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CN109890931B - 可磁化磨料颗粒和包含可磁化磨料颗粒的磨料制品 - Google Patents

可磁化磨料颗粒和包含可磁化磨料颗粒的磨料制品 Download PDF

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CN109890931B CN201780066458.9A CN201780066458A CN109890931B CN 109890931 B CN109890931 B CN 109890931B CN 201780066458 A CN201780066458 A CN 201780066458A CN 109890931 B CN109890931 B CN 109890931B
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Abstract

本发明提供一种可磁化磨料颗粒，该可磁化磨料颗粒包括具有外表面的陶瓷体和设置在外表面的一部分而非全部外表面上的可磁化层。陶瓷体包括具有两个相对的主面的片状物，该两个相对的主面通过多个侧面彼此连接。可磁化层完全覆盖两个相对的主面中的一个主面，并且可磁化层具有垂直于或平行于该可磁化层完全覆盖的面取向的磁偶极子。还公开了多个可磁化磨料颗粒和包含它们的磨料制品。还公开了制备前述的方法。

Description

可磁化磨料颗粒和包含可磁化磨料颗粒的磨料制品
技术领域
本公开广泛地涉及磨料颗粒、磨料制品及其制备方法。
背景技术
各种类型的磨料制品在本领域中是已知的。例如，涂覆的磨料制品通常具有通过树脂状粘结剂材料粘附到背衬的磨料颗粒。示例包括砂纸和结构化磨料，其具有粘附到背衬的精确成形的磨料复合物。磨料复合物通常包括磨料颗粒和树脂状粘结剂。
粘结的磨料颗粒包括保留在粘结剂基质中的磨料颗粒，该粘结剂基质可以是树脂状或玻璃质的。示例包括磨石、切割轮、珩磨机和磨刀石。
磨料制品(诸如例如涂覆的磨料制品和粘结的磨料制品)中磨料颗粒的精确放置和取向多年来一直是人们持续关注的焦点。
例如，已经使用诸如磨料颗粒的静电涂覆的技术制备涂覆的磨料制品，以使压碎的磨料颗粒与垂直于背衬的纵向轴线对准。同样，已经通过如美国专利申请公布2013/0344786A1(Keipert)中公开的机械方法对成形磨料颗粒进行了对准。
在专利文献中已经描述了粘结的磨料制品中磨料颗粒的精确放置和取向。例如，美国专利1,930,788(Buckner)描述了使用磁通量来将具有薄的铁灰尘涂层的磨料颗粒取向在粘结的磨料制品中。同样，英国(GB)专利396,231(Buckner)描述了使用磁场来取向具有薄的铁或钢灰尘涂层的磨料颗粒，以将磨料颗粒取向在粘结的磨料制品中。使用这种技术，磨料颗粒在粘结轮中径向取向。
美国专利申请公布2008/0289262A1(Gao)公开了用于制备均匀分布、阵列图案和优选取向的磨料颗粒的设备。使用电流形成磁场，使得针状软磁金属棒吸收或释放镀有软磁材料的磨料颗粒。
发明内容
本发明人已经发现，根据本公开的具有不完全可磁化层的可磁化磨料颗粒可使用磁场以不同于在其整个表面上具有层的磨料颗粒的方式进行操纵以提供各种磨料制品。
在一个方面，本公开提供了一种可磁化磨料颗粒，该可磁化磨料颗粒包括具有外表面的陶瓷体和设置在外表面的一部分而非全部外表面上的可磁化层。
在另一方面，本公开提供了多个根据本公开的可磁化磨料颗粒。
在另一方面，本公开提供了保留在粘结剂材料中的多个根据本公开的可磁化磨料颗粒。
如本文所用：
术语“陶瓷”是指由至少一种与氧、碳、氮或硫组合的金属元素(可包括硅)制成的各种硬、脆、耐热和耐腐蚀材料中的任一种材料。例如，陶瓷可以是结晶的或多晶的。
术语“亚铁磁体”是指表现出亚铁磁性的材料(整体)。亚铁磁性是一种发生在固体中的永久磁性，其中与单个原子相关联的磁场本身自发地对准、一些平行或沿相同方向(如铁磁性)，而另一些通常是反平行的、或者沿相反的方向配对(如反铁磁性)。亚铁磁材料单晶的磁性行为可归因于平行对准；这些原子在反平行布置中的稀释效应使这些材料的磁强度通常小于纯铁磁固体诸如金属铁的磁强度。亚铁磁性主要发生在称为铁氧体的磁性氧化物中。产生亚铁磁性的自发对准在称为居里点的温度之上完全被破坏，这是每种亚铁磁材料的特征。当材料的温度低于居里点时，亚铁磁性就会恢复。
术语“铁磁体”是指表现出铁磁性的材料(整体)。铁磁性是一种物理现象，其中某些不带电的材料强烈地吸引其它材料。与其它物质相比，铁磁材料易于磁化，并且在强磁场(例如，大于1000高斯(1kG)，优选地大于3kG，更优选地大于5kG)，并且更优选地大于7kG)中，磁化接近一个称为饱和的确定极限。当施加场并且然后移除场时，磁化不会返回其原始值。这种现象称为磁滞。当被加热到称为居里点的某个温度时，对于每种物质通常是不同的，铁磁性材料失去其特性并且不再是磁性的；然而，它们在冷却时再次变成铁磁性的。
除非另有说明，否则术语“磁性”是指在20℃下是铁磁性或亚铁磁性的，或者能够制成铁磁性或亚铁磁性的。
术语“可磁化”是指被引用的物品是磁性的或者可使用施加的磁场制成磁性的，并且优选地具有至少0.001电磁单位(emu)，更优选地至少0.005emu，更优选地0.01emu，至多包括0.1emu的磁矩，虽然这不是必需的。
术语“磁场”是指不是由任何一个或多个天体(例如，地球或太阳)产生的磁场。通常，在本公开的实践中使用的磁场在可磁化磨料颗粒被取向的区域中具有至少约10高斯(1mT)，优选地至少约100高斯(10mT)，并且更优选地至少约1000高斯(0.1T)的磁场强度。
术语“可磁化”是指能够被磁化或已经处于磁化状态。
术语“成形陶瓷体”是指在其制备期间在某点处有意成形(例如，挤出、模切、模塑、丝网印刷)的陶瓷体，使得所得陶瓷体是非随机形状的。如本文使用，术语“成形陶瓷体”不包括通过机械压碎或研磨操作获得的陶瓷体。
术语“精确成形的陶瓷体”是指一种陶瓷体，其中陶瓷体的至少一部分具有从用于形成前体精确成形的陶瓷体的模具腔复制的预定形状，该前体精确成形的陶瓷体被烧结以形成精确成形的陶瓷体。精确成形的陶瓷体通常具有预定的几何形状，该几何形状基本上复制了用于形成成形磨料颗粒的模具腔。
术语“长度”是指物体的最长尺寸。
术语“宽度”是指物体的垂直于其长度的最长尺寸。
术语“厚度”是指物体的垂直于其长度和宽度两者的最长尺寸。
术语“纵横比”是指物体的长度/厚度比。
术语“基本上”是指所述属性的35％(优选地在30％内，更优选地在25％内，更优选地在20％内，更优选地在10％内，并且更优选地在5％内)。
