CN1046925A - 含有磨丝的涂覆磨料涂层制品 - Google Patents

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Abstract

具有多晶氧化铝磨丝的涂覆磨料制品。

Description

本发明涉及涂覆磨料制品，其中的涂覆磨料是含有多晶磨丝的。
可溶凝胶体氧化铝磨料，自它们闻世的若干年来，在涂覆磨料应用的主要领域中，已经证明比其它优质磨料更具有显著的优点。这种磨料一般通过对水合氧化铝凝胶体进行干燥和烧结的办法制成，水合氧化铝凝胶体也可含有举如MgO或ZrO2那样的不等量的添加物。干燥材料或者在烧结之前或者在烧结之后被破碎，以得到所希望的粒度范围内的不规则块状形的多晶磨粒。这种磨粒可以过后结合在举如涂覆研磨盘或砂带那样的磨料制品内。
雷塞施（Leitheiser）等人的美国专利4314827中公开的磨粒是通过这样的一种方法制成：烧结的磨粒含有不规则的“雪片”形的α氧化铝晶体，该晶体的直径量级为5至10微米，“雪片”臂之间和相邻“雪片”之间的空隙为其他的举如细结晶状的氧化铝氧化镁的尖晶石那样的物相所占。
1986年11月18日公布并被转让给诺顿公司（Nortor        Company）的美国专利4623364中公开了一种制造氧化铝磨料的可溶凝胶体的方法和除磨料之外的具有高性能的制品，例如涂料、薄膜、纤维、棒或小形件。在上述的专利中，将水合氧化铝转换成α氧化铝是通过在干燥前把籽晶材料加到凝胶体或凝胶体的初生晶粒中的办法实现的。这是能够采用具有α氧化铝介质的凝胶体或凝胶体的初生晶粒的湿态振动研磨的方法或者采用直接添加粉状的或其它形式的很细的籽晶颗粒的方法实现的。如此得到的α氧化铝（通常称之为SG磨料）具有很细的均匀的晶体结构，所有晶体的粒度基本上小于1微米。加长加热时间是能够获得稍大的粒度，但一般来说并不希望。制取磨粒，对这种加有籽晶的凝胶体得干燥、破碎和加热。如此生产出来的磨粒可以用来制造举如涂覆研磨盘和磨轮那样的制品。制取成形的另件或杆，一种可以替换的方案是，这种材料是在加热前通过挤压成形或模压成形的。在杆的挤压成形情况下，杆得过后切或截成适当的长度。
本发明提供了一种使用寿命长的涂覆磨粒，采用特殊形状的可溶凝胶体氧化铝磨粒，对给定的磨削速率而言，需要输入的功率不大。
本发明的涂覆磨料能自如地进行磨削，而且在研磨时产生的热较少。
还发现本发明的涂覆磨料能以较均匀的速率下磨削并超过非一般长的使用寿命能使工件获得更为合适的表面光洁度。
本发明提供了一种涂覆磨料制品，其磨粒含有烧结的可溶凝胶体的α氧化铝丝，这种丝沿其长度具有基本上一致的横截面，平均的纵横之比值至少为1∶1，最好为2∶1至9∶1左右，且可高到12∶1或更高。这种α氧化铝丝可以含有举如MgO那样的添加物，或其他尖晶石氧化铝模（ZrO2），或其他合适的材料，构成可溶凝胶体，而最好是构成引晶可溶凝胶体。
这种丝最好至少含有95%而更好至少含有98%的α氧化铝晶体，加热时基本上不形成非晶体或“玻璃”的杂质。晶体的粒度高达2微米左右，但是，最好的丝具有晶体粒度要低于1微米，最好是0.5微米。
磨丝是通过粘结层附着于与其贴近一端的柔性基材上。这种丝一般是从基材向外伸延并通常覆盖有复胶层，以进一步地使丝粘连在基材上。基材可以用任何一种涂覆磨料采用的众所周知的基材制成，例如编织的或缝合的胶结织品、薄膜或纸。随应用而定，一类众所周知的编织物或纸的抛光方法和材料被用于工业上以制备这种基材，同样适用于本发明采用的涂覆磨料的基材。类似地，任何一种在涂覆磨料制造中采用的众所周知的标准粘结层可以被采用。
如果本发明的磨丝的纵横之比值相当短，即平均比值至少为1∶1左右，最好为2∶1至5∶1左右，则复胶层可以采用标准的滚动涂覆技术。如果磨丝具有较长纵横之比值，采用其他举如喷涂装置来涂覆是最好的，因为对丝不会有过量地向下压挤力量。复胶层所用的材料也可以是任何一种在涂覆磨料业中采用的众所周知的型号。
本发明的涂覆磨料制品与结合有现有技术破碎磨粒的那些制品相比，其寿命更长。它们还倾向于在较小变化速率条件下磨削，并至少在其部分寿命内比起现有技术的涂覆磨料，它能使工件的表面光洁度变化不大。
还意外地发现，使用本发明的涂覆磨料在低压力研磨操作时特别有效。
本发明的一个独特的优点是，不仅能按要求提供具有不同长度磨丝的涂覆磨料制品，而且对于某种特殊用途用的粒度分布能按要求那样精确或变化，这是至今为止用滚动破碎的磨料所不及的。
进一步的优点在于，本发明的涂覆磨料制品能将切割或各种长度或纵横比值的磨丝结合为一体，以仿造一种标准的CAMI级别磨丝混合物。可以替代的方案是，这种涂覆磨料能具有一种对整个级别范围、控制和细径磨丝的特定的混合物。
在制造涂覆磨料时采用具有预先规格结构的磨粒方面的另一优点在于，整个制造过程是比较经济和有效的。
再有一个优点是，这种表面上具有较低密度颗粒的制品通常要比每单位表面积较高数量磨粒的制品要好做。
根据本发明的涂覆磨料制品具有多种结构形式，如研磨盘，在许多研究应用中，它提供了良好的性能。
本发明的涂覆磨料制品特别好地适应有效使用研磨辅助物料，这种研磨辅助物料通常与涂覆形的磨料表面接触。普通磨料的下型面限制着研磨辅助物料的数量，这种辅助物料能在磨料上方不盖住时接触。然而，由于本发明采用的是丝状磨料的上型面，所以有可能装入更多的研磨辅助物料，从而具有很有利的效果。应用多反作用形式的研磨辅助物料也是可能的，多半是用泡沫取代树脂涂料的混合物。
被采用的这种研磨辅助物料可以包括众所周知的那些有效物料，例如KBF4、K2TiF6、NaCl、Sulfur和类似物。
本发明上述的和其他目的及优点，结合附图阅读下列的说明和给出的实施例将会更清楚明了。
图1是本发明具有一层磨丝的一部分涂覆磨料制品平面视图的照片;
图2是图1所示那样的涂覆磨料制品横截面视图的照片;
图3是本发明另一种涂覆磨料制品横截面视图的照片，其中的磨丝具有大于图2所示制品的平均纵横比值;
图4是涂覆磨料制品横截面视图的照片，其中的磨丝的平均纵横比值略小于图2所示制品的磨丝平均纵横比值;
图5是涂覆磨料制品横截面视图的照片，其中的磨料是通过常规的滚动破碎法获得的;
图6（a）、（b）、（c）、（d）、（e）和（f）是分别表示下列情况的照片：50粒度的滚动破碎的可溶凝胶体氧化铝磨粒;常规的50粒度的滚动破碎的熔化氧化铝磨粒;随机抽样的50粒度可溶凝胶体磨丝（c）和根据本发明制取涂覆磨料制品时采用的增大的平均纵横比值（d、e、f）。
