CN109890565B - 可磁化磨料颗粒及其制备方法 - Google Patents

可磁化磨料颗粒及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109890565B
CN109890565B CN201780066393.8A CN201780066393A CN109890565B CN 109890565 B CN109890565 B CN 109890565B CN 201780066393 A CN201780066393 A CN 201780066393A CN 109890565 B CN109890565 B CN 109890565B
Authority
CN
China
Prior art keywords
particles
emu
gram
magnetic
magnetizable
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201780066393.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109890565A (zh
Inventor
亚当·D·米勒
谢尔盖·马努伊洛夫
景乃勇
泰西亚·斯科里娜
阿龙·K·尼纳贝尔
约瑟夫·B·埃克尔
托马斯·J·安德森
托马斯·J·纳尔逊
马克·A·卢科夫斯基
路易斯·S·莫伦
唐·V·韦斯特
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
3M Innovative Properties Co
Original Assignee
3M Innovative Properties Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 3M Innovative Properties Co filed Critical 3M Innovative Properties Co
Publication of CN109890565A publication Critical patent/CN109890565A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109890565B publication Critical patent/CN109890565B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C09K3/1445—Composite particles, e.g. coated particles the coating consisting exclusively of metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62842—Metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C04B35/6316—Binders based on silicon compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C09K3/1427—Abrasive particles per se obtained by division of a mass agglomerated by melting, at least partially, e.g. with a binder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/20—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder
    • H01F1/28—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys in the form of particles, e.g. powder dispersed or suspended in a bonding agent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/34—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites
    • H01F1/36—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles
    • H01F1/37—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials non-metallic substances, e.g. ferrites in the form of particles in a bonding agent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/34—Non-metal oxides, non-metal mixed oxides, or salts thereof that form the non-metal oxides upon heating, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3427—Silicates other than clay, e.g. water glass
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/40—Metallic constituents or additives not added as binding phase
    • C04B2235/405—Iron group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/60—Aspects relating to the preparation, properties or mechanical treatment of green bodies or pre-forms
    • C04B2235/606—Drying

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Hard Magnetic Materials (AREA)

Abstract

本发明描述了可磁化磨料颗粒，所述可磁化磨料颗粒包含陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的外表面包含未烧结聚离子涂层和粘结到聚离子的磁性颗粒。在有利的实施方案中，磁性颗粒具有至少10emu/克、至少15emu/克、至少20emu/克、至少25emu/克、至少30emu/克、至少35emu/克、至少40emu/克、至少45emu/克或至少50emu/克的磁饱和度。在另一个实施方案中，描述了一种磨料制品，所述磨料制品包含保留在粘结剂材料中的多个如本文所述的可磁化磨料颗粒。还描述了制备可磁化磨料颗粒的方法和制备包含可磁化磨料颗粒的磨料制品的方法。

Description

可磁化磨料颗粒及其制备方法
技术领域
本发明广义上涉及磨料颗粒、磨料制品以及它们的制备方法。
背景技术
各种类型的磨料制品在本领域中是已知的。例如，涂覆磨料制品通常具有通过树脂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，这些结构化磨料具有粘附到背衬的精确成型的磨料复合物。磨料复合物通常包含磨料颗粒和树脂粘结剂。
粘结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的或玻璃状的。示例包括磨石、切断磨轮、磨刀石和砥石。
磨料颗粒在磨料制品(诸如例如涂覆磨料制品和粘结磨料制品)中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之类的技术制备涂覆磨料制品，以使粉碎的磨料颗粒与垂直于背衬的纵向轴线对齐。同样，成型磨料颗粒已通过如美国专利9,776,302(Keipert)中所公开的机械方法进行对齐。
磨料颗粒在粘结磨料制品中的精确放置和取向已在专利文献中有所描述。例如，美国专利1,930,788(Buckner)描述了使用磁通量使具有薄铁粉涂层的磨粒在粘结磨料制品中取向。同样，英国(GB)专利396,231(Buckner)描述了使用磁场使具有薄铁粉或钢粉涂层的磨粒取向以使磨粒在粘结磨料制品中取向。使用此技术，磨料颗粒在粘结轮中径向取向。
美国专利8,262,758(Gao)公开了用于制备呈均匀分布、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性材料的磨料颗粒。
一直需要用于将磁性材料粘结到磨料颗粒的新材料和方法。
发明内容
在一个实施方案中，描述了一种制备可磁化磨料颗粒的方法。该方法包括a)提供陶瓷颗粒，每个陶瓷颗粒具有各自的外表面；b)用包含聚离子的水性溶液涂覆陶瓷颗粒的外表面，从而形成涂有聚离子的陶瓷颗粒；c)将涂有聚离子的陶瓷颗粒与磁性颗粒合并，同时分散在水性溶液中，从而形成涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒；d)在不烧结聚离子的情况下干燥涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
该方法可以是两步法，其中步骤b)和c)按顺序进行。另选地，该方法可以是一步法，其中将步骤b)和c)合并。换句话讲，包含聚离子材料的水性溶液还包含磁性颗粒。
在一些实施方案中，磁性颗粒具有50至250纳米范围内的平均原生粒径。在一些实施方案中，陶瓷颗粒具有不大于2mm、1.5mm、1.0mm、0.5mm或0.25mm的最大尺寸。陶瓷颗粒通常具有至少2的纵横比。该方法特别适用于使用甚至更小磁性纳米颗粒涂覆相对较小的陶瓷颗粒。该方法还适用于生产可磁化磨料颗粒，这些磨料颗粒具有很少或没有团聚的涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
在另一个实施方案中，描述了可磁化磨料颗粒，该可磁化磨料颗粒包含陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的外表面包含未烧结聚离子涂层和粘结到聚离子的磁性颗粒。在有利的实施方案中，磁性颗粒具有至少10emu/克、至少15emu/克、至少20emu/克、至少25emu/克、至少30emu/克、至少35emu/克、至少40emu/克、至少45emu/克或至少50emu/克的磁饱和度。
在另一个实施方案中，描述了一种磨料制品，该磨料制品包含保留在粘结剂材料中的多个如本文所述的可磁化磨料颗粒。
在另一个实施方案中，描述了一种制备磨料制品的方法，该方法包括步骤：a)将粘结剂前体施加到背衬；b)将本文所述的可磁化磨料颗粒施加到粘结剂前体；c)施加磁场以使可磁化磨料颗粒取向；以及d)使粘结剂前体干燥和/或固化以使其足以固定可磁化磨料颗粒的各自取向。
如本文所用：
术语“陶瓷”是指由与氧、碳、氮或硫组合的至少一种金属元素(该元素可包括硅)制成的各种硬质的易碎的耐热且耐腐蚀的材料中的任一种。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。亚铁磁性是在固体中出现的一种永磁性类型，其中与单个原子相关联的磁场本身自发地对齐，一些平行或在同一方向上(如铁磁性)，而另一些通常反平行或在相反的方向上配对(如反铁磁性)。亚铁磁材料的单晶的磁性行为可归因于平行对齐；反平行布置中的那些原子的稀释效应使这些材料的磁性强度保持通常小于纯铁磁固体(诸如金属铁)的磁性强度。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齐在高于称为居里点的温度下被完全破坏，这是每种亚铁磁材料的特征。当材料的温度降至居里点以下时，亚铁磁性恢复。
术语“铁磁体”是指表现出铁磁性的材料。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，铁磁材料容易被磁化，并且在强磁场中，磁化强度接近称为饱和的明确限制。在施加场并且然后移除时，磁化强度不会返回其原始值。这种现象称为磁滞。当加热至称为居里点的一定温度时，该居里点对于每种物质通常是不同的，铁磁材料失去它们的固有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。
除非另外指明，否则术语“磁性”和“磁化的”意指在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。优选地，根据本公开的可磁化层具有或可通过暴露于施加的磁场而使得具有至少0.001电磁单元(emu)、更优选至少0.005emu、更优选地0.01emu、至多包括0.1emu的磁矩，但这不是必需的。
术语“磁场”是指不是由任何天体(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的区域中具有至少约10高斯(1mT)、优选至少约100高斯(10mT)并且更优选至少约1000高斯(0.1T)的场强度。
术语“可磁化的”意指能够被磁化或已经处于磁化状态。
术语“潮湿的”是指轻微湿润；潮湿。
术语“成型磨料颗粒”是指已在它的制备过程中的某一点处有意成型(例如挤出、模切、模制、丝网印刷)的陶瓷磨料颗粒，使得所得陶瓷体是有规成型的。如本文所用，术语“成型磨料颗粒”排除通过机械粉碎或铣削操作获得的陶瓷体。
术语“板状粉碎磨料颗粒”是指类似于薄板和/或薄片的粉碎磨料颗粒，其特征在于厚度小于宽度和长度。例如，厚度可以小于长度和/或宽度的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9，或甚至小于1/10。同样地，宽度可以小于长度的1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9，或甚至小于1/10。
术语“基本上不含”意指基于所涉及的物体的总重量计含有少于5重量％(例如，小于4重量％、3重量％、2重量％、1重量％、0.1重量％、或甚至小于0.01重量％，或甚至完全不含)。
术语“精确成型的磨料颗粒”是指这样一种磨料颗粒，其中磨料颗粒的至少一部分具有从用于形成前体精确成型的磨料颗粒的模具腔复制的预先确定的形状，该前体精确成型的磨料颗粒被烧结以形成精确成型的磨料颗粒。精确成型的磨料颗粒通常将具有大体上复制了用于形成磨料颗粒的模具腔的预先确定的几何形状。
术语“长度”是指物体的最长尺寸。
术语“宽度”是指物体的垂直于它的长度的最长尺寸。
术语“厚度”是指物体的垂直于它的长度和宽度二者的最长尺寸。
术语“纵横比”是指物体的长度/厚度的比率。
术语“基本上”意指被提及的属性的35％之内(优选在30％之内、更优选在25％之内、更优选在20％之内、更优选在10％之内并且更优选在5％之内)。
后缀“(s)”表示所修饰的词语可以是单数或复数。
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是可磁化磨料颗粒100的示意性侧视图。
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2A是可磁化磨料颗粒200的示意性侧视图。
图3是实施例1中制备的可磁化磨料颗粒的数字照片，示出了该可磁化磨料颗粒的开放面。
