述的磨料制品， 其中所述磨料制品包括磨料層，所述磨料層包含固定到背襯的主表面的磨料顆粒和粘結(jié)劑 材料，并且其中所述磨料層包含底膠層和復(fù)膠層。
[0137] 在第十屯實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第十五實施方案所述的磨料制品， 其中所述磨料制品包括磨料層，所述磨料層包含固定到背襯的主表面的磨料顆粒和粘結(jié)劑 材料，并且其中所述磨料層包含多個成型的磨料復(fù)合體。
[0138] 在第十八實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第十五實施方案所述的磨料制品， 其中所述襯底包括膨松有彈性的開孔式非織造纖維網(wǎng)。
[0139] 在第十九實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第十四實施方案所述的磨料制品， 其中所述磨料制品包括粘結(jié)的磨料制品。
[0140] 在第二十實施方案中，本公開提供了一種制備磨料顆粒的方法，所述方法包括：
[0141] i)提供分散體，所述分散體包含：
[0142] a-氧化侶前體；
[01創(chuàng)堿金屬陽離子，其選自Li+、Na+X，W及它們的組合；
[0144] 氧化儀或其前體；W及
[0145] 晶種顆粒，其選自a-Fe2化晶種顆粒和a-Ab化晶種顆粒，或其前體，其中在燒結(jié)時， 晶種顆粒有利于氧化侶前體材料轉(zhuǎn)化成a-氧化侶；
[0146] ii)將分散體轉(zhuǎn)化成磨料前體顆粒；W及
[0147] iii)燒結(jié)磨料前體顆粒W提供磨料顆粒，其中磨料顆粒包含W下組分：
[014 引
[0149] a)0.50重量％至5.00重量％的所述晶種顆粒；
[0150] 6)0.50重量％至5.00重量％的]\%0;
[0151] c)0.02重量％至0.40重量％的^2〇或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿金屬氧化物，其 選自：Na2〇;K2〇;Na2〇和Li2〇的組合;K20和Li2〇的組合;Na2〇和K20的組合；W及Li2〇、Na2〇和拉0 的組合；W及
[0152] d)91.08 重量 ％ 至99.48 重量 ％ 的412〇3。
[0153] 在第二十一實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案所述的方法，其 中所述磨料顆粒由組分a)、b)、c)和d)組成。
[0154] 在第二十二實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案或第二十一實施 方案所述的方法，其中組分C)包含0.03重量％至0.70重量％的船2〇。
[0155] 在第二十=實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案或第二十一實施 方案所述的方法，其中組分C)包含0.05重量％至1.00重量％的1(2〇。
[0156] 在第二十四實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案至第二十=實施 方案中任一項所述的方法，其中基于合并的所述a-氧化侶結(jié)晶相和所述0-氧化侶結(jié)晶相的 總重量計，所述磨料顆粒包含a-氧化侶結(jié)晶相和0.25重量％至20重量％的護(hù)氧化侶結(jié)晶 相。
[0157] 在第二十五實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案至第二十四實施 方案中任一項所述的方法，其中所述磨料顆粒中的每個包含小于10重量％的磁鉛礦結(jié)晶 相。
[0158] 在第二十五實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案至第二十五實施 方案中任一項所述的方法，其中所述將所述分散體轉(zhuǎn)化成所述磨料前體顆粒包括干燥步 驟。
[0159] 在第二十屯實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案所述的方法，其 中所述將所述分散體轉(zhuǎn)化成所述磨料前體顆粒包括干燥步驟之后進(jìn)行般燒步驟。
[0160] 在第二十八實施方案中，本公開提供了一種根據(jù)第二十實施方案至第二十屯實施 方案中任一項所述的方法，其中所述晶種顆粒包含a-氧化侶、F62化或其前體中的至少一種。
[0161] 通過W下非限制性實施例，進(jìn)一步說明了本公開的目的和優(yōu)點，但是運些實施例 中引用的具體材料和量W及其它條件和細(xì)節(jié)不應(yīng)被視為是對本公開的不當(dāng)限制。
[016。實施例
[0163] 除非另外指明，否則在實施例和本說明書的其余部分中的所有份數(shù)、百分?jǐn)?shù)、比率 等均按重量計。在W下實施例中，術(shù)語"NA"意指不適用，并且術(shù)語"NM"意指未測量的。
