(57)【要約】プラズマ溶射、プラズマ溶射のための装置、およびプラズマ溶射方法。【特許請求の範囲】
【請求項１】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
粒子をプラズマ中に供給して溶融物を得る工程であって、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含む、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程、
を含む方法。
【請求項２】
前記溶融物を溶射および冷却する工程が、前記溶融物を基材の上に溶射すること、および冷却して前記非晶質物質を得ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記溶融物を溶射および冷却する工程が、前記溶融物を液体の中に溶射して前記溶融物を冷却し、前記非晶質物質を含む粒子を得ることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記粒子がそれぞれ、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３を含み、そして、前記非晶質物質が、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記溶融物を溶射および冷却する工程が、前記非晶質物質を含むセラミックを提供する、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
粒子をプラズマ中に供給して溶融物を得る工程であって、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記非晶質物質は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質物質が結晶化した場合に、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程、
を含む方法。
【請求項７】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管は、７５度以下の角度でジェットの軸と交差する導管の軸を有しており、前記第１の導管が、放射方向にあるジェットの軸から離れる方向に延在しており、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含む、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程、
を含む方法。
【請求項８】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管は、７５度以下の角度でジェットの軸と交差する導管の軸を有しており、前記第１の導管が、放射方向にあるジェットの軸から離れる方向に延在しており、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、
ただし、前記第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含む、工程、
を含む方法。
【請求項９】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管が、７５度以下の角度で前記ジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有しており、さらに前記粒子放射ベクトルが、実質的に前記放射方向とは反対側の方向を有するベクトル成分を含み、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含む、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程、
を含む方法。
【請求項１０】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管が、７５度以下の角度で前記ジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有しており、さらに前記粒子放射ベクトルが、実質的に前記放射方向とは反対側の方向を有するベクトル成分を含み、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含む、工程、
を含む方法。
【請求項１１】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットが前記放射方向に沿って延在するジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
キャリヤーガス中に連行した粒子を前記プラズマガスジェットの中に放出して溶融物を得る工程であって、前記キャリヤーガスは、前記キャリヤーガスの全重量を基準にして、少なくとも５０体積パーセントの窒素を含み、そして前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含む、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程、
を含む方法。
【請求項１２】
非晶質物質を製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットが、前記放射方向に沿って延在するジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
キャリヤーガス中に連行した粒子を前記プラズマガスジェットの中に放出して溶融物を得る工程であって、前記キャリヤーガスは、前記キャリヤーガスの全重量を基準にして、少なくとも５０体積パーセントの窒素を含み、そして前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含む、工程、
を含む方法。
【請求項１３】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
粒子をプラズマ中に供給して溶融物を得る工程であって、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記非晶質物質が、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項１４】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
粒子をプラズマ中に供給して溶融物を得る工程であって、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも７０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含む、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも７０重量パーセントを占め、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記非晶質物質は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質物質が結晶化した場合に、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項１５】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管は、７５度以下の角度で前記ジェットの軸と交差する導管の軸を有しており、前記第１の導管が、前記放射方向にある前記ジェットの軸から離れる方向に延在しており、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記非晶質物質が、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項１６】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管は、７５度以下の角度で前記ジェットの軸と交差する導管の軸を有しており、前記第１の導管が、前記放射方向にある前記ジェットの軸から離れる方向に延在しており、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも７０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含む、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも７０重量パーセントを占め、そして前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルである、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項１７】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管が、７５度以下の角度で前記ジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有しており、さらに前記粒子放射ベクトルが、実質的に前記放射方向とは反対側の方向を有するベクトル成分を含み、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記非晶質物質が、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項１８】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットがジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
前記プラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、前記第１のキャリヤー導管は、７５度以下の角度で前記ジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有していて、そしてさらに、前記粒子放射ベクトルが、実質的に前記放射方向とは反対側の方向を有するベクトル成分を含み、前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも７０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含む、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも７０重量パーセントを占め、そして前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルである、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項１９】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットが、前記放射方向に沿って延在するジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
キャリヤーガス中に連行した粒子を前記プラズマガスジェットの中に放出して溶融物を得る工程であって、前記キャリヤーガスは、前記キャリヤーガスの全重量を基準にして、少なくとも５０体積パーセントの窒素を含み、そして前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルであるが、ただし、前記Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記非晶質物質が、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質物質が結晶化したときに、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項２０】
非晶質物質からガラス−セラミックを製造するための方法であって、前記方法が、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、前記プラズマガスジェットが、前記放射方向に沿って延在するジェットの軸の周りに実質的に対称形である、工程；
キャリヤーガス中に連行した粒子を前記プラズマガスジェットの中に放出して溶融物を得る工程であって、前記キャリヤーガスは、前記キャリヤーガスの全重量を基準にして、少なくとも５０体積パーセントの窒素を含み、そして前記粒子が、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記粒子の少なくとも７０重量パーセントを占め、そして前記粒子は、前記粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含む、工程；
前記溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程であって、前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記非晶質物質の少なくとも７０重量パーセントを占め、そして前記非晶質物質は、前記非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して３０重量パーセント以下の量で含み、前記非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも２５マイクロメートルである、工程；および
前記非晶質物質を加熱処理して、前記非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程、
を含む方法。
【請求項２１】
非晶質マトリックス中に、離散した結晶質領域を含む複合材料であって、前記結晶質領域および前記非晶質マトリックスそれぞれが独立して、前記結晶質領域および前記非晶質マトリックスの全重量を基準にして、それぞれ少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記結晶質領域および前記非晶質マトリックスそれぞれが、前記結晶質領域および前記非晶質マトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、それぞれ１０重量パーセント以下の量で含み、そして前記複合材料は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも１５０マイクロメートルである、複合材料。
【請求項２２】
前記非晶質マトリックスがＴｇを有さない、請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２３】
前記非晶質マトリックスがガラスである、請求項２１に記載の複合材料。
【請求項２４】
請求項２１に記載の複合材料の層。
【請求項２５】
非晶質層および請求項２１に記載の複合材料の層を含む複合層。
【請求項２６】
請求項２１に記載の複合材料であって、第１の部分と第２の部分とを含み、前記第１の部分は、ｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数を有し、前記第２の部分は、ｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数を有し、そして前記第１の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数が、前記第２の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも多い、複合材料。
【請求項２７】
請求項２６に記載の複合材料であって、前記第１および第２の部分の間に配された第３の部分を含み、前記第３の部分は、ｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数を有し、そして前記第３の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数が、前記第２の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも多く、そして、前記第１の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも少ない、複合材料。
【請求項２８】
前記第１の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数が、前記第２の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも少なくとも５０パーセント多い、請求項２６に記載の複合材料。
【請求項２９】
請求項２６に記載の複合材料の層。
【請求項３０】
ガラス−セラミックマトリックス中に離散した結晶質領域を含む複合材料セラミックであって、前記離散した結晶質領域および前記ガラス−セラミックマトリックスが独立して、前記結晶質領域および前記ガラス−セラミックマトリックスの全重量を基準にして、それぞれ少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記離散した結晶質領域および前記ガラス−セラミックマトリックスそれぞれが、前記離散した結晶質領域および前記ガラス−セラミックマトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、それぞれ１０重量パーセント以下の量で含み、そして前記複合セラミックは、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも１５０マイクロメートルである、複合材料セラミック。
【請求項３１】
前記離散した結晶質領域が、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有する、請求項３０に記載の複合材料。
【請求項３２】
前記ガラス−セラミックの少なくとも５０体積パーセントが結晶質である、請求項３０に記載の複合材料。
【請求項３３】
請求項３０に記載の複合材料の層。
【請求項３４】
非晶質層および請求項３０に記載の複合材料の層を含む複合層。
【請求項３５】
第１および第２の対向する表面を有するガラス−セラミック層であって、第１のセラミック組成領域が、前記第１のセラミック組成領域の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記第１のセラミック組成領域は、前記第１のセラミック組成領域の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント以下の量で含み、そして第２のセラミック組成領域が、前記第２のセラミック組成領域の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記第２のセラミック組成領域は、前記第２のセラミック組成領域の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント以下の量で含み、前記第１のセラミック組成領域が、前記第２の表面よりも前記第１の表面の近くにあり、そして前記第２のセラミック組成領域が、前記第１の表面よりも前記第２の表面の近くにあり、そして前記第１の組成領域は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも１５０マイクロメートルである、ガラス−セラミック層。
【請求項３６】
前記第１のセラミック組成領域が非晶質であり、そして前記第２のセラミック組成領域が少なくとも部分的に結晶質である、請求項３５に記載のガラス−セラミック層。
【請求項３７】
前記第１および第２のセラミック組成領域のそれぞれが少なくとも部分的に結晶質である、請求項３５に記載のガラス−セラミック層。
【請求項３８】
非晶質層および請求項３５に記載の複合層を含む、複合層。
【請求項３９】
セラミックであって、前記セラミックの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、セラミックが、前記セラミックの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント以下の量で含み、前記セラミックが、それぞれ第１および第２の結晶化度を有する第１および第２の結晶含有領域を有し、前記第１の領域の結晶化度が、前記第２の領域の結晶化度よりも高く、前記第１の領域は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、前記ｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが少なくとも１５０マイクロメートルである、セラミック。
【請求項４０】
前記第１の離散した結晶質領域が、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有する、請求項３９に記載のセラミック。
【請求項４１】
前記第１および第２の離散した結晶質領域のそれぞれが、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有する、請求項３９に記載のセラミック。
【請求項４２】
前記セラミックの少なくとも５０体積パーセントが結晶質である、請求項３９に記載のセラミック。
【請求項４３】
請求項４２に記載のセラミックの層。
【請求項４４】
非晶質マトリックス中に、離散した結晶質領域を含む複合材料であって、前記結晶質領域および前記非晶質マトリックスがそれぞれ独立して、前記離散した結晶質領域および前記非晶質マトリックスの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記離散した結晶質領域および前記非晶質マトリックスの少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記離散した結晶質領域および前記非晶質マトリックスが、前記離散した結晶質領域および前記非晶質マトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記離散した結晶質領域の前記第１または第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、前記離散した結晶質領域はＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含んで、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在し、さらに、ただし、前記非晶質マトリックスの第１または第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記非晶質マトリックスは、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、前記非晶質マトリックスが結晶化した場合に、明瞭な結晶質相を形成する、複合材料。
【請求項４５】
前記非晶質マトリックスがＴｇを有さない、請求項４４に記載の複合材料。
【請求項４６】
前記非晶質マトリックスがガラスである、請求項４４に記載の複合材料。
【請求項４７】
請求項４４に記載の複合材料の層。
【請求項４８】
非晶質層および請求項４４に記載の複合材料の層を含む複合層。
【請求項４９】
請求項４４に記載の複合材料であって、第１の部分と第２の部分とを含み、前記第１の部分は、ｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数を有し、前記第２の部分は、ｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数を有し、そして前記第１の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数が、前記第２の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも多い、複合材料。
【請求項５０】
請求項４９に記載の複合材料であって、第１および第２の部分の間に配された第３の部分を含み、前記第３の部分は、ｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数を有し、そして前記第３の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数が、前記第２の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも多く、そして、前記第１の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも少ない、複合材料。
【請求項５１】
前記第１の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数が、前記第２の部分のｍｍ３あたりの前記離散した結晶質領域の平均数よりも少なくとも５０パーセント多い、請求項４９に記載の複合材料。
【請求項５２】
請求項４９に記載の複合材料の層。
【請求項５３】
ガラス−セラミックマトリックス中に離散した結晶質領域を含む複合材料セラミックであって、前記離散した結晶質領域と前記ガラス−セラミックマトリックスは独立して、前記粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記離散した結晶質領域および前記ガラス−マトリックスの少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記離散した結晶質領域および前記ガラス−セラミックマトリックスが、前記離散した結晶質領域および前記ガラス−セラミックマトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記離散した結晶質領域の前記第１または第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、前記離散した結晶質領域はＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在し、そして、ただし、前記ガラス−セラミックマトリックスの第１または第２の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、前記ガラス−セラミックマトリックスは、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、明瞭な結晶質相として存在する、複合材料セラミック。
【請求項５４】
前記離散した結晶質領域が、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有する、請求項５３に記載の複合材料。
【請求項５５】
前記ガラス−セラミックの少なくとも５０体積パーセントが結晶質である、請求項５３に記載の複合材料。
【請求項５６】
請求項５３に記載の複合材料の層。
【請求項５７】
非晶質層および請求項５３に記載の複合材料の層を含む複合層。
【請求項５８】
第１および第２の対向する表面を有するガラス−セラミック層であって、第１のセラミック組成領域および第２の組成領域がそれぞれ独立して、前記第１または第２の組成領域の全重量を基準にして、それぞれ少なくとも３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して、前記第１または第２の組成領域それぞれの少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記第１または第２の組成領域がそれぞれ、前記第１または第２の組成領域の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント以下の量で含むが、ただし、前記第１または第２の組成領域の前記第１または第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がそれぞれＺｒＯ２である場合には、前記第１または第２の組成領域は、それぞれ、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物を含み、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在する、ガラス−セラミック層。
