(57)【要約】  セラミック粒状材料はアルミナ粒子を含み、上記粒子は、１５ｍ2／ｇ以上及び７５ｍ2／ｇ以下の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法（Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）により測定されるような０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、上記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、当該凹面形の外周部分は、粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子は、１５ｍ2／ｇ以上且つ７５ｍ2／ｇ以下の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分は、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項２】
前記ＳＳＡが６０ｍ2／ｇ以下である、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項３】
前記ＳＳＡが５０ｍ2／ｇ以下である、請求項２に記載のセラミック粒状材料。
【請求項４】
前記ＳＳＡが４０ｍ2／ｇ以下である、請求項３に記載のセラミック粒状材料。
【請求項５】
前記ＳＳＡが３０ｍ2／ｇ以下である、請求項４に記載のセラミック粒状材料。
【請求項６】
前記アルミナ粒子がα相アルミナを含んで成る、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項７】
前記アルミナ粒子が、α相アルミナから本質的に成る、請求項６に記載のセラミック粒状材料。
【請求項８】
前記アルミナ粒子が、少なくとも８５重量％のα相アルミナを含んで成る、請求項６に記載のセラミック粒状材料。
【請求項９】
前記アルミナ粒子が、本質的に完全にα相アルミナである、請求項８に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１０】
前記アルミナ粒子が、単結晶のα相アルミナである、請求項９に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１１】
前記アルミナ粒子が、１５％未満の凹面度を有する、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１２】
前記アルミナ粒子が、１０％未満の凹面度を有する、請求項１１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１３】
前記アルミナ粒子が、５％未満の凹面度を有する、請求項１２に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１４】
前記アルミナ粒子が、０．７１０以上の平均真円度を有する、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１５】
前記平均真円度が、０．７２０以上である、請求項１４に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１６】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子は、ＴＥＭにより測定された場合の１３５ｎｍ未満の平均第一粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分は、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項１７】
前記平均第一粒径が１２５ｎｍ未満である、請求項１６に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１８】
前記平均第一粒径が１００ｎｍ未満である、請求項１７に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１９】
前記平均第一粒径が９０ｎｍ未満である、請求項１８に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２０】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子は、ＴＥＭにより測定された場合の１３５ｎｍ以下の平均第一粒径と、光子相関分光法により測定された場合の１５０ｎｍ以上のｄ85により特徴付けられる第二粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分は、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項２１】
前記ｄ85が１５５ｎｍ以上である、請求項２０に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２２】
前記ｄ85が、１６０ｎｍ以上である、請求項２１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２３】
前記ｄ85が、１７０ｎｍ以上である、請求項２２に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２４】
前記ｄ85が、１８０ｎｍ以上である、請求項２３に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２５】
前記第二粒径が、１３５ｎｍ以下のｄ50によりさらに特徴付けられる、請求項２０に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２６】
前記第二粒径が、１２０ｎｍ以下のｄ50によりさらに特徴付けられる、請求項２５に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２７】
前記第二粒径が、１００ｎｍ以下のｄ50によりさらに特徴付けられる、請求項２６に記載のセラミック粒状材料。
【請求項２８】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子は、１５ｍ2／ｇ以上且つ７５ｍ2／ｇ以下の比表面積（ＳＳＡ）と、ＴＥＭにより測定された場合の１３５ｎｍ未満の平均第一粒径と、光子相関分光法により測定された場合の１５０ｎｍ以上のｄ85により特徴付けられる第二粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分は、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項２９】
次の各ステップを含むセラミック粒状材料の形成方法；
