專利名稱：粘結(jié)的磨料物品及形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
以下內(nèi)容是針對粘結(jié)的磨料并且具體地是結(jié)合了微晶氧化鋁磨料顆粒的粘結(jié)的磨料物品。
背景技術(shù)：
研磨工具一般被形成為具有包含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒用于材料去除的應(yīng)用。超級磨料顆粒(例如，金剛石或立方氮化硼(CBN))或加晶種的(或甚至未加晶種的)燒結(jié)溶膠凝膠氧化鋁磨料顆粒，還被稱為微晶α -氧化鋁(MCA)磨料顆粒，可以用于這類研磨工具中并且已知其在多種材料上提供了優(yōu)秀的研磨性能。該粘結(jié)劑材料可以是有機材料，如樹脂，或一種無機材料，如玻璃或玻璃化的材料。具體的說，使用了一種玻璃化的粘結(jié)劑材料且包含了 MCA顆?；虺壞チ项w粒的粘結(jié)的研磨工具商業(yè)上用于對精密的金屬零件和其他要求一致且改進的研磨性能的工業(yè)部件進行研磨。某些粘結(jié)的研磨工具，特別是使用了玻璃化的粘結(jié)劑材料的那些，要求高溫成形工藝，這會對這些磨料顆粒產(chǎn)生不利的影響。事實上，已經(jīng)認(rèn)識到，在形成研磨工具必要的這種升高的溫度下，該粘結(jié)劑材料可以與這些磨料顆粒(具體地MCA顆粒)發(fā)生反應(yīng)，從而損害磨料的完整性，并且降低顆粒的銳度和性能特性。其結(jié)果是，業(yè)界已經(jīng)轉(zhuǎn)向于降低形成該粘結(jié)劑材料必要的形成溫度，以便將抑制這些磨料顆粒在形成過程中的高溫降解。例如，為了減少MCA顆粒與玻璃化的粘結(jié)劑之間的反應(yīng)量，美國專利號4，543，107披露了適用于在低至約900°C的溫度下進行燒制的一種粘結(jié)劑組分。在一種替代途徑中，美國專利號4，898，597披露了一種包含至少40%的玻璃料材料的、適用于在低燒制溫度的玻 璃質(zhì)粘結(jié)劑。使用了能夠在低于1100°C并且事實上低于1000°C的溫度下成形的粘結(jié)劑材料的其他這類粘結(jié)的磨料物品，包括美國專利號5，203，886、美國專利號5，401，284、美國專利號5，536，283、以及美國專利號6，702，867。然而，業(yè)界繼續(xù)要求這類粘結(jié)的磨料物品的改進的性能。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體，該磨料本體具有多個包含微晶氧化鋁的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種粘結(jié)材料中，其中該粘結(jié)材料具有至少約15mol%的氧化鋁總含量。根據(jù)另一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體，該磨料本體具有多個由微晶氧化招制成的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括以mol%計至少約15mol%的氧化招總含量[CA12()3]。該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料進一步包括以mol%計的硅石總含量[CsiJ，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料具有至少約O. 2的[CA12()3]/[CSi()2]比率。在另一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體，該磨料本體具有多個由微晶氧化招制成的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一個玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括至少約15mol%的氧化鋁總含量[CA12Q3]，不超過約70mol%的硅石總含量[CSiQ2]，不超過約15mol%的選自下組的堿金屬氧化物化合物的總含量[CaJ，該堿金屬化合物組由氧化鉀(K20)、氧化鈉(Na2O)和氧化鋰(Li2O)組成。根據(jù)仍另一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體,該磨料本體具有包括微晶氧化鋁的多個磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括不大于約I. 0wt%的一個顆粒溶解度因子。根據(jù)仍另一個方面，一種磨料物品包括一個磨料本體,該磨料本體具有包括微晶氧化鋁的多個磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料是由一種粉末粘結(jié)材料形成的，該粉末粘結(jié)材料具有足夠量的氧化鋁以便將這些磨料顆粒的溶解度降低不超過約15. 0mol%,該溶解度是通過在該粉末粘結(jié)材料的氧化招含量[PBMa12J與該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料的總氧化鋁含量[VBMa12(B]之間的總氧化鋁含量變化[AAl2O3]測量的、根據(jù)公式[Δ Al2O3] = [VBMa1203-PBMa1203]/[PBMa1203]計算的。根據(jù)一個方面，一種形成磨料物品的方法包括將包括微晶氧化鋁的磨料顆粒與粘結(jié)材料粉末混合，其中該粘結(jié)材料粉末包括至少約15mol%的氧化鋁，并且將該混合物成形為一種生坯物品。該方法進一步包括加熱該生坯物品到至少約800°C的一個燒制溫度，以形成一種具有被包含在玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中的多個磨料顆粒的磨料物品。


通過參見附圖可以更好地理解本發(fā)明，并且使其許多特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得清楚。圖I包括一個流程圖，展示了根據(jù)一個實施方案來形成磨料物品的一種方法；圖2包括對于根據(jù)一個實施方案形成的樣品以及常規(guī)樣品，功率消耗相對于研磨周期數(shù)目的曲線圖；圖3包括對于根據(jù)一個實施方案形成的樣品以及常規(guī)樣品，直度相對于研磨周期數(shù)目的曲線圖。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。
具體實施例方式以下內(nèi)容總體上是針對一種磨料物品，并且具體地一種使用了被包含在粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒的一種粘結(jié)的磨料物品。此類磨料物品在材料的去除應(yīng)用中是有用的，如在不同行業(yè)中用于對工件進行精加工和/或研磨的那些。這些磨料物品的形狀和尺寸可以被確定為制造不同的精加工工具，如輪、錐形件、杯狀的物品、珩磨石、和/或石材。圖I包括一個流程圖，展示了根據(jù)一個實施方案來形成磨料物品的一種方法。如所展示的，該方法在步驟101通過將磨料顆粒與一種粘結(jié)劑材料粉末進行混合而開始。根據(jù)一個實施方案，這些磨料顆?？梢园ㄒ环N無機材料，如一種氧化物。更具體地，這些磨料顆?？梢园ㄎ⒕а趸X(MCA)顆粒。
這些MCA或溶膠凝膠氧化鋁顆粒優(yōu)選地通過一種加晶種的亦或未加晶種的溶膠-凝膠法來生產(chǎn)。如在此使用的，術(shù)語“溶膠凝膠氧化鋁砂礫”是通過以下方法制造的氧化鋁砂礫，包括將一種氧化鋁一水合物的溶膠進行膠溶以便形成一種凝膠，將該凝膠進行干燥和燒制以便將其進行燒結(jié)，并且然后將該燒結(jié)的凝膠進行破碎、篩分、并且確定大小以便形成由α-氧化鋁微晶(例如，至少約95%的氧化鋁)制成的聚晶顆粒。除了這些α氧化鋁微晶之外，該初始的溶膠可以進一步包括按重量計高達15%的尖晶石、莫來石、二氧化錳、二氧化鈦、氧化鎂、稀土金屬的氧化物、氧化鋯粉末或者氧化鋯前體(它們可以按更大的量值來添加，例如40wt%或更多)或者其他相容的添加劑或其前體。這些添加劑經(jīng)常被包括以便改性以下特性，如斷裂韌性、硬度、脆性、斷裂力學(xué)、以及干燥行為。燒結(jié)的溶膠凝膠α-氧化鋁顆粒的制備在別處進行了更詳細(xì)地說明。此類制備的細(xì)節(jié)可以在例如美國專利號4，623，364,4, 314，827、以及5，863，308中找到，其內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。術(shù)語MCA顆粒被定義為包括任何含至少60%的、具有至少95%的理論密度以及在500克下至少ISGPa的維氏硬度(500克)α氧化鋁微晶的顆粒。