属（如镶）制成，并且经金刚石车 肖IJ。可W将聚合物片状材料与母模一起加热，W通过将二者压在一起在聚合物材料上压印 出母模的图案。也可将聚合物材料挤出或诱注在母模上，然后对其进行压制。将聚合物材料 冷却使其凝固，然后制备出模具。如果利用热塑性模具，则应当注意不要产生过多的热量， 因为该些热量可使热塑性模具变形，从而限制其寿命。有关模具和/或母模设计和制造的 更多信息可见于（例如）美国专利No. 5, 152, 917(Pieper等人）；5, 435, 816(Spurgeon等 人）；5, 672, 〇97(Hoopman等人）；5, 946, "1(Hoopman等人）成 975, 987(Hoopman等人）； 和 6, 129, 540 化oopman等人）。
[0049] 从模具顶部表面和/或底部表面中的开口可进入模具腔体。在一些实施例中，模 具腔体可延伸模具的整个厚度。在一些实施例中，模具腔体可W仅延伸模具厚度的一部分。 在一些实施例中，顶部表面基本上平行于模具的底部表面，其中模具腔体具有基本上均匀 的深度。模具的至少一个侧面（例如，形成模具腔体的侧面）在除去挥发性组分的步骤中 可保持暴露在周围大气环境下。
[0050] 模具腔体具有规定的=维形状。在一些实施例中，当从顶部观察时，模具腔体的形 状可被描述为=角形，其具有倾斜侧壁，使得模具腔体的底部表面略小于顶部表面中的开 口。倾斜侧壁可增强磨削性能，并使得能够更容易地从模具中移除成形陶瓷前体粒子。在 另一个实施例中，模具包括多个=角形模具腔体。该多个=角形模具腔体中的每一个均包 括等边S角形。
[0051] 也可使用其他模具腔体形状，诸如圆形、矩形、正方形、六边形、星形或它们的组 合，所有该些形状均具有基本上一致的深度尺寸。深度尺寸等于从模具腔体的外边缘到模 具腔体最深处的垂直距离。给定模具腔体的深度可W是一致的或可沿其长度和/或宽度变 化。给定模具的模具腔体可W具有相同的形状或者不同的形状。
[0052] 接下来，将模具腔体填充溶胶-凝胶组合物。可W使用任何技术，诸如刀漉涂布 机或真空槽模涂布机。在一些实施例中，将模具的顶部表面涂布溶胶-凝胶组合物。接下 来，可使用刮刀或矫直椿将溶胶-凝胶组合物完全压入模具的模具腔体中。未进入模具腔 体的溶胶-凝胶组合物的剩余部分可W从模具的顶部表面移除，并回收利用。在一些实施 例中，小部分溶胶-凝胶组合物可留在顶部表面上，而在其它实施例中，顶部表面基本上不 含分散体。刮刀或矫直椿施加的压力通常小于10化sU690kPa)或小于50psi(340kPa)或 小于lOpsi(69kPa)。在一些实施例中，溶胶-凝胶组合物无暴露表面显著延伸超过顶部表 面，W确保所得的陶瓷成形磨粒厚度的均匀度。
[0053] 溶胶-凝胶组合物包含具有溶解或分散在其中的陶瓷前体的液体载体。溶胶-凝 胶组合物可W是包含溶解的或分散的陶瓷前体（例如，作为纳米级粒子（即纳米粒子））的 有晶种或无晶种溶胶-凝胶组合物，所述前体可转化成陶瓷材料，诸如a氧化侣、二氧化 娃、二氧化锦、二氧化铁、氧化错、尖晶石或它们的混合物。
[0054] 在一些实施例中，陶瓷前体选自侣、娃、铁、锦和错的氨氧化物、哲基氧化物及其水 溶性和/或反应性盐和化合物；例如六水合氯化侣、九水合硝酸侣、氨氧化侣（水侣矿）、一 水合氧化侣（包括水软侣石）、异丙醇侣、异了醇侣和原娃酸四己醋。在一些实施例中，金 属氧化物包括过渡金属氧化物、稀±金属氧化物、矿物氧化物、陶瓷氧化物或它们的任何组 合。示例性氧化物包括氧化侣、二氧化娃、二氧化铁、氧化错、氧化锭稳定的氧化错、氧化魄 和氧化粗。