【請求項５９】
前記第１のセラミック組成領域が非晶質であり、そして前記第２のセラミック組成領域が少なくとも部分的に結晶質である、請求項５８に記載のガラス−セラミック層。
【請求項６０】
前記第１および第２のセラミック組成領域のそれぞれが少なくとも部分的に結晶質である、請求項５８に記載のガラス−セラミック層。
【請求項６１】
非晶質層および請求項５８に記載の複合層を含む、複合層。
【請求項６２】
前記粒子の全重量を基準にして、３５重量パーセントのＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含むセラミックであって、前記Ａｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して前記セラミックの少なくとも８０重量パーセントを占め、そして前記粒子が、前記セラミックの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント以下の量で含み、前記セラミックが、それぞれ第１および第２の結晶化度を有する第１および第２の結晶質含有領域を有し、ここで前記第１の領域の結晶化度は、前記第２の領域の結晶化度よりも高いが、ただし、離散した結晶領域の前記第１のまたは第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、前記セラミックはＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含んで、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在する、セラミック。
【請求項６３】
前記第１の離散した結晶質領域が、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有する、請求項６２に記載のセラミック。
【請求項６４】
前記第１および第２の離散した結晶質領域のそれぞれが、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有する、請求項６２に記載のセラミック。
【請求項６５】
前記セラミックの少なくとも５０体積パーセントが結晶質である、請求項６２に記載のセラミック。
【請求項６６】
請求項６２に記載のセラミックの層。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ溶射に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ溶射を使用して、非晶質、セラミック、金属、金属合金、および金属間化合物材料を得ることは、当業者には公知である。プラズマ溶射は一般に表面の改良および／またはコーティングを施すために使用されるが、バルク材料を形成させることにも使用されてきた。
【０００３】
典型的には、プラズマ溶射を実施するには、プラズマ（典型的にはその温度は１０，０００℃を超える）の中にフィード粒子を導入し、そのフィード粒子を溶融物（溶融微少液滴）に変換させ、ついでそれを基材と接触させて冷却させる（その冷却速度は典型的には１０，０００℃/秒を超える）。基材と接触することにより、溶融微少液滴が急速に固化し、非晶質、半結晶質、または結晶質の材料が得られる。
【０００４】
プラズマ溶射加工は、金属、金属合金、金属間化合物、およびセラミックスなど各種の材料を形成させるために使用されてきた。たとえば、操作距離、操作条件、基材、フィード材料などを変えることによって、薄膜、厚膜、多層膜および複合材料膜からバルク材料まで幅広く各種の構造で析出させることが可能である。さらに、析出させた材料の性質、たとえばその組成、密度、構造なども、連続的または段階的に変化させることができる。
【０００５】
プラズマ溶射させたコーティングやバルク材料は、マイクロエレクトロニクス要素から大型の工学的構造まで、広い用途範囲で使用される。たとえばプラズマ溶射させたコーティングには、保護（耐摩耗、耐酸化、および耐蝕、断熱）コーティングとしての用途が見出されている。同様に、バルク材料を製造する目的でプラズマ加工を使用することも増えつつある。
【０００６】
各種のプラズマ加工材料の中でも、酸化物セラミックスは、絶縁性や、耐摩耗性、耐蝕性および耐熱衝撃性などにおいて望ましい性質を有しているために、特別な地位を占めている。最も一般的にプラズマ溶射加工される酸化物セラミックスとしては、アルミナ、アルミナ−チタニア、安定化ジルコニア、およびクロミアなどがある。
【０００７】
プラズマ溶射加工に典型的に伴う極めて高い急冷速度のために、非平衡相、準安定相または不定比（ｎｏｎ−ｓｔｏｉｃｈｉｏｍｅｔｒｉｃ）相が形成されやすい。たとえば、プラズマ溶射したアルミナおよびアルミナ−チタニアは典型的には、準安定遷移アルミナを形成する。同様にして、プラズマ溶射した、完全安定化または部分安定化ジルコニアは、典型的には非平衡正方晶相を形成する。
【０００８】
また別な態様においては、プラズマ溶射に伴って比較的高い急冷速度が得られるために、プラズマ溶射されたセラミックを構成するそれぞれのスプラットの中（すなわち、それぞれの凝固した微少液滴の中）に極めて微細な（たとえばナノ結晶性）結晶を有するセラミックを形成することが可能となる。一般に当業者には知られていることであるが、微細な結晶構造と、特に高密度（すなわち、理論値の少なくとも７０％、好ましくは少なくとも９０、９５、９６、９７、９８、９９、あるはさらに１００％）を有するセラミックスは、より粗なおよび／または密度のより低い材料に比較すると、より望ましい性質を有している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
プラズマ溶射のために使用できる新規な材料、さらには新規なプラズマ溶射された材料が、依然として望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１つの態様において、本発明は非晶質物質を製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
粒子をプラズマ中に供給して溶融物を得る工程であって、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含む工程；および
その溶融物を溶射および冷却することにより非晶質物質を得る工程であって、その非晶質物質は、その非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物、およびそれらの複合金属酸化物とを含み、その非晶質物質は、非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含み、その非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１、５、１０、２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）であるが、ただし、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、それが、非晶質物質が結晶化した場合に、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する工程である。材料のこのｘ、ｙおよびｚ軸の寸法は、寸法の大きさに応じて、肉眼か顕微鏡を使用するかのいずれかで測定する。ｚ軸方向の寸法として報告されるのは、たとえば、球の直径、コーティングの厚み、あるいはプリズム形状の最大長さなどである。
【００１１】
また別な態様において、本発明はガラスを製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
粒子をプラズマ中に供給して溶融物を得る工程であって、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含む工程：および、
その溶融物を溶射および冷却することによりガラスを得る工程であって、そのガラスは、そのガラスの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物、およびそれらの複合金属酸化物とを含み、そのガラスは、ガラスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０）重量パーセント以下の量で含む工程である。いくつかの実施態様においては、そのガラスは、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そしてそのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１、５、１０、２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。
【００１２】
１つの態様において、本発明は非晶質物質を製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
粒子をプラズマ中に供給して溶融物を得る工程であって、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して粒子の少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そしてその粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、第１または第２の、その他の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質物質が結晶化した場合に、明瞭な結晶質相を形成する工程；および
その溶融物を溶射および冷却することにより非晶質物質を得る工程であって、その非晶質物質は、その非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物、およびそれらの複合金属酸化物）、および第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物、およびそれらの複合金属酸化物を含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して非晶質物質の少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、その非晶質物質は、非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その非晶質物質は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質物質が結晶化した場合に、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成し、その非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１、５、１０、２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である工程である。
【００１３】
また別な態様において本発明は、金属酸化物の微少液滴の加熱溶射を発生させる装置を提供するが、それに含まれるのは、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させるよう運転することが可能なプラズマアークスプレーガンであって、このプラズマガスジェットは、ジェットの軸の周りに実質的に対称形であるスプレーガン；および
プラズマガスジェットに金属酸化物粒子を放射することを可能とする第１のキャリヤー導管であって、この第１のキャリヤー導管は、ジェットの軸と交差する導管の軸を有していて、その交差の角度が７５度以下（いくつかの実施態様においては、好ましくは、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０以下、またはさらには５度以下；７５〜６０度、７０〜６０度、または６５〜６０度の範囲）の角度であり、ここで、その第１の導管は、放射方向にあるジェットの軸から離れる方向に延在している導管である。
【００１４】
場合によってはその装置に、プラズマガスジェットに金属酸化物粒子を放射することを可能とする第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管をさらに備えていて、その第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管は、ジェットの軸と交差する導管の軸を有していて、その交差の角度が７５度以下（いくつかの実施態様においては、好ましくは、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０以下、またはさらには５度以下；７５〜６０度、７０〜６０度、または６５〜６０度の範囲）の角度であり、ここで、その第２の導管は、放射方向にあるジェットの軸から離れる方向に延在している。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、特定の角度をもたせることによって、プラズマ中でのフィード粒子の滞留時間や相互作用を望ましい方向に変化（たとえば増大）させることができると考えられ、たとえば角度を小さくすれば、滞留時間が長くなる。
【００１５】
また別な態様において本発明は、金属酸化物の微少液滴の加熱溶射を発生させる装置を提供するが、それに含まれるのは、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させるよう運転することが可能なプラズマアークスプレーガンであって、このプラズマガスジェットは、ジェットの軸の周りに実質的に対称形であるスプレーガン；および
プラズマガスジェットに金属酸化物粒子を放射することを可能とする第１のキャリヤー導管であって、この第１のキャリヤー導管は、ジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有していて、その交差の角度が７５度以下（いくつかの実施態様においては、好ましくは、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０以下、またはさらには５度以下；７５〜６０度、７０〜６０度、または６５〜６０度の範囲）の角度であり、ここでその粒子放射ベクトルは、放射方向とは実質的に反対方向のベクトル成分を含む。
【００１６】
場合によってはその装置に、プラズマガスジェットの中へ粒子を放射するための第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管をさらに備えていて、その第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管は、ジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有していて、その交差の角度が７５度以下（いくつかの実施態様においては、好ましくは、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０以下、またはさらには５度以下；７５〜６０度の範囲、７０〜６０度以下、または６５〜６０度以下）の角度であり、ここでその第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管の粒子放射ベクトルは、放射方向とは実質的に反対方向ではあるが、第１のキャリヤー導管のベクトル成分とは異なった、ベクトル成分を含む。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、特定の角度をもたせることによって、プラズマ中でのフィード粒子の滞留時間や相互作用を望ましい方向に変化（たとえば増大）させることができると考えられ、
たとえば角度を小さくすれば、滞留時間が長くなる。
【００１７】
また別な態様において、本発明は非晶質物質を製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、そのプラズマガスジェットはジェットの軸の周りに実質的に対称形である工程；
そのプラズマガスジェットに第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、この第１のキャリヤー導管は、ジェットの軸と交差する導管の軸を有していて、その交差の角度が７５度以下（いくつかの実施態様においては、好ましくは、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０以下、またはさらには５度以下；７５〜６０度、７０〜６０度、または６５〜６０度の範囲）の角度であり、ここで、その第１の導管は、放射方向にあるジェットの軸から離れる方向に延在している工程；および
その溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程である。
【００１８】
場合によっては方法に、プラズマガスジェットの中へ粒子を放射するための第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管をさらに備えていて、その第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管は、ジェットの軸と交差する導管の軸を有していて、その交差の角度が７５度以下（いくつかの実施態様においては、好ましくは、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０以下、またはさらには５度以下；７５〜６０度、７０〜６０度、または６５〜６０度の範囲）の角度であり、ここでその第２（第３、またはそれ以上）の導管は、放射方向にあるジェットの軸から離れる方向に延在している。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、特定の角度をもたせることによって、プラズマ中でのフィード粒子の滞留時間や相互作用を望ましい方向に変化（たとえば増大）させることができると考えられ、たとえば角度を小さくすれば、滞留時間が長くなる。
【００１９】
また別な態様において、本発明は非晶質物質を製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、そのプラズマガスジェットはジェットの軸の周りに実質的に対称形である工程；
そのプラズマガスジェットの中に少なくとも第１のキャリヤー導管を通して粒子を放射して溶融物を得る工程であって、この第１のキャリヤー導管は、７５度以下の角度でジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有していて、そしてさらにここで、その粒子放射ベクトルは、放射方向とは実質的に反対方向のベクトル成分を含む工程；および
その溶融物を溶射および冷却して非晶質物質を得る工程である。
【００２０】
場合によってはその方法に、プラズマガスジェットの中へ粒子を放射するための第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管をさらに備えていて、その第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管は、ジェットの軸と交差する粒子放射ベクトルを有していて、その交差の角度が７５度以下（いくつかの実施態様においては、好ましくは、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０以下、またはさらには５度以下；７５〜６０度、７０〜６０度、または６５〜６０度の範囲）の角度であり、ここでその第２（第３、またはそれ以上）のキャリヤー導管の粒子放射ベクトルは、放射方向とは実質的に反対方向ではあるが、第１のキャリヤー導管のベクトル成分とは異なった、ベクトル成分を含む。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、特定の角度をもたせることによって、プラズマ中でのフィード粒子の滞留時間や相互作用を望ましい方向に変化（たとえば増大）させることができると考えられ、たとえば角度を小さくすれば、滞留時間が長くなる。
【００２１】
また別な態様において、本発明は非晶質物質を製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、そのプラズマガスジェットは、前記放射方向に沿って延在するジェットの軸の周りに実質的に対称形である工程；
キャリヤーガス中に連行した粒子をそのプラズマガスジェットの中に放射して溶融物を得る工程であって、そのキャリヤーガスは、前記キャリヤーガスの全重量を基準にして、少なくとも５０体積パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、またはさらには、少なくとも１００体積パーセント）の窒素を含み、またその粒子は、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下で含むが、ただし、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含む工程；および
その溶融物を溶射および冷却することにより非晶質物質を得る工程であって、その非晶質物質は、その非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、その非晶質物質は、非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含み、その非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１、５、１０、２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）であるが、ただし、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、それが、非晶質物質が結晶化した場合に、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する工程である。驚くべきことには、窒素を使用して粒子を放射させると、プラズマジェットのサイズが顕著に大きくなることが見出された。プラズマジェットのサイズが大きくなることは有利に働くが、その理由は、たとえば、それによりプラズマジェット中でのフィード粒子の滞留時間が長くなる傾向があって、粒子への（多くの場合望ましい）熱伝達が促進され、その結果、溶融物の生成がより完全、より均質となり、密度のより高い、より強度のあるプラズマ溶射材料が得られるからである。
【００２２】
また別な態様において、本発明はガラスを製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、そのプラズマガスジェットは、前記放射方向に沿って延在するジェットの軸の周りに実質的に対称形である工程；
キャリヤーガス中に連行した粒子をそのプラズマガスジェットの中に放射して溶融物を得る工程であって、そのキャリヤーガスは、前記キャリヤーガスの全重量を基準にして、少なくとも５０体積パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、またはさらには、少なくとも１００体積パーセント）の窒素を含み、またその粒子は、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含む工程、および、
その溶融物を溶射および冷却することによりガラスを得る工程であって、そのガラスは、そのガラスの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、そのガラスは、ガラスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０）重量パーセント以下の量で含む工程である。いくつかの実施態様においては、そのガラスは、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そしてそのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１、５、１０、２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。驚くべきことには、窒素を使用して粒子を放射させると、プラズマジェットのサイズが顕著に大きくなることが見出された。プラズマジェットのサイズが大きくなることは有利に働くが、その理由は、たとえば、それによりプラズマジェット中でのフィード粒子の滞留時間が長くなる傾向があって、粒子への（多くの場合望ましい）熱伝達が促進され、その結果、溶融物の生成がより完全、より均質となり、密度のより高い、より強度のあるプラズマ溶射材料が得られるからである。
【００２３】
また別な態様において、本発明は非晶質物質を製造するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、
放射方向にプラズマガスジェットを発生させる工程であって、そのプラズマガスジェットは、前記放射方向に沿って延在するジェットの軸の周りに実質的に対称形である工程；
キャリヤーガス中に連行した粒子をそのプラズマガスジェットの中に放射して溶融物を得る工程であって、そのキャリヤーガスは、前記キャリヤーガスの全重量を基準にして、少なくとも５０体積パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、またはさらには、少なくとも１００体積パーセント）の窒素を含み、またその粒子は、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物、および第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して粒子の少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そしてその粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、第１または第２の、その他の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質物質が結晶化した場合に、明瞭な結晶質相を形成する工程；および
その溶融物を溶射および冷却することにより非晶質物質を得る工程であって、その非晶質物質は、その非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物、および第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物を含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物を合計して、非晶質物質の少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、その非晶質物質は、非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、第１または第２の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その非晶質物質は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質物質が結晶化した場合に、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する工程である。驚くべきことには、窒素を使用して粒子を放射させると、プラズマジェットのサイズが顕著に大きくなることが見出された。プラズマジェットのサイズが大きくなることは有利に働くが、その理由は、たとえば、それによりプラズマジェット中でのフィード粒子の滞留時間が長くなる傾向があり、粒子への（多くの場合望ましい）熱伝達が促進され、その結果、溶融物の生成がより完全、より均質となり、密度のより高い、より強度のあるプラズマ溶射材料が得られるからである。
