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CN108883520B - 细长成形磨粒、其制备方法以及包括其的磨料制品 - Google Patents

细长成形磨粒、其制备方法以及包括其的磨料制品 Download PDF

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CN108883520B CN201780021965.0A CN201780021965A CN108883520B CN 108883520 B CN108883520 B CN 108883520B CN 201780021965 A CN201780021965 A CN 201780021965A CN 108883520 B CN108883520 B CN 108883520B
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Abstract

本发明公开一种细长成形磨粒，所述细长成形磨粒包括细长成形陶瓷主体，所述细长成形陶瓷主体具有相对的第一端部和第二端部，所述第一端部和所述第二端部由至少两个纵向侧壁彼此接合。所述至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入。所述第一端部和所述第二端部中的至少一个为压裂表面。还公开了制备细长成形磨粒的方法和包括所述细长成形磨粒的磨料制品。

Description

细长成形磨粒、其制备方法以及包括其的磨料制品
技术领域
本公开广义地涉及细长磨料制品、其制造方法以及其在磨料制品中的用途。
背景技术
细长磨料原丝用于粘结磨料制品中。将前体原丝(通常为溶胶-凝胶陶瓷前体)挤出并切割或破碎成所需长度，并且然后焙烧。例如，所得的磨料原丝(有时称为“棒”)用于磨料产品诸如粘结磨轮中。然而，在此类工艺中，难以或不可能精确地控制磨料原丝的形状；例如，由于在挤出工艺期间原丝卷曲。存在制备细长磨粒的新方法的需要。另外，一直需要可提供改善的研磨性能的新的磨粒形状，尤其是在粘结磨料制品中。
发明内容
根据本公开提供了本领域中上述已确定的需要。有利的是，具有根据本公开的细长陶瓷主体的磨粒具有沿着颗粒的表面纵向延伸的凹形侧面，其产生可增强磨料性能的锋利的脊。另外，该方法可使用廉价的现货供应模具来实施。
在一个方面，本公开提供了细长成形磨粒，该细长成形磨粒包括细长成形陶瓷主体，该细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部，其中至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入，并且其中第一端部和第二端部中的至少一个为压裂表面。
在另一方面，本公开提供了多个细长成形磨粒，其中多个细长成形磨粒中的至少一半包括根据本公开的细长成形磨粒。本公开还提供粘结磨料制品，该粘结磨料制品包括通过粘结剂材料粘结在一起的多个细长成形磨粒。
在另一方面，本公开提供了制备多个细长成形磨粒的方法，该方法包括以下顺序步骤：
a)提供模具，该模具具有设置在该模具的主表面上的多个隔离的开口端槽；
b)用包含陶瓷前体材料和挥发性液体的模塑组合物填充多个隔离的开口端槽的至少一部分；
c)如果存在没有位于多个隔离的开口端槽内的任何过量的模塑组合物，则将其从模具中移除；
d)移除足够量的液体载体以提供多个尺寸上稳定的细长前体主体；
以及
e)将多个尺寸上稳定的细长前体主体的至少一部分转化为细长成形磨粒，每个细长成形磨粒分别包括细长成形陶瓷主体，该细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部，其中至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入，并且其中第一端部和第二端部中的至少一个为压裂表面。
如本文所用：
术语“纵横比”是指平均长度与平均厚度的比率；
形容词“细长”和“细长的”意思是纵横比为至少2；
术语“压裂表面”是指通过压裂工艺形成的表面；
用于提及平行开口端槽的术语“隔离的”是指平行的开口端槽不通过相交的沟槽(例如，网格图案)互连；
术语“长度”是指物体的最长尺寸；
术语“宽度”是指物体的垂直于其长度的最长尺寸；
术语“厚度”是指垂直于物体的其长度和宽度两者的最长尺寸；并且
术语“成形陶瓷主体”是指具有至少部分地由在其制造中使用的模具(例如，开面模具)确定的形状的陶瓷主体(例如，其由其制造中所用的对应模具腔体的形状确定)。
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。
附图说明
图1A至图1D为相应模具100a至100d的示意性透视图。
图2为根据本公开的细长成形磨粒200的示意性透视图。
图3为根据本公开的细长成形磨粒300的示意透视图。
图4为根据本公开的粘结磨轮的示意性透视图。
图5为在实施例1中产生的细长成形磨粒的光学显微照片。
图6A和图6B为用于制备实施例2的细长成形磨粒的工具的SEM显微照片。
图7A和图7B为实施例2中制备的细长成形磨粒的SEM显微照片。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
根据本公开方法的用于制备细长磨粒的方法可包括顺序执行的多个步骤。不需要连续地执行步骤中的任一个，尽管在一些实施方案中，可优选连续地执行顺序步骤中的至少一些(或甚至全部)。
在第一步骤中提供模具。模具具有设置在模具的主表面上的多个隔离的开口端槽。沟槽可以是线性的、弯曲的，或线性和沟槽部分的混合。单个沟槽在形状(当正交于模具表面观察时)、宽度、长度、截面轮廓和/或深度上可为不同的。在一些优选的实施方案中，所有沟槽是相同的。在一些优选的实施方案中，沟槽是线性和平行的。在一些优选的实施方案中，沟槽是相同、线性和平行的。一般来讲，沟槽在模具的表面处开放，并且沟槽的端部横跨模具表面延伸至侧面，其中沟槽在其端部处开放。优选地，隔离的沟槽沿着其长度具有恒定的截面形状和面积，但这不是必需的。
为了形成细长陶瓷主体，沟槽自身的纵横比应当为至少2、优选地至少5、至少10、至少15、至少20、至少30、至少40、至少50或甚至更高。
