CN102762341B - 粘结磨具轮 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种粘结磨具轮，其包括保留在粘结剂中的陶瓷成形磨粒。所述陶瓷成形磨粒通过对应基座、顶部和连接所述基座和顶部的多个侧面限定。相邻的侧部相接于对应的侧边，所述侧边的平均曲率半径小于50微米。

Description

粘结磨具轮
技术领域
本发明涉及一种粘结磨具制品。
背景技术
粘结磨具制品具有通过粘结介质粘结在一起的磨粒。粘结磨具包括例如石块、磨石、磨削轮和切割轮。粘结介质通常是有机树脂，但是也可以是诸如陶瓷或玻璃（即玻态粘结剂）等无机材料。
切割轮通常为用于普通切割操作的薄轮。轮直径通常为约2至约100厘米，且厚度为从小于一毫米（mm）至几mm。它们通常以从约1000至约50000转/分钟的速率工作，并且用于诸如将金属或玻璃切割成例如标称长度等操作。切割轮还被称为“工业切割锯片”，并且在诸如铸造厂等一些环境中被称为“劈锯”。顾名思义，切割轮用于通过研磨穿过物品而切割所述物品，所述物品诸如金属棒。
发明内容
在一个方面，本发明提供了一种粘结磨具，其包括保留在粘结剂中的陶瓷成形磨粒，其中每个陶瓷成形磨粒分别通过多边形基座、多边形顶部和连接所述基座和所述顶部的多个侧面限定，其中所述相邻侧部相接于对应的侧边，所述侧边的平均曲率半径小于50微米，并且其中所述粘结磨具包括粘结磨具轮。
在一些实施例中，所述粘结磨具还包括具有特定标称等级的粉碎的磨粒。在一些实施例中，与所述陶瓷成形磨粒相比，所述粉碎的磨粒符合磨具行业认可的更精细的特定标称等级。
在一些实施例中，所述陶瓷成形磨粒标称包括截头三棱锥。在一些实施例中，所述陶瓷成形磨粒标称包括截头正三棱锥。在一些实施例中，所述陶瓷成形磨粒的最大长度与厚度的比率为从1:1至8:1。在一些实施例中，所述陶瓷成形磨粒的最大长度与厚度的比率为从2:1至4:1。在一些实施例中，每个所述侧面独立地与所述基座形成对应二面角，所述二面角的范围为从75至85度。
在一些实施例中，所述陶瓷成形磨粒包括溶胶-凝胶衍生的氧化铝磨粒。在一些实施例中，在所述陶瓷成形磨粒上具有无机颗粒涂层。
在一些实施例中，所述粘结磨具轮包括设置在其相对的主表面上的加固材料。在一些实施例中，所述粘结磨具轮具有相对的主表面，并且其中对于大多数陶瓷成形磨粒而言，所述基座基本平行于所述相对的主表面排列。在一些实施例中，所述粘结剂包括酚醛树脂。在一些实施例中，所述粘结磨具轮包括切割轮。在一些实施例中，所述粘结磨具轮包括中心下凹磨削轮(例如，类型26、27或28的中心下凹磨削轮)。
有利的是，根据本发明的粘结磨具轮(例如切割轮)在使用时可展现出优越的切割性能和/或产品保质期。该性能是始料未及的，因为虽然锋利的边缘可导致高效的初始切割，但是可以预料到所述锋利的边缘在使用期间会迅速变钝。
如本文所用，术语“成形磨粒”指这样一种磨粒，其中至少一部分所述磨粒具有对应于用于形成成形磨粒前体的模具腔体的标称预定形状，所述成形磨粒前体被随后煅烧和烧结以形成所述成形磨粒。如本文所用的成形磨粒不包括通过机械粉碎操作获得的磨粒。如本文所用，术语“标称”意指：具有、作为或涉及可与实际不同的指定或理论尺寸和/或形状。
本发明的特征和优点应通过考虑具体实施方式和附图以及所附权利要求书而进一步理解。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的示例性粘结磨具切割轮的立体图；
图2是沿线条2-2截取的图1中所示的示例性粘结磨具切割轮的横截面侧视图；
图3A是示例性陶瓷成形磨粒320的示意性俯视图；
图3B是示例性陶瓷成形磨粒320的示意性侧视图；
图3C是图3B中的平面3-3的横截面俯视图；
图3D是图3C中的侧边327a的放大视图；以及
图4是根据本发明的一个实施例的示例性中心下凹磨削轮的立体图。
尽管上述各图示出了本发明的若干实施例，但，如讨论所述，还可以想到其他的实施例。附图可能未按比例绘出。在所有附图中，相同的参考标号都可用来表示相同的部件。
具体实施方式
现在参见图1，根据本发明的一个实施例的示例性粘结磨具切割轮100具有中心孔112，所述中心孔用于将切割轮100附着到例如动力驱动工具。切割轮100包括陶瓷成形磨粒20、可选的常规粉碎且具有一定大小的磨粒30、和粘结剂材料25。
图2是沿着线条2-2截取的图1的切割轮100的横截面，其示出了基于溶胶-凝胶氧化铝的陶瓷成形磨粒20、可选的常规粉碎磨粒30和粘结剂材料25。切割轮100具有可选的第一稀松布115和可选的第二稀松布116，它们设置在切割轮100的相对的主表面上。
根据本发明的粘结磨具轮通常由模制工艺制成。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粒混合。在某些情况下，液体介质（树脂或溶剂）被首先涂敷到磨粒上以打湿它们的外表面，然后使被打湿的磨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。模制工艺可通过热压或冷压或本领域技术人员公知的任何合适的方式完成。
粘结剂材料通常包括玻璃态无机材料（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）。
玻璃态无机粘结剂可由不同的金属氧化物的混合物制成。这些金属氧化物玻璃状粘结剂的实例包括二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化铁、二氧化钛、氧化镁、氧化钠、氧化钾、氧化锂、锰氧化物、氧化硼、磷氧化物等。玻璃状粘结剂的具体实例（基于重量）包括例如47.61％的SiO2、16.65％的Al2O3、0.38％的Fe2O3、0.35％的TiO2、1.58％的CaO、0.10％的MgO、9,63％的Na2O、2.86％的K2O、1.77％的Li2O、19.03％的B2O3、0.02％的MnO2和0.22％的P2O5；以及63％的SiO2、12％的Al2O3、1.2％的CaO、6.3％的Na2O、7.5％的K2O和10％的B2O3。在玻璃状粘结磨具轮的制造过程中，粉末形式的玻璃状粘结剂可与短效粘结剂（temporarybinder）（通常为有机粘结剂）混合。玻璃化粘结剂还可由玻璃料形成，例如从约1％至100％的任何数量的玻璃料，但通常是20％至100％的玻璃料。在玻璃料粘结剂中使用的普通材料的一些实例包括长石、硼砂、石英、苏打灰、氧化锌、白垩、三氧化锑、二氧化钛、氟硅化钠、燧石、冰晶石、硼酸以及它们的组合。这些材料通常作为粉末混合在一起，燃烧以熔合所述混合物，然后熔合的混合物冷却。冷却的混合物被粉碎并筛分至非常细的粉末，以备随后用作玻璃料粘合剂。这些玻璃料粘合剂成熟的温度取决于其化学性质，但是可涵盖从约600℃至约1800℃之间的任何数量。
