(57)【要約】      （修正有）【課題】窒化ケイ素加工物の縁部に発生する最大欠けを小さくできる研磨物品を提供する。【解決手段】約６ＭＰａ・ｍ１／２未満の破壊靭性を有する加工物を研削するように構成される研磨物品は、金属を含む結合材料８０３中に含有される研磨粒子８０１を含む本体を含み、本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全体積中の結合材料８０３の体積百分率であり、研磨粒子は、１〜４５ミクロンの平均粒径を有する。【選択図】図４
2018187763.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含む、約６ＭＰａ・ｍ０．５
未満の破壊靭性を有する加工物を研削するように構成される研磨物品であって、前記本体
は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは前記本体の全体積中の研磨粒
子の体積百分率であり、ＶＢＭは前記本体の全体積中の結合材料の体積百分率であり、前
記研磨粒子は、約１〜約４５ミクロンの平均粒径を有する、研磨物品。
【請求項２】
金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含む、約６ＭＰａ・ｍ０．５
未満の破壊靭性を有する加工物を研削するように構成される研磨物品であって、前記本体
は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは前記本体の全体積中の研磨粒
子の体積百分率であり、ＶＢＭは前記本体の全体積中の結合材料の体積百分率であり、加
工物の少なくとも縁部への周辺部インサート研削試験作業後に、前記加工物の前記縁部が
約０．００２５インチ未満の最大欠けサイズを有する、研磨物品。
【請求項３】
約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を準備するステップと、研磨物品
によって前記加工物の少なくとも縁部から材料を除去するステップとを含む、加工物から
材料を除去する方法であって、前記研磨物品は、金属を含む結合材料中に含有される研磨
粒子を含む本体を含み、前記本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡ
Ｇは前記本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは前記本体の全体積中の
結合材料の体積百分率であり、前記研磨粒子は、１〜４５ミクロンの平均粒径を有する、
方法。
【請求項４】
前記結合材料は、前記結合材料の全体積の少なくとも１体積％の活性結合組成物を含む
、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項５】
前記活性結合組成物は、金属または合金を含む化合物を含む、請求項１、２および３の
いずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項６】
前記活性結合組成物は、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、タ
ングステン、およびこれらの組み合わせからなる金属元素の群から選択される金属元素を
含む、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項７】
前記活性結合組成物は、炭化物、窒化物、酸化物、およびこれらの組み合わせからなる
群から選択される化合物を含む、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の研磨物品
または方法。
【請求項８】
前記活性結合組成物は前記研磨粒子と前記結合材料の界面に配置される、請求項１、２
および３のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項９】
前記結合材料は、少なくとも１種の遷移金属元素を含む、請求項１、２および３のいず
れか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項１０】
前記ＶＡＧ／ＶＢＭ比は少なくとも約１．５である、請求項１、２および３のいずれか
一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項１１】
前記結合材料は約４．０ＭＰａ・ｍ０．５以下の平均破壊靭性（Ｋ１ｃ）を有する、請
求項１、２および３のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項１２】
前記結合材料は、約０．６ＭＰａ・ｍ０．５〜約４．０ＭＰａ・ｍ０．５の間の範囲内
の平均破壊靱性（Ｋ１ｃ）を有する、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の研磨
物品または方法。
【請求項１３】
前記活性結合組成物は、前記結合材料の全体積の約１体積％〜約４０体積％の間の範囲
内の量で存在する、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項１４】
前記本体は少なくとも約１．５のＶＰ／ＶＢＭ比を有し、ここで、ＶＰは前記本体の全
体積中の砥粒およびフィラーを含む粒子状材料の体積百分率であり、ＶＢＭは前記本体の
全体積中の結合材料の体積百分率である、請求項１、２および３のいずれか一項に記載の
研磨物品または方法。
【請求項１５】
前記研磨物品は、窒化ケイ素加工物に対して少なくとも約１．０ｉｎ３／分／ｉｎ［１
０ｍｍ３／秒／ｍｍ］の材料除去速度を示す、請求項１、２および３のいずれか一項に記
載の研磨物品または方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
以下は結合研磨物品、特に金属または合金を含む結合材料に含有される研磨粒子を含む
結合研磨物品に関する。
【背景技術】
【０００２】
機械加工用途で使用する研摩材としては通常、結合研磨物品および被覆研磨物品が挙げ
られる。被覆研磨物品は一般に、裏材と、研磨粒子を裏材に固定するための接着剤皮膜と
を有する層状物品であり、その最も一般的な例はサンドペーパーである。結合研磨工具は
、研削または研磨装置等の機械加工装置上に取り付けることのできるホイール、ディスク
、セグメント、取付けポイント（ｍｏｕｎｔｅｄ  ｐｏｉｎｔ）、ホーンおよびその他の
工具形状の形をした剛性で典型的にモノリシック構造の３次元研磨複合材料で構成されて
いる。
【０００３】
結合研磨工具は通常、研磨粒子および結合材料を含む少なくとも２つの相を有する。あ
る種の結合研磨物品は、孔隙（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）の形態のさらなる相を有することがで
きる。結合研磨工具は、当技術分野における慣行に従い、研磨複合材料の相対硬度および
密度（等級）、ならびに複合材料体中の砥粒、結合剤、および孔隙の体積百分率（構造）
によって規定される様々な「等級」および「構造」で製造することができる。
【０００４】
一部の結合研削材工具は、エレクトロニクスおよび光学産業で使用される、例えば金属
、セラミックスおよび結晶性物質を含む特定の種類の加工物を研削および研磨するのに特
に有用であり得る。その他の場合、特定の結合研磨工具を、工業用途に使用するための超
砥粒材料の成形に使用してもよい。金属結合研磨物品による特定の加工物の研削および成
形との関係においては、一般的に、プロセスには結合研磨物品の維持に関連する相当量の
時間および労働力を伴う。すなわち、一般的に金属結合研磨物品は、研磨物品の研削能力
を維持するための定期的なツルーイングおよびドレッシング作業を必要とする。
【０００５】
当産業は改良された研削可能な方法および物品を要求し続けている。
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一態様によると、金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含
む、約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を研削するように構成される研
磨物品であって、本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは本体の
全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全体積中の結合材料の体積百分
率であり、研磨粒子は、約１〜約４５ミクロンの平均粒径を有する、研磨物品。
【０００７】
本開示の別の態様では、金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含む
、周辺部研削作業中に加工物を研削するように構成される研磨物品であって、本体は少な
くとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは本体の全体積中の研磨粒子の体積百
分率であり、ＶＢＭは本体の全体積中の結合材料の体積百分率であり、研磨粒子は、約１
〜約４５ミクロンの平均粒径を有し、研磨物品は、カップ形状を有する、研磨物品。
【０００８】
本開示のさらに別の態様では、金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体
を含む、約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を研削するように構成され
る研磨物品であって、本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは本
体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全体積中の結合材料の体積
百分率であり、加工物の少なくとも縁部への周辺部インサート研削試験作業後に、加工物
の縁部が約０．００２５インチ未満の最大欠けサイズを有する、研磨物品。
【０００９】
本開示のさらに別の態様では、約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を
準備するステップと、研磨物品によって加工物の少なくとも縁部から材料を除去するステ
ップとを含む、加工物から材料を除去する方法であって、研磨物品は、金属を含む結合材
料中に含有される研磨粒子を含む本体を含み、本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢ
Ｍ比を有し、ＶＡＧは本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全
体積中の結合材料の体積百分率であり、研磨粒子は、１〜４５ミクロンの平均粒径を有す
る、方法。
【００１０】
本開示のさらに別の態様では、約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する複数の加
工物を準備するステップと、研磨物品によって少なくとも５つの加工物に連続周辺部研削
作業を行うステップとを含む、複数の加工物から材料を除去する方法であって、連続周辺
部研削作業は、連続周辺部研削作業間で研磨物品をドレッシングせずに行われ、周辺部研
削作業を行った後、複数の加工物は、加工物の縁部にて約０．００２５インチ未満の平均
最大欠けサイズを有する、方法。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
本開示は、添付図面を参照することによってよりよく理解することができ、またその多
数の特徴および利点が当業者に対して明らかになり得る。
【００１２】
【図１】図１は、周辺部研削作業の図である。
【図２】図２は、周辺部研削前の加工物の一例である。
