CN111936270A - 包括涂层的磨料制品 - Google Patents

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Abstract

一种磨料制品，该磨料制品可以包括基底，借由粘结材料耦合到该基底的磨料颗粒，以及至少部分地覆盖该粘结材料的该外表面的涂层。该涂层可以是经由气相沉积施加的聚(对二甲苯)聚合物，并且可以为该粘结材料提供增强的强度且为该磨料制品提供延长的寿命。

Description

包括涂层的磨料制品
技术领域
以下涉及磨料制品，特别是涉及包括涂层的磨料制品，该涂层包含聚(对二甲苯)聚合物。
背景技术
固结磨料制品可用于各种材料去除操作。本行业持续要求改进的固结磨料制品。
附图简要说明
通过参考附图，可以更好地理解本公开，并且让本公开的众多特征和优点对于本领域的技术人员显而易见。
图1包括根据一个实施例的磨料制品的横截面图示。
图2包括根据一个实施例的磨料制品的横截面图示。
图3包括根据一个实施例的磨料制品的横截面图示。
图4包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的图示。
图5包括根据一个实施例的磨料制品的横截面图示。
图6包括根据一个实施例的磨料制品的图示。
图7包括根据一个实施例的磨料制品的图示。
图8包括根据实施例的涂层中包含的聚合物材料的化学结构式。
图9包括根据一个实施例的磨料制品的图示。
图10包括示出了根据一个实施例的包含聚对二甲苯HT涂层的单层研磨盘的磨削性能，以及将该磨削性能与两个比较性单层盘的磨削性能相比较的曲线图。
图11包括根据一个实施例的磨料制品的横切的一小部分的图示。
具体实施方式
提供结合附图的以下描述，以帮助理解本文所提供的教导内容。以下公开内容将集中于本教导内容的具体实施方式和实施例。提供该重点是为了帮助描述教导内容，并且不应该被解释为是对本教导内容的范围或适用性的限制。然而，在本申请中当然可以使用其他教导内容。
如本文所用，术语“包括/包含(comprises/comprising/includes/including)”、“具有(has/having)”或其任何其他变型都旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括特征列表的方法、制品或装置不一定仅限于那些特征，而是可以包括未明确列出的或这种方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非有明确的相反的说明，否则“或”是指包括性的“或”而非排他性的“或”。例如，以下任何一项均可满足条件A或B：A为真(或存在的)而B为假(或不存在的)、A为假(或不存在的)而B为真(或存在的)，以及A和B两者都为真(或存在的)。
而且，使用“一个”或“一种”来描述本文所述的要素和组分。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一般性意义。除非很明显地另指他意，否则这种描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然。例如，当在本文描述单个项时，可使用多于一个项来代替单个项。类似地，在本文描述了多于一个项的情况下，单个项可以取代多于一个项。
除非另有定义，否则本文使用的所有技术术语和科技术语都与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同。材料、方法和实例仅是说明性的而非限制性的。关于未描述的有关特定材料和加工方法的某些详细信息的方面，此类详细信息可包括常规方法，其可在制造领域的参考书及其他来源中找到。
本文公开的实施例涉及磨料制品，该磨料制品包括基底和借由粘结材料耦合至基底的磨料颗粒。粘结材料可进一步包括涂层。涂层可包括聚合物材料，并且可覆盖粘结材料的至少一部分、磨料颗粒的至少一部分或粘结材料和磨料颗粒的至少一部分。涂层可提供增加粘结材料的强度和保护粘结材料在暴露于冷却剂流体(特别是水基冷却剂)时免受腐蚀和劣化的优点。
在本文实施例中描述的粘结磨料制品可以适用于各种材料去除操作，特别是适用于单层磨料制品的那些材料去除操作，诸如带涂层磨料和单层金属粘结磨料工具。这种磨料制品可以不同于粘结磨料制品，其中粘结磨料制品包括粘结材料的三维基质，该粘结材料包括其中包含的磨料颗粒。相反，单层磨料制品典型地包括借由至少一种粘结材料附着至基底的单层磨料颗粒。
图1示出了根据本公开的一个实施例的磨料制品(100)，其包括基底(101)和借由粘结材料(102)耦合至基底(101)的磨料颗粒(103)。磨料制品(100)可进一步包含涂层(105)，该涂层可覆盖粘结材料的至少一部分。所涂覆的涂层(105)可适合于改善磨料制品的性能，包括但不限于对粘结材料(102)提供适当的保护，使其免受冷却剂的破坏性影响。
本公开进一步涉及制造磨料制品的方法。在一个实施例中，可提供不带涂层的磨料制品，该磨料制品包含基底，该基底具有借由粘结材料耦合至基底的磨料颗粒。根据基底、粘结材料和磨料颗粒的组成，可使用各种合适的方法来形成磨料制品。例如，磨料颗粒可经由粘结材料粘附至基底，该粘结材料可使用选自由以下项组成的组的一种或多种工艺形成：加热、冷却、固化、沉积、钎焊、镀覆(例如，电镀或化学镀)、照射、喷涂、干燥或它们的任意组合。
可使用各种沉积工艺涂覆涂层，包括但不限于气相沉积工艺。