图7是表示增大纵横比值对本发明具有磨丝的涂覆研磨盘总磨削的影响图;
图8是表示磨丝纵横比值对涂覆研磨盘磨削性能影响的另一个图;
图9是本发明的涂覆制品平面照片（被放大了100倍），示出了埋置于复胶层中的磨粒;
图10是具有复胶层的常规破碎的引晶的可溶凝胶体磨粒制品平面放大100倍的电子显微镜摄的照片;
图11是取自如图9所示涂覆制品（本发明的制品）切屑放大50倍的电子显微镜摄的照片;
图12是取自图10所示涂覆制品（现有技术）切屑放大50倍的电子显微镜摄的照片。
现在参照附图，图1所示的涂覆磨料制品10的照片中，包括一个基材元件12和涂覆磨料14的顶部表面层。从图2中清楚看到的那样，该涂覆磨料14有一层粘结层16、一层磨丝18和一层复胶层20。
为了这种应用和公开本发明的目的，使用术语“磨丝”是参照于伸长的陶瓷磨料体，这种磨料体沿其长度一般具有一致的横截面，而长度最好是至少为横截面最大尺度的2倍左右（平均值）。本发明的磨丝可以弯曲或扭曲，以便沿磨料体测得长度而不必成直线状态。
一般来说，磨丝18最好是采用这样的办法获得：最好将引晶的水合氧化铝凝胶体挤成或甩成连续的丝;将如此获得的丝干燥;把丝切截成各种所需的长度;然而接着把丝加热到不高于1500℃的温度。
制备水合氧化铝凝胶体的各种可溶凝胶的方法在例如美国专利4314827和4623364中已被公开。除了水合氧化铝之外，正如所述专利中所揭示的那样，这种溶胶可有重量高达为10～15%的粉末状尖晶石、富铝、二氧化锰、二氧化钛、氧化镁、二氧化铈、二氧化锆，或者添入大量的（40%或更多）初生晶粒，或者其它合适的添加物或初生晶粒。然而，最好的是，这种凝胶体基本上要在加热时不形成非晶的玻璃材质的材料。因此，本发明的制品所采用的这种被加热的可溶凝胶体磨料最好是α氧化铝重量至少为95%，更好为98%。在一个最佳的实施例中，这种可溶凝胶体包括一种扩散的超微粒结晶的引晶材料或者包括一种有一定量的在烧结时使水合氧化铝颗粒有效转化为α氧化铝的初生晶粒。这就是通常称之“可溶凝胶体的引晶过程”。这种引晶材料的量不应超过水合氧化铝重量的10%，一般超过5%的量就不会是有利的。如果这种籽晶相当地细，是符合要求的，0.5%至10%左右的量可以选用1～5%。
在一般情况下，如果添加了较多的引晶材料，例如较多的α氧化铝，这就可能对凝胶体的稳定性有影响，并使挤丝非常困难。另外，在挤丝时事先存在大量的α氧化铝，就会要求有较高的温度以实现烧结。然而，正如上面所指出的那样，较高的温度导致晶体增长，而这样的制品一般来说是低劣的。
固态的微晶状的引晶材料的实例是β氧化铝、α氧化铁、α氧化铝、γ氧化铝、氧化铬和其他细碎屑。这些引晶材料以α氧化铝最佳，它们会给正在形成α氧化铝晶体提供一种核化的场所。各种籽晶也可以举如硝酸铁溶液的形式添加。一般来说，这种引晶材料具有与α氧化铝相同的结构，类似的晶格尺度（约15%的范围内）和在转换成α氧化铝的温度条件下出现干燥的凝胶体（约1000至1100℃）。
通过各种方法，例如挤丝法或甩丝法，可以由凝胶体形成未烧结的磨丝。挤丝法对于直径约为0.25和1.5毫米之间丝来说是最有效的，在干燥和加热之后，该区间的丝径大致等于分别分成100粒度至24粒度的网孔直径。甩丝法对于直径小于100微米的加热了的丝来说是最有效的。像0.1微米（0.001毫米）那样细的加热了的丝已按本发明的甩丝法做成。未烧结的磨丝在加热时其直径缩少为挤丝直径的50%左右。
最适合于挤丝的凝胶体应含的固态成份得在30%至65%左右，而最佳成份在45%至64%之间。这种最佳的固态成份是直接随处于被挤丝的直径而变化的，对于具有加热直径大致等于50号粒度的破碎的磨料（约0.28毫米）的网孔的磨丝而言，最佳的固态成份约为60%。
根据本发明的甩丝法可以在盘上放置一定量的凝胶体来实现，即盘子转动使盘子上的未烧结磨丝猛烈移动，立刻在空气中干燥。可以替换的方案是，凝胶体可以置放在一个离心盆中，盆的周边上钻有孔或缝隙，盆以每分钟5000转的速度转动，使凝胶体甩成为磨丝。其它众所周知的甩丝法也可以用来形成这种未烧结的磨丝。对于甩丝法而言，最有效的固态成份是在20%和45%之间，最佳成份为35%至40%左右。
如果磨丝是采用甩丝法形成的，最理想的是添加1%至5%左右的甩丝辅助物料到溶胶中，如聚乙烯氧化物。为了使丝成形用的凝胶体具有理想的粘胶弹性特性，这种凝胶体是由溶胶制成的。甩丝辅助物料的最佳量是随凝胶体的固态成份成反比变化的。这种甩丝辅助物料在焙烧或加热过程中从磨丝中被烧掉。由于需添加的量非常少（对于挤丝法而言一般根本不需要的），所以，对加热了的丝的性能基本上不受影响。
挤压凝胶体通过具有丝横截面理想形状的模具，例如方形、星形、椭圆形、三角形、或甚至是空心管形，被挤出的凝胶丝就可以有各种所需要的形状。如果凝胶丝的横截面相当地大，或者是由含大量水的凝胶体制成，则在加热100℃以上之前，将它们在温度低于100℃的条件下干燥24～72小时是必要的或是最好的。如果凝胶丝的横截面相当小，或者是由含很高固态成份的凝胶体制成，则干燥就是不必要的。
这种最初形式的连续的丝，最好破碎或切割成研磨应用时所需要的最大尺度的长度。一般情况下，把连续的丝转换成单个的实体或改变它们的形状所需的任何成形或分割的操作最好在凝胶阶段或干燥阶段完成。因为在这些阶段完成成形或分割要比试图在根据本发明最终加热之后形成的坚硬实体状态下操作较为容易和经济。因此，当连续的丝从挤压模具出来时，通过现有技术的众所周知的适当装置，例如用接近模具工作面安装的回转金属丝切割器可以把连续的丝切成到希望长度的丝。一种可替换的方案是，这种干燥的丝可以被破碎，而后按希望长度范围分级。
凝胶丝按所需成形和按需切断或破碎和干燥之后，通过控制加热将它们转换成最终形式的丝。这种加热过程应该足以使凝胶丝的全部氧化铝含量基本上转换成晶粒状α氧化铝，但温度和时间都不应该超过，因为过度加热能够促进不希望的颗粒或晶体增长。一般情况下，加热温度为1200℃至1350℃之间，相应的时间为1小时和5分钟之间。对较大的颗粒而言，为了排除在加热时可能引起丝破裂的剩留挥发物和结合水，最好先在400～600℃的温度下加热干燥几个小时至10分钟。特别是对于由引晶凝胶体形成的丝，过度加热很快产生较大的颗粒，使绝大部分较小的颗粒吸收到周围，从而，就微观结构尺度来说，减低了制品的均匀性。
