專利名稱：玻璃化超級(jí)磨具及其制造方法
在已知的最硬的材料中，有例如通過(guò)化學(xué)蒸氣淀積制得的金剛石膜(CVD金剛石)、多晶金剛石(PCD)、晶體氮化硼(CBN)和多晶氮化硼(PCBN)。尖端嵌入PCD或其它硬質(zhì)材料的切割工具是很難制造的。典型的切割工具制法要求兩個(gè)研磨操作，粗磨和精磨，它們?cè)诓煌纳拜喩线M(jìn)行。許多在粗磨和精磨這些材料中使用的常規(guī)磨具包括用金屬粘結(jié)的超級(jí)砂輪。通常，用金屬粘結(jié)的磨具每小時(shí)研磨的部件比玻璃粘結(jié)的工具少。
玻璃粘結(jié)的超級(jí)磨具具有吸引人的溫度特性，但是它易碎，并與金屬粘結(jié)的磨具相比，它更容易磨損。此外，玻璃粘結(jié)的金剛石磨具存在因?yàn)榻饎偸筒Ａд辰Y(jié)差而導(dǎo)致的性能缺陷。此外，制造玻璃粘結(jié)的金剛石磨具的已有方法通常要求高溫、長(zhǎng)時(shí)間以及非氧化或者還原氣氛。
因此，要求一種能粗磨或精磨硬工件的磨具，以及制造這種工具的方法，它能減少或消除上述問(wèn)題。
本發(fā)明通常涉及一種磨具以及制造磨具的方法。
所述磨具包含超級(jí)磨粒組分、填料組分和玻璃質(zhì)粘合劑，所述填料組分包含空心體。所述玻璃質(zhì)粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，所述磨具包括一芯體以及在該芯體周邊的研磨邊緣。在另一實(shí)施方式中，所述磨具包含玻璃質(zhì)粘合劑組分，它在低于約850℃的溫度下燒結(jié)。
所示制造磨具的方法包括將超級(jí)磨粒組分、填料組分和玻璃質(zhì)粘合劑組分混合起來(lái)，所述粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物。在約600-850℃的溫度下燒結(jié)所混合的組分。所得燒結(jié)的組分可以附到芯體上。
本發(fā)明磨具可以用于研磨切割工具的嵌入物。一種研磨基于金剛石的切割工具嵌入物的方法包括選擇如上所述的磨具，使磨具和嵌入物接觸，研磨所述嵌入物的邊緣。通過(guò)本發(fā)明方法獲得的嵌入物邊緣基本上不含碎片和/或不規(guī)則形狀。
本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。例如，所述玻璃質(zhì)粘合劑通常提供良好的玻璃-金剛石粘合，使磨具很好地適合于粗磨及精磨硬質(zhì)材料，如多晶金剛石、金剛石膜、氮化硼、陶瓷及硬化金屬。在使用中，本發(fā)明的磨具可以安裝到金屬芯體上，通常提供高產(chǎn)量、良好的邊緣質(zhì)量并降低砂輪磨損?？梢允褂猛瑯拥哪ゾ邅?lái)進(jìn)行粗磨及精磨操作。本發(fā)明的方法可以在相對(duì)低的溫度下進(jìn)行，可以使用相對(duì)較短的均熱(或燒結(jié))時(shí)間。而且，可以使制造工藝減少或無(wú)需使用非氧化氣氛如氮?dú)饣蛘哌€原碳來(lái)源。
本發(fā)明通常涉及磨具。磨具的例子包括砂輪、磨盤、砂輪截片、磨石以及細(xì)磨石。本發(fā)明還涉及制造磨具的方法。
本發(fā)明的磨具包含超級(jí)磨粒組分、包含空心體的填料組分和玻璃質(zhì)粘合劑組分，所述粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物。通常，所述磨具是粘結(jié)的磨具，這和例如涂布型磨具相反。
如本文所述，“超級(jí)磨料”是指磨粒在Knoop硬度儀上測(cè)量的硬度至少為立方氮化硼(CBN)的硬度即K100至少為4700。除了立方氮化硼外，超級(jí)磨料的其它例子包括天然和合成金剛石。合適的金剛石或者立方氮化硼材料可以是結(jié)晶的，或者多晶的。所述超級(jí)磨料較好是金剛石。
所述超級(jí)磨料呈粒狀，也稱為“粗砂”。本發(fā)明的超級(jí)磨粒組分可以從市場(chǎng)上購(gòu)得，或者用常規(guī)方法制得。本發(fā)明所用超級(jí)磨料的平均粒度通常約為0.5-500微米。所述粒度范圍較好為2-200微米。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述超級(jí)磨粒組分占所述超級(jí)磨具的至少約5體積％。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述超級(jí)磨粒組分約占所述超級(jí)磨具的5-50體積％，更好是約所述超級(jí)磨具的20-40體積％。
