(57)【要約】  本発明は、２０μｍ〜１００μｍの初晶の平均結晶サイズと、１０容量％〜３０容量％の閉鎖マクロ気孔率とを有する、溶融酸化アルミニウムに基づく多結晶Ａｌ２Ｏ３体に関する。これらの多結晶Ａｌ２Ｏ３体は、液状酸化アルミニウム溶融物を出湯および急冷し、それと同時に注湯流に種結晶を種付けすることによって得られ、研磨材料および耐火製品の製造に有利に使用することができる。
2013544736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
９８重量％を上回るα−酸化アルミニウムの含有量を有し、２０μｍ〜１００μｍの結晶サイズを有する多数のＡｌ２Ｏ３初晶で構成される、溶融酸化アルミニウムに基づく多結晶Ａｌ２Ｏ３体であって、
Ａｌ２Ｏ３体が１０容量％〜３０容量％の気孔容積を有する閉鎖マクロ気孔性を持ち、気孔の平均直径は１０μｍ〜１００μｍの間にあり、最大気孔直径は約１２０μｍの範囲にあること
を特徴とするＡｌ２Ｏ３体。
【請求項２】
初晶が３０μｍ〜６０μｍのサイズを有することを特徴とする、請求項１に記載のＡｌ２Ｏ３体。
【請求項３】
α−酸化アルミニウムの含有量が９９．５重量％を上回ることを特徴とする、請求項１または２に記載のＡｌ２Ｏ３体。
【請求項４】
初晶が擬立方結晶形を有することを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のＡｌ２Ｏ３体。
【請求項５】
電気溶融酸化アルミニウムに基づく多結晶Ａｌ２Ｏ３体を製造するためのプロセスであって、
ａ）電気アーク炉において酸化アルミニウムを溶融するステップ、
ｂ）液状酸化アルミニウム溶融物を８０ｋｇ／分未満の一定速度で出湯するステップ、
ｃ）液状溶融物の注湯流に、５０μｍ〜９０μｍの平均粒子直径ｄ５０を有するα−および／またはγ−酸化アルミニウムの種結晶を種付けするステップ、
ｄ）固形酸化アルミニウム体を得るために液状溶融物を冷却するステップ、および
ｅ）請求項１〜４のいずれか一項に記載の多結晶Ａｌ２Ｏ３体を得るために、固形酸化アルミニウム体を破砕するステップ
を含むプロセス。
【請求項６】
溶融物を４０ｋｇ／分未満の一定した注湯速度で注湯することを特徴とする、請求項５に記載のプロセス。
【請求項７】
注湯流の種付けが酸化アルミニウム種結晶を注湯流に直接吹き込むことによって行われることを特徴とする、請求項５または６に記載のプロセス。
【請求項８】
種結晶の量が溶融酸化アルミニウムの量に基づいて５重量％〜２０重量％であることを特徴とする、請求項５〜７のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項９】
溶融物の冷却が、水冷ロールを使って達成されるか、金属製の冷却板の間に溶融物を注湯することによって達成されるか、または冷却板上に溶融物を注湯することによって達成されることを特徴とする、請求項５〜８のいずれか一項に記載のプロセス。
【請求項１０】
研磨材料および／または耐火材料を製造するための、請求項１〜４のいずれか一項に記載の多結晶Ａｌ２Ｏ３体の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の導入部分の特徴を有する溶融酸化アルミニウムに基づく多結晶Ａｌ２Ｏ３体、それらを製造するためのプロセス、およびそれらの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融酸化アルミニウムに基づくＡｌ２Ｏ３体は、研磨材料を製造するための砥粒としてのそれらの使用、および耐火製品用の出発材料としてのそれらの使用で知られている。Ａｌ２Ｏ３体は、電気アーク炉において酸化アルミニウムを溶融した後、溶融によって得られた生成物に、所望の用途に使用することができる粒度にそれを破砕し分粒することによる加工を施すことによって得られる。
