液相燒結碳化硅研磨顆粒的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種研磨制品，其包括具有包含于粘結材料內的研磨顆粒的粘結研磨體。所述研磨顆粒包括碳化硅并且基本上不含碳基和硼基燒結助劑材料。在一實施例中，所述粘結材料可以包括酚醛樹脂。在另一實施例中，所述粘結研磨體可以包括間隙安置在所述碳化硅研磨顆粒之間的氧化物相。在另一實施例中，所述研磨顆?？梢曰旧嫌商蓟韬脱趸X以至少約8∶1的碳化硅對氧化鋁的比率組成。
【專利說明】液相燒結碳化硅研磨顆粒
【技術領域】
[0001]本發(fā)明大體上涉及并有研磨顆粒的研磨制品，并且更具體地涉及并有碳化硅研磨顆粒的研磨制品。
【背景技術】
[0002]碳化硅具有多種用途。舉例來說，固態(tài)燒結碳化硅已經相當成功地用作各種研磨制品(例如粘結研磨制品和涂布研磨制品)中的研磨顆粒。
[0003]液相燒結碳化硅與固相碳化硅相當不同。液相燒結碳化硅已經用于制造在腐蝕性環(huán)境下使用的密封件和襯里。液相燒結碳化硅通常尚未用作研磨顆粒。

【發(fā)明內容】

[0004]在一個方面，一種研磨制品包括在粘結材料內含有研磨顆粒的粘結研磨主體。所述研磨顆粒包括碳化硅并且基本上不含碳基和硼基燒結助劑材料。在一實施例中，所述粘結材料可以包括酚醛樹脂。在另一實施例中，所述粘結研磨主體可以包括間隙安置在所述碳化硅研磨顆粒之間的氧化物相。在另一實施例中，所述研磨顆?？梢曰旧嫌芍辽偌s8:I的碳化硅與氧化鋁比率的碳化硅和氧化鋁組成。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]通過參看附圖，可以更好地理解本發(fā)明，并且使所屬領域的技術人員清楚其眾多特征和優(yōu)勢。
[0006]圖1包括展示一種制造根據一實施例的液相燒結碳化硅研磨顆粒的方法的流程圖。
[0007]圖2包括根據一實施例的液相燒結碳化硅研磨顆粒的一部分的掃描電子顯微鏡(SEM)圖像。
[0008]圖3包括根據一實施例的液相燒結碳化硅研磨顆粒的一部分在經歷化學蝕刻過程之后的SEM圖像。
[0009]圖4包括固態(tài)燒結碳化硅研磨顆粒的一部分的SEM圖像。
[0010]圖5包括固態(tài)燒結碳化硅研磨顆粒的一部分在經歷化學蝕刻過程之后的SEM圖像。
[0011]圖6包括并有根據一實施例的碳化硅研磨顆粒的粘結磨輪的透視圖。
[0012]圖7-12包括包含根據一實施例的研磨微粒材料的成形研磨顆粒的圖示。
[0013]圖13包括根據一實施例的研磨顆粒的透視圖示。
[0014]圖14包括圖13的研磨顆粒的一部分的截面圖示。
[0015]圖15包括展示各種用于磨削鈦合金的粘結研磨砂輪的相對性能比的條形圖；并且
[0016]圖16包括展示各種粘結研磨砂輪在磨削白色鑄鐵工件期間的磨削比(G-ratio)的條形圖。
[0017]在不同圖式中使用相同參考符號表示相似或相同的物件。
【具體實施方式】
[0018]先參看圖1，展示一種制造液相燒結碳化硅研磨顆粒的方法，并且一般將其命名為100。方法100在步驟102通過形成包括碳化硅和燒結助劑材料的干燥混合物開始?；旌衔锟梢栽诨旌掀髦行纬?。燒結助劑材料可以包括氧化物。此外，氧化物可以包括氧化鋁。具體來說，氧化物可以基本上由氧化鋁組成。
[0019]在一些實施例中，碳化硅可以按具有特定粒度分布的粉末形式提供。舉例來說，在一個實施例中，碳化硅顆?？梢跃哂兄辽偌s0.18微米、至少約0.23微米或至少約0.27微米的DlO值。在另一實施例中，碳化硅顆?？梢跃哂胁怀^約0.42微米、不超過約0.37微米或不超過約0.30微米的DlO值。應了解，碳化硅顆粒的DlO值可以在以上提到的最小與最大值之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大值中的任一者。
[0020]在一實施例中，碳化硅顆?？梢跃哂兄辽偌s0.75微米、至少約0.83微米或至少約
0.90微米的D50值。在另一實施例中，碳化硅顆?？梢跃哂胁怀^約1.20微米、不超過約
1.04微米或不超過約0.95微米的D50值。應了解，碳化硅顆粒的D50值可以在以上提到的最小值與最大值之間的范圍內，或包括以上提到的最小值和最大值中的任一者。
[0021]此外，碳化硅顆?？梢跃哂兄辽偌s1.7微米、至少約1.9微米或至少約2.1微米的D90值。在另一實施例中，碳化硅顆?？梢跃哂胁怀^約2.6微米、不超過約2.4微米或不超過約2.2微米的D90值。應了解，碳化硅顆粒的D90值可以在以上提到的最小值與最大值之間的范圍內，或包括以上提到的最小值和最大值中的任一者。
[0022]應了解，燒結助劑材料可以是粉末材料。燒結助劑材料可以包括至少約0.07微米、例如至少約0.08微米、至少約1.2微米或甚至至少約1.5微米的平均粒度。此外，燒結助劑材料可以包括不超過約2.6微米、不超過約2.2微米或不超過約1.8微米的平均粒度。應了解，燒結助劑材料的平均粒度可以在以上提到的最小與最大尺寸之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大尺寸中的任一者。
[0023]在一實施例中，干燥混合物可以包括相對于干燥混合物的總重量至少約88重量％碳化硅、相對于干燥混合物的總重量至少約91重量％碳化硅或相對于干燥混合物的總重量至少約94重量％碳化硅。在其它情況下，干燥混合物可以包括相對于干燥混合物的總重量不超過約99重量％碳化硅、相對于干燥混合物的總重量不超過約97重量％碳化硅或相對于干燥混合物的總重量不超過約96重量％碳化硅。應了解，干燥混合物的碳化硅含量可以在以上提到的最小與最大值之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大值中的任一者O
[0024]在特定情況下，干燥混合物可以包括相對于干燥混合物的總重量至少約0.5重量％燒結助劑、相對于干燥混合物的總重量至少約2重量％燒結助劑或相對于干燥混合物的總重量至少約4重量％燒結助劑。在其它情況下，干燥混合物可以包括相對于干燥混合物的總重量不超過約9重量％燒結助劑、相對于干燥混合物的總重量不超過約7重量％燒結助劑或相對于干燥混合物的總重量不超過約5重量％燒結助劑。應了解，干燥混合物的燒結助劑含量可以在以上提到的最小與最大值之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大值中的任一者。
[0025]在102，方法100可以包括形成包括碳化硅、燒結助劑和液體載劑的濕混合物。液體載劑可以包括水。此外，液體載劑可以包括有機材料。一些合適的有機材料可以包括聚乙烯醇(PVA)聚乙二醇(PEG)、三乙醇胺(TEA)或其組合。在一種特定情況下，液體載劑可以包括PVA的21%溶液。在一說明性實施例中，液體載劑可以包括PEG400。
[0026]在一個實施例中，濕混合物可以包括相對于濕混合物的總重量至少約36重量％水、相對于濕混合物的總重量至少約39重量％水或相對于濕混合物的總重量至少約41重量％水。在其它情況下，濕混合物可以包括相對于濕混合物的總重量不超過約51重量％水、相對于濕混合物的總重量不超過約46重量％水或相對于濕混合物的總重量不超過約43重量％水。應了解，濕混合物的含水量可以在以上提到的最小與最大值之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大值中的任一者。
