CN114746215A - 磨料制品及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磨料制品，所述磨料制品包括：第一磨料本体，所述第一磨料本体联接到基底，所述第一磨料本体具有磨料颗粒和粘结材料，所述磨料颗粒包括超硬磨料，所述粘结材料包括玻璃质材料；和第二磨料本体，所述第二磨料本体联接到所述基底，所述第二磨料本体具有磨料颗粒和粘结材料，所述磨料颗粒包括超硬磨料，所述粘结材料包括至少一种非玻璃相材料，且所述第一磨料本体和所述第二磨料本体之间的磨耗率差异至少为0.08cc。

Description

磨料制品及其使用方法
技术领域
以下涉及一种磨料制品，并且特别地是包括粘结磨料段的磨料制品。
背景技术
在过去的一个世纪中，已经针对不同行业开发出多种研磨工具用于从工件上去除材料的一般性功能，包括例如锯削、钻孔、抛光、清洁、雕刻和磨削。在电子器件的生产中，可以磨削晶片的表面以准备在其上沉积电子器件。此外，可以在形成电子器件之后和切割之前磨削晶片的背部表面。通常，用于进行某些磨削过程的制品是磨石，其通常包括磨料段。
本行业持续需要能够实现改善的磨削性能的改善的磨石材料。
附图说明
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一部分的图示。
图2包括根据一个实施例的磨料制品的一部分的图示。
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“包含”、“由...组成”、“包括”、“含有”、“具有”、“有”或它们的任意其他变型旨在涵盖非排他性的包括之意。例如，包含特征列表的方法、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。另外，除非另有明确说明，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”来描述本文所述的元件和部件。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，可以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。
以下涉及磨料制品，并且更特别地是包括一个或多个磨料本体的磨料制品，特别地是具有不同磨料特性的磨料本体。磨料本体可为粘结磨料本体的形式，具有包含在粘结材料的三维体积中的磨料颗粒。磨料制品可适用于磨削工件，并且特别地适合于磨削硬质材料，并且更特别地是硬质单晶材料，如蓝宝石或碳化硅晶片。
本文的实施例的磨料制品可用于某些材料去除操作。例如，磨料制品可用于材料去除操作中，其中该过程包括通过相对于一个或多个晶片移动磨料制品来同时从一个或多个晶片去除材料。在某些情况下，相对于一个或多个晶片移动磨料制品的过程可包括相对于一个或多个晶片旋转磨料制品，晶片可以保持在静止位置。在其他情况下，相对于一个或多个晶片移动磨料制品的过程可包括相对于磨料制品旋转多个晶片，磨料制品可以保持在静止位置。应当理解，在此类过程中，磨料制品之间的相对移动可包括可包括磨料制品和/或一个或多个晶片相对于彼此的移动。
在一个实施例中，磨料制品100可包括联接到基底101的主平坦表面102的第一磨料本体103和第二磨料本体104。在一个实施例中，磨料制品可包含多个磨料本体，该磨料本体包括多个第一磨料本体103和多个第二磨料本体104。
在一个实施例中，第一磨料本体和第二磨料本体可具有至少一种不同的磨料特性，其中磨料特性选自由以下项的组：粘结剂组合物、粘结剂含量、孔隙含量、孔径分布、平均孔径、平均磨料颗粒大小、磨料颗粒组合物或其任何组合。据信，对第一磨料本体和第二磨料本体的某些特性的选择可导致磨料制品的性能改善。
在一个实施例中，第一磨料本体可包括粘结材料中的磨料颗粒。
在一个实施例中，第一磨料本体可包含特定类型的磨料颗粒，该特定类型的磨料颗粒可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第一磨料本体可包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金刚石。在一个实施例中，第一磨料本体可包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括超硬磨料颗粒。在一个实施例中，第一磨料本体可包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括金刚石。
在一个实施例中，第一磨料本体可包括特定含量的磨料颗粒，该特定含量的磨料颗粒可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第一磨料本体可包括占第一磨料本体的总体积的至少10vol％，或占第一磨料本体的总体积的至少12vol％、或至少14vol％、或至少16vol％、或至少18vol％、或至少20vol％的第一磨料颗粒含量。在一个实施例中，第一磨料本体可包括占第一磨料本体的总体积的不大于30v0l％，或占第一磨料本体的总体积的不大于28vol％、或不大于26vol％、或不大于24vol％、或不大于22vol％的第一磨料颗粒含量。应当理解，第一磨料颗粒含量可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少12vol％且不大于24vol％、或至少18vol％且不大于22vol％。
在一个实施例中，第一磨料本体可包括特定孔隙率，该特定孔隙率可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第一磨料本体可包括占第一磨料本体的总体积的至少50vol％、或至少52vol％、或至少54vol％、或至少56vol％、或至少58vol％的孔隙率。在一个实施例中，第一磨料本体可包括占第一磨料本体的总体积的不大于70vol％、不大于68vol％、或不大于66vol％、或不大于64vol％、或不大于62vol％的孔隙率。应当理解，第一磨料本体的孔隙率可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少50vol％且不大于66vol％、或至少52vol％且不大于70vol％。
