改进的玻璃态磨料体的制作方法

专利名称：改进的玻璃态磨料体的制作方法
背景技术：
本发明一般涉及粘结磨料体，更具体地说是涉及用热压技术制备的玻璃态磨料磨具。
磨具的性能主要由用来制备磨具的材料成分所决定，例如，玻璃态砂轮的研磨作用和工具的寿命主要由存在的磨料和粘合剂的量，以及气孔率所决定。对于给定量的磨料，低气孔率和高粘合剂含量会产生较硬的作用和较长的磨具寿命。相反，高气孔率和低粘合剂含量得到“较软”的作用，即研磨效率较低，以及相对短的磨具寿命。最终的气孔率是常规的，冷压磨具由粘合剂/磨料比率以及冷压步骤所得的密度的改变来控制。
制备玻璃态磨具的常用技术是热压，它一般涉及给在模具内的成形材料同时加热加压。该技术可有利地在相对低的模塑压力下，如0.7-1.5吨/平方英寸(tsi)，得到极致密的玻璃态材料。虽然所得的产物有较长的工作寿命，但它的有些方面是很欠缺的。例如，产品仅限于一级研磨能力或硬度，即，极低气孔率(如0-5％)的硬度特征。结果，产品有“硬作用”，即，它的切削表明不易损坏。由于磨粒会变钝并停止切削，硬作用特征会导致不合适的研磨；砂轮表面会有负载。此外，由于它的相对低的粘度，致密的玻璃态产物的玻璃部分在热压的压力和温度条件下会裂解。
过去已试图通过产生气孔来降低磨料的密度。例如，美国专利1,986,850(Pohl等)揭示了蜂窝状结构的磨体，其中当磨体内的成分相互反应时形成了气体来得到气孔。但是在这类方法中，常常难以控制气孔的大小和分布。
美国专利2,806,772(Robie)揭示了将薄壁空心球掺入酚类基质的磨料。球体可由粘土或各种树脂和塑料制成。Robie发明似乎依赖于冷压技术，这不能很好地控制磨具的气孔率和硬度。
美国专利2,986,455(Sandmeyer)也提出用空心的球体磨料颗粒制备多孔砂轮。虽然Sandmeyer揭示了热压技术，但该文献没有提出气孔率可在很广的范围里被精确控制的玻璃态砂轮。
美国专利4,157,897(Keat)揭示了陶瓷粘结磨具，它含金刚石或立方氮化硼硬磨料。基体粘合剂包括天然或合成的石墨。Keat要求基有极低的气孔率，即少于10％。
美国专利4,799,939(Bloecher等)揭示了在可腐蚀的基质中含有空心玻璃体的磨料产品。Bloecher专利涉及的是被涂覆的磨料，而不是诸如切削砂轮的玻璃态磨料体。
美国专利5,203,886(Sheldon等)揭示了高气孔率的玻璃态粘结砂轮，通过使用发泡的氧化铝珠和有机-产孔性材料的颗粒，如石墨、胡桃壳或木屑来制得。但是，与Robie一样，Sheldon也依赖于冷压技术，在某些环境下有不利处。
鉴于现有技术的状态和存在的一些上述缺陷，很明显需要具有改进的研磨性能和可调节级别特征的热压、玻璃态磨料。作为特例，人们需要在各种工作条件下能更自由切削的热压玻璃态砂轮。
很明显也需要开发选择性改变热压玻璃态材料气孔率(以及由此所得的硬度特征)的更好方法。
发明综述对于上述所讨论的需求，本发明揭示了改进的热压玻璃态磨料体。这些材料包括(a)磨料；(b)玻璃态粘合剂；和(c)选自下列物质的增量剂(I)至少一种空心陶瓷体(c(i))；和(II)组份c(i)与至少一种摩擦系数低的非空心、非反应性材料(c(ii))的混合物。
这些磨料体的气孔率在约1-50％(体积)范围里。如下所述，使用这些材料使磨具的性能比现有技术中用冷压材料制得的磨具的性能有极大的改进。
本发明的另一个技术方案是制备磨料体的改进方法。该方法包括将上述的磨料、玻璃态粘结剂和增量剂混合成所需的形式，然后用热压技术热处理形成的混合物。
附图
简述该附图显示了基于本发明的各种样品的模量和气孔率特征。
