专利名称：粘结的磨料物品及形成方法
技术领域：
以下内容是针对粘结的磨料并且具体地是结合了微晶氧化铝磨料颗粒的粘结的磨料物品。
背景技术：
研磨工具一般被形成为具有包含在ー种粘结剂材料内的磨料颗粒以用于材料去 除的应用中。超级磨料颗粒(例如，金刚石或立方氮化硼(CBN))或加晶种的(或甚至未加晶种的)烧结的溶胶凝胶氧化铝磨料颗粒，也被称为微晶α -氧化铝(MCA)磨料颗粒，可以用于这类研磨工具中并且已知其在多种材料上提供了优异的研磨性能。该粘结剂材料可以是有机材料如树脂，或一种无机材料如玻璃或玻璃化的材料。具体的说，使用了ー种玻璃化的粘结剂材料且包含了 MCA颗粒或超级磨料颗粒的粘结的研磨工具在商业上可用于对精密的金属零件以及其他要求一致且改进的研磨性能的エ业部件进行研磨。某些粘结的研磨工具，特别是使用了玻璃化的粘结剂材料的那些，要求高温成形エ艺，这会对这些磨料颗粒产生不利的影响。事实上，已经认识到，在形成研磨工具必要的这样高的温度下，该粘结剂材料可以与这些磨料颗粒(具体地MCA颗粒)发生反应，从而损害磨料的整体性、降低颗粒的锐度和性能特性。其结果是，业界已经转向于降低形成该粘结剂材料必要的成形温度，以便抑制这些磨料颗粒在成形过程中的高温降解。例如，为了减少MCA颗粒与玻璃化的粘结剂之间的反应的量，美国专利号4，543，107披露了适用于在低至约900° C的温度下进行烧结的ー种粘结剂组分。在ー种替代途径中，美国专利号4，898，597披露了ー种包含至少40%的玻璃料材料的、适用于在低至约900° C的温度下进行烧结的ー种粘结剂组分。使用了能够在低于1100° C并且事实上低于1000° C的温度下成形的粘结剂材料的其他这类粘结的磨料物品包括美国专利号5，203，886、美国专利号5，401，284、美国专利号5，536，283、以及美国专利号6，702，867。然而，业界继续要求这类粘结的磨料物品的改进的性能。
发明内容
根据ー个第一方面,一种磨料物品包括一个磨料本体,该磨料本体包括位于ー种粘结剂材料内的磨料颗粒，该磨料本体进ー步包括ー种布置在这些磨料颗粒与该粘结剂基质之间的界面处的尖晶石材料。根据另ー个方面，一种磨料物品具有一个磨料本体，该磨料本体包括被包含在一种粘结剂材料基质内的磨料颗粒，该磨料本体进ー步包括ー个含尖晶石材料的层，该层覆盖在这些磨料颗粒的外表面上。在又另ー个方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有包括微晶氧化铝的、被包含在ー种含玻璃质相的粘结剂材料中的磨料颗粒，这些磨料颗粒具有覆盖在这些磨料颗粒的外表面上的ー个材料层，其中该层包括一种尖晶石材料。另ー个方面包括一种磨料物品，这种磨料物品包括一个粘结的磨料本体，该粘结的磨料本体具有包括微晶氧化铝的、被包含在ー种玻璃质粘结剂材料内的第一组磨料颗粒,其中该粘结的磨料本体进ー步包括一个环绕了这些磨料颗粒的至少一部分的钝化区域，该钝化区域包括ー种具有的一般化学组成为AB2O4的尖晶石材料,其中A代表ー种第一元素，B代表ー种不同于A的第二元素，且O是氧。根据另ー个方面，一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有包括微晶氧化铝的磨料颗粒以及ー个包括尖晶石材料的、覆盖在这些磨料颗粒的外表面上至少一部分上的层。该磨料本体进ー步包括ー种由含有足量的尖晶石形成材料的组合物所形成的粘结剂材料，该尖晶石形成材料是选自以下的氧化物组，该组由以下各项组成氧化镁、氧化锌、氧化铁、氧化锰、以及它们的组合。在又另ー个方面，ー种形成磨料物品的方法包括将磨料颗粒与ー种粘结剂材料粉末进行混合、将该混合物成形以便形成一个生坯、并且处理该生坯以便形成包含位于粘结剂材料中的磨料颗粒的一种磨料物品，其中在处理过程中，围绕这些磨料颗粒形成了ー个含尖晶石材料的钝化区域。
通过參见附图可以更好地理解本披露，并且使其许多特征和优点对于本领域的普通技术人员变得清楚。图I包括ー个流程图，展示了根据ー个实施方案来形成磨料物品的ー种方法；图2A到2C包括根据多个实施方案的ー种具有一个尖晶石材料层的磨料物品的多个部分的图像；图3包括根据ー个实施方案形成的样品以及一个常规样品的平均功率消耗相对于研磨周期数的曲线图；图4包括根据ー个实施方案形成的样品以及一个常规样品的直度相对于研磨周期数的曲线图；图5包括根据ー个实施方案的一种磨料物品的ー个部分的扫描电子显微图像；图6包括根据ー个实施方案形成的样品以及一个常规样品的平均功率消耗相对于研磨周期数的曲线图；
图7包括根据ー个实施方案形成的样品以及一个常规样品的直度相对于研磨周期数的曲线图。在不同的图中使用相同的參考符号表示相似的或相同的事项。
具体实施例方式以下内容总体上是针对一种磨料物品，具体是使用了被包含在粘结剂材料内的磨料颗粒的一种粘结的磨料物品。此类磨料物品在材料去除应用中是有用的，如在不同行业中用于对エ件进行精加工和/或研磨的那些。这些磨料物品的形状和尺寸可以被确定成制造出不同的精加工工具，如轮、锥体、杯形物品、珩磨石、和/或石材。图I包括ー个流程图，展示了根据ー个实施方案来形成磨料物品的ー种方法。如所展示的，该方法在步骤101通过将磨料颗粒与ー种粘结剂材料粉末进行混合而开始。根据ー个实施方案，这些磨料颗粒可以包括一种无机材料，如ー种氧化物。更具体地，这些磨料颗粒可以包括微晶氧化铝(MCA)颗粒。这些MCA或溶胶凝胶氧化铝颗粒优选是通过ー种加晶种的或未加晶种的溶胶-凝胶法来生产。如在此使用的，术语“溶胶凝胶氧化铝砂砾”是通过以下方法制造的氧化铝砂砾包括将氧化铝一水合物的溶胶进行胶溶以便形成一种凝胶，将该凝胶进行干燥和烧制以便将其烧结，并且然后将该烧结的凝胶进行破碎、筛分、并且确定大小以便形成由α-氧化铝微晶(例如，至少约95%的氧化铝)制成的聚晶颗粒。除了这些α氧化铝微晶之外，该初始的溶胶可以进ー步包括按重量计高达15%的尖晶石、莫来石、ニ氧化锰、ニ氧化钛、氧化镁、稀土金属氧化物、氧化锆粉末或者氧化锆前体(它们可以按更大的量值来添加，例如40wt%或更多)或者其他相容的添加剂或其前体。这些添加剂经常被包括以便改性诸如断裂韧性、硬度、脆性、断裂力学、以及干燥行为这些特性。烧结的溶胶凝胶α-氧化铝颗粒的制备在别处进行了更详细地说明。此类制备的细节可以在例如美国专利号4，623，364、4，314，827、以及5，863，308中找到，其内容通过引用结合在此。术语MCA颗粒被定义为包括任何含有至少60%的、具有至少95%的理论密度以及在500克下至少ISGPa的维氏硬度(500克)的α氧化铝微晶的颗粒。这种烧结的溶胶凝胶α氧化铝颗粒可以包含不同于被分散在这些α氧化铝微晶之间的α氧化铝的材料片晶。总体上，这些α氧化铝颗粒以及这些片晶是亚微米级的，当它们以这种形式制造的话。MCA磨料颗粒的制备以及在本发明中有用的MCA磨料颗粒类型的另外细节可以在引用了在美国专利号4，623，364和4，314，827中披露的基本技术的众多其他专利和公开物的任何一个中找到。用于这些磨料颗粒中的微晶氧化铝可以具有小于I微米的平均微晶粒大小。事实上，在某些情况下，该微晶氧化铝具有的平均微晶粒大小可以小于约O. 5微米、并且特别地在约O. I与约O. 2微米之间的范围内。另外，将认识到，在此的多个实施方案的粘结的磨料物品可以使用一定含量的ニ次磨料颗粒。当使用二次磨料颗粒时，此类磨料颗粒可以提供该工具的总磨料颗粒的从约O. lvol%到约97vol%、并且优选的从约30vol%到约70vol%。可以使用的二次磨料颗粒包括但不限于氧化铝、碳化硅、立方氮化硼、金刚石、燧石、以及石榴石颗粒、和它们的组合。这样，在此的某些磨料物品可以使用磨料颗粒的混合物，使得该磨料物品包括由MCA制成的第一部分的磨料颗粒以及选自以下材料组的第二部分的磨料颗粒，该组由以下各项组成超级磨料颗粒、单晶氧化铝、以及它们的ー种组合。关于粘结剂材料粉末，可以使用无机材料，并且具体地是有助于形成ー种具有玻璃质粘结剂的最终形成的磨料物品的这些无机材料。即，这种最终形成的粘结的磨料物品可以具有ー种含一定含量的非晶相的玻璃质粘结剂。具体地说，在此的实施方案的最終形成的粘结的磨料物品可以具有一种实质上由非晶相组成的粘结剂材料。