金属粘结剂的实例包括锡、铜、铝、镍以及它们的组合。
基于粘结磨具轮的总重量，所包括的有机粘结剂材料的量通常为从5至30重量％，更通常为10至25重量％，并且更通常为15至24重量％。酚醛树脂是最常用的有机粘结剂材料，并且可以粉末状和液态二者的形式被使用。虽然酚醛树脂被广泛使用，但是使用其它有机粘结剂材料也落入本发明的范围内，所述其它有机粘结剂材料包括例如环氧树脂、脲醛树脂、橡胶、紫胶和丙烯酸粘结剂。有机粘结剂材料还可用其它粘结剂材料进行改性以提高或改变所述粘结剂材料的性质。
可用的酚醛树脂包括线形酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。线形酚醛树脂的特征在于被酸催化并且甲醛与酚的比率小于1，所述比率通常在0.5:1和0.8:1之间。甲阶酚醛树脂的特征在于被碱催化并且甲醛与酚的比率大于或等于1，所述比率通常为从1:1至3:1。线形酚醛树脂和甲阶酚醛树脂可被化学改性（例如，通过与环氧化合物反应），或它们可不被改性。适于固化酚醛树脂的示例性酸性催化剂包括硫酸、盐酸、磷酸、草酸和对-甲苯璜酸。适于固化酚醛树脂的碱性催化剂包括氢氧化钠、氢氧化钡、氢氧化钾、氢氧化钙、有机胺或碳酸钠。
酚醛树脂是公知的，并且可容易地从商业途径获得。市售的线形酚醛树脂的实例包括DUREZ 1364，其为一种两步粉末化的酚醛树脂（以商品名VARCUM(例如29302)由德克萨斯州艾迪生的Durez公司销售），或者HEXION AD5534树脂（由肯塔基州路易斯维尔的瀚森化工公司（HexionSpecialty Chemicals,Inc.）销售）。在本发明的实施过程中可用的市售的甲阶酚醛树脂的实例包括以商品名VARCUM(例如29217、29306、29318、29338、29353)由Durez公司销售的那些；以商品名AEROFENE(例如AEROFENE 295)由佛罗里达州巴托的亚什兰化工公司（Ashland ChemicalCo.）销售的那些；以及以商品名“PHENOLITE”(例如PHENOLITE TD-2207)由韩国首尔的江南化工有限公司（Kangnam Chemical Company Ltd.）销售的那些。
有机粘结剂材料前体的固化温度将随着选择的材料和轮的设计而变化。合适条件的选择在本领域普通技术人员的能力范围内。针对酚醛粘结剂的示例性条件可包括：在室温下，每4英寸直径施加约20吨(224kg/cm2)的压力，然后将温度加热至高达约185℃并持续足够长的时间，以固化所述有机粘结剂材料前体。
在一些实施例中，基于粘结剂材料和磨粒的总重量，粘结磨具轮包括从约10重量％至60重量％的陶瓷成形磨粒；通常30重量％至60重量％、并且更通常40重量％至60重量％的陶瓷成形磨粒。
可根据在例如美国专利No.5,213,591(Celikkaya等人)和美国公开专利申请No.2009/0165394A1(Culler等人)和No.2009/0169816A1(Erickson等人)中描述的方法利用溶胶-凝胶α氧化铝颗粒前体来制备由α氧化铝、镁铝尖晶石和稀土六铝酸盐的微晶构成的陶瓷成形磨粒。
在一些实施例中，可根据多步骤工艺来制造基于α氧化铝的陶瓷成形磨粒。简而言之，所述方法包括以下步骤：制造可转变为α氧化铝的有晶种或无晶种的溶胶-凝胶α氧化铝前体分散体；用溶胶-凝胶填充一个或多个模具腔体，所述模具腔体具有成形磨粒的理想外形，将溶胶-凝胶干燥以形成陶瓷成形磨粒前体；从模具腔体中取出所述陶瓷成形磨粒前体；煅烧所述陶瓷成形磨粒前体以形成煅烧的陶瓷成形磨粒前体，然后烧结所述煅烧的陶瓷成形磨粒前体以形成陶瓷成形磨粒。现在将更详细地描述所述工艺。
第一步工序涉及提供可转变为α氧化铝的有晶种或无晶种的α氧化铝前体分散体。α-氧化铝前体分散体常常包含为挥发性组分的液体。在一个实施例中，该挥发性组分为水。分散体应包含足量的液体，以使分散体的粘度足够低，从而能够填充模具腔体并复制模具表面，但是液体量不能太多，以致随后从模具腔体中去除液体的成本过高。在一个实施例中，α氧化铝前体分散体包含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（水软铝石）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）。反之，一些实施例中的α氧化铝前体分散体包含30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的固体。
还可使用除水软铝石之外的氧化铝水合物。水软铝石可通过已知的技术来制备或可商购获得。市售的水软铝石的实例包括商品名为“DISPERAL”和“DISPAL”的产品，二者均可购自得克萨斯州休斯敦的Sasol North America公司；或者商品名为“HiQ-40”的产品，可购自新泽西州弗洛勒姆帕克的BASF公司。这些氧化铝一水合物相对较纯；也就是说，它们除一水合物外只包括相对较少的（如果有的话）水合物相，并且具有高的表面积。
所得陶瓷成形磨粒的物理特性将大致取决于α氧化铝前体分散体中所用材料的类型。在一个实施例中，α氧化铝前体分散体是处于凝胶状态。如本文所用，“凝胶”为分散在液体中的固体的三维网状结构。
α氧化铝前体分散体可含有改性添加剂或改性添加剂的前体。改性添加剂可用于增强磨粒的某些所需性质、或提高后续烧结步骤的效率。改性添加剂或改性添加剂前体可为可溶性盐的形式，通常为水溶性盐。它们通常由包含金属的化合物构成，并且可为镁、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α氧化铝前体分散体中的这些添加剂的具体浓度可根据本领域的技术而改变。
通常，引入改性添加剂或改性添加剂前体将引起α氧化铝前体分散体胶凝。通过施加热超过一定时间段也可引起α氧化铝前体分散体胶凝。α氧化铝前体分散体也可包含成核剂（种子），以促进水合氧化铝或煅烧氧化铝向α-氧化铝的转化。适用于本发明的成核剂包括α-氧化铝、α-氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬、或在转化中起成核作用的任何其他物质的细粒。如果使用的话，则成核剂的量应足够多，以实现α-氧化铝的转化。使此类α氧化铝前体分散体成核的方法公布于美国专利No.4,744,802(Schwabel)中。
可将胶溶剂添加到所述α氧化铝前体分散体中以制备更稳定的水溶胶或胶态α氧化铝前体分散体。合适的胶溶剂为单质子酸或酸性化合物，例如乙酸、盐酸、甲酸、和硝酸。也可使用多质子酸，但是它们可快速胶凝α氧化铝前体分散体，这样使得其难以处理或难以向其注入附加组分。某些商业来源的水软铝石具有有助于形成稳定α氧化铝前体分散体的酸滴定度（例如吸收的甲酸或硝酸）。
