CN103189164A

CN103189164A - 用于制备成形陶瓷磨粒的激光法、成形陶瓷磨粒以及磨料制品

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Publication number: CN103189164A
Application number: CN2011800501669A
Authority: CN
Inventors: 丹尼斯·G·韦利甘; 查尔斯·J·斯图丁纳四世; 德怀特·D·埃里克森; 斯科特·A·鲍姆; 爱德华·J·吴; 吴平凡; 特拉维斯·L·波茨
Original assignee: 3M Innovative Properties Co
Current assignee: 3M Innovative Properties Co
Priority date: 2010-11-01
Filing date: 2011-10-21
Publication date: 2013-07-03
Anticipated expiration: 2031-10-21
Also published as: JP6259871B2; US20130212952A1; CN103189164B; EP2635406A2; JP2014503367A; JP2017002311A; JP6008861B2; EP2635406B1; EP2635406A4; WO2012061033A2; CN105713568B; US9657207B2; CN104726063B; US20150267098A1; CN106753240A; CN104726063A; WO2012061033A3; CN105713568A; US9073179B2

Abstract

本发明公开了一种制备成形陶瓷磨粒的方法，所述方法包括使用激光束切穿陶瓷前体材料层以及形成成形陶瓷前体粒子。进一步的热处理提供了成形陶瓷磨粒。本发明还公开了可通过所述方法制备的成形陶瓷磨粒，以及包含所述成形陶瓷磨粒的磨料制品。

Description

用于制备成形陶瓷磨粒的激光法、成形陶瓷磨粒以及磨料制品

技术领域

本发明涉及磨粒、用于制备磨粒的方法，以及包括磨粒的磨料制品。

背景技术

制备成形陶瓷磨粒是已知的。例如，一种方法包括依次：用水软铝石溶胶-凝胶填充微复制型工具表面上的空腔、干燥该溶胶-凝胶从而在工具的空腔内形成成形水软铝石粒子、将成形水软铝石粒子从工具的空腔中移除，然后烧结成形水软铝石粒子以形成α-氧化铝成形磨粒。虽然该方法概念简单，但制造工具的费用通常相当高。此外，需要不同的工具来制备新的所需形状的陶瓷成形磨粒。

制备成形陶瓷磨粒的其他方法包括丝网印刷技术，其中将溶胶-凝胶陶瓷前体材料丝网印刷到基板上、干燥以形成陶瓷成形磨粒前体、从基板移除，然后烧结以形成成形陶瓷磨粒。虽然与使用微复制型工具的方法相比，该技术的费用稍低且通常具有较低的分离度，但仍需要针对每种所需形状的成形陶瓷磨粒制备单独的筛网。

发明内容

在一个方面，本发明提供了一种方法，包括：

提供被支承于载体上的陶瓷前体材料层，其中该陶瓷前体材料层包含陶瓷前体和游离水；和

使用激光束割穿该陶瓷前体材料层，从而得到成形陶瓷前体粒子。

在一些实施例中，该方法还包括：

干燥成形陶瓷前体粒子，从而得到干燥的成形陶瓷前体粒子；

煅烧干燥的成形陶瓷前体粒子，从而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；以及

烧结煅烧过的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

在一些实施例中，该方法还包括：

煅烧干燥的成形陶瓷前体粒子，从而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；

用浸渍组合物浸渍煅烧过的成形陶瓷前体粒子（该混合物包含第二液体介质、并且包含金属氧化物或其前体中的至少一者），从而得到经浸渍的煅烧过的成形陶瓷前体粒子，其中浸渍组合物在由激光束切割而形成的表面上对煅烧过的成形陶瓷前体粒子的浸渍程度低于在煅烧过的成形陶瓷前体粒子的其他表面上的浸渍程度；以及

可任选地，烧结经浸渍的煅烧过的成形陶瓷前体粒子而得到成形陶瓷磨粒。

在另一方面，本公开提供了一种方法，其包括：

使用激光束对该陶瓷前体材料层进行刻痕，从而得到有刻痕的陶瓷前体材料层。

在一些实施例中，该方法还包括：

沿刻痕线将有刻痕的陶瓷前体材料层破碎开，从而得到成形陶瓷前体粒子；

煅烧成形陶瓷前体粒子，从而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；以及

烧结煅烧过的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

在一些实施例中，该方法还包括：

干燥有刻痕的陶瓷前体材料层，从而得到干燥的有刻痕的陶瓷前体材料层；

沿刻痕线将干燥的有刻痕的陶瓷前体材料层破碎开，从而得到干燥的成形陶瓷前体粒子；

烧结煅烧过的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

在一些实施例中，通过部分地干燥溶胶-凝胶陶瓷前体层而提供陶瓷前体材料层。在一些实施例中，通过部分地干燥溶胶-凝胶陶瓷前体层而提供陶瓷前体材料层。在一些实施例中，陶瓷前体材料层基本上不能由于重力而流动。在一些实施例中，陶瓷前体材料层的固体含量在60至70重量%的范围内。

有利的是，根据本发明的方法可用于制备成形陶瓷磨粒，而不需要昂贵的微复制型模具，并且可在所需的粒子形状之间快速且低成本地转变。另外，根据本发明的方法可用于制备那些在使用微复制型模具或丝网印刷的干燥过程中易破裂的成形陶瓷磨粒。因此，根据本发明的方法可用于制备那些迄今难以在可靠且经济的基础上获得的成形陶瓷磨粒。

在另一方面，本发明提供了根据本发明的任何方法制备的成形陶瓷磨粒。

在又一方面，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其中成形陶瓷磨粒各自独立地包括主体构件和至少三个从主体构件延伸的杆状构件。

在再一方面，本发明提供了一种磨料制品，其包括用粘结剂粘附的根据本发明的成形陶瓷磨粒。

在还有一个方面，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒为大致平面的，并且包括主体构件和至少三个从主体构件延伸的杆状构件。在一些实施例中，至少三个杆状构件中的每一个具有独立地选自圆形、椭圆形、正方形、矩形或三角形的横截面轮廓。

根据具体情况，可通过根据本发明的方法制备各种独特形状的成形陶瓷磨粒。例如，在一些实施例中，至少三个杆状构件在主体构件的平面外，并且其中至少三个杆状构件从主体构件的同一侧延伸（即，它们具有至少一个共同的方向分量）。

在一些实施例中，主体构件中有开口。在一些实施例中，至少两个杆状构件在同一直线上。例如，在一些实施例中，所述至少三个杆状构件由第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八杆状构件组成。在一些实施例中，第一和第二杆状构件在同一直线上，其中第三和第四杆状构件在同一直线上，其中第五和第六杆状构件在同一直线上，其中第七和第八杆状构件在同一直线上，其中第一和第三杆状构件平行，并且其中第五和第七杆状构件平行。在这些实施例的一些中，第一和第五杆状构件相互垂直。

并且在另一方面，本发明的方法可用于提供成形陶瓷磨粒，其中成形陶瓷磨粒各自均具有由周边环部界定的主体部，与主体部相比，该周边环部具有粗糙的表面纹理。

在另一方面，本发明的方法可用于提供成形陶瓷前体粒子，其中成形陶瓷前体粒子具有环绕并邻接内部的周边环部，并且其中该周边环部包含α-氧化铝，并且该内部包含α-氧化铝前体并且不含α-氧化铝。

在另一方面，本发明的方法可用于提供成形陶瓷磨粒，其中成形陶瓷磨粒具有环绕并邻接内部、但不完全封闭内部的周边环部，并且其中周边环部具有与内部不同的微晶结构。

在另一方面，本发明的方法可用于提供成形陶瓷前体粒子，其中成形陶瓷前体粒子各自均具有相对的非邻近的第一和第二主表面，周向表面在所述第一和第二主表面之间延伸，其中周向表面包括沿该周向表面以邻近第一主表面但不接触第二主表面的方式延伸的烧蚀区域，以及沿该周向表面以邻近第二主表面但不接触第一主表面的方式延伸的裂纹区域。

在另一方面，本发明的方法可用于提供成形陶瓷磨粒，其中成形陶瓷磨粒各自均具有相对的非邻近的第一和第二主表面，周向表面在所述第一和第二主表面之间延伸，其中周向表面包括沿该周向表面以邻近第一主表面但不接触第二主表面的方式延伸的烧蚀区域，以及沿该周向表面以邻近第二主表面但不接触第一主表面的方式延伸的裂纹区域。

在另一方面，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其中每种成形陶瓷磨粒包括通过相对的第一和第二侧面以及相对的第一和第二端面连接的相对的第一和第二主表面，其中相对的第一和第二主表面大致平滑，其中相对的第一和第二侧面以及相对的第一和第二端面具有包括曲折的微米级圆突起和圆凹陷的表面形貌，其中第一侧面邻接第一主表面形成锐二面角，并且其中第二侧面邻接第一主表面形成钝二面角。

在一些实施例中，根据本发明的成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。在一些实施例中，成形陶瓷磨粒具有与磨料行业认可的标称等级相对应的粒度分布。

有利的是，根据本发明的成形陶瓷磨粒可以具有迄今未能容易获得的组成梯度、形状和/或结构，这些可导致较低的堆积密度、粒子对粘结剂的粘附力增加（例如，由于磨粒表面的纹理）和/或研磨性能改善。

因此，在另一方面，本发明提供了磨料制品，其包括根据本发明的成形陶瓷磨粒，所述成形陶瓷磨粒用粘结剂粘附或保留在粘结剂中（例如，在粘结磨料制品中的情况），或通过粘结剂固定于背衬（例如，在涂覆磨料制品中的情况）。

如本文所用：

术语“烧蚀区域”是指通过熔融、蒸镀和/或蒸发（例如，通过激光束引起）形成的表面区域，一般而言其特征在于含有圆形和/或锋利突起和平滑凹陷的不规则形貌；

术语“煅烧”是指加热到至少使得干燥基板中存在的任何剩余的挥发物（包括所有有机物质和水）被移除的温度；

术语“干燥”是指移除被干燥制品中含有的至少一些水，但不一定是所有水；

术语“重力”是指地球表面的重力；

术语“微米级”是指0.1微米至1毫米的粒度范围；

术语“成形粒子”是指具有由粒子制备过程中所用的预定几何形状得到的几何形状的粒子（例如，所述几何形状可以在具有预定的精确几何形状的空腔中模制得到，或者可以通过切割激光由特定的切割图案得到）；

术语“烧结”是指加热到至少使得煅烧基板的接触的陶瓷粒子之间形成化学键的温度，其通常导致强度和密度的增加；并且

术语“大致平面的”意指具有平坦形状，该形状具有相对于厚度较宽的表面（例如，厚度可以至少以/2、3、4、5或甚至10倍小于表面的长度和/或宽度）。

在本专利申请中，有意用开放性术语“包括”顾及其中术语“包括”被代之以术语“基本上由…组成”或“由…组成”的实施例。

上述方面和实施例能够以其任何组合来实施，除非根据本发明的教导内容，清楚地表明此类组合是错误的。在考虑具体实施方式以及所附权利要求书之后，将进一步理解本发明的特征和优点。

