專利名稱：：含有磨絲的涂覆磨料涂層制品的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及涂覆磨料制品，其中的涂覆磨料是含有多晶磨絲的?？扇苣z體氧化鋁磨料，自它們聞世的若干年來，在涂覆磨料應(yīng)用的主要領(lǐng)域中，已經(jīng)證明比其它優(yōu)質(zhì)磨料更具有顯著的優(yōu)點。這種磨料一般通過對水合氧化鋁凝膠體進行干燥和燒結(jié)的辦法制成，水合氧化鋁凝膠體也可含有舉如MgO或ZrO2那樣的不等量的添加物。干燥材料或者在燒結(jié)之前或者在燒結(jié)之后被破碎，以得到所希望的粒度范圍內(nèi)的不規(guī)則塊狀形的多晶磨粒。這種磨粒可以過后結(jié)合在舉如涂覆研磨盤或砂帶那樣的磨料制品內(nèi)。雷塞施(Leitheiser)等人的美國專利4314827中公開的磨粒是通過這樣的一種方法制成燒結(jié)的磨粒含有不規(guī)則的“雪片”形的α氧化鋁晶體，該晶體的直徑量級為5至10微米，“雪片”臂之間和相鄰“雪片”之間的空隙為其他的舉如細(xì)結(jié)晶狀的氧化鋁氧化鎂的尖晶石那樣的物相所占。1986年11月18日公布并被轉(zhuǎn)讓給諾頓公司(NortorCompany)的美國專利4623364中公開了一種制造氧化鋁磨料的可溶凝膠體的方法和除磨料之外的具有高性能的制品，例如涂料、薄膜、纖維、棒或小形件。在上述的專利中，將水合氧化鋁轉(zhuǎn)換成α氧化鋁是通過在干燥前把籽晶材料加到凝膠體或凝膠體的初生晶粒中的辦法實現(xiàn)的。這是能夠采用具有α氧化鋁介質(zhì)的凝膠體或凝膠體的初生晶粒的濕態(tài)振動研磨的方法或者采用直接添加粉狀的或其它形式的很細(xì)的籽晶顆粒的方法實現(xiàn)的。如此得到的α氧化鋁(通常稱之為SG磨料)具有很細(xì)的均勻的晶體結(jié)構(gòu)，所有晶體的粒度基本上小于1微米。加長加熱時間是能夠獲得稍大的粒度，但一般來說并不希望。制取磨粒，對這種加有籽晶的凝膠體得干燥、破碎和加熱。如此生產(chǎn)出來的磨?？梢杂脕碇圃炫e如涂覆研磨盤和磨輪那樣的制品。制取成形的另件或桿，一種可以替換的方案是，這種材料是在加熱前通過擠壓成形或模壓成形的。在桿的擠壓成形情況下，桿得過后切或截成適當(dāng)?shù)拈L度。本發(fā)明提供了一種使用壽命長的涂覆磨粒，采用特殊形狀的可溶凝膠體氧化鋁磨粒，對給定的磨削速率而言，需要輸入的功率不大。本發(fā)明的涂覆磨料能自如地進行磨削，而且在研磨時產(chǎn)生的熱較少。還發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的涂覆磨料能以較均勻的速率下磨削并超過非一般長的使用壽命能使工件獲得更為合適的表面光潔度。本發(fā)明提供了一種涂覆磨料制品，其磨粒含有燒結(jié)的可溶凝膠體的α氧化鋁絲，這種絲沿其長度具有基本上一致的橫截面，平均的縱橫之比值至少為1∶1，最好為2∶1至9∶1左右，且可高到12∶1或更高。這種α氧化鋁絲可以含有舉如MgO那樣的添加物，或其他尖晶石氧化鋁模(ZrO2)，或其他合適的材料，構(gòu)成可溶凝膠體，而最好是構(gòu)成引晶可溶凝膠體。這種絲最好至少含有95%而更好至少含有98%的α氧化鋁晶體，加熱時基本上不形成非晶體或“玻璃”的雜質(zhì)。晶體的粒度高達2微米左右，但是，最好的絲具有晶體粒度要低于1微米，最好是0.5微米。磨絲是通過粘結(jié)層附著于與其貼近一端的柔性基材上。這種絲一般是從基材向外伸延并通常覆蓋有復(fù)膠層，以進一步地使絲粘連在基材上?；目梢杂萌魏我环N涂覆磨料采用的眾所周知的基材制成，例如編織的或縫合的膠結(jié)織品、薄膜或紙。隨應(yīng)用而定，一類眾所周知的編織物或紙的拋光方法和材料被用于工業(yè)上以制備這種基材，同樣適用于本發(fā)明采用的涂覆磨料的基材。類似地，任何一種在涂覆磨料制造中采用的眾所周知的標(biāo)準(zhǔn)粘結(jié)層可以被采用。如果本發(fā)明的磨絲的縱橫之比值相當(dāng)短，即平均比值至少為1∶1左右，最好為2∶1至5∶1左右，則復(fù)膠層可以采用標(biāo)準(zhǔn)的滾動涂覆技術(shù)。如果磨絲具有較長縱橫之比值，采用其他舉如噴涂裝置來涂覆是最好的，因為對絲不會有過量地向下壓擠力量。復(fù)膠層所用的材料也可以是任何一種在涂覆磨料業(yè)中采用的眾所周知的型號。本發(fā)明的涂覆磨料制品與結(jié)合有現(xiàn)有技術(shù)破碎磨粒的那些制品相比，其壽命更長。它們還傾向于在較小變化速率條件下磨削，并至少在其部分壽命內(nèi)比起現(xiàn)有技術(shù)的涂覆磨料，它能使工件的表面光潔度變化不大。還意外地發(fā)現(xiàn)，使用本發(fā)明的涂覆磨料在低壓力研磨操作時特別有效。本發(fā)明的一個獨特的優(yōu)點是，不僅能按要求提供具有不同長度磨絲的涂覆磨料制品，而且對于某種特殊用途用的粒度分布能按要求那樣精確或變化，這是至今為止用滾動破碎的磨料所不及的。進一步的優(yōu)點在于，本發(fā)明的涂覆磨料制品能將切割或各種長度或縱橫比值的磨絲結(jié)合為一體，以仿造一種標(biāo)準(zhǔn)的CAMI級別磨絲混合物?？梢蕴娲姆桨甘牵@種涂覆磨料能具有一種對整個級別范圍、控制和細(xì)徑磨絲的特定的混合物。在制造涂覆磨料時采用具有預(yù)先規(guī)格結(jié)構(gòu)的磨粒方面的另一優(yōu)點在于，整個制造過程是比較經(jīng)濟和有效的。再有一個優(yōu)點是，這種表面上具有較低密度顆粒的制品通常要比每單位表面積較高數(shù)量磨粒的制品要好做。根據(jù)本發(fā)明的涂覆磨料制品具有多種結(jié)構(gòu)形式，如研磨盤，在許多研究應(yīng)用中，它提供了良好的性能。本發(fā)明的涂覆磨料制品特別好地適應(yīng)有效使用研磨輔助物料，這種研磨輔助物料通常與涂覆形的磨料表面接觸。普通磨料的下型面限制著研磨輔助物料的數(shù)量，這種輔助物料能在磨料上方不蓋住時接觸。然而，由于本發(fā)明采用的是絲狀磨料的上型面，所以有可能裝入更多的研磨輔助物料，從而具有很有利的效果。應(yīng)用多反作用形式的研磨輔助物料也是可能的，多半是用泡沫取代樹脂涂料的混合物。被采用的這種研磨輔助物料可以包括眾所周知的那些有效物料，例如KBF4、K2TiF6、NaCl、Sulfur和類似物。本發(fā)明上述的和其他目的及優(yōu)點，結(jié)合附圖閱讀下列的說明和給出的實施例將會更清楚明了。圖1是本發(fā)明具有一層磨絲的一部分涂覆磨料制品平面視圖的照片;圖2是圖1所示那樣的涂覆磨料制品橫截面視圖的照片;圖3是本發(fā)明另一種涂覆磨料制品橫截面視圖的照片，其中的磨絲具有大于圖2所示制品的平均縱橫比值;圖4是涂覆磨料制品橫截面視圖的照片，其中的磨絲的平均縱橫比值略小于圖2所示制品的磨絲平均縱橫比值;圖5是涂覆磨料制品橫截面視圖的照片，其中的磨料是通過常規(guī)的滾動破碎法獲得的;圖6(a)、(b)、(c)、(d)、(e)和(f)是分別表示下列情況的照片50粒度的滾動破碎的可溶凝膠體氧化鋁磨粒;常規(guī)的50粒度的滾動破碎的熔化氧化鋁磨粒;隨機抽樣的50粒度可溶凝膠體磨絲(c)和根據(jù)本發(fā)明制取涂覆磨料制品時采用的增大的平均縱橫比值(d、e、f)。