α氧化铝前体分散体可通过任何合适的方法形成，诸如例如通过简单地将氧化铝一水合物与含有胶溶剂的水混合，或者通过形成氧化铝一水合物浆液（胶溶剂已添加入其中）。
可加入去沫剂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，可加入其他化学品，例如润湿剂、醇类、或偶联剂。根据美国专利No.5,645,619(Erickson等人)的公开，α氧化铝磨粒可含有二氧化硅和氧化铁。根据美国专利No.5,551,963(Larmie）的公开，α氧化铝磨粒可含有氧化锆。作为另外一种选择，根据美国专利No.6,277,161(Castro)的公开，α氧化铝磨粒可具有微结构或添加剂。
第二步工序涉及提供具有至少一个模具腔体、优选具有多个腔体的模具。该模具可具有大致平坦的底面和多个模具腔体。该多个腔体可成形于生产工具中。生产工具可以是带状物、片状物、连续纤维网、涂布辊（例如轮转凹版辊）、安装在涂布辊上的套管、或模具。在一个实施例中，生产工具包括聚合物材料。适合的聚合物材料的实例包括热塑性材料，例如聚酯、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、聚乙烯或它们的组合、或热固性材料。在一个实施例中，整个模具由聚合物材料或热塑性材料制成。在另一个实施例中，在干燥时与溶胶-凝胶接触的模具表面（例如所述多个腔体的表面）包含聚合物材料或热塑性材料，并且该模具的其他部分可由其他材料制成。以举例的方式，合适的聚合物涂层可以涂覆到金属模具，以改变其表面张力性质。
聚合物型工具或热塑性工具可由金属母模复制而成。母模将具有生产工具所需的反向图案。母模可以按照与生产工具相同的方式制得。在一个实施例中，母模由金属（如镍）制成，并且经金刚石车削。可以将聚合物片状材料连同母模加热，使得通过将二者压在一起，在聚合物材料上压印出母模的图案。还可将聚合物材料或热塑性材料挤出或浇注到母模上，然后对其进行压制。将热塑性材料冷却以便硬化，从而制得生产工具。如果利用热塑性生产工具，则应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的设计和制造的更多信息可见于以下美国专利：No.5,152,917（Pieper等人）、No.5,435,816（Spurgeon等人）、No.5,672,097（Hoopman等人）、No.5,946,991（Hoopman等人）、No.5,975,987（Hoopman等人）、和No.6,129,540（Hoopman等人）。
从模具顶部表面或底面中的开口可进入腔体。在某些情况下，腔体可延伸所述模具的整个厚度。作为另外一种选择，腔体可仅延伸过模具的厚度的一部分。在一个实施例中，顶部表面基本上平行于模具的底面，其中该模具的腔体具有基本上均匀的深度。模具的至少一侧，也就是说，形成腔体的那一侧在移除挥发性组分的步骤中可保持暴露在周围大气环境下。
腔体具有特定三维形状以制备陶瓷成形磨粒。该深度尺寸等于从顶部表面到底面上的最低点的垂直距离。给定腔体的深度可为均匀的或可沿其长度和/或宽度变化。给定模具的腔体的形状可以相同或不同。
第三步工序涉及用α氧化铝前体分散体(例如，通过常规技术)填充模具中的腔体。在一些实施例中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。如果需要，可使用脱模剂以有助于从模具移除颗粒。典型的脱模剂包括油类（例如花生油或矿物油、鱼油）、有机硅、聚四氟乙烯、硬脂酸锌、和石墨。通常，在液体（例如水或酒精）中的脱模剂（例如花生油）被涂敷到接触溶胶-凝胶的生产工具表面，使得当需要脱模时，每单位面积模具上存在介于约0.1mg/in2(0.02mg/cm2)至约3.0mg/in2（0.46mg/cm2)之间、或介于约0.1mg/in2(0.02mg/cm2）至约5.0mg/in2(0.78mg/cm2）之间的脱模剂。在一些实施例中，模具的顶部表面涂覆有α氧化铝前体分散体。α氧化铝前体分散体可被抽吸到所述顶部表面上。
接下来，可使用刮刀或矫直棒将α氧化铝前体分散体完全压入模具的腔体中。可将未进入腔体的α氧化铝前体分散体的其余部分从模具的顶部表面处去除，并将其回收利用。在一些实施例中，α氧化铝前体分散体的一小部分可保留在顶部表面上，并且在其他实施例中，顶部表面基本上不含分散体。刮刀或矫直棒所施加的压力通常小于100psi(0.7MPa)、小于50psi(0.3MPa)或甚至小于10psi(69kPa)。在一些实施例中，α氧化铝前体分散体的暴露表面均不实质上延伸超过顶部表面，以确保所得的陶瓷成形磨粒的厚度均匀度。
第四步工序涉及移除挥发性组分，以干燥分散体。有利地，以较快的蒸发速率移除挥发性组分。在一些实施例中，通过蒸发移除挥发性组分的操作在高于挥发性组分沸点的温度下进行。干燥温度的上限通常取决于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言，温度应小于该塑料的熔点。在一个实施例中，针对含介于约40至50％之间固体的水分散体和聚丙烯模具，干燥温度可介于约90℃至约165℃之间，或介于约105℃至约150℃之间，或介于约105℃至约120℃之间。更高的温度可导致改进的生产速度，但是也可导致聚丙烯工具的降解，从而限制其作为模具的使用寿命。
第五步工序涉及从模具腔体中取出所得陶瓷成形磨粒前体。可这样从腔体中移除陶瓷成形磨粒前体：在模具上单独使用重力操作、振动、超声振动、真空操作或加压空气工艺或者使用这些工艺的组合以从模具腔体中移除颗粒。
磨粒前体可在模具外进一步干燥。如果α氧化铝前体分散体在模具中干燥至所需程度，则此额外的干燥步骤并非为必要的步骤。然而，在某些情况下采用此附加的干燥步骤来使α氧化铝前体分散体在模具中的停留时间减至最小可能是经济的。通常，陶瓷成形磨粒前体将在从50℃至160℃、或在120℃至150℃的温度下干燥10至480分钟、或120至400分钟。
第六步工序涉及煅烧陶瓷成形磨粒前体。在锻烧期间，基本上所有的挥发性物质都被除去，并且存在于α氧化铝前体分散体中的各种组分均转化成金属氧化物。通常将陶瓷成形磨粒前体从400℃加热至800℃的温度，并且保持在此温度范围内，直至移除游离水和90重量％以上的任何结合的挥发性物质为止。在一个任选的步骤中，用注入法引入改性添加剂可能是理想的。水溶性盐可通过注入而被引入至煅烧过的陶瓷成形磨粒前体的孔中。然后将陶瓷成形磨粒前体再次预烧结。这个选择步骤在美国专利No.5,164,348(Wood)中被进一步描述。