【０００３】
電気アーク炉において酸化アルミニウムを溶融することによるＡｌ２Ｏ３体の製造は、さまざまなプロセスによって行うことができる。いわゆるインゴット法では、酸化アルミニウム含有原料を、炉容器が液状溶融物で満たされるまで、連続的に溶融する。次に、溶融プロセスを中断し、溶融材料をゆっくり冷ますと、その過程において、最大２０ｔの重量を持つコランダムインゴットが形成され、次に、完全に冷めた後に（これには数日を要する）粉砕し、グレインへと微細化する。冷却が遅いため、このプロセスでは、直径数センチメートルに達する酸化アルミニウム結晶の実質的成長が起こるので、破砕後に、好ましくはマイクロメートル域およびミリメートル域の直径を有する微細化Ａｌ２Ｏ３体は、初晶の破片として存在することになる。
【０００４】
しかし今日、コランダムは大部分が鋳造プロセスを使って製造されている。このプロセスでは、原料が溶融した後、液状コランダムが炉容器から出湯され、その液状溶融物は、注湯速度、出湯量および出湯した溶融物を入れる容器に基づいて、異なる速度で冷却することができるので、生成物の結晶構造が制御される。例えば、液状溶融物を極めて急速に冷却することにより、特殊な機械特性および研磨特性を有する微結晶構造化したＡｌ２Ｏ３体を得ることができる。
【０００５】
米国特許第１，１９２，７０９号明細書には、１０μｍ〜３００μｍの平均直径を有する酸化アルミニウム結晶で構成され、細長いインゴット鋳型に注湯することによって得られる、電気溶融酸化アルミニウムが記載されている。このプロセスでは、材料が固化して、コンパクトな薄板を形成し、次にそれを、砥粒へと微細化することができる。
【０００６】
米国特許第１，５２４，１３４号明細書には、高い気孔率を有する微細結晶コランダムの製造が記載されており、ここでは、液状コランダム流が、出湯中に水流によって急冷されるか、または水盤に注湯される。このプロセスでは、高い気孔率を有する材料が生成し、その酸化アルミニウム結晶は、約１３０μｍの直径を有する。生成物は、３５％を上回る気孔率を有し、気孔直径は２５０μｍ〜６ｍｍである。この材料は、粗〜中域用の砥粒としては適していないが、適当な微細化後は、微細砥粒として、または例えば床材用の添加物として、使用することができる。
【０００７】
米国特許第３，６４６，７１３号明細書には、溶融金属酸化物を水冷回転ロール上に注湯することによって微細結晶材料（例えば酸化アルミニウムに基づくもの）を製造するためのプロセスが記載されており、この水冷回転ロールは第２のロールと共に狭い間隙を形成していて、その間隙に材料が引き込まれ、材料は、その過程でさらに冷却され、圧縮される。生成物は高密度であり、酸化アルミニウム結晶の直径が１μｍ〜３０μｍである結晶構造を有する。
【０００８】
米国特許第６，６１３，１１４号明細書には、１００μｍ未満の直径を有する結晶からなり、その密度が酸化アルミニウムの理論密度の９７％を上回り、そのヌープ硬度が２０００を上回る多結晶酸化アルミニウムでできた砥粒が記載されている。この材料の製造では、溶融酸化アルミニウムが、指定された注湯速度で出湯され、微細な急速に固化する液滴への注湯流の分散が、超音波を使って支援される。このプロセスを使えば、微結晶構造を有する高密度酸化アルミニウム砥粒を得ることができる。
【０００９】