图1A至图1D示出沟槽110a至110d的各种可能的模具100a至100d构型。例如，在图1A中，模具100a具有线性平行隔离的沟槽110a，其具有半圆形横截面形状的圆形底部120a。在图1B中，模具100b具有线性平行隔离的沟槽110b，其具有接触平坦底部120b的两个平行竖直侧壁122b。在图1C中，模具100c具有线性平行隔离的沟槽110c，其具有接触圆形底部120c的两个平行竖直侧壁122c。在图1D中，模具100d具有带有v形底部120d的隔离沟槽110d。
在第二步骤中，多个隔离的开口端槽的至少一部分填充有模塑组合物，模塑组合物包含陶瓷前体材料和挥发性液体。
示例性陶瓷前体材料包括：过渡铝酸盐(例如勃姆石、水铝石、三水铝石、三羟铝石、三斜水铝石)；铝盐和复合物，诸如例如碱性羧酸铝(例如，具有通式Al(OH)y(羧酸盐)3-y的碱性羧酸铝，其中y介于1和2之间，优选地介于1和1.5之间，并且羧酸根抗衡离子选自由以下各项组成的组：甲酸盐、乙酸盐、丙酸盐和草酸盐，或这些羧酸盐、甲醛乙酸铝和硝基甲醛乙酸铝的组合)；碱性硝酸铝；部分水解的烷醇铝；以及它们的组合。碱性羧酸铝可通过在羧酸溶液中煮解铝金属来制备，如在美国专利3,957,598(Merkl)中所述。碱性硝酸铝也可例如通过在硝酸溶液中煮解铝金属来制备，如在美国专利3,340,205(Hayes等人)或英国专利1,193,258(Fletcher等人)中，或通过硝酸铝的热分解来制备，如在美国专利2,127,504(Derr等人)中所述。这些材料也可通过将铝盐用碱部分中和而制备。碱性硝酸铝具有通式Al(OH)z(NO3)3-z，其中z为约0.5至2.5。
合适的勃姆石包括，例如可以商品名“HIQ”(例如，“HIQ-9015”)从新泽西州弗洛勒姆帕克的巴斯夫公司(BASF Corp.,Florham Park,New Jersey)商购获得的那些，和可以商品名“DISPERAL”、“DISPAL”和“CATAPAL D”从德克萨斯州休斯敦市的萨索尔北美公司(Sasol North America,Houston,Texas)商购获得的那些。在一些实施方案中，陶瓷前体可单独或另外包括细小的α氧化铝颗粒，该细小α氧化铝颗粒在烧结在一起时形成烧结的α氧化铝陶瓷主体，例如，如美国公布专利申请2016/0068729 A1(Erickson等人)中公开。
陶瓷前体材料应当包含足量的液体载体以使组合物的粘度足够低，从而能够填充模具腔体，但是液体的量不能太多，以致引起随后将液体从模具腔体中移除的成本过高。在一些优选的实施方案中，陶瓷前体材料包含α氧化铝前体。
关于α氧化铝前体的另外细节，包括用于制备它们并将它们转化成磨粒的方法，可见于例如美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)、4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)、4,881,951(Wood等人)、5,011,508(Wald等人)、5,090,968(Pellow)、5,201,916(Berg等人)、5,227,104(Bauer)、5,366,523(Rowenhorst等人)、5,547,479(Conwell等人)、5,498,269(Larmie)、5,551,963(Larmie)、5,725,162(Garg等人)、5,776,214(Wood)、8,142,531(Adefris等人)以及8,142,891(Culler等人)。
在一个示例性实施方案中，陶瓷前体材料包含溶胶-凝胶组合物，溶胶-凝胶组合物包含的α氧化铝前体材料(例如，氧化铝一水合物(勃姆石))为2重量％至90重量％，并且包含的挥发性组分诸如水为至少10重量％、50重量％至70重量％或50重量％至60重量％。在一些实施方案中，溶胶-凝胶组合物包含的α氧化铝前体材料为30重量％至50重量％或40重量％至50重量％。如本文所用，术语“溶胶-凝胶组合物”是指固体颗粒在液体中的胶态分散，该胶态分散在加热一段时间后形成固体颗粒的三维网络，或者去除一些液体。在一些情况下，可通过添加多价金属离子来诱导凝胶形成。
可将胶溶剂添加到溶胶-凝胶组合物中以产生更稳定的水溶胶或胶态溶胶-凝胶组合物。合适的胶溶剂为单质子酸或酸性化合物，诸如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸。也可以使用多质子酸，但是它们可使溶胶-凝胶组合物快速胶凝，从而使得难以对其进行处理或难以向其引入附加组分。一些商业来源的勃姆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)。
可任选地向溶胶-凝胶组合物添加晶种粒子和/或晶体粒度改性剂，但有利地是，晶种粒子和/或晶体粒度改性剂通常不是为实现小α氧化铝晶体粒度所需的。
可选氧化铝晶粒尺寸改性剂的示例包括Li2O、Na2O、MgO、SiO2、CaO、SrO、TiO2、MnO、Cr2O3、Fe2O3、CoO、NiO、ZnO、ZrO2、SnO2、HfO2、稀土氧化物(例如La2O3、CeO2、Pr2O3、Nd2O3、Sm2O3、Eu2O3、Gd2O3、Dy2O3、Er2O3、Yb2O3、TbO2、Y2O3)、它们的组合以及它们的前体。在一些实施方案中，陶瓷前体材料并因此对应的陶瓷磨粒基本上不含上述和/或其他氧化铝晶粒尺寸改性剂中的任一种或全部。
α氧化铝前体“接种”晶体结构与α氧化铝的那些晶体结构相同并且晶格参数尽可能接近α氧化铝的晶格参数的材料。“晶种”粒子以尽可能细分的形式添加并且在整个溶胶或凝胶上均匀分散。晶种粒子可从头开始添加或者其可在原位形成。晶种粒子的功能为在比不存在晶种时所需的温度低很多的温度下使得α型的转化在整个α氧化铝前体中均匀发生。合适的晶种包括α氧化铝本身并且还包括其他化合物诸如α氧化铁、低价氧化铬、钛酸镍，以及晶格参数大体类似于α氧化铝的晶格参数的多种其他化合物，从而在低于不存在此类晶种时正常发生转化的温度下能有效地由前体生成α氧化铝。适用的晶种粒子的示例包括Ti2O3、MgO·TiO2、FeO·TiO2、NiO·TiO2、CoO·TiO2、MnO·TiO2、ZnO·TiO2、V2O3、Ga2O3、Rh2O3、α-Al2O3、α-Cr2O3和α-Fe2O3的颗粒，优选其平均颗粒尺寸为约10nm至约120nm，但可以使用其他尺寸。在一些实施方案中，前体颗粒并且同样衍生陶瓷磨粒基本上不含晶种粒子诸如例如α-Al2O3晶种粒子、α-Cr2O3晶种粒子或α-Fe2O3晶种粒子。
