(57)【要約】特定の方法は、結合材の中に研摩粒子を含むプリフォームを一軸ホットプレス成形して固定研磨体を形成することを含んでいる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定研磨体を形成する方法において、
結合材の中に研摩粒子を備えているプリフォームを一軸ホットプレス成形して固定研磨体を形成することを備えている、方法。
【請求項２】
一軸ホットプレス成形の間に、前記プリフォームの前記幾何形状が、実質的に変更される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
一軸ホットプレス成形が、液相焼結を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
約６００°Ｃ（１１１２°Ｆ）から約１１００°Ｃ（２０１２°Ｆ）までの範囲内の温度で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
約４．９ＭＰａ（７１０ｐｓｉ）から約４４．１ＭＰａ（６３９８ｐｓｉ）までの範囲の圧力で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記研摩粒子が、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化窒化物、オキシカーバイドおよびそれらの組み合わせからなる前記群から選択される材料を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記研摩粒子が、超砥粒を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記超砥粒が、ダイヤモンドを備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記超砥粒が、立方窒化ホウ素（ＣＢＮ）を備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
プレス成形の前に前記プリフォームを金型の中の配置することをさらに備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
少なくとも２つのプリフォームを同時にプレス成形することをさらに備えている、請求項１または請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
プレス成形が、ネットシェイプ固定研磨体を形成している、請求項１または請求項１４に記載の方法。
【請求項１５】
プレス成形が、ニアネットシェイプ固定研磨体を形成している、請求項１または請求項１６に記載の方法。
【請求項１７】
研磨粒子および結合材を備えるグリーン体プリフォームを形成することをさらに備えている、請求項１または請求項１８に記載の方法。
【請求項１９】
前記グリーン体プリフォームを形成することが、前記研摩粒子および前記結合材の混合物をコールドプレス成形することを備えている、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記固定研磨体が、レリーフを備えている、請求項１、請求項２１、または請求項２２に記載の方法。
【請求項２３】
前記固定研磨体の表面から突出しているレリーフを形成することをさらに備えており、前記レリーフが、プレス成形軸と平行に伸張する平面からある角度で伸張している、請求項１、請求項２４、または請求項２５に記載の方法。
【請求項２６】
本体を形成する方法において、
研摩粒子を備えるプリフォームを一軸ホットプレス成形して、プレス成形軸と平行に伸張する平面から伸張しているレリーフを有する本体を形成することを備えている、方法。
【請求項２７】
前記本体の前記最終形状が、前記プレス成形軸に対して非対称であるように、前記本体を形成することをさらに備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４または請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記平面が、前記本体の外面を画定している、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
一軸ホットプレス成形は、プレス成形の間にレリーフを前記本体に形成することを備えており、前記レリーフは、前記プレス成形軸に対してある角度で伸張している、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記プレス成形軸に対して鋭角で伸張している前記レリーフを形成することをさらに備えている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記プレス成形軸に対して鈍角で伸張している前記レリーフを形成することをさらに備えている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３２】
成形することが、前記プレス成形軸に対して垂直に伸張する前記レリーフを形成することを備えている、請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
プレス成形の間に前記プリフォームの前記幾何形状を実質的に変更することをさらに備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項３４】
一軸ホットプレス成形が、液相焼結を備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
約６００°Ｃ（１１１２°Ｆ）から約１１００°Ｃ（２０１２°Ｆ）までの範囲内の温度で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
約４．９ＭＰａ（７１０ｐｓｉ）から約４４．１ＭＰａ（６３９８ｐｓｉ）までの範囲の圧力で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
酸化性雰囲気、還元性雰囲気または不活性雰囲気の内の１つで一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４または請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
不活性雰囲気で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記本体が、複合体を備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項４０】
前記本体が、結合材を備えている、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記結合材が、無機材料を備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４、請求項１８または請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記結合材が、セラミックを備えている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記結合材が、金属または金属合金を備えている、請求項４１に記載の方法。
【請求項４４】
前記結合材が、遷移金属元素を備えている、請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記結合材が、ガラス質材料を備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４、請求項１８または請求項４０に記載の方法。
【請求項４６】
前記結合材が、有機材料を備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４、請求項１８または請求項４０に記載の方法。
【請求項４７】