图4是实施例1中制备的可磁化磨料颗粒的数字照片，示出了该可磁化磨料颗粒的模具面。
图5是实施例1中制备的可磁化磨料颗粒的数字照片，示出了该可磁化磨料颗粒的侧视图。
图6是实施例2中制备的可磁化磨料颗粒的数字照片。
图7是根据本公开的一个实施方案的示例性可磁化磨料颗粒700的示意性透视图。
图7A是可磁化磨料颗粒700的示意性侧视图。
图8是示出未团聚的可磁化磨料颗粒的示意性透视图。
图9是示出团聚的可磁化磨料颗粒的示意性透视图。
图10是根据本公开的涂覆磨料制品1000的侧视图。
图11是根据本公开的粘结磨料轮1100的透视图。
图12A是根据本公开的非织造磨料制品1200的透视图。
图12B是在图12B中的区域12A的放大视图。
附图可不按比例绘制。
具体实施方式
目前描述的是可磁化磨料颗粒、制备此类颗粒的方法以及包含此类可磁化磨料颗粒的磨料制品。
根据本公开的方法包括一系列连续步骤，这些步骤可以是连续的或不连续的。
在第一步骤中，提供陶瓷颗粒，陶瓷颗粒具有各自的外表面。陶瓷颗粒可以是任何磨料材料的颗粒。可以使用的可用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(诸如可以3M CERAMIC ABRASIVE GRAIN从明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minnesota)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、溶胶凝胶衍生陶瓷(例如掺杂氧化铬、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。溶胶凝胶衍生的粉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。关于制备溶胶凝胶衍生的磨料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)和见于美国公布专利申请2009/0165394A1(Culler等人)和2009/0169816A1(Erickson等人)中。
陶瓷颗粒可以是成型的(例如，精确成型的)或无规的(例如，粉碎的或板状的)。成型陶瓷颗粒和精确成型的陶瓷颗粒可通过使用溶胶凝胶技术的模制过程来制备，如例如美国专利5,201,916(Berg)、5,366,523(Rowenhorst(Re 35,570))、5,984,988(Berg)、8,142,531(Adefris等人)和美国专利8,764,865(Boden等人)中所述。
美国专利8,034,137(Erickson等人)描述了已形成特定形状、然后粉碎以形成碎片的陶瓷氧化铝颗粒，这些碎片保留它们的初始形状特征结构的一部分。在一些实施方案中，陶瓷颗粒是精确成型的(即，陶瓷颗粒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)。
陶瓷颗粒的示例性形状包括粉碎的棱锥(例如，3-、4-、5-或6-面棱锥)、截头棱锥(例如，3-、4-、5-或6-面截头棱锥)、锥体、截头锥体、杆(例如，圆柱形、蠕虫状)和棱柱(例如，3-、4-、5-或6-面棱柱)。在一些实施方案中(例如截头棱锥和棱柱)，陶瓷颗粒分别包括具有两个相对的主刻面的薄板，该两个相对的主刻面通过多个侧刻面彼此连接。
在一些实施方案中，陶瓷颗粒优选地包含具有至少2、至少3、至少5、或甚至至少10的纵横比的粉碎的磨料颗粒。
优选地，在本公开的实践中使用的陶瓷颗粒具有至少6、至少7或至少8的莫氏硬度，但也可使用其它硬度。
关于适合用作磨料颗粒的陶瓷颗粒以及它们的制备方法的进一步细节可见于，例如，美国4,522,587(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。
在后续步骤中，该方法包括用水性溶液涂覆陶瓷颗粒的外表面。水性溶液包含(例如可溶的)聚离子材料，诸如水玻璃。在一个实施方案中，陶瓷颗粒的外表面用水玻璃润湿以提供润湿的陶瓷颗粒。此步骤可通过任何合适的方法完成，这些方法诸如例如，将干燥的陶瓷颗粒与少量足以润湿陶瓷颗粒的水玻璃混合，或将陶瓷颗粒浸入水玻璃中并去除过量的水玻璃以提供润湿的陶瓷颗粒。此步骤导致形成涂有聚离子的陶瓷颗粒。
通常，在此步骤中润湿每个陶瓷颗粒的整个外表面；然而，这不是必需的。混合可通过例如机械方法(例如混合器)来实现。去除过量的水玻璃可通过例如抽吸、蒸发或其它合适的方法来完成。
陶瓷颗粒通常涂覆有包含聚离子材料的水性溶液。离子化合物是由离子构成的化合物，这些离子通过称为离子键的静电力保持在一起。该化合物总体上是中性的，但由带正电的阳离子和带负电的阴离子组成。含有氢离子(H+)的离子化合物被归类为酸，并且含有碱性离子氢氧根离子(OH-)或氧离子(O2-)的离子化合物被归类为碱。没有这些离子的离子化合物也被称为盐，并且可通过酸碱反应形成。
聚离子材料是指包含两个或更多个离子部分的材料，这些离子部分通过共价键彼此附接。聚阴离子材料包含多于一种的阴离子。常见阴离子包括例如碳酸根、硅酸根、硫酸根、亚硫酸根、磷酸根、亚磷酸根等。
在一些实施方案中，聚离子材料是通常具有不大于1000克/摩尔的分子量的化合物。另选地，聚离子材料可以是具有较高分子量的低聚物或聚合物。
包含聚离子材料的水性溶液的一个示例为水玻璃。如本文所用，术语“水玻璃”是指碱硅酸盐(例如，硅酸锂、硅酸钠和/或硅酸钾)以及它们的组合的水性溶液。碱硅酸盐是具有式(SiO2)n(M2O)的化合物以及它们的水合物的通用名称，其中n为正整数并且M为碱金属(例如，钠或钾)。值得注意的是，碱硅酸盐包含多于一种的氧离子，并且因此可表征为聚阴离子。
另一类聚离子化合物是膦酰基羧酸以及它们的盐。膦酰基羧酸可具有一个或多个膦酰基基团(-PO(OH)2)。膦酰基羧酸可具有一个或多个羧基基团(-COOH)。膦酰基羧酸可任选地含有另外的官能团，示例为一个或多个羟基。膦酰基羧酸通常为脂族羧酸或脂族羟基羧酸，在每种情况下该膦酰基羧酸都具有至少一个膦酰基基团以及1个、2个、3个、4个或更多个羧基基团，其中2个或更多个羧基基团是优选的。
可以使用的膦酰基羧酸的合适示例是具有通式R1R2C(PO3H2)(CO2H)的单膦酰基羧酸，其中R1和R2可以是相同的或不同的并且独立地选自-H、-OH、-CH3、-C2H5、-C3H7、-CH(CO2H)、-CH2CO2H、-CH2、-(CH2)n和-CO2H，其中n为0至18的整数；以及具有通式R3R4C(PO3H2)2的二膦酰基链烷羧酸，其中R3和R4可以是相同的或不同的并且独立地选自与刚才描述的R1和R2相同的基团，条件是自由基R3和R4中的至少一个是具有至少一个自由基-CO2H的基团；并且还是这些单膦酰基羧酸和二膦酰基链烷羧酸的盐。
具体合适的膦酰基羧酸的示例是膦酰基乙酸、2-羧基乙烷膦酸、2-羟基-2-膦酰基乙酸、2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸(PBTC)以及它们的盐，2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸和它的盐是特别优选的，并且可商购获得。例如，2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸的50％强度的水性溶液(Bayhibit(注册商标)AM)，或2-膦酰基-1,2,4-丁烷三羧酸的四钠盐(Bayhibit(注册商标)S)，由朗盛公司(Lanxess AG)出售。
水通常是水性溶液的主要液体组分。在此类实施方案中，水性溶液包含至少50重量％、至少60重量％、至少70重量％、至少80重量％、至少90重量％、至少95重量％或更多的(例如去离子的)水。水性溶液还可包含有机共溶剂(例如甲醇、乙醇、异丙醇、甘醇二甲醚、二甘醇二甲醚、丙二醇和/或丙酮)，也可存在。在一些实施方案中，水性溶液的液体组分可包含小于50重量％的水。例如，水的量可以是水性溶液的液体组分的10重量％、20重量％、30重量％或40重量％。如果需要，水玻璃中可包含其它组分，诸如例如表面活性剂、增稠剂、触变胶和着色剂。
水玻璃中的碱硅酸盐的浓度不是关键性的(只要它溶解并且水玻璃为液体即可)，但该浓度优选为25重量％至70重量％，更优选30重量％至55重量％。在这种情况下，重量百分比是基于水玻璃中存在的无水形式的碱硅酸盐计算的。
陶瓷颗粒通常包含能够在水的存在下充当酸和/或碱的金属氧化物。在一些实施方案中，陶瓷颗粒包含三氧化二铝，或换句话讲氧化铝。例如，在一些实施方案中，陶瓷颗粒包含至少50％、60％、70％、80％、90％、95％或甚至100％的氧化铝。当陶瓷颗粒包含小于100重量％的氧化铝时，陶瓷颗粒的其余部分通常为金属氧化物。
氧化铝是两性物质，这意味着它能够与酸和碱二者反应。
尽管无意于受理论的束缚，据推测，氧化铝充当与硅酸根的酸键合。硅酸根继而充当碱，从而与磁性颗粒的金属离子(例如铁)键合。因此，磁性颗粒通过聚离子与陶瓷颗粒离子键合。在本示例中，聚离子为硅酸根，即聚阴离子。
又如，也可以使用如下所示的2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸钠盐。
Figure BDA0002040255090000091
尽管无意于受理论的束缚，据推测，氧化铝充当与PBTC的羧酸根基团和/或氧基团的酸键合。PBTC盐的羧酸根基团和/或氧基团也与磁性颗粒的金属离子(例如铁)键合。因此，磁性颗粒通过聚离子与陶瓷颗粒离子键合。在本示例中，聚离子是聚阴离子。
又如，草甘膦异丙胺盐具有胺基团和羟基基团的结构特征，如下式所示：
Figure BDA0002040255090000092
尽管无意于受理论的束缚，据推测，氧化铝充当与草甘膦异丙胺的带负电基团的酸键合。草甘膦异丙胺的带负电基团也与磁性颗粒的金属离子(例如铁)键合。因此，磁性颗粒通过聚离子与陶瓷颗粒离子键合。在本示例中，聚离子是聚阴离子。
本领域的普通技术人员可根据陶瓷颗粒和磁性颗粒的组成选择合适的聚离子。与玻璃状粘结剂不同，聚离子材料(例如硅酸根)不是烧结的，因此不形成玻璃。另外，包含用于涂覆陶瓷颗粒的聚离子材料的水性溶液通常不进一步包含玻璃料。
在一些实施方案中，可磁化陶瓷颗粒包含不大于5重量％、4重量％、3重量％、2重量％或1重量％的聚阴离子。
磁性颗粒包括可磁化材料，诸如例如：铁；钴；镍；各种等级的以镍铁导磁合金(Permalloy)销售的各种镍和铁的合金；以FerNiCo、Kovar、FerNiCo I或FerNiCo II销售的各种铁、镍和钴的合金；各种等级的以Alnico销售的各种铁、铝、镍、钴、有时还有铜和/或钛的合金；作为铁硅铝(Sendust)合金销售的铁、硅和铝(通常为按重量计约85:9:6)的合金；赫斯勒合金(例如Cu2MnSn)；铋化锰(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，诸如铁酸盐、磁铁矿(Fe3O4)；铁酸锌；铁酸镍；铁酸钴、铁酸镁、铁酸钡和铁酸锶；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，或至少一种此类金属与至少一种选自磷和锰的元素的合金。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、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、高达1％的钛的合金，其中加起来到100重量％的剩余的材料是铁。
根据文献，α-Fe2O3(赤铁矿)在标准温度(0℃、32℉、273.15°K)下的磁饱和度(即比磁化强度)显著小于1emu/g，其中场强度为5kOe、10kOe和15kOe(千奥斯特)。磁性颗粒的磁饱和度优选地为至少1emu/g、至少2emu/g、至少3emu/g、至少4emu/g、至少5emu/g、至少6emu/g、至少7emu/g、至少8emu/g或至少10emu/g，其中场强度为18kOe。在一些实施方案中，磁性颗粒的磁饱和度大于10，诸如至少15emu/g、至少20emu/g、至少25emu/g、至少30emu/g、至少35emu/g、至少40emu/g、至少45emu/g、至少50emu/g、至少55emu/g或至少60emu/g，其中场强度为18kOe。在一些实施方案中，磁性颗粒的磁饱和度为至少65或70emu/g，其中场强度为18kOe。在一些实施方案中，磁性颗粒的磁饱和度为至少75、80、85、90或95，其中场强度为18kOe。在一些实施方案中，磁性颗粒的磁饱和度为至少100emu/g、至少115emu/g、至少120emu/g、至少125emu/g、至少130emu/g或至少135emu/g，其中场强度为18kOe。磁性颗粒的磁饱度通常不大于250emu/克。较高的磁饱和度可适于在每质量的陶瓷颗粒中提供具有较少磁性颗粒的可磁化陶瓷颗粒。在一些实施方案中，矫顽磁力小于500Oe(奥斯特)。在一些实施方案中，矫顽磁力小于350Oe、300Oe、250Oe、200Oe或150Oe。矫顽力通常为至少1Oe，并且在一些实施方案中为至少5Oe、至少10Oe、至少15Oe、至少20Oe、至少25Oe、至少30Oe、至少35Oe、至少40Oe、至少45Oe或至少50Oe。
如通过平均粒径所判断的，磁性颗粒优选地比陶瓷颗粒小得多，优选地小4至2000倍、更优选100至2000倍、并且甚至更优选500至2000倍，但也可使用其它大小。在本实施方案中，磁性颗粒可具有小于6(例如，小于5、或小于4)的莫氏硬度，但这不是必需的。
在一些实施方案中，磁性颗粒可以被表征为纳米颗粒。磁性纳米颗粒具有小于500纳米、450纳米、400纳米、350纳米、300纳米、250纳米或200纳米的平均原生粒径。“原生粒径”是指单个(非聚集、非团聚)粒子的平均直径。在一些实施方案中，纳米颗粒具有不大于150纳米、125纳米、100纳米、75纳米或50纳米的平均原生粒径。纳米颗粒通常具有至少5或至少10纳米的平均原生粒径直径。参照本文所述的方法，磁性颗粒的平均粒径可通过气体吸附(根据实施例中描述的测试方法)来测定。当磁性颗粒粘结到磨料颗粒时，纳米颗粒测量可基于透射电子显微镜(TEM)。
磁性颗粒是可商购获得的，并且可通过本领域已知的技术来制备。在一些实施方案中，磁性颗粒通过湿法化学或等离子炬技术来制备。
在一个实施方案中，在用水玻璃润湿陶瓷颗粒(形成涂有聚离子的陶瓷颗粒)之后，使可磁化颗粒与润湿的陶瓷颗粒接触以提供涂有粉末的陶瓷颗粒。这可以以任何合适的方法进行，这些方法包括例如粉末涂覆、机械混合或流化床涂覆。
其它实施方案包括将涂有聚离子的陶瓷颗粒与磁性颗粒组合，同时分散在水性溶液中。可以通过任何合适的技术将磁性颗粒分散在水性溶液中。合适的技术包括使用涂有PTFE的搅拌棒的磁力搅拌以及使用通过玻璃棒附接到高架电动机的PTFE叶片的机械搅拌，速度为约500-1000RPM。
在一些实施方案中，该方法可表征为两步湿法。在本实施方案中，首先用水性聚离子溶液涂覆陶瓷颗粒，并且随后将涂有聚离子的陶瓷颗粒分散在其中加入了磁性颗粒的水性溶液中。可通过任何方法涂覆陶瓷颗粒，这些方法包括将陶瓷颗粒浸入聚离子水性溶液浴中(例如浸涂)以及将聚离子水性溶液喷涂到陶瓷制品上。
在其它实施方案中，该方法可表征为一步湿法。在一步法中，将磁性颗粒分散在包含(例如可溶性)聚离子材料的水性溶液中。因此，水性介质同时含有溶解的聚离子材料和分散的磁性颗粒二者。然后利用此溶液/分散体来涂覆陶瓷颗粒。
无论采用一步湿法或两步湿法，均可使用任何合适的方法将陶瓷颗粒和磁性颗粒彼此合并，这些方法包括例如机械混合或流化床涂覆。还预期可以将磁性颗粒分散体(具有或不具有溶解的聚离子材料)喷涂到陶瓷颗粒上，同时将陶瓷颗粒传送到带上。