在一个实施例中，第一磨料本体可包括特定粘结材料，该特定粘结材料可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第一磨料本体可包括粘结材料，该粘结材料包括玻璃质粘结材料、金属粘结材料或树脂粘结材料。在一个实施例中，第一磨料本体可包括粘结材料，该粘结材料包括玻璃质粘结材料。在一个实施例中，第一磨料本体可包括粘结材料，该粘结材料由玻璃质粘结材料组成。
在一个实施例中，第一磨料本体可包括特定含量的粘结材料，该特定含量的粘结材料可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第一磨料本体可包括占第一磨料本体的总体积的至少5vol％、或至少6vol％、或至少8vol％，或占第一磨料本体的总体积的至少10vol％的第一粘结材料含量。在一个实施例中，第一磨料本体可包括占第一磨料本体的总体积的不大于不大于20vol％、或不大于18vol％、或不大于16vol％、或不大于14vol％的第一粘结材料含量。应当理解，第一粘结材料含量可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少5vol％且不大于20vol％或至少6vol％且不大于18vol％。
在一个实施例中，第一磨料本体可包括填料。在一个实施例中，第一磨料本体可包括特定类型的填料，该特定类型的填料可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第一磨料本体可包括填料，该填料包括颗粒、纤维、无机材料、有机材料或它们的组合。在一个实施例中，第一磨料本体可包括填料，该填料包括耐磨颗粒。在一个实施例中，第一磨料本体可包括填料，该填料包括钨、铁、钛、金刚石、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物或它们的任何组合。在一个实施例中，第一磨料本体可包括填料，该填料包括氧化铝球。
在一个实施例中，第一磨料本体可包括特定含量的填料，该特定含量的填料可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第一磨料本体可包括至少0.5vol％、或至少1vol％、或至少2vol％、或至少4vol％、或至少6vol％的第一填料含量。在一个实施例中，第一磨料本体可包括不大于20vol％、或不大于18vol％、或不大于16vol％、或不大于14vol％、或不大于12vol％的第一填料含量。应当理解，第一填料含量可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少1vol％且不大于20vol％或至少6vol％且不大于18vol％。
在一个实施例中，第二磨料本体可包括粘结材料中的磨料颗粒。
在一个实施例中，第二磨料本体可包含特定类型的磨料颗粒，该特定类型的磨料颗粒可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第二磨料本体可包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金刚石。在一个实施例中，第二磨料本体可包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括超硬磨料颗粒。在一个实施例中，第二磨料本体可包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括金刚石。
在一个实施例中，第二磨料本体可包括特定含量的磨料颗粒，该特定含量的磨料颗粒可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第二磨料本体可包括占第二磨料本体的总体积的至少0.5vol％或占第二磨料本体的总体积的至少1vol％的第二磨料颗粒含量。在一个实施例中，第二磨料本体可包括占第二磨料本体的总体积的不大于8vol％，或占第二磨料本体的总体积的不大于7vol％、或不大于6vol％、或不大于5vol％、或不大于4vol％或不大于3vol％的第二磨料含量。应当理解，第二磨料颗粒含量可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少0.5vol％且不大于7vol％或至少1vol％且不大于6vol％。
在一个实施例中，第二磨料本体可包括特定孔隙率，该特定孔隙率可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第二磨料本体可包括占第二磨料本体的总体积的45vol％，或占第二磨料本体的总体积的至少50vol％、或至少55vol％、或至少60vol％、或至少63vol％或至少66vol％的孔隙率。在一个实施例中，第二磨料本体可包括占第二磨料本体的总体积的不大于80vol％、或不大于78vol％、或不大于75vol％、或不大于72vol％或不大于70vol％的孔隙率。应当理解，第二磨料本体的孔隙率可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少50vol％且不大于78vol％或至少55vol％且不大于70vol％。
