通过调制磁场角度或强度的对可磁化磨料颗粒的操纵的制作方法

该文献通常涉及但不限于磨料颗粒、磨料制品和相关装置、系统和方法。

背景技术：

各种类型的磨料制品在本领域中是已知的。例如，带涂层磨料制品通常具有通过树脂粘结剂材料附着到背衬的磨料颗粒。示例包括砂纸和具有附着到背衬的精确成形的磨料复合物的结构化磨料。磨料复合物通常包括磨料颗粒和树脂粘结剂。

粘结磨具轮包括通过形状为圆形轮的粘结介质(即，粘结剂)通常围绕中心毂粘结在一起的磨料棒。粘结砂轮包括(例如)砂轮和切割轮。粘结介质可以为有机树脂(例如，树脂粘结轮)，但也可以是诸如陶瓷或玻璃(即玻璃质粘结轮)的无机材料。

带涂层磨料制品通常通过将磨料颗粒滴涂或静电涂覆到带树脂涂层的背衬上而实现涂覆。在这两种方法中，静电涂覆通常为优选的，因为它为纵横比不为一的颗粒提供了一定程度的取向控制。

一般来讲，磨料颗粒及其切削点的位置和取向对于决定磨料性能和定向很重要。pct国际公开wo2012/112305a2(keipert)公开了通过使用具有精确间距并且对准的非圆形孔的精确筛网制造的带涂层磨料制品，以将单独的磨料颗粒保持在固定位置，其可用于在特定的z-方向旋转取向上旋转地对准磨料颗粒的表面特征结构。在该方法中，将筛网或穿孔板层合至粘合剂膜并且负载磨料颗粒。磨料颗粒的取向可通过筛网几何形状以及磨料颗粒通过筛网开口接触并且附着到粘合剂的受限能力来控制。从填充的筛网移除粘合剂层将取向的磨料颗粒以反向方式传送到磨料背衬。该方法依赖于粘合剂的存在，这可能是麻烦的，随着时间的推移粘合剂易于脱粘(例如，由于粉尘沉积)，并且可以传送到所得的带涂层磨料制品，从而导致粘合剂传送到工件并且污染工件的可能性。

技术实现要素：

磨料制品中磨料颗粒的相对定位、对准和定向可能是重要的。如果磨料颗粒倒置(以便基部向上)或相对于切割方向不对准，则可能发生磨料制品的过早破坏。常规方法诸如滴涂和静电沉积提供了间距和颗粒群集的随机分布，这通常导致其中两个或更多个成形磨料颗粒最终在靠近成形磨料颗粒的顶端或上表面处彼此接触。群集可能导致不良的切削性能，这是由于那些区域中的支承区域局部增大，并且由于群集中的成形磨料颗粒在使用过程中不能够因相互机械加强而破裂和破碎。与具有更均匀间隔的成形磨料颗粒的带涂层磨料制品相比，群集可以产生不期望的热积聚。

鉴于前述内容，本发明人已经尤其认识到，各种磨料制品可以受益于磨料颗粒的更精确的定向和/或对准。因此，本发明人开发了改变磁场以控制可磁化粘合剂颗粒在背衬上定向和/或对准的方法、系统和设备。更具体地，本发明人已经发现，当相对于可磁化磨料颗粒的角度或强度变化时施加的磁场可用于实现颗粒在背衬上的期望定向和/或对准。这种磁场的变化可以通过多个过程来实现，其中一些过程在随后的实施方案中描述。过程可以在磨料制品中实现磨料颗粒的所需定向和/或对准，由此降低过早破裂和不良切削性能的可能性。

根据一个示例性实施方案，本发明公开了一种制备磨料制品的方法。所述方法可以包括：提供表面；在所述表面上设置可磁化磨料颗粒；以及相对于所述可磁化磨料颗粒改变磁场，以便相对于所述表面赋予所述可磁化磨料颗粒非随机定向和对准。

根据另一个示例性实施方案，本发明公开了一种制备涂覆磨料制品的方法。该方法可包括：提供背衬；在所述背衬上设置可磁化磨料颗粒；相对于所述可磁化磨料颗粒改变磁场，以便相对于所述背衬赋予所述可磁化磨料颗粒非随机定向和对准。

根据又一个示例性实施方案，本发明公开了一种制备粘结磨料制品的方法。所述方法可以包括：将可固化组合物层设置在具有带有中心毂的圆形模腔的模具中，其中所述圆形模腔具有外圆周和延伸通过所述中心毂的旋转轴线，并且其中所述可固化组合物包括分散在其中的至少一些可磁化磨料颗粒；以及相对于所述可固化组合物改变磁场，使得所述可磁化磨料颗粒的大部分是相对于所述模具的表面以非随机方式定向和对准中的至少一种；以及使所述可固化组合物至少部分地固化，以提供所述粘结磨料制品。

根据另一个示例性实施方案，本发明公开了一种制备非织造磨料制品的方法。该方法可包括：提供非织造的背衬中的一种；在所述背衬上设置可磁化磨料颗粒；相对于所述可磁化磨料颗粒改变磁场，以便相对于所述背衬赋予所述可磁化磨料颗粒的非随机定向和对准。

如本文所用：

术语“一个”、“一种”和“该”、“所述”可互换使用，其中“至少一个(种)”意指一个(种)或多个(种)所述要素。

术语“和/或”是指任一者或两者。例如，“a和/或b”是指仅a、仅b、或a和b两者。

术语“包括”、“包含”或“具有”及其变型意在涵盖其后所列出的项目和它们的等同形式以及附加项目。

除非另有规定或限制，术语“联接”及其变型形式被广义地应用并涵盖直接联接和间接联接。

短语“主表面”或其变型被使用以描述厚度相对于其长度和宽度较小的制品。此类制品的长度和宽度可限定制品的“主表面”，但这个主表面以及该制品不需要是平坦的或平面的。例如，以上短语可用于描述一种制品，该制品具有厚度(例如，在沿主表面的任何点处与制品的主表面正交的z方向上)对主表面的第一表面尺寸(例如，宽度或长度)的比率(r1)，以及厚度对主表面的第二表面尺寸的比率(r2)，其中第一比率(r1)和第二比率(r2)均小于0.1。在一些实施方案中，第一比率(r1)和第二比率(r2)可小于0.01；在一些实施方案中，小于0.001。并且在一些实施方案中，小于0.0001。需注意，这两个表面尺寸不必相同，并且第一比率(r1)和第二比率(r2)无需相同，以便使第一比率(r1)和第二比率(r2)均落入所需范围内。此外，第一表面尺寸、第二表面尺寸、厚度、第一比率(r1)和第二比率(r2)中没有一个需要恒定，以便使第一比率(r1)和第二比率(r2)均落入所需范围内。

术语“陶瓷”是指由至少一种与氧、碳、氮或硫混合的金属元素(其可包括硅)制成的各种硬质、易碎、耐热且耐腐蚀材料中的任一种。

除非另有说明，术语“导电”是指导电的(例如，在导体的水平处)。

术语“亚铁磁的”是指呈现出亚铁磁性的材料。亚铁磁性是一类在固体中发生的永磁性，其中与单个原子相关联的磁场自发地自身对准，一些是平行的，或在相同的方向上(如在铁磁性中)，而其它是大致反平行的，或在相反的方向上结成对(如在反铁磁性中)。亚铁磁材料的单晶的磁性行为可归因于平行对准；这些原子在反平行排列中的稀释效应将这些材料的磁强度保持为通常小于诸如金属铁的纯铁磁固体的磁强度。亚铁磁性主要发生在称为铁氧体的磁性氧化物中。产生亚铁磁性的自发对准在高于称为居里点的温度(每个亚铁磁材料的特性)时被完全破坏。当材料的温度降至低于居里点时，亚铁磁性恢复。

术语“磁体”可以包括响应磁场并用作磁体的铁磁材料。“磁体”可以是在永久、半永久或临时状态下施加磁场的任何材料。术语“磁体”可以是一个单独的磁体或磁体组件，其将像单个磁体一样起作用。术语“磁体”可包括永磁体和电磁体。