本发明的磨丝应具有的纵横比值，即沿主要的或较大的尺度的长度和沿垂直于主要尺度的任一尺度的丝的最大尺寸之间的比值，最好是平均值至少为2∶1。横截面非圆的情况，即多边形情况，采用垂直于长度方向的最大测量值来确定该纵横比值。然而，应该理解的是，特别多的磨丝纵横比值可能或多或小取决于磨丝分割的特殊方式而变化的。因此，特别多的磨丝中，有些磨丝的纵横比值小于2∶1，有些磨丝的纵横比值大于2∶1;然而，就平均值来说，在本发明的涂覆磨料制品中采用的所希望的那些磨丝应该最好具有至少为2∶1的纵横比值。
尽管较长的磨丝在许多应用中也是有效的，但纵横比值的平均值最好为2～8。在一般情况下，具有较小纵横比值磨丝的涂覆磨料制品更适于高压力研磨应用，而具有较高纵横比值磨丝的涂覆磨料更适于低压力研磨应用。本发明实际应用中最有效的磨丝硬度至少为16GPa，对大多数应用（维氏硬度计压头500克载荷），其硬度最好至少为18GPa，而且磨丝的理论密度最好至少为90%，一般最好是至少95%。纯正的致密α氧化铝的硬度约为20～21GPa。在某些情况下，至少在本发明实际应用中采用的磨丝在其长度方向尺度可能是扭曲的，或者或多或少有些弯曲。
本发明的磨丝制造的涂覆磨料制品已经发现它优于含有一般破碎磨粒的同类型磨料制品，甚至具有相同材料和微观结构，以及相同的直径。
本发明涂覆磨料制品的制造，大部分都是采用现有熟知的常规技术实现的。基材件12可以使用目前在制造涂覆磨料中所采用的任一种材料。这种材料包括有纸、薄膜、编织的和缝合的粘合织品、粘胶纤维、棉布、尼龙和聚脂、硫化纤维板、形状稳定的聚脂薄膜和类似材料。对各种材料上涂胶得或多或少取决于涂覆磨料制品的具体端面。如果使用的话，则基材件的涂胶和充填物可以按要求用淀粉、胶水充填，或用举如酚-醛那样的树脂材料。
粘结层可以用树脂材料，例如酚-醛、环氧树脂或类似物。如果需要;该粘结层可以有一层砂胶层16。砂胶层为热硬树脂材料的地方，粘结层可以按要求或者是胶水或者是树脂材料。
一种常规的粘结磨料的实例是含有48%酚-醛树脂固体和52%碳酸钙充填物的溶液。顺着基材件上的粘结层，该粘结层的树脂通常是依据成份事先处置过的，例如，在107℃温度条件下经过30分种的处置。根据有效的静电技术，接着向上推动或喷射磨丝，随后接着涂敷复胶层，该复胶层的实例是一种常规的含有48%酚-甲醛树脂和52%碳酸钙填料的溶液。然后，该涂覆磨料进行最终的固化处理，典型的是在107℃温度条件下经过10小时的固化处理，使复胶层内的树脂固化到所需的硬度。
在涂覆磨料制造中采用常规的放射性医用（E射线或紫外线）树脂也可以用于织物品或胶粘层的抛光。
磨料涂覆于基材件上的工艺，一般是按照常规的涂覆技术，例如，滚动涂覆的方法。然而，在采用相当长的磨丝场合，复胶层更理想的是采用喷涂技术或滚动涂覆之外的其他技术，以避免磨丝的过度破裂或向下压碎。
现在转到附图5，它通过比较的办法，示出了根据现有技术的涂覆磨料22，这种磨料22是由常规的滚动破碎技术获得的磨料24。人们能容易地估价出，如图1-4所示那样的由本发明涂覆磨料提供的结构上的差异。在制造本发明涂覆磨料中所采用的磨丝结构上的差异能通过参照图6更容易地看出。在上述附图中，对可溶凝胶体氧化铝磨料进行常规滚动破碎所获得的不规则三元形状磨粒26示于图6（a）中，这些不规则形状的磨粒是与图6（b）中示出的熔化的氧化铝磨粒相类似的，它是通过常规的滚动破碎技术获得的。在图6（d-f）中，示出了根据本发明制造涂覆磨料中采用的各种磨丝。图6示出了很多任意纵横比值的磨丝18，不难区分其中磨丝的粒度等级，磨丝的平均纵横比值为4.1∶1。图6（d）、（e）和（f）中的磨丝的平均纵横比值分别为3.6∶1;5.1∶1;和8.5∶1，正如从附图中能容易理解的那样，这种可溶凝胶磨丝18沿其长度具有基本相同的圆截面。另一方面，这种滚动破碎的可溶凝胶磨料26，象滚动破碎的熔化的氧化铝磨料28，其形状是不规则的，一些是相当长的，而另一些是块状形的，谁都不会相信具有相同的横截面形状。
图9和图10清楚地示出了本发明的制品表面和现有技术的制品表面的不同的物理特性。
图11和图12示出了图9和图10所示结构产生的切屑。应该注意的是，本发明的制品产生的切屑是明显连续的切屑，证明了具有极好的磨削性能。然而，图12示出的是与熔化金属小球相混合的不连续的切屑，表明了相当差的磨削性能。
已经发现，本发明的涂覆磨料相对现有技术制品具有突出的优点，现有技术的制品形状不规则并使工件外形变化。大多数优点都直接来自磨粒的形状。
在对不同的施加压力、采用砂带和研磨盘制品构成的研磨实验中，性能改进的程度与纵横比值有紧密地相连。总磨削随纵横比值向高达某个值的增加而增加是取决于制品的类型、接触压力和其他实验条件。例如，在80磅/吋2压力下的带状产品研磨实验时，将纵横比值增加到大于3，性能不引起改善。性能不再连续的随着无限止高纵横比值而增加，这是因为较大的长度在磨粒的基体处产生较大的力臂并产生的内应力使磨粒迅速破裂。在纤维作为基材的研磨盘制品上用5磅/吋2左右较低施加压力，直到较大的纵横比值以前，性能不降。
被发现的是，较高纵横比值会影响下列四种方式的研磨性能机理：
·较宽分布的磨削边缘;
·单位面积较小的接触点;
·增大切屑的间隙;
·磨粒的支衬或聚集。
采用较高的纵横比值，磨削边缘的分布得超过基材上方较高或较厚，使涂覆制品能在不同的水平研磨若干组磨削边缘。第一组具有最大纵横比值的磨粒最后因纤维的内应力而断裂，而新的较短未受损的磨粒组承受并开始磨削。如果该部位的边缘应力超过纤维的应力，则该边缘限制建立新的边缘和再磨锐的作用。开始，高纵横比值的磨粒主要是由新磨粒承受工作的;后来，由于力矩臂减小，再磨锐的边缘外形变成主要了。
若干个实例和实验支持着这种机理的说明。单位时间制品重量损失是随着纵横比值从2∶1到3∶1增加而增加的。在利用间断循环以观察磨粒磨损和破裂的低压力研磨盘和高压力砂带的实验中，不但目视观察而且对表面外形的研究也指出了根据本发明的制品磨粒尖点的分布比常规破碎的可溶凝胶磨料制品，其高度范围更大，而且这种范围随纵横比值而增大。另外，表面光洁度（Ra或算术平均值）和工作频率随纵横比值增加。工作频率是从十个不同的时间间隔内找出最高点和最低点的平均值以及取出其差的办法确定的。工作频率给出一种较好的表示法，它指出了能获得进行工作的磨粒粒度水准以上的多少材料。