要約すると、従来技術に記載されているプロセスに従って液状酸化アルミニウムの出湯および急速急冷を行うことにより、砥粒としての使用に適したコンパクトで高密度な微結晶Ａｌ２Ｏ３体を得ることは可能であると言うことができる。このために、液状溶融物は、溶融材料の急速な冷却と固化を達成し、それによって結晶成長を防ぐ目的で、冷却ロール上に注湯されるか、冷却板の間に注湯されるか、またはインゴット鋳型に注湯される。
【００１０】
同時に、圧縮空気または蒸気を注湯流に吹き込むことによって溶融酸化アルミニウムの急冷を最適化する試みも、繰り返し為されてきたが、このプロセスでは、概して、最大約５ｍｍまたはそれ以上の直径を有する中空球が形成され、それらは、その高い気孔率および低い強度ゆえに、砥粒としての使用には適していないか、かろうじて使用できるに過ぎない。
【００１１】
研磨材料は、通常、金属、木材またはセラミックスの表面処理に使用される。処理しようとする材料のタイプおよび得ようとする結果に応じて、研磨材料は、大きく異なる要件を満たさなければならず、それは、使用する砥粒と研磨材料の構造とを変化させることによって達成される。したがって、例えば研磨ホイールでは、意図する用途に応じて、粒径、砥粒および結合剤のタイプ、研磨ホイールの組成および構造を調節し、互いに整合させる。このために、砥粒は通常、コンパクトな高密度固体の形で使用され、その研磨挙動は、研磨ホイールの適切な調節によって最適化される。また、そのためには、結合剤の量およびタイプだけでなく、添加物、例えば補助研磨材料または気孔誘発剤も、相応に変化させる。
【００１２】
使用される気孔誘発剤は、研磨ホイールの焼結時に、そのホイールが十分な強さを獲得した後に燃え尽き、その過程において、そのサイズに対応する気孔を残す物質である。気孔誘発剤は、的を絞った方法で研磨ホイールに気孔を導入するのに適した物質であり、その結果生じる空隙は、削り屑を受け入れる機能および研磨接触ゾーンへの潤滑冷却剤の供給を容易にする機能を果たす。研磨ホイールの気孔容積はグレインおよび結合剤の含有量によって決定され、気孔誘発剤を加えることにより、それぞれの応用に合わせて微調整される。理想的な例では、研削プロセス中は、潤滑冷却剤が砥粒のごく近傍において使用されるべきであるが、これは、ボンド系への気孔誘発剤の添加によって、常に理想的な形で達成できるわけではない。
【００１３】
研磨材には多数の異なる応用領域があるので、一定の応用分野に最適化されていて、その使用により、対応するプロセスが、そしてまたその結果得られる製品が改良されうるであろう新しい砥粒タイプは、研削材産業において常に探し求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】米国特許第１，１９２，７０９号明細書
【特許文献２】米国特許第１，５２４，１３４号明細書
【特許文献３】米国特許第３，６４６，７１３号明細書
【特許文献４】米国特許第６，６１３，１１４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
一定の研削応用に関して従来技術に優る利点を有する新しいタイプの砥粒を利用可能にすることが、本発明の目的である。
この目的は、請求項１の特徴を有する溶融酸化アルミニウムに基づく多結晶Ａｌ２Ｏ３体によって達成される。
そのようなＡｌ２Ｏ３体を製造するための対応するプロセスを利用可能にすることも、本発明の目的である。
この目的は、請求項５の特徴を有するプロセスによって満たされる。