术语“铁磁的”是指呈现出铁磁性的材料。铁磁性是一种物理现象，其中某些不带电荷的材料会强烈吸引其它材料。与其它物质相比，铁磁材料被容易地磁化，并且在强磁场中，磁化接近称为饱和的明确极限。当应用场然后将其去除时，磁化不会恢复到其初始值。此现象被称为滞后。当加热至称为居里点的某一温度(这对于每种物质来讲通常是不同的)时，铁磁材料失去其固有特性并且不再是磁性的；然而，它们在冷却时再次变成铁磁的。

除非另有说明，否则术语“磁性”和“磁化”是指在20℃下是铁磁性或亚铁磁性的。

术语“可磁化”是指被引用的物品是磁性的或者可使用施加的磁场制成磁性的，并且具有至少0.001电磁单位(emu)，在一些情况下更优选地至少0.005emu，并且在又一些情况下更优选地0.01emu，至多包括0.1emu的磁矩，虽然这不是必需的。术语“可磁化的”是指能够被磁化或已经处于磁化状态。

术语“磁场”是指不是由任何一个或多个天体(例如，地球或太阳)产生的磁场。一般来讲，在本公开的实践中使用的磁场在可磁化磨料颗粒的区域中具有至少约10高斯(1mt)(在一些情况下至少约100高斯(10mt)，并且在又一些情况下至少约1000高斯(0.1t))的磁场强度。

术语“成形陶瓷体”是指在其制备过程中，某种情况下已有意成形(例如挤出、模切、模制、丝网印刷)的陶瓷体，由此使得所得陶瓷体为非随机成形的。如本文所用，术语“成形陶瓷体”排除通过机械粉碎操作和铣削操作获得的陶瓷体。

术语“精确成形陶瓷体”是指这样一种陶瓷体，其中陶瓷体的至少一部分具有预定的形状，该预定的形状从用于形成前体精确成形陶瓷体的模具腔复制，该前体精确成形陶瓷体被烧结以形成精确成形陶瓷体。精确成形的陶瓷体将通常具有预定的几何形状，该几何形状基本上复制了用于形成成形的磨料颗粒的模腔。

术语“长度”是指物体的最长尺寸。

术语“宽度”是指对象的垂直于对象的长度的最长的尺寸。

术语“厚度”是指对象的垂直于对象的长度和宽度的最长的尺寸。

术语“纵横比”是指对象的长度/厚度的比率。

术语“定向”、“进行定向”或“被定向”由于其指代由本发明的分配设备和/或磁场提供的可磁化磨料颗粒，因此可以指至少大部分的颗粒相对于分配设备和/或背衬的非随机设置。例如，大部分可磁化磨料颗粒具有主平面表面，该主平面表面在转移到背衬上时相对于背衬的第一主表面以至少70度的角度设置。这些术语也可以指可磁化磨料颗粒本身的主轴和尺寸。例如，颗粒的最大长度、最大高度和最大厚度是可磁化磨料颗粒的形状的函数，并且该形状可为均匀的或不均匀的。本公开决不限制于任何特定磨料颗粒形状、尺寸、类型等，并且下面更详细地描述可与本公开一起使用的许多示例性可磁化磨料颗粒。然而，对于某些形状，“高度”、“宽度”和“厚度”产生主面和次侧面。无论确切的形状如何，任何可磁化的磨料颗粒都可以具有重心，在该重心处可以定义粒子笛卡尔轴。按照这些约定，颗粒z轴与最大高度平行，颗粒y轴与最大长度平行，并且颗粒x轴与颗粒的最大厚度平行。作为参考，可以将每个可磁化磨料颗粒的粒子轴识别为独立于背衬结构的独立物体；一旦施加到背衬上，可磁化磨料颗粒的“z轴旋转定向”由颗粒围绕z轴的角旋转限定，该z轴穿过颗粒并穿过背衬，颗粒以90度角附着到背衬上支持。由本公开的分配装置实现的定向需要在z轴，y轴和/或x轴中的一个或多个上将磨料颗粒的空间布置指示或限制为围绕空间轴线的一定旋转范围。

术语“对准”、“被对准”或“进行对准”由于其指代由本公开的分配工具和/或磁场提供的可磁化磨料颗粒，因此可以指至少大部分可磁化磨料颗粒的非随机定位。这种对准可以定位大部分可磁化磨料颗粒，使得大部分可磁化磨料颗粒具有彼此基本平行和/或垂直于工具的公共轴线的主表面。在一些情况下，这种对准可以使至少大部分可磁化磨料颗粒具有较小的表面/切削边缘，当使用磨料制品时，该表面/切削边缘位于切削方向上。

术语“基本上”是指在涉及的属性的35％内(在30％内，在又一些情况下在25％内，在又一些情况下在20％内，在又一些情况下在10％内，并且在又一些情况下在5％内)。

在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。

本概述旨在提供本专利申请的主题的概述。本发明不旨在提供本发明的排他性或详尽的解释。包括详细描述以提供关于本专利申请的另外的信息。

附图说明

图1是根据本公开的一个实施方案的示例性可磁化磨料颗粒的示意性透视图。

图1a是图1中的区域1a的放大视图。

图2是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第一实施方案的示意图：相对于可磁化磨料颗粒以振荡方式移动磁体以根据需要定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图2a示出了根据本公开的示例的表示磁场相对强度的场线的曲线图、以及表示图2的实施方案的磁场的移动方向的箭头。

图3是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第二实施方案的示意图：相对于可磁化磨料颗粒以振荡方式移动磁体以根据需要定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图3a示出了根据本公开的示例的表示磁场相对强度的场线的曲线图、以及表示图3的实施方案的磁场的移动方向的箭头。

图4是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第三实施方案的示意图：相对于可磁化磨料颗粒围绕第一轴旋转磁体以根据需要定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图4a示出了根据本公开的示例的表示磁场相对强度的场线的曲线图、以及表示图4的实施方案的磁场的移动方向的箭头。

图5是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第四实施方案的示意图：相对于可磁化磨料颗粒围绕第一轴偏移和旋转磁体以根据需要定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图5a示出了根据本公开的示例的表示磁场相对强度的场线的曲线图、以及表示图5的实施方案的磁场的移动方向的箭头。

图6是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第五实施方案的示意图：围绕第二轴旋转多个磁体并使多个磁体相对于可磁化磨料颗粒振荡以根据需要定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图6a示出了根据本公开的示例的表示磁场相对强度的场线的曲线图、以及表示图6的实施方案的磁场的变化方向的箭头。

图7是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第六实施方案的示意图：围绕第二轴线旋转多个磁体，使多个磁体相对于可磁化磨料颗粒振荡，并交替磁体的极性以定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图7a示出了根据本公开的示例的表示磁场相对强度的场线的曲线图、以及表示图7的实施方案的磁场的移动方向的箭头。

图8是根据本公开的示例的利用可磁化磨料颗粒的粘结砂轮的示意性剖视图。

图9是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第七实施方案的示意图：使背衬在第一磁体和第二磁体之间穿过以相对于背衬定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图10是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第八实施方案的示意图：相对于背衬和可磁化磨料颗粒以振荡方式移动第一磁体和第二磁体中的一者或两者，以相对于背衬定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图10a示出了根据本公开的示例的表示磁场相对强度的场线的曲线图、以及表示图10的实施方案的磁场的移动方向的箭头。

图11是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第九实施方案的示意图：相对于背衬和可磁化磨料颗粒旋转第一磁体和第二磁体中的一者或两者，以相对于背衬定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图12是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第十实施方案的示意图：通过旋转和/或平移多个磁体并将第二磁体设置在背衬的与多个磁体相对的第二主表面上，以相对于背衬定向和/或对准可磁化磨料颗粒。

图13是根据本公开的示例通过以下方式来改变磁场的方法的第是十一实施方案的示意图：使背衬在第一磁体、第二磁体、第三磁体和第四磁体之间穿过以相对于背衬定向和/或对准可磁化磨料颗粒，第一磁体和第三磁体设置在背衬的第一主表面的相同侧，并且第二磁体和第四磁体设置在背衬的相对的第二主表面上。

