(57)【要約】非晶質材料およびセラミック材料の製造方法。本発明の実施形態を利用して、研磨粒子を製造することができる。これらの研磨粒子は、固定砥粒研磨材、被覆砥粒研磨材、不織研磨材、研磨ブラシをはじめとするさまざまな研磨物品に取り入れることが可能なものである。
2004536768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ２Ｏ３を含む非晶質材料の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を冷却して非晶質材料を提供することを含む、製造方法。
【請求項２】
非晶質材料の製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を冷却して非晶質材料を提供することを含む、製造方法。
【請求項３】
前記非晶質材料がガラスである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記ガラスが、該ガラスの総重量に対して６０から７０重量パーセントのＡｌ２Ｏ３を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
Ｍ酸化物を含む前記複合金属酸化物が、複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物である、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも８０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも８０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項８】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも８０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項９】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満がＢ２Ｏ３で構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項１０】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満がＢ２Ｏ３で構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項１１】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、４０重量パーセント未満が、ＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３と、Ｐ２Ｏ５とを合わせて構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、４０重量パーセント未満が、ＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３と、Ｐ２Ｏ５とを合わせて構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項１３】
Ａｌ２Ｏ３を含むガラスを含有するセラミックの製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を冷却してセラミックを提供することを含み、前記溶湯の少なくとも一部がガラスを提供する、製造方法。
【請求項１４】
ガラスを含有するセラミックの製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌを含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を冷却してセラミックを提供することを含み、前記溶湯の少なくとも一部がガラスを提供する、製造方法。
【請求項１５】
Ａｌ２Ｏ３を含むガラスを含有する物品の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物またはＭ酸化物を含む複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を冷却してガラス粒子（前記ガラスがＴｇを有する）を提供し、
前記ガラス粒子が融合して形状体が形成されるように前記ガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
前記形状体を冷却して物品を提供することを含む、製造方法。
【請求項１６】
ガラスを含有する物品の製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌを含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を冷却してガラス粒子（前記ガラスがＴｇを有する）を提供し、
前記ガラス粒子が融合して形状体が形成されるように前記ガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
前記形状体を冷却して物品を提供することを含む、製造方法。
【請求項１７】
Ａｌ２Ｏ３を含むガラスを含有する物品の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物またはＭ酸化物を含む複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を冷却してガラスビーズ（前記ガラスがＴｇを有する）を提供し、
前記ガラスビーズを破砕してガラス粒子を提供し、
前記ガラス粒子が融合して形状体が形成されるように前記ガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
前記形状体を冷却して物品を提供することを含む、製造方法。
【請求項１８】
ガラスを含有する物品の製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌを含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を冷却してガラスビーズ（前記ガラスがＴｇを有する）を提供し、