ルースパウダーを、熱処理チャンバー内に提供するステップ、当該ルースパウダーは粒子を含む：そして
前記ルースパウダーを、約０．１ｋｓｉ以上の圧力で熱間静水圧プレスする（ＨＩＰｉｎｇ）ステップ、ここで前記粒子は、前記ルースパウダーの相転移を実施するために、個々に静水圧プレスされる。
【請求項３０】
前記ルースパウダーが、アルミナ質粒子を含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記アルミナ質粒子が、非α−アルミナを含んで成る、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記アルミナ質粒子が、アルミナ水和物を含んで成る、請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記アルミナ質粒子が、ベーマイトを含んで成る、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記アルミナ質粒子が、遷移アルミナを含んで成る、請求項３１に記載の方法。
【請求項３５】
ＨＩＰｉｎｇが、３００℃以上の温度で実施される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
ＨＩＰｉｎｇが、４００℃以上の温度で実施される、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
ＨＩＰｉｎｇが、４５０℃以上の温度で実施される、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
ＨＩＰｉｎｇが、０．２５ｋｓｉ以上の圧力で実施される、請求項２９に記載の方法。
【請求項３９】
ＨＩＰｉｎｇが、０．５ｋｓｉ以上の圧力で実施される、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
ＨＩＰｉｎｇが、１．０ｋｓｉ以上の圧力で実施される、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
ＨＩＰｉｎｇが、２．０ｋｓｉ以上の圧力で実施される、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
アルミナ質原料を、シードと、当該アルミナ質原料及びシードの合計重量に対して０．１重量％以上のシード充填水準において混合するステップ；そして
前記アルミナ質材料を、遷移アルミナを含んで成るルースパウダーに転移させるために、混合されたアルミナ水和物及びシードをか焼するステップ：
をさらに含む、請求項２９に記載の方法。
【請求項４３】
前記シードが、α−アルミナを含んで成る、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記アルミナ質原料が、アルミナ水和物を含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４５】
前記アルミナ質原料が、ベーマイトを含む、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記シードが、０．２５重量％以上の量で存在する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４７】
前記シードが、２００ｎｍ以下の平均第一粒径を有する、請求項４２に記載の方法。
【請求項４８】
前記シードが、１００ｎｍ以下の平均第一粒径を有する、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記シードが、５０ｎｍ以下の平均第一粒径を有する、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記アルミナ質原料が、２００ｎｍ以下の平均粒径ｄ50を有する、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記アルミナ質原料が、１５０ｎｍ以下の平均粒径ｄ50を有する、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記アルミナ質原料が、１００ｎｍ以下の平均粒径ｄ50を有する、請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
次の各ステップを含むセラミック粒状材料の形成方法；
アルミナ前駆体をα−アルミナシードと混合するステップ、前記α−アルミナシードは、前記アルミナ前駆体及びα−アルミナシードの合計重量に対して０．１重量％以上の量で存在する；
熱処理により、前記アルミナ前駆体を、α−アルミナ粒子に転移させるステップ；
ここで、前記α−アルミナ粒子は、１５ｍ2／ｇ以上の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分は、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料の形成方法。
【請求項５４】
次の各ステップを含むセラミック粒状材料の形成方法；
ベーマイト及びシードを混合するステップ、前記シードは、前記ベーマイト及びシードの合計重量に対して０．１重量％以上の量で存在する；
熱処理により、前記ベーマイトを、α−アルミナ粒子に転移させるステップ；
ここで前記α−アルミナ粒子は、１５ｍ2／ｇ以上の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分は、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料の形成方法。
【請求項５５】
次の各ステップを含むセラミック粒状材料の形成方法；
ベーマイトを、α−アルミナシードと混合するステップ、前記α−アルミナシードは、前記ベーマイト及びα−アルミナシードの合計重量に対して０．１重量％以上の量で存在する；
熱処理により、前記ベーマイトを、α−アルミナ粒子に転移させるステップ；
ここで、前記α−アルミナ粒子は、１５ｍ2／ｇ以上の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分は、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、セラミック粒状材料及び当該セラミック粒状材料を形成するための方法に関する。特に、本発明の態様は、アルミナセラミック粒状材料に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナ水和物、遷移相アルミナ、及び高温相のアルミナ、α−アルミナを含むアルミナ質（ａｌｕｍｉｎｏｕｓ）粒状材料は、特に、セラミック体及び研磨剤のための充填剤、原材料としての用途を含む種々の産業用において、一般的に用いられている。研磨剤産業を含む一定の産業は、例えば、遊離の研磨剤スラリー、コーティングされた研磨剤、又は結合された研磨剤における材料を展開する、遊離形態における粒状材料を用いることができる。研磨剤スラリーの文脈において、特定種のスラリーを、化学機械研磨（ＣＭＰ）のために利用し、そこでは研磨剤スラリーは、摩耗の機械的性質を有するだけではなく、加工中の製品からの材料の機械的な除去を補助する望ましい化学的特性を有する。