所述玻璃質(zhì)粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物。如本技術(shù)領(lǐng)域所知，玻璃質(zhì)粘合劑通常由熔化原料如氧化硅(SiO2)、粘土、長(zhǎng)石和其它可以混合及加工的原料而形成。一旦制得玻璃，它可以研磨成粉，通常稱為“玻璃料”。在玻璃質(zhì)粘結(jié)磨具中通常使用氧化硅-氧化鋁玻璃粘合劑。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)粘合劑組約占所述磨具的28體積％以下。在另一實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分約占所述磨具的14-28體積％，更好是約占所述超級(jí)磨具的15-22體積％。
以所述玻璃質(zhì)粘合劑組分計(jì)，本文所述的玻璃質(zhì)粘合劑包含約1-6重量％的ZnO。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，ZnO約占所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的2-4重量％。
合適的堿金屬氧化物例子以及所述玻璃質(zhì)粘合劑組分中堿金屬的合適量包括氧化鈉(Na2O，約3-6重量％)、氧化鉀(K2O，約4-7重量％)以及氧化鋰(Li2O，約1-5重量％)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的堿金屬氧化物包括氧化鈉和氧化鉀。在另一個(gè)實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的堿金屬氧化物還包括氧化鋰。
在一個(gè)實(shí)施方式中，混合的堿金屬氧化物的量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的5-15重量％，較好是8-12重量％。在另一實(shí)施方式中，混合的堿金屬氧化物的量大于所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的約9重量％。
在另一實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分還包含1-6重量％的氧化鋇(BaO)。在尤其優(yōu)選的實(shí)施方式中，氧化鋇約占所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的2-4重量％。在特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述氧化鋅和氧化鋇的混合量至少約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的5％。
所述玻璃質(zhì)粘合劑組分還包括氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化鈣(CaO)、氧化鎂(MgO)和氧化鎳(NiO)，且在玻璃組合物中，其它氧化物的量通常很少。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)組分包含低溫?zé)Y(jié)的氧化硅-氧化鋁基玻璃的玻璃料。所述氧化鋁占所述玻璃質(zhì)組分的1-10重量％。氧化硅和氧化鋁的總量通常約為51-80重量％。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分包含約50-70重量％，較好是55-65重量％的SiO2；約16-25重量％，較好是18-22重量％的B2O3；約5-15重量％，較好是8-12重量％的堿金屬氧化物；約1-6重量％，較好是約2-4重量％的BaO；約1-6重量％，較好是約2-4重量％的ZnO。在優(yōu)選的實(shí)施方式中，所述玻璃質(zhì)粘合劑在低于850℃的溫度下熔化成磨料。至于熔化，是指將所述玻璃質(zhì)粘合劑熔化，涂布并附著到磨粒上，在冷卻之后形成粘結(jié)磨具。
本發(fā)明磨具的填料組分包括空心體。如本文所述，術(shù)語(yǔ)“空心”是指在基本上不滲水的壁內(nèi)存在真空空間或者空腔。空心體可以是任何形狀。合適的形狀是球形。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述填料組分的空心體，其空隙體積約為30-75％。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述空心體的抗碎強(qiáng)度約為2000-5000psi。
