粘結(jié)研磨制品和成型方法【專利摘要】本發(fā)明提供了一種形成研磨制品的方法，所述方法包括提供具有包含微晶氧化鋁的磨粒的生坯，以及經(jīng)由微波輻射加熱所述生坯，以形成粘結(jié)研磨本體，所述粘結(jié)研磨本體包括所述磨粒和包含玻璃相的粘結(jié)材料?！緦＠f明】粘結(jié)研磨制品和成型方法【
技術(shù)領(lǐng)域：
】[0001]如下涉及研磨制品，特別地涉及具有玻璃質(zhì)粘結(jié)物的粘結(jié)研磨制品?！?br>背景技術(shù)：
】[0002]研磨工具通常形成為具有包含于粘結(jié)材料內(nèi)的磨粒以用于材料去除應(yīng)用。超磨粒(例如金剛石或立方氮化硼(CBN))或接種的(或甚至未接種的)燒結(jié)溶膠凝膠氧化鋁磨粒(其也稱為微晶α-氧化鋁(MCA)磨粒)可用于這種研磨工具中。粘結(jié)材料可為有機(jī)材料(如樹脂)或無(wú)機(jī)材料(如玻璃或玻璃化材料)。特別地，使用玻璃化粘結(jié)材料并含有MCA晶?；虺チ５恼辰Y(jié)研磨工具在商業(yè)上可用于磨削。[0003]某些粘結(jié)研磨工具，特別是使用玻璃化粘結(jié)材料的那些，需要通常大約110(TC或更高的高溫成型過程，這可能對(duì)MCA的磨粒具有不利影響。實(shí)際上，已認(rèn)識(shí)到在形成研磨工具所需的這種高溫下，粘結(jié)材料可與磨粒、特別是MCA晶粒反應(yīng)，并損害磨料的完整性，從而降低顆粒銳度和性能性質(zhì)。作為結(jié)果，工業(yè)已轉(zhuǎn)向降低形成粘結(jié)材料所需的形成溫度，以抑制在成型過程中磨粒的高溫降解。[0004]例如，為了降低MCA晶粒與玻璃化粘結(jié)物之間的反應(yīng)的量，美國(guó)專利N0.4，543，107公開了適于在低至約900°C的溫度下燒制的粘結(jié)組合物。在一個(gè)可選擇的方式中，美國(guó)專利N0.4，898，597公開了一種包含至少40%的燒結(jié)材料的粘結(jié)組合物，其適于在低至約900°C的溫度下燒制。使用能夠在1000°C以下的溫度下成型的粘結(jié)材料的其他這種粘結(jié)研磨制品包括美國(guó)專利N0.5，203,886、美國(guó)專利N0.5，401,284、美國(guó)專利N0.5，536，283和美國(guó)專利N0.6，702,867。然而，工業(yè)持續(xù)需要這種粘結(jié)研磨制品的改進(jìn)的性能?！?br/>發(fā)明內(nèi)容】[0005]根據(jù)第一方面，一種研磨制品包括粘結(jié)研磨本體，所述粘結(jié)研磨本體包括粘結(jié)材料和磨粒，所述粘結(jié)材料包含玻璃相，所述磨粒包含在所述粘結(jié)材料內(nèi)包含的微晶氧化鋁，且其中所述粘結(jié)研磨本體具有不大于約11%的密度變化，其中所述密度變化由等式[(Dt-Da)/Dt]x100%定義，其中Dt表示所述粘結(jié)研磨本體的目標(biāo)密度，Da表示所述粘結(jié)研磨本體的實(shí)際密度。[0006]在又一方面，一種形成研磨制品的方法包括提供包括含有微晶氧化鋁的磨粒的生坯，以及經(jīng)由微波輻射加熱所述生坯，以形成粘結(jié)研磨本體，所述粘結(jié)研磨本體包括所述磨粒和包含玻璃相的粘結(jié)材料?！緦＠綀D】【附圖說明】[0007]通過參照附圖，本公開可更好地得以理解，且本公開的許多特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。[0008]圖1A和IB包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的樣品和對(duì)比樣品的掃描電子顯微圖像。[0009]圖2A和2B包括根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的樣品和對(duì)比樣品的SEM圖像。[0010]不同圖中的相同附圖標(biāo)記的使用表示類似或相同的項(xiàng)目。【具體實(shí)施方式】[0011]如下涉及粘結(jié)研磨制品，其可適用于磨削和成形工件。特別地，本文的實(shí)施例的粘結(jié)研磨制品可在玻璃質(zhì)粘結(jié)材料內(nèi)摻入磨粒。本文的實(shí)施例的粘結(jié)研磨制品的用途的合適的應(yīng)用包括磨削操作，如無(wú)心磨削、外圓磨削、曲軸磨削、各種表面磨削操作、軸承和齒輪磨削操作、緩進(jìn)給磨削和各種其他工具間應(yīng)用。[0012]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的形成粘結(jié)研磨制品的方法可由形成合適的化合物和組分的混合物以形成粘結(jié)材料而開始。粘結(jié)可由無(wú)機(jī)材料的化合物形成，如氧化物化合物。例如，一種合適氧化物材料可包括二氧化娃(silicondioxide)(即娃石(silica))(SiO2)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可由以粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約48wt%的硅石形成。此外，在某些實(shí)施例中，粘結(jié)材料可由以粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約50wt%、如至少約52wt%、大約至少約54wt%、至少約56wt%、或甚至至少約58wt%的二氧化娃形成。在至少一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，娃石的含量可不大于約85wt%,不大于約80wt%,不大于約75wt%,或甚至不大于約72wt%。應(yīng)了解，硅石的量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0013]粘結(jié)材料可由一定含量的氧化鋁(Al2O3)形成。例如，粘結(jié)材料可包含以粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約8wt%的氧化鋁。在其他實(shí)施例中，氧化鋁的量可為至少約9wt%，至少約IOwt%，或甚至約12wt%。在某些情況中，粘結(jié)材料可包含以粘結(jié)物的總重量計(jì)不大于約20wt%、不大于約18wt%、不大于約17wt%、或甚至不大于約16wt%的氧化招的量。應(yīng)了解，氧化鋁的量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0014]在某些情況中，粘結(jié)材料可由硅石的量(如以重量百分比測(cè)得)相對(duì)于氧化鋁的量(如以重量百分比測(cè)得)之間的特定比率形成。