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CN109790442B - 具有增强的保留特性的磨料颗粒 - Google Patents

具有增强的保留特性的磨料颗粒 Download PDF

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CN109790442B
CN109790442B CN201780058314.9A CN201780058314A CN109790442B CN 109790442 B CN109790442 B CN 109790442B CN 201780058314 A CN201780058314 A CN 201780058314A CN 109790442 B CN109790442 B CN 109790442B
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abrasive particles
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尼格斯·B·艾德弗里斯
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3M Innovative Properties Co
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Abstract

本发明的主题提供磨料颗粒。所述磨料颗粒可包括限定在相对的第一末端和第二末端之间的细长主体。每个末端限定大致平坦的表面。轴线延伸穿过所述第一末端和所述第二末端，并且每个末端具有相应的第一截面面积和第二截面面积。所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积。所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。

Description

具有增强的保留特性的磨料颗粒
背景技术
磨料颗粒和由磨料颗粒制成的磨料制品可用于在产品制造过程中研磨、整理或磨削多种材料和表面。因此，一直存在对磨料颗粒和/或磨料制品的成本、性能或寿命进行改善的需求。
发明内容
本发明的实施方案提供磨料颗粒。所述磨料颗粒可包括限定在相对的第一末端和第二末端之间的细长主体。每个末端限定大致平坦的表面。轴线延伸穿过所述第一末端和所述第二末端，并且每个末端具有相应的第一截面面积和第二截面面积。所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积。所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。
根据本发明的其他实施方案，多个磨料颗粒各自包括限定在相对的第一末端和第二末端之间的细长主体。每个末端限定大致平坦的表面。轴线延伸穿过所述第一末端和所述第二末端，并且每个末端具有相应的第一截面面积和第二截面面积。所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积。所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。
根据本发明的其他实施方案，粘结的磨料制品包括多个磨料颗粒。所述多个磨料颗粒中的每个颗粒包括限定在相对的第一末端和第二末端之间的细长主体。每个末端限定大致平坦的表面。轴线延伸穿过所述第一末端和所述第二末端，并且每个末端具有相应的第一截面面积和第二截面面积。所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积。所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。
根据本发明的其他实施方案，形成磨料颗粒的方法包括将起始材料混合物置于模具中。所述方法还包括固化模具中的原料以提供磨料颗粒。所述方法还包括从所述模具中移除所述研磨材料。成形磨料颗粒包括限定在相对的第一末端和第二末端之间的细长主体。每个末端限定大致平坦的表面。轴线延伸穿过所述第一末端和所述第二末端，并且每个末端具有相应的第一截面面积和第二截面面积。所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积。所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。
根据本发明的其他实施方案，使用磨料颗粒的方法包括将磨料颗粒结合到粘结的磨料制品中。所述方法还包括利用所述制品磨削表面。所述磨料颗粒包括限定在相对的第一末端和第二末端之间的细长主体。每个末端限定大致平坦的表面。轴线延伸穿过所述第一末端和所述第二末端，并且每个末端具有相应的第一截面面积和第二截面面积。所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积。所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。
本公开的各种实施方案提供特定有益效果，其中至少一些是预料不到的。例如，根据各种实施方案，磨料颗粒不太可能从粘结的磨料制品中拉出。在一些实施方案中，磨料颗粒的可变的截面面积导致颗粒的第一末端和第二末端具有比细长主体的局部最小截面面积更大的截面面积。在一些实施方案中，所述第一末端和所述第二末端是喇叭形的，并且可用作颗粒的锚固结构。根据各种其他实施方案，磨料颗粒具有由所述第一末端和所述第二末端形成的楔形轮廓，并且任选地，颗粒的几个面以小于90度的角度倾斜。该取向可有助于使磨料颗粒的各种实施方案更易于从模具中移除。此外，磨料颗粒的各种实施方案的面和尖角可导致相比于传统研磨棒的预料不到的更高研磨性能。
附图说明
在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记描述多个视图中的大致相同的组件。具有不同字母后缀的相似附图标记表示大致相似组件的不同示例。附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。
图1为具有梯形恒定截面形状和一个锥形面的磨料颗粒的透视图。
图2为具有梯形恒定截面形状和多个锥形面的磨料颗粒的另一个实施方案的透视图。
图3为具有由多个面形成的梯形恒定截面形状的磨料颗粒的另一个实施方案的透视图。
图4为具有方形恒定截面形状和多个弯曲凹形面的另一种磨料颗粒的透视图。
图5为具有方形恒定截面形状和多个弯曲凹形面的另一种磨料颗粒的透视图，所述弯曲凹形面具有位于所述磨料颗粒的末端之间的两个局部最小截面面积。
图6为具有三角形恒定截面形状和多个弯曲面的磨料颗粒的另一个实施方案的透视图。
图7为具有三角形恒定截面形状和多个弯曲面的另一种磨料颗粒的透视图，所述弯曲面具有位于所述磨料颗粒的末端之间的两个局部最小截面面积。
图8为具有第一三角形恒定截面形状部分和第二四边形恒定截面形状部分的磨料颗粒的另一个实施方案的透视图。
图9为具有第一三角形恒定截面形状部分和第二方形恒定截面形状，并且具有位于所述磨料颗粒的末端之间的两个局部最小截面面积的磨料颗粒的透视图。
图10A是用于制备颗粒AP1的模具中的代表性模具腔体的示意性顶视图。
图10B是沿图10A中的线10B-10B截取的模具腔体的示意性侧向截面图。
图10C是沿图10A中的线10C-10C截取的模具腔体的示意性截面视图。
图11是结合所述磨料颗粒的带涂层磨料制品的示意图。
图12是结合磨料颗粒的粘结磨料制品的剖视图。
图13是示出磨料颗粒AP1的照片。
图14是示出实施例2和比较例A的研磨测试结果的图。
图15是示出由根据比较例B所述的磨料颗粒制成的轮子的照片。
图16是示出由根据实施例2所述的磨料颗粒制得的轮子的照片。
图17是显示实施例3和比较例B的研磨测试结果的图。
具体实施方式
现在将详细参照本发明所公开主题的特定实施方案，其示例在附图中说明。虽然本发明所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于所公开的主题。