所述空心體合適的材料包括玻璃陶瓷富鋁紅柱石、氧化鋁、玻璃、陶瓷泡和陶瓷球體。優(yōu)選在模制和燒結(jié)所述磨具過(guò)程中能耐受輾壓的空心體。合適的空心體由Environsphere Co.，Zeeland Industries，3-M Specialty Materials以及PQCorp.提供。在一個(gè)實(shí)施例中，所述空心體是3-M Specialty Materials制造的Z-Light SpheresTMCeramic Microsphere。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述空心體的平均直徑約為10-150微米。較好的是，至少約90％的空心體，其粒度約為20-120微米。
在一個(gè)實(shí)施方式中，所述空心體在磨具中至少約為10體積％。在另一實(shí)施方式中，所述空心體在磨具中至少約為10-30體積％。優(yōu)選包含至少90重量％完整空心體的磨具。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，磨具包含至少約15體積％空隙，這并不包括空心體中的空隙。所述空隙例如可以是磨具敞開的孔隙。
本發(fā)明的方法包括將超級(jí)磨粒組分、填料組分和玻璃質(zhì)粘合劑組分混合起來(lái)，所述粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物?？梢酝ㄟ^(guò)過(guò)篩除去空心體中破裂的顆粒。
所述混合的組分在約600-850℃的最大溫度下燒結(jié)。在一個(gè)實(shí)施方式中，所述混合的組分燒結(jié)約2-7小時(shí)。整個(gè)燒結(jié)周期約為12小時(shí)。意想不到的是，在這種相對(duì)較低的玻璃燒結(jié)溫度下，所述包含氧化硅、氧化鋁、混合堿金屬氧化物和BaO的玻璃質(zhì)粘合劑組分所需的燒成周期約為用于包含金剛石顆粒的磨具的市售玻璃質(zhì)粘合劑所需時(shí)間的一半。
在具體的實(shí)施方式中，所述混合的組分在環(huán)境空氣氣氛中燒結(jié)。如本文所述，短語(yǔ)“環(huán)境空氣氣氛”是指從環(huán)境中抽取并未進(jìn)行處理的空氣。
在一個(gè)實(shí)施方式中，通過(guò)機(jī)械摻合將所述組分混合。如本技術(shù)領(lǐng)域所知，可以加入其它成分，如有機(jī)粘合劑。組分可以按順序加入，或者一次性加入。任選地，所得混合物可以過(guò)篩除去在摻合過(guò)程中形成的團(tuán)聚物。
將所述混合物置于合適的模具中，進(jìn)行擠壓。通常使用成形的塞子來(lái)蓋住所述混合物。在一個(gè)實(shí)施例中，將所述混合的組分模制擠壓成適于用作砂輪邊緣的形狀。可以通過(guò)任何方式如冷壓和熱壓來(lái)進(jìn)行擠壓。優(yōu)選避免輾壓空心體的模制和擠壓方法。
優(yōu)選冷壓，它通常包括在室溫下施加足夠固定模具組件的起始?jí)毫?。所用起始?jí)毫νǔ＜s為50-150噸。然后，燒結(jié)所得模具未成熟的形狀。如本文所述，術(shù)語(yǔ)“不成熟”是指物件在之后加工步驟中能保持其形狀，卻不具有足夠永久保持其形狀的強(qiáng)度。燒結(jié)可以在空氣中進(jìn)行15小時(shí)以下，燒結(jié)溫度低于850℃，較好是600-750℃。
例如，在美國(guó)專利No.4,157,897和2,986,455中說(shuō)明了熱壓方法，其內(nèi)容參考引用于此。在Kirk-Othmer，Encyclopedoia of Chemical Technology，第三版，1979，第263頁(yè)以及在Encyclopedoia of Materials Science and Engineering，第3卷，Pergamon Press Ltd.，1986，第2205-2208頁(yè)中也說(shuō)明了熱壓方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，在燒結(jié)之前以及該過(guò)程中施加壓力。在另一實(shí)施方式中，僅在燒結(jié)過(guò)程中施加壓力。在另一實(shí)施方式中，在將制件從爐中取出后將壓力施加到模塑組件上，這稱為“熱模壓”。如本文所述，術(shù)語(yǔ)“熱壓”包括“熱模壓”步驟。燒結(jié)并不需要非氧化氣氛。