例如，粘結(jié)材料可由至少約2.5的重量百分比二氧化硅(SiO2)與重量百分比氧化鋁(Al2O3)的比率[SiO2Al2O3]形成。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，二氧化硅與氧化鋁的比率可更大，如至少約3或甚至至少約3.2。在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，比率可不大于約6，如不大于約5，或甚至不大于約4.8。應(yīng)了解，二氧化硅與氧化鋁的比率可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0015]根據(jù)另一實(shí)施例，粘結(jié)材料可由一定量的氧化硼(B2O3)形成。例如，粘結(jié)材料可摻入以粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約20wt%的氧化硼。在其他情況中，氧化硼的量可更少，如不大于約19wt%,不大于約18wt%,不大于約17wt%,或甚至不大于約16wt%。此外,粘結(jié)材料可由以粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約lwt%、如至少約2wt%、至少約3wt%、或甚至至少約5wt%的氧化硼形成。應(yīng)了解，氧化硼的量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0016]對(duì)于某些混合物，粘結(jié)材料可由硅石的量(如以重量百分比測(cè)得)相對(duì)于氧化硼的量(如以重量百分比測(cè)得)之間的特定比率形成。例如，粘結(jié)材料可由至少約2的重量百分比二氧化硅(SiO2)與重量百分比氧化鋁(B2O3)的比率[Si02/B203]形成。在另一實(shí)施例中，二氧化硅與氧化硼的比率可更大，如至少約3或甚至至少約4。在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，比率可不大于約30，如不大于約26，或甚至不大于約23。應(yīng)了解，二氧化硅與氧化硼的比率可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0017]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可由至少一種堿氧化物化合物(R2O)形成，其中R表示選自根據(jù)IUPAC,2011年I月21日的版本，可得自http://old.1upac.0rg/reports/periodic_table/的元素周期表中的I族元素的金屬。例如，粘結(jié)材料可由來(lái)自包括如下的化合物的組的堿氧化物化合物(R2O)形成:氧化鋰(Li2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)和氧化銫(Cs2O)以及它們的組合。[0018]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可由至少約3wt%、如至少約4wt%、至少約5wt%、或甚至至少約6wt%的堿氧化物化合物的總含量形成。對(duì)于根據(jù)本文的實(shí)施例的其他粘結(jié)研磨制品，堿氧化物化合物的總含量可不大于約18wt%，不大于約17wt%，不大于約16wt%，不大于約15wt%,或甚至不大于約12wt%。應(yīng)了解,粘結(jié)材料可由在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)的堿氧化物化合物的總含量形成。[0019]根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，粘結(jié)材料可由不大于約3種單獨(dú)的如上所述的堿氧化物化合物(R2O)形成。實(shí)際上，某些粘結(jié)材料可在粘結(jié)材料內(nèi)摻入不大于約2種堿氧化物化合物。[0020]此外，粘結(jié)材料可由混合物形成，其中堿氧化物化合物中的任意者的單獨(dú)的含量不大于粘結(jié)材料內(nèi)的堿氧化物化合物的總含量(以重量百分比計(jì))的一半。然而，在其他情況中，粘結(jié)物可由混合物形成，其中堿氧化物化合物中的任意者的單獨(dú)的含量不大于粘結(jié)材料內(nèi)的堿氧化物化合物的總含量(以重量百分比計(jì))的一半。[0021]根據(jù)一種特定的粘結(jié)材料，氧化鈉的量可大于粘結(jié)材料內(nèi)的任何其他堿氧化物化合物的含量(重量百分比)。例如，氧化鈉的量可大于氧化鋰或氧化鉀的量。在更特定的情況中，如以重量百分比測(cè)得的氧化鈉的總含量可大于如以重量百分比測(cè)得的氧化鋰和氧化鉀的含量的總和。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，氧化鋰的量可大于氧化鉀的含量。更特別地，粘結(jié)材料可由氧化鈉的含量(wt%)與堿氧化物化合物(R2O)的總含量的比率[Na20/R20]為至少約0.4的混合物形成。對(duì)于某些其他粘結(jié)材料，所述比率可更大，如至少約0.5或甚至至少約0.6。此外，在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，所述比率可不大于約0.93，如不大于約0.85，或甚至不大于約0.8。應(yīng)了解，氧化鈉與粘結(jié)材料內(nèi)的堿氧化物化合物的總含量的比率可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0022]本文的實(shí)施例的粘結(jié)材料可由氧化鋁的含量(wt%)與堿氧化物化合物(R2O)的總含量的比率[Na20/R20]為至少約0.8的混合物形成。在其他情況中，所述比率可更大，如至少約1，至少約1.1，或甚至至少約1.2。此外，在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，所述比率可不大于約4，如不大于約3，不大于約2.8，或甚至不大于約2.4。[0023]粘結(jié)材料可由一定量的堿土化合物(RO)形成，其中R表示來(lái)自根據(jù)IUPAC，2011年I月21日的版本，可得自http://old.1upac.0rg/reports/periodic_table/的元素周期表中的II族的元素。