【００２４】
場合によっては、本発明に従った方法により製造される非晶質物質は、セラミック材料の一部として存在していてもよい（すなわち、この方法で、非晶質物質を含むセラミックを製造することができる）。また別な態様では、いくつかの実施態様においては、本発明に従った方法の溶融物の溶射および冷却には、基材の上に溶融物を溶射、冷却して、非晶質物質を得ることが含まれる。また別な態様では、いくつかの実施態様においては、本発明に従った方法の溶融物の溶射および冷却には、溶融物を液体の中に溶射して溶融物を冷却して、非晶質物質を含む粒子を得ることが含まれる。後者の方法により、非晶質物質を含むビーズ（１００パーセント非晶質のビーズも含む）を得ることができる。
【００２５】
本発明に従った方法では、場合によっては、その非晶質物質を加熱して、非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させることもまた含まれる。
【００２６】
本明細書における定義を以下に述べる：
「非晶質物質」という用語は、溶融物または気相から得られる物質でＸ線回折を測定したときに長距離（ｌｏｎｇ  ｒａｎｇｅ）の結晶構造を示さないものおよび／または、本明細書の中で「示差熱分析」として記述している試験法により測定されるような、ＤＴＡ（示差熱分析）で測定したときに非晶質物質の結晶化に相当する発熱ピークを示すものを指す；
「セラミック」という用語には、非晶質物質、ガラス、結晶質セラミック、ガラス−セラミック、およびそれらの組み合わせを含む；
「複合金属酸化物」という用語は、２種またはそれ以上の異なる金属元素と酸素とを含む金属酸化物（たとえば、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、およびＹ３Ａｌ５Ｏ１２）を指す；
「複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物」という用語は、理論的酸化物基準で、Ａｌ２Ｏ３と１種または複数のＡｌ以外の金属元素を含む複合金属酸化物（たとえば、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、およびＹ３Ａｌ５Ｏ１２）を指す；
「複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３」という用語は、理論的酸化物基準で、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３とを含む複合金属酸化物（たとえば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を指す；
「複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ」という用語は、理論的酸化物基準で、Ａｌ２Ｏ３と希土類酸化物とを含む複合金属酸化物（たとえば、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８およびＤｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を指す；
「ガラス」という用語は、ガラス転移温度を示す非晶質物質を指す；
「ガラス−セラミック」という用語は、非晶質物質を加熱処理することによって形成される結晶を含むセラミックスを指す；
「Ｔｇ］という用語は、本明細書の中で「示差熱分析」として記述している試験法により測定されるガラス転移温度を指す；
「Ｔｘ］という用語は、本明細書の中で「示差熱分析」として記述している試験法により測定される結晶化温度を指す；
「希土類酸化物」という用語は、酸化セリウム（たとえば、ＣｅＯ２）、酸化ジスプロシウム（たとえば、Ｄｙ２Ｏ３）、酸化エルビウム（たとえば、Ｅｒ２Ｏ３）、酸化ユウロピウム（たとえば、Ｅｕ２Ｏ３）、ガドリニウム（たとえば、Ｇｄ２Ｏ３）、酸化ホルミウム（たとえば、Ｈｏ２Ｏ３）、酸化ランタン（たとえば、Ｌａ２Ｏ３）、酸化ルテチウム（たとえば、Ｌｕ２Ｏ３）、酸化ネオジム（たとえば、Ｎｄ２Ｏ３）、酸化プラセオジム（たとえば、Ｐｒ６Ｏ１１）、酸化サマリウム（たとえば、Ｓｍ２Ｏ３）、テルビウム（たとえば、Ｔｂ２Ｏ３）、酸化トリウム（たとえば、Ｔｈ４Ｏ７）、ツリウム（たとえば、Ｔｍ２Ｏ３）、および酸化イッテルビウム（たとえば、Ｙｂ２Ｏ３）、ならびにそれらの組み合わせを指す；
「ＲＥＯ］という用語は、希土類酸化物（類）を指す。
【００２７】
さらに本明細書においては、たとえばガラス−セラミックの中で、金属酸化物（たとえば、Ａｌ２Ｏ３、複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物など）が結晶質であると特に記述している以外では、それは、非晶質であっても、結晶質であっても、あるいは部分的に非晶質で部分的に結晶質であってもよい、と理解すべきである。たとえば、ガラス−セラミックにＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２とが含まれている場合には、そのＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２のそれぞれが、非晶質状態でも、結晶質状態でも、または一部が非晶質状態で一部が結晶質状態でも、さらには他の金属酸化物（類）との反応生成物であってもよい（例を挙げれば、たとえばＡｌ２Ｏ３が結晶質のＡｌ２Ｏ３またはＡｌ２Ｏ３の特定の結晶質相（たとえば、アルファＡｌ２Ｏ３）として存在していると特に記述していない場合には、それは、結晶質Ａｌ２Ｏ３および／または部分的に１種または複数の結晶質の複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物として存在していてもよい）。
【００２８】
さらに、Ｔｇを示さない非晶質物質を加熱することによって形成されるガラス−セラミックスは、実際にはガラスを含まず、むしろ結晶とＴｇを示さない非晶質物質とを含んでいてもよい、ということは理解されたい。
【００２９】
本発明に従って調製されるコーティングの実施態様は、たとえば、耐摩耗、耐蝕、および耐酸化、および／または断熱コーティングとして有用である。本発明に従って調製されるコーティングのいくつかの実施態様は、電気化学的デバイスの要素（たとえば、従来のＹＳＺ（イットリア安定化ジルコニア）に比較してより高いイオン伝導率を有する燃料電池の電解質および／または電極）として有用である。本発明に従い調製されるバルクの形態は、たとえば、構造材的用途（たとえば、エンジンの要素、切削工具インサート、医療用インプラント、手術器具、基板、およびるつぼ）や補強用部材などにおいて有用である。本発明による物品の例を挙げれば、台所用品（たとえば、大皿）、歯科用ブラケット、および補強繊維、切削工具インサート、研磨材料、およびガスエンジンの構造要素（たとえば、弁およびベアリング）などがある。その他の物品としては、ボディまたはその他の基材の外側表面の上のセラミックの保護コーティングを有しているものがある。実施態様はまた、たとえば、研磨材粒子としても有用である。研磨材粒子は、研磨材物品に組み入れたり、分散した形態で、たとえば研磨コンパウンドのスラリーとして（たとえば、ポリッシングコンパウンド）、ミリング媒体、ショットブラスト媒体、および振動ミル媒体などとして使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
例示的な、そしていくつかの実施態様においては好適な、プラズマスプレーガン４０１を含む加熱溶射またはプラズマ溶射装置４００を、図４に図示する。プラズマスプレーガン４０１は一般に、ジェットの軸４１７の周りに実質的に対称的な、プラズマガスジェット４１６を発生させるために使用される。プラズマガスジェット４１６には金属酸化物の微少液滴４０７が含まれる。
【００３１】
プラズマスプレーガン４０１には、その内部にノズル４０２を有するハウジング４０３が含まれる。ノズル４０２はノズルボア４０５を形成し、プラズマガスジェット４１６を放射方向４１８に指向させ、焦点を絞るのにようになっている。プラズマガスジェット４１６を発生させるために、プラズマスプレーガン４０１には各種の電極が含まれる。たとえば、図４に示した実施態様においては、第１の電極４０４がノズル４０２への入口の側に位置していて、カソードとして配置されている（たとえば、電源（図示せず）の負の接点に接続されている）。ノズル３０２がそれ自体、アノードとして配置される第２の電極４０２’を形成していてもよい（たとえば、電源（図示せず）の正の接点に接続されている）。第１および第２の電極４０４および４０２’を形成するために使用する実際の材料には各種のものを使用することができ、プラズマスプレーガン４０１の１つの例示的な実施態様では、タングステンまたはタングステン合金製の第１の電極４０４と、銅または銅合金製の第２の電極４０２’（ノズル４０２）を使用している。
【００３２】
当業者のよく理解するところであるが、この電極形態は単に例として示したものであって、その他の電極形態も間違いなく可能である。たとえば、第１および第２の電極の極性および／または材料が、上に述べたものと異なっていてもよい。別な方法として、たとえば、第２の電極４０２’がノズル４０２とは無関係であってもよい。事実、本発明の範囲を離れることなく、受容可能なプラズマ溶射が得られる各種の電極形態が可能である。
【００３３】
アークガス入口４１４を設けて、ハウジング４０３のガスチャンバー４１２の中にアークガス４１０を導入するようにすることができる。アーク形成に寄与するどのようなガスであっても基本的には可能であるが、好ましいアークガスとしては、アルゴン、ヘリウム、水素、窒素、およびそれらの組合せが挙げられる。
【００３４】
ハウジング４０３内に、１本または複数のキャリヤー導管４２０を形成することができる。以下でさらに詳しく説明するが、キャリヤー導管４２０は粒子４３０をプラズマガスジェット４１６に送り込むことができる。キャリヤー導管４２０の実際的な形態は各種のものが可能であるが、１つの実施態様においてはそれらは、ノズルボア４０５を貫通する形で開けた穴によって形成される。図示した実施態様においては、それぞれのキャリヤー導管４２０は、ボア４０５の最も小さな直径部分またはその近傍でボア４０５を貫通している。
【００３５】
１本または複数のキャリヤー導管４２０はそれぞれ、導管の軸４２２の周りに対称形であるのが好ましい。それぞれの導管の軸４２２がジェットの軸４１７と、７５度以下の角度４２４で、交差させることができ、ここで、１本または複数のキャリヤー導管４２０は、放射方向４１８にあるジェットの軸４１７から、発散あるいは逃げる方向で延在している。いくつかの実施態様においては、角４２４は、好ましくは４５度〜７５度、より好ましくは６０度〜７５度である。
【００３６】
キャリヤー導管４２０は、本発明の範囲から外れることなく、その他の形態をとることが可能である。たとえば、導管４２０は他の形状（たとえば、非線形）を取ることができるし、あるいは、ボア４０５をその中心線を外して貫通させることも可能である。導管４２０内部の粒子を、粒子放射ベクトル４２６に沿ってプラズマガスジェット４１６へ送るように操作することが可能でありさえすれば、これらおよびその他の導管の形態が可能であり、ここで粒子放射ベクトル４２６がジェットの軸４１７と、角度４２４が７５度以下で交差し、そして、粒子放射ベクトル４２６が、放射方向４１８と実質的に反対の方向のベクトル成分４２６’を有している。ここでもまた、いくつかの実施態様においては、角４２４は、好ましくは４５度〜７５度、より好ましくは６０度〜７５度である。
【００３７】
本明細書では「交差する（ｉｎｔｅｒｓｅｃｔ）」という用語を用いてはいるが、当業者のよく理解するところではあるが、導管の軸４２２はジェットの軸４１７と必ずしも同一平面にある必要はない（たとえば、相互によじれた関係になっていてもよい）。その様な場合、「交差する」という用語は、２つの軸をそれら自体に対して平行に移動させて交差する共通点にもって行ったときの、２つの軸の間の角４２４を表している、と理解されたい。
【００３８】
プラズマガスジェット４０１について詳しく説明してきたので、ここでは、本発明の例示的な実施態様に関連させて、それの操作について説明する。
【００３９】
アークガス４１０をチャンバー４１２の中に導入し、先に述べたようにノズル４０２のボア４０５を収束させることによって加速する。第１の電極４０４と第２の電極４０２’が、電源のそれぞれの接点に接続されている場合には、第１の電極４０４とノズル４０２との間には電場が発生する。得られたプラズマガスジェット４１６がハウジング４０３からジェットの軸４１７に沿った放射方向４１８に向けて飛び出すが、軸４１７は、ノズル４０２の軸４０６と実質的に平行で、共軸となっている。図４において矢印４０８で表した冷却系を働かせることにより、ハウジング４０３の温度を所望のレベルに維持することができる。
【００４０】
微少液滴４０７の所望のスプレーを発生させるために、キャリヤー導管４２０を通して粒子４３０をプラズマガスジェット４１６に送り込む。１つの実施態様においては、キャリヤー導管４２０を通ってノズルボア４０５へと移動しているキャリヤーガスの中に、粒子４３０を同伴させる。窒素が好ましいが、その他のキャリヤーガスを使用してもよい。金属酸化物粒子４３０がプラズマガスジェット４１６に到達すると、少なくともその一部が、少なくとも部分的に液化されて、目的の微少液滴４０７を形成する。次いで微少液滴４０７は、冷却されて基材の上に堆積するか、あるいはその他の方法で捕集される。
【００４１】
キャリヤー導管４２０を本明細書に示し説明したように配置することによって、粒子４３０がプラズマガスジェット４１６の中にある滞留時間を長くすることが可能となる。このように滞留時間を長くすることによって、既存の装置や方法で製造させた微少液滴に比べて、より狙いを外さない（ｃｏｕｒｓｅｒ）微少液滴４０７を得ることが可能となる。
【００４２】
特定の組成物粒子に限定されない本発明の実施態様では、各種のフィード粒子が使用でき、そのようなものとしては、非晶質物質、セラミックス、金属など、プラズマ溶射の技術で公知のものが挙げられる。
【００４３】
同様にして、本発明のいくつかの実施態様では、当業者公知の各種プラズマ溶射技術が好適に使用できる。
【００４４】
いくつかの実施態様においては、本発明に従った方法のためのフィード粒子、ならびに、本発明に従った装置で使用するためのフィード粒子としては、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらに、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含むものが挙げられ、その粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含む。
【００４５】
そのような粒子から製造した非晶質物質の実施態様においては、その非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらに、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、その非晶質物質は、非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含み、その非晶質物質は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１、５、１０、２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）であるが、ただし、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、その非晶質物質は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、それが、非晶質物質が結晶化した場合に、少なくとも１つの明瞭な結晶質相を形成する。
【００４６】
場合によっては、その非晶質物質を熱処理すれば、本発明ではガラス−セラミックを得ることができ、それは、ガラス−セラミックの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらに、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、そのガラス−セラミックは、ガラス−セラミックの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０）重量パーセント以下の量で含み、そのガラス−セラミックは、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。
【００４７】
いくつかの実施態様においては、本発明に従った方法のためのフィード粒子、ならびに、本発明に従った装置で使用するためのフィード粒子は、粒子の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）、および第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）からなるものを含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して粒子の少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そしてその粒子は、粒子の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、第１または第２の、その他の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質物質が結晶化した場合に、明瞭な結晶質相を形成する。そのような粒子から製造する非晶質物質の実施態様では、非晶質物質の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して非晶質物質の少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、その非晶質物質は、非晶質物質の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含む。場合によっては、その非晶質物質を熱処理すれば、本発明ではガラス−セラミックを得ることができ、それは、ガラス−セラミックの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらに、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計してガラス−セラミックの少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そのガラス−セラミックは、ガラス−セラミックの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０）重量パーセント以下の量で含む。
【００４８】
商業的な供給源も含めたＡｌ２Ｏ３（理論的酸化物基準）の供給源としては、ボーキサイト（天然産のボーキサイトおよび合成ボーキサイトの両方）、焼成ボーキサイト、水和アルミナ（たとえば、ベーマイトやギブザイト）、アルミニウム、バイヤー法アルミナ、アルミニウム鉱石、ガンマアルミナ、アルファアルミナ、アルミニウム塩、硝酸アルミニウム、およびそれらの組み合わせが挙げられる。このＡｌ２Ｏ３源は、Ａｌ２Ｏ３を含むか、あるいはＡｌ２Ｏ３のみが得られるものであってもよい。それとは別に、Ａｌ２Ｏ３源が、Ａｌ２Ｏ３と、さらにはＡｌ２Ｏ３以外の１種または複数の金属酸化物（複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（たとえば、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８など）の材料またはそれらを含む）とを含むか、それらが得られるものであってもよい。
【００４９】
商業的供給源を含めた希土類酸化物の供給源としては、希土類酸化物粉体、希土類金属、希土類含有鉱石（たとえば、バストネサイトおよびモナザイト）、希土類塩、希土類硝酸塩、および希土類炭酸塩などが挙げられる。この希土類酸化物（類）源は、希土類酸化物（類）を含むか、あるいは希土類酸化物（類）のみが得られるものであってもよい。それとは別に希土類酸化物（類）源が、希土類酸化物（類）と、さらには希土類酸化物（類）以外の１種または複数の金属酸化物（複合希土類酸化物・他の金属酸化物（たとえば、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、など）の材料またはそれらを含む）とを含むか、それらが得られるものであってもよい。
【００５０】
商業的な供給源も含めたＹ２Ｏ３（理論的酸化物基準）の供給源としては、酸化イットリウム粉体、イットリウム、イットリウム含有鉱石、およびイットリウム塩（たとえば、イットリウムの炭酸塩、硝酸塩、塩酸塩、水酸化物、およびそれらの組み合わせ）などが挙げられる。このＹ２Ｏ３源は、Ｙ２Ｏ３を含むか、あるいはＹ２Ｏ３のみが得られるものであってもよい。それとは別にＹ２Ｏ３源は、Ｙ２Ｏ３と、さらにはＹ２Ｏ３以外の１種または複数の金属酸化物（たとえば複合Ｙ２Ｏ３・金属酸化物（たとえば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）の材料またはそれらを含む）とを含むか、それらが得られるものであってもよい。
【００５１】
商業的な供給源も含めたＺｒＯ２（理論的酸化物基準）の供給源としては、酸化ジルコニウム粉体、ジルコンサンド、ジルコニウム、ジルコニウム含有鉱石、およびジルコニウム塩（たとえば、ジルコニウムの炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩酸塩、水酸化物、およびそれらの組み合わせ）などが挙げられる。それに加えて、またはその代わりに、ＺｒＯ２源は、ＺｒＯ２と、さらにハフニアのような他の金属酸化物とを含むか、それらが得られるものであってもよい。商業的な供給源も含めたＨｆＯ２（理論的酸化物基準）の供給源としては、酸化ハフニウム粉体、ハフニウム、ハフニウム含有鉱石、およびハフニウム塩などが挙げられる。それに加えて、またはその代わりに、ＨｆＯ２源は、ＨｆＯ２と、さらにＺｒＯ２のような他の金属酸化物とを含むか、それらが得られるものであってもよい。
【００５２】
さらに、その他の有用な金属酸化物としては、理論的酸化物基準で、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｓｃ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、およびそれらの組み合わせなどを挙げることができる。商業的な供給源も含めた供給源としては、酸化物そのもの、複合酸化物、鉱石、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩酸塩、水酸化物、などがある。これらの金属酸化物を、得られる研磨材粒子の物理的性質を修正したり、および／または加工性を改良したりするために添加する。これらの金属酸化物は典型的には、たとえば、所望の目的に合わせて、ガラス−セラミックの０〜５０重量％、いくつかの実施態様においては好ましくは０〜２５重量％、より好ましくは０〜５０重量％の間の量で添加する。
【００５３】
いくつかの実施態様においては、少なくとも一部の金属酸化物源（いくつかの実施態様においては好ましくは、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５，またはさらには少なくとも５０重量パーセント）は、酸化物形成またはその合金形成で負のエンタルピーを有する少なくとも１種の金属（たとえば、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、およびそれらの組み合わせ）のＭを含む粒子状の金属質材料を、溶融物に添加するか、またはそれらに他の原料物質をめっきすることによって得るのが好都合となる。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、金属の酸化に伴う発熱反応によって発生する熱が、均一な溶融物、そして結果として非晶質物質を形成させるのに有利に働くものと考えられる。たとえば、原料物質の内部で酸化反応によって発生した追加の熱によって、伝熱が不充分となることを回避または最小限にとどめ、その結果、特にｘ、ｙおよびｚ軸の寸法が１５０マイクロメートルを超える非晶質粒子を形成させる場合には、溶融物の生成と均一化が容易となるものと考えられる。さらに、追加の熱が利用できることによって、各種の化学反応および物理的変化（たとえば、高密度化や球状化）を促進して完結させるのに役立つとも考えられる。さらに、いくつかの実施態様では、酸化反応によって発生した追加の熱が存在することによって、材料の融点が高いために、他の方法では困難あるいは非実用的であるような溶融物を形成させることも実際に可能となると考えられる。さらに、酸化反応によって発生した追加の熱が存在することによって、他の方法では作れない、または所望の粒度範囲では作れないような非晶質物質を実際に形成させることが可能となる。本発明のその他の利点を挙げれば、非晶質物質を形成させる場合に、溶融、高密度化および球状化のような化学的および物理的な工程の多くを短時間の間に達成することが可能なために、非常に高速な急冷を達成することができる。さらに詳しくは、同時係属出願中の米国特許出願番号第１０/２１１，６３９号明細書（出願日２００２年８月２日）を参照されたい。
【００５４】
本発明のプロセスを実施するためのフィード粒子としては各種の粒度のものを使用できるが、典型的にはフィード粒子の平均粒度が１００マイクロメートル未満、典型的には２０〜４０マイクロメートルの範囲である。極端に細かい粒子は扱いにくいために好ましくないし、その一方で粗すぎる粒子は、完全あるいは均質に溶融させることができない。フィード粒子は、共に凝集させた粒子としてもよい（すなわち、各種の原料を共に凝集させて粒子とする）。たとえばプラズマ溶射または火炎成形法により製造した粒子を、フィード粒子として使用することもできる。驚くべきことには、プラズマ球状化または火炎成形法により作成した非晶質粒子は、１００マイクロメートルを超える直径であったとしても、フィード粒子として特に有用である。
【００５５】
さらに、たとえばフィード粒子を、乾式粉砕により調製し、所望の粒度および／または均質度の混合物を得ることもできる。粉砕した材料も含めて、微粒子をスラリーとし、噴霧乾燥させてフィード粒子を得ることもできる。フィード粒子を篩にかけて、所望の粒度分布としてもよい。
【００５６】
プラズマを発生させ、フィード粒子を溶融させることに関しては、各種のＤＣ、ＡＣ、ＲＦプラズマ加工システムを使用することができる。いくつかの実施態様においては、フィード粒子を均一かつ完全に溶融させるのに充分なパワーを有していることが望ましい。本発明において有用な、プラズマシステムは典型的には、約４０ｋＷの出力を持っているのが好ましいが、その生産上の要求に応じて、より小型あるいはより大型のものを使ってもよい。
【００５７】
プラズマを発生させるためのガスは、当業者には公知であるが、たとえば、アルゴン、ヘリウム、窒素、水素、およびそれらの混合物などが挙げられる。プラズマガスとしては、アルゴンガスが最も一般的に使用されるが、エンタルピー（すなわち、プラズマの熱容量）を上げるために、ヘリウム、水素または窒素の１種または複数を添加してもよい。
【００５８】
