CN1545438A - 玻璃化超级磨具及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

磨具包含超级磨粒组分、填料组分和玻璃质粘合剂，所述填料组分包含空心体。可以使用天然和合成的金刚石、立方形氮化硼以及它们的混合物作为超级磨粒组分。所述玻璃质粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。所述玻璃质粘合剂组分还包含氧化钡。制造磨具的方法包括将超级磨粒组分、包含空心体的填料组分和玻璃质粘合剂组分混合起来，所述粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。较好在环境空气气氛中，在约600－850℃的温度下烧结所混合的组分。

Description

玻璃化超级磨具及其制造方法
在已知的最硬的材料中，有例如通过化学蒸气淀积制得的金刚石膜(CVD金刚石)、多晶金刚石(PCD)、晶体氮化硼(CBN)和多晶氮化硼(PCBN)。尖端嵌入PCD或其它硬质材料的切割工具是很难制造的。典型的切割工具制法要求两个研磨操作，粗磨和精磨，它们在不同的砂轮上进行。许多在粗磨和精磨这些材料中使用的常规磨具包括用金属粘结的超级砂轮。通常，用金属粘结的磨具每小时研磨的部件比玻璃粘结的工具少。
玻璃粘结的超级磨具具有吸引人的温度特性，但是它易碎，并与金属粘结的磨具相比，它更容易磨损。此外，玻璃粘结的金刚石磨具存在因为金刚石和玻璃粘结差而导致的性能缺陷。此外，制造玻璃粘结的金刚石磨具的已有方法通常要求高温、长时间以及非氧化或者还原气氛。
因此，要求一种能粗磨或精磨硬工件的磨具，以及制造这种工具的方法，它能减少或消除上述问题。
本发明通常涉及一种磨具以及制造磨具的方法。
所述磨具包含超级磨粒组分、填料组分和玻璃质粘合剂，所述填料组分包含空心体。所述玻璃质粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。在本发明的一个实施方式中，所述磨具包括一芯体以及在该芯体周边的研磨边缘。在另一实施方式中，所述磨具包含玻璃质粘合剂组分，它在低于约850℃的温度下烧结。
所示制造磨具的方法包括将超级磨粒组分、填料组分和玻璃质粘合剂组分混合起来，所述粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。在约600-850℃的温度下烧结所混合的组分。所得烧结的组分可以附到芯体上。
本发明磨具可以用于研磨切割工具的嵌入物。一种研磨基于金刚石的切割工具嵌入物的方法包括选择如上所述的磨具，使磨具和嵌入物接触，研磨所述嵌入物的边缘。通过本发明方法获得的嵌入物边缘基本上不含碎片和/或不规则形状。
本发明具有许多优点。例如，所述玻璃质粘合剂通常提供良好的玻璃-金刚石粘合，使磨具很好地适合于粗磨及精磨硬质材料，如多晶金刚石、金刚石膜、氮化硼、陶瓷及硬化金属。在使用中，本发明的磨具可以安装到金属芯体上，通常提供高产量、良好的边缘质量并降低砂轮磨损。可以使用同样的磨具来进行粗磨及精磨操作。本发明的方法可以在相对低的温度下进行，可以使用相对较短的均热(或烧结)时间。而且，可以使制造工艺减少或无需使用非氧化气氛如氮气或者还原碳来源。
本发明通常涉及磨具。磨具的例子包括砂轮、磨盘、砂轮截片、磨石以及细磨石。本发明还涉及制造磨具的方法。
本发明的磨具包含超级磨粒组分、包含空心体的填料组分和玻璃质粘合剂组分，所述粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。通常，所述磨具是粘结的磨具，这和例如涂布型磨具相反。
如本文所述，“超级磨料”是指磨粒在Knoop硬度仪上测量的硬度至少为立方氮化硼(CBN)的硬度即K100至少为4700。除了立方氮化硼外，超级磨料的其它例子包括天然和合成金刚石。合适的金刚石或者立方氮化硼材料可以是结晶的，或者多晶的。所述超级磨料较好是金刚石。
所述超级磨料呈粒状，也称为“粗砂”。本发明的超级磨粒组分可以从市场上购得，或者用常规方法制得。本发明所用超级磨料的平均粒度通常约为0.5-500微米。所述粒度范围较好为2-200微米。
在一个实施方式中，所述超级磨粒组分占所述超级磨具的至少约5体积％。在另一个实施方式中，所述超级磨粒组分约占所述超级磨具的5-50体积％，更好是约所述超级磨具的20-40体积％。
所述玻璃质粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。如本技术领域所知，玻璃质粘合剂通常由熔化原料如氧化硅(SiO2)、粘土、长石和其它可以混合及加工的原料而形成。一旦制得玻璃，它可以研磨成粉，通常称为“玻璃料”。在玻璃质粘结磨具中通常使用氧化硅-氧化铝玻璃粘合剂。
在一个实施方式中，所述玻璃质粘合剂组约占所述磨具的28体积％以下。在另一实施方式中，所述玻璃质粘合剂组分约占所述磨具的14-28体积％，更好是约占所述超级磨具的15-22体积％。
以所述玻璃质粘合剂组分计，本文所述的玻璃质粘合剂包含约1-6重量％的ZnO。在优选的实施方式中，ZnO约占所述玻璃质粘合剂组分的2-4重量％。
合适的碱金属氧化物例子以及所述玻璃质粘合剂组分中碱金属的合适量包括氧化钠(Na2O，约3-6重量％)、氧化钾(K2O，约4-7重量％)以及氧化锂(Li2O，约1-5重量％)。在一个实施方式中，所述玻璃质粘合剂组分的碱金属氧化物包括氧化钠和氧化钾。在另一个实施方式中，所述玻璃质粘合剂组分的碱金属氧化物还包括氧化锂。
在一个实施方式中，混合的碱金属氧化物的量约为所述玻璃质粘合剂组分的5-15重量％，较好是8-12重量％。在另一实施方式中，混合的碱金属氧化物的量大于所述玻璃质粘合剂组分的约9重量％。
在另一实施方式中，所述玻璃质粘合剂组分还包含1-6重量％的氧化钡(BaO)。在尤其优选的实施方式中，氧化钡约占所述玻璃质粘合剂组分的2-4重量％。在特别优选的实施方式中，所述氧化锌和氧化钡的混合量至少约为所述玻璃质粘合剂组分的5％。
所述玻璃质粘合剂组分还包括氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)、氧化硼(B2O3)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)和氧化镍(NiO)，且在玻璃组合物中，其它氧化物的量通常很少。