圖7是表示增大縱橫比值對本發(fā)明具有磨絲的涂覆研磨盤總磨削的影響圖;圖8是表示磨絲縱橫比值對涂覆研磨盤磨削性能影響的另一個圖;圖9是本發(fā)明的涂覆制品平面照片(被放大了100倍)，示出了埋置于復(fù)膠層中的磨粒;圖10是具有復(fù)膠層的常規(guī)破碎的引晶的可溶凝膠體磨粒制品平面放大100倍的電子顯微鏡攝的照片;圖11是取自如圖9所示涂覆制品(本發(fā)明的制品)切屑放大50倍的電子顯微鏡攝的照片;圖12是取自圖10所示涂覆制品(現(xiàn)有技術(shù))切屑放大50倍的電子顯微鏡攝的照片?，F(xiàn)在參照附圖，圖1所示的涂覆磨料制品10的照片中，包括一個基材元件12和涂覆磨料14的頂部表面層。從圖2中清楚看到的那樣，該涂覆磨料14有一層粘結(jié)層16、一層磨絲18和一層復(fù)膠層20。為了這種應(yīng)用和公開本發(fā)明的目的，使用術(shù)語“磨絲”是參照于伸長的陶瓷磨料體，這種磨料體沿其長度一般具有一致的橫截面，而長度最好是至少為橫截面最大尺度的2倍左右(平均值)。本發(fā)明的磨絲可以彎曲或扭曲，以便沿磨料體測得長度而不必成直線狀態(tài)。一般來說，磨絲18最好是采用這樣的辦法獲得最好將引晶的水合氧化鋁凝膠體擠成或甩成連續(xù)的絲;將如此獲得的絲干燥;把絲切截成各種所需的長度;然而接著把絲加熱到不高于1500℃的溫度。制備水合氧化鋁凝膠體的各種可溶凝膠的方法在例如美國專利4314827和4623364中已被公開。除了水合氧化鋁之外，正如所述專利中所揭示的那樣，這種溶膠可有重量高達為10～15%的粉末狀尖晶石、富鋁、二氧化錳、二氧化鈦、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鋯，或者添入大量的(40%或更多)初生晶粒，或者其它合適的添加物或初生晶粒。然而，最好的是，這種凝膠體基本上要在加熱時不形成非晶的玻璃材質(zhì)的材料。因此，本發(fā)明的制品所采用的這種被加熱的可溶凝膠體磨料最好是α氧化鋁重量至少為95%，更好為98%。在一個最佳的實施例中，這種可溶凝膠體包括一種擴散的超微粒結(jié)晶的引晶材料或者包括一種有一定量的在燒結(jié)時使水合氧化鋁顆粒有效轉(zhuǎn)化為α氧化鋁的初生晶粒。這就是通常稱之“可溶凝膠體的引晶過程”。這種引晶材料的量不應(yīng)超過水合氧化鋁重量的10%，一般超過5%的量就不會是有利的。如果這種籽晶相當(dāng)?shù)丶?xì)，是符合要求的，0.5%至10%左右的量可以選用1～5%。在一般情況下，如果添加了較多的引晶材料，例如較多的α氧化鋁，這就可能對凝膠體的穩(wěn)定性有影響，并使擠絲非常困難。另外，在擠絲時事先存在大量的α氧化鋁，就會要求有較高的溫度以實現(xiàn)燒結(jié)。然而，正如上面所指出的那樣，較高的溫度導(dǎo)致晶體增長，而這樣的制品一般來說是低劣的。固態(tài)的微晶狀的引晶材料的實例是β氧化鋁、α氧化鐵、α氧化鋁、γ氧化鋁、氧化鉻和其他細(xì)碎屑。這些引晶材料以α氧化鋁最佳，它們會給正在形成α氧化鋁晶體提供一種核化的場所。各種籽晶也可以舉如硝酸鐵溶液的形式添加。一般來說，這種引晶材料具有與α氧化鋁相同的結(jié)構(gòu)，類似的晶格尺度(約15%的范圍內(nèi))和在轉(zhuǎn)換成α氧化鋁的溫度條件下出現(xiàn)干燥的凝膠體(約1000至1100℃)。通過各種方法，例如擠絲法或甩絲法，可以由凝膠體形成未燒結(jié)的磨絲。擠絲法對于直徑約為0.25和1.5毫米之間絲來說是最有效的，在干燥和加熱之后，該區(qū)間的絲徑大致等于分別分成100粒度至24粒度的網(wǎng)孔直徑。甩絲法對于直徑小于100微米的加熱了的絲來說是最有效的。像0.1微米(0.001毫米)那樣細(xì)的加熱了的絲已按本發(fā)明的甩絲法做成。未燒結(jié)的磨絲在加熱時其直徑縮少為擠絲直徑的50%左右。最適合于擠絲的凝膠體應(yīng)含的固態(tài)成份得在30%至65%左右，而最佳成份在45%至64%之間。這種最佳的固態(tài)成份是直接隨處于被擠絲的直徑而變化的，對于具有加熱直徑大致等于50號粒度的破碎的磨料(約0.28毫米)的網(wǎng)孔的磨絲而言，最佳的固態(tài)成份約為60%。根據(jù)本發(fā)明的甩絲法可以在盤上放置一定量的凝膠體來實現(xiàn)，即盤子轉(zhuǎn)動使盤子上的未燒結(jié)磨絲猛烈移動，立刻在空氣中干燥?？梢蕴鎿Q的方案是，凝膠體可以置放在一個離心盆中，盆的周邊上鉆有孔或縫隙，盆以每分鐘5000轉(zhuǎn)的速度轉(zhuǎn)動，使凝膠體甩成為磨絲。其它眾所周知的甩絲法也可以用來形成這種未燒結(jié)的磨絲。對于甩絲法而言，最有效的固態(tài)成份是在20%和45%之間，最佳成份為35%至40%左右。如果磨絲是采用甩絲法形成的，最理想的是添加1%至5%左右的甩絲輔助物料到溶膠中，如聚乙烯氧化物。為了使絲成形用的凝膠體具有理想的粘膠彈性特性，這種凝膠體是由溶膠制成的。甩絲輔助物料的最佳量是隨凝膠體的固態(tài)成份成反比變化的。這種甩絲輔助物料在焙燒或加熱過程中從磨絲中被燒掉。由于需添加的量非常少(對于擠絲法而言一般根本不需要的)，所以，對加熱了的絲的性能基本上不受影響。擠壓凝膠體通過具有絲橫截面理想形狀的模具，例如方形、星形、橢圓形、三角形、或甚至是空心管形，被擠出的凝膠絲就可以有各種所需要的形狀。如果凝膠絲的橫截面相當(dāng)?shù)卮?，或者是由含大量水的凝膠體制成，則在加熱100℃以上之前，將它們在溫度低于100℃的條件下干燥24～72小時是必要的或是最好的。如果凝膠絲的橫截面相當(dāng)小，或者是由含很高固態(tài)成份的凝膠體制成，則干燥就是不必要的。這種最初形式的連續(xù)的絲，最好破碎或切割成研磨應(yīng)用時所需要的最大尺度的長度。一般情況下，把連續(xù)的絲轉(zhuǎn)換成單個的實體或改變它們的形狀所需的任何成形或分割的操作最好在凝膠階段或干燥階段完成。因為在這些階段完成成形或分割要比試圖在根據(jù)本發(fā)明最終加熱之后形成的堅硬實體狀態(tài)下操作較為容易和經(jīng)濟。因此，當(dāng)連續(xù)的絲從擠壓模具出來時，通過現(xiàn)有技術(shù)的眾所周知的適當(dāng)裝置，例如用接近模具工作面安裝的回轉(zhuǎn)金屬絲切割器可以把連續(xù)的絲切成到希望長度的絲。一種可替換的方案是，這種干燥的絲可以被破碎，而后按希望長度范圍分級。凝膠絲按所需成形和按需切斷或破碎和干燥之后，通過控制加熱將它們轉(zhuǎn)換成最終形式的絲。這種加熱過程應(yīng)該足以使凝膠絲的全部氧化鋁含量基本上轉(zhuǎn)換成晶粒狀α氧化鋁，但溫度和時間都不應(yīng)該超過，因為過度加熱能夠促進不希望的顆?；蚓w增長。一般情況下，加熱溫度為1200℃至1350℃之間，相應(yīng)的時間為1小時和5分鐘之間。