将会认识到，某些其他实施方案可以具有ー种含有某一含量的晶相的粘结剂材料，这种晶相能够以小量值存在(小于约50vol%)。在具体情况下中，该粘结剂材料粉末可以包括无机材料，如氧化物。值得注意的是，该粘结剂材料粉末可以包括ー种适合于形成该最终形成的玻璃质粘结剂材料的玻璃料 材料。ー种玻璃料材料可以包括由ー种玻璃形成的粉末材料，它是通过首先烧制到ー个升高的温度(例如，1000° C或更高)、冷却、压碎、和确定尺寸而产生ー种成粉末材料(“玻璃料”)而形成的。然后可以将该玻璃料在刚好低于用于由原材料(如硅石和粘土)制造该玻璃的初始烧制温度下的ー个温度下熔化。以下这些段落指出了可以在在该粘结剂材料粉末中使用的某些含量以及某些组成。将会理解的是，在此提及在形成该混合物中的这些特定量值的某些组分可能不一定在最終形成的磨料物品中形成ー种具有所提及的精确相同含量的每个种类的最終粘结剂组分。事实上，典型地在该形成过程中，某些种类的含量可以变化而使得该最终形成的粘结的磨料不一定包含与该初始混合物的粘结剂材料粉末中初始地包含的相同量值的某些种类。在此的实施方案可以使用ー种具有玻璃料材料的粘结剂材料粉末。玻璃料材料可以由多种氧化物形成，如硅石、碱金属氧化合物、碱土金属氧化合物、以及它们的组合。该玻璃料材料有助于在该最終形成的粘结的磨料中适当地形成ー种玻璃化的粘结剂材料。根据ー个实施方案，该粘结剂材料粉末可以包括某一含量的娃石(Si02)。例如,在此的实施方案可以使用ー种由至少约50mol%的娃石形成的粘结剂材料粉末。在其他实施方案中，娃 石的量值可以更大，如至少约52mol%、如至少约55mol%、并且特别地是处于约50mol%与约70mol%之间范围内的娃石,如约55mol%与约70mol%之间。该玻璃料材料还可以包含ー个特定含量的尖晶石形成材料，包括例如氧化镁、氧化鉄、氧化锌、氧化铬、以及氧化铝。提供具有一种或多种尖晶石形成材料的ー种玻璃料材料可以有助于在该形成过程中形成ー个第一液相，该第一液相是富含尖晶石形成材料的，使得这些在该粘结剂材料的形成过程中形成的这些初始组合物之ー是ー种尖晶石材料。另外，这种最終形成的粘结剂材料可以由具有某一含量的碱金属氧化合物的一种粘结剂材料粉末形成。碱金属氧化合物是利用了在周期表中的IA族元素表示的碱金属种类的这些氧化合物以及络合物，如氧化锂(Li20)、氧化钾(K20)、氧化钠(Na20)、氧化铯(Cs20)、以及它们的ー种组合。根据ー个实施方案，该粘结剂材料粉末可以由不大于约14mol%的总碱金属氧化合物形成。在其他情况下，该粘结剂材料粉末是由较少的碱金属氧化合物形成的，如在不大于约13mol%、不大于约12mol%、或者甚至不大于约llmol%的级别上。在此的具体实施方案可以形成ー种具有的碱金属氧化合物总含量处于约5. 0mol%与约14mol%之间范围内的粘结剂材料粉末。该粘结剂材料粉末可以包含特别低含量的氧化锂，这个含量在某些低温粘结剂组分中可能是更普遍的。例如，在某些实施方案中，该粘结剂材料粉末可以是由小于3. 0mol%的氧化锂、小于约2. Omo 1%的氧化锂、以及甚至小于约I. Omo 1%的氧化锂形成的。事实上，在某些情况下，该粘结剂材料粉末可以实质上不含氧化锂。该粘结剂材料粉末可以由ー个特定含量的氧化钠形成。例如，在某些实施方案中，该粘结剂材料粉末可以是由小于3. Omo I %的氧化钠、小于约2. Omo I %的氧化钠、以及甚至小于约I. Omol%的氧化钠形成的。事实上，在某些情况下，该粘结剂材料粉末可以实质上不含氧化钠。该粘结剂材料粉末可以由ー个特定含量的氧化钾形成，如，氧化钾的含量是大于任何其他碱金属氧化物材料的含量。事实上，将痕量(例如，小于约O. lmol%)的其他碱金属氧化合物排除在外，某些粘结剂材料粉末组分可以仅包含氧化钾作为单ー的碱金属氧化合物材料。该粘结剂材料粉末可以包括至少约2. Omol%、如至少约5. Omol%、至少约10mol%、并且特别地在约2. Omo 1%与约15mol%之间的氧化钾。该最終的玻璃质粘结剂材料可以由ー种粘结剂材料粉末形成，该粉末可以由某一含量的碱土金属氧化合物形成。碱土金属氧化合物是结合了来自元素周期表中2A族中存在的碱土金属元素的ニ价种类的这些氧化合物以及络合物。即，例如，适合的碱土金属氧化合物可以包括氧化镁(MgO)、氧化I丐(CaO)、氧化银((SrO)、氧化钡(BaO)、以及它们的组合。根据ー个实施方案，所使用的粘结剂材料粉末可以由至少约5. Omol%的总碱土金属氧化合物形成。在其他情况下，碱土金属氧化合物的含量更大，如在至少约8. Omol%、至少约10mol%、至少约12mol%或甚至至少约15mol%的级别上。在此的具体实施方案可以使用在约5. Omo I %与约30mol%之间、如约5. Omo I %与约25mol%之间的范围内的碱土金属氧化合物总含量。在该粘结剂材料粉末中存在的这些碱土金属氧化合物之中，氧化镁可以按照与其他碱土金属氧化合物相比最大的含量存在。氧化镁的含量可以按照比其他碱土金属氧化合物更大的量来使用，并且具体地是足以促进形成一种环绕这些磨料颗粒的尖晶石材料的量值。例如，在该粘结剂材料粉末中足量的氧化镁可以包括至少约5. Omol%、如至少约 8. Omol%、至少约10mol%、至少约12mol%、或甚至至少约15mol%的氧化镁。在某些混合物中，该粘结剂材料粉末可以包含在约5. Omo 1%与约25mol%之间、如在约10mol%与约20mol%之间、或者甚至在约12mol%与约18mol%之间的氧化镁。将指出的是确定ー个足量的另ー种手段包括測量在该最终玻璃质粘结剂中形成的一个尖晶石材料层的厚度，这将在此进行说明。该粘结剂材料粉末可以包括某一含量的氧化钙。例如，在此的实施方案可以使用由不大于约5. Omo I %的氧化I丐、如不大于约3. Omol%、不大于约2. Omol%、或者甚至不大于约I. Omo 1%的氧化钙形成的粘结剂材料粉末。粘结剂材料粉末的具体混合物可以由在约O. 01mol%与约5. Omol%之间、如在约O. 05mol%与约3. Omol%之间并且甚至在约O. 05mol%与约1.0mol%之间的氧化钙形成。在一些情况下，该粘结剂材料粉末可以实质上不含氧化钙。该粘结剂材料粉末内氧化钡的量值可以进行限制、并且具体地是小于氧化镁和/或氧化钙的含量。例如，在此的实施方案可以使用由不大于约5. Omo 1%的氧化钡、如不大于约3. Omol%、不大于约2. Omol%、或者甚至不大于约I. Omo I %的氧化钡形成的粘结剂材料粉末。值得注意地是，粘结剂材料粉末可以由在约O. 01mol%与约5. Omol%之间、如在约O. 05mol%与约3. Omol%之间、并且甚至在约O. 05mol%与约lmol%的氧化钡形成。在一些情况下，该粘结剂材料粉末可以实质上不含氧化钡。根据在此的实施方案，该最終的玻璃质粘结剂材料可以由ー种粘结剂材料粉末形成，该粉末可以被形成为具有一个特定含量的氧化铝(Al2O3)15值得注意的是，该粘结剂材料粉末可以由特定含量的氧化铝(即，处于粉末形式的自由氧化铝)形成，它可以促进在该最终的磨料物品的形成中在这些磨料颗粒与粘结剂材料的界面处ー种尖晶石材料的反应和形成，这些氧化铝可以包含MCA(S卩，高含量的氧化铝)。例如，在此的实施方案可以使用ー种由不大于约25mol%的氧化铝形成的粘结剂材料，例如在不大于约20mol%的级别上的氧化铝、不大于约15mol%的氧化铝、不大于约12mol%的氧化铝、不大于约10mol%的氧化铝、如不大于约8. Omo I %的氧化招、不大于约6. Omo I %的氧化招、不大于约5. Omo I %的氧化招、不大于约3. Omol%的氧化铝、或者甚至不大于约I. Omol%的氧化铝。但是，某些混合物可以使用ー种由含量在约I. Omol%与约25mol%之间范围内的氧化铝形成的粘结剂材料粉末，例如在约I. Omol%与约20mol%之间、在约I. Omol%与约15mol%之间、在约3. Omol%与约15mol%之间的氧化招、并且甚至在约3. Omol%与约10mol%之间。