在一个实施例中，第二磨料本体可包括特定含量的粘结材料，该特定含量的粘结材料可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第二磨料本体可包括占第二磨料本体的总体积的至少20vol％、或至少22vol％、或至少25vol％或至少28vol％的第二粘结材料含量。在一个实施例中，第二磨料本体可包括占第二磨料本体的总体积的不大于45vol％、或占第二磨料本体的总体积的不大于40vol％、或不大于38vol％、或不大于36vol％或不大于32vol％的第二粘结材料含量。应当理解，粘结材料的第二含量可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少20vol％且不大于40vol％或至少22vol％且不大于45vol％。
在一个实施例中，第二磨料本体可包括填料。在一个实施例中，第二磨料本体可包括特定类型的填料，该特定类型的填料可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第二磨料本体可包括填料，该填料包括颗粒、纤维、无机材料、有机材料或它们的组合。在一个实施例中，第二磨料本体可包括填料，该填料包括耐磨颗粒。在一个实施例中，第二磨料本体可包括填料，该填料包括钨、铁、钛、金刚石、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物或它们的任何组合。在一个实施例中，第二磨料本体可以包括填料，该填料包括氧化铝球。
在一个实施例中，第二磨料本体可包括特定含量的填料，该特定含量的填料可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第二磨料本体可包括占第二磨料本体的总体积的不大于10vol％、或占第二磨料本体的总体积的不大于8vol％、或占第二磨料本体的总体积的不大于6vol％、或占第二磨料本体的总体积的不大于4vol％、或不大于2vol％的第二填料含量。在一个实施例中，第二磨料本体可以不含填料，其中第二磨料本体不含填料。应当理解，第二填料含量可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少1vol％且不大于20vol％或至少6vol％和不大于18vol％。
在一个实施例中，第一磨料本体可具有特定磨耗率指数，该磨耗率指数可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。磨耗率指数可通过使与磨料本体的相同材料制成的圆盘抵靠碳化硅纸(320粒度)以30N的力旋转(150RPM)5秒钟并测量去除的材料量来确定。在一个实施例中，第一磨料本体可具有至少0.05cc、或至少0.06cc、或至少0.07cc、或至少0.08cc、或至少0.09cc或至少0.10cc的磨耗率指数。在一个实施例中，第一磨料本体可具有不大于1.0cc、或不大于0.90cc、或不大于0.80cc、或不大于0.60cc、或不大于0.50cc、或不大于0.40cc、或不大于0.30cc或不大于0.20cc的磨耗率指数。应当理解，第一磨料本体的磨耗率指数可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少0.1cc且不大于0.9cc。
在一个实施例中，第二磨料本体可具有特定磨耗率指数，该磨耗率指数可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，第二磨料本体可具有至少0.25cc、或至少0.26cc、或至少0.27cc、或至少0.28cc、或至少0.29cc或至少0.30cc的磨耗率指数。在一个实施例中，第二磨料本体可具有不大于不大于1.0cc、或不大于0.90cc、或不大于0.80cc、或不大于0.60cc或不大于0.50cc的磨耗率指数。应当理解，第二磨料本体的磨耗率指数可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少0.25cc且不大于0.9cc。
在一个实施例中，磨料制品可在第一磨料本体和第二磨料本体之间具有特定磨耗率差异，该磨耗率差异可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，磨耗率差异可为至少0.08cc、或至少0.10cc、或至少0.15cc、或至少0.18cc或至少0.20cc。在一个实施例中，磨耗率差异可为至少5％、或至少10％或至少15％。在一个实施例中，磨耗率差异可为不大于1.0cc、或不大于0.90cc、或不大于0.80cc、或不大于0.60cc、或不大于0.50cc或不大于0.40cc。在一个实施例中，磨耗率差异可为不大于较低磨耗率的200％。应当理解，磨耗率差异可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少0.08cc且不大于较低磨耗率的200％。
在一个实施例中，磨料制品可在第一磨料本体和第二磨料本体之间具有特定磨耗率差异，该磨耗率差异可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，磨耗率差异可为至少0.08cc、或至少0.10cc、或至少0.15cc、或至少0.18cc或至少0.20cc。在一个实施例中，磨耗率差异可为至少5％、或至少10％或至少15％。在一个实施例中，磨耗率差异可为不大于1.0cc、或不大于0.90cc、或不大于0.80cc、或不大于0.60cc、或不大于0.50cc或不大于0.40cc。在一个实施例中，磨耗率差异可为不大于较低磨耗率的200％。应当理解，磨耗率差异可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少0.08cc且不大于较低磨耗率的200％。