[0164] 用于制備實施例的各種原料的概述在下表1中提供。
[01化]皇
[0166]
[0167]實施例1的磨料顆粒通過使用W下配方制備勃姆石溶膠-凝膠而制成:通過使用4 升WARING BlendeH斯坦福的Conair公司（Conair Coloration,Stamford CT))高剪切混 合含有水（1480重量份)和70 %硝酸水溶液(38重量份）W及115g 7.2 %氧化鐵晶種漿液的 分散體1分鐘而分散DISPERAL-水合氧化侶粉末（700重量份，得自沙索北美公司（Sasol Nodh America))。將所得的溶膠均勻地傾注到22cmX 33cmX 5cm的PYREX托盤中，并在95°C 的鼓風(fēng)烘箱中干燥約24小時。
[0168] 將所得的干燥材料使用在鋼板之間具有1. 1mm間隙的化aim型UD粉碎機壓碎W形 成顆粒。對顆粒過篩W提供0.125至1mm尺寸的顆粒。
[0169] 使用常規(guī)回轉(zhuǎn)般燒機將過篩的顆粒在約70(TC下般燒，所述常規(guī)回轉(zhuǎn)般燒機為具 有2.9米熱區(qū)的23cm直徑、4.3米長的不誘鋼管，所述管在2.4度下相對于水平面傾斜并W 7rpm旋轉(zhuǎn)，W提供約10分鐘的停留時間。般燒機具有350°C的熱區(qū)晶種端部溫度和700°C的 退出端部溫度。
[0170] 將所得的般燒顆粒冷卻至室溫，并然后用浸潰溶液進(jìn)行浸潰。將約180ml的浸潰溶 液與約300克的般燒顆粒合并。通過毛細(xì)管作用將浸潰溶液和般燒顆粒完全混合在一起W 使溶液浸潰到般燒顆粒中。浸潰溶液通過加入足量的硝酸鋼和硝酸儀W提供經(jīng)賠燒的、燒 結(jié)的具有表2所示的組合物的磨料顆粒來制備。
[0171] 使磨料顆粒干燥，然后在650°C下再次般燒磨料顆粒，并在大約1400°C下燒結(jié)。般 燒和燒結(jié)均使用回轉(zhuǎn)管式爐進(jìn)行。所得的燒結(jié)磨料顆粒從爐中退出進(jìn)入室溫空氣，其中將 磨料顆粒收集在金屬容器中并使之冷卻至室溫。
[0172] 除了如表2所示改變改性劑組成和晶種含量外，W與實施例1相同的方式來制備所 有實施例和比較例。
[0173] 使用喬治亞州諾克羅斯的麥克儀器公司（Micromeritics .Norcross ,Georgia) ACCUPYC 1330氮比重瓶測定了賠燒、燒結(jié)的磨料顆粒的密度。結(jié)果報告于表3中。
[0174] 使用具有金剛石壓頭的常規(guī)顯微硬度計(可WMINIL0AD 2顯微硬度計從德國韋茨 拉爾的恩斯特?萊茨公司巧丄eitz GmbH,Wetzlar,Germany)商購獲得)測量了磨粒的維氏 微硬度。使壓頭(高度拋光的尖四方錐體金剛石，面角為136度)與待測量的樣本逐漸且平滑 地接觸。預(yù)先確定的負(fù)荷為500克。對表3中的每個樣本報告10次測量的平均值。
[01巧]磨盤制備方法
[0176] 將厚度為0.83mm(33密耳）的硫化纖維背襯的具有7英寸（17.8cm)直徑和7/8英寸 (2.2(3111)直徑屯、軸孔的圓盤（^0￥^)5硫化纖維獲自德國特羅斯多夫的0￥^)5股份有限公司 (DYN0S GmbH，Troisdorf，Germany))用3.5克/圓盤(g/圓盤）的底膠組合物涂覆，所述組合 物由49.15重量份的甲階酪醒樹脂、40.56重量份的填料、0.1份的表面活性劑1和10.19重量 份的水組成。然后將圓盤用18.Og/圓盤的磨料顆粒進(jìn)行靜電涂覆，再用15.Og/圓盤的復(fù)膠 組合物涂覆，所述組合物由29.42重量份的甲階酪醒樹脂、50.65重量份的助磨劑1、1.81重 量份的表面活性劑1和18.12重量份的水組成。然后將圓盤在90°C下加熱90分鐘。然后將部 分固化的圓盤進(jìn)一步用9克的頂膠涂層涂覆，所述頂膠涂層由30.96重量份的環(huán)氧樹脂、 56.34重量份的助磨劑2、0.78份的表面活性劑2、0.36份的固化劑、0.04份的消泡劑和11.52 重量份的水組成。在l〇2°C下固化12小時后，將所得的磨盤曉曲。
[0177] 磨削測試
[0178] 采用W下工序測試磨盤:將待評估的磨盤(直徑為7英寸（17.8cm))連接到配有7英 寸（17.8cm)有棱紋的磨盤墊面板(獲自明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司（3M Company，St.Paul， Minnesota)的80514EXTRA HA畑RED)的轉(zhuǎn)臺磨床。然后啟動磨床，并使磨床在12磅(5.5kg) 的負(fù)荷下抵靠0.75英寸X 0.75英寸（1.9cm X 1.9cm)的預(yù)稱重的304不誘鋼條的端面。磨床 在該負(fù)荷下緊靠該工件的所得旋轉(zhuǎn)速度為5000rpm。使工件在運些條件下研磨總共二十五 (25)個12秒的磨削間隔(循環(huán)）。每12秒間隔后，使工件冷卻至室溫并稱重，W確定研磨操作 的切削量。