特定的粘结剂材料粉末可以实质上不含氧化铝。除了以上提及的这些氧化物种类之外，该最終的玻璃质粘结剂可以由具有特定含量的氧化磷(P2O5)的ー种粘结剂材料粉末形成，这个含量与某些低温粘结剂组分相比可以是ー个特别小的量。例如，该粘结剂材料粉末可以由小于I. 0mol%的氧化磷形成。在其他实施方案中，该粘结剂材料粉末可以由小于约O. 5mol%的氧化磷形成。在具体情况下，该粘结剂材料粉末可以形成为使得它实质上不含氧化磷。另外，该粘结剂材料粉末可以由特定含量的氧化硼(B2O3)形成。例如，该粘结剂材料粉末可以由至少约5. 0mol%、至少约8. 0mol%、至少约10mol%、至少约12mol%、或甚至至少约15mol%的氧化硼形成。在某些情况下，该粘结剂材料粉末可以由在约5. 0mol%与约25mol%之间、如在约5. 0mol%与约20mol%之间的氧化硼形成。 除了以上提及的某些种类之外(如，氧化镁)，还可以将另外的金属氧化合物添加到该混合物中以促进在该最終的磨料物品中形成一种尖晶石材料，以其他方式称为另外的尖晶石形成化合物。ー些适合的另外的尖晶石形成化合物可以包括过渡金属氧化合物，并且可以具体地包括氧化锌、氧化鉄、氧化锰、氧化铬、以及它们的ー种组合。此类另外的尖晶石形成化合物的存在可以是足以形成该尖晶石材料的量。例如，该粘结剂材料粉末可以由至少约10mol%、至少约2. 0mol%、至少约5. 0mol%、至少约10mol%、至少约15mol%、或者甚至至少约18mol%的另外的尖晶石形成化合物来形成。值得注意地是，这样的量可以代表ー种单ー的另外的尖晶石形成化合物的总量、或多种不同的另外的尖晶石形成化合物的组合的总额。具体的粘结剂材料粉末组合物可以由总计在约I. Omo I %与约30mol%之间、在约2. Omo 1%与约25mol%之间、在约2. Omo 1%与约20mol%之间、并且甚至在约2. Omo 1%与约IOmo 1%之间的一种或多种另外的尖晶石形成化合物来形成。在制造磨料颗粒与粘结剂材料粉末的混合物之后，将会了解的是，可以将其他材料添加到该混合物之中。例如，可以将某些有机化合物添加到该混合物之中，如粘合剂以及类似物，以便促进该物品的形成。根据ー个具体的实施方案，该混合物可以包含某一含量的聚こニ醇、动物胶黏剂、糊精、马来酸、胶乳、蜡乳液、PVA、CMC以及其他有机和/或无机的粘合剤。另外，可以在该混合物内提供其他的添加剂以便促进该最終形成的粘结的磨料物品的形成。例如，一些适当的添加剂可以包括多种成孔物，包括但不限于空心玻璃球、研磨的核桃壳、塑料材料或有机化合物的珠粒、泡沫玻璃颗粒以及空心球氧化铝、长形的颗粒、纤维以及它们的组合。在步骤101形成该混合物之后，该方法可以在步骤103通过将该混合物成形而形成一个生坯来继续。提及的一个生坯物品是ー种未完成的物品，它可以没有进行充分热处理来完成致密化(即，充分烧结)。根据ー个实施方案，成形该混合物的过程可以包括ー个压制操作，其中将该混合物压制成为与该预期的最終形成的粘结的磨料物品的形状相类似的ー种具体形状。压制操作可以作为一个冷压操作来进行。适合的压カ可以是处于约10与约300吨的范围内。在步骤103适当地使该混合物成形之后，该方法可以在步骤105通过处理该生坯以形成ー种包含位于粘结剂材料中的磨料颗粒的磨料物品而继续，其中在处理过程中围绕这些磨料颗粒形成了ー个含尖晶石材料的钝化区域。该处理过程可以包括将该生坯物品加热至ー个至少约800° C的烧制温度以便形成该磨料物品。烧制一般是在适合于形成一种玻璃化的粘结剂材料的温度下进行的。在某些情况下，该烧制温度可以更高，如至少约825° C、至少约850° C、至少约875° C、至少约900° C、至少约910° C、至少约950° C、至少约1100。C、至少约1150。C、至少约1200。C、至少约1250。C、或甚至至少约1300。C。用于形成在此的实施方案的粘结的磨料物品的这个烧制温度可以是处于约800° C与约1400° C之间的范围内，如处于约800° C与约1300° C之间的范围内，如处于约900° C与约1300° C之间的范围内，或甚至约1000° C与约1300° C之间。总体上，烧制可以环境大气中进行，这样它包含空气。总体上，用于烧制的峰值温度持续时间可以是至少约I小时，并且特别地是在约I小时到10小时之间的范围内。在将该物品充分加热而形成ー种具有包含在玻璃质粘结剂材料内的磨料颗粒的粘结的磨料物品之后，将该物品冷却。在此的实施方案可以使用ー种自然冷却方法，其中将该加热炉的电力关掉并且使该物品从该烧制温度自然地冷却到室温。在此的实施方案的粘结的磨料物品可以包括被包含在ー种粘结剂材料内的磨料颗粒，其中该粘结剂材料是ー种具有非晶相的玻璃质材料。要指出的是，特定含量的某些组分(例如，碱金属氧化合物、硅石、氧化铝、氧化硼、等)在该高温成形过程中可能改变，使得该最终形成的粘结的磨料物品具有的此类组分的含量与该初始混合物内中此类组分的含量不相同。因此，在此的实施方案的粘结的磨料物品被形成为使得该磨料物品的最終粘结剂材料具有某些含量的某些组分并且更具体地是某些组分的比率，使得该粘结的磨料物品可以形成为具有一种尖晶石材料，该尖晶石材料可以减少这些微晶氧化铝磨料颗粒的降解和/或溶出。我们现在谈及该最終形成的磨料物品中玻璃质粘结材料的某些方面。如将理解的是，该最終形成的磨料物品的粘结剂材料可以包含显著量值的硅石。根据ー个实施方案，该最终形成的粘结剂材料可以包含至少约45mol%的娃石、如至少约50mol%的娃石、至少约52mol%的硅石。而在某些实施方案中，该粘结剂材料可以具有在约45mol%与约65mol%之间的硅石,并且更特别地是在约50mol%与约60mol%之间的硅石。在此的实施方案的最終形成的粘结剂材料可以具有ー个特定含量的氧化硼。例如，该最终形成的粘结剂材料可以具有至少约5. 0mol%的氧化硼。在其他情况下，该粘结剂材料可以包含至少约10mol%、如至少约15mol%的氧化硼。在某些实施方案中，该粘结剂材料具有的氧化硼含量是处于约5. Omo 1%与约25mol%之间的范围内，如约5. Omo 1%与约20mol%之间、或者甚至约10mol%与约18mol%之间。在此的实施方案的磨料物品可以具有在该最终形成的磨料的粘结剂材料内的一个碱金属氧化合物总含量，这个总含量有助于在高温下利用具有高度整体性的MCA颗粒形成一种的粘结的磨料物品。即，该最終的粘结剂材料内的碱金属氧化合物总量[Caoc]可以是不大于约20mol%。具体而言,该碱金属氧化合物总含量可以是不大于约18mol%、不大于 约15mol%、不大于约12mol%、或甚至不大于约10mol%。在某些情况下,在此的这些磨料物品被形成为使得该粘结剂材料具有的碱金属氧化合物总含量是在约2. Omol%与约20mol%之间、如在约4. Omo 1%与约18mol%之间、并且甚至在约6. Omo 1%与约15mol%之间的范围内。如以上指出的，用于形成该最終的玻璃质粘结剂材料的粘结剂材料粉末的初始混合物可以包含特别低的量值的某些碱金属氧化合物，如氧化锂和氧化钠。这样，该磨料物品的玻璃质粘结剂材料可以具有小于约2. Omo 1%的氧化锂、如小于I. 5mol%、如小于I. Omo 1%,或者甚至小于O. 5mol%的氧化锂。值得注意地是，在具体实施方案中，该磨料物品的最終形成的粘结剂材料可以基本实质上不含氧化锂。同样地，该磨料物品的粘结剂材料可以具有小于约2. Omo I %的氧化钠、如小于I. 5mol%、如小于I. Omol%、或者甚至小于O. 5mol%的氧化钠。值得注意地是，在具体的实施方案中，该磨料物品的最終形成的粘结剂材料可以实质上不含氧化钠。在那些使用了特别低的量值的氧化钠和氧化锂的实施方案中，氧化钾的量值可以占该粘结剂材料内存在的所有这些碱金属化合物的显著量值。另外，该最终形成的粘结剂材料可以包含某一含量的碱土金属氧化合物[Caeoc]。在具体情况下，该磨料物品可以被形成为使得该粘结剂材料可以包含至少约5. Omol%、如至少约8. Omol%、如至少约10mol%、如至少约12mol%、或者甚至如至少约15mol%的碱土金属氧化合物。