本公开的涂层可包括取代的或未取代的聚(对二甲苯)聚合物，下文也称为对二甲苯。在各方面，聚(对二甲苯)聚合物可以是卤化的并且包含氟、氯、溴或它们的任意组合。在另外的方面，聚(对二甲苯)聚合物可以包括烷基或烷氧基。在又一其他方面，聚(对二甲苯)聚合物可以是线性聚合物、交联聚合物或共聚物。在特定实施例中，涂层可以包括氟化聚(对二甲苯)。
在一个具体实施例中，氟化聚(对二甲苯)可以具有如图8所示的结构式，称为聚对二甲苯HT。在其他具体实施例中，也如图8所示，聚(对二甲苯)聚合物可以被氯化并且具有聚对二甲苯C或聚对二甲苯D所示的结构。在另一特定实施例中，未取代的聚(对二甲苯)可用于涂层，如图8所示的聚对二甲苯N结构式。在特定实施例中，涂层可以基本上由聚对二甲苯HT组成。在另一特定实施例中，除了不可避免的杂质外，涂层仅能包含聚对二甲苯HT。不可避免的杂质应理解为以涂层总体积为基准计算的量不大于0.1vol％的杂质。如本文所用，“涂层”是指覆盖在粘结材料和磨料颗粒上的聚对二甲苯涂层。磨料制品的任何其他涂层，例如多层粘结结构和其中的包覆层(例如，底胶层和/或复胶层)，将以名称清楚地另作描述，而不只是称为“涂层”。
在又一实施例中，本公开的涂层可具有至少250℃，诸如至少270℃、或至少290℃、或至少310℃、或至少330℃、或至少350℃、或至少380℃、或至少400℃、或至少420℃、或至少440℃、或至少460℃、或至少480℃、或至少500℃的熔化温度。在另一实施例中，涂层可具有不大于600℃、或不大于580℃、或不大于550℃的熔点；或不大于530℃、或不大于510℃、或不大于500℃、或不大于460℃、或不大于420℃、或不大于390℃的熔点。涂层的熔化温度可以是介于上述任意最小值和最大值之间的值，诸如250℃至600℃、或290℃至530℃、或350℃至510℃、或380℃至500℃。
在一个实施例中，涂层的平均厚度可以是至少0.1微米、或至少0.3微米、或至少0.5微米、或至少1微米、或至少2微米、或至少3微米、或至少5微米、或至少7微米、或至少10微米。在另一实施例中，涂层的平均厚度可不大于500微米、或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于75微米、或不大于50微米、或不大于25微米、或不大于10微米、或不大于7微米、或不大于5微米。涂层的厚度可以是介于上述任意最小值和最大值之间的值，诸如在包括至少0.1微米至不大于500微米、至少1微米至不大于100微米、或至少2微米至不大于20微米、或至少3微米至不大于10微米的范围内。在特别优选的实施例中，涂层的厚度在1微米至10微米的范围内。
本公开的磨料制品的粘结材料可具有特定的粘结化学特性，所述粘结化学特性可有利于改善本公开的磨料制品的制造和性能。粘结材料可以是无机材料、有机材料或它们的组合。粘结材料可以具有一定的孔隙率或没有孔隙率。粘结材料可以具有有限的孔隙率，诸如粘结材料表面处的小孔。在至少一个实施例中，粘结材料可以没有孔隙率。
在一个实施例中，粘结材料可以是无机材料，诸如金属、金属合金、陶瓷、玻璃、陶瓷、金属陶瓷或它们的任意组合。粘结材料可具有单晶相、多晶相、非晶相或它们的任意组合中的至少一种。在又一个方面，粘结材料可以包括氧化物、硼化物、氮化物、碳化物或它们的任意组合。
在特定实施例中，包含在粘结材料中的金属可以是镍、铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌或它们的任意组合。在特定实施例中，粘结材料可以基本上由镍组成。在又一实施例中，粘结材料可以基本上由镍组成，使得粘结材料仅包含镍和一些不可避免的杂质，其中不可避免的杂质可占总镍材料的不大于0.1vol％。在另一特定实施例中，粘结材料可以包括钎焊材料。在又一其他特定实施例中，粘结材料可以是焊料。焊料可具有至少100℃且不大于450℃的熔化温度。在另一方面，粘结材料可以包括金属合金，该金属合金含有至少一种过渡金属元素。粘结材料可基本上由前述无机材料中的任一者组成。
在另一实施例中，粘结材料可以是有机材料，诸如天然材料、合成材料、聚合物、树脂、环氧树脂、热固性材料、热塑性材料、弹性体或它们的任意组合。在特定的实施例中，有机材料可以包括酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯、聚酯、聚酰亚胺、聚苯并咪唑、芳香族聚酰胺、改性酚醛树脂(诸如：环氧改性和橡胶改性树脂，或与增塑剂共混的酚醛树脂)或它们的任意组合。在特定实施例中，包含在粘结材料中的有机材料可以包括酚醛树脂。示例性酚醛树脂可以是甲阶酚醛树脂或酚醛清漆树脂。粘结材料可基本上由前述有机材料中的任一者组成。
粘结材料可以以层的形式覆盖基底和磨料颗粒。由粘结材料形成的层可以是连续层或不连续层。在特定实施例中，粘结材料可以是连续层，该连续层具有基本上均匀的厚度。在另一实施例中，粘结材料可以是不连续层，所述不连续层具有由间隙区域隔开的粘结区域，其中间隙区域限定磨料制品的不含粘结材料的部分。在一个方面，不含粘结材料的间隙区域可以是基底的表面区域(参见，例如，图5)。
在一个实施例中，粘结材料可以是多个层，包括第一层和覆盖所述第一层的第二层。例如，粘结材料可包括多个膜，其中膜中的每一个可以通过与本文公开的相同或不同的工艺形成。膜中的每一个可以包括本文中所述的适合用作粘结材料的一种或多种有机和/或无机材料。