前記ガラスビーズを破砕してガラス粒子を提供し、
前記ガラス粒子が融合して形状体が形成されるように前記ガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
前記形状体を冷却して物品を提供することを含む、製造方法。
【請求項１９】
Ａｌ２Ｏ３を含むガラス−セラミックの製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物またはＭ酸化物を含む複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を冷却して非晶質材料を提供し、
前記非晶質材料を熱処理してガラス−セラミックを提供することを含む、製造方法。
【請求項２０】
ガラス−セラミックの製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を冷却して非晶質材料を提供し、
前記非晶質材料を熱処理してガラス−セラミックを提供することを含む、製造方法。
【請求項２１】
前記非晶質材料がガラスである、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ガラスが、該ガラスの総重量に対して６０から７０重量パーセントのＡｌ２Ｏ３を含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
Ｍ酸化物を含む前記複合金属酸化物が、複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも８０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも８０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも８０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満がＢ２Ｏ３で構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満がＢ２Ｏ３で構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２９】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、４０重量パーセント未満が、ＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３と、Ｐ２Ｏ５とを合わせて構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項３０】
前記溶湯および前記ガラスの各々が、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを含み、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの総重量に対して、前記溶湯および前記ガラスそれぞれの少なくとも６０重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、４０重量パーセント未満が、ＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３と、Ｐ２Ｏ５とを合わせて構成される、請求項２１に記載の方法。
【請求項３１】
Ａｌ２Ｏ３を含むガラス−セラミック物品の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物またはＭ酸化物を含む複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を冷却してガラスを提供し、
ガラスを破砕してガラス粒子（前記ガラスがＴｇを有する）を提供し、
前記ガラス粒子が融合して形状体が形成されるように前記ガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
前記形状体を冷却してガラス物品を提供し、
前記ガラス物品を熱処理してガラス−セラミック物品を提供することを含む、製造方法。
【請求項３２】
ガラス−セラミック物品の製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌを含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を冷却してガラスを提供し、
ガラスを破砕してガラス粒子（前記ガラスがＴｇを有する）を提供し、
前記ガラス粒子が融合して形状体が形成されるように前記ガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
前記形状体を冷却してガラス物品を提供し、
前記ガラス物品を熱処理してガラス−セラミック物品を提供することを含む、製造方法。
【請求項３３】
Ａｌ２Ｏ３を含む研磨粒子の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物またはＭ酸化物を含む複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を冷却して非晶質材料を提供し、
前記非晶質材料を破砕して非晶質粒子を提供し、
前記非晶質材料の少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように前記粒子を熱処理し、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を提供することを含む、製造方法。
【請求項３４】
研磨粒子の製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を冷却して非晶質材料を提供し、
前記非晶質材料を破砕して非晶質粒子を提供し、
前記非晶質材料の少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように前記粒子を熱処理し、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を提供することを含む、製造方法。
【請求項３５】