[0027]干燥混合物與液體載劑可以被混合直到組成材料充分分散在彼此內為止。混合過程可以具有至少約6小時、至少約14小時或至少約24小時的持續(xù)時間。在一些實施例中，混合過程可以具有不超過約48小時、不超過約37小時或不超過約28小時的持續(xù)時間。應了解，混合操作的持續(xù)時間可以具有在以上提到的最小與最大值之間的范圍內或包括以上提到的最小和最大值中的任一者的持續(xù)時間。
[0028]在一特定實施例中，濕混合物可以包括特定比率的干燥混合物組分(即碳化硅和燒結助劑)與液體載劑。舉例來說，比率可以是至少約1: 1，例如至少約1.1: 1、至少約1.18: I或甚至至少約1.2: I。此外，在另一方面，比率可以是不超過約1.3: 1，例如不超過約1.25: I或甚至不超過約1.22: I。應了解，干燥混合物與液體載劑的比率可以在以上提到的最小與最大比率之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大比率中的任一者。
[0029]在形成濕混合物之后，方法100可以在106通過處理混合物以形成制品來繼續(xù)。在一些實施例中，制品可以包括陶瓷制品。處理濕混合物可以包括施加溫度、施加壓力、施加化學品以促進濕混合物的物理變化或其組合。
[0030]在特定情況下，處理過程可以包括燒結過程，其中使碳化硅和燒結助劑材料的晶粒在高溫下致密化。舉例來說，處理濕混合物可以包括將混合物轉移到窯中?；旌衔锟梢栽诟G內被燒結以形成陶瓷制品。在一實施例中，燒結過程可以具有至少約0.5小時、至少約
0.7小時或至少約1.0小時的持續(xù)時間。在其它情況下，燒結過程可以具有不超過約2.2小時、不超過約1.8小時或不超過約1.4小時的持續(xù)時間。應了解，燒結過程的持續(xù)時間可以具有在以上提到的最小與最大值之間的范圍內或包括以上提到的最小和最大值中的任一者的持續(xù)時間。
[0031]此外，在一特定方面，混合物可以在至少約1800°C的溫度下進行燒結。在另一方面，混合物可以在至少約1850°C、例如至少約1880°C或甚至至少約1910°C的溫度下進行燒結。在另一方面，混合物可以在不超過約2100°C、不超過約2070°C或甚至不超過約2030°C的溫度下進行燒結。應了解，燒結溫度可以在以上提到的最小與最大溫度之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大溫度中的任一者。
[0032]在特定情況下，處理可以包括燒結過程，其可以進一步利用施加壓力。舉例來說，處理可以包括按壓，并且更具體地熱壓，例如熱均壓(HIPing)。在一些實施例中，熱均壓過程可以包括以不超過約13°C /min、不超過約10°C /min或不超過約7°C /min的速率加熱達到規(guī)定溫度。在一實施例中，熱均壓過程的規(guī)定溫度可以是不超過約1980°C、不超過約1940°C或不超過約1900°C。在某些方面，熱均壓過程的規(guī)定溫度可以是至少約1810°C、至少約1840°C或至少約1870°C。應了解，熱均壓過程的規(guī)定溫度可以在以上提到的溫度之間的范圍內，或包括以上提到的溫度中的任一者。
[0033]熱均壓操作可以在特定氛圍中、例如在包括惰性氣體的氛圍中進行。在一說明性實施例中，熱均壓操作可以在氬氣氛圍中進行。熱均壓操作還可以在規(guī)定壓力下進行。在一些實施例中，熱均壓操作的壓力可以是至少約1800atm、至少約1900atm或至少約2000atm。在其它實施例中，熱均壓操作的壓力可以是不超過約2200atm或不超過約2100atm。應了解，熱均壓操作的壓力可以在以上提到的壓力之間的范圍內，或包括以上提到的壓力中的任一者。
[0034]另外，熱均壓過程可以包括持續(xù)不超過約2小時、不超過約1.5小時或不超過約
1.0小時的持續(xù)時間的浸泡操作。在某些實施例中，熱均壓過程的浸泡持續(xù)時間可以是至少約0.5小時或至少約0.8小時。應了解，熱均壓過程的浸泡持續(xù)時間可以在以上提到的值之間的范圍內，或包括以上提到的值中的任一者。在完成熱均壓過程之后，陶瓷制品可以自然地冷卻到合適的溫度。
[0035]值得注意地，燒結過程可以包括液相燒結過程。液相燒結特征在于從混合物內的組分之一的至少一部分形成液相。舉例來說，混合物的燒結助劑組分可以經處理，以使得燒結助劑的至少一部分形成液相。因此，所述處理過程可以形成液相燒結碳化硅。
[0036]在另一特定方面，處理可以在特定氛圍中進行。舉例來說，氛圍可以包含惰性氣體，包括例如氖氣、氬氣、氮氣或其組合。在其它情況下，氛圍可以是還原氛圍。
[0037]在完成106的處理過程之后，方法100可以在108通過使制品發(fā)生改變來繼續(xù)。使陶瓷制品發(fā)生改變可以包括形成研磨微粒材料。在一個實施例中，形成研磨微粒材料可以包括粉碎陶瓷制品。舉例來說，粉碎過程可以包括在壓碎機中壓碎陶瓷制品以產生液相燒結碳化硅研磨顆粒(LPS-SiC)。舉例來說，壓碎機可以是顎式壓碎機。然而，另一合適類型的壓碎機可以用于壓碎陶瓷制品。在一些情況下，壓碎操作可以在室溫下通過輥式壓碎機或噴射研磨機來執(zhí)行。
[0038]在執(zhí)行108的改變操作之后，方法100可以在110通過分選包括液相燒結碳化硅的研磨顆粒來繼續(xù)。在110進行的分選過程可以包括按尺寸、形狀或其組合分選研磨顆粒。在一個實施例中，研磨顆?？梢允褂靡环N或一種以上網篩進行篩分以便將研磨顆粒分選成一種或一種以上不同砂礫尺寸。
[0039]研磨顆?？梢园ㄖ辽偌s0.1微米、至少約I微米、至少約3微米、至少約8微米、至少約12微米、至少約20微米、至少約25微米、至少約30微米、至少約35微米、至少約40微米或甚至至少約50微米的平均粒度。在另一實施例中，研磨顆?？梢园ú怀^約3000微米、不超過約2500微米、不超過約1700微米、不超過約1100微米、不超過約800微米、不超過約500微米、不超過約425微米、不超過約375微米、不超過約320微米、不超過約200微米或甚至不超過約90微米的平均粒度。應了解，平均粒度可以在以上提到的最小與最大尺寸之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大尺寸中的任一者。
[0040]圖2包括研磨顆粒200的一部分的SEM圖像的圖解。具體來說，研磨顆粒200代表根據本發(fā)明的一實施例的液相燒結碳化硅研磨顆粒的SEM圖像。如圖2中所示，SEM圖像指示研磨顆粒200可以包括碳化硅晶粒202和燒結助劑材料204。
[0041]在一個實施例中，研磨顆粒200可以基本上不含碳基和硼基燒結助劑材料。在另一實施例中，研磨顆?？梢曰旧喜缓趸悺⒍趸?、磷酸鹽、磷化物、堿金屬元素、堿土金屬元素、稀土元素、過渡金屬元素、硅化物、鋁化物或其組合。
[0042]本文中實施例的研磨顆粒可以包括碳化硅。在特定情況下，研磨顆?？梢园ㄓ梢合酂Y碳化硅(LPS-SiC)制成的碳化硅晶粒。實際上，研磨顆?？梢园ɑ旧嫌梢合酂Y碳化硅(LPS-SiC)組成的晶粒。