第七步工序涉及对煅烧过的陶瓷成形磨粒前体进行烧结，以形成α-氧化铝颗粒。在烧结之前，煅烧过的陶瓷成形磨粒前体并未完全致密化，因此缺乏用作陶瓷成形磨粒所需的硬度。烧结按以下步骤进行：将煅烧过的陶瓷成形磨粒前体加热至1,000℃至1,650℃的温度，并且将其保持在此温度范围内，直到基本上所有的α-氧化铝一水合物（或等同物质）均转化为α-氧化铝并且孔隙度按体积计降至低于15％为止。为了实现此转化程度，煅烧过的陶瓷成形磨粒前体在烧结温度下必须暴露的时间长度取决于多种因素，但通常为5秒至48小时。
在另一个实施例中，烧结步骤的持续时间在1分钟到90分钟的范围内。在烧结之后，陶瓷成形磨粒可具有10GPa、16GPa、18GPa、20GPa或更大的维氏硬度。
可使用其它步骤来改变所述工艺，所述步骤诸如例如将材料从煅烧温度快速加热至烧结温度，离心处理α氧化铝前体分散体以去除油泥和/或垃圾。此外，根据需要，可通过将所述工序中的两个或更多个组合来改变所述工艺。可用来修改本发明方法的常规工序在美国专利No.4,314,827(Leitheiser)中有更完全的描述。
关于制备陶瓷成形磨粒的方法的更多信息公布于共同待审的美国公开专利申请No.2009/0165394Al(Culler等人)中。
现在参照图3A至图3B，示例性陶瓷成形磨粒320通过三角基座321、三角顶部323和连接基座321和顶部323的多个侧部325a、325b、325c限定。基座321具有侧边327a、327b、327c，它们具有小于50微米的平均曲率半径。图3C-图3D示出了侧边327a的曲率半径329a。通常，曲率半径越小，侧边将越尖锐。
陶瓷成形磨粒沿着连接所述陶瓷成形磨粒的基座和顶部的侧边具有曲率半径，该曲率半径为50微米或更小。可从顶部表面和底面之间截取的抛光的横截面来测量曲率半径，所述测量例如利用可购自加拿大魁北克省隆格伊的Clemex技术公司（Clemex Technologies,Inc.）的CLEMEX VISIONPE图像分析程序，其与倒置的光学显微镜接合，或者利用其他合适的图像分析软件/设备。成形磨粒的每个点的曲率半径可通过当（例如以100倍放大率）在横截面中看时在每个点的顶端限定三个点来确定。第一点位于顶端曲线的开始，这里是直边至曲线的开始的过渡，第二点位于顶端的顶点，而第三点位于从弯曲的顶端变回直边的过渡处。然后图象分析软件将绘制由这三个点（曲线的起点、中点、和终点）限定的弧，并计算曲率半径。测定了至少30个顶点的曲率半径，并计算它们的平均值以确定平均顶端半径。
在本发明中使用的陶瓷成形磨粒可通常利用工具（即模具）制成，利用金刚石工具切割，这样能比其它制造替代方法（诸如例如压印或冲压）提供更高的特征清晰度。通常，工具表面中的孔洞具有沿着锋利边缘相遇的平面，并形成截棱锥的侧部和顶部。所得陶瓷成形磨粒具有对应于工具表面中所述孔洞的形状（例如，截棱锥）的对应标称平均形状；然而，在制造过程中可发生标称平均形状的变型（例如，无规变型），并且表现出这种变型的陶瓷成形磨粒被包括在本文所用的陶瓷成形磨粒的定义中。
通常，所述陶瓷成形磨粒的基座和顶部基本平行，得到棱柱或截棱锥（如图3A-图3B所示）形状，但是这不是必须的。如图所示，侧部325a、325b、325c具有相等的尺寸并与基座321形成约82度的二面角。然而，将认识到，也可使用其它二面角（包括90度）。例如，基座和每个侧部之间的二面角可独立地在45至90度的范围内变化，通常在70至90度的范围内变化，更通常在75至85度的范围内变化。
如本文所用，在涉及陶瓷成形磨粒时，术语“长度”指成形磨粒的最大尺寸。“宽度”指与所述长度垂直的成形磨粒的最大尺寸。“厚度”或“高度”指与所述长度和宽度垂直的成形磨粒的尺寸。
所述陶瓷成形磨粒通常被选择为具有在从0.001mm至26mm的范围内的长度，更通常从0.1mm至10mm的范围内的长度，并且更通常从0.5mm至5mm的范围内的长度，但是也可使用其它长度。在一些实施例中，所述长度可被表示为包含所述磨粒的粘结磨具轮的厚度的一部分。例如，成形磨粒的长度可大于所述粘结磨具轮的厚度的一半。在一些实施例中，所述长度可大于所述粘结磨具轮的厚度。
陶瓷成形磨粒通常被选择为宽度在从0.001mm至26mm的范围内，更通常从0.1mm至10mm的范围内，并且更通常从0.5mm至5mm的范围内，但是也可使用其它长度。
所述陶瓷成形磨粒通常被选择为厚度在从0.005mm至1.6mm的范围内，更通常从0.2mm至1.2mm的范围内。
在一些实施例中，陶瓷成形磨粒的纵横比（长度与厚度的比）可为至少2、3、4、5、6或更大。
在陶瓷成形磨粒上的表面涂层可用于提高磨料制品中的所述陶瓷成形磨粒和粘结剂材料之间的附着力，或者可用于帮助陶瓷成形磨粒的静电沉积。在一个实施例中，可使用在美国专利No.5,352,254(Celikkaya)中描述的表面涂层，相对于成形磨粒的重量，表面涂层的量为0.1至2％。这种表面涂层在美国专利No.5,213,591（Celikkaya等人）；No.5,011,508（Wald等人）；No.1,910,444(Nicholson）；No.3,041,156（Rowse等人）；No.5,009,675(Kunz等人）；No.5,085,671（Martin等人）；No.4,997,461(Markhoff-Matheny等人）和No.5,042,991（Kunz等人）中有所描述。另外，该表面涂层可防止成形磨粒封堵。“封堵”这一术语用来描述来自正在研磨的工件的金属颗粒被焊接到陶瓷成形磨粒顶部的现象。发挥上述功能的表面涂层对本领域的技术人员而言是已知的。
粘结磨具轮还可包括粉碎的磨粒(即，不是由于陶瓷成形磨粒的破碎导致并且对应于磨具行业指定的标称等级的磨粒，或它们的组合）。粉碎的磨粒通常为比陶瓷成形磨粒更细小的一或多个粒度等级（例如，如果使用多个粒度等级），但是这不是必须的。
可用的粉碎的磨粒包括例如熔融氧化铝、经过热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料（诸如以商品名3M陶瓷磨粒由明尼苏达州圣保罗的3M公司市售的那些）、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方晶型氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶衍生的磨粒、氧化铁、铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、硅酸盐、氧化锡、二氧化硅（诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维）硅酸盐（诸如滑石粉、粘土（例如蒙脱石）、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、铝硅酸钙）、燧石和金刚砂的粉碎颗粒。溶胶-凝胶衍生的磨粒的实例可见于美国专利No.4,314,827（Leitheiser等人）、No.4,623,364（Cottringer等人）、No.4,744,802(Schwabel)、No.4,770,671（Monroe等人）和No.4,881,951（Monroe等人）。还设想磨粒可包括研磨团聚物，诸如例如在美国专利No.4,652,275(Bloecher等人)或No.4,799,939(Bloecher等人)中描述的那些。