在一个实施方式中，所述玻璃质组分包含低温烧结的氧化硅-氧化铝基玻璃的玻璃料。所述氧化铝占所述玻璃质组分的1-10重量％。氧化硅和氧化铝的总量通常约为51-80重量％。
在一个实施方式中，所述玻璃质粘合剂组分包含约50-70重量％，较好是55-65重量％的SiO2；约16-25重量％，较好是18-22重量％的B2O3；约5-15重量％，较好是8-12重量％的碱金属氧化物；约1-6重量％，较好是约2-4重量％的BaO；约1-6重量％，较好是约2-4重量％的ZnO。在优选的实施方式中，所述玻璃质粘合剂在低于850℃的温度下熔化成磨料。至于熔化，是指将所述玻璃质粘合剂熔化，涂布并附着到磨粒上，在冷却之后形成粘结磨具。
本发明磨具的填料组分包括空心体。如本文所述，术语“空心”是指在基本上不渗水的壁内存在真空空间或者空腔。空心体可以是任何形状。合适的形状是球形。在一个实施方式中，所述填料组分的空心体，其空隙体积约为30-75％。在一个实施方式中，所述空心体的抗碎强度约为2000-5000psi。
所述空心体合适的材料包括玻璃陶瓷富铝红柱石、氧化铝、玻璃、陶瓷泡和陶瓷球体。优选在模制和烧结所述磨具过程中能耐受辗压的空心体。合适的空心体由Environsphere Co.，Zeeland Industries，3-M Specialty Materials以及PQCorp.提供。在一个实施例中，所述空心体是3-M Specialty Materials制造的Z-Light SpheresTM Ceramic Microsphere。
在一个实施方式中，所述空心体的平均直径约为10-150微米。较好的是，至少约90％的空心体，其粒度约为20-120微米。
在一个实施方式中，所述空心体在磨具中至少约为10体积％。在另一实施方式中，所述空心体在磨具中至少约为10-30体积％。优选包含至少90重量％完整空心体的磨具。
在本发明的一个实施方式中，磨具包含至少约15体积％空隙，这并不包括空心体中的空隙。所述空隙例如可以是磨具敞开的孔隙。
本发明的方法包括将超级磨粒组分、填料组分和玻璃质粘合剂组分混合起来，所述粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。可以通过过筛除去空心体中破裂的颗粒。
所述混合的组分在约600-850℃的最大温度下烧结。在一个实施方式中，所述混合的组分烧结约2-7小时。整个烧结周期约为12小时。意想不到的是，在这种相对较低的玻璃烧结温度下，所述包含氧化硅、氧化铝、混合碱金属氧化物和BaO的玻璃质粘合剂组分所需的烧成周期约为用于包含金刚石颗粒的磨具的市售玻璃质粘合剂所需时间的一半。
在具体的实施方式中，所述混合的组分在环境空气气氛中烧结。如本文所述，短语“环境空气气氛”是指从环境中抽取并未进行处理的空气。
在一个实施方式中，通过机械掺合将所述组分混合。如本技术领域所知，可以加入其它成分，如有机粘合剂。组分可以按顺序加入，或者一次性加入。任选地，所得混合物可以过筛除去在掺合过程中形成的团聚物。
将所述混合物置于合适的模具中，进行挤压。通常使用成形的塞子来盖住所述混合物。在一个实施例中，将所述混合的组分模制挤压成适于用作砂轮边缘的形状。可以通过任何方式如冷压和热压来进行挤压。优选避免辗压空心体的模制和挤压方法。
优选冷压，它通常包括在室温下施加足够固定模具组件的起始压力。所用起始压力通常约为50-150吨。然后，烧结所得模具未成熟的形状。如本文所述，术语“不成熟”是指物件在之后加工步骤中能保持其形状，却不具有足够永久保持其形状的强度。烧结可以在空气中进行15小时以下，烧结温度低于850℃，较好是600-750℃。
例如，在美国专利No.4,157,897和2,986,455中说明了热压方法，其内容参考引用于此。在Kirk-Othmer，Encyclopedoia of Chemical Technology，第三版，1979，第263页以及在Encyclopedoia of Materials Science and Engineering，第3卷，Pergamon Press Ltd.，1986，第2205-2208页中也说明了热压方法。在一个实施方式中，在烧结之前以及该过程中施加压力。在另一实施方式中，仅在烧结过程中施加压力。在另一实施方式中，在将制件从炉中取出后将压力施加到模塑组件上，这称为“热模压”。如本文所述，术语“热压”包括“热模压”步骤。烧结并不需要非氧化气氛。
通常，若使用热压，烧结通常在约500-750℃的温度下进行，最终模压压力通常约为0.7-1.5吨/平方英寸(tsi)。在所述最终温度和压力条件下进行模塑的保持时间约小于10分钟，较好约为4-8分钟。
使用不会辗压所述空心体的模压方法是关键。在一个实施方式中，在模压之后至少90重量％空心体保持完好。
将所述磨具从模具中取出，并经空气冷却。在之后的步骤中，按照标准方式使所述烧结的工具修边，并进行磨光，然后在使用前进行速度测试。
在实际使用中，本发明的磨具通常包括芯体周边上的研磨边缘。本发明的工具包括6A2H型、1A1型、6A1型、4A2型以及它们砂轮形状。所述研磨边缘包含上述磨粒、玻璃质粘合剂和填料组分。将粘合剂中的磨粒，例如模制的研磨片附着在芯体上的方法在本技术领域中是已知的，包括钎焊、激光焊接、胶粘或者胶结。优选胶结。
在本技术领域中已知金属、陶瓷、树脂和混合芯体。适用于本发明模具的芯体材料的例子是铝树脂复合物，通常它能提供良好的工具振动衰减。在一个实施方式中，铝树脂芯体具有以下重量百分数组成：约8.3％酚醛树脂、约90％铝粉以及约1.7％石灰。如本技术领域已知的，所述芯体可以将芯体母体模制成芯体形状，并在铝的熔化温度下进行烧结。铝芯体也适于作为本发明及其应用中的磨具。
在一个实施方式中，本发明的工具用于研磨切割工具的嵌入物，所述嵌入物由PCD、CDV或其它硬质超级磨料制得。用同样的工具可以进行粗磨和表面精磨。虽然用本发明硬度工具进行研磨的优点在研磨PCD嵌入物的边缘时最为明显，但是也可以使用这些工具研磨所述切割工具嵌入物的表面。所述研磨操作可以在表面以及基本上不含碎片或不规则物的嵌入物边缘上进行。
通过以下非限制性实施例进一步说明本发明。
实施例1
使用组合物A和B制造玻璃质试验条，以进行比较试验。组合物A是玻璃料粘合剂材料，它在用于研磨PCD和PCBN材料，尤其是金刚石基切割工具嵌入物(例如PCD、CVD及其它)的市售金刚石砂轮中作为玻璃质粘合剂。组合物A包含59-72重量％SiO2/Al2O3、20-23重量％B2O3、1-2重量％CaO和约5.0重量％Na2O。组合物A不含ZnO、混合碱金属氧化物或BaO。组合物B是本发明的玻璃质粘合剂，如表1所示(以重量百分数计)：