在考虑具体实施方式以及所附权利要求书时，将进一步理解本公开的特征和优点。
附图说明
图1是根据本公开的一个实施方案的示例性可磁化磨料颗粒100的示意性透视图。
图1A是图1中的区域1A的放大视图。
图2是根据本公开的一个实施方案的示例性可磁化磨料颗粒200的示意性透视图。
图3是根据本公开的一个实施方案的示例性可磁化磨料颗粒300的示意性透视图。
图4是根据本公开的示例性中心凹陷砂轮400的透视图。
图5是根据本公开的示例性涂覆的磨料制品500的侧视图。
图6是根据本公开的示例性涂覆的磨料制品600的侧视图。
图7A是根据本公开的示例性非织造磨料制品700的透视图。
图7B是图7A中的区域7B的放大视图。
图8是在磁场中取向的实施例1的可磁化成形磨料颗粒的光学显微照片。
图9是在磁场中取向的实施例1的可磁化成形磨料颗粒的光学显微照片。
图10是实施例2的可磁化成形磨料颗粒的光学显微照片。
图11是实施例3中制备的可磁化成形磨料颗粒的光学显微照片。
图12是实施例2(右)和实施例3(左)中制备的可磁化成形磨料颗粒的光学显微照片。
图13A和图13B是在磁场的不同区域中取向的实施例4的可磁化成形磨料颗粒的光学显微照片。
图14A和图14B是在磁场的不同区域中取向的实施例5的可磁化成形磨料颗粒的光学显微照片。
在说明书和附图中重复使用的参考符号旨在表示本公开的相同或类似的特征结构或元件。应当理解，本领域的技术人员可以设计出许多落入本公开原理的范围内及符合本公开原理的实质的其它修改形式和实施方案。附图可不按比例绘制。
具体实施方式
例如，根据本公开的可磁化磨料颗粒可具有图1至图3中所示的各种不同的基本构型。
现在参考图1和图1A，可磁化磨料颗粒100包括精确成形的陶瓷体110和可磁化层120。可磁化层120优选地包括保留在粘结剂基质130(也简称为“粘结剂”)中的可磁化颗粒125。陶瓷体110具有两个相对的主表面160、162，该两个相对的主表面通过三个侧表面140a、140b、140c彼此连接。可磁化层120设置在陶瓷体110的侧表面140a上。在这种构型中，可磁化层可任选地某种程度上延伸到成形陶瓷研磨体的其它表面上，但是不延伸成覆盖成形陶瓷体的任何其它表面的大部分。如图所示，可磁化层120与侧表面140a共同延伸。有利地，这种类型的可磁化磨料颗粒可优先地与平行于磁场力线的可磁化层涂覆表面对准。
在第二种构型中，如图2所示，可磁化磨料颗粒200包括精确成形的陶瓷体110和可磁化层220。可磁化层220优选地包括保留在粘结剂基质130(参见图1A)中的可磁化颗粒125(参见图1A)。陶瓷体110具有两个相对的主表面160、162，该两个相对的主表面通过三个侧表面140a、140b、140c彼此连接。可磁化层220设置在陶瓷体110的主表面160上。在这种构型中，可磁化层可任选地某种程度上延伸到成形陶瓷研磨体的其它表面上，但是不延伸成覆盖成形陶瓷体的任何其它表面的大部分。如图所示，可磁化层220与主表面160共同延伸。有利地，这种类型的可磁化磨料颗粒优先地与磁场力线对准，从而当可磁化磨料颗粒居中设置在磁体附近时(即，远离磁体边缘处的磁场曲率)，导致可磁化磨料颗粒的直立取向。
在第三种构型中，如图3所示，可磁化磨料颗粒300包括成形陶瓷磨料体310和可磁化层320。可磁化层320优选地包括保留在粘结剂基质130(参见图1A)中的可磁化颗粒125(参见图1A)。陶瓷体310是杆形的。可磁化层320设置在陶瓷体310的端表面350上。在这种构型中，可磁化层可任选地某种程度上延伸到成形陶瓷体310的侧表面340上，但是不延伸成覆盖成形陶瓷体的任何其它表面的大部分。如图所示，可磁化层320与端表面350共同延伸。有利地，这种类型的可磁化磨料颗粒优先地沿着磁场力线对准它们的纵向轴线，从而导致相应的可磁化磨料颗粒的纵向轴线被取向。
通常，由于磁场线的取向在磁体的中心和边缘处趋于不同，因此在将可磁化磨料颗粒包含在磨料制品中期间也可产生各种所需的可磁化磨料颗粒取向。
可磁化层可以是一体可磁化材料，或者它可包含粘结剂基质中的可磁化颗粒。合适的粘结剂可以是玻璃质或有机的，例如，如下文对粘结剂基质130所述。例如，粘结剂基质可例如选自上文列出的那些玻璃质粘结剂和有机粘结剂。陶瓷体可包括任何陶瓷材料(优选地陶瓷研磨材料)，例如，选自下文列出的陶瓷(即，不包括金刚石)磨料材料。可磁化层可通过任何合适的方法诸如例如浸涂、喷涂、涂漆、物理气相沉积和粉末涂覆设置在陶瓷体上。单个可磁化磨料颗粒可具有可磁化层，该可磁化层具有不同的覆盖程度和/或覆盖位置。可磁化层优选地基本上不含(即，含有小于5重量％，优选地含有小于1重量％)陶瓷体中使用的陶瓷磨料。
可磁化层可基本上由可磁化材料(例如>99重量％至100重量％的蒸汽涂覆金属及其合金)组成，或者它可含有保留在粘结剂基质中的磁性颗粒。如果存在，则可磁化层的粘结剂基质可以是基于无机树脂的(例如，玻璃质的)或基于有机树脂的，并且通常由相应的粘结剂前体形成。
例如，通过将可磁化层或其前体施加到陶瓷体，可制备根据本公开的可磁化磨料颗粒。可通过物理气相沉积提供可磁化层，如下文所述。可磁化层前体可作为液体载体中的分散体或浆液提供。分散体或浆液载体和可通过例如将其组分(例如，可磁化颗粒、任选的粘结剂前体和液体载体)简单混合来制备。示例性的液体载体包括水、醇(例如甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、乙二醇单甲醚)、醚(例如甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚)、以及它们的组合。分散体或浆液可含有附加组分，诸如例如分散剂、表面活性剂、脱模剂、着色剂、消泡剂和流变改性剂。通常，在涂覆到陶瓷体上之后，干燥可磁化层前体以除去大部分或全部液体载体，尽管这不是必需的。如果使用可固化的粘结剂前体，则通常遵循固化步骤(例如，加热和/或暴露于光化辐射)以提供可磁化层。
玻璃质粘结剂可由包含一种或多种原料的混合物或组合的前体组合物制备，该原料在加热至高温时熔化和/或熔融以形成整体的玻璃质粘结剂基质。玻璃质粘结剂可由例如玻璃料形成。玻璃料是在用作用于形成可磁化磨料颗粒的玻璃质粘结剂的玻璃质粘结剂前体组合物之前已经预烧制的组合物。
如本文所用，术语“玻璃料”是材料的通用术语，该材料通过充分共混包含一种或多种玻璃料形成组分的混合物，然后将混合物加热(也称为预烧制)到至少高到足以将其熔化的温度；冷却所得玻璃并将其压碎。然后可将压碎的材料筛分至非常细的粉末。