通常，常规的粉碎的磨粒根据磨具行业认可的指定标称等级被独立地按大小分类。示例性的磨具行业认可的分级标准包括ANSI（美国国家标准学会）、FEPA（欧洲磨具制造者联盟）和JIS（日本工业标准）颁布的标准。这种被行业接受的分级标准包括例如：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 30、ANSI 36、ANSI 40、ANSI 50、ANSI 60、ANSI 80、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、和ANSI 600；FEPAP8、FEPA P12、FEPA P16、FEPA P24、FEPA P30、FEPA P36、FEPAP40、FEPA P50、FEPA P60、FEPA P80、FEPA P100、FEPA P120、FEPAP150、FEPA P180、FEPA P220、FEPA P320、FEPA P400、FEPA P500、FEPA P600、FEPA P800、FEPA P1000、FEPA P1200；FEPA F8、FEPAF12、FEPA F16、和FEPA F24；和JIS 8、JIS 12、JIS 16、JIS 24、JIS 36、JIS 46、JIS 54、JIS 60、JIS 80、JIS 100、JIS 150、JIS 180、JIS 220、JIS240、JIS 280、JIS 320、JIS 360、JIS 400、JIS 400、JIS 600、JIS 800、JIS1000、JIS 1500、JIS 2500、JIS 4000、JIS 6000、JIS 8000和JIS 10,000。更通常的是，将粉碎的氧化铝颗粒和无晶种溶胶-凝胶衍生的氧化铝基磨粒的大小独立地确定为ANSI 60和80或者FEPA F36、F46、F54和F60或者FEPA P60和P80分级标准。
作为另外一种选择，陶瓷成形磨粒可利用符合ASTM E-11“针对测试目的的筛布和筛的标准规格（Standard Specification for Wire Cloth and Sievesfor Testing Purposes）”的美国标准试验筛被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粒度对材料进行分类。典型标号可以表示为-18+20，其意指陶瓷成形磨粒可通过符合ASTM E-11规范的18目试验筛，并且保留在符合ASTM E-11规范的20目试验筛上。在一个实施例中，陶瓷成形磨粒具有这样的粒度：使得大多数颗粒通过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。在多种实施例中，陶瓷成形磨粒可具有标称筛分等级，包括：-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+40、5-40+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。作为另外一种选择，可以使用诸如-90+100的定制网目尺寸。
例如，磨粒可在整个粘结磨具制品上均匀分布或不均匀分布。例如，如果粘结磨具轮是磨削轮或切割轮，则所述磨粒可朝中间区域（例如，位于远离磨削轮或切割轮的外表面）集中，或仅在外边缘，即磨削轮或切割轮的周边集中。中心下凹部分可含有较少量的磨粒。在另一变型中，第一磨粒可在所述轮的一侧，不同的磨粒位于相对侧上。然而，通常来说所有的磨粒彼此均质地分布，这是因为轮的制造更容易，并且当两类磨粒彼此紧密地布置时切割效果被优化。
根据本发明的粘结磨具轮可包括上述之外的额外磨粒，但要受其它组分所要满足的重量范围要求的限制。例子包括熔融氧化铝（包括熔融氧化铝-氧化锆）、棕色氧化铝、蓝色氧化铝、碳化硅（包括绿色碳化硅）、石榴石、金刚石、立方晶氮化硼、碳化硼、氧化铬、二氧化铈和它们的组合。
在一些实施例中，利用偶联剂（例如，有机硅烷偶联剂）处理磨粒以提高磨粒与粘结剂的附着力。可在将磨粒与粘结剂材料结合之前对磨粒进行处理，或者可通过将偶联剂包括到粘结剂材料中而就地对磨粒进行表面处理。
在一些实施例中，根据本发明的粘结磨具轮含有额外的助磨剂，所述助磨剂诸如例如聚四氟乙烯颗粒、冰晶石、氯化钠、FeS2（二硫化铁）或KBF4；其量通常为从1至25重量％，更通常为10至20重量％，但要受其它组分所要满足的重量范围要求的限制。添加助磨剂以改进切割轮的切割特性，通常通过降低切割界面的温度改进切割轮的切割特性。助磨剂可采取助磨剂颗粒的单个颗粒或团聚物的形式。精确成形助磨剂颗粒的实例在美国专利公开No.2002/0026752A1(Culler等人)中提出。
在一些实施例中，粘结剂材料含有增塑剂，所述增塑剂诸如例如以商品名“SANTICIZER 154增塑剂”购自伊利诺伊州芝加哥的UNIVAR USA公司的那些。
根据本发明的粘结磨具轮可含有诸如填料颗粒之类的附加组分，但要受其它组分所要满足的重量范围要求的限制。可添加填料颗粒来占据空间和/或提供多孔性。多孔性使得粘结磨具轮能够剥落掉用过的或磨损的磨粒以暴露出新的或新鲜的磨粒。
根据本发明的粘结磨具轮具有任何范围的多孔性；例如，从约1体积％至50体积％，通常1体积％至40体积％。填料的例子包括气泡和小珠（例如，玻璃、陶瓷（氧化铝）、粘土、聚合物、金属）、软木、石膏、大理石、石灰岩、燧石、硅石、硅酸铝以及它们的组合。
根据本发明的粘结磨具轮可根据任何合适的方法制备。在一个合适的方法中，无晶种溶胶-凝胶衍生的氧化铝基磨粒在与可固化甲阶酚醛树脂混合之前被涂覆以偶联剂。通常选择偶联剂的量以使得其以0.1至0.3份/50至84份磨粒的量存在，但也可使用在该范围之外的量。在所得混合物中加入液态树脂，以及可固化线形酚醛树脂和冰晶石。所述混合物在室温下被压入到模具中(例如，以每4英寸直径施加20吨的压力(224kg/cm2)。随后，通过在最高约185℃的温度下加热足以使可固化性酚醛树脂固化的时间来固化模制的轮。