【図３】図３は、加工物の縁部に「Ｋ」ランド面取り部を形成した後の加工物の一例である。
【図４】図４は、一実施形態に係る結合研磨本体の微細構造の拡大画像である。
【図５】図５は、一実施形態に係る結合研磨本体の微細構造の拡大画像である。
【図６】図６は、一実施形態に係る結合研磨本体の微細構造の拡大画像である。
【図７】図７は、一実施形態に係る結合研磨本体の微細構造の拡大画像である。
【００１３】
異なる図面における同じ参照番号の使用は、類似または同一の項目を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下は概して、材料の３次元マトリックス内に研磨粒子を組み込んだ結合研磨物品に関
する。結合研磨物品は結合材料の３次元マトリックス内に固定された研磨粒子の体積を利
用する。さらに、以下は、このような結合研磨物品の形成方法およびこのような結合研磨
物品の用途に関連する記述を含む。以下により詳細に説明するように、驚くべきことに、
本明細書に記載される実施形態は、約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物
を研削した後に欠け品質の顕著な改善を示すことが発見された。
【００１５】
一実施形態によると、研磨粒子および結合材料を含有する混合物を形成することによっ
て研磨物品を形成するプロセスを始めることができる。研磨粒子は、硬質材料を含むこと
ができる。例えば、研磨粒子は、少なくとも約７のモース硬度を有し得る。その他の研磨
本体では、研磨粒子は、少なくとも８またはさらには少なくとも９のモース硬度を有し得
る。
【００１６】
特定の場合においては、研磨粒子は無機材料で作成することができる。好適な無機材料
としては、炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物、オキシ炭化物、オキシホウ化物、オキシ
窒化物、およびこれらの組み合わせを挙げることができる。特に、研磨粒子の例としては
、炭化ケイ素、炭化ホウ素、アルミナ、ジルコニア、アルミナ−ジルコニア複合粒子、窒
化ケイ素、サイアロン、およびホウ化チタンが挙げられる。特定の場合には、研磨粒子と
しては、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素およびこれらの組み合わせ等の超砥粒材料を挙
げることができる。特定の場合においては、研磨粒子は本質的にダイヤモンドからなるこ
とができる。
【００１７】
研磨粒子は、約４５ミクロン以下、約４４ミクロン以下、約４０ミクロン以下、約３８
ミクロン以下、約３６ミクロン以下、約３４ミクロン以下、約３２ミクロン以下、約３０
ミクロン以下、約２８ミクロン以下、約２６ミクロン以下、約２４ミクロン以下、約２２
ミクロン、またはさらには約２０ミクロン以下の平均粒径を有し得る。その他の実施形態
では、研磨粒子は、少なくとも約１ミクロン、少なくとも約２ミクロン、少なくとも約４
ミクロン、少なくとも約６ミクロン、少なくとも約８ミクロン、少なくとも約１０ミクロ
ン、少なくとも約１２ミクロン、少なくとも約１４ミクロン、少なくとも約１６ミクロン
、少なくとも約１８ミクロン、またはさらには少なくとも約２０ミクロンの平均粒径を有
し得る。特定の場合においては、本明細書における実施形態の研磨粒子は、上述の平均粒
径のいずれかの間の範囲内の平均粒径を有することができる。例えば、本明細書における
実施形態の研磨粒子は、約１ミクロン〜約４５ミクロン、またはさらには約１０ミクロン
〜約２０ミクロンの範囲内の平均粒径を有し得る。
【００１８】
研磨粒子にさらに言及すると、研磨粒子の形態は長さ対幅の寸法比であるアスペクト比
によって記述できる。長さは研磨粒子の最長寸法であり、幅は所定の研磨粒子の２番目に
長い寸法であることが理解されよう。本明細書における実施形態によれば、研磨粒子は、
約２：１以下、またはさらには約１．５：１以下のアスペクト比（長さ：幅）を有し得る
。特定の場合においては、研磨粒子は、約１：１のアスペクト比を有するように、本質的
に等軸であることができる。
【００１９】
研磨粒子は、例えば、コーティングを含むその他の特徴を備えることができる。研磨粒
子は無機材料であってよいコーティング材料でコーティングされ得る。好適な無機材料と
しては、セラミック、ガラス、金属、合金、およびこれらの組み合わせを挙げることがで
きる。特定の場合においては、研磨粒子は金属材料、より詳細には、遷移金属組成物で電
気めっきされ得る。このようなコーティングされた研磨粒子により、研磨粒子と結合材料
との改善された結合（例えば、化学結合）を促すことができる。
【００２０】
さらに、同じ組成物の研磨粒子は、例えば、破砕性を含む種々の機械的特性を有するこ
とができると考えられよう。混合物および最終的に形成される結合研磨本体は、研磨粒子
の混合物を組み込むことができ、これは同一の組成物であってよいが、種々の機械的特性
または等級を有する。例えば、混合物は、混合物がダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素
のみを含むように、単一の組成物からなる研磨粒子を含むことができる。しかし、研磨粒
子は種々の等級および種々の機械的特性を有するように、ダイヤモンドまたは立方晶窒化
ホウ素としては、異なる等級のダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素の混合物を挙げるこ
とができる。
【００２１】
最終的に成形される研磨物品が特定の量の研磨粒子を含有するような量で研磨粒子を混
合物中に提供することが可能である。例えば、混合物は、過半量（例えば、５０体積％超
）の研磨粒子を含むことができる。
【００２２】
一実施形態によると、結合材料は、金属または金属合金材料であり得る。例えば、結合
材料は、少なくとも１種の遷移金属元素を含む粉末組成物を挙げることができる。特定の
場合においては、結合材料としては、銅、スズ、銀、モリブデン、亜鉛、タングステン、
鉄、ニッケル、アンチモン、およびこれらの組み合わせを含む群から選択される金属を挙
げることができる。特定の一実施形態では、結合材料は、銅およびスズを含む合金であり
得る。銅およびスズの金属合金は、銅およびスズのそれぞれの重量組成が６０：４０で構
成されてよい青銅材料であり得る。
【００２３】
特定の実施形態によれば、最終的に形成される結合研磨物品が好適な機械的特性および
研削性能を有するように、銅およびスズの合金は、特定の含有量の銅を含むことができる
。例えば、銅およびスズの合金は、約７０％以下の銅、例えば、約６５％以下の銅、約６
０％以下の銅、約５０％以下の銅、約４５％以下の銅、またはさらには約４０％以下の銅
を含むことができる。特定の場合においては、銅の量は、約３０％〜約６５％、より詳細
には、約４０％〜約６５％の範囲内である。
【００２４】
特定の銅およびスズの合金は最小量のスズを有することができる。例えば、合金は、組
成物の全量のうち少なくとも約３０％のスズを含むことができる。その他の場合において
は、スズの量はそれより多く、例えば、少なくとも約３５％、少なくとも約４０％、少な
くとも約４５％、少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約６５％、また
はさらには少なくとも約７５％であり得る。特定の結合材料は、約３０％〜約８０％の間
、約３０％〜約７０％の間、またはさらには約３５％〜約６５％の間の範囲内のスズの量
を有する銅およびスズの合金を含むことができる。
【００２５】
代替的実施形態では、結合材料はスズ系材料であり得、スズ系材料としては、金属、な
らびに過半量のスズおよびこの材料中に存在するその他の化合物とを含む合金が挙げられ
る。例えば、結合材料は本質的にスズからなることが可能である。さらに、約１０％以下
の他の合金化材料、特に金属を含む特定のスズ系結合材料が使用されてよい。
【００２６】
特定の実施形態では、混合物は、結合材料の量が混合物中の研磨粒子の量未満であって
もよいように形成することができる。このような混合物は、本明細書においてより詳細に
記載される特定の性質を有する結合研磨物品に役立つ。
【００２７】
研磨粒子および結合材料に加えて、混合物は活性結合組成物前駆体をさらに含むことが
できる。活性結合組成物前駆体としては、例えば粒子状材料（例えば、研磨粒子および／
またはフィラー）および結合剤等の結合研磨本体の特定の成分間の化学反応を後で促進す
る、混合物に加えることが可能な材料が挙げられる。活性結合組成物前駆体は、混合物に
少量で加えることができ、特に、混合物中に存在する研磨粒子の量未満の量で加えること
ができる。
【００２８】
一実施形態によると、活性結合組成物前駆体は、金属または金属合金を含む組成物を含
むことができる。特に、活性結合組成物前駆体は、水素を含む組成物または錯体を含むこ
とができる。例えば、活性結合組成物前駆体は金属水素化物を含むことができ、特に、水
素化チタン等の材料を含むことができる。一実施形態では、活性結合組成物前駆体は本質
的に水素化チタンからなる。
【００２９】
混合物は概して、少量の活性結合組成物前駆体を含む。例えば、混合物は、混合物の全
重量の約４０重量％以下の活性結合組成物前駆体を含むことができる。その他の実施形態
では、混合物中の活性結合組成物前駆体の量はより少なく、例えば、約３５重量％以下、
約３０重量％以下、約２８重量％以下、約２６重量％以下、約２３重量％以下、約１８重
量％以下、約１５重量％以下、約１２重量％以下、またはさらには約１０重量％以下であ
り得る。特定の場合においては、混合物中の活性結合組成物前駆体の量は、約２重量％〜
約４０重量％の間、例えば、約４重量％〜約３５重量％の間、約８重量％〜約２８重量％
の間、約１０重量％〜約２８重量％の間、またはさらに約１２重量％〜約２６重量％の間
の範囲内であり得る。
【００３０】
混合物は、バインダー材料をさらに含むことができる。バインダー材料は、結合研磨物
品の形成中に好適な強度を付与するために使用することができる。特定の好適なバインダ
ー材料としては、有機材料を挙げることができる。例えば、有機材料は、熱硬化性樹脂、
熱可塑性樹脂、接着剤、およびこれらの組み合わせ等の材料であり得る。１つの特定の場
合においては、バインダー材料の有機材料としては、ポリイミド、ポリアミド、樹脂、ア
ラミド、エポキシ、ポリエステル、ポリウレタン、アセテート、セルロース、およびこれ
らの組み合わせ等の材料が挙げられる。一実施形態においては、混合物は、特定の温度で
硬化するように構成された熱可塑性材料の組み合わせを利用したバインダー材料を含むこ
とができる。別の実施形態においては、バインダー材料は、混合物の成分間の付着を促進
するのに好適な接着材料を含むことができる。バインダーは、例えば水性または非水性化
合物等の液体の形態であってよい。
【００３１】
一般に、バインダー材料は、混合物中に少量（重量基準）で存在することができる。例
えば、バインダーは、研磨粒子、結合材料、または活性結合組成物前駆体の量よりも有意
に少ない量で存在することができる。例えば、混合物は、混合物の全重量に対して約４０
重量％以下のバインダー材料を含むことができる。その他の実施形態では、混合物中のバ
インダー材料の量は、より少ない量、例えば約３５重量％以下、約３０重量％以下、約２
８重量％以下、約２６重量％以下、約２３重量％以下、約１８重量％以下、約１５重量％
以下、約１２重量％以下、またはさらには約１０重量％以下であり得る。特定の場合にお
いては、混合物中のバインダー材料の量は、約２重量％〜約４０重量％の間、例えば約４
重量％〜約３５重量％の間、約８重量％〜約２８重量％の間、約１０重量％〜約２８重量
％の間、またはさらには約１２重量％〜約２６重量％の間の範囲内であり得る。
【００３２】
混合物は、特定の量のフィラーをさらに含むことができる。フィラーは、例えば研磨粒