优选地，使用过量的可磁化颗粒以有利于润湿的陶瓷颗粒的涂层最大化。结合到陶瓷芯的可磁化颗粒可以与陶瓷芯直接接触，或者它们可以通过它们所结合的介于中间的可磁化颗粒间接接触。在一些优选的实施方案中，可磁化颗粒与陶瓷颗粒直接接触。沉积的可磁化颗粒形成优选地为陶瓷颗粒厚度的1/10至1/4的可磁化层(连续的或不连续的)，但这不是必需的。
可在此时或在干燥之后，诸如通过加热去除过量的可磁化颗粒，例如，如下文所述。
通常通过加热到至少足以将涂有粉末的陶瓷颗粒的可磁化颗粒粘结到涂有它们的相应陶瓷颗粒的温度来干燥涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒，从而提供可磁化磨料颗粒。在相应的基础上，每个可磁化磨料颗粒包括陶瓷颗粒，该陶瓷颗粒具有与该陶瓷颗粒结合的可磁化颗粒。合适的加热温度通常将基于陶瓷颗粒和可磁化颗粒的组成而变化。对于硅酸钠水玻璃和氧化铝陶瓷颗粒，至少300℉(149℃)的加热温度持续至少30分钟的时间通常是足够的，但也可使用更高和更低的温度和/或时间。尽管这种温度足以去除水从而提供干燥的涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒，但这种温度低于聚离子材料(例如硅酸盐(SiO4))的烧结温度。
在根据本公开的制造中使用的可磁化磨料颗粒和/或陶瓷颗粒可以根据磨料行业公认的规定标称等级独立地设定尺寸。示例性磨料行业公认的分级标准包括由ANSI(美国国家标准学会)、FEPA(欧洲磨料制造者联盟)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、ANSI36、ANSI 46、ANSI 54、ANSI 60、ANSI 70、ANSI 80、ANSI 90、ANSI 100、ANSI 120、ANSI150、ANSI 180、ANSI 220、ANSI 240、ANSI 280、ANSI 320、ANSI 360、ANSI 400、和ANSI600。FEPA等级标号包括F4、F5、F6、F7、F8、F10、F12、F14、F16、F16、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，可以使用符合ASTM E-11“用于测试目的的筛布和筛的标准规范(Standard Specification for Wire Cloth and Sieves for Testing Purposes)”的美国标准测试筛将在根据本公开的制造中使用的可磁化磨料颗粒和/或陶瓷颗粒分级成标称筛分等级。ASTME-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。典型名称可以表示为-18+20，这意味着陶瓷颗粒通过满足18目筛的ASTM E-11规范的测试筛，并且保留在满足20目筛的ASTM E-11规范的测试筛上。在一个实施方案中，成型磨料颗粒具有这样的粒径：使得大多数颗粒通过18目测试筛并且可保留在20、25、30、35、40、45或50目测试筛上。在各种实施方案中，陶瓷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、-18+20、-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。
在一些实施方案中，已发现，某些陶瓷颗粒可以优先在它们的外表面的特定部分上涂覆有可磁化颗粒。例如，通过模制过程形成的氧化铝成型磨料颗粒(其中陶瓷颗粒前体(例如，氧化铝前体)在开面模具中干燥并取出以形成成型颗粒前体)，用于将可磁化颗粒粘结到成型陶瓷颗粒前体的但仍然在模具中的开放(即暴露)面的亲和力比模具表面(即，与模具腔壁接触的表面)更高。
例如，现在参见图1，具有陶瓷颗粒105的可磁化磨料颗粒100成型为截头三角棱锥，具有由侧壁130a、130b、130c连接的相对的主表面110和120。主表面120对应于陶瓷颗粒制造期间的开放表面，而其余表面均对应于模具表面。可磁化颗粒140形成层150并且结合到主表面120。
在某些实施方案中，可磁化颗粒也可以结合到侧壁的邻近部分。现在参见图2，示出了具有陶瓷颗粒205的可磁化磨料颗粒200成型为截头三角棱锥，具有由侧壁230a、230b、230c连接的相对的主表面210和220。主表面220对应于陶瓷颗粒制造期间的开放表面，而其余表面均对应于模具表面。可磁化颗粒240形成层250并且结合到主表面220和侧壁230a、230b、230c的邻近部分。
不希望受理论的束缚，本发明人认为，在干燥步骤期间同时仍然在陶瓷颗粒制造中的模具中的表面形态的差异导致可磁化颗粒的优先沉积。具体地，据信在干燥期间暴露于空气的表面变得有利于后来与可磁化颗粒的粘结。在发生可磁化颗粒优先沉积在开放表面和与开放表面邻近的侧壁部分上的那些情况下，据信在干燥期间远离模具腔壁的收缩导致在干燥暴露期间的空气界面和与开放表面相似的表面特性。
在其它实施方案中，已发现，利用聚离子材料作为粘结剂使用磁性颗粒涂覆陶瓷颗粒的一步湿法和两步湿法可以减少由此形成的涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒的团聚。
“团聚体”指原生颗粒之间的弱缔合，这些原生颗粒可由电荷或极性保持在一起并可被分解成较小的实体。图9示出了呈团聚体形式的可磁化磨料颗粒的一些示例。团聚体包含至少两个彼此团聚的可磁化磨料颗粒，诸如在团聚体900、901和902的情况下。在其它实施方案中，团聚体包括三个彼此团聚的可磁化磨料颗粒，诸如在团聚体903的情况下。在其它实施方案中，团聚体包括四个彼此团聚的可磁化磨料颗粒，诸如在团聚体904、905或906的情况下。在其它实施方案中(未示出)，团聚体可包含多于四个彼此团聚的可磁化磨料颗粒。团聚的可磁化磨料颗粒不能以与单一、离散、未团聚的可磁化磨料颗粒相同的方式来取向。在一些实施方案中，大多数可磁化磨料颗粒(即，至少50％)作为离散的非团聚纳米颗粒存在，诸如图8所示。例如，至少60％、65％、70％、75％、80％、85％或90％或更多的可磁化磨料颗粒作为离散的未团聚的纳米颗粒存在。
在其它实施方案中，可磁化磨料颗粒700可包括(例如无规地)涂覆在陶瓷颗粒的整个外表面上的磁性颗粒740，如图7和7A所示。
根据本公开制备的可磁化磨料颗粒可以以松散形式(例如，自由流动或在浆料中)使用，或者它们可以掺入各种磨料制品(例如，涂覆磨料制品、粘结磨料制品、非织造磨料制品和/或磨料刷)中。由于它们的磁性特性，可以使用磁场对可磁化磨料颗粒进行定向和操纵，以为上述各种磨料制品提供受控的磨料颗粒取向和位置。
在一个实施方案中，制备磨料制品的方法包括
a)将本文所述的可磁化磨料颗粒施加到粘结剂前体；
b)施加磁场以使可磁化磨料颗粒取向；以及
c)使粘结剂前体干燥和/或固化以使其足以固定可磁化磨料颗粒的各自取向。
在一些实施方案中，粘结剂前体设置在背衬上。
在一些实施方案中，步骤b)和c)是顺序的(并且任选地是连续的)。在一些实施方案中，步骤b)和c)是同时的。
如果在步骤b)中未施加磁场，则所得的可磁化磨料颗粒可不具有磁矩，并且组成型磨料颗粒或可磁化磨料颗粒可以是无规取向的。然而，当施加足够的磁场时，可磁化磨料颗粒将倾向于与磁场对齐。在有利的实施方案中，陶瓷颗粒具有长轴(例如纵横比为2)并且长轴与磁场平行对齐。优选地，大部分或甚至全部可磁化磨料颗粒将具有基本上彼此平行对齐的磁矩。
磁场可由任何外部磁体(例如，永磁体或电磁体)供应。在一些实施方案中，磁场通常在0.5kOe至1.5kOe的范围内。优选地，磁场在各个可磁化磨料颗粒的比例上是基本上均匀的。
对于磨料制品的生产，在固化粘结剂(例如玻璃状或有机的)前体以生产磨料制品之前，可任选地使用磁场来放置和/或取向可磁化团聚磨料颗粒。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，磁场可以在可磁化磨料颗粒上是基本上均匀的，或者磁场可以是不均匀的，或甚至有效地分离成离散的部分。通常，磁场的取向被配置成能够根据预先确定的取向实现可磁化磨料颗粒的对齐。
磁场配置的示例和用于产生磁场的设备描述于美国专利8,262,758(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)以及英国专利1 477 767(艾德威工程有限公司(Edenville EngineeringWorks Limited))。
在一些实施方案中，可使用磁场将可磁化磨料颗粒沉积到涂覆磨料制品的粘结剂前体上，同时保持相对于水平背衬的垂直或倾斜取向。在干燥和/或至少部分地固化粘合剂前体之后，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选择性地将可磁化磨料颗粒放置到粘结剂前体上。除了磁场作用于浆料内的可磁化颗粒之外，可以使用类似的过程制造涂有浆料的磨料制品。上述过程也可以在非织造背衬上进行，以制造非织造磨料制品。
同样，在粘结磨料制品的情况下，可磁化磨料颗粒可在对应的粘结剂前体内定位和/或取向，然后将该粘结剂前体压制并固化。
可磁化团聚磨料颗粒可以以松散形式(例如，自由流动或在浆料中)使用，或者它们可以掺入各种磨料制品(例如，涂覆磨料制品、粘结磨料制品、非织造磨料制品和/或磨料刷)中。
可磁化团聚陶瓷磨料颗粒可用于例如构造磨料制品，包括例如涂覆磨料制品(例如，常规的涂有底胶层和复胶层的磨料制品、涂有浆料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磨料制品(诸如砂轮、磨刀石和砥石)。
例如，图11示出了砂轮1100的实施方案，即粘结磨料制品的一个实施方案。中心孔1112用于将砂轮1100附接到(例如)动力驱动工具。砂轮1100包括保留在粘结剂1125中的根据本公开的可磁化团聚磨料颗粒1120。合适的粘结剂1125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树脂粘结剂。
关于根据本公开的粘结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。
参见图10，示例性涂覆磨料制品1000具有背衬1020和磨料层1030。磨料层1030包括根据本公开的可磁化磨料颗粒1040，可磁化磨料颗粒1040通过粘结剂层1050固定到背衬1020的表面1070。涂覆磨料制品1000还可包括任选的复胶层1060，复胶层1060可包含与粘合剂层1050相同或不同的粘结剂。用于磨料制品的各种粘结剂层是已知的，包括例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂或丙烯酸树脂。
关于根据本公开的涂覆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放多孔的)聚合物长丝结构，该结构具有通过粘结剂粘结到其上的可磁化团聚磨料颗粒。图12A和图12B示出根据本发明的非织造磨料制品1200的示例性实施方案。非织造磨料制品1200包括由浸渍有粘结剂1210(例如环氧树脂、聚氨酯树脂、酚醛树脂、氨基塑料树脂、丙烯酸树脂)的缠结长丝1220形成的膨松有弹性的开放的低密度纤维网。根据本发明的可磁化磨料颗粒1240在长丝1210的暴露表面上分散在整个纤维网1200中。粘结剂1220涂覆长丝1210的多个部分并形成小珠1250，小珠1250可以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汇处，从而在整个非织造磨料制品上提供研磨位点。
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。
根据本发明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制成。一种此类方法包括以下步骤：使磨料制品(例如，涂覆磨料制品、非织造磨料制品或粘结磨料制品)与工件的表面摩擦接触，并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。
根据本发明的磨料制品可以手工使用和/或与机器联合使用。进行研磨时，使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。用于润湿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、去油剂。
本发明的实施方案如下：
实施方案1.一种制备可磁化磨料颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供陶瓷颗粒，每个陶瓷颗粒具有各自的外表面；
b)用包含聚离子材料的水性溶液涂覆所述陶瓷颗粒的外表面，从而形成涂有聚离子的陶瓷颗粒；以及
c)将所述涂有聚离子的陶瓷颗粒与磁性颗粒合并，同时分散在水性溶液中，从而形成涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒；
d)在不烧结所述聚离子的情况下干燥所述涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
实施方案2.根据实施方案1所述的方法，其中步骤b)包括将所述陶瓷颗粒浸入所述水溶液中。
实施方案3.根据实施方案1-2所述的方法，其中在形成所述涂有聚离子的陶瓷颗粒之后，所述方法还包括在步骤c)之前从所述涂有聚离子的陶瓷颗粒中去除过量的水性溶液。
实施方案4.根据实施方案1-3所述的方法，其中步骤c)包括将所述磁性颗粒的水性溶液施加到所述涂有聚离子的陶瓷颗粒。
实施方案5.根据实施方案4所述的方法，其中将所述磁性颗粒的水性溶液施加到所述陶瓷颗粒的至少一个外表面或施加到所述陶瓷颗粒的所有外表面。
实施方案6.根据实施方案1所述的方法，其中步骤b)和c)被合并为一个步骤，所述步骤包括将所述陶瓷颗粒的外表面在包含所述聚离子材料的水性溶液中进行涂覆，其中所述水性溶液还包含所述磁性颗粒。
实施方案7.根据实施方案1-6所述的方法，其中所述陶瓷颗粒的外表面包含聚离子的连续涂层。
实施方案8.根据实施方案1-7所述的方法，其中步骤c)包括基于涂有聚离子的陶瓷颗粒和磁性颗粒的总重量的至少5重量％、至少10重量％、至少15重量％、至少20重量％或至少25重量％的水性溶液。
实施方案9.根据实施方案1-8所述的方法，其中在形成所述涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒之后，所述方法还包括将所述涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒与过量的水性溶液分离。
实施方案10.根据实施方案1-9所述的方法，其中所述陶瓷颗粒包含金属氧化物，在与包含所述聚离子材料的水性溶液合并并且所述聚离子为聚阴离子时，所述金属氧化物充当酸。
实施方案11.根据实施方案10所述的方法，其中所述聚离子材料是碱硅酸盐或膦酰基羧酸或它们的盐。
实施方案12.根据实施方案10所述的方法，其中所述金属氧化物包括氧化铝。
实施方案13.根据实施方案1-12所述的方法，其中所述磁性颗粒包含铁或镍中的至少一种。
实施方案14.根据实施方案13所述的方法，其中所述磁性颗粒包含含有铁、硅和铝的合金，铁、硅和镍的合金，或者铁氧体。
实施方案15.根据实施方案14所述的方法，其中所述磁性颗粒具有小于500Oe的矫顽磁力。
实施方案16.根据实施方案1-15所述的方法，其中所述陶瓷颗粒具有至少2的纵横比。
实施方案17.根据实施方案1-16所述的方法，其中所述陶瓷颗粒包括陶瓷薄板。
实施方案18.根据实施方案17所述的方法，其中所述陶瓷薄板包括三角形主表面。