對較大的顆粒而言，為了排除在加熱時可能引起絲破裂的剩留揮發(fā)物和結(jié)合水，最好先在400～600℃的溫度下加熱干燥幾個小時至10分鐘。特別是對于由引晶凝膠體形成的絲，過度加熱很快產(chǎn)生較大的顆粒，使絕大部分較小的顆粒吸收到周圍，從而，就微觀結(jié)構(gòu)尺度來說，減低了制品的均勻性。本發(fā)明的磨絲應(yīng)具有的縱橫比值，即沿主要的或較大的尺度的長度和沿垂直于主要尺度的任一尺度的絲的最大尺寸之間的比值，最好是平均值至少為2∶1。橫截面非圓的情況，即多邊形情況，采用垂直于長度方向的最大測量值來確定該縱橫比值。然而，應(yīng)該理解的是，特別多的磨絲縱橫比值可能或多或小取決于磨絲分割的特殊方式而變化的。因此，特別多的磨絲中，有些磨絲的縱橫比值小于2∶1，有些磨絲的縱橫比值大于2∶1;然而，就平均值來說，在本發(fā)明的涂覆磨料制品中采用的所希望的那些磨絲應(yīng)該最好具有至少為2∶1的縱橫比值。盡管較長的磨絲在許多應(yīng)用中也是有效的，但縱橫比值的平均值最好為2～8。在一般情況下，具有較小縱橫比值磨絲的涂覆磨料制品更適于高壓力研磨應(yīng)用，而具有較高縱橫比值磨絲的涂覆磨料更適于低壓力研磨應(yīng)用。本發(fā)明實際應(yīng)用中最有效的磨絲硬度至少為16GPa，對大多數(shù)應(yīng)用(維氏硬度計壓頭500克載荷)，其硬度最好至少為18GPa，而且磨絲的理論密度最好至少為90%，一般最好是至少95%。純正的致密α氧化鋁的硬度約為20～21GPa。在某些情況下，至少在本發(fā)明實際應(yīng)用中采用的磨絲在其長度方向尺度可能是扭曲的，或者或多或少有些彎曲。本發(fā)明的磨絲制造的涂覆磨料制品已經(jīng)發(fā)現(xiàn)它優(yōu)于含有一般破碎磨粒的同類型磨料制品，甚至具有相同材料和微觀結(jié)構(gòu)，以及相同的直徑。本發(fā)明涂覆磨料制品的制造，大部分都是采用現(xiàn)有熟知的常規(guī)技術(shù)實現(xiàn)的?；募?2可以使用目前在制造涂覆磨料中所采用的任一種材料。這種材料包括有紙、薄膜、編織的和縫合的粘合織品、粘膠纖維、棉布、尼龍和聚脂、硫化纖維板、形狀穩(wěn)定的聚脂薄膜和類似材料。對各種材料上涂膠得或多或少取決于涂覆磨料制品的具體端面。如果使用的話，則基材件的涂膠和充填物可以按要求用淀粉、膠水充填，或用舉如酚-醛那樣的樹脂材料。粘結(jié)層可以用樹脂材料，例如酚-醛、環(huán)氧樹脂或類似物。如果需要;該粘結(jié)層可以有一層砂膠層16。砂膠層為熱硬樹脂材料的地方，粘結(jié)層可以按要求或者是膠水或者是樹脂材料。一種常規(guī)的粘結(jié)磨料的實例是含有48%酚-醛樹脂固體和52%碳酸鈣充填物的溶液。順著基材件上的粘結(jié)層，該粘結(jié)層的樹脂通常是依據(jù)成份事先處置過的，例如，在107℃溫度條件下經(jīng)過30分種的處置。根據(jù)有效的靜電技術(shù)，接著向上推動或噴射磨絲，隨后接著涂敷復(fù)膠層，該復(fù)膠層的實例是一種常規(guī)的含有48%酚-甲醛樹脂和52%碳酸鈣填料的溶液。然后，該涂覆磨料進行最終的固化處理，典型的是在107℃溫度條件下經(jīng)過10小時的固化處理，使復(fù)膠層內(nèi)的樹脂固化到所需的硬度。在涂覆磨料制造中采用常規(guī)的放射性醫(yī)用(E射線或紫外線)樹脂也可以用于織物品或膠粘層的拋光。磨料涂覆于基材件上的工藝，一般是按照常規(guī)的涂覆技術(shù)，例如，滾動涂覆的方法。然而，在采用相當(dāng)長的磨絲場合，復(fù)膠層更理想的是采用噴涂技術(shù)或滾動涂覆之外的其他技術(shù)，以避免磨絲的過度破裂或向下壓碎?，F(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖5，它通過比較的辦法，示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的涂覆磨料22，這種磨料22是由常規(guī)的滾動破碎技術(shù)獲得的磨料24。人們能容易地估價出，如圖1-4所示那樣的由本發(fā)明涂覆磨料提供的結(jié)構(gòu)上的差異。在制造本發(fā)明涂覆磨料中所采用的磨絲結(jié)構(gòu)上的差異能通過參照圖6更容易地看出。在上述附圖中，對可溶凝膠體氧化鋁磨料進行常規(guī)滾動破碎所獲得的不規(guī)則三元形狀磨粒26示于圖6(a)中，這些不規(guī)則形狀的磨粒是與圖6(b)中示出的熔化的氧化鋁磨粒相類似的，它是通過常規(guī)的滾動破碎技術(shù)獲得的。在圖6(d-f)中，示出了根據(jù)本發(fā)明制造涂覆磨料中采用的各種磨絲。圖6示出了很多任意縱橫比值的磨絲18，不難區(qū)分其中磨絲的粒度等級，磨絲的平均縱橫比值為4.1∶1。圖6(d)、(e)和(f)中的磨絲的平均縱橫比值分別為3.6∶1;5.1∶1;和8.5∶1，正如從附圖中能容易理解的那樣，這種可溶凝膠磨絲18沿其長度具有基本相同的圓截面。另一方面，這種滾動破碎的可溶凝膠磨料26，象滾動破碎的熔化的氧化鋁磨料28，其形狀是不規(guī)則的，一些是相當(dāng)長的，而另一些是塊狀形的，誰都不會相信具有相同的橫截面形狀。圖9和圖10清楚地示出了本發(fā)明的制品表面和現(xiàn)有技術(shù)的制品表面的不同的物理特性。圖11和圖12示出了圖9和圖10所示結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的切屑。應(yīng)該注意的是，本發(fā)明的制品產(chǎn)生的切屑是明顯連續(xù)的切屑，證明了具有極好的磨削性能。然而，圖12示出的是與熔化金屬小球相混合的不連續(xù)的切屑，表明了相當(dāng)差的磨削性能。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的涂覆磨料相對現(xiàn)有技術(shù)制品具有突出的優(yōu)點，現(xiàn)有技術(shù)的制品形狀不規(guī)則并使工件外形變化。大多數(shù)優(yōu)點都直接來自磨粒的形狀。在對不同的施加壓力、采用砂帶和研磨盤制品構(gòu)成的研磨實驗中，性能改進的程度與縱橫比值有緊密地相連。總磨削隨縱橫比值向高達某個值的增加而增加是取決于制品的類型、接觸壓力和其他實驗條件。例如，在80磅/吋2壓力下的帶狀產(chǎn)品研磨實驗時，將縱橫比值增加到大于3，性能不引起改善。性能不再連續(xù)的隨著無限止高縱橫比值而增加，這是因為較大的長度在磨粒的基體處產(chǎn)生較大的力臂并產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力使磨粒迅速破裂。在纖維作為基材的研磨盤制品上用5磅/吋2左右較低施加壓力，直到較大的縱橫比值以前，性能不降。被發(fā)現(xiàn)的是，較高縱橫比值會影響下列四種方式的研磨性能機理·較寬分布的磨削邊緣;·單位面積較小的接觸點;·增大切屑的間隙;·磨粒的支襯或聚集。采用較高的縱橫比值，磨削邊緣的分布得超過基材上方較高或較厚，使涂覆制品能在不同的水平研磨若干組磨削邊緣。