子等の混合物中の特定の成分の代わりに使用できる粒子状材料であってよい。特に、フィ
ラーは、混合物中に混入できる粒子状材料であってよく、その場合フィラーは、最終的に
形成された結合研磨本体中で元のサイズおよび形状を実質的に維持する。好適なフィラー
の例としては、酸化物、炭化物、ホウ化物、ケイ化物、窒化物、酸窒化物、酸炭化物、ケ
イ酸塩、黒鉛、ケイ素、金属間化合物、セラミック、中空セラミック、溶融石英、ガラス
、ガラスセラミック、中空ガラス球状物、貝殻等の天然材料、およびこれらの組み合わせ
を挙げることができる。
【００３３】
特に、特定のフィラーは、研磨粒子の硬度より低い硬度を有することができる。さらに
、混合物の全体積の約９０体積％以下の量でフィラーが存在するように、混合物を形成す
ることができる。体積百分率は、中空球と重い粒子等の粒子の種類に依存してフィラーの
密度が変動しうる場合に、フィラーの含有率を表すために使用される。その他の実施形態
では、混合物中のフィラーの量は約８０体積％以下、例えば約７０体積％以下、約６０体
積％以下、約５０体積％以下、約４０体積％以下、約３０体積％以下、またはさらには約
２０体積％以下であり得る。
【００３４】
特定の形成方法では、研磨粒子の量よりも多い量のフィラー材料を使用することができ
る。例えば、ほぼすべての研磨粒子を、１種類以上のフィラー材料で置き換えることがで
きる。その他の場合においては、過半量の研磨粒子をフィラー材料で置き換えることがで
きる。その他の実施形態では、少量の研磨粒子をフィラー材料で置き換えることができる
。
【００３５】
さらに、フィラーは、研磨粒子の平均粒径よりも有意に小さい平均粒度を有することが
できる。例えば、研磨粒子の平均粒径の平均粒径を基準として、研磨粒子の平均粒径より
もフィラーの平均粒度は、少なくとも約５％小さくてよく、例えば少なくとも約１０％小
さくてよく、例えば少なくとも約１５％小さくてよく、少なくとも約２０％小さくてよく
、またはさらには少なくとも約２５％小さくてよい。
【００３６】
特定の他の実施形態においては、特に中空であるフィラーの場合には、フィラーは研磨
粒子より大きい平均粒度を有することができる。
【００３７】
特定の場合においては、フィラー材料は、ＣＳＭ  Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｅｓｔ
ｅｒｓ，Ｉｎｃ．（スイス）または同様の企業より入手可能なダイヤモンドプローブを使
用したＩＳＯ１４５７７の標準試験によるナノインデンテーション試験によって測定され
る破壊靱性（Ｋ１ｃ）が約１０ＭＰａ・ｍ０．５以下であり得る。その他の実施形態にお
いては、フィラーは、約９ＭＰａ・ｍ０．５以下、例えば約８ＭＰａ・ｍ０．５以下、ま
たはさらには約７ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靱性（Ｋ１ｃ）を有し得る。さらには、フ
ィラーの平均破壊靱性は、約０．５ＭＰａ・ｍ０．５〜約１０ＭＰａ・ｍ０．５の間の範
囲内、例えば約１ＭＰａ・ｍ０．５〜約９ＭＰａ・ｍ０．５の間の範囲内、またはさらに
は約１ＭＰａ・ｍ０．５〜約７ＭＰａ・ｍ０．５の間の範囲内であり得る。
【００３８】
混合物を形成した後、結合研磨物品の形成方法は、次に、適切なレオロジー特性を有す
るように混合物を剪断する。例えば、混合物は、特定の粘度を有するまで剪断することが
でき、半液体のコンステンシー（例えば、泥状のコンシステンシー）を有することができ
る。その他の場合、ペースト等のはるかに低い粘度であり得る。
【００３９】
混合物を剪断した後、本プロセスは、次に、混合物からの凝集物の形成を行う。凝集物
の形成プロセスは、最初に混合物を乾燥させるプロセスを含むことができる。特に、乾燥
プロセスは、混合物中に含まれるバインダー中の有機成分（例えば、熱硬化性樹脂）を硬
化させ、混合物中のある種の揮発物（例えば水分）の一部を除去するのに好適な温度で行
うことができる。したがって、バインダー材料中の有機材料の好適な硬化によって、混合
物は、硬化または半硬化形態を有することができる。特に好適な乾燥温度は、約１００℃
以下、特に約０℃〜約１００℃の間の範囲内であり得る。
【００４０】
混合物を好適な温度で乾燥させた後、凝集物の形成プロセスは、次に、硬化形態の粉砕
を行うことができる。硬化形態を粉砕した後、粉砕された粒子は、研磨粒子および結合材
料を含む混合物中に含まれる成分の凝集物を含む。次に、凝集物を形成するプロセスは、
凝集物の好適なサイズ分布を得るために、粉砕された粒子をふるい分けするステップを含
むことができる。
【００４１】
凝集物を形成した後、本プロセスは、次に、最終的に形成される結合研磨物品の所望の
形状への凝集物の成形を行うことができる。好適な成形方法の１つは、凝集粒子を金型に
満たすステップを含む。金型を満たした後、凝集物をプレスして、金型の寸法を有する未
加工（すなわち、未焼結）本体を形成することができる。一実施形態によると、プレスは
、結合研磨物品の面積に対して少なくとも約０．０１トン／ｉｎ２の圧力で行うことがで
きる。その他の実施形態では、圧力は、より大きくてよく、例えば、少なくとも約０．１
トン／ｉｎ２、少なくとも約０．５トン／ｉｎ２、少なくとも約１トン／ｉｎ２、または
さらには少なくとも約２トン／ｉｎ２程度であり得る。特定の一実施形態においては、プ
レスは、約０．０１トン／ｉｎ２〜約１０トン／ｉｎ２の間の範囲内、特に約０．５トン
／ｉｎ２〜約３トン／ｉｎ２の間の範囲内の圧力で行われる。
【００４２】
混合物を成形して未加工物品を形成した後、本プロセスは、次に、未加工物品の処理を
行うことができる。処理は、未加工物品の熱処理、特に未加工物品の焼結を含むことがで
きる。特定の一実施形態においては、処理は、液相焼結によって結合研磨本体を形成する
ことを含む。特に、液相焼結は、未加工物品の特定の成分、特に結合材料の液相を形成す
るステップを含み、そのため焼結温度において、結合材料の少なくとも一部が液相中に存
在し、流動性となる。とりわけ、液相焼結は、金属結合材料を使用する結合研磨材の形成
に一般に使用される方法ではない。
【００４３】
一実施形態によると、未加工物品の処理は、少なくとも４００℃の液相焼結温度まで未
加工物品を加熱するステップを含む。その他の実施形態においては、液相焼結温度はより
高くてもよく、例えば少なくとも５００℃、少なくとも約６５０℃、少なくとも約８００
℃、またはさらには少なくとも約９００℃であり得る。特定の場合においては、液相焼結
温度は、約４００℃〜約１１００℃の間の範囲内、例えば約８００℃〜約１１００℃の間
の範囲内、特に約８００℃〜１０５０℃の間の範囲内であり得る。
【００４４】
処理、特に焼結は、特定の時間行うことができる。液相焼結温度における焼結は、少な
くとも約１０分、少なくとも約２０分、少なくとも約３０分、またはさらには少なくとも
約４０分の時間行うことができる。特定の実施形態においては、液相焼結温度における焼
結は、約１０分〜約９０分の間の範囲内、例えば約１０分〜６０分の間の範囲内、または
さらには約１５分〜約４５分の間の範囲内の時間続けることができる。
【００４５】
未加工物品の処理は、特定の雰囲気下で液晶焼結プロセスを行うステップをさらに含む
ことができる。例えば、その雰囲気は、約１０−２Ｔｏｒｒ以下の圧力を有する減圧雰囲
気であり得る。その他の実施形態では、減圧雰囲気は、約１０−３Ｔｏｒｒ以下、約１０
−４Ｔｏｒｒ以下、例えば約１０−５Ｔｏｒｒ以下、またはさらには約１０−６Ｔｏｒｒ
以下の圧力を有することができる。特定の場合においては、減圧雰囲気は、約１０−２Ｔ
ｏｒｒ〜約１０−６Ｔｏｒｒの間の範囲内であり得る。
【００４６】
さらに、未加工物品の処理中、特に液相焼結プロセス中、雰囲気は、非酸化性（すなわ
ち還元性）雰囲気であってよい。還元性雰囲気を形成するのに好適な気体種としては、水
素、窒素、希ガス、一酸化炭素、解離アンモニア、およびこれらの組み合わせを挙げるこ
とができる。その他の実施形態では、金属および金属合金成分の酸化を制限するために、
未加工物品の処理中に不活性雰囲気を使用することができる。
【００４７】
処理プロセスの終了後、金属結合材料中に研磨粒子を含む結合研磨物品が形成される。
一実施形態によると、研磨物品は、特定の特徴を有する本体を有することができる。例え
ば、一実施形態によると、結合研磨本体は、本体中の結合材料の体積よりも有意に大きい
研磨粒子の体積を有することができる。結合研磨本体は、少なくとも約１．３のＶＡＧ／
ＶＢＭ比を有し得、ここでＶＡＧは、結合研磨本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率を
表し、ＶＢＭは、結合研磨本体の全体積中の結合材料の体積百分率を表す。別の実施形態
によると、ＶＡＧ／ＶＢＭ比は、少なくとも約１．５、例えば少なくとも約１．７、少な
くとも約２．０、少なくとも約２．１、少なくとも約２．２、またはさらには少なくとも
約２．５であり得る。その他の実施形態においては、ＶＡＧ／ＶＢＭ比が、約１．３〜約
９．０の間、例えば約１．３〜約８．０の間、例えば約１．５〜約７．０の間、例えば約
１．５〜約６．０の間、約２．０〜約５．０の間、約２．０〜約４．０の間、約２．１〜
約３．８の間、またはさらには約２．２〜約３．５の間の範囲内となるように、結合研磨
本体を形成することができる。
【００４８】
より具体的には、結合研磨本体は、結合研磨本体の全体積に対して少なくとも約３０体
積％の研磨粒子を含むことができる。その他の場合においては、研磨粒子の含有量はより
多く、例えば少なくとも約４５体積％、少なくとも約５０体積％、少なくとも約６０体積
％、少なくとも約７０体積％、またはさらには少なくとも約７５体積％である。特定の実
施形態においては、結合研磨本体は、結合研磨本体の全体積に対して約３０体積％〜約９
０体積％の間、例えば約４５体積％〜約９０体積％の間、約５０体積％〜約８５体積％の
間、またはさらには約６０体積％〜約８０体積％の間の研磨粒子を含む。
【００４９】
結合研磨本体は、結合研磨本体の全体積に対して約４５体積％以下の結合材料を含むこ
とができる。特定の実施形態によると、結合材料の含有量はより少なく、例えば約４０体
積％以下、約３０体積％以下、約２５体積％以下、約２０体積％以下、またはさらには約
１５体積％以下である。特定の実施形態においては、結合研磨本体は、結合研磨本体の全
体積に対して約５体積％〜約４５体積％の間、例えば約５体積％〜約４０体積％の間、約
５体積％〜約３０体積％の間、またはさらには約１０体積％〜約３０体積％の間の結合材
料を含む。
【００５０】
別の実施形態によると、本明細書における結合研磨本体は、特定の量の孔隙を含むこと
ができる。例えば、結合研磨本体は、結合研磨本体の全体積に対して少なくとも５体積％
の孔隙を有することができる。その他の実施形態では、結合研磨本体は、本体の全体積に
対して少なくとも約１０体積％、例えば少なくとも約１２体積％、少なくとも約１８体積
％、少なくとも約２０体積％、少なくとも約２５体積％、少なくとも約３０体積％、また
はさらには少なくとも約３５体積％の孔隙を有することができる。さらに、その他の実施
形態においては、結合研磨本体は、本体の全体積に対して約８０体積％以下の孔隙を含む
ことができる。他の物品においては、結合研磨本体は、本体の全体積に対して約７０体積
％以下、約６０体積％以下、約５５体積％、約５０体積％以下、約４８体積％以下、約４
４体積％以下、約４０体積％以下、またはさらには約３５体積％以下の孔隙を有すること
ができる。孔隙は、本明細書に列挙される任意の最小値および最大値の間の範囲内となり
得ることが理解されよう。
【００５１】
結合研磨本体中の特定の含有量の孔隙が連続孔隙となるように、結合研磨本体を形成す
ることができる。連続孔隙によって、結合研磨本体の体積を通過して延在する連続チャネ