Ａｌ２Ｏ３を含む研磨粒子の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物およびＭ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物またはＭ酸化物を含む複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
前記溶湯を、非晶質材料を含む粒子に変換（該変換は前記溶湯を冷却して前記非晶質材料を提供することを含む）し、
前記非晶質材料を熱処理し、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を提供することを含む、製造方法。
【請求項３６】
研磨粒子の製造方法であって、
（ａ）Ａｌまたはその合金を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ａｌ酸化物およびＡｌ酸化物以外の金属酸化物のソースまたは
（ｉｉ）Ａｌ酸化物を含む複合金属酸化物
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（前記溶湯中のＡｌの少なくとも一部が酸化されている）を提供し、
前記溶湯を、非晶質材料を含む粒子に変換（該変換は前記溶湯を冷却して前記非晶質材料を提供することを含む）し、
前記非晶質材料を熱処理し、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を提供することを含む、製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非晶質材料およびセラミック材料の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
さまざまな非晶質材料（ガラスも入る）およびセラミック材料ならびにその製造方法が周知である。こうしたプロセスのうちのいくつかの最終製品（すなわち所望の最終形態）には、研磨粒子、切削工具、支持体、他の構造形態などのバルク形態、コーティングなどのフィルム、再帰反射ビーズおよびフィラーなどの粒子、あるいは複合形状体であればエンジン部品などがある。場合によっては、特定の非晶質物品またはセラミック物品を製造するための原料が、得られる非晶質物品またはセラミック物品と同一組成の粒子であることもあれば、かたや原料を合わせて所望の組成物が得られることもあるが、個々の原料は最終組成物に必要な成分のいくつかに寄与するにすぎないことがある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
組成物とマイクロ構造がある場合はマイクロ構造にどの程度の均一性が望まれるかは、最終製品とその用途とに左右されることがある。通常は、均一な組成物やマイクロ構造が得られると望ましい。また、特定の組成物および／または結晶質および／または非結晶相を存在させると望ましいこともある。もうひとつの態様では、特定の構成（球状粒子など）で材料を得られると望ましいことがある。
【０００４】
非晶質およびセラミックの物品を製造できることが知られている方法ならびに、これらの物品製造用の原料になる非晶質およびセラミックの材料にはさまざまなものがあるが、このような材料を製造するための新たな方法と所望の特徴または組成を有する材料とが必要とされ続けているのである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一態様において、本発明は、Ａｌ２Ｏ３を含む非晶質材料（ガラスなど）の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、これらの組み合わせなど）Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物（酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、上記のそれぞれの組み合わせなど）およびＭ酸化物以外の金属酸化物（Ｍ酸化物ではない限り、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、これらの組み合わせなど）のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物（複合酸化ニッケル・金属酸化物、複合酸化カルシウム  金属酸化物、複合酸化銅  金属酸化物、複合酸化クロム・金属酸化物、複合酸化鉄・金属酸化物、複合酸化リチウム  金属酸化物、複合酸化マグネシウム・金属酸化物、複合酸化銀  金属酸化物、複合酸化チタン  金属酸化物、複合酸化ジルコニウム  金属酸化物、これらの組み合わせなど）
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され（いくつかの実施形態では、好ましくは、金属Ｍの実質的にすべてが酸化（すなわち、少なくとも９５、あるいは実に少なくとも９９重量パーセント）し、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含むを提供し、
溶湯を冷却して非晶質材料を提供することを含む製造方法を提供するものである。
【０００６】
いくつかの実施形態では、金属微粒子材料から得られる金属Ｍが、非晶質材料のＭ酸化物のうちの少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、あるいは実に少なくとも５０重量パーセントを占める。いくつかの実施形態では、非晶質材料を別の材料中に含有させておいてもよい（非晶質材料を含む粒子、非晶質材料を含むセラミックなど）。いくつかの実施形態では、溶湯および非晶質材料が、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも１種を含むあるいはさらに含む。
【０００７】
本件出願において、
「非晶質材料」とは、Ｘ線回折で測定した場合に長距離結晶秩序を持たない、または本願明細書の「示差熱分析」の項で説明する試験で求められるようなＤＴＡ（示差熱分析）で測定した場合に非晶質材料の結晶化に対応する発熱ピークのある、溶湯および／または気相から得られる材料を示し、
「セラミック」には、非晶質材料、ガラス、結晶セラミック、ガラス−セラミック、これらの組み合わせを含み、
「複合金属酸化物」とは、２種類以上の金属元素と酸素とを含む金属酸化物（ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２など）を示し、