可通过任何合适的方式来形成溶胶-凝胶组合物，诸如例如通过将氧化铝一水合物与包含胶溶剂的水简单混合，或通过形成氧化铝一水合物浆液，向该浆液加入胶溶剂。可加入消泡剂和/或其他合适的化学品，以减小混合时形成气泡或夹带空气的趋势。如果需要，可以添加其他化学品，诸如润湿剂、醇类、和/或偶联剂。
模塑组合物可具有任何合适的形式和/或组合物，但优选包含溶胶-凝胶组合物(即胶态陶瓷前体颗粒的分散体)、浆液或粘稠溶液。
示例性挥发性液体包括水、醇、醚、酮和酯醇。优选地，挥发性液体包含的水为至少5重量％、至少20重量％、至少40％重量、至少60重量％、至少80重量％或甚至100重量％。
该模塑组合物可以通过任何所期望的方式被引入沟槽中。例如，可使用浸没涂布、辊涂或帘式涂布将模塑组合物引入沟槽中。一般来讲，模塑组合物的粘度应当足够高，使得在移除挥发性液体之前，不发生来自沟槽的材料过度损失。
可通过任何合适的技术使沟槽至少部分(优选完全)充满模塑组合物。在一些实施方案中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。如果需要，可使用脱模化合物以帮助从模具去除颗粒。典型的脱模剂包括例如油(诸如花生油或矿物油、鱼油)、硅氧烷、聚四氟乙烯、硬脂酸锌和石墨。
在一个实施方案中，模具的顶表面涂覆有模塑组合物。模塑组合物可被泵送到顶表面上。接下来，使用刮刀或矫直棒以迫使模塑组合物完全进入模具的沟槽中。
在将模塑组合物引入沟槽中之后，如果存在剩余在模具表面上的过量模塑组合物，则可通过刮粉刀或刮板将其移除。
接着，移除挥发性液体中的至少一些，例如，通过使用加热、红外线辐射和/或强制空气进行的蒸发。应当去除足量的挥发性液体，由此使得如果将沟槽中的模塑组合物从模具中移除，模塑组合物则形成尺寸上稳定的细长前体主体。在该过程期间，模塑组合物的暴露的纵向表面朝向其中心挤压，从而形成沿着其长度凹入的圆形通道。有利地，以快的蒸发速率来去除挥发性组分。在一些实施方案中，通过蒸发去除挥发性组分的操作是在高于挥发性组分的沸点的温度下进行的。干燥温度的上限通常取决于制成模具的材料。移除挥发性液体的量通常将根据模塑液体的组合物而变化。例如，移除的挥发性液体组合物为至少10重量％、至少30重量％、至少50重量％、至少70重量％、至少90重量％或甚至至少99重量％。
接下来，上述产生的尺寸上稳定的细长前体主体的至少一部分被转化为细长成形磨粒，每个成形磨粒分别包括细长成形陶瓷主体，该细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部。纵向侧壁中的至少一个沿着其长度是凹形的。第一端部和第二端部中的至少一个为压裂表面(例如，一端或两端)。一般来讲，除了对应于沟槽(其将不被模塑)的开口端的那些之外的所有端部都将被压裂。根据沟槽和所得细长成形陶瓷主体的长度，产生的具有两个压裂端部的细长成形磨粒的分数可变化。在优选的实施方案中，具有两个压裂端部的细长成形陶瓷主体的分数可为至少50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、90重量％、95重量％或甚至99重量％。如果移除对应于在沟槽端部处形成的那些的细长成形陶瓷主体，则所有细长成形陶瓷主体均可具有例如两个压裂端部。在一些情况下，可压裂延伸超过沟槽端部的至少部分干燥的模塑材料(例如，如果模具位于延伸超过沟槽端部的台板上)，在这种情况下，所有细长成形陶瓷主体也可具有两个压裂端部。
根据本公开制成的细长成形磨粒可掺入到磨料制品中、或以松散的形式使用。细长成形磨粒使用前通常按给定的颗粒尺寸分布进行分级。此类分布通常具有一定范围的颗粒尺寸，即从粗颗粒到细颗粒。在磨料领域中，此范围有时称为“粗”、“对照”和“细”级分。根据磨料行业公认的分级标准分级的细长成形磨粒将每个标称等级的颗粒尺寸分布规定在数值极限内。此类行业公认的分级标准(即磨料行业规定的标称等级)包括如下已知标准：美国国家标准协会(ANSI)的标准、欧洲研磨产品制造商联合会(FEPA)的标准和日本工业标准(JIS)的标准。
由于一些细长成形磨粒的长度对宽度的比率，其可以优选基于平均颗粒宽度(“Wavg”)、平均颗粒长度(“Lavg”)和/或比率Lavg/Wavg来确定颗粒尺寸。例如，它们可具有以下值：Wavg＝1110±55微米，并且Lavg/Wavg＝1.5至3.5；Wavg＝890±45微米，并且Lavg/Wavg＝1.5至3.5；Wavg＝510±26微米，并且Lavg/Wavg＝2.9至4.5；Wavg＝340±17微米，并且Lavg/Wavg＝3.1至4.9；Wavg＝240±12微米，并且Lavg/Wavg＝3.3至5.1；Wavg＝240±12微米，并且Lavg/Wavg＝3.3至5.1；Wavg＝194±7微米，并且Lavg/Wavg＝3.3至5.1；Wavg＝146±6微米，并且Lavg/Wavg＝3.3至5.1；Wavg＝132±5微米，并且Lavg/Wavg＝3.3至5.1。
细长成形磨粒的宽度可为任何所需尺寸。例如，在一些实施方案中，宽度可为至少100微米、至少150微米、至少200微米、至少250微米、至少500微米、至少1000微米。同样，在一些实施方案中，宽度可为例如小于2500微米、小于1500微米、小于1000微米、小于500微米、小于400微米、小于300微米或小于200微米。
如果需要，根据本公开的细长成形磨粒可与其他磨粒(例如，压碎磨粒)组合使用。
根据本公开的细长成形磨粒可以松散方式使用或在浆液中使用，和/或掺入到磨料产品(例如，粘结磨料、带涂层磨料和无纺磨料)中。在选择用于具体研磨应用的细长成形磨粒中使用的标准通常包括：研磨寿命、切削率、基质表面光洁度、研磨效率和产品成本。
在一个优选的实施方案中，尺寸上稳定的细长前体主体与模具分离，任选地被压裂并分级至期望的尺寸分布，并且通过煅烧(任选步骤)和在高温下烧结转化成陶瓷细长成形陶瓷主体。如果先前未被压裂，则陶瓷细长成形陶瓷主体可被压裂并分级成期望的尺寸分布。