ル（すなわち、孔隙）の網目構造が画定される。例えば、本体の気泡の過半量が連続孔隙
であり得る。実際、特定の場合においては、結合研磨本体中に存在する孔隙の少なくとも
６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、またはさらに
は少なくとも約９５％が連続孔隙となるように、結合研磨本体を形成することができる。
特定の場合においては、本体中に存在する本質的にすべての孔隙が連続孔隙である。した
がって、結合研磨本体は、結合剤および研磨粒子によって画定される固相と、結合研磨本
体全体にわたって固相の間に延在する孔隙によって画定される第２の連続相との２つの相
の連続網目構造によって画定され得る。
【００５２】
別の実施形態によると、結合研磨本体は、結合研磨本体の全体積に対する結合材料（Ｖ
ＢＭ）と比較して、研磨粒子およびフィラーを含む粒子状材料（ＶＰ）の特定の比を有す
ることができる。粒子状材料および結合材料の量が、本体の全体積の一部としての成分の
体積百分率の単位で測定されることが理解されよう。例えば、本明細書における実施形態
の結合研磨本体は、少なくとも約１．５の比（ＶＰ／ＶＢＭ）を有することができる。そ
の他の実施形態では、比（ＶＰ／ＶＢＭ）は、少なくとも約１．７、少なくとも約２．０
、少なくとも約２．２、少なくとも約２．５、またはさらには少なくとも約２．８であり
得る。特定の場合においては、比（ＶＰ／ＶＢＭ）は、１．５〜約９．０の間、例えば約
１．５〜８．０の間、例えば約１．５〜約７．０の間、約１．７〜約７．０の間、約１．
７〜約６．０の間、約１．７〜約５．５の間、またはさらには約２．０〜約５．５の間の
範囲内であり得る。したがって、結合研磨本体は、フィラーと研磨粒子とを含む粒子状材
料を結合材料よりも高い含有量で含むことができる。
【００５３】
一実施形態によると、研磨本体は、結合研磨本体の全体積中に存在する研磨粒子の量（
体積％）よりも少ない量、同じ量、またはさらには多い量（体積％）のフィラーを含むこ
とができる。特定の研磨物品は、結合研磨本体の全体積に対して約７５体積％以下のフィ
ラーを使用することができる。特定の実施形態によると、本体中のフィラーの含有量は、
約５０体積％以下、約４０体積％以下、約３０体積％以下、約２０体積％以下、またはさ
らには約１５体積％以下であり得る。特定の実施形態においては、結合研磨本体は、結合
研磨本体の全体積に対して約１体積％〜約７５体積％の間、例えば約１体積％〜約５０体
積％の間、約１体積％〜約２０体積％の間、またはさらには約１体積％〜約１５体積％の
間のフィラーを含む。ある場合においては、結合研磨本体は、フィラーを本質的に含まな
くてよい。
【００５４】
本明細書における実施形態の結合研磨本体は、特定の含有量の活性結合組成物を有する
ことができる。理解されるように、活性結合組成物は、活性結合組成物前駆体と、例えば
研磨粒子、フィラー、および結合材料等の結合研磨本体の特定の成分との反応によって形
成される反応生成物であり得る。活性結合組成物は、本体中の粒子（例えば、研磨粒子ま
たはフィラー）と結合材料との間の化学結合を促進することができ、それによって結合材
料中での粒子の保持を促進することができる。
【００５５】
特に、活性結合組成物は、別個の相を含むことができ、それらの相は、結合研磨本体の
別個の領域中に位置することができる。さらに、活性結合組成物は、組成物の位置に依存
した特定の組成を有することができる。例えば、活性結合組成物は、析出相および界面相
を含むことができる。析出相は、結合材料中に存在することができ、結合材料の体積全体
にわたって別個の相として分散することができる。界面相は、粒子状材料（すなわち、研
磨粒子および／またはフィラー）と結合材料との間の界面に位置することができる。界面
相は、本体の粒子状材料の表面積の周囲の大部分に延在することができる。完全には理解
されていないが、活性結合組成物の別個の相および組成の差は、形成プロセス、特に液相
焼結に起因するものと理論づけられている。
【００５６】
したがって、結合材料は、別個の相である結合相および析出相を含む複合材料であるこ
とができる。析出相は、活性結合組成物の少なくとも１つの元素と結合材料の少なくとも
１つの元素とを含む組成物でできていてよい。特に、析出相は、結合材料として混合物中
に本来提供された少なくとも１つの金属元素を含むことができる。析出相は、金属または
金属合金の化合物または錯体であり得る。特定の実施形態においては、析出相は、チタン
、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、およびこれらの組み
合わせからなる材料の群から選択される材料を含むことができる。さらなる特定の場合に
おいては、析出相はチタンを含み、チタンおよびスズから本質的になることができる。
【００５７】
結合材料の結合相は、遷移金属元素を含むことができ、特に混合物の形成に使用される
元の結合材料中に含まれる金属元素を含むことができる。したがって、結合相は、銅、ス
ズ、銀、モリブデン、亜鉛、タングステン、鉄、ニッケル、アンチモン、およびこれらの
組み合わせからなる金属の群から選択される材料から形成され得る。特定の場合において
は、結合相は銅を含むことができ、銅を主成分とする化合物または錯体であってよい。特
定の実施形態においては、結合相は本質的に銅からなる。
【００５８】
界面相は、活性結合組成物の少なくとも１つの元素を含むことができる。さらに、界面
相は、粒子状材料の少なくとも１つの元素を含むことができる。したがって、界面相は、
活性結合組成物と粒子との化学反応によって形成された化合物または錯体であり得る。特
定の界面相材料としては、炭化物、酸化物、窒化物、ホウ化物、酸窒化物、酸ホウ化物、
酸炭化物、およびこれらの組み合わせが挙げられる。界面相は、金属を含むことができ、
特に、金属炭化物、金属窒化物、金属酸化物、金属酸窒化物、金属酸ホウ化物、または金
属酸炭化物等の金属を含む化合物であってよい。一実施形態によると、界面相は、炭化チ
タン、窒化チタン、ホウ窒化チタン、酸化チタンアルミニウム、およびこれらの組み合わ
せの群からの材料から本質的になる。
【００５９】
さらに、界面相は、少なくとも約０．１ミクロンの平均厚さを有することができる。し
かし特に、界面相を上に有する粒子状材料のサイズに依存して、界面相は種々の厚さを有
することができる。例えば、１０ミクロン未満の平均サイズを有する研磨粒子および／ま
たはフィラーに関しては、界面相は、粒子の平均サイズの約１％〜２０５％の間の範囲内
の厚さを有することができる。約１０ミクロン〜約５０ミクロンの間の範囲内の平均サイ
ズを有する粒子状材料の場合、界面相は、粒子の平均サイズの約１％〜約１０％の間の範
囲内の厚さを有することができる。約５０ミクロン〜約５００ミクロンの間の範囲内の平
均サイズを有する粒子状材料の場合、界面相は、粒子の平均サイズの約０．５％〜約１０
％の間の範囲内の厚さを有することができる。約５００ミクロンを超える平均サイズを有
する粒子状材料の場合、界面相は、粒子の平均サイズの約０．１％〜約０．５％の間の範
囲内の厚さを有することができる。
【００６０】
図４〜７は、一実施形態に係る結合研磨本体の微細構造の拡大画像である。図４は、研
磨粒子８０１と、研磨粒子８０１の間に延在する結合材料８０３とを含む結合研磨本体の
一部の断面の走査型電子顕微鏡画像（後方散乱モードで操作）である。図示されるように
、結合材料８０３は、より薄い色で表され結合材料８０３の体積を通過して延在する析出
相８０５と、より暗い色で表され結合材料８０３の体積を通過して延在する結合相８０６
との２つの別個の材料相を含む。
【００６１】
図５〜７は、図４の結合研磨本体の同じ領域の拡大画像であり、本体の特定の領域中に
存在する選択元素を同定するためのマイクロプローブ分析を使用している。図５は、銅の
多い領域を同定するために設定されたモードにおける図４の領域のマイクロプローブ画像
であり、そのため、より明るい色の領域は銅が存在する領域を示している。一実施形態に
よると、結合材料８０３は、銅およびスズの金属合金を含むことができる。さらなる特定
の一実施形態によると、結合材料８０３の結合相８０６は、結合材料８０３の少なくとも
２つの別個の相の１つであり、析出相８０５よりも多くの量の銅を有し得る。
【００６２】
図６は、図４および５の領域の拡大画像であり、結合研磨本体の特定の領域中に存在す
る選択元素を同定するためのマイクロプローブ分析を使用している。図６は、スズが存在
する領域を同定するために設定されたモードでマイクロプローブを使用しており、そのた
め、より明るい色の領域は、スズがより多い領域を示している。図示されるように、結合
材料８０３の析出相８０５は、結合相８０６よりもスズ含有量が多い。
【００６３】
図７は、図４〜６の領域の拡大画像であり、マイクロプローブ分析を使用している。特
に、図７は、チタンが存在する領域を同定するために設定されたモードでマイクロプロー
ブを使用しており、そのため、より明るい色の領域は、チタンがより多い領域を示してい
る。図示されるように、結合材料８０３の析出相８０５は、結合相８０６よりもチタン含
有量が多い。図７は、研磨粒子８０１と結合材料８０３の界面における界面相１１０１を
も示している。図７から明らかなように、界面相１１０１は、特に高含有量のチタンを含
み、これは、活性結合組成物前駆体のチタンが、粒子（すなわち研磨粒子８０１）の界面
に優先的に移動して、研磨粒子と化学的に反応して、本明細書に記載されるように界面相
化合物を形成できることを示している。
【００６４】
図４〜７は、予期せぬ現象の証拠となっている。完全には理解されていないが、銅およ
びスズを含む元の結合材料はプロセス中に分離され、これは液相焼結プロセスによるもの
と理論づけられている。スズおよび銅は別個の相となり、それぞれ析出相８０５および結
合相８０６となる。さらに、スズは優先的に、活性結合組成物前駆体材料中に存在するチ
タンと結合して、析出相８０５を形成する。
【００６５】
一実施形態によると、結合研磨本体は、結合材料の全体積に対して少なくとも約１体積
％の活性結合組成物を含むことができ、これは、界面相および析出相等の活性結合組成物
のすべての相を含む。その他の場合においては、結合剤中の活性結合組成物の量はより多
くてもよく、例えば少なくとも約４体積％、少なくとも約６体積％、少なくとも約１０体
積％、少なくとも約１２体積％、少なくとも約１４体積％、少なくとも約１５体積％、ま
たはさらには少なくとも約１８体積％であり得る。特定の場合においては、結合材料は、
約１体積％〜約４０体積％の間、例えば約１体積％〜３０体積％の間、約１体積％〜約２
５体積％の間、約４体積％〜約２５体積％の間、または約６体積％〜約２５体積％の間の
範囲内の量の活性結合組成物を含有する。場合によっては、活性結合組成物の量は、結合
材料の全体積の約１０体積％〜約３０体積％の間、約１０体積％〜約２５体積％の間、ま
たはさらには約１２体積％〜約２０体積％の間の範囲内である。
【００６６】
結合研磨本体は、結合材料が特定の破壊靱性（Ｋ１ｃ）を有するように形成することが
できる。結合材料の靭性はマイクロインデンテーション試験またはナノインデンテーショ
ン試験によって測定することができる。マイクロインデンテーション試験は、例えばこの
場合では結合材料等の材料の特定の位置でインデンタに負荷をかけることで研磨したサン
プル上に亀裂を発生させる原理によって破壊靭性を測定する。例えば、好適なマイクロイ
ンデンテーション試験は、「Ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｂｒｉｔｔｌｅ  ｍａｔｅ
ｒｉａｌｓ」、Ｍｉｃｒｏｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ  ｉｎ  Ｍａ