「複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物」とは、理論酸化物基準でＡｌ２Ｏ３とＡｌ以外の１以上の金属元素とを含む複合金属酸化物（ＣｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２など）を示し、
「複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３」とは、理論酸化物基準でＡｌ２Ｏ３とＹ２Ｏ３とを含む複合金属酸化物（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２など）を示し、
「複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ」とは、理論酸化物基準でＡｌ２Ｏ３と希土類酸化物とを含む複合金属酸化物（ＣｅＡｌ１１Ｏ１８およびＤｙ３Ａｌ５Ｏ１２など）を示し、
「ガラス」とは、ガラス転移点を持つ非晶質材料を示し、
「ガラス−セラミック」とは、非晶質材料の熱処理によって形成される結晶を含むセラミックを示し、
「Ｔｇ」とは、本願明細書の「示差熱分析」の項で説明する試験で求められるようなガラス転移点を示し、
「Ｔｘ」とは、本願明細書の「示差熱分析」の項で説明する試験で求められるような結晶化温度を示し、
「希土類酸化物」とは、酸化セリウム（ＣｅＯ２など）、酸化ジスプロシウム（Ｄｙ２Ｏ３など）、酸化エルビウム（Ｅｒ２Ｏ３など）、酸化ユーロピウム（Ｅｕ２Ｏ３など）、ガドリニウム（Ｇｄ２Ｏ３など）、酸化ホルミウム（Ｈｏ２Ｏ３など）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３など）、酸化ルテチウム（Ｌｕ２Ｏ３など）、酸化ネオジム（Ｎｄ２Ｏ３など）、酸化プラセオジム（Ｐｒ６Ｏ１１など）、酸化サマリウム（Ｓｍ２Ｏ３など）、テルビウム（Ｙｂ２Ｏ３など）、酸化トリウム（Ｔｈ４Ｏ７など）、ツリウム（Ｔｍ２Ｏ３など）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ２Ｏ３など）、これらの組み合わせを示し、
「ＲＥＯ」とは、希土類酸化物を示す。
【０００８】
さらに、本願明細書では、たとえばガラス−セラミックで金属酸化物（Ａｌ２Ｏ３、複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物など）が結晶質である旨を特に明記しない限り、該当する金属酸化物は非晶質であっても結晶質であってもよく、非晶質の部分と結晶質の部分とからなるものであってもよいものとする。たとえば、Ａｌ２Ｏ３とＺｒＯ２とを含むガラス−セラミックの場合、Ａｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２は各々非晶質状態であっても結晶状態であってもよく、非晶質状態の部分と結晶状態の部分とがあってもよく、さらには別の金属酸化物との反応生成物としての形（たとえば、Ａｌ２Ｏ３が結晶質Ａｌ２Ｏ３またはＡｌ２Ｏ３の特定の結晶相（αＡｌ２Ｏ３など）として存在する旨を特に明記しない限り、これを結晶質Ａｌ２Ｏ３としておよび／または１以上の結晶質複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物とすることができるであってもよい。
【０００９】
さらに、Ｔｇを持たない非晶質材料の加熱によって形成されるガラス−セラミックには、実際にガラスが含まれていなくてもよく、結晶とＴｇを持たない非晶質材料とを含むものであってもよいものとする。
【００１０】
もうひとつの態様において、本発明は、Ａｌ２Ｏ３を含むガラスを含有する物品の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、これらの組み合わせなど）Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物（酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、上記のそれぞれの組み合わせなど）およびＭ酸化物以外の金属酸化物（Ｍ酸化物ではない限り、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、これらの組み合わせなど）のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物（複合酸化ニッケル・金属酸化物、複合酸化カルシウム  金属酸化物、複合酸化銅  金属酸化物、複合酸化クロム・金属酸化物、複合酸化鉄・金属酸化物、複合酸化リチウム  金属酸化物、複合酸化マグネシウム・金属酸化物、複合酸化銀  金属酸化物、複合酸化チタン  金属酸化物、複合酸化ジルコニウム  金属酸化物、これらの組み合わせなど）
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され（いくつかの実施形態では、好ましくは、金属Ｍの実質的にすべてが酸化（すなわち、少なくとも９５、あるいは実に少なくとも９９重量パーセント）し、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
溶湯を冷却してガラス粒子（ビーズなど）（ガラスがＴｇを有する）を提供し、
ガラス粒子が融合して形状体が形成されるようにガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
形状体を冷却して物品を提供することを含む製造方法を提供するものである。
【００１１】
いくつかの実施形態では、金属微粒子材料から得られる金属Ｍが、ガラスのＭ酸化物のうちの少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、あるいは実に少なくとも５０重量パーセントを占める。いくつかの実施形態では、溶湯およびガラスが、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも１種を含むあるいはさらに含む。
【００１２】