フィード粒子は通常、キャリヤーガスによってプラズマの中に導入される。フィード粒子をプラズマガスジェットの中へ送り込むためのガスとしては、アルゴン、ヘリウム、窒素、およびそれらの混合物などが挙げられる。キャリヤーガスはプラズマガス（すなわち、アルゴン）と同一であってもよいし、あるいは、プラズマのエネルギー状態を修正するために第２または第３のガスを加えてもよい。驚くべきことには、窒素を使用して粒子を放射させると、プラズマジェットのサイズが顕著に大きくなることが見出された。プラズマジェットのサイズが大きくなることは有利に働くが、その理由は、たとえば、それによりプラズマジェット中でのフィード粒子の滞留時間が長くなる傾向があり、粒子への（多くの場合望ましい）熱伝達が促進され、その結果、溶融物の生成がより完全、より均質となり、密度のより高い、より強度のあるプラズマ溶射材料が得られるからである。さらに、たとえば、プラズマジェットの軸に沿ってプラズマの中への供給するものを、微粒子の形態で、またはフィードスティック（フィード原料を棒状に成形し、プラズマの中に徐々にフィードして、その棒状物の尖端が溶融し、分断された微少液滴となるようにし、次いでそれをプラズマジェットにより溶射する）として導入することもできる。
【００５９】
いくつかの実施態様においては、フィード粒子をガンのすぐ外側でプラズマ中に導入することも可能である。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、プラズマガンのアノードに取り付けたオリフィスを通してプラズマ中に供給することによって、プラズマ中での粒子の滞留時間や相互作用が増加して望ましい、と考えられる。また別な態様で、場合によっては、理論に拘束されることを欲する訳ではないが、そのオリフィスをガンの前または後に対して角度（たとえば、少なくとも１０、２０または３０度など）をもたせることによって、プラズマ中での粒子の滞留時間や相互作用を望ましい方向に変化（たとえば増加）させることができる、と考えられる。
【００６０】
本発明のまた別な態様においては、このプラズマ加工は、空気中、ガスのブランケット中、より高圧またはより低圧、さらには真空下で実施することができる。
【００６１】
プラズマからの溶融物は典型的には、基材の上または液体（たとえば、水）の中に溶射されるが、その液体が基材の上にあってもよい。そのような基材や液体が、溶融物を冷却させている。場合によっては、基材の上にコーティングを備えておくのが望ましい。また別なケースでは、基材は材料を冷却して集めるためにだけ使用し、次いでそれを基材から除去する（たとえば、バルク材料を得る）こともできる。したがって、基材としてはプラズマから来る熱に充分耐え得るようなものを選択すべきである、ということは理解されるであろう。基材の材料は一般的には、金属およびセラミックスである。プラズマ溶射された溶融物を冷却するのに液体を使用する場合には、得られるものは典型的には微粒子であり、最も一般的には球状またはビーズ状のものである（たとえば、いくつかの実施態様においては、その直径が約１マイクロメートルから少なくとも１５０マイクロメートルまでである）。粒子の特定の組成を規定するような本発明のいくつかの実施態様では、実施態様は非晶質物質を目的とするが、特定の組成を規定しないような場合には、得られるプラズマ溶射材料は、非晶質物質であっても、結晶質物質（ナノサイズの結晶またはそれより粗いものも含む）であってもよい。
【００６２】
驚くべきことには、本発明の実施態様により、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有する非晶質物質を得ることができるが、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１、５、１０、２５マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。
【００６３】
物質の微細構造または相の構成（ガラス質／非晶質／結晶質）は多くの方法を用いて調べることができる。たとえば、光学顕微鏡法、電子顕微鏡法、示差熱分析法（ＤＴＡ）、およびＸ線回折法（ＸＲＤ）などを使用することによって、多くの情報を得ることができる。
【００６４】
光学顕微鏡法を使用すると、非晶質物質では、結晶粒界のような光散乱中心がないために、典型的にはほとんど透明であるが、それに対して結晶質物質は結晶構造を示し、光散乱効果のために不透明となる。
【００６５】
ビーズについての非晶質の生成パーセントは、−１００＋１２０メッシュの粒度画分（すなわち、１５０マイクロメートル開口寸法から１２５マイクロメートル開口寸法までの間の篩で集められた画分）を使用して計算することができる。測定は以下のような方法で行う。ガラススライドの上に、ビーズを１層の厚みで拡げる。それらのビーズを光学顕微鏡を用いて観察する。光学顕微鏡の接眼レンズにある十字線を利用して、直線上に並んでいるビーズが、その光学的な透明性から判断して非晶質、結晶質のいずれであるかを数えていく。全部で５００個のビーズを調べて、数えたビーズの全数で非晶質ビーズの数を割り算することによって、非晶質の生成パーセントを求める。
【００６６】
ＤＴＡ法を使用した場合、物質のＤＴＡ曲線に発熱による結晶化事象（Ｔｘ）が含まれていれば、その物質は非晶質と分類される。その同一の曲線に、Ｔｘよりも低い温度で吸熱事象（Ｔｇ）がさらに存在すれば、それはガラス相からできていると考えられる。物質のＤＴＡ曲線にそれらの事象が含まれていなければ、それは結晶質相を含んでいると考えられる。
【００６７】
示差熱分析（ＤＴＡ）は以下の方法に従って実施することができる。ＤＴＡを測定するには、−１４０＋１７０メッシュの粒度画分（すなわち、１０５マイクロメートル開口寸法から９０マイクロメートル開口寸法までの間の篩で集められた画分）を使用し、機器としては、たとえば独国ゼルプ（Ｓｅｌｂ、Ｇｅｒｍａｎｙ）のネッツ・インストラメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から入手可能な商品記号「ネッツ（ＮＥＴＺＳＣＨ）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」を使用する。それぞれの篩い分けしたサンプル（典型的には約４００ミリグラム（ｍｇ））を、１００−マイクロリットルのＡｌ２Ｏ３製サンプルホルダー中に入れる。それぞれのサンプルを、静的空気（ｓｔａｔｉｃ  ａｉｒ）中で、室温（約２５℃）から１１００℃まで１０℃／分の速度で昇温させる。
【００６８】
粉体Ｘ線回折、ＸＲＤを使用することで、（たとえば、ニュージャージー州モーウォー（Ｍａｈｗａｈ、ＮＪ）のフィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ）から商品記号「フィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ）ＸＲＧ３１００」として入手できるようなＸ線回折計で、１．５４０５０オングストロームの銅Ｋα１照射を使用）、結晶化させた材料のＸＲＤ曲線中に存在するピークを、ＪＣＰＤＳ（ジョイント・コミッティー・オン・パウダー・ディフラクション・スタンダーズ（Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ）、インターナショナル・センター・フォア・ディフラクション・データ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ）出版のデータベースから得られる、結晶質相のＸＲＤパターンと比較することによって、物質中に存在する相を調べることができる。さらに、ＸＲＤを使用して、相のタイプを定性的に調べることも可能である。ブロードに拡がった強度ピークがあれば、物質は非晶質な性質を有しているとみなす。ブロードなピークと明瞭なピークの両方が存在するならば、非晶質マトリックスの中に結晶質物質が存在していることを示しているとみなす。
【００６９】
プラズマ溶射材料のいくつかの用途、たとえば研磨材粒子や充填材の場合には、形成させたままの非晶質物質またはセラミック（結晶化前のガラスを含む）が、目的とする粒度よりも大きいこともあり得る。そのような非晶質物質またはセラミックは、当業者公知の破砕（ｃｒｕｓｈｉｎｇ）および／または微粉砕（ｃｏｍｍｉｎｕｔｉｎｇ）方法を用いて、より小さい粒子とすることができるが、そのような方法としては、ロールクラッシャー粉砕、カナリアミル粉砕、ジョークラッシャー粉砕、ハンマーミル粉砕、ボールミル粉砕、ジェットミル粉砕、インパクトクラッシャー粉砕などがある。場合によっては、２種類または多段の破砕工程を実施するのが望ましい。たとえば、セラミックを形成（凝固）させたときに、それが所望していたよりは大きな形状であることもある。第１の破砕工程では、それらの比較的大きな塊状物すなわち「チャンク（ｃｈｕｎｋｓ）」を破砕して、より小さな粒子とする。これらのチャンクをこのように破砕するには、ハンマーミル、インパクトクラッシャーまたはジョークラッシャーを使用することができる。次いで、このようにしてより小さくした粒子をさらに破砕して、所望の粒度分布にする。所望の粒度分布（グリットサイズとか粒度とか呼ばれることもある）を製造するためには、多段の破砕工程を実施する必要があることある。一般的には、破砕条件を最適化して、所望の（１種または複数の）粒子形状および粒度分布を得る。所望の粒度になるようにした最終的な粒子が、大きすぎれば再粉砕すればよいし、小さすぎれば、たとえばプラズマ溶射−溶融のための原料物質として、「リサイクル」して使用すればよい。
【００７０】
セラミック（結晶化前のガラスを含む）の形状は、たとえば、セラミックの組成および／または微細構造、冷却時の幾何学的形状、およびセラミックの破砕方法（すなわち、使用した破砕技術）などによって、決まってくる。一般的に言って、「塊状（ｂｌｏｃｋｙ）」の形状が好ましい場合には、その形状を得るためにはより大きなエネルギーが必要である。逆に、「圭角状（ｓｈａｒｐ）」の形状が好ましい場合には、その形状を得るために用いるエネルギーは小さくてもよい。破砕技術を変更することで、異なった所望の形状を得ることもできる。得られる粒子では、平均のアスペクト比を１：１から５：１まで、典型的には１．２５：１から３：１まで、好ましくは１．５：１から２．５：１とすることができる。
【００７１】
さらに、たとえば融合（ｃｏａｌｅｓｃｉｎｇ）させることによってセラミックス（結晶化前のガラスを含む）を作ることも、本発明の範囲に含まれる。この融合工程は本質的には、２個以上の小さな粒子から、より大きな粒子体を形成させるものである。たとえば、粒子（たとえば、破砕により得たもの）（ビーズおよびミクロスフェアを含む）、繊維などを含む非晶質物質を、より大きな粒子径とすることができる。たとえば非晶質物質を含む粒子および／または繊維などをＴｇよりも高い温度に加熱して、その粒子などを融合させた形状としてから、融合させた形状物を冷却することによって、セラミック（結晶化前のガラスを含む）を得ることができる。融合させる場合の温度と圧力は、非晶質物質の組成や、得られる物質で希望する密度によって決めることができる。その温度はガラス結晶化温度より低くなくてはならず、またガラスの場合には、そのガラス転移温度よりは高くなければならない。ある種の実施態様においては、この加熱は、約８５０℃から約１１００℃までの範囲の中の少なくとも１つの温度で実施する（実施態様によっては、９００℃〜１０００℃が好ましい）。典型的には、非晶質物質は融合の間は加圧下（たとえば、０よりは大きく１ＧＰａまで、またはそれ以上）に置いて、非晶質物質の融合を促進させる。１つの実施態様においては、粒子などをダイの中に装入して、熱間圧縮によってガラス転位点よりも高い温度に加熱すると、粘稠なガラスが流動して融合し、比較的大きなものとなる。典型的な融合方法の例を挙げると、熱間圧縮法、高温静水圧圧縮法、熱間押出し法などがある。典型的には、得られた融合体を冷却してから、さらなる加熱処理をするのが通常好ましい。所望するならば加熱処理した後で、その融合体を破砕して、より小さな粒子径としたり、所望の粒度分布とすることができる。
【００７２】
さらなる加熱処理を実施して、材料の所望の性質をさらに改良することもまた、本発明の範囲に含まれる。たとえば、（たとえば、約９００℃から約１４００℃までの温度で）高温静水圧圧縮を実施して、残存している気孔を除き、物質の密度を上げることもできる。場合によっては、得られた融合させた物品を加熱処理することで、ガラス−セラミック、結晶質セラミック、または結晶質セラミックを含む以外のセラミックを得ることもできる。
【００７３】
結晶質または半結晶質物質が望ましい場合には、非晶質物質を加熱処理するのが好ましい。加熱処理は、ガラス−セラミックスを得るためにガラスを加熱処理する、当業者公知のものを含めて各種の方法のどれを用いて実施してもよい。たとえば加熱処理を、たとえば抵抗加熱炉、誘導加熱炉またはガス加熱炉を使用して、バッチで実施することもできる。別な方法で、たとえば加熱処理を、連続的に、たとえばロータリーキルンを使用して実施することもできる。ロータリーキルンの場合には、高温で運転しているキルンの中に原料を直接フィードする。高温で処理する時間は、数秒（実施態様によっては、５秒未満のこともある）から数分、さらには数時間の範囲である。その温度は、９００℃から１６００℃までのどの範囲でもよいが、典型的には１２００℃〜１５００℃の間である。さらに、一部の加熱処理（たとえば、核形成工程のための処理）をバッチで行い、他の処理（たとえば、結晶成長工程および所望の密度を得るための工程）を連続で行うのも、本発明の範囲に含まれる。核形成工程では、その温度は典型的には約９００℃から約１１００℃までの範囲であるが、実施態様によっては、約９２５℃から約１０５０℃までの範囲とするのが好ましい。高密度化工程も同様で、その温度は典型的には約１１００℃から約１６００℃までの範囲であるが、実施態様によっては、約１２００℃から約１５００℃までの範囲とするのが好ましい。この加熱処理は、たとえば、昇温させた炉の中に原料を直接フィードすることによって起こさせることができる。別な方法としては、たとえば原料をもっと低い温度（たとえば室温）で炉の中にフィードし、次いで予め定めた昇温速度で目的の温度まで加熱してもよい。加熱処理を空気以外の雰囲気で実施することも、本発明の範囲に含まれる。場合によっては、加熱処理を還元性の雰囲気で実施するのが望ましい場合もある。また、たとえば高温静水圧圧縮法やガス加圧炉中などで、たとえばガスの圧力下で加熱処理するのが望ましいこともある。得られた物品や加熱処理した物品を変換（たとえば破砕）させて、粒子（たとえば研磨材粒子）を得ることも、本発明の範囲に含まれる。
【００７４】
非晶質物質を加熱処理して、非晶質物質を少なくとも部分的に結晶化させ、ガラス−セラミックを得る。ある種のガラスを加熱処理してガラス−セラミックスを形成させることは、当業者には公知である。各種のガラスについての、ガラス−セラミックスを核形成させ成長させるための加熱条件は、知られている。それとは別に、当業者公知の技術を用いて、ガラスの時間−温度−変態（ＴＴＴ）を検討することで適切な条件を求めることは、当業者ならば、可能である。当業者ならば、本発明のこの明細書を読めば、本発明に従って製造した非晶質物質のためのＴＴＴ曲線を得て、研磨材粒子のガラス−セラミックスを得るための核形成および／または結晶成長のための適切な条件を求めることができる筈である。
【００７５】
典型的には、ガラス−セラミックスはそれの原料となった非晶質物質よりも強度が高い。したがって材料の強度を、たとえば、非晶質物質を（１種または複数の）結晶質セラミック相に変換させる程度によって、調節することが可能である。別な方法で、あるいはそれに付け加えて、材料の強度は、たとえば作り出す核形成サイトの数で調節することも可能で、その数によって（１種または複数の）結晶質相の結晶の数と大きさが決まってくるからである。ガラス−セラミックスの形成に関するさらに詳しいことは、たとえば、Ｐ．Ｗ．マクミラン（ＭｃＭｉｌｌａｎ）の『ガラス−セラミックス（Ｇｌａｓｓ−Ｃｅｒａｍｉｃｓ）』第２版、アカデミック・プレス・インコーポレーテッド（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ  Ｉｎｃ．）、１９７９年を参照されたい。
【００７６】
たとえば、ガラス−セラミックスを作るための本発明による方法で製造したいくつかの例示的な非晶質物質を加熱している間に、約９００℃より高い温度では、たとえばＬａ２Ｚｒ２Ｏ７のような相と、ＺｒＯ２が存在するならば、立方晶系／正方晶系のＺｒＯ２と場合によっては単斜晶系のＺｒＯ２が形成されるのが観察される。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、ジルコニア関連の相が、非晶質物質から核化する第１の相であろうと考えられる。Ａｌ２Ｏ３、ＲｅＡｌＯ３（ここでＲｅは少なくとも１種の希土類カチオン）、ＲｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｒｅ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２などの相が形成されるのは、一般に約９２５℃よりも高い温度においてであると考えられる。この核形成工程間のクリスタリットの径は典型的には、ナノメートルの桁である。たとえば、１０〜１５ナノメートルのような小さな結晶が観察された。少なくともいくつかの実施態様では、約１３００℃で約１時間加熱処理すると完全に結晶化する。一般的に言って、核形成および結晶成長工程それぞれでの加熱処理時間は、数秒（実施態様によっては、５秒未満のこともある）から数分、さらには１時間からそれ以上までの範囲でよい。
【００７７】
得られる結晶の大きさは典型的には、少なくとも部分的には、核形成および／または結晶化時間および／または温度によって調節することが可能である。一般的には微少な結晶（たとえば、マイクロメートル以下のオーダー、さらにはナノメートル以下のオーダー）であるのが好ましいが、ガラス−セラミックはそれらよりも大きな結晶サイズを持つように作ることもできる（たとえば、少なくとも１〜１０マイクロメートル、少なくとも１０〜２５マイクロメートル、少なくとも５０〜１００マイクロメートル、またはさらに、１００マイクロメートルより大）。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、当業者が一般的に信じていることであるが、（密度が同じならば）結晶の大きさが細かいほど、そのセラミックの機械的性質（たとえば、硬度や強度）が高くなる。
【００７８】
ガラス−セラミックの実施態様の中に存在しているであろう結晶質相の例を挙げれば：Ａｌ２Ｏ３（たとえば、α−Ａｌ２Ｏ３）、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＨｆＯ２、ＺｒＯ２（たとえば、立方晶系ＺｒＯ２および正方晶系ＺｒＯ２）、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、Ｓｃ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、ＴｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、「複合金属酸化物」（「複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物」（たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ（たとえば、ＲｅＡｌＯ３（たとえば、ＧｄＡｌＯ３、ＬａＡｌＯ３）、ＲｅＡｌ１１Ｏ１８（たとえば、ＬａＡｌ１１Ｏ１８）、およびＲｅ３Ａｌ５Ｏ１２（たとえば、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２））、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３（たとえば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、および複合ＺｒＯ２・ＲＥＯ（たとえば、Ｒｅ２Ｚｒ２Ｏ７（たとえば、Ｌａ２Ｚｒ２Ｏ７））を含む）、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＴｉＡｌ３Ｏ５、およびそれらの組合せなどがある。
【００７９】
複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３（たとえば、ガーネット結晶構造を示すアルミン酸イットリウム））の中のイットリウムおよび／またはアルミニウムカチオンの一部を他のカチオンと置換することも、本発明の範囲に含まれる。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の中のＡｌカチオンの一部を、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃｏ、およびそれらの組み合わせ、からなる群より選択される元素の少なくとも１種のカチオンと置換することができる。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の中のＹカチオンの一部を、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｈ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびそれらの組み合わせ、からなる群より選択される元素の少なくとも１種のカチオンと置換することができる。同様にして、アルミナ中のアルミニウムカチオンの一部を置換することも、本発明の範囲に含まれる。たとえば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｉおよびＣｏを、アルミナ中のアルミニウムに置換させることができる。上記のようなカチオンの置換を行うと、融解材料の性質（たとえば、硬度、靱性、強度、熱伝導性など）が影響されることがある。
【００８０】
さらに、複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ）の中の希土類および／またはアルミニウムカチオンの一部を他のカチオンと置換することも、本発明の範囲に含まれる。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯの中のＡｌカチオンの一部を、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃｏ、およびそれらの組み合わせ、からなる群より選択される元素の少なくとも１種のカチオンと置換することができる。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯの中のＹカチオンの一部を、Ｙ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびそれらの組み合わせ、からなる群より選択される少なくとも１種のカチオンと置換することができる。同様にして、アルミナ中のアルミニウムカチオンの一部を置換することも、本発明の範囲に含まれる。たとえば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＳｉおよびＣｏを、アルミナ中のアルミニウムに置換させることができる。上記のようなカチオンの置換を行うと、融解材料の性質（たとえば、硬度、靱性、強度、熱伝導性など）が影響されることがある。
【００８１】
平均結晶粒度は、ＡＳＴＭ標準Ｅ１１２−９６の「スタンダード・テスト・メソッズ・フォア・デターミニング・アベレージ・グレイン・サイズ（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｇｒａｉｎ  Ｓｉｚｅ）」に従った、直線切断法（ｌｉｎｅ  ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ  ｍｅｔｈｏｄ）によって求めることができる。サンプルを、固定用樹脂（たとえば、イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「トランスオプティック・パウダー（ＴＲＡＮＳＯＰＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）」として得られるようなもの）で固定して、典型的には、直径約２．５ｃｍ、高さ約１．９ｃｍの樹脂の円柱の形とする。固定した切片を、ポリッシャー（たとえば、イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「エコメット（ＥＣＯＭＥＴ）３」として入手できるもの）を使用した通常のポリッシング法で調製する。このサンプルは、ダイヤモンドホイールを用いて約３分間ポリッシングした後で、それぞれ４５、３０、１５、９、３および１マイクロメートルのスラリーを用いて５分間ポリッシングする。固定してポリッシングしたサンプルを、金・パラジウムの薄膜でスパッタリングしてから、走査電子顕微鏡（たとえば、ＪＥＯＬ・ＳＥＭモデルＪＳＭ８４０Ａ）を用いて観察する。サンプル中に見出される微細構造の典型的な後方散乱電子（ＢＳＥ）顕微鏡法を使用して、以下のようにして平均結晶粒度を求める。顕微鏡写真の上にランダムに引いた直線の単位長さ（ＮＬ）あたりの、それを切断している結晶の数を計数する。この数字から、以下の式を使用して平均の結晶粒度を求める。
平均結晶粒度＝１．５／ＮＬＭ
【００８２】
ここでＮＬは、単位長さを切断している結晶の数であり、Ｍは顕微鏡の倍率である。
【００８３】
ガラス−セラミックのいくつかの実施態様では、１５０ナノメートル以下の平均結晶粒度の少なくとも１つを有するアルファアルミナを含むガラス−セラミックスを含む。
【００８４】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、アルファアルミナを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、そのような部分に存在するアルファアルミナの数の少なくとも７５パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、８０、８５、９０、９５、またはさらには、１００パーセント）が２００ナノメートル以下の結晶粒度を有する。
【００８５】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、アルファＡｌ２Ｏ３、結晶質ＺｒＯ２、および第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むガラス−セラミックスを含み、ここで、アルファＡｌ２Ｏ３、結晶質ＺｒＯ２、または第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の少なくとも１つが、１５０ナノメートル以下の結晶粒度を有する。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３をさらに含む。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯをさらに含む。
【００８６】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２とを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または結晶質ＺｒＯ２の内の少なくとも１つは、それらの結晶粒度の数の少なくとも７５パーセント（いくつかの実施態様においては好ましくは、８０、８５、９０、９５、またはさらには、１００パーセント）は、２００ナノメートル以下である。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３をさらに含む。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯをさらに含む。