前記結合材が、ポリマーを備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４、請求項１８または請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記結合材が、樹脂、グリコール、デキストリン、ポリエチレン、エチレン、プロピレン、ポリビニルアルコールおよびそれらの組み合わせからなる前記群からの選択される材料を備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４、請求項１８または請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記結合材が、樹脂を備えている、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記本体が、セラミックを備えている、請求項３９に記載の方法。
【請求項５１】
前記本体が、固定研磨体を備えている、請求項３９に記載の方法。
【請求項５２】
前記研摩粒子が、超砥粒を備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項５３】
前記研摩粒子が、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化窒化物、オキシカーバイドおよびそれらの組み合わせからなる前記群から選択される材料を備えている、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記超砥粒が、ダイヤモンドを備えている、請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記超砥粒が、立方窒化ホウ素（ＣＢＮ）を備えている、請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
プレス成形の前に前記プリフォームを金型の中に配置することをさらに備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項５７】
少なくとも２つの形状を同時にプレス成形することをさらに備えていている、請求項２６に記載の方法。
【請求項５８】
プレス成形が、ネットシェイプの本体を形成している、請求項２６に記載の方法。
【請求項５９】
プレス成形が、ニアネットシェイプの本体を形成している、請求項２６に記載の方法。
【請求項６０】
研磨粒子および結合材を備えるグリーン体プリフォームを形成することをさらに備えている、請求項２６に記載の方法。
【請求項６１】
前記グリーン体プリフォームを形成することが、前記研摩粒子および結合材をコールドプレス成形することを備えている、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記プリフォームが、約２０体積％から６０体積％までの気孔率を備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４、または請求項２６に記載の方法。
【請求項６３】
前記本体は、最高でも約０体積％から２０体積％までの気孔率を備えている、請求項１、請求項１０、請求項１４、または請求項２６に記載の方法。
【請求項６４】
固定研磨体を形成する方法において、
研磨粒子および結合材を備えるグリーン体を形成することと、
前記グリーン体を金型の中に配置することと、
前記グリーン体を一軸ホットプレス成形して、固定研磨体を形成することと、を備えている方法。
【請求項６５】
固定研磨体を形成する方法において、
研摩粒子および結合材の混合物を形成することと、
前記混合物をグリーン体の中に形成することと、
前記グリーン体を金型の中に配置することと、
前記金型をプレスして、ニアネットシェイプを有する固定研磨体を形成することと、を備えていて、
プレス成形は、一軸ホットプレス成形を備えており、前記固定研磨体は、前記プレス成形軸に対して非対称である形状を有している、方法。
【請求項６６】
複合体を形成する方法において、
グリーン体プリフォームを一軸ホットプレス成形して、複合体を形成することを備えていて、
プレス成形は、液相焼結を備えており、プレス成形の間に、前記プリフォームの前記幾何形状は、実質的に変更される、方法。
【請求項６７】
プレス成形の間に、前記プリフォームの表面の少なくとも１つの輪郭の形状を変更する、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
プレス成形の間に、伸張部が、前記複合体の表面から突出して形成される、請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】
前記伸張部は、プレス成形軸に対してある角度で前記本体の表面から伸張している、請求項６８に記載の方法。
【請求項７０】
前記角度が、鋭角である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記角度が、鈍角である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
前記角度が、前記プレス成形軸に対して垂直である、請求項６９に記載の方法。
【請求項７３】
プレス成形が、約６００°Ｃ（１１１２°Ｆ）から約１１００°Ｃ（２０１２°Ｆ）までの範囲内の温度での一軸ホットプレス成形することを備えている、請求項８８に記載の方法。
【請求項７４】
約４．９ＭＰａ（７１０ｐｓｉ）から約４４．１ＭＰａ（６３９８ｐｓｉ）までの範囲の圧力でプレス成形することをさらに備えている、請求項６６に記載の方法。
【請求項７５】
酸化性雰囲気、還元性雰囲気または不活性雰囲気の内の１つでプレス成形することをさらに備えていている、請求項６６に記載の方法。
【請求項７６】
不活性雰囲気でプレス成形することをさらに備えている、請求項７５に記載の方法。
【請求項７７】
プレス成形の前に前記グリーン体プリフォームを金型の中に配置することをさらに備えている、請求項６６に記載の方法。
【請求項７８】
前記金型が、前記レリーフを形成するための凹所を備えている、請求項１、請求項２１、請求項４８、または請求項７７に記載の方法。
【請求項７９】
前記金型が、炭素を備えている、請求項１、請求項２１、請求項４８、または請求項７７に記載の方法。
【請求項８０】
前記金型が、炭素ベースである、請求項１、請求項２１、請求項４８、または請求項７７に記載の方法。
【請求項８１】
前記金型が、本質的に炭素から成っている、請求項１、請求項２１、請求項４８、または請求項７７に記載の方法。
【請求項８２】
前記金型が、黒鉛を備えている、請求項１、請求項２１、請求項４８、または請求項７７に記載の方法。
【請求項８３】
前記プリフォームが、前記金型と直接接触している、請求項１、請求項２１、請求項４８、または請求項７７に記載の方法。
【請求項８４】
金型パックを型の中に提供することをさらに備えていて、前記金型パックが、複数の金型および複数のグリーン体プリフォームを備えている、請求項１、請求項２１、請求項４８、または請求項７７に記載の方法。
【請求項８５】
金型パックを型の中に提供することが、前記複数の金型の内の１つの金型に前記複数のグリーン体プリフォームの内の１つのグリーン体を装填することを備えている、請求項８４に記載の方法。
【請求項８６】
前記金型パックを一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項８４に記載の方法。
【請求項８７】
少なくとも２つのグリーン体プリフォームを同時にプレス成形することをさらに備えている、請求項６６に記載の方法。
【請求項８８】
研摩粒子および結合材の混合物を備える前記グリーン体プリフォームを形成することをさらに備えている、請求項６６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概括的には、固定研磨材に関し、より厳密には一軸ホットプレス成形による固定研磨製品の成形に関する。
【背景技術】
【０００２】
不均一な断面は、加圧に対して予測不可能な反応を示すことがあるため、一軸加圧成形は、一般的には、均一な断面を有する物体に限定されてきた。不均一な断面を有する物体に圧力が印加されると、形状の歪曲および／または不均一な密度が生じる可能性がある。さらに、一軸ホットプレス成形は、可変的な熱膨張率が原因で収縮量が異なることを防止するために、一般的には、均一な組成物を有する物体に制限されてきた。収縮量が異なると、部分的に未高密度化な材料の領域または応力の増える領域が生じる可能性がある。
【０００３】
米国特許第４、１５３、６６６号には、プリフォームの表面とぴったりと対合する表面を有したプリフォームパーツと接触することで、金型の中で規則的に、最終形状に変形する、プリフォーム形状をホットプレス成形することが開示されている。プリフォームパーツは、プリフォームと同じ圧密比率およびプリフォームとほぼ等しい熱膨張率を有する粉末組成物で形成される。