這種燒結(jié)的溶膠凝膠α氧化鋁顆粒可以包含不同于分散在這些α氧化鋁微晶之間的α氧化鋁的材料片晶?？傮w上，這些α氧化鋁顆粒以及這些片晶是亞微米級的，當(dāng)它們以這種形式制造的話。MCA磨料顆粒制備和在本發(fā)明中有用的MCA磨料顆粒類型的另外細(xì)節(jié)可以在引用了在美國專利號4，623，364和4，314，827中披露的基本技術(shù)的眾多其他專利和公開物的任何一個中找到。用于在這些磨料顆粒中使用的微晶氧化鋁可以具有小于I微米的平均微晶粒大小。事實上，在某些情況下，該微晶氧化鋁具有的平均微晶粒大小可以是小于約O. 5微米，并且特別地在約O. I與約O. 2微米之間的范圍內(nèi)。另外，將認(rèn)識到，在此的多個實施方案的這些粘結(jié)的磨料物品可以使用一定含量的二次磨料顆粒。當(dāng)使用二次磨料顆粒時，此類磨料顆?？梢蕴峁┰摴ぞ叩目偟哪チ项w粒的從約O. lvol%到約97vol%并且優(yōu)選的從約30vol%到約70vol%。這些可以使用的二次磨料顆粒包括但不限于氧化鋁、碳化硅、立方氮化硼、金剛石、燧石、以及石榴石顆粒、和它們的組合。這樣，在此某些磨料物品可以使用磨料顆粒的混合物，使得該磨料物品包括由MCA制成的第一部分的磨料顆粒以及選自下材料組的第二部分的磨料顆粒，該組由以下各項組成超級磨料顆粒、單晶氧化鋁、以及它們的一種組合。關(guān)于粘結(jié)劑材料粉末，可以使用無機材料，并且具體地有助于形成一種具有玻璃質(zhì)粘結(jié)劑的最終形成的磨料物品的無機材料。即，這種最終形成的粘結(jié)的磨料物品可以具有一種玻璃質(zhì)粘結(jié)劑，這種玻璃質(zhì)粘結(jié)劑具有一定含量的非晶相。具體地說，在此的實施方案的最終形成的粘結(jié)的磨料物品可以具有一種實質(zhì)上由非晶相組成的粘結(jié)劑材料。在具體的情況下，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括無機材料，如氧化物。值得注意地是，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括一種適合于形成該最終形成的玻璃質(zhì)粘結(jié)劑材料的玻璃料材料。一種玻璃料材料可以包括由一種玻璃形成的粉末材料，它是通過首先燒制到一個升高的溫度(例如，1000°c或更高)、冷卻、壓碎、和確定尺寸以便產(chǎn)生一種成粉末的材料(“玻璃料”)而形成的。然后可以將該玻璃料在剛好低于用于由原材料(如硅石和粘土)制造該玻璃的初始燒制溫度下的一個溫度下熔化。 以下這些段落指出了某些成分以及某些組成，這些可以用于該粘結(jié)劑材料粉末之中、否則可以用于黏性組分的初始混合物。將會理解的是，在此提及了在形成該混合物中某些組分的某個量值，不一定會在磨料物品中形成具有初始粘結(jié)材料粉末的精確相同的組成的一種最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料。具體而言，在最終玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中存在的某個氧化物化合物的量可能與在初始粘結(jié)材料粉末中存在的同種氧化物化合物的的量不同，而其他氧化物組分的量可能基本保持不變。在此的實施方案可以使用一種具有玻璃料材料的粘結(jié)劑材料粉末。該玻璃料材料可以由多種氧化物形成，如硅石、堿金屬氧化合物、堿土金屬氧化合物、以及它們的組合。該玻璃料材料有助于適當(dāng)形成該最終形成的粘結(jié)的磨料中的一種玻璃化的粘結(jié)劑材料。該玻璃料材料能夠以高達該粘結(jié)材料的100%的量來提供，這樣使得該粘結(jié)材料粉末僅包括該玻璃料材料，然而，在具體情況下，該粘結(jié)材料粉末可以包括在該粘結(jié)材料粉末的總重量的約10wt%與約60wt%之間的玻璃料材料。根據(jù)一個實施方案，該粘結(jié)劑材料粉末可以包括某一含量的娃石(SiO2X例如，在此的實施方案可以使用一種由至少約35mol%的硅石形成的粘結(jié)劑材料粉末。在其他實施方案中，硅石的量值可以更大，如至少約40mol%、如至少約45mol%、并且具體地處于約35mol%與約60mol%之間范圍內(nèi)的娃石，如約40mol%與約55mol%之間。該玻璃料材料還可以包含特別的材料含量，包括例如氧化招(aluminum oxide)(即氧化鋁(alumina))。提供一種具有特別的氧化鋁含量的玻璃料材料可能有助于在熱處理過程中形成一個第一液相，該第一液相富含氧化鋁，這可能會限制這些磨料顆粒通過該第一液相的溶解。在該玻璃料材料中特別適合的氧化鋁含量可以包括該玻璃料材料總摩爾數(shù)的至少約20mol%、如至少約25mol%、至少約30mol%、至少約40mol%、或甚至至少約50mol%。此外，氧化鋁的總量可以被限制在例如在約20mol%與約75mol%之間的范圍內(nèi)，如在約20mol%與約65mol%之間、或甚至在約20mol%與約50mol%之間。另外，這種最終形成的粘結(jié)劑材料可以由具有一定含量的堿金屬氧化合物的粘結(jié)劑材料粉末形成。堿金屬氧化合物是使用了如在周期表中第IA族元素表示的堿金屬種類的氧化合物和/或絡(luò)合物，如氧化鋰(Li20)、氧化鉀(K20)、氧化鈉(Na20)、氧化銫(Cs20)、以及它們的一種組合。根據(jù)一個實施方案，該粘結(jié)劑材料粉末可以由不大于約18mol%的總堿金屬氧化合物形成。在其他情況下，該粘結(jié)材料粉末是由較少的堿金屬氧化物化合物形成的，如在粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的不超過約16mol%、不超過約15mol%、不超過約12mol%、不超過約10mol%、或甚至不超過約8. 0mol%的數(shù)量級上。在此的特定實施方案可以形成一種粘結(jié)材料粉末，該粘結(jié)材料粉末具有的堿金屬氧化物化合物總含量在約2. 0mol%與約18mol%之間、如在約5. 0mol%與約16mol%之間、在約8. 0mol%與約15mol%之間、且甚至在約8. Omo I %與約12mol%之間的范圍內(nèi)。該粘結(jié)劑材料粉末可以含有一個特別低含量的氧化鋰，這在某些低溫粘結(jié)劑組分中可能是更普遍的。例如，在某些實施方案中，該粘結(jié)材料粉末可以由在粘結(jié)材料粉末的總摩爾量中低于8. Omo I %的氧化鋰形成,如低于約6. 0mol%氧化鋰、低于約5. 0mol%氧化鋰、且甚至低于約4. Omo I %氧化鋰。具體實施方案可以利用在約I. Omo I %與約8. Omo I %之間、如在約2. Omo I %與約6. Omol%之間、或甚至在約3. Omo I %與約6. Omo I %之間的范圍內(nèi)的氧化鋰的量。該粘結(jié)材料粉末可以由特定含量的氧化鉀形成，該含量可以小于以mol%測量的、 任何其他堿金屬氧化物材料的含量。實際上，某些粘結(jié)材料粉末組合物可以包含該粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的不超過約6. Omol%、如在不超過約5. Omol%、不超過約4. Omol%、或甚至不超過約3. Omo I %的數(shù)量級上。然而,該粘結(jié)材料粉末可以由在約O. 01mol%與約6. Omo I %之間、如在約O. lmol%與約5. Omol%之間、且甚至在約O. 2mol%與約5. Omol%之間的范圍內(nèi)的氧化鉀的量來形成。
該粘結(jié)劑材料粉末可以由一種特定含量的氧化鈉形成。值得注意的是，氧化鈉的量可以大于任何其他單獨的堿金屬氧化物化合物的量，如氧化鉀或氧化鋰。在某些粘結(jié)材料粉末組合物中，氧化鈉的量是至少大于氧化鉀或氧化鋰的量的2倍。其他的粘結(jié)材料粉末組合物可以具有多于氧化鉀或氧化鋰至少約3倍、至少4倍、且具體是在約2倍和約5倍之間的量的氧化鈉。對于某些實施方案，該粘結(jié)材料粉末可以由該粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的至少約6. Omo I %的氧化鈉形成。在其他情況下，該粘結(jié)材料粉末可以由至少約8. Omol%、至少約10mol%、至少約12mol%、或甚至至少約14mol%的氧化鈉組成。某些粘結(jié)材料粉末包含在約6. Omo I %與約18mol%之間、如在約8. Omo I %與約16mol%之間、如在約I Omo I %與約15mol%之間的范圍內(nèi)的氧化鈉的量。該最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)劑材料可以由一種粘結(jié)劑材料粉末形成，它是由一定含量的堿土金屬氧化合物形成的。堿土金屬氧化合物是結(jié)合了自元素周期表中第2A族中存在的堿土金屬元素的二價種類的氧化合物以及絡(luò)合物。