图14是根据本公开的示例的通过以下方式改变磁场以相对于背衬定向和/或对准可磁化磨料颗粒的方法的第十二实施方案的示意图：在滴落区中将可磁化磨料颗粒滴落到邻近其第二主表面设置有多个磁体的背衬，并且使背衬和可磁化磨料颗粒在多个磁体上方以及第一磁体与第二磁体之间穿过，第一磁体和第二磁体设置在背衬的主表面的任一侧上。

图15和图16示出了在先前公开的实施方案一至十二中描述的磁体的替代配置或定向。

图17和图18示出了可以使用本公开中描述的方法构建的示例性涂覆磨料制品。

图19是根据实施例1中描述的过程设置在砂轮内并定向的可磁化磨料颗粒的数字图像。

图20是根据比较例2中描述的过程设置在第二砂轮内并定向的可磁化磨料颗粒的数字图像。

图21是根据比较例a中描述的过程设置在砂轮内并定向但未基本上对准的可磁化磨料颗粒的数字图像。

具体实施方式

可磁化磨料颗粒在本文中以举例的方式描述并且可具有各种构造。例如，可磁化磨料颗粒可由各种材料构成，包括但不限于陶瓷、金属合金、复合材料等。类似地，根据一些示例，可磁化磨料颗粒可以基本上完全由可磁化材料构成，可以具有设置在其中的可磁化部分(例如，铁痕量)，或者可以将可磁化部分设置为在其一个或多个表面上的层(例如，一个或多个表面可以涂覆有可磁化材料)。可磁化磨料颗粒可根据一些示例成形。根据其他实例，可磁化磨料颗粒可以包括压碎晶粒、附聚物等。可磁化磨料颗粒可以松散的形式(例如，自由流动或在浆液中)使用，或者它们可结合到各种磨料制品(例如，涂覆的磨料制品、粘结的磨料制品、非织造磨料制品和/或研磨刷)中。

现在参见图1和图1a，公开了示例性可磁化磨料颗粒100。可磁化磨料颗粒100可具有成形陶瓷主体110和可磁化层120。可磁化层120可以包括保留在粘结剂基质130(也简称为“粘结剂”)中的可磁化颗粒125，如图1a中进一步示出。成形陶瓷体110可以具有两个相对的主表面160、162，该两个相对的主表面160、162通过三个侧表面140a、140b、140c彼此连接。可磁化层120设置在陶瓷体110的侧表面140a上。

可磁化层120可以可选地稍微延伸到成形陶瓷主体110的其他表面上。在一些实施方案中，可磁化层120可以根据需要延伸以覆盖成形陶瓷主体110的任何表面的大部分。如图所示，可磁化层120可以与侧表面140a共同延伸。所示类型的可磁化磨料颗粒可以与平行于磁场力线的可磁化层涂覆表面对准，如随后将讨论的。

通常，由于磁场线的取向在磁体的中心和边缘处趋于不同，因此在将可磁化磨料颗粒包含在磨料制品中期间也可产生各种所需的可磁化磨料颗粒取向。

可磁化层可以是一体可磁化材料，或者它可包含粘结剂基质中的可磁化颗粒。合适的粘结剂可以是玻璃质或有机的，例如，如下文对粘结剂基质130所述。例如，粘结剂基质可以选自那些玻璃质和有机粘结剂。陶瓷体可以包括任何陶瓷材料(陶瓷研磨材料)，例如选自下文列出的陶瓷(即，不包括金刚石)研磨材料。可磁化层可通过任何合适的方法诸如例如浸涂、喷涂、涂漆、物理气相沉积和粉末涂覆设置在陶瓷体上。单独的可磁化磨料颗粒可具有可磁化层，该可磁化层具有不同的覆盖程度和/或不同的覆盖位置。可磁化层可以基本上不包含(即包含小于5重量％、在又一些情况下包含小于1重量％)用于陶瓷体中的陶瓷磨料。

可磁化层可基本上由可磁化材料(例如，>99重量％至100重量％的蒸汽涂覆金属及其合金)组成，或其可包含保留在粘结剂基质中的可磁化颗粒。可磁化层的粘结剂基质(如果存在的话)可以是无机的(例如玻璃质的)或基于有机树脂的，并且通常由相应的粘结剂前体形成。

例如，通过将可磁化层或其前体施加到陶瓷体，可制备根据本公开的可磁化磨料颗粒。可通过物理气相沉积提供可磁化层，如下文所述。可磁化层前体可作为液体载体中的分散体或浆液提供。分散体或浆液载体和可通过例如将其组分(例如，可磁化颗粒、任选的粘结剂前体和液体载体)简单混合来制备。示例性的液体载体包括水、醇(例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇单甲醚)、醚(例如甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚)、以及它们的组合。分散体或浆料可含有其他组分，例如分散剂、表面活性剂、脱模剂、着色剂、消泡剂和流变改性剂。通常，在涂覆到陶瓷体上之后，干燥可磁化层前体以除去大部分或全部液体载体，尽管这不是必需的。如果使用可固化的粘结剂前体，则通常遵循固化步骤(例如，加热和/或暴露于光化辐射)以提供可磁化层。

玻璃质粘结剂可由包含一种或多种原料的混合物或组合的前体组合物制备，该原料在加热至高温时熔化和/或熔融以形成玻璃质粘结剂基质。可以与磨料制品一起使用的合适的玻璃质粘合剂的进一步公开可以在美国临时专利序列62/412,402、62/412,405、62/412,411、62/412,416、62/412,427、62/412,440、62/412,459和62/412,470中找到，其各自通过引用整体并入本文。

在一些实施方案中，使用气相沉积技术，例如物理气相沉积(pvd)，包括磁控溅射，可沉积可磁化层。各种金属、金属氧化物和金属合金的pvd金属化在例如美国专利4,612,242(vesley)和7,727,931(brey等人)中公开。可磁化层通常可以这种一般方式制备，但通常应注意防止蒸汽涂层覆盖成形陶瓷体的整个表面。可通过掩蔽陶瓷体的一部分以防止气相沉积来实现。

可蒸汽涂覆的金属材料的示例包括不锈钢、镍、钴。示例性有用的可磁化颗粒/材料可包括：铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(fernico)、科瓦铁镍钴合金(kovar)、铁镍钴合金i(fernicoi)或铁镍钴合金ii(fernicoii)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金(sendust)的铁、硅和铝(按重量计通常约为85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，cu2mnsn)；锰铋化物(也称为铋化锰(bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、氧化铕、以及钐和钴的合金(例如smco5)；mnsb；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；以及前述的组合。在一些实施方案中，可磁化材料包括至少一种金属，该至少一种金属选自：铁、镍、和钴；两种或更多种此类金属的合金；或至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些实施方案中，可磁化材料是含有8重量％至12重量％(wt.％)铝、15重量％至26重量％镍、5重量％至24重量％钴、高达6重量％铜、高达1重量％钛的合金，其中添加高达100重量％的材料余量是铁。这种合金可以商品名“alnico”购得。

可用作陶瓷体的可用的研磨材料包括例如熔融氧化铝、热处理氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料诸如可从明尼苏达州圣保罗的3m公司(3mcompanyofst.paul,minnesota)以3mceramicabrasivegrain商购获得的那些、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、溶胶凝胶衍生陶瓷(例如掺杂氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅和/或氧化锡的氧化铝陶瓷)、二氧化硅(例如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、长石或燧石。溶胶-凝胶法制备的粉碎的陶瓷颗粒的示例可见于美国专利4,314,827(leitheiser等人)、4,623,364(cottringer等人)；4,744,802(schwabel)、4,770,671(monroe等人)和4,881,951(monroe等人)中。

如先前所讨论的，磨料颗粒的主体可以成形(例如，精确成形)或随机(例如，压碎)。成形的磨料颗粒和精确成形的陶瓷体可以通过使用溶胶凝胶技术的模塑方法来制备，如美国专利5,201,916(berg)、5,366,523(rowenhorst(re35,570))和5,984,988(berg)中所述。美国专利8,034,137(erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝颗粒，然后将其粉碎以形成碎片，这些碎片保持其初始形状特征结构的一部分。在一些实施方案中，陶瓷体为精确成形的(即，陶瓷体具有的形状至少部分地由用于制备其的生产工具中的腔的形状决定)。