用于玻璃质粘结剂的合适玻璃和用于制备玻璃质粘结剂的玻璃料的示例包括二氧化硅玻璃、硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、以及它们的组合。二氧化硅玻璃通常由100重量％的二氧化硅构成。在一些实施方案中，玻璃质粘结剂是包含金属氧化物或准金属氧化物的玻璃，例如氧化铝、氧化硅、氧化硼、氧化镁、氧化钠、氧化锰、氧化锌、氧化钙、氧化钡、氧化锂、氧化钾、氧化钛、可表征为颜料的金属氧化物(例如，氧化钴、氧化铬和氧化铁)、以及它们的混合物。
玻璃质粘结剂和/或玻璃质粘结剂前体的合适范围的示例包含基于玻璃质粘结剂和/或玻璃质粘结剂前体的总重量计：25重量％至90重量％，优选地35重量％至85重量％的SiO2；0重量％至40重量％，优选地0重量％至30重量％的B2O3；0重量％至40重量％，优选地5重量％至30重量％的Al2O3；0重量％至5重量％，优选地0重量％至3重量％的Fe2O3；0重量％至5重量％，优选地0重量％至3重量％的TiO2；0重量％至20重量％，优选地0重量％至10重量％的CaO；0重量％至20重量％，优选地1重量％至10重量％的MgO；0重量％至20重量％，优选地0重量％至10重量％的K2O；0重量％至25重量％，优选地0重量％至15重量％的Na2O；0重量％至20重量％，优选地0重量％至12重量％的Li2O；0重量％至10重量％，优选地0重量％至3重量％的ZnO；0重量％至10重量％，优选地0重量％至3重量％的BaO；以及0重量％至5重量％，优选地0重量％至3重量％的金属氧化物(例如CoO、Cr2O3或其它颜料)。
合适的硅酸盐玻璃组合物的示例包含基于玻璃料的总重量计约70重量％至约80重量％的二氧化硅、约10重量％至约20重量％的氧化钠、约5重量％至约10重量％的氧化钙、约0.5重量％至约1重量％的氧化铝、约2重量％至约5重量％的氧化镁和约0.5重量％至约1重量％的氧化钾。合适的硅酸盐玻璃组合物的另一示例包含基于玻璃料的总重量计约73重量％的二氧化硅、约16重量％的氧化钠、约5重量％的氧化钙、约1重量％的氧化铝、约4重量％的氧化镁和约1重量％的氧化钾。在一些实施方案中，玻璃基质包括包含SiO2、B2O3和Al2O3的氧化铝-硼硅酸盐玻璃。合适的硼硅酸盐玻璃组合物的示例包含基于玻璃料的总重量计约50重量％至约80重量％的二氧化硅、约10重量％至约30重量％的氧化硼、约1重量％至约2重量％的氧化铝、约0重量％至约10重量％的氧化镁、约0重量％至约3重量％的氧化锌、约0重量％至约2重量％的氧化钙、约1重量％至约5重量％的氧化钠、约0重量％至约2重量％的氧化钾和约0重量％至约2重量％的氧化锂。合适的硼硅酸盐玻璃组合物的另一示例包含基于玻璃料的总重量计约52重量％的二氧化硅、约27重量％的氧化硼、约9重量％的氧化铝、约8重量％的氧化镁、约2重量％的氧化锌、约1重量％的氧化钙、约1重量％的氧化钠、约1重量％的氧化钾和约1重量％的氧化锂。其它示例性合适的硼硅酸盐玻璃组合物包含基于重量计47.61％的SiO2、16.65％的Al2O3、0.38％的Fe2O3、0.35％的TiO2、1.58％的CaO、0.10％的MgO、9.63％的Na2O、2.86％的K2O、1.77％的Li2O、19.03％的B2O3、0.02％的MnO2和0.22％的P2O5；以及63％的SiO2、12％的Al2O3、1.2％的CaO、6.3％的Na2O、7.5％的K2O和10％的B2O3。在一些实施方案中，可用的氧化铝-硼硅酸盐玻璃组合物可包含按重量计约18％的B2O3、8.5％的Al2O3、2.8％的BaO、1.1％的CaO、2.1％的Na2O、1.0％的Li2O，剩余为SiO2。具有小于约45mm的粒径的此类氧化铝-硼硅酸盐玻璃可从佛罗里达州奥德马尔的特种玻璃公司(Specialty Glass Incorporated,Oldsmar,Florida)商购获得。
用于制备玻璃-陶瓷的玻璃料可选自铝硅酸镁、铝硅酸锂、铝硅酸锌、铝硅酸钙、以及它们的组合。可在上文列出的系统内形成玻璃的已知晶体陶瓷相包括：堇青石(2MgO.2Al2O3.5SiO2)、钙铝黄长石(2CaO.Al2O3.SiO2)、钙长石(2CaO.Al2O3.2SiO2)、锌黄长石(2CaO.ZnO.2SiO2)、镁黄长石(2CaO.MgO.2SiO2)、锂辉石(2Li2O.Al2O3.4SiO2)、硅锌矿(2ZnO.SiO2)和锌尖晶石(ZnO.Al2O3)。用于制备玻璃-陶瓷的玻璃料可包含成核剂。已知成核剂促进玻璃-陶瓷中晶体陶瓷相的形成。作为具体加工技术的结果，玻璃材料不具有结晶陶瓷所具有的长程有序。玻璃-陶瓷是受控热处理的结果，在一些情况下产生超过90％的一个或多个结晶相，其余的非结晶相填充晶界。玻璃陶瓷组合了陶瓷和玻璃两者的优点，并提供持久的机械和物理特性。
可用于形成玻璃质粘结剂的玻璃料还可含有玻璃料粘结剂(例如，长石、硼砂、石英、苏打灰、氧化锌、白垩、三氧化锑、二氧化钛、氟硅酸钠、燧石、冰晶石、硼酸、以及它们的组合)和其它矿物质(例如，粘土、高岭土、硅灰石、石灰石、白云石、白垩、以及它们的组合)。
可磁化磨料颗粒中的玻璃质粘结剂可例如基于所需的热膨胀系数(CTE)来选择。通常，它可用于玻璃质粘结剂和磨料颗粒以具有类似的CTE，例如彼此为±100％、50％、40％、25％或20％。熔融氧化铝的CTE通常为约8×10-6/开尔文(K)。玻璃质粘结剂可被选择成具有在4×10-6/K至16×10-6/K范围内的CTE。用于制备合适的玻璃质粘结剂的玻璃料的示例可例如以F245从俄亥俄州卡罗顿的熔融陶瓷公司(Fusion Ceramics,Carrollton,Ohio)商购获得。
在制造期间，呈粉末形式的玻璃质粘结剂前体可与临时粘结剂混合，该临时粘结剂通常是有机粘结剂(例如，淀粉、蔗糖、甘露糖醇)，其在烧制玻璃质粘结剂前体期间烧尽。玻璃质粘结剂的烧制/烧结可使用本领域已知的技术在例如窑炉或管式炉中进行。
有机粘结剂(例如，交联的有机聚合物)通常通过固化(即交联)树脂状有机粘结剂前体来制备。合适的有机粘结剂前体的示例包括可热固化树脂和可辐射固化树脂，这些树脂可例如通过热和/或暴露于辐射而被固化。示例性有机粘结剂前体包括胶、酚醛树脂、氨基塑料树脂、脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂、聚氨酯树脂、丙烯酸类树脂(例如，具有侧链α,β-不饱和基团的氨基塑料树脂、丙烯酸酯化的聚氨酯、丙烯酸酯化的环氧树脂、丙烯酸酯化的异氰脲酸酯)、丙烯酸类单体/低聚物树脂、环氧树脂(包括双马来酰亚胺和芴改性的环氧树脂)、异氰脲酸酯树脂、它们的组合。固化剂诸如热引发剂、催化剂、光引发剂、硬化剂等可加入到有机粘结剂前体中，通常根据所选择的树脂体系选择并以有效量加入。
用于固化有机粘结剂前体的条件可包括使用本领域已知的技术在烘箱中加热或用红外辐射和/或光化辐射(例如，在光引发固化的情况下)加热。