在该文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，范围“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括在指示范围内的单个值(例如，1％、2％、3％、和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。
在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一”、“一个”或“该”用于包括一个或多于一个。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。此外，表述“A和B中的至少一个”具有与“A、B，或者A和B”相同的含义。此外，还应当理解，本文所用且未另外定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。
在该文献中提及的所有出版物、专利和专利文献均全文以引用方式并入本文中，如同以引用方式单独并入那样。在该文献和如此以引用方式并入的那些文献之间的用法不一致的情况下，并入参考文献中的用法应当认为是该文献的用法的补充；对于不可调和的不一致性，以该文献的用法为准。
在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本发明主题的原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行X的受权利要求保护的行为和进行Y的受权利要求保护的行为可在单个操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。
如本文所用，术语“约”可允许例如数值或范围的一定程度的可变性，例如在所述值或所述范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。
如本文所用，术语“大致”是指大部分或大多数，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％。
图1为磨料颗粒10A的透视图。磨料颗粒10A可由α-氧化铝形成，并且包括限定在相对的第一末端14和第二末端16之间的细长主体12。磨料颗粒10A的纵横比的长度对宽度可在约3:1至约6:1，或约4:1至约5:1的范围内。磨料颗粒10A可由模制工艺或通过添加剂制造形成。
细长主体12包括轴线18，其延伸穿过细长主体12的中间、第一末端14和第二末端16。如图所示，轴线18是非正交轴线，但在其他示例中轴线18可以是直的轴线。如图所示，第一末端14和第二末端16中的每一个限定大致平坦的表面。第一末端14和第二末端16两者以相对于轴线18成小于90度的角度取向，并且每个末端相对于彼此不平行。在其他示例中，所述第一末端和所述第二末端中仅一个以相对于轴线成小于90度的角度取向。第一末端14和第二末端16具有相应的第一截面面积和第二截面面积。如图所示，第一截面面积和第二截面面积大致相同。但在其他实施方案中，第一截面面积和第二截面面积可以不同。
所述细长主体12具有沿所述轴线18居中的可变的截面面积。所述第一末端14和所述第二末端16之间的至少一个截面面积表示细长主体12的局部最小截面面积。局部最小截面面积位于拐点20处。拐点20由细长主体12形成，所述细长主体12从第一末端14和第二末端16中的每一个向内渐缩；因此，细长主体12具有双锥形轮廓。因此，第一末端14和第二末端16由至少一个平面或曲面接合，所述平面或曲面的半径通常从颗粒10A的至少一个末端到拐点20减小。如图所示，细长主体12根据线性轮廓渐缩，但在其他示例中，细长主体12可根据弯曲轮廓渐缩。
细长主体12相对于轴线18渐缩的角度小于90度。例如，角度可在约80度至约10度、或约60度至约30度的范围内、或小于约、等于约、或大于约15度、20度、25度、30度、35度、40度、45度、50度、55度、60度、65度、70度或75度。
如图所示，所述局部最小截面面积位于所述细长主体12的轴线18的中点处或中点附近。细长主体12的局部最小截面面积分别小于第一末端14或第二末端16的第一截面面积或第二截面面积。例如，局部最小截面面积可在小于所述第一截面面积或所述第二截面面积中任一个的约20％至约40％，或者小于所述第一截面面积或所述第二截面面积中任一个约25％至约35％的范围内，或者小于约、等于约、或大于约所述第一截面面积或所述第二截面面积中任一个的21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％、31％、32％、33％、34％、35％、36％、37％、38％或39％。
虽然细长主体12具有不同的截面面积，但细长主体12可具有不同的截面形状。例如，细长主体12可具有圆形截面形状或多边形截面形状。截面形状在第一末端14和第二末端16之间可以是可变或恒定的。图1示出具有截面面积不同的梯形恒定截面形状的细长主体12。如图所示，细长主体12由四个面形成，所述面的每一个均在第一末端14和第二末端16之间延伸。更具体地讲，细长主体12包括第一面22、第二面24、第三面26、第四面28、第一边缘30、第二边缘32、第三边缘34、和第四边缘36。第一面22宽于第二面24、第三面26和第四面28，然而第二面24和第三面26宽于第四面28。第一边缘30在第一面22和第二面24之间形成。第二边缘32在第二面24和第三面26之间形成。第三边缘34在第三面26和第四面28之间形成。第四边缘36在第四面28和第一面22之间形成。如图1所示，第一面22朝向局部最小截面面积渐缩。然而，代替或除了第一面22之外，任何其他面或边缘也可渐缩。示出第一面22具有线性锥形，但也可具有弯曲锥形。
第一面22、第二面24、第三面26或第四面28中的至少两个之间的角度可以小于或大于90度。例如，如图所示，第一面22与第二面24和第四面28中的每一个之间的角度小于90度。当从第一面22到第四面28观察时，这赋予磨料颗粒10A整体楔形轮廓。
图2是磨料颗粒10的另一个实施方案的透视图。如图所示，磨料颗粒10B具有朝向拐点20渐缩的三个面。具体地讲，第二面24、第三面26和第四面28朝向交叉点渐缩。第二面24、第三面26和第四面28中的每一个均具有弯曲锥形轮廓，其朝向拐点20渐缩。
图3是磨料颗粒10C的透视视图，所述磨料颗粒包括第一面38、第二面40、第三面42、和第四面44。每个面38-44形成磨料颗粒10C的锥形轮廓的一部分。第一面38和第四面44相对于彼此不平行，但相对于轴线18以相同的角度取向。第二面40和第三面42相对于彼此不平行，但相对于轴线18以相同的角度取向。第一面38和第四面44取向的角度不同于第二面40和第三面42取向的角度。
图4是磨料颗粒10D的透视图。如图所示，细长主体12具有变化截面面积的恒定方形截面形状。在其他实施方案中，方形截面形状可不是恒定的。如图所示，第一面22和第二面24彼此平行。在其他实施方案中，第一面22和第二面24可彼此不平行，如本文相对于磨料颗粒10的其他示例所述的。如图所示，第一面22、第二面24、第三面26和第四面28中的每一个均以具有到拐点20的凹形轮廓的弯曲方式渐缩。在其他实施方案中，只有第一面22、第二面24、第三面26和第四面28中的一个可以是锥形的。此外，轴线18是直的但是在其他实施方案中也可以是非正交的。
图5是磨料颗粒10E的透视图。如图所示，第二面24和第四面28以弯曲的方式渐缩，并且包括第一拐点20、第二拐点46和第三拐点48。第一拐点20和第三拐点48处的截面面积表示细长主体12的相应第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积。如图所示，第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积具有大约相同的面积。然而，在其他示例中，第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积可具有不同面积。
相比之下，在第二拐点46处，第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积之间的截面面积表示局部最大截面面积。如图所示，局部最大截面面积与第一末端14和第二末端16的第一截面面积和第二截面面积两者大致相同。在其他实施方案中，其中第一末端14和第二末端16的截面面积不同，在第二拐点46处的局部最大截面面积可大至第一末端14或第二末端16的较大面积。通常，第三拐点48处的局部最大截面面积不大于第一截面面积或第二截面面积。如图所示，局部最大截面面积大致位于细长主体12的轴线18的中点处。在附加实施方案中，局部最大截面面积位于细长主体12的轴线18的中点和第一末端14或第二末端16中的一个之间。
