(57)【要約】共晶材料を含む溶融研磨剤粒子。溶融研磨剤粒子は、被覆研磨剤、結合研磨剤、不織布研磨剤、および研磨剤ブラシなどの研磨用製品に組み込むことができる。
2004504447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
粒子の全金属酸化物体積を基準にして、共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であって、前記共晶材料が少なくとも
（ａ）結晶質ＺｒＯ２と
（ｂ）（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、
（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または
（ｉｉｉ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも２つとの共晶を含む溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２】
前記粒子の全金属酸化物体積を基準にして、前記共晶材料を少なくとも５０体積パーセント含む請求項１に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３】
前記粒子の全金属酸化物含量を基準にして、理論的酸化物基準で、Ａｌ２Ｏ３を少なくとも４０重量パーセント含む請求項２に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項４】
前記溶融結晶質研磨剤粒子がさらにＡｌ２Ｏ３の初晶を含む請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項５】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が前記共晶のコロニーを含み、かつ該コロニーが１００マイクロメートル未満の平均サイズを有する請求項３に記載の記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項６】
前記コロニーが５０マイクロメートル未満の平均サイズを有する請求項５に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項７】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が前記共晶のコロニーを含み、かつ該コロニーを構成する結晶が平均で１０マイクロメートルまでのサイズである請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項８】
前記結晶が平均で１マイクロメートルまでのサイズである請求項７に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項９】
前記溶融結晶質研磨剤粒子がさらに、結晶質希土類酸化物または結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・希土類酸化物のうちの少なくとも１つを含む請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１０】
前記溶融結晶質研磨剤粒子がさらに、結晶質ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｓｃ２Ｏ３、ＳｒＯ、Ｖ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはそれらの錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物のうちの少なくとも１つを含む請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１１】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が少なくとも１３ＧＰａの平均微小硬度を有する請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１２】
前記錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３がさらに、ＡｌおよびＹに加えてカチオンを含む請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１３】
前記錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のＡｌカチオンの一部分が以下のカチオン、すなわちＣｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、およびＣｏから選択される少なくとも１つのカチオンで置き換えられる請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１４】
前記錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のＹカチオンの一部分が以下のカチオン、すなわちＣｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｈ、Ｔｍ、およびＹｂから選択される少なくとも１つのカチオンで置き換えられる請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１５】
前記錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のＹカチオンの一部分が以下のカチオン、すなわちＦｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃａ、およびＳｒから選択される少なくとも１つのカチオンで置き換えられる請求項３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１６】
前記溶融結晶質研磨剤粒子がさらに、Ｙ２Ａｌ５Ｏ１２の初晶を含む請求項２に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１７】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項１に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１８】
前記粒子の全金属酸化物体積を基準にして、前記共晶材料を少なくとも５０体積パーセントを含む請求項１７に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項１９】
理論的酸化物基準で、前記粒子の全金属酸化物体積を基準にして、少なくとも４０重量パーセントのＡｌ２Ｏ３を含む請求項１８に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２０】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が前記共晶のコロニーを含み、かつ該コロニーを構成する結晶が平均で１０マイクロメートルまでのサイズである請求項１９に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２１】
前記溶融結晶質研磨剤粒子がさらに、結晶質ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、ＳｒＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはそれらの錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物のうちの少なくとも１つを含む請求項１９に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２２】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が少なくとも１３ＧＰａの平均微小硬度を有する請求項１９に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２３】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項１に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２４】
前記粒子の全金属酸化物体積を基準にして、前記共晶材料を少なくとも５０体積パーセントを含む請求項２３に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２５】
理論的酸化物基準で、前記粒子の全金属酸化物体積を基準にして、少なくとも４０重量パーセントのＡｌ２Ｏ３を含む請求項２４に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２６】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が前記共晶のコロニーを含み、かつ該コロニーを構成する結晶が平均で１０マイクロメートルまでのサイズである請求項２５に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２７】
前記溶融結晶質研磨剤粒子がさらに、結晶質ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、ＳｒＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはそれらの錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物のうちの少なくとも１つを含む請求項２５に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２８】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が少なくとも１３ＧＰａの平均微小硬度を有する請求項２５に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項２９】
前記粒子の全金属酸化物体積を基準にして、共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であって、前記共晶材料が、少なくとも
（ａ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、
（ｂ）結晶質ＺｒＯ２との共晶を含む溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３０】
前記粒子の全金属酸化物体積を基準にして、前記共晶材料を少なくとも５０体積パーセント含む請求項２９に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３１】
前記粒子の全金属酸化物含量を基準にして、理論的酸化物基準で、Ａｌ２Ｏ３を少なくとも４０重量パーセント含む請求項３０に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３２】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が前記共晶のコロニーを含み、かつ該コロニーを構成する結晶が平均で１０マイクロメートルまでのサイズである請求項３０に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３３】
前記溶融結晶質研磨剤粒子がさらに、結晶質ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、ＳｒＯ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ３、ＺｎＯ、またはそれらの錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物のうちの少なくとも１つを含む請求項３０に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３４】
前記溶融結晶質研磨剤粒子が少なくとも１３ＧＰａの平均微小硬度を有する請求項３０に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３５】
前記結晶質ＺｒＯ２の少なくとも重量の大部分が立方晶ＺｒＯ２である請求項３０に記載の溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３６】
微粒子から粗粒子までの範囲の粒度分布を有する多数の粒子であって、前記多数の粒子の少なくとも一部が、それぞれの粒子の全金属酸化物体積を基準にして、共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記共晶材料が、少なくとも
（ａ）結晶質ＺｒＯ２と
（ｂ）（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、
（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または
（ｉｉｉ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも２つとの共晶を含む溶融結晶質研磨剤粒子。
【請求項３７】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項３６に記載の多数の粒子。
【請求項３８】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項３６に記載の多数の粒子。
【請求項３９】
微粒子から粗粒子までの範囲の粒度分布を有する多数の粒子であって、前記多数の粒子の少なくとも一部が、それぞれの粒子の全金属酸化物体積を基準にして、共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記共晶材料が、少なくとも
（ａ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と
（ｂ）結晶質ＺｒＯ２と、の共晶を含む多数の粒子。
【請求項４０】
前記結晶質ＺｒＯ２の少なくとも重量の大部分が立方晶ＺｒＯ２である請求項３９に記載の多数の粒子。
【請求項４１】
規定公称グレードを有する多数の研磨剤粒子であって、該多数の研磨剤粒子が微粒子から粗粒子までの範囲の粒度分布を有し、前記研磨剤粒子の少なくとも一部が多数の溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記溶融研磨剤粒子が、それぞれの粒子の全金属酸化物体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含み、該共晶材料が少なくとも
（ａ）結晶質ＺｒＯ２と
（ｂ）（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、
（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または
（ｉｉｉ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも２つとの共晶を含む多数の研磨剤粒子。
【請求項４２】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項４１に記載の多数の研磨剤粒子。
【請求項４３】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項４１に記載の多数の研磨剤粒子。
【請求項４４】
規定公称グレードを有する多数の研磨剤粒子であって、該多数の研磨剤粒子が微粒子から粗粒子までの範囲の粒度分布を有し、前記研磨剤粒子の少なくとも一部が多数の溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記溶融研磨剤粒子が、それぞれの粒子の全金属酸化物体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含み、該共晶材料が少なくとも
（ａ）結晶質ＺｒＯ２と、
（ｂ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３との共晶を含む多数の研磨剤粒子。
【請求項４５】
前記結晶質ＺｒＯ２の少なくとも重量の大部分が立方晶ＺｒＯ２である請求項４４に記載の多数の研磨剤粒子。
【請求項４６】
それぞれの粒子の全体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子を製造するための方法であって、前記共晶材料が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２と、（ｂ）少なくとも（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または（ｉｉｉ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの２つとの共晶を含み、前記方法が
少なくとも１つのＡｌ２Ｏ３源、少なくとも１つのＹ２Ｏ３源、および少なくとも１つのＺｒＯ２源を溶融して溶融物を提供する工程と、
前記溶融物を前記溶融結晶質研磨剤粒子に変換する工程と、
を含む方法。
【請求項４７】
変換する工程が
前記溶融物を冷却して凝固材料を提供する工程と、
前記凝固材料を粉砕して前記溶融結晶質研磨剤粒子を提供する工程と、
を含む請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記溶融物を冷却する工程が金属板で前記溶融物を冷却する工程を含む請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記溶融物を冷却する工程が金属ボールで溶融物を冷却する工程を含む請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項４６に記載の方法。
【請求項５１】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項４６に記載の方法。
【請求項５２】
それぞれの粒子の全体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子を製造するための方法であって、前記共晶材料が少なくとも（ａ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、（ｂ）結晶質ＺｒＯ２との共晶を含み、前記方法が、