在一些实施方案中，可使用气相沉积技术诸如例如物理气相沉积(PVD)，包括磁控溅射来沉积可磁化层。各种金属、金属氧化物和金属合金的PVD金属化在例如美国专利4,612,242(Vesley)和7,727,931(Brey等人)中公开。可磁化层通常可以这种一般方式制备，但通常应注意防止蒸汽涂层覆盖成形陶瓷体的整个表面。可通过掩蔽陶瓷体的一部分以防止气相沉积来实现。
可蒸汽涂覆的金属材料的示例包括不锈钢、镍、钴。示例性有用的可磁化颗粒/材料可包括：铁；钴；镍；作为各种等级的镍铁导磁合金销售的镍和铁的各种合金；作为Fernico、Kovar、FerNiCo I或FerNiCo II销售的铁、镍和钴的各种合金；作为各种等级的Alnico销售的铁、铝、镍、钴、并且有时还有铜和/或钛的各种合金；作为铁硅铝合金销售的铁、硅和铝的合金(通常按重量计约85:9:6)；Heusler合金(例如，Cu2MnSn)；锰铋(也称为Bismanol)；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、氧化铕，以及钐和钴的合金(例如，SmCo5)；MnSb；铁氧体类，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体和锶铁氧体；以及前述的组合。在一些优选的实施方案中，可磁化材料包含选自铁、镍和钴的至少一种金属，两种或更多种此类金属的合金，或者至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些优选的实施方案中，可磁化材料是含有8重量％至12重量％(wt.％)的铝、15wt.％至26wt.％的镍、5wt.％至24wt.％的钴、至多6wt.％的铜、至多1wt.％的钛的合金，其中加起来为100wt.％的材料的余量为铁。这种合金可以商品名“ALNICO”购得。
可用作陶瓷体的有用的磨料材料包括例如熔融氧化铝、热处理氧化铝、白色熔融氧化铝、陶瓷氧化铝材料(诸如，可从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)以3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN商购获得的那些)、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、碳化钨、碳化钛、立方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝氧化锆、溶胶-凝胶法制备的陶瓷(例如，掺杂有氧化铬、二氧化铈、氧化锆、二氧化钛、二氧化硅和/或氧化锡的氧化铝陶瓷)、二氧化硅(例如，石英、玻璃珠、玻璃泡和玻璃纤维)、长石或燧石。溶胶-凝胶法制备的压碎的陶瓷颗粒的示例可见于美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,623,364(Cottringer等人)；4,744,802(Schwabel)、4,770,671(Monroe等人)；和4,881,951(Monroe等人)中。
优选地，陶瓷体具有至少6，优选地至少7或甚至至少8的莫氏硬度。
关于制备适合或用作陶瓷体的溶胶-凝胶法制备的陶瓷颗粒的方法的进一步细节可见于例如美国专利4,314,827(Leitheiser)、5,152,917(Pieper等人)、5,213,591(Celikkaya等人)、5,435,816(Spurgeon等人)、5,672,097(Hoopman等人)、5,946,991(Hoopman等人)、5,975,987(Hoopman等人)和6,129,540(Hoopman等人)，以及美国公布专利申请2009/0165394A1(Culler等人)和2009/0169816A1(Erickson等人)中。
陶瓷体可以是成形的(例如，精确成形的)或无规的(例如，压碎的)。成形磨料颗粒和精确成形的陶瓷体可通过使用溶胶-凝胶技术的模塑方法来制备，如美国专利5,201,916(Berg)；5,366,523(Rowenhorst(Re35,570))；和5,984,988(Berg)中所述。美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形状的氧化铝颗粒，然后将其压碎以形成碎片，该碎片保持其初始形状特征结构的一部分。在一些实施方案中，陶瓷体为精确成形的(即，陶瓷体具有的形状至少部分地由用于制备它们的生产工具中的腔的形状决定)。
陶瓷体的示例性形状包括压碎的锥体(例如，3、4、5或6面锥体)、截棱锥(例如，3、4、5或6面截棱锥)、圆锥体、截头圆锥体、杆(例如，圆柱形、蠕虫状)和棱柱(例如，3、4、5或6面棱柱)。
关于此类成形陶瓷体及其制备方法的细节可见于例如美国专利8,142,531(Adefris等人)；8,142,891(Culler等人)；和8,142,532(Erickson等人)；以及美国专利申请公布2012/0227333(Adefris等人)；2013/0040537(Schwabel等人)；和2013/0125477(Adefris)中。
可适用于可磁化颗粒中的示例性可磁化材料可包括：铁；钴；镍；作为各种等级的镍铁导磁合金销售的镍和铁的各种合金；作为Fernico、Kovar、FerNiCo I或FerNiCo II销售的铁、镍和钴的各种合金；作为各种等级的Alnico销售的铁、铝、镍、钴、并且有时还有铜和/或钛的各种合金；作为铁硅铝合金销售的铁、硅和铝的合金(通常按重量计约85:9:6)；Heusler合金(例如，Cu2MnSn)；锰铋(也称为Bismanol)；稀土可磁化材料，诸如钆、镝、钬、氧化铕，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；铁氧体类，诸如铁氧体、磁铁矿；锌铁氧体；镍铁氧体；钴铁氧体、镁铁氧体、钡铁氧体和锶铁氧体；钇铁石榴石；以及前述的组合。在一些优选的实施方案中，可磁化材料包含选自铁、镍和钴的至少一种金属，两种或更多种此类金属的合金，或者至少一种此类金属与选自磷和锰的至少一种元素的合金。在一些优选的实施方案中，可磁化材料是含有8重量％至12重量％(wt.％)的铝、15wt.％至26wt.％的镍、5wt.％至24wt.％的钴、至多6wt.％的铜、至多1wt.％的钛的合金(例如，Alnico合金)，其中加起来为100wt.％的材料的余量为铁。