偶联剂对于磨具行业的技术人员来说是众所周知的。偶联剂的例子包括三烷氧基硅烷（例如，γ-氨基丙基三乙氧基硅烷）、钛酸盐和锆酸盐。
根据本发明的粘结磨具轮可用于例如切割轮和磨具行业中类型为27(例如，美国国家标准学会的标准ANSI B7.1-2000(2000)的1.4.14章节)的中心下凹磨削轮。
切割轮厚度通常为0.80毫米(mm)至16mm，更通常为1mm至8mm，并且通常具有2.5cm至100cm（40英寸）之间，更通常约7cm至13cm之间的直径，但是也可使用其它尺寸（例如，直径大至100cm的轮是已知的）。可将可任选的中心孔用于将切割轮附接至动力驱动的工具。如果存在的话，中心孔的直径通常为0.5cm至2.5cm，但也可使用其它尺寸。可选的中心孔可以是加固的；例如通过金属凸缘加固。作为另外一种选择，可将机械紧固件沿轴向固定至切割轮的一个表面。例子包括螺杆、螺母、Tinnerman螺母和卡口固定杆。
图4示出了根据本发明的一个实施例的类型为27的中心下凹磨削轮400的示例性实施例。中心孔412用于将类型为27的中心下凹磨削轮400附着到例如动力驱动工具。类型为27的中心下凹磨削轮400包括陶瓷成形磨粒20和粘结剂材料25。
可选地，根据本发明的粘结磨具轮，尤其是切割轮，还可包括用于加强粘结磨具轮的稀松布；例如，所述稀松布设置在粘结磨具轮的一个或两个主表面上，或者设置在粘结磨具轮中。稀松布的例子包括织造布或针织布。稀松布中的纤维可由玻璃纤维（例如玻璃纤维）、有机纤维（诸如聚酰胺、聚酯或聚酰亚胺）制成。在某些情况下，可能期望在粘结介质中包括加固短纤维，使得纤维均匀地分散在整个切割轮上。
根据本发明的粘结磨具轮可用于（例如）研磨工件。例如，可将它们成形为磨削轮或切割轮，所述磨削轮或切割轮具有良好的磨削特性，同时保持可避免对工件造成热损坏的相对低的工作温度。
切割轮可用在任何直角磨削工具上，所述磨削工具诸如例如可购自英格索兰（Ingersoll-Rand）、索士（Sioux）、米沃奇（Milwaukee）和Dotco的那些。所述工具可被电驱动或气动式驱动，其速度通常从约1000至50000RPM。
在使用时，粘结磨具轮可用于干磨或湿磨。在湿磨时，所述轮与水、油性润滑剂或水性润滑剂结合使用。根据本发明的粘结磨具轮可尤其适用于各种工件材料上，诸如例如碳钢薄板或棒料和更奇特的金属（例如不锈钢或钛）或较软的黑色金属（例如软钢、低合金钢或铸铁）。
通过以下非限制性实例进一步说明本发明的目的和优点，但这些实例中所述的具体材料及其用量，以及其他条件和细节不应视为对本发明进行不当限定。
实例
除非另外指明，否则在实例和说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等都是以重量计。
实例中使用的材料
表1
用于制备陶瓷成形磨粒的模具的描述
SAL1、SAL3、SAL4和SAL5：具有所有三个边都等长的密集形状的三角形腔体的模具。用于制备SAL1、SAL3、SAL4和SAL5的模具腔体的侧部长度为2.79mm(110密耳)。针对SAL1和SAL4，模具制造成这样：模具腔体具有从腔体底面爬升的平行的脊，这些脊以90度的角度与三角形的一边相交。这些平行的脊的间距为0.277mm(10.9密耳)，并且这些脊的横截面为三角形，该三角形的高度为0.0127mm(0.5密耳)、在顶点处每一条脊的边之间的角度为45度。针对SAL1和SAL4，侧壁深度为0.91mm(36密耳)。针对SAL3和SAL5，模具制造成这样：模具腔体具有突出到模具腔体底面中的平行的脊，这些脊以90度的角度与三角形的一边相交。这些平行的脊的间距为0.10mm(3.9密耳)，并且这些脊的横截面为三角形，该三角形的高度为0.0032mm(0.126密耳)、在顶点处每一条脊的边之间的角度为45度。针对SAL3和SAL5，侧壁深度为0.46mm(18密耳)。
SAL2：用于制备SAL2的模具腔体的侧部长度为1.66mm(65密耳)。侧壁深度为0.80mm(31密耳)。模具腔体具有从底部爬升的平行的脊，这些脊以90度的角度与三角形的一边相交。这些平行的脊的间距为0.150mm(5.9密耳)，并且这些脊的横截面为三角形，该三角形的高度为0.0127mm(0.5密耳)、在顶点处每一条脊的边之间的角度为30度。
针对SAL1-SAL5，倾斜角（即腔体的底部（对应于成形磨粒的顶部）与每个侧壁之间形成的二面角）为98度。
比较陶瓷成形磨粒(SAL0)的制备
根据在美国专利No.5,366,523(Rowenhorst等人)中公开的工序制备陶瓷成形磨粒。α氧化铝前体分散体(44％固体)通过以下工序制备：通过持续混合含有水（3026份）和70％水性硝酸（71份）的溶液来分散以DISPERAL购自得克萨斯州休斯敦的Sasol North America公司的铝一水合物粉末（1235份）。所得溶胶在大约125℃的温度下在连续式烘干机中干燥以产生44％固体的α氧化铝前体分散体。α氧化铝前体分散体通过橡胶橡皮扫帚被注入三角形模具腔体中。腔体在注入α氧化铝前体分散体之前被涂布以有机硅剥离材料。该模具为包含多个等边三角形孔洞的铝片，这些孔洞穿过该铝片。三角形孔的尺寸为深度28密耳（0.71mm）和每个侧部110密耳（2.79mm）。将填充后的模具置于保持为71℃的鼓风烘箱中保持20分钟。α氧化铝前体分散体在其干燥的同时经历基本回缩，并且所述陶瓷成形磨粒前体在所述腔体中回缩。所述陶瓷成形磨粒前体通过重力从所述模具中取出并在121℃的温度下干燥三个小时。
所述陶瓷成形磨粒前体在大约650℃下煅烧，并且随后用MgO、Y2O3、CoO和La2O3的混合硝酸盐溶液浸透。移除过量的硝酸盐溶液，干燥饱和的陶瓷成形磨粒前体，然后将该陶瓷成形磨粒前体置于650℃下再次煅烧，并且在大约1400℃下烧结，以制备陶瓷成形磨粒。煅烧和烧结二者均利用旋转管状炉执行。所得组合物为含有1.2重量％的MgO、1.2重量％的Y2O3、2.4重量％的La2O3和微量的TiO2、SiO2、CaO和CoO以及Fe的氧化铝组合物。
掺杂有REO的陶瓷成形磨粒(SAL1、SAL2、SAL3和SAL6)的制备
使用以下配方制成水软铝石溶胶-凝胶样品：通过将含水（2400份）和70水基硝酸（72份）的溶液进行高剪切混合11分钟，分散以商品名“DISPERAL”购自Sasol North America公司的氧化铝一水合物粉末（1600份）。在涂覆前将所得溶胶-凝胶老化至少1小时。溶胶-凝胶被迫进入具有上面描述的尺寸的三角形模具腔体的生产工具中。