发明详述组份(a)的磨料可为常规的磨料、超磨料、溶胶凝胶氧化铝磨料或这些材料的混合物。存在的磨料总量一般约为4-56％(体积)的磨料体。在优选的技术方案中，该范围约为30-48％(体积)。
常规的磨料是现有技术中公知的，包括，例如，氧化铝、碳化硅、氧化锆-氧化铝、石榴石、刚玉粉和燧石。超磨料也是现有技术已知的，其例子为金刚石和立方氮化硼。
溶胶凝胶氧化铝磨料体可为晶种或非晶种。氧化铝体通过溶胶凝胶技术制备，使它进行粉碎或挤压。然后将从水合的氧化铝，如微晶勃姆石、水和诸如硝酸的酸中制得的无水凝胶一起焙烧。最初的溶胶可进一步包括直到10-15％(重量)尖晶石、莫来石、二氧化镁、二氧化钛、氧化镁、二氧化铈、氧化锆粉末或可大量加入的氧化锆前体。这些添加剂的加入通常用来改进诸如断裂韧性、硬度、脆性、断裂机理或干燥行为的性质。在最好的技术方案中，溶胶或凝胶包括分散的亚微晶种材料或在水合氧化铝颗粒烧结成α-氧化铝中它的前体。合适的晶种是现有技术中公知的。晶种材料的用量不超过10％(重量)的水合氧化铝，用量超过约5％一般没有好处。若晶种适当的细(较好的约60m2/g，或更高)，可使用约0.5％-10％，较好的约为1-5％。晶种也可以诸如硝酸亚铁溶液的前体形式加入。一般来说，晶种材料应当与α-氧化铝等结构，具有相似的晶体结构点阵大小(在15％内)，应当在转化为α-氧化铝时的温度(约1000℃到1100℃)下能存在于干燥的凝胶内。有或没有晶种的合适凝胶的制备，如同诸如粉碎、挤压和焙烧的加工过程，是现有技术中公知的。这样，其进一步的细节可从文献中查到，不包括于本文。
每个这样制得的氧化铝体基本上由大量晶体尺寸小于约10微米的α-氧化铝，较好的小于约1微米的α-氧化铝作所构成。磨料的密度至少约为95％理论密度。
磨料颗粒(有时称为硬磨料)的平均粒径视各种因素而定，如所用的特定磨料以及从磨料体形成的磨具的最终用途。一般来说，超磨料的平均粒径在约0.5-500微米范围里，较好的是在约2-200微米。常规磨料的平均粒径一般在约0.5-500微米的范围里。可溶凝胶氧化铝晶体的平均大小如上所述。该技术领域的人员能选择最合适的磨料粒径，无需实验性的工作。
任何常规的玻璃态粘合组合物可用作本发明组份(b)，它们中的许多被称为“玻璃釉”。例如，在上述美国专利5,203,886(Sheldong等，这里列出供参考)中揭示了玻璃态粘合剂。这类粘合剂可市售得到，如从Ferro公司和EtesL’Hospied of Valluria(法国)购得。
特定磨料产品的粘合剂用量视它的用途而定。一般使用约5-55％(体积)，较好的在约15-45％(体积)范围里。根据用来形成磨料产品的每个组成物的真正密度，这些粘合剂的用量相应于混合物的10-45％(重量)，产品从混合物中形成并焙烧。
本发明的磨料体包括，作为组份(c)，上述的增量剂。组份c(i)中的术语“空心陶瓷体”包括玻璃态和结晶相。该类型的一个较好的增量剂，莫来石，是分子式为3Al2O3·2SiO2的晶体材料，它含约72％(重量)Al2O3。可得到天然的莫来石，但更常用的是合成莫来石，它可通过使纯Al2O3或铁矾土与粘土或硅线石的混合物加热来制得。
用于组份c(i)的莫来石必须是空心体。这里所用的术语“空”表示在壁内有一个空间或空腔，它对液体基本不可渗透。空心体可为任何形状，如圆柱形、棱锥形、立方体或珠形，但较好的是有薄壁围成空腔的球体颗粒。这里所用的术语“球”表示具有球形。
空心体的大小可显著地不同。对于莫来石球体，平均直径为2-400微米，较好地在约50-150微米范围里。本发明中所用的空心莫来石体的体积密度的一般范围，用气体比重计(型号SPY3)来测量，约为0.7g/cc-0.8g/cc。通过将空心体的重量除以空心体真实体积可测得体积密度。
