CN113226650B - 带有锯齿的成形磨料颗粒及其制造方法 - Google Patents

带有锯齿的成形磨料颗粒及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供一种成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。

Description

带有锯齿的成形磨料颗粒及其制造方法
背景技术
磨料颗粒和包括磨料颗粒的磨料制品可在产品制造过程中用于研磨、抛光或磨削多种材料和表面。因此，一直存在对磨料颗粒或磨料制品的成本、性能或寿命进行改善的需求。
发明内容
本公开提供一种成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。
本公开还提供了一种制备成形磨料颗粒的方法。所述成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。所述方法包括将磨料颗粒前体组合物布置在与所述成形磨料颗粒的负像相适应的模腔中。所述方法还包括干燥所述磨料颗粒前体以形成所述成形磨料颗粒。
本公开还提供制备成形磨料颗粒的另一种方法。所述成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。所述方法包括在所述成形磨料颗粒的所述外表面中蚀刻所述锯齿。
本公开还提供制备成形磨料颗粒的另一种方法。所述成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。所述方法包括增材制造所述成形磨料颗粒。
本公开还提供一种涂覆磨料制品。所述涂覆磨料制品还包括背衬和附接到所述背衬的多个成形磨料颗粒。单个成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。
本公开还提供一种粘结磨料制品。所述粘结磨料制品包括粘结剂。所述粘结磨料制品还包括布置在所述粘结剂中的多个成形磨料颗粒。单个成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。
本公开还提供了一种制备磨料制品的方法。所述方法包括将成形磨料颗粒粘附到背衬或将所述成形磨料颗粒沉积在粘结剂中。所述成形磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。
本公开还提供了一种使用磨料制品的方法。所述方法包括使成形磨料颗粒与工件接触。所述磨料颗粒包括多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒。所述成形磨料颗粒还包括锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。所述方法还包括使所述磨料制品和所述工件中的至少一者相对于彼此沿使用方向移动。所述方法还包括去除所述工件的一部分。
存在与本公开相关联的各种益处，其中一些是预期之外的。例如，根据本公开的一些实施方案，在成形磨料颗粒中包括一个或多个锯齿可有助于在期望的位置和期望的方向引发断裂。根据一些实施方案，这可有助于控制成形磨料颗粒的断裂速率、断裂位置或这两者，并允许成形磨料颗粒的一小部分断裂，从而允许成形磨料颗粒保持其磨料特性，而不是使成形磨料颗粒的大部分不受控地断裂，从而使成形磨料颗粒效率降低。根据一些实施方案，锯齿可被取向成与磨料制品的使用方向对准，使得磨料制品的包括锯齿的一部分或多个部分与工件接触。根据一些实施方案，提供锯齿赋予一定程度的断裂控制，这优于常规方法，在常规方法中，断裂控制仅与磨料颗粒的材料乃至晶体结构相关联。根据一些实施方案，不含本文所述锯齿的成形磨料颗粒可能不会断裂，因此这些颗粒的顶端在使用过程中将不会锐化，而是会连续钝化，从而降低研磨性能、增加使用过程中产生的热量以及顶端的覆盖程度。根据一些实施方案，包括一个或多个锯齿可有助于将成形磨料颗粒保持并锚定到磨料制品的底胶层或其它粘结层中。
附图说明
附图通常以举例的方式示出，但不受限于本文档中讨论的各种实施方案。
图1A至图1E是根据各种实施方案的具有平面三角形形状的带有锯齿的成形磨料颗粒的示意图。
图2A至图2H是根据各种实施方案的具有四面体形状的成形磨料颗粒的示意图。
图3A和图3B是根据各种实施方案的涂覆磨料制品的截面图。
图4A至图4D是评估该制品的权利要求的实验的示意图和图片，示出了由于切割动作产生的力而导致的磨料颗粒在锯齿处的断裂。
图5A至图5D是评估该制品的权利要求的另一个实验的示意图和图片，示出了由于切割动作产生的力而导致的另一个磨料颗粒在锯齿处的断裂。
具体实施方式
现在将详细参照本发明所公开主题的特定实施方案，其示例在附图中部分说明。虽然本发明所公开的主题将结合所列举的权利要求来描述，但应当理解，示例性主题不旨在将权利要求限制于本发明所公开的主题。
在整个该文档中，以一个范围格式表达的值应当以灵活的方式解释为不仅包括作为范围的极限明确列举的数值而且还包括涵盖在该范围内的所有单个数值或子范围，如同明确列举了每个数值和子范围一样。例如，范围“约0.1％至约5％”或“约0.1％至5％”应当解释为不仅包括约0.1％至约5％，而且还包括在指示范围内的单个值(例如，1％、2％、3％、和4％)和子范围(例如，0.1％至0.5％、1.1％至2.2％、3.3％至4.4％)。除非另外指明，否则表述“约X至Y”具有与“约X至约Y”相同的含义。同样，除非另外指明，否则表述“约X、Y或约Z”具有与“约X、约Y或约Z”相同的含义。
在该文档中，除非上下文清楚地指明，否则术语“一个”、“一种”或“该/所述”用于包括一个(种)或多于一个(种)。除非另外指明，否则术语“或”用于指非排他性的“或”。表述“A和B中的至少一者”具有与“A、B或者A和B”相同的含义。此外，应当理解，本文所用且未以其它方式定义的措辞或术语仅出于说明的目的而不具有限制性。部分标题的任何使用均旨在有助于文档的理解且不应当解释为是限制性的；与部分标题相关的信息可在该特定部分内或外出现。
在本文所述的方法中，除了明确列举了时间或操作序列之外，可以任何顺序进行各种行为而不脱离本发明原理。此外，规定的行为可同时进行，除非明确的权利要求语言暗示它们单独地进行。例如，进行X的受权利要求保护的行为和进行Y的受权利要求保护的行为可在单一操作中同时进行，并且所得的过程将落入受权利要求保护的过程的字面范围内。
如本文所用，术语“约”可允许例如数值或范围的一定程度的可变性，例如在所述值或所述范围极限的10％内、5％内或1％内，并且包括确切表述的值或范围。
如本文所用，术语“基本上”是指大部分或大多数，如至少约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％、99.9％、99.99％、或至少约99.999％或更多、或100％。
如本文所用，“成形磨料颗粒”意指具有预定或非随机形状的磨料颗粒。制备成形磨料颗粒(诸如成形陶瓷磨料颗粒)的一种工艺包括在具有预定形状的模具中使前体陶瓷磨料颗粒成形以制备陶瓷成形磨料颗粒。在模具中形成的陶瓷成形磨料颗粒是成形陶瓷磨料颗粒种类中的一个种类。制备其它种类的成形陶瓷磨料颗粒的其它工艺包括通过具有预定形状的孔口挤出前体陶瓷磨料颗粒，通过具有预定形状的印刷丝网中的开口印模前体陶瓷磨料颗粒，或者将前体陶瓷磨料颗粒压印成预定形状或图案。在其它示例中，可将成形陶瓷磨料颗粒从片材切割成单独的颗粒。合适的切割方法的示例包括机械切割、激光切割或水射流切割。成形陶瓷磨料颗粒的非限制性示例包括成形磨料颗粒，诸如三角板或细长的陶瓷杆/长丝。成形陶瓷磨料颗粒是大体均匀的或基本上一致的，并且保持其烧结形状而无需使用将较小磨料颗粒粘结成附聚结构的粘结剂诸如有机或无机粘结剂，但不包括通过生产无规尺寸和形状的磨料颗粒的压碎或粉碎工艺获得的磨料颗粒。在许多实施方案中，成形陶瓷磨料颗粒包括烧结的α氧化铝的均匀结构或基本上由烧结的α氧化铝组成。
如本文所用，“锯齿”是指至少沿成形磨料颗粒的深度延伸的凹口或至少远离成形磨料颗粒延伸的突起。
图1A、图1B、图1C、图1D和图1E示出了作为与截顶棱锥相适应的等边三角形的成形磨料颗粒100的示例。如图1A和图1B所示，成形磨料颗粒100包括截短的规则三棱锥，其由三角形基部102、三角形顶部104以及连接三角形基部102(示出为等边三角形，但不等边、钝角、等腰和直角三角形也是可能的)和三角形顶部104的多个倾斜侧面106A、106B、106C界定。倾斜角108是由侧面106A与三角形基部102相交所形成的二面角。类似地，倾斜角108B和108C(均未示出)对应于由侧面106B和106C分别与三角形基部102相交所形成的二面角。就成形磨料颗粒100而言，所有这些倾斜角具有相等的值。在一些实施方案中，侧边缘110A、110B和110C具有在约0.5μm至约80μm、约10μm至约60μm范围内、或者小于、等于或大于约0.5μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm或约80μm的平均曲率半径。
在图1A、图1B、图1C、图1D和图1E中示出的实施方案中，侧面106A、侧面106B、侧面106C具有相等的尺寸，并与三角形基部102形成约82度(与82度的倾斜角相对应)的二面角。然而，应当理解，也可使用其它二面角(包括90度)。例如，基部和侧面中的每个侧面之间的二面角可独立地为在约45度至约90度(例如，约70度至约90度或在约75度至约85度)的范围内。连接侧面106、基部102和顶部104的边缘可具有任何合适的长度。例如，边缘的长度可在约0.5μm至约5000μm、约150μm至约200μm的范围内，或小于、等于或大于约0.5μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1600μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm、2000μm、2050μm、2100μm、2150μm、2200μm、2250μm、2300μm、2350μm、2400μm、2450μm、2500μm、2550μm、2600μm、2650μm、2700μm、2750μm、2800μm、2850μm、2900μm、2950μm、3000μm、3050μm、3100μm、3150μm、3200μm、3250μm、3300μm、3350μm、3400μm、3450μm、3500μm、3550μm、3600μm、3650μm、3700μm、3750μm、3800μm、3850μm、3900μm、3950μm、4000μm、4050μm、4100μm、4150μm、4200μm、4250μm、4300μm、4350μm、4400μm、4450μm、4500μm、4550μm、4600μm、4650μm、4700μm、4750μm、4800μm、4850μm、4900μm、4950μm或约5000μm。
图2A至图2H中示出了成形磨料颗粒的另一个示例。如图2A至图2G所示，成形磨料颗粒200成形为规则的四面体。如图2A所示，成形磨料颗粒200A具有由终止于四个顶点(240A、242A、244A和246A)的六个边缘(230A、232A、234A、236A、238A和239A)接合的四个面(220A、222A、224A和226A)。四个面中的每个面在边缘处接触这些面中的其它三个面。尽管图2A中描绘的是规则的四面体(例如具有六条等边和四个面)，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，四面体磨料颗粒200可成形为不规则的四面体(例如，具有不同长度的边缘)。