もうひとつの態様において、本発明は、Ａｌ２Ｏ３を含むガラス−セラミックの製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、これらの組み合わせなど）Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物（酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、上記のそれぞれの組み合わせなど）およびＭ酸化物以外の金属酸化物（Ｍ酸化物ではない限り、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、これらの組み合わせなど）のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物（複合酸化ニッケル・金属酸化物、複合酸化カルシウム  金属酸化物、複合酸化銅  金属酸化物、複合酸化クロム・金属酸化物、複合酸化鉄・金属酸化物、複合酸化リチウム  金属酸化物、複合酸化マグネシウム・金属酸化物、複合酸化銀  金属酸化物、複合酸化チタン  金属酸化物、複合酸化ジルコニウム  金属酸化物、これらの組み合わせなど）
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され（いくつかの実施形態では、好ましくは、金属Ｍの実質的にすべてが酸化（すなわち、少なくとも９５、あるいは実に少なくとも９９重量パーセント）し、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
溶湯を冷却して非晶質材料を提供し、
非晶質材料の少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように非晶質材料を熱処理することを含む製造方法を提供するものである。
【００１３】
いくつかの実施形態では、金属微粒子材料から得られる金属Ｍが、非晶質材料のＭ酸化物のうちの少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、あるいは実に少なくとも５０重量パーセントを占める。いくつかの実施形態では、非晶質材料を別の材料中に含有させておいてもよい（非晶質材料を含む粒子、非晶質材料を含むセラミックなど）。いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料およびガラス−セラミックが、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも１種を含むあるいはさらに含む。
【００１４】
もうひとつの態様において、本発明は、Ａｌ２Ｏ３を含むガラスを含有する物品の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、これらの組み合わせなど）Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物（酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、上記のそれぞれの組み合わせなど）およびＭ酸化物以外の金属酸化物（Ｍ酸化物ではない限り、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、これらの組み合わせなど）のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物（複合酸化ニッケル・金属酸化物、複合酸化カルシウム  金属酸化物、複合酸化銅  金属酸化物、複合酸化クロム・金属酸化物、複合酸化鉄・金属酸化物、複合酸化リチウム  金属酸化物、複合酸化マグネシウム・金属酸化物、複合酸化銀  金属酸化物、複合酸化チタン  金属酸化物、複合酸化ジルコニウム  金属酸化物、これらの組み合わせなど）
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され（いくつかの実施形態では、好ましくは、金属Ｍの実質的にすべてが酸化（すなわち、少なくとも９５、あるいは実に少なくとも９９重量パーセント）し、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
溶湯を冷却してガラス粒子（ビーズなど）（ガラスがＴｇを有する）を提供し、
ガラス粒子が融合して形状体が形成されるようにガラス粒子をＴｇより高い温度で加熱し、
形状体を冷却してガラスを含む物品を提供し、
ガラスの少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように物品を熱処理することを含む製造方法を提供するものである。
【００１５】
いくつかの実施形態では、金属微粒子材料から得られる金属Ｍが、ガラスのＭ酸化物のうちの少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、あるいは実に少なくとも５０重量パーセントを占める。いくつかの実施形態では、溶湯、ガラスおよびガラス−セラミックが、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも１種を含むあるいはさらに含む。
【００１６】
もうひとつの態様において、本発明は、Ａｌ２Ｏ３を含む研磨粒子の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、これらの組み合わせなど）Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物（酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、上記のそれぞれの組み合わせなど）およびＭ酸化物以外の金属酸化物（Ｍ酸化物ではない限り、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、これらの組み合わせなど）のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物（複合酸化ニッケル・金属酸化物、複合酸化カルシウム  金属酸化物、複合酸化銅  金属酸化物、複合酸化クロム・金属酸化物、複合酸化鉄・金属酸化物、複合酸化リチウム  金属酸化物、複合酸化マグネシウム・金属酸化物、複合酸化銀  金属酸化物、複合酸化チタン  金属酸化物、複合酸化ジルコニウム  金属酸化物、これらの組み合わせなど）