【０００４】
米国特許第６，３０６，３２５号および同６，５０８，９６４号には、均一な組成を有するセラミック体を金型でホットプレス成形することが開示されている。
【０００５】
米国特許第３、４６７、７４５号には、水反応性炭化物を、最終的な本体で所望されるキャビティの場所およびサイズに対応する、量でおよび場所に取り入れることによって、耐火炭化体を、造形化キャビティを用いてホットプレス成形することが開示されている。水反応性炭化物は、プレス成形後に、水と共に浸出され得る。
【０００６】
米国特許第５、２５０、１３０号には、補助材料にグリーン体を軸方向に積層して、積層部全体でほぼ等しい、均一な収縮を実現することによって、軸方向に不均一な組成断面を有するグリーン体をホットプレス成形することが開示されている。ホットプレス成形の後、補助材料は、本体から離層される。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
特定の実施形態では、方法は、結合材の中に研摩粒子を含むプリフォームを一軸ホットプレス成形して固定研磨体を形成することを含んでいる。
【０００８】
別の実施形態では、方法は、研摩粒子を含むプリフォームを一軸ホットプレス成形して、プレス軸と平行な本体上の平面から伸張しているレリーフを有する本体を形成することを含んでいる。
【０００９】
別の実施形態では、固定研磨体を形成する方法は、研磨粒子および結合材を備えているグリーン体を形成することを含んでいる。方法は、グリーン体を金型の中に配置することと、グリーン体を一軸ホットプレス成形して固定研磨体を形成することをさらに含んでいる。
【００１０】
別の実施形態では、方法は、研摩粒子および結合材の混合物を形成することと、混合物でグリーン体を形成することと、グリーン体を金型の中に配置することを含んでいる。方法は、金型を一軸ホットプレスして、プレス軸に対して非対称であるニアネットシェイプを有する固定研磨体を形成することをさらに含んでいる。
【００１１】
別の実施形態では、方法は、グリーン体プリフォームを一軸ホットプレス成形して複合体を形成することを含んでいる。プレス成形は液相焼結を含んでおり、プレス成形の間、プリフォームの幾何形状は実質的に変更される。
【００１２】
当業者であれば、添付の図面を参照することで、本開示をより深く理解し、本開示の数多くの目的、特徴および利点が明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】レリーフを有する研磨ツールを作る方法の特定の実施形態を説明する流れ図を含んでいる。
【図２ａ】本明細書において開示される実施形態による、プリフォームの具体例を含んでいる。
【図２ｂ】図２ａの例示的なプリフォームの平面図の具体例を含んでいる。
【図３ａ】研磨ツールを作るための単一金型の特定の実施形態の具体例を含んでいる。
【図３ｂ】研磨ツールを作るための金型パックで使用される金型の特定の実施形態の具体例を含んでいる。
【図４】プレス成形前の装填金型の特定の実施形態の具体例を含んでいる。
【図５】プレス成形前の装填金型パックの特定の実施形態の具体例を含んでいる。
【図６】プレス作業の特定の実施形態を例示する断面図を含んでいる。
【図７】プレス成形後の金型の特定の実施形態の具体例を含んでいる。
【図８】プレス成形後の金型パックの特定の実施形態の具体例を含んでいる。
【図９ａ】レリーフを有する研磨ツールの特定の実施形態の具体例を含んでいる。
【図９ｂ】図９ａの例示的な研磨ツールの平面の具体例を含んでいる。
【図９ｃ】図９ａおよび図９ｂの例示的な研磨ツールの側面図の具体例を含んでいる。
【図１０ａ−ｃ】レリーフが代替的な方向に向いている研磨ツールの複数の例示的な実施形態の具体例を含んでいる。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
さまざまな図面で使用される同じ参照記号は、類似または同一の品目を示している。
【００１５】
本開示の１つの態様によれば、結合材に研磨粒子を含んでいるプリフォームを一軸ホットプレス成形して固定研磨体を形成することを含む方法が開示されている。一軸ホットプレス成形では、実質的に１方向でまたは単一の軸に沿って、力が本体に印加され、その間、本体を加熱することで、本体の幾何形状を実質的に変更する。一軸ホットプレス成形の間、それに沿って力が印加される軸を、本明細書ではプレス成形軸と呼ぶ。したがって、本開示の１つの態様によれば、固定研磨体は、単一の軸（すなわち、プレス成形軸）に沿ってプリフォーム（例えば、グリーン体または非焼結体）をホットプレス成形することによって形成され得る。
【００１６】
図１は、実施形態による一軸ホットプレス工程を使用して研磨ツールを作る方法１００を含んでいる。方法１００は、段階１０２では、研摩粒子を結合材と結合させて混合物を形成することを含んでいる。研摩粒子は、無機材料、例えば酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化窒化物、オキシカーバイドまたはそれらの組み合わせを含んでいることができる。１つの特定の例では、研摩粒子は、アルミナ、シリカカーバイド、シリカ、セリアまたはそれらの組み合わせを含んでいることができる。特定の実施形態は、超砥粒材料でできた研摩粒子を利用してもよい。適切な超砥粒は、ダイヤモンド、立方窒化ホウ素（ＣＢＮ）またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。１つの特定の実施形態では、研摩粒子は、本質的にダイヤモンドから成っていることができる。さらに、別の特定の実施形態では、研摩粒子は、３．５体積％以下の量で存在するダイヤモンド粗粒子を含むことができる。
【００１７】
結合材は、無機材料を含んでいることができる。ある実施形態では、結合材の主要な含量（例えば、体積、重量または分子百分率の５０％より大きい）は、無機材料を含んでいてもよい。例えば、結合材は、ガラス質材料などのセラミックであってもよい。
【００１８】
別の例では、結合材は、金属または金属合金を含んでいてもよい。例えば、結合材は、１つ以上の遷移金属元素を含んでいることができる。適切な遷移金属元素として、バナジウム、クロミウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、銅、亜鉛、スズ、ジルコニウム、銀、モリブデン、タンタル、タングステンまたはそれらの組み合わせが、これらに限定するわけではないが、含まれていてもよい。具体的には、結合材は、コバルト、鉄、銅およびニッケルを含む群から選択される１つ以上の遷移金属元素を含んでいることができる。特定の態様では、結合材は、電解鉄粉、予合金化青銅、ニッケル塩基合金またはそれらの組み合わせを含んでいてもよい。例示的な、非限定的な実施形態では、結合材は、４０重量％電解鉄粉（−３１５メッシュ）、４８重量％水アトマイズ予合金化青銅９０／１０（−２００メッシュ）、および１２重量％ニッケル塩基合金（５３−７５μｍ）を含んでいてもよい。
【００１９】
別の例では、結合材は、有機材料を含んでいることができる。ある実施形態では、結合材の主要な含量（例えば、体積、重量または分子百分率が５０％より多い）は、有機材料を含んでいてもよい。例証的有機材料として、ポリマー類、例えばグリコール、樹脂、デキストリン、接着剤、ポリエチレン、エチレン、プロピレン、ポリビニルアルコールまたはそれらの組み合わせなどが含まれ得る。特定の例では、結合材は、樹脂であってもよい。例証的樹脂類として、熱硬化性樹脂類、熱可塑性プラスチック類またはそれらの組み合わせが含まれてもよい。例えば、樹脂類として、ノボラックやレゾールなどのフェノール類、エポキシ類、不飽和ポリエステルなどのポリエステル類、シアン酸エステル類、シェラック類、ポリウレタン類、ゴム、ポリイミド類、ビスマレイミド類、メラミン類またはそれらの組み合わせが含まれ得る。
【００２０】
他の実施形態は、例えば、有機材料および無機材料を組み合わせた合成材料でできた結合材を使用してもよい。例えば、結合材は、高分子物質（例えば、樹脂）と結合した金属材料の組み合わせを含んでいることができる。
【００２１】