例如，粘結(jié)材料可摻入堿土氧化物化合物，如氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鋇(BaO)、或甚至氧化鍶(SrO)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可含有以粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約15wt%的堿土氧化物化合物的總量。在其他情況中，粘結(jié)材料可含有更少的堿土氧化物化合物，如大約不大于約12wt%，不大于約10wt%，不大于約8wt%，或不大于約7wt%。此外，根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可由以粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約0.5wt%、如至少約0.8wt%、至少約lwt%、或甚至至少約1.4wt%的堿土氧化物化合物的總含量形成。應(yīng)了解，粘結(jié)材料內(nèi)的堿土氧化物化合物的量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0024]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可由不大于約3種不同的堿土氧化物化合物形成。實(shí)際上，粘結(jié)材料可含有不大于2種不同的堿土氧化物化合物。在一個(gè)特定情況中，粘結(jié)材料可由2種堿土氧化物化合物形成，所述2種堿土氧化物化合物由氧化鈣和氧化鎂組成。[0025]在一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)材料可包含大于任何其他堿土氧化物化合物的量(wt%)的氧化鈣的量(wt%)。例如，粘結(jié)材料內(nèi)的氧化鈣的量可大于氧化鎂的量。更特別地，粘結(jié)材料可由氧化鈣的含量(wt%)與堿土氧化物化合物(RO)的總含量的比率[Ca0/R0]為至少約0.08的混合物形成。對(duì)于某些其他粘結(jié)材料，所述比率可更大，如至少約0.1，至少約0.3，至少約0.5，或甚至至少約0.6。此外，在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，所述比率可不大于約5，如不大于約4，或甚至不大于約3.5。應(yīng)了解，氧化鈣與粘結(jié)材料內(nèi)的堿土氧化物化合物的總含量的比率可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0026]粘結(jié)材料可由堿氧化物化合物(R2O)和堿土氧化物化合物(RO)的組合形成，使得總含量以粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約25wt%。在其他實(shí)施例中，粘結(jié)材料內(nèi)的堿氧化物化合物和堿土氧化物化合物的總含量可不大于約22wt%，如不大于約20wt%，或甚至不大于約18wt%。然而，在某些實(shí)施例中，存在于粘結(jié)材料內(nèi)的堿氧化物化合物和堿土氧化物化合物的總含量可為至少約5wt%,如至少約7wt%,如至少約8wt%,至少約9wt%,或甚至至少約10wt%。應(yīng)了解，粘結(jié)材料可具有在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)的堿氧化物化合物和堿土氧化物化合物的總含量。[0027]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，可形成粘結(jié)材料，使得存在于粘結(jié)材料內(nèi)的堿氧化物化合物(R2O)的總含量大于堿土氧化物化合物(RO)的總含量。在一個(gè)特定粘結(jié)材料中，堿氧化物化合物的總含量(以重量百分比計(jì))相比于堿土氧化物化合物的總重量百分比的比率(R2O/R0)可為至少約0.8，如至少約1，至少約1.2，或甚至至少約2。此外，在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，所述比率可不大于約15，如不大于約12，或甚至不大于約10。應(yīng)了解，堿氧化物化合物的總含量相比于粘結(jié)材料內(nèi)的堿土氧化物化合物的總重量百分比的比率可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0028]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可由以粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約3wt%的磷氧化物形成。在某些其他情況中，粘結(jié)材料可含有以粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約2.5wt%,如不大于約2.0wt%、不大于約1.5wt%、不大于約1.0wt%、不大于約0.8wt%、不大于約0.5wt%、或甚至不大于約0.2wt%的磷氧化物。實(shí)際上，在某些情況中，粘結(jié)材料可基本上不含磷氧化物。合適含量的磷氧化物可有利于某些特性和磨削性能性質(zhì)，如本文所述。[0029]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)材料可由包含不大于約Iwt%的某些氧化物化合物(包括例如，諸如Mn02、ZrSiO2,CoA1204、Fe2O3>Li2O,TiO2,MgO和它們的組合的氧化物化合物)的組合物形成。實(shí)際上，在特定的實(shí)施例中，粘結(jié)材料可基本上不含上述氧化物化合物。[0030]除了置于混合物內(nèi)的粘結(jié)材料之外，形成粘結(jié)研磨制品的方法還可包括摻入某一類型的磨粒。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，磨?？砂⒕а趸X(MCA)。實(shí)際上，在某些情況中，磨?？苫旧嫌晌⒕а趸X組成。[0031]磨?？删哂胁淮笥诩s1050微米的平均粒度。在其他實(shí)施例中，磨粒的平均粒度可更小，如大約不大于800微米，不大于約600微米，不大于約400微米，不大于約250微米，不大于約225微米，不大于約200微米，不大于約175微米，不大于約150微米，或甚至不大于約100微米。此外，磨粒的平均粒度可為至少約I微米，如至少約5微米，至少約10微米，至少約20微米，至少約30微米，或甚至至少約50微米，至少約60微米，至少約70微米，或甚至至少約80微米。應(yīng)了解，磨粒的平均粒度可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0032]在進(jìn)一步指代使用微晶氧化鋁的磨粒中，應(yīng)了解微晶氧化鋁可由平均晶粒度為亞微米尺寸的晶粒形成。