附图说明

图1A是根据本发明的示例性方法的流程图；

图1B是沿线1B截取的图1A中陶瓷前体材料层140的放大示意图；

图2A是根据本发明的方法制备的示例性成形陶瓷前体粒子200的示意性俯视图；

图2B是根据本发明的示例性成形陶瓷磨粒270的示意透视图；

图3A是根据本发明的示例性成形陶瓷前体粒子300的示意透视图；

图3B是根据本发明的示例性成形陶瓷磨粒350的示意透视图；

图4是示例性成形陶瓷磨粒350的扫描电子显微图。

图5A是根据本发明的示例性成形陶瓷前体粒子500的示意透视图；

图5B是根据本发明的示例性成形陶瓷磨粒550的示意透视图

图6A-6G是根据本发明的示例性成形陶瓷磨粒的示意透视图；

图7A是示例性成形陶瓷磨粒的扫描电子显微图，其中杆状构件在主体构件的平面外；

图7B是图5A中示出的示例性成形陶瓷磨粒的放大视图；

图8A是根据本发明的示例性成形陶瓷磨粒的示意透视图；

图8B是根据图8A所示实施例的示例性成形陶瓷磨粒的扫描电子显微图；

图9是根据本发明的示例性粘结切割砂轮900的透视图；

图10是根据本发明的示例性涂覆磨料制品1000的侧视图；

图11是根据本发明的示例性涂覆磨料制品1100的侧视图；

图12A是根据本发明的示例性非织造磨料制品1200的透视图；

图12B是图12A中的区域12B的放大视图；

图13和14分别是示出激光切割实例1和2的陶瓷前体材料层的结果的显微照片；

图15是示出实例2中制备的成形陶瓷磨粒前体的扫描电子显微图；

图16是实例4中的切割激光所用束轨迹图案的示意性平面图；

图17A-17C是实例6中生成的各种粒子的扫描电子显微图；并且

图18A和18B是实例8中制备的成形陶瓷磨粒的扫描电子显微图。

尽管上述各图示出了本发明的若干实施例，但如论述中所述，也可以构想出其他实施例。在所有情况下，本公开都是示例性而非限制性地示出本发明。应当理解，本领域的技术人员可以设计出大量其他修改形式和实施例，这些修改形式和实施例也在本发明的原理的范围和精神内。附图可能并未按比例绘制。

具体实施方式

现在参见图1A，在根据本发明的一个示例性方法100中，陶瓷前体材料层140由载体190支承。当陶瓷前体材料层140通过激光束180时，激光束180形成穿过陶瓷前体材料层140的切口184（示于图1B中），从而形成成形陶瓷前体粒子142，该前体粒子进一步通过加热器150干燥并通过在辊195上方经过而发生弯曲，导致干燥的成形陶瓷前体粒子144与载体190分离。任选地煅烧干燥的成形陶瓷前体粒子144，从而形成煅烧过的干燥的成形陶瓷前体粒子146，任选地用无机盐浸渍并烧结，从而得到成形陶瓷磨粒160。虽然通常会干燥成形陶瓷前体粒子142以便于处理，但这并非必要的。类似地，虽然通常会锻烧干燥的成形陶瓷前体粒子144并用无机稀土盐浸渍所得的煅烧过的干燥成形陶瓷前体粒子146以便于在烧结前增加硬度，但这些并非必要的。

在激光仅部分穿透（例如刻痕于）陶瓷前体材料层140的实施例中，其形成潜在的成形陶瓷前体粒子，该前体粒子在进一步干燥并通过在辊195上方经过而发生弯曲后，彼此分离成为干燥的成形陶瓷前体粒子144。虽然图1A的实施例中示出了辊，但将认识到还可以使用其他方法，例如通过脱粒杆或从杆或刀边上掠过。

在图1A和1B所示实施例中，将陶瓷前体材料层140，即干燥和烧结时形成陶瓷材料的材料（例如水软铝石溶胶-凝胶层）涂覆到载体190上，但也可以采用其他方法。典型的涂覆方法最适于其粘度低于激光切割（即，用激光束切割）步骤所需粘度的材料。因此，在激光切割步骤前，通过加热器115部分地干燥陶瓷前体材料层140。

在图1A和1B所述方法的变型中，激光束不切穿陶瓷前体材料层，而代之以仅部分切穿或形成穿孔，由此在陶瓷前体材料层中形成刻痕线，从而形成有刻痕的陶瓷前体材料层，任选地（例如使用加热器和/或烘箱）进一步干燥该前体材料层，然后沿刻痕线将其破裂为干燥的成形陶瓷前体粒子。然后如图1A中所述处理所得的干燥成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

现在将更详细地讨论上述示例性方法。

第一步骤涉及在载体上涂覆陶瓷前体材料层（例如，包含陶瓷前体粒子的有晶种或无晶种的分散体），其可最终转变为陶瓷材料。合适的陶瓷前体的例子包括：α-氧化铝前体，例如氧化铝一水合物（例如水软铝石）；以及氧化锆前体和混合的氧化锆-氧化铝前体，例如美国专利No.5,551,963(Larmie)中所述的那些。陶瓷前体粒子可以分散到包含挥发性组分的液体（包括水）中或与该液体混合，但这并非必要的。分散体和/或混悬液优选地包含足量的液体，使得分散体的粘度足够低，以确保能够在载体上良好涂覆，但液体的量不应多到使液体分散体的后续移除成本过于高昂。该分散体通常包含30至50重量%的陶瓷前体粒子，以及50至70重量%的挥发性组分，但也可以采用其他重量比。所得成形陶瓷磨粒的物理特性将大致取决于分散体中所用材料的类型。

水软铝石分散体可通过已知的技术来制备或可商购获得。市售水软铝石的例子包括均得自沙索尔北美有限公司(Sasol North America,Inc.)的商品名为“DISPERAL”和“DISPAL”的产品，以及得自巴斯夫(BASF)公司的商品名为“HiQ-40”的产品。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（例如果有的话）水合物相，并且具有高的表面积。

在一个实施例中，陶瓷前体材料层（例如陶瓷前体粒子的分散体）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状结构。该分散体可以包含改性添加剂或改性添加剂的前体。改性添加剂可用于提高成形陶瓷磨粒的一个或多个所需特性，或增大后续烧结步骤的效果。改性添加剂或改性添加剂的前体可以采用可溶性盐的形式，通常为水溶性盐。它们通常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。可存在于分散体中的这些添加剂的具体浓度可根据本领域的技术加以改变。通常，引入改性添加剂或改性添加剂的前体会使分散体胶凝。通过加热一段时间也可诱发分散体胶凝。

陶瓷前体粒子的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。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，那么成核剂的量应当足够使α-氧化铝的转化得以实现。在美国专利No.4,744,802(Schwabel)中公开了使此类分散体成核的步骤。

可以将胶溶剂添加到陶瓷前体粒子的分散体中，以形成更稳定的水溶胶或胶态分散体。合适的胶溶剂包括单质子酸或酸化合物，例如乙酸、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，使得对过程难以控制并且难以向其中引入附加组分。某些市面购得的水软铝石具有有助于形成稳定的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陶瓷前体粒子分散体，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。可以加入去沫剂或其他合适的化学品，以降低混合时形成气泡或夹带空气的可能性。如果需要，可以加入其他化学品，例如，润湿剂、醇类或偶联剂。

可用于α-氧化铝陶瓷前体材料的分散体的另外的添加剂包括：如美国专利No.5,645,619（Erickson等人）中公开的二氧化硅和氧化铁、如美国专利No.5,551,963(Larmie)中公开的氧化锆，以及如美国专利No.6,277,161(Castro)中公开的成核剂。

可以通过任何合适的方法（包括例如刮涂、刮棒涂布、狭缝模头涂布、帘式涂布、凹版印刷涂布或辊涂）实现陶瓷前体材料分散体的涂覆，从而形成陶瓷前体材料层。载体通常为易于处理的薄基板，例如纸张、膜、金属薄片、带，但如果需要可以使用其他基板。载体可以被选择为以可脱开的方式附着到成形陶瓷前体粒子，但这并非必要的；例如，在其中基板于激光切割操作期间被切穿、随后在煅烧期间被烧掉的那些情况下。合适的载体的例子包括纸张（例如，包括硅化纸或蜡纸）、聚合物膜（例如聚丙烯膜或聚酯膜）以及金属带（例如不锈钢带）。如果需要，载体在使用之前可以用脱模剂（例如含氟化合物、花生油或有机硅）处理。

接着在涂覆后，任选地将陶瓷前体材料分散体部分地干燥，干燥程度足以使得陶瓷前体材料层在重力单独作用下（例如，历时5至20分钟）不流动。这有助于在激光切割成形陶瓷前体粒子之后直至能够进一步对它们处理之前，防止其松垂或坍落。如果被适当干燥，则陶瓷前体材料层通常基本上不含由于干燥溶胶-凝胶层而形成的裂缝。然而，过度干燥可导致不期望的陶瓷前体材料层的破裂。对于α-氧化铝陶瓷前体材料，部分地干燥后固体含量为40至75重量%、更通常地为60至70重量%尤其有用。用于部分地干燥被涂覆的分散体的合适装置包括加热器（例如，红外加热器、热风枪、穿过载体和/或微波灯来自下方的辐射热）、烘箱、热罐、过热蒸汽以及加压气流。

第三步，切割陶瓷前体材料层，从而形成成形陶瓷前体粒子。用于切割陶瓷前体材料层的激光器可以是在红外、可见和/或紫外输出波长下工作的任何合适的激光器。合适激光器的例子包括气体激光器、准分子激光器、固态激光器以及化学激光器。示例性气体激光器包括：二氧化碳激光器（例如，在10.6μm波长下产生高达100kW功率的那些）；氩离子激光器（例如，在458纳米(nm)、488nm或514.5nm波长下发射光的那些）；一氧化碳激光器（例如，可产生高达500kW功率的那些）；以及金属离子激光器，其为产生深紫外波长的气体激光器。氦-银(HeAg)224nm激光器和氖-铜(NeCu)248nm激光器是两个例子。这些激光器具有小于3GHz（0.5皮米）的特别窄的振荡线宽。CO₂激光器通常非常适合于实施本发明。

化学激光器通过化学反应驱动，并且可以在连续输出中达到高功率。例如，在氟化氢激光器(2700-2900nm)和氟化氘激光器(3800nm)中，所述反应为氢气或氘气与乙烯在三氟化氮中的燃烧产物的结合。

准分子激光器通过化学反应驱动，所述化学反应涉及激发态二聚体（即“准分子”），该二聚体为由两种物质（原子）形成的短寿命二聚体分子或异源二聚体分子，它们中的至少一者处于电子激发态。它们通常产生紫外光。常用的受激准分子包括F2（氟，在157nm波长下发射光）和惰性气体化合物（ArF(193nm)、KrCl(222nm)、KrF(248nm)、XeCl(308nm)和XeF(351nm)）。

通常通过向结晶固体宿主掺入提供所需能态的离子来制备固态激光器材料。例子包括红宝石激光器（例如，由红宝石或掺铬蓝宝石制成）。另一个常用类型由称为Nd:YAG的掺钕钇铝石榴石(YAG)制成。Nd:YAG激光器能够在红外光谱内的1064nm波长下产生高功率。Nd:YAG激光器还通常为倍频的，从而在需要可见（绿色）相干源时产生532nm。

镱、钬、铥和铒是固态激光器中的其他常用掺杂物。镱用于诸如Yb:YAG、Yb:KGW、Yb:KYW、Yb:SYS、Yb:BOYS、Yb:CaF₂的晶体中，所述晶体通常在大约1020-1050nm波长下工作。由于量子数亏损较小，所以它们潜在地非常高效并且功率较高。用Yb:YAG能够实现超短脉冲的极高功率。掺钬YAG晶体在2097纳米(nm)波长下发射，并且形成在红外波长下工作的高效激光器，红外波长的光为含水组织所强烈吸收。Ho-YAG通常以脉冲方式工作。掺钛蓝宝石（Ti：蓝宝石）产生常用于光谱学的高度可调红外激光器，以及最常用的超短脉冲激光器。固态激光器还包括以玻璃或光纤为宿主的激光器，例如，用铒或镱离子作为活性物质。纤维激光器（例如红外纤维激光器）是适用于实施本发明的固态激光器的一个示例性类型。纤维激光器具有纤维芯（通常直径在0.1微米(μm)-1000μm的范围内），该纤维芯为激光介质。