研摩粒子および結合材の他に、混合物は、添加剤などのその他の材料を含んでいてもよい。いうまでもなく、添加剤が混合物の中に含まれることで、最終的な研磨体を適切に形成することが容易になり得る。当該添加剤の例には、安定化剤、結合剤、界面活性剤、細孔形成剤などが含まれ得る。添加剤には、潤滑油、例えば黒鉛粉末潤滑剤用添加剤（５０−１５０メッシュ）も含まれ得る。特定の態様では、当該潤滑剤用添加剤は、５．０体積％以下の量で存在することができる。
【００２２】
研摩粒子および結合材を含む混合物を形成した後、段階１０４では、混合物を、プリフォームに形成することができる。例えば、図２ａおよび図２ｂは、プリフォーム２００の例示的な実施形態を図示している。プリフォームの形成後、１０６では、プリフォームを、金型の中に配置し得る。金型は、プリフォームを保持できる形状になった開口と、開口に隣接して配置される１つ以上の凹所を含んでいてもよい。例証的な実施例として、図３ａは、単一のプリフォーム（例えば、図２のプリフォーム２００）を保持するための金型３００の実施形態を図示しており、図４は、プレス成形前の装填金型の例示的な実施形態を図示している（例えば、図２のプリフォーム２００を装填した図３ａの金型３００）。
【００２３】
プリフォームを金型の中に配置した後、それに続く工程において、段階１０８では、プリフォームを金型（例えば、図４の装填金型）の中で一軸ホットプレス成形し、最終形状の研磨体を形成する。本明細書における実施形態による特定の工程では、一軸ホットプレス成形の間に、プリフォームの幾何形状は、プリフォームの幾何形状が測れる程度まで変更されて、プリフォームの形状とは著しく異なる幾何形状を有する最終形状の研磨体を形成するように、実質的に変更することができる。１つの実施形態では、プリフォームの幾何形状は、一軸ホットプレス成形の間に変更されて、レリーフを有する最終形状の研磨体を形成することができる。本明細書における実施形態によって説明しているように、レリーフの形状は、プリフォームを保持するのに使用される金型の形状によって決められ得る。
【００２４】
本明細書で記載しているように、図１は、単一軸（すなわち、プレス成形軸）に沿ってプリフォーム（例えば、グリーン体または非焼結体）をホットプレス成形することによって、レリーフを有する固定研磨体を形成する方法の特定の実施形態を説明している。特定のプリフォームの研磨粒子および結合材は、形成される研磨ツールの種類に基づいて選択されてもよい。
【００２５】
図２ａおよび図２ｂは、プリフォーム２００の例示的な実施形態を図示している。図２ａおよび図２ｂに示されるように、プリフォーム２００は、上面２０２および上面２０２の反対側の底面２０４によって画定される本体を有していてもよい。例示されるように、特定の例では、上面２０２および底面２０４は、曲線状の輪郭を有していてもよく、特に、それぞれが凸面および凹面を画定していてもよい。プリフォーム２００の本体は、さらに、前面２２５および後面２２６によって画定することができ、これらの面は、互いに対して実質的に平行な、実質的には平坦面である。プリフォーム２００の本体は、前面２２５および後面２２６に対して、実質的に直交角度であってもよい、ある角度で伸張している側面２２７をさらに含んでいて、前面２２５および後面２２６をつなぐことができる。プリフォーム２００の本体は、水平軸２０８に沿って画定される本体の幅（Ｗ）だけ側面２２７から離れている側面２２８をさらに含んでいることができる。側面２２８は、前面２２５および後面２２６に対して、実質的に直行角度であってもよい、ある角度で伸張していて、前面２２５および後面２２６をつないでいてもよい。
【００２６】
別の態様では、プリフォーム面２０２、２０４の１つ以上は、輪郭を形成されてなくてもよいが、平坦であって、単一のプレートに沿って伸張していて、単一のプレートを画定していてもよい。これらの表面２０２、２０４は、成形工程の間に輪郭に形成されて、成形工程後に輪郭を保ち得る。
【００２７】
さらに図２ａに示されるように、プリフォーム２００の本体は、縦軸２０６に沿った最長寸法として画定される長さ（Ｌ）と、水平軸２０８に沿った、長さ（Ｌ）に直交する寸法として画定される幅（Ｗ）と、前面２２５および後面２２６によって画定される平面に対して垂直な側面２２７および２２８に沿った寸法として画定される厚み（Ｔ）と、を有することができる。プリフォーム２００は、長さ（Ｌ）および厚み（Ｔ）によって画定される平面に図示されるように、縦軸２０６に対して対称的な断面形状を有していてもよい。その上、図２ｂに示されるように、プリフォーム２００は、幅（Ｗ）および厚み（Ｔ）によって画定される平面に図示されるように、水平軸２０８に対して対称的な断面形状を有することができる。図２ａおよび図２ｂにおいて例示される特定の実施形態では、プリフォーム２００の厚み（ｔ）は、均一であり得る。
【００２８】
１つの実施形態では、プリフォーム２００は、グリーン体であってもよい。グリーン体は、未完成の物品、例えば非焼結材料であってもよいことを理解されたい。グリーン体は、完全には高密度化されていない物体であってもよく、さらなる処理が施されて、粒子成長および高密度化に影響を及ぼし得ることをさらに理解されたい。プリフォーム２００は、さまざまな成形方法によって形成されてもよく、成形方法として、ホットプレス成形またはコールドプレス成形などのプレス成形、型成形、鋳込み成形、押し出し成形またはそれらの組み合わせなどが挙げられる。１つの特定の工程によれば、グリーン体は、コールドプレス成形によって形成されることができる。
【００２９】
特定の例では、成形工程は、一軸ホットプレス成形によって形成される最終形状の研磨体の少なくとも１つの設計上の特徴が欠けている、一般的な形状を有するグリーン体の形成を含むことができる。例示的な設計上の特徴には、突起、凹所、パターン付きの特徴などが含まれ得る。
【００３０】
プリフォーム２００は、グリーン体の中に特定の含量の気孔率と、グリーン体の中に特定の含量の研摩粒子と、グリーン体の中に特定の含量の結合材とを含むことができる。さらに、グリーン体の中の気孔率の含量、グリーン体の中の研摩粒子の含量およびグリーン体の中の結合材の含量は、さまざまな要因に依存し得る。これらの要因には、プリフォーム２００のサイズ、処理中にプリフォーム２００にかかる圧密のパーセンテージ（すなわち、体積収縮の所期の量）、グリーン体の中の結合材の充填性、研摩粒子の充填性および任意の充填剤または添加剤の充填性などが、これらに限定するわけではないが含まれ得る。
【００３１】
特定の処理パラメータに基づいて、プリフォーム２００の特性は、成形過程の間に変更することができる。例えば、孔の少なくとも一部のサイズは、成形工程の間に縮小することができる。さらに、少なくとも一部の孔は、成形工程の間に潰すおよびなくすことができる。このようにプリフォーム２００の気孔率は、形成工程の間に低減することができ、プリフォームから形成される研磨ツールの気孔率は、形成工程前のプリフォーム２００の気孔率より少なくすることができる。さらに、研摩粒子の濃度も、研磨ツールを形成する形成工程の間にプリフォーム２００の体積の変化によって変更することができる。例えば、プリフォーム２００の体積が形成の間に短縮されるにつれて、研摩粒子の濃度は、全体積のパーセンテージとして表される場合には上昇する。相の最終的な含量（例えば、結合材料、研摩粒子、充填剤、さらに気孔率）を正確に制御することができるように、形成工程は厳密な状態に制御することができる。
【００３２】
図３ａは、単一のプリフォーム（例えば、図２のプリフォーム２００）を保持できる形状になっている金型３００の例示的な実施形態を図示している。実施形態によれば、金型３００は、炭素を含んでいてもよく、炭素でできていてもよいので、金型３００は、炭素ベース組成物であることができる。「炭素ベースの」とは、少なくとも５０％の炭素を含む組成物を意味することを理解されたい。別の例では、金型３００は、実質的に炭素であることができる。さらに、当該金型は、本質的に炭素から成っている。例えば、金型３００は、黒鉛であることができる。
【００３３】
図３ａに示される実施形態では、金型３００は、上部３０８および上部３０８から離れた下部３０９を含んでいることができ、これらの間に開口３０２を画定している。開口３０２は、プリフォーム２００を受け入れる形状であり得る。特に、上部３０８は、開口３０２の上方境界を画定しており、かつプレス成形の間にプリフォーム２００の表面（例えば、下部表面２０４）に直接接触するように構成されている表面３１８を有することができる。特に、上部３０６の表面３１８は、プレス成形の間に全面的に接触する、プリフォーム２００の下側表面２０４の湾曲に相補的な湾曲を有することができる。下部３０９は、開口３０２の下方境界を画定しており、かつプレス成形の間にプリフォーム２００の表面（例えば、上側表面２０２）に直接接触するように構成されている表面３１９を有することができる。特に、下部の表面３１９は、プレス成形の間に全面的に接触する、プリフォーム２００の上側表面２０２の湾曲に相補的な湾曲を有することができる。