實(shí)際上，微晶氧化鋁的平均晶粒度可不大于約I微米，如不大于約0.8微米，不大于約0.5微米，不大于約0.2微米，不大于約0.1微米，不大于約0.08微米，不大于約0.05微米。此外,微晶氧化招材料可具有至少約lnm、如至少約50nm的平均晶粒度。應(yīng)了解，平均晶粒度可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0033]另外，包含磨粒和粘結(jié)材料的混合物的形成可進(jìn)一步包括添加其他組分，如填料、造孔劑和適用于形成最終成型的粘結(jié)研磨制品的材料。成孔材料的一些合適的例子可包括但不限于泡沫(bubble)氧化鋁、泡沫莫來(lái)石、空心球(包括空心玻璃球、空心陶瓷球、空心聚合物球)、聚合物或塑料材料、有機(jī)化合物、纖維材料(包括玻璃、陶瓷或聚合物的股和/或纖維)。其他合適的成孔材料可包括萘、TOB、貝殼、木材等。在另一實(shí)施例中，填料可包括一種或多種無(wú)機(jī)材料(包括例如氧化物)，特別地可包括氧化鋯、硅石、二氧化鈦的結(jié)晶相或非晶相，以及它們的組合。[0034]在適當(dāng)?shù)匦纬苫旌衔镏?，可將混合物成形以形成生坯。一些合適的成形過程可包括壓制、澆鑄、擠出、模制和它們的組合。在特定的情況中，成形過程可包括壓制操作，如冷壓操作。應(yīng)了解，指代生坯是指代一種本體，所述本體可保持其本身的形狀，但仍未進(jìn)行熱處理(例如燒結(jié))以增加其密度。[0035]在適當(dāng)形成生坯之后，生坯可進(jìn)行加熱，特別地進(jìn)行燒結(jié)操作。根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，加熱可經(jīng)由微波輻射完成，使得生坯被微波燒結(jié)。用于微波燒結(jié)的微波輻射可使用特定的福射能量，如波長(zhǎng)在約Imm至約Im之間、如約Icm至約Im之間、或甚至約50cm至約500cm之間的范圍內(nèi)的電磁輻射。此外,微波輻射可具有約0.3GHz至約300GHz之間的范圍內(nèi)、更特別地在約0.5GHz至約IOOGHz之間、如約0.5GHz至約50GHz之間、或甚至約0.5GHz至約IOGHz之間的范圍內(nèi)的頻率。[0036]根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，生坯的微波燒結(jié)可使用特定的燒制階段完成，以促進(jìn)具有本文實(shí)施例中描述的特征的粘結(jié)研磨本體的形成。例如，加熱過程可包括第一階段，其中生坯在第一燒制溫度下經(jīng)由微波輻射加熱。第一階段的由環(huán)境溫度至第一燒制溫度的升溫速率可為至少約2V/min。在其他情況中，升溫速率可更大，如至少約4°C/min,至少約6°C/min,或甚至至少約8V/min。此外,在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，第一升溫速率不大于約300C/min。第一升溫速率可在上述最小速率和最大速率中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0037]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，其中第一燒制溫度可為至少約300°C。在其他情況中，第一燒制溫度可更大，如至少約350°C，至少約400°C，或甚至至少約450°C。仍然，在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，第一燒制溫度可不大于約70(TC，如不大于約60(TC。第一燒制溫度可在上述最小速率和最大速率中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0038]另外，對(duì)于某些燒制程序，過程可包括第一階段保持，其中生坯在第一溫度下保持第一持續(xù)時(shí)間。第一持續(xù)時(shí)間可為至少約5分鐘。在其他實(shí)施例中，第一持續(xù)時(shí)間可更大，如至少約15分鐘或甚至至少約20分鐘。此外，在一個(gè)特定情況中，第一持續(xù)時(shí)間可不大于約2小時(shí),如不大于約I小時(shí)。第一持續(xù)時(shí)間可在上述最小速率和最大速率中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0039]在第一階段過程中的氣氛可包括環(huán)境氣氛。或者，氣氛可為還原氣氛。[0040]加熱過程可包括另外的階段。例如，加熱可包括在完成第一階段之后在第二燒制溫度下在第二階段中微波燒結(jié)本體。特別地，第二燒制溫度可大于第一燒制溫度。對(duì)于某些過程，從第一燒制溫度加熱至第二燒制溫度可包括以第二升溫速率加熱。在一些情況中，第二升溫速率可不同于第一升溫速率。在其他情況中，第二升溫速率可基本上與第一升溫速率相同。在一個(gè)實(shí)施例中，第二階段的從第一燒制溫度至第二燒制溫度的升溫速率可為至少約2V/min。在其他情況中，第二升溫速率可更大,如至少約4°C/min,至少約6°C/min，或甚至至少約8°C/min。此外，在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，第二升溫速率可不大于約300C/minο應(yīng)了解,第二升溫速率可在上述最小速率和最大速率中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0041]對(duì)于本文實(shí)施例的特定過程，第二燒制溫度可大于第一燒制溫度。此外，盡管使用微晶氧化鋁以及本領(lǐng)域的傳統(tǒng)觀點(diǎn)，但第二燒制溫度可相當(dāng)高。例如，第二燒制溫度可為至少約1100°C，如至少約1150°C，至少約1200°C，或甚至至少約1220°C。在至少一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，第二燒制溫度可不大于約1700°C，如不大于約1600°C，不大于約1500°C，或甚至不大于約1400°C。應(yīng)了解，第二燒制溫度可在上述最小速率和最大速率中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0042]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，微波燒結(jié)的過程可包括第二階段保持，其中本體在第二燒制溫度下保持第二持續(xù)時(shí)間。第二持續(xù)時(shí)間可不同于第一持續(xù)時(shí)間，特別地，第二持續(xù)時(shí)間可長(zhǎng)于第一持續(xù)時(shí)間。