激光器可以在脉冲方式和/或连续波方式下使用。例如，激光器可以至少部分地以连续波方式和/或至少部分地以脉冲方式工作。可以暂时对各个脉冲的轮廓进行描述。合适的脉冲激光器的一个具体例子是CO₂激光器，型号为Diamond84，得自加利福尼亚州圣克拉拉市相干有限公司(Coherent,Inc.(Santa Clara,California))，其具有以下技术规格：射频激发的密封式CO₂脉冲激光器，基于扫描仪，输入光束直径=7.0毫米(mm)，最终光束直径=0.250mm；工作波长=10.6μm；在1千赫(kHz)下、60%占空比时的最大功率=300W；脉冲能量范围=10-450毫焦耳(mJ)；脉冲宽度范围=10-1000微秒(μS)；并且脉冲上升和下降时间<60μS。

合适的连续波激光器的一个具体例子是CO₂激光器，Evolution系列，得自西维吉尼亚州慕基特奥新锐公司(Synrad(Mukilteo,West Virginia))，其具有以下技术规格：波长：10.6μm；最大功率：-连续方式：100瓦(W)，-脉冲方式：150W；调制：高达20kHz；上升时间：<150μS；说明：射频激发的密封式CO₂脉冲激光器，连续波输出；传递方法：基于XY绘图仪；输入光束直径：4.0mm；最终光束直径：0.250mm。

在铝基水性溶胶-凝胶包含陶瓷前体材料层的那些实施例中，调谐到9.37微米波长的CO₂激光器可能特别有用。

激光切割的效果非常容易为被切割介质（例如陶瓷前体材料层）吸收激光束的程度所影响。在一些紫外波长（例如UV-B或UV-C波长）下，吸光度可能是可测量的，然而在较长波长下，吸光度通常变得难以测量，并且优选的是将激光束的波长调谐到陶瓷前体材料层的特定吸光度，或者向陶瓷前体中加入吸收剂（即，在激光波长下具有高度吸收性的材料）。吸收剂的作用是吸收激光束的电磁辐射并将其转变为热。合适的吸收剂优选地在电磁光谱的紫外、可见和/或红外部分中具有吸收带。通常，吸收剂应当在激光束波长下具有高的摩尔消光系数。优选地，吸收剂在激光束的主波长下的摩尔消光系数为至少1,000(摩尔/升)^-1-厘米^-1(M^-1cm^-1)、500M^-1cm^- ¹、10,000M^-1cm^-1或甚至至少25000M^-1cm^-1。也可以使用吸收剂的组合。如果存在，一种或多种吸收剂优选地以足以吸收激光束的入射电磁辐射的至少5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、或甚至至少80%的量存在。所用量将根据吸收剂的吸收光谱、激光束的波长以及溶胶-凝胶陶瓷前体层的厚度而变化，并且可以不难确定，例如根据比尔-朗伯定律来确定。

通常，会聚的激光光斑尺寸限于激光波长的约10倍的光斑尺寸。因此，对于紫外激光器，激光光斑可被会聚到小于10微米的直径。然而，对于红外激光器，会聚的光斑直径通常为大约100至250微米，但这并非必要的。在一些实施例中，最终制成的成形陶瓷磨粒能够具有锋利的边缘和角；曲率半径优选地小于或等于6微米。用较大的光斑尺寸可能难以实现较小的拐角曲率半径。例如，难以使用光斑直径为250微米宽的激光束形成半径小于10微米的拐角。

合适的吸收剂包括染料和颜料（优选地具有至少一些水溶性），例如酞嗪、青色素、吡喃鎓、发光氨、萘酚绿B（酸性绿1）、吲哚菁绿、萘醌、蒽醌、四铵盐化合物、金属硫醇烯、磺化或羧化金属酞菁染料以及炭黑。市售的近红外染料的例子包括以下列商品名得到的那些：TETRAARYLDIAMINE，产品代码FHI104422P，得自新泽西州帕特森市Fabric Color控股公司(Fabric Color Holding Company(Paterson,NewJersey))；LUNIR5NIR吸光颜料和LUWSIR-3水溶性NIR吸收剂，得自匈牙利布达佩斯Lumichem公司(Lumichem(Budapest,Hungary))；以及EPOLIGHT2735近红外染料，得自新泽西州纽瓦克依普林有限公司(Epolin,Inc.(Newark,New Jersey))。优选地，吸收剂具有至少一些水溶性或水分散性，但这并非必要的。为增大水分散度，吸收剂可与表面活性剂和/或分散剂联合使用，以便于结合到陶瓷前体材料层中。

尽管并非必要，但优选的是支承陶瓷前体材料层的载体对激光束不具有高度吸收性，以使载体的损伤降到最低程度。这可以（例如）通过选择激光、选择载体、在陶瓷前体材料层中添加吸收剂或这些手段的组合来实现。例如，典型的水软铝石溶胶-凝胶在约9.4微米波长下具有最大吸收，在该波长下聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)聚酯的吸收最小。在这种情况下，优选地使用波长为约9.4微米的激光。因此，希望选择这样的激光，其波长被陶瓷前体材料层高度吸收，使得几乎没有激光辐射到达载体。

激光束通常任选地被导向或扫描和调制，以形成所需的切割图案，从而实现所需的成形陶瓷磨粒形状。可以将激光束导向通过一个或多个反射镜（例如旋转镜和/或扫描镜）和/或透镜的组合。作为另外一种选择或除此之外，可相对于激光束移动基板。在另一种构型中，聚焦元件可相对于幅材（例如，沿X、Y、Z、α或θ方向中的一者或多者）移动。激光束可以以相对于陶瓷前体材料层的表面（例如上表面）的入射角进行扫描。例如，入射角可以是90°（即，垂直于陶瓷前体材料层）、85°、83°、80°、70°、60°、50°、45°或甚至更小。

通常，产生的切割图案使得所得成形陶瓷前体粒子的高堆积密度（例如最大堆积密度）得以实现。例如，该图案可以将陶瓷前体材料层切割为诸如三角形、正方形、矩形或六边形等形状的紧密堆积阵列。

图2A示出了成形陶瓷前体粒子210的示例性阵列200。在至少一些激光切割条件（例如，激光束基本上或完全切穿陶瓷前体材料层的那些条件）下，沿切割线230进行的加热可导致溶胶-凝胶中的水快速蒸发，从而形成多孔的表面纹理，该纹理在后续加工步骤中自始至终保持固定（即，“冻结在原位”）。因此，在一些实施例中，成形陶瓷前体粒子210可以具有由周边环部235界定的主体部237，与主体部237的表面纹理相比，该周边环部具有粗糙的表面纹理，而在其他实施例中，在激光切割后能够观察到沿切割线的平滑表面。煅烧和烧结成形陶瓷前体粒子210可得到成形陶瓷磨粒270（参见图2B），其中成形陶瓷前体粒子210的表面纹理可传递给成形陶瓷磨粒270。因此，在一些实施例中，成形陶瓷磨粒270（示于图2B中）可以具有由周边环部275界定的主体部277，与主体部277相比，该周边环部具有粗糙的表面纹理（例如，如图7A和7B中所示）。粗糙的表面纹理可以促成静电涂覆和/或粘附到粘结剂树脂（例如，在底胶层或浆料涂层中）。

在一些实施例中，激光切割穿透陶瓷前体材料层。在一些实施例中，激光不穿透陶瓷前体材料层，但会切割出刻痕线，通常在进一步干燥后，通过沿该刻痕线将陶瓷前体材料层破碎开能够获得成形陶瓷前体粒子。可以（例如）通过超声振动、脱粒杆、辊、刮刀以及它们的组合实现破碎。

虽然并非必要，但为提高效率，通过激光束为陶瓷前体材料层施加刻痕，使得其形成潜在型磨粒前体的紧密堆积阵列，如果激光束完全切穿陶瓷前体材料层，则所述磨粒前体将分离但彼此靠近，或者如果激光束仅部分切穿陶瓷前体材料层，则所述磨粒前体将沿着陶瓷前体材料层中通过激光束形成的刻痕线彼此接合。

在激光束完全切穿陶瓷前体材料层的实施例中，后续的干燥和变形（例如，当载体190围绕如图1A所示辊195行进时发生的弯曲）导致成形陶瓷前体粒子从载体分离。

在激光束仅部分切穿陶瓷前体材料层的实施例中，后续的干燥和变形（例如，当载体190围绕如图1A所示辊195行进时发生的弯曲）导致沿刻痕线形成裂缝，从而便于成形陶瓷前体粒子彼此分离以及从载体分离。为了得到最好的结果，应当使得陶瓷前体材料层能够被干燥到裂缝（例如外观与泥裂缝相似）开始在层的周边区域处形成的程度。

通过这种方式形成的成形陶瓷前体粒子的特征可以由具有双重特征的周边表面表示：通过蒸镀/烧蚀前体陶瓷材料形成的部分，以及通过至少部分地干燥后层的断裂而形成的部分，如图3A所示。现在参见图3A，成形陶瓷前体粒子300具有相对且不邻接的第一主表面312和第二主表面314，以及在第一主表面312和第二主表面314之间延伸的周向表面320。周向表面320包括沿周向表面320以邻近第一主表面312但不接触第二主表面314的方式延伸的烧蚀区域324。裂纹区域326沿周向表面320以邻近第二主表面但不接触第一主表面312的方式延伸。

在例如通过烧结使图3A所示成形陶瓷前体粒子转变为成形陶瓷磨粒（图3B中所示）时，得到成形陶瓷磨粒350。现在参见图3B，成形陶瓷磨粒350具有相对且不邻接的第一主表面362和第二主表面364，以及周向表面370在第一主表面362和第二主表面364之间延伸。周向表面370包括沿周向表面370以邻近第一主表面362但不接触第二主表面364的方式延伸的烧蚀区域374。裂纹区域376沿周向表面320以邻近第二主表面但不接触第一主表面312的方式延伸。如图所示，烧蚀区域374和裂纹区域376彼此邻接并且构成整个周向表面区域，但这并非必要的。图4示出了根据本实施例的示例性成形陶瓷前体粒子的显微照片，以供进一步参考。根据用于形成成形陶瓷前体粒子的刻痕线的深度，裂纹区域或烧蚀区域之一可以构成周向表面的大部分区域。为了便于快速加工，优选的是使刻痕线的深度最小化，从而形成相对较大的裂纹区域。

在一些情况下，使用激光形成仅部分穿透陶瓷前体材料层的刻痕线时，也可能形成不与刻痕线对应的不期望的裂缝。为将这种影响降到最低程度，可能有利的是使用激光束将陶瓷前体材料分为多个区域，所述多个区域由完全延伸穿过陶瓷前体材料层的线界定。该边界线（其可以具有任何宽度，但优选单根激光扫描线的宽度）用于中断陶瓷前体材料层的一部分中可能形成的任何外来裂缝的传播，从而减少浪费。因此，在一些实施例中，通过使用激光束切穿陶瓷前体材料层而在陶瓷前体材料层中（例如，围绕潜在型干燥陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列或在该阵列内）形成边界线，使得边界线将潜在型干燥陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列的各部分分隔。

在一些实施例中，成形陶瓷磨粒包括较薄的主体，这些主体具有通过至少一个侧壁连接并通过厚度分隔的相对主表面。在一些实施例中，厚度在约25微米至约500微米的范围内。通常，增加厚度与增加给定激光的停留时间相关，以便实现有用的切割水平。

有利的是，在一些情况下（例如，使用高功率激光的情况），激光束形成的极端加热能够导致陶瓷前体材料转变为由激光束形成的陶瓷邻近切口。在水软铝石凝胶的情况下，这意味着在成形陶瓷前体粒子的周向表面处形成α-氧化铝，而粒子的内部保留在前体（例如，至少部分地干燥的水软铝石溶胶-凝胶）状态。因此，根据本发明的方法能够制备图5A中所示类型的成形陶瓷前体粒子，其中成形陶瓷前体粒子500具有环绕并邻接内部520的周边环部510。周边环部510（例如，参见图18B）具有与内部520（例如，参见图18A）不同的微晶结构。