对于相等磨粒重量而言，根据本发明的一种涂覆制品是一种更为“开路”性涂覆制品，即基材单位面积上可有较少磨料的涂覆制品。这是因为所有点分布在较大的高度范围，而且每个磨料较重。这种单位面积较小潜在接触点导致单位磨粒的较大力。如果这种磨料承受得住这种较高的负荷，那末一种较深的、并因此较冷的和较有效的磨削将可实现。每个磨料边缘一方面排出材料比被破碎的、锥状磨粒点更多，一方面这种被破碎的磨粒制品用更多的磨料点磨削，因此，初始磨削速率大致相等，或者这种被破碎的磨料甚至可以具有稍高的初始速率。然而，本发明制品中所采用的磨粒保持着较高的磨削速率，而且寿命较长。对产生磨削的较厚较宽颗粒的观察支持了这种机理（见图11和图12的实例）。断面测量结果也表明，尖点密度（尖点数/吋）是随纵横比值的增大而减小。
发生第三种机理在于因本发明的未成熟的但更为开路性制品提供的切屑间隙的增大。在具有大接触面积的纤维作为基材的研磨盘的实验中，本发明的制品所生成的切屑随纵横比值的增加而增加是由于较大的切屑间隙。在实验中，一直到实验结束纤维研磨盘也没有显示信号，这表明金属组成对磨削过程有影响并减少寿命。
当磨料的纵横比值增大时，这种磨料彼此支撑和相对排列（layagainst），起着类似于聚集的作用。这种磨粒组在切削时彼此支撑，并同时具有大的质量，工件的光洁度由单个磨粒磨削边缘的尺寸决定。
这种较高的纵横比值不可能只靠它来完全解释丝状磨粒的良好性能。采用低的平均纵横比值为1.9∶1，这种磨料仍然优越于具有稍低平均纵横比值的常规破碎的可溶凝胶磨料。因此，显而已见的是，这种规则的圆柱形状的磨料在控制研磨性能方面也是重要的。
这种圆柱形的形状对研磨性能的影响有四个方面：
·磨粒的零度或接近于零度的倾斜角增大;
·磨粒中较均匀的应力分布;
·较长的连续的磨削边缘;
·控制和定向离开磨削区的切屑。
由于乐用适当的取向，本发明采用的磨粒就有一个相对工件和磨料磨削表面的零度或接近于零度的倾斜角度。如果磨粒具有径向对称的形状，这种倾斜角都会保持零度而不考虑围绕磨料轴线的转动取向。这种零度的倾斜角能使磨粒磨削出带状的切屑，减少热量、摩擦和磨损。该磨料的作用与其说是常规破碎的磨粒不如说象一种小型的磨削刀具。这种典型的棱锥形状的破碎的磨粒负倾斜角使磨粒点或边缘沟刨金属;熔化、撕破和抹光，而不是磨削。根据技术文献的许多叙述和对工件材料金相变化的观测，研磨过程中产生的温度和压力是极其高的。切屑从磨削区排出的任一机理都将降低磨削边缘的磨损，并增加耐久性和寿命。沟刨磨削过程间的差别在图11和图12中的电子显微镜摄的照片中示出。这些照片证明，本发明制品中所采用的磨粒是以磨削的方式而不是以沟刨方式把材料去掉的。
由于采用适当的取向，这种丝状磨粒的圆柱形形状有助于使切屑离开磨削区域。图11示出了在磨削表面上，切屑颗粒具有一个凹道，凸的圆柱形磨粒表面插入到切屑中，限制着切屑离开磨削边缘和工件。
这种规则的圆柱形形状也可以产生与极尖锐的不规则的破碎的磨粒可比的均匀应力分布。因为凸的圆柱形表面插入到工件中，所以在这种磨粒面的某些区域会产生压应力。常规破碎的可溶凝胶磨粒经常具有凹的表面和凹的雪片状形状，这是由于它的螺旋线方式断裂的趋势。当凹的形状被插入到工件中时，拉应力在破碎磨料的某些区域内增大。陶瓷制品在压缩状态要比在拉伸状态承受得住更大的负载。结果是，磨粒在被破坏之前，可以承受较大的负载。因此，延长寿命的较深磨削是可能的。破碎的磨粒在它们的表面上也存在着许多缺陷，它们表面上的切口或不规则性会使施加的应力加大或集中。由于采用常规的破碎技术，消除凹形表面和应力集中的切口是不可能的。在研磨带的实验中，这种破碎磨粒的较锐边缘产生较高的初始磨削速率时，在研磨力的作用下，由于较高的压力集中，破碎的磨粒具有更快破碎的趋势。
本发明制品中采用的圆柱形磨粒具有长的连续的磨削边缘，这种边缘与常规破碎磨料的较短的锯齿形切口的边缘相比，它可以产生出较宽的带状切屑，并使磨损分布在较长的工作边缘内。这种较长的磨削边缘将需要很长时间才能变钝，因此是比较合适的。在间断的研磨实验中观察表明，在磨粒顶部表面上的磨损平稳时期是在与破碎的可溶凝胶磨料相比的较低速率条件下发生的。
下面实施例是对本发明某些特殊方案的简要说明。但是，这些实施例只是起着更好说明在此公开的本发明之目的，而不是对本发明的限制。
实施例1
磨丝与滚动破碎可溶凝胶氧
化铝磨粒的性能对比的评定
在这个实例中，对含有平均直径（0.013″）约等于50粒度CAMI级别（0.01369″）的引晶的可溶凝胶氧化铝磨丝的涂覆磨粒制品对比由滚动破碎按常规方法干燥的凝胶体得到的引晶的凝胶氧化铝磨料作出的评定。在每种情况下，晶体粒度均低于1微米（这里所有的晶体粒度是由“截取”法测得的）。这种磨丝具有从2∶1变化到12∶1的纵横比值的不同长度，有点类似于由滚动破碎获得的磨粒不同长度分布，这些磨丝被分成等级。尽管如此，应该注意的是，这种磨丝确实不适合于如此的分级。与常规滚动破碎磨粒相反，在磨丝情况下，所有磨丝尺度的其中二个是相等的。滚动破碎的凝胶材料具有+8.2+3.1的粒度分布。
涂覆磨料的研磨盘（直径7″、中心孔7/8″）是采用常规的涂覆磨料制造工序制造的：常规的0.030″固化纤维作为基材，常规的碳酸钙填充的甲阶酚醛树脂作粘结层（48%树脂、52%的填充物），复胶层用的填充物是冰晶石而不是碳酸钙，其树脂和填充物的比例也分别为48%和52%，粘结层的树脂和跟着施加的磨丝得预先在225°F温度下经5小时予先固化处理，然后最后固化，接着复胶层涂覆，在225°F温度下经10小时予固化处理再最后固化。这种涂覆是采用常规的滚动涂覆技术，在一个强送空气烘箱内固化处理操作的通道中完成的。这种树脂涂层重量（湿基准）是：粘结层15＃/Rm;复胶层23＃/Rm。一令（“Rm”）相当于330平方英尺涂覆面积。这种滚动破碎磨粒和丝状磨粒的涂覆工序是依据常用技术，向上静电喷涂。做实验的各种研磨盘的涂层重量在下列表1中说明。
Figure 901042552_IMG1
1.正常磨料静电涂覆的循环时间，即对于滚动破碎磨料为5秒。尽管如此，在该涂覆时间（研磨盘2）之后，这种涂层被认为是开路性的，使之做成涂覆20秒的第二个试件（盘No.3）并且也作了实验。
滚动破碎磨料（控制制品.盘No.1）由下列标准成份组成：
成份 重量百分比
Al2O3 99.58
SiO2 0.12
Fe2O3 0.03
T1O2 0.20
CaO 0.04
MgO 0.02
Na2O 0.01
100.00