                                      表1
氧化物 SiO2  Al2O3  B2O3  CaO  ZnO  BaO  Na2O  K2O  Li2O 总量
B 58.01  1.73  21.04  1.21  3.03  2.60  4.59  5.19  2.60 100
在烧结之前，所述试验条的组成为：28％金刚石、15％陶瓷空心球体、24.5％玻璃粘合剂和32.5％孔隙率。所用陶瓷空心球体是SL150型(60-100微米)，从Environsphere获得。金刚石(15/25微米)从Saint-Gobain Ceramics &Plastics，Inc.，Worcester，MA获得。
为了制造所述试验条，将材料称重，并在碗中搅拌混合，然后通过105目的筛子(美国标准尺寸)筛分两次。然后，将它们置于合适大小的钢制模具中，制得尺寸如下的试验样品：0.24″×0.254″×2.625″。然后，将所述未烧结的制件转移到炉子中，以100℃/小时速度从室温升至所需温度的烧结周期进行烧结，并在该温度下保持4小时。所用烧结温度和气氛如表2所示。样品在炉子中冷却。
以0.050″/分钟十字头速度的负载速率，在具有外层跨距为2″的3-点弯曲夹具的Instron 4204型机械试验机上测量所述断裂模量(MOR)。
在表2中显示了所述试验样品的弯曲强度，以及在制造它们过程中使用的工艺条件。
                 表2
    A     B
    MOR(psi)     8369     10507-11923
    烧结温度     950℃     650-700℃
    气氛     N2     空气
表2所示结果表明，本发明的玻璃质砂轮要求烧结温度低，可以在非氧化气氛中加工，并具有优良的抗弯强度。
实施例2
如下所述，使用表1所示玻璃质粘合剂组成B制造6A2HA型砂轮。使用管式混合器，在有盖子的塑料容器中掺合162g原料10分钟，形成粘合剂混合物。将所述混合物与金刚石磨粒以及玻璃/陶瓷球体(SL150级)混合。所述金刚石磨粒从S-G Ceramics & Plastics，Inc.获得，其标称微米尺寸为15/25。所述玻璃/陶瓷球体从Environsphere Co.，Austrlia获得，其平均直径为60-100微米。通过24目筛子(美国标准尺寸)筛分所述混合物，使团块分裂。然后，将所述混合物压入模制环中，在空气中，以100℃/小时将温度升至最大温度800℃，并保持在800℃下4小时来烧结该环。在烧结之后，将所述研磨环冷却，从模具从剥出，并胶合到芯体上。
使用铝芯体或者铝-树脂复合芯体(90重量％Al粉、8.3重量％酚醛树脂和1.7重量％石灰)。砂轮烧结研磨边缘的组成为30％金刚石、20％空心体、17.5％玻璃粘合剂和32.5％孔隙率，以上均以体积计。
将设计用于边缘研磨机械工具用PCD嵌入物的本发明复合或铝芯体上的砂轮和市售砂轮(对比砂轮1)进行比较。在未知玻璃质粘合剂中，对比砂轮1包含30-40体积％金刚石颗粒。将该砂轮装到Coborn RG6自动磨床上。所有砂轮的尺寸均为6″×1.5″×40mm 6A2HA型砂轮。使用各砂轮研磨四个末梢有多晶金刚石的切割工具，它包括称为GE 1500 PCD的PCD材料。所有的试验都使用设定为2000转/分钟(RPM)的砂轮转速，研磨压力设定为5，以及Norton Company，Worceter，MA提供的3/4″×3/4″×6″NMVC600J8VCA整形块。结果列于表3中。如表3所见，进行本发明复合芯体及铝芯体砂轮以及市售砂轮的测试。
                        表3
  w.w./工具a  研磨时间 边缘
  Coburn RG6  自动磨床
对比砂轮1   0.001″   N/a
本发明复合芯体上的砂轮   0.001″   N/a
本发明铝芯体上的砂轮   0.001″   N/a 优良
a. w.w./工具是工具每件被研磨的工具产生的平均砂轮磨损。
安装到Ewag RS12手动研磨机上，比较本发明复合芯体或铝芯体上的砂轮和对比砂轮2，一种市售PCD砂轮。在未知玻璃质粘合剂组合物中，对比砂轮2包含30-40体积％金刚石颗粒。它具体用于研磨机械工具用的PCD嵌入物边缘。所有的砂轮均是6A2HA型砂轮。各砂轮用于研磨四个末梢有多晶金刚石的切割工具，它包括从GE获得的PCD材料，并称为GE 1500 PCD。所有的试验都使用设定为2400(RPM)的砂轮转速，恒定研磨压力为400牛，以及Norton Company提供的1″×1″×6″NSA800H2VM整形。结果列于表4中。
                                    表4
  w.w./工具a   研磨时间b 降低％ 边缘
  Ewag RS12   自动研磨机
对比砂轮2   0.00064″   3:70 ---- 优良
本发明复合芯体上的砂轮   0.00043″   2:84 -49％ w.w./工具-30％研磨时间 优良
本发明铝芯体上的砂轮   0.000393″   2:71 -63％ w.w./工具-36％研磨时间 优良
a. w.w./工具是工具每件被研磨的工具产生的平均砂轮磨损。
b.研磨四个嵌入物的时间
如表4可见，相比市售砂轮，本发明复合芯体和铝芯体上的砂轮具有改进的性能。观察到每个工具的砂轮磨损降低一半，且研磨时间缩短30％。
等价情形
参考其优选实施方式，已经揭示并描述了本发明，但是本领域技术人员应理解，在不背离本发明权利要求书所含范围的条件下可以在其形式和细节方面作出各种变化。

Claims (37)

1.一种磨具，所述磨具包括：
a)金属芯体；
b)在所述芯体周边的研磨边缘，其中，所述边缘包含超级磨粒组分、包含空心体的填料组分以及玻璃质粘合剂组分，它在低于850℃的温度下烧结，其特征在于，所述玻璃质粘合剂包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物。
2.权利要求1所述的磨具，其特征在于，所述金属芯体由铝形成。
3.权利要求1所述的磨具，其特征在于，所述超级磨粒组分选自金刚石、立方氮化硼以及它们的混合物。
4.权利要求3所述的磨具，其特征在于，所述玻璃质粘合剂组分还包含氧化钡。