【００８７】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、アルファＡｌ２Ｏ３、結晶質ＺｒＯ２、および第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、アルファＡｌ２Ｏ３、結晶質ＺｒＯ２、または第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯの内の少なくとも１つが、１５０ナノメートル以下の結晶粒度を有する。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯをさらに含む。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３をさらに含む。
【００８８】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、結晶質ＺｒＯ２とを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、または結晶質ＺｒＯ２の内の少なくとも１つは、それらの結晶粒度の数の少なくとも７５パーセント（いくつかの実施態様においては好ましくは、８０、８５、９０、９５、またはさらには、１００パーセント）は、２００ナノメートル以下である。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３をさらに含む。
【００８９】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２とを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または結晶質ＺｒＯ２の内の少なくとも１つは、１５０ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３をさらに含む。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯをさらに含む。
【００９０】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２とを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または結晶質ＺｒＯ２の内の少なくとも１つは、それらの結晶粒度の数の少なくとも７５パーセント（いくつかの実施態様においては好ましくは、８０、８５、９０、９５、またはさらには、１００パーセント）は、２００ナノメートル以下である。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯをさらに含む。
【００９１】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、結晶質ＺｒＯ２とを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、または結晶質ＺｒＯ２の内の少なくとも１つは、１５０ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯをさらに含む。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３をさらに含む。
【００９２】
ガラス−セラミックスのいくつかの実施態様では、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、結晶質ＺｒＯ２とを含むガラス−セラミックスを含み、ここで、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、第２の、また別の、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、または結晶質ＺｒＯ２の内の少なくとも１つは、それらの結晶粒度の数の少なくとも７５パーセント（いくつかの実施態様においては好ましくは、８０、８５、９０、９５、またはさらには、１００パーセント）は、２００ナノメートル以下である。いくつかの実施態様においては好ましくは、ガラス−セラミックスに複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３をさらに含む。
【００９３】
いくつかの実施態様においては、本発明に従って製造されたガラス−セラミックスは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００体積パーセントのクリスタリットを含み、ここで、そのクリスタリットは、１マイクロメートル未満の平均粒度を有する。いくつかの実施態様においては、本発明に従って製造されたガラス−セラミックスは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００体積パーセント以下のクリスタリットを含み、ここで、そのクリスタリットは、０．５マイクロメートル以下の平均粒度を有する。いくつかの実施態様においては、本発明に従って製造されたガラス−セラミックスは、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００体積パーセント未満のクリスタリットを含み、ここで、そのクリスタリットは、０．３マイクロメートル以下の平均粒度を有する。いくつかの実施態様においては、ガラス−セラミックスは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００体積パーセント未満のクリスタリットを含み、ここで、そのクリスタリットは、０．１５マイクロメートル以下の平均粒度を有する。
【００９４】
ガラス−セラミックスの実施態様を得るために、本発明の方法に従って製造した非晶質物質を加熱することにより形成される結晶は、たとえば、等軸晶、針状晶、柱状晶、または平板状（ｆｌａｔｔｅｎｅｄ  ｓｐｌａｔ−ｌｉｋｅ）形状を有していてもよい。
【００９５】
本発明の方法に従って製造した非晶質およびセラミックスの（真の）密度（場合によっては比重と呼ばれる）は、典型的には、理論密度の少なくとも７０％である。本発明の方法に従って製造したセラミックスの（真の）密度が、理論密度の少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９２％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、またはさらには、１００％であるのがより望ましい。研磨材粒子は、理論密度の少なくとも８５％、９０％、９２％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、またはさらには、１００％の（真の）密度を有する。
【００９６】
本発明の物質の平均硬度は以下のようにして測定することができる。物質の切片を、固定用樹脂（たとえば、イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「トランスオプティック・パウダー（ＴＲＡＮＳＯＰＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）」として得られるもの）で固定して、典型的には、直径約２．５ｃｍ、高さ約１．９ｃｍの樹脂の円柱の形とする。固定した切片を、ポリッシャー（たとえば、イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「エコメット（ＥＣＯＭＥＴ）３」として入手できるもの）を使用した通常のポリッシング法で調製する。このサンプルは、ダイヤモンドホイールを用いて約３分間ポリッシングした後で、それぞれ４５、３０、１５、９、３および１マイクロメートルのスラリーを用いて５分間ポリッシングする。微小硬度の測定には従来タイプのビッカース圧子を取り付けた微小硬度試験器（たとえば、日本国東京の（株）ミツトヨ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能な商品記号「ミツトヨ（ＭＩＴＵＴＯＹＯ）ＭＶＫ−ＶＬ」）を使用し、押し込み荷重として１００ｇを用いる。微小硬度の測定は、ＡＳＴＭ試験方法Ｅ３８４「テスト・メソッズ・フォア・マイクロハードネス・オブ・マテリアルズ（Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）（１９９１）」に記載されたガイドラインに従って行う。
【００９７】
いくつかの実施態様においては、本発明の方法に従って製造したガラス−セラミックスの平均硬度は、少なくとも１２、１３、１４、１５、１６、１７、またはさらには、少なくとも１８ＧＰａである。本発明に従って製造した研磨材粒子は、少なくとも１５ＧＰａ、いくつかの実施態様においては、少なくとも１６ＧＰａ、少なくとも１７ＧＰａ、またはさらには、少なくとも１８ＧＰａの平均硬度を有する。
【００９８】
非晶質物質、ガラス−セラミックスに関する、製造、使用および性質などを含めた、さらに詳しいことは、米国特許出願番号第０９/９２２，５２６号明細書、同０９/９２２，５２７号明細書および同第０９/９２２，５３０号明細書（出願日：２００１年８月２日）および、米国特許出願番号第１０/２１１，５９８号明細書；同第１０/２１１，６３０号明細書；同第１０/２１１，６３９号明細書；同第１０/２１１，０３４号明細書；同第１０/２１１，０４４号明細書；同第１０/２１１，６２０号明細書；および同第１０/２１１，６４０号明細書（出願日：２００２年８月２日）に見出すことができる。
【００９９】
本発明に従って製造した非晶質物質、ガラス−セラミックの実施態様には、いくつかの実施態様においては、複合材料を含んでいるのが望ましい。そのような複合材料は、本発明に従って製造した非晶質物質、ガラス−セラミックなどの中に分散させた、たとえば相または粒子（たとえば、金属酸化物粒子、ホウ化物粒子、炭化物粒子、窒化物粒子、ダイヤモンド粒子、金属粒子、ガラス粒子、およびそれらの組み合わせ）を含んでいたり、または、層状化複合材構造（たとえば、ガラス−セラミックから、ガラス−セラミックとするために用いた非晶質物質へと傾斜をもたせたり、異なったガラス−セラミックス組成物の層）をとっていてもよい。本発明に従って製造した非晶質物質、ガラス−セラミックなどの中に分散させた相または微粒子を含む複合材料の製造においては、本発明の組成を有するフィード粒子を、典型的には、分散させる粒子のフィード粒子と混合する。さらに、本発明の非晶質またはガラス−セラミック組成物の中に分散させることが可能な粒子または相は、たとえば、マトリックス相のフィード粒子とは、その粒度、組成、熱履歴が単に異なっていてもよい。層状とした複合材料を製造することも可能で、たとえば、時間の経過でフィード粒子の組成を変更することによって、その厚み方向に異なった組成の相を与えることもできる。それに加えて、あるいはそれとは別な方法で、たとえば、非晶質層を堆積、加熱処理した後で、同一または異なった組成の別な層を堆積させることもできる。
【０１００】
いくつかの実施態様においては、傾斜構造をとらせて、基材とコーティングとの間の熱膨張におけるミスマッチを、コーティングの厚み方向で徐々に変化させることが可能で、それによって、望ましいことにはコーティングの剥離を抑制することができる。
【０１０１】
基材と非晶質層との間に中間の（たとえば、金属または金属間化合物）コーティング層を塗布して、たとえば、それらの間の、接着性の改良や、熱的、機械的または化学的不相容性を回避することも、本発明の範囲内である。
【０１０２】
以下に、本発明に従った方法の実施態様により製造することが可能な材料の、いくつかの例示的実施態様を示す。１つの実施態様は、非晶質（連続）マトリックス内部に、離散した結晶質領域を有する複合材料であって、ここでその結晶質領域と非晶質物質はそれぞれ独立して、結晶質領域および非晶質マトリックスの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、ここで、その結晶質領域および非晶質マトリックスはそれぞれ、結晶質領域および非晶質マトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含み、そして、その複合材料は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。材料のこのｘ、ｙおよびｚ軸の寸法は、寸法の大きさに応じて、肉眼か顕微鏡を使用するかのいずれかで測定する。ｚ軸方向の寸法として報告されるのは、たとえば、球の直径、コーティングの厚み、あるいはプリズム形状の最大長さなどである。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の間の界面は、たとえば離散した結晶質領域と非晶質マトリックスとの間の反応のために、ある程度拡散性があってもよい。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域が、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。
【０１０３】
いくつかの実施態様においては、たとえば、離散した結晶質領域および非晶質マトリックスの組成が同一であるが、他の実施態様においては、それが異なっている。
【０１０４】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスのための、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここで、いくつかの好ましい実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスが、適用可能として、離散した結晶質領域または非晶質マトリックスのＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全体を基準にして、Ａｌ２Ｏ３が約５５〜約６５重量パーセントの範囲であるのに対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１０５】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスが、（たとえば、適用可能として、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質材料の全重量を基準として、０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスがＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスがＡｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１０６】
いくつかの実施態様においては、その複合材料は層の形態をとる。いくつかの実施態様においては、複合材料層は非晶質層と複合材料の層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１０７】
いくつかの実施態様においては、複合材料は第１の部分と第２の部分とを含み、ここでその第１の部分は、ｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数を含み、ここでその第２の部分は、ｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数を含み、そしてここで、第１の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数が、第２の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数よりも多い（いくつかの実施態様においては少なくとも２５、５０、７５、１００、１５０、２００、またはさらには、少なくとも５００体積パーセント大きい）。さらに、たとえば、いくつかの実施態様においては、この複合材料には、その第１および第２の部分の間に配置した第３の部分が含まれ、ここでその第３の部分は、ｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数を含み、そして第３の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数が（いくつかの実施態様においては、少なくとも２５、５０、７５、１００、１５０、２００、またはさらには、少なくとも５００体積パーセントを超えて）第２の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数よりも多く、かつ、第１の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数よりも少ない。
【０１０８】
また別な例示的な実施態様は、非晶質マトリックス内部に、離散した結晶質領域を有する複合材料であって、ここでその結晶質領域と非晶質マトリックスは互いに独立して、離散した結晶質領域と非晶質マトリックスの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計して離散した結晶質領域と非晶質マトリックスの少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そして、ここで、その離散した結晶質領域および非晶質マトリックスは、離散した結晶質領域および非晶質マトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、離散した結晶質領域の第１のまたは第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、その離散した結晶質領域はＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含んで、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在し、さらに、ただし、非晶質マトリックスの第１または第２の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、その非晶質マトリックスは、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質マトリックスが結晶化した場合に、明瞭な結晶質相を形成する。いくつかの実施態様においては、その複合材料は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そしてそのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域が、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。
【０１０９】
いくつかの実施態様においては、たとえば、離散した結晶質領域および非晶質マトリックスの組成が同一であるが、他の実施態様においては、それが異なっている。
【０１１０】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスのための、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここで、いくつかの好ましい実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスが、適用可能として、離散した結晶質領域または非晶質マトリックスのＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全体を基準にして、Ａｌ２Ｏ３が約５５〜約６５重量パーセントの範囲であるのに対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１１１】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスが、（たとえば、適用可能として、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスの全重量を基準として、０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスがＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたは非晶質マトリックスがＡｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１１２】
いくつかの実施態様においては、その複合材料は層の形態をとる。いくつかの実施態様においては、複合層は非晶質層と複合材料の層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１１３】
いくつかの実施態様においては、複合材料は第１の部分と第２の部分とを含み、ここでその第１の部分は、ｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数を含み、ここでその第２の部分は、ｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数を含み、そしてここで、第１の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数が、第２の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数よりも多い（いくつかの実施態様においては少なくとも２５、５０、７５、１００、１５０、２００、またはさらには、少なくとも５００体積パーセント大きい）。さらに、たとえば、いくつかの実施態様においては、この複合材料には、その第１および第２の部分の間に配置した第３の部分が含まれ、ここでその第３の部分は、ｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数を含み、そして第３の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数が（いくつかの実施態様においては、少なくとも２５、５０、７５、１００、１５０、２００、またはさらには、少なくとも５００体積パーセントよりも）第２の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数よりも多く、かつ、第１の部分のｍｍ３あたりの離散した結晶質領域の平均数よりも少ない。
【０１１４】
また別な例示的な実施態様は、ガラス−セラミックマトリックス中に離散した結晶質領域を含む複合セラミックであって、ここでその離散した結晶質領域およびガラス−セラミックマトリックスは独立して、結晶質領域およびガラス−セラミックマトリックスの全重量を基準にして、それぞれ少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）、およびＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）を含み、ここで、その離散した結晶質領域およびガラス−セラミックマトリックスは、それぞれ、離散した結晶質領域およびガラス−セラミックマトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含み、その複合セラミックは、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。いくつかの実施態様においては、ガラス−セラミックの少なくとも５０、６０、７０、７５、８０、９０、またはさらには、少なくとも９５体積パーセントが結晶質である。いくつかの実施態様においては、ガラス−セラミックおよび／または離散した結晶質領域は、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。
【０１１５】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックのための、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここで、いくつかの好ましい実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックが、適用可能として、離散した結晶質領域またはガラス−セラミックのＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全体を基準にして、Ａｌ２Ｏ３が約５５〜約６５重量パーセントの範囲であるのに対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１１６】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックがさらに、（たとえば、適用可能として、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックの重量を基準にして、０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックが、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックがＡｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１１７】
いくつかの実施態様においては、その複合セラミックは層の形態をとる。いくつかの実施態様においては、複合層は非晶質層と複合セラミックの層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１１８】
また別な例示的な実施態様は、ガラス−セラミックマトリックス中に離散した結晶質領域を含む複合セラミックであって、ここでその離散した結晶質領域とガラス−セラミックマトリックスは独立して、離散した結晶質領域と非晶質マトリックスの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物を合計して、離散した結晶質領域とガラス−セラミックトリックスの少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そして、ここで、その離散した結晶質領域およびガラス−セラミックマトリックスは、離散した結晶質領域およびガラス−セラミックマトリックスの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、離散した結晶質領域の第１のまたは第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、その離散した結晶質領域はＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含んで、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在し、さらに、ただし、ガラス−セラミックマトリックスの第１または第２の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２の場合には、そのガラス−セラミックマトリックスは、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含み、その少なくとも一部が、非晶質マトリックスが結晶化した場合に、明瞭な結晶質相として存在する。いくつかの実施態様においては、その複合セラミックは、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そしてそのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。いくつかの実施態様においては、ガラス−セラミックの少なくとも５０、６０、７０、７５、８０、９０、またはさらには、少なくとも９５体積パーセントが結晶質である。いくつかの実施態様においては、ガラス−セラミックおよび／または離散した結晶質領域は、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。