根据某些实施方案，该粘结剂材料具有的碱土金属氧化合物总含量是可以在约5. Omo 1%与约50mol%之间、在约10mol%与约50mol%之间、并且甚至是在约15mol%与约45mol%之间的碱土金属氧化合物。除了碱土金属氧化合物的这个总含量之外，该最終的玻璃质粘结剂材料可以使用在该碱金属氧化合物总含量(按mol%计)与碱土金属氧化合物总含量(按mol%计)之间的、以[Caeoc/Caoc]表示的ー个特定比率，该比率可以具有小于约I. O的值。在其他实施方案中，这个比率可以是小于约O. 9、如至少约O. 85、小于约O. 8、或者甚至小于约O. 75。然而，比率[Caeoc/Caoc]可以是处于约O. 25与约I. O之间、如约O. 3与约O. 9之间、如约O. 4与约O. 9之间、如约O. 4与约O. 85之间、并且甚至约O. 4与约O. 8之间的范围内。根据在此的具体实施方案，该粘结剂材料是由ー个足以在该最终形成的磨料物品内形成一种尖晶石材料的量值的氧化镁形成的。在某些磨料物品中，该粘结剂材料可以具有比任何其他碱土金属氧化合物更大量值的氧化镁。事实上，在更特别的实施方案中，该粘结剂材料包括的氧化镁的量值是比该粘结剂内任何其他碱土金属氧化物化合物的量值大至少约2倍。而在其他实施方案中，该粘结剂材料具有的氧化镁量值可以比任何其他碱土金属氧化合物的量值大至少约5倍、例如大至少约8倍、大至少约10倍、或者甚至大至少约12倍。在代替的方面，该最终形成的磨料物品可以包括ー种具有至少约I. Omo 1%的氧化镁的粘结剂材料。其他实施方案可以在该粘结剂材料中使用更大量值的氧化镁，如在至少约3. Omo I %的级别上，至少约5. Omol%、至少约10mol%、至少约15mol%、至少约20mol%、或者甚至至少约25mol%。具体的实施方案具有该最终形成的磨料物品的ー种粘结剂材料，该粘结剂材料具有的氧化镁含量是处于约I. Omo 1%与约50mol%之间的范围内，如约I. Omo 1%与约40mol%之间、约I. Omo I %与约30mol%之间、约3. Omo I %与约30mol%之间、约3. Omo I %与约25mol%之间、或者甚至约5. Omo 1%与约20mol%之间。除了该氧化镁含量之外，该最终形成的磨料物品的粘结剂材料可以包含特定量值的其他另外的、对于该粘结剂中形成尖晶石材料中是有用的尖晶石形成化合物。此类适合、的尖晶石形成添加剂材料(氧化镁排除在外)可以包括氧化锌、氧化鉄、氧化锰、氧化铬、以及它们的ー种组合。根据ー个实施方案，该最终形成的磨料物品的粘结剂材料可以包括至少约O. Imo 1%的这ー种或多种尖晶石形成添加剂材料中的任何ー种(或其ー种组合)。在其他实施方案中，一种或多种尖晶石形成添加剂材料中的任何一种或其一种组合的量值是以至少约O. 5mol%、至少约I. Omol%、至少约2. Omol%、至少约3. Omol%、至少约5. Omol%、至少约8. Omol%、至少约10mol%、至少约12mol%、至少约15mol%、或者甚至至少约20mol%的量存在。该最终形成的磨料物品的具体的粘结剂材料可以包括在约O. lmol%与约35mol%之间、如约O. 5mol%与约30mol%之间、如约O. 5mol%与约25mol%之间、约O. 5mol%与约10mol%之间、或者甚至约O. 5mol%与约5. Omol%之间的这一种或多种尖晶石形成添加剂材料的任何ー种或ー种组合。将会了解的是该最終的粘结剂材料内的这些尖晶石形成材料(包括氧化镁)的含量可以是特别低于初始量值，因为该材料可以是ー种尖晶石材料的一部分。在具体的粘结剂组合物中，该最终形成的磨料物品的粘结剂材料包含至少约O. Imo 1%的氧化锌。在其他情况下,氧化锌的量值可以更大,例如至少1.0mol%、至少约 2.Omol%、至少约3. Omol%、或甚至于至少约5. Omol%。某些粘结剂组合物可以具有在约O. 5mol%与约3. Omo 1%之间并且更特别地在约I. Omo 1%与约3. Omo 1%之间的氧化锌。而根据ー个替代的实施方案，该磨料物品被形成为使得该粘结剂材料具有相同量值的氧化锌和氧化镁。某些粘结剂组合物还可以包含相同量值的氧化鉄、氧化锰、和/或氧化铬。另外，该最终形成的粘结剂材料可以含有ー个特殊含量的氧化钙，具体是可以小于氧化镁含量的ー个量。例如，该最终形成的粘结剂材料可以包含小于约3. Omol%的氧化钙、如小于约2. Omo 1%的氧化钙、或者甚至小于约I. Omol的氧化钙。在某些实施方案中，该最終形成的粘结剂材料可以实质上不含氧化钙。同样地，该最终形成的粘结剂材料中氧化钡的量值可以是与以上针对氧化钙所指出的这些数值范围是相同的。此外，该最终形成的粘结剂材料包含的氧化钡的量值可以是小于约2. Omol%、如小于约I. Omol%、并且特别地在约O. Imo 1%与约I. Omo 1%之间的范围内。某些粘结剂材料可以实质上不含氧化钡。该粘结剂可以包含少量的其他材料，具体地是氧化合物，如氧化磷。例如，这种最终形成的粘结剂材料可以具有小于约I. Omo 1%的氧化磷，如小于约O. 5mol%的氧化磷。具体地说，该磨料物品的最終形成的粘结剂材料可以实质上不含氧化磷。在此的这些实施方案的尖晶石材料可以是在该粘结剂材料内形成，并且可以减少这些MCA磨料颗粒在该磨料物品的成形过程中的溶出以及降解。该尖晶石材料总体上可以具有ー种立方晶格结构，并且由通式AB2O4来表示，其中A是ー种选自下组的元素，该组由以下各项组成镁、锌、锰、鉄、以及它们的ー种组合，其中B是ー种选自下组的元素，该组由以下各项组成铝、铬、铁、以及它们的ー种组合，并且O是氧。在某些情况下，该尖晶石材料被形成为使得它实质性地包括的MgAl2O4组成。事实上，对于某些实施方案，该最终形成的磨料物品的粘结剂材料内的尖晶石材料可以实质上由MgAl2O4组成。然而，在其他实施方案中，该尖晶石材料可以是ー种固溶体，该固溶体具有如式(Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+) (Al3+, Fe3+，Cr3+) 204所描述的组成。在某些其他实施方案中，该尖晶石材料可以对B型元素(B卩，三价的种类)具有更少的元素置換，使得该材料是ー种由式(Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+) (Al3+)A所描述的固溶体，其中铝基本上是该尖晶石材料中唯一的三价种类。事实上，在特别的情况下，该尖晶石材料可以被形成为使得这些三价种类实质上仅由铝组成。可替代地，该固溶体尖晶石材料可以具有(Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+) (Fe3+)20的组成，使得存在于该材料中的基本上所有的三价种类都是铁。在另ー个实施方案中，该尖晶石材料可以由组成(Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+) (Fe3+) 20来描述，使得存在于该材料中的基本上所有的三价种类都是铬。而且，将会了解的是，某些尖晶石材料可以使用包括铝、铬、以及铁的元素混合物。在此类尖晶石材料内，考虑了一些实施方案，其中铝占了三价种类的大部分含量，并且在具体的实施方案中，铝占了一个实质性的量值，如在至少约75%、至少约80%、至少约90%、或更大的级别上。这样，根据前述的尖晶石材料，铁和铬可以按小量值存在(例如，铁和铬各自是小于约10%)。在另外的其他实施方案中，该尖晶石材料可以是ー种固溶体材料，具有由式(Mg2+，Zn2+，Fe2+) (Al3+，Fe3+，Cr3O 2O4所表示的一般组成，其中代表该材料内的ニ价种类的A型元素可以包括不同元素(包括镁、锌、铁、以及它们的ー种组合)的ー种组合。在某些实施方案中，镁可以按大于锌和/或铁的量值存在。例如，镁在该固溶体中能以与元素Zn2+和Mn2+相比大半的量值存在。事实上，某些尖晶石材料可以使用的镁的量值是该组成内所有ニ价种类的至少约75%、如在至少约80%、至少约85%、至少约90%、至少约95%、或甚至至少约98%的级别上。