第一組具有最大縱橫比值的磨粒最后因纖維的內(nèi)應(yīng)力而斷裂，而新的較短未受損的磨粒組承受并開始磨削。如果該部位的邊緣應(yīng)力超過纖維的應(yīng)力，則該邊緣限制建立新的邊緣和再磨銳的作用。開始，高縱橫比值的磨粒主要是由新磨粒承受工作的;后來，由于力矩臂減小，再磨銳的邊緣外形變成主要了。若干個實例和實驗支持著這種機理的說明。單位時間制品重量損失是隨著縱橫比值從2∶1到3∶1增加而增加的。在利用間斷循環(huán)以觀察磨粒磨損和破裂的低壓力研磨盤和高壓力砂帶的實驗中，不但目視觀察而且對表面外形的研究也指出了根據(jù)本發(fā)明的制品磨粒尖點的分布比常規(guī)破碎的可溶凝膠磨料制品，其高度范圍更大，而且這種范圍隨縱橫比值而增大。另外，表面光潔度(Ra或算術(shù)平均值)和工作頻率隨縱橫比值增加。工作頻率是從十個不同的時間間隔內(nèi)找出最高點和最低點的平均值以及取出其差的辦法確定的。工作頻率給出一種較好的表示法，它指出了能獲得進行工作的磨粒粒度水準(zhǔn)以上的多少材料。對于相等磨粒重量而言，根據(jù)本發(fā)明的一種涂覆制品是一種更為“開路”性涂覆制品，即基材單位面積上可有較少磨料的涂覆制品。這是因為所有點分布在較大的高度范圍，而且每個磨料較重。這種單位面積較小潛在接觸點導(dǎo)致單位磨粒的較大力。如果這種磨料承受得住這種較高的負(fù)荷，那末一種較深的、并因此較冷的和較有效的磨削將可實現(xiàn)。每個磨料邊緣一方面排出材料比被破碎的、錐狀磨粒點更多，一方面這種被破碎的磨粒制品用更多的磨料點磨削，因此，初始磨削速率大致相等，或者這種被破碎的磨料甚至可以具有稍高的初始速率。然而，本發(fā)明制品中所采用的磨粒保持著較高的磨削速率，而且壽命較長。對產(chǎn)生磨削的較厚較寬顆粒的觀察支持了這種機理(見圖11和圖12的實例)。斷面測量結(jié)果也表明，尖點密度(尖點數(shù)/吋)是隨縱橫比值的增大而減小。發(fā)生第三種機理在于因本發(fā)明的未成熟的但更為開路性制品提供的切屑間隙的增大。在具有大接觸面積的纖維作為基材的研磨盤的實驗中，本發(fā)明的制品所生成的切屑隨縱橫比值的增加而增加是由于較大的切屑間隙。在實驗中，一直到實驗結(jié)束纖維研磨盤也沒有顯示信號，這表明金屬組成對磨削過程有影響并減少壽命。當(dāng)磨料的縱橫比值增大時，這種磨料彼此支撐和相對排列(layagainst)，起著類似于聚集的作用。這種磨粒組在切削時彼此支撐，并同時具有大的質(zhì)量，工件的光潔度由單個磨粒磨削邊緣的尺寸決定。這種較高的縱橫比值不可能只靠它來完全解釋絲狀磨粒的良好性能。采用低的平均縱橫比值為1.9∶1，這種磨料仍然優(yōu)越于具有稍低平均縱橫比值的常規(guī)破碎的可溶凝膠磨料。因此，顯而已見的是，這種規(guī)則的圓柱形狀的磨料在控制研磨性能方面也是重要的。這種圓柱形的形狀對研磨性能的影響有四個方面·磨粒的零度或接近于零度的傾斜角增大;·磨粒中較均勻的應(yīng)力分布;·較長的連續(xù)的磨削邊緣;·控制和定向離開磨削區(qū)的切屑。由于樂用適當(dāng)?shù)娜∠?，本發(fā)明采用的磨粒就有一個相對工件和磨料磨削表面的零度或接近于零度的傾斜角度。如果磨粒具有徑向?qū)ΨQ的形狀，這種傾斜角都會保持零度而不考慮圍繞磨料軸線的轉(zhuǎn)動取向。這種零度的傾斜角能使磨粒磨削出帶狀的切屑，減少熱量、摩擦和磨損。該磨料的作用與其說是常規(guī)破碎的磨粒不如說象一種小型的磨削刀具。這種典型的棱錐形狀的破碎的磨粒負(fù)傾斜角使磨粒點或邊緣溝刨金屬;熔化、撕破和抹光，而不是磨削。根據(jù)技術(shù)文獻的許多敘述和對工件材料金相變化的觀測，研磨過程中產(chǎn)生的溫度和壓力是極其高的。切屑從磨削區(qū)排出的任一機理都將降低磨削邊緣的磨損，并增加耐久性和壽命。溝刨磨削過程間的差別在圖11和圖12中的電子顯微鏡攝的照片中示出。這些照片證明，本發(fā)明制品中所采用的磨粒是以磨削的方式而不是以溝刨方式把材料去掉的。由于采用適當(dāng)?shù)娜∠颍@種絲狀磨粒的圓柱形形狀有助于使切屑離開磨削區(qū)域。圖11示出了在磨削表面上，切屑顆粒具有一個凹道，凸的圓柱形磨粒表面插入到切屑中，限制著切屑離開磨削邊緣和工件。這種規(guī)則的圓柱形形狀也可以產(chǎn)生與極尖銳的不規(guī)則的破碎的磨粒可比的均勻應(yīng)力分布。因為凸的圓柱形表面插入到工件中，所以在這種磨粒面的某些區(qū)域會產(chǎn)生壓應(yīng)力。常規(guī)破碎的可溶凝膠磨粒經(jīng)常具有凹的表面和凹的雪片狀形狀，這是由于它的螺旋線方式斷裂的趨勢。當(dāng)凹的形狀被插入到工件中時，拉應(yīng)力在破碎磨料的某些區(qū)域內(nèi)增大。陶瓷制品在壓縮狀態(tài)要比在拉伸狀態(tài)承受得住更大的負(fù)載。結(jié)果是，磨粒在被破壞之前，可以承受較大的負(fù)載。因此，延長壽命的較深磨削是可能的。破碎的磨粒在它們的表面上也存在著許多缺陷，它們表面上的切口或不規(guī)則性會使施加的應(yīng)力加大或集中。由于采用常規(guī)的破碎技術(shù)，消除凹形表面和應(yīng)力集中的切口是不可能的。在研磨帶的實驗中，這種破碎磨粒的較銳邊緣產(chǎn)生較高的初始磨削速率時，在研磨力的作用下，由于較高的壓力集中，破碎的磨粒具有更快破碎的趨勢。本發(fā)明制品中采用的圓柱形磨粒具有長的連續(xù)的磨削邊緣，這種邊緣與常規(guī)破碎磨料的較短的鋸齒形切口的邊緣相比，它可以產(chǎn)生出較寬的帶狀切屑，并使磨損分布在較長的工作邊緣內(nèi)。這種較長的磨削邊緣將需要很長時間才能變鈍，因此是比較合適的。在間斷的研磨實驗中觀察表明，在磨粒頂部表面上的磨損平穩(wěn)時期是在與破碎的可溶凝膠磨料相比的較低速率條件下發(fā)生的。下面實施例是對本發(fā)明某些特殊方案的簡要說明。但是，這些實施例只是起著更好說明在此公開的本發(fā)明之目的，而不是對本發(fā)明的限制。實施例1磨絲與滾動破碎可溶凝膠氧化鋁磨粒的性能對比的評定在這個實例中，對含有平均直徑(0.013″)約等于50粒度CAMI級別(0.01369″)的引晶的可溶凝膠氧化鋁磨絲的涂覆磨粒制品對比由滾動破碎按常規(guī)方法干燥的凝膠體得到的引晶的凝膠氧化鋁磨料作出的評定。在每種情況下，晶體粒度均低于1微米(這里所有的晶體粒度是由“截取”法測得的)。這種磨絲具有從2∶1變化到12∶1的縱橫比值的不同長度，有點類似于由滾動破碎獲得的磨粒不同長度分布，這些磨絲被分成等級。盡管如此，應(yīng)該注意的是，這種磨絲確實不適合于如此的分級。與常規(guī)滾動破碎磨粒相反，在磨絲情況下，所有磨絲尺度的其中二個是相等的。滾動破碎的凝膠材料具有+8.2+3.1的粒度分布。涂覆磨料的研磨盤(直徑7″、中心孔7/8″)是采用常規(guī)的涂覆磨料制造工序制造的常規(guī)的0.030″固化纖維作為基材，常規(guī)的碳酸鈣填充的甲階酚醛樹脂作粘結(jié)層(48%樹脂、52%的填充物)，復(fù)膠層用的填充物是冰晶石而不是碳酸鈣，其樹脂和填充物的比例也分別為48%和52%，粘結(jié)層的樹脂和跟著施加的磨絲得預(yù)先在225°F溫度下經(jīng)5小時予先固化處理，然后最后固化，接著復(fù)膠層涂覆，在225°F溫度下經(jīng)10小時予固化處理再最后固化。