用油灰刀迫使溶胶-凝胶进入腔体中，以使得生产工具的开口被完全填满。使用脱模剂、1％的花生油甲醇溶液涂覆生产工具，约0.5mg/in2(0.08mg/cm2)的花生油被涂覆到生产工具。通过将生产工具的薄片置于空气对流烘箱中在45℃下持续5分钟来去除过量的甲醇。所述溶胶-凝胶涂覆的生产工具被置于空气对流烘箱中在45℃下持续至少45分钟，以干燥。让陶瓷成形磨粒前体在超声变幅杆上通过，从而将其从生产工具中移除。陶瓷成形磨粒前体在大约650℃下煅烧，并随后用MgO、Y2O3,CoO和La2O3的混合硝酸盐溶液浸透。去除过量的硝酸盐溶液，并让饱和的带开口的陶瓷成形磨粒前体干燥，然后在650℃下再次煅烧磨粒，并在大约1400℃下烧结。煅烧和烧结二者利用旋转管式炉执行。所得组合物为含有1重量％的MgO、1.2重量％的Y2O3、4重量％的La2O3和0.05重量％的CoO以及微量的TiO2、SiO2和CaO的氧化铝组合物。
掺杂有REO的陶瓷成形磨粒(SAL4和SAL5)的制备
陶瓷成形磨粒SAL4和SAL5的制备与SAL1的制备相同，不同之处在于：所得颗粒为含有1.2重量％的MgO、1.2重量％的Y2O3、2.4重量％的La2O3以及微量的TiO2、SiO2、CaO和CoO以及Fe的氧化铝组合物。
表面涂布处理(SAL1、SAL2、SAL3和SAL6)
采用与用于制备压碎磨粒的方法（如美国专利No.5,352,254(Celikkaya)中所公开）类似的方式，处理部分陶瓷成形磨粒，以增强陶瓷成形磨粒的静电施加效果。煅烧后的陶瓷成形磨粒前体被可选稀土氧化物(REO)溶液绝缘浸渍，所述溶液含有1.4％的MgO、1.7％的Y2O3、5.7％的La2O3和0.07％的CoO。在70克REO溶液中，通过在开口烧杯中搅动来分散可得自宾夕法尼亚州匹兹堡的Almatis的1.4克HYDRAL COAT 5粉末(大约0.5微米平均粒度)。然后，用71.4g的REO溶液中的HYDRAL COAT 5粉末分散体绝缘浸渍约100g经煅烧的陶瓷成形磨粒前体。然后，再次煅烧经过绝缘浸渍、煅烧的陶瓷成形磨粒前体，之后烧结到最终硬度。
磨粒尺寸记录于表2(以下)中
测量曲率半径的技术
根据以下方法确定所有样品的曲率半径：陶瓷成形磨粒的沿着连接陶瓷成形磨粒的基座和顶部的侧边的曲率半径为50微米或更小。从顶部表面和底面之间截取的抛光横截面测量曲率半径，例如使用可得自加拿大魁北克省隆格伊的Clemex技术公司（Clemex Technologies,Inc.）的CLEMEXVISION PE图像分析程序，其与倒置的光学显微镜接合，或者利用其他合适的图像分析软件/设备。成形磨粒的每个点的曲率半径是通过当（例如以100倍放大率）在横截面中看时在每个点的顶端限定三个点来确定。第一点位于顶端曲线的开始，这里是直边至曲线的开始的过渡，第二点位于顶端的顶点，而第三点位于从弯曲的顶端变回直边的过渡处。然后图象分析软件将绘制由这三个点（曲线的起点、中点、和终点）限定的弧，并计算曲率半径。测定了至少30个顶点的曲率半径，并计算它们的平均值以确定平均顶端半径。
测量颗粒长度的技术
利用可购自加利福尼亚州托兰斯的www.BigC.com的“AM413ZTDINO-LITE PRO”数字显微镜来测量最终颗粒的尺寸。每个批次的五个颗粒被平放，并且以100倍放大率拍摄图像。利用数码相机的嵌入式计算机软件测量每个颗粒的所有三边的长度。计算这些15个长度测量结果的平均值以及标准偏差。
测量颗粒厚度的技术
利用可购自加利福尼亚州托兰斯的www.BigC.com的“AM413ZTDINO-LITE PRO”数字显微镜来测量最终颗粒的尺寸。通过将每种类型的五个颗粒侧立摆放（平的侧部垂直于台面），并且以100倍放大率拍摄颗粒侧部的图像来确定平均颗粒厚度。利用所提供的软件的光标来针对每个侧部测量中心和靠近每个边缘处的颗粒厚度。随后将颗粒垂直于台面旋转120度，并分别进行第二侧部和第三侧部的三个高度测量。因此，测量每个样品的9个颗粒厚度，5个颗粒总共45个测量结果。计算平均值和标准偏差。
实例1-3和比较例A-B
例如，利用桨式搅拌器将1,54.35份的SAL1、4.7％的AL3和3.1％的AL4与5.5份的PR1混合。同时，将17.25份的PR2、15.1份的CRY混合在一起。将所述干粉末混合物缓慢添加至树脂和磨粒的湿混合物中，并翻动混合。将SR(1.1份)添加到所述混合物中。混合的组合物通过16目筛网筛分以去除任何大尺寸的树脂涂布的团聚物。作为3321购自马萨诸塞州什鲁斯伯里的工业聚合物化工公司（Industrial Polymers Chemicals）的4-英寸（105mm）直径玻璃纤维稀松布（SM）被放入液压机的模具中。在通过16目筛网筛分所述混合物之后，将20g矿物/树脂混合物置入液压机的模具中，布置在稀松布顶上。第二稀松布布置在所述混合组合物顶上，并在20吨/12.27英寸2(230kg/cm2)的压力下在单腔体压机中按压。随后将切割轮置于由TEFLON涂布的薄板分离的金属板之间，并放入固化烘箱中。在约40小时的固化周期之后（区段1：设定点174℉(78.8℃)，快速升温4分钟，浸泡7小时；区段2：设定点225℉(107℃)，快速升温4小时20分钟，浸泡3小时；区段3：设定点365℉(185℃)，快速升温3小时15分钟，浸泡18小时；区段4：设定点80℉(26.6℃)，快速降温4小时27分钟，浸泡5分钟），所得切割轮的尺寸为104.03-104.76mm×1.34-1.63mm×9.5mm。
在得自意大利马尔纳泰的Davide Maternini SPA公司的型号为PTA100/230的Maternini切割试验机上测试所述切割轮，所述切割试验机配有230V 4英寸博世（Bosch）研磨机型号GWS 6-100(标称rpm 10,000)。所述切割试验机在以下参数下使用：测试程序100-SS-R、切割电流：3.5A、系数kp＝15、系数kd＝30。工件为16mm固体不锈钢棒。在切割轮到达90mm直径之前记录平均切割时间和切割数二者。结果记录于表4中。
实例2和3以及比较例A-B与实例1一样地制备，不同之处在于组合物的变化，如表3所示。
针对每一次切割的平均时间和在轮被磨损之前实现的切割数的对比测试结果示于表4中。
实例4-6和比较例C-D
与实例1一样地制备实例4-6和比较例C和D，不同之处在于组合物的变化，如表3所示。
通过在布氏漏斗中的1625克磨粒上喷撒溶于1375克去离子水中的15克WG的85℃溶液来进行表面处理。随后将矿物在100℃下干燥2-3小时。随后筛分颗粒以去除团块。然后，将3克CA溶于75克异丙醇和500克去离子水中的溶液喷撒到玻璃广口瓶中的1500克预处理的磨粒上，并搅拌。覆盖广口瓶（不密封）并置于烘箱中在100℃下放置4小时。广口瓶覆盖物随后被去除以允许颗粒在烘箱中干燥。
实例7-10和比较例E-G