【００３４】
さらに示されるように、金型３００は、後側部分３１０を含むことができる。後側部分は、プレス成形の間に一部のプリフォーム２００の一部分と係合するように構成することができ、特に、プレス成形の間に後面２２６の一部分に沿ってプリフォーム２００と係合し得る。１つの実施形態によれば、金型３００の後側部分３１０は、凹所３０４を含むことができる。凹所３０４は、後側部分３１０の体積の中に伸張している開口であることができる。凹所３０４は、開口３０２に隣接して配置することができ、かつ開口３０２と流体連通することができる。凹所３０４は、最終形状の研磨体の設計上の特徴（例えば、レリーフかレリーフパターン）に対応する形状を有していてもよい。１つの例示的な実施形態では、凹所３０４は、後側部分３１０の前面３１２から間隔を空けて配置されている、凹所３０４の底面を画定している表面３１４を含むことができる。表面３１４は、特定の輪郭（パターン付きの特徴または突起によって画定される滑らかな輪郭または粗面）していてもよい。
【００３５】
特定の例では、凹所３０４は、凹所３０４が側面３３３および３３４と交わるように、側面３３３と側面３３４の間の後側部分３１０の全幅に沿って伸張することができる。しかし、他の実施形態では、凹所３０４は、後側部分３１０の全幅のわずかな部分だけ伸張していてもよい。
【００３６】
１つの特定の実施形態によれば、凹所３０４は、特定の輪郭を有することができる。例えば、凹所３０４の輪郭は、金型３００の表面３１８または表面３１９の輪郭と類似していることができる。特に、凹所３０４は、凸形または凹形の弧を画定している曲線的な輪郭を有していてもよい。
【００３７】
図３ｂは、代替実施形態の具体例を含んでいる。特に、図３ｂは、金型部分、より厳密には、後側部分３１０用の代替設計を示している。図３ｂの後側部分３１０は、上側部分３２８および下側部分３２９でできていることができ、開口が、上側部分３２８と下側部分３２９の間に画定されている。上側部分３２９は、凹所３２４を有することができ、これは、本明細書の実施形態に記載される凹所３０４と同じ特性を有することができる。開口３２２は、プリフォーム（例えば、プリフォーム２００）を受け入れる形状になっていることができる。１つの実施形態によれば、上側部分３２８および下側部分３２９は、本明細書の実施形態よって記載されているように、上側部分３０８および下側部分３０９と同じ属性を有していることができる。後側部分３１０を上側部分３２８および下側部分３２９に分割することで、本明細書でさらに詳細に記載されるように、金型パックの中で複数のプリフォームを処理することを容易にすることができる。
【００３８】
図４は、実施形態による、装填金型の具体例を含んでいる。特に、金型には、上側部分３０８と下側部分３０９の間にプリフォーム２００が装填されている。図４に示すように、プリフォーム２００の下側表面２０４は、金型３００の上側部分３０８の表面３１８と直接接触することができ、プリフォーム２００の下側表面２０２は、金型３００の下側部分３０９の表面３１９と直接接触することができる。より厳密には、プリフォーム２００の下側表面２０４は、プリフォーム２００の全幅に沿って、上側部分３０８の表面３１８と直接接触することができる。その上、プリフォーム２００の表面２０２は、プリフォーム２００の全幅に沿って、下側部分３０９の表面３１９と直接接触することができる。金型３００と直接接触することとは、プリフォーム２００と、金型部分３０８および３０９との間に介在層がない場合を意味していることを理解されたい。
【００３９】
その上、プリフォーム２００の後面２２６は、金型３００の後側部分３１０の表面３１２と直接接触することができる。しかし、特に、後面２２６の一部は、凹所３０４で後側部分３１０から間隔を開けて配置することができ、凹所３０４は、凹所３０４の底部を画定している表面３１４を含んでおり、表面３１４は、プリフォーム２００の後面２２６から間隔を開けて配置することができる。表面３１４と後面２２６の間の空間は、プレス工程の間にプリフォーム２００の材料で充填されてもよい。
【００４０】
図５は、実施形態による、金型パックの具体例を含んでいる。金型パック５００は、単一の一軸プレス成形作業における複数のプリフォーム５３１およびプリフォーム５３２の処理および形付けを容易にする。例えば、金型パック５００は、金型３００の上側部分および下側部分３０８および３０９に対応する上側部分５１１および下側部分５１２を有する第１の金型部分５１０を含むことができる。第１のプリフォーム５３１は、上側部分５１１および下側部分５１２の間に配置することができる。しかし、下側部分５１２は、その後面５１５に形成される凹所５１３を含むことができ、凹所５１３は、下側部分５１２の体積の中に伸張している。凹所５１３は、本明細書の実施形態に記載される凹所の任意の特徴を有することができる。
【００４１】
金型パック５００は、上側部分５２１および下側部分５２２を含む第２の金型部分５２０を含むことができる。上側部分および下側部分５２１および５２２は、本明細書の実施形態に記載される金型部分の特徴を有することができる。特に、上側部分５２１は、その前面５２５に形成される凹所５２３を有することができ、凹所５２３は、上側部分５２１の体積の中に伸張している。
【００４２】
特に、金型パック５００は、第１および第２の金型部分５１０および５２０を利用することができ、これらは、互いに対して向かい合っていて、単一のプレス作業において複数のプリフォームを処理することを容易にしている。特に、プレス成形の間に、第１および第２の金型部分５１０および５２０は、プリフォーム５３１およびプリフォーム５３２が同時に処理されるように、一様に同じ速度で一軸方向に押圧および圧縮することができる。特に、凹所５１３および５２３は、対向する金型部分５１０および５２０のプリフォーム５３１および５３２に対して向かい合っていて、プレス成形の間にプリフォーム５３１および５３２の特徴（例えば、レリーフ）を適切に形成することを容易にし得る。
【００４３】
図５に図示する例示的な金型パック５００は、２つの金型部分５１０および５２０を含んでいるが、代替実施形態は、２つ以上の金型部分を含んでいることができる。例えば、金型パックは、少なくとも３つの金型を含んでいてもよい。別の例では、金型パックは、少なくとも４つの金型を含んでいてもよい。
【００４４】
図６は、実施形態による一軸ホットプレス成形工程の断面の具体例である。特に、一軸ホットプレス構造は、プリフォーム６０２を装填した金型構造６００を含んでおり、このプリフォームには、本明細書で実施形態に記載されるどのようなプリフォームも含まれることができる。１つの実施形態によれば、金型構造６００は、本明細書における実施形態で説明されている上側部分および下側部分の特徴を有する上側部分６０８および下側部分６０９を有している金型６３０を含むことができる。金型構造６００は、さらに、金型構造６００の中のプリフォーム６０２の少なくとも一部を収容するように構成されている型部分６６０および６６１を含むことができ、プレス作業の間にその側面に沿ってプリフォーム６０２の一部と直接接触してもよい。金型構造６００は、上側部分６０８より上に配置され、特にプレス作業の間、上側部分６０８に直接接触し得る上側パンチ６６２をさらに含んでいてもよい。金型構造６００は、下側部分６０８より下に配置され、特にプレス作業の間、下側部分６０９に直接接触し得る下側パンチ６６３をさらに含むことができる。
【００４５】
一軸プレス作業の間に、力（図６に「Ｆ」と示される）は、プレス軸（図６に「Ａ」と示される）に沿って、プリフォーム６０２に印加されてもよい。特に、プレス作業の間、力Ｆは、単一プレス軸Ａに沿って上側パンチ６６２上に印加することができ、プリフォーム６０２を上側部分および下側部分６０８および６０９の間で圧縮する。本体に印加される力は、圧力に変換され得、これはプリフォーム６０２の断面寸法に依存することを理解されたい。あるいは、上側パンチ６６２および下側パンチ６６３上にかかる同等のおよび対向する力などの、２つの対向する力を、金型構造６００の上部および底部から印加することができ、プリフォーム６０２を上側部分および下側部分６０８と６０９の間で圧縮する。単なる例証目的で、１つのプリフォーム６０２が、金型６３０の中に装填された状態で図示されている。しかし、本明細書における実施形態で説明されるように、金型６３０は、１つ以上のプリフォームを収容するように考案することができることを理解されたい。この場合、複数の研磨体を、単一のプレス作業で複数のプリフォームから作ってもよい。