现在参见图2B，成形磨料颗粒200B具有由终止于四个顶点(240B、242B、244B和246B)的六个边缘(230B、232B、234B、238B和239B)接合的四个面(220B、222B、224B和226B)。四个面中的每个面是凹面的，并且在相应的公共边缘处接触这些面中的其它三个面。尽管图2B中描绘的是具有四面体对称性(例如，四条三次对称旋转轴线以及六个对称反射平面)的颗粒，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，成形磨料颗粒200B可具有一个、两个、或三个凹面，其余面为平面。
现在参见图2C，成形磨料颗粒200C具有由终止于四个顶点(240C、242C、244C和246C)的六个边缘(230C、232C、234C、236C、238C和239C)接合的四个面(220C、222C、224C和226C)。四个面中的每个面是凸面的，并且在相应的公共边缘处接触这些面中的另外三个面。尽管图2C中描绘的是具有四面体对称性的颗粒，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，成形磨料颗粒200C可具有一个、两个、或三个凸面，其余面为平面或凹面。
现在参见图2D，成形磨料颗粒200D具有由终止于四个顶点(240D、242D、244D和246D)的六个边缘(230D、232D、234D、236D、238D和239D)接合的四个面(220D、222D、224D和226D)。尽管图2D中描绘的是具有四面体对称性的颗粒，但将认识到，其它形状也是允许的。例如，成形磨料颗粒200D可具有一个、两个、或三个凸面，其余面为平面。
可以存在与图2A至2D中描绘的偏差。此类成形磨料颗粒200的示例示于图2E中，其示出了成形磨料颗粒200E，其具有由终止于四个顶点(240E、242E、244E和246E)的六个边缘(230E、232E、234E、238E和239E)接合的四个面(220E、222E、224E和226E)。四个面中的每个面在相应公共边缘处接触这些面中的另外三个面。面、边缘和顶点中的每个具有不规则形状。
图2F和2G是成形磨料颗粒200A的另外的透视图。图2F相对于图2A进行放大。图2G示出了成形磨料颗粒200A的一部分断裂后的成形磨料颗粒200A。图2H示出了图2F的突出显示区域的放大视图。
在成形磨料颗粒200A至200E的任一个中，边缘可具有相同的长度或不同的长度。边缘中的任一个的长度可为任何合适的长度。作为示例，边缘的长度可在约0.5μm至约2000μm、约150μm至约200μm的范围内，或者小于、等于或大于约0.5μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1600μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm或约2000μm。成形磨料颗粒200A至200E可具有相同的尺寸或不同的尺寸。
图1A至图1E和图2A至图2H另外示出成形磨料颗粒100和200包括锯齿112。各个锯齿112从敞开端114延伸到封闭端116。敞开端114由至少一个面(例如，成形磨料颗粒100的三角形基部102或三角形顶部104或成形磨料颗粒200的面220、222、224或226)、至少一个边缘(例如，成形磨料颗粒100的侧边缘110A、110B或110C或成形磨料颗粒200的边缘230、232、234、236、238或239)、至少一个侧壁(例如，成形磨料颗粒100的侧面106A、106B或106C)或它们的组合限定。如图1C至图1E所示，锯齿112位于侧面106B上。如图2F至2H所示，锯齿112位于面220A上。敞开端114和封闭端116之间的距离可被测量为成形磨料颗粒100或200的总深度的百分比。如果锯齿112位于侧边缘110A的任何部分上。成形磨料颗粒100或200的深度可在成形磨料颗粒100或200的外表面上的相对位置之间沿着x轴、y轴或z轴局部测量。单个锯齿112的敞开端114和封闭端116之间的距离可被调整为任何合适的值。例如，该距离可在磨料颗粒100或200的约0.5％深度至成形磨料颗粒100或200的约20％深度，或该磨料颗粒的约2％深度至约10％深度的范围内，小于、等于或大于约0.5％深度、1％深度、1.5％深度、2％深度、2.5％深度、3％深度、3.5％深度、4％深度、4.5％深度、5％深度、5.5％深度、6％深度、6.5％深度、7％深度、7.5％深度、8％深度、8.5％深度、9％深度、9.5％深度、10％深度、10.5％深度、11％深度、11.5％深度、12％深度、12.5％深度、13％深度、13.5％深度、14％深度、14.5％深度、15％深度、15.5％深度、16％深度、16.5％深度、17％深度、17.5％深度、18％深度、18.5％深度、19％深度、19.5％深度或约20％深度。
敞开端114可占至少一个面(例如，成形磨料颗粒100的三角形基部102或三角形顶部104或成形磨料颗粒200的面220、222、224或226)、至少一个边缘(例如，成形磨料颗粒100的侧边缘110A、110B或110C或成形磨料颗粒200的边缘230、232、234、236、238或239)、至少一个侧壁(例如，成形磨料颗粒100的侧面106A、106B或106C)或它们的组合的总表面积的任何百分比。例如，敞开端114可在至少一个面、边缘或侧壁的约0.0025％表面积至约10％表面积、约0.1％表面积至约5％表面积的范围内延伸从而到达封闭端，或小于、等于或大于约0.0025％表面积、0.0050％表面积、0.0100％表面积、0.0200％表面积、0.0300％表面积、0.0400％表面积、0.0500％表面积、0.0600％表面积、0.0700％表面积、0.0800％表面积、0.0900％表面积、0.1000％表面积、0.5000％表面积、1％表面积、1.5％表面积、2％表面积、2.5％表面积、3％表面积、3.5％表面积、4％表面积、4.5％表面积、5％表面积、5.5％表面积、6％表面积、6.5％表面积、7％表面积、7.5％表面积、8％表面积、8.5％表面积、9％表面积、9.5％表面积或约10％表面积。如图1A至图1E所示，每个锯齿112完全延伸跨过侧面106B的小宽度，但是在另选的实施方案中，锯齿112可以仅在侧面106B的小宽度的一部分上延伸。在锯齿112位于三角形基部102、三角形顶部104中的任一者或边缘110中的任一个上的实施方案中，锯齿112可横跨该特征部的整个宽度延伸或仅横跨该宽度的一部分延伸。类似地，如图2A、图2F至图2H所示，每个锯齿112完全延伸跨过面220A的宽度，但在另选的实施方案中，锯齿112可仅在面220A的宽度的一部分上延伸。
如图1C至图1E所示，锯齿112沿着线118从敞开端114延伸到封闭端116，线118在基本上垂直于侧壁106B的方向上延伸。然而，在其它的实施方案中，锯齿112可以在从线118偏移约1度至约60度、约5度至约30度的范围内的方向上延伸，或小于、等于或大于约1度、2度、3度、4度、5度、6度、7度、8度、9度、10度、11度、12度、13度、14度、15度、16度、17度、18度、19度、20度、21度、22度、23度、24度、25度、26度、27度、28度、29度、30度、31度、32度、33度、34度、35度、36度、37度、38度、39度、40度、41度、42度、43度、44度、45度、46度、47度、48度、49度、50度、51度、52度、53度、54度、55度、56度、57度、58度、59度或约60度。锯齿112的轴线119被示出为垂直于面104，但根据锯齿112偏移的角度，轴线119可为倾斜的或非线性的。
锯齿112的横截面几何形状可对应于任何圆形或多边形形状。横截面几何形状可沿x-z平面或y-z平面截取。例如，相对于1A、图1C、图1D和1E以及图2A至2H所讨论的锯齿112的横截面几何形状，锯齿112的横截面几何形状沿着y-z平面截取。在锯齿112的横截面几何形状对应于圆形形状的实施方案中，圆形形状可以是对称或不对称的(例如，椭圆形或卵形、圆锥形、圆柱形或截头圆锥形)。在锯齿112的横截面几何形状对应于多边形形状的实施方案中，多边形形状可包括对称或不对称的三角形形状、四边形形状、五边形形状或六边形形状。三角形形状的示例包括等边三角形、直角三角形、不等边三角形、等腰三角形、锐角三角形或钝角三角形。对称或不对称的四边形形状的示例包括正方形、矩形、菱形或梯形。
封闭端116可作为钝端终止。然而，封闭端116也可为弯曲的。在封闭端116为弯曲的示例中，封闭端116的曲率半径可在约0.1微米至约50微米、约0.5微米至约20微米的范围内，或小于、等于或大于约0.5微米、1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、11微米、12微米、13微米、14微米、15微米、16微米、17微米、18微米、19微米、20微米、21微米、22微米、23微米、24微米、25微米、26微米、27微米、28微米、29微米、30微米、31微米、32微米、33微米、34微米、35微米、36微米、37微米、38微米、39微米、40微米、41微米、42微米、43微米、44微米、45微米、46微米、47微米、48微米、49微米或约50微米。
如图1A至图1D和图2A至2G所示，成形磨料颗粒100和200包括多个锯齿112，其中相邻的锯齿112相对于彼此以恒定的间隔间隔开。在另外的实施方案中，锯齿112可以在成形磨料颗粒100上变化地间隔开。虽然示出了具有多个锯齿112的成形磨料颗粒100或200，但成形磨料颗粒100或200可以仅具有单个锯齿112。
在包括多个锯齿112的成形磨料颗粒100的实施方案中，锯齿可位于成形磨料颗粒100的一个或多个区域中。例如，如图所示，锯齿112位于由侧面106B限定的第一区域中。第一区域可以在成形磨料颗粒100总表面积的约5％至约100％、约25％至约33％的范围内，或小于、等于或大于约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或约100％。在一些实施方案中，成形磨料颗粒100可包括布置在成形磨料颗粒100的相应的第一区域和第二区域中的至少两组多个锯齿112。第二区域可以在成形磨料颗粒100的总表面积的约5％至约95％、约25％至约33％的范围内，或小于、等于或大于约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或约95％。相应的第一多个锯齿112和第二多个锯齿112可占锯齿112的总数的任何百分比。例如，第一多个锯齿112和第二多个锯齿112可独立地在锯齿112总数的约5％至约95％、约20％至约60％、约5％至约100％的范围内，或小于、等于或大于约5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％、40％、45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％或95％。