即，例如，適合的堿土金屬氧化合物可以包括氧化鎂(MgO)、氧化I11KCaO)、氧化銀((SrO)、氧化鋇(BaO)、以及它們是組合。根據(jù)一個實施方案，所使用的粘結(jié)材料粉末可以由不多于該粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的約15mol%的總堿土氧化物化合物形成。在其他情況下，該堿土氧化物化合物的含量是更少地，如在不大于約12mol%、不大于約10mol%、不大于約8. Omol%、不大于約6. Omo 1%>不大于約5. Omol%、或甚至不大于約4. Omo I %的數(shù)量級上。在此的特定實施方案可以采用在約O. 05mol%與約15mol%之間、如在約O. lmol%與約12mol%之間、在約O. lmol%與約10mol%之間、在約O. Imo 1%與約8. Omol%之間、且甚至在約O. 5mol%與約5. Omol%之間的范圍內(nèi)的堿土氧化物化合物總含量。對于某些粘結(jié)材料粉末組合物而言，在這些堿土金屬氧化合物之中，氧化鎂可以按與其他堿土金屬氧化物化合物相比最大的含量來存在。例如，在該粘結(jié)材料粉末中的氧化鎂的充分的量可以包括該粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的至少約O. 5mol%，如至少約I. Omol%、至少約I. 5mol%的氧化鎂，并且具體是在該粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的約
O.5mol%與約5. Omo 1%之間、或在約O. 5mol%與約3. Omo 1%之間。此外，某些粘結(jié)材料粉末組合物可以是基本上不含氧化鎂的。該粘結(jié)劑材料粉末可以包括一定含量的氧化鈣。具體而言，氧化鈣的含量可以少于氧化鎂的含量，但是并非對于所有的粘結(jié)材料粉末組合物都是必然如此。例如，在此的實施方案可以使用由該粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的不大于約5. Omo 1%,如不大于約3. Omo 1%>不大于約2. Omol%、或者甚至不大于約I. Omo I %的氧化I丐形成的粘結(jié)劑材料粉末。粘結(jié)劑材料粉末的特殊混合物可以由在約O. 01mol%與約5. Omol%之間的氧化鈣形成，如在約
O.05mol%與約3. Omol%之間并且甚至在約O. 05mol%與約I. Omol%之間。在一些情況下，該粘結(jié)劑材料粉末可以基本上不含氧化鈣。該粘結(jié)劑材料粉末內(nèi)氧化鋇的量值會受到限制，并且具體地是小于氧化鎂和/或氧化鈣的含量。例如，在此的實施方案可以使用由該粘結(jié)材料粉末的總摩爾量的不大于約5. Omo 1%,如不大于約3. Omol%、不大于約2. Omol%、或者甚至不大于約I. Omo I %的氧化鋇形成的粘結(jié)劑材料粉末。值得注意地是，粘結(jié)劑材料粉末可以由在約O. 01mol%與約5. Omo 1%之間的氧化鋇形成，如在約O. 05mol%與約3. Omo I %之間、并且甚至在約O. 05mol%與約
I.Omol%之間。在一些情況下，該粘結(jié)劑材料粉末可以基本上不含氧化鋇。根據(jù)在此的實施方案，該最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)劑材料可以由一種粘結(jié)劑材料粉末形成，該粉末可以形成為具有一個特定含量的氧化鋁(Al2O3)15值得注意的是，該粘結(jié)材料粉末可以由特別高含量的氧化鋁組成，以便在形成過程中將該粘結(jié)材料飽和并且由該粘結(jié)材料降低顆粒溶解的熱力學(xué)潛勢。例如，在此的實施方案可以采用由至少約14mol%、如至少約
14.5mol%、至少約 15mol%、至少約 15. 5mol%、至少 16mol%、至少約 16. 5mol%、至少約 17mol%、至少約18mol%、至少約19mol%、或甚至至少約20mol%的量的氧化招形成的一種粘結(jié)材料粉末。然而，氧化鋁的量可以進行限制，如該粘結(jié)材料粉末組合物包含在約14mol%與約30mol%之間、在約14mol%與約25mol%之間、在約14mol%與約23mol%之間、在約14mol%與 約20mol%之間、在約14mol%與約19mol%之間、在約14mol%與約18mol%之間、在約15mol%與約18mol%之間、或甚至在約16mol%與約18mol%之間的氧化鋁。除了以上提及的這些氧化物種類之外，該最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)劑可以由一種具有特定氧化磷(P2O5)含量的粘結(jié)劑材料粉末形成，這與某些低溫粘結(jié)劑組分相比可以是一個特別小的量值。例如，該粘結(jié)劑材料粉末可以由小于I. Omol%的氧化磷形成。在其他實施方案中，該粘結(jié)劑材料粉末可以由小于約O. 5mol%的氧化磷形成。在具體的例子中，該粘結(jié)劑材料粉末可以形成為使得它是基本上不含氧化磷的。另外，該粘結(jié)劑材料粉末可以由特定含量的氧化硼(B2O3)形成。例如，該粘結(jié)劑材料粉末可以由至少約5. Omol%、至少約8. Omol%、至少約10mol%、至少約12mol%、或甚至至少約15mol%的氧化硼形成。在某些情況下，該粘結(jié)劑材料粉末可以由在約5. Omol%與約25mol%之間、如在約5. Omol%與約20mol%之間、在約10mol%與約20mol%之間、或甚至在約12mol%與約18mol%之間的氧化硼形成。除了以上記錄的特定物質(zhì)之外，可以將額外的金屬氧化物化合物加入到該化合物中以輔助形成最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料。一些適合的額外化合物可以包括過渡金屬元素氧化物，包括例如但不限于氧化鋅、氧化鐵、氧化猛、氧化鈦、氧化鉻、氧化錯、氧化秘、及其組合。這些額外的金屬氧化物化合物中的每一個都可以按很少的量存在，如不超過約5. Omol%、不超過約3. Omol%、或甚至不超過約I. Omol%。在制造磨料顆粒和粘結(jié)劑材料粉末的混合物之后，將認(rèn)識到的是，可以將其他材料添加到該混合物之中。例如，某些有機化合物可以添加到該混合物之中，如粘合劑以及類似物，以便有助于該物品的形成。根據(jù)一個具體的實施方案，該混合物可以包含一定含量的聚乙二醇、動物膠黏劑、糊精、馬來酸、膠乳、蠟乳液、PVA、CMC以及其他有機和/或無機的粘合劑。另外，其他的添加劑也可以提供在該混合物之中以便有助于該最終形成的粘結(jié)的磨料物品的形成。例如，一些適當(dāng)?shù)奶砑觿┛梢园ǘ喾N成孔物，包括但不限于空心玻璃球、研磨的核桃殼、塑料材料或有機化合物的小球、泡沫玻璃顆粒以及鼓泡氧化鋁(bubb I ealumina)、長形的顆粒、纖維以及它們的組合。其他類型的填充劑材料可以包括無機材料，如能夠為最終形成的磨料物品提供顏色的顏料和/染料。在步驟101形成該混合物之后，該過程可以通過在步驟103通過將該混合物成形而形成一個生坯物品而繼續(xù)。提及的一個生坯物品是一種未完成的物品，它可以不是充分熱處理的以便完成致密化(即，充分燒結(jié))。根據(jù)一個實施方案，成形該混合物的過程可以包括一個壓制操作，其中將該混合物壓成一個與該預(yù)期最終形成的粘結(jié)的磨料物品的形狀相類似的特殊形狀。一個壓制操作可以作為一個冷壓制操作來進行。適合的壓力可以是處于約10與約300噸的范圍內(nèi)。于在步驟103適當(dāng)?shù)爻尚卧摶旌衔镏?，可以在步驟105通過加熱該生坯物品而繼續(xù)該方法，以形成具有包含在玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中的磨料顆粒的一種磨料物品。加熱生坯物品的過程可以包括將該生坯物品在爐內(nèi)加熱到至少800°C的燒制溫度，以形成該磨料物品。燒制通常是在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M行的，以便形成一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料，如在爐的設(shè)定點所測量的。在此的實施方案的成形過程可以采用高的燒制溫度，如至少約825°C、至少約850°C、至少約875°C、至少約900°C、至少約910°C、至少約950°C、至少約、至少約1000°C、至少約1050°C、至少約1100°C、至少約1150°C、至少約1200°C、至少約1250°C、或甚至至少約1300°C。