粘结材料可以将磨料颗粒耦合至基底。在一个实施例中，磨料颗粒可布置在粘结材料内，使得在粘结材料的厚度方向上可包含不多于一个磨料颗粒，该粘结材料通常理解为单层固结磨料制品。在特定实施例中，例如，如图1所示，磨料颗粒(103)的某一部分可以延伸到粘结材料(102)的外表面上方，并且可以不被粘结材料覆盖。在又一个实施例中，粘结材料内可包含多于一个磨料颗粒层，并且只有靠近粘结材料外表面的磨料颗粒可以部分地从粘结材料伸出。
在某一特定实施例中，本公开的磨料制品可以是金属单层磨料制品。如本文所用，金属单层磨料制品旨在涉及一种磨料制品，其中单层磨料颗粒借由粘结材料耦合至基底，并且粘结材料基本上由金属或金属合金组成。
磨料颗粒的材料可包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、氧硼化物、金刚石或它们的任意组合。在某一方面，磨料颗粒可以包括超硬磨料，例如金刚石或立方氮化硼。在特定实施例中，磨料颗粒可基本上由金刚石组成。在另一方面，磨料颗粒可具有至少约10GPa的维氏硬度。
在又一方面，磨料颗粒可以包括第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒，其中第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒可基于选自由以下项组成的组的至少一种颗粒特性而彼此不同：硬度、脆碎度、韧性、颗粒形状、晶体结构、平均粒度、组成、颗粒涂层、砂砾尺寸分布或它们的任意组合。
在一个实施例中，磨料颗粒的平均粒度(D50)可以是至少0.1微米、或至少0.5微米、或至少1微米、或至少2微米、或至少5微米、或至少8微米。在另一实施例中，磨料颗粒的平均粒度可不大于5000微米、或不大于3000微米、或不大于2000微米、或不大于1500微米、或不大于1000微米、或不大于900微米、或不大于800微米、或不大于500微米、或不大于300微米。磨料颗粒的平均粒度可以是介于上述任意最小值和最大值之间的值，诸如在包括至少0.1微米至不大于5000微米、或至少10微米至不大于3000微米、或至少30微米至不大于1000微米的范围内。
在一个实施例中，磨料颗粒可具有的平均粒度(D50)大于在粘结材料的厚度方向上不含磨料颗粒的区域中的粘结材料的平均厚度TBM(参见例如图1)。在一个方面，粘结材料的平均厚度TBM与磨料颗粒的平均粒度之比(TBM/D50)可以不大于1，诸如不大于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、或不大于0.4、或不大于0.3、或不大于0.2、或不大于0.1。在另一方面，比率(TBM/D50)可以是至少0.1，诸如至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少约0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9。比率(TBM/D50)可以是介于上述任意最大值和最小值之间的值，诸如在包括不大于1到至少0.1、不大于0.7到至少0.2、或不大于0.5到至少0.1的范围内。
本公开的磨料制品的基底可包括细长构件，该细长构件具有至少约10∶1的纵横比(长度：宽度)。在一个方面，基底可以具有至少50米诸如至少70米或至少100米的平均长度。在特定方面，基底可以是线。在另一个特定方面，基底可以是多个编织在一起的细丝。诸如基底可适合于形成单层磨料线。
在另一特定实施例中，基底可以具有圆形形状，例如盘，作为单层砂轮的支撑结构。
在另一实施例中，本公开的磨料制品可以是形状复杂的工具，该工具基于具有复杂形状的基底。如本文所用，形状复杂的基底的表面可以具有非单调曲率，更具体地，具有不同曲率的组合，诸如凸面曲率和凹面曲率的组合。基底(本文有时也称为背衬)可以是有机材料、无机材料或它们的组合。特别合适的有机基底材料可包括聚合物，诸如聚酯、聚氨酯、聚丙烯和/或聚酰亚胺(例如DuPont的KAPTON)以及纸。一些合适的无机材料可包括金属、金属合金，特别是铜箔、铝箔、钢箔或它们的任意组合。在某些实例中，基底可包含织造材料或非织造材料。基底可包含选自由以下项组成的组的一种或多种添加剂：催化剂、偶联剂、固化剂、抗静电剂、助悬剂、抗荷载剂、润滑剂、润湿剂、染料、填料、粘度调节剂、分散剂、消泡剂和助磨剂。此类基底材料可适用于带涂层磨料制品。
本公开的磨料制品的涂层可以至少部分地覆盖粘结材料的外表面，从而可增强和保护粘结材料及其固结磨料颗粒的能力。
在一个实施例中，如图1所示，涂层(105)可以与粘结材料直接接触，并且可进一步覆盖粘结材料(103)上方延伸的磨料颗粒(102)的大部分外表面。
在另一个实施例中，涂层(205)可以与覆盖在基底(201)上的粘结材料(202)直接接触，并且在粘结材料(202)上方延伸的磨料颗粒(203)的大部分外表面不含涂层(205)，如图2所示。
在又一实施例中，涂层(305)可以与磨料颗粒(303)直接接触，并且覆盖在基底(301)上的粘结材料(302)的大部分外表面可不含涂层(305)，参见图3。
在又一个实施例中，磨料制品(400)的基底(401)可以是相互缠绕的非织造纤维，其包含借由粘结材料(402)耦合至纤维的磨料颗粒(403)，其中粘结材料(402)和延伸的磨料颗粒(403)至少部分地被本公开的涂层(405)涂覆，如图4所示。
在又一特定实施例中，涂层可以是在磨料颗粒和粘结材料上延伸的保形涂层。在某一方面，涂层可以限定磨料制品的外表面。图5示出了保形涂层(505)的实施例，其中粘结材料(502)可以是不连续层，并且涂层(505)可直接覆盖基底(501)的部分、磨料颗粒(503)的延伸部分和粘结材料(502)的外表面。