[0043]根據本文中實施例形成的研磨顆?？梢跃哂兄辽偌s90重量％碳化硅、至少約92重量％碳化硅或至少約93重量％碳化硅。在另一實施例中，研磨顆粒可以包括不超過約99重量％碳化娃、不超過約97重量％碳化娃或不超過約95重量％碳化娃。應了解,碳化娃的量可以在以上提到的最小與最大百分比之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大百分比中的任一者。
[0044]在一特定方面,研磨顆粒200可以包括碳化娃晶粒。碳化娃晶粒可以具有至少約0.01微米、至少約0.05微米、至少約0.1微米、至少約0.4微米、至少約0.6微米或甚至至少約I微米的平均晶粒尺寸。此外，碳化硅晶?？梢跃哂胁怀^約100微米、不超過約50微米、不超過約25微米、不超過約10微米或不超過約I微米的平均晶粒尺寸。應了解，平均粒度可以在以上提到的最小與最大尺寸之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大尺寸中的任一者。
[0045]如圖2中所示，本文中實施例的研磨顆?？梢园ê性陬w粒的基體內的燒結助劑材料。具體來說，燒結助劑材料204可以是與碳化硅晶粒202分開并且不同的相。在特定情況下，燒結助劑材料204可以是在碳化硅晶粒202之間的晶粒邊界處形成的間隙相。如圖2中所示，SEM圖像指示研磨顆粒200可以包括碳化硅晶粒202和燒結助劑材料204。
[0046]根據一個實施例，燒結助劑材料204可以包括氧化物材料。合適的氧化物可以包括氧化鋁。在特定實施例中，燒結助劑材料204可以基本上由氧化鋁組成。
[0047]根據本文中實施例形成的研磨顆粒可以包括特定含量的燒結助劑材料。舉例來說，研磨顆粒可以包括相對于顆粒的總重量不超過約5重量％、不超過約4.5重量％、不超過約4重量％、不超過約3.5重量％或甚至不超過約3重量％含量的燒結助劑材料，其可以包括氧化物。在另一實施例中，研磨顆粒200可以包括相對于顆粒的總重量至少約0.1重量％、至少約0.5重量％、至少約0.8重量％、至少約I重量％、至少約1.5重量％含量的燒結助劑材料，其可以是氧化物。應了解，氧化物含量可以在以上提到的最小與最大百分比之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大百分比中的任一者。
[0048]在某些情況下，研磨顆?？梢曰旧嫌商蓟韬脱趸X組成。具體來說，研磨顆?？梢园ㄒ欢ū嚷实奶蓟枧c氧化鋁。碳化硅與氧化鋁比率可以是至少約8: 1、至少約9: I或至少約10: I。或者，根據另一實施例，比率可以是不超過約40: 1、不超過30: I或不超過約25: I。應了解，比率可以在以上提到的最小與最大比率之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大比率中的任一者。
[0049]在另一方面，研磨顆粒可以包括至少約96%、至少約97%、至少約98%或至少約99%的理論密度。[0050]此外，在一個實施例中，研磨顆?？梢跃哂刑囟◤姸?。舉例來說，研磨顆粒的強度可以是至少約700MPa、至少約750MPa、至少約800MPa、至少約825MPa或甚至至少約850MPa，其中強度通過4點彎曲測試根據斷裂模量來測量。又，在另一實施例中，研磨顆?？梢园ú怀^約1200MPa或甚至不超過約IlOOMPa的強度，其中強度通過4點彎曲測試根據斷裂模量來測量。應了解，強度可以在以上提到的最小與最大強度值之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大強度值中的任一者。
[0051]根據一實施例，研磨顆?？梢园ㄖ辽偌s27kgf/mm2、例如至少約28kgf/mm2或甚至至少約29kgf/mm2的努氏硬度(Knoop hardness)。在其它情況下,研磨顆粒的努氏硬度可以是不超過約35kgf/mm2、例如不超過約32kgf/mm2或不超過約30kgf/mm2。應了解，努氏硬度可以在以上提到的最小與最大努氏硬度值之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大努氏硬度值中的任一者。
[0052]圖3包括根據一實施例的液相燒結碳化硅研磨顆粒300的一部分在經歷化學蝕刻過程之后的SEM圖像。
[0053]圖4包括固態(tài)燒結碳化硅研磨顆粒400的一部分的SEM圖像。
[0054]圖5包括固態(tài)燒結碳化硅研磨顆粒500的一部分在經歷化學蝕刻過程之后的SEM圖像
[0055]參看圖6，展示粘結磨輪，并且一般將其命名為600。如所展示，粘結磨輪600可以包括大體上圓柱形粘結研磨主體602。粘結研磨主體602可以包括多個在粘結材料內含有的研磨顆粒，其可以是根據本文中實施例形成并且具有根據本文中實施例的研磨顆粒的任一屬性的研磨顆粒。值得注意地，研磨顆?？梢允且合酂Y碳化硅研磨顆粒。
[0056]在一特定方面，粘結材料可以包括有機材料。舉例來說，粘結材料可以包括聚合物，例如熱固性聚合物?；蛘撸辰Y材料可以包括甲醛。適用于粘結材料中的甲醛可以包括樹脂，例如酚醛樹脂。
[0057]在一替代實施例中，粘結材料可以包括無機材料。舉例來說，無機材料可以包括金屬、金屬合金、玻璃質、結晶(例如陶瓷)材料或其組合。在一個特定實施例中，粘結材料可以包括玻璃質材料。在另一情況下，粘結材料可以包括可以呈玻璃質材料形式的陶瓷，例如氧化物。
[0058]在另一方面，粘結材料可以包括可以包括無機材料和有機材料的混合粘結材料。
[0059]在一實施例中，對于磨削包含金屬的工件達到至少約0.0005英寸的切割深度來說，粘結研磨主體302可以包括至少約200的磨削比。磨削比可以是從工件去除的材料重量除以粘結研磨主體302損失的材料重量的量度。具體來說，磨削比可以是至少約210、至少約225、至少約250、至少約275、至少約290、至少約300、至少約310或甚至至少約320。在另一實施例中，磨削比可以是不超過約1000或不超過約900。應了解，磨削比可以在以上提到的最小與最大磨削比之間的范圍內，或包括以上提到的最小和最大磨削比中的任一者。
[0060]在另一方面，對于包含Ti的工件來說，磨削比可以在約150與400之間的范圍內，在約175與約400之間的范圍內，在約200與約400之間的范圍內，在約225與約400之間的范圍內，在約250與約400之間的范圍內。
[0061]在另一方面，對于包含鐵的工件來說，磨削比可以在約150與約800之間的范圍內，在約200與約800之間的范圍內，在約400與約800之間或約500與約800之間的范圍內，在約550與約700之間的范圍內。
[0062]在另一方面，在以至少約60英尺/分鐘的速度磨削鈦合金工件、鑄鐵工件或兩者期間，粘結研磨主體302可以具有是包括固相燒結碳化硅研磨顆粒的主體的磨削比的至少約2倍的磨削比。此外，在磨削鈦合金工件、鑄鐵工件或兩者期間，粘結研磨主體302可以具有是包括固相燒結碳化硅研磨顆粒的主體的至少約2.5倍、至少約3倍、至少約4倍或至少約5倍的磨削比。
[0063]在一些實施例中，研磨顆粒可以被形成為具有特定形狀或輪廓。合適的形成技術可以包括擠壓、模制、絲網印刷、鑄造、沖壓、壓印、按壓、切削和其組合。舉例來說，研磨顆?？梢跃哂刑囟ㄝ喞缍嗝嫘螤?，包括例如三角形、矩形、五角形、六角形、圓錐形、螺旋形、橢圓形和細長形。研磨顆粒可以包括所述形狀的組合。在一個特定實施例中，研磨顆?？梢杂删哂性谌齻€由縱軸、橫軸和豎軸界定的垂直平面上包括3重對稱性的復雜三維幾何形狀的主體形成。