【０００３】
他の産業は、種々のセラミック体を形成する原材料として、アルミナ粒状材料を良好に利用している。多くの場合、上記セラミック体は、最大焼結温度及び停止時間に対する限定を含む限定的なサーマルバジェットの下、所望の密度に焼結することができる。サーマルバジェットに対する限定は、例えば、複合材料の場合、他の成分に対する温度限定のため、そして加工コストのため、加工の際に配置されうる。しかし、特定の熱処理パラメータは、特定の成分により要求される焼結の度合い、及び付随の緻密化に釣り合わされるのが一般的である。
【０００４】
上述の観点から、焼結体、研磨剤用途（研磨スラリーの特定のケースにおける）、及び充填剤用途を要求するものを含む種々の産業における配置のために有利であり得る特性を有する、アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料を提供することが特に望ましい。
【０００５】
アルミナ粒子技術は成熟し、そして当技術分野の現状は、良好に開発されている。当技術分野の現状の間では、特定の処理方法論により、特定の比表面積（ＳＳＡ）、粒径分布、一次粒径及び二次粒径の特性を含む、広範囲のアルミナ粒子形態の形成が可能である。例えば、１つの方法論は、アルミナ粒状材料を形成するために、塩原材料、例えば、アルミニウムニトレート塩溶液を利用することに基づく。上記溶液は、アルミニウム塩を、最終的に所望の結晶相、例えば、α相アルミナに転移させることを補助するためにシーディングされうる。上記アプローチの例は、例えば、米国特許第６，８４１，４９７号明細書及び同第７，０７８，０１０号明細書に示されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述の特許により例証されるように、ナノサイズ化α−アルミナ粒状材料が、塩原材料の利用に基づく合成により成功裏に形成されうる。しかし、上記アプローチにより可能である形態及び粉末特性は、いくぶん制限される。他のアプローチは、シード、例えば、α−アルミナシードの存在下で、α−アルミナ前駆体、例えば、アルミナ水和物（例えば、ベーマイト）の高温処理を利用する。上記アプローチは、広範囲の用途のためのα−アルミナ粒状材料の形成に有利であるが、制限された粒子形態及び特性を有する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の１つに従って、セラミック粒状材料はアルミナ粒子を含み、当該粒子は、１５ｍ2／ｇ以上且つ７５ｍ2／ｇ以下の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法（Ｒｏｕｎｄｎｅｓｓ  Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ  Ｉｍａｇｅ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、ここで凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、当該凹面形の外周部分は、粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する。
【０００８】
別の実施形態に従って、セラミック粒状材料はアルミナ粒子を含み、当該粒子は、ＴＥＭにより測定された場合の６０ｎｍ超且つ１３５ｎｍ未満の平均第一粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、ここで凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、当該凹面形の外周部分は、粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する。
【０００９】
別の実施形態に従って、セラミック粒状材料はアルミナ粒子を含み、当該粒子は、ＴＥＭにより測定された場合の１３５ｎｍ以下の平均第一粒径と、光子相関分光法により測定された場合の１５０ｎｍ以上のｄ85により特徴付けられる第二粒径と、ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、ここで凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、当該凹面形の外周部分は、粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する。
【００１０】
別の実施形態に従って、セラミック粒状材料はアルミナ粒子を含み、当該粒子は、１５ｍ2／ｇ以上且つ７５ｍ2／ｇ以下の比表面積（ＳＳＡ）と、ＴＥＭにより測定された場合の６０ｎｍ超１３５ｎｍ未満の平均第一粒径と、光子相関分光法により測定された場合の１５０ｎｍ以上のｄ85により特徴付けられる第二粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、ここで凹面度は、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、当該凹面形の外周部分は、粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する。
【００１１】
別の実施形態に従うと、セラミック粒状材料を形成するための方法が提供され、当該方法は、ルースパウダー（当該ルースパウダーは、粒子を含む）を熱処理チャンバーに供給すること、上記ルースパウダーを熱間静水圧プレス（ｈｏｔ  ｉｓｏｓｔａｔｉｃ  ｐｒｅｓｓｉｎｇ，ＨＩＰｉｎｇ）することを含む。ＨＩＰｉｎｇを、約０．１ｋｓｉ以上の圧力で実施することができ、そこでは、上記粒子が、ルースパウダーの相転換を実施するために、個々に、静水圧的にプレスされる。
【００１２】
追加の実施形態は、アルミナ前駆体を、シードと、上記アルミナ前駆体及びシードの合計重量に対して約０．１重量％以上の重量含有率で混合することによるセラミック粒状材料を形成するための方法に関する。上記アルミナ前駆体を、熱処理によりα−アルミナ粒子に転換させる処理が続く。上記α−アルミナ粒子は、１５ｍ2／ｇ以上の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、ここで、凹面度は、少なくとも１００個のα−アルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するα−アルミナ粒子のパーセンテージであり、当該凹面形の外周部分は、粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する。上述の方法に従うと、上記アルミナ前駆体は、ベーマイトから形成されるのが有利でありうる。上記シードは、α−アルミナシードであることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