ｔｅｒｉａｌｓ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、ＡＳＴＭ  ＳＴＰ
８８９、Ｄ．Ｂ．ＭａｒｓｈａｌｌおよびＢ．Ｒ．  Ｌａｗｎ  ｐｐ  ２６−４６に開
示される方法により行うことができる。一実施形態によると、結合研磨本体は、約４．０
ＭＰａ・ｍ０．５以下の平均破壊靱性（Ｋ１ｃ）を有する結合材料を有する。その他の実
施形態では、結合材料の平均破壊靱性（Ｋ１ｃ）は、約３．７５ＭＰａ・ｍ０．５以下、
例えば約３．５ＭＰａ・ｍ０．５以下、約３．２５ＭＰａ・ｍ０．５以下、約３．０ＭＰ
ａ・ｍ０．５以下、約２．８ＭＰａ・ｍ０．５以下、またはさらには約２．５ＭＰａ・ｍ
０．５以下であり得る。結合材料の平均破壊靱性は、約０．６ＭＰａ・ｍ０．５〜約４．
０ＭＰａ・ｍ０．５の間、例えば約０．６ＭＰａ・ｍ０．５〜約３．５ＭＰａ・ｍ０．５
の間、またはさらには約０．６ＭＰａ・ｍ０．５〜約３．０ＭＰａ・ｍ０．５の間の範囲
内であり得る。
【００６７】
本明細書における実施形態の研磨物品は、独特の性質を有してもよい。例えば、結合研
磨本体は、少なくとも約２０００ｐｓｉ、例えば少なくとも約４０００ｐｓｉ、特に少な
くとも約６０００ｐｓｉの破壊係数（ＭＯＲ）を有することができる。
【００６８】
本明細書における実施形態の結合研磨本体は、特定の研削作業に使用する場合に特定の
有利な性質を示す。特に、結合研磨ホイールは、非ドレッシング研削作業に使用すること
ができ、この場合、結合研磨本体は、ツルーイング作業を行った後にドレッシング作業を
行う必要がない。従来、ツルーイング作業は、研磨本体を所望の輪郭および形状にするた
めに行われる。ツルーイング後、通常は同等以上の硬度の研磨要素を使用して研磨本体の
ドレッシングが行われることで、摩耗した粒子が除去され、新しい研磨粒子が露出する。
ドレッシングは、研磨物品の適切な作用を得るための、時間がかかるが従来の研磨物品に
必要な方法である。本明細書における実施形態の結合研磨本体は、使用中のドレッシング
の必要性がはるかに少ないことが分かっており、従来の研磨物品よりも大幅に改善された
性能パラメータを有する。特定の実施形態では、結合研磨本体は実質的に自己ドレッシン
グ可能であり、したがって、結合材料の一部は研削中に剥がれ落ち、これにより研磨粒子
の新たな表面を露出させることができる。
【００６９】
例えば、一実施形態においては、非ドレッシング研削作業中、一実施形態の結合研磨本
体は、約４０％以下の動力変動を有することができ、動力変動は式［（Ｐｏ−Ｐｎ）／Ｐ
ｏ］×１００％で表される。Ｐｏは、初回研削サイクルにおける結合研磨本体で加工物を
研削するための研削動力（ＨｐまたはＨｐ／ｉｎ）を表し、Ｐｎは、ｎ回目の研削サイク
ルで加工物を研削するための研削動力（ＨｐまたはＨｐ／ｉｎ）を表し、ここでｎ≧４で
ある。したがって、動力変動は、初回研削サイクルから後の研削サイクルまでの研削動力
の変化を測定するものであり、少なくとも４回の研削サイクルが行われる。
【００７０】
特に、研削サイクルは連続した方法で行うことができ、これは、結合研磨物品にツルー
イングおよびドレッシング作業が研削サイクル間で行われないことを意味する。本明細書
における実施形態の結合研磨本体は、特定の研削作業中に約２５％以下の動力変動を有す
ることができる。さらに他の実施形態においては、結合研磨本体の動力変動は、約２０％
以下、例えば約１５％以下、またはさらには約１２％以下になり得る。特定の研磨本体の
動力変動は、約１％〜約４０％の間、例えば約１％〜約２０％の間、またはさらには約１
％〜約１２％の間の範囲内であり得る。
【００７１】
さらに動力変動に言及すると、初回研削サイクル（Ｐｏ）と、ｎ回目の研削サイクル（
Ｐｎ）における加工物を研削するために使用される研削動力との間の研削動力の変化は、
複数回の研削サイクルにわたって測定できることに注目すべきであり、ここで「ｎ」は４
以上である。その他の場合においては、「ｎ」は６以上（すなわち、少なくとも６回の研
削サイクル）、１０以上、またはさらには１２以上であってよい。さらに、ｎ回目の研削
サイクルは、研削サイクル間に研磨物品にドレッシングが行われない連続研削サイクルを
表すことができることが理解されよう。
【００７２】
一実施形態によると、結合研磨本体は、材料除去速度（ＭＲＲ’）が少なくとも約１．
０ｉｎ３／分／ｉｎ［１０ｍｍ３／秒／ｍｍ］である研削作業に使用することができる。
その他の実施形態では、本明細書における実施形態の結合研磨本体を使用した研削作業は
、少なくとも約２ｉｎ３／分／ｉｎ［２０ｍｍ３／秒／ｍｍ］、少なくとも約４．０ｉｎ
３／分／ｉｎ［４０ｍｍ３／秒／ｍｍ］、例えば少なくとも約６．０ｉｎ３／分／ｉｎ［
６０ｍｍ３／秒／ｍｍ］、少なくとも約７．０ｉｎ３／分／ｉｎ［７０ｍｍ３／秒／ｍｍ
］、またはさらには少なくとも約８．０ｉｎ３／分／ｉｎ［８０ｍｍ３／秒／ｍｍ］の材
料除去速度で行うことができる。本明細書における実施形態の結合研磨本体を使用する特
定の研削作業は、約１．０ｉｎ３／分／ｉｎ［１０ｍｍ３／秒／ｍｍ］〜約２０ｉｎ３／
分／ｉｎ［２００ｍｍ３／秒／ｍｍ］の間の範囲内、約５．０ｉｎ３／分／ｉｎ［５０ｍ
ｍ３／秒／ｍｍ］〜約１８ｉｎ３／分／ｉｎ［１８０ｍｍ３／秒／ｍｍ］の間の範囲内、
約６．０ｉｎ３／分／ｉｎ［６０ｍｍ３／秒／ｍｍ］〜約１６ｉｎ３／分／ｉｎ［１６０
ｍｍ３／秒／ｍｍ］の間の範囲内、またはさらには約７．０ｉｎ３／分／ｉｎ［７０ｍｍ
３／秒／ｍｍ］〜約１４ｉｎ３／分／ｉｎ［１４０ｍｍ３／秒／ｍｍ］の間の範囲内の材
料除去速度（ＭＲＲ’）で行うことができる。さらに、特定の実施形態では、さらに詳細
に後述するように、特に加工物の縁部において最大欠けサイズが小さい加工物を同時に製
造しながら上述の特定のＭＲＲ’を得ることができる。
【００７３】
さらに、結合研磨本体は、結合研磨本体を特定の表面速度で回転させる研削作業に使用
することができる。表面速度とは、加工物と接触する点におけるホイールの速度を意味す
る。例えば、結合研磨本体は、少なくとも１５００表面フィート毎分（ｓｆｐｍ）、例え
ば少なくとも約１８００、例えば少なくとも約２０００ｓｆｐｍ、少なくとも約２５００
ｓｆｐｍ、少なくとも約５０００ｓｆｐｍ、またはさらには少なくとも１００００ｓｆｐ
ｍの速度で回転させることができる。特定の場合においては、結合研磨本体は、約２００
０ｓｆｐｍ〜約１５０００ｓｆｐｍの間の範囲内、例えば約２０００ｓｆｐｍ〜１２００
０ｓｆｐｍの間の範囲内の速度で回転させることができる。
【００７４】
特定の場合には、結合研磨本体は周辺部研削作業を行うのに特に好適であることが発見
された。例えば、周辺部研削作業を使用して、正確な仕様に合わせた切削工具インサート
を形成することができる。周辺部研削は加工物を加工物の縁部またはその近傍に接触させ
ることを含む。研磨物品は従来、ホイールまたはカップの形状であり、加工物と接触する
研磨本体の表面は平坦である。周辺部研削は、面取り部、溝、肩部に隣接する平面、凹ん
だ表面、形材等の平面、テーパまたは角のある表面を研削できる。例えば、図１は、周辺
部研削作業の一例である。カップ状研磨物品１０はスピンドルに回転可能に取り付けられ
る。研磨本体５０の平面４０が加工物３０に接触するように加工物３０を固定する。研削
ホイールはさらに、加工物と接触するように加工物に対して移動して所望の加工物の寸法
にすることができるように構成できる。特定の実施形態では、周辺部研削作業は、加工物
の縁部を研削して「Ｋ」ランドまたは「Ｔ」ランドのような形状を有する面取り部を作成
することを含むことができる。図２は、第１の表面６０および第１の表面６０に隣接する
第２の表面７０を有する周辺部研削作業前の加工物３０の例を示す。図３は、周辺部イン
サート研削作業で加工物３０の縁部に「Ｋ」ランド面取り部８０を形成した後の加工物３
０の例を示す。図示されているように、「Ｋ」ランド８０は第１の表面６０と第２の表面
７０の間に配置される。例えば加工物の「Ｋ」ランドの周辺部研削中、加工物の「Ｋ」ラ
ンドは、加工物の大きな表面を研削するときよりもチッピングが起こりやすくなり得る。
従来の研磨物品は、許容可能な加工物品質（すなわち、最大欠けサイズ等のチッピング品
質）ならびに材料除去速度および研削効率等の許容可能な加工条件を有して「Ｋ」ランド
形成のための研削を含む加工物の周辺部研削を行うことは不可能であった。
【００７５】
特定の実施形態では、周辺部研削作業において、研磨物品またはホイールはさらに振動
するように構成することができる。研削作業の一部の間または研削作業中ずっと、研磨物
品または加工物は振動し得る。特定の実施形態では、「Ｋ」ランド等の面取り部または角
のある表面の研削中は振動しなくてよい。
【００７６】
さらに、本明細書における実施形態の結合研磨本体は研削作業に利用されてもよく、こ
の場合、研削後、特に周辺部研削後に、加工物の表面は約５０マイクロインチ（約１．２
５ミクロン）以下の平均表面粗さ（Ｒａ）を有することができる。他の場合には、加工物
の平均表面粗さは、約４０マイクロインチ（約１ミクロン）以下またはさらには約３０マ
イクロインチ（約０．７５ミクロン）以下であり得る。さらに、特定の実施形態では、加
工物の「Ｋ」ランド等の加工物の縁部の研削後、加工物の「Ｋ」ランドは約５０マイクロ
インチ（約１．２５ミクロン）以下の平均表面粗さ（Ｒａ）を有することができる。他の
場合には、加工物の縁部の平均表面粗さは、約４０マイクロインチ（約１ミクロン）以下
またはさらには約３０マイクロインチ（約０．７５ミクロン）以下であり得る。さらなる
実施形態では、加工物の「Ｋ」ランドの平均表面粗さは上述の任意の値の間の範囲内であ
り得る。
【００７７】
その他の実施形態では、本明細書における実施形態の結合研磨物品による研削中、少な
くとも３回の連続した研削作業の平均表面粗さ変動は約３５％以下であり得る。連続した
研削作業は、ツルーイング作業が各研削作業の間に行われない作業であるという点に留意
すべきである。さらに、連続した研削作業間には、研磨本体と加工物とが接触しない期間
がある。接触しない期間は、加工物を変えるのに十分な時間であり得る。平均表面粗さの
変動は、別々の研削作業がそれぞれ行われる加工物の各位置における、加工物の測定した
平均表面粗さ（Ｒａ）の標準偏差として計算することができる。特定の実施形態によると
、少なくとも３回の連続した研削作業の平均表面粗さ変動は、約２５％以下、約２０％以
下、約１５％以下、約１０％以下、またはさらには約５％以下であり得る。
【００７８】
その他の実施形態によると、結合研磨物品は少なくとも約１２００のＧ比を有すること
ができる。Ｇ比は、加工物から除去された材料の体積を、摩耗により結合研磨本体から失
われた材料の体積で除したものである。別の実施形態によると、結合研磨本体は、少なく
とも約１３００、例えば、少なくとも約１４００、少なくとも約１５００、少なくとも約
１６００、少なくとも約１７００、またはさらには少なくとも約１８００のＧ比を有する
ことができる。特定の場合には、結合研磨本体のＧ比は、約１２００〜約２５００の間、
例えば、約１２００〜約２３００の間、またはさらには約１４００〜約２３００の間の範
囲内であり得る。本明細書において記述されるＧ比の値は、本明細書において記述される
材料除去速度で得ることができる。さらに、記載されるＧ比の値は、本明細書に記載され
る種々の加工物材料の種類で得ることができる。
【００７９】
本明細書における実施形態の結合研磨本体は、特定の加工物、例えば、低い破壊靭性を
有する加工物の研削に適し得る。例えば、加工物は、約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の平均破
壊靭性を有することができる。約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の平均破壊靭性を有する材料の