锯齿112有助于在成形磨料颗粒100或200上的所需位置引发断裂。因此，锯齿112可有目的地设置在选定区域中以控制成形磨料颗粒100或200断裂的位置。各个锯齿112与线118偏移或对齐的程度可控制基本上沿着断裂平面的裂缝延伸的方向。当部分破碎时，这可有助于在整个使用过程中控制颗粒100或200的形状。因此，尖端可在重复磨削操作的过程中保持尖锐。通过将锯齿112设置在精确的位置，可控制在使用期间基本上沿着成形磨料颗粒100或200中的断裂平面的裂缝延伸，以使得成形磨料颗粒100或200的选定部分被依次去除。为了示出成形磨料颗粒100中锯齿112的效果，提供了图1D。图1D示出了在顶部部分在磨削操作期间通过切割施加的力的作用下断裂之后，在去除成形磨料颗粒100的碎片之后的成形磨料颗粒100。这可通过比较图1D与图1C看出。虽然如图1D所示，成形磨料颗粒100的三角形顶部104的一部分被去除，但成形磨料颗粒100仍保持尖锐点或尖锐边缘并且起到有效磨料颗粒的作用。
相似地，图2G示出了在顶部部分在磨削操作期间通过切割施加的力下断裂之后，在去除成形磨料颗粒200A的碎片之后的成形磨料颗粒200A。这可通过比较图2F与图2G看出。尽管成形磨料颗粒200A的顶端的一部分(如图2G所示)被去除，但成形磨料颗粒200A仍保持尖锐点或尖锐边缘以用作有效磨料颗粒。相对于成形磨料颗粒200A的断裂延伸的描述同样适用于成形磨料颗粒200B-200E。
包括锯齿112可使得成形磨料颗粒100或200保持其磨料特性的时间长于没有锯齿112的对应成形磨料颗粒。这是因为对应成形磨料颗粒的断裂延伸未被控制到相同的程度，并且对应成形磨料颗粒的较大碎片可被去除。这可导致该成形磨料颗粒相对于成形磨料颗粒100或200更快地钝化。另外，在没有锯齿112的情况下，一些成形磨料颗粒将不太可能或从不断裂，并结合钝化的增加，它们将导致在使用期间产生的热量增加以及颗粒的顶端上的覆盖程度增加。
锯齿112也可有目的地设置在成形磨料颗粒100或200的最有可能至少部分地嵌入涂覆磨料制品的底胶层或粘结磨料制品的粘结剂中的区域中。锯齿112局部增大成形磨料颗粒100的表面积，并且使锯齿112至少部分地嵌入底胶层或粘结剂内可有助于将成形磨料颗粒100固定在其中。
成形磨料颗粒100或200中的任一个成形磨料颗粒可包括任何数量的形状特征部。形状特征部可有助于改善成形磨料颗粒100或200中的任一个成形磨料颗粒的切割性能。合适的形状特征部的示例包括开口、凹表面、凸表面、断裂表面、低圆度系数或包括一个或多个具有尖锐顶端的拐角点的周边。单个成形磨料颗粒可包括这些特征部中的任一者或多者。
成形磨料颗粒100或200可包含任何合适的材料或材料的混合物。例如，成形磨料颗粒100可包含选自α-氧化铝、熔融氧化铝、热处理氧化铝、陶瓷氧化铝、烧结氧化铝、碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒、氧化铈、氧化锆、氧化钛以及它们的组合物的材料。在一些实施方案中，成形磨料颗粒100或200和压碎的磨料颗粒可包含相同的材料。在另外的实施方案中，成形磨料颗粒100或200和压碎的磨料颗粒可包含不同的材料。
一些成形磨料颗粒100或200可包含聚合物材料并且可表征为软磨料颗粒。本文所述的软成形磨料颗粒可独立地包括任何合适的材料或材料的组合。例如，软成形磨料颗粒可包括包含一种或多种可聚合树脂的可聚合混合物的反应产物。一种或多种可聚合树脂诸如烃基可聚合树脂。此类树脂的示例包括选自酚醛树脂、脲醛树脂、聚氨酯树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、乙烯基醚树脂、氨基塑料树脂(其可包括侧链α、β不饱和羰基)、丙烯酸酯树脂、丙烯酸酯化异氰脲酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂、丙烯酸酯化聚氨酯树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、烷基树脂、聚酯树脂、干性油、或它们的混合物的树脂。可聚合混合物可包括附加组分，诸如增塑剂、酸催化剂、交联剂、表面活性剂、柔和磨料、颜料、催化剂和抗菌剂。
在可聚合混合物中存在多种组分的情况下，这些组分可占混合物的任何合适的重量百分比。例如，可聚合树脂可在可聚合混合物的约35重量％至约99.9重量％、约40重量％至约95重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约35重量％、40重量％、41重量％、42重量％、43重量％、44重量％、45重量％、46重量％、47重量％、48重量％、49重量％、50重量％、51重量％、52重量％、53重量％、54重量％、55重量％、56重量％、57重量％、58重量％、59重量％、60重量％、61重量％、62重量％、63重量％、64重量％、65重量％、66重量％、67重量％、68重量％、69重量％、70重量％、71重量％、72重量％、73重量％、74重量％、75重量％、76重量％、77重量％、78重量％、79重量％、80重量％、81重量％、82重量％、83重量％、84重量％、85重量％、86重量％、87重量％、88重量％、89重量％、90重量％、91重量％、92重量％、93重量％、94重量％、95重量％、96重量％、97重量％、98重量％或约99.9重量％。
如果存在交联剂的话，则该交联剂可在可聚合混合物的约2重量％至约60重量％、约5重量％至约10重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％或约15重量％。合适的交联剂的示例包括可以商品名CYMEL 303LF购自美国佐治亚州阿尔法利塔的湛新美国股份有限公司(Allnex USA Inc.,Alpharetta,Georgia,USA)的交联剂；或以商品名CYMEL385购自美国佐治亚州阿尔法利塔的湛新美国股份有限公司的交联剂。
如果存在柔和磨料的话，则该柔和磨料可在可聚合混合物的约5重量％至约65重量％、约10重量％至约20重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％、34重量％、35重量％、36重量％、37重量％、38重量％、39重量％、40重量％、41重量％、42重量％、43重量％、44重量％、45重量％、46重量％、47重量％、48重量％、49重量％、50重量％、51重量％、52重量％、53重量％、54重量％、55重量％、56重量％、57重量％、58重量％、59重量％、60重量％、61重量％、62重量％、63重量％、64重量％或约65重量％。合适的柔和磨料的示例包括以商品名MINSTRON 353TALC购自美国蒙大拿州斯里福克斯的英格瓷滑石美国公司(Imerys Talc America,Inc.,Three Forks,Montana,USA)的柔和磨料；以商品名USG TERRA ALBA NO.1CALCIUM SULFATE购自美国伊利诺伊州芝加哥的USG公司(USGCorporation,Chicago,Illinois,USA)的柔和磨料；购自美国宾夕法尼亚州哈特菲尔德的ESCA工业有限公司(ESCA Industries,Ltd.,Hatfield,Pennsylvania,USA)的回收玻璃(40-70号砂)、二氧化硅、方解石、霞石、正长岩、碳酸钙或它们的混合物。
如果存在增塑剂的话，则该增塑剂可在可聚合混合物的约5重量％至约40重量％、约10重量％至约15重量％的范围内，或者小于、等于或大于约5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％、20重量％、21重量％、22重量％、23重量％、24重量％、25重量％、26重量％、27重量％、28重量％、29重量％、30重量％、31重量％、32重量％、33重量％、34重量％、35重量％、36重量％、37重量％、38重量％、39重量％或40重量％。合适的增塑剂的示例包括丙烯酸类树脂或苯乙烯丁二烯树脂。丙烯酸类树脂的示例包括以商品名RHOPLEX GL-618购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司(DOW Chemical Company,Midland,Michigan,USA)的丙烯酸类树脂；以商品名HYCAR2679购自美国俄亥俄州威克利夫的路博润公司(Lubrizol Corporation,Wickliffe,Ohio,USA的丙烯酸类树脂；以商品名HYCAR26796购自美国俄亥俄州威克利夫的路博润公司的丙烯酸类树脂；以商品名ARCOLLG-650购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司的聚醚多元醇；或以商品名HYCAR 26315购自美国俄亥俄州威克利夫的路博润公司的丙烯酸类树脂。苯乙烯丁二烯树脂的示例包括以商品名ROVENE 5900购自美国北卡罗来纳州夏洛特的马拉德克里科聚合物公司(MallardCreek Polymers,Inc.,Charlotte,North Carolina,USA)的树脂。
如果存在酸催化剂的话，则该酸催化剂可在可聚合混合物的1重量％至约20重量％、约5重量％至约10重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或约20重量％。合适的酸催化剂的示例包括氯化铝溶液或氯化铵溶液。
如果存在表面活性剂的话，则该表面活性剂可在可聚合混合物的约0.001重量％至约15重量％、约5重量％至约10重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约0.001重量％、0.01重量％、0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％或约15重量％。合适的表面活性剂的示例包括以商品名GEMTEX SC-85-P购自美国北卡罗来纳州索尔兹伯里的Innospec功能化学品公司(Innospec Performance Chemicals,Salisbury,NorthCarolina,USA)的表面活性剂；以商品名DYNOL 604购自美国宾夕法尼亚州阿伦敦的空气化工产品有限公司(Air Products and Chemicals,Inc.,Allentown,Pennsylvania,USA)的表面活性剂；以商品名ACRYSOL RM-8W购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司的表面活性剂；或以商品名XIAMETER AFE 1520购自美国密歇根州米德兰的陶氏化学公司的表面活性剂。
如果存在抗微生物剂的话，则该抗微生物剂可在可聚合混合物的0.5重量％至约20重量％、约10重量％至约15重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约0.5重量％、1重量％、2重量％、3重量％、4重量％、5重量％、6重量％、7重量％、8重量％、9重量％、10重量％、11重量％、12重量％、13重量％、14重量％、15重量％、16重量％、17重量％、18重量％、19重量％或约20重量％。合适的抗微生物剂的示例包括吡啶硫酮锌。