陶瓷体的示例性形状包括压碎的金字塔(例如，3-、4-、5-或6-面金字塔)、截棱锥体(例如，3-、4-、5-或6-面截棱锥体)、锥体、截头锥体、杆体(例如，圆柱形、蠕虫状)和棱镜(例如，3-、4-、5-或6-面棱镜)。

可适用于可磁化颗粒中的示例性可磁化材料可包括：铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(fernico)、科瓦铁镍钴合金(kovar)、铁镍钴合金i(fernicoi)或铁镍钴合金ii(fernicoii)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金(sendust)的铁、硅和铝(按重量计通常约为85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，cu2mnsn)；锰铋化物(也称为铋化锰(bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、铕氧化物、以及钕、铁和硼的合金(例如，nd2fe14b)、以及钐和钴的合金(例如，smco5)；mnsb；mnofe2o3；y3fe5o12；cro2；mnas；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些实施方案中，可磁化材料包括至少一种金属，该至少一种金属选自：铁、镍、和钴；两种或更多种此类金属的合金；或至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些实施方案中，可磁化材料是含有8重量％至12重量％(wt.％)的铝、15重量％至26重量％的镍、5重量％至24重量％的钴、至多6重量％的铜、至多1重量％的钛的合金(例如，alnico合金)，其中加起来为100重量％的材料的余量为铁。

可磁化颗粒可为任何尺寸，但优选地比陶瓷体小得多，如通过平均粒径判断优选地为在又一些情况下1/4至1/2000、在又一些情况下为1/100至1/2000并且在又一些情况下为1/500至1/2000，但也可使用其他尺寸。在该实施方案中，可磁化颗粒的莫氏硬度可为6或更小(例如，5或更小，或者4或更小)，但这不是必须的。

图2示出了根据本公开的一个实施方案的用于制造磨料物品的方法200。方法200可操作以在模具204内向可磁化磨料颗粒202提供期望定向，并且随后在使用模具204形成的磨料制品内提供期望定向。

可磁化磨料制品202可具有类似于先前举例说明和描述的结构。这些可磁化磨料颗粒202可以例如通过手或分配装置(未示出)设置在模腔206内。模腔206和模具204可以关于轴线a对称地成形，并且可以具有可磁化磨料颗粒202搁置在的基部表面208以及侧壁210。在一些情况下，包括基部表面208的模具204的一个或多个部分可由可磁化材料(诸如含铁金属)构成。

磁体212(永磁体或电磁体)可以紧靠模具204和可磁化磨料制品202放置(几英尺内)。提供笛卡尔坐标系以帮助理解模具204和磁体212的定位。根据所示的实施方案，所提供的笛卡尔坐标系可以具有基本上与磁体212的中性轴线na(非极性位置)对准的轴(y轴)。笛卡尔坐标系的一个或多个轴(x轴、y轴和/或z轴)也可以平行于模具204的特征(诸如基部表面208)定向。

在以下中描述了磁场配置的示例和用于产生它们的装置：美国专利2008/0289262a1(gao)以及美国专利2,370,636(carlton)、2,857,879(johnson)、3,625,666(james)、4,008,055(phaal)、5,181,939(neff)，以及英国专利(g.b.)1477767(edenvilleengineeringworkslimited)，其各自通过引用整体并入本文。

根据示例性实施方案，磁体212被定位成在所提供的笛卡尔坐标系的y轴方向上延伸越过模腔206的直径。磁体212可以对称地定位在模具204上方，以便由轴线a对分并产生基本相等尺寸的部分。磁体212可以在第二方向上移动穿过模腔206的直径，诸如在所提供的笛卡尔坐标系的x轴方向上。更具体地，磁体212可以如箭头o1和o2所指示的以振荡方式在模腔206的直径上来回移动。在该过程期间，磁体212在笛卡尔坐标系的z轴方向上的位置可以基本上保持(即，基本上不变化)。然而，在其他实施方案中，除了x轴方向之外，磁体212的位置可以在一个或多个附加方向上变化。例如，磁体212的位置可以在z轴方向和x轴方向上、y轴方向和x轴方向或在z轴方向上、y轴方向上，和x轴方向上变化。诸如模具204的特征的定向和磁体212的定向之类的项目可能与所有实施方案中提供的笛卡尔坐标系不对准。在示例性实施方案中提供笛卡尔坐标系以帮助观察者理解。

磁体212使可磁化磨料颗粒202和模具204受到磁场的作用。图2a示出了磁场的磁场线的曲线图。如图2a所示，磁场的强度和/或角度随着距磁体212的距离和相对于磁体212的一个磁极的位置而变化。当磁体212如箭头o1、o2所指示的那样振荡时，磁场的强度和/或相对于每个可磁化磨料颗粒202(图2)角度是变化的。由于每个可磁化磨料颗粒202的位置在x轴和z轴方向上固定，因此磁场在磁体212移动到更靠近颗粒时相对于可磁化磨料颗粒202中的单独颗粒变得相对更强，并且当磁体212移动远离另一距离(例如，沿着图2中所示的x轴)变得相对更弱。因此，图2和图2a示出了一个实施方案，通过该实施方案，磁场可相对于可磁化磨料颗粒变化(即通过磁体与可磁化磨料颗粒之间的相对移动)。通过其可以改变可磁化磨料颗粒所经历的磁场的其他方法包括，例如，改变磁体的极性，改变磁体极性的方向，增加或减小磁体所施加的磁场强度(磁力)，以及添加一个或多个附加磁体以施加附加的磁场。

如在实施例和比较例中进一步讨论和说明的那样，本发明人已经发现了通过相对于可磁化磨料颗粒改变磁场，可以向可磁化磨料颗粒赋予非随机定向。例如，由于磁体212的振荡引起的磁场的充分变化，大部分可磁化磨料颗粒202可具有相对于基部表面208以至少70度的角度设置的主平坦表面(图1中的160或162)。该定向将大部分可磁化磨料颗粒202定位成搁置在基部表面208上，使其向上指向以产生更有效的磨料制品。

本文描述的方法可以用作分批或连续过程的一部分。方法200可以用于根据以下示例性步骤制造磨料制品：提供表面(例如，基部表面208)，在表面上设置可磁化磨料颗粒，以及相对于可磁化磨料颗粒改变磁场以赋予可磁化磨料颗粒相对于表面的非随机定向。

其余的图3至图7a描述了利用如前所述的模具204和可磁化磨料颗粒202的各种替代实施方案。所描述的磁体可以具有与磁体212类似或相同的结构，但可以相对于模具204和可磁化磨料颗粒202改变其移动方向或类型。为了区分实施方案并避免读者的混淆，将用新的参考数字描述每个磁体。

图3示出了类似于方法200的方法300，区别在于磁体312的磁极的定向已经相对于图2的实施方案所示的磁极的位置重新定位90度。方法300使磁体312如箭头o1和o2所指示的那样在模腔206的直径上来回振荡。如图3a所示，磁场的强度随着距磁体312的距离和相对于磁体312的一个磁极的位置而变化。当磁体312如箭头o1、o2所指示的那样振荡时，磁场的强度和/或相对于每个可磁化磨料颗粒202(图3)角度是变化的。

图4-5a示出了磁体可以相对于可磁化磨料颗粒202绕第一轴旋转以改变磁场，并由此根据需要定向可磁化磨料颗粒202。图4示出了通过磁体412(永磁体或电磁体)的方法400，该磁体412紧靠模具204和可磁化磨料制品202放置(几英尺内)。根据所示的实施方案，所提供的笛卡尔坐标系可以具有基本上与磁体412的中性轴线na(非极性位置)对准的轴(y轴)。笛卡尔坐标系的一个或多个轴(x轴、y轴和/或z轴)可以平行于模具204的特征(诸如基部表面208)定向。

根据图4的实施方案，磁体412被定位成横跨模腔206的直径延伸。磁体412可以对称地定位在模具204上方，以便由轴线a对分并产生基本相等尺寸的部分。诸如箭头r1所指示的，磁体412可绕轴线a旋转，诸如绕所提供的笛卡尔坐标系的z轴方向旋转。在该过程期间，磁体412在笛卡尔坐标系的z轴方向上的位置可以基本上保持(即，不会在很大程度上变化)。然而，在其他实施方案中，除了x轴方向之外，磁体412的位置可以在一个或多个附加方向上变化，如先前关于图2的实施方案所讨论的。诸如模具204的特征的定向和磁体412的定向之类的项目可能与所有实施方案中提供的笛卡尔坐标系不对准。在所讨论的实施方案中提供笛卡尔坐标系以帮助观察者理解。