例如，第二持續(xù)時(shí)間可為至少約5分鐘。在其他實(shí)施例中，第二持續(xù)時(shí)間可更大，如至少約15分鐘或甚至至少約20分鐘。此外，在一個(gè)特定情況中，第二持續(xù)時(shí)間可不大于約2小時(shí),或甚至不大于約I小時(shí)。第二持續(xù)時(shí)間可在上述最小速率和最大速率中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0043]在第二階段過程中的氣氛可使用與第一階段相同的氣氛。然而，對(duì)于某些過程，第二階段可使用與第一階段過程中所用的氣氛不同的氣氛。氣氛在組成、壓力和它們的組合方面可不同。在一個(gè)特定實(shí)施例中，第二階段可在環(huán)境氣氛中完成。在另一情況中，第二階段可使用還原氣氛。在完成第二階段之后，可冷卻本體，從而提供最終成型的粘結(jié)研磨本體。[0044]對(duì)于特定實(shí)施例，可進(jìn)行成型過程，使得本體發(fā)生有限的尺寸變化，這可有利于改進(jìn)的制品的形成。例如，在微波燒結(jié)過程中，本體可發(fā)生小于約12%的體積膨脹。通過比較加熱之前的制品的初始體積與加熱之后形成的最終體積而測(cè)得磨輪的體積膨脹。使用式π*(0D~2-1D~2)*厚度計(jì)算體積，其中OD為外徑，ID為內(nèi)徑。體積膨脹可定義為[(Vs-Vg)/Vs]x100%，其中Vs為燒結(jié)之后本體的尺寸，Vg為燒結(jié)之前生坯的尺寸。在其他情況中，體積膨脹可更小,如小于約11%,小于約10%，小于約9%，小于約8%，小于約7%，或甚至小于約6%。在一個(gè)非限制性的實(shí)施例中，體積膨脹可為至少約0.01%。應(yīng)了解，體積膨脹可在上述最小值和最大值中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0045]根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，最終成型的粘結(jié)研磨本體包含具有玻璃相材料的粘結(jié)材料。在特定情況中，粘結(jié)材料可為單相玻璃質(zhì)材料。實(shí)際上，在一個(gè)實(shí)施例中，粘結(jié)材料可基本上由玻璃相材料組成。此外,應(yīng)了解粘結(jié)材料可含有一定含量的結(jié)晶相材料。[0046]最終成型的粘結(jié)研磨本體可具有特定含量的粘結(jié)材料、磨粒和孔隙率。例如，粘結(jié)研磨本體可具有以粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)至少約IOvol%的孔隙率。在其他實(shí)施例中，孔隙率的量可更大，如以粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)至少約15voI%，如至少約20voI%，至少約25νο1%,至少約30νο1%,或甚至至少約35νο1%。在一個(gè)特定實(shí)施例中,粘結(jié)研磨本體可具有不大于約75vol%、如不大于約70vol%、或甚至不大于約65vol%的孔隙率。應(yīng)了解，粘結(jié)研磨本體可具有在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)的孔隙率。[0047]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)研磨本體可具有以粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)至少約IOvol%的磨粒。在其他實(shí)施例中，磨粒的總含量可更大，如至少約15vol%,至少約20vol%,至少約25νο1%,至少約30vol%,或甚至至少約35νο1%。根據(jù)一個(gè)特定實(shí)施例，粘結(jié)研磨本體可形成為使得其具有以粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)不大于約55ν01%、如不大于約50νο1%、不大于約45νο1%、或甚至不大于約40νο1%的磨粒。應(yīng)了解,粘結(jié)研磨本體內(nèi)的磨粒的含量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0048]在一些情況中，本體內(nèi)的總孔隙率的一部分可為封閉孔隙率，且實(shí)際上孔隙率的大部分可為封閉孔隙率。此外，本體中的總孔隙率的至少一部分可為開放孔隙率，所述開放孔隙率限定延伸通過本體體積的一部分的通道的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。[0049]在某些情況中，粘結(jié)研磨本體可形成為使得其含有特定含量(vol%)的粘結(jié)材料。例如，粘結(jié)研磨本體可形成為使得其含有以粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)至少約5vol%、如至少約IOvol%、大約至少約12vol%、至少約15vol%、至少約18vol%、至少約20vol%、至少約25vol%、或甚至至少約30vol%的粘結(jié)材料。在其他情況中，粘結(jié)研磨本體可形成為使得其含有以粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)不大于約60vol%、如不大于約50vol%、不大于約45vol%、不大于約40vol%、不大于約35vol%、或甚至不大于約30vol%的粘結(jié)材料。應(yīng)了解，粘結(jié)研磨本體內(nèi)的粘結(jié)材料的含量可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0050]粘結(jié)材料可具有與混合物內(nèi)的粘結(jié)材料基本上相同的組成。此外，本文實(shí)施例的粘結(jié)材料可被認(rèn)為是可具有特定溫度的高溫粘結(jié)物體系，在所述特定溫度下粘度為4(Tlog4)ο在特定情況中，粘結(jié)研磨本體的粘結(jié)材料可在大于1100°C、如至少約1150°C、至少約1200°C、至少約1220°C、至少約1250°C、或甚至至少約1270°C的溫度下粘度為4。[0051]本文實(shí)施例的粘結(jié)研磨本體可具有目標(biāo)密度與實(shí)際密度之間的特別有限的密度變化，這可有利于改進(jìn)的粘結(jié)研磨本體。特別地，低密度變化可證明成型過程中低的體積改變，更特別地直接證明成型過程中更少的磨粒降解。例如，粘結(jié)研磨本體可具有可由等式[(Dt-Da)/Dt]XlOO%定義的密度變化，其中Dt表示粘結(jié)研磨本體的目標(biāo)密度，Da表示粘結(jié)研磨本體的實(shí)際密度。