CN107530865A - 研磨工具及其形成方法 - Google Patents

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U·帕拉姆班
A·萨亚那莱亚奈阿
J·桑卡拉纳拉亚南
D·达斯
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Saint Gobain Abrasifs SA
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Abstract

本发明提供了研磨工具，所述研磨工具包括经粘结磨料，所述经粘结磨料包括本体，所述本体包含在粘结材料的三维基质内含有的研磨颗粒，所述粘结材料包括有机材料，所述研磨工具还包括第一填料和第二填料，所述第一填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包括以第一含量的硅酸盐，所述第二填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包括以第二含量的硫酸盐，并且所述第一含量大于所述第二含量。

Description

研磨工具及其形成方法
技术领域
本发明一般涉及研磨工具，且特别涉及经粘结磨料。
背景技术
经粘结研磨制品可通过将研磨晶粒与粘结剂和任选的添加剂共混，并且使用例如合适的模具使所得到的混合物成形来制备。该混合物可成形为形成可通过例如通过固化进行热加工的未处理的本体，以生产其中研磨晶粒保持在三维粘结基质中的制品。在经粘结研磨工具中，存在各种粘结基质材料，包括例如有机材料，例如树脂。持续存在对于改进的研磨制品的需要。
附图说明
实施例通过举例的方式示出，并且不限于附图。
图1包括根据本文所述的一个实施例的研磨工具的横截面视图。
图2包括根据一个实施例的研磨工具的一部分的横截面视图。
图3包括根据一个实施例的研磨工具的自顶而下视图。
图4包括根据一个实施例的研磨工具的自顶而下视图。
图5包括具有不同组成的研磨工具样品的磨削比的直方图。
图6A包括根据一个实施例的具有一定纵横比的填料的图像。
图6B包括根据一个实施例的具有纵横比的填料的图像。
图6C包括根据一个实施例的具有纵横比的填料的图像。
图7包括研磨工具样品的磨削比的直方图。
图8包括研磨工具样品的磨削比的直方图。
技术人员应了解在附图中的元件为了简单和清晰而示出，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的元件中的一些的尺寸可相对于其他元件进行放大，以帮助改进对本发明的实施例的理解。
具体实施方式
本文公开的实施例涉及包括经粘结磨料的研磨工具，所述经粘结磨料可包括一个或多个研磨区域。研磨工具可为用于研磨、切割和一般的材料去除操作的薄轮的形式。经粘结磨料可包括本体，所述本体包括在粘结材料内包含的研磨颗粒。在一个实施例中，阻挡层可粘结到本体的主表面。
图1包括根据一个实施例的研磨工具的一部分的横截面图示。研磨工具10可包括本体，该本体包括后(顶)面12和前(底)面14。在某些情况下，如图1所示，研磨工具可具有后面12，所述后面12可包括凸起的毂区域16和外部平坦的后轮区域18。前面14可包括凹陷的中心区域20和外部平坦的前轮区域22。依次地，凸起的毂区域16可具有凸起的毂表面24和后倾斜的(或弄斜的)表面26；凹陷的中心区域20可包括凹陷的中心28和前倾斜的(或弄斜的)表面30。研磨工具10的本体可具有中心开口32，用于将研磨工具10安装在工具例如手提式角磨机的旋转主轴上。在操作期间，可通过安装硬件例如合适的凸缘系统来固定研磨工具10。研磨工具10还可为包括安装硬件的集成布置的部分。
本文实施例的研磨工具可包括如本领域已知的任何合适类型的磨轮，包括薄盘形研磨制品。例如，研磨工具可为凹陷的中心轮，例如ANSI(美国国家标准学会(AmericanNational Standards Institute))27型、28型或29型轮，或欧洲标准(European Standard)(EN 14312)42型轮。在特定实施例中，研磨工具可包括41型或1型轮，其可被称为直轮，在内部没有凹陷，但是具有相同的轮廓并且沿着轮的直径长度沿着相同平面延伸。而且，基本上任何经粘结磨轮构造都可与本实施例一起利用。此外，研磨工具可为切割轮的形式。
研磨工具10的本体可具有厚度“t”，所述厚度“t”可在各种位置包括在经粘结磨料本体的外周处进行测量。沿着从研磨工具10的中心开口36到外边缘(外周)38的径向方向，研磨工具10的本体的厚度(t)可为相同或基本上相同的。在其他设计中，本体的厚度(t)可沿着从中心开口36到外周38的径向距离而变化(可增加或减小)。本文提及厚度可为提及研磨工具10的平均厚度。例如，研磨工具10的本体可具有不大于10mm，例如不大于9.5mm、或不大于9mm、或不大于8.5mm、或不大于8mm、或不大于7.5mm、或不大于7mm、或不大于6.5mm、或不大于6mm、或不大于5.5mm、或不大于5mm、或不大于4.5mm、或不大于4mm的厚度(t)。而且，在至少一个非限制性实施例中，研磨工具10的厚度(t)可为至少0.3mm，例如至少0.5mm、或至少0.8mm、或至少1mm、或至少1.3mm、或甚至至少1.5mm。应了解，研磨工具10的本体可具有在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内的厚度(t)，包括例如在包括至少0.3mm至不大于10mm的范围内，例如在包括至少0.3mm至不大于9mm的范围内、或甚至在包括至少0.5mm至不大于8mm的范围内。
此外，本文实施例的研磨工具10的本体可包括直径(d)，所述直径(d)限定在周长上的两个点之间并且穿过本体的中心延伸的长度。在一个非限制性实施例中，直径(d)可为至少10mm，例如至少25mm、或至少50mm、或至少55mm、或至少60mm、或至少65mm、或至少70mm、或至少75mm、或至少80mm、或至少90mm、或甚至至少100mm。在另一个非限制性实施例中，直径(d)可不大于400mm，例如不大于350mm、或不大于300mm、或不大于275mm、或不大于250mm、或甚至不大于230mm。应了解，经粘结磨料本体的直径(d)可在包括上述最小值至最大值中任意者的范围内，例如在包括至少10mm至不大于400mm的范围内，例如在包括至少50mm至不大于300mm的范围内、或甚至在包括至少50mm至不大于230mm的范围内。
研磨工具10的本体可具有特定的纵横比，其是可促进某些研磨操作的本体直径(d)与本体厚度(t)的比率(直径:厚度)。例如，本体可具有至少10:1、或至少15:1、或至少20:1、或至少35:1、或至少50:1、或至少75:1、或至少100:1、或甚至至少125:1的纵横比。在其他情况下，研磨工具10的本体可具有不大于1000:1，例如不大于800:1、或不大于500:1、或不大于400:1、或不大于350:1、或不大于300:1、或不大于250:1、或甚至不大于200:1的纵横比(直径:厚度)。该比率可在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内，例如在包括至少10:1至不大于1000:1的范围内，例如在包括至少10:1且不大于500:1的范围内、或甚至在包括至少10:1且不大于200:1的范围内。
本文实施例的研磨工具可具有各种构造。本文实施例的研磨工具可为由单一材料形成的整体制品，其具有单一构造，在研磨工具的本体体积各处具有基本上均匀的等级和结构。可替代地，本文实施例的本体可为具有一个或多个元件(例如研磨区域、研磨层、增强构件等)的复合本体，其中元件中的至少两个基于下述特性彼此不同：例如研磨颗粒类型、研磨颗粒含量、孔隙类型(如封闭或开放的)、孔隙率含量、粘结材料类型、粘结材料含量、研磨颗粒分布、硬度、柔性、填料含量、填料材料类型包括单个填料材料和作为整体(即考虑到所有填料材料，例如第一填料、第二填料、第三填料等等)的填料组合物、层的形状、层的尺寸(例如厚度、宽度、直径、圆周或长度)、层的构造(例如固体、织造、非织造等)及其组合。
图2包括根据一个实施例的研磨工具的一部分的横截面视图。如所示，研磨工具200可为具有本体201的经粘结磨料，所述本体201包括第一研磨区域202，所述第一研磨区域202可包括在粘结材料204的三维基质内包含的研磨颗粒203。第一研磨区域还可包括在粘结材料204内包含的填料205。如本文所述，在某些实施例中，填料205可包括一种或多种元素或组合物，包括例如可限定第一研磨区域202的填料组成的第一填料、第二填料、第三填料等等的特定组合。
如进一步所示，研磨工具200的本体201可包括第二研磨区域207，所述第二研磨区域207可包括在粘结材料209的三维基质内包含的研磨颗粒208。第二研磨区域207还可包括在粘结材料209的三维基质内包含的填料210。如本文注意到的，第一研磨区域和第二研磨区域202和207可包括相同的特征或不同的特征，包括但不限于研磨颗粒类型、研磨颗粒含量、孔隙类型(如封闭或开放的)、孔隙率含量、粘结材料类型、粘结材料含量、研磨颗粒分布、硬度、柔性、填料含量、填料材料类型包括单个填料材料和作为整体(即考虑到所有填料材料，例如第一填料、第二填料、第三填料等等)的填料组合物、层的形状、层的尺寸(例如厚度、宽度、直径、圆周或长度)、层的构造(例如固体、织造、非织造等)及其组合。在至少一个实施例中，第一研磨区域202和第二研磨区域207可为在本体201内彼此轴向间隔开的层的形式。层可延伸本体201的整个直径，除了如本文所述在本体中心处的轴孔或开口之外。在另外其他情况下，研磨工具的本体可形成为使得第一研磨区域和第二研磨区域限定在本体内的不同环形区域，所述不同环形区域在本体内彼此径向间隔开。
根据一个实施例，如图2所示，本体201还可包括设置在第一研磨区域202和第二研磨区域207之间的增强构件206。虽然图2描绘了第一研磨区域202和第二研磨区域207相对于彼此并且相对于增强构件206的特定布置，但应了解，研磨工具的其他构造在本文实施例的范围内。研磨工具可包括多个研磨区域，所述多个研磨区域可为延伸研磨工具的直径的至少一部分的层的形式。多个研磨区域可通过一个或多个增强构件彼此分开。另外，本体201可包括第一主表面211和第二主表面212，所述第一主表面211和第二主表面212可大致对应于表面18和22，所述表面18和22可限定本体201的外表面。在某些情况下，一层或多层材料，包括例如具有标记的增强构件或纸背衬，可施加到本体201的第一主表面211和第二主表面212。
根据一个实施例，第一研磨区域202可包括填料205，所述填料205可包括第一填料。就平均粒度、硬度、组成、形状等等中的至少一个而言，第一填料可不同于研磨颗粒。第一填料可包括硅酸盐。例如，第一填料可包括钙，并且更具体地，可包括硅酸钙化合物。在一种情况下，第一填料可包括链硅酸盐化合物，所述链硅酸盐化合物可为单链的链硅酸盐。链硅酸盐化合物包括硅酸盐四面体的互锁链。根据一个特定实施例，第一填料包括硅灰石，并且更具体地，可基本上由硅灰石(CaSiO3)组成。利用第一填料可促进研磨工具200的改进的性能，因为第一填料可被配置为对粘结材料204提供合适的机械增强。此外，在更具体的情况下，第一填料可为配置成减少磨削操作过程中粘结剂的磨损和/或断裂的增强剂。