如果存在颜料的话，则该颜料可在可聚合混合物的约0.1重量％至约10重量％、约3重量％至约5重量％的范围内，或者可小于、等于或大于约0.1重量％、0.2重量％、0.4重量％、0.6重量％、0.8重量％、1重量％、1.5重量％、2重量％、2.5重量％、3重量％、3.5重量％、4重量％、4.5重量％、5重量％、5.5重量％、6重量％、6.5重量％、7重量％、7.5重量％、8重量％、8.5重量％、9重量％、9.5重量％或10重量％。合适的颜料的示例包括以商品名SUNSPERSE BLUE 15购自美国新泽西州帕西帕尼的太阳化学有限公司(Sun ChemicalCorporation,Parsippany,New Jersey,USA)的颜料分散体；以商品名SUNSPERSE VIOLET23购自美国新泽西州帕西帕尼的太阳化学有限公司的颜料分散体；以商品名SUN BLACK购自美国新泽西州帕西帕尼的太阳化学有限公司的颜料分散体；或以商品名BLUE PIGMENTB2G购自美国北卡罗来纳州夏洛特的科莱恩有限公司(Clariant Ltd.,Charlotte,NorthCarolina,USA)的颜料分散体。组分的混合物可通过固化来聚合。
除了已经描述的材料之外，可将至少一种磁性材料包含在成形磨料颗粒100或200内或涂布到该成形磨料颗粒上。磁性材料的示例包括铁；钴；镍；销售为各种等级的坡莫合金(Permalloy)的各种镍和铁的合金；销售为铁镍钴合金(Fernico)、科瓦铁镍钴合金(Kovar)、铁镍钴合金I(Fernico I)或铁镍钴合金II(Fernico II)的各种铁、镍和钴的合金；销售为各种等级的铝镍钴合金(Alnico)的各种铁、铝、镍、钴、以及(有时还有)铜和/或钛的合金；销售为铁铝硅合金的铁、硅和铝(按重量计约85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如，Cu2MnSn)；锰铋化物(也称为铋化锰(Bismanol))；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、铕氧化物、以及钕、铁和硼的合金(例如，Nd2Fe14B)、以及钐和钴的合金(例如，SmCo5)；MnSb；MnOFe2O3；Y3Fe5O12；CrO2；MnAs；铁氧体，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体、以及锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些实施方案中，可磁化材料是含有8重量％至12重量％的铝、15重量％至26重量％的镍、5重量％至24重量％的钴、高达6重量％的铜、至多1重量％的钛的合金，其中总计达100重量％的材料的余量为铁。在一些其它实施方案中，使用气相沉积技术诸如例如物理气相沉积(PVD)，包括磁控溅射，可在成形磨料颗粒100或200上沉积可磁化涂层。
包含这些可磁化材料可允许成形磨料颗粒100或200对磁场有响应。成形磨料颗粒100或200中的任一者可包含相同的材料或包含不同的材料。
成形磨料颗粒100或200可以许多合适的方式形成；例如，成形磨料颗粒100或200可根据多操作工艺制备。该方法可以使用任何材料或前体分散体材料进行。简而言之，对于其中成形磨料颗粒100或200是单片陶瓷颗粒的实施方案，该工艺可包括以下操作：制备可被转变为对应陶瓷的有晶种或无晶种的前体分散体(例如，可转变为α氧化铝的勃姆石溶胶-凝胶)；用前体分散体填充具有成形磨料颗粒100的所需外形的一个或多个模腔；干燥前体分散体以形成成形磨料颗粒前体；从模腔中去除成形磨料颗粒100或200前体；煅烧成形磨料颗粒100或200前体以形成经煅烧的成形磨料颗粒100或200前体；然后烧结经煅烧的成形磨料颗粒100或200前体以形成成形磨料颗粒100或200。现在，将在含α-氧化铝的成形磨料颗粒100或200的上下文中对该方法进行更详细地描述。在其它实施方案中，模腔可填充有三聚氰胺以形成三聚氰胺成形磨料颗粒。
该方法可包括提供能够转化为陶瓷的有晶种或无晶种的前体分散体的操作。在对前体加晶种的示例中，前体可引入晶种铁氧化物(例如，FeO)。前体分散体可包含作为挥发性组分的液体。在一个示例中，该挥发性组分是水。分散体可包含足量的液体，以使分散体的粘度足够低，从而能够填充模腔并且复制模具表面，但是液体的量不能太多，因为会导致随后将液体从模腔中去除的成本过高。在一个示例中，前体分散体包含2重量％至90重量％的能够转化为陶瓷的颗粒诸如一水合氧化铝(勃姆石)颗粒，以及至少10重量％、或50重量％至70重量％、或50重量％至60重量％的挥发性组分诸如水。反之，在一些实施方案中，前体分散体包含30重量％至50重量％、或40重量％至50重量％的固体。
合适的前体分散体的示例包括氧化锆溶胶、氧化钒溶胶、氧化铈溶胶、氧化铝溶胶以及它们的组合。合适的氧化铝分散体包括例如勃姆石分散体以及其它氧化铝水合物分散体。勃姆石可通过已知的技术来制备或者可商购获得。市售勃姆石的示例包括均购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，或购自BASF公司的商品名为“HIQ-40”的产品。这些一水合氧化铝是相对纯的；即，它们除了一水合物外只包含相对较少的(如果有的话)其它水合物相，并且具有高表面积。
所得成形磨料颗粒100或200的物理特性通常可取决于前体分散体中所用材料的类型。如本文所用，“凝胶”是分散在液体中的固体的三维网络。
前体分散体可包含改性添加剂或改性添加剂的前体。改性添加剂可用于增强磨料颗粒的某些所需特性，或者提高后续烧结步骤的效率。改性添加剂或改性添加剂的前体可呈可溶性盐的形式，诸如水溶性盐。它们可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。可存在于前体分散体中的这些添加剂的具体浓度可以变化。
引入改性添加剂或改性添加剂前体可导致前体分散体胶凝。也可以通过以下方式使前体分散体胶凝：在一定时期内进行加热，从而通过蒸发来减少分散体中的液体含量。前体分散体还可包含成核剂。适用于本公开的成核剂可以包括α氧化铝、α氧化铁或其前体、二氧化钛和钛酸盐、氧化铬的细粒，或者使所述转化成核的任何其它物质。如果使用成核剂的话，则其量应当足够多，以对α-氧化铝进行转化。
可将胶溶剂添加到前体分散体中以制备更稳定的水溶胶或胶态前体分散体。合适的胶溶剂为单质子酸或酸性化合物，诸如乙酸、盐酸、甲酸和硝酸。也可使用多质子酸，但是它们可能使前体分散体快速胶凝，从而使得难以对其进行处理或难以引入附加组分。某些商业来源的勃姆石包含有助于形成稳定前体分散体的酸滴度(例如，所吸收的甲酸或硝酸)。
前体分散体可通过任何合适的手段形成；例如，就溶胶-凝胶氧化铝前体而言，其可通过将氧化铝一水合物与含有胶溶剂的水简单地混合，或者通过形成添加有胶溶剂的氧化铝一水合物浆液而形成。
可添加消泡剂或其它合适的化学品，以降低混合时形成气泡或夹带空气的倾向。如果需要，可添加其它化学品，诸如润湿剂、醇类、或偶联剂。
进一步操作可包括提供模具，该模具具有至少一个模腔，或形成于模具的至少一个主表面中的多个腔。在一些示例中，模具被形成为生产工具，其可以是例如带、片、连续纤维网、轮转凹辊等涂布辊、安装在涂布辊上的套筒、或者模头。在一个示例中，生产工具可包含聚合物材料。合适的聚合物材料的示例包括热塑性塑料，诸如聚酯、聚碳酸酯、聚(醚砜)、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚氨酯、聚氯乙烯、聚烯烃、聚苯乙烯、聚丙烯、聚乙烯或它们的组合，或热固性材料。在一个示例中，整个模具由聚合物材料或热塑性材料制成。在另一个示例中，在干燥前体分散体时与前体分散体接触的模具的表面(诸如多个腔的表面)包含聚合物材料或热塑性材料，并且该模具的其它部分可以由其它材料制成。以举例的方式，可将合适的聚合物涂层施加到金属模具以改变其表面张力特性。
聚合物型或热塑性生产工具可以由金属母模工具复制而成。母模工具可具有生产工具所需的反向图案。母模工具可以与生产工具相同的方式制成。在一个示例中，母模工具由金属(例如镍)制成，并且经过金刚石车削。在一个示例中，母模工具至少部分地使用立体光照型技术形成。可将聚合物片状材料连同母模工具一起加热，使得通过将二者压制在一起而在聚合物材料上压印出母模工具图案。也可将聚合物或热塑性材料挤出或浇铸到母模工具上，并且然后对其进行压制。冷却热塑性材料以使其硬化，从而制得生产工具。如果利用热塑性生产工具，则应当注意不要产生过多热量，这些热量可使热塑性生产工具变形，从而限制其寿命。
从模具的顶部表面或底部表面中的开口均可进入腔中。在一些示例中，腔可延伸过模具的整个厚度。另选地，腔可仅延伸至模具的厚度的一部分。在一个示例中，顶部表面基本上平行于模具的底部表面，其中腔具有基本上均匀的深度。模具的至少一个侧面，即在其中形成腔的那一侧面可以在去除挥发性组分的步骤中保持暴露于周围大气环境。
腔具有特定的三维形状，以制备成形磨料颗粒100或200。深度尺寸等于从顶部表面到底部表面上最低点的垂直距离。给定腔的深度可为均匀的，或者可沿其长度和/或宽度而发生变化。给定模具的腔可具有相同的形状或不同的形状。为了形成锯齿112，一个或多个腔可包括在前体和所得的成形磨料颗粒中压印锯齿的一个或多个突起。
在一些实施方案中，锯齿112可在腔中不包括突起的情况下形成。相反，锯齿112可通过在形成的成形磨料颗粒100或200中蚀刻锯齿112而形成。锯齿112可使用蚀刻剂进行化学蚀刻。为了防止磨料颗粒100或200的某些部分被蚀刻，可将掩模布置在成形磨料颗粒100或200上以限制蚀刻剂的暴露作用。另选地，锯齿112可使用激光(例如，激光刀片)或通过放电机加工来蚀刻。这些步骤在成形磨料颗粒100或200干燥后作为后处理步骤执行。
另外的操作涉及使用前体分散体填充模具中的腔(例如，通过常规技术进行填充)。在一些示例中，可使用刀辊涂布机或真空槽模涂布机。如果需要，可使用脱模剂以有助于从模具去除颗粒。脱模剂的示例包括油类(诸如花生油或矿物油、鱼油)、有机硅、聚四氟乙烯、硬脂酸锌和石墨。一般来讲，将在液体诸如水或醇中的脱模剂诸如花生油施加到与前体分散体接触的生产模具的表面，使得当需要脱模时，每单位面积模具上存在约0.1mg/in2(0.6mg/cm2)至约3.0mg/in2(20mg/cm2)，或约0.1mg/in2(0.6mg/cm2)至约5.0mg/in2(30mg/cm2)的脱模剂。在一些实施方案中，模具的顶部表面涂布有前体分散体。前体分散体可以被抽吸到该顶部表面上。
在另外的操作中，可以使用刮刀或平整棒将前体分散体完全压入模具的腔中。可将未进入腔中的前体分散体的其余部分从模具的顶部表面去除，并将其回收利用。在一些示例中，前体分散体的一小部分可以保留在顶部表面上，并且在其它示例中，顶部表面基本上不含分散体。刮刀或平整棒施加的压力可小于100psi(0.6MPa)、或小于50psi(0.3MPa)、或甚至小于10psi(60kPa)。在一些示例中，前体分散体的暴露表面基本上不会延伸超过顶部表面。
在期望使用腔的暴露表面形成成形陶瓷磨料颗粒的平面的那些示例中，可能需要使腔装填过满(例如，使用微喷嘴阵列)，并且使前体分散体缓慢地干燥。