添付の図面を参照することにより、本開示が良好に理解され、そしてその非常に多くの特徴及び優位性が当業者に明らかとなるであろう。
【図１】図１は、ある実施形態に従うプロセスの流れである。
【図２】図２は、比較例に従う焼結されたα−アルミナ粒状材料のＳＥＭ写真である。
【図３】図３は、比較例に従う焼結されたα−アルミナ粒状材料のＳＥＭ写真である。
【図４】図４は、ある実施形態に従う、か焼の後、ＨＩＰｉｎｇを受けたα−アルミナ粉末を具体的に説明する。
【図５】図５は、ある実施形態に従う、か焼の後、ＨＩＰｉｎｇを受けたα−アルミナ粉末を具体的に説明する。
【図６】図６は、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図７】図７は、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図８】図８は、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図９】図９は、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図１０】図１０は、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図１１】図１１は、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図１２】図１２は、Ｓｕｍｉｔｏｍｏから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図１３】図１３は、Ｓｕｍｉｔｏｍｏから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図１４】図１４は、Ｓｕｍｉｔｏｍｏから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図１５】図１５は、Ｓｕｍｉｔｏｍｏから市販されるナノアルミナ粉末のＴＥＭイメージである。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図２５】図２５は、本発明の実施形態に従うセラミック粒状材料のＴＥＭイメージである。
【図２６】図２６は、ある実施形態に従うシーディング水準に基づく変換濃度の影響を具体的に説明する。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１を参照すると、ある実施形態に従って、ステップ１０１において、原料粉末（概して、アルミナ質粉末）をシードと混合することにより、処理が開始する。上記原料粉末を、アルミナ水和物粒状材料から形成することができる。一般に、上記アルミナ水和物粒状材料は、式：Ａｌ（ＯＨ）aＯb（式中、０＜ａ≦３及びｂ＝（３−ａ）／２である）に相当するアルミナ水和物を含む。一般に、上記アルミナ水和物粒状材料は、約１〜約３８重量％の含水率、例えば、約１５〜約３８重量％の含水率を有する。一例として、ａ＝０の場合、上記式は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に相当する。
【００１５】
アルミナ水和物粒状材料は、ギブサイト、バイヤライト又はボーキサイトとして一般的に知られている無機形態における水酸化アルミニウム、例えば、ＡＴＨ（アルミニウムトリ−ヒドロキシド）を含むことができるか、又はベーマイトと称されるアルミナ一水和物を含むことができる。上記水酸化アルミニウムは、特に有用なアルミナ水和物粒状材料を形成しうる。
【００１６】
特定の実施形態では、一般式：Ａｌ（ＯＨ）aＯb（式中、０＜ａ≦３及びｂ＝（３−ａ）／２である）内において、ａが約１である場合に、アルミナ水和物は、ベーマイトに相当する。さらに一般的には、用語「ベーマイト」は、本明細書において、典型的にはＡｌ2Ｏ3・Ｈ2Ｏであり且つ約１５％の含水率を有する無機ベーマイトと、１５％超（例えば、２０〜３８重量％）の含水率とを有する擬ベーマイト（ｐｓｅｕｄｏ−ｂｏｅｈｍｉｔｅ）とを含むアルミナ水和物を意味する。それ自体、用語「ベーマイト」は、１５〜３８重量％の含水率（例えば、１５〜３０重量％の含水率）を有するアルミナ水和物を意味するように用いられる。ベーマイト（擬ベーマイトを含む）は、特定の且つ同定可能な結晶構造を有するので、特有のＸ線回折パターンは、他のアルミナ質水和物（ｈｙｄｒａｔｅｄ  ａｌｕｍｉｎｏｕｓ）を含む他のアルミナ質材料から区別される。
【００１７】
ベーマイトは、望ましい形態及び粒子特性を提供するために、シード化処理経路を介したアルミナ質無機物（例えば、アルミナ質前駆体）を処理することにより得られうる。シード化法を介して形成されたアルミナ水和物粒子は、以下に記載されるような、処理されたアルミナ水和物凝集体を形成するために特に好適である。上記シード化処理は、有利には、望ましい粒子形態を提供することができ、そして上記方法により形成された粒子を、溶液（例えば、それらがｉｎ  ｓｉｔｕで形成された溶液）からそれらを取り出すことなくさらに処理することができる。
【００１８】
シード化アルミナ質粒状材料が製造されうる方法の詳細に関して、ボーキサイトミネラル、例えば、ギブサイト及びバイヤライトを含むアルミナ質材料前駆体は、概して、本件出願人の特許である、米国特許第４，７９７，１３９号明細書（参照により、本明細書に組み入れる）に概して記載されるような熱水処理を受ける。さらに具体的には、上記粒状材料は、前駆体及びシード（所望の結晶相及び組成を有する、例えば、ベーマイトシード）を混合し、懸濁液（あるいは、ゾル又はスラリー）にさらし、上記原材料を上記シードの組成に転移させる（この場合には、ベーマイト）ように熱処理することにより形成されうる。上記シードは、上記前駆体の結晶転移及び成長のためのテンプレートを提供する。加熱は、処理の際に高い圧力を発生させるように、自然環境内、すなわち、オートクレーブ内で実施されるのが一般的である。上記懸濁液のｐＨは、７未満又は８超の値から選択されるのが一般的であり、ベーマイトシード材料は、約０．５μｍよりも微細な粒径、好ましくは１００ｎｍ未満、そしてさらにいっそう好ましくは１０ｎｍ未満の値を有する。上記シードが凝集している場合には、上記シード粒径は、シードの一次粒子径を指す。一般的に、上記シード粒子は、ベーマイト前駆体の約１重量％超、典型的には少なくとも２重量％、例えば、２〜４０重量％、さらに典型的には５〜１５重量％（Ａｌ2Ｏ3として計算される）の量で存在する。前駆体材料は、概して、６０〜９８％、好ましくは８５〜９５％の固形分（％）で充填される。
【００１９】