可磁化颗粒可具有任何尺寸，尽管优选地比如通过平均粒径判断的陶瓷体小得多，优选地小4至2000倍，更优选地小100至2000倍，并且甚至更优选地小500至2000倍，但是也可使用其它尺寸。在该实施方案中，可磁化颗粒可具有6或更低(例如，5或更低、或者4或更低)的莫氏硬度，但这不是必需的。
根据本公开的可磁化磨料颗粒可根据磨料行业公认的规定标称等级独立地定尺寸。示例性磨料行业公认的分级标准包括由ANSI(美国国家标准协会)、FEPA(欧洲磨具制造商联合会)和JIS(日本工业标准)颁布的那些标准。ANSI等级标号(即规定的标称等级)包括例如：ANSI 4、ANSI 6、ANSI 8、ANSI 16、ANSI 24、ANSI 36、ANSI 46、ANSI 54、ANSI 60、ANSI 70、ANSI 80、ANSI 90、ANSI 100、ANSI 120、ANSI 150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400和ANSI 600。FEPA等级标号包括F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、F16、F18、F20、F22、F24、F30、F36、F40、F46、F54、F60、F70、F80、F90、F100、F120、F150、F180、F220、F230、F240、F280、F320、F360、F400、F500、F600、F800、F1000、F1200、F1500和F2000。JIS等级标号包括JIS8、JIS12、JIS16、JIS24、JIS36、JIS46、JIS54、JIS60、JIS80、JIS100、JIS150、JIS180、JIS220、JIS240、JIS280、JIS320、JIS360、JIS400、JIS600、JIS800、JIS1000、JIS1500、JIS2500、JIS4000、JIS6000、JIS8000和JIS10,000。
另选地，可使用符合ASTM E-11“Standard Specification for Wire Cloth andSieves for Testing Purposes”(用于测试目的的筛布和筛的标准规格)的美国标准测试筛将可磁化磨料颗粒分级成标称筛分等级。ASTM E-11规定了测试筛的设计和构造需求，该测试筛使用安装在框架中的织造筛布的介质根据指定的粒度对材料进行分类。典型标号可表示为-18+20，其意指可磁化磨料颗粒通过符合18目筛的ASTM E-11规范的测试筛，并且保留在符合20目筛的ASTM E-11规范的测试筛上。在一个实施方案中，可磁化磨料颗粒具有这样的粒度：使得大多数颗粒通过18目测试筛并且可保留在20目、25目、30目、35目、40目、45目或50目测试筛上。在各种实施方案中，可磁化磨料颗粒可具有以下标称筛分等级：-18+20、-20/+25、-25+30、-30+35、-35+40、-40+45、-45+50、-50+60、-60+70、-70/+80、-80+100、-100+120、-120+140、-140+170、-170+200、-200+230、-230+270、-270+325、-325+400、-400+450、-450+500或-500+635。另选地，可使用诸如-90+100的定制目尺寸。
为了生产磨料制品，在固化粘结剂(例如，玻璃或有机)前体以产生磨料制品之前，可任选地使用产生磁场的一个或多个磁体和/或电磁体来放置和/或取向可磁化磨料颗粒。在可磁化磨料颗粒固定在粘结剂中的适当位置或在整个粘结剂上连续之前，磁场可以是基本上均匀的，或者其可以是不均匀的，或甚至有效地分离成离散部分。通常，磁场的取向被构造成根据预定取向实现可磁化磨料颗粒的对准。
磁场构型和用于产生它们的设备的示例描述于美国专利申请公布2008/0289262A1(Gao)和美国专利2,370,636(Carlton)、2,857,879(Johnson)、3,625,666(James)、4,008,055(Phaal)、5,181,939(Neff)和英国专利(G.B.)1 477 767(Edenville工程有限公司(Edenville Engineering Works Limited))。
在一些实施方案中，可使用磁场将可磁化磨料颗粒推到涂覆的磨料制品的底漆层前体(即底漆层的粘结剂前体)上，同时保持相对于水平背衬的竖直或倾斜取向。在至少部分固化底漆层前体之后，将可磁化磨料颗粒固定在它们的放置和取向上。另选地或除此之外，可使用强磁场的存在或不存在来将可磁化磨料颗粒选择性地放置到底漆层前体上。除了磁场作用于浆液内的可磁化颗粒之外，可使用类似的方法制造浆液涂覆的磨料制品。上述方法也可在非织造背衬上进行以制备非织造磨料制品。
同样，在粘结的磨料制品的情况下，可磁化磨料颗粒可在对应的粘结剂前体内定位和/或取向，然后将其压制和固化。
可磁化磨料颗粒可以松散的形式(例如，自由流动或在浆液中)使用，或者它们可结合到各种磨料制品(例如，涂覆的磨料制品、粘结的磨料制品、非织造磨料制品和/或研磨刷)中。
可磁化磨料颗粒可用于例如构造磨料制品，包括例如涂覆的磨料制品(例如，常规的底胶和复胶涂覆的磨料制品、浆液涂覆的磨料制品和结构化磨料制品)、磨料刷、非织造磨料制品、以及粘结的磨料制品(诸如，砂轮、珩磨机和磨刀石)。
例如，图4示出了根据本公开的一个实施方案的类型为27的中心凹陷砂轮400的示例性实施方案(即粘结的磨料制品的实施方案)。中心孔412用于将粘结砂轮400附接到例如动力驱动工具(未示出)。粘结砂轮400包括保留在粘结剂425中的根据本公开的成形陶瓷磨料颗粒420。合适的粘结剂425的示例包括：有机粘结剂，诸如环氧树脂粘结剂、酚醛树脂粘结剂、氨基塑料粘结剂和丙烯酸类粘结剂；以及无机粘结剂，诸如玻璃质粘结剂。关于合适的有机粘结剂和无机粘结剂的进一步细节可见于上文可磁化层中的粘结剂基质的讨论中。
关于根据本公开的粘结的磨料制品的制造的进一步细节可见于例如美国专利4,800,685(Haynes等人)；美国专利4,898,597(Hay等人)；美国专利4,933,373(Moren)；和美国专利5,282,875(Wood等人)中。
在涂覆的磨料制品的一个示例性实施方案中，磨料涂层可包括底胶层、复胶层和可磁化磨料颗粒。参照图5，示例性涂覆的磨料制品500具有背衬520和磨料层530。磨料层530包括根据本公开的可磁化磨料颗粒540，该可磁化磨料颗粒通过底漆层550和复胶层560固定到背衬520，该底漆层和复胶层各自包含相应的粘结剂(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂或丙烯酸类树脂)，该粘结剂可相同或不同。