在一个实施例中，磨料制品在最大负载时可具有特定的平均压缩应力，该平均压缩应力可有助于改善磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，最大负载时的平均压缩应力可为至少50MPa、或至少60MPa、或至少70MPa、或至少80MPa、或至少90MPa、或至少100MPa、或至少110MPa、或至少120MPa、或至少130MPa、或至少140MPa或至少150。在一个实施例中，最大负载时的平均压缩应力可为不大于450MPa、或不大于400MPa、或不大于380MPa、或不大于350MPa、或不大于320MPa、或不大于300MPa、或不大于280MPa、或不大于250MPa、或不大于220MPa、或不大于200MPa。应当理解，最大负载时的平均压缩应力可以在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少50MPA且不大于200MPa。
第一磨料本体和第二磨料本体可布置成相对于彼此径向交替的布置，如图1或图2中的任一者中所提供的。应当理解，可以使用磨料本体的其他布置。例如，具有第一本体和第二本体的交替分组可能是合适的。使得第一分组包括多个第一磨料本体，第二分组包括多个第二磨料本体，并且其中分组相对于彼此交替。分组可以包含任何数量的磨料本体。第一磨料本体分组可以具有与第二磨料本体分组相同或不同数量的磨料本体。分组内的磨料本体可以彼此紧邻，其间没有任何其他不同类型的中间磨料本体。磨料本体可以随机布置。本体可随机取向，或非随机取向。非随机取向的非限制性实例包括图2的扇形取向和图1的周向取向。
在一个实施例中，多个第一磨料本体可提供第一表面区域SA1且多个第二磨料本体提供第二磨料表面区域SA2。在一个实施例中，磨料制品可包括特定SA1/SA2比率，该特定比率提供经改善的磨料制品的性能和/或制造。在一个实施例中，SA1/SA2可为至少0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4或至少0.5。在一个实施例中，SA1/SA2可不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6或不大于5。应当理解，SA1/SA2可在上述最小值和最大值中的任何值之间，包括例如但不限于至少0.1且不大于10、至少0.3且不大于7或至少0.5且不大于8。
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。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，该磨料制品包括：第一磨料本体，该第一磨料本体联接到基底，其中第一磨料本体包含：占第一磨料本体的总体积的至少10vol％且不大于30vol％的第一磨料颗粒含量；占第一磨料本体的总体积的至少50vol％且不大于70vol％的第一孔隙含量；占第一磨料本体的总体积的至少5vol％且不大于20vol％的第一粘结材料含量，其中粘结材料包含玻璃质材料；以及第二磨料本体，该第二磨料本体联接到基底，其中第二磨料本体包括：粘结材料，该粘结材料包括金属；且至少一者：第二磨料本体中的第二磨料颗粒含量不同于第一磨料本体的第一磨料颗粒含量；第二磨料本体中的第二孔隙含量不同于第一磨料本体的第一孔隙含量；或第二磨料本体中的第二粘结材料含量不同于第一磨料本体的第一粘结材料含量。
实施例2.一种磨料制品，该磨料制品包括：第一磨料本体，该第一磨料本体联接到基底，其中第一磨料本体包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括磨料和包括玻璃质材料的粘结材料；第二磨料本体，该第二磨料本体联接到基底，其中第二磨料本体包括磨料颗粒，该磨料颗粒包括磨料和粘结材料，该粘结材料包括非玻璃相材料中的至少一种；且第一磨料本体和第二磨料本体之间的磨耗率差异至少为0.08cc。
实施例3.一种磨料制品，该磨料制品包括：基底，该基底包括第一表面；多个磨料本体，该磨料本体附接到第一表面，其中多个磨料本体包括：第一磨料本体；和第二磨料本体，其中第一磨料本体和第二磨料本体具有至少一种不同的磨料特性，其中磨料特性选自由以下项的组：粘结剂组合物、粘结剂含量、孔隙含量、孔径分布、平均孔径、平均磨料颗粒大小、磨料颗粒组合物或它们的任何组合；并且其中多个磨料本体包括第一磨料本体和第二磨料本体的交替布置。
实施例4.一种磨料制品，该磨料制品包括：基底，该基底包括第一表面；多个磨料本体，该磨料本体附接到第一表面，其中多个磨料本体包括：第一磨料本体；和第二磨料本体，其中第一磨料本体和第二磨料本体具有至少一种不同的磨料特性，其中磨料特性选自由以下项的组：粘结剂组合物、粘结剂含量、孔隙含量、孔径分布、平均孔径、平均磨料颗粒大小、磨料颗粒组合物或它们的任何组合；并且其中第一磨料本体和第二磨料本体具有至少一者：第一磨料本体和第二磨料本体之间的磨耗率差异至少为0.08cc；最大负载时的平均压缩应力至少为50MPa。
实施例5.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含：占第一磨料本体的总体积的至少12vol％且不大于28vol％的第一磨料颗粒含量、占第一磨料本体的总体积的至少52vol％且不大于68vol％的第一孔隙含量和占第一磨料本体的总体积的至少6vol％且不大于18vol％的第一粘结材料含量，其中粘结材料包含玻璃质材料。
实施例6.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含占第一磨料本体的总体积的至少10vol％，或占第一磨料本体的总体积的至少12vol％、或至少14vol％、或至少16 vol％、或至少18vol％、或至少20vol％的第一磨料颗粒含量。
实施例7.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含占第一磨料本体的总体积的不大于30vol％，或占第一磨料本体的总体积的不大于28vol％、或不大于26vol％、或不大于24vol％或不大于22vol％的第一磨料颗粒含量。