空心莫来石应有一定的耐粉碎性。粉碎强度应足以高到在制备磨料体时防止莫来石裂解，但足以低到在使用磨料体时能磨蚀掉部分。莫来石体的粉碎强度应在约2000psi-5000psi范围里。
莫来石的球体一般称为“起泡”莫来石。Zeelan Industries出售的是二氧化硅—氧化铝陶瓷产品形式，如Z·Light Spheres，W-1000级。典型的是，这些市售的材料含有约30-40％(体积)莫来石。
空心玻璃体也可用作组份c(i)的增量剂。使用比莫来石的抗制强度低的玻璃体有时可使本发明磨料体自由切削的程度更高。在切削表面玻璃的裂解可减少摩擦。此外，玻璃体的存在使切削工具校正后产生的阻止力最小。
任何类型的玻璃使用于本发明，只要它足够稳定，不与其它磨具组成物或工作材料反应即可。含过量碱金属氧化物的玻璃，特别是在切削或研磨运行时若使用含水液体作为冷却剂，会使工件腐蚀。
对所用玻璃的形状没有一定的标准，可为市售的任何类型，如珠或棒。在优选的技术方案中，玻璃呈空心球体或发泡体。玻璃球体的例子如上述美国专利4,799,939(Bloecher等，这里列出供参考)所述。空心微球体的一个商品例子为Q-CEL(PQ Corporation of Balley Forge，美国宾夕法尼亚)级别636和640。
当使用玻璃球体时，其平均直径范围一般约为10-200微米，较好的为30-100微米。球体的体积密度范围约为0.4g/cc-0.5g/cc。玻璃球体的最大工作压力应当足以高到在制备和使用磨料体时防止粉碎的程度，从而可保留闭合气孔。最大的工作压力一般在约100psi-3500psi范围里。
本发明可以使用与现有技术组合物中使用的玻璃相比相对薄的玻璃球体。薄玻璃壁有可封入更多的气孔而不需使用更多球体的优点。此外，不象前面揭示的冷压技术，热压不要求会使薄壁玻璃球体粉碎的高铸模压力。
空心陶瓷体(组份c(i))的用量根据几个因素，如磨料的种类和粘合剂的种类；所用的特定的陶瓷；其它增量剂，组份c(i)，的种类和用量；以及制成磨料体工具所需的气孔率，来定。一般来说，由本发明磨料/粘合剂混合物形成的砂轮一般包括约2-20％(体积)陶瓷体，较好的是约4-15％(体积)陶瓷体。
组份c(i)的用量也与磨料体中玻璃态粘合剂的用量有关，因为必须存在足量的粘合剂以基本上湿润陶瓷体。这样，c(i)的存在量，按组份(b)和组份c(i)总体积来计，一般在约2-50％(体积)范围里，较好的为约4～20％(体积)。陶瓷磨削材料技术领域的人员能选择大多数合适的陶瓷体而无需实验。
在优选的技术方案中，莫来石或玻璃可独立地用作组份c(i)的单个组成。但是，也可用这两种陶瓷体的混合物。在这样的情况下，空心莫来石体与空心玻璃体的体积比约为99∶1到1∶99。
虽然组份c(i)可用作本发明热压磨料体的单个增量剂，但一些技术方案也使用c(i)与组份c(ii)的结合。该第二组份是非反应性、摩擦系数低的稳定材料，即具有固体润滑剂的特征。这里所用的“非反应性”是指与磨料、粘合剂或磨料体中的其它填料组份基本上缺乏反应性。
不象增量剂c(i)，组份c(ii)不是空心的。组份c(ii)与磨料体中的一些其它组份相比也是良好的导热体。c(ii)的例子是石墨、六方氮化硼(有时称为“白石墨”)、二硫化钼和前述任何物质的各种混合物。组份c(ii)的粒径一般少于约200微米(数均粒径)。
组份c(ii)的优选材料为石墨，例如在上述美国专利4,157,897所述，这里列出供参考。石墨可为天然的，也可在电阻炉中高温加热石油饼来合成。可以使用各种形式的石墨，如，粉末、晶体、薄片、棒、平片或纤维状。