該燒制溫度(用于形成在此的實施方案的粘結(jié)的磨料物品)可以是處于約800°C與約1400°C之間的范圍內(nèi)，如處于約800°C與約1300°C之間的范圍內(nèi)，如處于約900°C與約1400°C之間的范圍內(nèi)，如處于約900°C與約1300°C之間的范圍內(nèi)，或甚至約1100°C與約1400°C之間的范圍內(nèi)?？傮w上，燒制可以在環(huán)境大氣中進行，這樣就包含了空氣?？傮w上，用于燒制的峰值溫度的持續(xù)時間可以是至少約I小時，并且具體地在約I小時到10小時之間的范圍內(nèi)。在將該物品充分加熱形成一種粘結(jié)的磨料物品(該粘結(jié)的磨料物品具有包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒)之后，將該物品冷卻。在此的實施方案可以采用一種自然的和/或受控的冷卻過程。在此的實施方案的粘結(jié)的磨料物品可以包括含在一種粘結(jié)劑材料內(nèi)的磨料顆粒，其中該粘結(jié)劑材料是一種具有非晶相的玻璃質(zhì)材料。指出的是，特定含量的某些組分(例如，堿金屬氧化合物、硅石、氧化鋁、氧化硼、等)在該高溫的成形過程中會發(fā)生變化，使得該最終形成的粘結(jié)的磨料物品具有與該初始混合物內(nèi)此類組分的含量相比不同含量的此類組分。在此的實施方案的粘結(jié)的磨料顆粒被形成為，使得該最終的磨料物品的粘結(jié)材料具有特定成分的特定含量，并且具體是一個氧化鋁含量以及特定組分的具體比率，以便協(xié)助形成該磨料物品。我們現(xiàn)在提及該最終形成的磨料物品中玻璃質(zhì)粘結(jié)材料的某些方面。如將理解的，該最終形成的磨料物品的粘結(jié)材料可以包含顯著量的非晶相，這樣使得該粘結(jié)材料的主要部分包括非晶相。實際上，基本上所有的粘結(jié)材料都可以包含非晶相材料，這樣使得該粘結(jié)材料實質(zhì)上是由非晶相組成的。另外，應(yīng)理解的是，該粘結(jié)材料可以包含一定量的晶相，然而，這種晶相的量一般是少量的(即，少于該磨料物品的總體積的約50vol%)。該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有特定量的硅石。根據(jù)一個實施方案，該最終形成的粘結(jié)材料可以包含不超過該粘結(jié)材料中的材料總摩爾量的約70mol%的硅石。其他實施方案可以在最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中包含不同量的硅石，如不超過約 65mol%、如不超過約60mol%、不超過約55mol%、或甚至不超過約50mol%。另外，在某些實施方案中，該粘結(jié)材料可以具有在約30mol%與約70mol%之間、在約35mol%與約65mol%之間、在約35mol%與約
6Omo I %之間、且甚至在約40mol%與約50mol%之間的娃石。
在此的實施方案的最終形成的粘結(jié)劑材料可以具有一個特定含量的氧化硼。例如，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以具有該粘結(jié)材料總摩爾量的至少約5. 0mol%的氧化硼。在其他情況下， 該粘結(jié)劑材料可以包含至少約8. 0mol%、如至少約10mol%、如至少約15mol%的氧化硼。在某些實施方案中，該粘結(jié)劑材料具有的氧化硼含量是處于約5. 0mol%與約30mol%之間的范圍內(nèi)，如約10mol%與約25mol%之間、或者甚至約12mol%與約18mol%之間。最終形成的粘結(jié)材料可以展現(xiàn)出用于形成在此的實施方案的高溫粘結(jié)的磨料物品的、特定量的氧化鋁(Al2O3X例如，在該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中尤其適合的氧化鋁總含量可以是至少約15mol%、如至少約15. 5mol%、至少約16mol%、至少約16. 5mol%、或甚至至少約17mol%。某些磨料物品在該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中可以具有在約15mol%與約25mol%之間、如在約15. 5mol%與約22mol%之間、且在約16mol%與約20mol%之間的范圍內(nèi)的氧化鋁總含量。值得注意的是，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有特別的、氧化鋁與該粘結(jié)材料中其他物質(zhì)相比的比率，包括例如但不限于與硅石的比率。該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有以mol%計的氧化鋁總含量[CA12(B]與以mol%計的硅石總含量的[CsiJ的比率，其中該比率[Ca12q3]/[Csi02]是至少約O. 2。在某些其他的實施方案中，該比率[CA12Q3]/[CSiQ2]可以是至少約O. 3、如至少約O. 35、至少約O. 4、至少約O. 5、或甚至至少約O. 6。在具體的實例中，比率[Ca12q3]/[Csi02]可以是處于約O. 2與約I之間、如約O. 3與約O. 9之間、如約O. 4與約O. 8之間、如約O. 3與約O. 7之間、并且甚至約O. 3與約O. 6之間的范圍內(nèi)。而且，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以包含氧化鋁的量與氧化硼的量之間的一個特別的比率。例如，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有在以mol%計的氧化鋁總含量[CA12(B]與以mol%計的氧化硼總含量[CB2(B]之間的一個比率，描述為[CA12(B]/[CB2()3]，它可以處于在約O. 2與約2之間的范圍內(nèi)。在其他情況下，比率[CA12(B]/[CB2()3]可以是處于約0.5與約2之間、如約0.5與約I. 5之間、如約O. 8與約I. 5之間、如約O. 8與約I. 3之間、并且甚至約O. 9與約I. 2之間的范圍內(nèi)。根據(jù)在此的某些實施方案，該磨料物品的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以由一種特別的組合物形成，以便在成形過程中減弱磨料顆粒的溶解。具體而言，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以由一種具有足夠量氧化鋁的粉末粘結(jié)材料形成，以降低磨料顆粒向粘結(jié)材料中的溶解。溶解程度可以通過在該粉末粘結(jié)材料的鋁含量[ΡΒΜΑ12ω]與該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料的總鋁含量[VBMa12cJ之間的總鋁含量變化[AAl2O3]而測量。根據(jù)此處的實施方案的某些磨料物品可以具有不超過約15. 0mol%的總鋁含量變化，如根據(jù)公式[AAl2O3] = ([VBMa12q3-PBMa應(yīng)]/[PBMa1203]計算的。在其他實施方案中，總鋁含量的變化可以更小，如不超過約12.0mol%、不超過約10. 0mol%、不超過約8. 0mol%、不超過約6. 0mol%、不超過約5. 0mol%、不超過約3. 0mol%、或甚至不超過約I. 0mol%。根據(jù)至少一個實施方案，總鋁含量的變化時在約O. 01mol%與約
15.0mol%之間、如在約O. 5mol%與約12mol%之間、在約I. Omo 1%與約12. 0mol%之間、在約
I.Omo 1%與約10. Omo 1%之間、且甚至在約I. Omo 1%與約8. Omo 1%之間的范圍內(nèi)。此處的實施方案的磨料物品具有在該粘結(jié)材料中的堿金屬氧化物化合物的總含量。即，該最終的粘結(jié)劑材料內(nèi)的堿金屬氧化合物[Caoc]的總量值可以是不大于約15mol%。具體而言，堿金屬氧化物化合物的總含量可以是不大于約12mol%、不大于約llmol%、不大于約10mol%、不大于約8. Omol%、不大于約6. Omol%、或甚至不大于約5. Omol%。在某些情況下，在此的這些磨料物品被形成為，使得該粘結(jié)劑材料具有的堿金屬氧化物化合物的總含量是在約I. Omo 1%與約15mol%之間、如在約I. Omo 1%與約15mol%之間、在約