实施方案19.根据实施方案17所述的方法，其中所述陶瓷薄板被成型为截头三角棱锥。
实施方案20.根据实施方案1-19所述的方法，其中所述磁性颗粒具有50至250纳米范围内的平均原生粒径。
实施方案21.根据实施方案1-20所述的方法，其中所述陶瓷颗粒具有不大于2mm、1.5mm、1.0mm、0.5mm或0.25mm的最大尺寸。
实施方案22.根据实施方案1-21所述的方法，其中在干燥之后，所述涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒具有少于25％的团聚的涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
实施方案23.根据实施方案1-22所述的方法，其中所述磁性颗粒具有至少10emu/克、至少15emu/克、至少20emu/克、至少25emu/克、至少30emu/克、至少35emu/克、至少40emu/克、至少45emu/克或至少50emu/克的磁饱和度。
实施方案24.根据实施方案1到23中任一项制备的可磁化磨料颗粒。
实施方案25.根据实施方案24所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化磨料颗粒符合磨料行业规定的标称等级。
实施方案26.可磁化磨料颗粒，所述可磁化磨料颗粒包含陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的外表面包含未烧结聚离子涂层和粘结到所述聚离子的磁性颗粒。
实施方案27.根据实施方案26所述的可磁化磨料颗粒，其中所述聚离子选自硅酸根、膦酸根或羧酸根。
实施方案28.根据实施方案26-27所述的可磁化磨料颗粒，其中所述金属氧化物包括氧化铝。
实施方案29.根据实施方案26-28所述的可磁化磨料颗粒，其中所述磁性颗粒包含铁或镍中的至少一者，铁、硅和镍的合金，或者铁氧体。
实施方案30.根据实施方案29所述的可磁化磨料颗粒，其中所述磁性颗粒具有小于500Oe的矫顽磁力。
实施方案31.根据实施方案26-30所述的可磁化磨料颗粒，其中所述陶瓷颗粒具有至少2的纵横比。
实施方案32.根据实施方案26-31所述的可磁化磨料颗粒，其中所述陶瓷颗粒包括陶瓷薄板。
实施方案33.根据实施方案32所述的可磁化磨料颗粒，其中所述陶瓷薄板包括三角形主表面。
实施方案34.根据实施方案32所述的可磁化磨料颗粒，其中所述陶瓷薄板被成型为截头三角棱锥。
实施方案35.根据实施方案26-34所述的可磁化磨料颗粒，其中所述磁性颗粒具有50至250纳米范围内的平均原生粒径。
实施方案36.根据实施方案26-35所述的可磁化磨料颗粒，其中所述陶瓷颗粒具有不大于2mm、1.5mm、1.0mm、0.5mm或0.25mm的最大尺寸。
实施方案37.根据实施方案26-36所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化磨料颗粒包含少于25％的团聚的涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
实施方案38.根据实施方案26-37所述的可磁化磨料颗粒，其中所述磁性颗粒具有至少10emu/克、至少15emu/克、至少20emu/克、至少25emu/克、至少30emu/克、至少35emu/克、至少40emu/克、至少45emu/克或至少50emu/克的磁饱和度。
实施方案39.一种磨料制品，所述磨料制品包含保留在粘结剂材料中的多个根据实施方案26-38所述的可磁化磨料颗粒。
实施方案40.一种磨料制品，所述磨料制品包含保留在粘结剂材料中的根据实施方案26-38所述的可磁化磨料颗粒，所述粘结剂材料设置在背衬上。
实施方案41.一种制备磨料制品的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将根据实施方案26-38所述的可磁化磨料颗粒施加到粘结剂前体；
b)施加磁场以使所述可磁化磨料颗粒取向；以及
c)使所述粘结剂前体干燥和/或固化以使其足以固定所述可磁化磨料颗粒的各自取向。
实施方案42.根据实施方案41所述的方法，其中所述粘结剂前体设置在背衬上。
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词被列在下表1和3中。
表1
Figure BDA0002040255090000221
SAP1的制备
SAP1一般根据美国专利公布2015/0267097(Rosenflanz等人)的公开内容进行制备。浆料混合物使用以下配方制备：以RG 4000从荷兰鹿特丹的安迈公司(Almatis,Rotterdam,Netherlands)的氧化铝粉末(70.73份)，以DISPERAL从得克萨斯州休斯顿沙索北美公司(Sasol North America,Houston,Texas)获得的氧化铝一水合物粉末(7.07份)，通过高剪切混合分散在含有水(21.57份)和70％水性硝酸水(0.63份)的溶液中。将混合物以120转/分钟的速度研磨24小时。研磨之后，去除研磨介质，并且通过将浆料放入干燥器罐中以及使用机械泵施加真空(在真空下保持约10分钟)使浆料脱气。将所得的浆料倒在具有三角形模具腔的聚乙烯工具上，其中模具的侧壁和底部之间的拔模角为98度。该工具具有通过从5重量％乙醇溶液干燥而沉积的矿物油的局部涂层。使用刮板将浆料铺展到腔中，使得生产工具的开口被完全填充。然后在热风枪下干燥含有陶瓷浆料的工具。干燥之后，剧烈摇动片材以去除所得的成型磨料前体颗粒。通过将成型磨料前体颗粒置于氧化铝坩埚中并在空气中加热至700℃(加热速率10℃/分钟)来煅烧这些成型磨料前体颗粒。未施加等温保持。将约300克已煅烧的成型磨料前体颗粒置于氧化铝坩埚中，并且使用25℃/分钟的加热速率以及在约1500-1550℃的最终温度下的45分钟的保持时间，在来自加利福尼亚州皮科里韦拉的基思炉公司(Keith Furnaces of Pico Rivera,California)的型号KKSK-666-3100电加热炉中进行煅烧。所得的成型磨料颗粒为约2.5mm(边长)×0.50mm(厚度)。
表面粗糙度测量
表面粗糙度测量在SAP1和SAP2的开放面(在模制期间仍然在模具中的成型颗粒前体的暴露面)和模具面(在溶胶凝胶模制期间仍然在模具中的与模腔具底壁接触的主表面)上进行。根据制造商的说明书，使用来自加利福尼亚州圣何塞的泽塔仪器公司(ZetaInstruments,San Jose,California)的泽塔仪器泽塔-300光学轮廓仪(Zeta InstrumentsZeta-300Optical Profilometer)测量该测试作为以微米为单位的平均表面粗糙度(Ra)。Ra的测试结果在下表2中示出。
表2
Figure BDA0002040255090000241
实施例1
通过混合20克SIL、10克水和0.06克SUR并搅拌约1分钟来制备水玻璃混合物。将125克SAP1和1.5克水玻璃混合物放入容器中。将盖子盖到容器上后，手动剧烈摇动混合物1分钟。然后将2.56克MAG加入到容器中的混合物的顶部。再次手动摇动容器约1分钟。然后将容器中的混合物倒在铝盘上。尽可能地铺展混合物以防止矿物结合在一起。将盘以以下循环置于溶剂额定的分批烘箱中：200℉(93.3℃)下15分钟、250℉(121.1℃)下30分钟、300℉(148.9℃)下30分钟以及在350℉(176.7℃)下30分钟。
拍摄代表性的可磁化磨料颗粒的数字照片，以示出开放面(参见图3)、模具面(参见图4)和侧视图(参见图5)。涂覆在可磁化磨料颗粒的开放面上的MAG的量远大于涂覆在可磁化磨料颗粒的模具面上的MAG的量。
实施例2
重复实施例1中所述的大体过程，不同的是使用SAP2代替SAP1。代表性的所得的可磁化磨料颗粒示于图6中。
除了表1之外，表3也列出了实施例中使用的材料缩写词。
表3
Figure BDA0002040255090000242
Figure BDA0002040255090000251
Figure BDA0002040255090000261
Figure BDA0002040255090000271
气体吸附测试方法
在Micromeritics ASAP 2020表面积和孔隙率分析仪(佐治亚州诺克罗斯的美国麦克仪器公司(Micromeritics Instrument Corp.,Norcross,GA))上在77K下收集氮吸附等温线。将样品在200℃下真空脱气3小时，以去除可能已存在于表面上的任何水分或吸附污染物。对于表面积计算(例如粒径)，将Braunauer–Emmett–Teller(BET)模型施加到解吸分支上。结果汇总于表4中。
表4.磁性颗粒的粒径和磁性特性
Figure BDA0002040255090000272
磁性特性测试方法
在室温下用振动样品磁强计(VSM)Lake Shore 7400(俄亥俄州威斯特维尔的湖滨低温电子公司(Lake Shore Cryotronics,Inc.,Westerville,OH))来测试磁性颗粒(粉末)的磁性特性。在磁性测量之前测量磁性颗粒的质量(型号：MS105DU，瑞士梅特勒托莱多(Mettler Toledo,Switzerland))。对于每个样品，使用新的VSM保持件。使用类似于LakeShore型号730935(P/N 651-454)的空VSM样品保持件的质量来调零。在将磁性颗粒装载到相同的VSM样品保持件(装载到保持件的～15mm浸渍抽头中)之后，测量纯的粉末质量。为了将粉末固定在保持件的抽头中，施加粘合剂(3M Scotch-Weld透明粘合剂，化合物编号：62-3801-0330-9)。在测量之前将粘合剂干燥至少4小时。在磁场H＝18kOe处测量磁性颗粒的磁矩(emu)。通过将测量的磁矩除以磁性颗粒的质量来计算质量磁化强度Mm(emu/g)。通过将质量磁化强度Mm乘以测量的粉末质量密度ρ来计算粉末的体积磁化强度Mv(emu/cc)。对于磁性粉末，还记录了测量的矫顽磁力Hc(Oe)和剩余磁化强度Mr/Mv(相对于Mv)。这些值取自通过扫描磁场H从+20到-20kOe记录的磁化强度环。每次测量的磁场H的扫描速度为26.7Oe/s。
制备例1和制备例2(PE-1和PE-2)：
通过等离子炬过程合成纳米颗粒
纳米颗粒在射频(RF)等离子体反应器中合成，该反应器由等离子炬头、气体膨胀和反应容器(球形反应器)、旋风分离器和多孔金属过滤器组成(TekNano 15，加拿大魁北克省舍布鲁克的泰科纳公司(Tekna,Sherbrooke,Québec,Canada))。使用15千瓦(kW)RF电源为炬头供电，其中2.2安培(A)以6.7千伏(kV)和300兆赫(MHz)传送。炬头由被陶瓷隔热罩同轴包围的内部石英管组成。较大陶瓷管外部的水冷铜线圈将RF能量电感耦合到内部石英管中的等离子体气体。内管和外管之间的高流速气体护套使到炬主体的热传递最小化。将以10标准升/分钟(slpm)流动的氩气(Ar)气体用作等离子气体，而护套气体由35slpm的Ar组成，与4slpm的氢气和4slpm的Ar在窗口混合。对于V800(以商品名VITROPERM 800从德国哈瑙的瓦克华有限公司(Vacuumschmelze GmbH&Co,Hanau,Germany)获得的半结晶软磁带)，金属原料粉末使用振动进料器进到***中并夹带在5slpm的Ar流中，并通过管式注射探针以1.25克/分钟(g/min)的速率轴向注入等离子体正上方的气流中。在粉末收集期间连续操作炬50分钟，从而在50分钟的时间范围内产生约50克(g)的产物。合成期间反应容器中的压力通过水泵真空***保持在15磅/平方英寸(psi)。使用与上文给定的相同的条件处理镍铁导磁合金薄片(从马萨诸塞州沃德希尔的阿法埃莎公司(Alfa Aesar,Ward Hill,MA)获得的镍、铁、钼薄片)，但薄片的进料速率降低至0.75g/分钟。
通过使用V800的等离子炬过程合成的所得的纳米颗粒将在后续的文本中称为V800纳米颗粒(PE-1)。由于用等离子炬进行处理，V800纳米颗粒是结晶的。通过使用镍铁导磁合金薄片的等离子炬过程合成的所得的纳米颗粒将在后续的文本中称为镍铁导磁合金薄片纳米颗粒(PE-2)。
制备例3(PE-3)：通过还原化学合成纳米颗粒
在惰性条件下，将镍(II)乙酰丙酮(Ni(acac)2)(4当量，1.623g，6.000mmol，95质量％)、1,2-十六烷二醇(8当量，3.446g，12.00mmol)和二辛基醚(75mL，60.5g，247mmol，99质量％)在磁力搅拌下搅拌并加热至100℃，持续40分钟。在此步骤期间，用氮气连续吹扫烧瓶以去除氧气、水和其它低沸点杂质。依次加入三正辛基膦(2.00当量，1.235g，3.000mmol，90质量％)和五羰基铁(1.500mmol，0.295g，1.500mmol，99.5质量％)(加入膦之后混合物立即变为深绿色)，并且将混合物加热至回流(～265℃)。使回流持续60分钟。然后移除热源，并且将反应混合物冷却至室温过夜。冷却过夜之后，惰性气体保护***可打开到周围环境。将反应混合物通过加入庚烷(75毫升(mL))稀释，并通过离心分离。然后将稀释的反应混合物连同反应***庚烷洗涤物一起加入三个50mL聚丙烯离心管中。将这些离心、滗析并洗涤若干次，其中溶剂体积和离心时间(所有离心做均以6000转每分钟(rpm)进行30-15分钟)如下：1)庚烷(～80mL加入反应混合物中)，30分钟；2)乙醇(160mL总计)，20分钟；3)庚烷(160mL)，15分钟。弃去黄褐色上清液。在最后一次洗涤之后，将所得的黑色颗粒在60℃的真空炉中干燥3天。
通过还原化学合成的所得的纳米颗粒将在后续的文本中称为镍铁导磁合金纳米粉末(PE-3)。
制备例4(PE-4)
使用水玻璃化学，通过混合20g SIL(以商品名BW-50从宾夕法尼亚州瓦利福奇的PQ公司(PQ Corporation,Valley Forge,PA)获得的硅酸钠溶液)、20g水和5滴SUR(以商品名DOWFAX 2A1从密歇根州米德兰的陶氏化学公司(Dow Chemical Company,Midland,MI)获得的表面活性剂)来制备聚离子结合溶液。
使用以下实施例中描述的程序，使用上述溶液将磁性颗粒改性并附接到成型磨料颗粒。
制备例5(PE-5)
通过混合600克(g)水、250g PIROX-100和6.25g BYK-W 9012(以商品名BYK-W9012从德国韦塞尔的毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH,Wesel,Germany)获得的无溶剂润湿和分散添加剂)来制备超纯合成磁铁矿(来自宾夕法尼亚州新布赖顿的比罗公司(Pirox,LLC,New Brighton,PA)的PIROX 100)的研磨分散体。将组分加入到双壁夹套不锈钢混合容器中，并且用连接至空气马达的考雷司叶片(Cowles blade)搅拌混合物。
使用配有0.25毫米(mm)分离筛、8栓叶轮、海洋支柱式搅拌器并装载155g的0.5mm钇稳定的氧化锆珠(Torayceram Beads，东丽工业公司(TorayIndustries,Inc))的豪美浸没小型粉碎机(新泽西州哈里森的豪美公司(Hockmeyer,Harrison,NJ))进行研磨。研磨在2000rpm下运行4小时。磁铁矿浓度估计为～30重量％。所得的样品具有如下的粒径分布，其中平均粒径为3.48微米(μm)，并且D90为5.43μm(90％的颗粒基于体积分布低于5.43um)。
制备例6(PE-6)