对于石墨，优选的粒径在上述的较宽范围里，视硬磨料的大小以及磨料体的使用期而定。例如，当使用细硬磨料金刚石磨料磨削金刚石膜或陶瓷插片时，较好的石墨粒径的范围约为1-10微米。当砂轮使用诸如CBN的磨料时，优选的石墨粒径范围约为75-150微米。
石墨和其它上述的c(ii)材料特别可用作本发明的磨料体，因为它们既不与粘合剂材料反应也不被粘合剂材料湿润。此外，这些材料是良好的润滑剂，一般可改进磨料体的研磨特征。
组份c(ii)的水平根据上述组份c(i)提及的许多因素以及磨料体所需的润滑程度而定。一般来说，c(ii)的量按玻璃态粘合剂(组份b)和c(ii)的总体积来计，约为1-50％(体积)，较好的约为4-30％(体积)。对于给定最终用途，组份c(ii)的最合适用量可居于上述讨论的因素而定，而无需实验。
如美国专利4,157,897所述，如直至约50％(体积)的组份c(ii)的石墨部分或石墨型材料可被诸如银、铜、铝或锡的金属粉末替代。金属应当为细颗粒，其粒径范围在石墨的粒径范围里。
本发明的磨料体也可包括至少一种附加的填料。(这些材料中的一些在现有技术中有时被称为“磨料”)。例举的物质是碳化硅、氧化铝、固体莫来石、蒸发氧化硅、溶凝胶胶材料和二氧化钛。另一个合适的填料是低氧化硼。这样的材料有各种类型；一些在美国专利5,135,892中进行揭示。每个附加填料的有效量可有该技术领域的人员决定。
如上所述，本发明玻璃态的磨料体可通过热压制得。该技术是该技术领域公知的。在如美国专利4,157,897和2,986,455中述及，后者专利在此列出供参考。热压在Kirk-Othmer的Encyclopedia of Chemical Technology第3版，1979，263页；和Enclopedia of meterials Science and Engineering，第3卷，Pergamon Press Ltd.，1986，2205-2208页中也进行了揭示。例如，砂轮可首先与本发明的玻璃态粘合剂、磨料、增量剂及其它添加剂进行机械混合。可让混合物过筛以除去在混合时形成的任何团块。
然后将混合物放在合适的铸模上，一般放在由石墨制成的铸模上。定形的冲头通常用来盖住混合物。负载的铸模组件然后放在任何合适的熔炉，如电阻型或感应型的熔炉内。可通入象氮气这样的惰性气体，而使铸模内的氧化作用降到最小。
特定的温度、压力和时间范围根据所用的特定材料(如粘合剂类型)、使用的设备类型和砂轮的大小而定。虽然也可以使温度和压力直接到达压制的状态，但一般在室温下，让铸模暴露于足以使铸模组件组合在一起的最初压力下达约3分钟到约30分钟。压制的温度典型地约为550-1000℃，较好的约为650-800℃。最终的铸模压力范围约为0.7tsi-1.5tsi。
在最终温度和压力条件下在铸模内的保留时间范围约为3分钟-20分钟，较好的约在4分钟-10分钟。
然后将砂轮从铸模上剥离并以空气冷却。在后一个步骤中，焙烧的砂轮可根据标准方法磨边并抛光，然后在使用前进行速度实验。应当明白本发明的另一方面涉及如上述方法所述的砂轮。在本文中，术语“热压”包括现有技术公知的热铸造工艺。在典型的热铸造工艺中，铸模组件从加热炉中取出后再加压。
本发明热压磨料体的多面性使之可以严密地控制它们的气孔率。对于磨轮，样品与样品的一致性比现有技术冷压磨轮得到的一致性高。这可增加商业规模的可生产性。
本发明的磨料体非常适合于研磨所有金属，如诸如不锈钢、铸钢、淬火工具钢的各类钢，铸铁、延性铁、可锻铸铁、球墨铸铁、冷铸铁和模式铁以及诸如铬、钛、铝的金属和典型地在太空工业中使用的高强度合金。它们对于磨削诸如碳化钨的金刚石材料和陶瓷也是极合适的。该技术领域的人员应当明白本发明的磨料体象所有的这类材料一样在磨削一些材料时比其它的更有效。