在某些实施例中，第一填料可具有特定的中值粒度(D50)，其可促进研磨工具10的改进的性能。例如，第一填料可具有至少1微米，例如至少2微米、或至少3微米、或至少4微米、或至少5微米、或至少6微米、或至少7微米、或至少8微米、或至少9微米、或至少10微米、或至少11微米、或至少12微米、或甚至至少13微米的中值粒度。而且，在另一个非限制性实施例中，第一填料可具有不大于100微米，例如不大于95微米、或不大于90微米、或不大于85微米、或不大于80微米、或不大于75微米、或不大于70微米、或不大于65微米、或不大于60微米、或不大于55微米、或不大于50微米、或不大于45微米、或不大于40微米、或不大于35微米、或不大于30微米、或不大于25微米的中值粒度(D50)。应了解，第一填料的中值粒度可在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内。此外，在某些情况下，取决于筛分技术和第一填料颗粒的形状，提及前述中值粒度可为提及最大粒度。
根据一个实施例，第一填料可具有特定的形状，这可使其更适合用于本文实施例的研磨工具中。此外，第一填料的形状可促进本文实施例的研磨工具的改进的性能。根据一个实施例，当使用合适的二维图像观察第一填料时，第一填料可具有至少1.2:1，例如至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或至少2:1、或甚至至少3:1的纵横比(长度:宽度)。在一个进一步的实施例中，第一填料可具有大于5:1，例如至少5.5:1、或至少6:1、或至少6.5:1、或甚至至少7:1的纵横比。而且，在一个非限制性实施例中，第一填料可具有不大于100:1，例如不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1的纵横比。而且，在另一个非限制性实施例中，第一填料可具有小于15:1，例如不大于14.5:1、或不大于14:1、或不大于13.5:1、或不大于13:1、或不大于或不大于12:1、或不大于11.5:1、或甚至不大于10:1的纵横比。应了解，第一填料的纵横比可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内。例如，第一填料的纵横比可大于5:1且小于15:1，例如在至少5.5:1至不大于14.5:1的范围内、或在至少6:1至不大于13:1的范围内、或在至少7:1至不大于10:1的范围内。
在某些情况下，第一填料可以特定含量存在，所述特定含量可促进研磨工具的改进的性能。例如，第一填料可以第一含量存在于第一研磨区域202中。根据一个实施例，第一含量可为第一研磨区域202的总重量的至少0.1重量％，例如至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.2重量％、或至少1.4重量％、或至少1.6重量％、或至少1.8重量％、或至少2重量％、或至少2.2重量％、或至少2.4重量％、或至少2.6重量％、或至少2.8重量％、或至少3重量％、或至少3.2重量％、或至少3.4重量％、或至少3.6重量％、或至少3.8重量％、或至少4重量％，例如至少4.2重量％、或至少4.5重量％、或至少5重量％。而且，在另一个非限制性实施例中，第一含量可不大于第一研磨区域202的总重量的19重量％，例如或不大于18重量％、或不大于17重量％、或不大于16重量％、或不大于15重量％、或不大于14重量％、或不大于13重量％、或不大于12重量％、或不大于11重量％、或不大于10重量％、或不大于9重量％、或不大于8重量％、或不大于7.8重量％、或不大于7.5重量％、或不大于7重量％、或不大于6重量％、或不大于5.5重量％、或甚至不大于5重量％。应了解，第一含量可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内，包括例如相对于第一研磨区域202的总重量至少0.2重量％且不大于20重量％、或在包括至少2重量％且不大于12重量％的范围内。在一个具体例子中，第一含量可在包括至少2.8重量％且不大于8重量％的范围内。
根据另一个实施例，第一研磨区域202可包括填料205，所述填料205可包括第一填料和第二填料，其中第二填料不同于第一填料。提供第二填料作为研磨工具的填料组合物的部分可促进改进的性能。可用作第二填料的一些合适的填料例子可包括粉末、颗粒、球体、纤维或其组合。在另一个实施例中，第二填料可包括无机材料、有机材料或其组合。例如，用作第二填料的合适填料可包括砂、碳化硅、气泡氧化铝、铝土矿、铬铁矿、菱镁矿、白云石、气泡莫来石、硼化物、二氧化钛、碳产物(例如炭黑、焦炭或石墨)、木粉、粘土、滑石、六方氮化硼、二硫化钼、长石、霞石正长岩、玻璃纤维、玻璃球体、氯化物(例如MgCl2和CaCl2)、氟化物(例如CaF2、KBF4)、冰晶石(Na3AlF6)、钾冰晶石(K3AlF6)、黄铁矿、ZnS、硫化铜、矿物油、碳酸盐、碳酸钙、硫酸盐、dechlorane及其组合。在一个进一步的实施例中，第二填料可包括抗静电剂、金属氧化物、润滑剂、多孔性诱导剂、着色剂或其组合。润滑剂的例子可包括硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、石墨、碳、二硫化钼、蜡珠、碳酸钙、氟化钙或其任何组合。金属氧化物的例子可包括石灰、氧化锌、氧化镁或其任何组合。应注意，第二填料可为功能性的，例如助磨剂、润滑剂和多孔性诱导剂。在替代情况下，第二填料可用于功能和/或美学，例如着色剂。根据一个实施例，第二填料可不同于研磨颗粒，包括初级研磨颗粒和次级研磨颗粒。在一个特定实施例中，第二填料可包括硫酸盐。在更具体的情况下，第二填料可包括钾，并且可为包括钾的化合物。对于一个特定实施例，第二填料可包括硫酸钾化合物，并且甚至更特别地，可基本上由硫酸钾组成。
在一个实施例中，第二填料可具有特定的中值粒度(D50)，其可促进研磨工具的改进的性能。例如，第二填料可具有至少0.1微米，例如至少0.5微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米、或甚至至少5微米的中值粒度。而且，在另一个非限制性实施例中，第二填料可具有不大于500微米，例如不大于450微米、或不大于400微米、或不大于350微米、或不大于300微米、或不大于275微米、或不大于250微米、或不大于200微米、或不大于175微米、或不大于150微米、或甚至不大于100微米的中值粒度(D50)。应了解，第二填料的中值粒度可在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内。此外，在某些情况下，取决于筛分技术和第二填料颗粒的形状，提及前述中值粒度可为提及最大粒度。
在某些情况下，第二填料可具有特定的纵横比(长度:宽度)，其可促进研磨工具的改进的性能。第二填料可具有的纵横比与第一填料的纵横比基本上相同。而且，在至少一个其他实施例中，第二填料可具有的纵横比与第一填料的纵横比相比是不同的。例如，当使用合适的二维图像观察第二填料时，第二填料可具有至少1.1:1，例如至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或甚至至少2:1的纵横比(长度:宽度)。而且，在一个非限制性实施例中，第二填料可具有不大于100:1，例如不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于5:1、或甚至不大于2:1的纵横比。在至少一个实施例中，第二填料可为基本上等轴的，具有大约1:1的纵横比。应了解，第二填料的纵横比可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内。
在某些情况下，第二填料可以特定含量存在，所述特定含量可促进研磨工具的改进的性能。例如，第二填料可以第二含量存在于第一研磨区域202中。根据一个实施例，第二含量可为第一研磨区域202的总重量的至少0.01重量％，例如至少0.1重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.2重量％、或至少1.4重量％、或至少1.6重量％、或至少1.8重量％、或至少2重量％、或甚至至少2.2重量％。而且，在另一个非限制性实施例中，第二含量可不大于第一研磨区域202的总重量的15重量％，例如不大于14重量％、或不大于13重量％、或不大于12重量％、或不大于11重量％、或不大于10重量％、或不大于9重量％、或不大于8重量％、或不大于7重量％、或不大于6重量％、或不大于5重量％、或不大于4.5重量％、或不大于4重量％、或不大于3.5重量％、或不大于3重量％、或不大于2.8重量％、或不大于2.5重量％、或甚至不大于2.2重量％。应了解，第二含量可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内，包括例如相对于第一研磨区域202的总重量至少0.01重量％且不大于15重量％、或在包括至少1重量％且不大于4重量％的范围内、或在包括至少1.5重量％且不大于2.5重量％的范围内。
第一研磨区域202可利用就彼此而言特定含量的第一填料和第二填料，其可促进磨料工具200的改进的操作。在某些情况下，第一填料的第一含量和第二填料的第二含量就彼此而言可基本上相同。在另外其他情况下，第一填料的第一含量和第二填料的第二含量就彼此而言可不同。根据一个实施例，第一研磨区域202可包括如分别以第一填料和第二填料的重量％测量的第一含量(C1)与第二含量(C2)的比率(C1:C2)。根据一个实施例，第一研磨区域202可具有至少1.1:1，例如至少1.2:1、或至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或至少2.1:1、或至少2.4:1、或甚至至少2.5:1的比率(C1:C2)。而且，在一个非限制性实施例中，第一研磨区域202可具有不大于100:1，例如不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于8:1、或不大于6:1、或不大于5:1、或不大于4:1、或不大于3.9:1、或不大于3.5:1、或不大于3.2:1、或不大于3:1、或甚至不大于2.5:1的第一含量(C1)与第二含量(C2)的比率(C1:C2)。应了解，比率(C1:C2)可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内，包括例如至少1.5:1且不大于3.5:1、或在包括至少2.4:1且不大于3.2:1的范围内。
根据另一个实施例，第一研磨区域202可包括填料205，所述填料205可包括第一填料和第三填料，其中第三填料可不同于第一填料。提供第三填料作为研磨工具的填料组合物的部分可促进改进的性能。应注意，本文提及第三填料不需要包括第二填料，提及第三填料而是将一种填料(例如第一填料)与另一种填料(例如第三填料)区分开的惯例。可用作第三填料的一些合适的填料例子可包括粉末、颗粒、球体、纤维或其组合。在另一个实施例中，第三填料可包括无机材料、有机材料或其组合。例如，用作第三填料的合适材料可包括砂、碳化硅、气泡氧化铝、铝土矿、铬铁矿、菱镁矿、白云石、气泡莫来石、硼化物、二氧化钛、碳产物(例如炭黑、焦炭或石墨)、木粉、粘土、滑石、六方氮化硼、二硫化钼、长石、霞石正长岩、玻璃纤维、玻璃球体、氯化物(例如MgCl2和CaCl2)、氟化物(例如CaF2、KBF4)、冰晶石(Na3AlF6)、钾冰晶石(K3AlF6)、黄铁矿、ZnS、硫化铜、矿物油、碳酸盐、碳酸钙、硫酸盐、dechlorane及其组合。在一个进一步的实施例中，第三填料可包括抗静电剂、金属氧化物、润滑剂、多孔性诱导剂、着色剂或其组合。润滑剂的例子可包括硬脂酸、单硬脂酸甘油酯、石墨、碳、二硫化钼、蜡珠、碳酸钙、氟化钙或其任何组合。金属氧化物的例子可包括石灰、氧化锌、氧化镁或其任何组合。应注意，第三填料可为功能性的，例如助磨剂、润滑剂和多孔性诱导剂。在替代情况下，第三填料可用于功能和/或美学，例如着色剂。根据一个实施例，第三填料可不同于研磨颗粒，包括初级研磨颗粒和次级研磨颗粒。在至少一个实施例中，第三填料可包括含卤化物化合物。在更具体的情况下，第三填料可包括钠。此外，第三填料可包括铝。在一个具体实施例中，第三填料可包括六氟铝酸钠(Na3AlF6)，且更特别地，可基本上由六氟铝酸盐(Na3AlF6)组成。