例如，尺寸上稳定的细长前体主体可通过重力、振动、超声振动、真空或加压空气从沟槽中移除。如果需要，尺寸上稳定的细长前体主体可在模具外部另外被干燥。
任选但优选地，尺寸上稳定的细长前体主体在500℃至800℃的温度下煅烧足够长的时间(例如，若干小时)以去除结合水并且提高操作耐久性。这产生经煅烧的细长前体主体。烧结可在烘箱或窑中完成，如美国专利8,142,531(Adefris等人)所述，或通过如PCT国际专利申请公布WO2014/165390A1(Erickson等人)所述的通过火焰。
在另一个优选的实施方案中，尺寸上稳定的细长前体主体留在模具中(其由可燃材料制成)，其被加热以通过煅烧(任选步骤)和在高温下烧结来烧掉模具并将它们转化为陶瓷细长成形陶瓷主体。然后将陶瓷细长成形陶瓷主体压裂并分级成所需的尺寸分布。
取决于转化工艺，模具可包含各种材料。如果需要燃烧，则模具应当可燃，否则其可由不可燃材料(例如，金属、陶瓷、玻璃)制成。示例性可燃材料包括聚合物有机材料。合适的聚合物材料的示例包括热塑性材料诸如聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚(氯乙烯)、聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯、上述项组合和热固性材料。
该模具可具有大致平坦的底表面以及多个模具腔体，膜腔可以在生产工具中。生产工具可为带状物、片状物、连续幅材、涂覆辊(例如卷筒纸凹版辊)、安装在涂覆辊上的套筒或冲模(例如滚丝模)。生产工具可包含聚合物材料。在一个实施方案中，工具由聚合物材料或热塑性材料制成。在另一个实施方案中，在干燥时与溶胶-凝胶接触的工具表面(诸如多个腔体的表面)包含聚合物材料，而该工具的其他部分可由其他材料制成。举例而言，可将合适的涂层涂敷到金属工具上，以改变金属工具的表面张力特性。
可通过例如根据已知的方法从母模工具复制来制备模具。优选地，模具从商业来源获得，其可以在市场上用于完全无关的应用(例如，建筑模型壁板)。
聚合物型工具或热塑性工具可由金属母模工具复制而成。母模工具将具有生产工具所需的反向图案。母模工具可以与生产工具相同的方式制成。在一个实施方案中，母模工具由金属例如镍制成，并且经过金刚石车削。可将聚合物片状材料连同母模工具一起加热，由此使得通过将二者压制在一起而在聚合物材料上压印出母模工具图案。也可将聚合物或热塑性塑料材料挤出或浇铸到母模工具上，并且然后对其进行压制。冷却热塑性材料以使其硬化，从而制得生产工具。关于生产模具或母模工具的设计和制造的另外细节可见于美国专利5,152,917(Pieper等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)以及6,129,540(Hoopman等人)。
可用于实践本公开的模具具有通常在模具表面的边缘之间延伸的开口端槽(包括通道)。沟槽可为直的、弯的、起伏的或波纹形的或它们的组合。在一些优选的实施方案中，沟槽为直的。沟槽可具有任何横截面轮廓。示例包括矩形、三角形、梯形、圆形(例如，半圆形)以及它们的组合。重要的是，沟槽彼此独立。例如，沟槽不是流体地连接到其它沟槽(例如，如在网格沟槽结构中)。
根据本公开的细长成形磨粒包括细长成形陶瓷主体，该细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部。至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入。第一端部和第二端部中的至少一个(优选地两者)为压裂表面。
现在参见图2，示例性细长成形磨粒200具有细长成形陶瓷主体210，该细长成形陶瓷主体210具有通过纵向侧壁230、232彼此接合的相对的第一端部220和第二端部222。纵向侧壁230沿着其长度凹入。第一端部220和第二端部222为压裂表面。
现在参见图3，示例性细长成形磨粒300具有细长成形陶瓷主体310，细长成形陶瓷主体310具有通过纵向侧壁330、332、334、336彼此接合的相对的第一端部320和第二端部322。纵向侧壁330沿着其长度凹入。第一端部320和第二端部322为压裂表面。
根据本公开的细长成形磨粒具有的纵横比为至少2。在一些实施方案中，细长成形磨粒具有的纵横比为至少4、至少6或甚至至少10。
本公开还提供研磨表面的方法。方法包括：使根据本公开的细长成形磨粒和/或磨料制品(例如，粘结磨轮)与工件的表面接触；以及移动细长成形磨粒或接触表面中的至少一者，以用细长成形磨粒和/或磨料制品研磨表面的至少一部分。用根据本公开制备的细长成形磨粒用于研磨的方法在从荒磨(即，高压高切削)到抛光(例如，用带涂层磨带抛光医用植入物)的范围内，其中后者通常采用更精细等级的细长成形磨粒来完成。细长成形磨粒还可用于精密研磨应用，诸如用玻璃质粘结轮磨削凸轮轴。用于特定研磨应用的细长成形磨粒的尺寸对于本领域的技术人员将是显而易见的。
用根据本公开的细长成形磨粒进行的研磨可以干法或湿法完成。对于湿法研磨，可以轻雾或完全水流的形式引入液体。常用液体的示例包括：水、水溶性油、有机润滑剂和乳液。这些液体可以用来减少与研磨相关联的热和/或作为润滑剂使用。液体可含有微量添加剂，诸如杀菌剂、消泡剂等。
根据本公开制备的细长成形磨粒可用于例如研磨工件，诸如铝金属、碳钢、低碳钢、工具钢、不锈钢、硬化钢、钛、玻璃、陶瓷、木材、类木材材料(如，胶合板和刨花板)、涂料、涂漆表面、有机带涂层表面等。研磨期间所施加的力通常为在约1千克至约100千克的范围内。
粘结磨料制品通常包括由有机、金属或玻璃质粘结剂保持在一起的成形块体的磨粒(例如，根据本公开的细长成形磨粒)。此类成型块体可以为例如轮的形式，诸如磨削轮或切割轮。磨削轮的直径通常为约1cm至1米以上；切割轮的直径为约1cm至80cm以上(更通常为3cm至约50cm)。切割轮的厚度通常为约0.5mm至约5cm，更通常为约0.5mm至约2cm。成型块体还可以为例如珩磨石、砂瓦、磨头、圆盘(例如，双盘磨床)或其他常规粘结磨料形状的形式。基于粘结磨料制品的总体积，粘结磨料制品通常包含约3体积％至50体积％的粘结材料、约30体积％至90体积％的细长成形磨粒(或其与压碎磨粒的共混物)、最多至50体积％的添加剂(包括助磨剂)和最多至70体积％的孔。