另外的操作涉及去除挥发性组分，以干燥分散体。挥发性组分可以通过快速蒸发速率去除。在一些示例中，通过蒸发去除挥发性组分在高于挥发性组分的沸点的温度下进行。干燥温度的上限通常取决于制成模具的材料。就聚丙烯模具而言，温度应低于该塑料的熔点。在一个示例中，就含约40％至50％的固体的水分散体以及聚丙烯模具而言，干燥温度可介于约90℃至约165℃，或约105℃至约150℃，或介于约105℃至约120℃。更高的温度可导致改善的生产速度，但是也可导致聚丙烯模具的降解，从而限制其作为模具的使用寿命。
在干燥期间，前体分散体收缩，从而通常导致从腔壁回缩。例如，如果腔具有平面的壁，那么所得成形磨料颗粒100往往可具有至少三个凹形主侧面。目前发现，通过使腔壁成凹形(由此，腔容积增加)，可获得具有至少三个基本上平面的主侧面的成形磨料颗粒100。凹陷程度一般取决于前体分散体的固含量。
另外的操作涉及从模腔中去除所得的成形磨料颗粒100或200前体。可通过使用下列方法从腔中去除成形磨料颗粒100或200前体：在模具上单独使用重力、振动、超声振动、真空或加压空气方法或者使用这些方法的组合从模腔中去除颗粒。
成形磨料颗粒100或200前体可在模具外进一步干燥。如果在模具中将前体分散体干燥至所需程度，则该附加干燥步骤不是必要的。然而，在一些情况下，采用该附加干燥步骤来使前体分散体在模具中的停留时间最小化可能是经济的。成形磨料颗粒100或200前体将在50℃至160℃或在120℃至150℃的温度下，干燥10分钟至480分钟或120分钟至400分钟。
另外的操作涉及煅烧成形磨料颗粒100或200前体。在锻烧期间，基本上所有挥发性物质都被去除，并且存在于前体分散体中的各种组分均转化成金属氧化物。通常，将成形磨料颗粒100或200前体加热到400℃至800℃的温度，并且将其保持在该温度范围内，直至去除游离水和90重量％以上的任何结合的挥发性物质为止。在任选步骤中，可能期望通过浸渍方法引入改性添加剂。水溶性盐可通过将其注入到经煅烧的成形磨料颗粒100前体的孔中来引入。然后再次预烧成形磨料颗粒100前体。
另外的操作可涉及使经煅烧的成形磨料颗粒100或200前体进行烧结，以形成颗粒100或200。然而，在前体包含稀土金属的一些示例中，烧结可能并非必要。在烧结之前，经煅烧的成形磨料颗粒100或200前体并未完全致密化，因此缺乏用作成形磨料颗粒100或200所需的硬度。通过使经煅烧的成形磨料颗粒100或200前体加热到1000℃至1650℃的温度来进行烧结。为实现这种转化程度，经煅烧的成形磨料颗粒100或200前体在烧结温度下可暴露的时间长度取决于多种因素，但可为五秒至48小时。
在另一个实施方案中，烧结步骤的持续时间在一分钟至90分钟的范围内。烧结之后，成形磨料颗粒100或200可具有10GPa(吉帕斯卡)、16GPa、18GPa、20GPa或更大的维氏硬度。
可以使用附加操作来修改所述方法，该操作例如将材料从煅烧温度快速加热至烧结温度，并且对前体分散体进行离心以去除淤渣和/或废物。此外，如果需要，则可以通过组合这些方法步骤中的两个或更多个来修改该方法。在另外的实施方案中，成形磨料颗粒100或200可通过增材制造形成。
成形磨料颗粒100或200可包括在诸如涂覆磨料制品或粘结磨料制品的磨料制品中。图3A是涂覆磨料制品300的截面图。涂覆磨料制品300包括限定沿x-y方向的表面的背衬302。背衬302具有施加在背衬302的第一表面上的第一粘结剂层(下文称为底胶层304)。多个成形磨料颗粒200A附接到或部分地嵌入底胶层304。虽然示出了成形磨料颗粒200A，但本文所述的任何其它成形磨料颗粒均可包括在涂覆磨料制品300中。任选的第二粘结剂层(下文称为复胶层306)分散在成形磨料颗粒200A上。如图所示，成形磨料颗粒200A的大部分具有在基本上相同的方向上取向的三个顶点(242、244和246)中的至少一个顶点。因此，成形磨料颗粒200A根据非随机分布取向，但在其它实施方案中，成形磨料颗粒200A中的任一个可在背衬302上无规取向。在一些实施方案中，颗粒取向的控制可增加磨料制品的切割。
背衬302可以是柔性的或刚性的。用于形成柔性背衬的合适材料的示例包括聚合物膜、金属箔、织造织物、针织织物、纸材、硫化纤维、短纤维、连续纤维、非织造布、泡沫、筛网、层压物、以及它们的组合。背衬302可成形为允许涂覆磨料制品300呈片、盘、带、垫、或卷的形式。在一些实施方案中，背衬302可为足够柔性的以允许涂覆磨料制品300成形为环，以制备可在合适的磨削设备上运行的磨带。
底胶层304使成形磨料颗粒200A固定到背衬302上，并且复胶层306可有助于加固成形磨料颗粒200A。底胶层304和/或复胶层306可包括树脂粘合剂。树脂粘合剂可包括选自以下的一种或多种树脂：酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、聚氨酯树脂、聚酯树脂、干性油以及它们的混合物。
图3B示出了涂覆磨料制品300B的示例，该涂覆磨料制品包括成形磨料颗粒100而非成形磨料颗粒200。如图所示，通过施加了复胶层306与底胶层304来将成形磨料颗粒100附接到背衬302，以进一步将成形磨料颗粒100附接或粘附到背衬302。如图3B所示，大部分成形磨料颗粒100倾斜或倾向于一侧。这导致大部分成形磨料颗粒200相对于背衬302具有小于90度的取向角β。
虽然成形磨料颗粒100或200被示出为涂覆磨料制品的一部分，但其可结合到许多不同的制品(例如粘结磨料制品或纤维磨料制品)中。
如图3A和图3B所示，多个成形磨料颗粒100或200中的每个成形磨料颗粒可具有围绕z轴的指定z方向旋转取向，该z轴穿过成形磨料颗粒100或200并与背衬302成90度角穿过背衬302。成形磨料颗粒100或200以表面特征部(诸如围绕z轴旋转到指定角位置中的锯齿112)来取向。磨料制品300或300B的指定的z方向旋转取向比在形成磨料制品300或300B时因成形磨料颗粒100或200的静电涂布或滴涂而将发生的表面特征部的随机z方向旋转取向更频繁地发生。因此，通过控制显著大量的成形磨料颗粒的100或200的z方向旋转取向，涂覆磨料制品300或300B的切削速率、光洁度或二者可与使用静电涂布方法制造的那些不同。在各种实施方案中，至少50％、51％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％、90％、95％或99％的成形磨料颗粒100或200可具有指定的z方向旋转取向，该取向不随机发生并且对于所有对准的颗粒来说可以是大体相同的。在其它实施方案中，约50％的成形磨料颗粒100或200可沿第一方向对准，并且约50％的成形磨料颗粒100或200可沿第二方向对准。在一个实施方案中，第一方向基本上正交于第二方向。
成形磨料颗粒的指定的z方向旋转取向可通过采用精密开孔的丝网或工具来实现，该丝网或工具将成形磨料颗粒100或200定位成指定的z方向旋转取向中，使得成形磨料颗粒100或200可仅以几个指定的取向(诸如少于或等于4、3、2或1个取向)而装配到精密开孔的丝网中。例如，仅比包含矩形板的成形磨料颗粒100或200的横截面略大的矩形开口将使成形磨料颗粒100或200取向为两种可能的180度对立的z方向旋转取向中的一者。精密开孔的丝网可设计为使得成形磨料颗粒100或200在定位于丝网的孔中的同时可围绕其z轴(当成形磨料颗粒定位在孔中时，垂直于丝网的表面)旋转小于或等于约30度、20度、10度、5度、2度或1度的角度。
具有多个选择以在z方向上取向成形磨料颗粒100和200以形成图案的孔的精密开孔丝网可具有位于具有匹配的孔图案的第二精密开孔丝网上的保持构件(诸如粘合胶带)、用来将颗粒固持在第一精密丝网中的静电场，或机械锁，诸如具有以相反的方向扭曲的匹配的孔图案的两个精密开孔丝网，以将颗粒100和200夹紧在孔内。第一精密孔丝网填充有成形磨料颗粒100和200，并且保持构件用来将成形磨料颗粒100在孔中固持在适当位置。在一个实施方案中，与第一精密孔丝网以层叠方式对准的第二精密孔丝网的表面上的粘合胶带使成形磨料颗粒100停留在粘着于胶带的表面的第一精密丝网的孔中，该胶带暴露在第二精密孔丝网的孔中。
在定位于孔中之后，将具有底胶层304的涂覆背衬302定位成平行于包含成形磨料颗粒100或200的第一精密孔丝网表面，其中底胶层304面向孔中的成形磨料颗粒100或200。然后，使涂覆背衬302和第一精密孔丝网接触以将成形磨料颗粒100或200粘附到底胶层304。释放保持构件，例如去除具有胶带覆盖表面的第二精密孔丝网、解开两个精密孔丝网或是消除静电场。然后去除第一精密孔丝网，从而在涂覆磨料制品300上留下具有指定的z方向旋转取向的成形磨料颗粒100或200，以进行进一步的常规加工诸如施加复胶层及使底胶层和复胶层固化。可使用磁体进一步控制取向以使成形磨料颗粒100或200旋转并定向，前提条件是它们响应于磁场。
磨料制品300或任何其它磨料制品还可包括常规(例如，压碎的)磨料颗粒。可用的压碎的磨料颗粒的示例包括基于熔融氧化铝的材料，诸如氧化铝、陶瓷氧化铝(其可包括一种或多种金属氧化物改性剂和/或促结晶剂或成核剂)和经热处理的氧化铝、碳化硅、共熔融的氧化铝-氧化锆、金刚石、氧化铈、二硼化钛、立方氮化硼、碳化硼、石榴石、燧石、金刚砂、溶胶-凝胶法制备的磨料颗粒以及它们的混合物。
常规磨料颗粒可例如具有在约10μm至约2000μm、约20μm至约1300μm、约50μm至约1000μm的范围内，小于、等于或大于约10μm、20μm、30μm、40μm、50μm、100μm、150μm、200μm、250μm、300μm、350μm、400μm、450μm、500μm、550μm、600μm、650μm、700μm、750μm、800μm、850μm、900μm、950μm、1000μm、1050μm、1100μm、1150μm、1200μm、1250μm、1300μm、1350μm、1400μm、1450μm、1500μm、1550μm、1650μm、1700μm、1750μm、1800μm、1850μm、1900μm、1950μm或2000μm的直径。例如，常规的磨料颗粒可具有磨料行业指定的标称等级。此类磨料行业认可的等级标准包括被称为美国国家标准协会(ANSI)标准、欧洲磨料产品制造商联合会(FEPA)标准和日本工业标准(HS)的那些。示例性ANSI等级名称(例如，指定的标称等级)包括：ANSI 12(1842μm)、ANSI 16(1320μm)、ANSI 20(905μm)、ANSI 24(728μm)、ANSI 36(530μm)、ANSI 40(420μm)、ANSI 50(351μm)、ANSI 60(264μm)、ANSI 80(195μm)、ANSI 100(141μm)、ANSI 120(116μm)、ANSI 150(93μm)、ANSI 180(78μm)、ANSI 220(66μm)、ANSI 240(53μm)、ANSI 280(44μm)、ANSI 320(46μm)、ANSI 360(30μm)、ANSI 400(24μm)和ANSI 600(16μm)。示例性FEPA等级名称包括P12(1746μm)、P16(1320μm)、P20(984μm)、P24(728μm)、P30(630μm)、P 36(530μm)、P40(420μm)、P50(326μm)、P60(264μm)、P80(195μm)、P100(156μm)、P120(127μm)、P120(127μm)、P150(97μm)、P180(78μm)、P220(66μm)、P240(60μm)、P280(53μm)、P320(46μm)、P360(41μm)、P400(36μm)、P500(30μm)、P600(26μm)和P800(22μm)。每种等级的近似平均粒度列在每种等级名称后的括号中。