在一个实施例中，第三填料可具有特定的中值粒度(D50)，其可促进研磨工具的改进的性能。例如，第三填料可具有至少0.1微米，例如至少0.5微米、或至少1微米、或至少1.5微米、或至少2微米、或甚至至少5微米的中值粒度。而且，在另一个非限制性实施例中，第三填料可具有不大于500微米，例如不大于200微米、或不大于100微米、或不大于90微米、或不大于80微米、或不大于70微米、或不大于60微米、或不大于50微米、或不大于40微米、或甚至不大于30微米的中值粒度(D50)。应了解，第三填料的中值粒度可在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内。此外，在某些情况下，取决于筛分技术和第三填料颗粒的形状，提及前述中值粒度可为提及最大粒度。
在某些情况下，第三填料可具有特定的纵横比(长度:宽度)，其可促进研磨工具的改进的性能。第三填料可具有的纵横比与第一填料和/或第二填料的纵横比基本上相同。而且，在至少一个其他实施例中，第三填料可具有的纵横比与第一填料和/或第二填料的纵横比相比是不同的。例如，当使用合适的二维图像观察第二填料时，第三填料可具有至少1.1:1，例如至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或甚至至少2:1的纵横比(长度:宽度)。而且，在一个非限制性实施例中，第三填料可具有不大于100:1，例如不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于5:1、或甚至不大于2:1的纵横比。在至少一个实施例中，第三填料可为基本上等轴的，具有大约1:1的纵横比。应了解，第三填料的纵横比可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内。
在某些情况下，第三填料可以特定含量存在，所述特定含量可促进研磨工具的改进的性能。例如，第三填料可以第三含量存在于第一研磨区域202中。根据一个实施例，第三含量可为第一研磨区域202的总重量的至少0.01重量％，例如至少0.1重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.2重量％、或至少1.4重量％、或至少1.6重量％、或至少1.8重量％、或至少2重量％、或甚至至少2.2重量％、或至少2.4重量％、或至少2.6重量％、或至少2.8重量％、或至少3重量％、或至少3.1重量％、或至少3.2重量％。而且，在另一个非限制性实施例中，第三含量可不大于第一研磨区域202的总重量的18重量％，例如不大于17重量％、或不大于16重量％、或不大于15重量％、或不大于14重量％、或不大于13重量％、或不大于12重量％、或不大于11重量％、或不大于10重量％、或不大于9重量％、或不大于8重量％、或不大于7重量％、或不大于6重量％、不大于5重量％、或不大于4重量％、或甚至不大于3.5重量％。应了解，第三含量可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内，包括例如相对于第一研磨区域202的总重量至少0.01重量％且不大于18重量％、或在包括至少2.6重量％且不大于4重量％的范围内。
第一研磨区域202可利用就彼此而言特定含量的第一填料和第三填料，其可促进研磨工具的改进的操作。在某些情况下，第一填料的第一含量和第三填料的第三含量就彼此而言可基本上相同。在另外其他情况下，第一填料的第一含量和第三填料的第三含量就彼此而言可不同。例如，根据一个实施例，第三填料的第三含量可大于第一填料的第一含量，或在另一种情况下，第三填料的第三含量可小于第一填料的第一含量。根据一个实施例，第一研磨区域202可包括如分别以第一填料和第三填料的重量％测量的第一含量(C1)与第三含量(C3)的比率(C1:C3)。根据一个实施例，第一研磨区域202可具有至少1.1:1，例如至少1.2:1、或至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或甚至至少2:1的比率(C1:C3)。而且，在一个非限制性实施例中，第一研磨区域202可具有不大于100:1，例如不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于8:1、或不大于6:1、或不大于5:1、或不大于4:1、或不大于3:1、或不大于2.5:1、或不大于2.2:1、或甚至不大于1.9:1的第一含量(C1)与第三含量(C3)的比率(C1:C3)。应了解，比率(C1:C3)可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内，例如包括至少1.1:1且不大于2.5:1。
此外，第一研磨区域202可利用就彼此而言特定含量的第二填料和第三填料，其可促进研磨工具的改进的操作。在某些情况下，第二填料的第二含量和第三填料的第三含量就彼此而言可基本上相同。在另外其他情况下，第二填料的第二含量和第三填料的第三含量就彼此而言可不同。根据一个实施例，第一研磨区域202可包括如分别以第三填料和第二填料的重量％测量的第三含量(C3)与第二含量(C2)的比率(C3:C2)。根据一个实施例，第一研磨区域202可具有至少1.1:1，例如至少1.2:1、或至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或甚至至少2:1的比率(C3:C2)。而且，在一个非限制性实施例中，第一研磨区域202可具有不大于100:1，例如不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于8:1、或不大于6:1、或不大于5:1、或不大于4:1、或不大于3:1、或不大于2.5:1、或甚至不大于2:1的第三含量(C1)与第二含量(C2)的比率(C3:C2)。应了解，比率(C3:C2)可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内。
应了解，本文提及填料包括第一填料、第二填料和第三填料不应被解释为仅限于三种填料。可利用包括如本文所述的多于两种或三种填料的其他填料组合物。而且，在至少一个实施例中，研磨工具200可包括基本上由第一填料、第二填料和第三填料组成的一个或多个研磨层。
本文实施例的填料材料中的一种或多种可包括涂层。涂层可上覆在本体中包含的一种或多种类型的填料(即，第一填料、第二填料、第三填料等)的表面的至少一部分。涂层可为与粘结材料不同的材料。在特定情况下，第一填料包括涂层，并且可为在本体内具有涂层的唯一填料材料。涂层可选自包括无机材料、有机材料、树脂、环氧化物或其组合的一组材料。在一种具体情况下，涂层可包括硅烷，并且更具体地，可包括包含大多数含量的硅烷的硅烷基材料。在一些情况下，涂层可促进填料和粘结材料之间的改进的粘结，其可促进研磨工具的改进的性能。
根据本文实施例，本体201可包括第一研磨区域202，所述第一研磨区域202可具有相对于填料之一的含量的粘结材料的特定含量，所述粘结材料的特定含量可促进改进的性能。例如，本体201可具有至少0.2的比率(Cff/Cb)，其中Cff表示相对于第一研磨区域202的第一填料的含量(重量％)，并且Cb表示相对于第一研磨区域202的粘结材料的含量(重量％)。在其他情况下，比率(Cff/Cb)为至少0.22，例如至少0.24、或至少0.26、或甚至至少0.28。而且，在其他非限制性实施例中，比率(Cff/Cb)可不大于1，例如不大于0.9、或不大于0.8、或不大于0.7、或不大于0.6、或不大于0.5、或甚至不大于0.4。应了解，比率(Cff/Cb)可在上述最小值和最大值中任意者之间的范围内。
填料，包括第一填料、第二填料和第三填料中的每一种，可基本上均匀地分布在第一研磨区域202的厚度(t1)各处。在其他实施例中，预期填料的不均匀分布可就厚度而言利用。例如，在某些情况下，与在第一研磨区域202和增强构件206的界面处的填料含量相比，在主表面211处的第一研磨区域202中的填料含量可显著不同。第一研磨区域202中的填料含量可限定含量梯度，所述含量梯度沿着由研磨工具200的厚度(即，轴向方向)限定的轴线逐渐改变。
图3包括根据一个实施例的研磨工具的自顶向下视图。如所示，研磨工具300包括本体301，所述本体301可包括如本文所述的经粘结磨料。本体301可包括限定在内部环形边缘(annual edge)305和外部外周边缘304之间的环形区域302。根据一个实施例，至少一种填料，例如第一填料，可基本上均匀地径向分布在粘结材料的整个体积各处。即，相对于本体301内的给定研磨区域，在内部环形边缘305到外部外周边缘304处的填料(例如第一填料)含量在径向方向上可基本上相同。在一个具体实施例中，本体301可包括其中第一填料基本上均匀地径向分布在第一研磨区域整体各处的研磨区域，该第一研磨区域可在内部环形边缘305至外部外周边缘304之间延伸。应了解，这样的均匀分布可对于本体的任何和所有部件(包括任何和所有填料和研磨颗粒)存在。此外，虽然某些研磨工具可利用至少一种填料的基本上均匀的径向分布，但应了解，这种均匀性可归于本体301的一个或多个研磨层。此外，研磨制品可利用至少一种填料，所述填料在一个研磨区域内具有基本上均匀的径向分布、以及在本体的另一个不同研磨区域内的不均匀分布。不均匀的分布可轴向(即，在本体的厚度方向上)、径向或两者延伸。
图4包括根据一个实施例的研磨工具的自顶向下视图。如所示，研磨工具400可具有本体401，所述本体401可包括如本文所述的经粘结磨料。如所示，本体401可包括不同的环形区域，包括例如内部环形区域403，所述内部环形区域403包括本体401的内部环形边缘405，所述内部环形边缘405可限定开口406。本体401还可包括外部环形区域402，所述外部环形区域402包括本体401的外部外周边缘404。应了解，内部环形区域403和外部环形区域402可为适合于研磨工具400的形成和功能的任何尺寸和形状。
根据一个实施例，与外部环形区域402相比，至少一种填料(例如第一填料)可具有在内部环形区域403中的含量(重量％)差异。例如，在某些情况下，与外部环形区域402中的至少一种填料(例如第一填料)的含量(重量％)相比，内部环形区域403可具有相同填料的不同含量(重量％)。在一个更具体的实施例中，与内部环形区域403中的至少一种填料(例如第一填料)的含量相比，相同填料例如第一填料的含量在外部环形区域402中可更大。在另外一个实施例中，与内部环形区域403中的填料例如第一填料的含量相比，相同填料的含量在外部环形区域402中可更小。