少なくとも１つのＡｌ２Ｏ３源、少なくとも１つのＹ２Ｏ３源、および少なくとも１つのＺｒＯ２源を溶融して溶融物を提供する工程と、
前記溶融物を前記溶融結晶質研磨剤粒子に変換する工程と、
を含む方法。
【請求項５３】
バインダーおよび多数の研磨剤粒子を含む研磨剤物品であって、前記研磨剤粒子の少なくとも一部分が、それぞれの粒子の全体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記共晶材料が少なくとも
（ａ）結晶質ＺｒＯ２と
（ｂ）（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、
（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または
（ｉｉｉ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも２つとの共晶を含む研磨剤物品。
【請求項５４】
前記物品が被覆研磨剤物品であり、かつ裏地をさらに含む請求項５３に記載の研磨剤物品。
【請求項５５】
前記物品が結合研磨剤物品である請求項５３に記載の研磨剤物品。
【請求項５６】
前記物品が不織研磨剤物品であり、かつ不織ウェブをさらに含む請求項５３に記載の研磨剤物品。
【請求項５７】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項５３に記載の研磨剤物品。
【請求項５８】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項５３に記載の研磨剤物品。
【請求項５９】
バインダーおよび多数の研磨剤粒子を含む研磨剤物品であって、前記研磨剤粒子の少なくとも一部分が、それぞれの粒子の全体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記共晶材料が少なくとも
（ａ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と
（ｂ）結晶質ＺｒＯ２と、の共晶を含む研磨剤物品。
【請求項６０】
前記結晶質ＺｒＯ２の少なくとも重量の大部分が立方晶ＺｒＯ２である請求項５９に記載の研磨剤物品。
【請求項６１】
ガラス化結合材料によって共に結合された多数の研磨剤粒子を含むガラス化結合研磨剤物品であって、前記多数の研磨剤粒子の少なくとも一部分が、それぞれの粒子の全体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記共晶材料が少なくとも
（ａ）結晶質ＺｒＯ２と
（ｂ）（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、
（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または
（ｉｉｉ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも２つとの共晶を含むガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６２】
前記ガラス化結合材料がシリカ、アルミナ、およびボリアを含む請求項６１に記載のガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６３】
前記ガラス化結合材料が少なくとも１０重量パーセントの前記アルミナを含む請求項６２に記載のガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６４】
前記ガラス化結合材料が少なくとも１０重量パーセントの前記ボリアを含む請求項６３に記載のガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６５】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項６１に記載のガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６６】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項６１に記載のガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６７】
ガラス化結合材料によって共に結合された多数の研磨剤粒子を含むガラス化結合研磨剤物品であって、前記多数の研磨剤粒子の少なくとも一部分が、それぞれの粒子の全体積を基準にして共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む溶融結晶質研磨剤粒子であり、前記共晶材料が少なくとも
（ａ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と
（ｂ）結晶質ＺｒＯ２と、の共晶を含むガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６８】
前記結晶質ＺｒＯ２の少なくとも重量の大部分が立方晶ＺｒＯ２である請求項６７に記載のガラス化結合研磨剤物品。
【請求項６９】
表面を研磨する方法であって、該方法が、
それぞれの粒子の全体積を基準にして、共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む少なくとも１種の溶融結晶質研磨剤粒子をワークピースの表面と接触させる工程であり、前記共晶材料が、少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２と、（ｂ）少なくとも（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または（ｉｉｉ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの２つとの共晶を含む工程と、
前記溶融研磨剤粒子または前記表面の少なくとも一方を他方に対して移動して、前記表面の少なくとも一部分を前記溶融研磨剤粒子で研磨する工程と、を含む表面を研磨する方法。
【請求項７０】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項６９に記載の方法。
【請求項７１】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項６９に記載の方法。
【請求項７２】
表面を研磨する方法であって、該方法が、
それぞれの粒子の全体積を基準にして、共晶材料を少なくとも２０体積パーセント含む少なくとも１種の溶融結晶質研磨剤粒子をワークピースの表面と接触させる工程であり、前記共晶材料が、少なくとも（ａ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、（ｂ）結晶質ＺｒＯ２との共晶を含む工程と、
前記溶融研磨剤粒子または前記表面の少なくとも一方を他方に対して移動して、前記表面の少なくとも一部分を前記溶融研磨剤粒子で研磨する工程と、を含む表面を研磨する方法。
【請求項７３】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項７２に記載の方法。
【請求項７４】
前記共晶が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶である請求項７２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の分野
本発明は溶融研磨剤粒子およびその製造方法に関する。溶融研磨剤粒子は、結合研磨剤、被覆研磨剤、不織研磨剤、および研磨剤ブラシを含む様々な研磨剤物品に組み込むことができる。
【０００２】
技術上知られている様々な研磨剤粒子（例えば、ダイヤモンド粒子、立方晶窒化硼素粒子、溶融研磨剤粒子および焼結セラミック研磨剤粒子（ゾルゲル誘導研磨剤粒子を含む））が存在する。一部の研磨用途において、研磨剤粒子は粉状で用いられる一方で、他の用途において、粒子は研磨剤製品（例えば、被覆研磨剤製品、結合研磨剤製品、不織研磨剤製品および研磨剤ブラシ）に組み込まれる。特定の研磨用途のために用いられる研磨剤粒子の選択に際して用いられる基準には、研磨寿命、切削速度、基板表面仕上げ、研削効率および製品コストが挙げられる。
【０００３】
およそ１９００年代からおよそ１９８０年代半ばまで、被覆研磨剤製品および結合研磨剤製品を利用する研磨用途などの研磨用途のための最高級研磨剤粒子は典型的には溶融研磨剤粒子であった。溶融研磨剤粒子には二つの一般的種類がある。（１）溶融アルファアルミナ研磨剤粒子（例えば、米国特許第１，１６１，６２０号（コールター（Ｃｏｕｌｔｅｒ））、第１，１９２，７０９号（トーン（Ｔｏｎｅ））、第１，２４７，３３７号（サンダース（Ｓａｕｎｄｅｒｓ）ら）、第１，２６８，５３３号（アレン（Ａｌｌｅｎ））、第２，４２４，６４５号（バウマン（Ｂａｕｍａｎｎ）ら）を参照すること）および（２）溶融（時には「共溶融」とも呼ばれる）アルミナ−ジルコニア研磨剤粒子（例えば、米国特許第３，８９１，４０８号（ローズ（Ｒｏｗｓｅ）ら）、第３，７８１，１７２号（ペット（Ｐｅｔｔ）ら）、第３，８９３，８２６号（キナン（Ｑｕｉｎａｎ）ら）、第４，１２６，４２９号（ワトソン（Ｗａｔｓｏｎ））、第４，４５７，７６７号（プーン（Ｐｏｏｎ）ら）および第５，１４３，５２２号（ギブソン（Ｇｉｂｓｏｎ）ら）を参照すること）。幾つかの溶融オキシ窒化物研磨剤粒子を報告している例えば、米国特許第５，０２３，２１２号（ズボット（Ｄｕｂｏｔｓ）ら）および第５，３３６，２８０号（ズボット（Ｄｕｂｏｔｓ）ら）も参照すること。溶融アルミナ研磨剤粒子は、典型的には、アルミニウム鉱石またはボーキサイトなどのアルミナ源および他の所望の添加剤を炉に投入し、材料を材料の融点より上に加熱し、溶融物を冷却して凝固塊を生じさせ、凝固塊を粒子に破砕し、その後粒子を篩い選別して所望の研磨剤粒子サイズ分布をもたらすことにより製造される。溶融アルミナ−ジルコニア研磨剤粒子は、炉にアルミナ源とジルコニア源の両方を投入し、溶融アルミナ研磨剤粒子を製造するために用いられる溶融物より溶融物を迅速に冷却することを除いて、典型的には似た方式で製造される。溶融アルミナ−ジルコニア研磨剤粒子に関しては、アルミナ源の量は、典型的には約５０〜８０重量％であり、ジルコニアの量は５０〜２０重量％のジルコニアである。溶融アルミナおよび溶融アルミナ研磨剤粒子を製造するプロセスは、冷却工程の前に溶融物から不純物を除去することを含んでもよい。
【０００４】
溶融アルファアルミナ研磨剤粒子および溶融アルミナ−ジルコニア研磨剤粒子は研磨用途（被覆研磨剤製品および結合研磨剤製品を利用する研磨用途を含む）においてなお広く用いられているけれども、およそ１９８０年代以来、多くの研磨用途向けの最高級研磨剤粒子はゾルゲル誘導アルファアルミナ粒子である（例えば、米国特許第４，３１４，８２７号（ライセイザー（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）ら）、第４，５１８，３９７号（ライセイザー（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）ら）、第４，６２３，３６４号（コットリンガー（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒ）ら）、第４，７４４，８０２号（シュワベル（Ｓｃｈｗａｂｅｌ））、第４，７７０，６７１号（モンロー（Ｍｏｎｒｏｅ）ら）、第４，８８１，９５１号（ウッド（Ｗｏｏｄ）ら）、第４，９６０，４４１号（ペロー（Ｐｅｌｌｏｗ）ら）、第５，１３９，９７８号（ウッド（Ｗｏｏｄ））、第５，２０１，９１６号（ベルグ（Ｂｅｒｇ）ら）、第５，３６６，５２３号（ローンホースト（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ）ら）、第５，４２９，６４７号（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））、第５，５４７，４７９号（コンウェル（Ｃｏｎｗｅｌｌ）ら）、第５，４９８，２６９号（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））、第５，５５１，９６３号（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））および第５，７２５，１６２号（ガルグ（Ｇａｒｇ）ら）を参照すること）。
【０００５】
ゾルゲル誘導アルファアルミナ研磨剤粒子は、添加された二次相の存在を伴って、または伴わずに非常に微細なアルファアルミナ微結晶から構成された微小構造を有してもよい。例えば、研磨剤粒子で製造された研磨剤製品の寿命によって測定されるような金属上のゾルゲル誘導研磨剤粒子の研削性能は、従来の溶融アルミナ研磨剤粒子から製造されたこうした製品より劇的に長い。
【０００６】
典型的には、ゾルゲル誘導研磨剤粒子を製造するプロセスは、従来の溶融研磨剤粒子を製造するプロセスより複雑で高価である。一般に、ゾルゲル誘導研磨剤粒子は、典型的には、水、アルミナ一水和物（ベーマイト）および任意にペプタイザー（例えば、硝酸などの酸）を含む分散液またはゾルを調製し、分散液をゲル化させ、ゲル化させた分散液を乾燥させ、乾燥させた分散液を粒子に破砕し、粒子を篩って所望サイズの粒子を生じさせ、粒子を焼成して揮発分を除去し、焼成した粒子をアルミナの融点より低い温度で焼結し、粒子を篩い選別して所望の研磨剤粒子サイズ分布をもたらすことにより製造される。焼結研磨剤粒子の物理的特性および／または微小構造を変えるか、または別に修正するために、多くの場合、金属酸化物変性剤が焼結研磨剤粒子に組み込まれる。
【０００７】
技術上知られている様々な研磨剤製品（「研磨剤物品」とも呼ばれる）が存在する。典型的には、研磨剤製品は、バインダーと、バインダーによって研磨剤製品内に固定された研磨剤粒子とを含む。研磨剤製品の例には、被覆研磨剤、結合研磨剤、不織研磨剤および研磨剤ブラシが挙げられる。
【０００８】
結合研磨剤製品の例には、砥石ホイール、カットオフホイールおよびホーニング砥石が挙げられる。結合研磨剤製品を製造するために用いられる接着系の主要なタイプは、樹脂状、ガラス状および金属である。樹脂状結合研磨剤は、研磨剤粒子を合わせて結合するとともに、造形塊を形成させるために有機バインダー系（例えば、フェノールバインダー系）を用いる（例えば、米国特許第４，７４１，７４３号（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）、米国特許第４，８００，６８５号（ハイネス（Ｈａｙｎｅｓ）ら）、第５，０３８，４５３号（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）および第５，１１０，３３２号（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）を参照すること）。もう一つの主要なタイプは、研磨剤粒子塊を合わせて結合するためにガラスバインダー系を用いるガラス状ホイールである（例えば、米国特許第４，５４３，１０７号（ルー（Ｒｕｅ））、第４，８９８，５８７号（ハイ（Ｈａｙ）ら）、第４，９９７，４６１号（マークホフマテニー（Ｍａｒｋｈｏｆｆ　Ｍａｔｈｅｎｙ）ら）および第５，８６３，３０８号（キ（Ｑｉ）ら）を参照すること）。これらのガラス結合層（ｂｏｎｄｓ）は、通常９００℃〜１３００℃の間の温度で熟成される。現在、ガラス状ホイールは、溶融アルミナ研磨剤粒子とゾルゲル誘導研磨剤粒子の両方を用いている。しかし、溶融アルミナジルコニアは、一般に、アルミナ−ジルコニアの熱安定性にある程度起因してガラス状ホイールに組み込まれない。ガラス結合層を熟成する高温で、アルミナ−ジルコニアの物理的特性は劣化し、研磨性能の大幅な低下につながる。金属結合研磨剤製品は、典型的には、研磨剤粒子を結合するために焼結金属またはメッキ金属を用いる。
【０００９】
研磨剤産業は、従来の研磨剤粒子および研磨剤製品と比べて製造するのがより容易であったり、製造するのにより安価であったり、および／または性能の利点をもたらしたりする研磨剤粒子および研磨剤製品を必要とし続けている。
【００１０】
発明の概要
本発明は、（好ましくは、粒子の金属酸化物総量に基づく少なくとも２０、３０、４０、５０、６０、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９８、９９、または１００容量パーセントの）共晶材料を含む溶融結晶質研磨剤粒子であって、共晶材料が少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２と、（ｂ）（ｉ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、（ｉｉ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、または（ｉｉｉ）第２の異なる（すなわち、第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と異なる）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の少なくとも２つの共晶を含む溶融結晶質研磨剤粒子を提供する。１つの好ましい共晶材料は、少なくとも（ａ）ＺｒＯ２、（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３、および（ｃ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶を含む。別の好ましい共晶材料は、少なくとも（ａ）結晶質ＺｒＯ２、（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、および（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３の共晶を含む。
【００１１】
もう一つの態様において、本発明は、（粒子の全金属酸化物体積を基準にして好ましくは少なくとも２０、３０、４０、５０、６０、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９８、９９または１００体積％の）共晶材料を含む溶融結晶質研磨剤粒子であって、前記共晶材料が少なくとも、（ａ）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と（ｂ）結晶質ＺｒＯ２の共晶を含む溶融結晶質研磨剤粒子を提供する。
【００１２】