填料颗粒也可包含在磨料制品300或400中。可用填料的示例包括金属碳酸盐(诸如碳酸钙、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、二氧化硅(诸如石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(诸如滑石、粘土、蒙脱石、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、硅铝酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(诸如硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、石膏、蛭石、糖、木粉、水合铝化合物、炭黑、金属氧化物(诸如氧化钙、氧化铝、氧化锡、二氧化钛)、金属亚硫酸盐(诸如亚硫酸钙)、热塑性颗粒(诸如聚碳酸酯、聚醚酰亚胺、聚酯、聚乙烯、聚(氯乙烯)、聚砜、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、聚丙烯、乙缩醛聚合物、聚氨酯、尼龙颗粒)以及热固性颗粒(诸如酚醛泡、酚醛珠、聚氨酯泡沫颗粒等)。该填料还可为盐，诸如卤化物盐。卤化物盐的示例包括氯化钠、钾冰晶石、钠冰晶石、铵冰晶石、四氟硼酸钾、四氟硼酸钠、氟化硅、氯化钾、氯化镁。金属填料的示例包括锡、铅、铋、钴、锑、镉、铁和钛。其它杂类填料包括硫、有机硫化合物、石墨、硬脂酸锂和金属硫化物。在一些实施方案中，单个成形磨料颗粒100或200或单个压碎的磨料颗粒可至少部分地涂布有无定形、陶瓷或有机涂层。涂层的合适组分的示例包括硅烷、玻璃、氧化铁、氧化铝或它们的组合。诸如这些的涂层可有助于颗粒的加工以及颗粒与粘结剂树脂的粘结。
实施例
通过参考以举例说明的方式提供的以下实施例，可更好地理解本公开的各种实施方案。本公开不限于本文给出的实施例。
表1
在该实施例中，使相对光滑、平坦的钢板AISI 1018(描述为工件)与单个成形磨料颗粒AP1(例如，成形磨料颗粒100)接触，其中一个锯齿112沿着侧壁106B向上约75％定位。锯齿112的横截面为半圆形，约70μm宽，并且延伸到颗粒中约25μm。通过用激光束LB1烧蚀颗粒AP1的表面来赋予锯齿。用环氧树脂DP460(可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3MCompany,St.Paul,MN))将单个成形磨料颗粒固定在不锈钢板上。用螺钉将不锈钢板固定到较大的静止框架。在将单个成形磨料颗粒保持静止的同时，通过线性致动器(加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华扎贝尔技术公司(Zaber Technologies Inc.,Vancouver,BritishColumbia,Canada)的型号为A-LST0250B-E01C的线性致动器)利用位移控制沿负x方向(如图4A所示)以5毫米/秒的速度在空间中平移工件。图4A示出了该过程。
使用以300帧/秒记录的照相机(新泽西州韦恩市(Wayne NJ)的视觉研究公司(Vision Research)的型号为Phantom VEO 640S的数字高速相机)观察成形磨料颗粒和钢1018工件之间的接触。图4B至图4D从左到右示出了围绕断裂事件的时间渐进式图像(由相机捕获)，其中断裂是在锯齿112处引发的，该锯齿沿着成形磨料颗粒晶粒向上(朝向图像的上边缘)约80％定位。图4B示出了磨料颗粒从钢1018工件切削和转移材料。锯齿112可在成形磨料颗粒的高度的80％以上观察到。图4C示出了在锯齿112处断裂的颗粒，并且其还示出了颗粒的从颗粒的剩余部分分离的断裂片。图4D示出了进一步分离的颗粒的断裂片以及仍由环氧树脂固定的新的暴露的切削刀头。
在另一个实施例中，使工件与具有一个锯齿112的单个成形磨料颗粒AP2(例如，成形磨料颗粒100)接触。锯齿112沿着侧壁106B向上50％定位，该侧壁具有大约110μm的长度和具有大约70μm的直径的半圆形封闭端116。锯齿112跨面106B延伸大约25％。通过用激光束LB1烧蚀颗粒AP1的表面来赋予锯齿。用环氧树脂DP460(可购自明尼苏达州圣保罗市的3M公司(3M Company,St.Paul,MN))将单个成形磨料颗粒固定在不锈钢板上。用螺钉将不锈钢板固定到较大的静止框架。在保持单个成形磨料颗粒静止的同时，通过线性致动器(加拿大不列颠哥伦比亚省温哥华扎贝尔技术公司(Zaber Technologies Inc.,Vancouver,British Columbia,Canada)的型号为A-LST0250B-E01C的线性致动器)利用位移控制沿负x方向(如图5A所示)以5毫米/秒的速度在空间中平移工件。图5A示出了该过程。
使用以300帧/秒记录的照相机(新泽西州韦恩市(Wayne NJ)的视觉研究公司(Vision Research)的型号为Phantom VEO 640S的数字高速相机)观察成形磨料颗粒和钢1018工件之间的接触。图5B至图5D从左到右示出了围绕断裂事件的时间渐进式图像(由相机捕获)，其中断裂是在锯齿112处引发的，该锯齿沿着成形磨料颗粒向上(朝向图像的上边缘)约50％定位。图5B示出了刚好在颗粒和工件之间开始接触之前的磨料晶粒。锯齿112可在成形磨料颗粒的高度的50％以上观察到。图5C示出了在锯齿112处断裂的颗粒，并且其还示出了颗粒的从颗粒的剩余部分分离的断裂片。图5D示出了进一步分离的颗粒的断裂片以及仍由环氧树脂固定的新的暴露的切削刀头。
尽管将已采用的术语和表达用作描述而非限制术语，并且不旨在使用此类术语和表达排除所示和所描述的特征或其部分的任何等同物，但是已经认识到，在本发明实施方案的范围内的各种修改是可以的。因此，应当理解，尽管本公开已通过具体实施方案和任选的特征而具体公开，但是本领域普通技术人员可推出本文所公开的概念的修改和变型，并且此类修改和变型被认为在本发明的实施方案的范围内。
附加实施方案：
本发明提供了以下示例性实施方案，其编号不应当被解释为指定重要程度：
实施方案1提供一种成形磨料颗粒，包括：
多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒；和
锯齿，所述锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝。
实施方案2提供根据实施方案1所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒为四面体成形磨料颗粒，所述四面体成形磨料颗粒包括由终止于四个顶点的六个边缘接合的四个三角形面。
实施方案3提供根据实施方案2所述的成形磨料颗粒，其中所述四个顶点中的至少一个顶点为基本上平面的并且包括三角形周边。
实施方案4提供根据实施方案1所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒是包括由三个侧壁接合的两个三角形面的截顶棱锥成形磨料颗粒。
实施方案5提供根据实施方案4所述的成形磨料颗粒，其中所述侧壁是倾斜侧壁，并且三角形面和所述侧壁之间的二面角在约10度至约80度的范围内。
实施方案6提供根据实施方案4或5中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述侧壁是倾斜侧壁，并且三角形面和所述侧壁之间的二面角在约70度至约90度的范围内。
实施方案7提供根据实施方案1至6中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述锯齿从由所述至少一个面、所述边缘或所述侧壁的外表面限定的敞开端延伸到封闭端。
实施方案8提供根据实施方案7所述的成形磨料颗粒，其中所述敞开端和所述封闭端之间的距离在所述磨料颗粒的约0.5％深度至所述磨料颗粒的约20％深度的范围内。
实施方案9提供根据实施方案7或8中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述敞开端和所述封闭端之间的距离在所述磨料颗粒的约2％深度至所述磨料颗粒的约10％深度的范围内。
实施方案10提供根据实施方案7至9中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述锯齿的横截面几何形状基本上与圆形或多边形形状相适应。
实施方案11提供根据实施方案10所述的成形磨料颗粒，其中所述圆形形状包括对称形状。
实施方案12提供根据实施方案10或11中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述圆形形状包括圆柱形形状、圆锥形形状或截头圆锥形形状。
实施方案13提供根据实施方案10所述的成形磨料颗粒，其中所述多边形形状包括对称或不对称的三角形形状、四边形形状、五边形形状或六边形形状。
实施方案14提供根据实施方案13所述的成形磨料颗粒，其中所述对称或不对称三角形包括等边三角形、直角三角形、不等边三角形、等腰三角形、锐角三角形或钝角三角形。
实施方案15提供根据实施方案13所述的成形磨料颗粒，其中所述对称或不对称四边形形状包括正方形、矩形、菱形或梯形。
实施方案16提供根据实施方案1至15中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述封闭端包括弯曲表面、正方形表面、梯形表面或V形表面。
实施方案17提供根据实施方案16所述的成形磨料颗粒，其中所述弯曲表面的曲率半径在约0.1微米单位至约50微米的范围内。
实施方案18提供根据实施方案16或17中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述弯曲表面的曲率半径在约0.5微米至约20微米的范围内。
实施方案19提供根据实施方案16至18中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述敞开端在所述至少一个面、所述边缘或所述侧壁的约0.0025％表面积至约10％表面积的范围内延伸到封闭端。
实施方案20提供根据实施方案16至19中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述敞开端在所述至少一个面、所述边缘或所述侧壁的约0.1％表面积至约5％表面积的范围内延伸到封闭端。
实施方案21提供根据实施方案1至20中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述锯齿在基本上垂直于所述至少一个面、所述边缘或所述侧壁的所述外表面的方向上延伸到封闭端。
实施方案22提供根据实施方案1至21中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述锯齿在从基本上垂直于所述至少一个面、所述边缘或所述侧壁的所述外表面的方向偏移约0度至约60度的范围内的方向上延伸到封闭端。
实施方案23提供根据实施方案1至22中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒是陶瓷成形磨料颗粒。