通常，若使用熱壓，燒結(jié)通常在約500-750℃的溫度下進(jìn)行，最終模壓壓力通常約為0.7-1.5噸/平方英寸(tsi)。在所述最終溫度和壓力條件下進(jìn)行模塑的保持時(shí)間約小于10分鐘，較好約為4-8分鐘。
使用不會(huì)輾壓所述空心體的模壓方法是關(guān)鍵。在一個(gè)實(shí)施方式中，在模壓之后至少90重量％空心體保持完好。
將所述磨具從模具中取出，并經(jīng)空氣冷卻。在之后的步驟中，按照標(biāo)準(zhǔn)方式使所述燒結(jié)的工具修邊，并進(jìn)行磨光，然后在使用前進(jìn)行速度測(cè)試。
在實(shí)際使用中，本發(fā)明的磨具通常包括芯體周邊上的研磨邊緣。本發(fā)明的工具包括6A2H型、1A1型、6A1型、4A2型以及它們砂輪形狀。所述研磨邊緣包含上述磨粒、玻璃質(zhì)粘合劑和填料組分。將粘合劑中的磨粒，例如模制的研磨片附著在芯體上的方法在本技術(shù)領(lǐng)域中是已知的，包括釬焊、激光焊接、膠粘或者膠結(jié)。優(yōu)選膠結(jié)。
在本技術(shù)領(lǐng)域中已知金屬、陶瓷、樹脂和混合芯體。適用于本發(fā)明模具的芯體材料的例子是鋁樹脂復(fù)合物，通常它能提供良好的工具振動(dòng)衰減。在一個(gè)實(shí)施方式中，鋁樹脂芯體具有以下重量百分?jǐn)?shù)組成約8.3％酚醛樹脂、約90％鋁粉以及約1.7％石灰。如本技術(shù)領(lǐng)域已知的，所述芯體可以將芯體母體模制成芯體形狀，并在鋁的熔化溫度下進(jìn)行燒結(jié)。鋁芯體也適于作為本發(fā)明及其應(yīng)用中的磨具。
在一個(gè)實(shí)施方式中，本發(fā)明的工具用于研磨切割工具的嵌入物，所述嵌入物由PCD、CDV或其它硬質(zhì)超級(jí)磨料制得。用同樣的工具可以進(jìn)行粗磨和表面精磨。雖然用本發(fā)明硬度工具進(jìn)行研磨的優(yōu)點(diǎn)在研磨PCD嵌入物的邊緣時(shí)最為明顯，但是也可以使用這些工具研磨所述切割工具嵌入物的表面。所述研磨操作可以在表面以及基本上不含碎片或不規(guī)則物的嵌入物邊緣上進(jìn)行。
通過(guò)以下非限制性實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。
實(shí)施例1
使用組合物A和B制造玻璃質(zhì)試驗(yàn)條，以進(jìn)行比較試驗(yàn)。組合物A是玻璃料粘合劑材料，它在用于研磨PCD和PCBN材料，尤其是金剛石基切割工具嵌入物(例如PCD、CVD及其它)的市售金剛石砂輪中作為玻璃質(zhì)粘合劑。組合物A包含59-72重量％SiO2/Al2O3、20-23重量％B2O3、1-2重量％CaO和約5.0重量％Na2O。組合物A不含ZnO、混合堿金屬氧化物或BaO。組合物B是本發(fā)明的玻璃質(zhì)粘合劑，如表1所示(以重量百分?jǐn)?shù)計(jì))表1

在燒結(jié)之前，所述試驗(yàn)條的組成為28％金剛石、15％陶瓷空心球體、24.5％玻璃粘合劑和32.5％孔隙率。所用陶瓷空心球體是SL150型(60-100微米)，從Environsphere獲得。金剛石(15/25微米)從Saint-Gobain Ceramics &Plastics，Inc.，Worcester，MA獲得。
為了制造所述試驗(yàn)條，將材料稱重，并在碗中攪拌混合，然后通過(guò)105目的篩子(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)尺寸)篩分兩次。然后，將它們置于合適大小的鋼制模具中，制得尺寸如下的試驗(yàn)樣品0.24″×0.254″×2.625″。然后，將所述未燒結(jié)的制件轉(zhuǎn)移到爐子中，以100℃/小時(shí)速度從室溫升至所需溫度的燒結(jié)周期進(jìn)行燒結(jié)，并在該溫度下保持4小時(shí)。所用燒結(jié)溫度和氣氛如表2所示。樣品在爐子中冷卻。
以0.050″/分鐘十字頭速度的負(fù)載速率，在具有外層跨距為2″的3-點(diǎn)彎曲夾具的Instron 4204型機(jī)械試驗(yàn)機(jī)上測(cè)量所述斷裂模量(MOR)。
在表2中顯示了所述試驗(yàn)樣品的彎曲強(qiáng)度，以及在制造它們過(guò)程中使用的工藝條件。