在一个实施例中，在粘结材料层的厚度方向上不包括磨料颗粒的区域中，涂层可具有平均厚度(TC)，并且粘结材料可以具有平均厚度(TBM)，其中TC小于TBM。在一个方面，比率(TC/TBM)可不大于0.99，诸如不大于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、或不大于0.4、或不大于0.3、或不大于0.2、或不大于0.1、或不大于0.08、或不大于0.05、或不大于0.03。在另一方面，比率(TC/TBM)可以是至少0.001，诸如至少0.003、或至少0.005、或至少0.008、或至少0.01、或至少0.03、或至少0.05、或至少0.08、或至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9。比率(TC/TBM)可以是介于上述任意最大值和最小值之间的值，诸如在包括不大于0.99到至少0.001、或不大于0.5到至少0.005、或不大于0.2到至少0.01的范围内。
应当理解，本公开的磨料制品可具有本领域已知的任何合适的尺寸和形状。
在一个实施例中，如图6A所示，本公开的磨料制品可以具有第一表面(601)、第二表面(602)和在第一表面和第二表面之间延伸的侧表面(603)。基底的第一表面(601)可以是平坦的，并且磨料颗粒可借由粘结材料耦合至第一表面(601)。磨料制品可以经受气相沉积以在磨料制品的外部第一表面上形成聚对二甲苯涂层。
在另一个实施例中，如图7所示，磨料制品可以具有第一表面(601)、第二表面(602)和在第一表面和第二表面之间延伸的侧表面(603)。侧表面(603)可以是弯曲表面，并且磨料颗粒可借由粘结材料耦合至侧表面(603)。磨料制品可以经受气相沉积以在磨料制品的外部侧表面上形成聚对二甲苯涂层。
在又一实施例中，本公开的磨料制品可以是形状复杂的工具，该工具基于具有复杂形状的基底。如本文所用，形状复杂的基底的表面可以具有非单调曲率，更具体地，具有不同曲率的组合，诸如凸面曲率和凹面曲率的组合。例如，如图9所示，磨料制品可以是具有复杂形状的悬挂式尖头套筒SA工具，其中基底可以具有第一表面(901)、第二表面(902)和形状复杂的侧表面(903)。单层磨料颗粒可以借由粘结材料耦合至基底的弯曲侧表面(903)。磨料制品可以经受气相沉积以在外部侧表面(903)上形成聚对二甲苯涂层。
可以看到磨料制品的图示，其中粘结材料是用于将单层磨料颗粒附着到基底(本文也称为背衬)的多个膜，如图11所示。图11所示的制品包括背衬111，在背衬111上涂覆第一粘合剂层113，也称为“底胶层”。单层磨料颗粒119可以部分地嵌入到底胶层中，并由此固定到背衬。在底胶层113和磨料颗粒119的顶部可以进一步涂覆第二粘合剂层115，通常称为“复胶层”，该第二粘合剂层可将磨料颗粒更牢固地附着到底胶层和背衬。在特别优选的方面，聚对二甲苯涂层117直接沉积在复胶层115的顶部。
图11所示的磨料制品的背衬111可以是柔性或刚性的。背衬111可以由任何数量的各种材料制成，包括在带涂层磨料的制造中常规用作背衬的那些材料。示例性柔性背衬可以包含聚合物膜(例如，带底漆的膜)，诸如聚烯烃膜(例如，聚丙烯，包含双轴取向的聚丙烯)、聚酯膜(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺膜或纤维素酯膜；金属箔、网片、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，包含聚酯、尼龙、丝绸、棉线、聚酯棉、人造丝或它们的组合)；纸；硬化纸；硫化橡胶；硬化纤维；非织造材料；它们的组合；或其经过处理的形式。布背衬可为织造布或针脚接合的布。在具体实例中，背衬可以选自由以下项组成的组：纸、聚合物膜、布(例如，棉、聚酯棉、人造丝、聚酯、聚尼龙)、硫化橡胶、硬化纤维、金属箔、金属纤维以及它们的任意组合。在其他实例中，背衬包含聚丙烯膜或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
底胶层113和复胶层115的材料可以相同，也可以不同。在特定实施例中，底胶层和复胶层可以包含有机聚合物材料，例如，酚醛树脂、环氧树脂、聚酯、聚氨酯或聚合物类型的组合。底胶层113和/或复胶层115可进一步包含本领域所公知的以及如上所述的非聚合物添加剂。
在又一方面，以顶胶层(图12中未示出)形式呈现的第三粘合剂层可以覆盖在本公开的复胶层115上以及处于复胶层115和聚对二甲苯涂层117之间。顶胶层可以与用于形成复胶层和/或底胶层的粘合剂组合物相同或不同。
在某些特定实施例中，图1-8和图11中所示的聚对二甲苯涂层可以是聚对二甲苯HT涂层。
本公开的主体的涂层可以为粘结材料提供良好的保护以防止腐蚀和机械破坏，从而可以延长磨料制品的寿命。
许多不同的方面和实施例都是可能的。本文描述了这些方面和实施例中的一些。在阅读本说明书之后，本领域的技术人员会理解，那些方面和实施例仅是说明性的，并不限制本发明的范围。各实施例可以根据下面列出的任何一个或多个实施例。
实施例：
实施例1.一种磨料制品，包括：基底；借由粘结材料耦合至该基底的磨料颗粒；以及覆盖该至少一种粘结材料的至少一部分的涂层，其中该涂层包含聚(对二甲苯)聚合物或聚(对二甲苯)共聚物。
实施例2.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含细长构件，该细长构件具有至少约至少约10∶1的纵横比(长度∶宽度)。