实例7-10和比较例F-H与实例1一样制备，不同之处在于组合物的变化，记录于表3中。
实例11-12和比较例H-J
实例11-12和比较例H-J与实例1一样制备，不同之处在于组合物的变化，记录于表3中。
实例13-14
实例13-14与实例1一样制备，不同之处在于添加了APR。
在表3(以下)中，标记有星号（*）的磨粒是利用实例4中大体描述的工序在与树脂混合之前用CA预处理。
表4
实例15-18
实例15-18显示了在陶瓷成形磨粒的表面上应用粒状表面涂布处理的效果。像实例1那样制备实例15-18，不同之处在于，使用的压机为实验室型号压机（PHI型号为no.B237-H-X4B，可购自PHI（加利福尼亚州工业城的Tulip公司的分公司）），使用的模制压力为10吨，并且颗粒组合物示于表2中。此外，在实例15和17中，在混合物中不包括SR。表面涂布处理的应用对切割数没有实际影响。
表5
  实例   颗粒类型  粒状表面涂布处理?   切割数
  15   SAL4   否   20,28
  16   SAL1   是   31,20
  17   SAL5   否   26,14
  18   SAL3   是   21,14
实例19-21
实例19-21是类型27中心下凹磨削轮，其选自根据以下工序制备的一批磨削轮。4440克SAL6与200克液态树脂（瑞典柏斯托公司（Perstorp）的PA 5614G-PA树脂）以及5克硅烷（德国埃森的赢创工业公司（Evonik Industries）的DYNASILAN DamoT）在桨式搅拌机中混合10分钟。这是混合物1。混合物2的制备如下：将280克8551G和8126G粉末状酚醛树脂(芬兰赫尔辛基的Dynea Oy)、460氟化钾铝（荷兰代尔夫宰尔的KBM Master Alloys）、320克冰晶石（比利时布鲁塞尔的Solvay S.A.）和8克炭黑在桨式搅拌机中混合10分钟。随后混合物1和混合物2掺混并在桨式搅拌机中混合10分钟。在混合过程中添加糠醛醇和矿物油以控制混合物的粘度和减少粉尘。
将混合物置于开口浅容器中，并允许置于室温和正常湿度条件下。随后，通过2×2mm开口的筛网筛分以去除团聚物。筛分后的混合物随后被压制成125mm直径的模。将玻璃纤维网片(以RXP 28购自波兰雷马努夫的Rymatex Sp.z.o.o.)置于所述模中，然后添加82克的上述混合物，添加第二玻璃纤维网片（RXO 38；Rymatex），将另外的82克上述混合物添加到模，并且添加第三玻璃纤维网片（RXO 38）。添加薄纸标签和金属中心孔轴衬。随后将此混合物在197kg/平方厘米的压强下压制12小时。
所述轮被置于铝板之间的转轴上，所述铝板针对类型27的中心下凹磨削轮按照欧洲EN标准成形。板的层叠件和压制的轮在3个大气压（304kPa）下压缩以成形轮，并随后使其处于压缩状态以进行固化。轮置于烘箱中固化。烘箱被加热2小时至75℃，加热3.5小时至90℃，加热2小时至110℃，加热5小时至135℃，加热3小时至184℃，然后保持在184℃下持续5.5小时。随后关闭热，并使烘箱冷却。最终磨削轮的尺寸为：直径为123.6mm至124.2mm，并且厚度为5.6至6.3mm。中心孔的直径为22.32mm。
比较例K-M
与实例19相同地制备比较例K-M，不同之处在于AL5被SAL6替代。
通过利用博世电动直角研磨机在8mm厚且350mm长的不锈钢板上研磨5分钟来测试所述轮。在每次测试之后记录磨削轮和板的重量损失。
实例19-21和比较例K-M的测试结果记录于表6（以下）中，其中所消耗的工件重量除以所消耗的磨削轮重量被记录为“重量系数”。
本文所提及的所有专利和出版物据此以引用方式全文并入本文。除非另外指明，否则本文给出的所有实例均被认为是非限制性的。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对本发明进行各种修改和更改，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例。

Claims (15)

1.一种粘结磨具，其包括保留在粘结剂中的陶瓷成形磨粒，其中每个所述陶瓷成形磨粒分别通过多边形基座、多边形顶部和连接所述基座和所述顶部的多个侧面限定，其中相邻侧部相接于对应的侧边，所述侧边的平均曲率半径小于50微米，并且其中所述粘结磨具包括粘结磨具轮。
2.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中每个所述侧面独立地与所述基座形成对应二面角，所述二面角的范围为从75度至85度。
3.根据权利要求1所述的粘结磨具，还包括粉碎的磨粒。
4.根据权利要求3所述的粘结磨具，其中所述粉碎的磨粒为比所述陶瓷成形磨粒更细小的一或多个粒度等级。
5.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述陶瓷成形磨粒标称包括截头三棱锥。
6.根据权利要求5所述的粘结磨具，其中所述陶瓷成形磨粒标称包括截头正三棱锥。
7.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述陶瓷成形磨粒的最大长度与陶瓷成形磨粒的厚度的比率为从1:1至8:1。
8.根据权利要求7所述的粘结磨具，其中所述陶瓷成形磨粒的最大长度与陶瓷成形磨粒的厚度的比率为从2:1至4:1。
9.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述陶瓷成形磨粒包括溶胶-凝胶衍生的氧化铝磨粒。
10.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中在所述陶瓷成形磨粒上具有无机颗粒涂层。
11.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述粘结磨具轮包括设置在其相对的主表面上的加固材料。
12.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述粘结磨具轮具有相对的主表面，并且其中对于大多数所述陶瓷成形磨粒而言，所述基座基本平行于所述相对的主表面排列。
13.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述粘结剂包括酚醛树脂。
14.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述粘结磨具轮包括切割轮。
15.根据权利要求1所述的粘结磨具，其中所述粘结磨具轮包括中心下凹磨削轮。
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