[0179]測試結(jié)果W總切割（至少=個磨盤的平均值)進(jìn)行報告并且切割表達(dá)為對照盤的 百分比（對照物的百分比），所述對照盤與測試盤W相同方式制成，不同的是實驗?zāi)チ项w粒 用3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN 321 (可從明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司（3M,Saint Paul, Minnesota)商購獲得)替代。

[01831
[0184] W上獲得專利證書的專利申請中所有引證的參考文獻(xiàn)、專利或?qū)＠暾圵-致的 方式全文W引用方式并入本文中。在并入的參考文獻(xiàn)部分與本專利申請之間存在不一致或 矛盾的情況下，應(yīng)W前述【具體實施方式】中的信息為準(zhǔn)。為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn) 受權(quán)利要求書保護(hù)的本發(fā)明而給定的前述說明不應(yīng)理解為是對本公開范圍的限制，本公開 的范圍由權(quán)利要求書及其所有等同形式限定。
【主權(quán)項】
1. 磨料顆粒，其中所述磨料顆粒包含以下組分： a)0.50重量％至5.00重量％的<1-氧化鋁形成物的晶種顆粒，其選自a-Fe203晶種顆粒、 α-Α1203晶種顆粒，以及它們的組合； b )〇. 50重量％至5.00重量％的]\%0; c )0.02重量％至0.40重量％的1^20或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿金屬氧化物，其選自： Na2〇;K2〇;Na20和Li20的組合;K 20和Li20的組合;Na20和K20的組合；以及Li 20、Na20和K20的組 合；以及 d) 91.08重量％至99.48重量％的六12〇3。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒由組分a)、b)、c)和d)組成。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨料顆粒，其中組分c)包含0.03重量％至0.70重量％的 Na2〇〇4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磨料顆粒，其中組分c)包含0.05重量％至1.00重量％的 K20〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒包含α-氧化鋁結(jié)晶 相和0.25重量％至20重量％的0_氧化鋁結(jié)晶相。6. 根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒包含少于10重量％ 的磁鉛礦結(jié)晶相。7. 根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項所述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒具有至少3.7g/cm3 的密度和至少19GPa的硬度。8. 根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項所述的磨料顆粒，其中所述磨料顆粒符合磨料行業(yè)指定 的標(biāo)稱等級。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磨料顆粒，其中所述磨料行業(yè)指定的標(biāo)稱等級選自ANSI 4、 ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、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。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磨料顆粒，其中所述磨料行業(yè)指定的標(biāo)稱等級選自P8、P12、 P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、P600、 P800、P1000和P1200。11. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的磨料顆粒，其中所述磨料行業(yè)指定的標(biāo)稱等級選自JIS8、 JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、 JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、 JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS800(^UIS10,000。12. -種研磨工件的方法，所述方法包括： 使根據(jù)權(quán)利要求1至11中任一項所述的磨料顆粒與所述工件的表面摩擦接觸，以及 使所述磨料顆粒和所述工件的表面中的至少一者相對于另一者移動，以研磨所述工件 的表面的至少一部分。