通过在玻璃广口瓶中混合4.92g PE-1V800纳米颗粒、2.05g L25、0.35g D2012(以商品名DISPERBYK-2012从德国韦塞尔的毕克化学公司(BYK-Chemie GmbH,Wesel,Germany)获得的用于水性涂料和印刷油墨的润湿和分散添加剂和)和50g水来制备磁性油墨制剂。然后用1"(2.54cm)探针以全功率(～35％输出)以30秒脉冲和脉冲之间的10秒静止来超声处理混合物，总计30分钟的活性脉冲时间或40分钟的经历时间(型号：VC505，康涅狄格州纽敦的超声和材料公司(Sonics and Materials,Inc.,Newtown,CT))。
实施例3(EX-3)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4(每侧尺寸为0.33mm的成型磨料颗粒)和2.0g的上述PE-4聚离子结合溶液。将这种混合物搅拌4小时并过滤以去除过量的聚离子结合溶液，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(2毫升(mL))和20毫克(mg)的来自等离子炬处理的PE-1V800纳米颗粒。将这种混合物搅拌过夜(约16小时)，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在120℃的烘箱中干燥若干小时。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例4(EX-4)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4和2g的上述PE-4聚离子结合溶液。将这种混合物搅拌16小时并过滤以去除过量的聚离子结合溶液，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(2mL)和20mg的来自等离子炬处理的PE-2镍铁导磁合金薄片纳米颗粒。将这种混合物搅拌整个周末(约64小时)，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在140℃的烘箱中干燥75分钟。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例5(EX-5)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4和2.0g的上述PE-4聚离子结合溶液。将这种混合物搅拌4小时并过滤以去除过量的聚离子结合溶液，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(2.0mL)和20mg的来自西格玛奥德里奇公司(密苏里州圣路易斯)(Sigma-AldrichCorporation,Inc.(St.Louis,MO))的镍铁导磁合金纳米粉末SA(铁镍合金，通过BET，<100nm，≥97％)。将这种混合物搅拌过夜(约16小时)，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在140℃的烘箱中干燥90分钟，并且然后在60℃下过夜。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。在显微镜下检查约150个可磁化颗粒，并且95％是未团聚的(即单个颗粒)，而不是团聚的(即2个或更多个颗粒)。
实施例6(EX-6)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4和2.0g的上述PE-4聚离子结合溶液。将这种混合物搅拌4小时并过滤以去除过量的聚离子结合溶液，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(20mL)和20mg的通过由上文给定还原过程合成的PE-3镍铁导磁合金纳米粉末(通过XRD(来自荷兰埃因霍温的帕纳科公司(PANalytical,Eindhoven,Netherlands)的型号X’PERT3PROMRDXL)测量的45纳米(nm)粒径)。将这种混合物搅拌过夜(约16小时)，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在140℃的烘箱中干燥90分钟，并且然后在60℃下过夜。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例7(EX-7)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4、2.0mL的水、200mg的氢氧化钠和0.50g的2-膦酰基丁烷-1,2,4-三羧酸钠盐(BSG，以商品名BAYHIBITS-GRANULATE从德国巴特贝勒堡的库尔特奥博梅尔股份有限公司(Kurt Obermeier GmbH,Bad Berleburg,Germany)获得的膦酸酯洗涤剂)。将这种混合物磁力搅拌5小时，并且然后过滤以去除过量的氢氧化钠，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(2mL)和20mg的来自等离子炬处理的PE-1V800纳米颗粒。将这种混合物搅拌过夜(约16小时)，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在60℃的真空烘箱中干燥过夜。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例8(EX-8)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4、200mg的氢氧化钠和2.78g的草甘膦异丙胺盐溶液(GISS，以商品名ROUNDUP从密苏里州圣路易斯的孟山都公司(Monsanto Company,St.Louis,MO)获得)。将这种混合物电磁搅拌4小时，并且然后过滤以去除过量的氢氧化钠，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(2mL)和20mg的来自等离子炬处理的PE-1V800纳米颗粒。将这种混合物搅拌过夜(约16小时)，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在60℃的真空烘箱中干燥过夜。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例9(EX-9)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP3(每侧尺寸为1.4mm的成型磨料颗粒)和2.0g的上述PE-4聚离子结合溶液。将这种混合物搅拌4小时并过滤以去除过量的聚离子结合溶液，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(2mL)和20mg的来自等离子炬处理的PE-1V800纳米颗粒。将这种混合物搅拌过夜(约16小时)，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在60℃的真空烘箱中干燥过夜。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
对照例1(CE-1)
作为对照例(水玻璃化学粘结剂被省略)进行以下操作：向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4、2.0mL的水和20mg的来自等离子炬处理的PE-1V800纳米颗粒。将这种混合物在磁力搅拌下搅拌64小时，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这些磨料颗粒在140℃的烘箱中干燥16小时，并且然后通过光学显微镜分析(型号：VHX-S550E，日本大阪的基恩士公司(Keyence Corporation,Osaka,Japan))。虽然颗粒看起来具有一些金属涂层，但它们对由永磁体产生的2kOe的磁场(10％或更小的粒子竖直直立)不是非常敏感。
对照例2(CE-2)
向20打兰的小瓶中加入2.0g的SAP4、2.0mL的水和200mg的氢氧化钠。将这种混合物电磁搅拌4小时，并且然后过滤以去除过量的氢氧化钠，但不冲洗。向收集的磨粒中加入水(2mL)和20mg的来自等离子炬处理的PE-1V800纳米颗粒。将这种混合物搅拌约16小时，并且通过过滤收集成型磨料颗粒。将这种磨料颗粒在140℃的烘箱中干燥数小时，并且然后在60℃的真空烘箱中干燥16小时。虽然颗粒看起来具有一些金属涂层，但它们对由永磁体产生的2kOe的磁场(10％或更小的粒子竖直直立)不是非常敏感。
实施例10(EX-10)
向85g的上述P100在水中的PE-5研磨分散体(～30重量％磁铁矿)中加入12g的L25(以商品名LITHISIL 25LITHIUM SILICATE SOLUTION从宾夕法尼亚州瓦利福奇的PQ公司(PQ Corporation,Valley Forge,PA)获得的水性硅酸锂溶液)和100mL的水。将它们混合以得到均一分散体。向约2.5L的金属容器中装入500g的SAP4。向其中加入约33g的上述磁铁矿分散体，使得在恒定搅拌下向成型磨料颗粒中加入约1重量％的磁铁矿。将这种混合物搅拌直到均匀涂覆。然后将这种混合物用热风枪导入金属盘中干燥约10分钟。通过在大金属盘的相对方向上旋转两个金属叶片的机械作用来防止团聚。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例11(EX-11)
向85g的上述P100在水中的PE-5研磨分散体(～30重量％的磁铁矿)中加入12g的L25和100mL的水。将它们混合以得到均一分散体。向约2.5L的金属容器中加入500g的SAP5(每侧尺寸为0.17mm的成型磨料颗粒)。向其中加入约33g的上述磁铁矿分散体，使得在恒定搅拌下向成型磨料颗粒中加入约1重量％的磁铁矿。将这种混合物搅拌直到均匀涂覆。然后将这种混合物用热风枪导入金属盘中干燥约10分钟。通过在大金属盘的相对方向上旋转两个金属叶片的机械作用来防止团聚。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例12(EX-12)
向26g的上述P100在水中的PE-5研磨分散体(～30重量％磁铁矿)中加入4g的L25和80mL的水。将它们混合以得到均一分散体。向约2.5L的金属容器中加入500g的SAP6(每侧尺寸为0.05mm的成型磨料颗粒)。向其中加入约33g的上述磁铁矿分散体，使得在恒定搅拌下向成型磨料颗粒中加入约1重量％的磁铁矿。将这种混合物搅拌直到均匀涂覆。然后将这种混合物用热风枪导入金属盘中干燥约10分钟。通过在大金属盘的相对方向上旋转两个金属叶片的机械作用来防止团聚。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例13(EX-13)
将约50g的SAP4装载到流化床烘干机(型号501，英国剑桥狮龙科技公司(SherwoodScientific,Ltd,Cambridge,UK))的不锈钢室中。将陶瓷颗粒在160-170℃(设定点200℃)和20-40％的风扇速度(在喷涂涂层期间为20％，并且在干燥步骤期间为40％)下在空气床中流化。使用具有上述PE-6磁性油墨制剂的雾化喷雾嘴，将磁性颗粒分散体从顶部向下喷涂到流化床上。喷雾进行五次1秒喷发，直到喷涂约10g的涂层溶液，并且在每次喷涂后彻底干燥陶瓷颗粒(约3分钟)。在由永磁体产生的2kOe的磁场中观察到磁响应。
实施例14(EX-14)
通过用酚醛树脂(以GP 8339R-23155B从佐治亚州亚特兰大的佐治亚太平洋化学公司(Georgia Pacific Chemicals,Atlanta,GA)获得)以15个颗粒/4英寸×6英寸(10.16cm×15.24cm)的重量涂覆涂有YF的背衬(以商品名POWERSTRAIT从南卡罗来纳州斯帕坦堡的美利肯公司(Milliken&Company,Spartanburg,S.C.)获得)来制备磨料制品。涂覆后，将背衬放置在4英寸x2英寸x1英寸(10.16cm×5.085cm×2.54cm)的N42钕磁体(德克萨斯州普莱诺的应用磁铁公司(Applied Magnets,Plano,TX))的顶部。
使用盐振动型分配器将31个颗粒/4英寸×6英寸(10.16cm×15.24cm)以及涂覆有来自等离子炬处理的V800纳米颗粒(EX-3)的SAP4均匀涂覆到涂有树脂的背衬上。然后将涂有树脂的背衬从磁体上笔直向上提起并置于溶剂额定的烘箱中。将样品在200℉(93℃)的烘箱中保持93分钟。当用显微镜观察样品时，明显的是，离散的(未团聚的)颗粒被取向成使得陶瓷颗粒的长轴与粘结剂和背衬的平面正交，其中截头三角棱锥的点相对于粘结剂的平面向上指向。
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)

1.一种制备可磁化磨料颗粒的方法，所述方法包括以下步骤：
a)提供陶瓷颗粒，每个陶瓷颗粒具有各自的外表面；
b)用包含聚离子材料的水性溶液涂覆所述陶瓷颗粒的外表面，从而形成涂有聚离子的陶瓷颗粒；以及
c)将所述涂有聚离子的陶瓷颗粒与磁性颗粒合并，同时分散在水性溶液中，从而形成涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒；
d)在不烧结所述聚离子的情况下干燥所述涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
2.根据权利要求1所述的方法，其中在干燥之后，所述涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒具有少于25％的团聚的涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述磁性颗粒具有至少10emu/克、至少15emu/克、至少20emu/克、至少25emu/克、至少30emu/克、至少35emu/克、至少40emu/克、至少45emu/克或至少50emu/克的磁饱和度。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法制备的可磁化磨料颗粒。
5.根据权利要求4所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化磨料颗粒符合磨料行业规定的标称等级。
6.可磁化磨料颗粒，所述可磁化磨料颗粒包含陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒的外表面包含未烧结聚离子涂层和粘结到所述聚离子的磁性颗粒。
7.根据权利要求6所述的可磁化磨料颗粒，其中所述聚离子选自硅酸根、膦酸根或羧酸根。
8.根据权利要求6或7所述的可磁化磨料颗粒，其中所述陶瓷颗粒包括氧化铝。
9.根据权利要求6或7所述的可磁化磨料颗粒，其中所述磁性颗粒包含铁或镍中的至少一者，铁、硅和镍的合金，或者铁氧体。
10.根据权利要求9所述的可磁化磨料颗粒，其中所述磁性颗粒具有小于500Oe的矫顽磁力。
11.根据权利要求4至7中任一项所述的可磁化磨料颗粒，其中所述可磁化磨料颗粒包含少于25％的团聚的涂有磁性颗粒的陶瓷颗粒。
12.根据权利要求4至7中任一项所述的可磁化磨料颗粒，其中所述磁性颗粒具有至少10emu/克、至少15emu/克、至少20emu/克、至少25emu/克、至少30emu/克、至少35emu/克、至少40emu/克、至少45emu/克或至少50emu/克的磁饱和度。
13.一种磨料制品，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4至7中任一项所述的可磁化磨料颗粒。
