專利名稱：用于研磨陰極射線管面板的超研磨組合物及含有它的超研磨物品的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于研磨陰極射線管面板的超研磨(superabrasive)組合物，其含有分散于粘接材料中特定比例的金剛石和立方氮化硼顆粒的混合物，本發(fā)明還涉及應用所述組合物形成的特定形狀的超研磨物品。
超研磨劑如金剛石和立方氮化硼(CBN)已廣泛用于研磨模壓玻璃或鋼制品，因為它們比研磨劑如氧化鋁和金剛砂具有更高的硬度和韌性(參見美國專利6,096,107和6,200,360)，并且使用超研磨材料的研磨過程不像常規(guī)的淤漿法(slurry process)那樣會產生對危害環(huán)境的廢水。
這種超研磨材料與粘接材料組合，燒結后得到超研磨劑研磨物品，其性能受到顆粒大小、硬度、超研磨劑顆粒的等級和結構、以及使用的粘接材料的種類和其燒結組合物的孔隙率的影響。
用于研磨CRT面板的研磨物品可以形成多種形狀，如多種文獻所公開。例如，韓國專利公開號95-25832公開了用于研磨CRT玻璃面板的超研磨物品，其形狀是具有金剛石顆粒的插入鈕扣的橡皮墊的形狀。盡管應用這種物品不產生廢水，當金剛石顆粒單獨用作研磨材料時磨面將變鈍。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于制備陰極射線管玻璃面板的超研磨組合物，其具有良好的研磨效率，而又不具有上述的環(huán)境或劃痕問題。
本發(fā)明進一步的目的是提供一種從這種具有改善的持久性和使用壽命的組合物制備的研磨物品。
按照本發(fā)明的一個方面，本發(fā)明提供了一種用于研磨陰極射線管玻璃面板的超研磨組合物，其含有超研磨顆粒和粘接材料，該超研磨顆粒是金剛石顆粒和立方氮化硼(CBN)顆粒以體積比8.5∶1.5至9.5∶0.5混合比例混合的混合物。
按照本發(fā)明的另一個方面，本發(fā)明提供了一種用于研磨陰極射線管玻璃面板的研磨物品，其包括通過燒結本發(fā)明的超研磨組合物形成的超研磨劑研磨層，和用于固定超研磨劑研磨層的基底物，所述研磨層具有從其一部分底面向外延伸的圓柱狀突出，該基底物在其一部分頂部表面上具有一個淺凹，其形狀與圓柱狀突出緊密配合，該基底物緊密結合到研磨層上形成一個接觸面，該接觸面從研磨層底面的其余部分延伸到所述突出物的表面。


圖1是按照本發(fā)明的超研磨物品的一個例子的透視圖；圖2是圖1的超研磨物品沿A-A’面的截面圖；圖3和圖4是在本發(fā)明的超研磨研磨物品中用于將研磨層固定在基底物上的方法的兩個例子；圖5是將研磨層連接到基底物上的常規(guī)方法；圖6是根據燒結條件，應用金屬粘接材料制備的超研磨研磨物品的研磨效率的變化。
發(fā)明詳述本發(fā)明的超研磨組合物特征在于金剛石和立方氮化硼(CBN)顆粒的特定比例混合物用作超研磨劑材料，即按照本發(fā)明，金剛石顆粒和CBN顆粒的混合比例是體積比8.5∶1.5至9.5∶0.5。當使用更大量的金剛石顆粒時，從其制備的研磨物品的表面會出現像研磨加工過程中的拋光變鈍(glazing)現象，由此會降低研磨效率。并且，當CBN顆粒用量超過特定范圍，該超研磨顆粒在應用中容易從研磨表面脫落，也會降低研磨效率。
混合的超研磨顆粒與粘接材料以體積比1.5∶8.5至2.5∶7.5的混合比例組合，以提供本發(fā)明組合物。