例としては、窒化ケイ素、アルミナ、ケイ素−アルミニウム−オキシ窒化物（サイアロン
）が挙げられる。約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を示す加工物はより脆性であり、
研削作業中、特に加工物の「Ｋ」ランドが研削される周辺部研削作業において例えばチッ
ピングが起こりやすい。
【００８０】
本明細書に記載されるような研磨物品による加工物の研磨後、約６ＭＰａ・ｍ０．５未
満の破壊靭性を有する加工物に特定の研削作業、例えば、周辺部研削作業を行うとき、加
工物は約０．００２５インチ未満、約０．００２未満、約０．００１５インチ未満、約０
．００１インチ未満、またはさらには約０．０００５インチ未満の最大欠けサイズを示す
ことができる。最大欠けサイズは顕微鏡下で加工物を観察し、欠けのサイズを測定して測
定できる。特定の実施形態では、このような最大欠けサイズは加工物の「Ｋ」ランド等の
加工物の縁部にて得ることができる。とりわけ、このような最大欠けサイズは、本明細書
に記述されるその他の研削パラメータを維持または達成しながらも達成可能である。例え
ば、このような最大欠けサイズは、本明細書において記述される送り速度、材料除去速度
、研削効率、またはこれらの組み合わせを有して達成可能である。
【００８１】
さらに、さらに詳細に後述されるように、連続した周辺部研削作業では、加工物間の最
大欠けサイズの変動は、最大欠けサイズの標準偏差として計算可能である。特定の実施形
態によると、少なくとも３回の連続した研削作業の最大欠けサイズ変動は、約２５％以下
、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下、またはさらには約５％以下であり得る。
【００８２】
本明細書に記載される実施形態の結合研磨本体と、あらゆる有用な目的のためにその全
文が参照として本明細書に組み込まれる米国特許出願公開第２０１２／０５５０９８号の
実施例における研磨本体等の従来の結合研磨本体とを比較すると、従来の結合研磨本体は
、特に許容可能な送り速度および研削効率を維持しながら最大欠けサイズを達成できない
。特定の実施形態では、最大欠けサイズは従来の金属結合研磨物品の最大欠けサイズの少
なくとも５％小さくなり得る。別の実施形態によれば、最大欠けサイズは従来の金属結合
研磨物品と比較して、少なくとも約８％、例えば、少なくとも約１０％、少なくとも約１
５％、少なくとも約２０％、少なくとも約２５％、少なくとも約３０％、少なくとも約４
０％、またはさらには少なくとも約５０％小さくなり得る。特定の場合には、最大欠けサ
イズの改善は、約５％〜約１００％の間の範囲、例えば、約５％〜約７５％の間、約５％
〜約６０％の間、またはさらには約５％〜約５０％の間の程度の範囲内であり得る。
【００８３】
例えば、低い破壊靭性を有する加工物に特定の研削作業を行うとき、結合研磨本体は少
なくとも１８００ｓｆｐｍで操作可能である。その他の場合においては、結合研磨本体は
少なくとも１９００ｓｆｐｍ、少なくとも約２２００ｓｆｐｍ、または少なくとも２３５
０ｓｆｐｍの速度で回転可能である。特定の場合には、結合研磨本体は研削作業中、約１
８００ｓｆｐｍ〜約３１００ｓｆｐｍの間の範囲、特に、約１９００ｓｆｐｍ〜約２３５
０ｓｆｐｍの間の範囲内の速度で回転可能である。
【００８４】
加えて、本明細書における実施形態の結合研磨物品は、特定の送り速度での、例えば、
低い破壊靭性を有する加工物への特定の研削作業に好適である。例えば、送り速度は、少
なくとも約０．５インチ／分、少なくとも約１インチ／分、またはさらには少なくとも約
２インチ／分であり得る。その他の場合においては、送り速度はより大きくてもよく、例
えば、少なくとも約３インチ／分、少なくとも約３．５インチ／分、または少なくとも約
４インチ／分であり得る。特定の実施形態は、送り速度が約２インチ／分〜少なくとも約
１０インチ／分の間、例えば、約３インチ／分〜少なくとも約８インチ／分の間の範囲内
である研削作業において結合研磨本体を利用してよい。
【００８５】
さらに別の実施形態においては、結合研磨本体は、研磨ツルーイングホイールにより結
合研磨本体をツルーイングした後、研削機械の最大スピンドル出力を超えずに、結合研磨
本体が少なくとも１７回の連続研削サイクルの間６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有
する加工物を周辺部研削できる研削作業にて使用可能である。そのため、結合研磨本体は
、低い破壊靭性を有する加工物の研削の場合には特に改善された耐用期間を示す。実際に
、結合研磨本体は、ツルーイング作業を利用するまでに少なくとも約２０回の連続研削サ
イクル、少なくとも約２５回の連続研削サイクル、または少なくとも約３０回の連続研削
サイクルを行うことが可能である。連続研削サイクルへの言及は、研削サイクルの間結合
研磨本体のツルーイングまたはドレッシングなしで連続的に行われる研削サイクルへの言
及であることが理解されよう。
【００８６】
本明細書における実施形態の結合研磨本体と従来の結合研磨本体とを比較すると、概し
て、従来の結合研磨物品は、ツルーイングおよび表面再加工（ｒｅｓｕｒｆａｃｉｎｇ）
のための作業が必要になるまでに低い破壊靭性を有する加工物に約１６回以下の連続研削
サイクルしか行えない。したがって、本明細書における実施形態の結合研磨本体は、ツル
ーイング作業が必要になるか、または研削動力が研削機械の動力性能を超えるまでに行わ
れる連続研削サイクルの数を測定した場合、従来の金属結合型結合研摩材に対する作業可
能な研削時間の改善を示す。
【００８７】
当該産業において測定される研削性能の別の注目に値する改善は、部品／ドレッシング
であり、これは研磨物品が性能を維持するためにドレッシングを必要とするまでに特定の
研磨物品により機械加工可能な部品数を測ったものである。一実施形態によると、本明細
書における実施形態の結合研磨本体は、部品／ドレッシングにより測定した加工物に対す
る研削効率が、従来の金属結合研磨物品と比較して少なくとも１０％増大可能である。別
の実施形態によれば、研削効率の増大は、従来の金属結合研磨物品と比較して少なくとも
約２０％、例えば、少なくとも約３０％、少なくとも約４０％、またはさらには少なくと
も約５０％である。とりわけ、このような従来の金属結合研磨物品としては、Ｓａｉｎｔ
−Ｇｏｂａｉｎ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ社から入手可能なＧ−ＦｏｒｃｅおよびＳｐｅ
ｃｔｏｒブランドの研磨物品等の現況技術物品を挙げることができる。特定の場合には、
部品／ドレッシングによって測定した研削効率の増大は、約１０％〜約２００％の間、例
えば、約２０％〜約２００％の間、約５０％〜約２００％の間、またはさらには約５０％
〜約１５０％の間の程度の範囲内であり得る。特定の実施形態では、低い破壊靭性を有す
る加工物（例えば、窒化ケイ素）を研削する場合、本明細書に記載される研磨物品は、部
品／ドレッシングにより測定した場合、少なくとも約５、少なくとも約１０、少なくとも
約１５、少なくとも約２０、少なくとも約２５、またはさらには少なくとも３０部品毎ド
レッシングの研削効率を有することができる。このような改善は、本明細書に記載される
研削条件下において本明細書に記載される加工物に対して達成することができると理解さ
れよう。とりわけ、このような研削効率の改善は、本明細書において記述される他の研削
パラメータを維持しながら達成することができる。例えば、研削効率の改善は、さらに本
明細書において記述されるような減少した最大欠けサイズを有しつつ達成することができ
る。
【００８８】
加えて、本明細書における実施形態の結合研磨物品は、当該産業において摩耗速度で測
定される研削性能の改善を有することができる。摩耗速度は、研削中の研磨物品の摩耗を
測ったものである。一実施形態によると、本明細書における実施形態の結合研磨本体は、
摩耗速度を改善できるため、研磨物品は従来の金属結合研磨物品の摩耗速度より少なくと
も５％低い速度で摩耗する。別の実施形態によると、摩耗速度は、従来の金属結合研磨物
品と比較して少なくとも約８％、例えば、少なくとも約１０％、少なくとも約１２％、ま
たはさらには少なくとも約１５％低い。特定の場合には、摩耗速度の改善は、約５％〜約
１００％の間、例えば約５％〜約７５％の間、約５％〜約６０％の間、またはさらには約
５％〜約５０％の間の程度の範囲内であり得る。このような改善は、本明細書に記載され
る研削条件下において本明細書に記載される加工物に対して達成することができると理解
されよう。
【００８９】
本明細書における実施形態の研磨物品が示す研削性能における別の顕著な改善としては
、本明細書に記載されるような加工物品質を改善しながらも、有効研削速度を維持、また
は増加させさえすることが挙げられる。研削速度は、表面仕上げを犠牲にしたり、機械ま
たは結合研磨物品の研削動力を超えることなく加工物が成形可能な速度である。一実施形
態によると、本明細書における実施形態の結合研磨本体は、研削速度を改善できるため、
研磨物品は従来の金属結合研磨物品よりも少なくとも５％高い速度で研削できる。その他
の場合においては、研削速度はこれより大きくてもよく、例えば、従来の金属結合研磨物
品と比較して少なくとも約８％、少なくとも約１０％、少なくとも約１２％、少なくとも
約１５％、少なくとも約２０％、またはさらには少なくとも約２５％高くなり得る。本明
細書における特定の結合研磨物品では、研削速度の改善は、約５％〜約１００％の間の範
囲、例えば、約５％〜約７５％の間、約５％〜約６０％の間、またはさらには約５％〜約
５０％の間の程度の範囲内であり得る。このような改善は、本明細書に記載される研削条
件下において本明細書に記載される加工物に対して達成することができると理解されよう
。
【００９０】
とりわけ、このような研削速度の改善は、本明細書において記述される他の研削パラメ
ータを維持しながら達成可能である。例えば、研削速度の改善は、本明細書において記述
されるように初回研削動力の増加が制限され、本明細書において記述されるように表面仕
上げの変動が制限され、本明細書において記述されるように摩耗速度が制限されながらも
、達成可能である。
【００９１】
周辺部インサート研削試験作業によると本明細書に記載されるような性能特性が達成可
能であることに留意されたい。本明細書で使用する場合、周辺部インサート研削作業は、
粗研削の送り速度が２インチ／分および仕上研削の送り速度１．０インチ／分にて、窒化ケイ素加工物を用いてＡｇａｔｈｏｎ社の４００  Ｃｏｍｂｉ  ＣＮＣマシンで行われる。研磨本体はカップ状研削ホイールに配置される。研削ホイールは８５００ｓｆｐｍで作動され、切削深さは０．０２５インチである。周辺部インサート研削試験作業の条件下で行われる場合、本明細書に記載される研削特性および性能パラメータはすべて達成可能である。
【００９２】
本明細書における結合研磨本体は、従来の金属結合研磨物品とは異なる組成および研削
性能を示す。本明細書における実施形態の結合研磨本体は、改善された有効研削寿命を示
し、その他の従来の金属結合研磨本体よりも有意に少ないドレッシングしか必要とせず、
現況技術の金属結合研磨本体と比較して改善された摩耗特性を有する。また、本明細書に
おける実施形態は研磨粒子の特定の態様に関する。研磨粒子のサイズおよび／または濃度
が、本明細書における実施形態の結合研磨系の場合には性能および成形性に顕著な効果を
有し得ることが注目されてきた。例えば、特定の場合には、研磨粒子のサイズが大きすぎ
ると、結合研磨系の成形性は望ましくないものとなることがあり、研磨物品の性能は損な
われる（すなわち、研削中および研削後の高い研削力、振動、および低い加工物表面品質
）。さらに、研磨粒子のサイズが小さすぎると。結合研磨系の性能は制限されることもあ