其他尖晶石材料可以具有由式(Mg2+，Zn2+) (Al3+，Fe3+，O2O4所描述的组成，其中这些A型元素包括镁或者锌，并且该组成基本上不含鉄。在再其他的实施方案中，该组成可以描述为(Mg2+，Fe2+) (Al'Fe3+，Cr3O2O4，其中这些A型ニ价种类可以包括镁或者锌，并且该组成基本上不含锌。根据ー个具体的实施方案，该尖晶石组成仅使用镁作为A型ニ价种类，如式(Mg2+)(Al3+，Fe3+，Cr3O2O4所描述的。值得注意地的是，对于某些尖晶石组成，该固溶体尖晶石材料可以具有ー种还包括更少的三价种类的组成，并且可以包括例如(Mg2+) (Al3+，Fe3O2O4的组成(基本上不含铬)、或可替代地，描述为(Mg2+) (Al3+, Cr3O2O4的组成(基本上不含铁)。该尖晶石材料可以作为该粘结剂材料内的一个钝化区域存在。一个钝化区域包括指代在该粘结剂材料内的这样ー个区域该区域与该磨料物品内的其他区域相比可以具有特别高浓度的尖晶石材料。应该指出的是某些钝化区域不一定是在该粘结剂材料与这些磨料颗粒之间单独可辨认的结构，如不连续的层或薄膜。术语钝化区域是ー个一般性术语，该术语包括ー种不连续的材料区域，该材料区域可以具有与该粘结剂材料不同的组成或相、环绕在这些磨料颗粒的周围；或者可替代地包括沿着这些磨料颗粒的外部延伸并且因此环绕在这些磨料颗粒周围的ー个连续的区域，如ー个材料层。包括该尖晶石材料的钝化区域可以优先布置在这些磨料颗粒的至少一部分的周围，并且更具体地在包括微晶氧化铝的磨料颗粒附近或者周围。具体地说，具有该尖晶石材料的钝化区域可以主要位于该粘结剂材料之中并且优先布置在这些磨料颗粒与该粘结剂材料之间的界面处。该钝化区域可以布置在与这些磨料颗粒相邻的ー个位置，但不一定是粘结到这些磨料颗粒上。事实上，在某些情况下，该钝化区域可以实质上由该尖晶石材料组成。该钝化区域可以被形成为使得它沿着这些磨料颗粒的ー个部分延伸，特别是沿着这些磨料颗粒的外部区域延伸。该钝化区域可以包围该磨料物品中的大部分磨料颗粒。事实上，该钝化区域可以包围含在该磨料物品内至少约60%、至少约75%、至少约80%、至少约90%、或者基本上全部的磨料颗粒。
值得注意地，在某些实施方案中，该磨料物品可以结合多于ー种类型的磨料颗粒。即，例如，该磨料物品可以由含MCA的磨料颗粒以及由超级磨料材料、单晶氧化铝制成的磨料颗粒、或者在此指出的任何其他二次类型的磨料颗粒材料形成。在此类实施方案中，该磨料物品可以被形成为使得该钝化区域优先布置在含MCA的磨料颗粒的周围，并且特别地仅包围MCA的磨料颗粒。在此类实施方案中，含尖晶石材料的钝化区域不一定布置在(即，包围)该二次磨料颗粒材料的周围。因此，在某些设计中，该磨料物品包括MCA的磨料颗粒，其中该钝化区域被选择性地布置在这些MCA的磨料颗粒的周周(例如，在这些磨料颗粒与粘结剂材料的界面处)，并且该钝化区域是与该第二组磨料颗粒是间隔开的，使得该第二组的磨料颗粒基本上没有含该尖晶石材料的钝化区域或层。
根据某些实施方案，该尖晶石材料可以实际上作为覆盖在这些颗粒的至少ー个部分上的一种可观察的、不连续的材料层存在。即，ー个含尖晶石材料的不连续的层可以布置在并且覆盖在这些磨料颗粒的外表面上。在具体的磨料物品中，该层可以与这些磨料颗粒直接相接触。在更特别的情况下，该含尖晶石材料的层可以直接粘结到这些磨料颗粒上。另夕卜，该含尖晶石材料的层可以直接粘结到该粘结剂材料上。该层可以具有与该钝化区域相同的属性，具体地关于该磨料物品内的磨料颗粒总量的覆盖百分比。此外，该层可以是在这些磨料颗粒与该粘结剂材料之间的界面处的ー个不连续的、可辨认的区域，使得该层具有与该粘结剂材料和这些磨料颗粒不连续的微结构。在此类情况下，该层可以覆盖在这些磨料颗粒的总外表面的至少一部分上，如这些磨料颗粒的总外表面的至少约25%、至少约40%、或甚至大部分。然而，这些磨料颗粒外表面的尖晶石材料层的覆盖度可以更大，如这些磨料颗粒的外表面的至少约75%、至少约80%、或甚至基本上全部。该含尖晶石材料的层可以具有适合于減少某些磨料颗粒在成形过程中的降解和/或溶出的ー个平均厚度。例如，该层可以具有至少约O. 01微米的平均厚度。在其他情况下，该层具有的平均厚度可以是至少约O. I微米，如至少约I微米、至少约2微米、至少约3微米、或者甚至至少约4微米。而且该尖晶石层的平均厚度可以是处于约O. 01微米与约10微米之间、如约O. I微米与该5微米之间的范围内。值得注意地是，对于在此的使用了尖晶石材料的实施方案，该磨料物品被形成为使得该磨料物品内大部分的尖晶石材料被布置在该钝化区域或该层之内。在具体情况下，在该磨料物品内存在的基本上所有的尖晶石材料都可以存在于该钝化区域或该层之中。简要地參见图2A-2C，根据ー个实施方案提供了一种磨料物品的多个部分的扫描电子显微图像，展示了具有尖晶石的钝化区域，并且更具体地说是ー个尖晶石材料层。图2A的图像是在大致700X的放大倍率下拍摄的，以便展示ー个含尖晶石的层围绕这些磨料颗粒的形成。图2B的放大倍率更大，以便获得包围该磨料颗粒的尖晶石层的ー个更集中的视图。如在图2A中提供的，这些磨料物品部分包括被包含在ー种粘结剂材料203内的磨料颗粒201,展示为最暗的部分。如所展示的,该磨料物品包括ー个材料层205,该材料层包围在这些磨料颗粒201的周围并且被定位在这些磨料颗粒201与该粘结剂材料203之间的界面处、在这些磨料颗粒201的外表面。层205包括一种尖晶石材料，该尖晶石材料可以防止这些磨料颗粒在成形过程中的降解和/或溶出。层205被展示为ー个不连续的、可辨认的层，该层与磨料颗粒201以及粘结剂材料203直接接触。更具体地说，层205可以直接粘结到这些磨料颗粒201以及粘结剂材料203上。图2B进ー步展示了布置在磨料颗粒201与粘结剂材料203之间的界面处的尖晶石材料层205的不连续性质。图2B进ー步展示了层205的厚度，该层具有的平均厚度是处于约3到4微米之间的范围内。图2C提供了根据在此的实施方案形成的磨料物品的另ー个放大的图像，并且展示了ー个层205，这个层包括布置在这些磨料颗粒201与粘结剂材料203的界面处的尖晶石材料。将会理解的是这些磨料颗粒可以被形成为具有特殊的特征，如ー个材料涂层。该材料涂层可以包括一种无机材料，如ー种氧化物。在使用了一个涂层的磨料颗粒的此类情况下，该含尖晶石材料的钝化区域或层可以布置在该涂层的外侧，例如在该涂层与该粘结剂材料之间的界面处。根据在此的实施方案的这些磨料物品包含的磨料颗粒总含量可以是该磨料物品 的总体积的从约34vol%到约56vol%，如在约40vol%与约54vol%之间，并且具体地是在约44vol%与约52vol%之间。该MCA磨料可以占该磨料物品中总磨料颗粒的约lvol%到100vol%,例如在该磨料物品中磨料颗粒总体积的约10vol%与80vol%之间或30vol%与70vol%之间、约vol%与约70vol%之间。此外,一些磨料物品可以包括O. lvol%到60vol%的ー种或多种二次磨料颗粒、填充剂、和/或添加剤。在此的实施方案的这些磨料物品可以包括在该磨料物品的总体积的约3vol%与约30vol%之间的粘结剂材料。在更特别的情况下,该磨料物品可以包含在约3vol%到约25vol%之间的粘结剂，在约4vol%到约20vol%之间的粘结剂，并且甚至在约5vol%到约18. 5vol%之间的粘结剂。虽然大部分的研磨工具可以具有不同的孔隙度吋，但根据在此的实施方案形成的一些磨料本体可以展示出某一含量的孔隙率。例如，该磨料本体可以具有小于该磨料物品的总体积的约50vol%的孔隙率。在其他情况下，该孔隙率可以是小于约49vol%，如小于约40vol%。在具体的情况下，这些磨料本体可以被形成为具有的孔隙率是至少约20vol%并且小于约40vol%，如在约30vol%与约50vol%之间，并且更具体地在约30vol%与约49vol%之间。SM实例I制备了两个样品，第一样品S I是根据在此的实施方案制备的，而第二个常规样品CSl具有一种常规的粘结剂材料。在具体的研磨条件下对这些样品SI和CSl进行测试以便比较它们的性能特性。通过初始地将80wt%_90wt%的磨料颗粒与9wt%_15wt%的一种初始粘结剂材料进行混合而形成该Si样品，该样品具有下表I中提供的组成。该混合物进ー步包括剰余量值(wt%)的其他添加剂，包括ー种粘合剂材料在内。初始地将样品SI冷压而形成一个生坯物品，并且此后在约1000° C的烧制温度下进行烧结以便形成一种最终粘结的磨料物品，该磨料物品具有大致46vol%-50vol%的磨料颗粒、7V01%-12V01%的玻璃质粘结剂材料以及、余量的孔隙率。该粘结剂材料的最初和最終的组成提供在了表I中。使用一台从CAMECA公司可获得的SX50机器进行微探针分析来测量该最终组成。