下列实施例用来更详细地阐述本发明。它们只用来阐述本发明而不是用来限定揭示和要求的范围。除非另作说明，所用的份数和百分数都基于体积。
实施例实施例1该实施例揭示了在本发明热压体中控制级别的程度。用下列材料制得一系列实验样片。
立方氮化硼(CBN)级别BZN1，100硬磨料大小，由General Electric Com-pany出售。
溶胶凝胶(SG)氧化铝级别，90硬磨料大小，Norton Company出售。
石墨(Gr)级别4434，Asbury Graphit Mills，Inc.生产，粒径分布76.2％(重量)的颗粒在200-325目，20.8％(重量)在325目以上。
莫来石发泡型，Z·Light SpheresR，级别W-1000。
粘合剂Ferro Corporation生产的粉末玻璃釉，平均粒径约为20微米，有下列组成
组份 重量％Sio266.00Al2O35.25B2O322.15CaO 1.50MgO 0.10Na2O 5.00样品中每个材料的用量如表1所示。使用了各种水平的石墨和莫来石；它们的用量基于存在的粘合剂的用量。
表1样品#1 2 3 4 5 6 7 8CBNa43.843.843.843.843.843.843.843.8SGb4.254.254.254.254.254.254.254.25Grc6.4 6.0 5.7 5.3 4.2 4.0 3.7 3.5W1000d9.1 11.513.916.39.6 12.014.517.0Bonde36.534.532.430.438.236.033.831.5G/G+B*15％15％15％15％10％10％10％10％W/W+B**20％25％30％35％20％25％30％35％(a)立方氮化硼；(b)溶胶凝胶；(c)石墨；(d)发泡莫来石；(e)玻璃态粘合剂；(*)石墨的体积百分数(石墨+粘合剂)；(**)莫来石的体积百分数(石墨+粘合剂)。
制备试验片的制备工艺和热压工艺与美国专利4,157,897(Keat)所述的方法相似。在本实施例中将材料在烧杯中搅拌混合，然后通过72目金属筛。将它们放入适合得到有下列尺寸的焙烧片的石墨铸模1/4”宽×1/4”长×21/2”厚。
含4个样品的有负载的铸模组件被放在感应炉内。最初加约0.5tsi的压力，然后将温度升到约780℃。当温度达到后，将压力升到约1.5tsi，让组件在这样的条件下保持约4分钟。然后将组件冷却到约500℃，并去除压力。然后终止运行，从铸模上剥下试验样品，进行空气冷却。
用Instron设备，4204型，3-点法测量每个试验片的断裂模量。一般来说，模量与级别和气孔率成比例，即，较高的模量表示较高的级别和较低的气孔率。
附图显示了莫来石和石墨水平对断裂模量的函数关系。图中的每个数据是相应于表1中每个样品的量相同样品的平均模量值。附图显示的级别水平(L、J、H、F和D)基于下列说明B100硬磨料大小；175浓度；VX(玻璃态粘合剂)。
附图显示了本发明热压磨料体的级别和气孔率可通过改变包含于其中的发泡莫来石和石墨的含量来控制。通过改变成分水准的控制类型在现有技术中的冷压磨料体中难以得到，因冷压一般要求改变基本的工艺以改变气孔率和级别。实施例2本实施例涉及冷压砂轮和含本发明增量剂的热压砂轮的比较。所有的砂轮都是1A1型。
样品1是冷压组成，含有43.8％(体积)CBN(级别BZN1)。该样品也含有22％(体积)实施例所用的粘合剂和4.25％(体积〕实施例1所用的溶胶凝胶材料。这样制得样品将混合物混合大约10分钟，过筛以除去团块物；然后在室温下用液压浇铸混合物以形成3”直径和0.625”厚的砂轮。