实施例8.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含占第一磨料本体的总体积的至少50vol％、或至少52vol％、或至少54vol％、或至少56vol％或至少58vol％的第一孔隙含量。
实施例9.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含占第一磨料本体的总体积的不大于70vol％、不大于68vol％、或不大于66vol％、或不大于64vol％或不大于62vol％的第一孔隙含量。
实施例10.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含占第一磨料本体的总体积的至少5vol％、或至少6vol％、或至少8vol％，或占第一磨料本体的总体积的至少10vol％的第一粘结材料含量。
实施例11.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含占第一磨料本体的总体积的不大于20vol％、或不大于18vol％、或不大于16vol％或不大于14vol％的第一粘结材料含量。
实施例12.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含至少0.5vol％、或至少1vol％、或至少2vol％、或至少4vol％或至少6vol％的第一填料含量。
实施例13.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含不大于20vol％、或不大于18vol％、或不大于16vol％、或不大于14vol％、或不大于12vol％的第一填料含量。
实施例14.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含填料，该填料包括颗粒、纤维、无机材料、有机材料或它们的组合。
实施例15.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含填料，该填料包括耐磨颗粒。
实施例16.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含选自由以下项组成的组的填料：钨、铁、钛、金刚石、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物或它们的任何组合。
实施例17根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含填料，该填料包括氧化铝球。
实施例18.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含：占第二磨料本体的总体积的至少0.5vol％且不大于8vol％的第二磨料颗粒含量、占第二磨料本体的总体积的至少45vol％且不大于80vol％的第二孔隙率含量、以及占第二磨料本体的总体积的至少20vol％且不大于45vol％的第二粘结材料含量。
实施例19.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含占第二磨料本体的总体积的至少0.5vol％或占第二磨料本体的总体积的至少1vol％的第二磨料颗粒含量。
实施例20.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含占第二磨料本体的总体积的不大于8vol％，或占第二磨料本体的总体积的不大于7vol％、或不大于6vol％、或不大于5vol％、或不大于4vol％或不大于3vol％的第二磨料颗粒含量。
实施例21.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含占第二磨料本体的总体积的至少45vol％、或占第二磨料本体的总体积的至少50vol％、或至少55vol％、或至少60vol％、或至少63vol％、或至少66vol％的第二孔隙率含量。
实施例22.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含占第二磨料本体的总体积的不大于80vol％，或不大于78vol％、或不大于75vol％、或不大于72vol％或不大于70vol％的第二孔隙率含量。
实施例23.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含占第二磨料本体的总体积的至少20vol％、或至少22vol％、或至少25vol％、或至少28vol％的第二粘结材料含量。
实施例24.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含占第二磨料本体的总体积的不大于45vol％，或占第二磨料本体的总体积的不大于40vol％、或不大于38vol％、或不大于36vol％或不大于32vol％的第二粘结材料含量。
实施例25.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含占第二磨料本体的总体积的不大于10vol％、或占第二磨料本体的总体积的不大于8vol％、或占第二磨料本体的总体积的不大于6vol％、或占第二磨料本体的总体积的不大于4vol％、或不大于2vol％的第二填料含量。
实施例26.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体不含填料。
实施例27.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含填料，该填料包括颗粒、纤维、无机材料、有机材料或它们的组合。
实施例28.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含填料，该填料包括耐磨颗粒。
实施例29.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含选自由以下项组成的组的填料：钨、铁、钛、金刚石、碳化物、氮化物、硼化物、氧化物或它们的任何组合。