示例性磨削轮如图4中所示。现在参见图4，示出了磨削轮400，其包括根据本公开在粘结剂材料420(例如有机粘结剂或玻璃质粘结剂)中制成的细长成形磨粒410，其模制成轮并安装在轮毂430上。
适于制作粘结磨料制品的有机粘结剂包括热固性有机聚合物。合适的热固性有机聚合物的实例包括：酚醛树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树酯、聚氨酯树脂、丙烯酸酯树脂、聚酯树脂、带α,β-不饱和羰基侧基的氨基塑料树脂、环氧树脂、丙烯酸酯化聚氨酯、丙烯酸改性环氧树脂以及它们的组合。粘结剂和/或磨料制品还可以包括添加剂，诸如纤维、润滑剂、润湿剂、触变材料、表面活性剂、颜料、染料、抗静电剂(例如，炭黑、氧化钒和/或石墨等)、偶联剂(例如，硅烷、钛酸盐和/或锆铝酸盐等)、增塑剂、助悬剂等。对这些任选添加剂的量进行选择，以提供期望的特性。偶联剂可以改善对细长成形磨粒和/或填料的粘附力。粘结剂化学品可以是热固化的、辐射固化的或它们的组合。关于粘结剂化学性质的另外细节可见于美国专利4,588,419(Caul等人)、4,751,138(Tumey等人)和5,436,063(Follett等人)中。
表现出无定形结构并且通常为硬的玻璃质粘结剂是本领域熟知的。在一些情况下，玻璃质粘结剂包含结晶相。根据本公开制备的粘结玻璃质磨料制品可以为轮(包括切割轮)、珩磨石、磨头的形状或其他常规粘结磨料形状。在一些实施方案中，根据本公开制备的玻璃质粘结的磨料制品是磨削轮的形式。
玻璃质粘结剂可通过加热各种金属氧化物来制备，各种金属氧化物为诸如例如二氧化硅、硅酸盐、氧化铝、苏打、氧化钙、氧化钾、二氧化钛、氧化铁、氧化锌、氧化锂、氧化镁、硅酸锂、硼硅酸盐玻璃、硅酸铝锂以及它们的组合。通常，玻璃质粘结材料可以由下述物质形成：包含10％至100％的玻璃料的组合物，但更通常地，包含20％至80％的玻璃料或30％至70％的玻璃料的组合物。玻璃质粘结材料的其余部分可为非玻璃料材料。另选地，玻璃质粘结剂可来源于自不含有玻璃料的组合物。玻璃质粘结材料通常在下述温度下熟化：约700℃至约1500℃范围内、常常在约800℃至约1300℃范围内、有时在约900℃至约1200℃范围内或甚至在约950℃至约1100℃范围内。粘结剂(也称为“粘结物”)熟化的实际温度取决于例如特定的粘结化学性质。
在一些实施方案中，玻璃质粘结剂包括含有二氧化硅、氧化铝(有利地，至少10重量％的氧化铝)和氧化硼(有利地，至少10重量％的氧化硼)的那些材料。在大多数情况下，玻璃质粘结材料还包含碱金属氧化物(例如，Na2O和K2O)(在一些情况下，至少10重量％的碱金属氧化物)。
粘结剂材料也可含有填充材料或助磨剂，通常以颗粒物质的形式存在。通常，颗粒物质为无机材料。用于本公开的可用填料的示例包括：金属碳酸盐(例如碳酸钙(例如白垩、方解石、泥灰、石灰华、大理石和石灰石)、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(例如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)硅酸盐(例如滑石、粘土、(蒙脱石)长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠)金属硫酸盐(例如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝(例如氧化钙(石灰)、氧化铝、二氧化钛)和金属亚硫酸盐(例如亚硫酸钙)。
一般来讲，助磨剂的添加可增加磨料制品的使用寿命。助磨剂是一种显著影响研磨的化学过程和物理过程、使性能得到改善的材料。虽然不想受到理论的限制，据信，助磨剂可以(a)降低磨料颗粒和研磨的工件之间的摩擦；(b)防止磨料颗粒“封堵”(即，防止金属颗粒被焊接到磨料颗粒的顶部)，或至少降低磨料颗粒封堵的趋势；(c)降低磨料颗粒和工件之间的界面温度；或(d)减小磨削力。
助磨剂涵盖众多不同的材料，可以是无机或有机基的。助磨剂的化学基团的示例包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属以及它们的合金。有机卤化物将通常在研磨过程中分解，并且释放卤酸或气态卤化物。此类材料的示例包括氯化石蜡，例如四氯化萘、五氯化萘、和聚氯乙烯。卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、四氟化硅、氯化钾和氯化镁。金属的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、和铁钛。其他杂项助磨剂包括硫、有机硫化合物、石墨和金属硫化物。本公开还涵盖使用不同助磨剂的组合，并且在一些情况下，这可产生协同增强效应。
粘结磨料制品可含有100％的根据本公开的细长成形磨粒或此类磨粒与其他磨粒和/或稀释剂颗粒的共混物。然而，磨料制品中至少约2重量％、有利地至少约5重量％并且更有利地约30重量％至100重量％的磨粒应当是根据本公开制备的细长成形磨粒。在一些情况下，根据本公开制备的细长成形磨粒可按下述比率与其他磨粒和/或稀释剂颗粒共混：5重量％至75重量％、约25重量％至75重量％、约40重量％至60重量％，或约50重量％至50重量％(即，以相等的重量百分比)。合适的常规磨粒的示例包括：熔凝氧化铝(包括白熔凝氧化铝、热处理氧化铝和棕色氧化铝)、碳化硅、碳化硼、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔凝氧化铝-氧化锆和溶胶-凝胶衍生的磨粒、研磨凝聚物以及它们的组合物。
在一些情况下，与包括100％任一类型的磨粒的粘结磨料制品相比，磨粒的共混物可产生表现出改善的研磨性能的粘结磨料制品。如果存在磨料颗粒的共混物，则形成共混物的磨料颗粒类型可具有相同的尺寸。另选地，这些磨料颗粒类型可具有不同的粒度。
合适的稀释剂颗粒的示例包括大理石、石膏、燧石、二氧化硅、氧化铁、硅酸铝、玻璃(包括玻璃泡和玻璃小珠)、氧化铝泡、氧化铝小珠和稀释剂凝聚物。