如图所示，第一面22和第四面28不是锥形，但在附加示例中任一面可以是锥形。此外，在其他示例中，只有第一面22、第二面24、第三面26和第四面28中的一个可以是锥形。
图6是磨料颗粒10F的透视图。如图所示，细长主体12具有变化截面面积的恒定三角形截面形状。细长主体12的局部最小截面面积位于拐点20处。如图所示，介于第一面22、第二面24、和第三面26中任一个之间的角度为大致120度。因此，恒定截面形状表示等边三角形。在其他实施方案中，取决于第一面22、第二面24和第三面26中每一个之间的角度，截面形状可表示不等边三角形或等腰三角形。
如图所示，第一末端14和第二末端16以相对于轴线18成小于90度的角度取向，并且相对于彼此不平行。在其他示例中，第一端部和第二端中仅一个以相对于轴线18成小于90度的角度取向。此外，第二面24和第三面26示为锥形。在其他示例中，第一面22也可以为锥形或仅第一面22、第二面24或第三面26中的一个可以为锥形。另外，轴线18示为具有非正交轮廓，但在其他示例中，轴线18可以为直的。
图7示出磨料颗粒10G。如图所示，第二面24和第三面26为锥形并且包括第一拐点20、第二拐点46和第三拐点48。第一拐点20和第三拐点48处的截面面积表示细长主体12的相应第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积。如图所示，第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积具有不同的面积。然而，在其他示例中，第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积可具有大约相同的面积。
相比之下，第二拐点46处的截面面积表示局部最大截面面积。如图所示，局部最大截面面积与第一末端14和第二末端16的第一截面面积和第二截面面积两者大致相同。在其他实施方案中，其中第一末端14和第二末端16的截面面积不同，在第二拐点46处的局部最大截面面积可大至第一末端14或第二末端16的较大面积。通常，第三拐点48处的局部最大截面面积不大于第一截面面积或第二截面面积。如图所示，局部最大截面面积大致位于细长主体12的轴线18的中点处。在附加实施方案中，局部最大截面面积位于细长主体12的轴线18的中点和第一末端14或第二末端16中的一个之间。
如图所示，第一面22不是锥形，但在附加示例中，其可以为锥形。此外，在其他示例中，只有第一面22、第二面24、或第三面26中的一个可以是锥形。
图8示出磨料颗粒10H。图9示出磨料颗粒10I。如图8和9两者中所示，细长主体12包括第一部分50和第二部分52。第一部分50具有截面面积不同的第一恒定截面形状。第二部分52具有截面面积不同的第二恒定截面形状。如图所示，第二截面形状不同于第一恒定截面形状。具体地讲，第一截面形状是三角形，然而第二截面形状是四边形。在其他示例中，第一部分50和第二部分52的恒定截面形状可独立地选自圆形截面形状、三角形截面形状、方形截面形状、矩形截面形状和梯形截面形状。
如图8和9中所示，第一部分50沿轴线18形成小于百分之五十的细长主体12长度，然而第二部分52沿轴线18形成大于百分之五十的细长主体12长度。在其他示例中，第一部分50可沿轴线18形成大于百分之五十的细长主体12长度，然而第二部分52沿轴线18形成小于百分之五十的细长主体12长度。在其他示例中，第一部分50和第二部分52中的每一个可沿轴线18形成细长主体12长度的百分之五十。
虽然已相对于各种实施方案描述了磨料颗粒10的某些特征，但可以理解一个示例中的任何特征可包括在任何其他示例中而不脱离本发明的范围。例如，在磨料颗粒10的某些示例中，细长主体12的渐缩是线性的。然而，这可改变使得细长主体12的渐缩可具有弯曲轮廓。在其他示例中，可对其中一个面为锥形的磨料颗粒进行修改使得附加面为锥形。
磨料颗粒10的多个特征提供超过不包括那些特征的相应磨料颗粒的某些有益效果。例如，磨料颗粒10的局部最小截面面积可有助于将磨料颗粒10锚固在磨料制品的粘结基质(例如，制备涂层和粘结涂层)内。即，当粘结基质与磨料颗粒10相互作用时，第一末端14和第二末端16可有助于将磨料颗粒10大致保持在粘结基质内。这是由于细长主体12的可变的截面面积，这导致第一末端14和第二末端16具有比细长主体12的局部最小截面面积大的截面表面积。利用该构型，第一末端14或第二末端16为喇叭形并且大致嵌入粘结基质中。将不包括截面面积不同的磨料颗粒作为磨料颗粒10将不如此牢固。例如，不具有可变的截面面积的磨料颗粒不具有锥形并且因此无喇叭形部分以将颗粒固定在粘结基质内。
另外，如果磨料颗粒具有带截面面积不同的细长主体，但细长主体的局部最小截面面积不位于各自具有较大截面表面积的两个末端之间，所述磨料颗粒在粘结基质中可能不如磨料颗粒10那样牢固。此类磨料颗粒的示例可以是具有棱锥形状的磨料颗粒。如果在从基底到顶点的方向上对磨料颗粒施加力，则颗粒可在粘结基质中合理地良好固定。然而，如果在从顶点到基底的方向上施加力，则磨料颗粒可从粘结基质中相对容易地脱出。
磨料颗粒10的另一个有益效果在于由相对于轴线18成小于90度的角度设置的至少第一面22和第二面24获得的楔形形状使得磨料颗粒10可容易地从模具移除。另外，第一面22和第二面24的角度赋予每个面22,24切割特征，其不存在于磨料颗粒中，其中第一面和第二面相对于轴线成90度角度设置。磨料颗粒10的其他特征也可有利于从模具中移除。例如，如果轴线18具有非正交轮廓或者如果第一面22与第二面24和第四面28中的每一个之间的角度小于90度，则磨料颗粒10可比其中每个壁相对于彼此以相等角度设置的相应磨料颗粒更容易地从模具移除。
取决于模具腔体的尺寸，磨料颗粒10可在宽泛的颗粒长度范围内制造。通常，磨料颗粒10的尺寸在如下范围内：约0.1至约5000微米、约1至约2000微米、约5至约1500微米，或在一些实施方案中，约50至约1000、或约100至约1000微米。
根据本公开制备的磨料颗粒10可掺入到磨料制品中，或以松散的形式使用。磨料颗粒使用前通常按给定的颗粒尺寸分布进行分级。此类分布可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，该范围有时是指“粗”、“对照”和“细”粒度级。根据磨料行业公认的分级标准分级的磨料颗粒将每一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)包括如下标准，它们被称为：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。
ANSI等级标号(即规定的标称等级)包括：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI24、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、和ANSI 600。FEPA等级标号包括：P8、P12、P16、P24、P36、P40、P50、P60、P80、P100、P120、P150、P180、P220、P320、P400、P500、P600、P800、P1000和P1200。JIS等级标号包括：JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10,000。
另选地，磨料颗粒10可使用符合ASTM E-11“用于测试目的的筛布和筛网的标准规范(Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes)”的美国标准测试筛分级为标称筛选等级。ASTME-11规定了试验筛的设计和构造需求，所述试验筛利用安装在框架中的织造筛布为介质根据指定的颗粒尺寸对材料进行分类。典型名称可以表示为-18+20，其意指磨料颗粒10可通过符合18目筛的ASTM E-11规范的试验筛，并且保留在符合20目筛的ASTM E-11规范的试验筛上。在一个实施方案中，磨料颗粒10具有这样的颗粒尺寸：使得大多数磨料颗粒10通过18目试验筛并且可保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目试验筛上。在本发明的多个实施方案中，磨料颗粒10可具有的标称筛选等级，其包括：-18+20、-20+25、-25+30、-30+35、-35+40、-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500、或-500+635。