表I
权利要求
1.一种磨料物品,包括 一个磨料本体，该磨料本体包括位于一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该磨料本体进一步包括一个布置在这些磨料颗粒与该粘结剂基质之间的界面处的一种尖晶石材料。
2.如权利要求I所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化铝。
3.如权利要求2所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒实质上由微晶氧化铝组成。
4.如权利要求2所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括具有的平均微晶粒大小是小于约I微米的微晶粒。
5.如权利要求4所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括具有的平均微晶粒大小是小于约0.5微米的微晶粒。
6.如权利要求5所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括具有的平均微晶粒大小是在约0. I微米与约0. 2微米之间范围内的微晶粒。
7.如权利要求I和2中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒的一部分包括一种超级磨料材料。
8.如权利要求7所述的磨料物品，其中该超级磨料材料是选自以下材料组，该组由以下各项组成金刚石、碳化硅、立方氮化硼、以及它们的组合。
9.如权利要求1、2和7中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒的一部分包括一种单晶氧化铝材料。
10.如权利要求1、2、7和9中任一项所述的磨料物品，其中这些磨料颗粒包括磨料颗粒的一种混合物，这种混合物包括由一种微晶氧化铝制成的一个第一部分以及包括选自以下材料组的磨料颗粒的一个第二部分，该组由以下各项组成超级磨料材料、单晶氧化铝、以及它们的一种组合。
11.如权利要求1、2、7、9以及10中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括一种非晶相。
12.如权利要求11所述的磨料物品,其中该粘结剂材料包括一种玻璃质材料。
13.如权利要求12所述的磨料物品，其中该粘结剂材料实质上由一种玻璃质材料组成。
14.如权利要求1、2、7、9、10以及11中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括至少约45mol%的量的娃石(Si02)。
15.如权利要求14所述的磨料物品,其中该粘结剂材料包括至少约50mol%的娃石。
16.如权利要求14所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括在约45mol%与约65mol%之 间的硅石。
17.如权利要求1、2、7、9、10、11以及14中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括氧化硼(B2O3)15
18.如权利要求17所述的磨料物品,其中该粘结剂材料包括至少约5mol%的氧化硼。
19.如权利要求18所述的磨料物品,其中该粘结剂材料包括至少约10mol%的氧化硼。
20.如权利要求19所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括至少约15mol%的氧化硼。
21.如权利要求17所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括在约5mol%与约25mol%之间的氧化硼。
22.如权利要求I、2、7、9、10、11、14以及17中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括选自以下氧化合物组的一种碱金属氧化合物，该组由以下各项组成氧化锂(Li20)、氧化钾(K2O)、氧化钠(Na2O)、氧化铯(Cs2O)以及它们的一种组合。
23.如权利要求22所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的碱金属氧化合物的总含量[Caoc]是不大于约20mol%。
24.如权利要求23所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的碱金属氧化合物的总含量[Caoc]是不大于约18mol%。
25.如权利要求24所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的碱金属氧化合物的总含量[Caoc]是不大于约15mol%。
26.如权利要求22所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的碱金属氧化合物的总含量[Caoc]是在约2mol%与约20mol%之间的范围内。
27.如权利要求26所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的碱金属氧化合物的总含量[Caoc]是在约4mol%与约18mol%之间的范围内。
28.如权利要求27所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括的碱金属氧化合物的总含量[Caoc]是在约6mol%与约15mol%之间的范围内。
29.如权利要求1、2、7、9、10、11、14、17以及22中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂包括选自以下材料组的一种碱土金属氧化合物，该组由以下各项组成氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化锶(Sr0)、氧化钡(BaO)、以及它们的组合。
30.如权利要求29所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的碱土金属氧化合物的总含量[Caeoc]是至少约 5mol%。
31.如权利要求30所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的碱土金属氧化合物的总含量[Caeoc]是至少约 10mol%。
32.如权利要求31所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的碱土金属氧化合物的总含量[Caeoc]是至少约 15mol%。
33.如权利要求29所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的碱土金属氧化合物的总含量[Caeoc]是在约5mol%与约50mol%之间的范围内。
34.如权利要求33所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的碱土金属氧化合物的总含量[Caeoc]是在约10mol%与约50mol%之间的范围内。
35.如权利要求34所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的碱土金属氧化合物的总含量[Caeoc]是在约15mol%与约45mol%之间的范围内。