磨料颗粒可以均匀地分布在磨料制品内、或者集中在磨料制品的所选择的区域或部分内。例如，在粘结磨料中，磨削轮可以有两个不同的部分。最外侧部分可包括根据本公开制备的磨粒，而最内侧部分不包括根据本公开制备的磨粒。作为另外一种选择，根据本公开制备的细长成形磨粒可均匀分布在整个粘结磨料制品中。有关树脂粘结磨料制品的另外细节可见于例如美国专利4,543,107(Rue)、4,741,743(Narayanan等人)、4,800,685(Haynes等人)、4,898,597(Hay等人)、4,997,461(Markhoff-Matheny等人)、5,037,453(Narayanan等人)、5,110,332(Narayanan等人)和5,863,308(Qi等人)中。有关玻璃质粘结磨料的另外细节可见于例如美国专利4,543,107(Rue)、4,898,597(Hay等人)、4,997,461(Markhoff-Matheny等人)、5,094,672(Giles Jr.等人)、5,118,326(Sheldon等人)、5,131,926(Sheldon等人)、5,203,886(Sheldon等人)、5,282,875(Wood等人)、5,738,696(Wu等人)和5,863,308(Qi)中。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了细长成形磨粒，所述细长成形磨粒包括细长成形陶瓷主体，所述细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部，其中所述至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入，并且其中所述第一端部和所述第二端部中的至少一个为压裂表面。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的细长成形磨粒，其中所述至少两个纵向侧壁由两个纵向侧壁组成，并且其中所述细长成形陶瓷主体具有连续的新月形截面形状。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的细长成形磨粒，其中所述至少两个纵向侧壁包括四个纵向侧壁，所述四个纵向侧壁中的两个为平行的。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三实施方案中任一项所述的细长成形磨粒，其中所述细长成形陶瓷主体的纵横比为至少2。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第四实施方案中任一项所述的细长成形磨粒，其中所述细长成形陶瓷主体的纵横比为至少10。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第五实施方案中任一项所述的细长成形磨粒，其中所述细长成形陶瓷主体包含α氧化铝。
在第七实施方案中，本公开提供了多个磨粒，其中所述多个磨粒中的至少一半包括根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的细长成形磨粒。
在第八实施方案中，本公开提供了粘结磨料制品，所述粘结磨料制品包括通过粘结剂材料粘结在一起的根据第七实施方案所述的多个磨粒。
在第九实施方案中，其中所述粘结剂材料包括玻璃质粘结剂材料。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第八实施方案所述的粘结磨料制品，其中所述粘结剂材料包括有机粘结剂材料。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第八实施方案至第十实施方案中任一项所述的粘结磨料制品，其中所述粘结磨料制品包括粘结磨轮。
在第十二实施方案中，本公开提供了制备多个细长成形磨粒的方法，所述方法包括以下顺序步骤：
a)提供模具，所述模具具有设置在所述模具的主表面上的多个隔离的开口端槽；
b)用包含陶瓷前体材料和挥发性液体的模塑组合物填充所述多个隔离的开口端槽的至少一部分；
c)如果存在没有位于所述多个隔离的开口端槽内的任何过量的模塑组合物，则将其从所述模具中移除；
d)移除足够量的液体载体以提供多个尺寸上稳定的细长前体主体；
以及
e)将所述多个尺寸上稳定的细长前体主体的至少一部分转化为所述细长成形磨粒，每个所述细长成形磨粒分别包括细长成形陶瓷主体，所述细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部，其中所述至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入，并且其中所述第一端部和所述第二端部中的至少一个为压裂表面。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第十二实施方案所述的方法，其中步骤e)包括将所述多个尺寸上稳定的细长前体主体与所述模具分离，压裂所述多个尺寸上稳定的细长前体主体，以及加热经压裂的多个尺寸上稳定的细长前体主体以将它们转化为所述细长成形磨粒。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第十二实施方案所述的方法，其中步骤e)包括将所述多个尺寸上稳定的细长前体主体与所述模具分离，加热所述多个尺寸上稳定的细长前体主体以将它们转化为细长陶瓷主体，以及压裂所述细长陶瓷主体以将它们转化为所述细长成形磨粒。
在第十五实施方案中，本公开提供了根据第十二实施方案至第十四实施方案中任一项所述的方法，其中所述模塑组合物包含溶胶-凝胶材料。
在第十六实施方案中，本公开提供了根据第十五实施方案所述的方法，其中所述模塑组合物包含溶胶-凝胶α氧化铝前体。
在第十七实施方案中，本发明提供了根据第十二实施方案至第十六实施方案中任一项所述的方法，其中所述模塑组合物包含α氧化铝颗粒。
通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。
实施例
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-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)，或者可通过已知的方法合成。
实施例1