本発明の一般的概念のさらなる発展および細分化が、各サブクレームの対象である。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本研究の過程で、電気アーク炉において酸化アルミニウムを溶融し、液状酸化アルミニウム溶融物を８０ｋｇ／分未満の一定した注湯速度で出湯し、液状溶融物の注湯流に、５０μｍ〜９０μｍの範囲の平均粒径を有するα−および／またはγ−酸化アルミニウムの種結晶を種付けし、固形酸化アルミニウム体を得るために溶融物を急速冷却し、次に、その固形酸化アルミニウム体を破砕し分粒することにより、１０容量％〜３０容量％の間の所定の閉鎖気孔率、９８重量％を上回るα−酸化アルミニウムの含有量、および２０μｍ〜１００μｍのサイズを有する多数のＡｌ２Ｏ３初晶で構成される構造を有する、溶融酸化アルミニウムに基づく多結晶Ａｌ２Ｏ３体を得ることができることが見いだされた。この方法で製造される多結晶Ａｌ２Ｏ３体は、１０〜３０容量％の気孔容積を有する閉鎖マクロ気孔性、気孔の平均直径が１０μｍ〜１００μｍの間にあること、最大直径が約１２０μｍであることによって、識別される。
【００１７】
本Ａｌ２Ｏ３体の好ましい一実施形態では、初晶が３０μｍ〜６０μｍのサイズを有し、酸化アルミニウムの含有量は、好ましくは、９９．５重量％を上回る。
気孔の形状は、好ましくは擬立方形状を有する隣り合って固く連結している個々の結晶の間の構造空隙に対応する。
【００１８】
本プロセスの有利な一実施形態では、溶融物が４０ｋｇ／分未満の一定した注湯速度で注湯される。注湯流の種付けは、酸化アルミニウム結晶を注湯流に直接吹き込むことによって達成することができ、種結晶の量は、出湯する酸化アルミニウムの量に基づいて５〜２０重量％である。
【００１９】
溶融物はさまざまな方法で冷却することができる。例えば、ここでの実験により、金属酸化物溶融体を急冷するための既知のプロセス、例えば冷却されたロールを使って溶融物を冷却すること、溶融物を金属製の冷却板の間に注湯すること、または溶融物を冷却板上に注湯することなどを、うまく応用できることが示された。
このようにして、所定の気孔率および所定の結晶構造を有する砥粒を得ることができる。
【００２０】
特に、所定の気孔率を有するべき研磨ホイールに使用する場合は、本発明による砥粒の使用は、従来技術からの改良につながる。というのも、気孔誘発剤の追加的導入を少なくとも部分的には省くことができるようになるからである。本発明による砥粒を使用する場合、研磨ホイールの気孔性は、少なくとも部分的には、砥粒そのものによって形成されることになり、これには、潤滑冷却剤が研磨接触ゾーンに直接導入されるという、さらなる利点が付随する。したがって、本発明による砥粒を使用する際の付加的な気孔性の導入は、研磨ホイールの切削能力を改良し、作業プロセス中の切粉除去を支援し、さらに、大きな亀裂表面を持つ微結晶構造ゆえに、研磨ホイールへの砥粒の統合も改良し、それによって、研磨性能を増大させることを可能にする。
【００２１】
高いマクロ気孔率にもかかわらず、本砥粒は極めて弾力的であり、高い接触圧力で動作する研磨応用にも使用することができる。
これらの多結晶Ａｌ２Ｏ３体は、その構造ゆえに、特に研磨ホイールにおける使用が予定されてはいるが、これらは、遊離研磨材としての使用、基材上の研磨材料における使用、または耐火材料を製造するための使用にも適している。
【００２２】
本発明を、選択した実施例および図面と共に、以下に詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】粗粒の研磨片の造影像を示す図である。
【図２】本発明による砥粒の、倍率１５０倍での走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図３】従来技術による砥粒の、同じく倍率１５０倍での走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図４】冷却ロールの間に注湯されて固化した固形酸化アルミニウム体の切片の、倍率２００倍での走査型電子顕微鏡写真を示す図である。