实施例3.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含至少约50m的平均长度。
实施例4.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含线。
实施例5.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含多个编织在一起的细丝。
实施例6.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含第一表面、第二表面和在第一表面和第二表面之间延伸的侧表面。
实施例7.根据实施例6所述的磨料制品，其中第一表面是平面，并且磨料颗粒借由粘结材料耦合至第一表面。
实施例8.根据实施例6所述的磨料制品，其中侧表面是弯曲表面，并且磨料颗粒借由粘结材料耦合至侧表面。
实施例9.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含有机材料或无机材料。
实施例10.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含选自由以下项组成的组的材料：金属、金属合金、聚合物、织造材料、非织造材料、纤维材料、纸或它们的任意组合。
实施例11.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含选自由以下项组成的组的材料：聚酯、聚氨酯、聚丙烯、聚酰亚胺或它们的任意组合。
实施例12.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含选自由以下项组成的组的材料：铜、铝、钢或它们的任意组合。
实施例13.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含背衬，该背衬包含选自由以下项组成的组的一种或多种添加剂：催化剂、偶联剂、固化剂、抗静电剂、助悬剂、抗荷载剂、润滑剂、润湿剂、染料、填料、粘度调节剂、分散剂、消泡剂和助磨剂。
实施例14.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含选自由以下项组成的组的材料：有机材料、无机材料或它们的任意组合。
实施例15.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含选自由以下项组成的组的材料：金属、金属合金、陶瓷、金属陶瓷、玻璃、复合物或它们的任意组合。
实施例16.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含选自由以下项组成的组的材料：聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、硅树脂、醋酸纤维素、硝化纤维素、天然橡胶、淀粉、虫胶或它们的任意组合。
实施例17.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含过渡金属元素。
实施例18.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含合金，所述合金包含至少一种过渡金属元素。
实施例19.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含选自由以下项组成的组的材料：镍、铅、银、铜、锌、锡、钛、钼、铬、铁、锰、钴、铌、钽、钨、钯、铂、金、钌或它们的任意组合。
实施例20.根据实施例1或19所述的磨料制品，其中粘结材料包含镍。
实施例21.根据实施例1、18或19所述的磨料制品，其中粘结材料基本上由镍组成。
实施例22.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含钎焊材料。
实施例23.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含熔点不大于约450℃且至少100℃的焊料。
实施例24.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料以材料层的形式存在。
实施例25.根据实施例1或24所述的磨料制品，其中粘结材料以不连续层的形式存在，所述不连续层具有由间隙区域隔开的粘结区域，其中间隙区域限定基底的表面中不含粘结材料的部分。
实施例26.根据实施例1或24所述的磨料制品，其中粘结材料以连续材料层的形式存在，所述连续材料层在基底的表面的至少一部分上方延伸。
实施例27.根据实施例1或24所述的磨料制品，其中粘结材料限定具有基本上均匀的厚度的连续层。
实施例28.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含以下至少一种：钎焊材料、电镀材料、化学镀材料、焊料或它们的任意组合。
实施例29.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包含可固化材料。
实施例30.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包括多个层，所述多个层包括第一层和覆盖第一层的第二层。
实施例31.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底是柔性的并包含基底涂层。