[0064]圖7-12包括具有特定輪廓并且界定成形研磨顆粒的例示性研磨微粒材料，其可以并入本文中所述的成分。如圖7中所示，成形研磨顆粒700可以包括大體上棱柱形的主體701，所述主體具有第一端面702和第二端面704。此外，成形研磨顆粒700可以包括在第一端面702與第二端面704之間延伸的第一側面710。第二側面712可以與第一側面710相鄰在第一端面702與第二端面704之間延伸。如所展示，成形研磨顆粒700還可以包括與第二側面712和第一側面710相鄰在第一端面702與第二端面704之間延伸的第三側面714。
[0065]如圖7中所描繪，成形研磨顆粒700還可以在第一側面710與第二側面712之間包括第一邊緣720。成形研磨顆粒700還可以在第二側面712與第三側面714之間包括第二邊緣722。此外，成形研磨顆粒700可以在第三側面714與第一側面712之間包括第三邊緣 724。
[0066]如所展示，成形研磨顆粒700的每一個端面702、704可以大體上是三角形的形狀。每一個側面710、712、714可以大體上是矩形的形狀。此外，成形研磨顆粒700在與端面702、704平行的平面上的截面大體上可以是三角形的。應了解，雖然成形研磨顆粒700在與端面702,704平行的平面上的截面形狀展示為大體上三角形，但其它形狀是可能的，包括任何多角形形狀，例如四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形等。此外，成形研磨顆粒的截面形狀可以是凸面的、非凸面的、凹面的或非凹面的。
[0067]圖8包括根據另一實施例的成形研磨顆粒的圖示。如所描繪，成形研磨顆粒800可以包括主體801，所述主體可以包括沿著縱軸804延伸的中心部分802。第一徑向臂806可以沿著中心部分802的長度從中心部分802向外延伸。第二徑向臂808可以沿著中心部分802的長度從中心部分802向外延伸。第三徑向臂810可以沿著中心部分802的長度從中心部分802向外延伸。此外，第四徑向臂812可以沿著中心部分802的長度從中心部分802向外延伸。徑向臂806、808、810、812可以圍繞成形研磨顆粒800的中心部分802相等地間隔開。
[0068]如圖8中所示，第一徑向臂806可以包括大體上箭頭形的遠端820。第二徑向臂808可以包括大體上箭頭形的遠端822。第三徑向臂810可以包括大體上箭頭形的遠端824。此外，第四徑向臂812可以包括大體上箭頭形的遠端826。
[0069]圖8還指示，成形研磨顆粒800可以被形成為在第一徑向臂806與第二徑向臂808之間具有第一空隙830?？梢栽诘诙较虮?08與第三徑向臂810之間形成第二空隙832。還可以在第三徑向臂810與第四徑向臂812之間形成第三空隙834。另外，可以在第四徑向臂812與第一徑向臂806之間形成第四空隙836。
[0070]如圖8中所示，成形研磨顆粒800可以包括長度840、高度842和寬度844。在一特定方面，長度840超過高度842并且高度842超過寬度844。在一特定方面，成形研磨顆粒800可以界定初級縱橫比，所述縱橫比是長度840與高度842的比率(長度:寬度)。此夕卜，成形研磨顆粒800可以界定二級縱橫比，所述縱橫比是高度842與寬度844的比率(寬度:高度)。最終，成形研磨顆粒800可以界定三級縱橫比，所述縱橫比是長度840與寬度842的比率(長度:高度)。
[0071]根據一個實施例，成形研磨顆?？梢跃哂兄辽偌s1: 1、例如至少約1.1: 1、至少約1.5: 1、至少約2: 1、至少約2.5: 1、至少約3: 1、至少約3.5: 1、至少4: 1、至少約4.5: 1、至少約5: 1、至少約6: 1、至少約7: 1、至少約8: I或甚至至少約10: I的初級縱橫比。
[0072]在另一情況下，成形研磨顆?？梢员恍纬蔀槭沟弥黧w具有至少約0.5: 1、例如至少約0.8: 1、至少約1: 1、至少約1.5: 1、至少約2: 1、至少約2.5: 1、至少約3: 1、至少約3.5: 1、至少4: 1、至少約4.5: 1、至少約5: 1、至少約6: 1、至少約7: 1、至少約8: I或甚至至少約10: I的二級縱橫比。
[0073]此外，某些成形研磨顆?？梢跃哂兄辽偌s1: 1、例如至少約1.5: 1、至少約2: 1、至少約2.5: 1、至少約3: 1、至少約3.5: 1、至少4: 1、至少約4.5: 1、至少約5: 1、至少約6: 1、至少約7: 1、至少約8: I或甚至至少約10: I的三級縱橫比。
[0074]成形研磨顆粒800的某些實施例就初級縱橫比來說可以具有大體上矩形(例如平坦或彎曲)的形狀。成形研磨顆粒800就二級縱橫比來說的形狀可以是任何多面形狀，例如三角形、正方形、矩形、五角形等。成形研磨顆粒800就二級縱橫比來說的形狀還可以是具有任何字母數字字符(例如1、2、3等，A、B、C等)的形狀。此外，成形研磨顆粒800就二級縱橫比來說的輪廓可以是選自以下的字符:希臘字母、現代拉丁字母、古代拉丁字母、俄語字母、任何其它字母或其任何組合。此外，成形研磨顆粒800就二級縱橫比來說的形狀可以是日本漢字字符。
[0075]圖9-10描繪一般命名為900的成形研磨顆粒的另一實施例。如所展示，成形研磨顆粒900可以包括主體901，所述主體具有大體上立方體樣的形狀。應了解，成形研磨顆?？梢孕纬蔀榫哂衅渌嗝嫘螤?。主體901可以具有第一端面902和第二端面904，在第一端面902與第二端面904之間延伸的第一橫面906、在第一端面902與第二端面904之間延伸的第二橫面908。此外，主體901可以具有在第一端面902與第二端面904之間延伸的第三橫面910，和在第一端面902與第二端面904之間延伸的第四橫面912。
[0076]如所展示，第一端面902與第二端面904可以與彼此平行并且由橫面906、908、910和912隔開，從而使主體具有立方體樣的結構。然而，在一特定方面，第一端面902可以相對于第二端面904旋轉以建立扭轉角914。主體901的扭轉可以沿著一個或一個以上軸并且界定扭轉角的特定類型。舉例來說，如圖10中主體的在端面902上沿界定主體901的長度的縱軸980向下看的自頂向下視圖中所圖解說明，所述端面與由沿著主體901的寬度維度延伸的橫軸981和沿著主體901的高度維度延伸的豎軸982界定的平面平行。根據一個實施例，主體901可以具有界定主體901圍繞縱軸的扭轉的縱向扭轉角914，以使得端面902與904相對于彼此旋轉。如圖10中所圖解說明，扭轉角914可測量為第一邊緣922與第二邊緣924的切線之間的角度，其中第一邊緣922與第二邊緣924由在兩個橫面(910與912)之間縱向延伸的共同邊緣926接合并且共有所述共同邊緣。應了解，其它成形研磨顆?？梢孕纬蔀橄鄬τ跈M軸、豎軸和其組合具有扭轉角。所述扭轉角中的任一者都可以具有如本文中所述的值。