在涂覆的磨料制品的另一个示例性实施方案中，磨料涂层可包含含有可固化粘结剂前体的固化浆液和根据本公开的可磁化磨料颗粒。参照图6，示例性涂覆的磨料制品600具有背衬620和磨料层630。磨料层630包括可磁化磨料颗粒640和粘结剂645(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂)。
关于根据本公开的涂覆的磨料制品的制造的进一步细节可见于例如美国专利4,314,827(Leitheiser等人)、4,652,275(Bloecher等人)、4,734,104(Broberg)、4,751,137(Tumey等人)、5,137,542(Buchanan等人)、5,152,917(Pieper等人)、5,417,726(Stout等人)、5,573,619(Benedict等人)、5,942,015(Culler等人)和6,261,682(Law)中。
非织造磨料制品通常包括多孔的(例如膨松有弹性的开孔式多孔的)聚合物长丝结构，该结构具有通过粘结剂粘结到其的可磁化磨料颗粒。图7A和图7B示出了根据本发明的非织造磨料制品的示例性实施方案。非织造磨料制品700包括由用粘结剂720(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸类树脂)浸渍过的缠结长丝710形成的膨松有弹性的开孔式低密度纤维网。根据本公开的可磁化磨料颗粒740在长丝710的暴露表面上分散在整个纤维网700中。粘结剂720涂覆长丝710的多个部分并形成小珠750，该小珠可环绕单根长丝或成束长丝，附着到长丝的表面和/或聚集在接触长丝的交叉处，从而在整个非织造磨料制品上提供研磨点。
关于根据本公开的非织造磨料制品的制造的进一步细节可见于例如美国专利2,958,593(Hoover等人)、4,018,575(Davis等人)、4,227,350(Fitzer)、4,331,453(Dau等人)、4,609,380(Barnett等人)、4,991,362(Heyer等人)、5,554,068(Carr等人)、5,712,210(Windisch等人)、5,591,239(Edblom等人)、5,681,361(Sanders)、5,858,140(Berger等人)、5,928,070(Lux)、6,017,831(Beardsley等人)、6,207,246(Moren等人)和6,302,930(Lux)中。
根据本公开的磨料制品可用于研磨工件。研磨的方法涵盖了荒磨(即高压高切削量)到打磨(例如，用砂布带打磨医用植入物)，其中后者通常用更细粒级的磨料颗粒进行。一种此类方法包括以下步骤：使磨料制品(例如，涂覆的磨料制品、非织造磨料制品或粘结的磨料制品)与工件的表面摩擦接触，以及使磨料制品或工件中的至少一者相对于另一者移动，以研磨表面的至少一部分。
工件材料的示例包括金属、金属合金、异金属合金、陶瓷、玻璃、木材、仿木材料、复合材料、涂漆表面、塑料、增强塑料、石材、和/或它们的组合。工件可以是平坦的或具有与之相关联的形状或轮廓。示例性工件包括金属部件、塑料部件、颗粒板、凸轮轴、曲柄轴、家具和涡轮叶片。研磨期间所施加的力通常在约1千克至约100千克的范围内。
根据本公开的磨料制品可手工使用和/或与机器联合使用。在研磨时，磨料制品和工件中的至少一者相对于另一者移动。可在湿润或干燥条件下进行研磨。用于湿式研磨的示例性液体包括水、含有常规防锈化合物的水、润滑剂、油、肥皂和切削液。液体还可含有例如消泡剂、脱脂剂。
本公开的选择实施方案
在第一实施方案中，本公开提供了一种可磁化磨料颗粒，该可磁化磨料颗粒包括具有外表面的陶瓷体和设置在外表面的一部分而非全部外表面上的可磁化层。
在第二实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中陶瓷体包括成形陶瓷体。
在第三实施方案中，本公开提供了根据第二实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中成形陶瓷体包括精确成形的陶瓷体。
在第四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第三实施方案中任一项所述的可磁化磨料颗粒，其中陶瓷体的外表面包括多个面。
在第五实施方案中，本公开提供了根据第四实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中可磁化层完全覆盖单一面。
在第六实施方案中，本公开提供了根据第四实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中没有一个面完全被可磁化层覆盖。
在第七实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的可磁化磨料颗粒，其中陶瓷体包括具有两个相对的主面的片状物，该两个相对的主面通过多个侧面彼此连接。
在第八实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中片状物是三角形的。
在第九实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案或第八实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中可磁化层完全覆盖两个相对的主面中的一个主面。
在第十实施方案中，本公开提供了根据第七实施方案或第八实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中可磁化层完全覆盖侧面中的一个侧面。
在第十一实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中可磁化层具有垂直于该可磁化层完全覆盖的面取向的可磁化偶极子。
在第十二实施方案中，本公开提供了根据第九实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中可磁化层具有平行于该可磁化层完全覆盖的面取向的磁偶极子。
在第十三实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第六实施方案中任一项所述的可磁化磨料颗粒，其中陶瓷体包括棒。
在第十四实施方案中，本公开提供了根据第一实施方案至第十三实施方案中任一项所述的可磁化磨料颗粒，其中可磁化层包含设置在粘结剂基质中的可磁化颗粒。
在第十五实施方案中，本公开提供了根据第十三实施方案或第十四实施方案所述的可磁化磨料颗粒，其中粘结剂基质包括有机粘结剂基质。