【図５】垂直力Ｆｎを材料除去体積Ｖ’Ｗに対してプロットした、研磨プロセスに関するグラフを示す図である。
【図６】垂直力Ｆｎを材料除去率Ｑ’Ｗに対してプロットした、研磨プロセスに関するグラフを示す図である。
【図７】スピンドル電力Ｐｃを材料除去率Ｑ’Ｗに対してプロットした、研磨プロセスに関するグラフを示す図である。
【図８】接線力ＦＴと垂直力Ｆｎの商を材料除去体積Ｖ’Ｗに対してプロットした、研磨プロセスに関するグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１は、約９００μｍの直径を有する比較的粗い多結晶Ａｌ２Ｏ３体の研磨片の造影像を示す。暗い領域は気孔を表し、明るい領域は個々の酸化アルミニウム初晶を表す。このような造影像に基づき、明るい領域に対する暗い領域のパーセンテージを決定する画像解析を使って、砥粒の気孔率を決定することができる。この例では、１５〜２０容量％のマクロ気孔率が決定された。
【００２５】
図２は、溶融酸化アルミニウムに基づく多結晶砥粒の、倍率１５０倍での走査型電子顕微鏡写真を示す。この図では、酸化アルミニウム初晶が１００μｍ未満の結晶サイズを有し、その結晶構造は、初晶間にマクロ気孔が配されている一種の砥粒凝集物として形成されることがわかる。マクロ気孔の形状は、初晶の結晶面によって特徴づけられる。マクロ気孔にもかかわらず、初晶は、高い砥粒強度を有する比較的コンパクトな会合を互いの間に形成する。
【００２６】
比較として、図３は、液状コランダムを急冷するのではなく、むしろゆっくり固化させた、従来技術によるコランダム砥粒を示す。この砥粒は、固化したコランダムブロックを砥粒に微細化した際に形成された、大きな初晶の破片である。それぞれに類似するサイズの砥粒を示す図２と図３とを互いに比較すると、構造が異なるだけで、研磨挙動が異なることも予想される。従来技術によるコンパクトな砥粒は研磨作業中に一定の圧力に耐えた後、その限界を超えると直ちに、無制御に崩壊するのに対し、本発明による微結晶砥粒では破壊が結晶境界に沿って起こり、その過程で、新しい切れ刃が形成されるだけでなく、気孔も露出し、それにより、研磨プロセスが全体として促進される。
【００２７】
図４は、水冷金属ロールの間に液状酸化アルミニウム溶融物を注湯することによって形成された急冷コランダム薄片の切片の走査型電子顕微鏡写真を示す。この像では、本発明によるＡｌ２Ｏ３体にとって典型的な酸化アルミニウム初晶の擬立方結晶形を見ることができ、その平均初晶サイズは３０μｍ〜６０μｍである。
【００２８】
図５〜８は後述する研削試験に関する図であり、これとの関連で詳細に説明する。研削試験は出願人に代わって、ドイツのブラウンシュヴァイク工科大学（Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔａｔ  Ｂｒａｕｎｓｃｈｗｅｉｇ）にある工作機械・生産技術研究所（Ｉｎｓｔｉｔｕｔ  ｆｕｒ  Ｗｅｒｋｚｅｕｇｍａｓｃｈｉｎｅｎ  ｕｎｄ  Ｆｅｒｔｉｇｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ、ＩＷＦ）で行われた。
【実施例１】
【００２９】
砥粒Ｆ６０の製造
砥粒Ｆ６０を製造するために、アルミナを電気アーク炉において１００Ｖの電圧で溶融した。その液状溶融物を、逆回転する２本の水冷ロール上に３０ｋｇ／分の注湯速度で注湯した。ここでは、溶融物が、内部冷却されたロールの外表面上に注湯され、２本の冷却ロールの間に形成された幅約１ｍｍの間隙中に、回転するロールによって引き込まれた。溶融物を注湯しながら、注湯量に基づいて約１０重量％のα−Ａｌ２Ｏ３種結晶（５０μｍの平均粒子直径を有するもの）を、注湯流に吹き込んだ。多結晶Ａｌ２Ｏ３体を得るために、こうして得た急冷多結晶板状材料を破砕し、次にそれを、約２６０μｍの平均粒子サイズを持つＦＥＰＡ粒度Ｆ６０の砥粒に篩分することによって分粒した。