る。同様に、結合研磨本体中の研磨粒子の含有量が多すぎると、系は結合研磨本体に成形
するのが困難になり得る。さらに、研磨粒子の含有量が少なすぎると、性能は制限され得
る。
【００９３】
また、本明細書における結合研磨本体の成形プロセスの特定の態様は、特定の組成およ
び微細構造特徴に関与すると考えられる。本明細書における実施形態の結合研磨本体は、
例えば、活性結合組成物、活性結合組成物の特定の相、かかる相の特定の位置、孔隙の種
類および量、研磨粒子の種類および量およびサイズ、フィラーの種類および量、粒子の結
合率、研磨材の結合率、ならびに特定の成分の機械的特性（例えば、破壊靭性）を含む、
成形プロセスに起因し、改善された研削性能を促し得る特性の組み合わせを有する。特定
の実施形態では、驚くべきことに、本明細書に記載されるような結合研磨本体は、周辺部
研削後、またＫランド操作を含んでさえも、著しく改善された加工物品質、すなわち、チ
ッピングの数およびサイズの減少を示すことが発見された。例えば、本明細書に記載され
るような研磨粒子の臨界平均サイズを有することにより、６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊
靭性を有する脆性加工物は、研削効率および摩耗速度等の研削性能を維持し、また改善し
させしつつも、周辺部インサート研削作業中の欠けの数または欠けサイズに顕著な改善を
示すことが可能である。臨界研磨粒子サイズがこれらの結果を生み出したことはまったく
予期せぬことであり、驚くべきことであった。例えば、研磨本体が示す粒子毎の力が小さ
くなってしまい、許容可能な材料除去速度、送り速度または他の加工特性等を示すように
十分な力が加えられたたときに研磨本体が粉砕するかまたは加工物がそのホルダから押し
出され得るため、米国特許出願公開第２０１２００５５０９８号の実施例よりも小さいサ
イズの研磨粒子の使用は失敗に終わると予想されていた。さらに、より微細な研磨粒子サ
イズでは、結合材料から露出する研磨粒子が少ない。グリット露出が不十分だと、加工物
に接触する結合材料により引き起こされる追加の摩擦成分が相当のものになり得る。
【００９４】
上記において、特定の実施形態および特定の成分の結合への言及は例示的なものである
。連結または結合される成分への言及は、本明細書に論じられるような方法を実行するた
めの、前記成分間の直接の結合または、１つ以上の介在成分を通した間接的な結合を意図
することが理解されよう。そのため、上記で開示された主題は例示的かつ非限定的なもの
であるとみなされなければならず、添付の特許請求の範囲は、かかる変形、改良および他
の実施形態をすべて包含し、これらは本発明の真の範囲内であることが意図される。した
がって、法律によって認められる最大限の範囲まで、本発明の範囲は、以下の特許請求の
範囲およびそれらに相当するものの許容される最も広い解釈によって定義されるべきであ
り、また、前述の発明を実施するための形態によって制限または限定されるものではない
。
【００９５】
本開示は、特許請求の範囲の範囲または意味を解釈または制限するために使用されない
。加えて、前述の記述において、本開示を合理化する目的のために種々の特徴を単一の実
施形態にまとめるかまたは記載することができる。この開示は、請求される実施形態が各
請求項に明示的に列挙されるよりも多くの特徴を必要とするという意図を反映するものと
解釈すべきではない。むしろ、以下の特許請求の範囲に反映されるように、発明の主題は
開示される任意の実施形態のすべての特徴よりも少ない特徴を対象としうる。
【００９６】
項目１。金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含む、約６ＭＰａ・
ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を研削するように構成される研磨物品であって、
本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは本体の全体積中の研磨粒
子の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全体積中の結合材料の体積百分率であり、研磨粒
子は、約１〜約４５ミクロンの平均粒径を有する、研磨物品。
【００９７】
項目２。金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含む、周辺部研削作
業中に加工物を研削するように構成される研磨物品であって、本体は少なくとも約１．３
のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、Ｖ
ＢＭは本体の全体積中の結合材料の体積百分率であり、研磨粒子は、約１〜約４５ミクロ
ンの平均粒径を有し、研磨物品は、カップ形状を有する、研磨物品。
【００９８】
項目３。金属を含む結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含む、約６ＭＰａ・
ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を研削するように構成される研磨物品であって、
本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは本体の全体積中の研磨粒
子の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全体積中の結合材料の体積百分率であり、加工物
の少なくとも縁部への周辺部インサート研削試験作業後に、加工物の縁部が約０．００２
５インチ未満の最大欠けサイズを有する、研磨物品。
【００９９】
項目４。約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を準備するステップと、
研磨物品によって加工物の少なくとも縁部から材料を除去するステップとを含む、加工物
から材料を除去する方法であって、研磨物品は、金属を含む結合材料中に含有される研磨
粒子を含む本体を含み、本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは
本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全体積中の結合材料の体
積百分率であり、研磨粒子は、１〜４５ミクロンの平均粒径を有する、方法。
【０１００】
項目５。約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する複数の加工物を準備するステッ
プと、研磨物品によって少なくとも５つの加工物に連続して周辺部研削作業を行うステッ
プとを含む、複数の加工物から材料を除去する方法であって、連続周辺部研削作業は、連
続周辺部研削作業間で研磨物品をドレッシングせずに行われ、周辺部研削作業を行った後
、複数の加工物は、加工物の縁部にて約０．００２５インチ未満の平均最大欠けサイズを
有する、方法。
【０１０１】
項目６。結合材料は、結合材料の全体積に対して少なくとも約１体積％、少なくとも約
５体積％、少なくとも約１４体積％、少なくとも約１５体積％、またはさらには少なくと
も約１８体積％の活性結合組成物を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品ま
たは方法。
【０１０２】
項目７。活性結合組成物は、金属または合金を含む化合物を含む、前述の項目のいずれ
か１つに記載の研磨物品または方法。
【０１０３】
項目８。活性結合組成物は、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム
、タングステン、およびこれらの組み合わせからなる金属元素の群から選択される金属元
素を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１０４】
項目９。研磨粒子は、超砥粒、特にＣＢＮまたはダイヤモンドまたはこれらの組み合わ
せから本質的になる、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１０５】
項目１０。活性結合組成物は、炭化物、窒化物、酸化物、およびこれらの組み合わせか
らなる群から選択される化合物を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品また
は方法。
【０１０６】
項目１１。活性結合組成物は本質的に炭化チタンからなる、前述の項目のいずれか１つ
に記載の研磨物品または方法。
【０１０７】
項目１２。活性結合組成物は研磨粒子と結合材料の界面に配置される、前述の項目のい
ずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１０８】
項目１３。結合材料中の活性結合組成物の一部は、研磨粒子と結合材料との間の界面に
て少なくとも部分的に研磨粒子を取り囲む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品
または方法。
【０１０９】
項目１４。結合材料は、研磨粒子間に延びる結合ポストを含み、活性結合組成物は結合
ポスト内に分布する、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１１０】
項目１５。研磨粒子は超砥粒を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品また
は方法。
【０１１１】
項目１６。研磨粒子は本質的にダイヤモンドからなる、項目１５に記載の研磨物品。
【０１１２】
項目１７。研磨粒子は、約４４ミクロン以下、約４０ミクロン以下、約３８ミクロン以
下、約３６ミクロン以下、約３４ミクロン以下、約３２ミクロン以下、約３０ミクロン以
下、約２８ミクロン以下、約２６ミクロン以下、約２４ミクロン以下、約２２ミクロン、
またはさらには約２０ミクロン以下の平均粒径を有する、前述の項目のいずれか１つに記
載の研磨物品または方法。
【０１１３】
項目１８。研磨粒子は、少なくとも約１ミクロン、少なくとも約２ミクロン、少なくと
も約４ミクロン、少なくとも約６ミクロン、少なくとも約８ミクロン、少なくとも約１０
ミクロン、少なくとも約１２ミクロン、少なくとも約１４ミクロン、少なくとも約１６ミ
クロン、少なくとも約１８ミクロン、またはさらには少なくとも約２０ミクロンの平均粒
径を有する、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１１４】
項目１９。研磨粒子は、約２：１以下、またはさらには約１．５：１以下のアスペクト
比を有し、ここでアスペクト比とは長さ：幅の寸法の比として定義される、前述の項目の
いずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１１５】
項目２０。研磨粒子は実質的に等軸である、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物
品または方法。
【０１１６】
項目２１。結合材料は、少なくとも１種の遷移金属元素を含む、前述の項目のいずれか
１つに記載の研磨物品または方法。
【０１１７】
項目２２。結合材料は、銅、スズ、銀、モリブデン、亜鉛、タングステン、鉄、ニッケ
ル、アンチモン、およびこれらの組み合わせからなる金属の群から選択される材料を含む
、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１１８】
項目２３。結合材料は、銅およびスズを含む合金を含む、前述の項目のいずれか１つに
記載の研磨物品または方法。
【０１１９】
項目２４。ＶＡＧ／ＶＢＭ比は、少なくとも約１．５、少なくとも約１．７、少なくと
も約２．０、少なくとも約２．１、またはさらには少なくとも約２．５である前述の項目
のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１２０】
項目２５。ＶＡＧ／ＶＢＭ比は、約１．３〜約９．０の間、約１．３〜約８．０の間、
約１．５〜約７．０の間、約１．５〜約６．０の間、またはさらには約２．０〜約５．０
の間の範囲内である、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１２１】
項目２６。結合材料は、約４．０ＭＰａ・ｍ０．５以下、約３．７５ＭＰａ・ｍ０．５
以下、例えば約３．５ＭＰａ・ｍ０．５以下、約３．２５ＭＰａ・ｍ０．５以下、約３．
０ＭＰａ・ｍ０．５以下、約２．８ＭＰａ・ｍ０．５以下、またはさらには約２．５ＭＰ
ａ・ｍ０．５以下の平均破壊靱性（Ｋ１ｃ）を有する、前述の項目のいずれか１つに記載
の研磨物品または方法。
【０１２２】
項目２７。結合材料は、約０．６ＭＰａ・ｍ０．５〜約４．０ＭＰａ・ｍ０．５の間、
約０．６ＭＰａ・ｍ０．５〜約３．５ＭＰａ・ｍ０．５の間、またはさらには約０．６Ｍ
Ｐａ・ｍ０．５〜約３．０ＭＰａ・ｍ０．５の間の範囲内の平均破壊靱性（Ｋ１ｃ）を有
する、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１２３】
項目２８。本体は、少なくとも５体積％の孔隙を有し、孔隙の過半量は、本体の体積を
通過して延在する連続孔隙の網目構造を画定する、前述の項目のいずれか１つに記載の研
磨物品または方法。
【０１２４】
項目２９。研磨粒子の少なくとも一部はコーティングを含む、前述の項目のいずれか１
つに記載の研磨物品または方法。
【０１２５】
項目３０。コーティングは金属または合金、特にニッケルを含む、項目２９に記載の研
磨物品または方法。
【０１２６】
項目３１。コーティングは、研磨粒子に適用される電気めっき金属層を含む、項目３０
に記載の研磨物品または方法。
【０１２７】
項目３２。フィラーは、それらの元の形状およびサイズを実質的に維持する、本体中に
混入される粒子状材料を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１２８】
項目３３。フィラーは、酸化物、炭化物、ホウ化物、ケイ化物、窒化物、酸窒化物、酸
炭化物、ケイ酸塩、黒鉛、ケイ素、金属間化合物、セラミック、中空セラミック、溶融石
英、ガラス、ガラスセラミック、中空ガラス球状物、およびこれらの組み合わせからなる
材料の群から選択される材料を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または
方法。
【０１２９】
項目３４。フィラーは、約１０ＭＰａ・ｍ０．５以下、約９ＭＰａ・ｍ０．５以下、約
８ＭＰａ・ｍ０．５以下、またはさらには約７ＭＰａ・ｍ０．５以下の破壊靱性（Ｋ１ｃ
）を有する、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１３０】
項目３５。フィラーは、本体の全体積の約３０体積％以下を構成する、前述の項目のい
ずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１３１】
項目３６。フィラーは、本体の全体積の体積百分率で測ったときに、研磨粒子の量より
少ない量で存在する、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１３２】
項目３７。活性結合組成物は、結合材料の全体積の約１体積％〜約４０体積％、約１０
体積％〜３０体積％、１０体積％〜約２５体積％、またはさらには１２体積％〜約２０体
積％の間の範囲内の量で存在する、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方
法。
【０１３３】
項目３８。本体は、本体の全体積の少なくとも約５体積％、少なくとも約１０体積％、
少なくとも約２０体積％、少なくとも約２５体積％、少なくとも約３０体積％、またはさ
らには少なくとも約３５体積％の孔隙を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物
品または方法。
【０１３４】
項目３９。本体は、本体の全体積の約８０体積％以下、約６０体積％以下、約５０体積
％以下の孔隙、本体の全体積の約４０体積％以下、またはさらには約３５体積％以下の孔
隙を含む、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１３５】
項目４０。本体は、少なくとも約１．５、少なくとも約１．７、少なくとも約２．０、
またはさらには少なくとも約２．２のＶＰ／ＶＢＭ比を有し、ここで、ＶＰは本体の全体
積中の砥粒およびフィラーを含む粒子状材料の体積百分率であり、ＶＢＭは本体の全体積
中の結合材料の体積百分率である、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方
法。
【０１３６】
項目４１。ＶＰ／ＶＢＭ比は、約１．５〜約９．０の間の範囲内、またはさらには約１
．５〜約８．０の間の範囲内である、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または
方法。
【０１３７】
項目４２。約６ＭＰａ・ｍ１／２未満の破壊靭性を有する加工物の縁部で材料を除去し
た後の最大欠けサイズは、約０．００２５インチ未満、約０．００２未満、約０．００１
５インチ未満、約０．００１インチ未満、またはさらには約０．０００５インチ未満であ
る、前述の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【０１３８】
項目４３。研磨物品は、窒化ケイ素加工物に対して、少なくとも約１．０ｉｎ３／分／
ｉｎ［１０ｍｍ３／秒／ｍｍ］、少なくとも約２ｉｎ３／分／ｉｎ［２０ｍｍ３／秒／ｍ
ｍ］、少なくとも約４．０ｉｎ３／分／ｉｎ［４０ｍｍ３／秒／ｍｍ］、例えば少なくと
も約６．０ｉｎ３／分／ｉｎ［６０ｍｍ３／秒／ｍｍ］、少なくとも約７．０ｉｎ３／分
／ｉｎ［７０ｍｍ３／秒／ｍｍ］、またはさらには少なくとも約８．０ｉｎ３／分／ｉｎ
［８０ｍｍ３／秒／ｍｍ］の材料除去速度を示す、前述の項目のいずれか１つに記載の研
磨物品または方法。
【０１３９】
項目４４。研磨物品は、窒化ケイ素加工物では少なくとも約０．５インチ／分、少なく
とも約１インチ／分、またはさらには少なくとも約２インチ／分の送り速度を示す、前述
の項目のいずれか１つに記載の研磨物品または方法。
【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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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年7月19日(2018.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属または金属合金、および活性結合組成物を含み、超微粒ダイヤモンドを含まない結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含む、約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する窒化ケイ素加工物を研削するように構成される研磨物品であって、前記本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは前記本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは前記本体の前記全体積中の結合材料の体積百分率であり、前記研磨粒子は、約１〜約４５ミクロンの平均粒径を有し、
窒化ケイ素加工物の少なくとも１つの縁部へ前記研磨物品の周辺部インサート研削試験作業の間に、前記窒化ケイ素加工物の前記縁部が約０．００２５インチ未満の最大欠けサイズを有し、
前記周辺部インサート研削試験作業は、粗研削の送り速度が２インチ／分および仕上研削の送り速度が１．０インチ／分にて、８５００ＳＦＰＭで作動している前記研磨物品で、０．０２５インチの切削深さで行われる、研磨物品。
【請求項２】
約６ＭＰａ・ｍ０．５未満の破壊靭性を有する加工物を準備するステップと、研磨物品によって前記加工物の少なくとも縁部から材料を除去するステップとを含む、窒化ケイ素加工物から材料を除去する方法であって、前記研磨物品は、金属または金属合金、および活性結合組成物を含み、超微粒ダイヤモンドを含まない結合材料中に含有される研磨粒子を含む本体を含み、前記本体は少なくとも約１．３のＶＡＧ／ＶＢＭ比を有し、ＶＡＧは前記本体の全体積中の研磨粒子の体積百分率であり、ＶＢＭは前記本体の前記全体積中の結合材料の体積百分率であり、前記研磨粒子は、１〜４５ミクロンの平均粒径を有し、
窒化ケイ素加工物の少なくとも１つの縁部へ前記研磨物品の周辺部インサート研削試験作業の間に、前記窒化ケイ素加工物の前記縁部が約０．００２５インチ未満の最大欠けサイズを有し、
前記周辺部インサート研削試験作業は、粗研削の送り速度が２インチ／分および仕上研削の送り速度が１．０インチ／分にて、８５００ＳＦＰＭで作動している前記研磨物品で、０．０２５インチの切削深さで行われる、方法。
【請求項３】
前記結合材料は、前記結合材料の前記全体積の少なくとも１体積％の活性結合組成物を含む、請求項１および２のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項４】
前記活性結合組成物は、金属または金属合金を含む化合物を含む、請求項３に記載の研磨物品または方法。
【請求項５】
前記活性結合組成物は、チタン、バナジウム、クロム、ジルコニウム、ハフニウム、タングステン、およびこれらの組み合わせからなる金属元素の群から選択される金属元素を含む、請求項３に記載の研磨物品または方法。
【請求項６】
前記活性結合組成物は、炭化物、窒化物、酸化物、およびこれらの組み合わせからなる群から選択される化合物を含む、請求項３に記載の研磨物品または方法。
【請求項７】
前記活性結合組成物は前記研磨粒子と前記結合材料の界面に配置される、請求項３に記載の研磨物品または方法。
【請求項８】
前記結合材料は、少なくとも１種の遷移金属元素を含む、請求項１および２のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項９】
前記ＶＡＧ／ＶＢＭ比は少なくとも約１．５である、請求項１に記載の研磨物品または方法。
【請求項１０】
前記結合材料は約４．０ＭＰａ・ｍ０．５以下の平均破壊靭性（Ｋ１ｃ）を有する、請求項１および２のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項１１】
前記結合材料は、約０．６ＭＰａ・ｍ０．５と約４．０ＭＰａ・ｍ０．５の間の範囲内の平均破壊靱性（Ｋ１ｃ）を有する、請求項１および２のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項１２】
前記活性結合組成物は、前記結合材料の前記全体積の約１体積％と約４０体積％の間の範囲内の量で存在する、請求項３に記載の研磨物品または方法。
【請求項１３】
前記本体は少なくとも約１．５のＶＰ／ＶＢＭ比を有し、ここで、ＶＰは前記本体の全体積中の砥粒およびフィラーを含む粒子状材料の体積百分率であり、ＶＢＭは前記本体の前記全体積中の結合材料の体積百分率である、請求項１および２のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【請求項１４】
前記研磨物品は、前記窒化ケイ素加工物に対して少なくとも約１．０ｉｎ３／分／ｉｎ［１０ｍｍ３／秒／ｍｍ］の材料除去速度を示す、請求項１および２のいずれか一項に記載の研磨物品または方法。
【外国語明細書】
2018187763000001.pdf