在第十六实施方案中，本公开提供了一种磨料制品，该磨料制品包含多个根据第一实施方案至第十五实施方案中任一项所述的可磁化磨料颗粒。
在第十七实施方案中，本公开提供了一种磨料制品，该磨料制品包含保留在粘结剂材料中的多个根据第十六实施方案所述的可磁化磨料颗粒。
在第十八实施方案中，本公开提供了根据第十七实施方案所述的磨料制品，其中磨料制品包括粘结砂轮。
在第十九实施方案中，本公开提供了根据第十七实施方案所述的磨料制品，其中涂覆的磨料制品包括设置在背衬上的磨料层，并且其中磨料层包含粘结剂材料和多个可磁化磨料颗粒。
在第二十实施方案中，本公开提供了根据第十七实施方案所述的磨料制品，其中磨料制品包括非织造磨料，其中非织造磨料包括膨松有弹性的开孔式非织造纤维网，该纤维网具有设置在其至少一部分上的磨料层，并且其中磨料层包含粘结剂材料和多个可磁化磨料颗粒。
在第二十一实施方案中，本公开提供了根据第十九实施方案所述的磨料制品，其中大部分可磁化磨料颗粒彼此平行对准。
通过以下非限制性实施例，进一步示出了本公开的目的和优点，但在这些实施例中引用的具体材料及其量以及其它条件和细节不应视为对本公开的不当限制。
实施例
除非另有说明，否则实施例及本说明书的其余部分中的所有份数、百分比、比率等均以重量计。除非另外说明，否则所有其它试剂均得自或购自精细化学品供应商诸如密苏里州圣路易斯的西格玛奥德里奇公司(Sigma-Aldrich Company,St.Louis,Missouri)，或者可通过已知的方法合成。
实施例中使用的材料缩写描述于下表1中。
表1
Figure BDA0002040563990000181
实施例1
如PCT专利公布WO 2015/100018 A1(Culler等人)的实施例1中所述的将SAP放置在聚丙烯工具中，使得磨料颗粒中的每个磨料颗粒位于工具的相应三角形腔中，其中尖端朝下，并且其中相对的侧壁暴露在腔外部。使用前将MP喷雾罐摇动几分钟。当磨料矿物质容纳在工具中时，将MP喷雾罐向下指向工具并喷射约4秒。在喷射完成之后，允许涂覆的矿物质静置30分钟以干燥任何溶剂。干燥之后，将涂覆的磨料颗粒从工具上移出。
所得磁化磨料颗粒中的每个磁化磨料颗粒在成形磨料颗粒的边缘(侧壁)的表面上具有磁性层，其中少量的磁性层继续到相邻的表面上，如图8所示。
通过将单个磁性成形磨料颗粒放置在一张纸上来测试所得磁性成形磨料颗粒对磁场的响应，该纸放置在6英寸(15.2cm)×3英寸(7.62cm)×0.5英寸(1.27cm)强钕磁铁N42(Br Max＝13200高斯，NdFeB)磁铁上，其中磁铁的相对侧的北极和南极由其厚度隔开。将磁铁水平放置，其中磁极中的一个磁极取向在磁铁的顶表面处。选择磁铁上的两个位置。
将一张纸放在磁铁的上表面上。当将磁性成形磨料颗粒放置在磁体的上表面的中心上方的纸上，其中磁场垂直于磁体对准时，单个磁性成形磨料颗粒直立取向，其中涂层边缘朝上(如图8所示)但是由于磨料颗粒的重量而倾斜，磨料颗粒沿着基本上未涂覆的侧壁被支撑。当将磁性成形磨料颗粒放置在磁体的上表面的一端上方的纸上，其中磁场接近与磁体的纵向轴线平行的构型并且纸和磨料颗粒稍微搅动时，单个磨料矿物质直立取向，其中成形磨料颗粒的涂覆的侧壁在纸上面向下，如图9所示。
实施例2
如实施例1所述，将SAP放置在聚丙烯工具中，同时将磨料矿物质容纳在工具中。将工具放置在实施例1中使用的稀土磁体的6英寸(15.2cm)×0.5英寸(1.27cm)端面上。工具被取向成使得矿物质的相对的主表面平行于放置工具所在的磁场线对准(即，SAP颗粒的暴露侧壁的长度平行于磁体的厚度)。使用前将MP喷雾罐摇动几分钟。当磨料矿物质容纳在工具中时，将MP喷雾罐向下指向工具并喷射约4秒。在喷射完成之后，允许涂覆的矿物质静置30分钟以干燥任何溶剂。干燥之后，将涂覆的磨料颗粒从工具上移出。所得可磁化磨料颗粒中的每个可磁化磨料颗粒在成形磨料颗粒的边缘(侧壁)的表面上具有可磁化涂层(如图10所示)。
实施例3
重复实施例2，不同之处在于将工具旋转90°以使得磁场被取向成使得矿物质的相对的主表面垂直于放置工具所在的磁场线对准(即，SAP颗粒的暴露侧壁的厚度平行于磁体的厚度)。
所得可磁化磨料颗粒中的每个可磁化磨料颗粒在成形磨料颗粒的边缘(侧壁)的表面上具有可磁化涂层(如图11所示)。
通过将单个磨料矿物质放置在一张水平纸上来测试来自实施例2和实施例3的所得可磁化成形磨料颗粒对施加的磁场的响应，该纸放置在实施例1中使用的稀土磁体的6英寸(15.24cm)×3英寸(7.62cm)表面上。与实施例1中一样，将来自实施例2和实施例3的可磁化成形磨料颗粒放置在磁体表面的边缘处。稍微搅动保持磁性成形磨料颗粒的该张纸。磁性成形磨料颗粒直立取向(如图12所示)，其中磁性层接触纸。在图12中，左可磁化成形磨料颗粒来自实施例3，并且右可磁化成形磨料颗粒来自实施例2。
实施例4
将SAP放置在聚丙烯模具表面的等边三角形模腔(每个腔具有标称开口，其中边长＝2.235mm，深度＝0.559mm，锥角＝8度)，使得磨料颗粒中的每个磨料颗粒取向在工具的相应腔中，其中磨料颗粒的最大三角形主表面暴露在工具外部。没有施加磁场。使用前将MP喷雾罐摇动几分钟。当磨料矿物质容纳在工具中时，将MP喷雾罐向下指向工具并喷射约4秒。在喷射完成之后，允许涂覆的磁性成形磨料矿物质静置30分钟以干燥任何溶剂。干燥之后，将涂覆的磨料颗粒从工具上移出。
所得磁性成形磨料颗粒中的每个磁性成形磨料颗粒在成形磨料颗粒的最大三角形主表面上具有磁性涂层，如图13A和图13B所示。
通过将单个磨料矿物质放置在一张纸上来测试所得磨料颗粒对磁场的响应，该纸放置在实施例1中使用的稀土磁体的水平6英寸(15.24cm)×3英寸(7.62cm)表面上。选择磁铁上的两个位置。当所得磁性成形磨料颗粒放置在磁体的中心上，其中磁场从磁体直接向上时，单个磨料矿物质直立取向，其中边缘在纸上面向下(如图13A所示)。当将所得磨料颗粒放置在磁体的边缘上，其中磁场接近来自磁体的平行路径，并且稍微搅动保持磨料颗粒的该张纸时，将单个磨料矿物质平放，其中涂覆的表面面向上(如图13B所示)。
实施例5
如实施例4所述，将SAP放置在聚丙烯工具中。当磨料矿物质容纳在工具中时，将工具放置在实施例1中使用的稀土磁体的6英寸(15.24cm)×3英寸(7.62cm)表面的顶部上，使得磁场线垂直于工具。使用前将MP喷雾罐摇动几分钟。当磨料矿物质容纳在工具中时，将MP喷雾罐向下指向工具并喷射约4秒。在喷射完成之后，允许涂覆的矿物质静置30分钟以干燥任何溶剂。干燥之后，将涂覆的磨料颗粒从工具上移出。
所得磁性成形磨料颗粒中的每个磁性成形磨料颗粒在成形磨料颗粒的一个主表面上具有磁性涂层，如图14A和图14B所示。