【００４６】
形成工程は、特定の成形パラメータを含むことができる。例えば、印加される圧力は、ある程度さまざまな要因に依存し得、要因として、プリフォームの中の特別な構成要素、プリフォームの中の相の含量、プリフォームと最終形状の固定研磨製品との間で意図される収縮量、適用される温度、大気などが、これらに限定するわけではないが、挙げられる。
【００４７】
１つの実施形態によれば、金属を含んだ結合材を備えていているプリフォーム６０２は、少なくとも約４．９ＭＰａ（７１０ｐｓｉ）の圧力で一軸ホットプレス成形することができる。他の実施形態では、一軸ホットプレス作業の間に印加される力は、少なくとも約１４．７ＭＰａ（２１３２ｐｓｉ）またはさらに、少なくとも約１９．６ＭＰａ（２８４２ｐｓｉ）などの、少なくとも約９．８Ｍｐａ（１４２１ｐｓｉ）のプリフォーム６０２上への圧力であることができる。さらに、１つの実施形態によれば、圧力は、約４４．１ＭＰａ（６３９８ｐｓｉ）以下、例えば約３９．２ＭＰａ（５６８５ｐｓｉ）以下、約３４．３ＭＰａ（４９７５ｐｓｉ）以下、またはさらに、約２９．４ＭＰａ（４２６４ｐｓｉ）以下であってもよい。金属を含んだ結合材を備えていているプリフォーム６０２は、上述の最小値および最大値のいずれかを含む範囲の中の圧力で一軸ホットプレス成形してもよいことを理解されたい。
【００４８】
一軸ホットプレス成形は、特定の大気で行われてもよい。例えば、実施形態による１つの工程では、プリフォーム６０２は、空気から成る大気で、一軸ホットプレス成形を施すことができる。別の例では、プリフォーム６０２は、不活性雰囲気で一軸ホットプレス成形を施すことができる。「不活性雰囲気」とは、プレスの間にプリフォーム６０２の構成要素と反応する可能性のあるガスを含まない大気を意味していることを理解されたい。別の例では、プリフォーム６０２は、酸化性雰囲気で一軸ホットプレス成形を施すことができる。あるいは、プリフォーム６０２は、還元性雰囲気で一軸ホットプレス成形を施してもよい。
【００４９】
１つの実施形態によれば、一軸ホットプレス成形は、一軸性の力の印加と同時に、加熱することを含むことができる。形成工程は、特定の成形温度を含むことができ、それは、ある程度さまざまな要因に依存してもよく、要因として、プリフォームの中の特別な構成要素、プリフォームの中の相の含量、プリフォームと最終形状の固定研磨製品の間で意図される収縮量、適用される温度、大気などが、これらに限定するわけではないが、挙げられる。
【００５０】
例えば、金属を含んだ結合材を備えていているプリフォーム６０２では、一軸ホットプレス成形は、少なくとも約６００°Ｃ（１１１２°Ｆ）、例えば、少なくとも約６５０°Ｃ（１２０２°Ｆ）、少なくとも約７００°Ｃ（１２９２°Ｆ）またはさらに、少なくとも約７５０°Ｃ（１３８２°Ｆ）の温度で行なうことができる。特定の実施形態では、温度は、約１１００°Ｃ（２０１２°Ｆ）以下、例えば、約１０００°Ｃ（１８３２°Ｆ）以下、約９００°Ｃ（１６５２°Ｆ）以下、またはさらに、約８００°Ｃ（１４７２°Ｆ）以下であってもよい。一軸ホットプレス成形を、上述の最低温度および最高温度のいずれかを含む範囲の中の温度で行ってもよいことを理解されたい。
【００５１】
プレス作業の間に、プリフォーム６０２は、プリフォーム６０２が液相焼結工程によって形成されるように、ある温度まで加熱され得る。液相焼結は、焼結の１つの方法であり、プリフォーム６０２の１つの相の少なくとも一部（例えば、結合材の一部）が、溶融するまたは液体になることを理解されたい。特に、液相焼結は、プリフォーム６０２を高密度化して最終形状の研磨製品にすることをさらに含むことができる。１つの実施形態では、液相焼結は、プリフォーム６０２の結合材組成物の少なくとも一部を液相に変化させることを含むことができ、液体は、プレス作業の間に、金型６３０の中で位置を変えて、プリフォーム６０２の幾何形状を変化させることを容易にすることができる。特定の例では、プリフォーム６０２の組成物およびプレス作業を組み合わせることで、毛管作用によって、プリフォーム６０２の中で液相の動きを促進して、未溶融の粒子をより好ましいパッキング配置に再構成することができる。
【００５２】
特に、一軸ホットプレスの間に、プリフォーム６０２の結合材の一部は、軟化または溶融し得るので、結合材および研摩粒子の一部が金型６３０の１つ以上の凹所に流れ込むことが可能になり、結果的にはプリフォーム６０２の幾何形状がかなり変化することになる。結合材の液相は、結合材の未溶融部分および未溶融砥粒を凹所に運び得る。例えば、プリフォーム６０２の少なくとも１つの表面の幾何形状は、一軸ホットプレス成形の間に実質的に変更されて、表面から突出するレリーフを含むようになってもよい。特定の実施形態によれば、プリフォーム６０２の少なくとも一部は、液相焼結を施され、液体部分が、上側部分および下側部分の間に形成される開口と流体連通している凹所（例えば、図３ａの凹部３０４）に流れ込むことが可能になり、プリフォーム６０２は、開口の中に配置される。
【００５３】
このようにして、ネットシェイプ研磨体またはニアネット研磨体が、一軸ホットプレス作業の間に形成され得る。「ネットシェイプ」研磨体とは、プレス作業が完了されたときに、金型６３０によって実現される所期の形状と本質的に同じ幾何形状を有するものであると理解されたい。「ネットシェイプ」研磨体は、さらなる形状変更処理を必ずしも必要としなくてもよい。「ニアネットシェイプ」研磨体とは、プレス作業が完了されたときに、金型６３０によって実現される所期の形状と本質的に同じ幾何形状を有するものであり、さらにわずかな最終処理ではあるが、最終処理を必要とし得るものである。
【００５４】
図７は、実施形態によって、一軸ホットプレス成形が完了し、最終形状の研磨体が形成された後の金型７００の例示的な実施形態を含んでいる。特に、金型７００は、上側部分７０８、下側部分７０９、後側部分７１０および金型７００の中に収容された最終形状の研磨体７０２の配列を含んでいる。図７に示すように、１つの実施形態によれば、一軸ホットプレス作業を行った後、プリフォームの幾何学的寸法は、最終形状の研磨製品が、後側部分７１０の凹所７０４の中に配置されるレリーフ７０６を含むことができるように変化しており、特に、レリーフ７０６は、凹所７０４の形状に、相補的な形状を有すことができる。したがって、レリーフ７０６は、凹所７０４の形状に対応する三次元形状を有すことができる。
【００５５】
図８は、一軸ホットプレス作業を行った後の、装填金型パック８００の例示的な実施形態を図示している。理解されるように、装填金型パック８００は、複数のプリフォームを単一の一軸ホットプレス作業で最終形状の研磨物品８３１および８３２に形成するのに適した、複数の金型８１０および８２０を含むことができる。本明細書における実施形態で説明されるように、一軸ホットプレス作業は、最終形状の研磨物品８３１および８３２の少なくとも１つの幾何学的寸法が、対応するプリフォームの幾何学的寸法とは異なるように、プリフォームに幾何形状の変化を促進する方法で、行なうことができる。特に、図８に示すように、最終形状の研磨製品８３１は、内部に形成され、かつ凹所８１２と相補的な形状を有するレリーフ８０６を有することができる。最終形状の研磨製品８３２は、内部に形成され、かつ凹所８１３と相補的な形状を有するレリーフ８０７を有することができる。
【００５６】
図９ａは、実施形態による研磨製品の具体例を含んでいる。特に、研磨製品は、研磨体９００の長さ（Ｌ）だけ離れている上面９０２および上面９０２の反対側の底面９０４によって画定される研磨体９００を含むことができる。特定の例では、上面９０２および底面９０４は、曲線状の輪郭を有していてもよく、特に、凸形および凹形の表面をそれぞれが画定していてもよい。研磨体９００は、前面９２５および後面９２６に対して、実質的に直交角度であってもよい、ある角度で伸張している側面９２７をさらに含むことができ、この側面は、前面９２５および後面９２６をつないでいる。研磨体９００は、側面９２７から本体の幅（Ｗ）だけ離れている側面９２８をさらに含むことができる。側面９２８は、前面９２５および後面９２６に対して、実質的に直交角度であってもよい、ある角度で伸張することができ、前面９２５および後面９２６をつないでいる。