表2

表2所示結(jié)果表明，本發(fā)明的玻璃質(zhì)砂輪要求燒結(jié)溫度低，可以在非氧化氣氛中加工，并具有優(yōu)良的抗彎強(qiáng)度。
實(shí)施例2如下所述，使用表1所示玻璃質(zhì)粘合劑組成B制造6A2HA型砂輪。使用管式混合器，在有蓋子的塑料容器中摻合162g原料10分鐘，形成粘合劑混合物。將所述混合物與金剛石磨粒以及玻璃/陶瓷球體(SL150級(jí))混合。所述金剛石磨粒從S-G Ceramics & Plastics，Inc.獲得，其標(biāo)稱微米尺寸為15/25。所述玻璃/陶瓷球體從Environsphere Co.，Austrlia獲得，其平均直徑為60-100微米。通過(guò)24目篩子(美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)尺寸)篩分所述混合物，使團(tuán)塊分裂。然后，將所述混合物壓入模制環(huán)中，在空氣中，以100℃/小時(shí)將溫度升至最大溫度800℃，并保持在800℃下4小時(shí)來(lái)燒結(jié)該環(huán)。在燒結(jié)之后，將所述研磨環(huán)冷卻，從模具從剝出，并膠合到芯體上。
使用鋁芯體或者鋁-樹脂復(fù)合芯體(90重量％Al粉、8.3重量％酚醛樹脂和1.7重量％石灰)。砂輪燒結(jié)研磨邊緣的組成為30％金剛石、20％空心體、17.5％玻璃粘合劑和32.5％孔隙率，以上均以體積計(jì)。
將設(shè)計(jì)用于邊緣研磨機(jī)械工具用PCD嵌入物的本發(fā)明復(fù)合或鋁芯體上的砂輪和市售砂輪(對(duì)比砂輪1)進(jìn)行比較。在未知玻璃質(zhì)粘合劑中，對(duì)比砂輪1包含30-40體積％金剛石顆粒。將該砂輪裝到Coborn RG6自動(dòng)磨床上。所有砂輪的尺寸均為6″×1.5″×40mm 6A2HA型砂輪。使用各砂輪研磨四個(gè)末梢有多晶金剛石的切割工具，它包括稱為GE 1500 PCD的PCD材料。所有的試驗(yàn)都使用設(shè)定為2000轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)的砂輪轉(zhuǎn)速，研磨壓力設(shè)定為5，以及Norton Company，Worceter，MA提供的3/4″×3/4″×6″NMVC600J8VCA整形塊。結(jié)果列于表3中。如表3所見，進(jìn)行本發(fā)明復(fù)合芯體及鋁芯體砂輪以及市售砂輪的測(cè)試。
表3

a. w.w./工具是工具每件被研磨的工具產(chǎn)生的平均砂輪磨損。
安裝到Ewag RS12手動(dòng)研磨機(jī)上，比較本發(fā)明復(fù)合芯體或鋁芯體上的砂輪和對(duì)比砂輪2，一種市售PCD砂輪。在未知玻璃質(zhì)粘合劑組合物中，對(duì)比砂輪2包含30-40體積％金剛石顆粒。它具體用于研磨機(jī)械工具用的PCD嵌入物邊緣。所有的砂輪均是6A2HA型砂輪。各砂輪用于研磨四個(gè)末梢有多晶金剛石的切割工具，它包括從GE獲得的PCD材料，并稱為GE 1500 PCD。所有的試驗(yàn)都使用設(shè)定為2400(RPM)的砂輪轉(zhuǎn)速，恒定研磨壓力為400牛，以及Norton Company提供的1″×1″×6″NSA800H2VM整形。結(jié)果列于表4中。
表4

a. w.w./工具是工具每件被研磨的工具產(chǎn)生的平均砂輪磨損。
b.研磨四個(gè)嵌入物的時(shí)間如表4可見，相比市售砂輪，本發(fā)明復(fù)合芯體和鋁芯體上的砂輪具有改進(jìn)的性能。觀察到每個(gè)工具的砂輪磨損降低一半，且研磨時(shí)間縮短30％。
等價(jià)情形參考其優(yōu)選實(shí)施方式，已經(jīng)揭示并描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在不背離本發(fā)明權(quán)利要求書所含范圍的條件下可以在其形式和細(xì)節(jié)方面作出各種變化。
權(quán)利要求
1.一種磨具，所述磨具包括a)金屬芯體；b)在所述芯體周邊的研磨邊緣，其中，所述邊緣包含超級(jí)磨粒組分、包含空心體的填料組分以及玻璃質(zhì)粘合劑組分，它在低于850℃的溫度下燒結(jié)，其特征在于，所述玻璃質(zhì)粘合劑包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物。