例如通过烧结将图5A中所示的成形陶瓷前体粒子转变为成形陶瓷磨粒（图5B中所示）后，所得的成形陶瓷磨粒550具有环绕并邻接内部570的周边环部560。成形陶瓷前体粒子周边环部560中的α-氧化铝用于控制成形陶瓷磨粒中陶瓷微晶颗粒（例如α-氧化铝微晶颗粒）的形成，导致周边环部和内部的微晶结构存在差异。

另外，通过使用根据本发明的激光切割方法，可以轻松地制备具有在使用常规敞模的情况下（由于在模具中干燥时会发生收缩和/或破裂）不可能实现的形状的成形陶瓷磨粒。此类形状的例子包括成形陶瓷磨粒，其包括主体构件和至少三个从主体构件延伸的杆状构件。杆状构件可以具有任何横截面轮廓。例如，它们可以具有独立地选自圆形、椭圆形、正方形、矩形或三角形的横截面轮廓。本专利发明人意外地发现，在一些情况下，杆状构件在激光切割操作过程中卷曲而脱离载体。卷曲的程度通常受到干燥过程中湿度条件的影响。干燥过程中更高湿度的条件往往会降低观察到的卷曲。在此类情况下，至少三个杆状构件相对于主体构件在平面外，并且自主体构件的同一侧延伸。这导致成形陶瓷磨粒具有较低的堆积填充密度。例如，成形陶瓷磨粒的堆积填充密度可以是理论最大值的20%至90%、理论最大值的20%至60%，或理论最大值的20%至40%。

其中敞模中的收缩会导致破裂和/或破碎的成形陶瓷磨粒形状包括（例如）λ、十字划痕、T、Y或井字图案。图6A-6G示出了此类示例性形状。

例如，图6A示出了大致平面的成形陶瓷磨粒600A，该磨粒包括主体构件670A和从主体构件670A延伸的四个杆状构件681A、682A、683A和684A，从而形成十字形。杆状构件的端部可以为方形、大致方形（例如端部691A）、圆形（例如端部692A）、锥形、或一些其他形状，或者端部可以集合地包括上述形状的混合。

图6B示出了大致平面的成形陶瓷磨粒600B，其包括主体构件670B和从主体构件670B延伸的三个杆状构件681B、682B和683B，从而形成字母T的形状。在该实施例中，杆状构件681B和682B在同一直线上。

图6C示出了大致平面的成形陶瓷磨粒600C，其包括主体构件670C和从主体构件670C延伸的六个杆状构件681C、682C、683C、684C、685C和686C，从而形成星形或星号形状。在该实施例中，对应的杆状构件681C和682C、683C和684C以及685C和686C在同一直线上。

图6D示出了大致平面的成形陶瓷磨粒600D，其包括主体构件670D和从主体构件670D延伸的三个杆状构件681D、682D和683D，从而形成希腊字母λ的形状。在该实施例中，杆状构件681D和682D在同一直线上。

在一些实施例中，成形陶瓷磨粒可以具有这样的形状，使得第一和第二杆状构件在同一直线上，第三和第四杆状构件在同一直线上，第五和第六杆状构件在同一直线上，第七和第八杆状构件在同一直线上，第一和第三杆状构件平行，并且第五和第七杆状构件平行。在这些实施例的一些中，第一和第五杆状构件相互垂直。

图6E示出了大致平面的成形陶瓷磨粒600E，其包括主体构件670E和从主体构件670E延伸的八个杆状构件681E、682E、683E、684E、685E、686E、687E和688E，该磨粒在其中具有开口665E。杆状构件681E和682E、683E和684E、685E和686E以及687E和688E在同一直线上。杆状构件681E和685E相互垂直，从而形成井字网格形状。在这种情况下，主体构件670E具有中空正方形的形状。

类似地，图6F示出了大致平面的成形陶瓷磨粒600F，其包括主体构件670F和从主体构件670F延伸的八个杆状构件681F、682F、683F、684F、685F、686F、687F和688F。杆状构件681F和682F、683F和684F、685F和686F以及687F和688F在同一直线上。杆状构件681F和685F相互垂直，从而形成实心的井字网格形状。在这种情况下，主体构件670F具有实心正方形的形状。

同样，图6G示出了大致平面的成形陶瓷磨粒600G，其包括主体构件670G和从主体构件670G延伸的八个杆状构件681G、682G、683G、684G、685G、686G、687G和688G，该磨粒在其中具有开口665G。杆状构件681G和682G、683G和684G、685G和686G以及687G和688G在同一直线上。杆状构件681G和685G相互垂直，从而形成井字型网格，其具有位于主体构件670G中央的圆形中心开口。

意外的是，发明人目前发现，使用如本文所述的激光加工技术，可以生成这样的成形陶瓷磨粒：其中杆状构件从主体构件延伸并且在激光切割过程中卷曲而脱离载体基板，从而得到杆状构件相对于主体构件在平面外并且从主体构件的同一侧延伸的形状。杆状构件的此类卷曲/弯曲可能是由激光加工过程中载体基板的不均匀收缩和/或分解引起的。图7A和7B示出了根据实例4制备的此类示例性成形陶瓷磨粒。

在另一个实施例中，根据本发明的方法可用于制备细长的成形陶瓷磨粒，这样的磨粒不易通过诸如挤出和模制的其他方法制备。现在参见图8A，示例性的成形陶瓷磨粒800包括相对的第一主表面810和第二主表面812，它们通过相对的第一侧面820和第二侧面822以及相对的第一端面830和第二端面832连接。相对的第一主表面810和第二主表面812大致平滑（在此所用的术语“大致平滑”意指基本光滑的，但可以包含少量的表面粗糙度，例如由制备过程中的缺陷和不规则性引起的）。相对的第一侧面820和第二侧面822以及相对的第一端面830和第二端面832具有包括曲折的微米级圆突起840和圆凹陷850的表面形貌。在一些实施例中，表面形貌由曲折的微米级圆突起和圆凹陷构成，而在其他实施例中，曲折的微米级圆突起和圆凹陷仅覆盖相对的第一和第二侧面以及相对的第一和第二端面的一部分。在图8A所示的实施例中，第一侧面820邻接第一主表面810，从而形成锐二面角870。第二侧面822邻接第一主表面810，从而形成钝二面角872。图18示出了根据实例7制备的此类示例性成形陶瓷磨粒。优选地，相对的第一和第二端面构成两个平行的平行四边形。优选地，相对的第一和第二侧面大致平行。

虽然可根据本发明的激光切割方法制备上述成形陶瓷磨粒，但还可以通过诸如（举例来说）微挤出溶胶-凝胶陶瓷前体材料的其他技术进行制备。在此类实施例中，杆状构件可以彼此交叉，在交叉处接合并形成主体构件，以及/或它们可以与主体构件齐平接合。

如果需要，切割图案可以生成多种形状的陶瓷前体粒子，所述粒子可以保留为组合状态，或者可以通过形状（例如通过筛分）进行分离。在一些实施例中，可以将激光对准陶瓷前体材料层，使得切口基本上垂直于其暴露表面。在一些实施例中，可以将激光对准陶瓷前体材料层，使得切口基本上相对于其暴露表面成一角度。

通常，激光束具有这样的轮廓，其中功率集中在特定部分（例如激光束中心），但这并非必要条件，或者甚至是不期望的。因此，激光切口可以类似于具有倾斜侧壁的沟谷。在其他实施例中，激光束可以具有扁平的轮廓，以（例如）形成垂直壁。

一旦形成成形陶瓷前体粒子，则在将它们从载体分离之前，任选地（例如）使用如上文所述的干燥技术对其进行进一步干燥。在该阶段进行额外的干燥的目的在于提高粒子的耐用性并降低后续加工过程中发生破裂和/或破损的机率。例如，成形陶瓷前体粒子可以在50℃至160℃或120℃至150℃范围内的温度下干燥1至480分钟、或120至400分钟。

通常将成形陶瓷前体粒子从载体分离，再进行后续加工步骤，所述后续加工步骤可以包括（例如）煅烧、金属离子掺杂和烧结。在一些情况下，例如，在载体易燃的那些情况下，可能可以在成形陶瓷前体粒子仍位于载体上时对载体进行进一步加工，因为载体将在煅烧或烧结过程中被烧尽。诸如振动（包括超声振动）、刮擦、真空或压缩空气等方法可用来促成分离。在一些情况下，成形陶瓷前体粒子可以自发地分离；例如，在围绕辊通过时。

下一个步骤通常涉及煅烧成形陶瓷磨粒前体。在煅烧期间，基本上所有的挥发性物质都被移除，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。在煅烧期间，通常将成形陶瓷磨粒前体加热至400℃至800℃的温度，并且保持在该温度范围内，直到去除游离水和90重量%以上的任何所结合的挥发性物质为止。

在可选的下一个步骤中，可能期望的是通过浸渍法引入诸如金属添加剂之类的改性添加剂。例如，金属氧化物添加剂或其前体（例如可溶性金属盐）可通过浸渍引入煅烧过的成形陶瓷前体粒子的孔中。然后，再次预烧浸渍过的粒子。该可选步骤在美国专利No.5,164,348(Wood)中进行了进一步描述。金属添加剂的例子包括锆、镁、铪、钴、镍、锌、钇、镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝和铒。优选的改性添加剂为钇、镁的氧化物，以及选自镨、钐、镱、钕、镧、钆、铈、镝和铒的稀土金属。

制备成形陶瓷磨粒的最后一个步骤涉及对煅烧过的任选地作了浸渍的成形陶瓷前体粒子进行烧结。在烧结之前，煅烧过的成形陶瓷前体粒子并不完全致密，因此缺乏用作磨粒的硬度。通过如下方式进行烧结：将煅烧过的成形陶瓷前体粒子加热至1000℃至1650℃的温度，并且使其保持在该温度范围内，直到基本上全部陶瓷前体转变为陶瓷为止。

在氧化铝一水合物（或其等同物）的情况下，烧结将其转变为α-氧化铝，并且孔隙度减小至15体积%以下。煅烧过的成形陶瓷前体粒子暴露于烧结温度下以实现足够的转变水平所必需的时间长度取决于多种因素，但典型的时间长度通常为5秒至48小时（例如，在α-氧化铝的情况下）。在一个实施例中，烧结步骤的持续时间在1分钟至90分钟的范围内。一旦烧结，所得的成形陶瓷磨粒的维氏硬度可能为10吉帕(GPa)、16GPa、18GPa、20GPa或更大。

可以使用其他步骤来改变所述工艺，例如使材料从煅烧温度快速加热至烧结温度，对陶瓷前体粒子分散体进行离心处理以移除油泥、垃圾和其他固体颗粒。此外，如果需要，那么可以通过组合这些工序中的两个或更多个工序来改变该工艺。能够用来改变本发明的工艺的常规工序在美国专利No.4,314,827(Leitheiser)中进行了更完整的描述。

成形陶瓷磨粒还可以具有表面涂层。已知表面涂层用于改善磨料制品中磨粒和粘结剂之间的粘附力，或可以有助于成形陶瓷磨粒的静电沉积。此类表面涂层在（例如）美国专利No.1,910,444(Nicholson)、3,041,156（Rowse等人）、4,997,461（Markhoff-Matheny等人）、5,009,675（Kunz等人）、5,011,508（Wald等人）、5,042,991（Kunz等人）、5,085,671（Martin等人）和5,213,591（Celikkaya等人）中有所描述。另外，该表面涂层可以防止成形陶瓷磨粒封堵。“封堵”这一术语用来描述来自正被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。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。