其它特性：密度3.89（水比重计），3.88（氮比重计）;硬度20.7（GPa）;晶体平均粒度0.17微米。
磨丝是由纵横比值为2至12（平均纵横比值为6至7）的相同的标准成份组成。正如上述数据所示那样，喷涂时间的增加导致涂覆磨粒重量的显著增加。
磨削到尺寸之后，固化的研磨盘利用橡胶滚动弯曲器，先按常规的方式弯曲成0°～90°，使之有控制地将坚硬的树脂粘结剂（粘结层和复胶层）破裂，接着按照常规技术予以固化校正，之后，对磨料进行评定低压（112DsIII）和高压（112Dsh、
112Dss）纤维作为基材的研磨盘变钝的常规实验。一般来说，这样的实验涉及到把研磨盘安装到中等硬度的橡胶支持套管上，依次，将支持套管装到水平配置的马达驱动主轴组件上，该组件是安装在光滑支持面上的从液力驱动的试件夹持器开始向内的水平方向自由移动的支架上。试件夹持器适于夹持1″×1″×9-3/4″-1/8″角的和3″×3/16″×15″长度的平板，并在90°方向水平移到主轴，在预定的距离范围以预定速度作前后往复运动。在工作期间，实验的装置是安装在具有稳定性的基本上钢制平台支架上。研磨力是由悬挂在滑轮系统的净重量施加的，该滑轮系统与装在主轴上的移动支架相连接。
实验112Dsh是高压力（10磅力、50粒度磨粒、12磅力、36粒度磨粒）变钝实验，其中给纤维研磨轮施力，磨削1″×1″×9-3/4″-1018碳钢结构角（1/8″）的1/8″厚边缘。这种角形工件首先称出重量，然而安装到试件夹持器上，该试件夹持器在距离为9-3/4英吋范围内以8-1/2行程/分的速度前后往复运动，其线速度为7英尺/分。研磨盘的转速为3450转/分。研磨周期为2分钟。之后，取下该角形试件，并记录重量的损失。接着装上新的角形试件重复上述过程，直到最小研磨速度为10克/分为止，实验结束。记录下来的数据是每二分钟时间间隔内减小的克数、实验结束的间隔数和被评定研磨盘减小的总磨削量的克数。本实验的结果一般按控制研磨盘的百分数示出。
实验112DSS是与实验112Dsh相同的实验，不同之处是用304不锈钢角钢代替碳钢角钢，研磨间隔时间为一分钟。实验共做十次，而研磨力为：50粒度研磨盘是7磅，36粒度研磨盘是10磅。
实验112DsIII是类似于实验112Dsh的实验，不同之处是10磅力的低压力实验，试件是3″×3/16″×15″长的冷拔碳钢板，这适应于固定件，使之纤维研磨盘研磨3″平面板，研磨间隔时间为一分钟，在磨削速度小于3克/分时结束本实验。
Figure 901042552_IMG2
本低压力实验是对不同时间接到的二种不同批的钢（LOt        B和LOt        C）做的实验，正如指出的那样，它们不同的研磨特征如同表2所给出的总的磨削量所证实。
Figure 901042552_IMG5
1.由于研磨盘的数量所限，这些实验未能做成。
根据上面的结果，显而易见的是，对1018碳钢，具有磨丝的以纤维作为基材的研磨盘比起由常规破碎技术制成的诺顿公司的引晶凝胶氧化铝磨料的研磨盘具有显著好的研磨性能。涂覆5秒钟的No.2研磨盘在高压力实验中给出了39%以上磨削量，而在低压力实验中给出了179%至300%多的磨削量。另外，增加磨丝量（No.3研磨盘）在高压力条件下甚至引起磨削量的更大改善，而在低压力实验看不到改善。本实验的全部结果表明，磨丝在高压研磨条件下更加耐用。它比起滚动破碎可溶凝胶磨料，在低压力条件下对于1018碳钢，其通用性更强且能自由磨削。
这种纤维状的磨料是由从康德阿·协米GMBH（Condea Chemie GMBH）获得的3.2Kg Pural⑧NG水合氧化铝与含有22克α氧化铝籽晶的1.3公斤研磨水，在常规的双管V形混合器混合五分钟，形成一种基本上均匀的溶液，此时，加入200克用750CC稀释的含70%的氮酸，再经五分钟的连续混合，形成籽晶在其中均匀分布的595固体凝胶。在凝胶中使用的籽晶是在型号为45的Sweco研磨机中加了蒸馏水的标准等级的88%氧化铝研磨介质研磨而成的（介质的直径为12毫米、长度为12毫米），研磨到水中的颗粒（氧化铝籽晶）达到至少为100M2/g的规定表面积才能停止，所用的标准等级的88%氧化铝研磨介质是由俄亥俄州·西富卫的金刚石制品公司（Diamonite Products Company.Shreve.Ohio.）提供的。
采用的Pural⑧NG粉末的纯度为99.6%，含有少量碳、二氧化硅、氧化镁、和铁的氧化物。
这种带籽晶的凝胶体通过一个孔径为0.60毫米的多孔光滑壁的模具常规挤压，产生连续的凝胶丝。干燥以后，被挤压形成的丝切割成约为2毫米的平均长度，然后加热到1320℃，保温5分钟。在加热到使磨丝转变为α氧化铝之后，单个磨丝的横截面大小相当于标准的50粒度磨丝。其中至少有一些磨丝沿它们的长度方向是被弯曲和扭曲的。
如上所述的那样，这种磨丝基本上晶体平均粒度为0.3微米的纯α氧化铝，其硬度约为16GPa。
实施例2
磨丝与滚动破碎磨粒对比磨削性能比较
本实施例是丝形状的引晶凝胶氧化铝磨粒与常规滚动破碎获得的可溶凝胶磨料对比的磨削量和光洁度比较的实例。这种丝形状的磨料平均直径（0.013″）接近于50粒度的磨粒（0.01369″）且具有从2∶1至8∶1左右变化的随意选择的纵横比值。尽管如此，如下所表明的那样，这种所采用的分段分级引起一些很长的磨丝和不均匀的大量细屑。磨丝和50粒度可溶凝胶滚动破碎控制的成份具有如实施例1叙述那样的相同标准的成份。
滚动破碎磨粒与磨丝对比的分级结果
磨粒类型 序号 粒度 级别
滚动破碎 08D168.3 50 +3.2+1.9
磨丝 08D168.7 50 -2.5+30.9
如上表中可以看到的那样，这两种不同磨“粒”分级的变化彼此间是显著的。读数“+3.2+1.9”指的是，当按CAMI分级筛系统做实验时，滚动破碎的磨粒试件高于等级范围3.2%，细屑高1.9%。这对50粒度可溶凝胶磨粒而言是在公差允许的范围之内。另一方面，对磨丝试件来说，读数“-2.5+30.9”表明了该试件低于等级范围2.5%，细屑高于30.9%，这是一个不相适应的数值。这种细屑端的高读数是由于磨丝（“磨粒”）均具有大致相同直径的原因，该直径的磨丝小于50粒度控制筛的尺寸。
纤维作为基材的研磨盘是按实施例1所述的方法制备的。这种涂层重量是接近的：粘结层为15磅/Rm;复胶层为23磅/Rm，磨丝65克，滚动破碎磨粒为52克。