在一个方面，本公开提供具有磨料行业规定的标称等级或标称筛分等级的多个磨料颗粒，其中所述多个磨料颗粒中的至少一部分为磨料颗粒10。在另一方面，本公开提供一种方法，其包括对根据本公开制成的磨料颗粒10进行分级，以提供具有磨料行业规定的标称等级或标称筛分等级的多个磨料颗粒10。
如果需要，具有磨料行业规定的标称等级或标称筛分等级的磨料颗粒10可与其他已知的磨料颗粒混合。在一些实施方案中，基于多个磨料颗粒的总重量，至少5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、或甚至100重量％的具有磨料行业规定的标称粒级或标称筛分粒级的多个磨料颗粒为根据本公开制成的磨料颗粒10。
制成磨料颗粒的方法
所述方法可包括提供有晶种或无晶种的磨料分散体，该分散体包含可转化为α-氧化铝的颗粒。这些颗粒分散在包含挥发性组分的液体中。在一个实施方案中，该挥发性组分是水。磨料分散体应包含足以使磨料分散体的粘度足够低，以能够填充模具腔体并复制模具表面的液体量，但液体量不能太多，以导致后续从模具腔体移除液体的成本过高。磨料分散体包含2重量％至90重量％的可转化为α-氧化铝的颗粒(例如氧化铝一水合物(勃姆石)的颗粒)以及至少10重量％、或50重量％至70重量％、或50重量％至60重量％的挥发性组分(例如水)。相反，一些实施方案中的磨料分散体包含30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的固体。
也可使用除勃姆石之外的氧化铝水合物。勃姆石可通过已知的技术来制备或者可商购获得。可商购获得的勃姆石的示例包括均购自沙索北美有限公司(Sasol NorthAmerica,Inc.)的商标为“DISPERAL”和“DISPAL”的产品、或购自巴斯夫公司(BASFCorporation)的商标为“HiQ-40”的产品。这些氧化铝一水合物相对较纯，即它们除一水合物之外包括相对较少的(如果有的话)水合物相，并且具有高表面积。所得磨料颗粒的物理特性通常取决于磨料分散体中所用材料的类型。
在一个实施例中，磨料分散体为凝胶态。如本文所用，“凝胶”是分散在液体中的固体的三维网络。磨料分散体可以包含改性添加剂或改性添加剂前体。改性添加剂可用于增强磨料颗粒的某些所需特性，或者提高后续烧结步骤的效率。改性添加剂或改性添加剂的前体可以为呈可溶性盐的形式，其可以为水溶性盐。它们可包括含金属的化合物，并且可以是镁、锌、铁、硅、钴、镍、锆、铪、铬、钇、镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝、铒、钛的氧化物的前体，以及它们的混合物。可存在于磨料分散体中的这些添加剂的具体浓度可根据本领域的技术人员而变。引入改性添加剂或改性添加剂前体可导致磨料分散体胶凝。通过加热一段时间也可诱发磨料分散体胶凝。
磨料分散体也可包含成核剂，以促进水合氧化铝或煅烧氧化铝向α-氧化铝的转化。合适的成核剂包括α-氧化铝、α-氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬的细粒或者使转化成核的任何其他材料。如果使用，则成核剂的量应当足够使α氧化铝的转化得以实现。
可将胶溶剂加到磨料分散体中，以生成更稳定的水溶胶或胶态的磨料分散体。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。也可使用多质子酸，但其使磨料分散体迅速胶凝，使得其不易处理并且难以向其中引入附加组分。某些商业来源的勃姆石具有有助于形成稳定磨料分散体的酸滴定度(例如吸收的甲酸或硝酸)。
可通过任何合适的方式产生或形成磨料分散体，例如，简单地将氧化铝一水合物与包含胶溶剂的水混合的方式，或者通过形成氧化铝一水合物浆液，再向其中加入胶溶剂的方式。可添加消泡剂或其它合适的化学品，以降低混合时形成气泡或夹带空气的可能性。如果需要，可添加其它化学品，诸如润湿剂、醇类、或偶联剂。α-氧化铝磨料颗粒可包含二氧化硅和氧化铁，如1997年7月8日授予Erickson等人的美国专利5,645,619中所公开的。α-氧化铝磨料颗粒可包含氧化锆，如1996年9月3日授予Larmie的美国专利5,551,963中所公开的。或者，α-氧化铝磨料颗粒可具有微观结构或添加剂，如2001年8月21日授予Castro的美国专利6,277,161中所公开的。
参见图10A-10C，所述方法可包括提供模具54，所述模具具有至少一个腔体56、或多个腔体。如图所示的腔体56可用于制备磨料颗粒10。模具54具有大致倾斜的底部表面58。腔体56可在生产工具中形成。生产工具可为带状物、片状物、连续纤维网、涂覆辊(诸如轮转凹版辊)、安装在涂覆辊上的套筒、或模具。制造工具可以由金属(如镍)、金属合金、或塑料构成。金属生产工具可以采用任何常规的技术进行加工，诸如(例如)雕刻、抛光、电铸或金刚石车削。生产工具可包含聚合物材料。在一个实施方案中，整个模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-凝胶接触的模具表面，诸如多个腔体的表面(模具底面和模具侧壁)由聚合物材料和热塑性材料形成；所述工具的其他部分可由其他材料制成。以举例的方式，可将合适的聚合物涂层施加到金属工具以改变其表面张力特性。
聚合物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，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。也可将聚合物材料挤出或浇注在母模上，然后对其进行压制。将聚合物材料冷却使其凝固，然后会制造出生产工具。聚合物生产工具材料的例子包括热塑性材料(例如聚酯、聚碳酸酯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚乙烯和它们的组合)以及热固性材料。如果利用热塑性生产工具，则应当注意不要产生过多热量，这些热量可使热塑性生产工具变形，从而限制其寿命。关于生产工具或母模工具的设计和制造的更多信息可见于美国专利5,152,917(Pieper等人)；美国专利5,435,816(Spurgeon等人)；美国专利5,672,097(Hoopman等人)；美国专利5,946,991(Hoopman等人)；美国专利5,975,987(Hoopman等人)；以及美国专利6,129,540(Hoopman等人)。
可从顶部表面60中的开口进入腔体56。在某些情况下，腔体56可对于模具54的整个厚度延伸。另选地，腔体56可仅对于模具54的厚度的一部分延伸。在一个实施方案中，顶部表面60大致平行于模具54的底部表面58，其中腔体具有大致均匀的深度。在模具54的至少一侧处，即其中形成腔体56的一侧，可在移除挥发性组分的步骤期间保持暴露于环境气氛。该开放侧对应于磨料颗粒10的第一面22。
腔体56具有特定的三维形状，即在其中形成任何磨料颗粒10的负印记。在一个实施方案中，当从顶部观察时，腔体56的形状可描述为三角形，其具有倾斜的侧壁62，使得腔体56的底部表面58略小于顶部表面60中的开口。据信，倾斜侧壁能够使前体磨料颗粒更易于从模具移除。在本发明的多个实施方案中，倾斜侧壁62可具有一定角度，所述角度可在介于约91度至约120度之间，或介于约95度至约100度之间的范围内，诸如98度。在其他实施方案中，所述角度可在介于约95度至约130度、或介于约95度至约125度、或介于约95度至约120度、或介于约95度至约115度、或介于约95度至约110度、或介于约95度至约105度、或介于约95度至约100度的范围内。
或者，可使用其他腔体形状，诸如圆形、矩形、正方形、六边形、星形、或它们的组合，所有形状均具有大致均一的深度尺寸。深度尺寸等于从顶部表面60到底部表面58上最低点的垂直距离。另外，腔体的形状可为其它几何形状的反转，例如为角锥形、截头角锥形、截球形、截椭球形、圆锥形、和截头圆锥形。给定腔的深度可为均匀的，或者可沿其长度和/或宽度而发生变化。给定模具的腔可具有相同的形状或不同的形状。