实施方案24提供根据实施方案1至23中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒包含α氧化铝、溶胶-凝胶衍生的α氧化铝或它们的混合物。
实施方案25提供根据实施方案1至24中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒包含聚合材料、熔融氧化铝、热处理的氧化铝、陶瓷氧化铝、烧结的氧化铝、碳化硅材料、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、氧化铈、氧化锆、氧化钛或它们的组合。
实施方案26提供根据实施方案1至25中任一项所述的成形磨料颗粒，还包括多个所述锯齿。
实施方案27提供根据实施方案26所述的成形磨料颗粒，其中相邻锯齿之间的间距是恒定的。
实施方案28提供根据实施方案26或27中任一项所述的成形磨料颗粒，其中相邻锯齿之间的间距是变化的。
实施方案29提供根据实施方案26至28中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述多个锯齿的第一部分分布在所述成形磨料颗粒的第一区域中。
实施方案30提供根据实施方案29所述的成形磨料颗粒，其中所述多个锯齿的所述第一部分在锯齿总数的约5％至约100％的范围内。
实施方案31提供根据实施方案29或30中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述多个锯齿的所述第一部分在锯齿总数的约25％至约33％的范围内。
实施方案32提供根据实施方案29至31中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述第一区域在所述成形磨料颗粒的总表面积的约5％至约100％的范围内。
实施方案33提供根据实施方案29至32中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述第一区域在所述成形磨料颗粒的总表面积的约25％至约33％的范围内。
实施方案34提供根据实施方案29至33中任一项所述的成形磨料颗粒，还包括分布在所述成形磨料颗粒的第二区域中的所述多个锯齿的第二部分。
实施方案35提供根据实施方案34所述的成形磨料颗粒，其中所述多个锯齿的所述第二部分在锯齿总数的约5％至约100％的范围内。
实施方案36提供根据实施方案34或35中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述多个锯齿中的所述第二部分在锯齿总数的约25％至约33％的范围内。
实施方案37提供根据实施方案34至36中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述第二区域在所述成形磨料颗粒的总表面积的约5％至约100％的范围内。
实施方案38提供根据实施方案34成形至37中任一项所述的磨料颗粒，其中所述第二区域在所述成形磨料颗粒的总表面积的约25％至约33％的范围内。
实施方案39提供根据实施方案1-至38中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述面中的至少一个面为平面的。
实施方案40提供根据实施方案1至39中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述面中的至少一个面为基本上非平面的。
实施方案41提供根据实施方案40所述的成形磨料颗粒，其中所述面中的至少一个面为凸面的。
实施方案42提供根据实施方案40或41中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述面中的至少一个面为凹面的。
实施方案43提供根据实施方案1至42中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒包括至少一个形状特征部，所述至少一个形状特征部包括：开口、凹表面、凸表面、断裂表面、低圆度系数。
实施方案44提供根据实施方案1至43中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述边中的至少一个边为锥形的。
实施方案45提供根据实施方案1至44中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒是单片成形磨料颗粒。
实施方案46提供根据实施方案1至45中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒至少部分断裂。
实施方案47提供一种制备根据实施方案1至46中任一项所述的成形磨料颗粒的方法，所述方法包括：
将磨料颗粒前体组合物布置在与所述成形磨料颗粒的负像适应的模腔中；以及
干燥所述磨料颗粒前体以形成所述成形磨料颗粒。
实施方案48提供根据实施方案47所述的方法，其中所述模腔包括一个或多个突出脊以形成锯齿。
实施方案49提供根据实施方案48所述的方法，其中所述一个或多个突出脊从所述模腔的侧面突出。
实施方案50提供根据实施方案47所述的方法，还包括将所述成形磨料颗粒的外表面暴露于激光以形成所述锯齿。
实施方案51提供一种制备根据实施方案1至50中任一项所述的成形磨料颗粒的方法，所述方法包括在所述成形磨料颗粒的所述外表面中蚀刻所述锯齿。
实施方案52提供根据实施方案51所述的方法，其中使用激光刀片或放电机加工来蚀刻所述外表面。
实施方案53提供一种制备根据实施方案1至49中任一项所述的成形磨料颗粒的方法，所述方法包括：
增材制造所述成形磨料颗粒。
实施方案54提供一种涂覆磨料制品，所述涂覆磨料制品包括：
背衬；和
多个根据实施方案1至49中任一项所述的成形磨料颗粒或多个根据实施方案50至53中任一项所述的方法制造的成形磨料颗粒，所述成形磨料颗粒附接到所述背衬。
实施方案55提供一种粘结磨料制品，包括：
粘结剂；和
多个根据实施方案1至49中任一项所述的成形磨料颗粒或多个根据实施方案50至53中任一项所述的方法制造的成形磨料颗粒，所述成形磨料颗粒布置在所述粘结剂中。
实施方案56提供根据实施方案54或55中任一项所述的涂覆磨料制品或粘结磨料制品，其中所述制品包含所述成形磨料颗粒和压碎的磨料颗粒的混合物。
实施方案57提供根据实施方案56所述的涂覆磨料制品或粘结磨料制品，其中所述成形磨料颗粒和所述压碎的磨料颗粒包含相同的材料或材料的混合物。
实施方案58提供根据实施方案54至57中任一项所述的涂覆磨料制品或粘结磨料制品，其中所述成形磨料颗粒在混合物的约5重量％至约99重量％的范围内。
实施方案59提供根据实施方案54-至58中任一项所述的涂覆磨料制品或粘结磨料制品，其中所述磨料制品包括带、盘或片。
实施方案60提供根据实施方案54和56至59中任一项所述的涂覆磨料制品，还包括将所述成形磨料颗粒粘附到所述背衬的底胶层。
实施方案61提供根据实施方案60所述的涂覆磨料制品，还包括将所述成形磨料颗粒粘附到所述底胶层的复胶层。
实施方案62提供根据实施方案60或61中任一项所述的涂覆磨料制品，其中至少一个成形磨料颗粒的一个或多个锯齿嵌入所述底胶层中。
实施方案63提供根据实施方案60至62中任一项所述的涂覆磨料制品，其中所述底胶层和所述复胶层中的至少一者包含酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、丙烯酸酯树脂、氨基塑料树脂、三聚氰胺树脂、丙烯酸酯化环氧树脂、聚氨酯树脂或它们的混合物。
实施方案64提供根据实施方案60至63中任一项所述的涂覆磨料制品，其中所述底胶层和所述复胶层中的至少一者包含填料、助磨剂、润湿剂、表面活性剂、染料、颜料、偶联剂、增粘剂或它们的混合物。
实施方案65提供根据实施方案64所述的涂覆磨料制品，其中所述填料包括碳酸钙、二氧化硅、滑石、粘土、偏硅酸钙、白云石、硫酸铝或它们的混合物。
实施方案66提供根据实施方案54至65中任一项所述的涂覆磨料制品或粘结磨料制品，其中所述磨料制品包括盘、带或片，并且所述z方向旋转角定位所述成形磨料颗粒。
实施方案67提供根据实施方案54至66中任一项所述的涂覆磨料制品或粘结磨料制品，其中所述成形磨料颗粒中的至少两个成形磨料颗粒的高度不同。
实施方案68提供根据实施方案54至67中任一项所述的涂覆磨料制品或粘结磨料制品，其中所述成形磨料颗粒中的至少一个成形磨料颗粒至少部分断裂。
实施方案69提供一种制备根据实施方案54至68中任一项所述的磨料制品的方法，所述方法包括：
将所述成形磨料颗粒粘附到所述背衬或将所述成形磨料颗粒沉积在所述粘结剂中。
实施方案70提供根据实施方案69所述的方法，还包括对所述成形磨料颗粒中的至少一个成形磨料颗粒进行取向。
实施方案71提供根据实施方案70所述的方法，其中对所述成形磨料颗粒进行取向包括使所述成形磨料颗粒中的所述至少一个成形磨料颗粒穿过筛网以使得所述至少一个成形磨料颗粒具有预定z方向旋转取向。
实施方案72提供根据实施方案70所述的方法，其中对所述至少一个成形磨料颗粒进行取向包括将所述至少一个成形磨料颗粒放置在传送工具的单个腔中，并且使所述至少一个成形磨料颗粒与所述背衬接触以使得所述至少一个成形磨料颗粒具有预定z方向旋转取向。
实施方案73提供根据实施方案70所述的方法，其中对所述至少一个成形磨料颗粒进行取向包括使至少一个成形磨料颗粒暴露于磁场。
实施方案74提供根据实施方案73所述的方法，还包括使所述至少一个成形磨料颗粒在所述磁场中旋转。
实施方案75提供根据实施方案70至74中任一项所述的方法，其中将所述成形磨料颗粒粘附到所述背衬包括使所述成形磨料颗粒与布置在所述背衬的至少一部分上的底胶层接触。
实施方案76提供根据实施方案75所述的方法，其中将所述成形磨料颗粒粘附到所述背衬还包括将复胶层布置在所述成形磨料颗粒的至少一部分以及所述底胶层和所述背衬中的至少一者上。
实施方案77提供一种使用根据实施方案54至68中任一项所述的磨料制品或根据实施方案69至76中任一项所述的方法制备的磨料制品的方法，所述方法包括：
使所述成形磨料颗粒与工件接触；
使所述磨料制品和所述工件中的至少一者沿使用方向相对于彼此移动；以及
去除所述工件的一部分。
实施方案78提供根据实施方案77所述的方法，还包括使所述成形磨料颗粒中的至少一个成形磨料颗粒断裂。
实施方案79提供根据实施方案78所述的方法，其中所述至少一个成形磨料颗粒在所述锯齿处断裂。

Claims (19)

1.一种成形磨料颗粒，包括：
多个多边形面，所述多个多边形面由相应的多边形周边界定并由至少一个边缘或侧壁接合以形成所述成形磨料颗粒；和
多个锯齿，相邻的两个锯齿相对于彼此以恒定间隔隔开，每个锯齿被构造成沿着至少延伸穿过所述锯齿的断裂平面产生裂缝，其中所述锯齿位于所述成形磨料颗粒的侧壁上并设置在选定区域中以控制引发断裂的位置，
其中每个锯齿从由所述侧壁的外表面限定的敞开端沿着在基本上垂直于所述侧壁的方向上延伸的线延伸到封闭端，或者沿着在预定范围内与所述线偏移的方向延伸，并且
其中根据各个锯齿与所述线对齐或偏移的程度控制基本上沿着所述断裂平面的裂缝延伸方向，使得所述成形磨料颗粒的选定部分被依次去除。
2.根据权利要求1所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒为四面体成形磨料颗粒，所述四面体成形磨料颗粒包括由终止于四个顶点的六个边缘接合的四个三角形面。