磁体412使可磁化磨料颗粒202和模具204受到磁场的作用。图4a示出了磁场的磁场线的曲线图。如图4a所示，磁场的强度随着距磁体412的距离和相对于磁体412的一个磁极的位置而变化。当磁体412如箭头r1所指示的那样旋转时，磁场的强度和/或相对于每个可磁化磨料颗粒202(图4)角度是变化的。由于每个可磁化磨料颗粒202的位置在x轴和z轴方向上固定，因此磁场在磁体412移动到更靠近颗粒时相对于可磁化磨料颗粒202中的单独颗粒变得相对更强，并且当磁体412移动远离另一距离变得相对更弱。因此，图4和图4a示出了另一个实施方案，通过该实施方案，磁场可相对于可磁化磨料颗粒变化(即通过磁体与可磁化磨料颗粒之间的相对移动)。

图5示出了替代方法500，其也以与图4的方法400类似的方式旋转磁体512，区别在于磁体512从轴线a偏移。因此，磁体512定位在小于模腔206的直径上方，诸如相当于模腔206的半径的距离。方法500使磁体512如箭头r2所指示的那样围绕轴线a旋转(关于所提供的笛卡尔坐标系的z轴方向)。如图5a所示，磁场的强度和/或角度随着距磁体512的距离和相对于磁体512的一个磁极的位置而变化。当磁体512如箭头r2所指示的那样旋转时，磁场的强度和/或相对于每个可磁化磨料颗粒202(图5)角度是变化的。

图6至图7a示出了磁体阵列，其可以相对于可磁化磨料颗粒202改变强度、极性和/或位置以便改变磁场，并由此根据需要定向可磁化磨料颗粒202。图6示出了通过例如安装到诸如轮或盘的构件602的多个磁体612a、612b、612c和612d(永磁体或电磁体)的方法600，如箭头r3所指示，多个磁体612a、612b、612c和612d可以经由构件602一起旋转。方法600可以将多个磁体612a、612b、612c和612d设置成紧靠模具204和可磁化磨料制品202放置(几英尺内)。根据所示的实施方案，所提供的笛卡尔坐标系可以具有基本上与多个磁体612a、612b、612c和612d中的每一个的中性轴线na(在磁极之间延伸的非极性位置)对准的轴(y轴)。多个磁体612a、612b、612c和612d可以绕y轴旋转。笛卡尔坐标系的一个或多个轴(x轴、y轴和/或z轴)可以平行于模具204的特征(诸如基部表面208)定向。

根据图6的实施方案，多个磁体612a、612b、612c和612d被定位成横跨模腔206的直径延伸。多个磁体612a、612b、612c和612d可能以如图6所示的交替方式定向。因此，磁体612a和612d具有与构件602相邻定向的磁极(s)。相反，磁体612b和612c具有与构件602相邻定向的磁极(n)。在多个磁体612a、612b、612c和612d的旋转r3期间，多个磁体612a、612b、612c和612d在笛卡尔坐标系的z轴方向上的位置可以通过相对于模具204和可磁化磨料颗粒202的旋转r3来改变。可替代地，相对于模具204定位的多个磁体612a、612b、612c和612d可以相对于模具204和可磁化磨料颗粒202在x轴方向上以振荡方式变化，如箭头o3所指示。诸如模具204和多个磁体612a、612b、612c和612d的特征的定向的项目可能与所有实施方案中提供的笛卡尔坐标系不对准。在所讨论的实施方案中提供笛卡尔坐标系以帮助观察者理解：多个磁体612a、612b、612c和612d可相对于模具204和可磁化磨料颗粒202旋转和平移以改变磁场。

多个磁体612a、612b、612c和612d使可磁化磨料颗粒202和模具204经受磁场。图6a示出了磁场的磁场线的曲线图。如图6a所示，磁场的强度和/或角度随着距多个磁体612a、612b、612c和612d中的每一个的距离以及相对于多个磁体612a、612b、612c和612d中的每一个的磁极之一的位置而变化。当多个磁体612a、612b、612c和612d如箭头r3所指示的那样旋转并由箭头o3所指示的那样振荡时，磁场的强度和/或相对于每个可磁化磨料颗粒202(图6)角度是变化的。由于每个可磁化磨料颗粒202的位置在x轴和z轴方向上固定，因此磁场在多个磁体612a、612b、612c和612d移动到更靠近颗粒时相对于可磁化磨料颗粒202中的单独颗粒变得相对更强，并且当多个磁体612a、612b、612c和612d移动远离另一距离变得相对更弱。因此，图6和图6a示出了另一个实施方案，通过该实施方案，磁场可相对于可磁化磨料颗粒变化(即通过磁体与可磁化磨料颗粒之间的相对移动以及通过以交替模式设置的磁性组件的磁极的定向)。

图7示出了替代性方法700，其也相对于模具204和可磁化磨料制品202旋转(由箭头r4指示)并振荡(由箭头o4指示)多个磁体712a、712b、712c和712d。该方法700可以类似于图6的方法600，区别在于多个磁体712a、712b、712c和712d不具有围绕构件702的交替磁极布置。因此，磁体712a、712b、712c和712d都具有面向构件702的公共磁极(s)，如图7所示。如图7a所示，磁场的强度和/或角度随着距多个磁体712a、712b、712c和712d的距离以及相对于多个磁体712a、712b、712c和712d的磁极的位置而变化。当组件如箭头r4和o4所指示的那样旋转和震荡时，磁场的强度和/或角度相对于每个可磁化磨料颗粒202(图7)变化。

图8示出了粘结磨料制品的剖视图，该粘结磨料制品包括使用图2至图7a中的任何一种方法来形成的粘结砂轮800。粘结砂轮800从前表面824延伸至后表面826，该后表面826，例如以用于附接至动力驱动工具(未示出)。主磨料层820包括保留在粘结剂850中的可磁化磨料颗粒802(显示为棒)。任选的次磨料层860包括磨料颗粒870(例如，保留在粘结剂875中的粉碎的磨料颗粒)。主磨料层820任选地还包括主加固材料815，该主加固材料815与主磨料层820的前表面824相邻。任选次磨料层860任选地还包括邻近后表面826的副加固材料816。任选加固材料817被夹在主磨料层820和次磨料层860之间，并且/或者被设置在该主磨料层820和该次磨料层860的接合处。在一些实施方案中，该主磨料层和次磨料层彼此接触，而在其他实施方案中，它们通过一种或多种另外的元件(如，任选地包含加固材料817的第三有机粘结剂的一层)粘结至彼此。

在一些实施方案中，多于一个(例如，至少2个、至少3个、至少4个)包含可磁化磨粒的磨料层可包括在粘结砂轮中。这些磨料层可在相同或不同的磁场取向下制备。

图9至14显示了用于制造涂覆磨料制品的替代方法。图9至图14的示例利用由背衬的第一主表面提供的表面。在图9至图14中仅示出了背衬的一部分，并且所公开的方法可以是连续或分批过程的一部分。图9示出了方法900的实施方案，该方法900通过使背衬902在第一磁体912a和第二磁体912b之间穿过以相对于背衬902定向可磁化磨料颗粒202来改变磁场。

可磁化磨料颗粒202可以设置在第一磁体912a和第二磁体912b的上腹板方向的背衬902的第一主表面904上。背衬902还可以具有与第一主表面904相对的第二主表面906。背衬902可相对于第一磁体912a和第二磁体912b移动(如箭头所指示)。第一磁体912a和第二磁体912b可以设置在背衬902的主表面904、906的任一侧上。

当背衬902相对于第一磁体912a和第二磁体912b平移时，磁场相对于每个可磁化磨料颗粒202(图9)的强度是变化的。随着每个可磁化磨料颗粒202的位置相对于第一磁体912a和第二磁体912b与背衬902的位置变化，磁场在颗粒移动到更靠近第一磁体912a和第二磁体912b时相对于可磁化磨料颗粒202中的单独磁体变得相对更强，并且随着可磁化磨料颗粒202远离第一磁体912a和第二磁体912b移动另一距离而变得相对更弱。因此，图9示出了一个实施方案，通过该实施方案，磁场可相对于可磁化磨料颗粒变化(即通过磁体与可磁化磨料颗粒之间的相对移动)。