14.一种磨料制品，所述磨料制品包含保留在粘结剂材料中的根据权利要求4至7中任一项所述的可磁化磨料颗粒，所述粘结剂材料设置在背衬上。
15.一种制备磨料制品的方法，所述方法包括以下步骤：
a)将根据权利要求4至7中任一项所述的可磁化磨料颗粒施加到粘结剂前体；
b)施加磁场以使所述可磁化磨料颗粒取向；以及
c)使所述粘结剂前体干燥和/或固化以使其足以固定所述可磁化磨料颗粒的各自取向。
CN201780066393.8A 2016-10-25 2017-10-24 可磁化磨料颗粒及其制备方法 Expired - Fee Related CN109890565B (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201662412470P 2016-10-25 2016-10-25
US62/412,470 2016-10-25
US201762526814P 2017-06-29 2017-06-29
US62/526,814 2017-06-29
PCT/US2017/057976 WO2018081044A1 (en) 2016-10-25 2017-10-24 Magnetizable abrasive particle and method of making the same

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109890565A CN109890565A (zh) 2019-06-14
CN109890565B true CN109890565B (zh) 2021-05-18

Family

ID=62023986

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201780066393.8A Expired - Fee Related CN109890565B (zh) 2016-10-25 2017-10-24 可磁化磨料颗粒及其制备方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11597860B2 (zh)
EP (1) EP3532247B1 (zh)
CN (1) CN109890565B (zh)
WO (1) WO2018081044A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210155836A1 (en) * 2018-04-12 2021-05-27 3M Innovative Properties Company Magnetizable abrasive particle and method of making the same
EP3874005A1 (en) * 2018-11-01 2021-09-08 3M Innovative Properties Company Tetrahedral shaped abrasive particles with predetermined rake angles
EP4045608B1 (en) 2019-10-14 2023-07-19 3M Innovative Properties Company Magnetizable abrasive particle and method of making the same
US20220396722A1 (en) * 2019-10-23 2022-12-15 3M Innovative Properties Company Shaped abrasive particles with concave void within one of the plurality of edges
US20230150092A1 (en) 2020-06-30 2023-05-18 3M Innovative Properties Company Coated abrasive articles and methods of making and using the same
CN112562958A (zh) * 2020-11-27 2021-03-26 天长市中德电子有限公司 一种低温烧结锰锌软磁铁氧体材料的制备方法
DE102021116139B4 (de) 2021-06-22 2023-07-20 VSM . Vereinigte Schmirgel- und Maschinen-Fabriken Aktiengesellschaft Schleifmittel und Verfahren zum Herstellen des Schleifmittels
CN114062407B (zh) * 2021-10-13 2024-02-06 杭州电子科技大学 一种稀土磁性合金xrd分析的制样方法
WO2023084362A1 (en) 2021-11-15 2023-05-19 3M Innovative Properties Company Nonwoven abrasive articles and methods of making the same

Family Cites Families (146)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1930788A (en) 1927-05-31 1933-10-17 Orello S Buckner Apparatus and process of making abrasive tools
GB396231A (en) 1931-07-16 1933-08-03 Orello Simmons Buckner Improvements in abrasive tools, and in methods and apparatus employed in their manufacture
US2370636A (en) 1933-03-23 1945-03-06 Minnesota Mining & Mfg Manufacture of abrasives
US2527044A (en) 1945-06-14 1950-10-24 Exolon Company Surface-coated abrasive grain
US2857879A (en) 1955-09-01 1958-10-28 Abrasive Company Of America Apparatus for preparing abrasive articles
DE1694594C3 (de) 1960-01-11 1975-05-28 Minnesota Mining And Manufacturing Co., Saint Paul, Minn. (V.St.A.) Reinigungs- und Polierkörper
US2947616A (en) 1957-11-12 1960-08-02 Norton Co Grinding wheel structure
FR1279407A (fr) 1960-11-08 1961-12-22 Procédé de fabrication de surfaces rugueuses et de surfaces abrasives utilisant des moyens magnétiques de maintien et d'orientation, et produits industriels en résultant
CH455556A (de) 1965-02-09 1968-07-15 Schladitz Whiskers Ag Feinschleif- oder Polierkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
GB1209139A (en) 1968-06-19 1970-10-21 Ind Distributors 1946 Ltd Abrasive article manufacture
US3918217A (en) 1972-07-24 1975-11-11 Lloyd R Oliver & Company Abrading device with protrusions on metal bonded abrasive grits
ZA741474B (en) * 1974-03-07 1975-10-29 Edenvale Eng Works Abrasive tools
US4018575A (en) 1974-03-18 1977-04-19 Minnesota Mining And Manufacturing Company Low density abrasive article
IE42010B1 (en) 1974-08-15 1980-05-21 Edenvale Eng Works Abrasive products
ZA746013B (en) 1974-09-23 1976-05-26 Edenvale Eng Works Abrasive tools
US4227350A (en) 1977-11-02 1980-10-14 Minnesota Mining And Manufacturing Company Low-density abrasive product and method of making the same
US4314827A (en) 1979-06-29 1982-02-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Non-fused aluminum oxide-based abrasive mineral
US4331453A (en) 1979-11-01 1982-05-25 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article
AT363797B (de) 1979-12-24 1981-08-25 Swarovski Tyrolit Schleif Schleifkoerper und verfahren zur herstellung desselben
US4800685A (en) 1984-05-31 1989-01-31 Minnesota Mining And Manufacturing Company Alumina bonded abrasive for cast iron
US4623364A (en) 1984-03-23 1986-11-18 Norton Company Abrasive material and method for preparing the same
JPS60177870A (ja) 1984-02-22 1985-09-11 Showa Denko Kk 磁性研磨材
CA1266569A (en) 1984-05-09 1990-03-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive product incorporating selective mineral substitution
US4609380A (en) 1985-02-11 1986-09-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive wheels
CA1254238A (en) 1985-04-30 1989-05-16 Alvin P. Gerk Process for durable sol-gel produced alumina-based ceramics, abrasive grain and abrasive products
US4652275A (en) 1985-08-07 1987-03-24 Minnesota Mining And Manufacturing Company Erodable agglomerates and abrasive products containing the same
JPS6288137A (ja) * 1985-10-14 1987-04-22 Sumitomo Special Metals Co Ltd 磁気ディスク用基板の製造方法
US4770671A (en) 1985-12-30 1988-09-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and yttrium, method of making and using the same and products made therewith
ZA8763B (en) 1986-01-21 1987-09-30 Alusuisse Composite panel that is difficult to combust and produces little smoke,and process for manufacturing same
JPH0818238B2 (ja) 1987-03-19 1996-02-28 キヤノン株式会社 研磨工具の製作方法
US4881951A (en) 1987-05-27 1989-11-21 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Abrasive grits formed of ceramic containing oxides of aluminum and rare earth metal, method of making and products made therewith
SU1495100A1 (ru) 1987-07-13 1989-07-23 Одесский Политехнический Институт Способ изготовлени абразивного инструмента
CH675250A5 (zh) 1988-06-17 1990-09-14 Lonza Ag
US4916869A (en) 1988-08-01 1990-04-17 L. R. Oliver & Company, Inc. Bonded abrasive grit structure
US4898597A (en) 1988-08-25 1990-02-06 Norton Company Frit bonded abrasive wheel
US4991362A (en) 1988-09-13 1991-02-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Hand scouring pad
US4933373A (en) 1989-04-06 1990-06-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive wheels
US5181939A (en) 1989-12-20 1993-01-26 Charles Neff Article and a method for producing an article having a high friction surface
US5213590A (en) 1989-12-20 1993-05-25 Neff Charles E Article and a method for producing an article having a high friction surface