這種涂覆是采用常規(guī)的滾動涂覆技術(shù)，在一個強送空氣烘箱內(nèi)固化處理操作的通道中完成的。這種樹脂涂層重量(濕基準(zhǔn))是粘結(jié)層15＃/Rm;復(fù)膠層23＃/Rm。一令(“Rm”)相當(dāng)于330平方英尺涂覆面積。這種滾動破碎磨粒和絲狀磨粒的涂覆工序是依據(jù)常用技術(shù)，向上靜電噴涂。做實驗的各種研磨盤的涂層重量在下列表1中說明。1.正常磨料靜電涂覆的循環(huán)時間，即對于滾動破碎磨料為5秒。盡管如此，在該涂覆時間(研磨盤2)之后，這種涂層被認(rèn)為是開路性的，使之做成涂覆20秒的第二個試件(盤No.3)并且也作了實驗。滾動破碎磨料(控制制品.盤No.1)由下列標(biāo)準(zhǔn)成份組成</tables>其它特性密度3.89(水比重計)，3.88(氮比重計);硬度20.7(GPa);晶體平均粒度0.17微米。磨絲是由縱橫比值為2至12(平均縱橫比值為6至7)的相同的標(biāo)準(zhǔn)成份組成。正如上述數(shù)據(jù)所示那樣，噴涂時間的增加導(dǎo)致涂覆磨粒重量的顯著增加。磨削到尺寸之后，固化的研磨盤利用橡膠滾動彎曲器，先按常規(guī)的方式彎曲成0°～90°，使之有控制地將堅硬的樹脂粘結(jié)劑(粘結(jié)層和復(fù)膠層)破裂，接著按照常規(guī)技術(shù)予以固化校正，之后，對磨料進行評定低壓(112DsIII)和高壓(112Dsh、112Dss)纖維作為基材的研磨盤變鈍的常規(guī)實驗。一般來說，這樣的實驗涉及到把研磨盤安裝到中等硬度的橡膠支持套管上，依次，將支持套管裝到水平配置的馬達驅(qū)動主軸組件上，該組件是安裝在光滑支持面上的從液力驅(qū)動的試件夾持器開始向內(nèi)的水平方向自由移動的支架上。試件夾持器適于夾持1″×1″×9-3/4″-1/8″角的和3″×3/16″×15″長度的平板，并在90°方向水平移到主軸，在預(yù)定的距離范圍以預(yù)定速度作前后往復(fù)運動。在工作期間，實驗的裝置是安裝在具有穩(wěn)定性的基本上鋼制平臺支架上。研磨力是由懸掛在滑輪系統(tǒng)的凈重量施加的，該滑輪系統(tǒng)與裝在主軸上的移動支架相連接。實驗112Dsh是高壓力(10磅力、50粒度磨粒、12磅力、36粒度磨粒)變鈍實驗，其中給纖維研磨輪施力，磨削1″×1″×9-3/4″-1018碳鋼結(jié)構(gòu)角(1/8″)的1/8″厚邊緣。這種角形工件首先稱出重量，然而安裝到試件夾持器上，該試件夾持器在距離為9-3/4英吋范圍內(nèi)以8-1/2行程/分的速度前后往復(fù)運動，其線速度為7英尺/分。研磨盤的轉(zhuǎn)速為3450轉(zhuǎn)/分。研磨周期為2分鐘。之后，取下該角形試件，并記錄重量的損失。接著裝上新的角形試件重復(fù)上述過程，直到最小研磨速度為10克/分為止，實驗結(jié)束。記錄下來的數(shù)據(jù)是每二分鐘時間間隔內(nèi)減小的克數(shù)、實驗結(jié)束的間隔數(shù)和被評定研磨盤減小的總磨削量的克數(shù)。本實驗的結(jié)果一般按控制研磨盤的百分?jǐn)?shù)示出。實驗112DSS是與實驗112Dsh相同的實驗，不同之處是用304不銹鋼角鋼代替碳鋼角鋼，研磨間隔時間為一分鐘。實驗共做十次，而研磨力為50粒度研磨盤是7磅，36粒度研磨盤是10磅。實驗112DsIII是類似于實驗112Dsh的實驗，不同之處是10磅力的低壓力實驗，試件是3″×3/16″×15″長的冷拔碳鋼板，這適應(yīng)于固定件，使之纖維研磨盤研磨3″平面板，研磨間隔時間為一分鐘，在磨削速度小于3克/分時結(jié)束本實驗。本低壓力實驗是對不同時間接到的二種不同批的鋼(LOtB和LOtC)做的實驗，正如指出的那樣，它們不同的研磨特征如同表2所給出的總的磨削量所證實。1.由于研磨盤的數(shù)量所限，這些實驗未能做成。根據(jù)上面的結(jié)果，顯而易見的是，對1018碳鋼，具有磨絲的以纖維作為基材的研磨盤比起由常規(guī)破碎技術(shù)制成的諾頓公司的引晶凝膠氧化鋁磨料的研磨盤具有顯著好的研磨性能。涂覆5秒鐘的No.2研磨盤在高壓力實驗中給出了39%以上磨削量，而在低壓力實驗中給出了179%至300%多的磨削量。另外，增加磨絲量(No.3研磨盤)在高壓力條件下甚至引起磨削量的更大改善，而在低壓力實驗看不到改善。本實驗的全部結(jié)果表明，磨絲在高壓研磨條件下更加耐用。它比起滾動破碎可溶凝膠磨料，在低壓力條件下對于1018碳鋼，其通用性更強且能自由磨削。這種纖維狀的磨料是由從康德阿·協(xié)米GMBH(CondeaChemieGMBH)獲得的3.2KgPural⑧NG水合氧化鋁與含有22克α氧化鋁籽晶的1.3公斤研磨水，在常規(guī)的雙管V形混合器混合五分鐘，形成一種基本上均勻的溶液，此時，加入200克用750CC稀釋的含70%的氮酸，再經(jīng)五分鐘的連續(xù)混合，形成籽晶在其中均勻分布的595固體凝膠。在凝膠中使用的籽晶是在型號為45的Sweco研磨機中加了蒸餾水的標(biāo)準(zhǔn)等級的88%氧化鋁研磨介質(zhì)研磨而成的(介質(zhì)的直徑為12毫米、長度為12毫米)，研磨到水中的顆粒(氧化鋁籽晶)達到至少為100M2/g的規(guī)定表面積才能停止，所用的標(biāo)準(zhǔn)等級的88%氧化鋁研磨介質(zhì)是由俄亥俄州·西富衛(wèi)的金剛石制品公司(DiamoniteProductsCompany.Shreve.Ohio.)提供的。采用的Pural⑧NG粉末的純度為99.6%，含有少量碳、二氧化硅、氧化鎂、和鐵的氧化物。這種帶籽晶的凝膠體通過一個孔徑為0.60毫米的多孔光滑壁的模具常規(guī)擠壓，產(chǎn)生連續(xù)的凝膠絲。干燥以后，被擠壓形成的絲切割成約為2毫米的平均長度，然后加熱到1320℃，保溫5分鐘。在加熱到使磨絲轉(zhuǎn)變?yōu)棣裂趸X之后，單個磨絲的橫截面大小相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)的50粒度磨絲。其中至少有一些磨絲沿它們的長度方向是被彎曲和扭曲的。如上所述的那樣，這種磨絲基本上晶體平均粒度為0.3微米的純α氧化鋁，其硬度約為16GPa。實施例2磨絲與滾動破碎磨粒對比磨削性能比較本實施例是絲形狀的引晶凝膠氧化鋁磨粒與常規(guī)滾動破碎獲得的可溶凝膠磨料對比的磨削量和光潔度比較的實例。這種絲形狀的磨料平均直徑(0.013″)接近于50粒度的磨粒(0.01369″)且具有從2∶1至8∶1左右變化的隨意選擇的縱橫比值。盡管如此，如下所表明的那樣，這種所采用的分段分級引起一些很長的磨絲和不均勻的大量細(xì)屑。磨絲和50粒度可溶凝膠滾動破碎控制的成份具有如實施例1敘述那樣的相同標(biāo)準(zhǔn)的成份。