該粘接材料可以是金屬的或金屬氧化物與樹脂的組合物，其功能是在高壓燒結加工中分散和緊密固定超研磨顆粒，得到具有高度物理完整性的高致密組合物。
可以用于本發(fā)明的金屬粘接材料的有代表性的例子包括Fe、Cu、Sn、及其氧化物，其顆粒平均粒徑范圍在30-50μm。當金屬氧化物與樹脂的混合物用作粘接材料時，該樹脂可以優(yōu)選為酚醛樹脂，與金屬氧化物組合時混合比例為9∶1至7∶3。
按照本發(fā)明，對本發(fā)明的超研磨組合物進行熱壓成型加工，以提供具有特定結構的本發(fā)明的研磨物品。
熱壓成型加工的進行可以將本發(fā)明的超研磨組合物加入到模具中，在高溫、高壓條件下熱壓，將該模具裝入預制的基底物，用以固定通過燒結本發(fā)明組合物產生的研磨層。
熱壓成型加工適合在真空電爐中溫度150-800℃、壓力0.1-0.5ton/cm2下進行，根據使用粘接材料的成分。例如，當金屬如銅或錫用作粘接材料，燒結成型加工可以在高溫650-750℃、壓力0.1-0.25ton/cm2下進行，而當粘接材料中加入樹脂時，燒結成型加工可以在低溫50-200℃、壓力0.25-0.35ton/cm2下進行，盡管條件可以根據Tg(玻璃態(tài)轉化溫度)和使用樹脂的分解溫度而改變。
該模具和固定基底物可以由本領域公知的不銹鋼、碳鋼或其它材料制成，該模具在真空下進行熱壓成型加工中被密封。
在本發(fā)明中，該基底物被預制成型，具有一個淺凹，以使通過燒結本發(fā)明組合物得到的研磨層可以牢固地附著到其上。即，在本發(fā)明的研磨物品中，該研磨層具有一個圓柱突出，以緊密吻合方式從其底面伸向燒結物的淺凹內。
為了使研磨層更緊密地附著到基底物上，特殊的結構特征如凸緣、圓形凹槽或螺旋凹槽可以進一步提供研磨層與基底物間的接觸面。
按照本發(fā)明用于研磨CRT玻璃面板的研磨物品可以制成一定的形狀，例如圓形或矩形墊，適合于研磨的選擇方法。例如，圓墊形狀優(yōu)選用于以旋轉模式操作的LAP機器，而矩形墊形狀優(yōu)選用于擺動模式操作的AGM。
根據研磨方法和粘接材料的組合物，超研磨顆粒的粒徑和韌度指數可以適當控制。例如，當粘接材料含有樹脂成分并使用旋轉研磨工具，超研磨顆粒的平均粒徑優(yōu)選在75-90μm，韌度指數為50-60，當使用擺動方法，優(yōu)選平均粒徑更小，范圍在30-38μm。
當使用金屬粘接材料并采用旋轉研磨方法時，超研磨顆粒平均粒徑優(yōu)選在75-90μm，韌度指數為50-60，與上面的情況相同，但是當選擇擺動研磨方法時，超研磨顆粒的平均粒徑優(yōu)選在30-38μm，金剛石和CBN顆粒的韌度指數分別為50-60和40-50。
如果顆粒的粒徑大于該上限，磨光玻璃面板的表面變得太粗糙，而如果低于下限，研磨效率降低。并且，如果韌度指數大于上限，研磨顆粒在適當速率下不能被完全打碎，恢復研磨表面，研磨表面傾向于變得磨光，而當低于下限，其使用壽命變短。
按照本發(fā)明的研磨物品的幾種實施方案如附圖所示。圖1表示本發(fā)明研磨物品的一個實施方案的透試圖，圖2顯示了在圖1中沿A-A’面切開的橫截面圖。
如圖1和2所示，本發(fā)明的超研磨劑研磨物品(100)由超研磨劑研磨層(110)和用于固定研磨層的基底物(120)組成，其中研磨層(110)的底部具有圓柱狀突出，在其底部具有一個環(huán)形凸緣(141)，其伸進，并且緊密地吻合于基底物(120)。
基底物(120)的下部在其外表面配有圓槽(130)，其用于將研磨物品裝入載體如橡皮墊。當在軸向上進行振動運動時，該環(huán)形凸緣(141)防止研磨層與基底物分離。