【０１１９】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックのための、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここで、いくつかの好ましい実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックが、適用可能として、離散した結晶質領域またはガラス−セラミックのＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全体を基準にして、Ａｌ２Ｏ３を約５５〜約６５重量パーセントの範囲に対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１２０】
いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックがさらに、（たとえば、適用可能として、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックの重量を基準にして、０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックがＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域の少なくとも１つまたはガラス−セラミックがＡｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１２１】
いくつかの実施態様においては、その複合セラミックは層の形態をとる。いくつかの実施態様においては、複合層は非晶質層と複合セラミックの層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１２２】
また別の例示的な実施態様は、第１および第２の対向する表面を有するガラス−セラミック層であって、第１のセラミック組成領域は、第１のセラミック組成領域の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、第１のセラミック組成領域は、第１のセラミック組成領域の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０）重量パーセント以下の量で含み、そして第２のセラミック組成領域は、第２のセラミック組成領域の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、第２のセラミック組成領域は、第２のセラミック組成領域の全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して１０（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０）重量パーセント以下の量で含み、ここで、その第１のセラミック組成領域は、第２の表面に対するよりも第１の表面により近くにあり、そしてここで、その第２のセラミック組成領域は、第１の表面に対するよりも第２の表面により近くにあり、そしてその第１の組成領域は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。
【０１２３】
いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方のためのＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここでいくつかの好ましい実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方が、その第１または第２のセラミック組成領域のＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全重量を基準にして、適用可能として、Ａｌ２Ｏ３が約５５〜約６５重量パーセントの範囲であるのに対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１２４】
いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方が、（たとえば、適用可能として、その第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方の全重量を基準にして、０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方の材料が、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方が、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１２５】
いくつかの実施態様においては、複合層に非晶質層とセラミック層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１２６】
いくつかの実施態様においては、たとえば第１のセラミック組成領域が非晶質であって、第２のセラミック組成領域が少なくとも部分的に結晶質である。いくつかの実施態様においては、たとえば、第１およびセラミック組成領域の組成が同じであるが、また別な実施態様では、それらが異なっている。
【０１２７】
また別の例示的な実施態様は、第１および第２の対向する表面を有するガラス−セラミック層で、第１のセラミック組成領域と第２の組成領域はそれぞれ独立して、それぞれ第１または第２の組成領域の全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）を含み、そのＡｌ２Ｏ３、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計してそれぞれ第１または第２の組成領域の全重量を基準にして、少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そしてここで、第１または第２の組成領域はそれぞれ、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、それぞれ第１または第２の組成領域の全重量を基準にして、１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含むが、ただし、第１または第２の組成領域の第１または第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がそれぞれＺｒＯ２である場合には、その第１または第２の組成領域は、それぞれ、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在する、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物を含む。いくつかの実施態様においては、その複合材料は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そしてそのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。
【０１２８】
いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方のためのＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここでいくつかの好ましい実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方が、その第１または第２のセラミック組成領域のＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全重量を基準にして、適用可能として、Ａｌ２Ｏ３が約５５〜約６５重量パーセントの範囲であるのに対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１２９】
いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方が、（たとえば、適用可能として、その第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方の全重量を基準にして、０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方の材料が、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、第１または第２のセラミック組成領域の少なくとも一方が、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１３０】
いくつかの実施態様においては、複合層に非晶質層とセラミック層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１３１】
いくつかの実施態様においては、たとえば第１のセラミック組成領域が非晶質であって、第２のセラミック組成領域が少なくとも部分的に結晶質である。いくつかの実施態様においては、たとえば、第１およびセラミック組成領域の組成が同じであるが、また別な実施態様では、それらが異なっている。
【０１３２】
また別の例示的な実施態様は、セラミックであって、セラミックの全重量を基準にして、少なくとも３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）とを含み、ここでセラミック層は、セラミックの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含み、そのセラミックはそれぞれ第１および第２の結晶化度を有する第１および第２の結晶含有領域を含み、ここで、第１の領域の結晶化度は、（たとえば、少なくとも２５、５０、７５、１００、１５０、２００、またはさらには、少なくとも５００体積パーセント）第２の領域の結晶化度よりも高く、そしてその第１の領域は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。いくつかの実施態様においては、離散した結晶質領域が、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。いくつかの実施態様においては、第１および第２の離散した結晶質領域のそれぞれが、２００ナノメートル以下の平均結晶粒度を有している。
【０１３３】
いくつかの実施態様においては、たとえば、第１および第２の離散した結晶領域の組成が同じであるが、また別な実施態様では、それらが異なっている。
【０１３４】
いくつかの実施態様においては、第１または第２の離散した結晶領域の少なくとも一方のためのＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここでいくつかの好ましい実施態様においては、第１または第２の離散した結晶領域の少なくとも一方が、その第１または第２の離散した結晶領域のＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全重量を基準にして、適用可能として、Ａｌ２Ｏ３が約５５〜約６５重量パーセントの範囲であるのに対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１３５】
いくつかの実施態様においては、第１または第２の離散した結晶質領域の少なくとも一方が、（たとえば、第１および第２の離散した結晶質領域の全重量を基準にして、適用可能として、０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、第１および第２の離散した結晶質領域の少なくとも一方が、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、第１および第２の離散した結晶質領域の少なくとも一方が、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１３６】
いくつかの実施態様においては、その複合材料は層の形態をとる。いくつかの実施態様においては、複合層は非晶質層と複合材料の層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１３７】
いくつかの実施態様においては、ガラス−セラミックの少なくとも５０、６０、７０、７５、８０、９０、またはさらには、少なくとも９５体積パーセントが結晶質である。
【０１３８】
また別の例示的な実施態様は、セラミックであって、セラミックの全重量を基準にして、３５重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、またはさらには、少なくとも７０重量パーセント）のＡｌ２Ｏ３と、第１の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）と、第２の、また別の、Ａｌ２Ｏ３以外の金属酸化物とを含み、ここで、Ａｌ２Ｏ３（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）、第１の金属酸化物、および第２の金属酸化物が、合計してセラミックの少なくとも８０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、またはさらには、１００重量パーセント）を占め、そしてここで粒子は、セラミックの全重量を基準にして、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２およびＶ２Ｏ５を合計して、１０重量パーセント（いくつかの実施態様においては、好ましくは５、４、３、２、１、または０重量パーセント）以下の量で含み、そのセラミックはそれぞれ第１および第２の結晶化度を有する第１および第２の結晶含有領域を含み、ここでその第１の領域の結晶化度は、第２の領域の結晶化度よりも高いが、ただし、第１または第２領域の第１のまたは第２のＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２である場合には、そのセラミックはＡｌ２Ｏ３とＺｒＯ２以外の金属酸化物をさらに含んで、少なくともその一部が明瞭な結晶質相として存在する。いくつかのこの実施態様においては、その第１の領域は、それぞれ互いに直交するｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法を有していて、そしてそのｘ、ｙおよびｚ軸方向寸法のそれぞれが、少なくとも１５０マイクロメートル（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、またはさらには、少なくとも１０ｍｍ）である。いくつかの実施態様においては、たとえば、第１および第２の離散した結晶領域の組成が同じであるが、また別な実施態様では、それらが異なっている。
【０１３９】
いくつかの実施態様においては、第１および第２の離散した結晶領域の少なくとも一方のためのＡｌ２Ｏ３以外の金属酸化物がＺｒＯ２であって、ここでいくつかの好ましい実施態様においては、第１および第２の離散した結晶領域の少なくとも一方が、その第１および第２の離散した結晶領域のＡｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２含量の全重量を基準にして、適用可能として、Ａｌ２Ｏ３が約５５〜約６５重量パーセントの範囲であるのに対して、ＺｒＯ２を約４５〜約３５重量パーセントの範囲で含む。
【０１４０】
いくつかの実施態様においては、第１および第２の離散した結晶質領域の少なくとも一方が、（適用可能として、第１および第２の離散した結晶質領域の少なくとも一方の全重量を基準として、たとえば０より多く５０重量パーセントまでの）追加の（１種または複数の）金属酸化物（たとえば、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２、ＴｉＯ２、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＮｉＯ、ＣｕＯ、およびそれらの複合金属酸化物）をさらに含む。いくつかの実施態様においては、第１および第２の離散した結晶質領域の少なくとも一方が、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２を含む。いくつかの実施態様においては、第１および第２の離散した結晶質領域の少なくとも一方が、Ａｌ２Ｏ３、ＲＥＯ、およびＺｒＯ２を含む。
【０１４１】
いくつかの実施態様においては、その複合材料は層の形態をとる。いくつかの実施態様においては、複合層は非晶質層と複合材料の層とを含む。非晶質層の組成としては、本出願に開示されたものが挙げられる。
【０１４２】
いくつかの実施態様においては、ガラス−セラミックの少なくとも５０、６０、７０、７５、８０、９０、またはさらには、少なくとも９５体積パーセントが結晶質である。
【０１４３】
そのような例示的な材料は、本発明に従った方法の実施態様により製造することができるが、特定の組成やその他材料の要求性能（たとえば、場合によっては、ｘ、ｙ、ｚの軸方向寸法の最小値など）を置き換えたりすることも、そのような材料の製造の範囲に入る。１つの方法においては、たとえば、フィード粒子に、たとえば異なった組成を有する粒子の混合物が含まれていてもよい。いくつかの実施態様においては、混合物中の１つの成分が非晶質マトリックスを形成し、その一方でまた別な成分が離散した結晶質領域を形成してもよい。フィード粒子を構成している異なった成分が、異なった化学組成、異なった相、異なった物理状態（たとえば、気孔率、大きさおよび／または形状）またはそれらの組合せを有していてもよい。いくつかの実施態様においては、フィードを構成している粒子が、火炎成形またはプラズマ溶射によって形成されて、非晶質および／また結晶質粒子になっていてもよい。いくつかの実施態様においては、フィードを構成する別々な成分の相対比を連続的に変化させて、傾斜特性（たとえば、組成的な傾斜および／または結晶化度の変化）を有する材料を与えるようにしてもよい。いくつかの実施態様においては、傾斜に、２種以上の組成がたとえば化学的に変化しているような組成的な傾斜が含まれていてもよい。いくつかの実施態様においては、フィード粒子を構成する異なった成分の相対比を段階的に変化させて、層を有する複合材料を形成させることもできる。それぞれの層が、たとえば、別々の組成、結晶化度（相の違いを含む）、それらの組合せを有することができる。いくつかの実施態様においては、非晶質物質を加熱処理して、少なくともその一部をガラス−セラミックに変換させる。
【０１４４】
本発明に従った方法により製造した研磨材粒子は通常、結晶質セラミックを含む（いくつかの実施態様においては、好ましくは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．５、またはさらには１００体積パーセントの結晶質セラミック）。
【０１４５】
研磨材粒子は、研磨材物品に組み込むこともできるし、あるいは分散した形態で使用することもできる。研磨材物品は、バインダーと複数の研磨材粒子とを含むが、その研磨材粒子の少なくとも一部は、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子である。研磨材製品を例示すれば、被覆研磨材物品、結合研磨材物品（たとえば、ホイール）、不織布研磨材物品、それに研磨ブラシなどが挙げられる。被覆研磨材物品には典型的には、第１および第２の背中合わせの主表面を有するバッキングが含まれ、その第１の主表面の少なくとも一部の上に、バインダーと複数の研磨材粒子が研磨材層を形成している。
【０１４６】
いくつかの実施態様においては、研磨材物品中の研磨材粒子の全重量を基準にして、研磨材物品の中の研磨材粒子の少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、またはさらには１００重量パーセントが本発明に従った方法により製造された研磨材粒子であるのが好ましい。
【０１４７】
研磨材粒子は通常、所定の粒度分布に分級してから使用する。そのような分布では通常、粗粒子から微粒子まで、ある範囲の粒度を有している。研磨材業界においては、この範囲を「粗粒（ｃｏａｒｓｅ）」、「中粒（ｃｏｎｔｒｏｌ）」および「微粉（ｆｉｎｅ）」画分と呼ぶこともある。業界に受容された分級標準に従って分級された研磨材粒子はそれぞれ、その粒度分布を、ある数値限度内の公称粒度として規定される。そのような業界に受容された分級標準（すなわち、規定の公称粒度）としては、アメリカン・ナショナル・スタンダーズ・インスティチュート・インコーポレーテッド（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ、Ｉｎｃ．）（ＡＮＳＩ）標準、フェデレーション・オブ・ユーロピアン・プロデューサーズ・オブ・アブレーシブ・プロダクツ（Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒｓ  ｏｆ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）（ＦＥＰＡ）標準、および日本工業規格（ＪＩＳ）標準として知られているものが挙げられる。１つの態様において、本発明は特定の公称粒度を有する複数の研磨材粒子を提供するが、その複数の研磨材粒子の少なくとも一部は、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子である。いくつかの実施態様においては、複数の研磨材粒子の全重量を基準にして、複数の研磨材粒子の少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、またはさらには１００重量パーセントが本発明に従って製造された研磨材粒子であるのが好ましい。
【０１４８】
ＡＮＳＩ粒度等級としては：ＡＮＳＩ４、ＡＮＳＩ６、ＡＮＳＩ８、ＡＮＳＩ１６、ＡＮＳＩ２４、ＡＮＳＩ３６、ＡＮＳＩ４０、ＡＮＳＩ５０、ＡＮＳＩ６０、ＡＮＳＩ８０、ＡＮＳＩ１００、ＡＮＳＩ１２０、ＡＮＳＩ１５０、ＡＮＳＩ１８０、ＡＮＳＩ２２０、ＡＮＳＩ２４０、ＡＮＳＩ２８０、ＡＮＳＩ３２０、ＡＮＳＩ３６０、ＡＮＳＩ４００、およびＡＮＳＩ６００が挙げられる。本発明による研磨材粒子を含む好ましいＡＮＳＩ粒度等級はＡＮＳＩ８〜２２０である。ＦＥＰＡ粒度等級としては、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１５０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、Ｐ６００、Ｐ８００、Ｐ１０００、およびＰ１２００が挙げられる。本発明による研磨材粒子を含む好ましいＦＥＰＡ粒度等級はＰ１２〜Ｐ２２０である。ＪＩＳ粒度等級としては、ＪＩＳ８、ＪＩＳ１２、ＪＩＳ１６、ＪＩＳ２４、ＪＩＳ３６、ＪＩＳ４６、ＪＩＳ５４、ＪＩＳ６０、ＪＩＳ８０、ＪＩＳ１００、ＪＩＳ１５０、ＪＩＳ１８０、ＪＩＳ２２０、ＪＩＳ２４０、ＪＩＳ２８０、ＪＩＳ３２０、ＪＩＳ３６０、ＪＩＳ４００、ＪＩＳ４００、ＪＩＳ６００、ＪＩＳ８００、ＪＩＳ１０００、ＪＩＳ１５００、ＪＩＳ２５００、ＪＩＳ４０００、ＪＩＳ６０００、ＪＩＳ８０００、およびＪＩＳ１０，０００が挙げられる。本発明による研磨材粒子を含む好ましいＪＩＳ粒度等級はＪＩＳ８〜２２０である。
【０１４９】
破砕して篩い分けた後では、典型的には、多くの異なった研磨材粒子の粒度分布粒子すなわち粒度等級が存在する。このように粒度等級が多いと、時期によっては、生産業者や供給業者の要求に適合しないこともあり得る。在庫を最小限に抑えるために、必要としない粒度等級品をリサイクルして、溶融物に戻し非晶質物質にすることができる。このリサイクルは破砕工程の後に実施でき、そのような粒子は、篩い分けで特定の粒度分布に入らない、大きすぎるチャンクまたは小さすぎる粒子（微粉と呼ばれることもある）などである。
【０１５０】
また別な態様においては、本発明は、研磨材粒子を製造するための方法を提供するが、その方法には、非晶質（たとえば、ガラス）含有粒子を加熱処理して、その非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させて、ガラス−セラミックを含む研磨材粒子を得るようにすることが含まれる。本発明はさらに、ガラス−セラミックを含む研磨材粒子を製造するための方法も提供し、その方法には、非晶質物質を加熱処理して、非晶質物質の少なくとも一部をガラス−セラミックに変換させる工程と、得られた加熱処理した物質を破砕して研磨材粒子を得る工程とが含まれる。ガラスを破砕すると、かなり結晶化させたガラス−セラミックスや結晶質材料を破砕したものよりは、より圭角状の粒子を与える傾向がある。
【０１５１】
また別な態様において本発明は、バインダーによって結合された、複数の本発明に従った方法により製造された研磨材粒子からなる凝集研磨材結晶粒を提供する。また別な態様においては、本発明は、バインダーと複数の研磨材粒子とを含む、研磨材物品（たとえば、被覆研磨材物品、結合研磨材物品（たとえばビトリファイド、レジノイド、および金属結合研削ホイール、カットオフホイール、マウンテッドポイント、ホーニングストーンなど）、不織布研磨材物品、および研磨ブラシ）を提供するが、ここで、その研磨材粒子の少なくとも一部は、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子（研磨材粒子が凝集体である場合も含む）である。そのような研磨材物品の製造方法および研磨材粒子を用いた研磨材物品の使用方法は当業者には周知である。さらに、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子は、研磨材粒子を用いる研磨材用途、たとえば研磨コンパウンドのスラリー（たとえば、ポリッシングコンパウンド）、ミリング媒体、ショットブラスト媒体、振動ミル媒体などにおいて、使用することができる。
【０１５２】
被覆研磨材物品には一般に、バッキング、研磨材粒子、およびその研磨材粒子をバッキングの上に保持するための少なくとも１種のバインダーが含まれる。バッキングとしては適当な材料ならば何を使用してもよいが、たとえば、布、ポリマーフィルム、繊維、不織布ウェブ、紙、それらの組み合わせ、およびそれらを処理したものなどが挙げられる。バインダーとしては適当なバインダーならば何を使用してもよいが、たとえば、無機または有機のバインダー（加熱硬化性樹脂および放射線硬化性樹脂を含む）を挙げることができる。研磨材粒子は、被覆研磨材物品の１層内に存在していても、２層内に存在していてもよい。
【０１５３】
被覆研磨材物品の例を図１に示している。この図では、本発明に従う被覆研磨材物品１には、バッキング（基材）２と研磨材層３とが含まれる。研磨材層３には、メイクコート５およびサイズコート６によってバッキング２の主表面に保持されている、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子４が含まれる。場合によっては、スーパーサイズコートも使用される（図示せず）。
【０１５４】
結合研磨材物品には典型的には、有機、金属系またはビトリファイドバインダーによって結合された研磨材粒子の成形塊状物が含まれる。そのような成形塊状物は、たとえば、ホイール、たとえば研削ホイールまたはカットオフホイールのような形状であってもよい。研削ホイールの直径は典型的には、約１ｃｍから１メートルを超えるものまであるが；カットオフホイールの直径は約１ｃｍから８０ｃｍを超えるものまで（より典型的には３ｃｍ〜約５０ｃｍ）ある。カットオフホイールの厚みは典型的には、約０．５ｍｍ〜約５ｃｍ、より典型的には約０．５ｍｍ〜約２ｃｍである。成形塊状物は、たとえば、ホーニングストーン、セグメント、マウンテッドポイント、ディスク（たとえば、ダブルディスクグラインダー）の形状、またはその他の従来からの結合研磨材形状であってもよい。結合研磨材物品には典型的には、結合研磨材物品の全体積を基準にして、約３〜５０体積％の結合材料、約３０〜９０体積％の研磨材粒子（または研磨材粒子ブレンド物）、５０体積％までの添加物（研削助剤を含む）、および７０体積％までの気孔が含まれる。
【０１５５】