该方法还可包括通过任何常规技术，利用磨料分散体填充模具54中的腔体56。在一些实施方案中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。在一个实施方案中，模具54的顶面60涂覆有磨料分散体。磨料分散体可被泵送到顶面60上。接下来，可使用刮刀或矫直棒将磨料分散体完全压入模具54的腔体56中。可将未进入腔体56中的磨料分散体的剩余部分从模具54的顶部表面60中移除并再循环。在一些实施例中，可使用刀辊涂布机。在一些实施方案中，磨料分散体的一小部分可保留在顶部表面60上，并且在其他实施方案中，顶部表面大致不含分散体。刮刀或矫直棒所施加的压力通常为小于100psi、或小于50psi、或小于10psi。在一些实施方案中，磨料分散体无暴露表面大幅度延伸超过顶部表面60，以确保所得磨料颗粒厚度的均匀度。
在一个实施方案中，包括侧壁62和底部表面58在内的腔体56的内表面不含脱模剂。典型的脱模剂包括(例如)油(诸如花生油、鱼油或矿物油)、有机硅、聚四氟乙烯、硬脂酸锌、以及石墨。不含脱模剂有助于在干燥磨料分散体时确保前体磨料颗粒粘着在腔体壁上，从而使模具中至少大部分的前体磨料颗粒破裂。
所述方法还可包括从模具腔体56移除磨料颗粒10。当通过蒸发除去液体时，通过磨料分散体在前体磨料颗粒形成期间的收缩而使该步骤更加容易。例如，通常前体磨料颗粒体积为形成其的磨料分散体体积的80％或更少。可在模具上单独使用或组合使用以下工艺从腔体56中移除前体磨料颗粒：重力、振动、超声振动、真空或加压空气，以从模具中去除颗粒。
可在模具外对前体磨料颗粒进行进一步干燥。如果在模具中将磨料分散体干燥至所需程度，则该附加干燥步骤不是必要的。然而，在某些情况下采用该附加干燥步骤来使磨料分散体在模具中的停留时间减至最小可能是经济的。通常，前体磨料颗粒将在约50℃至约160℃、或约120℃至约150℃的温度下，干燥约10至约480分钟、或约120至约400分钟。
该方法还包括煅烧前体磨料颗粒。在锻烧期间，基本上所有挥发性物质都被去除，并且存在于磨料分散体中的各种组分均转化成金属氧化物。通常将前体磨料颗粒加热至400℃至800℃的温度，并且保持在该温度范围内，直至移除游离水和90重量％以上的任何结合的挥发性物质。在任选步骤中，可能期望通过浸渍工艺引入改性添加剂。水溶性盐可通过将其注入到煅烧的前体磨料颗粒的孔中来引入。然后再次预烧前体磨料颗粒。
第六工艺步骤涉及对煅烧的前体磨料颗粒进行烧结以形成磨料颗粒10。在烧结之前，煅烧的前体磨料颗粒并不完全致密，因此缺乏用作磨料颗粒的硬度。烧结按以下步骤进行：将煅烧的前体磨料颗粒加热至1,000℃至1,650℃的温度，并且将其保持在该温度范围内，直到大致所有的α-一水合氧化铝(或等同物)均转化为α-氧化铝，并且孔隙度减小到小于15体积％。为了实现该转化程度，煅烧的磨料颗粒可在烧结温度下暴露的时间长度取决于多种因素，但通常为5秒至48小时。在另一个实施方案中，烧结步骤的持续时间在一分钟至90分钟的范围内。一旦烧结的、煅烧的多个前体磨料颗粒就转化为多个磨料颗粒10。烧结后，磨料颗粒10可具有约10GPa、16GPa、18GPa、20GPa或更大的维氏硬度。
可采用其他步骤来修改所述方法，例如将材料从锻烧温度迅速加热到烧结温度，将磨料分散体离心以移除淤渣、废料等。此外，如果需要，可通过合并该工序中的两个或更多个来对本方法进行修改。可用来修改本公开方法的常规工序步骤在授予Leitheiser的美国专利4,314,827中有更完全的描述。
磨料制品
在另一方面，本公开提供一种包含粘合剂和多个磨料颗粒的磨料制品，其中磨料颗粒的至少一部分为根据本公开制成的磨料颗粒10。示例性磨料制品包括涂覆磨料制品、粘结磨料制品(如砂轮)、非织造磨料制品和磨刷。涂覆磨料制品可包括具有第一和第二相对主表面的背衬，并且其中粘合剂(底胶)和多个磨料颗粒在第一主表面的至少一部分上形成磨料层。在一些实施方案中，基于磨料制品中磨料颗粒的总重量计，磨料制品中至少5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、或甚至100重量％的磨料颗粒为根据本公开制成的磨料颗粒10。
如图11所示，带涂层磨料制品64包括背衬66，所述背衬具有施涂在背衬66的第一主表面上方的底胶层68(粘合剂)的第一层。部分嵌入底胶层68的是形成磨料层的多个磨料颗粒10。磨料颗粒10上方为复胶层70的第二层。底胶层68的用途是将磨料颗粒10固定至背衬66上，并且复胶层70的用途是增强磨料颗粒10。如本文所述，可通过包在磨料颗粒10的喇叭形第一末端14和第二末端16周围的底胶层68和复胶层70将磨料颗粒10进一步固定到磨料制品64。在一些实施方案中，基于磨料层内磨料颗粒的总重量计，磨料层中至少5重量％、10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、60重量％、65重量％、70重量％、75重量％、80重量％、85重量％、90重量％、95重量％、或甚至100重量％的磨料颗粒为根据本公开制成的磨料颗粒10。在一些实施方案中，磨料层中约60重量％至100重量％的磨料颗粒为磨料颗粒10。在另一个实施方案中，约100重量％的磨料层中的磨料颗粒为磨料颗粒10。在其他实施方案中，磨料层可包括磨料颗粒10A-10I的任何混合物。
在制造带涂层磨料制品期间，可通过静电涂布技术将磨料颗粒10施加到底胶层中。静电涂布使较高纵横比的磨料颗粒10大致垂直取向。此取向方式使涂覆磨料制品的性能得到改善。
磨料制品可包含磨料颗粒10连同常规磨料颗粒、稀释剂颗粒或易蚀附聚物的共混物。常规磨料颗粒的代表性示例包括熔融氧化铝、碳化硅、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、立方晶型氮化硼、金刚石等。稀释剂颗粒的代表性示例包括大理石、石膏、和玻璃。
磨料颗粒10还可具有表面涂层。已知表面涂层用于改善磨料制品中磨料颗粒和粘合剂之间的粘附力，或可用于辅助磨料颗粒的静电沉积。此类表面涂层描述于美国专利5,213,591、5,011,508；1,910,444；3,041,156；5,009,675；5,085,671；4,997,461和5,042,991中。另外，表面涂层可防止磨料颗粒封堵。“封堵”是描述来自正在研磨的工件的金属颗粒被焊接到磨料颗粒顶部的现象的术语。具有上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。
底胶层68和复胶层70包含树脂粘合剂。底胶层68的树脂粘合剂与复胶层70的树脂粘合剂可以相同或不同。适用于这些涂层的树脂粘合剂的示例包括酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化的环氧树脂、聚氨基甲酸酯树脂以及它们的组合。
除树脂粘合剂之外，底胶层68或复胶层70或这两个涂层还可包含本领域已知的添加剂，诸如例如填料、助磨剂、润湿剂、表面活性剂、染料、颜料、偶联剂、以及它们的组合。填料的示例包括碳酸钙、硅石、滑石、粘土、偏硅酸钙、白云石、硫酸铝以及它们的组合。助磨剂涵盖各种各样不同的材料，并且可以为无机物或有机物。助磨剂的例子包括蜡、有机卤化物、卤化物盐、金属及其合金。有机卤化物可在研磨过程中分解，并且释放卤酸或气态卤化物。本发明还涵盖顶胶层的使用。顶胶层可包含粘结剂和助磨剂。粘结剂可由如下材料形成：诸如酚醛树脂、丙烯酸酯树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、氨基甲酸酯树脂以及它们的组合。
图12示出了粘结磨料制品80。粘结磨料制品80包括嵌入粘结材料82中的磨料颗粒10。如图所示，粘结磨料制品80是轮子的一部分。粘结磨料制品80通常通过模制工艺来制成。在模制过程中，粘结剂材料前体，即液体有机物、粉末状无机物、粉末状有机物或它们的组合与所述磨料颗粒混合。在一些情况下，首先将液体介质(例如，树脂或溶剂)施加到磨料颗粒以润湿其外表面，并且然后将被润湿的颗粒与粉末状介质混合。根据本发明的粘结磨具轮可通过压缩模制、注模、转移模制等制成。模制可通过热压或冷压或者本领域技术人员已知的任何合适的方式来完成。