36.如权利要求29所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的氧化镁比任何其他碱土金属氧化合物的量值更大。
37.如权利要求36所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的在该粘结剂内的氧化镁的量值是比该粘合剂内的任何其他碱土金属氧化合物的量值大至少约两倍。
38.如权利要求36所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的在该粘结剂内的氧化镁的量值是比该粘合剂内任何其他碱土金属氧化合物的量值大至少约五倍。
39.如权利要求36所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的在该粘结剂内的氧化镁的量值是比该粘合剂内任何其他碱土金属氧化合物的量值大至少约十倍。
40.如权利要求29所述的磨料物品，其中该粘结剂包括至少约I.Omo 1%的氧化镁。
41.如权利要求40所述的磨料物品,其中该粘结剂包括至少约3.Omo I %的氧化镁。
42.如权利要求29所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的氧化镁的量值是处于约I. Omo 1%与约50mol%之间的范围内。
43.如权利要求42所述的磨料物品，其中该粘结剂包括的氧化镁的量值是处于约3. Omo 1%与约30mol%之间的范围内。
44.如权利要求1、2、7、9、10、11、14、17、22以及29中任一项所述的磨料物品，其中该尖晶石材料是由通式AB2O4来表示的，其中A是选自下组的一种元素，该组由以下各项组成镁、锌、锰、铁、以及它们的一种组合，其中B是选自下组的一种元素，该组由以下各项组成铝、铬、铁、以及它们的一种组合，并且0是氧。
45.如权利要求44所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括与铬和铁的含量相比大半含量的招作为该B元素。
46.如权利要求44所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括少量的选自由锌、锰、和铁组成的元素组中的元素，其中该少量是处于该尖晶石总量的约0. 1%与约10%之间的范围内。
47.如权利要求46所述的磨料物品，其中该少量是处于该尖晶石总量的约0.1%与约5%之间的范围内。
48.一种磨料物品，包括 一个磨料本体，该磨料本体包括被包含在一种粘结剂材料基质内的磨料颗粒，该磨料本体进一步包括一个层，该层包括覆盖在这些磨料颗粒外表面上的一种尖晶石材料。
49.如权利要求48所述的磨料物品，其中该尖晶石材料是由通式AB2O4来表示的，其中A是选自下组的一种元素，该组由以下各项组成镁、锌、锰、铁、以及它们的一种组合，其中B是选自下组的一种元素，该组由以下各项组成招、铬、铁、以及它们的一种组合，并且0是氧。
50.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括MgAl204。
51.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括一种由组成(Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+) (Al3+，Fe3+，Cr3O2O4 所描述的固溶体。
52.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括一种由组成(Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+) (Al3+) 204 所描述的固溶体。
53.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括一种由组成(Mg2+，Zn2+，Fe2+) (Al3+，Fe3+，Cr3O2O4 所描述的固溶体。
54.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括一种由组成(Mg2+，Zn2+)(Al3+，Fe3+，Cr3O2O4所描述的固溶体。
55.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括一种由组成(Mg2+)(Al3+，Fe3+，Cr3O2O4所描述的固溶体。
56.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括一种固溶体(Mg2+，Zn2+，Fe2+，Mn2+) (Al3+，Fe3+，Cr3+) 204，其中该固溶体在多个A-位点位置包括与Zn2+和Mn2+相比大半含量的Mg2+。
57.如权利要求49所述的磨料物品，其中该尖晶石材料实质上由MgAl2O4组成。
58.如权利要求48和49中任一项所述的磨料物品，其中该层实质上由尖晶石组成。
59.如权利要求48、49以及58中任一项所述的磨料物品，其中该层具有的平均厚度是至少约0. 01微米。
60.如权利要求59所述的磨料物品，其中该层具有的平均厚度是至少约0.I微米。
61.如权利要求60所述的磨料物品，其中该层具有的平均厚度是在约0.01微米与约10微米之间的范围内。
62.如权利要求61所述的磨料物品，其中该层具有的平均厚度是在约0.I微米与约5微米之间的范围内。
63.如权利要求48、49、58和59中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括一个碱金属氧化合物总含量[Caoc]以及一个碱土金属氧化合物总含量[Caeoc]，并且其中[Caeoc]/[Caoc]之比具有一个小于约I. 0的值。
64.如权利要求63所述的磨料物品，其中该[Caeoc]/[Caoc]之比具有一个小于约0.9的值。
65.如权利要求64所述的磨料物品，其中该[Caeoc]/[Caoc]之比具有一个小于约0.85的值。
66.如权利要求63所述的磨料物品，其中该[Caeoc]/[Caoc]之比具有的值是处于约0.25与约1.0之间的范围内。
67.如权利要求66所述的磨料物品，其中该[Caeoc]/[Caoc]之比具有的值是处于约0.4与约0. 9之间的范围内。
68.如权利要求48、49、58、59以及63中任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包括氧化锌(ZnO)。
69.如权利要求68所述的磨料物品,其中该粘结剂材料包括至少约0.Imo 1%的氧化锌。
70.如权利要求69所述的磨料物品,其中该粘结剂材料包括至少约lmol%的氧化锌。
71.如权利要求70所述的磨料物品,其中该粘结剂材料包括至少约5mol%的氧化锌。
72.如权利要求68所述的磨料物品，其中该粘结剂材料包含相同量值的氧化锌和氧化镁。
73.一种磨料物品，包括 一个磨料本体，该磨料本体包括含微晶氧化铝的、被包含在一种含玻璃质相的粘结剂材料内的磨料颗粒，这些磨料颗粒包括一个覆盖在这些磨料颗粒的外表面上的材料层，其中该层包括一种尖晶石材料。
74.如权利要求73所述的磨料物品，其中该包括尖晶石的层覆盖在这些磨料颗粒的整个外表面的至少一部分上。
75.如权利要求74所述的磨料物品，其中该层覆盖在这些磨料颗粒的整个外表面的至少约25%上。
76.如权利要求75所述的磨料物品，其中该层覆盖在这些磨料颗粒的整个外表面的至少约40%上。
77.如权利要求76所述的磨料物品，其中该层覆盖在这些磨料颗粒的整个外表面的大半部分上。
78.如权利要求77所述的磨料物品，其中该层覆盖在这些磨料颗粒的整个外表面的至少约75%上。
79.如权利要求73和74中任一项所述的磨料物品，其中该磨料本体内的尖晶石的大部分含量是在该层之内。
80.如权利要求79所述的磨料物品，其中在该磨料本体内存在的实质上所有的尖晶石都被包含在该层之内。