5.权利要求4所述的磨具，其特征在于，所述玻璃质粘合剂组分的碱金属氧化物选自氧化钠、氧化钾和氧化锂。
6.权利要求5所述的磨具，其特征在于，所述玻璃质粘合剂组分的碱金属氧化物包含氧化钠和氧化钾。
7.权利要求1所述的磨具，其特征在于，所述空心体是空心球体。
8.权利要求7所述的磨具，其特征在于，所述空心球体由陶瓷材料形成。
9.权利要求1所述的方法，其特征在于，过筛所述空心体，除去破裂的颗粒。
10.权利要求9所述的方法，其特征在于，空心体中至少90重量％的粒度在约为20-120微米的范围内。
11.权利要求1所述的磨具，其特征在于，所述超级磨粒组分量约为5-50体积％。
12.权利要求11所述的磨具，其特征在于，所述玻璃质粘合剂组分量约为14-28体积％。
13.权利要求12所述的磨具，其特征在于，所述空心体量至少约为10体积％。
14.权利要求13所述的磨具，其特征在于，所述空心体量约为10-30体积％。
15.权利要求14所述的磨具，其特征在于，所述工具还包含至少15体积％的开孔隙率。
16.权利要求15所述的磨具，其特征在于，所述碱金属氧化物的总量约为所述玻璃质粘合剂组分的5-15重量％。
17.权利要求16所述的磨具，其特征在于，所述碱金属氧化物的总量约为所述玻璃质粘合剂组分的8-12重量％。
18.权利要求1所述的磨具，其特征在于，氧化锌的量约为所述玻璃质粘合剂组分的1-6重量％。
19.权利要求18所述的磨具，其特征在于，氧化锌的量约为所述玻璃质粘合剂组分的2-4重量％。
20.权利要求19所述的磨具，其特征在于，所述玻璃质粘合剂组分还包含氧化钡，其中氧化锌和氧化钡的总量至少约为所述玻璃质粘合剂组分的5％。
21.制造粘结的磨具的方法，所述方法包括如下步骤：
a)选择烧结的玻璃质粘合剂组分，它包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物；
b)将超级磨粒组分、包含空心体的填料组分以及玻璃质粘合剂组分混合；
c)在约600-850℃的温度下烧结所述混合的组分。
22.权利要求21所述的方法，其特征在于，所述混合的组分在最高温度下烧结约2-7小时。
23.权利要求22所述的方法，其特征在于，所述混合的组分在环境空气气氛下烧结。
24.权利要求23所述的方法，其特征在于，所述超级磨粒组分量约为5-50体积％。
25.权利要求24所述的方法，其特征在于，所述超级磨粒组分量约为14-28体积％。
26.权利要求25所述的方法，其特征在于，所述空心体量约为10-30体积％。
27.权利要求26所述的方法，其特征在于，所述工具还包含至少15体积％的开孔隙率。
28.权利要求21所述的方法，其特征在于，所述碱金属氧化物的总量约为所述玻璃质粘合剂组分的5-15重量％。
29.权利要求28所述的方法，其特征在于，所述碱金属氧化物的总量约为所述玻璃质粘合剂组分的8-12重量％。
30.权利要求28所述的方法，其特征在于，氧化锌的量约为所述玻璃质粘合剂组分的1-6重量％。
31.权利要求30所述的方法，其特征在于，氧化锌的量约为所述玻璃质粘合剂组分的2-4重量％。
32.权利要求31所述的方法，其特征在于，所述玻璃质粘合剂组分还包含氧化钡，其中氧化锌和氧化钡的总量至少约为所述玻璃质粘合剂组分的5重量％。
33.权利要求21所述的方法，其特征在于，过筛所述空心体，除去破裂的颗粒。
34.权利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法还包括热压或冷压步骤，在施压之后，至少约90重量％的空心体保持完好。
35.权利要求21所述的方法，其特征在于，将所述烧结的组分胶结到金属芯体上。
36.制造粘结的磨具的方法，所述方法包括如下步骤：
a)将至少约5体积％的超级磨粒组分、至少约10体积％的包含空心体的填料组分以及小于28体积％的玻璃质粘合剂组分混合，所述玻璃质粘合剂组分包含氧化锌和至少两种碱金属氧化物；
b)在有效避免辗碎10重量％以上空心体的压力下模塑所述混合组分；
c)在约600-850℃的温度下烧结所述混合的组分，形成孔隙率至少约为15％的粘结的磨具。
37.权利要求39所述的磨具，其特征在于，模制所述粘结的磨具，形成一边缘，将该边缘附到芯体上。
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SE (1) SE527836C2 (zh)
WO (1) WO2003018261A2 (zh)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100376714C (zh) * 2004-12-08 2008-03-26 上海江信超硬材料有限公司 一种金刚石表面涂覆玻璃涂覆三氧化二铝镀钛复合结构及制造方法
CN102001053A (zh) * 2010-10-27 2011-04-06 南京航空航天大学 陶瓷空心球复合结合剂立方氮化硼砂轮工作层及其制造方法
CN103737499A (zh) * 2014-01-08 2014-04-23 苏州赛力精密工具有限公司 一种端面超精磨专用金属陶瓷cbn砂轮及其制备方法
CN105171623A (zh) * 2015-09-02 2015-12-23 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 一种玻璃质结合剂，标准硬度块及其制造方法
CN105992805A (zh) * 2013-12-19 2016-10-05 金世博股份公司 磨粒及具有高研磨性能的磨料
CN107000168A (zh) * 2014-11-21 2017-08-01 3M创新有限公司 粘结磨料制品和制造方法
CN113474123A (zh) * 2019-02-27 2021-10-01 株式会社则武 含玻璃填料的金属结合剂磨石
CN114378731A (zh) * 2022-01-25 2022-04-22 长沙市萨普新材料有限公司 一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6609963B2 (en) * 2001-08-21 2003-08-26 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Vitrified superabrasive tool and method of manufacture