根据本发明制成的成形陶瓷磨粒可掺入到磨料制品中、或以松散的形式使用。使用前，磨粒通常按给定的粒度分布进行分级。此类分布通常涉及粒度大小的范围，如从粗粒到细粒。在磨料领域中，此范围有时是指“粗粒(coarse)”、“基本粒(control)”和“细粒(fine)”所占比例。根据磨料行业公认的分级标准分级的磨粒将每一个标称粒级的粒度分布规定在若干数值范围内。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)的标准以及日本工业标准(JIS)的标准。如本文所用，术语“标称”意指：作为或涉及指定或理论尺寸和/或形状，其可与实际不同。

ANSI等级标号（即，规定的标称等级）包括：ANSI4、ANSI6、ANSI8、ANSI16、ANSI24、ANSI36、ANSI40、ANSI50、ANSI60、ANSI80、ANSI100、ANSI120、ANSI150、ANSI180、ANSI220、ANSI240、ANSI280、ANSI320、ANSI360、ANSI400和ANSI600。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。

或者，成形陶瓷磨粒可利用符合ASTM E-11“Standard Specificationfor Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes”（“针对测试目的的筛布和筛的标准规格”）的美国标准试验筛被分级为标称筛选等级。ASTM E-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，其意指成形陶瓷磨粒可通过符合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。例如，成形陶瓷磨粒可以具有以下标称筛选等级：-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。

如果需要，可以根据非标准尺寸等级选择成形陶瓷磨粒和/或成形陶瓷前体粒子。例如，可以选择这样的成形陶瓷磨粒和/或成形陶瓷前体粒子，其长度（即最大尺度）在0.001微米至26微米、0.1微米至10微米、或甚至0.5微米至1微米的范围内；和/或宽度在0.001微米至26微米、0.1微米至10微米、或甚至0.5微米至5微米的范围内；和/或厚度在0.005微米至10微米、或0.2微米至1.2微米的范围内。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。如本文所用，长度为最长的粒子尺度，宽度为垂直于长度的最大粒子尺度，厚度垂直于长度和宽度。

在同时制备多种形状的成形陶瓷磨粒的实施例中，筛分可用于分离各种粒径和/或形状。

成形陶瓷磨粒可用于例如构造磨料制品，包括例如团聚磨粒、涂覆磨料制品（例如，常规的底胶和复胶涂覆磨料制品、浆料涂覆磨料制品和结构化磨料制品）、磨料刷、非织造磨料制品，以及粘结磨料制品（例如砂轮、细磨刀石和磨刀石）。

例如，图9示出了根据本发明一个实施例的类型为27的中央凹陷砂轮900的示例性实施例（即粘结磨料制品的实施例）。中心孔912用于将类型为27的中央凹陷砂轮900附接到（例如）动力驱动工具。类型为27的中央凹陷砂轮900包括保留在粘结剂925中的根据本发明的成形陶瓷磨粒920。合适的粘结剂的例子包括：有机粘结剂，例如环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、氨基塑料粘结剂和丙烯酸树脂粘结剂；以及无机粘结剂，例如玻璃质粘结剂。

在涂覆磨料制品的一个示例性实施例中，磨料涂层可以包括底胶层、复胶层和磨粒。参见图10，示例性的涂覆磨料制品1000具有背衬1020和磨料层1030。磨料层1030包括根据本发明的磨粒1040，所述磨粒通过底胶层1050和复胶层1060固定于背衬1020，所述底胶层和复胶层各自包含相应的粘结剂（例如环氧树脂、氨基甲酸乙酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂），所述粘结剂可以相同或不同。

在涂覆磨料制品的另一个示例性实施例中，磨料涂层可以包括作为可固化粘结剂前体的固化浆料和根据本发明的磨粒。参见图11，示例性的涂覆磨料制品1100具有背衬1120和磨料层1130。磨料层1130包括磨粒1140和粘结剂1145（例如环氧树脂、氨基甲酸乙酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂）。

用于将根据本发明的成形陶瓷磨粒掺入根据上述实施例的涂覆磨料制品的技术和材料对磨料领域的技术人员将显而易见，并且可见于例如美国专利No.4,314,827（Leitheiser等人）、4,652,275（Bloecher等人）、4,734,104(Broberg)、美国专利No.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）以及6,261,682(Law)中。

非织造磨料制品通常包括多孔的（例如膨松有弹性的开放多孔的）聚合物长丝结构，该结构具有通过粘结剂粘结到其上的磨粒。图12A和12B示出了根据本发明的非织造磨料制品的示例性实施例，其中膨松有弹性的开放低密度纤维网1200由用粘结剂1220（例如环氧树脂、氨基甲酸乙酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂）浸渍过的缠结长丝1210形成。根据本发明的磨粒1240在长丝1210的暴露表面上分散在整个纤维网1200中。粘结剂1220涂覆长丝1210的多个部分并形成小珠1250，所述小珠可以环绕单根长丝或成束长丝，附着于长丝的表面和/或聚集在接触长丝的交叉处，从而在整个非织造磨料制品上形成研磨点。

用于将根据本发明的成形陶瓷磨粒掺入根据上述实施例的非织造磨料制品的技术和材料对磨料领域的技术人员将显而易见，并且可见于例如美国专利No.2,958,593（Hoover等人）、4,018,575（Davis等人）、4,227,350(Fitzer)、4,331,453（Dau等人）、4,609,380（Barnett等人）、4,991,362（Heyer等人）、5,554,068（Carr等人）、5,712,210（Windisch等人）、5,591,239（Edblom等人）、5,681,361(Sanders)、5,858,140（Berger等人）、5,928,070(Lux)、6,017,831（Beardsley等人）6,207,246（Moren等人）以及6,302,930(Lux)中。

用于将根据本发明的成形陶瓷磨粒掺入根据上述实施例的粘结磨料制品的技术和材料对磨料领域的技术人员将显而易见，并且可见于例如美国专利No.4,800,685（Haynes等人）、4,898,597（Hay等人）、4,933,373(Moren)和5,282,875（Wood等人）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粒制成。一种此类方法包括以下步骤：使磨料制品（例如，涂覆磨料制品、非织造磨料制品或粘结磨料制品）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。

工件材料的例子包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、玻璃、木材、仿木材料、复合材料、上漆表面、塑料、强化塑料、石材和/或它们的组合。该工件可以是平坦的或具有与之相关的形状或轮廓。示例性的工件包括金属部件、塑料部件、碎木板、凸轮轴、曲轴、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。可以在湿润或干燥状况下进行研磨。用于湿式研磨的示例性液体包括水、含水的常规防锈化合物、润滑剂、油、皂和切削液。该液体还可以含有消泡剂、去油剂等。

合适的粘结剂的例子包括：有机粘结剂，例如环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、氨基塑料粘结剂和丙烯酸树脂粘结剂；以及无机粘结剂，例如玻璃质粘结剂。

本发明的选择实施例

在第一实施例中，本发明提供了一种方法，该方法包括：

提供一层支承于载体上的陶瓷前体材料，其中该陶瓷前体材料层包含陶瓷前体和游离水；以及

在第二实施例中，本发明提供了根据第一实施例的方法，其中该方法还包括：

烧结煅烧过的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

在第三实施例中，本发明提供了根据第二实施例的方法，其中成形陶瓷磨粒包括α-氧化铝基成形陶瓷磨粒。

在第四实施例中，本发明提供了根据第一至第三实施例中任一者的方法，其中通过部分地干燥溶胶-凝胶层而提供陶瓷前体材料层。

在第五实施例中，本发明提供了根据第一至第四实施例中任一者的方法，其中陶瓷前体材料层基本上不能由于重力而流动。

在第六实施例中，本发明提供了根据第一至第五实施例中任一者的方法，其中陶瓷前体材料层的固体含量在60至70重量%的范围内。

在第七实施例中，本发明提供了根据第一实施例的方法，还包括：

用浸渍组合物浸渍煅烧过的成形陶瓷前体粒子（该浸渍组合物包含混合物，该混合物包含第二液体介质、并且包含金属氧化物或其前体中的至少一者），从而得到经浸渍的煅烧过的成形陶瓷前体粒子，其中浸渍组合物在由激光束切割而形成的表面上对煅烧过的成形陶瓷前体粒子的浸渍程度低于在煅烧过的成形陶瓷前体粒子的其他表面上的浸渍程度。

在第八实施例中，本发明提供了根据第七实施例的方法，还包括：

烧结经浸渍的煅烧过的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

在第九实施例中，本发明提供了一种方法，该方法包括：

提供被支承于载体上的陶瓷前体材料层，其中该陶瓷前体材料层包含陶瓷前体和游离水；以及

在第十实施例中，本发明提供了根据第九实施例的方法，还包括：

任选地煅烧成形陶瓷前体粒子，从而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；以及

烧结煅烧过的成形陶瓷前体粒子或成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

在第十一实施例中，本发明提供了根据第十实施例的方法，其中有刻痕的陶瓷前体材料层被刻划成使得其形成沿着陶瓷前体材料层中的刻痕线彼此接合的潜在型磨粒前体的紧密堆积阵列。

在第十二实施例中，本发明提供了根据第十一实施例的方法，还包括：

通过使用激光束切穿陶瓷前体材料层而在潜在型磨粒前体的紧密堆积阵列中形成边界线，其中该边界线将潜在型陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列的各部分分隔。

在第十三实施例中，本发明提供了根据第十二实施例的方法，还包括：

使载体变形，使得潜在型磨粒前体的紧密堆积阵列的各部分沿着刻痕线中的至少一些刻痕线破裂，从而形成成形陶瓷前体粒子。

在第十四实施例中，本发明提供了根据第九实施例的方法，还包括：

任选地，煅烧干燥的成形陶瓷前体粒子而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；以及

烧结煅烧过的成形陶瓷前体粒子或干燥的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

在第十五实施例中，本发明提供了根据第十四实施例的方法，其中对陶瓷前体材料层进行刻痕，使得其形成沿着陶瓷前体材料层中的刻痕线彼此接合的潜在型干燥陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列。

在第十六实施例中，本发明提供了根据第十五实施例的方法，还包括：

通过使用激光束切穿陶瓷前体材料层而在潜在型干燥陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列中形成边界线，其中该边界线将潜在型干燥陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列的各部分分隔。

在第十七实施例中，本发明提供了根据第十六实施例的方法，其中所述沿刻痕线将有刻痕的陶瓷前体材料层破碎开至少部分地由载体变形引起，使得潜在的陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列的各部分沿着刻痕线中的至少一些刻痕线破裂，从而形成干燥的成形陶瓷前体粒子。

在第十八实施例中，本发明提供了根据第十至第十七实施例中任一者的方法，其中成形陶瓷磨粒包括α-氧化铝基成形陶瓷磨粒。

在第十九实施例中，本发明提供了根据第九至第十八实施例中任一者的方法，其中通过部分地干燥溶胶-凝胶层而提供陶瓷前体材料层。

在第二十实施例中，本发明提供了根据第九至第十九实施例中任一者的方法，其中陶瓷前体材料层基本上不能由于重力而流动。

在第二十一实施例中，本发明提供了根据第九至第二十实施例中任一者的方法，其中陶瓷前体材料层的固体含量在60至70重量%的范围内。

在第二十二实施例中，本发明提供了根据第九至第二十一实施例中任一者的方法，其中激光束通过红外光纤激光器产生。

在第二十三实施例中，本发明提供了根据第九至第二十二实施例中任一者的方法，其中陶瓷前体材料还包含吸收剂，该吸收剂吸收激光束的入射电磁辐射并将其转变为热。

在第二十四实施例中，本发明提供了根据第二十三实施例的方法，其中吸收剂在激光束的主波长下的摩尔消光系数为至少10,000M-1cm-1。

在第二十五实施例中，本发明提供了根据第二十三或第二十四实施例的方法，其中吸收剂以足以吸收激光束的入射电磁辐射的至少30%的量存在。

在第二十六实施例中，本发明提供了根据第一至第二十五实施例中任一者的方法制备的成形陶瓷磨粒。

在第二十七实施例中，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其中成形陶瓷磨粒各自独立地包括主体构件和至少三个从主体构件延伸的杆状构件。