後述する砥粒の工業的研磨分析のために、こうして得た砥粒を、タイプ名ＷＦＡＭＸと呼ぶことにする。
【実施例２】
【００３０】
研削試験（平面研削／クリープフィード研削）
実施例１に従って得た砥粒Ｆ６０を使ってセラミックボンド研磨ホイールを製造し、次にそれを、材料インコネル７１８における、高切込みおよび低切削速度での平面研削／クリープフィード研削に使用した。冷却には、５％ＨＹＳＯＬ  ＲＤ（Ｃａｓｔｒｏｌ）を使用し、毎分２００リットルの潤滑冷却剤を使用した。従来の融解コランダム（Ａｌｏｄｕｒ（登録商標）ＷＳＫ  Ｆ６０、Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒ  Ｓｃｈｌｅｉｆｍｉｔｔｅｌ  ＧｍｂＨ）を使った標準ホイールを、標準材料の５０％をＷＦＡＭＸ  Ｆ６０（本発明による砥粒）で置き換えたホイールおよび標準材料の１００％をＷＦＡＭＸで置き換えたホイールと比較した。垂直力Ｆｎ［Ｎ］を、材料除去体積Ｖ’Ｗ［ｍｍ３／ｍｍ］の関数として測定した。
【００３１】
プロセスパラメータおよび異なるホイール組成を以下に列挙する：
研磨プロセス：平面研削（クリープフィード研削）
研磨ホイール：セラミックボンド（硬度Ｈ）
供試体１：１００％ＷＳＫ  Ｆ６０
供試体２：１００％ＷＦＡＭＸ  Ｆ６０
供試体３：５０％ＷＳＫ  Ｆ６０／５０％ＷＦＡＭＸ  Ｆ６０
材料：インコネル７１８
潤滑冷却剤：２００リットル／分  ５％ＨＹＳＯＬ  ＲＤ（Ｃａｓｔｒｏｌ）
切込み量（ａｅ）：２．０ｍｍ
総切込み量（ａｐ）：１５ｍｍ
材料除去率（Ｑ’Ｗ）：２０ｍｍ３／ｍｍ・ｓ
切削速度（Ｖｃ）：２５ｍ／ｓ
ドレッシング切込み量（ａｅｄ）：０．０１５ｍｍ
重複係数（Ｕｄ）：３
ドレッシングサイクル数（ｎ）：１０
【００３２】
図５に示すグラフは、直接比較した３つの異なるホイールについて、増加する材料除去体積Ｖ’Ｗにおける垂直力Ｆｎの発生を示している。１００％標準砥粒ＷＳＫを使用した供試体１（参照品）では垂直力の着実な増加が観察されるのに対し、標準グレインＷＳＫを１００％ＷＦＡＭＸで置き換えた供試体２では、除去体積Ｖ’ｗが増加した時に、垂直力のわずかな低下が認められ、垂直力Ｆｎは、６００［ｍｍ３／ｍｍ］の材料除去体積Ｖ’Ｗでは、１０００［Ｎ］の臨界値未満の値にまで低下する。一般に、研磨力が低いほど、より高い切削能力およびより低温での切削につながり、温度関連変色による被研削材への損傷のリスクは、研磨プロセス中に発生する温度が低いために低下する。温度損傷被研削材は不合格品として回復不可能に選別されなければならないので、これは、精密研削応用におけるユーザーにとって極めて重要なことである。
【００３３】
５０％の標準材料ＷＳＫと５０％の本発明によるＷＦＡＭＸ砥粒との混合物が使用された供試体３は、とりわけ好ましい垂直力Ｆｎの力推移を示す。プロセス中に発生する力は供試体１および２のそれよりも明らかに低く、垂直力Ｆｎは、６００［ｍｍ３／ｍｍ］の材料除去体積Ｖ’Ｗでさえ、９００［Ｎ］を下回っている。この場合は、研削焼けのリスクが著しく低下すると同時に一定した除去率が維持され、それがユーザーにとっては大きな利点になる。
【実施例３】
【００３４】
研削試験：平面研削／クリープフィード研削（最大負荷）