使用以下配方制备勃姆石溶胶-凝胶的样品：1600份DISPERAL氧化铝一水合物粉末(德克萨斯州休斯敦的萨索尔北美公司(Sasol North America Inc.,Houston,Texas))通过高剪切混合溶液而被分散，所述溶液包含2400份去离子水和72份70％的硝酸水溶液。使所得溶胶-凝胶老化1小时。将所得溶胶-凝胶强制导入有沟槽的苯乙烯片材(作为#45300.125 INCH OPAQUE WHITE STYRENE SHEET得自伊利诺伊州德斯·普兰斯的常绿比例模型公司(Evergreen Scale Models Company,Des Plaines,Illinois))，其具有通过在甲醇中刷洗约2克1重量％的花生油溶液到12英寸(30.5cm)×6英寸(15.2cm)片材上而获得的花生油的局部涂层。使用油灰刀将溶胶-凝胶铺展到片材上，使得沟槽被完全填充。然后将包含溶胶-凝胶的片材风干两小时。在干燥后，摇动片材以使所得前体成形颗粒分离。前体颗粒现在由具有根据片材上的沟槽的成形截面的各种长度组成。
将前体成形磨粒通过在空气中加热至约650摄氏度(℃)15分钟进行煅烧，然后用下列浓度的混合硝酸盐溶液(记录为氧化物)加以饱和：各1.8％的MgO、Y2O3、Nd2O3和La2O3。移除过量的硝酸盐溶液，并让饱和的前体成形磨粒干燥，然后在650℃下再次煅烧磨粒，并且然后在大约1400℃下烧结。煅烧和烧结均采用管式回转炉。通过上述方法生产的细长成形磨粒如图5所示。
实施例1和比较例A的性能测试
使用剃刀片手动破碎实施例1中制备的细长成形磨粒，以产生不超过约3毫米的长度的颗粒。磨粒通过一组尺寸为25、30、35和40的美国标准测试筛筛分。大约85％的磨粒保留在30和35目筛网上。收集保留在30目筛网上的分数并用于制备涂覆磨料盘。根据常规工序制备涂覆磨料盘。使用下述树脂将12克成形磨粒粘结到17.8cm直径、0.8mm厚的硫化纤维背衬(具有2.2cm直径中心孔)：常规的碳酸钙填充酚醛底胶树脂(48重量百分比的甲阶酚醛树脂、52重量百分比的碳酸钙，用水和二醇醚稀释至81重量百分比固体)和常规的冰晶石填充酚醛复胶树脂(32重量百分比的甲阶酚醛树脂、2重量百分比的氧化铁、66重量百分比的冰晶石，用水和二醇醚稀释至78重量百分比的固体)。湿底胶树脂重量为约185克/平方米。刚好在施加底胶之后，将成形磨粒静电涂覆。在88℃下将底胶树脂加热120分钟。然后，将冰晶石填充的酚醛复胶涂覆在底胶和磨粒之上。湿复胶重量为约850克/平方米。在99℃下将复胶树脂加热12小时。在测试之前使涂覆的磨料盘挠曲。
如上所述制备比较例A涂覆磨料盘，不同之处在于使用常规的粉碎的溶胶-凝胶衍生的氧化铝磨粒(3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN 321，明尼苏达州圣保罗的3M公司(3MCompany,St.Paul,Minnesota))代替在实施例1中制备的细长成形磨粒。
使用实施例1和比较例A磨粒的涂覆磨料盘的性能评估如下。将用于评估的每个涂覆磨料盘附接到配有7英寸(17.8厘米)带筋圆盘垫面板(80514EXTRA HARD RED，3M公司(3MCompany))的回转研磨机。然后启动研磨机，并且研磨机在10磅(4.5kg)的负荷下紧靠0.75英寸(1.9cm)×0.75英寸(1.9cm)预称重的1045钢棒的端面推压。研磨机在该负荷下并且紧靠该工件的所得旋转速度为5000转/分钟。使工件在这些条件下研磨总共50个20秒的研磨间隔(道次)。每20秒间隔后，使工件冷却至室温并称重，以确定研磨操作的切削量。试验结果以各间隔的切削增量和切除的总切削量记录。总切削量是整个测试期间从工件上移除的材料量的总和。测试结果记录在下表1中。
表I
Figure BDA0001818599320000181
实施例2
使用以下配方制备氧化铝浆液样品：7851份氧化铝粉末(RG 4000，荷兰Theemsweg的安迈铝业公司(Almatis,Theemsweg,Netherlands))通过混合1963份去离子水和17份无水柠檬酸来分散。将所得的混合物在1700转/分钟下研磨0.5小时以产生平滑且乳脂状的浆液。研磨完成后，将169份由6.67重量％的柠檬酸镁、16.97重量％的纤维素胶(来自特拉华州威尔明顿的赫尔克里士公司(Hercules,Inc.,Wilmington,Delaware))和76.36重量％的去离子水组成的粘结剂溶液充分搅拌到所述混合物中。将所得的氧化铝浆液强制导入有沟槽的聚丙烯微复制模具中。模具表面的扫描电子显微镜(SEM)显微照片(JEOL MODEL 7600F扫描电子显微镜，日本东京的日本电子光学实验室(JEOL,Tokyo,Japan))在图6A中示出，并且模具的侧视图的SEM显微照片在图6B中示出。微复制模具包含一系列具有弯曲侧壁的沟槽，弯曲侧壁相交以形成在沟槽底部处的线。沟槽的宽度在约0.5毫米至超过1毫米的范围内变化，并且深度均为0.5毫米。
在将浆液施加到微复制模具之前，用花生油(大约1.55克/平方米)局部涂覆模具到聚丙烯模具的表面上。使用刮板将浆液铺展到模具中，使得沟槽被完全填充。然后使包含浆液的模具在约82.2℃的强制通风烘箱中干燥。在干燥后，使模具将所得的前体成形颗粒分离，其根据截面中的沟槽成形。将前体颗粒压碎以产生长度不超过约6.4毫米的颗粒。将前体磨粒焙烧至1515℃持续3小时，以形成细长成形磨粒。所得细长成形磨粒的SEM显微照片在图7A和图7B中示出。
根据标准操作工序，使用得自佐治亚州诺克罗斯的微粒学仪器公司(Micromeritics Instrument Corporation,Norcross,Georgia)的ACCUPYC II 1330比重计测量所得烧结成形磨粒的密度。由上述方法制备的烧结成形磨粒的所测真实密度为大约3.85克/立方厘米。
实施例2和比较例B、C的性能测试