2.Omo 1%與約10mol%之間、在約2. Omo 1%與約8. Omo 1%之間、或甚至在約2. Omo 1%與約5. Omol%之間的范圍內(nèi)。如以上指出的，用于形成該最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料的粘結(jié)材料粉末的初始混合物可以包含特別的量的特定堿金屬氧化物化合物，如氧化鈉。于是，該磨料物品的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有至少約2. Omo 1%的氧化鈉。在其他粘結(jié)材料中，氧化鈉的量可以是至少約5. Omol%、至少約6. Omol%、至少約8. Omo 1%,并且具體是在約2. Omo 1%與約20mol%之間、在約4. Omo I %與約18mol%之間、在至少約6. Omo I %與約16mol%之間、在至少約8. Omo I %與約15mol%之間的范圍內(nèi)。值得注意的是，在該最終的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中的氧化鈉的量可以是大于任何其他的堿金屬氧化物化合物，如氧化鉀或氧化鋰。實際上，某些玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可能具有的氧化鈉的量大于氧化鉀和氧化鋰相結(jié)合的總含量。該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有以少量存在的氧化鉀。例如，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以包括不大于約5. Omo I %的氧化鉀，如不大于約3. Omo I %的氧化鉀、不大于約2. 5mol%的氧化鉀、或甚至不大于約2. Omo 1%的氧化鉀。某些實施方案可以采用在約O. 01mol%與約5. Omol%、如在約O. Imo 1%與約3. Omol%之間的范圍內(nèi)的氧化鉀的量。值得注意地是，在一些實施方案中，該磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑材料可以實質(zhì)上不含氧化鉀。該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有較低的氧化鋰量，特別是低于氧化鈉或氧化鉀的量。例如，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以包括不大于約5. Omo I %的氧化鋰,如不大于約3. Omo I %的氧化鋰、不大于約2. 5mol%的氧化鋰、或甚至不大于約2. Omol%的氧化鋰。某些實施方案可以采用在約O. 01mol%與約5. Omol%、如在約O. Imo 1%與約3. Omo 1%之間的范圍內(nèi)的氧化鋰的量。值得注意地是，在一些實施方案中，該磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑材料可以實質(zhì)上不含氧化鋰。而且，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以包含氧化鋁的量與堿金屬氧化物化合物的總量之間的一個特別的比率。例如，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以具有在以mol%計的氧化鋁總含量[CA12(J與以mol%計的堿金屬氧化物化合物總含量[CaJ之間的一個比率，描述為[CA12(J/[CaJ，它可以是至少約O. 8。在其他實施方案中，該比率的值可以更大，如至少約O. 85、至少約O. 9、至少約I. O、至少約I. 05、或甚至于至少約I. I。具體的實施方案可以采用具有在約O. 8與約2. 5之間、如在約O. 8與約2. 2之間、在約O. 8與約2. O之間、在約O. 9與約I. 8之間、在約O. 8與約I. 5之間、在約O. 9與約I. 4之間的、在約O. 95與約I. 35之間、在約I. O與約I. 3之間、或甚至在約I. I與約I. 25之間范圍內(nèi)的值的一個比率。另外，該最終形成的粘結(jié)劑材料可以包含一定含量的堿土金屬氧化合物[Caeoc]。在具體的情況下，該磨料物品可以形成為，使該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料能夠含有不大于約15mol%、如不大于約12mol%、不大于約10mol%、不大于約8. Omol%、不大于約5. Omol%、或甚至不大于 約3. Omol%的數(shù)量級的堿土氧化物化合物。根據(jù)某些實施方案，該粘結(jié)材料可以具有的堿土金屬氧化合物的總含量是在約O. 5mol%與約15mol%之間、在約I. Omo 1%與約10mol%之間、在約I. Omol%與約8. Omol%之間、并且甚至在約I. Omol%與約5. Omol%之間的堿土金屬氧化物化合物。
該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以包含特定量的堿土氧化物化合物。例如該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以包含比氧化鋇更大量的氧化鎂。實際上，在玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，氧化鎂的含量可以大于氧化鈣的含量。更具體地，氧化鎂的量可以大于氧化鋇與氧化鈣相結(jié)合的含量。特定的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以包含在約O. 2mol%與約5. Omo 1%之間、如在約O. 5mol%與約3. Omo 1%之間、如在約O. 5mol%與約2. Omo 1%之間的范圍內(nèi)的氧化鎂的量。某些玻璃質(zhì)粘結(jié)材料可以實質(zhì)上不含氧化鈣和/或氧化鋇。該粘結(jié)劑可以包含少量的其他材料，具體地是氧化物化合物，如氧化磷。例如，這種最終形成的粘結(jié)劑材料可以具有小于約I. Omo I %的氧化磷,如小于約O. 5mol%的氧化磷。具體地說，該磨料物品的最終形成的粘結(jié)劑材料可以基本上不含氧化磷。
根據(jù)此處的實施方案的磨料物品可以包含該磨料本體的總體積的至少約34vo 1%的總磨料顆粒含量。例如，該磨料顆粒本體中的磨料顆粒含量可以是至少約38vol%、至少約40vol%、至少約42vol%、至少約44vol%、至少約46vol%、或甚至至少約50vol%。在具體的實例中，該磨料顆粒的含量可以是在該磨料物品總體積的約34vol%與約60vol%之間、如在約34vol%與約56vol%之間、在約40vol%與約54vol%之間、并且尤其在約44vol%與約52vol%之間的范圍內(nèi)。該MCA磨料可以占該磨料物品中總磨料顆粒的約lvol%到100vol%,如該磨料物品中磨料顆粒的總體積的約10vol%與80vol%之間或在約vol%與約70vol%之間。此夕卜，一些磨料物品可以包括O. lvol%到60vol%的一種或多種二次磨料顆粒、填充劑、和/或添加劑。此處的實施方案的磨料物品可以包括對磨料本體的總體積而言至少約4vol%的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料。在具體的情況下，該磨料本體可以包含至少約5vol%的結(jié)合劑、至少約6vol%的結(jié)合劑、至少約7vol%的結(jié)合劑、或甚至至少約8vol%的結(jié)合劑。在某些磨料物品中，該磨料本體可以包含在約4vol%與約30vol%之間的粘結(jié)材料、如在約4vol%與約25vol%之間的粘結(jié)材料、在約5vol%與約20vol%之間的粘結(jié)材料、且甚至在約6vol%與約12vol%之間的粘結(jié)材料。當(dāng)大部分的研磨工具可以具有不同的孔隙度時，根據(jù)在此的實施方案形成的一些磨料本體可以展示出一定含量的孔隙率。例如，該磨料本體可以具有的孔隙率是該磨料物品的總體積的至少約30vol%。在其他情況下，這種孔隙率可以更大，如至少約35vol%，至少約40vol%,或甚至至少約45vol%。特定的磨料物品可以具有在約30vol%與約50vol%之間、如在約30vol%與約45vol%之間、并且更特別在約35vol%與約45vol%之間的范圍內(nèi)的孔隙率含量。此處的實施方案的磨料物品展示了適當(dāng)?shù)哪チ项w粒完整性水平，如在成形過程中通過該粘結(jié)材料對磨料顆粒的攻擊而測量的。對根據(jù)此處的實施方案形成的磨料物品進行了磨料顆粒溶解的研究，這是在大致48vol%的微晶氧化招磨料顆粒、大致10vol%的粘結(jié)材料和大致42vol%的孔隙的樣品上測量的。該磨料顆粒溶解度基于該粘結(jié)劑的初始的和最終的氧化鋁含量之間的差而重新計算。使用一臺從CAMECA公司可獲得的SX50機器進行微探針分析來測量該最終粘結(jié)組合物。在該粘結(jié)劑中至少10個分析點(具有10微米的點徑)的平均值用于每次測量，隨后將其對每個樣品進行平均。此處的實施方案的磨料物品展示了不大于約I. 5wt%的顆粒溶解因子，如根據(jù)以上提供的測試條件測量的。此處的實施方案的某些磨料物品展示了不大于約1.2wt%、不大于約I. lwt%、不大于約I. Owt%、不大于約O. 