实施例32.根据实施例1或30所述的磨料制品，其中基底包含非织造材料。
实施例33.根据实施例1或30所述的磨料制品，其中基底包含织造材料。
实施例34.一种固结金刚石线，该固结金刚石线包括实施例1所述的磨料制品。
实施例35.一种金属单层磨料制品，该金属单层磨料制品包括实施例1所述的磨料制品。
实施例36.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒布置在覆盖基底的单层中。
实施例37.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料没有孔隙率。
实施例38.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒的平均粒度(D50)大于粘结材料的平均厚度。
实施例39.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒具有平均粒度(D50)，并且粘结材料包括平均厚度(TBM)，并且进一步包括不大于1、或不大于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、或不大于0.4、或不大于0.3、或不大于0.2、或不大于0.1的粘结材料厚度与粒度之比(TBM/D50)。
实施例40.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒具有平均粒度(D50)，并且粘结材料包括平均厚度(TBM)，并且进一步包括至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9的粘结材料厚度与粒度之比(TBM/D50)。
实施例41.根据实施例1所述的磨料制品，其中聚(对二甲苯)聚合物或聚(对二甲苯)共聚物包含氟、氯、溴或它们的任意组合。
实施例42.根据实施例1所述的磨料制品，其中聚(对二甲苯)或聚(对二甲苯)共聚物包含烷基或烷氧基。
实施例43.根据实施例1所述的磨料制品，其中聚(对二甲苯)聚合物或聚(对二甲苯)共聚物是线性聚合物或交联聚合物。
实施例44.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层包含聚对二甲苯N、聚对二甲苯C、聚对二甲苯D、聚对二甲苯HT或它们的任意组合。
实施例45.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层基本上由聚对二甲苯N、聚对二甲苯C、聚对二甲苯D、聚对二甲苯HT或它们的任意组合组成。
实施例46.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层包含含有氟的聚对二甲苯。
实施例47.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层优先布置在粘结材料上。
实施例48.根据实施例47所述的磨料制品，其中涂层与粘结材料直接接触。
实施例49.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层与粘结材料直接接触，并且在粘结材料上方延伸的磨料颗粒的大部分外表面不含涂层。
实施例50.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层与粘结材料的表面和磨料颗粒的表面直接接触。
实施例51.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层优先覆盖在磨料颗粒上。
实施例52.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层与磨料颗粒直接接触，并且粘结材料的大部分外表面不含涂层。
实施例53.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层是在磨料颗粒和粘结材料上方延伸的保形涂层。
实施例54.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层限定磨料制品的外表面。
实施例55.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒具有平均粒度(D50)，并且涂层包括平均厚度(TC)，并且进一步包括不大于1、或不大于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、或不大于0.4、或不大于0.3、或不大于0.2、或不大于0.1、或不大于0.08、或不大于0.05、或不大于0.03的涂层厚度与粒度之比(TC/D50)。
实施例56.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒具有平均粒度(D50)，并且涂层包括平均厚度(TC)，并且进一步包括至少0.001、或至少0.003、或至少0.005、或至少0.008、或至少0.01、或至少0.03、或至少0.05、或至少0.08、或至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9的涂层厚度与粒度之比(TC/D50)。