根据一个实施例，本体的研磨区域中的任何一个可具有一个或多个环形区域，包括如图4所示的内部环形区域和外部环形区域。此外，研磨工具的本体可利用多个研磨区域，其中研磨区域中的每一个可具有与彼此相比的一个或多个环形区域的相同布置或者一个或多个环形区域的不同布置。根据一个实施例，研磨工具的本体可具有第一研磨区域和与第一研磨区域不同的第二研磨区域，其中第一研磨区域和第二研磨区域具有以下中的至少一个：1)第一研磨区域中的研磨颗粒的第一含量不同于第二研磨区域中的研磨颗粒的第二含量，或2)第一研磨区域中的第一类型的研磨颗粒不同于第二研磨区域中的第二类型的研磨颗粒，或3)第一研磨区域中的第一填料的第一含量不同于第二研磨区域中的第一填料的第一含量，或4)第一研磨区域中的第一填料组合物不同于第二研磨区域中的第二填料组合物，或5)第一研磨区域中的粘结材料的第一含量不同于第二研磨区域中的粘结材料的第二含量，或6)第一研磨区域中的第一类型的粘结材料不同于第二研磨区域中的第二类型的粘结材料，或7)第一研磨区域中的第二填料的第二含量不同于第二研磨区域中的第二填料的第二含量，或8)第一研磨区域中的第三填料的第三含量不同于第二研磨区域中的第三填料的第三含量，或其组合。
进一步提及本文实施例的研磨制品的某些方面，研磨工具的研磨颗粒可包括无机材料、有机材料、天然存在的材料(例如矿物质)、超级研磨材料、合成材料(例如多晶金刚石复合片)或其组合。一些示例性的研磨颗粒可包括氧化物、碳化物(例如碳化硅)、碳基材料、氮化物、硼化物、碳氧化物、氮氧化物、硼氧化物、附聚颗粒、未附聚颗粒、经成形研磨颗粒、非成形研磨颗粒或其组合。在至少一个实施例中，研磨颗粒可包括氧化铝基研磨颗粒。如本文使用的，术语“氧化铝(alumina)”、“Al2O3”和“氧化铝(aluminum oxide)”可互换使用。可用于本发明中合适的氧化铝基研磨晶粒的具体例子包括白刚玉晶粒或粉红色刚玉、单晶氧化铝、棕色熔融氧化铝、热处理氧化铝、氧化铝-氧化锆研磨颗粒及其组合。
其他研磨颗粒可包括具有或不具有化学修饰的晶种或非晶种烧结溶胶凝胶氧化铝，例如可利用稀土氧化物、MgO等等。在另外一个实施例中，研磨颗粒可包括二氧化硅、氧化锆、氧化铝-氧化锆、碳化硅、石榴石、硼-氧化铝、金刚石、立方氮化硼、铝-氮氧化物、二氧化铈、二氧化钛、二硼化钛、碳化硼、氧化锡、碳化钨、碳化钛、氧化铁、氧化铬、燧石、金刚砂、铝土矿及其利用的组合。此外，应了解，研磨颗粒可包括如本文所述的一种或多种不同类型的研磨颗粒的共混物。在一个具体实施例中，研磨工具包括不同类型的研磨颗粒的共混物，包括包含氧化铝的第一类型和包括碳化硅的第二类型。本文实施例的研磨颗粒可基本上由本文提供的任何一种或多种组合物组成。
如本文所述，研磨颗粒可包括经成形研磨颗粒。经成形研磨颗粒可具有边缘和侧面的良好限定和规则排列(即非随机)，因此限定从颗粒到颗粒的可鉴定和受控的形状。此外，经成形研磨颗粒与传统的经粉碎或未成形的研磨颗粒不同，因为经成形研磨颗粒具有就彼此而言基本上相同的形状，其中传统的经粉碎的研磨颗粒就彼此而言在它们的形状中显著不同。例如，如在由长度、宽度和高度的任何两个维度所限定的平面中观察到的(例如在由长度和宽度限定的平面中观察到的)，经成形研磨颗粒可具有多边形形状。一些示例性的多边形形状可为三角形、四边形(例如矩形、正方形、梯形、平行四边形)、五边形、六边形、七边形、八边形、九边形、十边形等等。另外，经成形研磨颗粒可具有由多面体形状例如棱柱形等等限定的三维形状。此外，经成形研磨颗粒可具有弯曲的边缘和/或表面，使得经成形研磨颗粒可具有凸形、凹形、椭圆形形状。示例性的经成形研磨颗粒公开于美国专利号8,758,461中，所述美国专利全文并入本文。
研磨颗粒的尺寸可表示为砂粒尺寸，并且显示砂粒尺寸与其相应的平均粒度(以微米或英寸表示)之间的关系的图表是本领域已知的，如与相应的美国标准筛(USSS)网格尺寸一样。粒度选择取决于对于其预期研磨工具的应用或工艺，并且根据ANSI砂粒尺寸指定范围可为10至325。具体地，砂粒尺寸范围可为16至120或16至80。
根据一个具体实施例，研磨颗粒可具有至少1微米，例如至少10微米、或至少20微米、或至少30微米、或至少40微米的平均粒度(D50)。而且，在另一个非限制性实施例中，研磨颗粒可具有不大于2mm，例如不大于1mm、或不大于800微米、或不大于600微米、或不大于500微米、或不大于400微米、或不大于300微米、或不大于280微米、或不大于250微米、或不大于200微米的平均粒度。应了解，研磨颗粒可具有在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内的平均粒度，包括例如在1微米和2mm之间的范围内、在10微米和1mm之间的范围内、或甚至在20微米和200微米之间的范围内。
在至少一个实施例中，研磨工具的研磨区域可包括研磨颗粒的特定含量，其可促进改进的性能。例如，第一研磨区域202中的研磨颗粒的含量可为第一研磨区域202的总重量的至少1重量％，例如至少5重量％、或至少10重量％、或至少20重量％、或至少30重量％、或至少40重量％、或至少50重量％、或至少60重量％、或至少65重量％、或至少70重量％。而且，在另一个非限制性实施例中，第一研磨区域202中的研磨颗粒的含量可不大于第一研磨区域202的总重量的90重量％，例如不大于85重量％、或不大于83重量％、或不大于80重量％、或不大于78重量％、或甚至不大于75重量％。应了解，研磨颗粒的含量可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内，包括例如相对于第一研磨区域202的总重量至少30重量％且不大于90重量％。
研磨工具的一个或多个研磨区域的粘结材料可包括有机材料。在具体实施中，粘结材料可为聚合物或树脂材料，其可通过固化形成为最终形成的粘结材料。可用于制造经粘结研磨制品的有机粘结材料的例子可包括酚醛树脂。这样的树脂可通过使酚与醛(特别是甲醛、多聚甲醛或糠醛)聚合来获得。除酚之外，可采用甲酚、二甲酚和取代的酚。也可利用可比较的不含甲醛的树脂。其他合适的有机粘结材料的例子包括环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酯、橡胶、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳族聚酰胺、改性酚醛树脂(例如：环氧改性和橡胶改性树脂、或与增塑剂共混的酚醛树脂等)等等，及其混合物。
在至少一个实施例中，研磨工具的研磨区域可包括特定含量的粘结材料，其可促进改进的性能。例如，第一研磨区域202中的粘结材料的含量可为第一研磨区域202的总重量的至少1重量％，例如至少5重量％、或至少10重量％、或至少12重量％、或至少13重量％、或至少14重量％。在另一个非限制性实施例中，第一研磨区域中的粘结材料的含量可为至少20重量％，例如至少30重量％、或至少40重量％、或至少50重量％、或至少60重量％、或至少65重量％、或至少70重量％。而且，在另一个非限制性实施例中，第一研磨区域202中的粘结材料的含量可不大于第一研磨区域202的总重量的90重量％，例如不大于85重量％、或不大于83重量％、或不大于80重量％、或不大于78重量％、或甚至不大于75重量％。在另外一个非限制性实施例中，粘结材料的含量可不大于60重量％，例如不大于50重量％、或不大于40重量％、或不大于30重量％、或不大于20重量％、或不大于18重量％、或不大于16重量％。应了解，粘结材料的含量可在包括上述最小比率和最大比率中任意者的范围内。
在酚醛树脂中，在碱性催化剂的存在下，通过水性甲醛和苯酚之间的一步反应可得到可熔性酚醛树脂。酚醛清漆树脂，也称为两阶段酚醛树脂，可在酸性条件下和在与交联剂如六亚甲基四胺(通常也称为“六胺(hexa)”)共混的研磨过程期间产生。示例性酚醛树脂可包括可熔性酚醛树脂和酚醛清漆。可熔性酚醛树脂可为碱性催化的，并且具有大于或等于1，例如1:1至3:1的甲醛与苯酚比率。酚醛清漆酚醛树脂可为酸性催化的，并且具有小于1，例如0.5:1至0.8:1的甲醛与苯酚比率。
粘结材料可含有多于一种酚醛树脂，包括例如或至少一种可熔性酚醛树脂和至少酚醛清漆型酚醛树脂。在许多情况下，至少一种酚基树脂是液体形式。酚醛树脂的合适组合在于例如给予Gardziella等人的美国专利号4,918,116中描述，所述美国专利全部内容以引用的方式并入本文。
环氧树脂可包括芳族环氧化物或脂族环氧化物。芳族环氧化物组分包括一个或多个环氧基和一个或多个芳环。示例芳族环氧化物包括衍生自多酚的环氧化物，所述多酚例如双酚，例如双酚A(4,4'-异亚丙基二酚)、双酚F(双[4-羟基苯基]甲烷)、双酚S(4,4'-磺酰基二苯酚)、4,4'-亚环己基双酚、4,4'-联苯酚、4,4'-(9-亚芴基)二酚或其任何组合。双酚可被烷氧基化(例如乙氧基化或丙氧基化)或卤化(例如溴化)。双酚环氧化物的例子包括双酚二缩水甘油醚，例如双酚A或双酚F的二缩水甘油醚。芳族环氧化物的进一步例子包括三羟苯基甲烷三缩水甘油醚、1,1,1-三(对羟基苯基)乙烷三缩水甘油醚、或衍生自单酚(例如间苯二酚(例如间苯二酚二缩水甘油醚)或氢醌(例如氢醌二缩水甘油醚))的芳族环氧化物。另一个例子是壬基苯基缩水甘油醚。另外，芳族环氧化物的例子包括环氧酚醛清漆，例如苯酚环氧酚醛清漆和甲酚环氧酚醛清漆。脂族环氧化物组分具有一个或多个环氧基并且不含芳环。外相可包括一种或多种脂族环氧化物。脂族环氧化物的例子包括C2-C30烷基的缩水甘油醚；C1-C30烷基的1,2环氧化物；脂族醇或多元醇如1,4-丁二醇、新戊二醇、环己烷二甲醇、二溴新戊二醇、三羟甲基丙烷、聚四氢呋喃、聚氧化乙烯、聚氧化丙烯、甘油和烷氧基化脂族醇的单缩水甘油醚或多缩水甘油醚；或多元醇。在一个实施例中，脂族环氧化物包括一个或多个脂环族环结构。例如，脂族环氧化物可具有一个或多个环己烯氧化物结构，例如两个环己烯氧化物结构。
包含环结构的脂族环氧化物的例子包括氢化双酚A二缩水甘油醚、氢化双酚F二缩水甘油醚、氢化双酚S二缩水甘油醚、双(4-羟基环己基)甲烷二缩水甘油醚、2,2-双(4-羟基环己基)丙烷二缩水甘油醚、3,4-环氧环己基甲基-3,4-环氧环己烷羧酸酯、3,4-环氧-6-甲基环己基甲基-3,4-环氧-6-甲基环己烷羧酸酯、二(3,4-环氧环己基甲基)己二酸酯、二(3,4-环氧-6甲基环己基甲基)己二酸酯、亚乙基双(3,4-环氧环己烷羧酸酯)、乙二醇二(3,4-环氧环己基甲基)醚或2-(3,4-环氧环己基-5,5-螺-3,4-环氧)环己烷-1,3-二噁烷。
示例性的多官能丙烯酸类可包括三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甘油三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、二季戊四醇五丙烯酸酯、山梨糖醇三丙烯酸酯、山梨糖醇六丙烯酸酯或其任何组合。在另一个例子中，丙烯酸类聚合物可由单体形成，所述单体具有含1-4个碳原子的烷基、缩水甘油基或具有1-4个碳原子的羟烷基。代表性丙烯酸类聚合物包括聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸乙酯、聚丙烯酸丙酯、聚丙烯酸缩水甘油酯、聚丙烯酸羟乙酯及其混合物。
可利用的固化或交联剂取决于所选择的粘结材料。对于使苯酚酚醛清漆树脂固化，例如，典型的固化剂是六胺。也可采用其他胺，例如乙二胺；乙三胺；甲基胺，和固化剂的前体，例如与甲醛反应以形成六胺的氢氧化铵。合适量的固化剂例如可在按每100份总酚醛清漆树脂的固化剂的重量计5至20份、或8份至15份的范围内。应了解，该比率可基于各种因素进行调整，所述因素包括例如所使用的特定类型的树脂、所需的固化程度以及制品的所需最终性质，例如强度、硬度和研磨性能。
如本文所述并且根据一个实施例，经粘结磨料可用一个或多个增强构件得到增强，所述增强构件可为分布在本体各处的层、部分层、不连续的材料束的形式及其组合。如本文使用的，术语“增强构件”可指不连续的组分，所述不连续的组分可由不同于粘结材料和用于制备在经粘结研磨本体内的研磨层的研磨颗粒的材料制成。在一个实施例中，增强构件不包括研磨颗粒。关于经粘结磨料的厚度，可将增强构件嵌入经粘结磨料的本体内，并且这种经粘结磨料可被称为“内部”增强的。增强构件也可接近或附接到经粘结磨料的本体的前面和/或后面。几个增强构件可设置在通过经粘结磨料的厚度的不同深度处。