加熱は、約１００℃超、例えば、約１２０℃超、又は約１３０℃超の温度で実施される。ある実施形態では、処理温度は、１５０℃超である。通常、処理温度は、約３００℃未満、例えば、約２５０℃未満である。処理は、高圧、例えば、約１×１０5Ｎ／ｍ2〜約８．５×１０6Ｎ／ｍ2の範囲においてオートクレーブ内で実施されるのが一般的である。一例では、概して約２×１０5Ｎ／ｍ2の圧力が、自発的に発生する。
【００２０】
あるいは、上記原料粉末を、種々の購入可能な供給源から調達することができる。この点では、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ  Ａｂｒａｓｉｖｅｓ，Ｉｎｃ又はＳａｓｏｌ，Ｉｎｃから入手可能な種々の市販のベーマイト粉末を利用することができる。
【００２１】
上述のように、処理は、概してアルミナ原材料を、シードと、ステップ１０１において混合することから開始する。上記シードは、アルミナ質原材料を、最後に上記粒状材料の所望の相に相転換させることを補助する特定の結晶（α−アルミナであることが多い）であることが有利である。この点では、上記シードは、主にα−アルミナから形成されうる、例えば、約９５重量％以上のα−アルミナ、又は本質的に完全にα−アルミナから形成されうる。上記シードは、上記アルミナ原材料及びシードの合計重量に対して約０．１重量％以上の量で存在するのが典型的である。多くの場合、シードのより高い含有率、例えば、約０．２５重量％以上、約０．５重量％以上、約１．０重量％以上、約２．０重量％以上、又は約３．０重量％以上を利用することができる。より高い充填率、例えば、約５．０重量％以上、約７．５重量％以上、又は１０．０重量％以上を利用することができる。概して、上記シードの上限は、約４０重量％、例えば、約３０重量％以上である。上記シードは、微細な平均粒径（ｄ50）、例えば、約２００ｎｍ以下、例えば、約１５０ｎｍ以下、又は１００ｎｍ以下の平均粒径を有することが望ましい。上記シードは、さらに微細な粒径、例えば、約５０ｎｍ以下、又は約４０ｎｍ以下の粒径を有することができる。
【００２２】
上記アルミナ質原材料は、概して、約２００ｎｍ以下、例えば、約１５０ｎｍ以下、例えば、１００ｎｍ以下の平均粒径ｄ50を有する。さらに特定の実施形態は、約９０ｎｍ以下、約７５ｎｍ以下、又はさらに約６５ｎｍ以下の平均粒径を有する特に微細なアルミナ質原材料を利用する。
【００２３】
アルミナ質原材料及びシードの混合を、当該アルミナ質原材料及びシードが、ゾル状の水性分散液を形成するように、水性形態内で実施することができる。上記アルミナ質原材料をシードと、ステップ１０１で混合した後、典型的には、混合された材料は、転移ステップ１１１を受ける。しかし、ステップ１１１における相転移の前に、混合された材料は、特にゾルの状態において、ステップ１０３において乾燥操作を受けることができ、必要に応じて、ステップ１０５で粉砕及び分級処理が続く。乾燥アプローチは、５０〜１００℃の温度範囲内でオーブン内で乾燥することを含むか、又はドラム乾燥によりフレークにすることができる。
【００２４】
ステップ１１１における相転移は、ステップ１０７におけるか焼と、ステップ１０９におけるＨＩＰｉｎｇとを含むいくつかのサブステップから構成されうる。か焼を、約３００℃以上、例えば、約４００℃以上の温度で、加熱炉内で実施することができる。概して、か焼温度は、上記アルミナ質原材料を、アルミナの転移形態（γ、δ及びθ相を含む）に転移させるように選択される。従って、約９５０℃以上の高温は、アルミナの高温形態、α−アルミナへの一部又は全部の転移を防止するため、か焼工程に用いられない。典型的なか焼時間は、概して、約１５分超、例えば、約０．５時間以上又は約１．０時間以上である。
【００２５】
ステップ１０７におけるか焼の後、得られた材料は、上述の遷移相アルミナの形態であり、そしてルースパウダーの形態であることが望ましい。所望により、軽い微粉砕又は機械的攪拌を実施して、か焼ステップの結果としての弱く結合された凝集体を解体し、主に個々の粒子から構成されるルースパウダーを提供することができる。相転移ステップ１１１内の処理は、ステップ１０９におけるＨＩＰｉｎｇと共に続けることができる。一般的なＨＩＰｉｎｇとは異なり、ある実施形態の特定の態様に従うと、ＨＩＰｉｎｇは、ルースパウダーに関連して実施される。当技術分野のＨＩＰｉｎｇ技術は、典型的には、いくつかの経路の１つにより、高密度セラミック体を形成するＨＩＰｉｎｇを利用する。例えば、グリーン又は部分的に焼結されたセラミック体（前駆体成分）を、当技術分野で「カン（ｃａｎ）」と称される気体及び／又は液体不透過性膜に封入することができる。次いで、封入された前駆体成分を、高温及び高圧処理にさらし、高密度セラミックの形成を実施する。あるいは、ＨＩＰｉｎｇは、２ステップ法を利用し、そこでは、セラミックグリーンボディは、当該グリーンボディを、全体的に独立気泡を有するセラミック体に転移させるために、焼結工程を受ける。次いで、そのようにして焼結された、独立気泡を有するグリーンボディを、流体（液体又はガス）媒体内で、高温、高圧処理（ＨＩＰｉｎｇ）にさらし、上記ボディを、望ましくは高密度のボディ（多くの場合、理論密度の約９９％以上）への転移を完了する。
【００２６】
対照的に、ＨＩＰｉｎｇ  １０９は、キャンニング（ｃａｎｎｉｎｇ）操作又は事前焼結操作を受けるセラミック体とは対照的に、ルースパウダーに関連して実施させるのが一般的である。ルースパウダーをＨＩＰｉｎｇに暴露することにより、個々の粒子は、静水圧プレスを経験する。ステップ１０９におけるＨＩＰｉｎｇ操作は、転移ステップにエネルギーを加えることが望ましい。従って、ステップ１０７においてか焼することにより形成された遷移アルミナのα−アルミナへの転移は、比較的低温で有利に実施されうる。例えば、ＨＩＰｉｎｇを、約３００℃以上の温度、例えば、約４００℃以上、約４５０℃以上、又は約５００℃以上の温度で実施することができる。温度は、若干高く、例えば、６００℃以上、７００℃以上、又は８００℃以上にセットすることができる。一般的に、ＨＩＰｉｎｇ温度は、多くの場合、約１１００℃以上、例えば、約１２００℃である大気圧相転移法において利用される温度より非常に低い。熱エネルギーに加えて、圧力を加えることにより、大気圧において同一の相転移のために要求される温度よりも概して少なくとも約５０℃、又は少なくとも約１００℃、又は１５０℃低い温度において、α−アルミナへの相転移が可能になる。
【００２７】
一般的に、ＨＩＰｉｎｇ圧力は、約０．１ｋｓｉ以上、例えば、約０．２５ｋｓｉ以上、約０．５ｋｓｉ以上、又は約１．０ｋｓｉ以上である。要求される処理温度をさらに下げるために、より高い圧力、例えば、約２．０ｋｓｉ以上、約３．０ｋｓｉ以上、又は約５．０ｋｓｉ以上を、相転移を助力するために利用することができる。より高い密度の粒状材料を生じさせうる一定の方法のために、さらに高い圧力、例えば、約１０ｋｓｉ以上、又は約２０ｋｓｉ以上又は２５ｋｓｉ以上を利用することができる。