在第二十八实施例中，本发明提供了根据第二十七实施例的成形陶瓷磨粒，其中至少三个杆状构件中的每一个具有独立地选自圆形、椭圆形、正方形、矩形或三角形的横截面轮廓。

在第二十九实施例中，本发明提供了根据第二十七或第二十八实施例的成形陶瓷磨粒，其中至少三个杆状构件在主体构件的平面外，并且其中至少三个杆状构件从主体构件的同一侧延伸。

在第三十实施例中，本发明提供了根据第二十七至第二十九实施例中任一者的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

在第三十一实施例中，本发明提供了根据第二十七至第三十实施例中任一者的成形陶瓷磨粒，其中主体构件中有开口。

在第三十二实施例中，本发明提供了根据第二十七至第三十一实施例中任一者的成形陶瓷磨粒，其中所述至少三个杆状构件包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八杆状构件。

在第三十三实施例中，本发明提供了根据第二十七至第三十二实施例中任一者的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

在第三十四实施例中，本发明提供了根据第二十七至第三十三实施例中任一者的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒具有与磨料行业认可的标称等级相对应的粒度分布。

在第三十五实施例中，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其中成形陶瓷磨粒各自均具有由周边环部界定的主体部，与主体部相比，该周边环部具有粗糙的表面纹理。

在第三十六实施例中，本发明提供了根据第三十五实施例的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒具有与磨料行业认可的标称等级相对应的粒度分布。

在第三十七实施例中，本发明提供了根据第三十五或第三十六实施例的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

在第三十八实施例中，本发明提供了成形陶瓷前体粒子，其中该成形陶瓷前体粒子具有环绕并邻接内部的周边环部，并且其中该周边环部包含α-氧化铝，并且该内部包含α-氧化铝前体并且不含α-氧化铝。

在第三十九实施例中，本发明提供了根据第三十八实施例的成形陶瓷前体粒子，其中α-氧化铝前体包括水软铝石凝胶。

在第四十实施例中，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒具有环绕并邻接内部、但不完全封闭内部的周边环部，并且其中周边环部具有与内部不同的微晶结构。

在第四十一实施例中，本发明提供了根据第四十实施例的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒具有与磨料行业认可的标称等级相对应的粒度分布。

在第四十二实施例中，本发明提供了粘结磨料制品，其包含被保留在粘结剂中的根据第四十或第四十一实施例的成形陶瓷磨粒。

在第四十三实施例中，本发明提供了成形陶瓷前体粒子，其中成形陶瓷前体粒子各自均具有相对的非邻近的第一和第二主表面，周向表面在所述第一和第二主表面之间延伸，其中周向表面包括沿周向表面以邻近第一主表面但不接触第二主表面的方式延伸的烧蚀区域，以及沿周向表面邻近第二主表面但不接触第一主表面的方式延伸的裂纹区域。

在第四十四实施例中，本发明提供了根据第四十三实施例的成形陶瓷前体粒子，其中裂纹区域的面积大于烧蚀区域的面积。

在第四十五实施例中，本发明提供了根据第四十三或第四十四实施例的成形陶瓷前体粒子，其中成形陶瓷前体粒子包括α-氧化铝前体。

在第四十六实施例中，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其中成形陶瓷磨粒各自均具有相对的非邻近的第一和第二主表面，周向表面在所述第一和第二主表面之间延伸，其中周向表面包括沿该周向表面以邻近第一主表面但不接触第二主表面的方式延伸的烧蚀区域，以及沿周向表面以邻近第二主表面但不接触第一主表面的方式延伸的裂纹区域。

在第四十七实施例中，本发明提供了根据第四十六实施例的成形陶瓷磨粒，其中裂纹区域的面积大于烧蚀区域的面积。

在第四十八实施例中，本发明提供了根据第四十六或第四十七实施例的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

在第四十九实施例中，本发明提供了根据第四十六至第四十八实施例中任一者的成形陶瓷磨粒，其中这些成形陶瓷磨粒具有与磨料行业认可的标称等级相对应的粒度分布。

在第五十实施例中，本发明提供了粘结磨料制品，其包含被保留在粘结剂中的第四十九至第五十二实施例中任一者的成形陶瓷磨粒。

在第五十一实施例中，本发明提供了成形陶瓷磨粒，其成形陶瓷磨粒各自包括通过相对的第一和第二侧面以及相对的第一和第二端面连接的相对的第一和第二主表面，其中相对的第一和第二主表面大致平滑，其中相对的第一和第二侧面以及相对的第一和第二端面具有包括曲折的微米级圆突起和圆凹陷的表面形貌，其中第一侧面邻接第一主表面形成锐二面角，并且其中第二侧面邻接第一主表面形成钝二面角。

通过以下非限制性实例，进一步说明了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均不应视为对本发明进行不当限定。

实例

除非另外指明或不适宜，否则在实例和说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等均按重量计。

比较例A

水软铝石凝胶通过以下步骤来制备：在125℉（52℃）下将商品名为“DISPERAL”（德克萨斯州休斯顿市萨索尔北美公司(Sasol North America(Houston,Texas))）的氧化铝一水合物粉末以连续混合方式分散在包含水和1.86%硝酸的溶液中。所得溶胶-凝胶具有40重量%的固体。

使用6英寸×6英寸开口×0.030英寸厚（15.24cm×15.24cm×0.762mm厚）的聚碳酸酯模板和8英寸的纸面石膏板接缝刀将所得的溶胶-凝胶涂覆到防粘纸、聚酯膜或不锈钢基板中的任一者上以形成陶瓷前体材料层，从而得到将进行转变的凝胶片。

使用脉冲CO₂激光器（Coherent Diamond84系列工业用CO₂激光器，加利福尼亚州圣克拉拉市相干有限公司(Coherent Inc.(Santa Clara,California))）将凝胶片切割为边长为110密耳(2.8mm)的等边三角形。将激光器设置为以1000mm/s的扫描速度描绘三角形图案两次，首过脉冲的持续时间为30微秒，脉冲频率为10kHz，并且第二次通过脉冲的持续时间为20微秒。

在这些条件下不可能获得精确形状。

实例1

重复比较例A的工序，不同的是将凝胶片的环境干燥时间增加到30分钟，并且使用不锈钢基板。图13示出了刚经过激光切割的凝胶片。

实例2

重复比较例A的工序，不同的是将陶瓷前体材料层的环境干燥时间增加到2小时，并且使用聚酯膜基板。图14示出了刚经过激光切割的凝胶片。

粒子在管式炉中于1400℃下进行烧结（焙烧）。所得的被烧结粒子的真密度为3.950g/cm³，厚度为约0.332mm并且边长为约1.80mm。图15为被烧结粒子的SEM显微照片。

实例3

制备两个包括实例2的烧结磨粒的7英寸(18cm)直径×7/8英寸(2.2cm)中心孔磨盘。磨盘的制备方式如下：在硫化纤维背衬上使用酚醛树脂底胶涂层，所述底胶涂层由49份75%固体的苯酚甲醛树脂水溶液（苯酚：甲醛比为1.5至2.1:1，用2.5%氢氧化钾催化）、41份碳酸钙（得自新泽西州爱迪生市邱博公司(J.M.Huber Corporation(Edison,New Jersey))的“HUBERCARB Q325”）和10份水组成。将实例2的磨粒静电涂覆到底胶涂层上，并施用复胶涂层[由29份75%固体的苯酚甲醛树脂水溶液（苯酚：甲醛比为1.5至2.1:1，用2.5%氢氧化钾催化）、51份填料（得自宾夕法尼亚州匹兹堡市考伯斯贸易公司(Koppers Trading(Pittsburgh,Pennsylvania))的“CRYOLITE TYPE RTN-C”）、2份氧化铁颜料和18份水组成]。所有涂层重量示于（下）表1中。在固化后，评价磨盘的研磨性能。

表1

根据表1指示的方法测试每个磨盘。比较用磨盘A为市售的36级纤维磨盘（得自明尼苏达州圣保罗3M公司(3M Company(St.Paul,Minnesota))的“988C grade36”磨盘)。对每个测试使用新的比较用磨盘A。

磨损测试

测试方法1–摇臂测试

将待评价的磨盘附接到一个20.3cm的圆形垫板上，所述垫板可以部件号05114145192得自3M公司。然后用金属螺纹紧固件将垫板固定于测试装置上，所述测试装置可以商品名“SWING ARM TESTER”得自明尼苏达州森特维尔市瑞尔制造公司(Reel Manufacturing,Centerville,Minnesota)。对具有30.5cm直径和1.897mm厚度的14号(1.9mm)1010盘形钢工件称重，并用金属紧固件将其固定于测试装置。在每一次测试中，将钢工件用2910克的负载施用到磨料制品盘上。磨料制品盘以每分钟3500转(rpm)的速度旋转，工件以18.5度角紧贴磨盘放置最多8个一分钟间隔，同时工件以2rpm的速度旋转。当切削增量降到初始切削量的40%以下时，确定为测试终点。记录移除的钢量（摇臂切削总量）。

测试方法2–滑动测试

用待评价的磨盘研磨1.25cm×18cm的1018软钢工件的表面。所用研磨机是恒定荷载液压盘式研磨机。每个工件和磨盘之间的恒定负载维持在7.26kg（16磅）的力。研磨机的支承垫为铝支承垫。将磨盘用紧固螺母固定于铝垫上，并以5000rpm驱动。操作过程中，使测试盘倾斜（“倾侧”）大约7度，以使得砂带从边缘延伸并朝向工件中心3.5cm。测试过程中，使工件沿着其长度以约8.4cm/s的速率来回移动。各个磨盘用来研磨单独工件连续60秒间隔。测定另外的60秒磨削间隔的切削量，直至达到终点。当一分钟测试间隔内的切削量降到初始测试间隔的切削量的70%以下时，或者当磨盘完整性受损时，确定为终点。测试结果记录在（下）表2中。

表2

实例4

使用亚克力刀（3.09mm厚×44.57mm宽×300mm长）将所得溶胶-凝胶的板（100mm×150mm×1.5mm厚）浇铸到用得自维吉尼亚州里士满市雷诺兹厨房公司(Reynolds Kitchens(Richmond,Virginia))的Cut-Right蜡纸覆盖的金属片上，得到1.5mm厚×100mm宽×150mm长的聚碳酸酯模板。

在5分钟的浇铸时间内，用一张20磅(9.1kg)的复印纸覆盖住板。然后使该组件在环境条件下干燥1-2小时让凝胶干燥，直到其固体含量为约70重量%。

使用得自加利福尼亚州圣克拉拉市相干有限公司(Coherent,Inc.(SantaClara,California))的Coherent DIAMOND E-系列400脉冲CO₂激光器切割凝胶片，该激光器使用Nutfield WAVERUNNER软件和PIPELINE控制器（得自新罕布什尔州哈德孙市纳特飞技术公司(Nutfield Technology(Hudson,New Hampshire))），设置为50kHz，10%占空比(2μS)，以提供48.8瓦的功率和1m/s的扫描速率，同时延迟设置为4ms跳转、1ms标刻、0.4ms弯曲(ply)、1.2ms激光开启、1.5ms激光关闭，且跳转速率为7m/s，使用嵌套式“井字”图案（例如图16中的图案1600所示，其中最大尺度为6.67mm），使用48.8瓦的功率和1米/秒(1m/s)的扫描速率。经切割的板在69℉（21℃）下干燥3天。