某些增强构件可具有圆形几何形状。增强构件的外部外周也可具有正方形、六边形或另一种多边形几何形状。也可使用不规则的外部边缘。可利用的合适的非圆形形状在美国专利号6,749,496和6,942,561中描述，所述美国专利以引用的方式全文并入本文。在其中经粘结磨料是轮或圆盘的形式的某些情况下，增强构件可从经粘结研磨本体的内径(中心开口的边缘)延伸到最外边缘(即外周表面)。可采用部分增强构件，并且在这种情况下，增强构件可例如从安装孔延伸到沿着半径或对于非圆形形状沿着经粘结研磨本体的最大“半径”的等价物的至少30％。例如，部分增强构件可沿着半径或对于非圆形形状沿着经粘结磨料的本体的最大“半径”的等价物延伸至少60％、或至少70％、或至少75％、或至少80％、或至少85％、或至少90％、或至少95％、或甚至至少99％。在另一个非限制性实施例中，部分增强构件可沿着半径或沿着经粘结研磨本体的最大“半径”的等价物延伸不大于100％，例如不大于99％、或不大于97％、或不大于95％、或不大于90％、或不大于85％、或不大于80％、或不大于70％、或甚至不大于60％。应了解，部分增强构件可延伸在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内。例如，部分增强构件可沿着半径或经粘结研磨本体的最大“半径”的等价物延伸在60％至100％的范围内，例如在70％至99％的范围内、或在80％至90％的范围内。
增强构件可包括各种材料，包括单一材料或多于一个类型的材料，例如复合材料。此外，本文实施例的研磨工具可使用单一类型的增强构件，或可使用不同类型的增强构件，所述不同类型的增强构件可采用就彼此而言不同的材料。一些合适的增强构件材料可包括织造材料或非织造材料。在至少一个实施例中，增强构件可包括玻璃材料，包括但不限于玻璃纤维材料。在另外其他实施例中，增强构件可包括纤维(例如)、玄武岩、碳、织物有机材料(例如弹性体、橡胶)、材料的组合等等。示例性的增强构件可包括聚合物膜(包括预处理的膜)，包括例如聚烯烃膜(例如聚丙烯包括双轴取向的聚丙烯)、聚酯膜(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺膜、纤维素酯膜、金属箔、网格、泡沫(例如天然海绵材料或聚氨酯泡沫)、布(例如由纤维或纱线制成的布，所述纤维或纱线包括玻璃纤维、聚酯、尼龙、丝、棉、聚棉或人造丝)、纸、硫化纸、硫化橡胶、硫化纤维、非织造材料或其任何组合、或其经处理形式。布背衬可为织造的或缝编的。在具体例子中，增强构件可选自纸、聚合物膜、布、棉、聚棉、人造丝、聚酯、聚尼龙、硫化橡胶、硫化纤维、玻璃纤维织物、金属箔或其任何组合。在其他例子中，增强构件包括织造玻璃纤维织物。在特定例子中，经粘结磨料可包括一层或多层玻璃纤维，其间在粘结材料例如聚合物基质中结合共混的研磨晶粒或颗粒。使用增强构件还可允许在增强构件与经粘结磨料(其含有在粘结材料的三维基质中分布的研磨晶粒或颗粒)的相邻区域之间的界面处的剪切。应了解，增强构件可基本上由上述材料中的任一种组成，或者基本上由上文记录的前述材料中的两种或更多种组成。
在具体例子中，本体可包括例如以玻璃纤维网的形式提供的至少一个或多个玻璃纤维增强构件。玻璃纤维网可包括由非常细的玻璃纤维织造的玻璃纤维。玻璃纤维网可包括纱罗织物或平纹织物。所利用的玻璃纤维可包括E玻璃(具有小于1重量％碱性氧化物的铝硼硅酸盐玻璃)。其他类型的玻璃纤维可包括例如A玻璃(具有很少的氧化硼或不含氧化硼的碱-石灰玻璃)、E-CR玻璃(具有小于1重量％碱性氧化物的铝-石灰硅酸盐，具有高耐酸性)、C玻璃(具有高氧化硼含量的碱-石灰玻璃，用于例如玻璃短纤维)、D玻璃(具有高介电常数的硼硅酸盐玻璃)、R玻璃(不含MgO和CaO的铝硅酸盐玻璃，具有高机械要求)、或S玻璃(不含CaO但具有高MgO含量的铝硅酸盐玻璃，具有高拉伸强度)。
玻璃纤维网可以任何合适的方式布置在经粘结磨料，例如经粘结磨轮中。在某些实施方式中，可避免将玻璃纤维网放置在轮的工作面处。本文实施例中的任一个可用至少一个玻璃纤维网得到增强，所述玻璃纤维网具有与轮的中心开口或轴孔对应的孔，以及与轮相同的直径。也可使用从安装孔延伸穿过轮的一定但不是总半径的部分网增强构件，如可为其他网增强放置方式。
具有或不具有一个或多个增强构件的本文实施例的研磨工具可通过形成组分的混合物来制备，所述组分包括但不限于研磨颗粒，粘结材料例如有机材料(树脂)或无机材料，以及在许多情况下的其他成分，例如填料、加工助剂、润滑剂、交联剂、抗静电剂等等。
各种成分可以任何合适的次序加入，并且使用已知技术进行共混。所得到的混合物可用于形成未处理的本体。如本文使用的，术语“未处理的”指在下一个工艺步骤期间维持其形状的本体，但一般不具有足够的强度以永久地维持其形状。未处理的也可指未完成的本体，或在将未处理的本体转化为最终形成的研磨工具之前存在尚未完成的进一步过程。例如，存在于未处理的本体中的树脂粘结剂处于未固化或未聚合状态。未处理的本体优选地被模制成所需制品的形状。
一个或多个增强构件可掺入未处理的本体中。例如，可将混合物的第一部分放置并且分布在适当模腔的底部处，然后用第一增强构件覆盖。然后可将混合物的第二部分设置并且分布在第一增强构件上。如果需要，则可提供另外的增强构件和/或粘结/研磨混合物层。添加以形成特定层厚度的混合物的量可被修改为适合于研磨制品的预期目的。其他合适的顺序和/或技术可用于使增强的未处理的本体成形。例如，可在第一混合物之前，将一片纸、或者玻璃纤维网格或网、或者具有玻璃纤维网格或网的一片纸插入模腔中。
如本文所述，本体可由一个或多个研磨区域形成，所述研磨区域可为层的形式，可具有相同或不同的特性，例如层厚度、层制剂(例如所采用的成分的量和/或类型、砂粒尺寸、砂粒形状、孔隙率)、填料材料、粘结剂组成、粘结剂含量、磨料含量、研磨颗粒组成、孔隙率、孔径、孔隙率分布、孔隙类型(即封闭的和/或开放的孔隙)等等。
本文所述的经粘结研磨本体可制造成具有一定的孔隙率。孔隙率可设置为提供研磨工具的特定性能，包括参数例如硬度、强度和初始刚度，以及碎屑清除率和切屑去除。孔隙率可均匀地或不均匀地分布在经粘结磨料的本体各处，并且可为通过在粘结基质内的晶粒排列、所利用的研磨晶粒和/或粘结剂前体的形状、压制条件、固化条件等等获得的固有孔隙率，或者可通过使用孔诱导剂生成。可存在两种类型的孔隙。
孔隙可为封闭的和/或互联的(开放的)。在“封闭”类型的孔隙中，孔一般就彼此而言是离散的且不互联的。相比之下，“开放的”孔隙呈现彼此互连的孔，从而产生互连的通道网络。
在一个实施例中，研磨工具的研磨区域可含有相对于研磨区域的总体积至少0.1体积％，例如至少1体积％、或至少2体积％、或至少3体积％、或甚至至少5体积％的孔隙率。在另一个非限制性实施例中，相对于经粘结磨料的本体内的研磨层的总体积，孔隙率可不大于40体积％，例如不大于35体积％、或不大于30体积％、或不大于25体积％、或不大于20体积％、或大于15体积％、或不大于10体积％、或甚至不大于5体积％。应了解，经粘结磨料的孔隙率可在包括上述最小值和最大值中任意者的范围内，例如在1体积％至40体积％的范围内。
各种技术可用于生产研磨工具，包括例如冷压、温压或热压。根据一个具体实施例，本文形成研磨制品的方法可包括冷压。在冷压中，模具中的材料维持在大约环境温度，例如小于30摄氏度(C)下。力可施加于模具中的材料。例如，所施加的力可为至少40吨。所施加的力可不大于2000吨。所施加的力可在100吨至2000吨的范围内。可替代地，可通过合适的手段(例如水压机)向材料施加压力。所施加的压力可例如在4.2kg/cm2(60psi或0.03tsi)、8.4kg/cm2(120psi或0.06tsi)、70.3kg/cm2(0.5tsi)至2109.3kg/cm2(15tsi)的范围内，或在140.6kg/cm2(1tsi)至843,6kg/cm2(6tsi)的范围内。压机内的保持时间可例如在小于2.5秒至1分钟的范围内。
可单独地模制轮，或可模制大“球棒(bat)”，随后由其切除核心(cored out)得到各个轮。包含研磨晶粒、树脂和填料)的各种研磨混合物层、玻璃纤维增强和阻挡层材料以适当配置序贯放入模腔内。阻挡层可充当堆叠的最外层。可使用与上述压力相称的力按压整个堆叠。阻挡层可粘附到研磨混合物，并且因此最终由于固化过程而原位粘结到磨轮。
然而，应了解，温压或热压可用于形成研磨制品。温压和热压与冷压操作相似，除了在压力施加期间可利用更高的温度之外。
在采用有机粘结材料的实施例中，可通过使有机粘结材料固化来形成经粘结磨料。如本文使用的，术语“最终固化温度”是模塑制品在其下保持以实现有机粘结材料的聚合，例如交联，由此形成粘结材料的最终组成的温度，尽管交联可在较低的温度下开始。固化温度可在其他工艺期间，例如在冷压操作期间利用。可替代地，本文实施例的某些过程可利用分开的固化步骤，其可与其他工艺(例如冷压操作)分开。在这种情况下，可首先进行按压操作，并且可将未固化的研磨制品从压机中取出，并且放置在温度控制的室中以促进固化。如本文使用的，“交联”指在热的存在下和经常在交联剂例如“六胺”或六亚甲基四胺的存在下发生的化学反应，由此有机粘结组合物变硬。一般地，模塑制品可在最终固化温度下保持一段时间，例如6小时至48小时、10至36小时，或直到模塑制品的质心达到交联温度和所需研磨性能(例如交联的密度)。
固化温度的选择取决于例如所采用的粘结材料的类型、强度、硬度和所需的研磨性能的因素。根据某些实施例，固化温度可在包括至少100℃至不大于250℃的范围内。在采用有机粘结剂的更具体的实施例中，固化温度可在包括至少150℃至不大于230℃的范围内。基于酚醛清漆的树脂的聚合可在包括至少110℃且不大于225℃的范围内的温度下发生。可熔性酚醛树脂可在包括至少100℃且不大于225℃的范围内的温度下聚合。适合于本文实施例的某些酚醛清漆树脂可在包括至少110℃且不大于250℃的范围内的温度下聚合。
实施例：
实施例1.一种研磨工具，所述研磨工具包含经粘结磨料，所述经粘结磨料包括本体，所述本体包含在粘结材料的三维基质内含有的研磨颗粒，所述粘结材料包含有机材料；第一填料，所述第一填料包含在粘结材料的三维基质内且包含以第一含量的硅酸盐；以及第二填料，所述第二填料包含在粘结材料的三维基质内且包含以第二含量的硫酸盐；并且其中所述第一含量大于所述第二含量。
实施例2.一种研磨工具，所述研磨工具包含：包括本体的经粘结磨料，所述本体包含：第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，所述粘结材料包含有机材料，其中所述第一研磨区域还包含第一填料，所述第一填料包含在所述粘结材料的三维基质内含有的硅酸盐，其中所述第一填料基本上均匀地径向分布在所述第一研磨区域各处；以及增强构件，所述增强构件联接到所述第一研磨区域。
实施例3.一种研磨工具，所述研磨工具包含：包括本体的经粘结磨料，所述本体包含：直径、厚度和至少约10:1的直径:厚度比；以及第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，所述粘结材料包含有机材料，其中所述第一研磨区域还包含第一填料，所述第一填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包含硅酸盐，其中所述第一填料基本上均匀地径向分布在所述第一研磨区域各处。