他の態様において、好ましくは、本発明による溶融結晶質研磨剤粒子は、粒子の全金属酸化物含有率を基準にして少なくとも３０重量％（または少なくとも４０、５０、６０、７０または８０重量％さえも）のＡｌ２Ｏ３を理論酸化物基準で含む。好ましい結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３は、ガーネット結晶構造を示すアルミン酸イットリウムである。好ましい共晶は、Ａｌ２Ｏ３−Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２−ＺｒＯ２である。
【００１３】
もう一つの態様において、本発明は、微粒子から粗粒子までの範囲の粒子サイズ分布を有する多数の粒子の少なくとも一部が本発明による溶融結晶質研磨剤粒子である多数の粒子を提供する。
【００１４】
本出願において、
「単なる金属酸化物」とは、同じ金属元素の一個以上および酸素を含む金属酸化物（例えば、ＡｌＯ３、ＣｅＯ２、ＭｇＯ、ＳｉＯ２およびＹ２Ｏ３）を意味する。
「錯体金属酸化物」とは、異なる金属元素の二個以上および酸素を含む金属酸化物（例えば、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｄｙ３Ａｌ１１Ｏ１２、ＭｇＡｌ２Ｏ４およびＹ３Ａｌ５Ｏ１２）を意味する。
「錯体ＡｌＯ３・金属酸化物」は、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌ以外の一個以上の金属元素を理論酸化物基準で含む錯体金属酸化物（例えば、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＭｇＡｌ２Ｏ４およびＹ３Ａｌ５Ｏ１２）を意味する。
「錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３」とは、Ａｌ２Ｏ３およびＹ２Ｏ３を理論酸化物基準で含む錯体金属酸化物（例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を意味する。
「錯体Ａｌ２Ｏ３・希土類酸化物」とは、Ａｌ２Ｏ３および希土類酸化物を理論酸化物基準で含む錯体金属酸化物（例えば、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８およびＤｙ３Ａｌ５Ｏ１２）を意味する。
「希土類酸化物」とは、ＣｅＯ２、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｅｕ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｈｏ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｌｕ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｐｒ６Ｏ１１、Ｓｍ２Ｏ３、Ｔｈ４Ｏ７、Ｔｍ２Ｏ３およびＹｂ２Ｏ３を理論酸化物基準で意味する。
「粒子サイズ」は、粒子の最長寸法である。
【００１５】
もう一つの態様において、本発明は、本発明による溶融結晶質研磨剤粒子を製造する方法であって、溶融物を提供するために少なくとも一種のＹ２Ｏ３源、少なくとも一種の希土類酸化物源および少なくとも一種のＺｒＯ２源を溶融させる工程と、前記溶融物を前記溶融結晶質研磨剤粒子に転化する工程とを含む方法を提供する。
【００１６】
本発明による溶融研磨剤粒子は、被覆研磨剤、結合研磨剤、不織研磨剤および研磨剤ブラシなどの種々の研磨剤製品に組み込むことが可能である。
【００１７】
本発明は、本発明による少なくとも一個の溶融研磨剤粒子（好ましくは、本発明による多数の溶融研磨剤粒子）をワークピースの表面と接触させる工程と、前記表面の少なくとも一部を本発明による前記溶融研磨剤粒子で研磨するために本発明による前記溶融研磨剤粒子または前記表面の少なくとも一方を他方に対して移動させる工程とを含む表面を研磨する方法も提供する。
【００１８】
本発明による好ましい溶融研磨剤粒子は、従来の溶融研磨剤粒子と比較して優れた研削性能をもたらす。本発明による好ましい溶融研磨剤粒子は、ガラス化結合系によって用いられる従来の溶融アルミナジルコニア研磨剤粒子の研磨性能の大幅な低下を伴わずに本発明による好ましい溶融研磨剤粒子をガラス化結合系によって用いることを可能にするために微小構造的および化学的に十分に安定性である。
【００１９】
詳細な説明
本発明による溶融研磨剤粒子は、適切な金属酸化物源を加熱し、溶融物、好ましくは均一な溶融物を形成し、次いで溶融物を迅速に冷却し、凝固塊状物を提供することによって製造することができる。
【００２０】
さらに具体的には、本発明による溶融研磨剤粒子は、（理論的酸化物基準で）Ａｌ２Ｏ３、Ｙ３Ｏ３、ＺｒＯ２、および他の任意選択の添加剤（例えば、他の金属酸化物および加工助剤）の源を加熱炉に装入することによって製造することができる。金属酸化物源は、例えば加熱炉に共に添加し、溶融するか、または連続して添加し、溶融することが可能である。
【００２１】
錯体金属酸化物を含有する凝固溶融材料については、凝固材料の形成加工中に、溶融金属酸化物源（すなわち、溶融物）中に存在する金属酸化物の少なくとも一部分が反応して、錯体金属酸化物を形成する。例えば、Ａｌ２Ｏ３源およびＹ２Ｏ３源が反応し、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２（すなわち、５Ａｌ２Ｏ３＋３Ｙ２Ｏ３→２Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＹＡｌＯ３（すなわち、Ａｌ２Ｏ３＋Ｙ２Ｏ３→２ＹＡｌＯ３）、またはＹ４Ａｌ２Ｏ９（すなわち、Ａｌ２Ｏ３＋２Ｙ２Ｏ３→Ａｌ２Ｏ３−）を形成しうる。
【００２２】
Ａｌ２Ｏ３、Ｙ３Ｏ３、およびＺｒＯ２の相対的割合に応じて、その結果得られる凝固材料、および最終的には溶融研磨剤粒子は：
（ａ）結晶質Ａｌ２Ｏ３−錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である）−ＺｒＯ２共晶および結晶質Ａｌ２Ｏ３；および／または
（ｂ）結晶質Ａｌ２Ｏ３−錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である）−ＺｒＯ２共晶；
（ｃ）結晶質Ａｌ２Ｏ３−錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である）−ＺｒＯ２共晶および結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である）；および／または
（ｄ）結晶質Ａｌ２Ｏ３−錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物は、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２である）−ＺｒＯ２共晶および結晶質ＺｒＯ２を含みうる。
【００２３】
Ａｌ２Ｏ３がＹ２Ｏ３と反応し、２種類の錯体金属酸化物を形成する場合は、その結果得られる凝固材料、および最終的には溶融研磨剤粒子は、Ａｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３の相対的割合に応じて：
（ａ）第１の結晶質錯体第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２またはＹＡｌＯ３）と共にＡｌ２Ｏ３・金属酸化物（例えば、それぞれＹ３Ａｌ５Ｏ１２またはＹＡｌＯ３）−第２の異なる（すなわち、第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物とは異なる）結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（例えば、それぞれＹＡｌＯ３またはＹ４Ａｌ２Ｏ９）−ＺｒＯ２共晶；
（ｂ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２またはＹＡｌＯ３）−第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、それぞれＹＡｌＯ３またはＹ４Ａｌ２Ｏ９）−ＺｒＯ２共晶；
（ｃ）第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、ＹＡｌＯ３またはＹ４Ａｌ２Ｏ９）と共に第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２またはＹＡｌＯ３）−第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、それぞれＹＡｌＯ３またはＹ４Ａｌ２Ｏ９）−ＺｒＯ２共晶；および／または
（ｄ）第１の結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２またはＹＡｌＯ３）−第２の異なる結晶質錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（この場合も、例えば、それぞれＹＡｌＯ３またはＹ４Ａｌ２Ｏ９）−ＺｒＯ２共晶および結晶質ＺｒＯ２を含みうる。
【００２４】
しかし、形成される特定の相は、溶融物の組成や凝固条件を含めていくつかの要因に依存することが理解される。通常、溶融物の組成および凝固条件はその結果得られる凝固材料の大部分が共晶によって占有される（すなわち、凝固材料の形成が、材料中に存在する種々の金属酸化物相の共晶の比率とよく対応する）ような条件が好ましい。本発明による研磨剤粒子の例示的な共晶は、例えば、図４における三元相図に示されている。さらに具体的には、図４の図は濃度三角形の平面上のＡｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２系に対する相図における液相線面の投影を表す。好ましい共晶は、Ａｌ２Ｏ３に富む共晶である。
【００２５】
理論によって束縛しようと望むものではないが、凝固材料の形成中のある準安定条件によって別の共晶が形成されることもある。例えば、通常の安定条件下では形成する共晶はＡｌ２Ｏ３／Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２／ＺｒＯ２であり、ある準安定条件下では、Ａｌ２Ｏ３／Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２／ＺｒＯ２共晶の代わりに、またはこれに加えてＡｌ２Ｏ３／ＹＡｌＯ３／ＺｒＯ２共晶が形成しうる。
【００２６】
錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３（例えば、ガーネット結晶構造を示すアルミン酸イットリウム）中のイットリウムおよび／またはアルミニウムカチオンの一部分を他のカチオンに置き換えることもまた本発明の範囲内である。例えば、錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３中のＡｌカチオンの一部分を、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃｏ、およびそれらの組合せからなる群から選択される元素の少なくとも１つのカチオンに置き換えることが可能である。例えば、錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３中のＹカチオンの一部を、Ｃｅ、Ｄｙ、Ｅｒ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｈｏ、Ｌａ、Ｌｕ、Ｎｄ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｈ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｖ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、およびそれらの組合せからなる群から選択される元素の少なくとも１つのカチオンに置き換えることが可能である。同様に、アルミナ中のアルミニウムカチオンの一部分を置き換えることもまた本発明の範囲内である。例えば、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、およびＣｏは、アルミナ構造中のアルミニウムと置き換わることが可能である。上述のカチオンの置換は、研磨剤粒子の特性（例えば、硬さ、靭性、強度、熱伝導性等）に影響を及ぼすことがある。
【００２７】
さらに、他の共晶が、本開示内容を検討すれば当業者には明らかであろう。例えば、種々の共晶を表す相図が当技術分野で既知である。
【００２８】
共晶材料を含有する本発明による溶融研磨剤粒子は通常、共晶コロニーで構成されている。個々のコロニーはほぼ均一な微細構造特性（例えば、コロニー内部の構成相の結晶のサイズおよび方位が同様）を有する。通常、本発明による溶融結晶質研磨剤粒子中に不純物が存在する場合、この不純物はコロニーの境界に分離する傾向にあり、単独で存在し、および／または結晶相および／または非晶質（ガラス）相として反応生成物として（例えば、錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物および／または錯体Ｙ２Ｏ３・金属酸化物として）存在しうる。
【００２９】
一般に、共晶コロニーを構成する相として、（ａ）３つの異なる金属酸化物の単結晶（例えば、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、およびＺｒＯ２のそれぞれの単結晶）、（ｂ）２つの異なる金属酸化物の単結晶（例えば、単結晶Ａｌ２Ｏ３および単結晶ＺｒＯ２）および異なる金属酸化物の複数の結晶（例えば、多結晶Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）、（ｃ）金属酸化物の１つの単結晶（例えば、単結晶Ａｌ２Ｏ３またはＺｒＯ２）および異なる金属酸化物の複数の結晶（例えば、多結晶Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２および多結晶ＺｒＯ２）、または（ｄ）３つの異なる多結晶金属酸化物（例えば、多結晶Ａｌ２Ｏ３、多結晶Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、および多結晶ＺｒＯ２）が挙げられる。
【００３０】
コロニーは、典型的には本質的に球から円柱の範囲の様々な形状のどれであってもよい。各コロニーの組成、相、および／または微小構造（例えば、結晶性（すなわち、単結晶または多結晶）および結晶サイズ）は同じであっても、または異なってもよい。コロニー内部の結晶の配向は、一つのコロニーからもう一つのコロニーまで異なってもよい。幾つかの共晶コロニーを構成する相は、例えば、棒様または小板様から「漢字文字」様などの様々な形状で存在してもよい。コロニー間のこうした相違は、隣接コロニー間で存在してさえもよい。
【００３１】
微小構造は、「漢字文字」配列をとった二つの成分相の混合物であってもよく、第３の相は棒または板として存在する。あるいは、例えば、二つの成分相は、例えば、板または棒として存在する第３の相と合わせて相互貫通網目として存在してもよい。
【００３２】
コロニーの数、コロニーのサイズおよび組成は、例えば、溶融物組成および凝固条件によって影響を受ける。理論によって拘束されることを望まないけれども、溶融物組成が厳密な共晶組成に近ければ近いほど、形成されるコロニーの数が少ないことが考えられる。しかし、もう一つの態様において、溶融物の遅い一方向凝固も形成されるコロニーの数を最小にする傾向がある一方で、比較的より高い冷却速度での多方向凝固が、形成されるコロニーの数を増やす傾向があることが考えられる。溶融物の凝固速度（すなわち冷却速度）および／または溶融物の多方向凝固は、得られた溶融研磨剤粒子中に存在する微小構造欠陥（例えば、穴）のタイプおよび／または数に影響を及ぼす傾向がある。例えば、理論によって拘束されることを望まないけれども、比較的迅速な凝固（すなわち、比較的高い冷却速度での凝固）および／または多方向凝固は、得られた溶融研磨剤粒子中に存在する微小構造欠陥（例えば、穴）のタイプおよび／または数の増加につながる傾向がある。しかし、比較的遅い凝固は、凝固材料中に存在するコロニーのサイズおよび／または結晶の増加につながる傾向がある。但し、例えば、コロニーの形成を排除することが遅い制御された冷却を通して可能でありうる。従って、冷却速度および／または多方向凝固の度合を選択するに当たって、種々の冷却速度に関連した望ましい微小構造特性と望ましくない微小構造特性の最適バランスを得るために冷却速度を上げるか、または下げる必要がありうる。
【００３３】
さらに、所定の組成に関して、コロニーのサイズおよびコロニー内に存在する相は、溶融物の冷却速度を上げるにつれて減少する傾向がある。典型的には、本発明による溶融研磨剤粒子中の共晶コロニーは、平均で１００マイクロメートル未満、好ましくは５０マイクロメートル未満であり、ここで所定のコロニーに関するこうしたサイズは、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察されたように、コロニーの磨き断面から測定された二つの最大寸法の平均である。典型的には、ＳＥＭで観察されたコロニーの磨き断面から測定されたようなコロニー中の共晶を構成する結晶相の最小寸法は、１０マイクロメートル以下、好ましくは５マイクロメートル以下、より好ましくは１マイクロメートル以下、または０．５マイクロメートル以下でさえある。
【００３４】
本発明による一部の研磨剤粒子はまた、研磨剤粒子の共晶要素を構成する金属酸化物相のうちの少なくとも１つの初晶を含む。例えば、共晶部分が、Ａｌ２Ｏ３相、錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３（例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）相、およびＺｒＯ２相から構成される場合は、そのミクロ構造もまた、Ａｌ２Ｏ３、錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、またはＺｒＯ２の初晶を含みうるが、これは研磨剤粒子が形成される溶融物の組成が、理論的酸化物基準で、それぞれＡｌ２Ｏ３、錯体Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、またはＺｒＯ２に富んでいる場合に生じると考えられる。
【００３５】
一次結晶の形成は、特定の共晶割合からの偏りから生じることが考えられる。偏りが大きければ大きいほど、一次結晶の総合的な割合は大きい。一次結晶は、典型的には棒様構造から樹枝様構造の範囲の様々な形状で見られることがある。理論によって拘束されることを望まないけれども、コロニーに隣接する一次結晶の存在および／または形成が、コロニーの得られる微小構造に影響を及ぼしうることが考えられる。場合によって、研磨剤粒子中に存在する一次結晶（例えば、一次Ａｌ２Ｏ３結晶）を有することが有利でありうる（例えば、向上した研磨性能のために）。しかし、一次結晶のサイズが増加するにつれて研磨剤粒子の研磨性能が低下する傾向があることも考えられる。