然后使切割形状从板上脱离，随后将所得分离的干燥成形陶瓷前体粒子在大约650℃下煅烧，再用混合硝酸盐溶液（该溶液包含1.4%的MgO、1.7%的Y₂O₃、5.7%的La₂O₃和0.07%的CoO）将其浸透，以经煅烧凝胶的重量计，浸渍到70重量%的程度。一旦煅烧过的成形陶瓷前体粒子被浸渍，便将粒子干燥，然后将粒子再次在650℃下煅烧，并在大约1400℃下烧结。煅烧和烧结均使用箱式炉进行。图7A和7B的两个放大图中示出了代表性的所得成形陶瓷磨粒。

实例5

将0.08重量%的四芳基二胺（红外染料，产品代码FHI104422P，得自新泽西州帕特森市Fabric Color控股公司(Fabric Color Holding Company,Paterson,New Jersey)）与如比较例A中制备的水软铝石溶胶-凝胶混合。将所得的改性溶胶-凝胶涂覆到厚度为50密耳(1.27mm)的平坦聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯薄膜上。使用得自英国南安普顿市SPI激光器公司(SPI Lasers,Southampton,United Kingdom)的20瓦脉冲纤维激光器切割所得的层。激光波长为1.06微米。使用1号波形。选择的激光脉冲重复率为65kHz。在满功率(100%)下，测得激光器输出（平均功率）为12.8瓦。使用得自德国慕尼黑市施肯拉公司(Scanlab AG,Munich,Germany)的HURRYSCAN14激光扫描器对激光导向，该激光扫描器装配有焦距为163mm的远心透镜。估计溶胶-凝胶层上的聚焦光斑尺寸为约10微米。激光垂直入射到溶胶-凝胶片表面。沿相对于彼此成60度的三个方向切割出平行线条，从而得到紧密堆积的三角形成形陶瓷前体粒子的阵列。激光器功率设置为95%（12.1W功率）。线条间距为259微米，并且激光移动速度为300mm/s。代表性粒子（示于图4中）从经切割的溶胶-凝胶切割板中移除并通过SEM检查。顶部边缘（面向激光器）显示出烧蚀的人工痕迹，并且粒子边缘的底部破碎。

实例6

将0.13重量%的四芳基二胺（红外染料，产品代码FHI104422P，得自新泽西州帕特森市Fabric Color控股公司(Fabric Color Holding Company,Paterson,New Jersey)）与如比较例A中制备的水软铝石溶胶-凝胶混合，并使用高速搅拌器搅拌该溶液10分钟。所得的0.25重量%掺染料溶液为绿色。在涂覆之前，将掺杂的溶胶-凝胶置于塑料瓶中老化1小时。将具有50密耳(1.27mm)涂布狭缝的3英寸(8cm)宽正方形涂敷器放置到5英寸×10英寸×5密耳（12.7cm×25.4cm×127微米）的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜片上。将三十(30)克掺杂溶液置入涂敷器中部，并施加到PET膜片上，从而在PET片的表面上形成50密耳(1.27mm)的溶胶-凝胶涂层。让溶胶-凝胶涂层在室内条件下干燥15分钟。使用得自SPI激光器公司(SPI Lasers)的20瓦脉冲纤维激光器切割所得的层。激光波长为1.07+/-0.01微米。使用0号波形。选择的激光脉冲重复率为30kHz。在90%功率下，测得激光器输出（平均功率）为12.8瓦。测得激光脉冲宽度为200纳秒(ns)左右。使用得自德国慕尼黑市施肯拉公司(Scanlab AG,Munich,Germany)的HURRYSCAN14激光扫描器对激光导向，该激光扫描器装配有焦距为163mm的远心透镜。估计溶胶-凝胶层上的聚焦光斑尺寸为约10微米。激光垂直入射到溶胶-凝胶片表面。沿相对于彼此成60度的三个方向切割出平行线条，从而得到紧密堆积的三角形成形陶瓷前体粒子的阵列。线条间距为93.5密耳(2.37mm)。激光移动速度为1000mm/s。图17A示出了由上述工序得到的示例性成形陶瓷前体粒子。图17B示出了由上述工序得到的经过后续烧结的示例性成形陶瓷前体粒子。图17C示出了由上述工序得到的经过后续煅烧和烧结的示例性成形陶瓷前体粒子。

实例7

将0.24重量%的四芳基二胺（红外染料，产品代码FHI104422P，得自新泽西州帕特森市Fabric Color控股公司(Fabric Color Holding Company,Paterson,New Jersey)）与如比较例A中制备的水软铝石溶胶-凝胶混合，并使用高速搅拌器搅拌该溶液10分钟。具有50密耳涂布狭缝的3英寸(8cm)宽正方形涂敷器放置到5英寸×10英寸×5密耳（12.7cm×25.4cm×127微米）的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜片上。掺染料的溶液置入涂敷器中部，并施加到PET膜片上，从而在PET片的表面上形成50密耳(1.27mm)的溶胶-凝胶涂层。在激光切割实验之前，让溶胶-凝胶涂层在正常室内条件下干燥3小时（从早上10:19至下午1:19）。使用得自SPI激光器公司(SPI Lasers)的40瓦脉冲纤维激光器切割所得的层。激光波长为1.07+/-0.01微米。使用2号波形。选择的激光脉冲重复率为76kHz。在100%功率下，测得激光器输出（平均功率）为40.3瓦。测得激光脉冲宽度为60纳秒左右。使用得自德国慕尼黑市施肯拉公司(Scanlab AG,Munich,Germany)的HURRYSCAN25激光扫描器对激光导向。估计溶胶-凝胶层上的聚焦光斑尺寸为约10微米。

为实现斜切，使PET膜相对于激光束以45度角倾斜。线条间距在y方向上为1mm并且在x方向上为10mm。由于工作台被倾斜45度，所以焦点只对准沿y方向的线条的一部分。为切割溶胶-凝胶层，使用约50%的激光功率（即，在76kHz下约20W的平均功率）和75mm/s的激光线扫描速度。在激光切割后，使样品干燥1天，然后分离颗粒，通过扫描电子显微镜(SEM)观察所得的成形陶瓷前体粒子并示于图8B中。

实例8

将0.08重量%的四芳基二胺（红外染料，产品代码FHI104422P，得自新泽西州帕特森市Fabric Color控股公司(Fabric Color Holding Company,Paterson,New Jersey)）与如比较例A中制备的水软铝石溶胶-凝胶混合。将所得的改性溶胶-凝胶涂覆到厚度为10密耳的平坦聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯薄膜上。使用得自SPI激光器公司(SPI Lasers)的20瓦脉冲纤维激光器切割所得的层。激光波长为1.06微米。使用1号波形。选择的激光脉冲重复率为65kHz。在满功率(100%)下，测得激光器输出（平均功率）为12.8瓦。使用得自施肯拉公司(Scanlab AG)的HURRYSCAN14激光扫描器对激光导向，该激光扫描器装配有焦距为163mm的远心透镜。估计溶胶-凝胶层上的聚焦光斑尺寸为约10微米。激光垂直入射到溶胶-凝胶片表面。沿相对于彼此成60度的三个方向切割出平行线条，从而得到紧密堆积的三角形成形陶瓷前体粒子的阵列。线条间距为93.5密耳(2.37mm)。激光移动速度为200mm/s。

收集所得的经激光切割的成形陶瓷前体粒子，在大约650℃下煅烧，然后用以下浓度的混合硝酸盐溶液（记录为氧化物）浸透：各自均为1.8%的MgO、Y₂O₃、Nd₂O₃和La₂O₃。去除过量的硝酸盐溶液，并让饱和的经激光切割的成形磨粒前体干燥，然后在650℃下再次煅烧磨粒，并在大约1400℃下烧结。煅烧和烧结均使用RAPID TEMP FURNACE箱式窑（新泽西州布卢姆菲尔德市CM有限公司(CM Inc.,Bloomfield,New Jersey)）进行。图18A和18B示出了代表性的所得成形陶瓷磨粒的所得微结构。沿着激光切割边缘的独特且意想不到的微结构显示没有MgO、Y₂O₃、Nd₂O₃和La₂O₃掺杂物的明显证据，表明激光切割边缘由于激光切割产生的热而转变为α-氧化铝。一旦烧结为致密且实际上无孔的α-氧化铝，激光切割边缘便不能吸收掺杂物。激光切割边缘的微结构（例如，参见图18B）显示出大约8至15微米的致密α-氧化铝单元，据认为该α-氧化铝单元是由激光切割边缘的极快速加热而形成的。相反，粒子的内部（示于图18A中）呈现出预期的微结构，该微结构由MgO、Y₂O₃、Nd₂O₃和La₂O₃掺杂物吸收到多孔的α-氧化铝前体中、并且于烧结时在周围的α-氧化铝基质内形成平板状结构而形成。

实例9和比较例B-C

实例9和比较例B-C证明了与精确模制磨粒和现有技术磨粒的研磨效率相比，本发明的磨粒随时间推移的相对研磨效率。

实例9

磨粒的制备

水软铝石凝胶通过以下步骤来制备：在125℉（52℃）下将商品名为“DISPERAL”（得自萨索尔北美公司(Sasol North America)）的氧化铝一水合物粉末以连续混合方式分散在包含水和1.86%硝酸的溶液中。所得溶胶-凝胶具有40重量%的固体。

使用亚克力刀（3.09mm厚×44.57mm宽×300mm长）将所得溶胶-凝胶的板（100mm×150mm×1.5mm厚）浇铸到用得自维吉尼亚州里士满市雷诺兹厨房公司(Reynolds Kitchens(Richmond,Virginia))的CUT-RIGHT蜡纸覆盖的金属片上，得到1.5mm厚×100mm宽×150mm长的聚碳酸酯模板。使该浇铸片在环境条件下干燥30分钟。

使用得自加利福尼亚州圣克拉拉市相干有限公司(Coherent,Inc.(SantaClara,California))的Coherent DIAMOND E-系列400脉冲CO₂激光器切割所得凝胶片，该激光器使用Nutfield WAVERUNNER软件和PIPELINE控制器（得自纳特飞技术公司(Nutfield Technology)），设置为50kHz，8%占空比(1.5μs)，以提供25瓦功率和500mm/s的扫描速率，光斑尺寸为220μm。扫描网格为1000mm×1000mm，并且扫描图案为尺寸为2.77mm×2.77mm×2.77mm×0.77mm厚的三角形。经切割的板在环境条件下风干。

然后使切割形状从板上脱离，随后将所得分离的干燥成形陶瓷前体粒子在大约650℃下煅烧，再用混合硝酸盐溶液（该溶液包含1.4%的MgO、1.7%的Y₂O₃、5.7%的La₂O₃和0.07%的CoO）将其浸透，以经煅烧凝胶的重量计，浸渍到70重量%的程度。一旦煅烧过的成形陶瓷前体粒子被浸渍，便将粒子干燥，然后将粒子再次在650℃下煅烧，并在大约1400℃下烧结。煅烧和烧结均使用箱式炉进行。所得三角形粒子的尺寸与比较例B的粒子相似。

涂覆磨盘的制备

使用预先切成的硫化纤维（以商品名“DYNOS VULCANIZEDFIBRE”得自德国特罗斯多夫市DYNOS股份有限公司(DYNOS GmbH,Troisdorf,Germany)）盘坯料作为磨料基板，该坯料的直径为7英寸(17.8cm)，具有7/8英寸(2.2cm)直径的中心孔并且厚度为0.83mm（33密耳）。用刷子在纤维盘上涂覆酚醛底胶树脂（其通过混合49.2重量份的碱催化的(2.5%KOH)1.5:1至2.1:1苯酚-甲醛缩合物（75%水溶液）、40.6重量份的CACO以及10.2重量份的去离子水而制备），直到重量为3.8+/-0.5克。使用静电涂布机施用17.3克磨粒。将该磨盘在90℃下加热1小时，然后在103℃下加热3小时。然后用刷子在磨盘上涂覆复胶树脂，该复胶树脂通过混合40.6重量份碱催化的(2.5%KOH)1.5:1至2.1:1苯酚-甲醛缩合物（75%水溶液）、69.9重量份冰晶石（以“CRYOLITE TYPE RTN-C”得自宾夕法尼亚州匹兹堡市考伯斯贸易公司(Koppers Trading,Pittsburgh,Pennsylvania)）、2.5重量份红色氧化铁颜料以及25重量份去离子水而制备。用干燥刷子去除过量的复胶树脂，直至浸没的光滑外观成为无光泽。复胶涂层的重量为17.1克。将磨盘在90℃下加热90分钟，然后在103℃下加热16小时。使固化的磨盘在1.5英寸(3.8cm)直径的辊上正交地弯曲，然后在测试前使其在环境湿度下平衡1周。所得磨盘为实例8。