实施例4.一种研磨工具，所述研磨工具包含：包括本体的经粘结磨料，所述本体包含：第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，所述粘结材料包含有机材料，其中所述第一研磨区域还包含第一填料，所述第一填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包含硅酸盐，所述第一研磨区域包含至少0.2且不大于1的比率(Cff/Cb)，其中Cff表示相对于第一研磨区域的第一填料的含量(重量％)，并且Cb表示相对于第一研磨区域的粘结材料的含量(重量％)；以及增强构件，所述增强构件联接到所述第一研磨区域。
实施例5.一种研磨工具，所述研磨工具包含：经粘结磨料，所述经粘结磨料包括厚度不大于10mm的本体，所述本体包含：第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，所述粘结材料包含有机材料，其中所述第一研磨区域还包含第一填料，所述第一填料包含在所述粘结材料的三维基质内含有的硅酸盐，其中所述第一填料基本上均匀地径向分布在所述第一研磨区域各处，并且其中所述第一研磨区域包含的硅灰石含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.2重量％且不大于20重量％的范围内。
实施例6.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料包含钙。
实施例7.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料包含硅酸钙化合物。
实施例8.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料包含链硅酸盐化合物。
实施例9.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料包含硅灰石。
实施例10.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料基本上由硅灰石(CaSiO3)组成。
实施例11.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料包含至少1微米、或至少2微米、或至少3微米、或至少4微米、或至少5微米、或至少6微米、或至少7微米、或至少8微米、或至少9微米、或至少10微米、或至少11微米、或至少12微米、或至少13微米的中值粒度(D50)。
实施例12.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料包含不大于100微米、或不大于95微米、或不大于90微米、或不大于85微米、或不大于80微米、或不大于75微米、或不大于7+0微米、或不大于65微米、或不大于60微米、或不大于55微米、或不大于50微米、或不大于45微米、或不大于40微米、或不大于35微米、或不大于30微米、或不大于25微米的中值粒度(D50)。
实施例13.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料是与所述研磨颗粒不同的材料。
实施例14.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料基本上均匀地分布在所述粘结材料的整个体积各处。
实施例15.本文实施例中任一个的研磨工具，其中与所述本体的内部环形区域中的第一填料的含量相比，所述第一填料的第一含量在所述本体的外部环形区域中基本上相同。
实施例16.本文实施例中任一个的研磨工具，其中与所述本体的内部环形边缘相比，所述第一填料的第一含量在所述本体的外周边缘处基本上相同。
实施例17.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料基本上均匀地径向分布在所述第一研磨区域各处；
实施例18.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一研磨区域包括内部环形区域和外部环形区域，其中与所述外部环形区域中的第一填料的含量(重量％)相比，所述内部环形区域具有不同含量(重量％)的第一填料。
实施例19.本文实施例中任一个的研磨工具，其中与所述内部环形区域相比，所述第一填料的含量在所述外部环形区域中更大。
实施例20.本文实施例中任一个的研磨工具，其中与所述内部环形区域相比，所述第一填料的含量在所述外部环形区域中更小。
实施例21.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料是被配置为减少在研磨操作期间粘结剂的磨损的增强剂。
实施例22.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料是具有至少1.1:1的长度:宽度的纵横比的颗粒。
实施例23.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述纵横比为至少1.2:1、或至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或至少2:1。
实施例24.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述纵横比不大于100:1、或不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1。
实施例25.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包含第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在所述粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，并且所述第一填料以第一含量存在，所述第一含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.2重量％且不大于20重量％的范围内。
实施例26.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一含量为所述第一研磨区域的至少0.1重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.2重量％、或至少1.4重量％、或至少1.6重量％、或至少1.8重量％、或至少2重量％、或至少2.2重量％、或至少2.4重量％、或至少2.6重量％、或至少2.8重量％、或至少3重量％、或至少3.2重量％、或至少3.4重量％、或至少3.6重量％、或至少3.8重量％、或至少4重量％、或至少4.2重量％。
实施例27.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一含量不大于所述第一研磨区域的19重量％、或不大于18重量％、或不大于17重量％、或不大于16重量％、或不大于15重量％、或不大于14重量％、或不大于13重量％、或不大于12重量％、或不大于11重量％、或不大于10重量％、或不大于9重量％、或不大于8重量％、或不大于7重量％、或不大于6重量％、或不大于5重量％。
实施例28.本文实施例中任一个的研磨工具，所述研磨工具还包含第二填料，所述第二填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包含以第二含量的硫酸盐。
实施例29.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料的第一含量大于所述第二填料的第二含量。
实施例30.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料包含钾。
实施例31.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料包含硫酸钾化合物。
实施例32.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料基本上由硫酸钾组成。
实施例33.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料包含至少0.1微米的平均粒度。
实施例34.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料包含不大于500微米的平均粒度。
实施例35.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料是具有至少1.1:1的长度:宽度的纵横比的颗粒。
实施例36.本文实施例中任一个的研磨工具，其中与所述第一填料的纵横比(长度:宽度)相比，所述第二填料具有不同的纵横比(长度:宽度)。
实施例37.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包含第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在所述粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，并且所述第二填料以所述第二含量存在，所述第二含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.01重量％且不大于15重量％的范围内。
实施例38.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二含量为至少0.1重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.2重量％、或至少1.4重量％、或至少1.6重量％、或至少1.8重量％、或至少2重量％、或至少2.2重量％。
实施例39.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二含量不大于14重量％、或不大于13重量％、或不大于12重量％、或不大于11重量％、或不大于10重量％、或不大于9重量％、或不大于8重量％、或不大于7重量％、或不大于6重量％、或不大于5重量％。
实施例40.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨区域包含至少1.1:1、或至少1.2:1、或至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或至少2:1的所述第一含量(C1)与所述第二含量(C2)的比率(C1:C2)。
实施例41.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨区域包含不大于100:1、或不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于8:1、或不大于6:1、或不大于5:1、或不大于4:1、或不大于3:1、或不大于2.5:1的所述第一含量(C1)与所述第二含量(C2)的比率(C1:C2)。
实施例42.本文实施例中任一个的研磨工具，所述研磨工具还包含第三填料，所述第三填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包含以第三含量的含卤化物化合物。
实施例43.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一含量大于所述第三含量。