【００５７】
研磨体９００は、厚み（Ｔ）だけ互いに離れている前面９２５および後面９２６によってさらに画定されることができる。特に、研磨体９００は、前面９２５からの伸張している突起形状のレリーフ９９０を含むことができる。特定の例では、レリーフ９９０は、前面９２５からある角度で伸張している第１の表面９９１および前面９２５からある角度で伸張していて、かつ第３の表面９９３だけ表面９９１から離れている第２の表面９９２によって画定され得る。図示するように、第１の角度９９５は、第１の表面９９１と第３の表面９９３の間に画定され得る。第１の角度９９５は、鋭角、鈍角または実質的に直交角度であることができる。図９ａに図示する実施形態によれば、第１の角度９９５は、実質的に直交角度を画定している。
【００５８】
さらに例示されるように、第２の角度９９６は、第２の表面９９２と第３の表面９９３の間に画定され得る。第２の角度９９６は、鋭角、鈍角または実質的に直交角度であることができる。図９ａに図示する実施形態によれば、第２の角度９９６は、実質的に直交角度を画定している。
【００５９】
さらに理解されるように、レリーフ９９０が、特定の表面の間に角度が画定されるように、特定の断面で多角形を有しているように図示されているが、他の表面を、他の特定の多角形を画定するのに使用することができる。例えば、レリーフ９００は、三角形、四角形、五角形、六角形、または任意の他の多角形の断面形状を有することができる。さらに、四角形レリーフは、平行四辺形、例えば菱形、長斜方形、長方形または正方形であることができる。さらに、四角形レリーフは、台形、不等辺四辺形または二等辺台形であることができる。別の態様では、レリーフ９９０は、半径または丸みのある稜線が利用されるように、１つ以上の曲線からなる表面によって画定されることができ、レリーフ９９０は、半円形である断面形状を有することができる。さらに、レリーフは、文言、文字、数字、記号、英数字記号、などを含み得るパターンに形成することができる。特定の態様では、レリーフによって形成されるパターンは、レリーフが形成される部分を識別するのに使用することができる。
【００６０】
実施形態によれば、レリーフ９９０は、側面９２７と９２８の間で研磨体９００の幅（Ｗ）の少なくとも一部の間に伸張することができる。別の実施形態では、レリーフ９９０は、レリーフ９９０が側面９２７および９２８と交差するように、本体９００の幅（Ｗ）の全寸法の間に伸張することができる。その上、図示するように、レリーフ９９０は、表面９９１、９９２および９９３が、研磨体９００の幅（Ｗ）に沿って伸張する湾曲を有しているように形成することができる。特に、レリーフ９９０を画定している表面９９１、９９２および９９３は、幅（Ｗ）の寸法に沿って伸張している同じ湾曲を有し、研磨体９００の上部および底面９０２および９０４の湾曲と同じ弧を画定することができる。
【００６１】
図９ｂは、研磨体９００の透視図を含んでいる。図示するように、研磨体９００は、研磨体９００の長さ（Ｌ）および厚み（Ｔ）の寸法によって画定される平面９５０で非対称性を有することができる。特に、レリーフ９９０は、前面９２５からの角度で伸張し、プレス軸と平行であるに対して非対称性を画定することができる。さらに詳細には、図９ｃは、平面９５０に沿った研磨体９００の断面図を含んでいる。図示するように、本体９００は、本体９００の外面である前面９２５から伸張しているレリーフ９９０を含むことができ、一軸ホットプレス作業の間に印加される力の軸（Ａ）と平行な平面９５１を画定することができる。
【００６２】
１つの実施形態では、レリーフ９９０は、研磨体９００の表面上にデザインを含んでいてもよい。例えば、レリーフ９９０は、例えば、会社ロゴ、製品ロゴ、製品番号または製造番号ロゴなどのロゴの表示を含んでいてもよい。特定の例では、レリーフ９９０は、例えば、会社ロゴ、製品ロゴ、製品番号または製造番号などのロゴを含む表示であってもよい。
【００６３】
図１０ａ、１０ｂおよび１０ｃは、本明細書における実施形態による研磨製品の具体例を含んでいる。特に、研磨製品は、実施形態による代替デザインを示している研磨体を含んでいる。例えば、図１０ａは、本体１０００からプレス軸Ａに対して直角「Ｒ」に伸張しているレリーフ１０９０を有する本体１０００を含む研磨製品の具体例を含んでいる。すなわち、図１０ａのレリーフ１０９０は、第１の表面１０９１と前面１０２５の間に直角Ｒを画定することができる。
【００６４】
別の例として、図１０ｂは、本体１０５１からプレス軸Ａに対して鋭角「Ｃ」に伸張しているレリーフ１０９０を有する本体１０５１を含む研磨製品の具体例を含んでいる。すなわち、図１０ｂのレリーフ１０９０は、第１の表面１０９１と本体１０５１の前面１０２５の間に鋭角Ｃを画定することができる。したがって、図示するように、レリーフ１０９０は、本体１０５１の上面１００２に向かって、上方に伸張することになる。
【００６５】
別の実施例では、図１０ｃは、本体１０５２からプレス軸Ａに対して鈍角「Ｏ」に伸張しているレリーフ１０９０を有する本体１０５２を含む研磨製品の具体例を含んでいる。すなわち、図１０ｃのレリーフ１０９０は、レリーフ１０９０の第１の表面１０９１と本体１０５２の前面１０２５の間に鈍角Ｃを画定することができる。したがって、図示するように、レリーフ１０９０は、本体１０５２の底面１００４に向かって、下方に伸張することになる。
【００６６】
特定の実施形態では、形成工程の前に、プリフォームは、特定の含量の気孔率を含んでいてもよい。例えば、プリフォームは、プリフォームの全体積に対して、少なくとも約２０体積％の気孔率、例として、少なくとも約２５体積％の気孔率、少なくとも約３０体積％の気孔率、またはさらに、少なくとも約３５体積％の気孔率などを含むことができる。さらに、プリフォームは、プリフォームの全体積に対して、約６０体積％以下の気孔率、例として、約５５体積％以下の気孔率、約５０体積％以下の気孔率、または約４５体積％以下の気孔率などを含んでいてもよい。プリフォームは、上述の最小値および最大値のいずれかを含む範囲の中の気孔率含量を含み得ることを理解されたい。
【００６７】
別の特定の実施形態によれば、プリフォーム上での形成処理が完了すると、研磨体は、結果的に気孔率が０体積％であってもよい。別の実施形態では、本体は、特定の含量の気孔率を含んでいてもよい。例えば、本体は、本体の全体積に対して、少なくとも約１体積％の気孔率、例として、少なくとも約３体積％の気孔率、少なくとも約５体積％の気孔率、またはさらに、少なくとも約１０体積％の気孔率などを含んでいてもよい。さらに、本体は、本体の全体積に対して、約２０体積％以下の気孔率、例として、約１５体積％以下の気孔率などを含んでいてもよい。本体は、上述の最小値および最大値のいずれかを含む範囲の中の気孔率含量を含み得ることを理解されたい。
【００６８】
別の実施形態によれば、形成処理が完了すると、研磨体は、特定の含量の結合材を含んでいてもよい。例えば、本体は、本体の全体積に対して、少なくとも約１０体積％の結合材を含んでいてもよい。特定の他の例では、本体は、少なくとも約１５体積％の結合材、少なくとも約２０体積％の結合材、またはさらに、少なくとも約２５体積％の結合材を含むことができる。さらに、本体は、本体の全体積に対して、約７０体積％以下の結合材、例として、約６５体積％以下の結合材などを含んでいてもよい。本体は、上述の最小値および最大値のいずれかを含む範囲の中の結合材量を含み得ることを理解されたい。
【００６９】
実施例
特定の実施形態では、プリフォームの長さＬに沿った一軸ホットプレスでは、長さ（Ｌ）は、例えば、プリフォームを備えている混合物の成形性およびプリフォームを形成するのに使用される圧密ツールの予想耐用年数を考慮することによって選択される。プリフォームの最終長は、充分な圧密を提供することで、金型の中に置かれるときに、プリフォームを、破壊することなく容易に扱うのに十分強固でありながらも、プリフォーム混合物の研摩粒子による圧密ツール上の摩耗が限定的であるように選択されなければならない。３０重量％から１００重量％の青銅および４０重量％から６０重量％の鉄と、２体積％から１２．５体積％の最終的な研磨含量（最終的な研磨体において計測されるように）とを備えている結合材では、圧密圧力は、約６８．９Ｍｐａ（１０．０ｋｓｉ）から約４４１．３ＭＰａ（６４．０ｋｓｉ）の間およびそれらを含む範囲内であることができ、ホットプレス温度は、約６００°Ｃ（１１１２°Ｆ）から約１１００°Ｃ（２０１２°Ｆ）の間およびそれらを含む範囲内であることができ、ホットプレス圧力は、約４．９ＭＰａ（７１０ｐｓｉ）から約４４．１ＭＰａ（６３９８ｐｓｉ）の間およびそれらを含む範囲内であることができる。