实施例30.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二第一磨料本体包含填料，该填料包括氧化铝球。
实施例31.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中磨料制品包含：第一磨料本体和第二磨料本体之间的至少0.08cc且不大于1.0cc的磨耗率差异；以及最大负载时至少50MPa且不大于500MPa的平均压缩应力。
实施例32.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的粘结材料包含玻璃质粘结材料、金属粘结材料或树脂粘结材料。
实施例33.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的粘结材料包含玻璃质粘结材料。
实施例34.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的粘结材料包含金属粘结材料。
实施例35.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的粘结材料包含树脂粘结材料。
实施例36.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的粘结材料由玻璃质粘结材料组成。
实施例37.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含至少0.05cc、或至少0.06cc、或至少0.07cc、或至少0.08cc、或至少0.09cc或至少0.10cc的磨耗率指数。
实施例38.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含不大于1.0cc、或不大于0.90cc、或不大于0.80cc、或不大于0.60cc、或不大于0.50cc、或不大于0.40cc、或不大于0.30cc或不大于0.20cc的磨耗率指数。
实施例39.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的粘结材料包含玻璃质粘结材料、金属粘结材料或树脂粘结材料。
实施例40.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的粘结材料包含玻璃质粘结材料。
实施例41.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的粘结材料包含非玻璃质粘结材料。
实施例42.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的粘结材料包含金属粘结材料。
实施例43.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的粘结材料包含树脂粘结材料。
实施例44.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的粘结材料由金属粘结材料组成。
实施例45.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含至少0.25cc、或至少0.26cc、或至少0.27cc、或至少0.28cc、或至少0.29cc或至少0.30cc的磨耗率指数。
实施例46.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体包含不大于1.0cc、或不大于0.90cc、或不大于0.80cc、或不大于0.60cc、或不大于0.50cc的磨耗率指数。
实施例47.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体和第二磨料本体之间的磨耗率差异不大于较低磨耗率的200％。
实施例48.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体和第二磨料本体之间的磨耗率差异为至少5％、或至少10％或至少15％。
实施例49.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体和第二磨料本体之间的磨耗率差异为至少0.08cc、或至少0.10cc、或至少0.15cc、或至少0.18cc或至少0.20cc。
实施例50.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体和第二磨料本体之间的磨耗率差异为不大于1.0cc、或不大于0.90cc、或不大于0.80cc、或不大于0.60cc、或不大于0.50cc或不大于0.40cc。
实施例51.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含最大负载时的平均压缩应力为至少50MPa、或至少60MPa、或至少70MPa、或至少80MPa、或至少90MPa、或至少100MPa、或至少110MPa、或至少120MPa、或至少130MPa、或至少140MPa或至少150Mpa。
实施例52.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体包含在最大负载时的平均压缩应力为不大于450MPa、或不大于400MPa、或不大于380MPa、或不大于350MPa、或不大于320MPa、或不大于300MPa、或不大于280MPa、或不大于250MPa、或不大于220MPa、或不大于200MPa。
实施例53.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，进一步包括附接到基底的主平坦表面的多个磨料本体，其中多个磨料本体包括多个第一磨料本体和多个第二磨料本体，其中第一磨料本体和第二磨料本体可布置成相对于彼此以径向交替的方式布置。