実施例２と同様に、実施例１に従って得た砥粒Ｆ６０を使ってセラミックボンド研磨ホイールを製造し、次にそれを、材料インコネル７１８における、平面研削／クリープフィード研削に使用した。従来の融解コランダム（Ａｌｏｄｕｒ  ＷＳＫ  Ｆ６０、Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒ  Ｓｃｈｌｅｉｆｍｉｔｔｅｌ  ＧｍｂＨ）を使った標準ホイールを、標準材料の１００％をＷＦＡＭＸ  Ｆ６０で置き換えたホイールと比較した。１００［ｍｍ３／ｍｍ］の指定材料除去体積Ｖ’Ｗにおける垂直力Ｆｎ［Ｎ］を、材料除去率Ｑ’Ｗ［ｍｍ３／ｍｍ・ｓ］の関数として測定した。試験は、この例では、各研磨ホイールの最大負荷まで行った。最大負荷に達するのは、研削焼けが起こる時であり、研削音レベル（いわゆる「ガタ音」）の増加によって示される。
【００３５】
プロセスパラメータおよび異なるホイール組成を以下に列挙する：
研磨プロセス：平面研削（クリープフィード研削）
研磨ホイール：セラミックボンド（硬度Ｈ）
供試体１：１００％ＷＳＫ  Ｆ６０
供試体２：１００％ＷＦＡＭＸ  Ｆ６０
材料：インコネル７１８
潤滑冷却剤：２００リットル／分  ５％ＨＹＳＯＬ  ＲＤ（Ｃａｓｔｒｏｌ）
切込み量（ａｅ）：１．０ｍｍ
総切込み量（ａｐ）：１５ｍｍ
材料除去体積（Ｖ’Ｗ）：１００ｍｍ３／ｍｍ
切削速度（Ｖｃ）：２５ｍ／ｓ
ドレッシング切込み量（ａｅｄ）：０．０１５ｍｍ
重複係数（Ｕｄ）：３
ドレッシングサイクル数（ｎ）：１０
【００３６】
この研削試験で測定された結果を、図５にグラフで表す。先の試験（実施例２）とは異なり、この場合は、研磨ホイール（供試体１、供試体２）を、その最大負荷まで試験し、その過程において、増加する除去率Ｑ’Ｗにおける垂直力Ｆｎの推移を、事前に定めた１００［ｍｍ３／ｍｍ］の材料除去体積Ｖ’Ｗについて記録した。１００％標準グレインＷＳＫを使った参照ホイール（供試体１）が、３０［ｍｍ３／ｍｍ・ｓ］の材料除去率Ｑ’ｗにおいて早くも、１０００［Ｎ］を上回る高い垂直力を発生するのに対し、１００％ＷＦＡＭＸを使ったホイール（供試体２）は、低い材料除去率Ｑ’Ｗにおける垂直力Ｆｎについては比較的高い値を示すものの、その後、いわば短い始動期間後は、材料除去率Ｑ’Ｗが増加するにつれて低下し、４２．５［ｍｍ３／ｍｍ・ｓ］の材料除去率Ｑ’ｗでは９００［Ｎ］をも下回り、このような研磨ホイールでは研削焼けのリスクが高負荷下でさえ低い。
【実施例４】
【００３７】
研削試験：平面研削／クリープフィード研削（最大負荷）
それぞれ１００％のＷＳＫ  Ｆ６０およびＷＦＡＭＸ  Ｆ６０を使った実施例３と同じホイールについて、同じ条件下で、１００［ｍｍ３／ｍｍ］の指定材料除去体積Ｖ’Ｗにおけるスピンドル電力Ｐｃ［ｋＷ］を、材料除去率Ｑ’Ｗ［ｍｍ３／ｍｍ・ｓ］の関数として決定した。
【００３８】
プロセスパラメータおよび異なるホイール組成を以下に列挙する：
研磨プロセス：平面研削（クリープフィード研削）
研磨ホイール：セラミックボンド（硬度Ｈ）
供試体１：１００％ＷＳＫ  Ｆ６０
供試体２：１００％  ＷＦＡＭＸ  Ｆ６０
材料：インコネル７１８
潤滑冷却剤：２００リットル／分  ５％ＨＹＳＯＬ  ＲＤ（Ｃａｓｔｒｏｌ）
切込み量（ａｅ）：１．０ｍｍ
総切込み量（ａｐ）：１５ｍｍ
材料除去体積（Ｖ’ｗ）：１００ｍｍ３／ｍｍ
切削速度（Ｖｃ）：２５ｍ／ｓ
ドレッシング切込み量（ａｅｄ）：０．０１５ｍｍ
重複係数（Ｕｄ）：３
ドレッシングサイクル数（ｎ）：１０
【００３９】