2.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于，所述金屬芯體由鋁形成。
3.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于，所述超級(jí)磨粒組分選自金剛石、立方氮化硼以及它們的混合物。
4.權(quán)利要求3所述的磨具，其特征在于，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分還包含氧化鋇。
5.權(quán)利要求4所述的磨具，其特征在于，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的堿金屬氧化物選自氧化鈉、氧化鉀和氧化鋰。
6.權(quán)利要求5所述的磨具，其特征在于，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的堿金屬氧化物包含氧化鈉和氧化鉀。
7.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于，所述空心體是空心球體。
8.權(quán)利要求7所述的磨具，其特征在于，所述空心球體由陶瓷材料形成。
9.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，過(guò)篩所述空心體，除去破裂的顆粒。
10.權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，空心體中至少90重量％的粒度在約為20-120微米的范圍內(nèi)。
11.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于，所述超級(jí)磨粒組分量約為5-50體積％。
12.權(quán)利要求11所述的磨具，其特征在于，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分量約為14-28體積％。
13.權(quán)利要求12所述的磨具，其特征在于，所述空心體量至少約為10體積％。
14.權(quán)利要求13所述的磨具，其特征在于，所述空心體量約為10-30體積％。
15.權(quán)利要求14所述的磨具，其特征在于，所述工具還包含至少15體積％的開孔隙率。
16.權(quán)利要求15所述的磨具，其特征在于，所述堿金屬氧化物的總量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的5-15重量％。
17.權(quán)利要求16所述的磨具，其特征在于，所述堿金屬氧化物的總量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的8-12重量％。
18.權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于，氧化鋅的量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的1-6重量％。
19.權(quán)利要求18所述的磨具，其特征在于，氧化鋅的量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的2-4重量％。
20.權(quán)利要求19所述的磨具，其特征在于，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分還包含氧化鋇，其中氧化鋅和氧化鋇的總量至少約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的5％。
21.制造粘結(jié)的磨具的方法，所述方法包括如下步驟a)選擇燒結(jié)的玻璃質(zhì)粘合劑組分，它包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物；b)將超級(jí)磨粒組分、包含空心體的填料組分以及玻璃質(zhì)粘合劑組分混合；c)在約600-850℃的溫度下燒結(jié)所述混合的組分。
22.權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述混合的組分在最高溫度下燒結(jié)約2-7小時(shí)。
23.權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述混合的組分在環(huán)境空氣氣氛下燒結(jié)。