实施例54.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，进一步包括附接到基底的主平坦表面的多个磨料本体，其中多个磨料本体包括多个第一磨料本体和多个第二磨料本体，其中多个第一磨料本体提供第一磨料表面区域SA1且多个第二磨料本体提供第二磨料表面区域SA2，且其中第一磨料表面区域与第二磨料表面区域的比，SA1/SA2至少为0.1、或至少0.2、或至少0.3、或至少0.4或至少0.5。
实施例55.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，进一步包括附接到基底的主平坦表面的多个磨料本体，其中多个磨料本体包括多个第一磨料本体和多个第二磨料本体，其中多个第一磨料本体提供第一磨料表面区域SA1且多个第二磨料本体提供第二磨料表面区域SA2，且其中第一磨料表面区域与第二磨料表面区域的比，SA1/SA2不大于10、或不大于9、或不大于8、或不大于7、或不大于6或不大于5。
实施例56.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中多个磨料本体包括第一磨料本体和第二磨料本体的随机布置。
实施例57.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中多个磨料本体包括第一磨料本体和第二磨料本体的非随机布置。
实施例58.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中多个磨料本体包括第一磨料本体和第二磨料本体的交替布置。
实施例59.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的磨料颗粒包含氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金刚石。
实施例60.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的磨料颗粒包含超硬磨料颗粒。
实施例61.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第一磨料本体的磨料颗粒包含金刚石。
实施例62.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的磨料颗粒包含氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、金刚石。
实施例63.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的磨料颗粒包含超硬磨料颗粒。
实施例64.根据前述实施例中任一项所述的磨料制品，其中第二磨料本体的磨料颗粒包含金刚石。
实例
一种磨料制品，该磨料制品使用下述材料和过程制备了2A2TS型砂轮形式。
通过最初以65∶35的金属合金∶盐的重量比混合粉末金属合金与非碘盐(从Shaw′s，Inc.，Worcester，Mass.制得)来形成多个金属粘结的磨料本体。盐的颗粒大小分布范围为约74至约210微米(即粗于200美国目且细于70美国目)。
粉末金属合金包括约40-45wt％铜粉(树枝状FS级，颗粒大小-325目，从Sintertech International Marketing Corp.，Ghent，N.Y.制得)、约4-10wt％磷/铜粉(1501级，颗粒大小-325目，从New Jersey Zinc Company，Palmerton，Pa.制得)的共混物和约47-53wt％重量百分比的锡粉(MD115级，颗粒大小-100/+325目，最大0.5％，从AlcanMetal Powders，Inc.，Elizabeth，N.J.制得)。
向金属合金/盐混合物中加入约1-4wt％金刚石磨料，可作为Warrant ABCSuperAbrasives微米级金刚石获得，且具有约3至约6微米的颗粒大小分布。混合该混合物直至其均匀共混。
然后将混合物分为相等的部分，并将每一部分放置于石墨模具中且在约400-410℃约在20-25MPa下热压约8-13分钟，直到每个本体的目标密度超过理论密度的95％。冷却后，将每个本体浸入沸水中约45分钟以去除盐分。用去离子(DI)水冲洗本体。后续重量损失和能量色散X射线(EDX)测量证实，基本上所有的盐都已从区段中去除。磨料本体中的每一个磨料本体具有约64-69vol％的孔隙率。
金属粘结磨料本体中的每一个金属粘结磨料本体具有占每个磨料本体的总体积的1-3vol％的第一超硬磨料颗粒(即金刚石磨料颗粒)含量、66-70vol％的第一孔隙含量、28-32vol％的第一粘结材料含量。
磨料本体中的每一个磨料本体都被磨削到所需的尺寸和公差。用Epo-tek 353NDTAmber粘结化合物将磨料本体附连至铝基底的主表面上。
如下表1中提供的，通过最初形成金刚石磨料、硼硅玻璃料、氧化铝玻璃球填料颗粒和粘结剂的混合物来形成多个陶瓷粘结磨料本体。应当理解，所有组分的总重量百分比为100％。下表2提供了玻璃料的组成。
表1
Figure BDA0003675265050000171
表2
组成 数量
Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1-2wt％
B<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 11-14wt％
CoO 1-2wt％
Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub> 1-2wt％
K<sub>2</sub>O 3-6wt％
MnO<sub>2</sub> 4.6wt％
Na<sub>2</sub>O 9-11wt％