[00巧]许多适用于制备陶瓷的溶胶可商购获得。例如，适于制备a氧化侣的水软侣石 溶胶可从德克萨斯州休斯顿宝索北美公司（SasolNo;rthAmericaInc. ,Houston,Texas) 获得。适于制备二氧化娃的二氧化娃溶胶可从伊利诺伊州内巧维尔纳尔科公司（化Ico Company,Naperville,Illinois)获得。二氧化锦溶胶可从亚利桑那州斯科茨代尔血iness 科技公司（血inessTechnologies,Inc. ,Scottsdale,Arizona)获得。氧化错、二氧化 娃和氧化侣溶胶可从德克萨斯州休斯顿巧桑化学美国公司（Nissan化emicalAmerica Corporation,HoustonTexas)获得。
[0056] 除了陶瓷前体外，溶胶-凝胶组合物还包含为挥发性组分的液体载体。可用于本 发明实施过程中的溶胶-凝胶组合物可不含分散的乳胶粒子。在一些实施例中，挥发性组 分包含水。在一些实施例中，液体载体包含与水溶性或可与水混溶的有机溶剂（诸如甲醇、 己醇、丙醇或2-甲氧基己醇）相结合的水。
[0057] 溶胶-凝胶组合物应包含足量的液体载体W使溶胶-凝胶组合物的粘度足够低， 使得能够填充模具腔体并复制模具表面，但是液体载体不能多到使得后续将液体载体从模 具腔体中移除的成本过高。在一些实施例中，溶胶-凝胶组合物包含2重量％至90重量％ 的可转化成a-氧化侣的陶瓷前体（诸如一水合氧化侣的粒子）W及至少10重量％、或50 重量％至70重量％、或50重量％至60重量％的水。反之，在一些实施例中，溶胶-凝胶组 合物包含30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的陶瓷前体。
[0058] 陶瓷前体可包括水软侣石。适当形式的水软侣石可通过已知技术制备或可从商业 渠道获得。市售水软侣石的例子包括均得自宝索北美公司（SasolNcxrthAmerica,Inc.) 的商标为"DIS阳RAL"和"DISPAL"的产品，或可得自己斯夫公司炬ASFCo巧oration)的商 标为"HIQ-40"的产品。该些一水合氧化侣为相对纯的；即它们除了一水合物外只包含相对 少的（如果有的话）其他水合物相，并且具有高表面积。所得的陶瓷成形磨粒的物理特性 将大致取决于溶胶-凝胶组合物中所用的陶瓷前体的类型。
[0059] 在一些实施例中，溶胶-凝胶组合物为凝胶态。如本文所用，"溶胶-凝胶"是通 过溶解或分散在液体载体中的陶瓷前体的胶凝作用形成的固体的=维网络。溶胶-凝胶组 合物可W包含改性添加剂或者改性添加剂的前体。改性添加剂可W用于增强陶瓷成形磨粒 的某些所需性质，或者增强后续烧结步骤的效果。改性添加剂或改性添加剂的前体可W采 用可溶性盐的形式，通常为水溶性盐。它们通常由含金属的化合物构成，并且可W是儀、锋、 铁、娃、钻、镶、错、給、铭、锭、错、衫、镜、钦、铜、乱、锦、铺、巧、铁的氧化物的前体或它们的混 合物。可存在于溶胶-凝胶组合物中的该些添加剂的特定浓度可根据本领域的技术人员进 行调整。通常，将改性添加剂或改性添加剂的前体引入陶瓷前体将导致形成溶胶-凝胶组 合物。通过经一段时间施加热也可引起陶瓷前体溶液/分散体胶凝。