图10示出了通过以下方式来改变磁场的另一种方法1000：相对于背衬1002和可磁化磨料颗粒202，以如箭头o5和o6所指示的振荡方式移动第一磁体1012a和第二磁体1012b中的一者或两者来改变磁场，以便相对于背衬1002定向可磁化磨料颗粒。图10a是示出了由第一磁体1012a和第二磁体1012b产生的磁场的相对强度的场线的曲线图，以及示出磁场变化方向的箭头o5、o6。

第一磁体1012a和第二磁体1012b可能以与图9的第一磁体912a和第二磁体912b的方式类似的方式来构造和布置，区别在于并非相对于背衬1002和可磁化磨料颗粒202静止，第一磁体1012a和第二磁体1012b中的一者或两者可相对于背衬1002和可磁化磨料颗粒202移动。根据一个实施方案，第一磁体1012a的移动的速度和方向可以与第二磁体1012b相同。在其他实施方案中，第一磁体1012a相对于第二磁体1012b移动的速度和方向可以不同。

当第一磁体1012a和第二磁体1012b中的一者或两者可以如箭头o5和o6所指示的那样振荡时，磁场的强度和/或相对于每个可磁化磨料颗粒202(图10)角度是变化的。磁场在第一磁体1012a和第二磁体1012b移动到更靠近颗粒时相对于可磁化磨料颗粒202中的单个颗粒变得相对更强，并且当第一磁体1012a和第二磁体1012b移动远离另一距离变得相对更弱。因此，图10和图10a示出了另一个实施方案，通过该实施方案，磁场可相对于可磁化磨料颗粒变化(即通过磁体与可磁化磨料颗粒之间的相对移动)。

图11示出了通过以下方式来改变磁场的另一种方法1100：以如箭头r5和r6所指示的旋转方式(围绕第一轴线旋转)移动第一磁体1112a和第二磁体1112b中的一者或两者，和/或如箭头rr5和rr6所指示的那样相对于背衬1102和可磁化磨料颗粒202围绕第二轴旋转，以相对于背衬1102定向可磁化磨料颗粒202。

第一磁体1112a和第二磁体1112b可能以与图9的第一磁体912a和第二磁体912b的方式类似的方式来构造和布置，区别在于并非相对于背衬1102和可磁化磨料颗粒202静止，第一磁体1112a和第二磁体1112b中的一者或两者可以相对于背衬1102和可磁化磨料颗粒202旋转(如箭头r5、r6、rr5和/或rr6所指示)。根据一个实施方案，第一磁体1112a的旋转的速度和方向可以与第二磁体1112b相同。在其他实施方案中，第一磁体1112a相对于第二磁体1112b移动的速度和方向可以不同。

图12示出了通过以下方式来改变磁场的方法1200：相对于可磁化磨料颗粒202旋转和/或振荡多个磁体1212a、1212b、1212c和1212d来，以相对于背衬1202定向可磁化磨料颗粒202。如先前讨论的，多个磁体1212a、1212b、1212c和1212d可以耦接到诸如圆柱体1201的构件，以如箭头r7所指示的那样随其旋转并如箭头o7所指示的那样随其振动。多个磁体1212a、1212b、1212c和1212d可以具有构造、设置并且可能以参考图6至图7a的实施方案所讨论的方式操作。然而，并非设置在模具上方，多个磁体1212a、1212b、1212c和1212d可以设置在背衬1202上方，背衬1202具有可磁化磨料颗粒202，该可磁化磨料颗粒202设置在其第一主表面1204上或面向其第一主表面。可选地，第二磁体1212e可以设置在背衬1202的第二主表面1206(第二主表面1206与第一主表面1204相对)上，来自多个磁体1212a、1212b、1212c和1212d。根据一些实施方案，第二磁体1212e可相对于背衬1202和可磁化磨料颗粒202振荡或旋转。尽管图12中示出了五个磁体，但根据其他实施方案，可以根据需要使用更多或更少的磁体。

图13示出了通过以下方式来改变磁场的方法1300：使背衬1302在第一磁体1312a、第二磁体1312b、第三磁体1312c和第四磁体1312d之间穿过以相对于背衬1302定向可磁化磨料颗粒202。第一磁体1312a和第三磁体1312c在其几英尺内设置在背衬1302的第一主表面1304的相同侧上。第二磁体1312b和第四磁体1312d在其几英尺内设置在背衬1302的第二主表面1306上。第二主表面1306与第一主表面1304相反。根据一些实施方案，第一磁体1312a、第二磁体1312b、第三磁体1312c和第四磁体1312d中的一个或多个可能以本文先前所讨论和描述的方式旋转或振荡。尽管图13中示出了四个磁体，但根据其他实施方案，可以根据需要使用更多或更少的磁体。

图14示出了通过以下方式改变磁场以定向可磁化磨料颗粒202的方法1400：通过将可磁化磨料颗粒202滴落到背衬1402的第一主表面1404，该背衬1402具有与第二主表面1406相邻(在几英尺内)设置的多个磁体1412a、1412b和1412c。多个磁体1412a、1412b和1412c可以设置在滴落区域1408中。由多个磁体1412a、1412b和1412c施加的磁场可以影响可磁化磨料颗粒202向第一主表面1404的下落，并且可以相对于背衬1402定向可磁化磨料颗粒202。

可选地，背衬1402和可磁化磨料颗粒202可以越过多个磁体1412a、1412b和1412c。背衬1402可以在第四磁体1412d之间通过，该第四磁体1412d被设置成与来自多个磁体1412a、1412b和1412c的相对主表面(第一主表面1404)对接。第二主表面1406与第一主表面1404相反。根据一些实施方案，第一磁体1412a、第二磁体1412b、第三磁体1412c和第四磁体1412d中的一个或多个可能以本文先前所讨论和描述的方式旋转或振荡。尽管图14中示出了四个磁体，但根据其他实施方案，可以根据需要使用更多或更少的磁体。

图15和图16示出了替代性磁体结构(图15)和定向(图16)，其可用作先前关于所示方法描述的磁体中的任何一个或任何组合的替代方案。图15示出了磁体1512，其在横向腹板方向(或如果使用模具的情况下为y轴方向)上具有交替的磁极。图16示出了磁体1612，其中磁极沿下腹板方向或x轴方向而不是图2和图9至图14的z方向定向。图2和图9至图14所示的磁体中的任何一个或任何组合可以单独利用所示定向上的磁极，或者与图2和图9至图14所示的磁极定向结合使用。

其他方法可以利用pct国际公布wo2017/007714、wo2017/007703、wo2016/205267、wo2015/100020、wo2015/100220和wo2015/100018中公开的分配设备，其各自通过引用整体并入本文。

图17示出了可以用前述任何系统或装置制造的示例性涂覆磨料制品1700。涂覆磨料制品1700具有背衬1720和磨料层1730。磨料层1730包括根据本公开的功能性可磁化磨料颗粒1702，该可磁化磨料颗粒通过底漆(make)层1750和面漆(size)层1760固定到背衬1720，该底漆层和面漆层各自包含相应的粘结剂(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂或丙烯酸类树脂)，该粘结剂可相同或不同。示例性背衬包括织造、针织或非织造织物，任选地用饱和剂、预胶层或粘结层中的一种或多种处理。

涂覆磨料制品1800的另一示例性实施方案如图18所示。磨料涂层可包含含有可固化粘结剂前体的固化浆液和根据本公开的功能性磨料颗粒。参照图18，示例性的涂覆磨料制品1800具有背衬1820和磨料层1830。磨料层1830包括可磁化磨料颗粒1840和粘结剂1845(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂)。

关于根据本公开的涂覆磨料制品的制造的进一步细节可见于例如美国专利4,314,827(leitheiser等人)、4,652,275(bloecher等人)、4,734,104(broberg)、4,751,137(tumey等人)、5,137,542(buchanan等人)、5,152,917(pieper等人)、5,417,726(stout等人)、5,573,619(benedict等人)、5,942,015(culler等人)和6,261,682(law)中。