【００２８】
上述の記載は、ステップ１０７におけるか焼が、ＨＩＰｉｎｇの前に遷移相アルミナを形成するように実施される一連の工程フローに関連して記載されてきたが、別法として、か焼ステップをスキップし、混合されたアルミナ原材料及びシードを、直接ＨＩＰｉｎｇ処理に進めることができる。しかし、特に望ましいα−アルミナ粒状材料は、上記一連の処理によって得られる。
【００２９】
ＨＩＰｉｎｇ工程からの冷却に続き、得られた相転移された粒状材料を、処理することができる。ＨＩＰｉｎｇの後、得られた相転移された粉末は、個々の粒子間のネッキングが少なく、軽い微粉砕ステップ（ボールミル、アトリションミル、又はジェットミル等により実施される）により容易に破壊されうることが望ましいことが見出された。ステップ１１３における別の又は追加の処理は、微粒子の分級を含むことができる。さらに、上記処理は、上記粒状材料を、水性又は非水性媒体に再分散させることを含むことができる。分散液は、研磨又はＣＭＰ用途向けにスラリーが利用される研磨用途の文脈において特に望ましい場合がある。
【００３０】
α−アルミナ粒状材料への相転移、及び所望の転移後処理に続いて、上記粒状材料の特性化検討により、特定の形態及び他の特性が現れる。セラミック粒状材料が、平均真円度及び凹面度の少なくとも１つにより定量化される顕著な真球度を有することに特に留意する。平均真円度は、真円度相関画像解析法により特徴付けることができる。実施形態の１つに従って、平均真円度は、約０．７１０以上、例えば、約０．７２０以上、又は約０．７３０以上である。さらに、特定の実施形態は、０．７４０以上の平均真円度を有することが見出された。
【００３１】
あるいは、真球度を、凹面度により特徴付けることができる。本明細書において「凹面度（ｃｏｎｃａｖｉｔｙ）」は、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡法）により確認されるような、試料の少なくとも１００個のアルミナ粒子に基づく、上記粒状材料のｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセントである。特に、上記凹面形の外周部分は、上記粒子の内側から考察されるような、負の曲率半径を有する。さらに、上記セラミック粒状材料の特定の実施形態は、１５％未満、例えば、１０％未満、又は５％以上の凹面度を有することが見出された。さらに、複数の実施形態は、３％以下、例えば、２％以下の凹面度を有することを測定した。
【００３２】
さらに、上記セラミック粒状材料を形成するアルミナ粒子は、ＢＥＴ分析により測定される比表面積（ＳＳＡ）を有することができる。特に、本明細書におけるＳＳＡ測定は、脱法し、そして２５０℃で０．５時間乾燥し、続いてＱｕａｎｔｉｃｈｒｏｍｅ  Ｑｕａｎｔｉｓｏｒｂ装置（１９８３年モデル）上で窒素一点ＢＥＴによりなされる。
【００３３】
本明細書における実施形態に従って、上記ＳＳＡは、概して約１５ｍ2／ｇ以上である。概して、上記ＳＳＡの上限は、約７５ｍ2／ｇ以下、例えば、約６０ｍ2／ｇ以下、約５０ｍ2／ｇ以下、又は４０ｍ2／ｇ以下である。さらに、上記ＳＳＡは、例えば、約３０ｍ2／ｇ以下の特に限定的なＳＳＡを有することができる。
【００３４】
上記セラミック粒状材料を形成するアルミナ粒子は、概して、上述のような、α−相アルミナを含んで成ることがさらに留意される。上記アルミナ粒状材料は、α−相アルミナから本質的に成ることができる。特定の実施形態は、少量の非α相アルミナ種、例えば、痕跡量の不純物を無視し、主にα−相アルミナから形成される、例えば、少なくとも約８５重量％、少なくとも約９０重量％、少なくとも約９５重量％のα相アルミナ又は本質的に完全にα−相アルミナから形成される。上記セラミック粒状材料を形成するα相粒子はまた、単結晶から形成されることが望ましい場合がある。すなわち、分光法分析は、個々の粒子が、特定の用途に望ましい場合がありうる単結晶α−アルミナから形成されることができることを現す。
【００３５】
さらに、上記アルミナ粒子は、第一粒径及び第二粒径に関して特徴付けられる。ＴＥＭ分析によると、複数の実施形態は、約６０ｎｍ超の第一粒径を有することが見出された。一定の実施形態は、例えば、約１３５ｎｍ以下、又は１２５ｎｍ以下の限定的な第一粒径、を有することができる。さらに、平均第一粒径は、約１１０ｎｍ以下、例えば、約１００ｎｍ以下であることができる。さらに、本発明の実施形態は、約９０ｎｍ以下、例えば、約８０ｎｍ以下、７０ｎｍ以下又は６０ｎｍ以下の平均径を有する特に微細な粒状材料を提供する。
【００３６】
本明細書において、第二粒径は、光子相関分光法により特徴付けられる。複数の実施形態は、約１５０ｎｍ以上、例えば、１５５ｎｍ以上のｄ85により特徴付けられる第二粒径を示す。複数の実施形態は、例えば、約１７０ｎｍ以上、又は約１８０ｎｍ以上のいくぶん大きなｄ85値を示す。第二粒径は、第二粒径の一般の測定、ｄ50によりさらに特徴付けられうる。複数の実施形態に従うと、ｄ50は、約１３５ｎｍ以下、例えば、約１２０ｎｍ以下、又は１００ｎｍ以下であることができる。
【実施例】
【００３７】
［例１］
例１は、ベーマイトの形態のシード化アルミナ質原料の転移に対する温度及び圧力の影響を具体的に説明する。例１は、Ｓａｓｏｌ  ＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎのＤｉｓｐｅｒａｌベーマイト１００ｇを、０．０２μｍの結晶径を有する５％α−アルミナシード（０．５μｍのα−アルミナと、ベーマイトに対して３％の硝酸とを水平ビーズミルすることにより生成した）を有する水７００ｍＬ内に混合することにより調製されたアルミナゾルの形成と共に開始された。次いで、上記試料を、８０℃で一晩中、乾燥オーブン内に置いた。あるいは、フレークへのドラム乾燥を利用することができる。乾燥した材料を、５００℃で２時間、箱形炉内でか焼し、転移相アルミナを形成し、オープン構造（ｏｐｅｎ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）、すなわち、限定的な粒子間ネッキングを有する遊離の粒状材料を形成させた。次いで、上記材料を、ＨＩＰｉｎｇ処理にさらし、α−アルミナ粉末を得た。以下の表１は、ＨＩＰｉｎｇ環境内で提供されるルースパウダーの相転移の際の温度及び圧力の組み合わせの影響を示す。α−アルミナ含有試料を、次の条件：電圧  ４５ｋＶ、電流  ４０ｍＡ、フィリップス（ｐｈｉｌｉｐｓ）  ０．２ステップサイズ，１秒保持，５〜８０°  ２θの下、ＸＲＤにより特性づけた。
【００３８】
【表１】
2010515656.tif 000002
【００３９】