圖3和圖4表示本發(fā)明研磨物品的兩個其它方案。從圖3和圖4可以發(fā)現，用于將研磨劑研磨層附著到基底物的方法具有一個另外的結構特征，即圓形凹槽(142)位于研磨層(110)的底面(160)，螺旋凹槽(143)位于圓柱狀突出(140)的外表面。
下列實施例是只是為了說明本發(fā)明，絕不是為了限制本發(fā)明的范圍。
固定的基底物(120)具有相應于圖3的形狀，由SS41制成，其應用NC(數字控制)機器預先制成，其位于模具中，將上述研磨層組合物加入到基底物中。該模具用碳沖密封，置于真空電爐上，在壓力0.2ton/cm2、溫度700℃下進行燒結20分鐘，得到具有圖1和圖2形狀的燒結的超研磨劑研磨物品。
由此制備的超研磨劑研磨物品通過常規(guī)插入方法插入到圓形橡皮墊中，得到的研磨裝置裝入LAP研磨機中，用于研磨的是200 CRT玻璃面板，以旋轉方式在0.15kgf/cm2下進行30秒，以評價其研磨效率，用除去的玻璃量表示，該結果如表1所示。下表中Run為實驗編號，Com.Run為對照實驗編號。
表1
附注a顆粒粒徑在75-90μm，韌度指數為50-60bGeneral Electric of U.S.A.的產品cGeneral Electric of U.S.A.的產品從表1可以發(fā)現，當CBN的量不在5-15％的范圍內，隨著研磨方法的進行，研磨效率迅速下降。
將超研磨劑研磨物品裝于LAP機器中，研磨使用15”CRT玻璃面板，在5.5-7Hz、0.15kgf/cm2下進行30秒。測定了機器表面的研磨效率和粗糙度。用于測定表面粗糙度的裝置為Surftest 301TM(stylus type)，日本Mitsutoyo Company生產。下表中Run為實驗編號，Com.Run為對照實驗編號。
表2
附注d根據研磨劑顆粒和粘接材料顆粒的量從表2可以發(fā)現，使用的研磨劑顆粒的量不在本發(fā)明的15-25％或者韌度指數低于50，研磨效率不令人滿意(參照對照實驗2-1至2-3和2-7至2-11)，而如果韌度指數高于60或粒徑大于90μm，表面變得粗糙(參照對照實驗2-4至2-6和2-15至2-18)。另一方面，如果粒徑小于75μm，研磨效率非常低，不令人滿意(參照對照實驗2-23)。并且，在對照實驗2-12至2-14、2-19至2-22和2-24至2-26中應用顆粒粒徑和韌度指數不在本發(fā)明范圍的研磨劑顆粒制備的其它研磨物品都顯示出差的研磨效率。
將由此得到的研磨物品裝于A.G.M.(軌道非球面研磨機)(以擺動模式操作)，研磨使用29”CRT玻璃面板，在5.5-7Hz、0.15kg/f/cm2下進行35秒。如實施例2測定機器表面的研磨效率和粗糙度。結果如表3所示。下表中Run為實驗編號，Com.Run為對照實驗編號。
表3
附注d根據研磨劑顆粒和粘接材料顆粒的量從表2和表3的結果可以發(fā)現，當研磨劑顆粒的粒徑大小、韌度指數和用量被控制在本發(fā)明的特定范圍內，可以獲得滿意的研磨效率和表面平滑度。
圖6顯示應用基于銅的金屬作為粘接材料制備的研磨物品適合在溫度650-750℃和壓力0.10-0.25ton/cm2下粘接。
為了對照，重復上述過程，得到兩種對照研磨物品，具有圖5的常規(guī)結構。
測試由此得到的研磨物品，以測試在研磨加工中研磨層是否與基底物相分離。結果如表4所示。下表中Run為實驗編號，Com.Run為對照實驗編號。