根据本发明的磨料制品可用于研磨工件。研磨的方法涵盖了荒磨(即高压高切削量)到打磨(例如，用砂布带打磨医用植入物)，其中后者通常用更细粒级的磨料颗粒制成。一种此类方法包括以下步骤：使磨料制品与工件的表面摩擦接触，并使磨料制品或工件中的至少一者相对于另一者移动，以研磨表面的至少一部分。

工件材料的示例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、玻璃、木材、仿木材料、复合材料、涂漆表面、塑料、增强塑料、石材和/或它们的组合。工件可以是平坦的或具有与之关联的形状或轮廓。示例性工件包括金属部件、塑料部件、颗粒板、凸轮轴、曲柄轴、家具和涡轮叶片。研磨过程中所施用的力通常在约1千克至约100千克的范围内。

根据本发明的磨料制品可以手工使用和/或与机器联合使用。进行研磨时，使磨料制品和工件中的至少一者相对于另一者移动。可在湿润或干燥条件下进行研磨。用于润湿研磨的示例性液体包括水、含有常规防锈化合物的水、润滑剂、油、肥皂和切削液。液体还可含有例如消泡剂、去油剂。

以下实施方案旨在举例说明本公开而非进行限制。

各种注释和实施例

实施例1是一种制备磨料制品的方法，所述方法包括：提供表面；在所述表面上设置可磁化磨料颗粒；以及相对于所述可磁化磨料颗粒改变磁场以便相对于所述表面赋予所述可磁化磨料颗粒非随机定向和对准中的至少一种。

在实施例2中，根据实施例1所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括以下各项中的一个或多个：使所述可磁化磨料颗粒相对于所述磁场移动、使所述磁场相对于所述可磁化磨料颗粒移动以及改变所述磁场的强度。

在实施例3中，根据实施例1至2所述的主题可选地包括，其中在各自的基础上，所述可磁化磨料颗粒中的每一个磁化磨料颗粒包括成形体，所述成形体具有至少一个表面，所述成形体的所述表面在其至少一部分上设置有可磁化层。

在实施例4中，根据实施例3所述的主题可选地包括，其中所述成形体包括三角形薄片和杆体中的至少一种。

在实施例5中，根据实施例1至4所述的主题可选地包括，其中所述表面包括背衬的第一主表面，并且作为连续过程的一部分平移所述背衬。

在实施例6中，根据实施例5所述的主题可选地包括，在所述磁场外或所述磁场中的至少一个中将所述可磁化磨料颗粒分配在所述背衬上。

在实施例7中，根据实施例6所述的主题可选地包括，其中所述可磁化磨料颗粒在接触所述表面之前或同时经受所述磁场。

在实施例8中，根据实施例1至7所述的主题可选地包括，其中磨料制品包括涂覆制品，所述涂覆制品具有设置在所述表面的至少一部分上的底漆层前体，并且所述方法还包括：至少部分地固化所述底漆层前体；将面漆层前体设置在至少部分地固化的所述底漆层前体的至少一部分上；以及至少部分地固化所述面漆层前体。

在实施例9中，根据实施例5至8所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括在所述背衬的所述第一主表面附近设置至少第一磁体。

在实施例10中，根据实施例9所述的主题可选地包括，在所述背衬的第二主表面附近设置至少第二磁体，其中所述第一主表面与所述第二主表面相反。

在实施例11中，根据实施例10所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括以下中各项的至少一个：相对于所述磁场移动所述可磁化磨料颗粒；相对于所述可磁化磨料颗粒移动所述磁场；改变由所述第一磁体产生的第一磁场的强度；使所述第一磁体相对于所述第二磁体沿上腹板方向和下腹板方向振荡，其中所述第一磁体基本上平行于所述第一主表面地定向；使所述第一磁体相对于所述背衬和所述第二磁体旋转；使所述第一磁体和所述第二磁体都相对于所述背衬旋转；在下腹板方向上布置多个彼此间隔开的磁体；在横向腹板或下腹板方向中的一个方向上改变所述第一磁体和所述第二磁体中的一个的极性；以在所述背衬上最初设置所述可磁化磨料颗粒的滴落区域中，将第三磁体设置在所述第一磁体和所述第二磁体的上腹板方向上。

在实施例12中，根据实施例1至11所述的主题可选地包括，其中所述表面包括模具的盘形底表面，并且其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括至少设置与所述可磁化磨料颗粒和所述底表面间隔开的第一磁体。

在实施例13中，根据实施例12所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括以下各项中的至少一个：使所述可磁化磨料颗粒相对于所述磁场移动、使所述磁场相对于所述可磁化磨料颗粒移动、改变所述磁场的强度。

在实施例14中，根据实施例13所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括以下各项中的至少一个：使所述第一磁体沿着所述模具的沿第一轴线的直径振荡，其中所述磁体的磁极保持与第二轴线对准；使所述第一磁体沿着所述盘的沿所述第一轴线的直径线性地振荡，其中所述第一磁体的磁极保持与所述第一轴线对准；使所述第一磁体围绕所述模具的中心处的轴线旋转；使所述第一磁体围绕所述盘的中心处的轴线枢转；沿着所述模具的沿所述第一轴线的直径线性地平移所述第一磁体，其中所述第一磁体的所述磁极围绕第三轴线旋转；使所述第一磁体沿着所述模具的沿所述第一轴线的直径线性地振荡，其中所述磁体的所述磁极围绕第三轴线旋转；以及使所述第一磁体沿着所述盘形底表面的沿所述第一轴线的直径线性地振荡，其中所述第一磁体的所述磁极沿所述第三轴线交替。

在实施例15中，根据实施例12至14所述的主题可选地包括，其中所述研磨制品包括粘结制品，并且所述表面包括所述模具的表面。

在实施例16中，根据实施例15所述的主题可选地包括，其中所述粘结制品包括玻璃化粘结制品和树脂粘结制品中的一种。

在实施例17中，根据实施例15至16所述的主题可选地包括，其中所述粘结磨料制品包括一层或多层，并且其中所述层中的至少一层由可固化组合物形成，所述可固化组合物由所述可磁化磨料颗粒中的至少一些可磁化磨料颗粒形成。

在实施例18中，根据实施例17所述的主题可选地包括，其中所述粘结磨料制品具有增强材料。

在实施例19中，根据实施例18所述的主题可选地包括，相对于所述可固化组合物改变磁场，使得所述可磁化磨料颗粒的大部分是相对于所述模具的所述表面以非随机方式定向和对准中的至少一种；以及使所述可固化组合物至少部分地固化，以提供所述粘结磨料制品。

在实施例20中，根据实施例1至19所述的主题可选地包括相对于所述表面的度数。

在实施例21中，根据实施例1至20所述的主题可选地包括，其中所述可磁化磨料颗粒各自具有一个或多个磁性层，所述一个或多个磁性层中的每一个磁性层基本上覆盖成形陶瓷体的整个表面。

实施方案22是一种制备涂覆磨料制品的方法，所述方法包括：提供背衬；在所述背衬上设置可磁化磨料颗粒；相对于所述可磁化磨料颗粒改变磁场以便相对于所述背衬赋予所述可磁化磨料颗粒非随机定向和对准中的至少一种。

在实施例23中，根据实施例22所述的主题可选地包括，其中所述背衬包括第一主表面和相反的第二主表面，并且作为连续过程的一部分平移所述背衬。

在实施例24中，根据实施例23所述的主题可选地包括，在所述磁场的上腹板方向将所述可磁化磨料颗粒分配在所述背衬上。

在实施例25中，根据实施例22至24所述的主题可选地包括，其中所述可磁化磨料颗粒在接触所述背衬之前或同时经受所述磁场。

在实施例26中，根据实施例22至25所述的主题可选地包括，其中所述磨料制品具有设置在所述第一主表面的至少一部分上的底漆层前体，并且所述方法还包括：至少部分地固化所述底漆层前体。将面漆层前体设置在至少部分地固化的所述底漆层前体的至少一部分上；以及至少部分地固化所述面漆层前体。