實(shí)際密度由經(jīng)燒制的本體的尺寸測(cè)得，目標(biāo)密度基于粘結(jié)物和磨料量、它們的密度和粘結(jié)物灼燒減量計(jì)算。粘結(jié)物的灼燒(即灼燒因子)定義為當(dāng)允許揮發(fā)性物質(zhì)逸出且質(zhì)量停止改變時(shí)，在加熱之前和加熱之后材料的質(zhì)量改變的函數(shù)。用于計(jì)算實(shí)際密度和目標(biāo)密度的公式如下顯示:[0052]實(shí)際密度Da=重量/體積[0053]目標(biāo)密度Dt=(1+(粘結(jié)物％*粘結(jié)物灼燒因子))/(1/(磨料密度*Vol%磨料)[0054]粘結(jié)％=(Vol%粘結(jié)物*(1/(磨料密度*Vol%磨料))*粘結(jié)物密度)/(灼燒因子)[0055]特別地，此處的粘結(jié)研磨本體可具有有限的密度變化，如不大于約11%。在其他特定實(shí)施例中，密度變化可更小，如不大于約10%，不大于約9%，不大于約8%，不大于約7%，或甚至不大于約6%。相比之下，某些粘結(jié)研磨本體的密度變化可為至少約I%。應(yīng)了解，粘結(jié)研磨本體的密度變化可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0056]根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，粘結(jié)研磨本體的目標(biāo)密度可大于約1.90g/cm3，如大于約2.0Og/cm3，或甚至大于約2.05g/cm3。此外，在一個(gè)非限制性的方面，一種粘結(jié)研磨本體的目標(biāo)密度可不大于約3.00g/cm3,如不大于約2.80g/cm3o應(yīng)了解,粘結(jié)研磨本體的目標(biāo)密度可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0057]在又一情況中，粘結(jié)研磨本體可具有大于約1.90g/cm3、如大于約1.95g/cm3、或甚至大于約2.00g/cm3的實(shí)際密度。此外，在一個(gè)非限制性的方面，一種粘結(jié)研磨本體的實(shí)際密度可不大于約2.90g/cm3,如不大于約2.80g/cm3,不大于約2.60g/cm3,或甚至不大于約2.40g/cm3。應(yīng)了解，粘結(jié)研磨本體的實(shí)際密度可在上述最小百分比和最大百分比中的任意者之間的范圍內(nèi)。[0058]本文指代的粘結(jié)研磨本體的磨削能力可以涉及磨削操作(如無(wú)心磨削、外圓磨肖IJ、曲軸磨削)、各種表面磨削操作、軸承和齒輪磨削操作、緩進(jìn)給磨削和各種工具間磨削過程。此外，用于磨削操作的合適的工件可包括無(wú)機(jī)或有機(jī)材料。在特定情況中，工件可包括金屬、金屬合金、塑料或天然材料。在一個(gè)實(shí)施例中，工件可包括含鐵金屬、非含鐵金屬、金屬合金、金屬超合金和它們的組合。在另一實(shí)施例中，工件可包括有機(jī)材料，包括例如聚合物材料。在其他情況中，工件可為天然材料，包括例如木材。[0059]實(shí)例[0060]制備粘結(jié)研磨本體的三個(gè)樣品。第一代表性樣品SI根據(jù)本文的實(shí)施例。第二樣品CSl和第三樣品CS2根據(jù)常規(guī)技術(shù)制得。樣品中的每一個(gè)S1、CSl和CS2具有相同的總體結(jié)構(gòu)，并由包含80-90wt%的微晶氧化鋁的磨粒、9-15wt%的粘結(jié)材料的混合物制得。所述混合物還包含剩余量(wt%)的其他添加劑，包括糊精或動(dòng)物膠的粘結(jié)劑材料。粘結(jié)物的組成示于下表1中。[0061]表1[0062]【權(quán)利要求】1.一種形成磨料制品的方法，所述方法包括:提供包含磨粒的生坯，所述磨粒包括微晶氧化鋁；以及經(jīng)由微波輻射加熱所述生坯，以形成包括所述磨粒和粘結(jié)材料的粘結(jié)研磨本體，所述粘結(jié)材料包含玻璃相。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中提供生坯包括使混合物成形，其中成形包括如下過程:壓制、澆鑄、擠出、模制和它們的組合。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中加熱所述生坯包括施加波長(zhǎng)在約Imm至約Im之間的范圍內(nèi)的微波輻射。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述微波輻射包括至少約0.3GHz且不大于約300GHz的頻率。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中加熱包括在第一階段中將所述生坯加熱至第一燒制溫度。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中加熱至所述第一階段包括以至少約2VMn的第一升溫速率加熱。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述第一升溫速率不大于約30°C/min。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一燒制溫度為至少約300°C。9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中所述第一燒制溫度不大于約700°C。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其還包括第一階段保持，其中所述生坯在所述第一溫度下保持至少約5分鐘的第一持續(xù)時(shí)間。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述第一持續(xù)時(shí)間不大于約2小時(shí)。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中加熱還包括在加熱至所述第一階段之后，將所述生坯加熱至在第二燒制溫度下的第二階段。13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二燒制溫度大于所述第一燒制溫度。14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中加熱至所述第二階段包括以至少約2V/min且不大于約30°C/min的第二升溫速率加熱。15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二燒制溫度為至少約800°C。