然后让砂轮于空气中干燥，并在空气中950℃下焙烧约12小时，然后在冷却到室温前在950℃(热空气中)热处理4小时。最终的砂轮含约30％(体积)气孔率。
样品2是从含约43.8％(体积)实施例1使用的CBN；约4.3％(体积)第二磨料，即实施例1所用的溶胶凝胶；约32.7％(体积)实施例1所用的粘合剂；约8.5％(体积)发泡莫来石，W-1000；和约5.8％(体积)石墨，级别4434的组成制得的热压砂轮。
这里使用与实施例1中所用相似的铸模组件，虽然实施例1的产品适于制成砂轮。将总组件加热到约870℃的控制温度，这相应于砂轮的约720-760℃温度，并保温7分钟。然后，加0.7tsi压力达5分钟。在保持压力下关闭熔炉。当控制温度降低到约700℃时，从铸模上剥下砂轮，空气冷却供试验。最终的砂轮含约2-5％(体积)气孔率。
除了用4.3％碳化硅代替作为第二磨料的溶胶凝胶外，样品3组成相似于样品2。用样品2的相似方法制备基于该材料的砂轮。
研磨机是Heald CF1型。下列是操作参数砂轮速度8000sfpm被研磨的材料52100轴承钢操作湿磨MRR(材料除去速率)1.2in3/分钟·英寸研磨类型圆柱型，外部和内部研磨。
表2中，“波动”用来测量表面粗糙度。用Surfanalyzer System 5000(Federal出售)测量。“G-比率”代表砂轮所带的研磨下材料的总体积。较高的G-比率值表示该砂轮有较长的寿命。“功率”值表示研磨时的功率，用Power Cell装置(Load Controls Company生产)来测量。
表2OD型*波长aG-比率b功率c样品1(CP)** 61 499 17.5样品2(HP)** 29 577 17.4样品3(HP) 94 519 15.0ID型*样品1(CP) 75 622 21样品2(HP) 33 833 27样品3(HP) 28 1472 27(a)用微英寸衡量；(b)最终值；(c)马力/英寸。
*“OD”＝工件的外径；“ID”＝工件的内径。
**“CP”＝冷压；“HP”＝热压。
表2的数据显示除了将样品3用于工件的外径表面上外，使用本发明热压砂轮会有更平滑的工件表面。
G-比率是砂轮的一个重要特征，表2显示了样品2和样品3的热压组成的重要值。该特征反应了本发明砂轮所具有的更长的工作寿命。实施例3本实施例将本发明的砂轮性能与只含石墨作为增量剂的砂轮作比较。
根据本发明的样品1是从含约43.8％(体积)实施例1所用的CBN；约4.3％(体积)第二磨料，即实施例1所用的溶胶凝胶材料；约32.7％(体积)实施例1所用的粘合剂；约8.5％(体积)发泡莫来石，W-1000；和约5.8％(体积)石墨，级别4434的组成中热压制得的砂轮。最终的气孔率约为2-5％(体积)。
样品2是比较样品砂轮，也是热压制得。它含约43.8％(体积)CBN；约4.3％(体积)溶胶凝胶材料；约35.3％(体积)粘合剂；和约15.2％(体积)石墨，级别4434。最终的气孔率约为1.5％(体积)。
这里使用与实施例1和2所用相似的适合制造砂轮的铸模组件。总组件的装配时间、压力和温度与实施例2所用的相同。
研磨机是Heald CF1型，虽然测量了三个不同材料除去速率(MMRs)处的条件，但操作参数与实施例2所用的相同。结果列于表3表3MRR* 0.33 0.65 1.30(in3/min·in.)OD型aG**P**G P G P样品1 19525.012997.853210.7样品2***15275.011017.648910.9*“MRR”＝材料除去速率；**“G”＝G-比率，最终值；“P”＝功率，单位为马力/英寸；***对照样品；(a)“OD”＝工件外径。