【００３６】
さらに、理論によって拘束されることを望まないけれども、共晶を構成する金属酸化物以外の金属酸化物の少量の添加（例えば５重量％未満）は、コロニー境界に影響を及ぼす可能性があり、次に研磨剤粒子の特性（例えば、硬度および靱性）に影響を及ぼしうることが考えられる。
【００３７】
本発明による研磨剤粒子を製造するためのＡｌ２Ｏ３の供給源（理論酸化物基準で）には、従来の溶融アルミナ研磨剤粒子およびアルミナ−ジルコニア研磨剤粒子を製造するために技術上知られている供給源が挙げられる。市販されているＡｌ２Ｏ３源には、ボーキサイト（天然ボーキサイトと合成製造ボーキサイトの両方を含む）、焼成ボーキサイト、酸化アルミニウム三水和物（例えば、ベーマイトおよびギブサイト）、Ｂａｙｅｒプロセスアルミナ、アルミニウム鉱石、ガンマアルミナ、アルファアルミナ、アルミニウム塩、硝酸アルミニウムおよびそれらの組み合わせが挙げられる。Ａｌ２Ｏ３源はＡｌ２Ｏ３を含有してもよく、またはＡｌ２Ｏ３を生じさせるだけであってもよい。あるいは、Ａｌ２Ｏ３源は、Ａｌ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３以外の一種以上の金属酸化物（錯体Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）の材料を含むか、または含有する）を含有してもよく、または生じさせてもよい。
【００３８】
本発明による研磨剤粒子を製造するためのＹ２Ｏ３の（理論的酸化物基準での）市販の源として酸化イットリウム粉末、イットリウム、イットリウム含有鉱石、およびイットリウム塩（例えば、炭酸イットリウム、硝酸イットリウム、塩化イットリウム、水酸化イットリウム、およびそれらの組合せ）が挙げられる。Ｙ２Ｏ３源はＹ２Ｏ３を含有し、またはＹ２Ｏ３のみを提供しうる。あるいは、Ｙ２Ｏ３源は、Ｙ２Ｏ３ならびにＹ２Ｏ３以外の１つまたは複数の金属酸化物（錯体Ｙ２Ｏ３・金属酸化物（例えば、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２）材料、またはそれを含有する材料を含めて）を含有し、または提供しうる。
【００３９】
本発明による研磨剤粒子を製造するためのＺｒＯ２の（理論的酸化物基準での）市販の源として酸化ジルコニウム粉末、ジルコン砂、ジルコニウム、ジルコニウム含有鉱石、およびジルコニウム塩（例えば、炭酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、塩化ジルコニウム、水酸化ジルコニウム、およびそれらの組合せ）が挙げられる。また、またはあるいは、ＺｒＯ２源は、ＺｒＯ２、ならびにハフニアなど他の金属酸化物を含有し、または提供しうる。
【００４０】
好ましくは、本発明による溶融研磨剤粒子は、理論的塩化物基準で、約４０〜約９０モル％（より好ましくは、約５０〜約８０モル％）のＡｌ２Ｏ３；約５〜約５０モル％（より好ましくは、約１０〜約４０モル％）のＺｒＯ２；および約３〜約３０モル％（より好ましくは、約５〜約２０モル％）のＹ２Ｏ３を含む。
【００４１】
任意選択で、本発明による溶融研磨剤粒子はさらに、他の金属酸化物（すなわち、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、およびＺｒＯ２以外の金属酸化物）を含む。特定の金属酸化物を添加することによって、その結果得られる溶融研磨剤粒子の結晶構造またはミクロ構造が変化する。例えば、いずれの理論にも束縛されるものではないが、特定の金属酸化物または化合物を含有する金属酸化物が（比較的少量で、例えば、溶融研磨剤粒子の全金属酸化物含有量に基づき、０．０１〜５重量パーセントで使用される場合でも）、共晶コロニーの境界に存在しうることが理論づけられている。互いに、またはＡｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３および／またはＺｒＯ２と共に反応生成物という形でありうる、これら金属酸化物の存在によって破壊特性および／または溶融研磨剤粒子のミクロ構造が影響を受け、かつ／または研磨剤粒子の研磨特性が影響を受けることがある。任意選択の金属酸化物は加工助剤としても作用し、例えば、溶融研磨剤粒子のサイズおよび／または細孔の数を低減することによって溶融研磨剤粒子の密度を増大させる。任意選択の金属酸化物は加工助剤としても作用し、例えば、溶融物の有効な融解温度を上昇または低下させうる。したがって、加工のために特定の金属酸化物を添加しうる。
【００４２】
本発明による溶融研磨剤粒子は、それぞれの研磨剤粒子の全金属酸化物含有量に基づき、一般的には５０重量パーセント未満（さらに一般的には２０重量パーセント未満；場合によっては０．０１〜５重量パーセントの範囲、他の場合には０．１〜１重量パーセントの範囲）のアルミナ、イットリア、およびジルコニア以外の金属酸化物（理論的酸化物基準で）を含む。他の金属酸化物源も容易に市販品が入手可能である。
【００４３】
任意選択の金属酸化物の例としては、理論的酸化物基準で、希土類酸化物、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＨｆＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、ＳｉＯ２、ＴｉＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｓｃ２Ｏ３、ＳｒＯ、Ｖ２Ｏ３、ＺｎＯ、およびそれらの組合せが挙げられる。さらに希土類酸化物に関しては、本発明による研磨剤粒子を製造するのに使用する希土類酸化物の市販の源として希土類酸化物粉末、希土類金属、希土類含有鉱石（例えば、バストネサイトおよびモナザイト）、希土類塩、希土類硝酸塩、および希土類炭酸塩が挙げられる。希土類酸化物源は、希土類酸化物を含有し、または単に提供しうる。あるいは、希土類酸化物源は、希土類酸化物ならびに希土類酸化物以外の１つまたは複数の金属酸化物（錯体希土類酸化物・他の金属酸化物（例えば、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８等）の材料またはそれを含有する材料を含めて）を含有し、または提供しうる。
【００４４】
本発明による研磨剤粒子を製造するための金属酸化物源として、同じ組成または異なる組成を有する溶融研磨剤粒子（例えば、溶融アルミナ研磨剤粒子）またはその他の溶融材料（例えば、溶融アルミナ材料）が挙げられ、これらを残りの金属酸化物源と合わせることで所望の組成の溶融研磨剤粒子が得られる。
【００４５】
溶融プロセス中に不純物を還元するために、炭素源などの還元剤を添加してもよい。炭素源の例には、石炭、グラファイトまたは石油コークスなどが挙げられる。炉への装填材料中に含まれる炭素の量は、装填材料の典型的には５重量％以下、より典型的には３重量％以下、より典型的には２重量％以下である。不純物の除去を助けるために、鉄も炉装填材料に添加してもよい。例えば、溶融物または破砕凝固材料から磁気的に除去されうる材料を製造するために、鉄を不純物と組み合わせることが可能である。
【００４６】
本発明による溶融研磨剤粒子中に金属硼化物、炭化物、窒化物およびそれらの組み合わせを含めることも本発明の範囲内である。こうした材料は、（例えば包含物として）共晶材料内に存在してさえもよい。金属硼化物、炭化物および窒化物の例には、二硼化チタニウム、炭化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭化チタニウム、窒化チタニウム、炭化珪素、炭化硼素および窒化硼素を挙げてよい。こうした材料は技術上知られており、市販されている。
【００４７】
本発明による溶融研磨剤粒子を製造するための金属酸化物源およびその他の添加剤の特定の選択に関しては、例えば、その結果得られる研磨剤粒子に所望の組成および微細構造、その結果得られる研磨剤粒子に所望の物理的性質（例えば硬度または靭性）、望ましくない不純物の存在の回避または最小化、その結果得られる研磨剤粒子の所望の研削特性、および／または研磨剤粒子の製造に用いられる特定の工程（装置、ならびに溶融および／または凝固前および／またはその最中の原材料の精製を含む）が考慮されるのが一般的である。
【００４８】
金属酸化物源および他の添加剤は、研磨剤粒子の製造に用いられる工程および装置に適した任意選択の形態でありうる。原材料は、従来の溶融アルミナ研磨剤粒子およびアルミナ−ジルコニア研磨剤粒子の製造に関して当技術分野で既知の技術および装置を用いて溶融させることができる（例えば、米国特許第３，７８１，１７２号（Ｐｅｔｔら）、第３，８９１，４０８号（Ｒｏｗｓｅら）、第４，０３５，１６２号（Ｂｒｏｔｈｅｒｓら）、第４，０７０，７９６号（Ｓｃｏｔｔ）、第４，０７３，０９６号（Ｕｅｌｔｚら）、第４，１２６，４２９号（Ｗａｔｓｏｎ）、第４，４５７，７６７号（Ｐｏｏｎら）、第５，１４３，５２２号（Ｇｉｂｓｏｎら）、およびＲｅ．３１，１２８号（Ｗａｌｋｅｒら）を参照のこと）。
【００４９】
金属酸化物源および他の添加剤を溶融させるための炉の例には、アーク炉、ピット炉、アークタップ炉、電気炉、電気アーク炉およびガス燃焼炉が挙げられる。適する電気炉には、「キッシングアーク」を作るように電極を配列している炉、電極の下方チップが溶融塊内に接触していない炉、および溶融物を通過する電流を介して抵抗加熱を提供するために電極を溶融塊中に沈めている炉が挙げられる。
【００５０】
加熱炉は、加熱炉内壁を覆うライニング（「シェル」または「スケルトン」と呼ばれることもある）を有しうる。ライニングは、溶融研磨剤粒子とは異なる組成の材料で製造しうる。しかし通常、加熱炉のライニングは、溶融研磨剤粒子の組成と類似した組成または材料、時にはほぼ同一、あるいは同一の組成または材料で製造されることが好ましい。したがって、工程中に、ライニングの外面（露出面）が溶融しても、溶融物が汚染される可能性が減少し、または最小限になる。
【００５１】
一部の金属酸化物源および他の添加剤に関して、原料を炉に投入する前に、または原料を他の金属酸化物源および他の添加剤と別途に組み合わせる前に、原料を予熱することも望ましい場合がある。例えば、炭酸塩、硝酸塩または他の塩を金属酸化物源として用いる場合、それらを他の金属酸化物源材料と合わせて添加する前に、こうした材料を焼成する（例えば、約４００〜１０００℃において空気中でそれらを加熱することにより）ことが望ましい場合がある。
【００５２】
一般に、金属酸化物源および他の添加剤が存在するならば、それらは、溶融状態に加熱され、溶融物が均質になるまで混合される。典型的には、溶融物は溶融物の融点より少なくとも５０℃（好ましくは少なくとも１００℃）高い温度に加熱され、その温度で保持される。溶融物の温度が低すぎる場合、溶融物の粘度は好ましくないほどに高すぎる場合があり、よって溶融物を構成する種々の金属酸化物源および他の添加剤を均質化したり、または溶融物を炉から注いだり、あるいは溶融物を炉から別な風に移送したりするのをより難しくする。溶融物の温度が高すぎるか、および／または溶融物が長すぎる間にわたって加熱される場合、エネルギーは浪費され、溶融物の成分の好ましくない揮発も生じうる。
【００５３】
場合によって、金属酸化物源と他の添加剤（例えば、均質混合物または均質ブレンドを形成させるのを助ける揮発性成分（例えば、水または有機溶媒））が存在するならば、溶融物を形成させる前に、それらを混合するか、または別な風にブレンドすることが望ましい場合がある。例えば、粒状金属酸化物源は、材料を合わせて混合するため、そして粒状材料のサイズを減少させるために粉砕（ボール粉砕）することが可能である。金属酸化物源と他の添加剤が存在するならば、溶融物を形成させる前に、それらを合わせて混合するか、またはブレンドする他の技術には、高剪断ミキサー、パドルミキサー、Ｖ−ブレンダーおよびタンブラーなどが挙げられる。粉砕時間は、数分から数時間、または数日にさえ及ぶことがある。任意に、水および有機溶媒などの一過性材料は、例えば、溶融物を形成させる前に加熱によって金属酸化物源と他の添加剤の混合物またはブレンドから除去してもよい。取り扱い易くするため、金属酸化物源および他の添加剤は、それらを炉に投入する前に凝集させてもよい。
【００５４】
溶融物上の雰囲気は、大気圧、大気圧より高い圧力、または大気圧より低い圧力であってもよい。但し、得られる凝固材料中の穴の数を減らすために、大気圧より低い圧力は好ましい場合がある。溶融物上の雰囲気は、溶融物の化学的性質に影響を及ぼしうる酸化雰囲気、還元雰囲気または不活性雰囲気を提供するために制御してもよい。
【００５５】
溶融中の還元条件は溶融物を精製するのを助けうる。溶融物に還元剤を添加することに加えて、または溶融物に還元剤を添加するのに対する別法として、適する還元条件を電気アーク溶融炉によって炭素電極を用いて得てもよい。適する還元条件下で、幾つかの不純物（例えば、シリカ、酸化鉄およびチタニア）は、それらの個々の溶融金属形態に転化し、よって溶融物に関するより高い比重につながる。こうした遊離金属不純物は、その後、炉の底に沈む傾向があるであろう。
【００５６】
もう一つの態様において、溶融物を冷却する前（例えば、溶融物を炉から移す前）に溶融物中に存在する遊離金属を酸化させることが望ましい場合がある。例えば、溶融物を炉から移す直前に、酸素ランスを溶融物に挿入してもよい（例えば、米国特許第９６０，７１２号を参照すること）。
【００５７】
溶融物は、当技術分野で既知の種々の方法のいずれかを用いて冷却することができる。通常、ヒートシンク上または内部に溶融物を注入できるように、溶融物を含む加熱炉を傾けることができる。ヒートシンクの例として金属ボール（例えば、鋳鉄球または炭素鋼球）、金属棒、金属板、金属ロールなどが挙げられる。場合によっては、これらヒートシンク材料の内部を冷却（例えば、水冷または適切な冷却剤）し、冷却速度を高めることができる。ヒートシンク材料は、予備溶融材料（凝固させる材料と同じまたは異なる組成を有する）従来の溶融アルミナ−ジルコニア製造するための材料を含めて）の一部または他の耐熱材料であってもよい。
【００５８】
さらに吸熱器に関して、複数の金属ボール上に、あるいは複数の金属ボール間に溶融物を注ぐことにより、溶融物を冷却することが可能である。ボールは、直径が典型的には約１〜５０ｃｍ、より典型的には５〜２５ｃｍの範囲である。ブックモールドを用いて溶融物を冷却してもよい。適するブックモールドは、互いに比較的近く隔てられている複数の薄板（例えば、金属板またはグラファイト板）からなる。板は、通常は１０ｃｍ未満、典型的には５ｃｍ未満、好ましくは１ｃｍ未満離れている。溶融物は、スラブを形成させるためにグラファイトモールドまたは鋳鉄モールドに注いでもよい。より速い冷却速度を達成するために、こうした「スラブ」が比較的薄いことが一般に好ましい。
【００５９】
冷却速度は、凝固材料、従って溶融研磨剤粒子の微小構造および物理的特性に影響を及ぼすことが考えられる。好ましくは、溶融物は、冷却速度が上がるにつれて凝固材料の結晶相のサイズが一般に減少するので、迅速に冷却される。好ましい冷却速度は、少なくとも５００℃／分、より好ましくは少なくとも１０００℃／分、なおより好ましくは少なくとも１５００℃／分である。冷却速度は、溶融物の化学的性質、溶融物の融点、吸熱器の型および吸熱器の材料を含む幾つかのファクターに応じて決まりうる。
【００６０】
迅速な冷却は、冷却中に所望の結晶相、酸化状態などを維持したり、および／またはそれらに影響を及ぼしたりするために還元環境、中性環境または酸化環境などの制御された雰囲気下で行ってもよい。
【００６１】
溶融物の冷却に関する追加の詳細は、例えば、米国再発行特許第３１，１２８号（ウォーカー（Ｗａｌｋｅｒ）ら）、米国特許第３，７８１，１７２号（ペット（Ｐｅｔｔ）ら）、第４，０７０，７９６号（スコット（Ｓｃｏｔｔ））、第４，１９４，８８７号（ウェルツ（Ｕｅｌｔｚ）ら）、第４，４１５，５１０号（リッチモンド（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ））、第４，４３９，８４５号（リッチモンド（Ｒｉｃｈｍｏｎｄ））および、第５，１４３，５２２号（ギブソン（Ｇｉｂｓｏｎ）ら）において見ることができる。
【００６２】
得られた（凝固）溶融材料は、典型的には、研磨剤粒子のために望まれるサイズより大きいサイズである。溶融材料は、ロール破砕、カナリーミリング、ジョー破砕、ハンマーミリング、ボールミリング、ジェットミリングおよび衝撃破砕などを含む技術上知られている破砕技術および／または微粉砕技術を用いて、より小さい片に変換することが可能であるか、あるいは典型的には変換される。場合によって、二破砕工程または多破砕工程を有することが望ましい。例えば、溶融材料が凝固された後に、溶融材料は、比較的大きな塊状構造（例えば、５ｃｍより大きい直径）の形を取ってもよい。第１の破砕工程は、より小さい片を形成させるために、これらの比較的大きい塊または「チャンク」を破砕することを含んでもよい。これらのチャンクのこの破砕は、ハンマーミル、衝撃破砕機またはジョー破砕機を用いて実行してもよい。その後、これらのより小さい片を引き続き破砕して、所望の粒子サイズ分布を生じさせる。所望の粒子サイズ分布（時にはグリットサイズまたはグリットグレードと呼ばれる）を生じさせるために、多破砕工程を行うことが必要でありうる。一般に、破砕条件は、所望の粒子形状および粒子サイズ分布を達成するために最適化される。
【００６３】
本発明による溶融研磨剤粒子の形状は、例えば、研磨剤粒子の組成および／または微小構造、粒子を冷却した形状および凝固材料を破砕するハンマー（すなわち、用いられる破砕技術）に応じて決まる。一般に、「ずんぐりした」形状が好ましい場合、この形状を達成するために、より多いエネルギーを用いてもよい。逆に、「尖った」形状が好ましい場合、この形状を達成するために、より少ないエネルギーを用いてもよい。破砕技術は、異なる所望形状を達成するために変更してもよい。あるいは、研磨剤粒子は、溶融物をモールドに注ぐか、または溶融物をモールド内に形成させることにより直接所望の形状に成形してもよい。
【００６４】
研磨剤粒子の形状は、見掛け密度およびアスペクト比を含む技術上知られている種々の技術によって測定してもよい。研磨剤粒子サイズが大きければ大きいほど、より大きな粒子サイズに付随した大きい塊に起因して見掛け密度は大きくなる。従って、見掛け密度を比較する時、比較は、本質的に同じ粒子サイズを有する研磨剤粒子で行うべきである。一般に、見掛け密度数値が大きければ大きいほど、研磨剤粒子は「よりずんぐりした」形状と考えられる。逆に、見掛け密度数値が小さければ小さいほど、研磨剤粒子は「より尖った」形状と考えられる。尖り度を測定するもう一つの方法はアスペクト比による。例えば、グレード３６のアスペクト比は、約１：１〜約３：１、典型的には約１．２：１〜約２：１の範囲でありうる。