[0077]在一特定方面，扭轉角914是至少約1°。在其它情況下，扭轉角可以是更大的，例如至少約2°、至少約5°、至少約8°、至少約10°、至少約12°、至少約15°、至少約18°、至少約20°、至少約25°、至少約30°、至少約40°、至少約50°、至少約60°、至少約70°、至少約80°或甚至至少約90°。又，根據某些實施例，扭轉角914可以是不超過約360°、例如不超過約330°、例如不超過約300°、不超過約270°、不超過約230°、不超過約200°或甚至不超過約180°。應了解，某些成形研磨顆?？梢跃哂性谝陨咸岬降淖钚∨c最大角度中的任一者之間的范圍內的扭轉角。
[0078]此外，主體可以包括沿著縱軸、橫軸或豎軸之一延伸穿過主體的整個內部的開口。
[0079]圖11包括成形研磨顆粒的另一實施例的圖示。如所展示,成形研磨顆粒1100可以包括主體1101，所述主體具有具備大體上三角形形狀的底面1102的大體上角錐形形狀。主體可以進一步包括彼此連接的側面1116、1117和1118以及底面1102。應了解，雖然主體1101展示為具有角錐形多面形狀，但如本文中所述的其它形狀是可能的/
[0080]根據一個實施例，成形研磨顆粒1100可以被形成為具有孔1104 (即開口)，所述孔可以延伸穿過主體1101的至少一部分，并且更具體地說可以延伸穿過主體1101的整個體積。在一特定方面，孔1104可以界定穿過孔1104的中心的中心軸1106。此外，成形研磨顆粒1100還可以界定穿過成形研磨顆粒1100的中心1130的中心軸1108?？梢粤私?，可以在成形研磨顆粒1100中形成孔1104，以使得孔1104的中心軸1106與中心軸1108間隔開距離1110。因此，可以將成形研磨顆粒1100的質量中心移動到成形研磨顆粒1100的幾何中點1130下方，其中幾何中點1130可以由縱軸1109、豎軸1111和中心軸(即橫軸)1108的交叉界定。將質量中心移動到成形研磨晶粒的幾何中點1130下方可以增加成形研磨顆粒1100在落下或以其它方式沉積到襯底上時落在同一面(例如底面1102)上的可能性，以使得成形研磨顆粒1100具有預定直立定向。
[0081]在一特定實施例中，質量中心沿著主體1102的界定高度的豎軸1110從幾何中點1130移位可以是高度(h)的至少約0.05倍的距離。在另一實施例中，質量中心可以從幾何中點1130移位至少約0.1(h)、例如至少約0.15(h)、至少約0.18 (h)、至少約0.2 (h)、至少約0.22(h)、至少約0.25(h)、至少約0.27(h)，至少約0.3(h)、至少約0.32(h)、至少約0.35(h)或甚至至少約0.38(h)的距離。又，主體1101的質量中心可以從幾何中點830移位不超過0.5 (h)、例如不超過0.49 (h)、不超過0.48 (h)、不超過0.45 (h)、不超過0.43 (h)、不超過0.40(h)、不超過0.39(h)或甚至不超過0.38(h)的距離。應了解，質量中心與幾何中點之間的移位可以在以上提到的最小與最大值中的任一者之間的范圍內。
[0082]在特定情況下，可以將質量中心從幾何中點1130移位，以使得當成形研磨顆粒1100呈如圖11中所示的直立定向時，質量中心距主體1101的底部(例如底面1102)比距主體1101的頂部更近。
[0083]在另一實施例中，質量中心可以沿著主體1101的界定寬度的橫軸1108從幾何中點1130移位是寬度(w)的至少約0.05倍的距離。在另一方面，質量中心可以從幾何中點1130移位至少約0.1 (w)、例如至少約0.15 (w)、至少約0.18 (w)、至少約0.2 (w)、至少約0.22 (w)、至少約0.25 (w)、至少約0.27 (w)、至少約0.3 (w)或甚至至少約0.35 (w)的距離。又，在一個實施例中，質量中心可以從幾何中點1130移位不超過0.5 (w)、例如不超過
0.49 (w)、不超過0.45 (w)、不超過0.43 (w)、不超過0.40 (w)或甚至不超過0.38 (w)的距離。
[0084]在另一實施例中，質量中心可以沿著縱軸1109從幾何中點1130移位是主體1101的長度(I)的至少約0.05倍的距離(D1)。根據一特定實施例，質量中心可以從幾何中點移位至少約0.1 (I)、例如至少約0.15(1)、至少約0.18(1)、至少約0.2 (I)、至少約0.25 (I)、至少約0.3 (I)、至少約0.35 (I)或甚至至少約0.38(1)的距離。又，對于某些研磨顆粒來說，質量中心可以移位不超過約0.5 (I)、例如不超過約0.45(1)或甚至不超過約0.40 (I)的距離。
[0085]圖12包括根據一實施例的成形研磨顆粒的圖示。成形研磨晶粒1200可以包括主體1201，所述主體包括由一個或一個以上側表面1210、1212和1214與彼此隔開的底表面1202和上表面1204。根據一個特定實施例，主體1201可以被形成為使得底表面1202具有與上表面1204的平面形狀不同的平面形狀，其中平面形狀在由各自的表面界定的平面上觀察。舉例來說，如圖12的實施例中所示，主體1201可以具有大體上具有圓形形狀的底表面1202和具有大體上三角形形狀的上表面1204。應了解,其它變型是可行的,包括底表面1202與上表面1204的形狀的任何組合。
[0086]另外，成形研磨顆粒的主體可以具有特定二維形狀。舉例來說，如在由長度與寬度界定的平面上觀察，主體可以具有二維形狀，其具有多角形形狀、橢球形形狀、數字、希臘字母字符、拉丁字母字符、俄語字母字符、利用多角形形狀的組合的復雜形狀和其組合。特定多角形形狀包括三角形、矩形、四角形、五角形、六角形、七角形、八角形、九角形、十角形、其任何組合。
[0087]圖13包括根據一實施例的研磨顆粒的透視圖示。另外，圖14包括圖13的研磨顆粒的一部分的截面圖示。主體1301包括上表面1303與上表面1303相對的主底表面1304。
[0088]上表面1303與底表面1304可以由側表面1305、1306和1307與彼此隔開。如所展示，如在上表面1303的由主體1301的長度(I)和寬度(w)界定的平面上觀察，成形研磨顆粒1300的主體1301可以具有大體上三角形形狀。具體來說，主體1301可以具有長度(I)、延伸穿過主體1301的中點1381的寬度(w)。
[0089]根據一實施例，成形研磨顆粒的主體1301可以在主體的由拐角1313界定的第一端處具有第一高度(hi)。值得注意地，拐角1313可以代表主體1301上的最大高度點。拐角可以定義為主體1301上的由上表面1303以及兩個側表面1305和1307的接合界定的點或區(qū)域。主體1301可以進一步包括與彼此間隔開的其它拐角，包括例如拐角1311和拐角1312。如進一步展示，主體1301可以包括可以由拐角1311、1312和1313與彼此隔開的邊緣1314、1315和1316。邊緣1314可以由上表面1303與側表面1306的交叉界定。邊緣1315可以由上表面1303與側表面1305在拐角1311與1313之間的交叉界定。邊緣1316可以由上表面1303與側表面1307在拐角1312與1313之間的交叉界定。
[0090]如進一步展示，主體1301可以在主體1301的第二端處包括第二高度(h2)，所述第二端由邊緣1314界定并且此外與由拐角1313界定的第一端相對。軸1350可以在主體1301的兩端之間延伸。圖14是主體1301沿著軸1350的截面圖示，其可以沿著主體1301的各端之間的寬度(w)維度延伸穿過主體的中點1381。