通过将单个磨料矿物质放置在一张纸上来测试所得磨料颗粒对磁场的响应，该纸放置在实施例1中使用的稀土磁体的水平6英寸(15.24cm)×3英寸(7.62cm)表面上。选择磁铁上的两个位置。当所得磁性成形磨料颗粒放置在磁体的边缘上，其中磁场接近来自磁体的平行路径时，单个磨料矿物质直立取向，其中边缘在纸上面向下(如图14A所示)。当将所得磨料颗粒放置在磁体的中心上，其中磁场从磁体直接向上时，将单个磨料矿物质平放，其中涂覆的表面在纸上面向上(如图14B所示)。
实施例6
使用预先切成的硫化纤维盘坯料作为磨料背衬，该坯料的直径为7英寸(17.8cm)、具有7/8英寸(2.2cm)直径的中心孔并且厚度为0.83mm(33密耳)，以DYNOS VULCANIZEDFIBRE得自德国特罗伊斯多夫的DYNOS GmbH公司(DYNOS GmbH,Troisdorf,Germany)。从这个7英寸直径的盘中，冲出并使用直径为3英寸(7.62cm)的盘。用底胶树脂刷涂3英寸纤维基材，该底胶树脂由以下组成：49.2份的PR；40.6份的CM和10.2份的去离子水，以达到0.89克±0.06克的湿重。然后将涂覆的3英寸盘直接放置在8英寸(20.3cm)直径×2英寸(5.1cm)厚的稀土钕盘磁体(N50级，得自阿拉巴马州佩勒姆的Supermagnetman公司(Supermagnetman,Pelham,Alabama))的中心中，其具有8英寸直径，通过其厚度被磁化(即，相对表面上的北极和南极被厚度隔开)。然后将根据实施例4的面涂覆的磁性成形磨料颗粒从1英寸(2.54cm)的距离下落，以均匀地覆盖盘的表面。加入磨料颗粒，以达到1.55克±0.07克的重量。将盘在90℃下预固化12小时，然后在103℃下预固化1小时。然后用复胶树脂刷涂预固化的盘，该树脂由37.4份的PR、58.8份的CRY、1.8份的IO和2.0份的去离子水组成。用干燥刷子去除过量的复胶树脂，直至浸没的光滑外观降低到无光泽外观。复胶树脂施加量为3.15g±0.06克。将盘在90℃下固化90分钟，然后在103℃下固化16小时。
实施例7
重复实施例6中描述的程序，不同之处在于3英寸盘从未经受圆形磁体。
比较例A
重复实施例6中一般描述的程序，不同之处在于滴涂未涂覆的SAP而不是涂覆的磨料颗粒。
性能测试
在测试之前，允许由实施例6、7和比较例A制成的盘(3英寸(7.6cm)直径)在环境湿度下平衡2天。使用粘合剂将美国专利6,817,935(Bates等人)中描述的类型的快速更换附件固定到每个盘的中心背面。将待测试的盘附接到背垫，该背垫以ROLOC DISC PAD TR45091得自3M公司(3M Company)，其安装在电动旋转工具上。将旋转工具设置在X-Y台上，该台具有固定到X-Y台的14英寸(35.56cm)×6英寸(15.24cm)的1018碳钢工件。旋转工具然后被激活从而以9000转/分钟旋转。然后在5磅(2.27千克)的载荷下以相对于杆5度的角度推动磨料制品。对于每个循环，盘横穿工件的14英寸(35.56cm)×6英寸(15.24cm)面，以4.7英寸/秒(11.9cm/秒)的速度通过20次，以便不会通过同一磨损区域两次。在每个循环之前和之后测量工件的质量，以确定每个循环之后的总质量损失，以克为单位。在4个循环结束时确定累积质量损失。以下表2中示出了每个实施例的测试结果。
表2
Figure BDA0002040563990000221
以上获得专利证书的申请中所有引用的参考文献、专利和专利申请以一致的方式全文以引用方式并入本文中。在并入的参考文献部分与本申请之间存在不一致或矛盾的情况下，应以前述说明中的信息为准。为了使本领域的普通技术人员能够实践受权利要求书保护的本公开而给出的前述说明不应理解为是对本公开范围的限制，本公开的范围由权利要求书及其所有等同形式限定。

Claims (15)

1.一种可磁化磨料颗粒，所述可磁化磨料颗粒包括具有外表面的陶瓷体和设置在所述外表面的一部分而非全部外表面上的可磁化层，其中所述陶瓷体包括具有两个相对的主面的片状物，所述两个相对的主面通过多个侧面彼此连接，其中所述可磁化层完全覆盖所述两个相对的主面中的一个主面，并且其中所述可磁化层具有垂直于或平行于所述可磁化层完全覆盖的面取向的磁偶极子。
2.根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒，其中所述陶瓷体包括成形陶瓷体。
3.根据权利要求2所述的可磁化磨料颗粒，其中所述成形陶瓷体包括精确成形的陶瓷体。
4.根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化层完全覆盖单一面。
5.根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒，其中所述片状物是三角形的。
6.根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化层具有垂直于所述可磁化层完全覆盖的所述面取向的磁偶极子。
7.根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化层具有平行于所述可磁化层完全覆盖的所述面取向的磁偶极子。
8.根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化层包含设置在粘结剂基质中的可磁化颗粒。
9.根据权利要求8所述的可磁化磨料颗粒，其中所述粘结剂基质包括有机粘结剂基质。
10.多个根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒。
11.一种磨料制品，所述磨料制品包含保留在粘结剂材料中的多个根据权利要求1所述的可磁化磨料颗粒。
12.根据权利要求11所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括粘结砂轮。
13.根据权利要求11所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括涂覆的磨料制品，其中所述涂覆的磨料制品包括设置在背衬上的磨料层，并且其中所述磨料层包含所述粘结剂材料和所述多个可磁化磨料颗粒。
14.根据权利要求11所述的磨料制品，其中所述磨料制品包括非织造磨料，其中所述非织造磨料包括膨松有弹性的开孔式非织造纤维网，所述纤维网具有设置在其至少一部分上的磨料层，并且其中所述磨料层包含所述粘结剂材料和所述多个可磁化磨料颗粒。
15.根据权利要求11所述的磨料制品，其中大部分所述可磁化磨料颗粒彼此平行对准。
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