滾動破碎磨粒與磨絲對比的分級結(jié)果磨粒類型序號粒度級別滾動破碎08D168.350+3.2+1.9磨絲08D168.750-2.5+30.9</tables>如上表中可以看到的那樣，這兩種不同磨“?！狈旨壍淖兓舜碎g是顯著的。讀數(shù)“+3.2+1.9”指的是，當(dāng)按CAMI分級篩系統(tǒng)做實驗時，滾動破碎的磨粒試件高于等級范圍3.2%，細(xì)屑高1.9%。這對50粒度可溶凝膠磨粒而言是在公差允許的范圍之內(nèi)。另一方面，對磨絲試件來說，讀數(shù)“-2.5+30.9”表明了該試件低于等級范圍2.5%，細(xì)屑高于30.9%，這是一個不相適應(yīng)的數(shù)值。這種細(xì)屑端的高讀數(shù)是由于磨絲(“磨?！?均具有大致相同直徑的原因，該直徑的磨絲小于50粒度控制篩的尺寸。纖維作為基材的研磨盤是按實施例1所述的方法制備的。這種涂層重量是接近的粘結(jié)層為15磅/Rm;復(fù)膠層為23磅/Rm，磨絲65克，滾動破碎磨粒為52克。制好的這種纖維為基材的研磨盤，經(jīng)常規(guī)的彎曲之后，首先按早先敘述過的在低壓變鈍實驗(實驗DsIII)中作出評定，表示磨削量和光潔度的比較結(jié)果在下面的表4中說明Ra＝與平均線的偏差微米Rtm＝凹部高度的平均峰值微米Pc＝峰點數(shù)金屬工件光潔度質(zhì)量通常由取自沿被研磨件各峰點(即中心和左、右邊緣)的痕跡的Ra和Rt值測量。這些統(tǒng)計參數(shù)的意思是本
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的技術(shù)人員所知的。這些參數(shù)在工業(yè)金屬制品有限公司(IMPCO)出版的名為表面特征和另件幾何形狀介紹的出版物中很容易找到。在一般情況下，Ra是表面不平度的測量值。因為，許多不同外形的表面可以有類似的Ra值，所以，這個數(shù)經(jīng)常由同一表面所得到的其他參數(shù)予以補充。在金屬研磨技術(shù)中，Rt值經(jīng)常用于補充Ra的測量值。Rt值是量規(guī)或刻痕深度的測量值，這些刻痕是研磨之后保留在工件表面上的。Pc-一般表示刻痕的頻率數(shù)。正如從上面數(shù)據(jù)中能看到的那樣，具有磨絲的研磨盤用于磨削超過了具有一般滾動破碎磨粒的研磨盤。開始時，磨絲研磨盤先以稍低的速率磨削一小段時間，但接著就以能承受得住的速率連續(xù)磨削較長的時間。用磨絲加工的平面光潔度幾乎與用滾動破碎磨粒加工的光潔度相等。盡管如此，應(yīng)再次指出的是，對絲狀磨料的分段分級，正如上面所敘述的那樣，產(chǎn)生了許多不相適應(yīng)的細(xì)屑和一些很長的磨絲。采用較多的控制“分度級別”，各不相同的光潔度會有可能達到。另一個實驗(112DsI)提供了磨絲和50粒度及36粒度的滾動破碎磨粒給出的磨削量和光潔度的比較。結(jié)果示于下列表5。本實驗除了試件為1″平面之外是與實驗DsIII是相同的。1.磨絲Ra＝與平均線的偏差微米Rtm＝凹部高度的平均峰值微米Pc＝峰點數(shù)從上述結(jié)果可以看到，50粒度的磨絲的磨削性能不僅比50粒度的滾動破碎磨粒好，而且磨削量等于36粒度控制磨粒的磨削量。再是，磨絲開始比起滾動破碎磨粒是以稍低的速率磨削的;但是，它連續(xù)的以承受得住的速度磨削較長的時間。由于采用1″鋼實驗，絲狀磨粒給出了與36粒度控制磨粒相類似的光潔度。實施例3具有增大縱橫比值的磨絲與滾動破碎磨粒對比的磨削性能的比較在這個實例中，做了具有不同平均縱橫比值磨絲的涂覆磨料研磨盤與具有相類似成份的滾動破碎磨粒的涂覆磨料研磨盤對比的實驗，以評定縱橫比值對磨削性能的影響。引晶可溶凝膠體磨料按前面公開的方法制造，接著擠壓穿過具有多孔的細(xì)圓形模具成形。將磨絲干燥并輕輕破碎，以提供各不相同的磨絲長度。加熱以后，通過不同篩選孔，經(jīng)短時間的篩選以便使不同長度的磨絲分開。確定出平均縱橫比值并在下面給出。不同試件的化學(xué)分析及其物理性能在表6中敘述。四個試件的平均的磨粒直徑為0.011～0.13″。1.粒度的全范圍-未篩選的，2.用剩余物Al2O3重量百分比。以纖維作為基材的磨料研磨盤按實施例1公開的步驟制成，研磨實驗的結(jié)果如前公開的那樣，在表7中給出與滾動破碎磨粒控制研磨盤相比，這種磨絲研磨盤如上所表明的那樣，對1020鋼和1018鋼的112Dsh和112DsIII實驗中，磨削有明顯改善。然而，通過比較看出，在不銹鋼上進行磨削(實驗112Dss)，性成改善不大。正如在高壓變鈍實驗中那樣，這種磨絲研磨盤在低壓研磨應(yīng)用中顯示出高度地有效。未篩選(試件1015)制品，在112DsIII實驗中，總磨削量為控制的磨削量的347%。如圖7所示那樣，在對1020H.R鋼的112Dsh實驗中，磨削量隨縱橫平均比值的增加而增加，直到連近5.1∶1(試件1017)，而后減小。在實驗中，觀察到了磨絲被破裂并從纖維為基材的研磨盤飛出。而我本不希望限制于這種解釋這明顯的原因是，當(dāng)磨絲的長度增加時，力臂增大，改變了磨粒(磨絲)中的應(yīng)力大小。這種磨絲相對于縱橫比值的損失在上表7中已被證實。這樣一來，例如在112Dsh實驗中，涂覆磨料研磨盤重量損失是隨縱橫比值的增加而增加縱橫比值為8.5∶1，重量損失為9.5克;縱橫比值為3.6∶1，重量損失為3.8克。盡管如此，如圖7所示，平均縱橫比值8.5∶1的試件1018仍然比常規(guī)滾動破碎磨料的控制研磨盤的磨削性能好。在表7中看到，縱橫比值對不銹鋼(112DSS)的磨削性能不產(chǎn)生影響。在低壓力變鈍實驗(112DsIII)中，從圖8中可以看出，除了縱橫比值為4.2∶1的試件1015奇特的磨削峰點外，磨削量隨縱橫比值增加而增加。該試件只是在未經(jīng)篩選就提供給本實施例3的實驗的一組試件中的一個。少量(25)磨絲是從試件1015中隨意選出的，而它們的直徑長度是用光學(xué)方法確定的。這些磨絲的縱橫比值從2.58變到12.66。這樣，可以置信的是，1015中磨削量的這種差異的原因，可能是從未篩選過的試件中比在全部篩選過的其它試件中存在更寬的長度分布。篩選使長度分布改變了或變窄了。另一方面，由于采用未篩選的磨絲，較少的長磨粒(磨絲)處于接觸狀態(tài)，從而使每個磨粒有較高的單位壓力。雖然在表7中沒有詳細(xì)地示出，含磨絲的研磨盤象早先公開的實施例具有比可溶凝膠磨?？刂蒲心ケP較低的初始磨削速率，但每種情況都保持有較長時間的較高磨削速率。可溶凝膠磨料控制磨削是以第8個時間間隔、磨削速率為10克/分，而試件1015的磨削速率在第30個時間間隔以前均高于10克/分。實施例436粒度磨絲研磨盤與36粒度滾動破碎磨粒對比的磨削性能比在這個實施例中，對36粒度以纖維為基材的研磨盤作出了評定，它是采用具有下列相同成份的引晶可溶凝膠磨料，磨料的制造是采用常規(guī)滾動破碎法和擠絲法。</tables>這種滾動破碎磨粒和磨絲具有下列物理特性密度(水比重計)為3.89;密度(氦比重計)為3.92;硬度為20.3;晶體粒度(平均)為0.149微米。這種擠壓成形的磨料直徑為0.016″(接近于36粒度)并切割成從0.8毫米至4毫米左右變化的隨意的長度。