实施例44.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料包含钠。
实施例45.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料包含铝。
实施例46.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料包含六氟铝酸钠(Na3AlF6)。
实施例47.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料基本上由六氟铝酸钠(Na3AlF6)组成。
实施例48.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料包含至少1微米的中值粒度(D50)。
实施例49.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料包含不大于50微米的平均粒度。
实施例50.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料是具有基本上等轴形状的颗粒。
实施例51.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料具有基本上细长的形状。
实施例52.本文实施例中任一个的研磨工具，其中与第一填料的纵横比(长度:宽度)相比，所述第三填料具有不同的纵横比(长度:宽度)。
实施例53.本文实施例中任一个的研磨工具，其中与第二填料的纵横比(长度:宽度)相比，所述第三填料具有不同的纵横比(长度:宽度)。
实施例54.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料以第三含量存在，所述第三含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.01重量％且不大于18重量％的范围内。
实施例55.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三含量为至少0.1重量％、或至少0.5重量％、或至少0.8重量％、或至少1重量％、或至少1.2重量％、或至少1.4重量％、或至少1.6重量％、或至少1.8重量％、或至少2重量％、或至少2.2重量％、或至少2.4重量％、或至少2.6重量％、或至少2.8重量％、或至少3重量％、或至少3.2重量％。
实施例56.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三含量不大于17重量％、或不大于16重量％、或不大于15重量％、或不大于14重量％、或不大于13重量％、或不大于12重量％、或不大于11重量％、或不大于10重量％、或不大于9重量％、或不大于8重量％、或不大于7重量％、或不大于6重量％、或不大于5重量％、或不大于4重量％。
实施例57.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨区域包含至少1.1:1、或至少1.2:1、或至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或至少2:1的所述第一含量(C1)与所述第三含量(C3)的比率(C1:C3)。
实施例58.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨区域包含不大于100:1、或不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于5:1、或不大于3:1、或不大于2.5:1的所述第一含量(C1)与所述第二含量(C2)的比率(C1:C2)。
实施例59.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一研磨区域还包括第二填料，所述第二填料包含在所述粘结材料的三维基质内。
实施例60.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料以第二含量存在，所述第二含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.01重量％且不大于15重量％的范围内。
实施例61.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一研磨区域还包含以第三含量的第三填料，并且其中所述第一研磨区域包含至少1.1:1、或至少1.2:1、或至少1.3:1、或至少1.4:1、或至少1.5:1、或至少1.6:1、或至少1.7:1、或至少1.8:1、或至少1.9:1、或至少2:1的所述第三含量(C3)与第二含量(C2)的比率(C3:C2)。
实施例62.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨区域包含不大于100:1、或不大于90:1、或不大于80:1、或不大于70:1、或不大于60:1、或不大于60:1、或不大于50:1、或不大于40:1、或不大于30:1、或不大于20:1、或不大于10:1、或不大于5:1、或不大于3:1、或不大于2.5:1的所述第三含量(C3)与所述第二含量(C2)的比率(C3:C2)。
实施例63.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨颗粒包括选自下述的材料：氧化物、氮化物、碳化物、碳基材料、硼化物、氮氧化物、碳氧化物、硼氧化物、天然存在的矿物质、附聚颗粒、非附聚颗粒及其组合，并且其中所述研磨颗粒包括经成形研磨颗粒，其中所述研磨颗粒包含氧化铝。
实施例64.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨颗粒包括不同类型的研磨颗粒的共混物，第一类型包括氧化铝且第二类型包括碳化硅。
实施例65.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包含第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在所述粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，其中所述第一研磨区域包括的研磨颗粒含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少30重量％且不大于90重量％的范围内。
实施例66.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包括径向延伸穿过所述本体的至少一部分的至少一个增强构件，其中所述至少一个增强层包括选自下述的材料：织物、纤维、膜、织造材料、非织造材料、玻璃、玻璃纤维、陶瓷、聚合物、树脂、聚合物、氟化聚合物、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酯、橡胶、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳族聚酰胺、改性酚醛树脂及其组合。
实施例67.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包括在第一轴向位置处径向延伸穿过所述本体的至少一部分的第一增强构件，以及在与第一轴向位置不同的第二轴向位置处径向延伸穿过所述本体的至少一部分的第二增强构件。
实施例68.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包含径向延伸跨越所述本体的直径(D)和轴向延伸跨越所述本体的厚度(t)，其中所述本体包含至少约10:1、或至少约20:1、或至少约50:1、或至少约100:1的直径:厚度比。
实施例69.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述粘结材料的三维基质包括选自树脂、环氧化物、聚合物及其组合的有机材料，其中所述粘结材料包含酚醛树脂。
实施例70.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包含第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在所述粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，其中所述第一研磨区域包括的所述粘结材料三维基质的含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少1重量％且不大于40重量％的范围内。
实施例71.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包括第一研磨区域和与第一研磨区域不同的第二研磨区域，其中所述第一研磨区域和所述第二研磨区域包括以下中的至少一个：
所述第一研磨区域中的研磨颗粒的第一含量不同于所述第二研磨区域中的研磨颗粒的第二含量；
所述第一研磨区域中的第一类型的研磨颗粒不同于所述第二研磨区域中的第二类型的研磨颗粒；
所述第一研磨区域中的第一填料的第一含量不同于所述第二研磨区域中的第一填料的第一含量；
所述第一研磨区域中的第一填料组合物不同于所述第二研磨区域中的第二填料组合物；
所述第一研磨区域中的粘结材料的第一含量不同于所述第二研磨区域中的粘结材料的第二含量；
所述第一研磨区域中的第一类型的粘结材料不同于所述第二研磨区域中的第二类型的粘结材料；
所述第一研磨区域中的第二填料的第二含量不同于所述第二研磨区域中的第二填料的第二含量；
所述第一研磨区域中的第三填料的第三含量不同于所述第二研磨区域中的第三填料的第三含量。
实施例72.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一研磨区域和第二研磨区域是在所述本体内彼此轴向间隔开的层。
实施例73.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一研磨区域和第二研磨区域限定在所述本体内的不同环形区域，所述不同环形区域在所述本体内彼此径向间隔开。
实施例74.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述本体包含不大于10mm、或不大于9.5mm、或不大于9mm、或不大于8.5mm、或不大于8mm、或大于7.5mm、或不大于7mm、或不大于6.5mm、或不大于6mm、或不大于5.5mm、或不大于5mm、或不大于4.5mm、或不大于4mm的厚度，并且其中所述本体包含至少0.3mm、或至少0.5mm、或至少0.8mm、或至少1mm的厚度。
实施例75.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料包含上覆所述第一填料的表面的至少一部分的涂层，其中所述涂层选自无机材料、有机材料、树脂、环氧化物及其组合。
实施例76.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述涂层包含硅烷。
实施例77.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料是具有大于5:1的长度:宽度的纵横比的颗粒。