16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述第二燒制溫度不大于約1700°C。17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其還包括第二階段保持，其中所述生坯在所述第二溫度下保持第二持續(xù)時(shí)間。18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二持續(xù)時(shí)間不同于在所述第一燒制溫度下的第一持續(xù)時(shí)間。19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中所述第二持續(xù)時(shí)間為至少約5分鐘且不大于約2小時(shí)。20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在燒制過程中，所述生坯發(fā)生小于約12%的體積膨脹。21.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在燒制過程中，所述生坯發(fā)生小于約8%的體積膨脹。22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在燒制之后，所述粘結(jié)研磨本體具有不大于約11%的密度變化，其中所述密度變化由等式[(Dt-Da)/Dt]x100%定義，其中Dt表示所述粘結(jié)研磨本體的目標(biāo)密度，Da表示所述粘結(jié)研磨本體的實(shí)際密度。23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述密度變化不大于約6%。24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述密度變化為至少約1%。25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)研磨本體具有以所述本體的總體積計(jì)至少約IOvol%的孔隙率。26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中包含微晶氧化鋁的所述磨粒具有不大于約I微米的平均晶粒尺寸。27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中所述粘結(jié)材料包含單相玻璃質(zhì)材料。28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)材料包含結(jié)晶相。29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)研磨本體具有以所述粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)至少約5vol%的粘結(jié)材料。30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述粘結(jié)材料由以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約20界七％的氧化鋁(Al2O3)形成。31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)材料由選自如下的化合物的至少一種堿氧化物化合物(R2O)形成:氧化鋰(Li2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)和氧化銫(Cs2O)以及它們的組合。32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)材料具有至少約0.8且不大于約4的重量百分比氧化鋁(Al2O3)與粘結(jié)物內(nèi)的全部堿氧化物化合物(R2O)的重量百分比的比率[A1203/R20]。33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)材料由選自如下的化合物的至少一種堿氧化物化合物(R2O)形成:氧化鋰(Li2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)和氧化銫(Cs2O)以及它們的組合。34.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)材料由以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約3wt%且不大于約18wt%的堿氧化物化合物(R2O)的總量形成。35.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)材料由選自如下的至少一種堿土氧化物化合物(RO)形成:氧化韓(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鋇(BaO)、氧化銀(SrO),其中所述粘結(jié)材料。36.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述粘結(jié)材料由以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約0.5wt%且不大于約15wt%的堿土氧化物化合物(RO)的總量形成。37.一種研磨制品，其包括:粘結(jié)研磨本體，所述粘結(jié)研磨本體包括:包含玻璃相的粘結(jié)材料；包含于所述粘結(jié)材料內(nèi)的包含微晶氧化鋁的磨粒；且其中所述粘結(jié)研磨本體具有不大于約11%的密度變化，其中所述密度變化由等式[(Dt-Da)/Dt]x100%定義，其中Dt表示所述粘結(jié)研磨本體的目標(biāo)密度，Da表示所述粘結(jié)研磨本體的實(shí)際密度。38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述密度變化不大于約6%。39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述密度變化為至少約1%。40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述目標(biāo)密度不大于約1.90g/cm3。41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述實(shí)際密度大于約1.90g/cm3。42.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述本體具有以所述本體的總體積計(jì)至少約IOvol%的孔隙率。