粘结剂材料可包括玻璃质无机材料(例如，就玻璃化磨具轮而言)、金属、或有机树脂(例如，就树脂粘结磨具轮而言)。
实施例
通过参考以举例说明的方式提供的以下实施例，可更好地理解本公开的各种实施方案。本公开不限于本文给出的实施例。
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。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。
用在实施例中的材料缩写描述于下表1中。
表1
Figure BDA0002002563140000191
磨削测试在安装在12000rpm空气驱动研磨机上时，通过在表面的0.25英寸(0.6cm)×18英寸(45.7cm)的面积范围内磨削矩形低碳钢筋(0.25英寸(0.6cm)×18英寸(45.7cm)×3英寸(7.6cm))来测试磨削轮，所述研磨机前后振荡(一个循环＝单程18英寸(45.7cm)，总计36英寸(91cm))并持续十个一分钟循环。所施加的载荷为9磅(4.1kg)研磨机重量，并且磨削轮相对于表面保持15度的角度(即0度)钢筋在每个循环中从一端到另一端来回移动16次。在每个循环之前和之后对钢筋进行称重，并记录重量损失(即，切削量)。总切削量测量为在测试结束时以克为单位的累积质量损失。盘磨损测量为在10次循环测试之后，记录的磨削盘的重量损失(即，)。
实施例1
使用以下配方制备的勃姆石溶胶-凝胶样品：通过将含去离子水(2400份)和70％水性硝酸(72份)的溶液高剪切混合，分散氧化铝一水合物粉末(1600份，以商标“DISPERAL”获得)。使所得溶胶-凝胶老化1小时。将所得溶胶-凝胶压入具有花生油局部涂层的模具中，所述花生油局部涂层通过将约2克的1重量％花生油甲醇溶液刷到片材上获得。模具腔体的视图示于图10A-10C中，其中指示标称尺寸和角度。使用油灰刀使溶胶-凝胶铺展到片材上，使得所述腔体完全填充。然后，将包含溶胶-凝胶的片材空气干燥两小时。在干燥之后，摇动片材以除去所得的前体成形颗粒。
然后通过将前体成形磨料颗粒在空气中加热至大约650℃并持续15分钟来将其煅烧。然后用具有下列浓度的混合硝酸盐溶液(记录为氧化物)使颗粒饱和：1.8％的MgO、Y2O3、Nd2O3和La2O3中的每一种。移除过量的硝酸盐溶液，并使饱和的前体成形磨料颗粒干燥，然后在650℃下再次煅烧所述颗粒，并在大约1400℃下烧结。煅烧和烧结两者使用管式回转炉来执行。由上述方法制备的典型磨料颗粒AP1如图13所示。
实施例2
磨料颗粒AP1用于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。混合物通过将860克磨料颗粒AP1、55克液体酚醛树脂(以商标“PREFERE825136G1”从芬兰赫尔辛基的芬兰太尔公司(Dynea Oy Corporation,Helsinki,Finland)获得)、155克酚醛树脂粉末(以商标“VARCUM 29302”从得克萨斯州达拉斯的Durez公司获得(Durez Corporation，Dallas，Texas))和155克六氟铝酸钠(以商标“CRYOLITE”从丹麦乌勒斯莱乌的Freebee公司(Freebee，Ullerslev，Denmark)混合，并使用桨式搅拌器(以“CUISINART Sm-70”从新泽西州东温莎的康奈公司(Conair Corporation，East Windsor，New Jersey)获得，以速度1操作)混合10分钟而制成。将玻璃纤维网稀松布的4.5英寸(11.4厘米)直径盘(以商标“PS 660”从斯洛文尼马里博尔亚的Swatycomet D.O.O公司(Swatycomet D.O.O，Maribor，Slovenia)置于4.5英寸(11.4厘米)直径的腔体模具中。将混合物(150克)均匀铺展。玻璃纤维网稀松布的第二4-英寸(10.2厘米)直径盘(以商品名“PS660”从Swatycomet D.O.O公司(Swatycomet D.O.O)获得)置于混合物的顶部上。然后将附加的相同混合物(150克)均匀铺开。将玻璃纤维网稀松布的第三3-英寸(7.4厘米)直径盘(以商品名“PS 660”从Swatycomet D.O.O公司(Swatycomet D.O.O)获得)置于混合物的顶部上。随后在40吨/38平方英寸(14.5兆帕斯卡)的压力下压制填充的腔体模具。
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。轮在5吨/38平方英寸(1.8兆帕斯卡)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，并且温度在4小时内逐渐下降至27℃。最终磨削轮的尺寸为180毫米直径×7毫米厚度。中心孔的直径为7/8英寸(2.2厘米)。
比较例A
重复一般描述于实施例2的程序，不同的是使用AP2代替AP1。
比较例B
重复一般描述于实施例2的程序，不同的是使用AP3代替AP1。
使用“磨削测试”中所述的方法测试由实施例2、比较例A和B制成的磨削轮。测试结果汇总于表1和图14中。
表1
总切削量(克) 磨损(克)
实施例2 326 3.91
比较例A 337 3.41
比较例B 114 2.09
由比较例B制成的轮在磨削测试结束时失效，并且与由实施例2制成的轮子(图16中所示的磨损)相比示出显著的毁坏性磨损(如图15中所示)。
实施例3
重复一般描述于实施例2中的程序，不同的是用磨料颗粒共混物代替AP1，所述磨料颗粒共混物由用于代替100％AP1的50份AP1和50份AP4组成。
比较例C
重复一般描述于实施例2中的程序，不同的是用磨料颗粒共混物代替AP1，所述磨料颗粒共混物由50份AP2和50份AP4组成。
比较例D
重复一般描述于实施例2中的程序，不同的是用磨料颗粒共混物代替AP1，所述磨料颗粒共混物由50份AP3和50份AP4组成。
使用“磨削测试”中所述的方法测试由实施例3、比较例C和D制成的磨削轮。测试结果汇总于表2和图17中。
表2：
总切削量(克) 磨损(克)
实施例3 282 4.75
比较例C 265 4.30
比较例D 132 2.39
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。
尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本发明已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。
附加实施方案
实施方案1提供一种磨料颗粒，其包括：
限定在相对的第一末端和第二末端之间的细长主体，所述第一末端和所述第二末端各自限定大致平坦表面，其中所述细长主体具有延伸穿过所述第一末端和所述第二末端的轴线，所述第一末端和所述第二末端具有相应的第一截面面积和第二截面面积，所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向，所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积，并且介于所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。
实施方案2提供根据实施方案1所述的磨料颗粒，其中所述轴线为非正交轴线。
实施方案3提供根据实施方案1-2中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第一末端和所述第二末端两者均以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。
实施方案4提供根据实施方案1-3中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第一截面面积和所述第二截面面积大致相同。
实施方案5提供根据实施方案1-4中任一项所述的磨料颗粒，其中第一截面面积和第二截面面积不同。
实施方案6提供根据实施方案1-5中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积位于所述细长主体的轴线的中点处或中点附近。
实施方案7提供根据实施方案1-6中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积位于所述细长主体的轴线的中点和所述第一末端或所述第二末端中的一个之间。