好ましい形態は研削ホイールである。図２に研削ホイール１０を示しているが、これには、ホイールの形に成形されハブ１２に取り付けられた、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子１１が含まれている。
【０１５６】
不織布研磨材物品は典型的には、通気性の多孔質で嵩だかなポリマーフィラメント構造を含んでいて、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子が構造全体に分散され、有機バインダーによってその中に接着結合させられている。フィラメントの例を挙げれば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維およびポリアラミド繊維などがある。図３では、典型的な不織布研磨材物品を約１００倍に拡大した模式図を示している。そのような本発明に従った不織布研磨材物品は、基材としての繊維マット５０を含み、基材の上に本発明に従った方法により製造された研磨材粒子５２がバインダー５４により接着されている。
【０１５７】
有用な研磨ブラシとしては、バッキングと一体になった複数の剛毛を有するものが挙げられる（たとえば、米国特許第５，４２７，５９５号明細書（ピール（Ｐｉｈｌ）ら）、米国特許第５，４４３，９０６号明細書（ピール（Ｐｉｈｌ）ら）、米国特許第５，６７９，０６７号明細書（ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）ら）、および米国特許第５，９０３，９５１号明細書（イオンタ（Ｉｏｎｔａ）ら）を参照されたい）。そのようなブラシは、ポリマーおよび研磨材粒子の混合物を射出成形することによって製造するのが望ましい。
【０１５８】
研磨材物品を作るのに好適な有機バインダーとしては、熱硬化性有機ポリマーが挙げられる。好適な熱硬化性有機ポリマーの例としては、フェノール樹脂、尿素・ホルムアルデヒド樹脂、メラミン・ホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、α，β−不飽和カルボニル基をペンダントさせたアミノプラスト樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート化ウレタン、アクリレート化エポキシ、およびそれらの組み合わせ、を挙げることができる。バインダーおよび／または研磨材物品にはさらに添加物を加えることができ、そのようなものとしては、繊維、潤滑剤、濡れ剤、チキソトロープ原料、界面活性剤、顔料、染料、静電防止剤（たとえば、カーボンブラック、酸化バナジウム、グラファイトなど）、カップリング剤（たとえば、シラン、チタン酸塩、ジルコアルミン酸塩など）、可塑剤、沈殿防止剤、などを挙げることができる。これら任意成分の添加物の量は、所望の性質が得られるように選択する。カップリング剤は、研磨材粒子および／または充填材に対する接着性を改良する。バインダー化学品は、加熱硬化、放射線硬化あるいはそれらの組み合わせで硬化させることができる。バインダー用化学品に関するさらに詳しいことは、米国特許第４，５８８，４１９号明細書（カウル（Ｃａｕｌ）ら）、米国特許第４，７５１，１３８号明細書（チュミイ（Ｔｕｍｅｙ）ら）および米国特許第５，４３６，０６３号明細書（フォレット（Ｆｏｌｌｅｔｔ）ら）に見出すことができる。
【０１５９】
ビトリファイド結合研磨材に関してさらに具体的に言えば、非晶質構造を示し典型的には硬度の高いガラス質結合材料が、当業者には周知である。場合によっては、そのガラス質結合材料には結晶質相が含まれる。結合させたビトリファイド研磨材物品は、ホイール（カットオフホイールを含む）、ホーニングストーン、マウンテッドポイントの形態またはその他の従来からの結合研磨材の形態であってもよい。ビトリファイド結合研磨材物品として好ましいのは、研削ホイールである。
【０１６０】
ガラス質結合材料を形成させるために使用される金属酸化物の例を挙げれば：シリカ、ケイ酸塩、アルミナ、ソーダ、カルシア、ポタシア、チタニア、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化リチウム、マグネシア、ボリア、ケイ酸アルミニウム、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸アルミニウムリチウム、それらの組み合わせ、などがある。典型的には、ガラス質結合材料は、１０から１００％までのガラスフリットを含む組成物から形成することができるが、より典型的には、２０％〜８０％のガラスフリット、または３０％〜７０％のガラスフリットを含む組成物から形成することができる。ガラス質結合材料の残りの部分は、非フリット材料でよい。別な方法としては、ガラス質の結合を、フリット非含有組成物から誘導することもできる。ガラス質結合材料は、典型的には約７００℃〜約１５００℃の範囲の温度、通常は約８００℃〜約１３００℃の範囲、時には約９００℃〜約１２００℃の範囲、さらには約９５０℃〜約１１００℃の範囲で養生させる。結合を養生させる実際の温度は、たとえば、個々の結合の化学によって決まってくる。
【０１６１】
好適なビトリファイド結合材料としては、シリカ、アルミナ（望ましくは少なくとも１０重量パーセントのアルミナ）およびボリア（望ましくは少なくとも１０重量パーセントのボリア）を含むものを挙げることができる。ほとんどの場合、このビトリファイド結合材料はさらに、アルカリ金属酸化物（類）（たとえば、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ）を含む（場合によっては、少なくとも１０重量パーセントのアルカリ金属酸化物（類）を含む）。
【０１６２】
バインダー材料は、さらに、充填材物質または研削助剤を、典型的には粒子状物質として含むことができる。典型的にはこの粒子状物質は、無機物質である。本発明のための充填材として有用なものの例を挙げると：金属炭酸塩（たとえば、炭酸カルシウムたとえば、チョーク、方解石、マール、トラバーチン、大理石および石灰石）、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム）、シリカ（たとえば、石英、ガラスビーズ、ガラスバブルおよびガラス繊維）、ケイ酸塩（たとえば、タルク、クレイ、（モンモリロナイト）、長石、マイカ、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム）、金属硫酸塩（たとえば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウム）、セッコウ、バーミキュライト、木粉、アルミニウム三水和物、カーボンブラック、金属酸化物（たとえば、酸化カルシウム（ライム）、酸化アルミニウム、二酸化チタン）、および金属亜硫酸塩（たとえば、亜硫酸カルシウム）などがある。
【０１６３】
一般的には、研削助剤を添加すると、研磨材物品の使用寿命が延びる。研削助剤は、研磨の化学的、物理的過程に大きな影響を与えてそれにより性能を向上させる物質である。理論に拘束されることを欲する訳ではないが、研削助剤（類）は、（ａ）研磨材粒子と、研磨されるワークピースとの間の摩擦を減少させ、（ｂ）研磨材粒子の「キャッピング（ｃａｐｐｉｎｇ）」を防止する（すなわち、研磨材粒子の上に金属粒子が融着するのを防止する）か、または少なくとも研磨材粒子がキャッピングする傾向を抑える、（ｃ）研磨材粒子とワークピースの界面の温度を下げ、または（ｄ）研削力を軽減する、と考えられる。
【０１６４】
研削助剤には、幅広い範囲の各種物質が含まれ、それらは無機系であっても有機系であってもよい。研削助剤について化合物の群で例を挙げれば、ワックス、有機ハロゲン化化合物、ハロゲン化物塩ならびに金属およびそれらの合金がある。有機ハロゲン化化合物は典型的には、研磨の際に分解して、ハロゲン酸または気体のハロゲン化化合物を放出する。そのような物質の例としては、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレン、およびポリ塩化ビニルのような塩素化ワックスが挙げられる。ハロゲン化物塩の例としては、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、および塩化マグネシウムが挙げられる。金属の例としては、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、および鉄チタンが挙げられる。その他の研削助剤には、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイト、および金属硫化物を挙げることができる。各種の研削助剤を組み合わせて使用することも本発明の範囲に含まれ、場合によってはそれによって相乗効果が得られることもある。好適な研削助剤は氷晶石であり；最も好適な研削助剤は、テトラフルオロホウ酸カリウムである。
【０１６５】
研削助剤は、被覆研磨材物品および結合研磨材物品において特に有用である。被覆研磨材物品の場合、研削助剤は典型的には、研磨材粒子の表面に塗布されるスーパーサイズコートの中で使用される。しかしながら、場合によっては、研削助剤をサイズコートに添加することもある。被覆研磨材物品の中に加える研削助剤の量は典型的には、約５０〜３００ｇ／ｍ２（望ましくは約８０〜１６０ｇ／ｍ２）である。ビトリファイド結合研磨材物品の場合には、典型的には研削助剤を物品の気孔の中に含浸させる。
【０１６６】
研磨材物品には、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を１００％含ませてもよいし、あるいは、そのような研磨材粒子と他の研磨材粒子および／または希釈粒子とのブレンド物を含ませてもよい。しかしながら、研磨材物品中の研磨材粒子の少なくとも約２重量％、望ましくは少なくとも約５重量％、より望ましくは約３０−１００重量％が、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子となるようにするべきである。場合によっては、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を他の研磨材粒子および／または希釈粒子と、その比を５対７５重量％、約２５対７５重量％、約４０対６０重量％、または約５０％対５０重量％（すなわち、重量で等量）の間として、ブレンドしてもよい。好適な従来からの研磨材粒子の例を挙げれば、融解酸化アルミニウム（白色融解アルミナ、加熱処理酸化アルミニウムおよび褐色酸化アルミニウムを含む）、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ケイ素、ガーネット、融解アルミナ−ジルコニア、およびゾルゲル法による研磨材粒子、などがある。ゾルゲル法による研磨材粒子は、種結晶有りのものでも、無しのものでもよい。同様にして、ゾルゲル法による研磨材粒子は、ランダムな形状をしていてもよいし、あるいは、種結晶に関連した、棒状または三角形などのような形状をとっていてもよい。ゾルゲル研磨材粒子の例としては、以下の特許に記載されているものを挙げることができる：米国特許第４，３１４，８２７号明細書（ライトハイザー（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）ら）、米国特許第４，５１８，３９７号明細書（ライトハイザー（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）ら）、米国特許第４，６２３，３６４号明細書（コットリンガー（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒ）ら）、米国特許第４，７４４，８０２号明細書（シュワーベル（Ｓｃｈｗａｂｅｌ））、米国特許第４，７７０，６７１号明細書（モンロー（Ｍｏｎｒｏｅ）ら）、米国特許第４，８８１，９５１号明細書（ウッド（Ｗｏｏｄ）ら）、米国特許第５，０１１，５０８号明細書（ワルド（Ｗａｌｄ）ら）、米国特許第５，０９０，９６８号明細書（ペロウ（Ｐｅｌｌｏｗ））、米国特許第５，１３９，９７８号明細書（ウッド（Ｗｏｏｄ））、米国特許第５，２０１，９１６号明細書（ベルグ（Ｂｅｒｇ）ら）、米国特許第５，２２７，１０４号明細書（バウアー（Ｂａｕｅｒ））、米国特許第５，３６６，５２３号明細書（ローベンホルスト（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ）ら）、米国特許第５，４２９，６４７号明細書（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））、米国特許第５，４９８，２６９号明細書（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））、および米国特許第５，５５１，９６３号明細書（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））。原料物質源としてアルミナ粉体を使用して製造した、焼結アルミナ研磨材粒子に関するさらに詳しいこともまた、たとえば、米国特許第５，２５９，１４７号明細書（ファルツ（Ｆａｌｚ））、米国特許５，５９３，４６７号明細書（モンロー（Ｍｏｎｒｏｅ））、および米国特許５，６６５，１２７号明細書（モルツゲン（Ｍｏｌｔｇｅｎ））に見出すことができる。融解研磨材粒子についてのさらに詳しいことは、たとえば、以下の特許に見出すことができる：米国特許第１，１６１，６２０号明細書（コールター（Ｃｏｕｌｔｅｒ））、米国特許第１，１９２，７０９号明細書（トーン（Ｔｏｎｅ））、米国特許第１，２４７，３３７号明細書（サウンダース（Ｓａｕｎｄｅｒｓ）ら）、米国特許第１，２６８，５３３号明細書（アレン（Ａｌｌｅｎ））、および米国特許第２，４２４，６４５号明細書（バウマン（Ｂａｕｍａｎｎ）ら）、米国特許第３，８９１，４０８号明細書（ラウズ（Ｒｏｗｓｅ）ら）、米国特許第３，７８１，１７２号明細書（ペット（Ｐｅｔｔ）ら）、米国特許第３，８９３，８２６号明細書（キナン（Ｑｕｉｎａｎ）ら）、米国特許第４，１２６，４２９号明細書（ワトソン（Ｗａｔｓｏｎ））、米国特許第４，４５７，７６７号明細書（プーン（Ｐｏｏｎ）ら）、米国特許第５，０２３，２１２号明細書（デュボッツ（Ｄｕｂｏｔｓ）ら）、米国特許第５，１４３，５２２号明細書（ギブソン（Ｇｉｂｓｏｎ）ら）、および米国特許第５，３３６，２８０号明細書（デュボッツ（Ｄｕｂｏｔｓ）ら）、および米国特許出願第０９／４９５，９７８号、同第０９／４９６，４２２号、同第０９／４９６，６３８号および同第０９／４９６，７１３号（上記はいずれも、２０００年２月２日出願）、および、米国特許出願第０９／６１８，８７６号、同第０９／６１８，８７９号、同第０９／６１９，１０６号、同第０９／６１９，１９１号、同第０９／６１９，１９２号、同第０９／６１９，２１５号、同第０９／６１９，２８９号、同第０９／６１９，５６３号、同第０９／６１９，７２９号、同第０９／６１９，７４４号および同第０９／６２０，２６２号（以上いずれも、２０００年７月１９日出願）、および米国特許出願第０９／７７２，７３０号（２００１年１月３０日出願）。場合によっては、研磨材粒子をブレンドすることによって得られる研磨材物品が、それぞれの研磨材粒子１００％からなる研磨材物品に比較して、改良された研削性能を示すこともあり得る。
【０１６７】
研磨材粒子のブレンド物を用いる場合には、そのブレンド物を形成する研磨材粒子のタイプは、同じ粒度のものであってもよい。それとは逆に、その研磨材粒子のタイプが異なった粒度を持っていてもよい。たとえば、大きい方の粒度の研磨材粒子が本発明に従った方法により製造された研磨材粒子であり、小さい方の粒度の粒子が他のタイプの研磨材粒子であってもよい。逆に、たとえば、小さい方の粒度の研磨材粒子が本発明に従った方法により製造された研磨材粒子であり、大きい方の粒度の粒子が他のタイプの研磨材粒子であってもよい。
【０１６８】
好適な希釈粒子の例としては、大理石、セッコウ、フリント、シリカ、酸化鉄、ケイ酸アルミニウム、ガラス（ガラスバブルおよびガラスビーズを含む）、アルミナバブル、アルミナビーズおよび希釈凝集体を挙げることができる。本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を研磨材凝集体の中に組み込んだり、研磨材凝集体と共に使用することも可能である。典型的には研磨材凝集体粒子は、複数の研磨材粒子、バインダーおよび任意の添加物が含まれる。そのバインダーは有機系および／または無機系であってよい。研磨材凝集体はランダムな形状をしていても、あるいはそれらに関連する予め定められた形状をしていてもよい。その形状は、ブロック状、円筒状、角錐状、コイン状、四角形などであってよい。研磨材凝集体粒子の典型的な粒度は、約１００から約５０００マイクロメートルの範囲、典型的には約２５０〜約２５００マイクロメートルである。研磨材凝集体粒子に関するさらに詳しいことは以下の特許に見出すことができる：たとえば、米国特許第４，３１１，４８９号明細書（クレスナー（Ｋｒｅｓｓｎｅｒ））、米国特許第４，６５２，２７５号明細書（ブレッハー（Ｂｌｏｅｃｈｅｒ）ら）、米国特許第４，７９９，９３９号明細書（ブレッハー（Ｂｌｏｅｃｈｅｒ）ら）、米国特許第５，５４９，９６２号明細書（ホルムズ（Ｈｏｌｍｅｓ）ら）、および米国特許第５，９７５，９８８号明細書（クリスチャンソン（Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｏｎ））、および米国特許出願第０９／６８８，４４４号および第０９／６８８，４８４号（２０００年１０月１６日出願）。
【０１６９】
研磨材粒子は、研磨材物品の中に均一に分散させてもよいし、あるいは研磨材物品の選択した領域または部分に集中させてもよい。たとえば、被覆研磨材の場合には、研磨材粒子の層が２層であってもよい。第１層は本発明に従った方法により製造された研磨材粒子以外の研磨材粒子を含み、第２（最外）層は本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を含むようにする。結合研磨材の場合にも同様で、研削ホイールに２つの別々の区域が存在してもよい。最外区域は本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を含み、それに対して最内区域はそれらを含まないようにしてもよい。別な方法として、本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を結合研磨材物品の全体にわたって均一に分散させることもできる。
【０１７０】
被覆研磨材物品に関するさらに詳しいことは以下の特許に見出すことができる：たとえば、米国特許第４，７３４，１０４号明細書（ブロベルグ（Ｂｒｏｂｅｒｇ））、米国特許第４，７３７，１６３号明細書（ラーキー（Ｌａｒｋｅｙ））、米国特許第５，２０３，８８４号明細書（ブキャナン（Ｂｕｃｈａｎａｎ）ら）、米国特許第５，１５２，９１７号明細書（ピーパー（Ｐｉｅｐｅｒ）ら）、米国特許第５，３７８，２５１号明細書（カラー（Ｃｕｌｌｅｒ）ら）、米国特許第５，４１７，７２６号明細書（スタウト（Ｓｔｏｕｔ）ら）、米国特許第５，４３６，０６３号明細書（フォレット（Ｆｏｌｌｅｔｔ）ら）、米国特許第５，４９６，３８６号明細書（ブロベルグ（Ｂｒｏｂｅｒｇ）ら）、米国特許第５、６０９，７０６号明細書（ベネディクト（Ｂｅｎｅｄｉｃｔ）ら）、米国特許第５，５２０，７１１号明細書（ヘルミン（Ｈｅｌｍｉｎ））、米国特許第５，９５４，８４４号明細書（ロウ（Ｌａｗ）ら）、米国特許第５，９６１，６７４号明細書（ガグリアルディ（Ｇａｇｌｉａｒｄｉ）ら）、および米国特許第５，９７５，９８８号明細書（クリスチャンソン（Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｏｎ））。結合研磨材物品に関するさらに詳しいことは以下の特許に見出すことができる：たとえば、米国特許第４，５４３，１０７号明細書（ルー（Ｒｕｅ））、米国特許第４，７４１，７４３号明細書（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）、米国特許第４，８００，６８５号明細書（ヘインズ（Ｈａｙｎｅｓ）ら）、米国特許第４，８９８，５９７号明細書（ヘイ（Ｈａｙ）ら）、米国特許第４，９９７，４６１号明細書（マルコフ−マテニイ（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙ）ら）、米国特許第５，０３７，４５３号明細書（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）、米国特許第５，１１０，３３２号明細書（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）、および米国特許第５，８６３，３０８号明細書（チー（Ｑｉ）ら）。ガラス質結合研磨材に関するさらに詳しいことは以下の特許に見出すことができる：たとえば、米国特許第４，５４３，１０７号明細書（ルー（Ｒｕｅ））、米国特許第４，８９８，５９７号明細書（ヘイ（Ｈａｙ）ら）、米国特許第４，９９７，４６１号明細書（マルコフ−マテニイ（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙ）ら）、米国特許第５，０９４，６７２号明細書（ジャイルズ、ジュニア（Ｇｉｌｅｓ  Ｊｒ．）ら）、米国特許第５，１１８，３２６号明細書（シェルドン（Ｓｈｅｌｄｏｎ）ら）、米国特許第５，１３１，９２６号明細書（シェルドン（Ｓｈｅｌｄｏｎ）ら）、米国特許第５，２０３，８８６号明細書（シェルドン（Ｓｈｅｌｄｏｎ）ら）、米国特許第５，２８２，８７５号明細書（ウッド（Ｗｏｏｄ）ら）、米国特許第５，７３８，６９６号明細書（ウー（Ｗｕ）ら）、および米国特許第５，８６３，３０８号明細書（チー（Ｑｉ））。不織布研磨材物品に関するさらに詳しいことは、たとえば、米国特許第２，９５８，５９３号明細書（フーバー（Ｈｏｏｖｅｒ）ら）に見出すことができる。
【０１７１】
本発明は、表面を研磨するための方法を提供するが、その方法に含まれるのは、本発明に従った方法により製造された少なくとも１種の研磨材粒子を、ワークピースの表面に接触させる工程；および研磨材粒子または接触させた表面の少なくとも一方を移動させて、前記表面の少なくとも一部を研磨材粒子を用いて研磨する工程である。本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を用いて研磨する方法には、スナッギング（すなわち、高圧、高切削（ｈｉｇｈ  ｓｔｏｃｋ）除去）からポリッシング（たとえば、被覆研磨材ベルトを用いた医療用インプラントのポリッシング）まであるが、後者の場合は典型的には、粒度の細かい研磨材粒子（たとえば、ＡＮＳＩ２２０より細かいもの）を用いて実施する。この研磨材粒子は、精密研磨用途、たとえばビトリファイド結合ホイールを有する粉砕カムシャフトなどにも使用することができる。特定の研磨用途に使用する研磨剤粒子の粒度は、当業者には明らかであろう。
【０１７２】
本発明に従った方法により製造された研磨材粒子を使用する研磨は、乾式でも湿式でもよい。湿式研磨の場合には液体を、軽質のミスト状から完全な中液までの形態で導入することができる。一般的に使用される液体の例を挙げれば、水、水溶性オイル、有機潤滑剤、およびエマルションなどがある。この液体の役目は、研磨に伴う発熱を抑制し、および／または潤滑剤として機能することである。この液体には、微量の添加物、たとえば殺菌剤や消泡剤などが含まれていてもよい。
【０１７３】
本発明に従った方法により製造された研磨材粒子は、たとえば、アルミニウム金属、炭素鋼、軟鋼、工具鋼、ステンレス鋼、焼入鋼、チタン、ガラス、セラミックス、木材、木材状材料、ペイント、ペイント表面、有機塗装表面など、のワークピースを研磨するのに使用できる。研磨の際に加える力は典型的には、約１〜約１００キログラムの範囲である。
【０１７４】
本発明に従った方法により製造された微粒子非晶質およびガラス−セラミックスの実施態様は、たとえば、ポリマー材料、金属材料またはセラミックマトリックス複合材料中の充填材や、セラミック材料を形成させるための原料として、有用である。透明なものは、再帰反射ビーズとしても使用できる。本発明に従った方法により製造された微粒子非晶質およびガラス−セラミックスの実施態様は、粘弾性的に変形させて、単純または複雑な形状のバルク材料を作ることもできる。
【０１７５】
本発明の利点と実施態様について、以下の実施例でさらに説明するが、それらの実施例で引用する特定の物質およびその量、さらにはその他の条件および詳細が本発明を不当に限定するものと受け取ってはならない。すべての部とパーセントは、特に断らない限り、重量基準である。特に断らない限り、いずれの実施例でも、顕著な量のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２、ＴｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、およびＶ２Ｏ５は含まない。
【実施例】
【０１７６】
実施例１
２５０ｍＬのポリエチレンビン（直径７．３ｃｍ）に、以下のものからなる５０ｇ混合物：１９．３ｇのアルミナ粒子（アーカンソー州ボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ，ＡＲ）のアルコア・インダストリアル・ケミカルズ（Ａｌｃｏａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から商品記号「Ａｌ６ＳＧ」として入手したもの）、９．５ｇの酸化ジルコニウム粒子（ジョージア州マリエッタ（Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＧＡ）のジルコニア・セールス・インコーポレーテッド（Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｓａｌｅｓ  Ｉｎｃ．）から商品記号「ＤＫ−２」として入手したもの）、および２１．２ｇの酸化ランタン粒子（カリフォルニア州マウンテン・パス（Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｐａｓｓ，ＣＡ）のモリコープ・インコーポレーテッド（Ｍｏｌｙｃｏｒｐ  Ｉｎｃ．）から入手）と、７５ｇのイソプロピルアルコールと、２００ｇのアルミナミリング媒体（円筒形状、高さ、直径ともに０．６３５ｃｍ；９９．９％アルミナ；コロラド州ゴールデン（Ｇｏｌｄｅｎ，ＣＯ）のクアーズ（Ｃｏｏｒｓ）から入手）とを仕込んだ。ポリエチレンビンの内容物を、１６時間、６０回転／分（ｒｐｍ）で微粉砕させた。出発原料でのアルミナ対ジルコニアの比は２：１であり、アルミナとジルコニアとを合わせて約５８重量パーセント（ｗｔ％）であった。微粉砕させてから、ミリング媒体を除き、スラリーを温めておいた（約７５℃）のガラス（「パイレックス（ＰＹＲＥＸ）」）のパンの上に流し出して乾燥させた。乾燥させた混合物を、塗料ばけを用いながら、７０メッシュの篩（開口寸法：２１２マイクロメートル）を通してふるい分けた。
【０１７７】
粉砕、篩別してから、その微粉砕したフィード粒子の混合物を、水素/酸素トーチフレームの中にゆっくりと（０．５ｇ／分）供給して、粒子を溶融させた。粒子を溶融させ、それによって溶融微少液滴を発生させるために用いたトーチは、ペンシルバニア州ヘラータウン（Ｈｅｌｌｅｒｔｏｗｎ，ＰＡ）のベスレヘム・アパラタス・カンパニー（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｃｏ．）から入手した、ベスレヘム・ベンチ・バーナー（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ  ｂｅｎｃｈ  ｂｕｒｎｅｒ）・ＰＭ２Ｄ・Ｂ型であった。トーチへの水素と酸素の流量は次のとおりであった。内環での水素の流量は８リットル（標準状態）／分（ＳＬＰＭ）、酸素の流量は３．５ＳＬＰＭであった。外環での水素の流量は２３ＳＬＰＭ、酸素の流量は１２ＳＬＰＭであった。粉砕、篩別した粒子をトーチフレームの中にゆっくりと（０．５ｇ／分）供給し、トーチフレームで粒子を溶融させてから、それらを、その鋼板の表面に冷水（約８リットル／分）を流している傾斜を付けたステンレス鋼表面（幅約５１センチメートル（２０インチ）、傾斜角４５度）に送り、その溶融微少液滴を急冷させた。得られた溶融・急冷ビーズを集めて、１１０℃で乾燥させた。その粒子は球形の形状を有していて、その大きさは数マイクロメートル（すなわち、ミクロン）から２５０マイクロメートルまでであった。