表3的数据显示与只用石墨(样品2)的相比，使用本发明增量剂(样品1)的G-比率值有显著的改进。两个样品的功率消耗几乎相同。就“研磨能力”(由G-比率除以特定能量)而言，样品1明显地比样品2有改进。
根据所提供的说明可以作出其它修饰和改动。因此，应当明白这类对特定技术方案的改变在本发明所附的权利要求书范围里。
上述的所有专利和文献这里列出供参考。
权利要求
1.一种热压玻璃态磨料体，它的总气孔率约为1-50％(体积)，所述的磨料体包括(a)磨料；(b)玻璃态粘合剂；和(c)选自下列物质的增量剂(I)至少一种空心陶瓷体(c(i))；和(II)组份c(i)与至少一种摩擦系数低的非空心、非反应性材料(c(ii))的混合物。
2.根据权利要求1所述的磨料体，其中组份(a)是超磨料。
3.根据权利要求2所述的磨料体，其中的超磨料选自金刚石和立方氮化硼。
4.根据权利要求1所述的磨料体，其中组份(a)包括溶胶凝胶氧化铝磨料。
5.根据权利要求1所述的磨料体，其中组份(b)的玻璃态的粘合剂材料包括玻璃釉。
6.根据权利要求1所述的磨料体，其中组份c(i)包括空心莫来石体。
7.根据权利要求6所述的磨料体，其中空心莫来石体是平均直径范围为约50-150微米的球体。
8.根据权利要求1所述的磨料体，其中组份c(i)包括空心玻璃体。
9.根据权利要求8所述的磨料体，其中玻璃体是平均直径范围约为10-200微米的球体，最大的工作压力范围约为1000-3500psi。
10.根据权利要求1所述的磨料体，其中组份c(i)的存在量范围占组份(b)和组份c(i)总体积的约2-50％(体积)。
11.根据权利要求1所述的磨料体，其中组份c(ii)是选自石墨、六方氮化硼、二硫化钼和它们的混合物。
12.根据权利要求11所述的磨料体，其中组份c(ii)的存在量范围占组份(b)和组份c(ii)总体积的约1-50％(体积)。
13.根据权利要求11所述的磨料体，其中组份c(ii)是平均粒径小于约200微米的薄片石墨。
14.根据权利要求13所述的磨料体，其中组份c(i)包括空心莫来石体。
15.一种热压、玻璃态磨料体，它的总气孔率约为1-50％(体积)，所述的磨料体包括(a)超磨料；(b)玻璃态粘合剂；和(c)一种增量剂混合物，包括(i)莫来石或玻璃的空心陶瓷体；和(ii)选自石墨、六方氮化硼、二硫化钼和它们的混合物的非空心材料。
16.一种制备玻璃态磨料体的方法，包括步骤(a)合并磨料、(b)玻璃态粘合剂和选自下列物质的增量剂(I)至少一种空心陶瓷体(c(i))；和(II)组份c(i)与至少一种摩擦系数低的非空心、非反应性材料(c(ii))的混合物；然后(b)用热压技术热处理所形成的混合物。
17.根据权利要求16所述的方法，其中增量剂包括空心莫来石体和选自石墨、六方氮化硼、二硫化钼和它们的混合物的材料的混合物。
18.根据权利要求17所述的方法，其中热压时的压制温度范围约为550-1000℃；最终的铸模压力约为0.7-1.5tsi。
19.根据权利要求18所述的方法，其中在压制温度和最终铸模压力条件下的保持时间约为3-20分钟。
20.一种用权利要求16所述方法制得的玻璃态磨料磨具。
全文摘要
本发明揭示了改进的热压玻璃态材料，它包括一种磨料、玻璃态粘合剂；和至少一种增量剂。增量剂可由诸如玻璃或莫来石的空心陶瓷体形成或由所述的空心陶瓷体与诸如石墨的非反应性材料混合来形成。本发明也揭示了制备玻璃态砂轮的改进方法。
文档编号B24D3/02GK1138838SQ95191267
公开日1996年12月25日 申请日期1995年1月5日 优先权日1994年1月21日
发明者李楼南 申请人:诺顿公司