【００７０】
一例を挙げると、研磨体は、プリフォーム混合物を含んでいて、この混合物は、
４０重量％の電解質鉄粉（−３１５メッシュ）、４８重量％水アトマイズ予合金化青銅９０／１０（−２００メッシュ）および１２重量％のニッケル塩基合金（５３−７５μｍ）を有している結合材と、
３．５体積％のダイヤモンド粗粒子研磨粒子と、
５．０体積％の黒鉛粉末潤滑剤用添加剤（５０−１５０メッシュ）とを含んでいる。
【００７１】
プリフォーム混合物は、約３７２ＭＰａ（５４ｋｓｉ）の圧密圧力で圧縮されて、最終的な研磨体より約１．８倍大きい長さを含んでいるプリフォームを形成する。プリフォームは、約９００°Ｃ（１６５２の°Ｆ）の温度および約１９．６ＭＰａ（２８４２ｐｓｉ）の圧力でホットプレス成形されて、研磨体を形成する。
【００７２】
本明細書における実施形態は、最新技術からの離脱を表している。伝統的には、固定研磨製品は、コールドプレスまたはホットプレスなどの工程を経て形成される。そのような工程では、プリフォームの表面全体に、力が均一に印加されて、最終形状の研磨体を形成する。さらに、一軸プレス作業に関すると、この工程は、均一な組成物を有するそうした材料のために当業界において留保されている。不均質の組成物を有する材料は、最終形状の本体の中に結果として密度勾配を生じさせ、したがって、不完全な形成状態の不適当な製品となる可能性のある差別的圧密力学を有していると考えられている。しかし、本実施形態は、固定研磨製品を形成するために研磨粒子および結合材を含む不均質の本体を一軸ホットプレス成形することに着眼している。本明細書における実施形態は、プリフォームの組成物、プリフォームの形状、金型の組成物および形状、圧力、温度および大気などの処理パラメータ、液相焼結および固定研磨体の形成工程および最終形状の属性を促進する、プリフォームと最終形状研磨製品との間の幾何形状の変化などの、これらに限定するわけではない特徴を組み合わせて利用している。
【００７３】
前述において、特定実施例および特定の構成要素の接続についての言及は、例証的である。連結または接続される構成要素についての言及は、本明細書に記載する方法を実行するために理解されるように、前述の構成要素間の直接接続または１つ以上の介在構成要素を介した間接接続のどちらかを開示することを意図するものと理解されたい。このように、上記の開示内容は、例証的であって、制限的なものではなく、添付の請求の範囲は、当該変更態様、改良および他の実施形態、の全てを含んでいると意図されるものである。したがって、本発明の範囲は、後続の請求項およびそれらの等価物を最も幅広い許容可能な解釈によって、法律によって認められる可能な最大限の範囲まで決定されるものであり、前述の詳細説明によって制限または限定されるものではない。
【００７４】
開示内容の要約は、請求項の範囲または意味を解釈するまたは制限する目的で使用されるものではないという了解の下に提示されている。さらに、前述の詳細な説明では、開示を合理化するために、さまざまな特徴を、まとめて単一の実施形態で説明している場合がある。この開示は、請求される実施形態が、各請求項において明白に詳述されるものよりも多くの特徴を必要としているという意図を反映していると解釈されるものではない。むしろ、後続の請求項が反映しているように、発明の主題は、開示される実施形態のいずれかのすべての特徴より少ないものを対象とし得る。したがって、後続の請求項は、各請求項が、別々に請求された主題を画定する独立したものとして詳細な説明に組み込まれている。
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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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【図９ａ】
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【図９ｂ】
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【図９ｃ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１０ｃ】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年4月27日(2013.4.27)
【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】
固定研磨体を形成する方法において、
結合材の中に研摩粒子を備えているプリフォームを一軸ホットプレス成形して固定研磨体を形成することを備えていて、一軸ホットプレス成形が、液相焼結を備えている、方法。
【請求項２】
約６００°Ｃ（１１１２°Ｆ）から約１１００°Ｃ（２０１２°Ｆ）までの範囲内の温度で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
約４．９ＭＰａ（７１０ｐｓｉ）から約４４．１ＭＰａ（６３９８ｐｓｉ）までの範囲の圧力で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記研摩粒子が、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、酸化窒化物、オキシカーバイドおよびそれらの組み合わせからなる前記群から選択される材料を備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも２つのプリフォームを同時にプレス成形することをさらに備えている、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
プレス成形が、ニアネットシェイプ固定研磨体を形成している、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
本体を形成する方法において、
研摩粒子を備えるプリフォームを一軸ホットプレス成形して、プレス成形軸と平行に伸張する平面から伸張しているレリーフを有する本体を形成することと、
前記本体の前記最終形状が、前記プレス成形軸に対して非対称であるように、前記本体を形成することと、を備えている方法。
【請求項８】
前記平面が、前記本体の外面を画定している、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
一軸ホットプレス成形が、液相焼結を備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
約６００°Ｃ（１１１２°Ｆ）から約１１００°Ｃ（２０１２°Ｆ）までの範囲内の温度で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
約４．９ＭＰａ（７１０ｐｓｉ）から約４４．１ＭＰａ（６３９８ｐｓｉ）までの範囲の圧力で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
酸化性雰囲気、還元性雰囲気または不活性雰囲気の内の１つで一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
不活性雰囲気で一軸ホットプレス成形することをさらに備えている、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記本体が、複合体を備えている、請求項７に記載の方法。
【請求項１５】
固定研磨体を形成する方法において、
研磨粒子および結合材を備えるグリーン体を形成することと、
前記グリーン体を金型の中に配置することと、
前記グリーン体を一軸ホットプレス成形して、固定研磨体を形成することと、を備えている方法。
【国際調査報告】
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