在实施例27中，根据实施例22至26所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括在所述背衬的第一主表面或相反的第二主表面中的一个附近设置至少第一磁体。

在实施例28中，根据实施例22至27所述的主题可选地包括在所述背衬的所述第二主表面附近设置至少第二磁体。

在实施例29中，根据实施例28所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括以下各项中的至少一个：相对于所述磁场移动所述可磁化磨料颗粒；改变由所述第一磁体产生的第一磁场的强度；使所述第一磁体相对于所述第二磁体沿上腹板方向和下腹板方向振荡，其中所述第一磁体基本上平行于所述第一主表面定向；使所述第一磁体相对于所述背衬和所述第二磁体旋转；使所述第一磁体和所述第二磁体相对于所述背衬旋转；在下腹板方向上布置多个彼此间隔开的磁体；在横向腹板方向或下腹板方向中的一个方向上改变所述第一磁体和所述第二磁体中的一个的极性，以及在所述背衬上最初设置所述可磁化磨料颗粒的滴落区域中，将第三磁体设置在所述第一磁体和所述第二磁体的上腹板方向上。

实施例30是一种制备粘结磨料制品的方法，所述方法包括：将可固化组合物层设置在具有带有中心毂的圆形模腔的模具中，其中所述圆形模腔具有外圆周和延伸通过所述中心毂的旋转轴线，并且其中所述可固化组合物包括分散在其中的至少一些可磁化磨料颗粒；以及相对于所述可固化组合物改变磁场，使得所述可磁化磨料颗粒的大部分是相对于所述模具的表面以非随机方式定向和对准中的至少一种；以及使所述可固化组合物至少部分地固化，以提供所述粘结磨料制品。

在实施例31中，根据实施例30所述的主题可选地包括，其中所述模具的所述表面包括盘形底表面，并且其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括至少设置与所述可磁化磨料颗粒和所述底表面间隔开的第一磁体。

在实施例32中，根据实施例30至31所述的主题可选地包括，其中相对于所述可磁化磨料颗粒改变所述磁场包括以下各项中的至少一个：改变由所述第一磁体产生的所述磁场的强度；沿着所述模具的沿第一轴线的直径振荡，其中所述磁体的磁极保持与第二轴线对准；使所述第一磁体沿着所述盘的沿所述第一轴线的直径线性地振荡，其中所述磁体的磁极保持与所述第一轴线对准；使所述第一磁体围绕所述模具的中心处的轴线旋转；使所述第一磁体围绕所述盘的中心处的轴线枢转；使所述第一磁体沿着所述模具的沿所述第一轴线的直径线性地平移，其中所述磁体的所述磁极围绕第三轴线旋转；使所述第一磁体沿着所述模具的沿所述第一轴线的直径线性地振荡，其中所述磁体的所述磁极围绕第三轴线旋转；以及使所述第一磁体沿着所述盘的沿所述第一轴线的直径线性地振荡，其中所述磁体的所述磁极沿所述第三轴线交替。

实施例33是一种制备非织造磨料制品的方法，所述方法包括：提供非织造的背衬；在所述背衬上设置可磁化磨料颗粒；相对于所述可磁化磨料颗粒改变磁场，以便相对于所述背衬赋予所述可磁化磨料颗粒的非随机定向和对准中的至少一种。

工作例

除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比等均以重量计。除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自精细化学品供应商诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(sigma-aldrichcompany,st.louis,missouri)，或者可通过已知的方法合成。

实施例中使用的材料缩写描述于下表1中。

实施例中所用的单位缩写：

℃：摄氏度

cm：厘米

g/m²：克每平方米

mm：毫米

实施例中使用的材料缩写描述于下表1中。

表1

可磁化磨料颗粒的制备

使用物理气相沉积和磁控溅射，用304不锈钢涂覆sap，304不锈钢溅射靶(由barbee等人在barbeeetal.inthinsolidfilms,1979,vol.63,pp.143-150(固体薄膜，1979年，第63卷，第143-150页)中所述)沉积为磁性铁素体中心立方体形式。用于制备304不锈钢膜涂覆磨粒(即可磁化磨粒)的设备公开于美国专利8,698,394(mccutcheon等人)中。将3592克sap置于颗粒搅拌器中，该搅拌器公开在美国专利7,727,931(brey等人，第13栏，第60行)中。到搅拌器壁的叶片端部间隙距离为1.7mm。物理气相沉积在5.0千瓦下在10毫托(1.33帕斯卡)的氩溅射气压下在sap上进行12小时。涂覆的sap的密度为3.912克/立方厘米(未涂覆的sap的密度为3.887克/立方厘米)。涂覆的磨粒中金属涂层的重量百分比为0.65％，涂层厚度为1微米。

混合物的制备

根据表2中列出的组合物制备混合物。每种混合物是通过首先在桨式搅拌器中将ao或sap与prl搅拌7分钟制备的，然后加入pmix粉末共混物并再搅拌7分钟。

表2

实施例1

按如下方式制备类型为27的中心凹陷式复合砂轮。将外径(od)为6.5英寸、内径(id)为4.497英寸和高度为2英寸的304不锈钢模壳放置在宽度为10.0英寸、长度为10.0英寸、且厚度为0.25英寸的碳钢板上。壳位于碳钢板的中心。将三个圆形0.75英寸直径×0.25英寸厚的n42钕磁体放置在附接到碳钢板的模具内，彼此之间并与壳壁具有相等的间距。

外壳内部设置od为4.492英寸、id为0.878英寸且厚度为0.25英寸的碳钢底板并使其向下滑动以接触三个圆形磁体，使得磁力牢固地固定在底板上。附加地，将304不锈钢销放置在底板的中心孔中。销的直径为0.874英寸且高度为1.5英寸。

将scrim1的4.5英寸的圆盘放入模具中。均匀地展开混合物1(75g)，然后将第二个4.5英寸的scrim1圆盘放在混合物1的顶部上。将混合物3(75克)均匀展开在第二薄棉布上。在模具腔中插入3英寸的scrim2圆盘，并且将其居中于腔中。

然后将1英寸×1英寸×6英寸长的n48磁体组件置于模具顶部的中心，并使其围绕中心轴线旋转二十次，使磁体组件的南极面向模具。在旋转期间，磁体组件在模具表面上方间隔0.25英寸。磁体组件的旋转导致成形磨料颗粒的环形对准。

移除磁体并且随后以30吨的压力对腔体填满的模具施压。将所得的轮从腔体填满的模具中取出，并放置在介于中心凹陷式铝板之间的心轴上，以便将其压制成类型为27的中心凹陷式砂轮。以5吨的压力压缩砂轮以形成圆盘。然后将砂轮置于烤箱中在79℃下固化7小时、在107℃下固化3小时、在185℃下固化18小时，并且温度在4小时内下降至27℃。最终磨削轮的尺寸为114.3(毫米，mm)直径×6.35mm厚度。中心孔的直径为7/8英寸(2.2cm)。

这导致磨料颗粒具有基本环形的对准，如图19所示。

实施例2

重复以上在实施例1中所述的步骤，区别在于按照参照图2所述的振荡方法，通过使磁体组件以线性运动向前和向后震荡二十次来进行该过程。这导致磨料颗粒具有基本线性的对准，如图20所示。

比较例a

重复以上在比较例2中所述的步骤，区别在于磁体仅在磁体上方穿过一次。研磨颗粒的定向是直立的，然而颗粒的对准是随机的，所得到的砂轮如图21所示。

性能测试

将砂轮安装在gtg25气动研磨机(从瑞典纳卡的阿特拉斯·科普柯获得)上，该研磨机继而安装到机械臂以精确控制移动。砂轮被测试对1018冷轧钢工件进行研磨，该工件具有2英寸(5.18cm)高、0.25英寸(0.64cm)厚和18英寸(45.72cm)长。然后在9磅(4.08千克)的载荷下以相对于工件12.5度的角度推动磨料制品。研磨机在0.25英寸的边缘上穿过整个钢棒连续地来回移动。砂轮测试10分钟。测试前后测量工件重量，确定切削量，以克计。测试前后测量砂轮重量，确定磨损量，以克计。g比率计算为切削量与磨损量的比率。结果示于表3中。

表3

以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。