WO2004011020A1 (en) * 2002-07-30 2004-02-05 Unova Ip Corp. Segmented superabrasive grinding device
US20050047989A1 (en) * 2003-08-25 2005-03-03 Daniel Watson Thermally treated polycrystalline diamond (PCD) and polycrystalline diamond compact (PDC) material
US8388774B1 (en) 2003-06-24 2013-03-05 Daniel Martin Watson Multiwave thermal processes to improve metallurgical characteristics
US7722691B2 (en) * 2005-09-30 2010-05-25 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive tools having a permeable structure
US7399330B2 (en) * 2005-10-18 2008-07-15 3M Innovative Properties Company Agglomerate abrasive grains and methods of making the same
US20080190036A1 (en) * 2007-02-14 2008-08-14 Ramsey W Gene Acoustic driven toughened foam glass abrasive devices and a method for producing the same
MX354090B (es) * 2007-03-14 2018-02-13 Saint Gobain Abrasives Inc Articulo abrasivo ligado y metodo de fabricacion.
PL2200780T3 (pl) * 2007-09-24 2011-11-30 Saint Gobain Abrasives Inc Produkty ścierne obejmujące aktywne wypełniacze
TW201024034A (en) 2008-12-30 2010-07-01 Saint Gobain Abrasives Inc Bonded abrasive tool and method of forming
DE102009006699A1 (de) 2009-01-29 2010-08-05 Rhodius Schleifwerkzeuge Gmbh & Co. Kg Schleifmittel mit pflanzlichen Samenkapseln als Füllstoff
US20110045739A1 (en) * 2009-05-19 2011-02-24 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Method and Apparatus for Roll Grinding
MX2012004236A (es) * 2009-10-08 2012-08-23 Saint Gobain Abrasives Inc Articulo aglomerado abrasivo y metodo de formacion.
CA2781144C (en) * 2009-12-02 2014-11-25 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Bonded abrasive article and method of forming
KR20150002836A (ko) * 2009-12-02 2015-01-07 생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드 결합된 연마 물품 및 생성 방법
JP5419173B2 (ja) * 2011-03-28 2014-02-19 株式会社アライドマテリアル 超砥粒ホイールおよびそれを用いた研削加工法
EP2699387B1 (en) * 2011-04-18 2022-06-29 3M Innovative Properties Company Resin bonded grinding wheel
BR112014005361A2 (pt) * 2011-09-07 2017-03-28 3M Innovative Properties Co artigo abrasivo colado
EP2782712B1 (en) 2011-11-23 2020-07-08 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive article for ultra high material removal rate grinding operations
US9266220B2 (en) 2011-12-30 2016-02-23 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive articles and method of forming same
WO2013102174A1 (en) * 2011-12-30 2013-07-04 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive articles and method of forming same
AR091550A1 (es) 2012-06-29 2015-02-11 Saint Gobain Abrasives Inc Producto abrasivo aglomerado y metodo de formacion
DE102012017969B4 (de) * 2012-09-12 2017-06-29 Center For Abrasives And Refractories Research & Development C.A.R.R.D. Gmbh Agglomerat-Schleifkorn mit eingelagerten Mikrohohlkugeln