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的研磨工件的方法，其中所述工件包括不銹鋼。14. 一種磨料制品，所述磨料制品包含被保持在粘結(jié)劑材料中的根據(jù)權(quán)利要求1至11中 任一項所述的磨料顆粒。15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的磨料制品，其中將所述粘結(jié)劑材料設(shè)置在襯底上。16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括磨料層，所述磨料層包含 固定到背襯的主表面的所述磨料顆粒和所述粘結(jié)劑材料，并且其中所述磨料層包含底膠層 和復(fù)膠層。17. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括磨料層，所述磨料層包含 固定到背襯的主表面的所述磨料顆粒和所述粘結(jié)劑材料，并且其中所述磨料層包含多個成 型的磨料復(fù)合體。18. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的磨料制品，其中所述襯底包括膨松有彈性的開孔式非織造 纖維網(wǎng)。19. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括粘結(jié)的磨料制品。20. -種制備磨料顆粒的方法，所述方法包括： i)提供分散體，所述分散體包含： α_氧化鋁前體； 堿金屬陽離子，其選自1^+、他+、1(+，以及它們的組合； 氧化鎂或其前體；以及 晶種顆粒，其選自a-Fe203晶種顆粒和α-Α1203晶種顆粒，或其前體，其中在燒結(jié)時，所述 晶種顆粒有利于所述氧化鋁前體材料轉(zhuǎn)化成氧化鋁； i i)將所述分散體轉(zhuǎn)化成磨料前體顆粒；以及 i i i)燒結(jié)所述磨料前體顆粒以提供所述磨料顆粒，其中所述磨料顆粒包含以下組分： a)〇. 50重量％至5.00重量％的所述晶種顆粒； b )〇. 50重量％至5.00重量％的]\%0; c )0.02重量％至0.40重量％的1^20或一定摩爾當(dāng)量的至少一種堿金屬氧化物，其選自： Na2〇;K2〇;Na20和Li20的組合;K 20和Li20的組合;Na20和K20的組合；以及Li 20、Na20和K20的組 合；以及 d) 91.08重量％至99.48重量％的六12〇3。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述磨料顆粒由組分a )、b )、c)和d)組成。22. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中組分c)包含0.03重量％至0.70重量％的 Na2〇〇23. 根據(jù)權(quán)利要求20或21所述的方法，其中組分c)包含0.05重量％至1.00重量％的1(20。24. 根據(jù)權(quán)利要求20至23中任一項所述的方法，其中基于合并的所述α-氧化鋁結(jié)晶相 和所述氧化鋁結(jié)晶相的總重量計，所述磨料顆粒包含氧化鋁結(jié)晶相和0.25重量％至20 重量％的0_氧化鋁結(jié)晶相。25. 根據(jù)權(quán)利要求20至24中任一項所述的方法，其中所述磨料顆粒中的每個包含少于 10重量％的磁鉛礦結(jié)晶相。26. 根據(jù)權(quán)利要求20至25中任一項所述的方法，其中所述將所述分散體轉(zhuǎn)化成所述磨 料前體顆粒包括干燥步驟。27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述將所述分散體轉(zhuǎn)化成所述磨料前體顆粒包 括干燥步驟之后進(jìn)行煅燒步驟。28. 根據(jù)權(quán)利要求20至27中任一項所述的方法，其中所述晶種顆粒包含α-氧化鋁、α- Fe203、或其前體中的至少一種。
【文檔編號】C09K3/14GK106062122SQ201580011117
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2015年2月13日 公開號201580011117.2, CN 106062122 A, CN 106062122A, CN 201580011117, CN-A-106062122, CN106062122 A, CN106062122A, CN201580011117, CN201580011117.2, PCT/2015/15797, PCT/US/15/015797, PCT/US/15/15797, PCT/US/2015/015797, PCT/US/2015/15797, PCT/US15/015797, PCT/US15/15797, PCT/US15015797, PCT/US1515797, PCT/US2015/015797, PCT/US2015/15797, PCT/US2015015797, PCT/US201515797
【發(fā)明人】拉里·D·門羅, 格蘭特·E·格雷什科
【申請人】3M創(chuàng)新有限公司