比较例B

用与实例8同样的方法制备比较例B，不同的是：1)磨粒为由模具（该模具具有深度为28密耳(0.71mm)并且各边长为110密耳(2.79mm)的三角形模具腔）制得的成形α-氧化铝磨粒，制成的三角形成形磨粒的较大的三角形表面的各边长为大约1.5mm，磨粒厚度为大约0.3mm，边缘斜坡具有约98度夹角，接近36+级，如美国专利申请公开No.2010/0151196A1（Adefris等人）中所公开；2)底胶层重量为3.2克；3)磨粒涂层重量为16.9克；并且4)复胶层重量为13.9克。

比较例C

比较例C为市售的磨削盘，其以“NORTON SG BLAZE F980纤维盘，7英寸×7/8英寸，36级”得自马萨诸塞州伍斯特圣戈班市磨料磨具北美公司(Saint-Gobain Abrasives North America(Worcester,Massachusetts))。

磨损测试-测试方法3

采用以下工序测试磨盘：将用于评估的7英寸(17.8cm)直径磨盘附接到配有7英寸(17.8cm)带筋圆盘垫面板（“80514EXTRA HARD RED”，可购自3M公司）的回转磨床。然后启动磨床，并且磨床在10磅(4.5kg)的负载下紧靠0.75英寸×0.75英寸(1.9cm×1.9cm)、预称重的1045钢筋的端面放置。磨床在该负载下紧靠该工件的所得旋转速度为5000rpm。使工件在这些条件下磨削总共一百(100)个20秒磨削间隔（循环）。每一个20秒循环后，让工件冷却至室温并称重，以确定研磨操作的切削量。测试结果记录为每个间隔的切削增量和总切削量，如表3所示。对于比较例B和比较例C，测试了两个磨盘。实例8的磨盘显示出优于比较例C的持续切削量，以及与比较例B相当的初始切削量。

上文引用的所有专利均全文并入本文中。本发明应控制到所公开内容中可能有任何冲突存在的程度。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示出的示例性实施例。

Claims

1.一种方法，包括：

提供被支承于载体上的陶瓷前体材料层，其中所述陶瓷前体材料层包含陶瓷前体和游离水；以及

使用激光束切穿所述陶瓷前体材料层，从而得到成形陶瓷前体粒子。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述方法还包括：

干燥所述成形陶瓷前体粒子，从而得到干燥的成形陶瓷前体粒子；

煅烧所述干燥的成形陶瓷前体粒子，从而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；以及

烧结所述煅烧过的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

3.根据权利要求2所述的方法，其中所述成形陶瓷磨粒包括α-氧化铝基成形陶瓷磨粒。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中通过部分地干燥溶胶-凝胶层而提供所述陶瓷前体材料层。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中所述陶瓷前体材料层基本上不能由于重力而流动。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中所述陶瓷前体材料层的固体含量在60重量%至70重量%的范围内。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

煅烧所述干燥的成形陶瓷前体粒子，从而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；

用浸渍组合物浸渍所述煅烧过的成形陶瓷前体粒子，所述浸渍组合物包含混合物，所述混合物包含第二液体介质、并且包含金属氧化物或其前体中的至少一者，从而得到经浸渍的煅烧过的成形陶瓷前体粒子，其中所述浸渍组合物在由所述激光束切割而形成的表面上对所述煅烧过的成形陶瓷前体粒子的浸渍程度低于在所述煅烧过的成形陶瓷前体粒子的其他表面上的浸渍程度。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

烧结所述经浸渍的煅烧过的成形陶瓷前体粒子，从而得到成形陶瓷磨粒。

9.一种方法，包括：

使用激光束对所述陶瓷前体材料层进行刻痕，从而得到有刻痕的陶瓷前体材料层。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

沿刻痕线将所述有刻痕的陶瓷前体材料层破碎开，从而得到成形陶瓷前体粒子；

煅烧所述成形陶瓷前体粒子，从而得到煅烧过的成形陶瓷前体粒子；以及

11.根据权利要求10所述的方法，其中所述有刻痕的陶瓷前体材料层被刻划成使得其形成沿着所述陶瓷前体材料层中的刻痕线彼此接合的潜在型磨粒前体的紧密堆积阵列。

12.根据权利要求11所述的方法，还包括：

通过使用所述激光束切穿所述陶瓷前体材料层而在潜在型磨粒前体的所述紧密堆积阵列中形成边界线，其中所述边界线将潜在型陶瓷前体粒子的所述紧密堆积阵列的各部分分隔。

13.根据权利要求12所述的方法，还包括：

使所述载体变形，使得潜在磨粒前体的所述紧密堆积阵列的所述各部分沿着所述刻痕线中的至少一些刻痕线破裂，从而形成所述成形陶瓷前体粒子。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括：

干燥所述有刻痕的陶瓷前体材料层，从而得到干燥的有刻痕的陶瓷前体材料层；

沿刻痕线将所述干燥的有刻痕的陶瓷前体材料层破碎开，从而得到干燥的成形陶瓷前体粒子；

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述陶瓷前体材料层被刻划成使得其形成沿着所述陶瓷前体材料层中的刻痕线彼此接合的潜在型干燥陶瓷前体粒子的紧密堆积阵列。

16.根据权利要求15所述的方法，还包括：

通过使用所述激光束切穿所述陶瓷前体材料层而在潜在型干燥陶瓷前体粒子的所述紧密堆积阵列中形成边界线，其中所述边界线将潜在型干燥陶瓷前体粒子的所述紧密堆积阵列的各部分分隔。

17.根据权利要求16所述的方法，其中所述沿刻痕线将所述有刻痕的陶瓷前体材料层破碎开是至少部分地由所述载体的变形引起的，使得潜在型陶瓷前体粒子的所述紧密堆积阵列的所述各部分沿着所述刻痕线中的至少一些刻痕线破裂，从而形成所述干燥的成形陶瓷前体粒子。

18.根据权利要求10至17中任一项所述的方法，其中所述成形陶瓷磨粒包括α-氧化铝基成形陶瓷磨粒。

19.根据权利要求9至18中任一项所述的方法，其中通过部分地干燥溶胶-凝胶层而提供所述陶瓷前体材料层。

20.根据权利要求9至19中任一项所述的方法，其中所述陶瓷前体材料层基本上不能由于重力而流动。

21.根据权利要求9至20中任一项所述的方法，其中所述陶瓷前体材料层的固体含量在60重量%至70重量%的范围内。

22.根据权利要求9至21中任一项所述的方法，其中所述激光束通过红外光纤激光器产生。

23.根据权利要求9至22中任一项所述的方法，其中所述陶瓷前体材料还包含吸收剂，所述吸收剂吸收所述激光束的入射电磁辐射并将其转变为热。

24.根据权利要求23所述的方法，其中所述吸收剂在所述激光束的主波长下的摩尔消光系数为至少10000M^-1cm^-1。

25.根据权利要求23或24所述的方法，其中所述吸收剂以足以吸收所述激光束的所述入射电磁辐射的至少30%的量存在。

26.根据权利要求1至25中任一项所述的方法制备的成形陶瓷磨粒。

27.成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒各自独立地包括主体构件和至少三个从所述主体构件延伸的杆状构件。

28.根据权利要求27所述的成形陶瓷磨粒，其中所述至少三个杆状构件中的每一个具有独立地选自圆形、椭圆形、正方形、矩形或三角形的横截面轮廓。

29.根据权利要求27或28所述的成形陶瓷磨粒，其中所述至少三个杆状构件在所述主体构件的平面外，并且其中所述至少三个杆状构件从所述主体构件的同一侧延伸。

30.根据权利要求27至29中任一项所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

31.根据权利要求27至30中任一项所述的成形陶瓷磨粒，其中所述主体构件中有开口。

32.根据权利要求27至31中任一项所述的成形陶瓷磨粒，其中所述至少三个杆状构件包括第一、第二、第三、第四、第五、第六、第七和第八杆状构件。

33.根据权利要求27至32中任一项所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

34.根据权利要求27至33中任一项所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒具有与磨料行业公认的标称等级相对应的粒度分布。

35.成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒各自均具有由周边环部界定的主体部，与所述主体部相比，所述周边环部具有粗糙的表面纹理。

36.根据权利要求35所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒具有与磨料行业公认的标称等级相对应的粒度分布。

37.根据权利要求35或36所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

38.成形陶瓷前体粒子，其中所述成形陶瓷前体粒子具有环绕并邻接内部的周边环部，并且其中所述周边环部包含α-氧化铝，并且所述内部包含α-氧化铝前体并且不含α-氧化铝。

39.根据权利要求38所述的成形陶瓷前体粒子，其中所述α-氧化铝前体包括水软铝石凝胶。

40.成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒具有环绕并邻接内部、但不完全封闭内部的周边环部，并且其中所述周边环部具有与所述内部不同的微晶结构。

41.根据权利要求40所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒具有与磨料行业公认的标称等级相对应的粒度分布。

42.一种粘结磨料制品，其包含被保留在粘结剂中的根据权利要求40或41所述的成形陶瓷磨粒。

43.成形陶瓷前体粒子，其中所述成形陶瓷前体粒子各自均具有相对的非邻近的第一和第二主表面，周向表面在所述第一和第二主表面之间延伸，其中所述周向表面包括沿该周向表面以邻近所述第一主表面但不接触所述第二主表面的方式延伸的烧蚀区域，以及沿该周向表面以邻近所述第二主表面但不接触所述第一主表面的方式延伸的裂纹区域。

44.根据权利要求43所述的成形陶瓷前体粒子，其中所述裂纹区域的面积大于所述烧蚀区域的面积。

45.根据权利要求43或44所述的成形陶瓷前体粒子，其中所述成形陶瓷前体粒子包括α-氧化铝前体。

46.成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒各自均具有相对的非邻近的第一和第二主表面，周向表面在所述第一和第二主表面之间延伸，其中所述周向表面包括沿该周向表面以邻近所述第一主表面但不接触所述第二主表面的方式延伸的烧蚀区域，以及沿该周向表面以邻近所述第二主表面但不接触所述第一主表面的方式延伸的裂纹区域。

47.根据权利要求46所述的成形陶瓷磨粒，其中所述裂纹区域的面积大于所述烧蚀区域的面积。

48.根据权利要求46或47所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒包含α-氧化铝。

49.根据权利要求46至48中任一项所述的成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒具有与磨料行业公认的标称等级相对应的粒度分布。

50.一种粘结磨料制品，其包含被保留在粘结剂中的根据权利要求46至49中任一项所述的成形陶瓷磨粒。

51.成形陶瓷磨粒，其中所述成形陶瓷磨粒各自包括通过相对的第一和第二侧面以及相对的第一和第二端面连接的相对的第一和第二主表面，其中所述相对的第一和第二主表面大致平滑，其中所述相对的第一和第二侧面以及所述相对的第一和第二端面具有包括曲折的微米级圆突起和圆凹陷的表面形貌，其中所述第一侧面邻接所述第一主表面而形成锐二面角，并且其中所述第二侧面邻接所述第一主表面而形成钝二面角。