【００６５】
研磨剤粒子の見掛け密度は、ＡＮＳＩ規格Ｂ７４．４−１９９２（１９９２）に準拠して測定することが可能である。一般に、見掛け密度は、研磨剤粒子が自由に流れる方式で漏斗を通して落ちるように漏斗を通して研磨剤粒子サンプルを注ぐことにより測定される。収集器（典型的にはメスシリンダー）が漏斗の直下にある。所定の体積の研磨剤粒子を収集し、その後、秤量する。見掛け密度は重量／体積に関して計算する。
【００６６】
本発明による研磨剤粒子は、ＡＮＳＩ（アメリカ規格協会）、ＦＥＰＡ（欧州研磨材工業連合会）、およびＪＩＳ（日本工業規格）などの産業認定格付け規格の使用を含む技術上周知されている技術を用いて篩い選別することが可能である。本発明による研磨剤粒子は、典型的には約０．１〜約５０００マイクロメートル、より典型的には約１〜約２０００マイクロメートル、好ましくは約５〜約１５００マイクロメートル、より好ましくは約１００〜約１５００マイクロメートルのサイズに及び粒子サイズの広い範囲で用いてもよい。
【００６７】
所定の粒子サイズ分布において、粗粒子から微細粒子まで粒子サイズの範囲が存在する。研磨剤技術において、この範囲は、時には「粗」部分（ｆｒａｃｔｉｏｎ）、「コントロール」部分および「微細」部分と呼ばれる。産業認定格付け規格に準拠して格付けされた研磨剤粒子は、数値限界内の公称グレードごとに粒子サイズ分布を規定している。こうした産業認定格付け規格には、アメリカ規格協会（ＡＮＳＩ）規格、欧州研磨材工業連合会（ＦＥＰＡ）規格および日本工業規格（ＪＩＳ）規格として知られている規格が挙げられる。ＡＮＳＩグレード呼称（すなわち、規定された公称グレード）には、ＡＮＳＩ４、ＡＮＳＩ６、ＡＮＳＩ８、ＡＮＳＩ１６、ＡＮＳＩ２４、ＡＮＳＩ３６、ＡＮＳＩ４０、ＡＮＳＩ５０、ＡＮＳＩ６０、ＡＮＳＩ８０、ＡＮＳＩ１００、ＡＮＳＩ１２０、ＡＮＳＩ１５０、ＡＮＳＩ１８０、ＡＮＳＩ２２０、ＡＮＳＩ２４０、ＡＮＳＩ２８０、ＡＮＳＩ３２０、ＡＮＳＩ３６０、ＡＮＳＩ４００およびＡＮＳＩ６００が挙げられる。本発明による研磨剤粒子を含む好ましいＡＮＳＩグレードはＡＮＳＩ８〜２２０である。ＦＥＰＡグレード呼称には、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１５０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、Ｐ６００、Ｐ８００、Ｐ１０００およびＰ１２００が挙げられる。本発明による研磨剤粒子を含む好ましいＦＥＰＡグレードはＰ１２〜Ｐ２２０である。ＪＩＳグレード呼称には、ＪＩＳ８、ＪＩＳ１２、ＪＩＳ１６、ＪＩＳ２４、ＪＩＳ３６、ＪＩＳ４６、ＪＩＳ５４、ＪＩＳ６０、ＪＩＳ８０、ＪＩＳ１００、ＪＩＳ１５０、ＪＩＳ１８０、ＪＩＳ２２０、ＪＩＳ２４０、ＪＩＳ２８０、ＪＩＳ３２０、ＪＩＳ３６０、ＪＩＳ４００、ＪＩＳ４００、ＪＩＳ６００、ＪＩＳ８００、ＪＩＳ１０００、ＪＩＳ１５００、ＪＩＳ２５００、ＪＩＳ４０００、ＪＩＳ６０００、ＪＩＳ８０００およびＪＩＳ１０，０００が挙げられる。本発明による研磨剤粒子を含む好ましいＪＩＳグレードはＪＩＳ８〜２２０である。
【００６８】
破砕および篩い後に、典型的には多数の異なる研磨剤粒子サイズ分布またはグレードが存在する。これらの複数のグレードは、当該特定の時点で製造業者または供給業者のニーズに一致しない場合がある。在庫を最少化するために、要求外のグレードを再循環して溶融塊に戻すことが可能である。この再循環は、粒子が特定の分布に篩われなかった大きなチャンクまたはより小さい片（時には「ファイン」と呼ばれる）である破砕工程の後に行ってもよい。本発明による溶融研磨剤粒子を製造するための炉への装填材料は、０〜１００重量％、典型的には０〜５０重量％の間のどこかの再循環された溶融研磨剤粒子からなってもよい。
【００６９】
通常、本発明による溶融研磨剤粒子の真密度は、時に比重とも呼ばれ、理論密度の少なくとも８０％となることが一般的であるが、真密度がより低い研磨剤粒子でも研磨用途に有用となりうる。好ましくは、本発明による溶融研磨剤粒子の真密度は、理論密度の少なくとも８５％であり、より好ましくは理論密度の少なくとも９０％であり、さらに好ましくは理論密度の少なくとも９５％である。
【００７０】
通常、本発明による溶融研磨剤粒子は、平均硬度（すなわち、変形に対する抵抗性、（「微小硬度」とも呼ばれる）が少なくとも１１ＧＰａであり；好ましくは少なくとも１２、１３、または１４ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１５ＧＰａ、さらに好ましくは少なくとも１６ＧＰａ、少なくとも１７ＧＰａ、またはさらに少なくとも１８ＧＰａである。別の態様では、本発明による溶融研磨剤粒子は平均靭性（すなわち、破損に対する抵抗性）が通常少なくとも２．０ＭＰａ・ｍ１／２であり；好ましくは少なくとも２．５ＭＰａ・ｍ１／２、より好ましくは少なくとも３．０ＭＰａ・ｍ１／２、さらに好ましくは少なくとも３．３ＭＰａ・ｍ１／２、少なくとも３．５ＭＰａ・ｍ１／２、またはさらには少なくとも３．８ＭＰａ・ｍ１／２である。
【００７１】
例えば、溶融研磨剤粒子上に表面被膜を提供することも本発明の範囲内である。こうした表面被膜は、例えば、研磨剤粒子と研磨剤粒子中の結合材料との間の粘着力を改善することが知られている。表面被膜は、例えば、米国特許第１，９１０，４４４号（ニコルソン（Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ））、第３，０４１，１５６号（ローズ（Ｒｏｗｓｅ）ら）、第４，９９７，４６１号（マークホフマテニー（Ｍａｒｋｈｏｆｆ　Ｍａｔｈｅｎｙ）ら）、第５，００９，６７５号（クンツ（Ｋｕｎｚ）ら）、第５，０４２，９９１号（クンツ（Ｋｕｎｚ）ら）および第５，０８５，６７１号（マーチン（Ｍａｒｔｉｎ）ら）に記載されている。さらに、場合によって、被膜の添加は研磨剤粒子の研磨特性を改善する。もう一つの態様において、表面被膜は、本発明の研磨剤粒子とバインダーとの間の粘着力を改善しうる。
【００７２】
別の態様では、本発明による研磨剤粒子が製造された後、物理的性質および／または研削性能を向上させる研磨剤粒子をさらに熱処理することができる。この熱処理工程は酸化雰囲気中で行うことができる。一般的に、この熱処理工程は約１１００℃〜１６００℃の温度で行われ、通常は１２００℃〜１４００℃の温度で行われる。時間は約１分間〜数日間の範囲とすることができ、通常は約５分間〜１時間の範囲である。
【００７３】
本発明による溶融研磨剤粒子を製造するための他の適切な調製技法は、本明細書の開示内容、ならびに例えば、それぞれ２０００年２月２日に出願された米国特許出願第０９，４９５，９７８号、第０９／４９６，４２２号、第０９／４９６，６３８号、および第０９／４９６，７１３号のほか、それぞれ２０００年７月１９日に出願された第０９／６１８，８７６号、第０９／６１９，１０６号、第０９／６１９，１９１号、第０９／６１９，１９２号、第０９／６１９，２１５号、第０９／６１９，２８９号、第０９／６１９，５６３号、第０９／６１９，７２９号、第０９／６１９，７４４号、および第０９／６２０，２６２号を検討すれば当業者には明らかとなるであろう。
【００７４】
本発明によるある溶融研磨剤粒子に関して、コロニーを構成する共晶相（例えば、Ａｌ２Ｏ３−Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２−ＺｒＯ２）は、一つの結晶相（例えば、アルミナ結晶）が三方晶形状を示すラメラ配列を有する。さらに、隣接ラメラの少なくとも一部の配向（すなわち、共晶結晶化の配向）は、約１２０度の角度での三方晶（形状相）輪郭の配向に従う。理論によって拘束されることを望まないが、三次元共晶でのまたは三次元共晶付近での組成の溶融物の結晶化中に、一つの相（例えばアルミナ）の一次結晶が三方晶形状を取ったシードとして最初に結晶化しうることが考えられる。ラメラの形をとった共晶の結果としての連結成長は、少なくとも初期的にシードの配向に従う。次に、共晶コロニーは、共晶ラメラ成長と共に同じ配向のシード（例えばアルミナシード）（または単一シード）を含む。さらに、コロニー境界は、比較例Ａに関して観察された相粗大化などの、二次元共晶で観察されたような相粗大化（コロニー境界の直近の共晶相の結晶の著しい粗大化によって現れる）を示さない場合がある。
【００７５】
本発明による好ましい研磨剤粒子は、従来の溶融アルミナジルコニア材料（マサツセッチュ州ウスターのＮｏｒｔｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「ＮＯＲＺＯＮ」で入手できるアルミナ−ジルコニア研磨剤粒子を含む）と比較して、高温で熱安定性である。マサツセッチュ州ウスターのＮｏｒｔｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙから商品名「ＮＯＲＺＯＮ」で入手できるアルミナ−ジルコニア共晶研磨剤粒子を例えば少なくとも約３５０℃に空気中で加熱する時、ジルコニアの典型的には少なくとも一部は、正方晶および／または立方晶から単斜晶への相転移を受ける。この相転移は、通常は、ジルコニア結晶相への体積変化を伴うのでアルミナ−ジルコニア材料の構造的一体性に有害である。さらに、こうした相転移は、共晶コロニーの境界で優先的に起きることが観察されており、よって相転移は境界を弱体化させる傾向があり、次に、材料の機械的特性（すなわち、硬度、強度など）の著しい劣化につながる傾向がある。さらに、典型的には溶融物の凝固中に共晶コロニー境界に分離される種々の不純物も体積的構造変化（例えば酸化による）を受ける場合があり、材料の機械的特性（すなわち、硬度、強度など）の一層の劣化につながる。
【００７６】
対照的に、本発明による好ましい研磨剤粒子は通常、空気中で最高１０００℃（さらに場合によっては最高１４００℃）まで加熱した場合に共晶相の相変態を示すことはなく、したがって熱的に安定である。理論による束縛を望むものではないが、このように熱安定性であるために、こうした研磨剤粒子をガラス化結合研磨剤に組み込むことができると考えられる。
【００７７】
本発明によるある好ましい研磨剤粒子の熱安定性は、示差熱分析（ＤＴＡ）、熱重量分析（ＴＧＡ）、Ｘ線回折、硬度測定、微細構造分析、変色、およびガラス結合部との相互作用を含む種々の異なる方法を用いて測定または説明しうる。研磨剤粒子の熱安定性は、例えば、組成、研磨剤粒子の化学的性質、および工程条件に左右されうる。
【００７８】
研磨剤粒子の熱安定性を測定する試験の１つでは、空気中１０００℃で４時間空気中で加熱する前および後に研磨剤粒子の平均硬度を測定する（この試験のさらに完全な詳細は比較例Ａ（後述）を参照のこと）。空気中１０００℃で４時間加熱した後に平均微小硬度が多少低下しうるが、空気中１０００℃で４時間加熱した後の本発明による好ましい研磨剤粒子は、こうした加熱前の研磨剤粒子の微小硬度の少なくとも８５％（好ましくは少なくとも９０％、より好ましくは少なくとも９５％、さらに好ましくは約１００％以上）である。
【００７９】
研磨剤粒子の熱安定性は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて観察することもでき、この場合、平均微細構造（例えば、多孔度、結晶構造、コロニーサイズおよび結晶サイズ（共晶結晶、および存在する場合は初晶）、および研磨剤粒子の完全性が、空気中１０００℃で４時間加熱する前および後に試験される。
【００８０】
さらに、研磨剤粒子の熱安定性は、空気中１０００℃で４時間加熱する前および後の研磨剤粒子の色を比較することによっても示すことができる。本発明によるある好ましい研磨剤粒子の微細構造は、空気中１０００℃で４時間加熱する前および後で実質的に同一である。
【００８１】
研磨剤粒子の熱安定性は、空気中で１０００℃において４時間にわたり加熱される前および加熱された後に研磨剤粒子の粉末ＸＲＤ結果を比較することにより例示してもよい。上で論じたように、アルミナ−ジルコニア共晶材料を空気中で加熱する時、ジルコニアの典型的には少なくとも一部は、正方晶および／または立方晶から単斜晶への相転移を受ける。この相転移の影響は、典型的には、粉末ＸＲＤを介して観察するのに十分に著しい。それに反して、本発明による特定の好ましい研磨剤粒子の共晶相は、空気中で１０００℃に加熱された時、こうした相転移を示さず、従って、共晶相のこうした転移はＸＲＤ結果で観察されない。
【００８２】
本発明による溶融研磨剤粒子は、被覆研磨剤製品、結合研磨剤製品（ガラス化結合砥石ホイール、樹脂状結合砥石ホイールおよび金属結合砥石ホイール、カットオフホイールおよびホーニング砥石を含む）、不織研磨剤製品および研磨剤ブラシなどの従来の研磨剤製品中で用いることが可能である。典型的には、研磨剤製品（すなわち研磨剤物品）はバインダーおよび研磨剤粒子を含み、その少なくとも一部はバインダーによって研磨剤製品内で固定された本発明による溶融研磨剤粒子である。こうした研磨剤製品を製造する方法および研磨剤製品を使用する方法は当業者に周知されている。さらに、本発明による溶融研磨剤粒子は、研磨化合物（例えば、磨き化合物）、ミリング媒体、ショットブラスト媒体および振動ミル媒体などのスラリーなどの紛状研磨剤粒子を利用する研磨剤用途において用いることが可能である。
【００８３】
被覆研磨剤製品は、一般に、裏地、研磨剤粒子および裏地上に研磨剤粒子を保持するための少なくとも一種のバインダーを含む。裏地は、布、ポリマーフィルム、繊維、不織ウェブ、紙、それらの組み合わせおよびそれらの処理された変種を含む適するいかなる材料であることも可能である。バインダーは、無機バインダーまたは有機バインダー（熱硬化性樹脂および反応硬化性樹脂を含む）を含む適するいかなるバインダーであることも可能である。研磨剤粒子は、被覆研磨剤製品の一層または二層中に存在することが可能である。
【００８４】
被覆研磨剤製品の例を図１に描いている。この図を参照すると、被覆研磨剤製品１は裏地（基板）２および研磨剤層３を有する。研磨剤層３は、メイクコート５およびサイズコート６によって裏地２の主面に固定された本発明による溶融研磨剤粒子４を含む。場合によって、スーパーサイズコート（図示していない）が用いられる。
【００８５】
結合研磨剤製品は、典型的には、有機バインダー、金属バインダーまたはガラス状バインダーによって結合された研磨剤粒子の造形塊を含む。こうした造形塊は、例えば、砥石ホイールまたはカットオフホイールなどのホイールの形を取ることが可能である。砥石ホイールの直径は、典型的には約１ｃｍから１メートルより大である。カットオフホイールの直径は約１ｃｍから８０ｃｍより大（より典型的には３ｃｍ〜５０ｃｍ）である。カットオフホイールの厚さは、典型的には約０．５ｍｍ〜約５ｃｍ、より典型的には約０．５ｍｍ〜約２ｃｍである。造形塊は、例えば、ホーニング砥石、セグメント、固定点、ディスク（例えば二重ディスクグラインダー）または他の従来の結合研磨剤形状の形を取ることも可能である。結合研磨剤製品は、結合研磨剤製品の全体積を基準にして、典型的には、約３〜５０体積％の結合材料、約３０〜９０体積％の研磨剤粒子（または研磨剤粒子ブレンド）、５０体積％以下の添加剤（研削助剤を含む）および７０体積％以下の穴を含む。
【００８６】
好ましい形は砥石ホイールである。図２を参照すると、ホイールに成形されハブ１２上に取り付けられた本発明による溶融研磨剤粒子１１を含む砥石ホイール１０が描かれている。
【００８７】
不織研磨剤製品は、典型的には、構造全体を通して分配され有機バインダーによって構造に接着結合された本発明による溶融研磨剤粒子を有する開放多孔質ロフティポリマーフィラメント構造を含む。フィラメントの例には、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維およびポリアラミド繊維が挙げられる。図３において、典型的な不織研磨剤製品の約１００倍に拡大された概略図が示されている。こうした不織研磨剤製品は基板として繊維状マット５０を含み、マット上で本発明による溶融研磨剤粒子５２はバインダー５４によって接着されている。
【００８８】
有用な研磨剤ブラシには、裏地と一体の複数の剛毛を有するブラシが挙げられる（例えば、米国特許第５，４２７，５９５号（フィル（Ｐｉｈｌ）ら）、第５，４４３，９０６号（フィル（Ｐｉｈｌ）ら）、第５，６７９，０６７号（ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）ら）および第５，９０３，９５１号（イオンタ（Ｉｏｎｔａ）ら）を参照すること）。好ましくは、こうしたブラシは、ポリマーと研磨剤粒子の混合物を射出成形することにより製造される。
【００８９】
研磨剤製品を製造するために適する有機バインダーには、熱硬化性有機ポリマーが挙げられる。適する熱硬化性有機ポリマーの例には、フェノール樹脂、ユリアホロムアルデヒド樹脂、メラミンホルムアルデヒド樹脂、ウレタン樹脂、アクリレート樹脂、ポリエステル樹脂、側鎖α，β−不飽和カルボニル基を有するアミノプラスト樹脂、エポキシ樹脂、アクリル化ウレタン、アクリル化エポキシおよびそれらの組み合わせが挙げられる。バインダーおよび／または研磨剤製品は、繊維、潤滑剤、湿潤剤、チキソトロープ材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤（例えば、カーボンブラック、酸化バナジウム、グラファイトなど）、カップリング剤（例えば、シランカップリング剤、チタネートカップリング剤、ジルコアルミネートカップリング剤）、可塑剤および懸濁剤などの添加剤も含んでもよい。これらの任意の添加剤の量は所望の特性を付与するように選択される。カップリング剤は、研磨剤粒子および／または充填剤への粘着力を改善することが可能である。バインダー化学成分は、熱硬化、放射線硬化してもよく、またはそれらの組み合わせで硬化してもよい。バインダー化学に関する追加の詳細は、米国特許第４，５８８，４１９号（カウル（Ｃａｕｌ）ら）、第４，７５１，１３７号（ツミー（Ｔｕｍｅｙ）ら）および第５，４３６，０６３号（フォレット（Ｆｏｌｌｅｔｔ）ら）において見ることができる。
【００９０】
ガラス化結合研磨剤に関してさらに具体的には、非晶質構造を有し、かつ通常は硬質であるガラス質結合材料が当技術分野で公知である。場合によっては、ガラス質結合材料は結晶相を含む。本発明による結合ビトリファイド研磨剤製品は、（カットオフホイールを含めて）ホイールの形状、ホーニング砥石の形状、マウンテッドポイントの形状、またはその他の従来の結合研磨剤の形状であってよい。本発明による好ましいガラス化結合研磨剤製品は研削ホイールである。
【００９１】