实施例78.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料是具有小于15:1的长度:宽度的纵横比的颗粒。
实施例79.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料是具有在大于5:1至小于15:1的范围内的纵横比的颗粒。
实施例80.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料是具有在至少7:1至10:1的范围内的纵横比的颗粒。
实施例81.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料以第一含量存在，所述第一含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.2重量％且不大于20重量％的范围内。
实施例82.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料以第一含量存在，所述第一含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少2重量％且不大于12重量％的范围内。
实施例83.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第一填料以第一含量存在，所述第一含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少2.8重量％且不大于8重量％的范围内。
实施例84.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第二填料的第二含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括1重量％且不大于4重量％的范围内。
实施例85.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨区域包含至少1.5:1且不大于3.5:1的所述第一含量(C1)与所述第二含量(C2)的比率(C1:C2)。
实施例86.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述第三填料以第三含量存在，所述第三含量在包括至少2.6重量％且不大于4重量％的范围内。
实施例87.本文实施例中任一个的研磨工具，其中所述研磨区域包含的所述第一含量(C1)与所述第三含量(C3)的比率(C1:C3)在包括至少1.1:1且不大于2.5:1的范围内。
实例1
使用下述程序制备具有凹陷的中心形状的研磨工具的代表性样品(S1)，所述研磨工具具有230mm的外径、大约22mm的内径和大约6.5-7.5mm的平均厚度。制备包括表1中提供的组分的混合物并且提供于模具中。制备样品S1以具有下述构造：玻璃纤维(大约260gsm)的第一增强构件、上覆第一增强构件的混合物的第一层、上覆第一层的玻璃纤维(大约320gsm)的第二增强构件、上覆第二增强构件的磨料混合物的第二层、以及上覆第二层的第三增强构件。将样品(S1)冷压，包括在大约室温下施加在90-160巴范围内的压力。然后，将样品在大约170-200℃的烘箱中固化至少8小时。
表1：
实例2
具有常规组合物W1以及代表本文实施例的组合物W2和W3的混合物用于以与实例1中对于样品S1所述相同的方式形成研磨工具样品。组合物公开于下表2中。W1不包括硅灰石，混合物W2包括硅灰石，但与W1相比具有降低含量的粘结材料、可熔性酚醛树脂和酚醛清漆。W3包括硅灰石，具有相似的树脂含量，但与W1相比具有降低含量的冰晶石和硫酸钾。对于每种组合物，所有成分合计达100重量％。使用Bosch 9英寸角磨机在厚度为15mm的灰铸铁(Grey Cast Iron)板上测试每种组合物的三个样品。在30至45度的角度下以2.4kW额定功率(对应于4至6kg法向力的平均值)和在8至9安培内的受控电流执行研磨。W2和W3组合物各自的平均G比率和MRR(材料去除率)分别用于与W1的平均G比率和MRR进行比较。W1的相对G比率和MRR分别为1.00，并且W2和W3样品的相对G比率和MRR包括在图5中。W2和W3的MRR与W1的MRR相似。然而，W2证实降低的G比率，具有0.59的相对G比率，而W3证实增加的G比率，具有1.36的相对G比率。
表2
实例3
具有如下表3中公开的组合物W6、W9、W11、W12和W13的混合物用于形成另外的代表性的研磨工具样品。还形成了W1的样品。W6、W9、W11、W12和W13分别包括纵横比为7:1、4:1、5:1、10:1和15:1的硅灰石。图6A至6C分别包括纵横比为4:1、7:1和10:1的硅灰石的图像。
表3
形成组合物中每一个的三个样品，并且使用Bosch 9英寸角磨机在厚度为15mm的灰铸铁板上测试所有样品。在30至45度的角度下以2.4kW额定功率(对应于4至6kg法向力的平均值)和在8至9安培内的受控电流执行研磨。组合物W6、W9、W11、W12和W13各自的平均G比率和MRR(材料去除率)与W1样品的相应平均值进行比较。W1的相对G比率和MRR分别为1.00。W6和W9样品的G比率和MRR的相对性能包括在图7中，并且图8包括样品W11至W13的相对性能。W1、W6和W9样品证实类似的MRR。W9样品具有与W1可比较的G比率，而W6证实超过W1和W9的改进的G比率。如图7中公开的，W6的相对G比率为1.6，而W9的相对G比率为1.2。如图8中公开的，W1和W11至W13样品的MRR是可比较的，但W12的G比率改善超过W1、W11和W13。与W1相比，W11和W13样品证实类似的G比率。W11至W13的相对G比率分别为1.0、1.5和1.0。
应当指出并非需要上文一般描述或实施例中描述的所有活动，特定活动的一部分可能是不需要的，并且除所述那些之外，可执行一种或多种另外的活动。再进一步地，活动列出的次序不一定是它们执行的次序。
益处、其他优点和问题的解决方法已关于具体实施例如上进行描述。然而，益处、优点、问题的解决方法和可能使任何益处、优点或解决方法出现或变得更明显的任何特征不应被解释为任何权利要求或所有权利要求的关键、所需或必要特征。
本文描述的实施例的详述和例证预期提供各个实施例的结构的一般理解。详述和例证不旨在充当使用本文描述的结构或方法的仪器和系统的所有元件和特征的穷举和广泛描述。为了简洁起见在分开的实施例的背景下本文描述的某些特征还可在单个实施例中组合提供。相反，为了简洁起见在单个实施例的背景下描述的各个特征也可分开或以子组合提供。此外，对以范围陈述的值的引用包括该范围内的每个和每一个值。仅在阅读本说明书后，许多其他实施例对于技术人员可为显而易见的。其他实施例可使用且来源于本公开内容，使得可作出结构替换、逻辑替换或另一种变化，而不背离本公开内容的范围。相应地，本公开内容应视为举例说明性的而不是限制性的。
本发明提供与附图组合的说明书，以帮助理解本文公开的教导，提供该说明书以帮助描述教导并且该说明书不应解释为关于教导的范围或可应用性的限制。然而，其他教导当然可用于本专利申请中。
如本文使用的，术语“包含”、“包括”、“具有”或它们的任何其他变体旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或这种方法、制品或装置所固有的其他特征。此外，除非明确相反指出，“或”指包括性的或，而非排他性的或。例如，条件A或B由如下任一者满足：A为真(或存在)且B为假(或不存在)，A为假(或不存在)且B为真(或存在)，以及A和B均为真(或存在)。
此外，“一种”或“一个”的使用用于描述本文描述的元件和部件。这样做仅为了便利，并提供本发明的范围的一般含义。该描述应理解为包括一种或至少一种，并且单数也包括复数，反之亦然，除非其明显具有相反含义。例如，当本文描述单一实施例时，超过一个实施例可用于代替单一实施例。类似地，当本文描述超过一个实施例时，单一实施例可替换该超过一个实施例。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术和科学术语均具有与本发明所属领域普通技术人员通常理解相同的含义。材料、方法和实例仅是举例说明性的，并且不预期是限制性的。至关于具体材料和加工动作的许多细节未描述的程度，这种细节可包括可在制造领域内的参考书及其他来源中找到的常规方法。

Claims (15)

1.一种研磨工具，所述研磨工具包括：
经粘结磨料，所述经粘结磨料包括本体，所述本体包含第一研磨区域，所述第一研磨区域包括：
包含在粘结材料的三维基质内的研磨颗粒，所述粘结材料包含有机材料；
第一填料，所述第一填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包含以第一含量的硅酸盐；和
第二填料，所述第二填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包含以第二含量的硫酸盐；并且
其中所述第一含量大于所述第二含量。
2.根据权利要求1所述的研磨工具，其中所述第一填料包含硅酸钙化合物。
3.根据权利要求2所述的研磨工具，其中所述第一填料包含硅灰石。
4.根据权利要求1所述的研磨工具，其中所述第一含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.2重量％且不大于20重量％的范围内。
5.根据权利要求4所述的研磨工具，其中所述第一含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少2.8重量％且不大于8重量％的范围内。
6.根据权利要求1所述的研磨工具，所述第二填料包含硫酸钾化合物。
7.根据权利要求6所述的研磨工具，其中所述第二填料基本上由硫酸钾组成。
8.根据权利要求1所述的研磨工具，其中所述第二填料的第二含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括1重量％且不大于4重量％的范围内。
9.根据权利要求1所述的研磨工具，其中所述研磨区域包含至少1.5:1且不大于3.5:1的所述第一含量(C1)与所述第二含量(C2)的比率(C1:C2)。
10.根据权利要求1所述的研磨工具，所述研磨工具还包括第三填料，所述第三填料包含在所述粘结材料的三维基质内且包含以第三含量的含卤化物化合物。
11.根据权利要求10所述的研磨工具，其中所述第三填料包含六氟铝酸钠(Na3AlF6)。
12.根据权利要求10所述的研磨工具，其中所述第三填料具有至少2.6重量％且不大于4重量％的第三含量。
13.根据权利要求1所述的研磨工具，其中所述第一填料是具有在大于5:1且小于15:1的范围内的长度:宽度的纵横比的颗粒。
14.根据权利要求13所述的研磨工具，其中所述第一填料是具有在包括至少7:1且不大于10:1的范围内的纵横比的颗粒。
15.一种研磨工具，所述研磨工具包含：
经粘结磨料，所述经粘结磨料包括厚度不大于10mm的本体，所述本体包括：
第一研磨区域，所述第一研磨区域包括在粘结材料的三维基质内包含的研磨颗粒，所述粘结材料包含有机材料，
其中所述第一研磨区域还包含第一填料，所述第一填料包含在所述粘结材料的三维基质内含有的硅酸盐，其中所述第一填料基本上均匀地径向分布在所述第一研磨区域各处，并且具有在至少7:1至10:1的范围内的纵横比，并且
其中所述第一研磨区域包含的所述第一填料的含量在相对于所述第一研磨区域的总重量包括至少0.2重量％且不大于20重量％的范围内，其中所述第一填料是颗粒。
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