[0060]溶胶-凝胶组合物也可包含成核剂，W促进水合氧化侣或锻烧氧化侣a-氧化侣 的转化。适用于本目的的成核剂包a氧化侣、a氧化铁或其前体、二氧化铁和铁酸盐、氧 化铭或使转化成核的任何其他物质的细小粒子。如果使用，则成核剂的量应当足够使a氧 化侣的转化得W实现。使此类溶胶-凝胶组合物成核在美国专利No. 4, 744, 802 (Schw油el) 中有所公开。
[0061]可将胶溶剂包含在溶胶-凝胶组合物中W制备更稳定的水溶胶或胶态溶胶-凝胶 组合物。合适的胶溶剂包括（例如）单质子酸或酸化合物，诸如己酸、盐酸、甲酸和硝酸。也 可W使用多质子酸，但是它们可使溶胶-凝胶组合物快速胶凝，从而使得难W对其进行处 理或难W向其引入附加组分。某些商业来源的水软侣石包含将有助于形成稳定的溶胶-凝 胶组合物的酸滴定度（诸如，吸收的甲酸或硝酸）。
[0062]溶胶-凝胶组合物可通过任何合适的方式形成，其中许多都是本领域普通技术人 员熟知的。例如，就水软侣石溶胶-凝胶而言，其可简单地通过将一水合氧化侣（即水软侣 石）与含有胶溶剂的水混合或通过形成将向其中加入胶溶剂的一水合氧化侣浆液而制备。 可W加入去沫剂或其他合适的化学品，W降低混合时形成气泡或夹带空气的可能性。如果 需要，可添加另外的化学品，诸如金属氧化物陶瓷前体、润湿剂、醇或偶联剂。所得的a氧 化侣磨粒颗粒可包含二氧化娃和氧化铁，如美国专利No. 5, 645, 619巧rickson等人）中所 公开。a氧化侣磨粒可包含氧化错，如美国专利No. 5, 551，963 (Larmie)中所公开。或者， a氧化侣磨粒可具有微结构或添加剂，如美国专利No. 6, 277, 161 (Castro)中所公开。
[0063]液体载体包含挥发性组分（例如，水和/或有机溶剂）和分散在挥发性组分中的 脱模剂。脱模剂可W液滴或细小粒子的形式分散，但它也可W乳化（例如，使用一种或多种 乳化剂）。溶胶-凝胶组合物可包含陶瓷前体的理论氧化物重量的0. 08 %至4. 25 %的量的 脱模剂，但也可W使用其他量。在一些实施例中，溶胶-凝胶组合物包含陶瓷前体的理论氧 化物重量的0. 2%至2. 0%的量的脱模剂。在一些实施例中，溶胶-凝胶组合物包含陶瓷前 体的理论氧化物重量的0. 42%至0. 75%的量的脱模剂。
[0064]脱模剂的例子包括氣化物（例如全氣離和聚離、氣化烧姪和它们的组合）、姪和娃 树脂。脱模剂可包括油或油的组合。可使用高剪切揽拌器或匀化器将脱模剂加到溶胶-凝 胶组合物的其余成分中。合适的高剪切揽拌器可从许多商业来源获得。一旦完全胶凝，溶 胶-凝胶混合物的粘度就抑制脱模剂的相本体分离（例如，W在溶胶-凝胶组合物的表面 上形成层）。
[0065] 用溶胶-凝胶组合物填充模具腔体的至少一些后，将模具置于烘箱中并在足够的 温度下加热足够的时间，W移除大部分液体载体，或移除甚至使干燥后的溶胶-凝胶组合 物具有足够流动阻力和内聚强度（可将组合物与模具分离并进行处理的内聚强度）的足够 的液体载体。有利地，将液体载体W快速蒸发速率移除。在一些实施例中，通过蒸发移除液 体载体在高于构成液体载体的挥发性组分的沸点的温度下进行。干燥温度的上限通常取决 于制成模具的材料。就聚丙締模具而言，温度应当低于该塑料的烙点。
[0066]在包括约40 %至50 %固体的水性溶胶-凝胶组合物和聚丙締