表4
表4的結果表明各種研磨物品的研磨層都比常規(guī)研磨物品更加牢固地附著到基底物上。
盡管本發(fā)明按照上述具體的實施方案進行了描述，應該認為本領域普通技術人員可以對本發(fā)明進行多種改變和調整，但都沒有偏離后附權利要求書限定的范圍。
權利要求
1.一種用于研磨陰極射線管玻璃面板的超研磨組合物，其含有超研磨顆粒和粘接材料，其中所述超研磨顆粒是金剛石和立方氮化硼(CBN)以體積比8.5∶1.5至9.5∶0.5的混合比例混合的混合物。
2.按照權利要求1的組合物，其中所述超研磨顆粒的平均粒徑在75-90μm，韌度指數為50-60。
3.按照權利要求1的組合物，其中所述超研磨顆粒的平均粒徑在30-38μm，韌度指數為50-60。
4.按照權利要求1的組合物，其中所述金剛石顆粒的平均粒徑在30-38μm，韌度指數(toughness index)為50-60，CBN顆粒的平均粒徑在30-38μm，韌度指數為40-50。
5.按照權利要求1的組合物，其中所述超研磨顆粒與粘接材料以體積比1.5∶8.5至2.5∶7.5的混合比例組合。
6.按照權利要求5的組合物，其中所述粘接材料為金屬的，或金屬氧化物和樹脂的混合物。
7.按照權利要求5的組合物，其中所述金屬氧化物-樹脂混合物中樹脂含量范圍在70-90％體積。
8.一種用于研磨陰極射線管玻璃面板的研磨物品，其包括通過燒結權利要求1-7中任何一個的超研磨組合物形成的超研磨劑研磨層，和用于固定超研磨劑研磨層的基底物，所述研磨層具有從其一部分底面向外延伸的圓柱狀突出，該基底物在其一部分頂部表面上具有一個淺凹，其形狀與所述的圓柱狀突出緊密配合，該基底物緊密結合到研磨層上形成一個接觸面，該接觸面從研磨層底面的其余部分延伸到所述突出物的表面。
9.按照權利要求8的研磨物品，其中在所述接觸面上提供有用于將研磨層固定到基底物的另外的結構特征。
10.按照權利要求9的研磨物品，其中所述的另外的結構特征選自在所述圓柱狀突出下部形成的凸緣，位于接觸面一部分的圓形凹槽，其中研磨層的下表面與基底物的上表面相吻合，在圓柱狀突出物外周的螺旋凹槽，以及它們的組合。
11.一種制備用于研磨陰極射線管玻璃面板的研磨物品的方法，其包括將預先制成的基底物裝入模具的步驟，將權利要求1-8中任何一個的超研磨組合物置于基底物上，密封模具，在溫度150-800℃、壓力0.1-0.5ton/cm2下進行熱壓。
12.按照權利要求11的方法，其中所述研磨物品包括通過燒結所述超研磨組合物形成的超研磨劑研磨層，和用于固定超研磨劑研磨層的基底物，所述研磨層具有從其一部分底面向外延伸的圓柱狀突出，該基底物在其一部分頂部表面上具有一個淺凹，其形狀與圓柱狀突出緊密配合，該基底物緊密結合到研磨層上形成一個接觸面，該接觸面從研磨層底面的其余部分延伸到所述突出表面。
全文摘要
一種研磨物品,它包括含有金剛石和立方氮化硼(CBN)以體積比8.5∶1.5至9.5∶0.5的混合物的超研磨組合物衍生出的研磨層,和通過形成三維粘接接觸面用于固定粘接層的基底物,當研磨CRT玻璃面板時,它提供了良好的研磨效率。
文檔編號B24D3/00GK1346863SQ0114149
公開日2002年5月1日 申請日期2001年9月27日 優(yōu)先權日2000年9月27日
發(fā)明者崔成國, 趙現命, 姜泳模, 李軒振, 崔長洙, 全鐘泊, 李漢泊, 金炅俊, 黃燦海, 鄭赫載 申請人:三星康寧株式會社, 二和鉆石工業(yè)株式會社