ガラス質結合材料の製造に用いられる金属酸化物の例としては、シリカ、ケイ酸塩、アルミナ、ソーダ、カルシア、ポタシア、チタニア、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化リチウム、マグネシア、ボリア、ケイ酸アルミニウム、ホウケイ酸ガラス、ケイ酸アルミニウムリチウム、およびそれらの組合せなどが挙げられる。通常、ガラス質結合材料は、１０〜１００％のガラスフリットを含む組成物から製造することができるが、より一般的にはこの組成物は２０％〜８０％のガラスフリット、あるいは３０％〜７０％のガラスフリットを含む。ガラス質結合材料の残りの部分は非フリット材料であってよい。あるいは、ガラス質接合が非フリット含有組成物から誘導されることもある。ガラス質結合材料は一般的には約７００℃〜約１５００℃の範囲、通常は約８００℃〜約１３００℃の範囲内、場合によっては約９００℃〜約１２００℃の温度、さらには約９５０℃〜約１１００℃の範囲内の温度で養生が行われる。接合が養生される厳密な温度は、例えば個々の接合の化学的性質に左右される。
【００９２】
好ましいガラス化結合材料としては、シリカ、アルミナ（好ましくは少なくとも１０重量パーセントのアルミナ）、およびボリア（好ましくは少なくとも１０重量パーセントのボリア）を含むガラス化結合材料を挙げることができる。ほとんどの場合、ガラス化結合材料は、アルカリ金属酸化物（例えば、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ）（場合によっては少なくとも１０重量パーセントのアルカリ金属酸化物）をさらに含む。
【００９３】
結合材料は、一般的には粒子状材料の形態である充填材料または研削助剤も含みうる。通常、粒子状材料は無機材料である。本発明に有用な充填剤の例としては、金属炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム（例えば、チョーク、方解石、マール、トラバーチン、大理石、および石灰石）、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウム）、シリカ（例えば、石英、ガラスビーズ、ガラスバブル、およびガラス繊維）、ケイ酸塩（例えば、タルク、クレイ、（モンモリロナイト）長石、マイカ、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム）、金属硫酸塩（例えば、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸ナトリウムアルミニウム、硫酸アルミニウム）、石膏、バーミキュライト、木粉、アルミニウム三水和物、カーボンブラック、金属酸化物（例えば、酸化カルシウム（石灰）、酸化アルミニウム、二酸化チタン）、および金属亜硫酸塩（例えば、亜硫酸カルシウム）が挙げられる。
【００９４】
一般に、研削助剤を添加することによって研磨製品の有効使用時間が延長される。研削助剤は、研磨の化学的過程および物理的過程に対する顕著な効果を有し、その結果、性能が向上する材料である。理論による束縛を望むものではないが、研削助剤は、（ａ）研磨剤粒子と研磨されるワークピースとの間の摩擦を減少させる、（ｂ）研磨剤粒子の「キャッピング」を防止する（すなわち、研磨剤粒子の上部に金属粒子が溶着するのを防止する）か、または研磨剤粒子のキャッピングの傾向を少なくとも軽減する、（ｃ）研磨剤粒子とワークピースとの間の界面温度を低下させる、および／または（ｄ）研削力を軽減すると考えられている。
【００９５】
研削助剤は多種多様な異なる材料を含み、無機系でも有機系でもありうる。研削助剤の化学基の例としては、ワックス、有機ハロゲン化化合物、ハロゲン化物塩、ならびに金属およびそれらの合金が挙げられる。有機ハロゲン化化合物は、一般的に研磨中に分解し、ハロゲン酸または気体のハロゲン化化合物を放出する。こうした材料の例としては、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレン、およびポリ塩化ビニルなどの塩素化ワックスが挙げられる。ハロゲン化物塩の例としては、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、および塩化マグネシウムが挙げられる。金属の例としては、スズ、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、および鉄チタンが挙げられる。その他の種々雑多な研削助剤としては、硫黄、有機硫黄化合物、黒鉛、および金属硫化物が挙げられる。異なる研削助剤を組み合わせて使用することも本発明の範囲内であり、場合によってはこのことで相乗効果が得られることもある。好ましい研削助剤は氷晶石であり、最も好ましい研削助剤はテトラフルオロホウ酸カリウムである。
【００９６】
研削助剤は、被覆研磨製品および結合研磨製品に特に有用となりうる。被覆研磨製品では、研磨剤粒子の表面に塗布されるスーパーサイズコート中に研削助剤が用いられるのが一般的である。しかし、場合によっては研削助剤がサイズコートに添加される。通常、被覆研磨製品に組み込まれる研磨助剤の量は約５０〜３００ｇ／ｍ２（好ましくは、約８０〜１６０ｇ／ｍ２）である。ガラス化結合研磨製品では、研削助剤は製品の孔隙内に含浸させるのが一般的である。
【００９７】
研磨製品は、１００％本発明による溶融研磨剤粒子を含有することができ、またはこうした研磨剤粒子とその他の研磨剤粒子および／または希釈粒子との混合物を含有することができる。しかし、研磨製品中の研磨剤粒子の少なくとも約２重量％、好ましくは少なくとも約５重量％、より好ましくは約３０〜１００重量％は本発明による研磨剤粒子であるべきである。場合によっては、本発明による研磨剤粒子は、別の研磨剤粒子および／または希釈粒子と、５重量％対７５重量％、約２５重量％対７５重量％、約４０重量％対６０重量％、または約５０重量％対５０重量％（すなわち、重量で同量）の間の比で混合することができる。適切な従来の研磨剤粒子の例としては、溶融酸化アルミニウム（白色溶融アルミナ、熱処理酸化アルミニウム、および褐色酸化アルミニウムを含めて）、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、溶融アルミナ−ジルコニア、およびゾル−ゲル誘導研磨剤粒子などが挙げられる。ゾル−ゲル誘導研磨剤粒子は種結晶であっても非種結晶であってよい。同様に、ゾル−ゲル誘導研磨剤粒子は、不規則な形状であってもよいし、棒や三角形などの種結晶と関連する形状であってもよい。ゾルゲル研磨剤粒子の例としては、米国特許第４，３１４，８２７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、第４，５１８，３９７号（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）、第４，６２３，３６４号（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒら）、第４，７４４，８０２号（Ｓｃｈｗａｂｅｌ）、第４，７７０，６７１号（Ｍｏｎｒｏｅら）、第４，８８１，９５１号（Ｗｏｏｄら）、第５，０１１，５０８号（Ｗａｌｄら）、第５，０９０，９６８号（Ｐｅｌｌｏｗ）、第５，１３９，９７８号（Ｗｏｏｄ）、第５，２０１，９１６号（Ｂｅｒｇら）、第５，２２７，１０４号（Ｂａｕｅｒ）、第５，３６６，５２３号（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔら）、第５，４２９，６４７号（Ｌａｒｍｉｅ）、第５，４９８，２６９号（Ｌａｒｍｉｅ）、および第５，５５１，９６３号（Ｌａｒｍｉｅ）に記載されたものが挙げられる。原材料源としてアルミナ粉末を用いて製造される焼結アルミナ研磨剤粒子に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第５，２５９，１４７号（Ｆａｌｚ）、第５，５９３，４６７号（Ｍｏｎｒｏｅ）、および第５，６６５，１２７号（Ｍｏｌｔｇｅｎ）に見ることができる。場合によっては、研磨剤粒子の混合物によって、いずれかの種類の研磨剤粒子を１００％含む研磨製品に比べて改善された研削性能を示す研磨剤物品が得られることもある。
【００９８】
研磨剤粒子が混合物である場合は、混合物を形成する研磨剤粒子の種類は同じ粒度のものであってよい。あるいは、研磨剤粒子の種類は異なる粒度のものであってもよい。例えば、より大きな粒度の研磨剤粒子が本発明による研磨剤粒子であり、より小さな粒度の粒子がもう一方の種類の研磨剤粒子であってもよい。逆に、例えば、より小さな粒度の研磨剤粒子が本発明による研磨剤粒子であり、より大きな粒度の粒子がもう一方の種類の研磨剤粒子であってもよい。
【００９９】
適切な希釈粒子の例としては、大理石、石膏、フリント、シリカ、酸化鉄、ケイ酸アルミニウム、ガラス（ガラスバブルやガラスビーズを含めて）、アルミナバブル、アルミナビーズ、および希釈凝集体が挙げられる。本発明による溶融研磨剤粒子は、研磨凝集体と合体したり、これと結合したりすることもできる。研磨凝集粒子は多数の研磨剤粒子と、バインダーと、任意選択の添加剤とを含むのが一般的である。バインダーは有機および／または無機であってよい。研磨凝集体は不規則な形状であってもよいし、それらと関連する所定の形状であってもよい。この形状は、ブロック、円柱、角錐、コイン、正方形などであってよい。研磨凝集粒子の粒度は通常約１００〜約５０００μｍの範囲であり、一般的には約２５０〜約２５００μｍの範囲である。研磨凝集粒子に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第４，３１１，４８９号（Ｋｒｅｓｓｎｅｒ）、第４，６５２，２７５号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）、第４，７９９，９３９号（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）、第５，５４９，９６２号（Ｈｏｌｍｅｓら）、および第５，９７５，９８８号（Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｏｎ）に見ることができる。
【０１００】
本発明の研磨剤粒子は、研磨剤物品中に均一に分散させることができ、または研磨剤物品の選択した領域または部分に集中させることもできる。例えば、被覆研磨剤では、研磨剤粒子の層が２つ存在してもよい。第１の層は本発明による研磨剤粒子以外の研磨剤粒子を含み、第２の（最外）層は本発明による研磨剤粒子を含む。同様に、結合研磨剤では、研削ホイールの２つの別々の区画が存在してもよい。その最外区画は本発明による研磨剤粒子を含むことができるが、最内区画はこれを含むことがない。あるいは、本発明による研磨剤粒子を結合研磨剤物品全体に均一に分散させることができる。
【０１０１】
被覆研磨製品に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第４，７３４，１０４号（Ｂｒｏｂｅｒｇ）、第４，７３７，１６３号（Ｌａｒｋｅｙ）、第５，２０３，８８４号（Ｂｕｃｈａｎａｎら）、第５，１５２，９１７号（Ｐｉｅｐｅｒら）、第５，３７８，２５１号（Ｃｕｌｌｅｒら）、第５，４１７，７２６号（Ｓｔｏｕｔら）、第５，４３６，０６３号（Ｆｏｌｌｅｔｔら）、第５，４９６，３８６号（Ｂｒｏｂｅｒｇら）、第５，６０９，７０６号（Ｂｅｎｅｄｉｃｔら）、第５，５２０，７１１号（Ｈｅｌｍｉｎ）、第５，９５４，８４４号（Ｌａｗら）、第５，９６１，６７４号（Ｇａｇｌｉａｒｄｉら）、および第５，９７５，９８８号（Ｃｈｒｉｓｔｉｎａｓｏｎ）に見ることができる。結合研磨製品に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第４，５４３，１０７号（Ｒｕｅ）、第４，７４１，７４３号（Ｎａｒａｙａｎａｎら）、第４，８００，６８５号（Ｈａｙｎｅｓら）、第４，８９８，５９７号（Ｈａｙら）、第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、第５，０３８，４５３号（Ｎａｒａｙａｎａｎら）、第５，１１０，３３２号（Ｎａｒａｙａｎａｎら）、および第５，８６３，３０８号（Ｑｉら）に見ることができる。さらに、ガラス質結合研磨剤に関する詳細は、例えば、米国特許第４，５４３，１０７号（Ｒｕｅ）、第４，８９８，５９７号（Ｈａｙ）、第４，９９７，４６１号（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙら）、第５，０９４，６７２号（Ｇｉｌｅｓら）、第５，１１８，３２６号（Ｓｈｅｌｄｏｎら）、第５，１３１，９２６号（Ｓｈｅｌｄｏｎら）、第５，２０３，８８６号（Ｓｈｅｌｄｏｎら）、第５，２８２，８７５号（Ｗｏｏｄら）、第５，７３８，６９６号（Ｗｕら）、および第５，８６３，３０８号（Ｑｉ）に見ることができる。不織研磨製品に関するさらなる詳細は、例えば、米国特許第２，９５８，５９３号（Ｈｏｏｖｅｒら）に見ることができる。
【０１０２】
本発明による研磨剤粒子で研磨する方法は、スナッギング（すなわち、高圧高素材除去）からポリッシング（例えば、医用移植材料を被覆研磨剤ベルトで磨く）までに及び、後者は、典型的には、研磨剤粒子のより微細なクレード（例えば、より小さいＡＮＳＩ２２０およびより微細）で行われる。その研磨剤粒子は、ガラス化結合ホイールでカムシャフトを研削するなどの精密研磨用途で使用してもよい。特定の研磨用途のために用いられる研磨剤製品のサイズは当業者に対して明らかであろう。
【０１０３】
本発明による研磨剤粒子による研磨を乾式または湿式で行ってもよい。湿式研磨に関して、液体は、フラッドを完全なものにするために軽いミストの形で導入し供給してもよい。一般的に用いられる液体の例には、水、水溶性油、有機潤滑剤および乳化液が挙げられる。液体は、研磨に付随する熱を減少させるように機能したり、および／または潤滑剤として機能したりすることが可能である。液体は、殺菌剤および消泡剤などの少量の添加剤を含有してもよい。
【０１０４】
本発明による研磨剤粒子は、アルミニウム金属、炭素鋼、軟鋼、工具鋼、ステンレススチール、硬化鋼、チタン、ガラス、セラミック、木材、木材様材料、塗料、塗面および有機被覆面などのワークピースを研磨するために用いてもよい。研磨中に加えられる力は、典型的には約１〜約１００ｋｇの範囲である。
【０１０５】
実施例
以下の実施例によって本発明をさらに例示するが、これらの実施例で挙げた特定の材料および材料の量ならびに他の条件および詳細は本発明を不当に限定すると解釈されるべきではない。本発明の種々の修正および変更は当業者に対して明らかになるであろう。すべての部および百分率は特に指示がないかぎり重量による。
【０１０６】
比較例Ａ
ポリエチレンボトルに、アルミナ粉末（商品名「ＡＰＡ−０．５」としてＣｏｎｄｅａ　Ｖｉｓｔａ（Ｔｕｃｓｏｎ、ＡＺ）から入手）を１８７．２ｇ、酸化イットリウｍ粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社マサチューセッツ州ニュートンから入手）を１１２．９ｇ、分散剤（商品名「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」としてＲｏｈｍ　ａｎｄ　Ｈａａｓ　Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｄｅａｒ　Ｐａｒｋ、ＴＸ）から入手）を０．６ｇ、および蒸留水を１００．４ｇ装入した。粉末は、７８．６モル％のＡｌ２Ｏ３および２１．４モル％のＹ２Ｏ３となる量で存在した。約４５０ｇのアルミナ粉砕媒体（直径１０ｍｍ、９９．９％アルミナ、Ｕｎｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓ（Ａｋｒｏｎ、ＯＨ）から入手）を容器に加え、混合物を４時間粉砕して成分を十分に混合した。粉砕後、粉砕媒体を除去し、得られたスラリーをガラス（「ＰＹＲＥＸ」）皿に移し、皿の上約４６ｃｍ（１８インチ）に固定したヒートガンを使用して乾燥させた。完全に乾燥する前に粉末が沈降するのを防止するために乾燥中に皿をゆっくりと振動させた。ヒートガンによる乾燥の後、皿を９０℃の乾燥オーブンにさらに３０分間入れて、材料をより完全に乾燥させた。乾燥した粉末の層にスパチュラを使用して切れ目を入れ、皿からかき出すと、材料の小さなフレークが得られた。各フレークの重さは約０．５〜３ｇであった。これらのフレークを、約１℃／分の速度で６７０℃まで加熱した後６７０℃で１時間維持し、その後加熱炉出力への電源を切り、室温まで加熱炉を冷却することによって焼成した。
【０１０７】
焼成されたフレークの幾つかをアーク放電炉（マサツセッチュ州エアのＡｄｖａｍｃｅｄ　Ｖａｃｕｕｍ　Ｓｙｓｔｅｍｓ製のＭｏｄｅｌ　Ｎｏ．１−ＶＡＭＦ−２０−２２−４５）内で溶融させた。約１５ｇの焼成フレークを炉チャンバ内部に配置された冷却銅板上に置いた。炉チャンバを排気し、その後、２００トルの圧力でアルゴンガスを充填した。アークは電極と板との間で火花を発した。アーク放電によって発生した温度は、焼成フレークを迅速に溶融させるのに十分高かった。溶融が終わった後、材料を３０秒にわたり溶融状態に維持して溶融物を均質化させた。アークを切り、放置して溶融物自体で冷えさせることにより、得られた溶融物を迅速に冷却した。サンプルの小さい塊および水冷銅板の大きな吸熱容量によって迅速な冷却が確保された。炉への電力を切った後、１分以内に溶融材料を炉から取り出した。理論によって拘束されることを望まないけれども、水冷銅板の表面上での溶融物の冷却速度が１５００℃／分であったことが推定される。溶融材料の色は白色−緑色であった。
【０１０８】
図８は、溶融した比較例Ａの材料の研磨断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による顕微鏡写真である。研磨断面は、従来の取付けおよび研磨方法を用いて調製した。試料は、ポリッシャー（Ｂｕｅｈｌｅｒ（Ｌａｋｅ　Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）から入手した商品名「ＥＣＯＭＥＴ　３　ＴＹＰＥ　ＰＯＬＩＳＨＥＲ−ＧＲＩＮＤＥＲ」）を用いて研磨した。試料は、ダイヤモンドホイールを使用して約３分間研磨した後、それぞれ４５、３０、１５、９、および３マイクロメートルのダイヤモンドスラリーにより３分間研磨した。研磨した試料を金−パラジウムの薄層でコーティングし、ＪＥＯＬ　ＳＥＭ（Ｍｏｄｅｌ　ＪＳＭ　８４０Ａ）で観察した。再び図５を参照すると、この顕微鏡写真は、複数のコロニーを含む共晶由来の微細構造を示している。これらのコロニーのサイズは約１０〜４０マイクロメートルであった。比較例Ａの材料の一部分の粉末Ｘ線回折に基づき、後方散乱モードでＳＥＭを用いて研磨試料を観察すると、顕微鏡写真の白色部分は結晶Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、暗部はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されるこれらの相の幅は最大約１マイクロメートルであった。