試料９及び比較試料１９では、同一のシード化ベーマイト原材料が、周囲条件（試料１９）対ＨＩＰｉｎｇを経由した圧力補助条件（試料９）の下で相転移を受けた。図２及び図３は、周囲条件で実施され、１０５０℃で焼結された相転移された試料を示す比較試料１９のＳＥＭ顕微鏡写真である。対照的に、図４及び図５は、１ｋｓｉで補助された圧力を用いて、９００℃の比較的低温で形成された試料９のＳＥＭ画像を具体的に説明する。図２及び図３を図４及び図５と比較すると、周囲条件下の転移により、微粉砕することが難しく、そして積極的な微粉砕により特有の形態の特徴を有する部分的にネッキングされた粒子が生じる。圧力のアシストを利用するＨＩＰｉｎｇ方法は、非常に開放的な構造を保持し、そして相転移された粉末内のネッキングを最小化し、そして簡易に微粉砕することができ、そして微粉砕後に、処理されたままの個々の粒子形態を保持する。
【００４０】
［例２］
粉末微粒子真球度に対するさらなる特性化検討をまた実施した。上述のように、真球度を、凹面度に関して特徴付けることができる；凹面度は、少なくとも１００個の粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査により上記粒状材料のｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有する粒子の％であり、当該凹面形の外周部分は、粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する。この点では、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎからの当技術分野のナノサイズ化α−アルミナ粉末の形態を、図６〜図１１に描写する。それらの印のある粒子は、凹面形粒子であると見なすべき必要な凹面を有する粒子を表わす。図６〜図１１に描写される試料分析に基づいて、Ｔａｉｍｉｃｒｏｎ粉末は、３９．２％の凹面度を有することが見出された。Ｓｕｍｉｔｏｍｏからの当技術分野の粉末（ＡＫＰ７００として市販される）の第２の形態を、図１２〜図１５に対応するＴＥＭ画像に示す。Ｓｕｍｉｔｏｍｏ製粉末は、２５．５％の凹面度を有することが見出された。この特定の試料は、米国特許第７，０７８，０１０号明細書に記載されるような、当技術分野のニトレート塩系処理の形態に対応すると考えられる。
【００４１】
上述の当技術分野のナノサイズ化アルミナ粉末の状態と直接比較して、図１６〜図２５は、特に球形粒子を示す、本明細書における実施形態を描写するＴＥＭ画像である。具体に的に説明された実施形態に従う上記粒状材料は、１．２％の凹面度を有することが見出された。
【００４２】
［例３］
例３は、シード化ベーマイトをα−アルミナに転移させるために要求される最小転移温度に対するシーディングの影響を具体的に説明する。第１のアルミナゲルは、Ｄｉｓｐｅｒａｌベーマイト（ｄ50＝０．０８μｍ）１００ｇを、水７００ｍＬ及びベーマイトに対して３％の硝酸に混合することにより調製された。第２のゲルは、Ｐ２と称されるより微細なベーマイト（ｄ50＝０．０５μｍ）を用いたが、同一の比率で調製された。上記シード化ベーマイトをα相に転移させるために必要なピーク温度（℃）の関数としてのシード化水準（重量％）を、図２６に示し、そこでは、α転移は、ＤＴＡ分析を用いて決定された。図２６は、Ｐ２  α−アルミナ前駆体に対応する微細分散物が、Ｄｉｓｐｅｒａｌ含有試料の温度よりも比較的低い温度でベーマイトをα−アルミナに転移することを達成したことを示している。
【００４３】
［例４］
例４は、上記粒状材料の相転移の際の温度／圧力組み合わせの影響を示すように実施された。ここで、アルミナゲルは、Ｓａｓｏｌからの、上記において利用されたＰ２ベーマイト１００ｇを、当該ベーマイトに対して３％の硝酸と共に、０．０２μｍの結晶径を有するα−アルミナ質シード１０％を有する水７００ｍＬに混合することにより調製された。次いで、上記試料を、８０℃で一晩中、乾燥オーブン内に置いた。乾燥した試料を、５００℃で２時間、箱形炉内でか焼し、当該材料を、限定的なネッキングを有する顕著なオープン構造を有する遷移アルミナに転移させた。最後に、上記材料を、種々の温度及び静水圧プレス条件で処理した。
次の表２は、最終生成物の比表面積及び密度により記載される、相転移の際の温度／圧力の併用の影響を示す。
【００４４】
【表２】
2010515656.tif 000003
【００４５】
［例５］
いくつかの試料１〜４及び例５に従う比較用試料を、以下の表３に要約される、当技術分野の粉末の状態と比較して平均真円度を評価することにより特性づけた。
平均真円度を、真円度相関画像解析法により評価し、そして次の式：
４×π×面積／（（外周）∧０．５）
に従って評価した。
物体の面積に対する円形の割合において、当該物体の外周が大きくなると、上記値は約１．０に固定され、例えば、不規則な物体の場合には、外周が面積よりも急速に大きくなると、上記値は小さくなる。特に、平均真円度は、Ｃｏｍｐｉｘ  ＩｎｃのＳｉｍｐｌｅＰＣＩ  バージョン  ５．３．１．０９１３０５を用いて得られた。ＴＥＭにより得られた試料画像を、他の場所で、一枚ずつ、ソフトウェアにインポートした。上記ソフトウェアは、ＴＥＭ画像上のμｍのバーに従って較正された。各画像をプログラム内で開くので、ＳｉｍｐｌｅＰＣＩは、上記画像に関する他の情報、特に重要な、ピクセル内の画像の幅及び高さの寸法を記録する。この情報を上記ソフトウェアが用いて、上述の式に従う平均真円度を定量化する。
【００４６】
通常、１試料当たり、いくつかの画像が提供される。「エディット」メニューでは、各粒子の外周に一致する形状の「アウトラインを引く」か、又は当該形状を描くためにフリーハンドラインドローイングツールが用いられる。上記画像の境界内に全体的に収容された粒子のみを用いる。ＴＥＭ画像の性質のため、複数の粒子は、「オーバーラップする」ように見える場合がある。これらの場合には、それら全体を観察することができ、且つ別の粒子と接触しない粒子のみを、測定のための考慮に入れた。
【００４７】
上記基準に適合する粒子の周囲にアウトラインを引いた後、ソフトウェアコマンド「フィル・ホールズ（ｆｉｌｌ  ｈｏｌｅｓ）」を用いて、上記粒子の周囲に引かれた境界線内の中実形状の面積を形成する。上記ソフトウェアは、測定パラメータのメニューを提供する。
【００４８】
【表３】
2010515656.tif 000004
【００４９】
上述の実施形態により明白であるように、例えば、真円度、凹面度、比表面積、及び第一粒子径及び第二粒子径、並びに、例えば、高いα−アルミナ水準を含む組成に関して明確に区別できる形態を有するアルミナ粒状材料が提供される。この点では、さらなる情報が、米国特許第６，８４１，４９７号明細書に記載される粒状材料に集約されている。その粒状材料は、６０ｎｍ粒子以下の粒子に対して低い割合のα−アルミナ含有率により特徴付けられる。上記微粒子は、最大８０重量％のα−アルミナを含むと考えられる。さらに、上記低いパーセンテージのα−アルミナは、ＴＥＭ分析により観察されるように、低い真円度と、高い凹面度とを生ずる。
【００５０】