实施例57.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包括平均厚度(TBM)，涂层包括平均厚度(TC)，并且进一步包括不大于1、或不大于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、或不大于0.4、或不大于0.3、或不大于0.2、或不大于0.1、或不大于0.08、或不大于0.05、或不大于0.03的涂层厚度与粘结材料厚度之比(TC/TBM)。
实施例58.根据实施例1所述的磨料制品，其中粘结材料包括平均厚度(TBM)，涂层包括平均厚度(TC)，并且进一步包括至少0.001、或至少0.003、或至少0.005、或至少0.008、或至少0.01、或至少0.03、或至少0.05、或至少0.08、或至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4、或至少0.5、或至少0.6、或至少0.7、或至少0.8、或至少0.9的涂层厚度与粘结材料厚度之比(TC/TBM)。
实施例59.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层包括至少0.1微米、或至少0.3微米、或至少0.5微米、或至少1微米、或至少2微米、或至少3微米、或至少5微米、或至少10微米的平均厚度。
实施例60.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层包括不大于500微米或不大于300微米、或不大于200微米、或不大于100微米、或不大于75微米、或不大于50微米、或不大于25微米、或不大于10微米、或不大于5微米的平均厚度。
实施例61.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包含选自由以下材料组成的组的材料：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、金刚石或它们的任意组合。
实施例62.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括超硬磨料，其中磨料颗粒包括金刚石或立方氮化硼，其中磨料颗粒基本上由金刚石组成，其中磨料颗粒包括具有至少约10GPa维氏硬度的材料。
实施例63.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒，并且其中第一类型的磨料颗粒和第二类型的磨料颗粒基于选自由以下项组成的组的至少一种颗粒特性而彼此不同：硬度、脆碎度、韧性、颗粒形状、晶体结构、平均粒度、组成、颗粒涂层、砂砾尺寸分布或它们的任意组合。
实施例64.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括不大于约5000微米、或不大于约3000微米、或不大于约2000微米、或不大于约1500微米、或不大于约300微米的平均粒度。
实施例65.根据实施例1所述的磨料制品，其中磨料颗粒包括至少约0.1微米、或至少约0.5微米、或至少约1微米、或至少约2微米、或至少约5微米、或至少约8微米的平均粒度。
实施例66.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层的熔点是至少350℃、或至少380℃、或至少400℃、或至少420℃、或至少440℃、或至少460℃、或至少480℃、或至少500℃。
实施例67.根据实施例1所述的磨料制品，其中涂层的熔点不大于600℃，诸如不大于580℃、不大于550℃、不大于530℃、不大于510℃、不大于500℃、或不大于460℃、或不大于420℃。
实施例68.根据实施例1所述的磨料制品，其中基底包含织造纤维或非织造纤维；粘结材料包括第一层和第二层，其中粘结材料的第一层直接覆盖在基底上并且将单层磨料颗粒附着到基底；并且粘结材料的第二层覆盖在粘结材料的第一层和磨料颗粒上；并且其中涂层覆盖在第二粘结层的外表面上。
实施例69.一种形成磨料制品的方法，包括：提供基底，该基底具有借由粘结材料耦合至该基底的表面的磨料颗粒；借由气相沉积施加涂层，其中涂层覆盖在粘结材料和磨料颗粒上，其中涂层包含聚(对二甲苯)聚合物。
实施例70.根据实施例69所述的方法，其中聚(对二甲苯)聚合物包含聚对二甲苯HT。
实施例71.根据实施例69所述的方法，其中涂层的平均厚度至少0.5微米且不大于25微米。
实例
实例1
对带聚对二甲苯HT涂层的纤维盘的磨削性能进行研究
借由气相沉积法在圣戈班公司生产的F970 SH型单层磨料纤维盘上涂覆一层薄薄的聚对二甲苯HT涂层。聚对二甲苯HT涂层下面的F970 SH盘包含了作为基底材料的纤维背衬，经由底胶层附着了一层具有粒度36的陶瓷颗粒。F970 SH盘进一步包含复胶层，该复胶层在底胶层和磨料颗粒的，用于固定磨料颗粒。
聚对二甲苯HT气相沉积过程包括二聚化合物1，1，2，2，9，9，10，10-八氟[2.2]环仿的汽化、二聚体热解成单体以及在沉积过程中形成聚对二甲苯HT聚合物。沉积室中沉积期间的真空度为0.1托、温度为25℃。
所涂覆的聚对二甲苯HT涂层具有约5至7微米的平均厚度。带聚对二甲苯HT涂层的盘在本文中称为样品S1。
作为对比样品，C2采用与上述样品S1相同的F970SH型盘；与S1的唯一区别是C2不包含聚对二甲苯HT涂层。
又一个对比纤维盘C3用于研磨测试，其也称为粒度36对照，其中粒度36陶瓷颗粒层借由标准底胶层和标准复胶层附着，并且其也不包含聚对二甲苯涂层。