図７に示すグラフは、増加する材料除去率Ｑ’Ｗにおけるスピンドルの電力消費量Ｐｃを、供試体１および供試体２によるホイールについて示しており、先に実施例４で例示された傾向を裏付けている。つまり、１００％ＷＳＫを使った標準ホイールの場合、スピンドル電力Ｐｃは増加し続け、４２．５［ｍｍ３／ｍｍ・ｓ］の材料除去率Ｑ’Ｗでは１３［ｋＷ］を越える値に達するのに対し、１００％ＷＦＡＭＸ（本発明による砥粒）を使ったホイールのスピンドルは、同一条件下、４２．５［ｍｍ３／ｍｍ・ｓ］の材料除去率において、１１［ｋＷ］未満の電力消費量を示す。
低いスピンドル電力消費量は、ホイールの高い切削能力と低温での切削を示し、したがって、このプロセスが研削焼けを起こしにくいことを示す。
【実施例５】
【００４０】
研削試験：平面研削／クリープフィード研削
実施例２と同様に、実施例１に従って得た砥粒Ｆ６０を使ってセラミックボンド研磨ホイールを製造し、次にそれを、材料インコネル７１８における、平面研削／クリープフィード研削に使用した。従来の融解コランダム（Ａｌｏｄｕｒ（登録商標）ＷＳＫ  Ｆ６０、Ｔｒｅｉｂａｃｈｅｒ  Ｓｃｈｌｅｉｆｍｉｔｔｅｌ  ＧｍｂＨ）を１００％使った標準ホイールを、５０％の標準材料をＷＦＡＭＸ  Ｆ６０で置き換えたホイールと比較した。接線力ＦＴと垂直力Ｆｎ［Ｎ］の商μを、材料除去体積Ｎ’Ｗ［ｍｍ３／ｍｍ］の関数として測定した。
【００４１】
プロセスパラメータおよび異なるホイール組成を以下に列挙する：
研磨プロセス：平面研削（クリープフィード研削）
研磨ディスク：セラミックボンド（硬度Ｈ）
供試体１：１００％ＷＳＫ  Ｆ６０
供試体２：１００％ＷＦＡＭＸ  Ｆ６０
材料：インコネル７１８
潤滑冷却剤：２００リットル／分  ５％ＨＹＳＯＬ  ＲＤ（Ｃａｓｔｒｏｌ）
切込み量（ａｅ）：１．０ｍｍ
総切込み量（ａｐ）：１５ｍｍ
材料除去率（Ｑ’Ｗ）：２０ｍｍ３／ｍｍ・ｓ
切削速度（Ｖｃ）：２５ｍ／ｓ
ドレッシング切込み量（ａｅｄ）：０．０１５ｍｍ
重複係数（Ｕｄ）：３
ドレッシングサイクル数（ｎ）：１０
【００４２】
図８に示すグラフでは、増加する材料除去体積Ｖ’Ｗにおける、接線力ＦＴと垂直力Ｆｎの商μをプロットした。大きな商μは小さな垂直力Ｆｎを示すので、この値が高いほど、ホイールの研磨挙動は、概して、高く評価することができる。この例の場合、供試体３（５０％ＷＳＫ＋５０％ＷＦＡＭＸ）では、比較的高い接線力ＦＴからも良い影響を受けている一定した高値が達成され、これは、高い切削能力および低温での切削に加えて、研磨ホイールの良好な形状精度を期待する根拠にもなると言える。
【００４３】
実施例１〜５では、もっぱら、インコネル７１８の平面研削／クリープフィード研削（精密研削）について述べたが、決してこれを、限定であると見なすべきではない。この試験系列は、本発明による溶融酸化アルミニウムに基づくＡｌ２Ｏ３体の、砥粒としての利点を、本明細書においてとりわけよく例示することができるという理由で選ばれたものである。インコネルは高い切粉除去速度で加工された高感受性タービン材料であり、それゆえに、この試験系列は、本発明によるＡｌ２Ｏ３体の砥粒としての一般的適性に関して、高い積極的意義を有する。
【００４４】
本発明による多結晶Ａｌ２Ｏ３体は、その石理および結晶構造ならびに付随する高い強度により、他の研磨作業にも、固定研磨材または遊離研磨材として有利に使用することができ、また基材上の研磨材にも有利に使用することができる。また、これらは特殊耐火製品における使用にもよく適している。
【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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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