本発明は、特定の実施形態の文脈において具体的に説明し、そして記載してきたが、示される詳細に限定されるべきことを意図していない。というのは、種々の改良及び置換を、任意の方式において、本発明の範囲から外れることなく行うことができるからである。例えば、追加又は均等の置換物を提供することができ、そして追加の又は均等のステップを用いることができる。本明細書に開示される本発明のさらなる改良及び均等物を、当業者が、慣用の実験を超えることなく用いて生じさせることができ、そして全ての上記改良及び均等物は、次の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲内にあると見なされる。
【図１】
2010515656.tif 000005
【図２】
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【図３】
2010515656.tif 000007
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
2010515656.tif 000022
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
2010515656.tif 000025
【図２２】
2010515656.tif 000026
【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
2010515656.tif 000029
【図２６】
2010515656.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月29日(2009.9.29)
【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】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子が、１５ｍ2／ｇ以上且つ７５ｍ2／ｇ以下の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度が、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分が、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項２】
前記ＳＳＡが６０ｍ2／ｇ以下である、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項３】
前記ＳＳＡが５０ｍ2／ｇ以下である、請求項２に記載のセラミック粒状材料。
【請求項４】
前記アルミナ粒子がα相アルミナを含んで成る、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項５】
前記アルミナ粒子が、本質的に完全にα相アルミナである、請求項４に記載のセラミック粒状材料。
【請求項６】
前記アルミナ粒子が、単結晶のα相アルミナである、請求項５に記載のセラミック粒状材料。
【請求項７】
前記アルミナ粒子が、１５％未満の凹面度を有する、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項８】
前記平均真円度が、０．７２０以上である、請求項１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項９】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子が、ＴＥＭにより測定された場合の１３５ｎｍ以下の平均第一粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度が、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分が、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項１０】
前記平均第一粒径が１２５ｎｍ未満である、請求項９に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１１】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子が、ＴＥＭにより測定された場合の１３５ｎｍ以下の平均第一粒径と、光子相関分光法により測定された場合の１５０ｎｍ以上のｄ85により特徴付けられる第二粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度が、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分が、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項１２】
前記ｄ85が１５５ｎｍ以上である、請求項１１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１３】
前記第二粒径が、１３５ｎｍ以下のｄ50によりさらに特徴付けられる、請求項１１に記載のセラミック粒状材料。
【請求項１４】
アルミナ粒子を含むセラミック粒状材料であって、
前記粒子が、１５ｍ2／ｇ以上且つ７５ｍ2／ｇ以下の比表面積（ＳＳＡ）と、ＴＥＭにより測定された場合の１３５ｎｍ未満の平均第一粒径と、光子相関分光法により測定された場合の１５０ｎｍ以上のｄ85により特徴付けられる第二粒径と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度が、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分が、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料。
【請求項１５】
次の各ステップ；
アルミナ前駆体をα−アルミナシードと混合するステップ、前記α−アルミナシードは、前記アルミナ前駆体及びα−アルミナシードの合計重量に対して０．１重量％以上の量で存在する；
熱処理により、前記アルミナ前駆体を、α−アルミナ粒子に転移させるステップ：
を含むセラミック粒状材料の形成方法であって、
前記α−アルミナ粒子が、１５ｍ2／ｇ以上の比表面積（ＳＳＡ）と、（ｉ）真円度相関画像解析法により測定された場合の０．７１０以上の平均真円度、及び（ｉｉ）２０％未満の凹面度の少なくとも１つにより定量化される真球度とを有し、
前記凹面度が、少なくとも１００個のアルミナ粒子の試料に基づく、ＴＥＭ検査によりｄ50の１０％以上の距離に沿って伸びる凹面形の外周部分を有するアルミナ粒子のパーセンテージであり、
前記凹面形の外周部分が、前記粒子の内部から観察された場合に負の曲率半径を有する、
セラミック粒状材料の形成方法。
【国際調査報告】
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