SiO<sub>2</sub> 60-64wt％
对于BaO、CaO、CuO、HfO2、Li2O、La2O3、MgO、NiO、SrO、TiO2、YsO3、ZnO和ZrO2中的每一种，玻璃料包括小于1wt％。玻璃料中组分的和为100％。
然后将该混合物在25吨下被压制以形成一个或多个磨料生坯，其对应于约2500-2700psi的压力。然后在标准大气中以约680-720℃之间的最高烧制温度烧制本体约200-220分钟。陶瓷粘结磨料本体中的每个玻璃质粘结磨料本体具有占每个磨料本体的总体积的18-22vol％的第一超硬磨料颗粒(即金刚石磨料颗粒)含量、至少54-58vol％的第一孔隙含量、10-14vol％的第一粘结材料含量和6-12vol％的第一填料含量。
陶瓷粘结磨料本体具有与金属粘结磨料本体大致相同的尺寸，并使用Araldite2014和2014/A硬化剂附接到基底。陶瓷粘结磨料本体和金属粘结磨料本体可布置成相对于彼此以径向交替的方式布置，如图1提供的。
根据上述方法制备实例磨料制品和对比实例磨料制品。实例磨料制品具有约为0.2-0.3cc的磨耗率差异。对比实例具有大于0.45cc的磨耗率差异。对比实例的可用寿命明显小于实例的可用寿命。
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。本文提及的包括一种或多种组分的材料可解释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组成。术语“基本上由...组成”应解释为包括成分，该成分包括所指定的那些材料，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。除此之外或替代性地，在某些非限制性实施例中，本文所指定的组成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含量的范围，并且应当理解，给定材料内组分含量总计为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。进一步地，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，所述磨料制品包括：
基底，所述基底包括第一表面；
多个磨料本体，所述多个磨料本体附接到所述第一表面，其中所述多个
磨料本体包括：
第一磨料本体；和
第二磨料本体，其中所述第一磨料本体和所述第二磨料本体具有至少一种不同的磨料特性，其中所述磨料特性选自以下项的组：粘结剂组合物、粘结剂含量、孔隙含量、孔径分布、平均孔径、平均磨料颗粒大小、磨料颗粒组合物或它们的任何组合。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第一磨料本体包括：
第一超硬磨料颗粒含量，所述第一超硬磨料颗粒含量占所述第一磨料本体的总体积的至少12vol％且不大于28vo1％；
第一孔隙含量，所述第一孔隙含量占所述第一磨料本体的总体积的至少52vol％且不大于68vol％；以及
第一粘结材料含量，所述第一粘结材料含量占所述第一磨料本体的总体积的至少6vol％且不大于18vol％，其中所述粘结材料包含玻璃质材料。
3.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括：
所述第一磨料本体和所述第二磨料本体之间的至少0.08cc且不大于1.0cc的磨耗率差异；或
最大负载时至少50MPa且不大于500MPa的平均压缩应力。
4.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括所述第一磨料本体和所述第二磨料本体之间的至少0.08cc的磨耗率差异。
5.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括所述第一磨料本体和所述第二磨料本体之间的不大于1.0cc的磨耗率差异。
6.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括最大负载时至少50MPa的平均压缩应力。
7.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括最大负载时不大于500MPa的平均压缩应力。
8.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第一磨料本体包括至少0.08cc的磨耗率指数。
9.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第一磨料本体包括不大于1.0cc的磨耗率指数。
10.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第一磨料本体包括玻璃质粘结材料。
11.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第二磨料本体包括非玻璃质粘结材料。
12.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第二磨料本体包括金属粘结材料。
13.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述多个磨料本体包括所述第一磨料本体和所述第二磨料本体的交替布置。
14.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第二磨料本体包括至少0.25cc的磨耗率指数。
15.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第二磨料本体包括不大于1.0cc的磨耗率指数。
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