US5137542A (en) 1990-08-08 1992-08-11 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive printed with an electrically conductive ink
US5152917B1 (en) 1991-02-06 1998-01-13 Minnesota Mining & Mfg Structured abrasive article
US5817204A (en) 1991-06-10 1998-10-06 Ultimate Abrasive Systems, L.L.C. Method for making patterned abrasive material
US5380390B1 (en) 1991-06-10 1996-10-01 Ultimate Abras Systems Inc Patterned abrasive material and method
US5316812A (en) 1991-12-20 1994-05-31 Minnesota Mining And Manufacturing Company Coated abrasive backing
CA2116686A1 (en) 1991-12-20 1993-07-08 Harold Wayne Benedict A coated abrasive belt with an endless, seamless backing and method of preparation
US5282875A (en) 1992-03-18 1994-02-01 Cincinnati Milacron Inc. High density sol-gel alumina-based abrasive vitreous bonded grinding wheel
US5201916A (en) 1992-07-23 1993-04-13 Minnesota Mining And Manufacturing Company Shaped abrasive particles and method of making same
US5366523A (en) 1992-07-23 1994-11-22 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article containing shaped abrasive particles
RU95105160A (ru) 1992-07-23 1997-01-10 Миннесота Майнинг энд Мануфакчуринг Компани (US) Способ приготовления абразивной частицы, абразивные изделия и изделия с абразивным покрытием
US5213591A (en) 1992-07-28 1993-05-25 Ahmet Celikkaya Abrasive grain, method of making same and abrasive products
US5435816A (en) 1993-01-14 1995-07-25 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making an abrasive article
US5549962A (en) 1993-06-30 1996-08-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Precisely shaped particles and method of making the same
JPH0778509A (ja) 1993-09-08 1995-03-20 Ube Ind Ltd 配向性誘電体磁器およびその製造方法
EP0720520B1 (en) 1993-09-13 1999-07-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive article, method of manufacture of same, method of using same for finishing, and a production tool
AU689827B2 (en) * 1993-11-12 1998-04-09 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive grain and method for making the same
US5858140A (en) 1994-07-22 1999-01-12 Minnesota Mining And Manufacturing Company Nonwoven surface finishing articles reinforced with a polymer backing layer and method of making same
US5591239A (en) 1994-08-30 1997-01-07 Minnesota Mining And Manufacturing Company Nonwoven abrasive article and method of making same
US5554068A (en) 1994-12-13 1996-09-10 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive flap brush and method and apparatus for making same
US6207246B1 (en) 1995-08-30 2001-03-27 3M Innovative Properties Company Nonwoven abrasive material roll
US5712210A (en) 1995-08-30 1998-01-27 Minnesota Mining And Manufacturing Company Nonwoven abrasive material roll
US5975987A (en) 1995-10-05 1999-11-02 3M Innovative Properties Company Method and apparatus for knurling a workpiece, method of molding an article with such workpiece, and such molded article
US5681361A (en) 1996-01-11 1997-10-28 Minnesota Mining And Manufacturing Company Method of making an abrasive article and abrasive article produced thereby
US6017831A (en) 1996-05-03 2000-01-25 3M Innovative Properties Company Nonwoven abrasive articles
US5698016A (en) 1996-06-14 1997-12-16 Cabot Corporation Compositions of modified carbon products and amphiphilic ions and methods of using the same
US5928070A (en) 1997-05-30 1999-07-27 Minnesota Mining & Manufacturing Company Abrasive article comprising mullite
US5946991A (en) 1997-09-03 1999-09-07 3M Innovative Properties Company Method for knurling a workpiece
US5942015A (en) 1997-09-16 1999-08-24 3M Innovative Properties Company Abrasive slurries and abrasive articles comprising multiple abrasive particle grades
JPH11165252A (ja) 1997-12-04 1999-06-22 Nisca Corp 研磨材、研磨材の製造方法及び研磨若しくは研削方法
US6261682B1 (en) 1998-06-30 2001-07-17 3M Innovative Properties Abrasive articles including an antiloading composition
US6302930B1 (en) 1999-01-15 2001-10-16 3M Innovative Properties Company Durable nonwoven abrasive product
EP1122718A3 (en) 2000-02-03 2003-10-15 Mitsubishi Chemical Corporation Method for forming a magnetic pattern in a magnetic recording medium, method for producing a magnetic recording medium, magnetic pattern forming device, magnetic recording medium and magnetic recording device
JP3556886B2 (ja) 2000-08-08 2004-08-25 独立行政法人日本学術振興会 配向性アルミナセラミックスの製造方法及び配向性アルミナセラミックス
WO2002062906A1 (en) 2001-02-02 2002-08-15 Cabot Corporation Ink compositions comprising salts with polyvalent ions
GB0215185D0 (en) 2002-07-01 2002-08-07 Genovision As Binding a target substance
JP2004098265A (ja) 2002-09-12 2004-04-02 Polymatech Co Ltd 研磨フィルム及びその製造方法
JP2004098266A (ja) 2002-09-12 2004-04-02 Polymatech Co Ltd 研磨砥石及びその製造方法
JP2004107096A (ja) 2002-09-13 2004-04-08 National Institute For Materials Science 配向性炭化ケイ素焼結体とその製造方法
US6802878B1 (en) * 2003-04-17 2004-10-12 3M Innovative Properties Company Abrasive particles, abrasive articles, and methods of making and using the same
KR100818905B1 (ko) * 2003-05-09 2008-04-03 다이아몬드 이노베이션즈, 인크. 굴곡이 있는 표면 형태를 갖는 피막을 갖는 연마제 입자
JP2005153106A (ja) 2003-11-27 2005-06-16 Ricoh Co Ltd 研磨具、研磨具製造方法、研磨方法及び研磨装置
JP2006089586A (ja) 2004-09-24 2006-04-06 Utsunomiya Univ 磁性砥粒及びその製造方法
CN1830626A (zh) 2005-03-10 2006-09-13 浙江工业大学 针状磨粒砂轮及其制备方法
US20060251807A1 (en) 2005-05-06 2006-11-09 Hong Keith C Roofing Granules With Improved Surface Coating Coverage And Functionalities And Method For Producing Same
US20080131705A1 (en) 2006-12-01 2008-06-05 International Business Machines Corporation Method and system for nanostructure placement using imprint lithography
DE102006059849A1 (de) 2006-12-15 2008-06-19 Kronos International, Inc. Verfahren zur Oberflächenbehandlung von Festkörperpartikeln, insbesondere Titandioxid-Pigmentpartikel
CN100563935C (zh) 2007-05-23 2009-12-02 江苏天一超细金属粉末有限公司 一种使磨料颗粒均匀分布/有序排列/择优取向的方法和装置
CN101069961B (zh) * 2007-06-18 2010-12-08 上海达特精密机械配件有限公司 重研削用立方氮化硼磨块装置
CN101353566B (zh) 2007-07-25 2011-06-15 比亚迪股份有限公司 一种磁力研磨磨料及其制备方法
EP2050805B1 (de) * 2007-10-16 2010-03-03 C.A.R.R.D. GmbH Ummantelte Schleifkörner, Verfahren zu ihrer Herstellung sowie ihre Verwendung zur Herstellung von Schleifmitteln
BRPI0821437B1 (pt) 2007-12-27 2019-01-22 3M Innovative Properties Co método de fabricar uma pluralidade de cacos abrasivos e artigo abrasivo
US8123828B2 (en) 2007-12-27 2012-02-28 3M Innovative Properties Company Method of making abrasive shards, shaped abrasive particles with an opening, or dish-shaped abrasive particles
CN101294061A (zh) * 2008-06-25 2008-10-29 湖南大学 一种磁性磨料
JP2010090021A (ja) 2008-10-10 2010-04-22 Murata Mfg Co Ltd ペロブスカイト構造化合物の焼結体の製造方法
US8142532B2 (en) 2008-12-17 2012-03-27 3M Innovative Properties Company Shaped abrasive particles with an opening
US8142891B2 (en) 2008-12-17 2012-03-27 3M Innovative Properties Company Dish-shaped abrasive particles with a recessed surface