3.根据权利要求1所述的成形磨料颗粒，其中所述成形磨料颗粒是包括由三个侧壁接合的两个三角形面的截顶棱锥成形磨料颗粒。
4.根据权利要求1所述的成形磨料颗粒，其中所述敞开端和所述封闭端之间的距离在所述成形磨料颗粒的约0.5％深度至所述成形磨料颗粒的约20％深度的范围内。
5.根据权利要求1或4中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述敞开端在所述侧壁的约0.0025％表面积至约10％表面积的范围内延伸到所述封闭端。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的成形磨料颗粒，其中每个锯齿在所述线上沿着线性路径或非线性路径延伸到所述封闭端。
7.根据权利要求5所述的成形磨料颗粒，其中每个锯齿在所述线上沿着线性路径或非线性路径延伸到所述封闭端。
8.根据权利要求1和4中任一项所述的成形磨料颗粒，其中所述封闭端包括弯曲表面、正方形表面、梯形表面或V形表面。
9.根据权利要求5所述的成形磨料颗粒，其中所述封闭端包括弯曲表面、正方形表面、梯形表面或V形表面。
10.根据权利要求6所述的成形磨料颗粒，其中所述封闭端包括弯曲表面、正方形表面、梯形表面或V形表面。
11.根据权利要求7所述的成形磨料颗粒，其中所述封闭端包括弯曲表面、正方形表面、梯形表面或V形表面。
12.一种制备根据权利要求1至11中任一项所述的成形磨料颗粒的方法，所述方法包括：
将磨料颗粒前体组合物布置在与所述成形磨料颗粒的负像相适应的模腔中；以及
干燥所述磨料颗粒前体以形成所述成形磨料颗粒。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将所述成形磨料颗粒的所述外表面暴露于激光以形成所述锯齿。
14.一种涂覆磨料制品，包括：
背衬；和
多个根据权利要求1至11中任一项所述的成形磨料颗粒或多个根据权利要求12至13中任一项所述的方法制造的成形磨料颗粒，所述成形磨料颗粒附接到所述背衬。
15.根据权利要求14所述的涂覆磨料制品，其中所述涂覆磨料制品包含所述成形磨料颗粒和压碎的磨料颗粒的混合物。
16.一种粘结磨料制品，包括：
粘结剂；和
多个根据权利要求1至11中任一项所述的成形磨料颗粒或多个根据权利要求12至13中任一项所述的方法制造的成形磨料颗粒，所述成形磨料颗粒布置在所述粘结剂中。
17.根据权利要求16所述的粘结磨料制品，其中所述粘结磨料制品包含所述成形磨料颗粒和压碎的磨料颗粒的混合物。
18.一种制备根据权利要求14所述的涂覆磨料制品或根据权利要求16所述的粘结磨料制品的方法，所述方法包括：
将所述成形磨料颗粒粘附到所述背衬或将所述成形磨料颗粒沉积在所述粘结剂中。
19.一种使用根据权利要求14所述的涂覆磨料制品或根据权利要求16所述的粘结磨料制品或根据权利要求18所述的方法制备的磨料制品的方法，所述方法包括：
使所述成形磨料颗粒与工件接触；
使所述磨料制品和所述工件中的至少一者沿使用方向相对于彼此移动；以及
去除所述工件的一部分。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2797715A4 (en) 2011-12-30 2016-04-20 Saint Gobain Ceramics SHAPED ABRASIVE PARTICLE AND METHOD OF FORMING THE SAME
JP5966019B2 (ja) 2012-01-10 2016-08-10 サン−ゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド 複雑形状を有する研磨粒子およびその形成方法
CN110013795A (zh) 2012-05-23 2019-07-16 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 成形磨粒及其形成方法
US9440332B2 (en) 2012-10-15 2016-09-13 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive particles having particular shapes and methods of forming such particles
CA2907372C (en) 2013-03-29 2017-12-12 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive particles having particular shapes and methods of forming such particles
BR112016015029B1 (pt) 2013-12-31 2021-12-14 Saint-Gobain Abrasifs Artigo abrasivo incluindo partículas abrasivas moldadas
US9771507B2 (en) 2014-01-31 2017-09-26 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Shaped abrasive particle including dopant material and method of forming same
MX2016013465A (es) 2014-04-14 2017-02-15 Saint-Gobain Ceram & Plastics Inc Articulo abrasivo que incluye particulas abrasivas conformadas.
US9914864B2 (en) 2014-12-23 2018-03-13 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Shaped abrasive particles and method of forming same
TWI634200B (zh) 2015-03-31 2018-09-01 聖高拜磨料有限公司 固定磨料物品及其形成方法
CN107636109A (zh) 2015-03-31 2018-01-26 圣戈班磨料磨具有限公司 固定磨料制品和其形成方法
EP3307483B1 (en) 2015-06-11 2020-06-17 Saint-Gobain Ceramics&Plastics, Inc. Abrasive article including shaped abrasive particles
CN109415615A (zh) 2016-05-10 2019-03-01 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 磨料颗粒及其形成方法
WO2017197002A1 (en) 2016-05-10 2017-11-16 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Abrasive particles and methods of forming same
EP4349896A3 (en) 2016-09-29 2024-06-12 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Fixed abrasive articles and methods of forming same
US10563105B2 (en) 2017-01-31 2020-02-18 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Abrasive article including shaped abrasive particles
EP3642293A4 (en) 2017-06-21 2021-03-17 Saint-Gobain Ceramics&Plastics, Inc. PARTICULATE MATERIALS AND METHOD FOR MANUFACTURING THEREOF
CN114867582B (zh) 2019-12-27 2024-10-18 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 磨料制品及其形成方法
WO2024145523A1 (en) * 2022-12-30 2024-07-04 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive articles and methods of forming same

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102317038A (zh) * 2008-12-17 2012-01-11 3M创新有限公司 带凹槽的成形磨粒
CN103189164A (zh) * 2010-11-01 2013-07-03 3M创新有限公司 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
CN104254429A (zh) * 2012-04-04 2014-12-31 3M创新有限公司 磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法以及磨料制品
CN105764653A (zh) * 2013-09-30 2016-07-13 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 成形磨粒及其形成方法
CN106163743A (zh) * 2014-04-21 2016-11-23 3M创新有限公司 磨粒和包含磨粒的磨料制品

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102858496B (zh) * 2010-04-27 2016-04-27 3M创新有限公司 陶瓷成形磨粒及其制备方法以及包含陶瓷成形磨粒的磨具制品

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102317038A (zh) * 2008-12-17 2012-01-11 3M创新有限公司 带凹槽的成形磨粒
CN103189164A (zh) * 2010-11-01 2013-07-03 3M创新有限公司 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
CN104254429A (zh) * 2012-04-04 2014-12-31 3M创新有限公司 磨料颗粒、制备磨料颗粒的方法以及磨料制品
CN105764653A (zh) * 2013-09-30 2016-07-13 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 成形磨粒及其形成方法
CN106163743A (zh) * 2014-04-21 2016-11-23 3M创新有限公司 磨粒和包含磨粒的磨料制品

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