US10081747B2 (en) 2014-06-18 2018-09-25 Klingspor Ag Multilayer abrasive particle
US20160002515A1 (en) * 2014-07-01 2016-01-07 Diamond Innovations, Inc. Glass coated cbn particles and method of making them
JP6439047B2 (ja) 2014-12-01 2018-12-19 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド 炭化ケイ素を有する凝集体と無機結合材とを含む研磨物品
JP6854634B2 (ja) * 2016-12-07 2021-04-07 株式会社ディスコ ビトリファイドボンド砥石
WO2019087481A1 (ja) * 2017-10-30 2019-05-09 住友電気工業株式会社 焼結体、及び、それを含む切削工具
JP2019181613A (ja) * 2018-04-06 2019-10-24 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 粗組織均質構造のビトリファイド砥石
WO2022011234A1 (en) 2020-07-10 2022-01-13 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Bonded abrasive article and method of making the same

Family Cites Families (56)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2309463A (en) 1935-11-23 1943-01-26 Norton Co Abrasive article and method of making the same
US2334266A (en) 1939-02-02 1943-11-16 Carborundum Co Diamond abrasive article
US2332241A (en) 1941-12-06 1943-10-19 Norton Co Grinding wheel
US2343218A (en) 1942-01-22 1944-02-29 Norton Co Abrasive article and method of making the same
US2986455A (en) 1958-02-21 1961-05-30 Carborundum Co Bonded abrasive articles
US3925035A (en) 1972-02-22 1975-12-09 Norton Co Graphite containing metal bonded diamond abrasive wheels
US3986847A (en) 1973-06-15 1976-10-19 Cincinnati Millacron, Inc. Vitreous bonded cubic boron nitride abrasive articles
US4157897A (en) 1977-04-14 1979-06-12 Norton Company Ceramic bonded grinding tools with graphite in the bond
JPS5439292A (en) 1977-09-02 1979-03-26 Nippon Toki Kk Vitrified boron nitride grind stone
JPS55144967A (en) * 1979-04-27 1980-11-12 Citizen Watch Co Ltd Diamond broach
US4334895A (en) 1980-05-29 1982-06-15 Norton Company Glass bonded abrasive tool containing metal clad graphite
US4347295A (en) 1980-10-09 1982-08-31 Corning Glass Works Sealing glasses for electrochemical, electrical, electronic, and optical applications
JPS58223564A (ja) 1982-05-10 1983-12-26 Toshiba Corp 砥石およびその製造法
US4543107A (en) 1984-08-08 1985-09-24 Norton Company Vitrified bonded grinding wheels containing sintered gel aluminous abrasive grits
US4634453A (en) 1985-05-20 1987-01-06 Norton Company Ceramic bonded grinding wheel
EP0211247A3 (de) * 1985-07-31 1987-05-27 Techno-Keramik GmbH Feinschleifwerkzeug für die Bearbeitung von Werkstücken aus Metall, Glas oder Keramik
JPH0624700B2 (ja) * 1986-04-21 1994-04-06 株式会社ノリタケカンパニーリミテド ビトリファイド砥石
JPS62297070A (ja) 1986-06-16 1987-12-24 Mizuho Kenma Toishi Kk セラミック質超硬砥粒砥石の製造方法
SU1418730A1 (ru) 1987-01-05 1988-08-23 Киевское Высшее Инженерное Радиотехническое Училище Противовоздушной Обороны Устройство дл моделировани систем массового обслуживани