81.—种磨料物品,包括 一个粘结的磨料本体，该粘结的磨料本体具有包括微晶氧化铝的、被包含在一种玻璃质粘结剂材料内的第一组磨料颗粒，其中该粘结的磨料本体进一步包括一个环绕了这些磨料颗粒的至少一部分的钝化区域，该钝化区域包括一种具有的一般化学组成为AB2O4的尖晶石材料，其中A代表一种第一兀素，B代表一种不同于A的第二兀素,且0是氧。
82.如权利要求81所述的磨料物品，其中该钝化区域是至少部分地沿着这些磨料颗粒的外表面延伸的一个材料层。
83.如权利要求81和82中任一项所述的磨料物品，其中该钝化区域环绕了这些磨料颗粒的大半部分。
84.如权利要求81、82和83中任一项所述的磨料物品，其中该磨料本体进一步包括具有与该第一部分的磨料颗粒不同的组成的第二部分的磨料颗粒。
85.如权利要求84所述的磨料物品，其中该第二部分的磨料颗粒包括一种超级磨料材料。
86.如权利要求81、82、83和84中任一项所述的磨料物品，其中A是一种选自下组的元素，该组由以下各项组成镁、锌、铁、锰、以及它们的一种组合。
87.如权利要求81、82、83、84和86中任一项所述的磨料物品，其中B是铝、铁、铬、以及它们的一种组合。
88.如权利要求86所述的磨料物品，其中该尖晶石材料包括MgAl204。
89.如权利要求81、82、83、84、86和87中任一项所述的磨料物品，其中该第一部分的磨料颗粒包括在这些磨料颗粒与该钝化区域之间的一个涂层。
90.如权利要求89所述的磨料物品，其中该涂层包括一种无机材料。
91.如权利要求90所述的磨料物品，其中该涂层包括一种氧化物。
92.一种磨料物品,包括 一个磨料本体，该磨料本体具有 包括微晶氧化铝的磨料颗粒以及一个含尖晶石材料的、覆盖在这些磨料颗粒的外表面的至少一部分上的层；以及 一种粘结剂材料，该粘结剂材料是由一种含足量的尖晶石形成材料的组合物形成的，该尖晶石形成材料是选自以下的氧化物组，该组由以下各项组成氧化镁、氧化锌、氧化铁、氧化锰、以及它们的组合。
93.如权利要求92所述的磨料物品，其中该粘结剂材料由一种组合物形成的，该组合物至少包含在约5mol%与约25mol%之间范围内的量的氧化镁。
94.如权利要求93所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物包括的氧化镁的量值是处于约10mol%与约20mol%之间的范围内。
95.如权利要求94所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物包括的氧化镁的量值是处于约12mol%与约18mol%之间的范围内。
96.如权利要求92和93中的任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物包括至少约I. Omo 1%的氧化锌。
97.如权利要求96所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物包括至少约I. 5mol%的氧化锌。
98.如权利要求97所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物包括的氧化锌的量值是处于约lmol%与约10mol%之间的范围内。
99.如权利要求92、93和96中的任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物包括至少约lmol%的氧化铁。
100.如权利要求92、93、96和99中的任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物包括足以形成该尖晶石材料的量值的氧化镁。
101.如权利要求92、93、96、99和100中的任一项所述的磨料物品，其中该粘结剂材料是由一种组合物形成的，该组合物具有少量的氧化铝来在这些磨料颗粒的外表面处布置的该层上形成该尖晶石材料。
102.一种形成磨料物品的方法，包括 将磨料颗粒与一种粘结剂材料粉末进行混合； 将该混合物成形以形成一个生坯；并且 将该生坯进行处理以便形成一个磨料物品，该磨料物品包括位于一种粘结剂材料中的磨料颗粒，其中在处理过程中，围绕这些磨料颗粒形成了一个包括尖晶石材料的钝化区域。
103.如权利要求102所述的方法，其中在处理过程中，在该粘结剂内的氧化镁与这些磨料颗粒内的氧化铝发生反应而在这些磨料颗粒与该粘结剂之间的界面处形成一种尖晶石材料。
104.如权利要求102和103中任一项所述的方法，其中该粉末粘结剂材料内的氧化铝的量值是不大于约10mol%。
105.如权利要求102、103和104中任一项所述的方法，其中该粉末粘结剂材料内的氧化镁的量值是至少约10mol%。
106.如权利要求102、103、104和105中任一项所述的方法，其中这些磨料颗粒包括微晶氧化招。
107.如权利要求106所述的方法，其中这些磨料颗粒包括具有的平均微晶粒大小是小于约I微米的微晶粒。
108.如权利要求107所述的方法，其中这些磨料颗粒包括具有的平均微晶粒大小是在约0. I微米与约0. 2微米之间范围内的微晶粒。
109.如权利要求106所述的方法，其中这些磨料颗粒的一部分包括一种超级磨料材料。
110.如权利要求102、103、104、105以及106中任一项所述的方法，其中该粘结剂材料包括一种非晶相。
111.如权利要求110所述的方法，其中该粘结剂材料包括一种玻璃质材料。
112.如权利要求102、103、104、105、106以及110中任一项所述的方法，其中该粘结剂材料粉末包括的氧化镁的含量是足以在处理过程中形成一个含尖晶石的层。
113.如权利要求102、103、104、105、106、110以及112中任一项所述的方法，其中处理进一步包括通过形成含该尖晶石材料的层而降低这些磨料颗粒的降解。
114.如权利要求102、103、104、105、106、110、112以及113中任一项所述的方法，其中该粘结剂材料粉末包括一种玻璃料。
115.如权利要求102、103、104、105、106、110、112、113以及114中任一项所述的方法，其中该粘结剂材料粉末包括至少约50mol%的娃石。
116.如权利要求115所述的方法，其中该粘结剂材料粉末包括在约50mol%与约.7 Omo I %之间的娃石。
117.如权利要求102、103、104、105、106、110、112、113、114 以及 115 中任一项所述的方法，其中该粘结剂材料粉末包括选自以下的化合物组的碱金属氧化合物，该组由以下各项组成氧化钾(K20)、氧化钠(Na20)、氧化锂(Li20)、以及它们的一种组合。
118.如权利要求102、103、104、105、106、110、112、113、114、115 以及 117 中任一项所述的方法，其中成形包括将该混合物压制成为一种形状。
119.如权利要求102、103、104、105、106、110、112、113、114、115、117 以及 118 中任一项所述的方法，其中处理包括在至少约800° C的烧制温度下来烧制该生坯。
120.如权利要求119所述的方法，其中，该烧制温度是至少约9000°C。
121.如权利要求120所述的方法，其中，该烧制温度是至少约1100°C。
122.如权利要121所述的方法，其中，该烧制温度是至少约1200°C。
123.如权利要求119所述的方法，其中该烧制温度是在约800°C与约1400° C之间的范围内。
124.如权利要求123所述的方法，其中该烧制温度是在约900°C与约1300° C之间的范围内。
全文摘要
一种磨料物品包括一个磨料本体，该磨料本体具有位于一种粘结剂材料内的磨料颗粒，该磨料本体进一步包括一个布置在这些磨料颗粒与该粘结剂基质之间的界面处的一种尖晶石材料。
文档编号C09C1/68GK102666018SQ201080053561
公开日2012年9月12日 申请日期2010年12月2日 优先权日2009年12月2日
发明者G·奎尔, K·马克奈尔, M·吉瓦纳撒姆, S·E·福克斯, S·J·如克马尼 申请人:圣戈班磨料磨具有限公司, 法国圣戈班磨料磨具公司