US8142531B2 (en) 2008-12-17 2012-03-27 3M Innovative Properties Company Shaped abrasive particles with a sloping sidewall
US8764865B2 (en) 2008-12-17 2014-07-01 3M Innovative Properties Company Shaped abrasive particles with grooves
US20110088330A1 (en) 2009-10-20 2011-04-21 Beekman William A Abrasive Tool
CN102666017B (zh) 2009-12-02 2015-12-16 3M创新有限公司 双锥形成形磨粒
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
BR112013001831B8 (pt) 2010-08-04 2021-05-04 3M Innovative Properties Co partículas abrasivas formatadas
JP2012131018A (ja) 2010-11-29 2012-07-12 Shin-Etsu Chemical Co Ltd 超硬合金台板外周切断刃の製造方法
JP5776515B2 (ja) 2010-11-29 2015-09-09 信越化学工業株式会社 超硬合金台板外周切断刃の製造方法
KR20130132494A (ko) 2010-11-29 2013-12-04 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤 초경 합금 베이스 플레이트 외주 절단날 및 그 제조 방법
EP2647469B1 (en) 2010-11-29 2020-06-03 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Super hard alloy baseplate outer circumference cutting blade and manufacturing method thereof
JP5776514B2 (ja) 2010-11-29 2015-09-09 信越化学工業株式会社 超硬合金台板外周切断刃
CN103328157B (zh) 2011-02-16 2017-03-22 3M创新有限公司 具有旋转对齐的成形陶瓷磨粒的带涂层磨料制品
CN102229127B (zh) * 2011-05-20 2013-10-30 华侨大学 磨料工具的液态铸造方法
US9242342B2 (en) 2012-03-14 2016-01-26 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Manufacture and method of making the same
EP2906392A4 (en) 2012-10-15 2016-07-13 Saint Gobain Abrasives Inc GRINDING PARTICLES WITH SPECIAL FORMS AND METHOD FOR FORMING SUCH PARTICLES
MX2015005167A (es) 2012-10-31 2015-09-04 3M Innovative Properties Co Particulas abrasivas conformadas, metodos de fabricacion, y articulos abrasivos que las incluyen.
DE102012221316A1 (de) 2012-11-22 2014-05-22 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung und Verfahren zum Herstellen eines beschichteten Schleifmittels
CA2907372C (en) 2013-03-29 2017-12-12 Saint-Gobain Abrasives, Inc. Abrasive particles having particular shapes and methods of forming such particles
US20140291895A1 (en) 2013-04-01 2014-10-02 I2Ic Corporation Method of Manufacturing a Body with Oriented Aspherical Particles
KR20170110174A (ko) 2013-06-28 2017-10-10 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 니켈 코팅된 다이아몬드 입자들 및 상기 입자들 제조 방법
DE102013212617A1 (de) 2013-06-28 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zur Aufbringung von Schleifkörnern
DE102013212639A1 (de) 2013-06-28 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Schleifwerkzeug
DE102013212666A1 (de) 2013-06-28 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Schleifmittels
DE102013212684A1 (de) 2013-06-28 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Aufbringung von Schleifkörnern auf eine Schleifmittelunterlage
DE102013212609A1 (de) 2013-06-28 2014-12-31 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Herstellung eines Schleifmittels
CN105764653B (zh) 2013-09-30 2020-09-11 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 成形磨粒及其形成方法
CN103590090B (zh) 2013-11-05 2016-06-22 陈谦 一种用于制作电镀砂轮的纵向电镀方法和装置
EP3086903B1 (en) 2013-12-23 2019-09-11 3M Innovative Properties Company A coated abrasive article maker apparatus
WO2015100018A1 (en) 2013-12-23 2015-07-02 3M Innovative Properties Company Abrasive particle positioning systems and production tools therefor
JP6545173B2 (ja) 2013-12-23 2019-07-17 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー コーティングされた研磨物品を製造する方法
CN103770020A (zh) 2014-01-10 2014-05-07 当涂县南方红月磨具磨料有限公司 一种陶瓷镨钕刚玉砂轮
WO2015112379A1 (en) 2014-01-22 2015-07-30 United Technologies Corporation Apparatuses, systems and methods for aligned abrasive grains
CN103846819A (zh) 2014-02-11 2014-06-11 当涂县南方红月磨具磨料有限公司 一种含独居石的陶瓷立方氮化硼砂轮
DE202014101741U1 (de) 2014-04-11 2014-05-09 Robert Bosch Gmbh Teilweise beschichtetes Schleifkorn
CN106457521A (zh) 2014-04-14 2017-02-22 圣戈本陶瓷及塑料股份有限公司 包括成形磨粒的研磨制品
CN104191385B (zh) 2014-09-05 2016-05-18 南京航空航天大学 一种湿法制备的铁磁性金刚石磨料
WO2016062879A1 (de) 2014-10-24 2016-04-28 Basf Se Schleifelemente und verfahren zu deren herstellung von schleifelementen
CN104999385B (zh) * 2015-06-30 2018-05-04 郑州磨料磨具磨削研究所有限公司 一种磨料定向排布的陶瓷结合剂磨具及其制备方法
JP2019507219A (ja) 2016-02-01 2019-03-14 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 接着剤組成物
EP3532561B1 (en) 2016-10-25 2021-04-28 3M Innovative Properties Company Magnetizable abrasive particles and abrasive articles including them
US11484990B2 (en) 2016-10-25 2022-11-01 3M Innovative Properties Company Bonded abrasive wheel and method of making the same
US20190262973A1 (en) 2016-10-25 2019-08-29 3M Innovative Properties Company Bonded abrasive wheel and method of making the same
US11253972B2 (en) 2016-10-25 2022-02-22 3M Innovative Properties Company Structured abrasive articles and methods of making the same
WO2018080756A1 (en) 2016-10-25 2018-05-03 3M Innovative Properties Company Functional abrasive particles, abrasive articles, and methods of making the same
WO2018080755A1 (en) 2016-10-25 2018-05-03 3M Innovative Properties Company Method of making magnetizable abrasive particles
CN109890930B (zh) 2016-10-25 2021-03-16 3M创新有限公司 可磁化磨料颗粒及其制备方法
WO2018080705A1 (en) 2016-10-25 2018-05-03 3M Innovative Properties Company Magnetizable agglomerate abrasive particles, abrasive articles, and methods of making the same
US20210129292A1 (en) 2017-01-19 2021-05-06 3M Innovative Properties Company Magnetically assisted transfer of magnetizable abrasive particles and methods, apparatuses and systems related thereto
US20190344403A1 (en) 2017-01-19 2019-11-14 3M Innovative Properties Company Use of magnetics with magnetizable abrasive particles, methods, apparatuses and systems using magnetics to make abrasive articles
US11141835B2 (en) 2017-01-19 2021-10-12 3M Innovative Properties Company Manipulation of magnetizable abrasive particles with modulation of magnetic field angle or strength
EP3571258A4 (en) 2017-01-23 2020-12-02 3M Innovative Properties Company MAGNETICALLY ASSISTED DISPOSITION OF MAGNETISABLE ABRASIVE PARTICLES

Also Published As

Publication number Publication date
EP3532247B1 (en) 2021-06-09
EP3532247A1 (en) 2019-09-04
US20200071584A1 (en) 2020-03-05
EP3532247A4 (en) 2020-07-01
CN109890565A (zh) 2019-06-14
US11597860B2 (en) 2023-03-07
WO2018081044A1 (en) 2018-05-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109890565B (zh) 可磁化磨料颗粒及其制备方法
CN109890930B (zh) 可磁化磨料颗粒及其制备方法
EP4045608B1 (en) Magnetizable abrasive particle and method of making the same
US11602822B2 (en) Coated abrasive article and method of making the same
CN109863220B (zh) 功能性磨料颗粒、磨料制品及其制备方法
CN109863568B (zh) 制备可磁化磨料颗粒的方法
US11724363B2 (en) Method of making a coated abrasive article
CN111971363A (zh) 可磁化磨料颗粒及其制造方法
US20230211470A1 (en) Shaped abrasive particles
CN112004642A (zh) 制备带涂层磨料制品的方法
CN114026660A (zh) 可磁化磨料颗粒及其制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20210518