JPS63256364A (ja) 1987-04-11 1988-10-24 F S K:Kk 多孔質型超砥粒砥石
JPH0716881B2 (ja) 1988-06-16 1995-03-01 株式会社ノリタケカンパニーリミテド ビトリファイド超砥粒砥石
US4898597A (en) 1988-08-25 1990-02-06 Norton Company Frit bonded abrasive wheel
US4951427A (en) 1989-05-30 1990-08-28 General Electric Company Refractory metal oxide coated abrasives and grinding wheels made therefrom
US4997461A (en) 1989-09-11 1991-03-05 Norton Company Nitrified bonded sol gel sintered aluminous abrasive bodies
US5131923A (en) 1989-09-11 1992-07-21 Norton Company Vitrified bonded sol gel sintered aluminous abrasive bodies
US5037453A (en) 1989-09-13 1991-08-06 Norton Company Abrasive article
JPH03184771A (ja) * 1989-12-13 1991-08-12 Kurenooton Kk 多孔性ビトリファイド研摩砥石とその製法
US5094672A (en) 1990-01-16 1992-03-10 Cincinnati Milacron Inc. Vitreous bonded sol-gel abrasive grit article
US5129919A (en) 1990-05-02 1992-07-14 Norton Company Bonded abrasive products containing sintered sol gel alumina abrasive filaments
US5118326A (en) 1990-05-04 1992-06-02 Norton Company Vitrified bonded grinding wheel with mixtures of sol gel aluminous abrasives and silicon carbide
US5037452A (en) 1990-12-20 1991-08-06 Cincinnati Milacron Inc. Method of making vitreous bonded grinding wheels and grinding wheels obtained by the method
US6123743A (en) 1991-01-07 2000-09-26 Norton Company Glass-ceramic bonded abrasive tools
US5203886A (en) 1991-08-12 1993-04-20 Norton Company High porosity vitrified bonded grinding wheels
US5250084A (en) 1992-07-28 1993-10-05 C Four Pty. Ltd. Abrasive tools and process of manufacture
US5256603A (en) 1992-11-19 1993-10-26 Corning Incorporated Glass bonded ceramic composites
US5300129A (en) 1993-01-19 1994-04-05 General Electric Company Coating for improved retention of cbn in vitreous bond matrices
JP3086106B2 (ja) * 1993-06-29 2000-09-11 クレノートン株式会社 ビトリファイド立方晶窒化ホウ素砥粒研削砥石とその製造方法
US5536283A (en) 1993-07-30 1996-07-16 Norton Company Alumina abrasive wheel with improved corner holding
US5401284A (en) 1993-07-30 1995-03-28 Sheldon; David A. Sol-gel alumina abrasive wheel with improved corner holding
US5472461A (en) 1994-01-21 1995-12-05 Norton Company Vitrified abrasive bodies
DE69530780T2 (de) 1994-09-30 2004-03-18 Minnesota Mining And Mfg. Co., St. Paul Beschichteter schleifgegenstand und verfahren zu seiner herstellung
US5536282A (en) 1994-11-08 1996-07-16 Cincinnati Milacron Inc. Method for producing an improved vitreous bonded abrasive article and the article produced thereby
US5607489A (en) 1996-06-28 1997-03-04 Norton Company Vitreous grinding tool containing metal coated abrasive
US5711774A (en) * 1996-10-09 1998-01-27 Norton Company Silicon carbide abrasive wheel
JPH10138148A (ja) 1996-11-11 1998-05-26 Noritake Co Ltd ビトリファイド超砥粒砥石
JP3086667B2 (ja) * 1997-04-30 2000-09-11 大阪ダイヤモンド工業株式会社 超砥粒砥石