43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的研磨制品，其中所述孔隙率的一部分為封閉孔隙率。44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的研磨制品，其中所述孔隙率的大部分包含封閉孔隙率。45.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述磨粒包含微晶氧化鋁。46.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中包含微晶氧化鋁的所述磨粒具有不大于約I微米的平均晶粒尺寸。47.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)研磨本體具有以所述粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)至少約IOvol%的磨粒。48.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料包含單相玻璃質(zhì)材料。49.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料包含結(jié)晶相。50.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)研磨本體具有以所述粘結(jié)研磨本體的總體積計(jì)至少約5vol%的粘結(jié)材料。51.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約20wt5^tJ氧化硼(B2O3)形成。52.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由以粘結(jié)物的總重量計(jì)不大于約85wt%且至少約48wt%的二氧化娃(SiO2)形成。53.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中二氧化硅(SiO2)的含量大于氧化硼(B2O3)的含量。54.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由至少約2且不大于約30的重量百分比二氧化硅(SiO2)與重量百分比氧化硼(B2O3)的比率[Si02/B203]形成。55.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約2(^1:%的氧化招(Al2O3)形成。56.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由至少約2.5且不大于約6的重量百分比二氧化硅(SiO2)與重量百分比氧化鋁(Al2O3)的比率[SiO2Al2O3]形成。57.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由選自如下的化合物至少一種堿氧化物化合物(R2O)形成:氧化鋰(Li2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)和氧化銫(Cs2O)以及它們的組合。58.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料具有至少約0.8且不大于約4的重量百分比氧化鋁(Al2O3)與粘結(jié)物內(nèi)的全部堿氧化物化合物(R2O)的重量百分比的比率[A1203/R20]。59.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由選自如下的化合物的至少一種堿氧化物化合物(R2O)形成:氧化鋰(Li2O)、氧化鈉(Na2O)、氧化鉀(K2O)和氧化銫(Cs2O)以及它們的組合。60.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約3wt%且不大于約15wt%的堿氧化物化合物(R2O)的總量形成。61.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由大于任何其他堿氧化物化合物的含量的氧化鈉(Na2O)的含量形成。62.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)物由至少約0.4且不大于約0.93的氧化鈉(Na2O)的含量與堿氧化物化合物的總含量的比率[Na20/R20]形成。63.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由選自如下的至少一種堿土氧化物化合物(RO)形成:氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)、氧化鋇(BaO)、氧化鍶(SrO)以及它們的組合。64.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)至少約0.5wt%且不大于約15wt%的堿土氧化物化合物(RO)的總量形成。65.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由至少約0.8且不大于約15的堿氧化物化合物(R2O)的總含量(重量百分比)與堿土氧化物化合物(RO)的總含量(重量百分比)的比率[R20/R0]形成。66.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由至少一種堿氧化物化合物(R2O)和至少一種堿土氧化物化合物(RO)形成，且其中所述堿氧化物化合物和所述堿土氧化物化合物的總含量以所述粘結(jié)材料的總重量計(jì)不大于約25wt%。67.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)物由至少約0.08且不大于約5的氧化鈣(CaO)的含量與堿土氧化物化合物的總含量的比率[Ca0/R0]形成。68.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)材料由不大于約3wt%的磷氧化物(P2O5)形成。69.根據(jù)權(quán)利要求37所述的研磨制品，其中所述粘結(jié)物由包含不大于約lwt%的氧化物化合物的組合物形成，所述氧化物化合物選自Mn02、ZrSiO2,CoAl2O4,Fe203、Li2O,TiO2和MgO0【文檔編號(hào)】C09C1/68GK103998561SQ201280062393【公開日】2014年8月20日申請(qǐng)日期:2012年12月30日優(yōu)先權(quán)日:2011年12月30日【發(fā)明者】N·薩蘭基,S·J·如克馬尼申請(qǐng)人:圣戈班磨料磨具有限公司,法國(guó)圣戈班磨料磨具公司