24.權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述超級(jí)磨粒組分量約為5-50體積％。
25.權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述超級(jí)磨粒組分量約為14-28體積％。
26.權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述空心體量約為10-30體積％。
27.權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述工具還包含至少15體積％的開孔隙率。
28.權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述堿金屬氧化物的總量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的5-15重量％。
29.權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述堿金屬氧化物的總量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的8-12重量％。
30.權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，氧化鋅的量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的1-6重量％。
31.權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，氧化鋅的量約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的2-4重量％。
32.權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分還包含氧化鋇，其中氧化鋅和氧化鋇的總量至少約為所述玻璃質(zhì)粘合劑組分的5重量％。
33.權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，過(guò)篩所述空心體，除去破裂的顆粒。
34.權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括熱壓或冷壓步驟，在施壓之后，至少約90重量％的空心體保持完好。
35.權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，將所述燒結(jié)的組分膠結(jié)到金屬芯體上。
36.制造粘結(jié)的磨具的方法，所述方法包括如下步驟a)將至少約5體積％的超級(jí)磨粒組分、至少約10體積％的包含空心體的填料組分以及小于28體積％的玻璃質(zhì)粘合劑組分混合，所述玻璃質(zhì)粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物；b)在有效避免輾碎10重量％以上空心體的壓力下模塑所述混合組分；c)在約600-850℃的溫度下燒結(jié)所述混合的組分，形成孔隙率至少約為15％的粘結(jié)的磨具。
37.權(quán)利要求39所述的磨具，其特征在于，模制所述粘結(jié)的磨具，形成一邊緣，將該邊緣附到芯體上。
全文摘要
磨具包含超級(jí)磨粒組分、填料組分和玻璃質(zhì)粘合劑，所述填料組分包含空心體?？梢允褂锰烊缓秃铣傻慕饎偸?、立方形氮化硼以及它們的混合物作為超級(jí)磨粒組分。所述玻璃質(zhì)粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物。所述玻璃質(zhì)粘合劑組分還包含氧化鋇。制造磨具的方法包括將超級(jí)磨粒組分、包含空心體的填料組分和玻璃質(zhì)粘合劑組分混合起來(lái)，所述粘合劑組分包含氧化鋅和至少兩種堿金屬氧化物。較好在環(huán)境空氣氣氛中，在約600－850℃的溫度下燒結(jié)所混合的組分。
文檔編號(hào)B24D3/00GK1545438SQ02816364
公開日2004年11月10日 申請(qǐng)日期2002年7月24日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月21日
發(fā)明者R·李, R 李, L·G·普凱特, 普凱特 申請(qǐng)人:圣戈本磨料股份有限公司