[0091]根據一實施例，本文中實施例的成形研磨顆粒(包括例如圖13和14的研磨顆粒)可以具有平均高度差，所述平均高度差是hi與h2之間的差異的量度。更具體來說，平均高度差可以基于樣品的多個成形研磨顆粒來計算。樣品可以包括代表性數目的成形研磨顆粒，其可以隨機地選自一批，例如至少8個顆粒或甚至至少10個顆粒。一批可以是一組在單次形成過程中并且更具體地在同一單次形成過程中產生的成形研磨顆粒。平均差可以經由使用法國光學科學與技術工業(yè)公司(Sciences et Techniques Industrielles de laLumiere-France, STIL)的Micro Measure3D表面輪廓儀(白光(LED)色差技術)來測量。
[0092]在特定情況下，平均高度差[hl_h2](其中hi更大)可以是至少約50微米。在其它情況下，平均高度差可以是至少約60微米、例如至少約65微米、至少約70微米、至少約75微米、至少約80微米、至少約90微米或甚至至少約100微米。在一個非限制性實施例中，平均高度差可以是不超過約300微米、例如不超過約250微米、不超過約220微米或甚至不超過約180微米。應了解，平均高度差可以在以上提到的最小與最大值中的任一者之間的范圍內。
[0093]此外，本文中成形研磨顆粒(包括例如圖13和14的顆粒)可以具有成形研磨顆粒的至少約0.04的平均高度差[hl-h2]與輪廓長度(Ip)的輪廓比，其定義為[(hl-h2)/(Ip)J0應了解，主體的輪廓長度可以是在主體相對端之間橫過主體的掃描的長度，所述掃描用于產生hi和h2數據。此外，輪廓長度可以是由所測量的多個顆粒的樣品計算的平均輪廓長度。在某些情況下，輪廓長度(Ip)可以與如本文中實施例中所述的寬度相同。根據一特定實施例，輪廓比可以是至少約0.05、至少約0.06、至少約0.07、至少約0.08或甚至至少約0.09。又，在一個非限制性實施例中，輪廓比可以是不超過約0.3、例如不超過約0.2、不超過約0.18、不超過約0.16或甚至不超過約0.14。應了解，輪廓比可以在以上提到的最小與最大值中的任一者之間的范圍內。
[0094]此外，本文中實施例的成形研磨顆粒(包括例如圖13和14的顆粒的主體1301)可以具有界定底面積(Ab)的底表面1304。在特定情況下，底表面1304可以是主體1301的最大表面。底表面可以具有超過上表面1303的表面積的表面積，其定義為底面積(Ab)。另夕卜，主體1301可以具有界定垂直于底部區(qū)域并且延伸穿過顆粒的中點1381的平面區(qū)域的截面中點區(qū)域(Am)。在某些情況下，主體1301可以具有不超過約6的底部區(qū)域與中點區(qū)域面積比(AbZAJ。在更特定情況下，面積比可以是不超過約5.5、例如不超過約5、不超過約
4.5、不超過約4、不超過約3.5或甚至不超過約3。又，在一個非限制性實施例中，面積比可以是至少約1.1、例如至少約1.3或甚至至少約1.8。應了解，面積比可以在以上提到的最小與最大值中的任一者之間的范圍內。
[0095]根據一個實施例，本文中實施例的成形研磨顆粒(包括例如圖13和14的顆粒)可以具有至少約40的正規(guī)化高度差。正規(guī)化高度差可以由等式[(hl-h2)/(hl/h2)]界定，其中hi大于h2。在其它實施例中，正規(guī)化高度差可以是至少約43、至少約46、至少約50、至少約53、至少約56、至少約60、至少約63或甚至至少約66。又，在一個特定實施例中，正規(guī)化高度差可以是不超過約200、例如不超過約180、不超過約140或甚至不超過約110。
[0096]在另一實施例中，本文中成形研磨顆粒(包括例如圖13和14的顆粒)可以具有高度變化。不希望受特定理論束縛，認為成形研磨顆粒之間的一定高度變化可以改善多種切割表面，并且可以改善并有本文中成形研磨顆粒的研磨制品的磨削性能。高度變化可以計算為成形研磨顆粒的樣品的高度差的標準偏差。在一個特定實施例中，樣品的高度變化可以是至少約20。對于其它實施例來說，高度變化可以是更大的，例如至少約22、至少約24、至少約26、至少約28、至少約30、至少約32或甚至至少約34。又，在一個非限制性實施例中，高度變化可以是不超過約180、例如不超過約150或甚至不超過約120。應了解，高度變化可以在以上提到的最小與最大值中的任一者之間的范圍內。 [0097]根據另一實施例，本文中成形研磨顆粒(包括例如圖13和14的顆粒)可以在主體1301的上表面1303上具有橢球形區(qū)域1317。橢球形區(qū)域1317可以由溝槽區(qū)域1318界定，所述溝槽區(qū)域可以圍繞上表面1303延伸并且界定橢球形區(qū)域1317。橢球形區(qū)域1317可以包含中點1381。此外，認為上表面中界定的橢球形區(qū)域1317可以是形成過程的偽影，并且可以在根據本文中所述的方法形成成形研磨顆粒期間由于強加于混合物的應力而形成。
[0098]此外，根據本文中其它實施例描述的傾角可以適用于主體1301。同樣，本文中所述的所有其它特征，例如側表面、上表面和底表面的輪廓、直立定向機率、初級縱橫比、二級縱橫比、三級縱橫比和組成可以適用于圖13和14中所展示的例示性成形研磨顆粒。
[0099]雖然高度差、高度變化和正規(guī)化高度差的前述特征已經關于圖13和14的研磨顆粒進行了描述，但應了解，所述特征可以適用于本文中所述的任何其它成形研磨顆粒，包括例如具有實質上梯形二維形狀的研磨顆粒。
[0100]本文中實施例的成形研磨顆?？梢园〒诫s劑材料，所述摻雜劑材料可以包括例如以下的元素或化合物:堿金屬元素、堿土金屬元素、稀土元素、鉿、鋯、鈮、鉭、鑰、釩或其組合。在一個特定實施例中，摻雜劑材料包括元素或化合物，包括例如以下的元素:鋰、鈉、鉀、鎂、?丐、銀、鋇、鈧、乾、鑭、銫、鐠、銀、鉿、錯、鉭、鑰、1凡、鉻、鈷、鐵、鍺、猛、鎳、鈦、鋅和其組合。
[0101]在某些情況下，成形研磨顆?？梢员恍纬蔀榫哂刑囟ê康膿诫s劑材料。舉例來說，成形研磨顆粒的主體可以包括相對于主體的總重量不超過約12重量％。在其它情況下，摻雜劑材料的量可以是相對于主體的總重量更少的，例如不超過約11重量％、不超過約10重量％、不超過約9重量％、不超過約8重量％、不超過約7重量％、不超過約6重量％或甚至不超過約5重量％。在至少一個非限制性實施例中，摻雜劑材料的量可以是相對于主體的總重量至少約0.5重量％、例如至少約I重量％、至少約1.3重量％、至少約1.8重量％、至少約2重量％、至少約2.3重量％、至少約2.8重量％或甚至至少約3重量％。應了解，成形研磨顆粒的主體內摻雜劑材料的量可以在以上提到的最小或最大百分比中的任一者之間的范圍內。
[0102]實例
[0103]實例I由具有以下組成的混合物形成:
[0104]SiC250 g
A I 2037.5 g
PVA 溶液(21%)8.33 g
PEG4002.5 g
TEA丨.75 g
水205 g
[0105]在混合之后，將具有實例I組成的材料根據熱壓過程在約1910°C下燒結，以形成具有超過約98%理論密度的制品。然后，將制品壓碎、過篩并且并入到樹脂粘結材料中，以形成代表粘結研磨制品的研磨片段。將實例I的研磨片段針對濕鈦合金工件和干燥白色鑄鐵工件進行測試，所述工件放在岡本公司(Okamoto Corporation)以6*18DX型號出售的2軸液壓表面磨削機器上。在對于鈦合金工件來說是約0.0005英寸的進給(即切割深度)和對于白色鑄鐵工件來說是約0.0015英寸的進給下，磨削器的工作臺速度是60英尺/分鐘。將實例I的研磨片段針對目前先進技術研磨料進行測試。實例I和目前先進技術研磨料的測試結果展示在圖15和圖16中。