制好的这种纤维为基材的研磨盘，经常规的弯曲之后，首先按早先叙述过的在低压变钝实验（实验DsIII）中作出评定，表示磨削量和光洁度的比较结果在下面的表4中说明：
Ra＝与平均线的偏差        微米
Rtm＝凹部高度的平均峰值        微米
Pc＝峰点数
金属工件光洁度质量通常由取自沿被研磨件各峰点（即中心和左、右边缘）的痕迹的Ra和Rt值测量。这些统计参数的意思是本技术领域的技术人员所知的。这些参数在工业金属制品有限公司（IMPCO）出版的名为表面特征和另件几何形状介绍的出版物中很容易找到。在一般情况下，Ra是表面不平度的测量值。因为，许多不同外形的表面可以有类似的Ra值，所以，这个数经常由同一表面所得到的其他参数予以补充。在金属研磨技术中，Rt值经常用于补充Ra的测量值。Rt值是量规或刻痕深度的测量值，这些刻痕是研磨之后保留在工件表面上的。Pc-一般表示刻痕的频率数。
正如从上面数据中能看到的那样，具有磨丝的研磨盘用于磨削超过了具有一般滚动破碎磨粒的研磨盘。开始时，磨丝研磨盘先以稍低的速率磨削一小段时间，但接着就以能承受得住的速率连续磨削较长的时间。用磨丝加工的平面光洁度几乎与用滚动破碎磨粒加工的光洁度相等。尽管如此，应再次指出的是，对丝状磨料的分段分级，正如上面所叙述的那样，产生了许多不相适应的细屑和一些很长的磨丝。采用较多的控制“分度级别”，各不相同的光洁度会有可能达到。
另一个实验（112DsI）提供了磨丝和50粒度及36粒度的滚动破碎磨粒给出的磨削量和光洁度的比较。结果示于下列表5。本实验除了试件为1″平面之外是与实验DsIII是相同的。
Figure 901042552_IMG7
1.磨丝
Ra＝与平均线的偏差        微米
Rtm＝凹部高度的平均峰值        微米
Pc＝峰点数
从上述结果可以看到，50粒度的磨丝的磨削性能不仅比50粒度的滚动破碎磨粒好，而且磨削量等于36粒度控制磨粒的磨削量。再是，磨丝开始比起滚动破碎磨粒是以稍低的速率磨削的;但是，它连续的以承受得住的速度磨削较长的时间。由于采用1″钢实验，丝状磨粒给出了与36粒度控制磨粒相类似的光洁度。
实施例3
具有增大纵横比值的磨丝与滚动
破碎磨粒对比的磨削性能的比较
在这个实例中，做了具有不同平均纵横比值磨丝的涂覆磨料研磨盘与具有相类似成份的滚动破碎磨粒的涂覆磨料研磨盘对比的实验，以评定纵横比值对磨削性能的影响。
引晶可溶凝胶体磨料按前面公开的方法制造，接着挤压穿过具有多孔的细圆形模具成形。将磨丝干燥并轻轻破碎，以提供各不相同的磨丝长度。加热以后，通过不同筛选孔，经短时间的筛选以便使不同长度的磨丝分开。确定出平均纵横比值并在下面给出。不同试件的化学分析及其物理性能在表6中叙述。
四个试件的平均的磨粒直径为0.011～0.13″。
1.粒度的全范围-未筛选的，
2.用剩余物Al2O3重量百分比。
以纤维作为基材的磨料研磨盘按实施例1公开的步骤制成，研磨实验的结果如前公开的那样，在表7中给出：
与滚动破碎磨粒控制研磨盘相比，这种磨丝研磨盘如上所表明的那样，对1020钢和1018钢的112Dsh和112DsIII实验中，磨削有明显改善。然而，通过比较看出，在不锈钢上进行磨削（实验112Dss），性成改善不大。正如在高压变钝实验中那样，这种磨丝研磨盘在低压研磨应用中显示出高度地有效。未筛选（试件1015）制品，在112DsIII实验中，总磨削量为控制的磨削量的347%。
如图7所示那样，在对1020H.R钢的112Dsh实验中，磨削量随纵横平均比值的增加而增加，直到连近5.1∶1（试件1017），而后减小。在实验中，观察到了磨丝被破裂并从纤维为基材的研磨盘飞出。而我本不希望限制于这种解释：这明显的原因是，当磨丝的长度增加时，力臂增大，改变了磨粒（磨丝）中的应力大小。这种磨丝相对于纵横比值的损失在上表7中已被证实。这样一来，例如在112Dsh实验中，涂覆磨料研磨盘重量损失是随纵横比值的增加而增加：纵横比值为8.5∶1，重量损失为9.5克;纵横比值为3.6∶1，重量损失为3.8克。尽管如此，如图7所示，平均纵横比值8.5∶1的试件1018仍然比常规滚动破碎磨料的控制研磨盘的磨削性能好。
在表7中看到，纵横比值对不锈钢（112DSS）的磨削性能不产生影响。
在低压力变钝实验（112DsIII）中，从图8中可以看出，除了纵横比值为4.2∶1的试件1015奇特的磨削峰点外，磨削量随纵横比值增加而增加。该试件只是在未经筛选就提供给本实施例3的实验的一组试件中的一个。少量（25）磨丝是从试件1015中随意选出的，而它们的直径长度是用光学方法确定的。这些磨丝的纵横比值从2.58变到12.66。这样，可以置信的是，1015中磨削量的这种差异的原因，可能是从未筛选过的试件中比在全部筛选过的其它试件中存在更宽的长度分布。筛选使长度分布改变了或变窄了。另一方面，由于采用未筛选的磨丝，较少的长磨粒（磨丝）处于接触状态，从而使每个磨粒有较高的单位压力。虽然在表7中没有详细地示出，含磨丝的研磨盘象早先公开的实施例具有比可溶凝胶磨粒控制研磨盘较低的初始磨削速率，但每种情况都保持有较长时间的较高磨削速率。可溶凝胶磨料控制磨削是以第8个时间间隔、磨削速率为10克/分，而试件1015的磨削速率在第30个时间间隔以前均高于10克/分。
实施例4
36粒度磨丝研磨盘与36粒度滚
动破碎磨粒对比的磨削性能比
在这个实施例中，对36粒度以纤维为基材的研磨盘作出了评定，它是采用具有下列相同成份的引晶可溶凝胶磨料，磨料的制造是采用常规滚动破碎法和挤丝法。
成份 重量百分比
Al2O3 99.55
Na2O 0.01
MgO 0.01
SiO2 0.06
CaO 0.04
TiO2 0.19
Fe2O3 0.17
这种滚动破碎磨粒和磨丝具有下列物理特性：密度（水比重计）为3.89;密度（氦比重计）为3.92;硬度为20.3;晶体粒度（平均）为0.149微米。
这种挤压成形的磨料直径为0.016″（接近于36粒度）并切割成从0.8毫米至4毫米左右变化的随意的长度。这样，这些磨丝（磨粒）的纵横比值从2∶1左右变化到10∶1左右。
纤维为基材的研磨盘按实施例1所公开的方法制造，其区别是涂层重量：粘结层为17磅/Rm，复胶层为28磅/Rm;磨粒/磨丝为60磅/Rm。
所采用磨料的分级和磨削性能，如前面所叙述的那样，在表8中示出。
用本发明涂覆磨料所完成的每个实验中，象早先完成的实验中一样，初始的磨削速率要低于控制的，但这种磨削速率能保持更长的时间。而我本不愿坚持这种理论：这样低的初速度可能是由于在初始接触时的极长的磨粒数量相对少些。