9wt%、如不大于約O. 8wt%、不大于約O. 7wt%、不大于約O. 5wt%、或甚至不大于約O. 4wt%的顆粒溶解因子。另外，某些實施方案展示出了在約O. 01wt%與約I. 5wt%之間、如在約O. 01wt%與約I. 3wt%之間、在約O. 01wt%與約I. 2wt%之間、在約O. 01wt%與約I. lwt%之間、在約O. 01wt%與約I. Owt%之間、在約O. 01wt%與約O. 9wt%之間、在約O. 05wt%與約O. 8wt%之間、或甚至在約O. lwt%與約O. 8wt%之間的范圍內(nèi)的顆粒溶解因子。SM 實例I制備了一系列樣品，包括5個根據(jù)此處的實施方案形成的樣品(樣品S1、S2、S3、S4和S5)以及5個具有常規(guī)粘結(jié)劑的常規(guī)樣品(樣品CS1、CS2、CS3和CS4)。對于每個樣品測試了顆粒溶解因子并如下進行。通過將80wt%_90wt%的磨料顆粒與9wt%_15wt%的初始粘結(jié)材料初始地進行結(jié)合以便形成該S1-S5樣品，這些樣品具有下表I中表示的氧化鋁量。首先將樣品S1-S5冷壓以形成一個生坯物品，并且此后在約950°C、1000°C或1050°C的燒制溫度下進行燒結(jié)，以便形成一種最終的粘結(jié)的磨料物品，該最終的粘結(jié)的磨料物品具有大致46vol%-50vol%的磨料顆粒、7to1%-12V01%的玻璃質(zhì)粘結(jié)材料，并且剩余量是孔隙率。在粘結(jié)材料之中的最終氧化鋁含量是使用可以從CAMECA公司獲得的一臺SX50機器通過微探頭分析測量的。根據(jù)與樣品S1-S5相同的過程形成常規(guī)樣品CS1-CS4，每個常規(guī)樣品的粘結(jié)劑之中的氧化鋁含量提供在下面的表I中。在粘結(jié)材料之中的最終氧化鋁含量是使用可以從CAMECA公司獲得的一臺SX50機器通過微探頭分析測量的。在形成所有這些樣品之后，基于下面提供的公式對每個樣品測量顆粒溶解因子，其中各個變量在表I中表示(例如mGi)。應(yīng)當(dāng)指出的是，為了進行計算，假設(shè)所有的氧化鋁的富集都來自氧化鋁的顆粒溶解。于是，氧化鋁的富集量作為顆粒損失以重新計算，其中考慮進了氧化鋁顆粒的密度、和初始粘結(jié)劑的密度(這是通過氦比重術(shù)測量的)。如下面表I的數(shù)據(jù)所顯示，每個樣品S1-S5具有如以重量計的氧化鋁顆粒損失值所示出的、顯著低于常規(guī)樣品CS1-CS4的顆粒溶解因子的一個顆粒溶解因子。每個樣品S1-S5展示出了更大的初始氧化鋁含量，以及顯著小于常規(guī)樣品CS1-CS4的、在初始氧化鋁含量與最終氧化鋁含量之間的氧化鋁含量變化。雖然其機理尚未完全明了，但這些數(shù)據(jù)表明，在初始粘結(jié)材料中的某個氧化鋁含量可以限制顆粒溶解。而且，在不希望受具體理論限制的情況下，所猜測的是，其他因素也可能有助于限制顆粒溶解，包括例如某些化合物的含量，如氧化硼、堿金屬氧化物化合物、堿土金屬氧化物化合物、等等。表I
權(quán)利要求
1.一種磨料物品,包括 一個磨料本體，該磨料本體具有多個包含微晶氧化鋁的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種粘結(jié)材料中，其中該粘結(jié)材料包括至少約15mol%的氧化鋁總含量。
2.如權(quán)利要求I所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁的總含量是至少約15.5mol%。
3.如權(quán)利要求2所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁的總含量是至少約16mol%。
4.如權(quán)利要求3所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁的總含量是至少約16.5mol%。
5.如權(quán)利要求I和2中任一項所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁的總含量是在約.15mol%與約25mol%之間的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求5所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁的總含量是在約15.5mol%與約.22mol%之間的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求6所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁的總含量是在約16mol%與約.20mol%之間的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求I、2和5中任一項所述的磨料物品,其特征在于,該磨料本體包括至少約.30vol%的孔隙率。
9.如權(quán)利要求8所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括至少約35vol%的孔隙率。
10.如權(quán)利要求9所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括至少約40vol%的孔隙率。
11.如權(quán)利要求10所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括的孔隙率是在約.30vol%與約50vol%之間的范圍內(nèi)。
12.如權(quán)利要求11所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括的孔隙率是在約.35vol%與約45vol%之間的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求1、2、5和8中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該粘結(jié)材料包括一種非晶相。
14.如權(quán)利要求13所述的磨料物品，其特征在于，該粘結(jié)材料實質(zhì)上由一種非晶相組成。
15.如權(quán)利要求I、2、5、8和13中任一項所述的磨料物品，其特征在于，這些磨料顆粒實質(zhì)上包括微晶氧化鋁。
16.如權(quán)利要求1、2、5、8、13和15中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該微晶氧化鋁包括具有小于約I微米的平均微晶粒大小的微晶體。
17.如權(quán)利要求16所述的磨料物品，其特征在于，這些微晶氧化鋁包括具有小于約O.5微米的平均微晶粒大小的微晶粒。
18.如權(quán)利要求17所述的磨料物品，其特征在于，這些微晶氧化鋁包括具有在約O.I微米與約O. 2微米之間范圍內(nèi)的平均微晶粒大小的微晶粒。
19.一種磨料物品,包括 一個磨料本體，該磨料本體具有多個包含微晶氧化鋁的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一個以mol%計的、至少約15mol%的氧化鋁總含量[CA12Q3]，并且還包括一個以mol%計的硅石總含量[CSiQ2]，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料具有至少約O. 2的一個比率[CA12(J/[CsitJ。
20.如權(quán)利要求19所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12(J/[CsitJ是至少約O.3。
21.如權(quán)利要求20所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12(B]/[CsitJ是至少約O.35。
22.如權(quán)利要求19所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA·]/[CsitJ是在約O.2與約I之間的范圍內(nèi)。
23.如權(quán)利要求22所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA·]/[CsitJ是在約O.3與約O. 9之間的范圍內(nèi)。
24.如權(quán)利要求23所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA·]/[CsitJ是在約O.3與約O. 6之間的范圍內(nèi)。
25.如權(quán)利要求19和20中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積至少約34vol%的磨料顆粒。