通过USA标准测试筛分级从实施例2制备的磨粒，并且使用得自-30+35目筛的磨粒来制备中心下凹磨削轮。按如下方式制备类型为27的中心下凹复合磨削轮。通过组合860克由上述方法获得的磨粒、55克液体酚醛树脂(以商品名“PREFERE 825136G1”得自芬兰赫尔辛基的太尔公司(Dynea Oy Corporation,Helsinki,Finland))、155克酚醛树脂粉末(以商品名“VARCUM 29302”得自纽约州尼亚加拉瀑布的杜瑞兹公司(Durez Corporation,Niagara Falls,New York))和155克六氟铝酸钠(以商品名“CRYOLITE”得自丹麦Ullerslev的福瑞比公司(Freebee,Ullerslev,Denmark))，并使用桨式混合器(来自新泽西州东温莎的康纳尔公司(Conair Corporation,East Windsor,New Jersey)的CUISINART SM-70，以速度1操作)混合10分钟。将4.5英寸(11.4厘米)直径的玻璃纤维网稀松布(以商品名“PS660”得自斯洛文尼亚的马里博尔的斯沃特考美特公司(Swatycomet,Maribor,Slovenia))置于4.5英寸(11.4厘米)直径的腔体冲模中。将混合物(75克)均匀铺展。将第二块4英寸(10.2厘米)直径的玻璃纤维网稀松布(来自斯沃特考美特公司(Swatycomet)的PS 660)放置在混合物的顶部上。然后均匀铺展另外的混合物(75克)。将第三块3英寸(7.4厘米)直径的玻璃纤维网稀松布(来自斯沃特考美特公司(Swatycomet)的PS 660)放置在顶部上。然后以40吨/38平方英寸(14.5MPa)的压力对充满的腔体模具施压。将得到的轮从腔体模具中取出，并放置在介于中心下凹铝板之间的心轴上，以便将其压制成类型为27的中心下凹磨削轮。将轮在5吨/38平方英寸(1.8MPa)下压缩以使盘成形。然后将轮置于烘箱中，以在79℃下固化7小时、在107℃下固化3小时、在185℃下固化18小时并且温度斜坡下降4小时至27℃。最终磨削轮的尺寸是180mm直径×7mm厚度。中心孔的直径为7/8英寸(2.2cm)。
比较例B为4-1/2英寸(11.4cm)BLUEFIRE DEPRESSED CENTER WHEEL(27型)，得自法国库尔布瓦的圣戈班公司(Saint-Gobain S.A.,Courbevoie,France)。
比较例C作为GREEN CORPS CUTTING/GRINDING WHEEL—4-1/2英寸(11.4cm)(27型)获得，得自3M公司(3M Company)。
通过在0.25英寸(0.6cm)×18英寸(45.7cm)的表面积上研磨矩形低碳钢棒(0.25英寸(0.6cm)×18英寸(45.7cm)×3英寸(7.6cm))来测试磨轮，同时磨轮安装在气动研磨机(以12000转/分钟的速度操作)上，其在10个1分钟循环中来回振荡。每个循环总计36英寸(91.4cm)，每个单程18英寸(45.7cm)。所施加的负荷为9磅(4.1千克)的研磨机重量，并且磨轮保持在相对于表面15度的角度。在每个循环之前和之后称量钢棒，并且在10循环测试之后记录总切削量(钢棒的总重量损失)。测试结果记录在下面的表2中。
表2
Figure BDA0001818599320000211
在不脱离本发明的范围和精神的条件下，本领域的技术人员可以对本发明作出各种修改和更改，并且应当理解，本发明不应不当地受限于本文所述的示例性实施方案。
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。

Claims (17)

1.一种细长成形磨粒，所述细长成形磨粒包括细长成形陶瓷主体，所述细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部，其中所述至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入，并且其中所述第一端部和所述第二端部中的至少一个为压裂表面。
2.根据权利要求1所述的细长成形磨粒，其中所述至少两个纵向侧壁由两个纵向侧壁组成，并且其中所述细长成形陶瓷主体具有连续的新月形截面形状。
3.根据权利要求1所述的细长成形磨粒，其中所述至少两个纵向侧壁包括四个纵向侧壁，所述四个纵向侧壁中的两个为平行的。
4.根据权利要求1所述的细长成形磨粒，其中所述细长成形陶瓷主体的纵横比为至少2。
5.根据权利要求1所述的细长成形磨粒，其中所述细长成形陶瓷主体的纵横比为至少10。
6.根据权利要求1所述的细长成形磨粒，其中所述细长成形陶瓷主体包含α氧化铝。
7.多个磨粒，其中所述多个磨粒中的至少一半包括根据权利要求1所述的细长成形磨粒。
8.一种粘结磨料制品，所述粘结磨料制品包括通过粘结剂材料粘结在一起的根据权利要求7所述的多个磨粒。
9.根据权利要求8所述的粘结磨料制品，其中所述粘结剂材料包括玻璃质粘结剂材料。
10.根据权利要求8所述的粘结磨料制品，其中所述粘结剂材料包括有机粘结剂材料。
11.根据权利要求8所述的粘结磨料制品，其中所述粘结磨料制品包括粘结磨轮。
12.一种制备多个细长成形磨粒的方法，所述方法包括以下顺序步骤：
a)提供模具，所述模具具有设置在所述模具的主表面上的多个隔离的开口端槽；
b)用包含陶瓷前体材料和挥发性液体的模塑组合物填充所述多个隔离的开口端槽的至少一部分；
c)如果存在没有位于所述多个隔离的开口端槽内的任何过量的模塑组合物，则将其从所述模具中移除；
d)移除足够量的液体载体以提供多个尺寸上稳定的细长前体主体；以及
e)将所述多个尺寸上稳定的细长前体主体的至少一部分转化为所述细长成形磨粒，每个所述细长成形磨粒分别包括细长成形陶瓷主体，所述细长成形陶瓷主体具有由至少两个纵向侧壁彼此接合的相对的第一端部和第二端部，其中所述至少两个纵向侧壁中的至少一个沿着其长度凹入，并且其中所述第一端部和所述第二端部中的至少一个为压裂表面。
13.根据权利要求12所述的方法，其中步骤e)包括将所述多个尺寸上稳定的细长前体主体与所述模具分离，压裂所述多个尺寸上稳定的细长前体主体，以及加热经压裂的多个尺寸上稳定的细长前体主体以将它们转化为所述细长成形磨粒。
14.根据权利要求12所述的方法，其中步骤e)包括将所述多个尺寸上稳定的细长前体主体与所述模具分离，加热所述多个尺寸上稳定的细长前体主体以将它们转化为细长陶瓷主体，以及压裂所述细长陶瓷主体以将它们转化为所述细长成形磨粒。
15.根据权利要求12所述的方法，其中所述模塑组合物包含溶胶-凝胶材料。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述模塑组合物包含溶胶-凝胶α氧化铝前体。
17.根据权利要求12所述的方法，其中所述模塑组合物包含α氧化铝颗粒。
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