实施方案8提供根据实施方案1-7中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积小于所述第一截面面积和所述第二截面面积中的每一个至少20％。
实施方案9提供根据实施方案1-8中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积小于所述第一截面面积和所述第二截面面积两者20％至40％。
实施方案10提供根据实施方案1-9中任一项所述的磨料颗粒，其中所述颗粒包含α-氧化铝。
实施方案11提供根据实施方案1-10中任一项所述的磨料颗粒，其中所述颗粒具有长度对宽度为3:1至6:1的纵横比。
实施方案12提供根据实施方案1-11中任一项所述的磨料颗粒，其中所述磨料颗粒具有长度对宽度为至少3:1的纵横比。
实施方案13提供了根据实施方案1-12中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第一末端和所述第二末端之间的至少两个截面面积表示相应的第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积。
实施方案14提供根据实施方案1-13中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积具有大约相同的面积。
实施方案15提供根据实施方案1-14中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积具有不同的面积。
实施方案16提供根据实施方案1-15中任一项所述的磨料颗粒，其中介于所述第一局部最小截面面积和所述第二局部最小截面面积之间的截面面积表示局部最大截面面积。
实施方案17提供根据实施方案1-16中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最大截面面积与所述第一截面面积和所述第二截面面积中的至少一个大致相同。
实施方案18提供根据实施方案1-17中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最大截面面积大致位于所述细长主体的轴线的中点处。
实施方案19提供根据实施方案1-18中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最大截面面积位于所述细长主体的轴线的中点和所述第一末端或所述第二末端中的一个之间。
实施方案20提供根据实施方案1-19中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的圆形恒定截面形状。
实施方案21提供根据实施方案1-20中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体从所述第一末端和所述第二末端中的每一个渐缩到所述局部最小截面面积。
实施方案22提供根据实施方案1-21中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的多边形截面形状。
实施方案23提供根据实施方案1-22中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的多边形恒定截面形状。
实施方案24提供根据实施方案1-23中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体包括限定在所述第一末端和所述第二末端之间的多个面，并且每个面在边缘处接合。
实施方案25提供根据实施方案1-24中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的三角形截面形状。
实施方案26提供根据实施方案1-25中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的三角形恒定截面形状。
实施方案27提供根据实施方案1-26中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体包含：
第一面，所述第一面在第一末端与第二末端之间延伸；
第二面，所述第二面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第一面和所述第二面之间的第一边缘；
第三面，所述第三面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第二面和所述第三面之间的第二边缘；以及
介于所述第三面和所述第一面之间的第三边缘，
其中所述第一面、第二面或第三面中的至少一个朝向所述局部最小截面面积渐缩。
实施方案28提供根据实施方案1-27中任一项所述的磨料颗粒，其中介于第一面、第二面或第三面中的每一个之间的角度为大致120度。
实施方案29提供根据实施方案1-28中任一项所述的磨料颗粒，其中所述渐缩的第一面、第二面或第三面具有线性轮廓。
实施方案30提供根据实施方案1-29中任一项所述的磨料颗粒，其中所述渐缩的第一面、第二面或第三面具有弯曲的轮廓。
实施方案31提供根据实施方案1-30中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的方形截面形状。
实施方案32提供根据实施方案1-31中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的方形恒定截面形状。
实施方案33提供根据实施方案1-32中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体包含：
第一面，所述第一面在第一末端与第二末端之间延伸；
第二面，所述第二面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第一面和所述第二面之间的第一边缘；
第三面，所述第三面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第二面和所述第三面之间的第二边缘；
第四面，所述第四面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第三面和所述第四面之间的第三边缘；以及
介于所述第四面和所述第一面之间的第四边缘，
其中所述第一面、第二面、第三面或第四面中的至少一个朝向所述局部最小截面面积渐缩。
实施方案34提供根据实施方案1-33中任一项所述的磨料颗粒，其中所述渐缩的第一面、第二面、第三面或第四面具有线性轮廓。
实施方案35提供根据实施方案1-34中任一项所述的磨料颗粒，其中所述渐缩的第一面、第二面、第三面或第四面具有弯曲轮廓。
实施方案36提供根据实施方案1-35中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的矩形截面形状。
实施方案37提供根据实施方案1-36中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的矩形恒定截面形状。
实施方案38提供根据实施方案1-37中任一项所述的磨料颗粒，其中介于第一面、第二面、第三面或第四面中至少两个之间的角度小于90度。
实施方案39提供根据实施方案1-38中任一项所述的磨料颗粒，其中介于第一面与第二面和第四面中每一个之间的角度小于90度。
实施方案40提供根据实施方案1-39中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体包含：
第一面，所述第一面在第一末端与第二末端之间延伸；
第二面，所述第二面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第一面和所述第二面之间的第一边缘；
第三面，所述第三面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第二面和所述第三面之间的第二边缘；
第四面，所述第四面在第一末端与第二末端之间延伸；
介于所述第三面和所述第四面之间的第三边缘；以及
介于所述第四面和所述第一面之间的第四边缘，
其中所述第一面、第二面、第三面或第四面中的至少一个朝向所述局部最小截面面积渐缩。