26.如權(quán)利要求25所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積至少約40vol%的磨料顆粒。
27.如權(quán)利要求19、20和25中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積在約34vol%與約60vol%之間的磨料顆粒。
28.如權(quán)利要求27所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積在約40vol%與約54ol%之間的磨料顆粒。
29.如權(quán)利要求19、20、25和27中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積至少約4vol%的粘結(jié)材料。
30.如權(quán)利要求29所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積至少約5vol%的粘結(jié)材料。
31.如權(quán)利要求19、20、25、27和29中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積在約4vol%與約30vol%之間的粘結(jié)材料。
32.如權(quán)利要求31所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積在約5vol%與約20vol%之間的粘結(jié)材料。
33.如權(quán)利要求32所述的磨料物品，其特征在于，該磨料本體包括占該磨料本體整個體積在約6vol%與約12vol%之間的粘結(jié)材料。
34.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體具有多個包含微晶氧化鋁的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一個以mol%計的氧化鋁總含量[Ca1203]，一個以mol%計的堿金屬氧化物化合物總含量[Caoc],該堿金屬氧化物化合物選自由氧化鉀(K20)、氧化鈉(Na2O)和氧化鋰(Li2O)組成的材料組，并且其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料具有至少約O. 8的一個比率[CA12Q3]/[Caoc]。
35.如權(quán)利要求34所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12()3]/[Caoc]是至少約O.85。
36.如權(quán)利要求35所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12()3]/[CaOC]是至少約O.9。
37.如權(quán)利要求36所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12Q3]/ [Caoc]是至少約1.0。
38.如權(quán)利要求34所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12Q3]/[Caoc]是在約O.8與約2. 5之間的范圍內(nèi)。
39.如權(quán)利要求38所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12Q3]/[Caoc]是在約O.8與約2. O之間的范圍內(nèi)。
40.如權(quán)利要求39所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12Q3]/[Caoc]是在約I.O與約I. 3之間的范圍內(nèi)。
41.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體具有多個由微晶氧化鋁制成的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一個玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一個至少約15mol%的總氧化招含量[CA12Q3],不超過約70mol%的一個總娃石含量[CSiQ2],不超過約15mol%的選自下組 的堿金屬氧化物化合物的總含量[Ca。。]，該堿金屬氧化物化合物組由氧化鉀(K20)、氧化鈉(Na2O)和氧化鋰(Li2O)組成。
42.如權(quán)利要求41所述的磨料物品,其特征在于,娃石的總含量是不超過約65mol%。
43.如權(quán)利要求42所述的磨料物品,其特征在于,娃石的總含量是不超過約60mol%。
44.如權(quán)利要求41所述的磨料物品，其特征在于，硅石的總含量是在約30mol%與約70mol%之間的范圍內(nèi)。
45.如權(quán)利要求44所述的磨料物品，其特征在于，硅石的總含量是在約35mol%與約65mol%之間的范圍內(nèi)。
46.如權(quán)利要求41和42中任一項所述的磨料物品或方法，其特征在于，該堿金屬氧化物化合物的總含量是不超過約12mol%。
47.如權(quán)利要求46所述的磨料物品，其特征在于，該堿金屬氧化物化合物的總含量是不超過約10mol%。
48.如權(quán)利要求47所述的磨料物品，其特征在于，該堿金屬氧化物化合物的總含量是不超過約8. 0mol%。
49.如權(quán)利要求41和42中任一項所述的磨料物品,其特征在于,該堿金屬氧化物化合物的總含量是在約I. Omo 1%與約15mol%之間的范圍內(nèi)。
50.如權(quán)利要求49所述的磨料物品，其特征在于，該堿金屬氧化物化合物的總含量是在約I. Omo I %與約12mol%之間的范圍內(nèi)。
51.如權(quán)利要求50所述的磨料物品，其特征在于，該堿金屬氧化物化合物的總含量是在約2. Omo I %與約10mol%之間的范圍內(nèi)。
52.如權(quán)利要求41、42、46和49中任一項所述的磨料物品，其特征在于，氧化鈉的含量是大于結(jié)合在一起的氧化鉀和氧化鋰的總含量。
53.如權(quán)利要求52所述的磨料物品，其特征在于，氧化鉀的總含量是小于氧化鋰的總含量與氧化鈉的總含量中的任何一個的總含量。
54.如權(quán)利要求52所述的磨料物品，其特征在于，氧化鉀的總含量是不超過約5.0mol%o
55.如權(quán)利要求54所述的磨料物品，其特征在于，氧化鉀的總含量是不超過約3.0mol%o
56.如權(quán)利要求41、42、46、49和52中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括至少約5. Omol%的氧化硼總含量。
57.如權(quán)利要求56所述的磨料物品，其特征在于，氧化硼的總含量是至少約8.Omol%。
58.如權(quán)利要求57所述的磨料物品，其特征在于，氧化硼的總含量是至少約10mol%。
59.如權(quán)利要求58所述的磨料物品，其特征在于，氧化硼的總含量是至少約15mol%。
60.如權(quán)利要求56所述的磨料物品，其特征在于，氧化硼的總含量是在約5.0mol%與約30mol%之間的范圍內(nèi)。
61.如權(quán)利要求60所述的磨料物品，其特征在于，氧化硼的總含量是在約10mol%與約25mol%之間的范圍內(nèi)。
62.如權(quán)利要求56所述的磨料物品或方法，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括氧化鋁總含量[CA12()3]與氧化硼總含量[c_]之間的一個比率，描述為[cA12(B]/[c_]，該比率處于在約O. 2與約2之間的范圍內(nèi)。
63.如權(quán)利要求62所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12(J/[CB2(B]是在約O.5與約2. O之間的范圍內(nèi)。
64.如權(quán)利要求63所述的磨料物品，其特征在于，該比率[CA12(J/[CB2(B]是在約O.8與約I. 5之間的范圍內(nèi)。
65.如權(quán)利要求41、42、46、49、52和56中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一種選自下組的堿土金屬氧化物材料，該組由氧化鈣(CaO)、氧化鋇(BaO)、氧化鎂(MgO)及其組合組成。
66.如權(quán)利要求65所述的磨料物品,其特征在于,該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一個不大于約15mol%的堿土金屬氧化物材料的總含量。