【０１０９】
比較例Ａの溶融材料を、「Ｃｈｉｐｍｕｎｋ」ジョークラッシャー（Ｔｙｐｅ　ＶＤ、ＢＩＣＯ　Ｉｎｃ．（Ｂｕｒｂａｎｋ、ＣＡ）製造）を用いて（研磨）粒子に粉砕し、−２５＋３０メッシュ分画および−３０＋３５メッシュ分画（ＵＳＡ　Ｓｔａｎｄａｒｄ　Ｔｅｓｔｉｎｇ　Ｓｉｅｖｅｓ）が残るように分級した。これら２つのメッシュ分画を混合して５０／５０混合物を得た。−２５＋３０メッシュ分画と−３０＋３５メッシュ分画の５０／５０混合物３０ｇを被覆研磨ディスクに組み込んだ。この被覆研磨ディスクは従来手順に従って製造した。従来の炭酸カルシウム充填フェノール系メイク樹脂（４８％のレゾールフェノール樹脂、５２％の炭酸カルシウム、水とグリコールエーテルで固形分８１％まで希釈した）と従来の氷晶石充填フェノール系サイズ樹脂（３２％のレゾールフェノール樹脂、２％の酸化鉄、６６％の氷晶石、水とグリコールエーテルで固形分７８％まで希釈した）を用いて、直径１７．８ｃｍ、厚さ０．８ｍｍのバルカナイズドファイバー裏地（中央に直径２．２ｃｍの穴を有する）に溶融研磨剤粒子を接合させた。未乾燥時のメイク樹脂重量は約１８５ｇ／ｍ２であった。メイクコートを塗布した直後に、溶融研磨剤粒子を静電コーティングした。メイク樹脂を８８℃で１２０分間予備硬化させた。続いて、氷晶石充填フェノール系サイズコートを、メイクコートと研磨剤粒子の上にコーティングした。未乾燥時のサイズ樹脂重量は約８５０ｇ／ｍ２であった。サイズ樹脂を９９℃で１２時間硬化させた。試験前に被覆研磨ディスクを湾曲させた。
【０１１０】
取付け樹脂（Ｂｕｅｈｌｅｒ社（Ｌａｋｅ　Ｂｌｕｆｆ、ＩＬ）から商品名「ＥＰＯＭＥＴ」として入手）にばらばらの研磨剤粒子（サイズ約１０メッシュ）を取り付けることによって、比較例Ａの研磨剤粒子の平均微小硬度を測定した。得られた樹脂の円筒は直径約２．５ｃｍ（１インチ）であり、高さ約１．９ｃｍ（０．７５インチ）であった。従来の研削盤／ポリッシャー（Ｂｕｅｈｌｅｒ社から商品名「ＥＰＯＭＥＴ」として入手）と、１マイクロメートルのダイヤモンドスラリー（Ｂｕｅｈｌｅｒ社から商品名「ＭＥＴＡＤＩ」として入手）を用いた最終研磨段階で従来のダイヤモンドスラリーとを用いて、取り付けた試料を研磨して、試料の研磨断面を得た。
【０１１１】
５００ｇの圧入荷重を用いてビッカース圧子を装着した従来の微小硬度試験器（Ｍｉｔｕｔｏｙｏ　Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）（東京）から入手した商品名「ＭＩＴＵＴＯＹＯ　ＭＶＫ−ＶＬ」）を用いて微小硬度測定を行った。この微小硬度測定は、ＡＳＴＭ　Ｔｅｓｔ　Ｍｅｔｈｏｄ　Ｅ３８４　Ｔｅｓｔ　Ｍｅｔｈｏｄｓ　ｆｏｒ　Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅｓｓ　ｏｆ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ（材料の微小硬度試験方法）（１９９１）に記載の指針に従って実施した。微小硬度値は２０回の測定の平均値とした。平均微小硬度は１６．２ＧＰａであった。
【０１１２】
比較例Ａのいくつかの研磨剤粒子を白金製るつぼに入れ、５０℃／時で１０００℃に加熱し、１０００℃で４時間（空気中）維持し、次いで約１００℃／時で室温に冷却した。加熱後の研磨剤粒子の色は、加熱前と同一（すなわち、白緑色）であった。加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１６．１ＧＰａであった。微小硬度を測定するために調製した研磨断面を、２次電子モードのＳＥＭを用いて調べた。加熱後に観察したミクロ構造は、加熱前に観察したミクロ構造と実質的に同一であった。
【０１１３】
比較例Ａのいくつかの研磨剤粒子もまた、白金製るつぼに入れ、５０℃／時で１０００℃に加熱し、１０００℃で８時間（空気中）維持し、次いで約１００℃／時で室温に冷却した。加熱後の研磨剤粒子の色は、加熱前と同一（すなわち、白緑色）であった。加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１６．０ＧＰａであった。微小硬度を測定するために製造した研磨断面を、２次電子モードのＳＥＭを用いて調べた。加熱後に観察したミクロ構造は、加熱前に観察したミクロ構造と実質的に同一であった。
【０１１４】
比較例Ｂ
熱処理溶融アルミナ研磨剤粒子（Ｔｒｉｅｂａｃｈｅｒ（Ｖｉｌｌａｃｈ、オーストリア）から入手した商品名「ＡＬＯＤＵＲ　ＢＦＲＰＬ」）を比較例Ａの溶融研磨剤粒子の代わりに使用したことを除き、比較例Ａに記載したように比較例Ｂの被覆研磨ディスクを調製した。
【０１１５】
比較例Ｃ
アルミナ−ジルコニア研磨剤粒子（共晶組成が５３％のＡｌ２Ｏ３および４７％のＺｒＯ２である、Ｎｏｒｔｏｎ　Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｗｏｒｃｅｓｔｅｒ、ＭＡ）から入手した商品名「ＮＯＲＺＯＮ」）を比較例Ａの溶融研磨剤粒子の代わりに使用したことを除き、比較例Ａに記載したように比較例Ｃの被覆研磨ディスクを調製した。
【０１１６】
比較例Ａで上述したように測定した比較例Ｃの研磨剤粒子の平均微小硬度は１６．０ＧＰａであった。比較例Ｃの研磨剤粒子の色は灰色〜濃紺であった。
【０１１７】
いくつかの比較例Ｃの研磨剤粒子を白金るつぼ中に配置し、５０℃／時で１０００℃まで加熱し、１０００℃で４時間維持し（空気中）、次いで約１００℃／時で室温まで冷却した。加熱後の研磨剤粒子の色はベージュあった。加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１２．９ＧＰａであった。微小硬度測定のために調製した研磨断面を、二次電子モードでＳＥＭを使用して検査した。加熱前の比較例Ｃの研磨剤粒子のＳＥＭ顕微鏡写真を図１１に示す。加熱後の比較例Ｃの研磨剤粒子のＳＥＭ顕微鏡写真を図１２に示す。加熱後に観察した微細構造は、加熱前に観察した微細構造と異なっていた。ほとんど大部分の相違がコロニーの境界で観察された。
【０１１８】
さらに粉末Ｘ線回折（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ　ＸＲＧ　３１００Ｘ線回折計に、１．５４０５０オングストロームの銅Ｋα１放射線を使用）を用いて、２θ＝３０度付近における立方晶および／または正方晶の反射の１１１のピーク強度を約２θ＝２８度付近の単斜晶反射の１１１のピーク強度と比較することによって、上述の加熱処理前および後の比較例Ｃの研磨剤粒子中に存在する相を定性的に測定した。参考のため、「Ｐｈａｓｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎ　Ｚｉｒｃｏｎｉａ　Ｓｙｓｔｅｍｓ（ジルコニア系の相分析）」、Ｇａｒｖｉｅ、Ｒ．Ｃ．ａｎｄ　Ｎｉｃｈｏｌｓｏｎ，Ｐ．Ｓ．、Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｍｅｒｉｃａｎ　Ｃｅｒａｍｉｃ　Ｓｏｃｉｅｔｙ、ｖｏｌ　５５（６）、ｐｐ．３０３−３０５、１９７２を参照のこと。試料を粉砕し、−１２０メッシュ粉末を分析に用いた。加熱処理していない比較例Ｃの研磨剤粒子は、単斜晶および立方晶および／または正方晶のジルコニア相を含有した。加熱処理した試料の場合、立方晶および／または正方晶の相の含有率が減少し、これに対応して単斜晶相の含有率が増加した。
【０１１９】
いくつかの比較例Ｃの研磨剤粒子を白金るつぼ中に配置し、５０℃／時で１０００℃まで加熱し、１０００℃で８時間維持し（空気中）、次いで約１００℃／時で室温まで冷却した。加熱後の研磨剤粒子の色はベージュであった。加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１２．８ＧＰａであった。微小硬度測定のために調製した研磨断面を、二次電子モードでＳＥＭを使用して検査した。加熱後の比較例Ｃの研磨剤粒子のＳＥＭ顕微鏡写真を図１３に示す。加熱後に観察した微細構造は、加熱前に観察した微細構造と異なっていた。この相違は１０００℃で４時間加熱処理した場合よりも大きく、今回の場合もほとんど大部分の相違がコロニーの境界で観察された。
【０１２０】
比較例Ｃの研磨剤粒子での２つのガラス化結合材料の効果を、以下のように評価した。プラスチック製ジャー（直径４　３／８インチ（１１．１ｃｍ）；高さ４　３／８インチ（１１．１ｃｍ））に、ガラスフリット（ＳｉＯ２３７．９％、Ｂ２Ｏ３２８．５％、Ａｌ２Ｏ３１５．６％、Ｎａ２Ｏ１３．９％、Ｋ２Ｏ４．１％；Ｆｅｒｒｏ社（Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ、ＯＨ）から商品名「ＦＥＲＲＯ　ＦＲＩＴ３２２７」として入手）を７０部、Ｋｅｎｔｕｃｋｙ　Ｂａｌｌ　Ｃｌａｙ（Ｎｏ６ＤＣ；Ｏｌｄ　Ｈｉｃｋｏｒｙ　Ｃｌａｙ社（Ｈｉｃｋｏｒｙ、ＫＹ）から入手）を２７部、Ｌｉ２ＣＯ３（Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（Ｗａｒｄ　Ｈｉｌｌ、ＭＡ）から入手）を３．５部、ＣａＳｉＯ３（Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手）を３部、および直径１．３ｃｍ（０．５インチ）のプラスチック被覆鋼製媒体を６２５ｇ装入し、次いで９０ｒｐｍで内容物を７時間乾式粉砕することによって、第１ガラス化結合材料を調製した。組成物を配合して、ＳｉＯ２約４５％、Ａｌ２Ｏ３約１９％、Ｂ２Ｏ３約２０％、Ｎａ２Ｏ約１０％、Ｋ２Ｏ約３％、Ｌｉ２Ｏ約１．５％、およびＣａＯ約１．５％を含有するガラス化結合材料を得た。乾式粉砕した材料および比較例Ｃの研磨剤粒子を押し固めて、３．２ｃｍ×０．６ｃｍ（１．２５インチ×０．２５インチ）のペレットを形成した。ペレットを５０℃／時で１０００℃に加熱し、１０００℃で８時間維持し（空気中）、次いで約１００℃／時で室温に冷却した。比較例Ｃの研磨剤粒子（−２０＋３０メッシュ）を２０部、加水分解されたデンプン（Ａｌｄｒｉｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ、ＷＩ）から商品名「ＤＥＸＴＲＩＮ」として入手）を０．２４部、グリセリン（Ａｌｄｒｉｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手）を０．０２部、水を０．７２部、乾式粉砕した材料を３．１４部、および加水分解されたデンプン（「ＤＥＸＴＲＩＮ」）を０．４部、順番に混合することによってペレットを調製した。荷重２２７３キログラム（５０００ポンド）でペレットを押し固めた。比較例Ｃの研磨剤粒子の一部は微小硬度の測定を有効に行うことができないほどの激しい劣化を示すが（粒子の一部分が脆弱すぎた）、ガラス化結合材料における加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１３．６ＧＰａであった。大部分の粒子はベージュであったが、加熱処理した研磨剤粒子の色には多様性があった。微小硬度を測定するために調製した研磨断面を、２次電子モードのＳＥＭを用いて調べた。加熱後の比較例Ｃ研磨剤粒子のＳＥＭ顕微鏡写真を図１４に示す。加熱後に観察したミクロ構造は、加熱前に観察したミクロ構造と異なった。その違いは、１０００℃で４時間の加熱処理で観察された違いよりも大きく、再びコロニーの境界で最も顕著に観察された。
【０１２１】
プラスチック製ジャー（直径４　３／８インチ（１１．１ｃｍ）；高さ４　３／８インチ（１１．１ｃｍ））に、Ｋｅｎｔｕｃｋｙ　Ｂａｌｌ　Ｃｌａｙ（Ｎｏ．６ＤＣ；Ｏｌｄ　Ｈｉｃｋｏｒｙ　Ｃｌａｙ社から入手）を４５部、無水四ホウ酸ナトリウム（Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手）を２８部、長石（Ｆｅｌｄｓｐａｒ社（Ａｔｌａｎｔ、ＧＡ）から商品名「Ｇ−２００　Ｆｅｌｄｓｐａｒ」として入手）を２５部、Ｌｉ２ＣＯ３（Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手）を３．５部、ＣａＳｉＯ３（Ａｌｆａ　Ａｅｓａｒ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手）を２．５部、および直径１．３ｃｍ（０．５インチ）のプラスチック被覆鋼製媒体を６２５ｇ装入し、次いで９０ｒｐｍで内容物を７時間乾式粉砕することによって、第２ガラス化結合材料を調製した。組成物を配合して、ＳｉＯ２約４５％、Ａｌ２Ｏ３約１９％、Ｂ２Ｏ３約２０％、Ｎａ２Ｏ約１０％、Ｋ２Ｏ約３％、Ｌｉ２Ｏ約１．５％、およびＣａＯ約１．５％を含有するガラス化結合材料を得た。乾式粉砕した材料および比較例Ｃの研磨剤粒子を押し固めて、３．２ｃｍ×０．６ｃｍ（１．２５インチ×０．２５インチ）のペレットを形成した。ペレットを５０℃／時で１０００℃に加熱し、１０００℃で８時間維持し（空気中）、次いで約１００℃／時で室温に冷却した。比較例Ｃの研磨剤粒子（−２０＋３０メッシュ）を２０部、加水分解されたデンプン（「ＤＥＸＴＲＩＮ」）を０．２４部、グリセリン（Ａｌｄｒｉｃｈ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ社から入手）を０．０２部、水を０．７２部、乾式粉砕した材料を３．１４部、および加水分解されたデンプン（「ＤＥＸＴＲＩＮ」）を０．４部、順番に混合することによってペレットを調製した。荷重２２７３キログラム（５０００ポンド）でペレットを押し固めた。比較例Ｃの研磨剤粒子の一部は、微小硬度の測定を有効に行うことができないほどの激しい劣化を示すが（粒子の一部分が脆弱すぎた）、ガラス化結合材料における加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１３．４ＧＰａであった。大部分の粒子はベージュであったが、加熱処理した研磨剤粒子の色には多様性があった。微小硬度を測定するために調製した研磨断面を、２次電子モードのＳＥＭを用いて調べた。加熱後に観察したミクロ構造は、加熱前に観察したミクロ構造と異なった。その違いは、１０００℃で４時間の加熱処理で観察された違いよりも大きく、再びコロニーの境界で最も顕著に観察された。
【０１２２】
比較例Ｄ
ゾル−ゲル誘導研磨剤粒子（３Ｍ　Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｐａｕｌ、ＭＮ）から商品名「３２１　ＣＵＢＩＴＲＯＮ」で市販）を比較例Ａの溶融研磨剤粒子の代わりに使用したことを除き、比較例Ａに記載したように比較例Ｄの被覆研磨ディスクを製造した。
【０１２３】
比較例Ａ〜Ｄの研削性能
比較例Ａ〜Ｄの被覆研磨ディスクの研削性能を以下のように評価した。面取りしたアルミニウムバックアップパッド上に各被覆研磨ディスクを取り付け、予め秤量した１．２５ｃｍ×１８ｃｍ×１０ｃｍの１０１８軟鋼ワークピースの表面の研削に用いた。ディスクは５，０００ｒｐｍで駆動させ、バックアップパッドの面取り端部の上にあるディスク部分を８．６キログラムの荷重でワークピースと接触させた。各ディスクを使用して、個々のワークピースを１分間隔で連続して研削した。試験時間全体でワークピースから除去された材料の量の合計を全切削量とした。１２分間の研削後の各試料の全切削量、ならびに１２回目の１分間の切削量（すなわち最終切削量）を以下の表１に示す。
【０１２４】
【表１】
表１
2004504447.tif 000003
【０１２５】
比較例Ｅ
（ａ）ポリエチレン製のビンに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）を１７３ｇ、酸化マグネシウム粉末（Ｍａｒｔｉｎ　Ｍａｒｉｅｔｔａ　Ｍａｇｎｅｓｉａ　Ｓｐｅｃｉａｌｔｉｅｓ（Ｈｕｎｔ　Ｖａｌｌｅｙ、ＭＤ）から商品名「ＭＡＧＣＨＥＭ　１０−３２５」として入手）を１９．３ｇ、酸化イットリウム粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（Ｎｅｗｔｏｎ、ＭＡ）から入手）を１０７．８ｇ、分散剤（「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」）を０．６ｇ、蒸留水を１３７．４ｇ装入し、（ｂ）その粉末が、Ａｌ２Ｏ３６４モル％、ＭｇＯ１８モル％、Ｙ２Ｏ３１８モル％を提供する量で存在したことを除き、比較例Ｅの溶融材料および研磨剤粒子を比較例Ａに記載したように調製した。溶融材料は白色であった。
【０１２６】
図９は、比較例Ｅの溶融材料の研磨断面（比較例Ａに記載したように調製）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。顕微鏡写真には、複数のコロニーを含む共晶誘導ミクロ構造が示されている。コロニーは、サイズ約１０〜４０マイクロメートルである。比較例Ｅ材料の一部分の粉末Ｘ線回折、および後方散乱モードのＳＥＭを用いた研磨試料の試験に基づき、顕微鏡写真の白色部分は結晶質Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、暗い部分は結晶質Ａｌ２Ｏ３リッチなスピネル固溶体相であったと考えられる。研磨断面で観察されたこれらの相の幅は約２マイクロメートルまでであった。
【０１２７】
比較例Ｆ
（ａ）ポリエチレンボトルに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）を１４９．５ｇ、イットリア安定化酸化ジルコニア粉末（公称組成は９４重量％のＺｒＯ２（＋ＨｆＯ２）および５．４重量％のＹ２Ｏ３；Ｚｉｒｃｏｎｉａ　Ｓａｌｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｍａｒｉｅｔｔａ、ジョージア州）から入手した商品名「ＨＳＹ　３．０」）、０．６ｇの分散剤（「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」）を１４９．４ｇ、および蒸留水を１３６．５ｇ装入したことと、（ｂ）粉末が５４．８モル％のＡｌ２Ｏ３および４５．２モル％のＺｒＯ２となる量で存在したことを除き、比較例Ａに記載したように比較例Ｆの溶融材料および研磨剤粒子を調製した。この溶融材料は白色であった。
【０１２８】
図１０は、溶融した比較説明例Ｆの材料の研磨断面（比較例Ａに記載したように製造）の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による顕微鏡写真である。顕微鏡写真は、複数のコロニーを含む共晶由来の微細構造を示している。コロニーのサイズは約５〜４０マイクロメートルであった。比較例Ｆの材料の一部分の粉末Ｘ線回折に基づき、後方散乱モードでＳＥＭを使用して研磨試料を観察すると、顕微鏡写真の白色部分は結晶ＺｒＯ２、暗部はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されるこれらの相の幅は最大約０．５マイクロメートルであった。