[0106]圖15包括展示各種粘結研磨砂輪(包括實例I砂輪)的磨削比的條形圖1500。第一粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的黑碳化硅(37C)顆粒。第二粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的熱壓碳化硅(HP-SiC)顆粒。第三粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的根據實例I的液相燒結碳化硅(LPS-SiC)顆粒。第四粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的根據實例I的LPS-SiC顆粒。第五粘結磨輪包括在粘結材料內含有的標準氧化鋁顆粒。
[0107]如所展示，第一粘結磨輪具有約100的磨削比。第二粘結磨輪具有約122.80的磨肖Ij比。第三粘結磨輪具有約336.80的磨削比。第四粘結磨輪具有約327.20的磨削比。最終，第五粘結磨輪具有約220.40的磨削比。
[0108]圖16包括展示各種粘結研磨砂輪用于研磨白色鑄鐵的磨削比的條形圖1600。第一粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的黑碳化硅(37C)顆粒。第二粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的熱壓碳化硅(HP-SiC)顆粒。第三粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的根據實例I的液相燒結碳化硅(LPS-SiC)顆粒。第四粘結研磨砂輪包括在粘結材料內含有的根據實例I的LPS-SiC顆粒。第五粘結磨輪可以包括在粘結材料內含有的標準氧化鋁顆粒。
[0109]如所展示，第一粘結磨輪包括約100的磨削比。第二粘結磨輪包括約120.40的磨肖Ij比。第三粘結磨輪包括約583.54的磨削比。第四粘結磨輪包括約641.79的磨削比。最終，第五粘結磨輪可以包括約539.18的磨削比。
[0110]當與比較磨輪的磨削性能相比時，還包括液相燒結碳化硅研磨晶粒的實例I的砂輪和第四粘結磨輪展現改善的磨削性能。具體來說，就磨削鈦合金工件來說，具有液相燒結碳化硅研磨顆粒的磨輪的相對性能比具有是包括固態(tài)碳化硅研磨料的磨輪的相對性能比的近3倍的改善。此外，就磨削白色鑄鐵工件來說，具有液相燒結碳化硅研磨晶粒的磨輪的相對性能比具有優(yōu)于固態(tài)碳化硅研磨晶粒的近5倍改善。當磨削鈦工件或白色鑄鐵工件時，具有液相燒結碳化硅研磨顆粒的磨輪展現優(yōu)于具有其它研磨內含物(例如第五磨輪的氧化鋁晶粒和第一磨輪的黑碳化硅晶粒)的磨輪的改善。
[0111]前述實施例是針對代表與目前先進技術的偏離的研磨晶粒。具體來說，因為固態(tài)晶粒相對于液相燒結碳化硅研磨晶粒具有增加的硬度和密度，所以通常預期固態(tài)碳化硅研磨晶粒性能將優(yōu)于液相燒結碳化硅研磨晶粒。然而，如圖15和圖16中所顯示，液相燒結碳化硅研磨晶粒性能優(yōu)于固態(tài)碳化硅晶粒。不受特定理論限制，液相燒結碳化硅研磨晶粒的改善的性能可能是由于，與沿著晶粒邊界斷裂成較小碎片的液相燒結碳化硅研磨晶粒相對，固態(tài)碳化硅研磨晶粒太硬并且斷裂成較大碎片。舉例來說，如圖3中看到，經蝕刻的液相燒結碳化硅研磨顆粒的晶粒邊界比圖5的經蝕刻的固態(tài)碳化硅研磨顆粒的晶粒邊界更清楚地界定。因此，在磨削期間使用液相燒結碳化硅研磨晶粒時，與較大量的研磨材料被從具有固態(tài)碳化硅晶粒的磨輪去除相對，較少材料被從磨輪去除。
【權利要求】
1.一種研磨制品，其包含: 具有包含于粘結材料內的研磨顆粒的粘結研磨主體，所述研磨顆粒包含碳化硅并且基本上不含碳基和硼基燒結助劑材料。
2.一種研磨制品，其包含: 具有包含于粘結材料內的研磨顆粒的粘結研磨主體，所述研磨顆?；旧嫌商蓟韬脱趸X以至少約8: I的碳化硅對氧化鋁的比率組成，并且所述粘結材料包含酚醛樹脂。
3.一種研磨制品，其包含: 具有包含于粘結材料內的研磨顆粒的粘結研磨主體，所述研磨顆粒由碳化硅晶粒和間隙安置在所述碳化硅晶粒之間的氧化物相制成，其中所述粘結材料包含酚醛樹脂。
4.根據權利要求1、2或3所述的研磨制品，其中所述研磨顆?；旧喜缓趸?、磷酸鹽、磷化物、堿金屬元素、堿土金屬元素、過渡金屬元素、硅化物、鋁化物或其組合。
5.根據權利要求1、2、3或4所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含至少約90重量％碳化硅、至少約92重量％碳化硅或至少約93重量％碳化硅。
6.根據權利要求1或3所述的研磨制品，其中所述研磨顆?；旧嫌商蓟韬脱趸X組成。
7.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含至少約8: 1、至少約9: I或至少約10: I的碳化硅對氧化鋁的比率。
8.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含液相燒結碳化硅LPS-SiC。
9.根據權利要求8所述的研磨制品，其中所述研磨顆?；旧嫌梢合酂Y碳化硅LPS-SiC 組成。
10.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含至少約0.1微米、至少約I微米、至少約3微米、至少約8微米、至少約12微米、至少約20微米、至少約25微米、至少約30微米、至少約35微米、至少約40微米或甚至至少約50微米的平均粒度。
11.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含不超過約3000微米、不超過約2500微米、不超過約1700微米、不超過約1100微米、不超過約800微米、不超過約500微米、不超過約425微米、不超過約375微米、不超過約320微米、不超過約200微米或甚至不超過約90微米的平均粒度。
12.根據權利要求1或3所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含氧化物。
13.根據權利要求12所述的研磨制品，其中所述氧化物包含氧化鋁。
14.根據權利要求12或13所述的研磨制品，其中所述氧化物基本上由氧化鋁組成。
15.根據權利要求12、13或14所述的研磨制品，其中所述氧化物是碳化硅晶粒之間的間隙相。
16.根據權利要求1、3和12到15中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含相對于所述顆粒的總重量不超過約5重量％、不超過約4.5重量％、不超過約4重量％、不超過約3.5重量％或甚至不超過約3重量％含量的氧化物。
17.根據權利要求1、3和12到16中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含相對于所述顆粒的所述總重量至少約0.1重量％、至少約0.5重量％、至少約0.8重量％、至少約I重量％、至少約1.5重量％含量的氧化物。