【０１７８】
次いで、この火炎により形成させたビーズで、直径が１２５マイクロメートル未満のものを、以下のようにしてプラズマガンを通過させ、ステンレス鋼基材の上に堆積させた。
【０１７９】
４枚の３０４ステンレス鋼基材（サイズ：７６．２ミリメートル（ｍｍ）×２５．４ｍｍ×３．１７５ｍｍ）と、２枚の１０８０炭素鋼基材（７６．２ｍｍ×２５．４ｍｍ×１．１５ｍｍ）を、以下のようにして調製した。コーティングする面をサンドブラストし、超音波浴で洗浄してから、イソプロピルアルコールを用いて拭いて清浄化した。４枚のステンレス鋼と１枚の１０８０炭素鋼基材を、プラズマガン（ニューハンプシャー州コンコード（Ｃｏｎｃｏｒｄ，ＮＨ）のプラクスエア・サーフェス・テクノロジーズ（Ｐｒａｘａｉｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から商品記号「プラクスエア・ＳＧ−１００・プラズマ・ガン（Ｐｒａｘａｉｒ  ＳＧ−１００  Ｐｌａｓｍａ  Ｇｕｎ）」として入手）のノズルの前約１０センチメートル（ｃｍ）のところに置いた。第２の１０８０炭素鋼は、プラズマガンのノズルの前１８ｃｍのところに置いた。プラズマガンのノズルの前１８ｃｍの距離に置いた第２の１０８０炭素鋼サンプルの上に作成したコーティングについては、それ以上の特性検討はしなかった。
【０１８０】
このプラズマユニット（図４に関連して先に説明した）の電力定格は４０ｋＷであった。プラズマガスはアルゴン（５０ポンド／平方インチ（ｐｓｉ）、０．３メガパスカル（ＭＰａ））で、補助ガスとしてヘリウム（１５０ｐｓｉ、１ＭＰａ）を用いた。プラクスエア（Ｐｒａｘａｉｒ）１２７０型コンピュータ化粉体フィーダー（ニューハンプシャー州コンコード（Ｃｏｎｃｏｒｄ，ＮＨ）のプラクスエア・サーフェス・テクノロジーズ（Ｐｒａｘａｉｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から入手）を使用し、キャリヤーガスとしてアルゴンを用いることによって（５０ｐｓｉ、０．３ＭＰａ）、ビーズをプラズマガンの中を通過させた。堆積させる際には、電圧約４０ボルトと電流約９００アンペアをかけ、基材に均等にコーティングさせるために、プラズマガンを上下左右にパンさせた。所望の厚みが得られたら、プラズマ溶射を止めて、サンプルを回収した。１０８０炭素鋼基材を折り曲げて、コーティングを基材から分離させ、それによって独立したバルク材料を得た。こうして堆積させた材料は、光学顕微鏡法を用いて測定すると、ｚ方向（厚み）が約１３５０マイクロメートルであった。
【０１８１】
以下に述べるようにして、相の構成（ガラス質/非晶質/結晶質）を示差熱分析（ＤＴＡ）により測定した。物質に対応するＤＴＡ曲線に発熱による結晶化事象（Ｔｘ）が含まれていれば、その物質は非晶質と分類した。その同一の曲線に、Ｔｘよりも低い温度で吸熱事象（Ｔｇ）がさらに存在すれば、それはガラス相からできているとみなした。物質のＤＴＡ曲線にそれらの事象が含まれていなければ、それは結晶質相を含んでいるとみなした。
【０１８２】
示差熱分析（ＤＴＡ）は以下の方法に従って実施した。ＤＴＡを測定するには、−１４０＋１７０メッシュの粒度画分（すなわち、１０５マイクロメートル開口寸法から９０マイクロメートル開口寸法までの間の篩で集められた画分）を使用し、機器としては、たとえば独国ゼルプ（Ｓｅｌｂ、Ｇｅｒｍａｎｙ）のネッツ・インストラメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から入手可能な商品記号「ネッツ（ＮＥＴＺＳＣＨ）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」を使用した。１００マイクロリットルのＡｌ２Ｏ３製サンプルホルダーに入れるそれぞれの篩い分けしたサンプルの量は、約４００ミリグラムであった。それぞれのサンプルを、静的空気（ｓｔａｔｉｃ  ａｉｒ）中で、室温（約２５℃）から１１００℃まで１０℃／分の速度で昇温させた。
【０１８３】
（３０４ステンレス鋼基材の上に）コーティングした材料は、約８８０℃あたりの温度で吸熱事象を示したが、これはＤＴＡ曲線が下向きに変化したことから判断した。この事象は、ガラス質の物質のガラス転位（Ｔｇ）によるものと考えられる。同一の物質が約９３１℃あたりの温度で発熱事象を示したが、これは曲線に鋭いピークが認められることから判断した。この事象は、物質の結晶化（Ｔｘ）によるものと考えられる。したがって、（３０４ステンレス鋼基材の上に）コーティングした材料および独立したバルク材料は、ＤＴＡ曲線の測定から、ガラス質であった。
【０１８４】
次いで、ガラス質の独立したバルク材料の一部を１３００℃で４８時間加熱処理した。粉体Ｘ線回折法、ＸＲＤ（Ｘ線回折計（ニュージャージー州モーウォー（Ｍａｈｗａｈ、ＮＪ）のフィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）から入手、商品記号「フィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ）ＸＲＧ３１００」）で１．５４０５０オングストロームの銅Ｋα１照射を使用）を用いて、存在する相を測定した。相は、結晶化させた材料のＸＲＤ線図中に存在するピークを、ＪＣＰＤＳデータベース（インターナショナル・センター・フォア・ディフラクション・データ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ）による出版物）から得られる結晶質相のＸＲＤパターンと比較することによって求めた。得られた結晶質材料には、ＬａＡｌＯ３、ＺｒＯ２（立方晶系、正方晶系）、ＬａＡｌ１１Ｏ１８、および遷移Ａｌ２Ｏ３相が含まれていた。
【０１８５】
ガラス質の独立したバルク材料のまた別な一部を、電気加熱炉（ニュージャージー州ブルームフィールド（Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ，ＮＪ）のＣＭ・ファーネシズ（ＣＭ  Ｆｕｒｎａｃｅｓ）から商品記号「ラピッド・テンプ・ファーネス（Ｒａｐｉｄ  Ｔｅｍｐ  Ｆｕｒｎａｃｅ）」として入手したもの）の中で、１３００℃で１時間加熱して結晶化させた。ハンマーを用いてその結晶化させたコーティングを破砕し、−３０＋３５メッシュサイズ（すなわち、開口寸法６００マイクロメートルと開口寸法５００マイクロメートルの篩の間で集めた画分）の粒子とした。この粒子を、超音波浴（イリノイ州バーノン・ヒルズ（Ｖｅｒｎｏｎ  Ｈｉｌｌｓ，ＩＬ）のコール−パーマー（Ｃｏｌｅ−Ｐａｒｍｅｒ）から商品記号「８８９１」として入手したもの）の中で１５分間洗浄して破砕屑を落とし、１００℃で乾燥させ、そのいくつかを、金属製円柱（直径３ｃｍ、高さ２ｃｍ）の上に、炭素テープを用いて貼り付けた。そのように貼り付けたサンプルに、スパッターコーティングにより金−パラジウムの薄層をコーティングして、ＪＥＯＬの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ、ＪＳＭ８４０Ａ型）で測定した。ＳＥＭでは、その破断面は粗く、２００ナノメートル（ｎｍ）よりも粗い結晶は認められなかった（図５参照）。
【０１８６】
実施例２
実施例１の記述に従って、下記の５０ｇ混合物を用いてフィード粒子を製造した：２１．５ｇのアルミナ粒子（アーカンソー州ボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ，ＡＲ）のアルコア・インダストリアル・ケミカルズ（Ａｌｃｏａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から商品記号「Ａｌ６ＳＧ」として入手したもの）、９ｇの酸化ジルコニウム粒子（ジョージア州マリエッタ（Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＧＡ）のジルコニア・セールス・インコーポレーテッド（Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｓａｌｅｓ  Ｉｎｃ．）から商品記号「ＤＫ−２」として入手したもの）、および１９．５ｇの酸化セリウム粒子（仏国ローヌ−プーラン（Ｒｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌｅｎｃｅ）から入手）。出発原料でのアルミナ対ジルコニアの比は２．４：１であり、アルミナとジルコニアとを合わせて約６１重量パーセントであった。実施例１の記載のようにして、フィード粒子を火炎形成によりビーズ（そのサイズは数マイクロメートルから２５０マイクロメートルまで）にした。次いで、その火炎形成した直径が１８０マイクロメートル〜２５０マイクロメートルの間のビーズを、プラズマガンを通して溶射し、実施例１に記載のようにしてステンレス鋼と炭素鋼基材の上に堆積させた。
【０１８７】
１０８０炭素鋼基材を折り曲げて、コーティングを基材から分離させ、それによって独立したバルク材料を得た。こうして得られたバルク材料は、光学顕微鏡法を用いて測定すると、ｚ方向（厚み）が約７００マイクロメートルであった。その微細構造も、光学顕微鏡法を用いて観察した。その材料は、大量の透明な非晶質マトリックスの中の、大部分が不透明な球状および単斜晶（ｏｂｌｉｑｕｅ）の結晶質粒子からできていた。非晶質物質は典型的には、結晶粒界のような光散乱中心が無いために透明であるが、結晶質粒子は結晶構造を示し、光散乱効果のために不透明である。結晶質相を、実施例１のところで述べたようにして粉体ＸＲＤ分析により測定すると、Ｚｒ０．４Ｃｅ０．６Ｏ２（立方晶系）と遷移Ａｌ２Ｏ３からできていた。
【０１８８】
第２の堆積実験を、火炎形成された直径１２５マイクロメートル未満のビーズを用いて行った。こうして得られたコーティングは、光学顕微鏡法を用いて測定すると、ｚ方向（厚み）が約１１００マイクロメートルであった。その微細構造も、光学顕微鏡法を用いて観察した。この材料は、直径が１８０マイクロメートル〜２５０マイクロメートルのビーズから作成した材料の特性と同様な（すなわち、大量の非晶質マトリックスの中に、大部分が球状および単斜晶の結晶質粒子からなる）特性を有していた。結晶質相を、実施例１のところで述べたようにしてＸＲＤ分析により測定すると、Ｚｒ０．４Ｃｅ０．６Ｏ２（立方晶系）と遷移Ａｌ２Ｏ３からできていた。
【０１８９】
この実施例の溶射したままの材料の平均硬度を、以下のようにして測定した。材料の切片を固定用樹脂（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ，ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「トランスオプティック・パウダー（ＴＲＡＮＳＯＰＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）」として入手したもの）に貼り付けた。樹脂から作った円筒は、その直径が約２．５ｃｍで、高さが約１．９ｃｍであった。固定した切片を、ポリッシャー（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「エコメット（ＥＣＯＭＥＴ）３」として入手したもの）を使用した通常のポリッシング法で調製した。このサンプルは、ダイヤモンドホイールを用いて約３分間ポリッシングした後で、それぞれ４５、３０、１５、９、３および１マイクロメートルのスラリーを用いて５分間ポリッシングした。微小硬度の測定には従来タイプのビッカース圧子を取り付けた微小硬度試験器（たとえば、日本国東京の（株）ミツトヨ（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から商品記号「ミツトヨ（ＭＩＴＵＴＯＹＯ）ＭＶＫ−ＶＬ」として入手したもの）を使用し、押し込み荷重として１００ｇを用いた。微小硬度の測定は、ＡＳＴＭ試験方法Ｅ３８４「テスト・メソッズ・フォア・マイクロハードネス・オブ・マテリアルズ（Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ）（１９９１）」に記載されたガイドラインに従って行った。この実施例の材料の平均微小硬度（２０測定値の平均）は、１５ギガパスカル（Ｇｐａ）であった。
【０１９０】
実施例３
実施例１の記述に従って、下記の５０ｇ混合物を用いてフィード粒子を製造した：２７．９ｇのアルミナ粒子（アーカンソー州ボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ，ＡＲ）のアルコア・インダストリアル・ケミカルズ（Ａｌｃｏａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から商品記号「Ａｌ６ＳＧ」として入手したもの）、７．８ｇの酸化ジルコニウム粒子（ジョージア州マリエッタ（Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＧＡ）のジルコニア・セールス・インコーポレーテッド（Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｓａｌｅｓ  Ｉｎｃ．）から商品記号「ＤＫ−２」として入手したもの）、および１４．３ｇの酸化イットリウム粒子（マサチューセッツ州ニュートン（Ｎｅｗｔｏｎ，ＭＡ）のＨ．Ｃ．スターク（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｋ）から入手）。出発原料でのアルミナ対ジルコニアの比は３．５：１であり、アルミナとジルコニアとを合わせて約７２重量パーセントであった。次いでこのフィード粒子を３０メッシュの篩（開口寸法：６００マイクロメートル）を通して篩別し、電気加熱炉（ニュージャージー州ブルームフィールド（Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ，ＮＪ）のＣＭ・ファーネシズ（ＣＭ  Ｆｕｒｎａｃｅｓ）から商品記号「ラピッド・テンプ・ファーネス（Ｒａｐｉｄ  Ｔｅｍｐ  Ｆｕｒｎａｃｅ）」として入手したもの）中で１４００℃、２時間かけて加熱処理した。その加熱処理した粒子をさらに篩別して、直径１２５マイクロメートル〜１８０マイクロメートルのものを分離し、次いでそれを実施例１の記載のようにして、プラズマガンを通過させて、ステンレス鋼基材の上に堆積させた。
【０１９１】
１０８０炭素鋼基材を折り曲げて、コーティングを基材から分離させ、それによって独立したバルク材料を得た。こうして得られたバルク材料は、光学顕微鏡法を用いて測定すると、ｚ方向（厚み）が約７００マイクロメートルであった。その微細構造を、光学顕微鏡法を用いて観察した。この材料は、大量の透明な非晶質マトリックスの中に、一般的に結晶質の不透明な（元の角張った形状を維持した）粒子でできていた。この結晶質相を、実施例１のところで述べたようにして粉体ＸＲＤ分析により測定すると、Ａｌ５Ｙ３Ｏ１２とＹ０．１５Ｚｒ０．８５Ｏ１．９３からできていた。
【０１９２】
独立したバルク材料のまた別な一部を、１３００℃で１時間加熱して結晶化させ、先に実施例１で説明したようにして、その破断面をスパッターコーティングにより金−パラジウムの薄層をコーティングして、ＪＥＯＬのＳＥＭ（ＪＳＭ８４０Ａ型）を用いて観察した。その破断面は粗く、２００ｎｍよりも粗い結晶は認められなかった（図６参照）。
【０１９３】
第２の堆積実験を、加熱処理した直径１２５マイクロメートル未満の粒子を用いて行った。得られたコーティングは、約１５００マイクロメートルの厚み（ｚ方向）であった。その微細構造を、光学顕微鏡法を用いて観察した。この材料は、直径が１８０マイクロメートル〜２５０マイクロメートルのビーズから作成した材料の特性と同様な（大量の透明な非晶質マトリックスの中に、大部分が不透明な（元の角張った形状を維持した）結晶質粒子からなる）特性を有していた。この結晶質相を、実施例１のところで述べたようにしてＸＲＤ分析により測定すると、Ａｌ５Ｙ３Ｏ１２とＹ０．１５Ｚｒ０．８５Ｏ１．９３からできていた。
【０１９４】
実施例４
実施例１〜３で製造したフィード粒子を使用して、プラズマ溶射により上述の３つの実施例の各種の層からなる厚いコーティングを得た。第１の層は、実施例２の記述に従ってコーティングし、第２の層は実施例１，第３の層は実施例３の記述に従った。
【０１９５】
この基材は、コーティングに先だってサンドブラストをしなかったので、手で引きはがすだけで容易に取り外すことができ、約７５ミリメートル（ｍｍ）×２５ｍｍ×７．５ｍｍの独立したバルク材料が得られた。その材料から、ダイヤモンドソーを用いて、それぞれの層を切断して、断面を切り出した。その切断片を固定用樹脂（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ，ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「トランスオプティック・パウダー（ＴＲＡＮＳＯＰＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）」として入手したもの）に貼り付けて、異なった層が観察できるようにした。その樹脂から作った円筒は、その直径が約２．５ｃｍで、長さ（すなわち高さ）が約１．９ｃｍであった。固定した切片を、ポリッシャー（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品記号「エコメット（ＥＣＯＭＥＴ）３」として入手したもの）を使用した通常のポリッシング法で調製した。このサンプルは、ダイヤモンドホイールを用いて約３分間ポリッシングした後で、それぞれ４５、３０、１５、９、３および１マイクロメートルのスラリーを用いて５分間ポリッシングした。
【０１９６】
光学顕微鏡法を用いて測定したところでは、その第１の層のｚ方向（厚み）は約２．５ｍｍであった。その微細構造を、光学顕微鏡法を用いて観察した。その物質は、実施例２の材料と同様の特性を有していた（すなわち、大量の透明な非晶質マトリックスの中に、大部分が球状で不透明な結晶質粒子からなる）。光学顕微鏡法を用いて測定したところでは、その第２の層のｚ方向（厚み）は約２ｍｍであった。その微細構造も、光学顕微鏡法を用いて観察した。その物質は、実施例１の材料と同様の特性を有していた（すなわち、透明であって、非晶質であることを示唆していた）。光学顕微鏡法を用いて測定したところでは、その第３の層のｚ方向（厚み）は約３ｍｍであった。その微細構造も、光学顕微鏡法を用いて観察した。その物質は、実施例３の材料と同様の特性を有していた（すなわち、大量の透明な非晶質マトリックスの中に、大部分が不透明な（ほとんどが元の角張った形状を維持した）結晶質粒子からなる）。
【０１９７】
比較例Ａ
平均粒度１２５マイクロメートルのイットリア安定化ジルコニアフィード粒子（ニューハンプシャー州コンコード（Ｃｏｎｃｏｒｄ，ＮＨ）のプラクスエア・サーフェス・テクノロジーズ（Ｐｒａｘａｉｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から商品記号「ジルスプレー（ＺＩＲＳＰＲＡＹ）９２０４」として入手したもの）を、実施例１の記載のようにして、プラズマガンを通過させて、ステンレス鋼および炭素鋼基材の上に堆積させた。
【０１９８】
実施例１〜３および比較例Ａについて摩耗量（ｇ）を、ＡＳＴＭ標準Ｇ６５−００ｅ１「スタンダード・テスト・メソッド・フォア・メジャリング・アブレージョン・ユージング・ザ・ドライ・サンド／ラバー・ホイール・アパラタス（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄ  ｆｏｒ  Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ  Ａｂｒａｓｉｏｎ  Ｕｓｉｎｇ  ｔｈｅ  Ｄｒｙ  Ｓａｎｄ／Ｒｕｂｂｅｒ  Ｗｈｅｅｌ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ）」に従って測定した。その結果（下記表１）から、本発明に従って調製したコーティングの耐摩耗性は、比較例Ａの耐摩耗性よりも３倍超も高いことが判った。
【０１９９】
表１
2005534814.tif 000002
【０２００】
実施例５
実施例１の記述に従って、下記の５０ｇ混合物を用いてフィード粒子を製造した：１９．３ｇのアルミナ粒子（アーカンソー州ボーキサイト（Ｂａｕｘｉｔｅ，ＡＲ）のアルコア・インダストリアル・ケミカルズ（Ａｌｃｏａ  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ）から商品記号「Ａｌ６ＳＧ」として入手したもの）、９．５ｇの酸化ジルコニウム粒子（ジョージア州マリエッタ（Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＧＡ）のジルコニア・セールス・インコーポレーテッド（Ｚｉｒｃｏｎｉａ  Ｓａｌｅｓ  Ｉｎｃ．）から商品記号「ＤＫ−２」として入手したもの）、および２１．２ｇの酸化ランタン粒子（カリフォルニア州マウンテン・パス（Ｍｏｕｎｔａｉｎ  Ｐａｓｓ，ＣＡ）のモリコープ・インコーポレーテッド（Ｍｏｌｙｃｏｒｐ  Ｉｎｃ．）から入手）。次いでこのフィード粒子を３０メッシュの篩（篩開口寸法：６００マイクロメートル）を通して篩別し、電気加熱炉（ニュージャージー州ブルームフィールド（Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ，ＮＪ）のＣＭ・ファーネシズ（ＣＭ  Ｆｕｒｎａｃｅｓ）から商品記号「ラピッド・テンプ・ファーネス（Ｒａｐｉｄ  Ｔｅｍｐ  Ｆｕｒｎａｃｅ）」として入手したもの）中で１４００℃、２時間かけて加熱処理した。
【０２０１】
加熱処理した粒子をさらに篩別して、直径が１００マイクロメートル未満の粒子を篩い分け、次いでそれをプラズマガン（ニューハンプシャー州コンコード（Ｃｏｎｃｏｒｄ，ＮＨ）のプラクスエア・サーフェス・テクノロジーズ（Ｐｒａｘａｉｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から商品記号「プラクスエア・ＳＧ−１００・プラズマ・ガン（Ｐｒａｘａｉｒ  ＳＧ−１００  Ｐｌａｓｍａ  Ｇｕｎ）」として入手）を通し、頂部をバッフルで覆った円筒状鉄製容器に垂直に取り付けられた円筒状のポートの中に溶射して、プラズマ溶射された粒子を集めた。フィード粒子は、（ニューハンプシャー州コンコード（Ｃｏｎｃｏｒｄ，ＮＨ）のプラクスエア・サーフェス・テクノロジーズ（Ｐｒａｘａｉｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から入手したプラクスエア（Ｐｒａｘａｉｒ）１２７０型コンピュータ化粉体フィーダーを使用して）プラズマガンのアノードの部分にあるオリフィスからプラズマ中に供給した。そのフィードオリフィスは、プラズマガンの後ろに向けて約３０度の角度がつけてあって、プラズマ中での粒子の滞留時間を長くしている。
【０２０２】
プラズマの中に供給物を輸送するためのキャリヤーガスとしては、窒素ガスを使用した。アルゴン、ヘリウム（補助ガス）および窒素（補助およびキャリヤーガス）のプラズマガスは、高エネルギーの３成分ガス（ｔｒｉ−ｇａｓ）プラズマを形成し、粒子を均一に溶融させた。以下の条件を使用した：ガンの電流１１５０アンペア、電圧５２ボルト、アークガス（アルゴン、０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉ））、補助ガス（ヘリウム、０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉ））、補助ガス（窒素、０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉ））、キャリヤーガス（１００体積パーセント窒素、０．２８ＭＰａ（４０ｐｓｉ））。
【０２０３】
得られたプラズマ溶射粒子を光学顕微鏡で観察すると、球状、縦長状、スプラット様の形状があり、それらほとんどが透明または非晶質であることが判った。非晶質物質は典型的には、結晶粒界のような光散乱中心が無いために透明であるが、結晶質粒子は結晶粒界の光散乱効果のために不透明である。
【０２０４】
このプラズマ溶射した粒子を、電気加熱炉（ニュージャージー州ブルームフィールド（Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ，ＮＪ）のＣＭ・ファーネシズ（ＣＭ  Ｆｕｒｎａｃｅｓ）から商品記号「ラピッド・テンプ・ファーネス（Ｒａｐｉｄ  Ｔｅｍｐ  Ｆｕｒｎａｃｅ）」として入手したもの）中で１３００℃で１時間かけて結晶化させた。その結晶質相は、実施例１に記載したようにして、粉体ＸＲＤ分析により測定した。得られた結晶質材料には、ＬａＡｌＯ３、ＺｒＯ２（立方晶系、正方晶系）、ＬａＡｌ１１Ｏ１８、および遷移Ａｌ２Ｏ３相が含まれていた。
【０２０５】
実施例６
実施例５にならってプラズマ溶射粒子を製造したが、ただし「プラクスエア・ＳＧ−１００・プラズマ・ガン（Ｐｒａｘａｉｒ  ＳＧ−１００  Ｐｌａｓｍａ  Ｇｕｎ）」を、ミラー・サーマル（Ｍｉｌｌｅｒ  Ｔｈｅｒｍａｌ）・２０８９Ａ延長ノズル（ニューハンプシャー州コンコード（Ｃｏｎｃｏｒｄ，ＮＨ）のプラクスエア・サーフェス・テクノロジーズ（Ｐｒａｘａｉｒ  Ｓｕｒｆａｃｅ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）から入手）を用いて、改造した。この構成にすることによって、プラズマ溶射粒子を水浴に向かわせて、集めることが可能となる。
【０２０６】
得られたプラズマ加工した粒子を光学顕微鏡で観察すると、各種の形状の混合物であるが、主として透明／非晶質であることが判った。
【０２０７】
このプラズマ溶射した粒子を、電気加熱炉（ニュージャージー州ブルームフィールド（Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ，ＮＪ）のＣＭ・ファーネシズ（ＣＭ  Ｆｕｒｎａｃｅｓ）から商品記号「ラピッド・テンプ・ファーネス（Ｒａｐｉｄ  Ｔｅｍｐ  Ｆｕｒｎａｃｅ）」として入手したもの）中で１３００℃で１時間かけて結晶化させた。その結晶質相は、実施例１に記載したようにして、粉体ＸＲＤ分析により測定した。得られた結晶質材料には、ＬａＡｌＯ３、ＺｒＯ２（立方晶系、正方晶系）、ＬａＡｌ１１Ｏ１８、および遷移Ａｌ２Ｏ３相が含まれていた。
【０２０８】
本発明の範囲および本発明の精神から外れることなく、本発明の各種の修正と変更が可能であることは当業者には明らかであるが、本発明は、本明細書に記載した説明のための実施態様によって不当に限定されるものではないことは、理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０２０９】
【図１】本発明の方法により製造された研磨材粒子を含む被覆研磨材物品の部分破断概略図である。
【図２】本発明の方法により製造された研磨材粒子を含む結合研磨材物品の斜視図である。
【図３】本発明の方法により製造された研磨材粒子を含む不織布研磨材物品の拡大概略図である。
【図４】本発明の実施態様を実施するために例示したプラズマ溶射装置の概略図である。
【図５】実施例１で調製された材料の破断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図６】実施例３で調製された材料の破断面の走査電子顕微鏡写真（ＳＥＭ）である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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