在通常10分钟结束的不锈钢实验中，这种可溶凝胶控制磨粒以每分钟6克的速率磨削，总的磨削量为80克。在10分钟结束后，而具有磨丝的研磨盘正以每分钟8克、总磨削量91克磨削。这种纤维为基材的研磨盘一直工作到磨削速率达到6克/分为止。再工作10分钟，20分钟后的总磨削量是163克。
尽管本发明是对于具有近圆形横截面的磨丝作出的具体地说明，但应理解的是，这不是对本发明的限制。在实际应用中，本发明采用的丝状磨粒可以是希望的任一横截面形状，例如，圆形、方形、三角形、棱形、多边形、椭圆形、X形状等等。主要要求在于早先公开的那样的细长形状。况且，要求的这样丝状的磨粒不必具有直的外形。如果需要，它们可以沿其纵向方向扭曲的，或别的非直线形。而涂覆片状磨料可以用具有各不相同的形状或不相同的粒度的磨丝渗合制成。例如，涂覆磨料可以有二种不同直径的圆形磨丝。而且，磨丝可以用常规破碎的磨料渗合，具有可溶凝胶Al2O3的磨丝可以其他成份的磨粒渗合，例如熔化的Al2O3、柘榴石等等。涂覆磨料可以用常规的拼合式涂覆技术制成，例如，涂完粘接层，接着用重力涂覆施上便宜的磨粒或填充物，然后在本文公开过的那样静电涂覆磨丝。可以用分级拼合涂覆磨料，例如，先用重力涂覆细的磨料，接着在上面用静电涂覆较粗的磨丝。
还要指出的是，尽管本发明已经具体公开了以纤维作为基材的研磨盘，但这不是对本发明的限制。可以有不同的常规涂覆磨料制品，例如，研磨带、研磨纸、仿型研磨制品和片状研磨轮。
上面详细的说明仅仅是为了清楚理解，而不是对理解的限制。本发明不是对显而易见改型所示的和所叙述的确切说明，在不离开在权利要求中所叙述那样的本发明的构思和保护范围，对熟知本技术领域的技术人员会作出各种变化。
实施例5
本实施例说明了各种晶体粒度对本发明的磨丝性能的影响。
这种磨丝涂覆成7″直径的纤维作为基材的研磨盘，并按标准的112Dsh、112DsIII和113DsI研磨盘实验程序做了试验。前二个是前面已叙述的，113DsI中等压力实验程序采用112Dsh实验的相同设备，试件是1″×2-1/2″×9-3/4″的1018钢棒。钢棒放在研磨盘中，以便使钢棒磨出1″大小的面。研磨时间为2分钟，每次研磨后取下钢棒并称出重量以检查重量损失。四根棒在实验过程交替使用。所有别的方面，实验与112Dsh的实验相同。
下面的表10记录了各种结果。这种实验“比较”是标准的工业引晶可溶凝胶磨粒晶种，其块状磨粒是按破碎和分级程序制取的。
Figure 901042552_IMG11
根据上面的数据，清楚看到的是，磨料颗粒采用可得到的最小晶体粒度有着显著优点。还清楚的是，未引晶的制品根本不能很好使用。
实施例6
本实施是比较方形横截面磨粒的制品，其中一个是用标准破碎的可溶凝胶体磨料做成的。在每种情况中，磨料是用引晶可溶凝胶体形成，晶体粒度小于1微米。这种可溶凝胶体的80粒度大小的磨粒和本发明的制品均采用对应于80粒度的方形横截面的磨粒。纵横比值为4∶1。
结果用“可溶凝胶体”制品性能的百分数表示，结果如下：
112DsⅢ3″平板 113DsⅠ1″钢棒
SG（控制）（80粒度） 100％ 100％
方形磨料本发明（80粒度） 339％ 249％
清楚地是，具有其它横截面的磨粒要比本发明制品中前面所叙述的圆形横截面更有效。
实施例7
本实施例示出了磨粒量对磨粒制品有效性的影响。
所做的一系列实验都是为评定不同参数对本发明制品研磨性能的影响。研究的参数是：纵横比值、磨粒重量、各种磨粒的渗合、和磨粒涂敷方法。除非另有说明，所采用的基材是清漆775、7.3盎司聚脂段纹布。粘结层和复胶层的粘结剂的配方如下：
粘结层粘结剂 复胶层粘结剂
Varcum 2535 30.0% Varcum 2535 27.3%
BM-42 13.6% BM-42 14.4%
Dura 54.5% 冰晶石 49.1%
A-1100 0.25% A-1100 0.25%
水 1.6% 水 8.9%
表10概括了制成的制品和得到的研磨实验结果。
观察实验结果可以清楚，性能最好的产品含有AR3.1。而且，简单地减少制品中磨粒数量具有积极作用。给出最好结果的308%的制品只有66%的表面被AR3.1所复盖。
AR2.1所得到的结果不如AR3.1那样引入注目，但仍比控制好的多，相差172%。值得注意的是具有良好性能的同样模型，AR2.1重量减少。磨粒重量在40～60%之间的量级看来似乎是对二种评定的纵横比值都有最好的结果。注意AR2.1在制品中的状态引起性能的显著差异是有意义的。制品7-11具有按第一层涂覆的AR3.1和按第二层那样的50粒度可溶凝胶体，而制品7-12具有按第一层涂覆的50粒度可溶凝胶体和如第二层那样的AR3.1。122-Ds（80）实验结果表明，制品7-11的性能几乎与控制的一样好（115%），而制品7-12是控制的292%。
应该注意的是，尽管这里制成的AR3.1制品具有直径为0.013″大小的颗粒，接近50粒度的大小，但它们的性能对于122Ds（80）来说要好2.5倍（见36R984），对于固定进给实验来说要好2倍。
Figure 901042552_IMG13
在每种情况下，都采用静电磨粒喷涂技术。50粒度可溶凝胶体具有疏堆积密度1.73，整个级别为+16.0，细屑为-4.6。
FA表示50粒度熔化氧化铝磨粒（这是非主要磨粒）。
NZ表示取自诺顿公司的50粒度NOZZON⑧（这是非主要磨粒）。
Sic表示50粒度碳化硅磨粒（这是非主要磨粒）。
“相邻涂层的%”意思是由实际涂层重量表示的最大可能涂层的百分数。
根据上述结果，清楚地看到在采用丝状磨粒制品的地方，如果使用复合涂覆，最好的是应在上部涂层。还清楚的是，含有丝状磨粒的涂层，对于最佳性能而言，只含相邻涂层重量的40～60%左右，其余由非主要磨粒或者较好是用空隙来配重。
实施例8
本实施例是简要说明将α氧化铝就地形成磨丝的效果，它是以适当方法挤压α氧化铝颗粒成丝并接着烧结以形成凝固结构的方法相反的。
这种引晶的可溶凝胶体磨丝的成形方法是：勃姆石（Condea的“Dispekal”）和水以及含1%重量的超微尺寸的α氧化铝的勃姆石在V型混料器中混合二分钟，接着以勃姆石重量为基础加进18%的硝酸溶液，形成7.2%重量的硝酸，继续混合5分钟，生成勃姆石凝胶。
为了与前面相应的比较目的制备好一系列制品，这里不同于前面的是，加进了较多的α氧化铝（前面是作为籽晶材料的）。整个混合物就具有较高比例的氧化铝重量。这种勃姆石使混合物具有挤压性能。各种配分在表11中叙述。