67.如權(quán)利要求66所述的磨料物品,其特征在于,該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一個不大于約10mol%的堿土金屬氧化物材料的總含量。
68.如權(quán)利要求67所述的磨料物品，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一個不大于約8. Omo 1%的堿土金屬氧化物材料的總含量。
69.如權(quán)利要求68所述的磨料物品，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括一個不大于約5. Omo 1%的堿土金屬氧化物材料的總含量。
70.如權(quán)利要求65所述的磨料物品，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括比氧化鋇含量更大的氧化鎂含量。
71.如權(quán)利要求70所述的磨料物品，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括比氧化鈣含量更大的氧化鎂含量。
72.如權(quán)利要求71所述的磨料物品，其特征在于，該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括比合并的氧化鋇和氧化鈣的總含量更大的氧化鎂含量。
73.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體具有包括微晶氧化鋁的多個磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料包括不大于約I. 5wt%的一個顆粒溶解因子。
74.如權(quán)利要求73所述的磨料物品，其特征在于，該顆粒溶解因子不大于約I.2wt%。
75.如權(quán)利要求74所述的磨料物品，其特征在于，該顆粒溶解因子不大于約1.0wt%。
76.如權(quán)利要求75所述的磨料物品，其特征在于，該顆粒溶解因子不大于約O.9wt%。
77.如權(quán)利要求73所述的磨料物品，其特征在于，該顆粒溶解因子是在約O.01wt%與約I.5被％之間的范圍內(nèi)。
78.如權(quán)利要求77所述的磨料物品，其特征在于，該顆粒溶解因子是在約O.01wt%與約I.2wt%2間的范圍內(nèi)。
79.如權(quán)利要求78所述的磨料物品，其特征在于，該顆粒溶解因子是在約O.05wt%與約O. 8wt%之間的范圍內(nèi)。
80.一種磨料物品，包括 一個磨料本體，該磨料本體具有包括微晶氧化鋁的多個磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中，其中該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料是由一種粉末粘結(jié)材料形成的，該粉末粘結(jié)材料具有足夠量的氧化鋁以便將這些磨料顆粒的溶解度降低不超過約15.0mol%，該溶解度是通過在該粉末粘結(jié)材料的氧化鋁含量[ΡΒΜΑ12ω]與該玻璃質(zhì)粘結(jié)材料的總氧化鋁含量[VBMa12cJ之間的總氧化鋁含量變化[AAl2O3]測量的、根據(jù)公式[Δ Al2O3] = [VBMa1203-PBMa1203] / [PBMa1203]計算的。
81.如權(quán)利要求80所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁總含量的變化是不超過約12.0mol%o
82.如權(quán)利要求81所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁總含量的變化是不超過約10.0mol%o
83.如權(quán)利要求82所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁總含量的變化是不超過約8.0mol%o
84.如權(quán)利要求80所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁總含量的變化是在約O.01mol%與約15. Omo 1%之間的范圍內(nèi)。
85.如權(quán)利要求84所述的磨料物品，其特征在于，氧化鋁總含量的變化是在約O.5mol%與約12. Omo I %之間的范圍內(nèi)。
86.如權(quán)利要求80和81中任一項所述的磨料物品，其特征在于，該粘結(jié)材料粉末包括至少約15mol%的氧化鋁含量。
87.如權(quán)利要求86所述的磨料物品,其特征在于,該粘結(jié)材料粉末包括至少約16mol%的氧化鋁含量。
88.如權(quán)利要求87所述的磨料物品，其特征在于，該粘結(jié)材料實質(zhì)上不含氧化磷(PA)。
89.—種形成磨料物品的方法，包括 將包括微晶氧化鋁的多個磨料顆粒與一種粘結(jié)材料粉末混合，其中該粘結(jié)材料粉末包括至少約15mol%的氧化鋁； 將該混合物成形為一個生坯物品；并且 加熱該生坯制品到至少約800° C的一個燒制溫度，以形成具有包含在玻璃質(zhì)粘結(jié)材料中的多個磨料顆粒的一種磨料物品。
90.如權(quán)利要求89所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)材料粉末包括一種玻璃料。
91.如權(quán)利要求90所述的方法，其特征在于，該玻璃料包括至少約20mol%的氧化鋁。
92.如權(quán)利要求91所述的方法，其特征在于，該玻璃料包括至少約30mol%的氧化鋁。
93.如權(quán)利要求92所述的方法，其特征在于，該玻璃料包括至少約40mol%的氧化鋁。
94.如權(quán)利要求90所述的方法，其特征在于，該玻璃料組成了在約20mol%與約75mol%之間。
95.如權(quán)利要求94所述的方法，其特征在于，該玻璃料組成了在約20mol%與約65mol%之間。
96.如權(quán)利要求95所述的方法，其特征在于，該玻璃料組成了在約20mol%與約50mol%之間。
97.如權(quán)利要求89和90中任一項所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)材料粉末包括至少約35mol%的娃石。
98.如權(quán)利要求97所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)材料粉末包括在約35mol%與約6 Omo I %之間的娃石。
99.如權(quán)利要求89、90和97中任一項所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)材料粉末包括選自下組的堿金屬氧化物化合物，該組由氧化鉀(K20)、氧化鈉(Na20)、氧化鋰(Li2O)及其組 合組成。
100.如權(quán)利要求89、90、97和99中任一項所述的方法，其特征在于，該粘結(jié)材料粉末實質(zhì)上不含氧化磷(p2o5)。
101.如權(quán)利要求89、90、97、99和100中任一項所述的方法，其特征在于，成形包括將該混合物壓制成一個形狀。
102.如權(quán)利要求89、90、97、99、100和101中任一項所述的方法，其特征在于，該燒制溫度是至少約800° C。
103.如權(quán)利要求102所述的方法，其特征在于，，該燒制溫度是至少約900°C。
104.如權(quán)利要求103所述的方法，其特征在于，該燒制溫度是至少約1100°C。
105.如權(quán)利要求89、90、97、99、100、101和102中任一項所述的方法，其特征在于，該燒制溫度是在約800° C與約1400° C之間的范圍內(nèi)。
106.如權(quán)利要求105所述的方法，其特征在于，該燒制溫度是在約900°C與約1400° C之間的范圍內(nèi)。
107.如權(quán)利要求106所述的方法，其特征在于，該燒制溫度是在約900°C與約1300° C之間的范圍內(nèi)。
全文摘要
一種磨料物品，包括一個磨料本體，該磨料本體具有多個包含微晶氧化鋁的磨料顆粒，這些磨料顆粒被包含在一種粘結(jié)材料中，其中該粘結(jié)材料具有至少約15mol%的氧化鋁總含量。
文檔編號C09C1/68GK102639296SQ201080054656
公開日2012年8月15日 申請日期2010年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月2日
發(fā)明者G·奎爾, K·馬克奈爾, M·吉瓦納撒姆, M·奚勒斯, S·J·如克馬尼 申請人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法國圣戈班磨料磨具公司