這樣，這些磨絲(磨粒)的縱橫比值從2∶1左右變化到10∶1左右。纖維為基材的研磨盤按實施例1所公開的方法制造，其區(qū)別是涂層重量粘結(jié)層為17磅/Rm，復(fù)膠層為28磅/Rm;磨粒/磨絲為60磅/Rm。所采用磨料的分級和磨削性能，如前面所敘述的那樣，在表8中示出。用本發(fā)明涂覆磨料所完成的每個實驗中，象早先完成的實驗中一樣，初始的磨削速率要低于控制的，但這種磨削速率能保持更長的時間。而我本不愿堅持這種理論這樣低的初速度可能是由于在初始接觸時的極長的磨粒數(shù)量相對少些。在通常10分鐘結(jié)束的不銹鋼實驗中，這種可溶凝膠控制磨粒以每分鐘6克的速率磨削，總的磨削量為80克。在10分鐘結(jié)束后，而具有磨絲的研磨盤正以每分鐘8克、總磨削量91克磨削。這種纖維為基材的研磨盤一直工作到磨削速率達到6克/分為止。再工作10分鐘，20分鐘后的總磨削量是163克。盡管本發(fā)明是對于具有近圓形橫截面的磨絲作出的具體地說明，但應(yīng)理解的是，這不是對本發(fā)明的限制。在實際應(yīng)用中，本發(fā)明采用的絲狀磨粒可以是希望的任一橫截面形狀，例如，圓形、方形、三角形、棱形、多邊形、橢圓形、X形狀等等。主要要求在于早先公開的那樣的細(xì)長形狀。況且，要求的這樣絲狀的磨粒不必具有直的外形。如果需要，它們可以沿其縱向方向扭曲的，或別的非直線形。而涂覆片狀磨料可以用具有各不相同的形狀或不相同的粒度的磨絲滲合制成。例如，涂覆磨料可以有二種不同直徑的圓形磨絲。而且，磨絲可以用常規(guī)破碎的磨料滲合，具有可溶凝膠Al2O3的磨絲可以其他成份的磨粒滲合，例如熔化的Al2O3、柘榴石等等。涂覆磨料可以用常規(guī)的拼合式涂覆技術(shù)制成，例如，涂完粘接層，接著用重力涂覆施上便宜的磨?；蛱畛湮铮缓笤诒疚墓_過的那樣靜電涂覆磨絲?？梢杂梅旨壠春贤扛材チ?，例如，先用重力涂覆細(xì)的磨料，接著在上面用靜電涂覆較粗的磨絲。還要指出的是，盡管本發(fā)明已經(jīng)具體公開了以纖維作為基材的研磨盤，但這不是對本發(fā)明的限制?？梢杂胁煌某Ｒ?guī)涂覆磨料制品，例如，研磨帶、研磨紙、仿型研磨制品和片狀研磨輪。上面詳細(xì)的說明僅僅是為了清楚理解，而不是對理解的限制。本發(fā)明不是對顯而易見改型所示的和所敘述的確切說明，在不離開在權(quán)利要求中所敘述那樣的本發(fā)明的構(gòu)思和保護范圍，對熟知本
技術(shù)領(lǐng)域：
的技術(shù)人員會作出各種變化。實施例5本實施例說明了各種晶體粒度對本發(fā)明的磨絲性能的影響。這種磨絲涂覆成7″直徑的纖維作為基材的研磨盤，并按標(biāo)準(zhǔn)的112Dsh、112DsIII和113DsI研磨盤實驗程序做了試驗。前二個是前面已敘述的，113DsI中等壓力實驗程序采用112Dsh實驗的相同設(shè)備，試件是1″×2-1/2″×9-3/4″的1018鋼棒。鋼棒放在研磨盤中，以便使鋼棒磨出1″大小的面。研磨時間為2分鐘，每次研磨后取下鋼棒并稱出重量以檢查重量損失。四根棒在實驗過程交替使用。所有別的方面，實驗與112Dsh的實驗相同。下面的表10記錄了各種結(jié)果。這種實驗“比較”是標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)引晶可溶凝膠磨粒晶種，其塊狀磨粒是按破碎和分級程序制取的。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)，清楚看到的是，磨料顆粒采用可得到的最小晶體粒度有著顯著優(yōu)點。還清楚的是，未引晶的制品根本不能很好使用。實施例6本實施是比較方形橫截面磨粒的制品，其中一個是用標(biāo)準(zhǔn)破碎的可溶凝膠體磨料做成的。在每種情況中，磨料是用引晶可溶凝膠體形成，晶體粒度小于1微米。這種可溶凝膠體的80粒度大小的磨粒和本發(fā)明的制品均采用對應(yīng)于80粒度的方形橫截面的磨粒?？v橫比值為4∶1。結(jié)果用“可溶凝膠體”制品性能的百分?jǐn)?shù)表示，結(jié)果如下清楚地是，具有其它橫截面的磨粒要比本發(fā)明制品中前面所敘述的圓形橫截面更有效。實施例7本實施例示出了磨粒量對磨粒制品有效性的影響。所做的一系列實驗都是為評定不同參數(shù)對本發(fā)明制品研磨性能的影響。研究的參數(shù)是縱橫比值、磨粒重量、各種磨粒的滲合、和磨粒涂敷方法。除非另有說明，所采用的基材是清漆775、7.3盎司聚脂段紋布。粘結(jié)層和復(fù)膠層的粘結(jié)劑的配方如下<表10概括了制成的制品和得到的研磨實驗結(jié)果。觀察實驗結(jié)果可以清楚，性能最好的產(chǎn)品含有AR3.1。而且，簡單地減少制品中磨粒數(shù)量具有積極作用。給出最好結(jié)果的308%的制品只有66%的表面被AR3.1所復(fù)蓋。AR2.1所得到的結(jié)果不如AR3.1那樣引入注目，但仍比控制好的多，相差172%。值得注意的是具有良好性能的同樣模型，AR2.1重量減少。磨粒重量在40～60%之間的量級看來似乎是對二種評定的縱橫比值都有最好的結(jié)果。注意AR2.1在制品中的狀態(tài)引起性能的顯著差異是有意義的。制品7-11具有按第一層涂覆的AR3.1和按第二層那樣的50粒度可溶凝膠體，而制品7-12具有按第一層涂覆的50粒度可溶凝膠體和如第二層那樣的AR3.1。122-Ds(80)實驗結(jié)果表明，制品7-11的性能幾乎與控制的一樣好(115%)，而制品7-12是控制的292%。應(yīng)該注意的是，盡管這里制成的AR3.1制品具有直徑為0.013″大小的顆粒，接近50粒度的大小，但它們的性能對于122Ds(80)來說要好2.5倍(見36R984)，對于固定進給實驗來說要好2倍。在每種情況下，都采用靜電磨粒噴涂技術(shù)。50粒度可溶凝膠體具有疏堆積密度1.73，整個級別為+16.0，細(xì)屑為-4.6。FA表示50粒度熔化氧化鋁磨粒(這是非主要磨粒)。NZ表示取自諾頓公司的50粒度NOZZON⑧(這是非主要磨粒)。Sic表示50粒度碳化硅磨粒(這是非主要磨粒)。“相鄰?fù)繉拥?”意思是由實際涂層重量表示的最大可能涂層的百分?jǐn)?shù)。根據(jù)上述結(jié)果，清楚地看到在采用絲狀磨粒制品的地方，如果使用復(fù)合涂覆，最好的是應(yīng)在上部涂層。還清楚的是，含有絲狀磨粒的涂層，對于最佳性能而言，只含相鄰?fù)繉又亓康?0～60%左右，其余由非主要磨?；蛘咻^好是用空隙來配重。實施例8本實施例是簡要說明將α氧化鋁就地形成磨絲的效果，它是以適當(dāng)方法擠壓α氧化鋁顆粒成絲并接著燒結(jié)以形成凝固結(jié)構(gòu)的方法相反的。這種引晶的可溶凝膠體磨絲的成形方法是勃姆石(Condea的“Dispekal”)和水以及含1%重量的超微尺寸的α氧化鋁的勃姆石在V型混料器中混合二分鐘，接著以勃姆石重量為基礎(chǔ)加進18%的硝酸溶液，形成7.2%重量的硝酸，繼續(xù)混合5分鐘，生成勃姆石凝膠。為了與前面相應(yīng)的比較目的制備好一系列制品，這里不同于前面的是，加進了較多的α氧化鋁(前面是作為籽晶材料的)。