通过测量比磨削能SGE(能量/单位体积)与测试材料的累积材料去除量的关系来进行研磨测试。测试材料为A36热轧钢件。如图10所示，带聚对二甲苯HT涂层的盘(S1)显著优于不包含聚对二甲苯HT涂层的盘C2。关于SGE，对比标准对照盘C3具有最低的材料去除量。可进一步看出，添加聚对二甲苯涂层需要低得多的比磨削能(SGE)，并允许长得多的研磨操作，从而得到更高的累积材料去除量。
前述实施例涉及粘结磨料产品，特别是砂轮，其代表了与现有技术的不同之处。
上面已经参考具体实施例描述了益处、其他优点及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案及可使任何益处、优点或解决方案被想到或变得更加显著的任何特征都不被认为是任何或所有权利要求的关键、所需或必要的特征。本文中提及的包含一种或多种组分的材料可理解为包括至少一个实施例，在该实施例中所述材料基本上由所指定的一种或多种组分构成。术语“基本上由......构成”应理解为包含组合物，该组合物包含所指定的那些材料，并排除除不显著改变材料特性的少数含量(例如，杂质含量)材料之外的所有其他材料。此外或另选地，在某些非限制性实施例中，本文所指定的组合物中的任一者可基本上不含未明确公开的材料。本文的实施例包括材料内某些组分的含量范围，应当理解，给定材料内组分的含量总计为100％。
本文所述的实施例的说明书和图示旨在提供对各种实施例的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用了本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。单独的实施例也可在单个实施例中以组合的方式来提供，并且相反地，为简明起见而在单个实施例的上下文中描述的各种特征也可单独地提供，或以任何子组合的方式来提供。此外，对以范围表示的值的引用包括该范围内的每个值和所有各值。只有在阅读本说明书之后，许多其他实施例对于技术人员才是显而易见的。通过本公开内容可以利用和得到其他实施例，使得可在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替换、逻辑替换或其他改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (15)

1.一种磨料制品，包括：
基底；
借由粘结材料耦合到该基底的磨料颗粒；和
涂层，所述涂层覆盖所述至少一种粘结材料的至少一部分，其中所述涂层包含聚(对二甲苯)聚合物。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料颗粒布置在覆盖所述基底的单层中。
3.根据权利要求1所述的磨料制品，其中该磨料颗粒的平均粒度(D50)大于该粘结材料的平均厚度。
4.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中该粘结材料包括多个层，包括第一层和覆盖该第一层的第二层。
5.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中该基底包含选自由以下材料组成的组的材料：金属、金属合金、聚合物、织造材料、非织造材料、纤维材料、纸或它们的任意组合。
6.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中该粘结材料包括选自有机材料、无机材料或它们的组合的材料。
7.根据权利要求6所述的磨料制品，其中该粘结材料包括以下材料：包括金属、金属合金、陶瓷、金属陶瓷、玻璃、复合物或它们的任意组合。
8.根据权利要求6所述的磨料制品，其中该粘结材料包括包括聚酯、环氧树脂、聚氨酯、聚酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚硅氧烷、硅氧烷、醋酸纤维素、硝化纤维素、天然橡胶、淀粉或它们的任意组合的材料。
9.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中该涂层包含聚对二甲苯N、聚对二甲苯C、聚对二甲苯D、聚对二甲苯TH或它们的任意组合。
10.根据权利要求9所述的磨料制品，其中该涂层基本上由聚对二甲苯TH组成。
11.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中该涂层包括至少0.5微米且不大于25微米的平均厚度。
12.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中该磨料颗粒包含选自由以下项组成的组的材料：氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、氧氮化物、硼氧化物、金刚石或它们的任意组合。
13.根据权利要求1、2或3所述的磨料制品，其中该基底包括第一表面、第二表面和在该第一表面和第二表面之间延伸的侧表面，并且其中该第一表面是平坦表面，并且该磨料颗粒借由该粘结材料耦合到该第一表面。
14.一种形成磨料制品的方法，包括：
提供基底，该基底具有借由粘结材料耦合到该基底的表面的磨料颗粒；
借由气相沉积施加涂层，其中该涂层覆盖该粘结材料和磨料颗粒，其中该涂层包括聚(对二甲苯)聚合物。
15.根据权利要求14所述的方法，其中该聚(对二甲苯)聚合物包含聚对二甲苯HT。
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