【０１２９】
比較例Ａで上述したように測定した比較例Ｆの研磨剤粒子の平均微小硬度は１５．３ＧＰａであった。
【０１３０】
いくつかの比較例Ｆの粒子を白金るつぼ中に配置し、５０℃／時で１０００℃まで加熱し、１０００℃で４時間維持し（空気中）、次いで約１００℃／時で室温まで冷却した。加熱後の研磨剤粒子の色は白色であった。加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１５．０ＧＰａであった。微小硬度測定のために調製した研磨断面を、二次電子モードでＳＥＭを使用して検査した。加熱前の比較例Ｆの研磨剤粒子のＳＥＭ顕微鏡写真を図１５に示す。加熱後に観察した微細構造は、加熱前に観察した微細構造と実質的に同一であった。
【０１３１】
さらに、比較例Ｃで上述したように粉末Ｘ線回折を用いて、２θ＝３０度付近における立方晶および／または正方晶の反射の１１１のピーク強度を約２θ＝２８度付近の単斜晶反射の１１１のピーク強度と比較することによって、上述の加熱処理前および後の比較例Ｆの研磨剤粒子中に存在する相を定性的に測定した。加熱処理していない比較例Ｆの材料は、加熱処理の前後で主に立方晶および／または正方晶のジルコニアを含有した（すなわち、Ｘ線回折結果からは有意差は認められなかった）。
【０１３２】
いくつかの比較例Ｆの粒子を白金るつぼ中に配置し、５０℃／時で１０００℃まで加熱し、１０００℃で８時間維持し（空気中）、次いで約１００℃／時で室温まで冷却した。加熱後の研磨剤粒子の色は白色であった。加熱後の研磨剤粒子の平均微小硬度は１５．０ＧＰａであった。微小硬度測定のために調製した研磨断面を、二次電子モードでＳＥＭを使用して検査した。加熱後に観察した微細構造は、加熱前に観察した微細構造とごくわずかに異なっていた。加熱後の比較例ＦのＳＥＭ顕微鏡写真を図１６に示す。加熱処理した材料中、多くはＺｒＯ２の初晶近傍にいくつかの亀裂が観察された。
【０１３３】
比較例Ａ、Ｃ、およびＦの研磨剤粒子／材料の示差熱分析（ＤＴＡ）および熱重量分析（ＴＧＡ）
示差熱分析（ＤＴＡ）および熱重量分析（ＴＧＡ）を、比較例Ａ、Ｃ、およびＦの研磨剤粒子／材料それぞれに対して行った。各材料を乳鉢および乳棒を用いてすりつぶし、ふるい分けして、直径範囲４００〜５００マイクロメートルの粒子を保持した。
【０１３４】
ふるい分けした試料それぞれに対して、ＤＴＡ／ＴＧＡを（Ｎｅｔｚｓｃｈ　Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（ドイツ、Ｓｅｌｂ）から商品名「ＮＥＴＺＳＣＨ　ＳＴＡ　４０９　ＤＴＡ／ＴＧＡ」として入手した計器を用いて）行った。１００マイクロリットルのＡｌ２Ｏ３試料ホルダーに設置した、ふるい分けした各試料の量はそれぞれ、１２９．５マイクログラム（比較例Ａ）、１２５．８マイクログラム（比較例Ｆ）、１２７．３マイクログラム（比較例Ｃ）であった。各試料を静的空気中で１０℃／分にて室温（約２５℃）から１３００℃に加熱した。
【０１３５】
図５を参照すると、ライン１５７は比較例Ａの材料についてのＤＴＡデータをプロットしたものであり；ライン１５９はＴＧＡデータをプロットしたものである。図６を参照すると、ライン１７７は比較例Ｆの材料についてのＤＴＡデータをプロットしたものであり；ライン１７９はＴＧＡデータをプロットしたものである。図７を参照すると、ライン１８７は比較例Ｃの材料についてのＤＴＡデータをプロットしたものであり；ライン１８９はＴＧＡデータをプロットしたものである。ＴＧＡの実施を通じての試料の重量変化は、比較例Ａでは０．２２％；比較例Ｆでは０．７３％；比較例Ｃでは１．１６％であった。
【０１３６】
実施例１
ポリエチレン製のビンに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）を１７１．６ｇ、酸化イットリウム粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（マサチューセッツ州ニュートン）から入手）を８３．４ｇ、酸化ジルコニウム粉末（１００重量％ＺｒＯ２（＋ＨｆＯ２）の公称組成で；Ｚｉｒｃｏｎｉａ　Ｓａｌｅｓ社（Ｍａｒｉｅｔｔａ、ＧＡ）から商品名「ＤＫ−２」として入手）を４５ｇ、分散剤（「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」）を０．６ｇ、蒸留水を１００ｇ装入したことを除き、実施例１の溶融材料、研磨剤粒子、および被覆研磨ディスクを比較例Ａに記載したように調製した。溶融材料の色は白〜赤であった。
【０１３７】
図１７および図１８は、実施例１の溶融材料の研磨断面（比較例Ａに記載したように調製）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。図１７および図１８を参照すると、顕微鏡写真には、複数のコロニーを含む共晶誘導ミクロ構造が示されている。コロニーは、サイズ約５〜３０マイクロメートルである。実施例１の材料の一部の粉末Ｘ線回折、および後方散乱モードのＳＥＭを用いた研磨試料の試験に基づき、顕微鏡写真の白色部分は立方晶ＺｒＯ２、灰色部分は結晶質Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、暗い部分はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されたこれらの相の幅は約３マイクロメートルまでであった。コロニーを構成する共晶相は層状配列であった。アルミナ相は、三方晶形状を示す結晶として確認された。層状配列の少なくとも一部分の方向（すなわち、共晶晶出の方向）を観察した結果、隣接する層状配列が互いにぶつかる角度約１２０℃によって明らかである三方晶外形のアルミナの方向に従っていた。理論によって束縛されるものではないが、３元共晶における、または３元共晶付近の組成物の溶融物を結晶化する際に、初期アルミナが最初に三方晶形状で種結晶として結晶化すると考えられる。その結果としての層状共晶の結合成長は、少なくとも最初は種結晶の方向に従った。次いで、共晶コロニーは、共晶層状成長と共に同一の方向のアルミナ種結晶（または単一の種結晶）を含有した。さらに、コロニーの境界は、比較例Ａの２元共晶（コロニー境界のすぐ近くにある共晶相の結晶の著しい粗さによって明らかにされる）で認められる相の粗さを示さないことが観察された。
【０１３８】
実施例１の平均微小硬度を、比較例Ａに記載したように測定した結果、１６．５ＧＰａであった。
【０１３９】
実施例１のいくつかの粒子を白金製るつぼに入れ、５０℃／時で１０００℃に加熱し、１０００℃で８時間（空気中）で維持し、次いで約１００℃／時で室温に冷却した。加熱後の研磨剤粒子の色は白色だった。加熱後の実施例１の平均微小硬度は１６．７ＧＰａであった。
【０１４０】
実施例１および比較例Ｂ〜Ｄの研磨性能
実施例１および比較例Ｂ〜Ｄの被覆研磨ディスクの研磨性能を、比較例Ａ〜Ｄに記載したように評価した。以下の表２にその結果を示す。
【０１４１】
【表２】
表２
2004504447.tif 000004
【０１４２】
実施例２
ポリエチレン製のビンに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）を１８１．７ｇ、酸化イットリウム粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（Ｎｅｗｔｏｎ、ＭＡ）から入手）を８８．３ｇ、酸化ジルコニウム粉末（「ＤＫ−２」）を３０ｇ、分散剤（「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」）を０．６ｇ、蒸留水を１００ｇ装入したことを除き、実施例２の溶融材料を比較例Ａに記載したように調製した。
【０１４３】
図１９は、実施例２の溶融材料の研磨断面（比較例Ａに記載したように調製）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。図１９を参照すると、顕微鏡写真には、複数のコロニーを含む３元共晶誘導ミクロ構造が示されている。コロニーのサイズは約１０〜４０マイクロメートルである。実施例２の材料の一部分の粉末Ｘ線回折、および後方散乱モードのＳＥＭを用いた研磨試料の試験に基づき、顕微鏡写真の白色部分は立方晶ＺｒＯ２、灰色部分は結晶質Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、暗い部分はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されたこれらの相の幅は約５マイクロメートルまでであった。さらに、樹枝状結晶状態で存在する大きな初晶（Ａｌ２Ｏ３およびＹ３Ａｌ５Ｏ１２であると考えられる）が、研磨断面の一部の領域で観察され、厳密な共晶組成物からのその組成物の考えうるずれを示した。
【０１４４】
実施例３
ポリエチレン製のビンに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）を１４１．３ｇ、酸化イットリウム粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（Ｎｅｗｔｏｎ、ＭＡ）から入手）を６８．７ｇ、酸化ジルコニウム粉末（「ＤＫ−２」）を９０ｇ、分散剤（「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」）を０．６ｇ、蒸留水を１００ｇ装入したことを除き、実施例３の溶融材料を比較例Ａに記載したように調製した。
【０１４５】
図２０は、実施例３の溶融材料の研磨断面（比較例Ａに記載したように調製）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。図２０を参照すると、顕微鏡写真には、複数のコロニーを含む３元共晶誘導ミクロ構造が示されている。コロニーのサイズは約１０〜４０マイクロメートルである。実施例３の材料の一部の粉末Ｘ線回折、および後方散乱モードのＳＥＭを用いた研磨試料の試験に基づき、顕微鏡写真の白色部分は立方晶ＺｒＯ２、灰色部分は結晶質Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、暗い部分はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されたこれらの相の幅は約５マイクロメートルまでであった。さらに、樹枝状結晶状態で存在する大きな初晶（ＺｒＯ２であると考えられる）が、研磨断面の一部の領域で観察され、厳密な共晶組成物からのその組成物の考えうるずれを示した。
【０１４６】
比較例Ｇ
ポリエチレン製のビンに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）を１９１．８ｇ、酸化イットリウム粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（Ｎｅｗｔｏｎ、ＭＡ）から入手）を９３．２ｇ、酸化ジルコニウム粉末（「ＤＫ−２」）を１５ｇ、分散剤（「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」）を０．６ｇ、蒸留水を１００ｇ装入したことを除き、比較例Ｇの溶融材料を比較例Ａに記載したように調製した。
【０１４７】
図２１は、比較例Ｇの溶融材料の研磨断面（比較例Ａに記載したように調製）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。図２１を参照すると、顕微鏡写真には、２元共晶誘導ミクロ構造が示されている。比較例Ｇの材料の一部分の粉末Ｘ線回折、および後方散乱モードのＳＥＭを用いた研磨試料の試験に基づき、顕微鏡写真の白色部分は立方晶ＺｒＯ２、灰色部分は結晶質Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、暗い部分はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されたこれらの相の幅は約１０マイクロメートルまでであった。さらに、厳密な共晶組成物からのその組成のずれを示す、Ａｌ２Ｏ３とＹ３Ａｌ５Ｏ１２の結晶間に認められた大きな初晶（ＺｒＯ２であると考えられる）は相当に大きい。
【０１４８】
比較例Ｈ
ポリエチレン製のビンに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）を２０１．９ｇ、酸化イットリウム粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（Ｎｅｗｔｏｎ、ＭＡ）から入手）を８８．３ｇ、酸化ネオジウム粉末（Ｍｏｌｙｃｏｒｐ社（カリフォルニア州ブレア）から入手）を９．８ｇ、分散剤（「ＤＵＲＡＭＡＸ　Ｄ−３０００５」）を０．６ｇ、蒸留水を１００ｇ装入したことを除き、比較例Ｈの溶融材料を比較例Ａに記載したように調製した。
【０１４９】
図２２は、比較例Ｈの溶融材料の研磨断面（比較例Ａに記載したように調製）の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。図２２を参照すると、顕微鏡写真には、共晶誘導ミクロ構造が示されている。比較例Ｈの材料の一部の粉末Ｘ線回折、および後方散乱モードのＳＥＭを用いた研磨試料の試験に基づいて、顕微鏡写真の白色部分はＮｄリッチ相、灰色部分はネオジウムによって置換されたいくつかのイットリウムを有する結晶質イットリウム−アルミニウム−ガーネット、暗い部分はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されたこれらの相の幅は約１０マイクロメートルまでであった。
【０１５０】
比較例Ｉ
（ａ）ポリエチレン製のビンに、アルミナ粉末（「ＡＰＡ−０．５」）２０１．９ｇ、酸化イットリウム粉末（Ｈ．Ｃ．Ｓｔａｒｃｋ社（Ｎｅｗｔｏｎ、ＭＡ）から入手）９８．１ｇを装入し、（ｂ）その粉末が、８２モル％のＡｌ２Ｏ３および１８モル％のＹ２Ｏ３を提供する量で存在することを除き、比較例Ｉの溶融材料、研磨剤粒子、および被覆研磨ディスクを比較例Ａに記載したように調製した。
【０１５１】
図２３は、比較例Ｉの溶融材料の（比較例Ａに記載したように調製）研磨断面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）の顕微鏡写真である。再び図２３を参照すると、顕微鏡写真は、複数のコロニーを含む共晶誘導ミクロ構造を示している。コロニーのサイズは約１０〜４０マイクロメートルであった。比較例Ｉの材料の一部分の粉末Ｘ線回折、および後方散乱モードのＳＥＭを用いた研磨試料の試験に基づき、顕微鏡写真の白色部分は結晶質Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、暗い部分はα−Ａｌ２Ｏ３であったと考えられる。研磨断面で観察されたこれらの相の幅は約１マイクロメートルまでであった。
【０１５２】
比較例Ａ〜ＣおよびＩの研削性能
比較例Ａ〜ＣおよびＩの被覆研磨ディスクの研削性能を、比較例Ａ〜Ｄに関して上述したように評価した。その結果を以下の表３に示す。
【０１５３】
【表３】
表３
2004504447.tif 000005
【０１５４】
本発明の様々な改造や変更が、本発明の範囲および精神を逸脱することなく当業者には明らかになり、かつ本発明は本明細書中に記載された例示的な実施形態に過度に限定されないことを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による溶融研磨剤粒子を含む被覆研磨剤物品の部分断面概略図である。
【図２】本発明による溶融研磨剤粒子を含む結合研磨剤物品の透視図である。
【図３】本発明による溶融研磨剤粒子を含む不織研磨剤物品の拡大概略図である。
【図４】濃度三角形の平面に対するＡｌ２Ｏ３−Ｙ２Ｏ３−ＺｒＯ２系の状態図における液面の投影図である。
【図５】比較例Ａの溶融材料の示差熱分析（ＤＴＡ）プロットおよび熱重量分析（ＴＧＡ）プロットである。
【図６】比較例Ｆの溶融材料のＤＴＡプロットおよびＴＧＡプロットである。
【図７】比較例Ｃの研磨剤粒子のＤＴＡプロットおよびＴＧＡプロットである。
【図８】比較例Ａの溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図９】比較例Ｅの溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１０】比較例Ｆの溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１１】比較例Ｃの研磨剤粒子の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１２】様々な加熱条件への曝露の比較例Ｃの研磨剤粒子の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１３】様々な加熱条件への曝露の比較例Ｃの研磨剤粒子の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１４】ガラス化結合材への曝露の比較例Ｃの研磨剤粒子の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１５】比較例Ｆの材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１６】特定の加熱条件への曝露の比較例Ｆの材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１７】比較例Ａの磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１８】比較例Ａの磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図１９】実施例２の溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図２０】実施例３の溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図２１】比較例Ｇの溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図２２】比較例Ｈの溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図２３】比較例Ｉの溶融材料の磨き断面を示す走査電子顕微鏡写真である。
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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