表11
一组方案        固态%
比较A        30%α氧化铝        70%
比较B＊30%α氧化铝 70%
比较D        90%α氧化铝/10%凝胶体
比较E        60%α氧化铝/40%凝胶体
比较F        60%α氧化铝/40%凝胶体
实施例1        1%α氧化铝（籽晶）        62%
实施例2        1%α氧化铝（籽晶）        58%
实施例3        1%α氧化铝（籽晶）        59%
＊对粘合剂采用额外的超声混合。
将这些材料挤压成丝，根据下述条件干燥和烧结。烧结比较方案中高α氧化铝的比较组比起由引晶可溶凝胶体处理生成α氧化铝要求更高的温度。利用具有十字头速度为0.2cm/min的Instron实验机，依据试件的三点处理对磨丝的试件进行强度实验。磨丝支承在间隔为1cm的一对边缘上（在比较C、D、和E的情况间隔为0.9cm）。利用刀刃对这些点中间施加向下的压力。该压力是逐渐增加直到磨丝破裂为止。压力除以磨丝横截面的值在下列表12中作为断裂强度给出：
因为在挤压成丝和加热之前要挤出具有相同尺度的较细的磨丝是非常困难的，所以各比较组的磨丝都较厚。对于比例较高的α氧化铝使这个问题就变得更为严重。
从上面数据比较中可以看出，各比较组的磨丝具有显著低的断裂强度。作为烧结处理的结果，反映出α氧化铝晶体之间形成较弱烧结连接这一点是可置信的。因此，用于本发明的涂覆制品的最佳磨丝应具有至少8000Kg/cm2的断裂强度，而最好为10000Kg/cm2。这些值由实施例8所介绍的实验测得。这是与烧结预先成形的具有较低强度的α氧化铝制成的制品相反的。

Claims (25)

1、涂覆磨料，该磨料包括：
a.一个粘结涂层；和
b.一个通过粘结涂层使具有基本上均匀横截面的多个预先成形的丝状磨粒粘附到所述基材元件的层，每个磨粒具有纵横比值至少为1的均匀横截面和粒度不大于2微米的烧结的α氧化铝晶体。
2、根据权利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述磨粒为密度至少是理论密度90%的可溶凝胶体α氧化铝晶体。
3、根据权利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述磨料的硬度至少约为16GPa。
4、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是丝状磨料具有圆形的横截面。
5、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是所述的基材元件上的丝状磨粒的平均纵横比值至少为2∶1左右。
6、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是所述磨丝的硬度至少为18GPG左右。
7、根据权利要求6所述的涂覆磨料，其特征是烧结的磨丝的平均纵横比值至少为2∶1左右，每个磨丝的直径为0.05～0.5mm，所述的α氧化铝晶体是引晶的可溶凝胶体晶体且粒度不大于1微米。
8、根据权利要求7所述的涂覆磨料，其特征是所述的丝状氧化铝磨料至少具有95%的晶体粒度不大于0.5微米的一般为等轴的晶体。
9、根据权利要求1所述的涂覆磨料，其特征是丝状磨粒的断裂强度至少为8000Kg/cm2。
10、根据权利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述的预先成形的磨粒是密度至少为95%的理论密度的磨丝，并含有多达15%的从尖晶石、铝红柱石、氧化锰、二氧化钛、氧化镁、二氧化铈、二氧化锆、所述氧化物的初生晶粒和其混合物组成的组合中被选择出的组成部分的重量。
11、根据权利要求10所述的涂覆磨料，其特征是所述的α氧化铝晶体是粒度小于1微米的引晶可溶凝胶体α氧化铝晶体。
12、根据权利要求1所述的涂覆磨料，其特征是至少某些建立在磨料颗粒上的所述的丝状氧化铝在其较长的尺度被弯曲的。
13、根据权利要求1所述的涂覆磨料，其特征是至少某些所述的磨丝在其较长的尺度被扭曲的。
14、根据权利要求1所述的涂覆磨料，其特征是所述的预先成形磨料为具有圆形的磨丝，每个所述的磨丝直径接近0.3mm。
15、根据权利要求13所述的涂覆磨料，其特征是所述磨丝的平均纵横比值至少为2∶1左右。
16、根据权利要求2所述的涂覆磨料，其特征是基材元件表面安放形成相邻涂层所需的约40～60%理论重量的丝状烧结氧化铝颗粒。
17、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是采用多层磨料，而且最后的涂覆层为丝状磨粒。
18、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是涂覆磨料层包括高达40%的非丝状磨料。
19、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是在使用时，至少部分丝状磨粒相对工件的倾角接近于零度。
20、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是至少部分丝状磨粒呈群状，其中组成部分的磨丝相外排列并彼此支持。
21、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是丝状磨粒断裂强度至少为8000Kg/cm2。
22、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是涂覆磨料层含有研磨酸。
23、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是在磨料涂覆之后涂一层复胶层，粘结层和复胶层含有酚醛树脂。
24、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是磨料制品为一种研磨盘，基材元件为硬化纤维。
25、根据权利要求1所述的涂覆磨料制品，其特征是磨丝的平均纵横比值为2∶1～8∶1。
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