18.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含至少約96 %、至少約97 %、至少約98 %、至少約99 %的理論密度。
19.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含至少約400MPa、至少約500MPa、700MPa、至少約750MPa、至少約800MPa、至少約825MPa或甚至至少約850MPa的強度，其中強度通過4點彎曲測試根據斷裂模量來測量。
20.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含不超過約1200MPa或甚至不超過約IlOOMPa的強度，其中強度通過4點彎曲測試根據斷裂模量來測量。
21.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含至少約 27kgf/mm2、例如至少約 28kgf/mm2、至少約 29kgf/mm2 的努氏硬度(Knoop hardness)。
22.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含不超過約35kgf/mm2、例如不超過約32kgf/mm2或不超過約30kgf/mm2的努氏硬度。
23.根據權利要求1或2所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含碳化硅晶粒，其中所述碳化娃晶粒具有至少約0.01微米、至少約0.05微米、至少約0.1微米、至少約0.4微米、至少約0.6微米或甚至至少約I微米的平均晶粒尺寸。
24.根據權利要求1、2或23所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒包含碳化硅晶粒，其中所述碳化硅晶粒具有不超過約100微米、不超過約50微米、不超過約25微米、不超過約10微米或不超過約 I微米的平均晶粒尺寸。
25.根據權利要求1所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含有機材料。
26.根據權利要求25所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含聚合物。
27.根據權利要求25或26所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含熱固性聚合物。
28.根據權利要求25、26或27所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含甲醛。
29.根據權利要求25到28中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含樹脂。
30.根據權利要求29所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含酚醛樹脂。
31.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含包括無機材料和有機材料的混合粘結劑。
32.根據權利要求1所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含金屬或金屬合金。
33.根據權利要求1所述的研磨制品,其中所述粘結材料包含玻璃質材料。
34.根據權利要求1所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含氧化物。
35.一種研磨制品，其包含: 具有包含于粘結材料內的研磨顆粒的粘結研磨主體，其中所述研磨顆粒包括液相燒結碳化娃；并且 其中對于以恒定進給速度磨削包含金屬的工件達至少約0.0005英寸的切割深度來說，所述主體包含至少約200的磨削比(G-ratio)，其中所述磨削比是從工件去除的材料重量對所述粘結研磨主體損失的材料重量的量度。
36.根據權利要求35所述的研磨制品，其中所述磨削比是至少約210、至少約225、至少約250、至少約275、至少約290、至少約300、至少約310或甚至至少約320。
37.根據權利要求35或36所述的研磨制品，其中所述磨削比不超過約1000或不超過約 900。
38.根據權利要求35、36或37所述的研磨制品，其中對于包含Ti的工件來說，所述磨削比在約150與400之間的范圍內，在約175與約400之間的范圍內，在約200與約400之間的范圍內，在約225與約400之間的范圍內，在約250與約400之間的范圍內。
39.根據權利要求35到38中任一權利要求所述的研磨制品，其中對于包含白色鑄鐵的工件來說，所述磨削比在約150與約800之間的范圍內，在約200與約800之間的范圍內，在約400與約800之間或約500與約800之間的范圍內，在約550與約700之間的范圍內。
40.根據權利要求35到39中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述研磨顆粒基本上由液相燒結碳化硅和氧化鋁組成。
41.根據權利要求35到40中任一權利要求所述的研磨制品，其中所述粘結材料包含有機材料。
42.一種研磨制品，其包含: 具有包含于粘結材料內的研磨顆粒的粘結研磨主體，其中所述研磨顆粒包括液相燒結碳化娃；并且 其中在以至少約60英寸/分鐘的工作臺速度在至少0.0005英寸的切削深度下磨削鈦工件期間，所述主體具有是包括固相燒結碳化硅研磨顆粒的主體的磨削比的至少約2倍的磨削比，其中所述磨削比是從工件去除的材料重量對所述粘結研磨主體損失的材料重量的量度。
43.根據權利要求42所述的研磨制品，其中在磨削所述鈦工件期間，所述主體具有是包括固相燒結碳化硅研磨顆粒的主體的至少約2.5倍、至少約3倍、至少約4倍或至少約5倍的磨削比。
44.一種研磨制品，其包含: 具有包含于粘結材料內的研磨顆粒的粘結研磨主體，所述研磨顆粒包含碳化硅并且基本上不含碳基和硼基燒結助劑材料；并且 其中對于以至少約60英寸/分鐘的工作臺速度在至少0.0005英寸的切削深度下磨削包含金屬的工件來說，所述主體包含至少約200的Q比，其中所述Q比是從工件去除的材料重量對所述粘結研磨主體損失的材料重量的量度。
45.一種形成液相燒結碳化硅研磨顆粒的方法，其包含: 形成碳化硅和燒結助劑的干燥混合物，其中所述燒結助劑基本上不含硼和碳； 形成所述碳化硅、所述燒結助劑和至少一種載劑液體的濕混合物； 在液相燒結過程中處理所述濕混合物以形成陶瓷制品；和 壓碎所述陶瓷制品以形成包括碳化硅的研磨顆粒。
46.根據前述權利要求中任一權利要求所述的研磨制品或方法，其中所述研磨顆粒的至少一部分包括成形研磨晶粒。
【文檔編號】C09C1/68GK103764349SQ201280042081
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2012年6月30日 優(yōu)先權日:2011年6月30日
【發(fā)明者】王冠, 伊夫·布桑特·魯 申請人:圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司