实施方案41提供根据实施方案1-40中任一项所述的磨料颗粒，其中所述渐缩的第一面、第二面、第三面或第四面具有线性轮廓。
实施方案42提供根据实施方案1-41中任一项所述的磨料颗粒，其中所述渐缩的第一面、第二面、第三面或第四面具有弯曲轮廓。
实施方案43提供根据实施方案1-42中任一项所述的磨料颗粒，其中介于第一面、第二面、第三面或第四面中至少两个之间的角度小于90度。
实施方案44提供根据实施方案1-43中任一项所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积位于所述细长主体的轴线的中点和所述第一末端或所述第二末端中的一个之间。
实施方案45提供根据实施方案1-44中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的梯形截面形状。
实施方案46提供根据实施方案1-45中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的梯形恒定截面形状。
实施方案47提供根据实施方案1-46中任一项所述的磨料颗粒，其中所述细长主体包含：
具有截面面积不同的第一恒定截面形状的第一部分；以及
具有截面面积不同的第二恒定截面形状的第二部分，其中所述第二截面形状不同于所述第一恒定截面形状。
实施方案48提供根据实施方案1-47中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第一部分和第二部分的恒定截面形状独立地选自圆形截面形状、三角形截面形状、方形截面形状、矩形截面形状和梯形截面形状。
实施方案49提供根据实施方案1-48中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第一部分沿所述轴线占所述细长主体长度的大于50％。
实施方案50提供根据实施方案1-49中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第二部分沿所述轴线占所述细长主体长度的大于50％。
实施方案51提供了根据实施方案1-50中任一项所述的多个磨料颗粒。
实施方案52提供了一种粘结磨料制品，其包含被保持在粘结剂材料中的根据实施方案1-51中任一项所述的多个磨料颗粒。
实施方案53提供根据实施方案1-52中任一项所述的粘结磨料制品，其中所述粘结磨料制品包含粘结的磨削轮。
实施方案54提供根据实施方案1-53中任一项所述的粘结磨料制品，其中所述粘结剂材料包含玻璃状粘结剂材料。
实施方案55提供根据实施方案1-54中任一项所述的粘结磨料制品，其中所述粘结剂材料包含有机粘结剂材料。
实施方案56提供了一种形成根据实施方案1-55中任一项所述的磨料颗粒的方法，所述方法包括：
将原料混合物置于模具中；
使所述原料在模具中固化以提供磨料颗粒；以及
从所述模具中移除所述磨料颗粒。
实施方案57提供一种使用根据实施方案1-56中任一项所述的磨料颗粒的方法，所述方法包括：
将所述磨料颗粒掺入粘结磨料制品中；以及
用所述制品磨削表面。
实施方案58提供一种使用根据实施方案1-57中任一项所述的包括所述磨料颗粒的粘结磨料制品的方法，所述方法包括：
用所述制品磨削表面。

Claims (26)

1.一种细长的磨料颗粒，所述磨料颗粒具有长度比宽度为至少3:1的纵横比，并且包含：
限定为在相对的第一末端和第二末端之间延伸的细长主体；其中所述第一末端和所述第二末端各自包括大致平坦的表面并且分别具有相应的第一截面面积和第二截面面积；
其中所述细长主体具有延伸穿过所述第一末端和所述第二末端的轴线；其中所述第一末端和所述第二末端中的至少一个以相对于所述轴线成小于90度的角度取向；并且
其中所述细长主体具有沿所述轴线居中的可变的截面面积，并且介于所述第一末端和所述第二末端之间的至少一个截面面积表示局部最小截面面积。
2.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述轴线为非正交轴线。
3.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述第一末端和所述第二末端两者均以相对于所述轴线成小于90度的角度取向。
4.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述第一截面面积和所述第二截面面积大致相同。
5.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述第一截面面积和所述第二截面面积不同。
6.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积位于所述细长主体的轴线的中点处或中点附近。
7.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积位于所述细长主体的轴线的中点和所述第一末端或所述第二末端中的一个之间。
8.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积小于所述第一截面面积和所述第二截面面积中的每一个至少20%。
9.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述局部最小截面面积小于所述第一截面面积和所述第二截面面积两者20%至40%。
10.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述颗粒包含α-氧化铝。
11.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述颗粒具有长度比宽度为3:1至6:1的纵横比。
12.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述磨料颗粒具有长度比宽度为4:1至5:1的纵横比。
13.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述第一末端和所述第二末端之间的至少两个截面面积表示相应的第一局部最小截面面积和第二局部最小截面面积。
14.根据权利要求13所述的磨料颗粒，其中所述第一局部最小截面面积和所述第二局部最小截面面积具有大约相同的面积。
15.根据权利要求13所述的磨料颗粒，其中所述第一局部最小截面面积和所述第二局部最小截面面积具有不同的面积。
16.根据权利要求13所述的磨料颗粒，其中介于所述第一局部最小截面面积和所述第二局部最小截面面积之间的截面面积表示局部最大截面面积。
17.根据权利要求16所述的磨料颗粒，其中所述局部最大截面面积与所述第一截面面积或所述第二截面面积中的至少一个大致相同。
18.根据权利要求16所述的磨料颗粒，其中所述局部最大截面面积大致位于所述细长主体的轴线的中点处。
19.根据权利要求16所述的磨料颗粒，其中所述局部最大截面面积位于所述细长主体的轴线的中点和所述第一末端或所述第二末端中的一个之间。
20.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的圆形恒定截面形状。
21.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述细长主体从所述第一末端和所述第二末端中的每一个渐缩到所述局部最小截面面积。
22.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的多边形截面形状。
23.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的多边形恒定截面形状。
24.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述细长主体包括限定在所述第一末端和所述第二末端之间的多个面，并且每个面在边缘处接合。
25.根据权利要求1所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的三角形截面形状。
26.根据权利要求25所述的磨料颗粒，其中所述细长主体具有截面面积不同的三角形恒定截面形状。
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