整個混合物就具有較高比例的氧化鋁重量。這種勃姆石使混合物具有擠壓性能。各種配分在表11中敘述。表11一組方案固態(tài)%比較A30%α氧化鋁70%比較B＊30%α氧化鋁70%比較D90%α氧化鋁/10%凝膠體比較E60%α氧化鋁/40%凝膠體比較F60%α氧化鋁/40%凝膠體實施例11%α氧化鋁(籽晶)62%實施例21%α氧化鋁(籽晶)58%實施例31%α氧化鋁(籽晶)59%＊對粘合劑采用額外的超聲混合。將這些材料擠壓成絲，根據(jù)下述條件干燥和燒結(jié)。燒結(jié)比較方案中高α氧化鋁的比較組比起由引晶可溶凝膠體處理生成α氧化鋁要求更高的溫度。利用具有十字頭速度為0.2cm/min的Instron實驗機，依據(jù)試件的三點處理對磨絲的試件進行強度實驗。磨絲支承在間隔為1cm的一對邊緣上(在比較C、D、和E的情況間隔為0.9cm)。利用刀刃對這些點中間施加向下的壓力。該壓力是逐漸增加直到磨絲破裂為止。壓力除以磨絲橫截面的值在下列表12中作為斷裂強度給出因為在擠壓成絲和加熱之前要擠出具有相同尺度的較細(xì)的磨絲是非常困難的，所以各比較組的磨絲都較厚。對于比例較高的α氧化鋁使這個問題就變得更為嚴(yán)重。從上面數(shù)據(jù)比較中可以看出，各比較組的磨絲具有顯著低的斷裂強度。作為燒結(jié)處理的結(jié)果，反映出α氧化鋁晶體之間形成較弱燒結(jié)連接這一點是可置信的。因此，用于本發(fā)明的涂覆制品的最佳磨絲應(yīng)具有至少8000Kg/cm2的斷裂強度，而最好為10000Kg/cm2。這些值由實施例8所介紹的實驗測得。這是與燒結(jié)預(yù)先成形的具有較低強度的α氧化鋁制成的制品相反的。權(quán)利要求1.涂覆磨料，該磨料包括a.一個粘結(jié)涂層；和b.一個通過粘結(jié)涂層使具有基本上均勻橫截面的多個預(yù)先成形的絲狀磨粒粘附到所述基材元件的層，每個磨粒具有縱橫比值至少為1的均勻橫截面和粒度不大于2微米的燒結(jié)的α氧化鋁晶體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述磨粒為密度至少是理論密度90%的可溶凝膠體α氧化鋁晶體。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述磨料的硬度至少約為16GPa。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是絲狀磨料具有圓形的橫截面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是所述的基材元件上的絲狀磨粒的平均縱橫比值至少為2∶1左右。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是所述磨絲的硬度至少為18GPG左右。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的涂覆磨料，其特征是燒結(jié)的磨絲的平均縱橫比值至少為2∶1左右，每個磨絲的直徑為0.05～0.5mm，所述的α氧化鋁晶體是引晶的可溶凝膠體晶體且粒度不大于1微米。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的涂覆磨料，其特征是所述的絲狀氧化鋁磨料至少具有95%的晶體粒度不大于0.5微米的一般為等軸的晶體。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料，其特征是絲狀磨粒的斷裂強度至少為8000Kg/cm2。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述的預(yù)先成形的磨粒是密度至少為95%的理論密度的磨絲，并含有多達15%的從尖晶石、鋁紅柱石、氧化錳、二氧化鈦、氧化鎂、二氧化鈰、二氧化鋯、所述氧化物的初生晶粒和其混合物組成的組合中被選擇出的組成部分的重量。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的涂覆磨料，其特征是所述的α氧化鋁晶體是粒度小于1微米的引晶可溶凝膠體α氧化鋁晶體。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料，其特征是至少某些建立在磨料顆粒上的所述的絲狀氧化鋁在其較長的尺度被彎曲的。13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料，其特征是至少某些所述的磨絲在其較長的尺度被扭曲的。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述的預(yù)先成形磨料為具有圓形的磨絲，每個所述的磨絲直徑接近0.3mm。15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的涂覆磨料，其特征是所述磨絲的平均縱橫比值至少為2∶1左右。16.根據(jù)權(quán)利要求2所述的涂覆磨料，其特征是基材元件表面安放形成相鄰?fù)繉铀璧募s40～60%理論重量的絲狀燒結(jié)氧化鋁顆粒。17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是采用多層磨料，而且最后的涂覆層為絲狀磨粒。18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是涂覆磨料層包括高達40%的非絲狀磨料。19.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是在使用時，至少部分絲狀磨粒相對工件的傾角接近于零度。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是至少部分絲狀磨粒呈群狀，其中組成部分的磨絲相外排列并彼此支持。21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是絲狀磨粒斷裂強度至少為8000Kg/cm2。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是涂覆磨料層含有研磨酸。23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是在磨料涂覆之后涂一層復(fù)膠層，粘結(jié)層和復(fù)膠層含有酚醛樹脂。24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是磨料制品為一種研磨盤，基材元件為硬化纖維。25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是磨絲的平均縱橫比值為2∶1～8∶1。全文摘要具有多晶氧化鋁磨絲的涂覆磨料制品。文檔編號B24D3/00GK1046925SQ9010425公開日1990年11月14日申請日期1990年4月28日優(yōu)先權(quán)日1989年4月28日發(fā)明者羅伯特G·凱利申請人:諾頓公司