US5863308A (en) * 1997-10-31 1999-01-26 Norton Company Low temperature bond for abrasive tools
US6074278A (en) 1998-01-30 2000-06-13 Norton Company High speed grinding wheel
US6102789A (en) * 1998-03-27 2000-08-15 Norton Company Abrasive tools
US6019668A (en) * 1998-03-27 2000-02-01 Norton Company Method for grinding precision components
US6086648A (en) 1998-04-07 2000-07-11 Norton Company Bonded abrasive articles filled with oil/wax mixture
JP3373797B2 (ja) * 1998-10-28 2003-02-04 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 樹脂含浸補強ビトリファイド砥石およびその製造方法
US6066189A (en) 1998-12-17 2000-05-23 Norton Company Abrasive article bonded using a hybrid bond
JP2001205566A (ja) * 2000-01-26 2001-07-31 Noritake Co Ltd 樹脂含浸ビトリファイド砥石およびその製造方法
WO2001070463A2 (en) * 2000-03-23 2001-09-27 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Vitrified bonded abrasive tools
US6609963B2 (en) * 2001-08-21 2003-08-26 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Vitrified superabrasive tool and method of manufacture

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100376714C (zh) * 2004-12-08 2008-03-26 上海江信超硬材料有限公司 一种金刚石表面涂覆玻璃涂覆三氧化二铝镀钛复合结构及制造方法
CN102001053A (zh) * 2010-10-27 2011-04-06 南京航空航天大学 陶瓷空心球复合结合剂立方氮化硼砂轮工作层及其制造方法
CN102001053B (zh) * 2010-10-27 2012-07-18 南京航空航天大学 陶瓷空心球复合结合剂立方氮化硼砂轮工作层及其制造方法
CN105992805A (zh) * 2013-12-19 2016-10-05 金世博股份公司 磨粒及具有高研磨性能的磨料
CN105992805B (zh) * 2013-12-19 2018-02-16 金世博股份公司 磨粒及具有高研磨性能的磨料
CN103737499A (zh) * 2014-01-08 2014-04-23 苏州赛力精密工具有限公司 一种端面超精磨专用金属陶瓷cbn砂轮及其制备方法
CN103737499B (zh) * 2014-01-08 2016-03-09 苏州赛力精密工具有限公司 一种端面超精磨专用金属陶瓷cbn砂轮及其制备方法
CN107000168A (zh) * 2014-11-21 2017-08-01 3M创新有限公司 粘结磨料制品和制造方法
CN105171623A (zh) * 2015-09-02 2015-12-23 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 一种玻璃质结合剂，标准硬度块及其制造方法
CN113474123A (zh) * 2019-02-27 2021-10-01 株式会社则武 含玻璃填料的金属结合剂磨石
CN113474123B (zh) * 2019-02-27 2023-11-14 株式会社则武 含玻璃填料的金属结合剂磨石
CN114378731A (zh) * 2022-01-25 2022-04-22 长沙市萨普新材料有限公司 一种用于蓝宝石减薄的金刚石砂轮盘及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
ES2258395A1 (es) 2006-08-16
WO2003018261A8 (en) 2004-03-25
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JP2011067947A (ja) 2011-04-07
AU2002319683A1 (en) 2003-03-10
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NL1021276C2 (nl) 2004-08-24
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JP2005500177A (ja) 2005-01-06
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JP4979997B2 (ja) 2012-07-18
PL368304A1 (en) 2005-03-21
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DE10297124B4 (de) 2006-04-20
GB2395200A (en) 2004-05-19
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NL1021276A1 (nl) 2003-02-24
US20030045221A1 (en) 2003-03-06
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