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され（いくつかの実施形態では、好ましくは、金属Ｍの実質的にすべてが酸化（すなわち、少なくとも９５、あるいは実に少なくとも９９重量パーセント）し、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
溶湯を冷却して非晶質材料を提供し、
非晶質材料を破砕して非晶質材料を含む粒子を提供し、
非晶質材料の少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように粒子を熱処理し、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を提供することを含む製造方法を提供するものである。
【００１７】
いくつかの実施形態では、この方法は、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を分級して規定公称グレードを有する複数の研磨粒子を提供することをさらに含み、複数の研磨粒子の少なくとも一部分がガラス−セラミックを含む複数の研磨粒子である。いくつかの実施形態では、金属微粒子材料から得られる金属Ｍが、非晶質材料のＭ酸化物のうちの少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、あるいは実に少なくとも５０重量パーセントを占める。いくつかの実施形態では、非晶質材料を別の材料中に含有させておいてもよい（非晶質材料を含む粒子、非晶質材料を含むセラミックなど）。いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料およびガラス−セラミックが、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも１種を含むあるいはさらに含む。研磨粒子については、研磨物品に組み入れてもよいし、ばらばらの状態で使用することもできる。
【００１８】
もうひとつの態様において、本発明は、Ａｌ２Ｏ３を含む研磨粒子の製造方法であって、
（ａ）酸化物形成のエンタルピーが負である金属（Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、これらの組み合わせなど）Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料と、
（ｂ）
（ｉ）Ｍ酸化物（酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、上記のそれぞれの組み合わせなど）およびＭ酸化物以外の金属酸化物（Ｍ酸化物ではない限り、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化銅、酸化クロム、酸化鉄、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化ニッケル、酸化銀、酸化チタン、酸化ジルコニウム、これらの組み合わせなど）のソースまたは
（ｉｉ）Ｍ酸化物を含む複合金属酸化物（複合酸化ニッケル・金属酸化物、複合酸化カルシウム  金属酸化物、複合酸化銅  金属酸化物、複合酸化クロム・金属酸化物、複合酸化鉄・金属酸化物、複合酸化リチウム  金属酸化物、複合酸化マグネシウム・金属酸化物、複合酸化銀  金属酸化物、複合酸化チタン  金属酸化物、複合酸化ジルコニウム  金属酸化物、これらの組み合わせなど）
のうちの少なくとも１種と、
を溶融して溶湯（溶湯中の金属Ｍの少なくとも一部が酸化され（いくつかの実施形態では、好ましくは、金属Ｍの実質的にすべてが酸化（すなわち、少なくとも９５、あるいは実に少なくとも９９重量パーセント）し、Ｍ酸化物、Ｍ酸化物以外の金属酸化物または複合金属酸化物のうちの少なくとも１つがＡｌ２Ｏ３を含む）を提供し、
溶湯を、非晶質材料を含む粒子に変換（該変換は溶湯を冷却して非晶質材料を提供することを含む）し、
非晶質材料の少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように非晶質材料を含む粒子を熱処理し、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を提供することを含む製造方法を提供するものである。
【００１９】
いくつかの実施形態では、この方法は、熱処理後に規定公称グレードを有する複数の粒子が得られるように非晶質材料を含む粒子を分級することをさらに含み、複数の研磨粒子の少なくとも一部分がガラス−セラミックを含む複数の研磨粒子である。いくつかの実施形態では、この方法は、ガラス−セラミックを含む研磨粒子を分級して規定公称グレードを有する複数の研磨粒子を提供することをさらに含み、複数の研磨粒子の少なくとも一部分がガラス−セラミックを含む複数の研磨粒子である。いくつかの実施形態では、金属微粒子材料から得られる金属Ｍが、非晶質材料のＭ酸化物のうちの少なくとも１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、あるいは実に少なくとも５０重量パーセントを占める。いくつかの実施形態では、非晶質材料を別の材料中に含有させておいてもよい（非晶質材料を含む粒子、非晶質材料を含むセラミックなど）。いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料およびガラス−セラミックが、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも１種を含むあるいはさらに含む。研磨粒子については、研磨物品に組み入れてもよいし、ばらばらの状態でもよい。
【００２０】
本発明に従って作製される非晶質材料およびガラス−セラミックについては、粒子（ガラスビーズ（直径が少なくとも１マイクロメートル、５マイクロメートル、１０マイクロメートル、２５マイクロメートル、５０マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、７５０マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、あるいは実に少なくとも１０ｍｍのビーズなど）など）、物品（皿など）、繊維、粒子、コーティング（薄層コーティングなど）に製造したり、上記の粒子や繊維、コーティングとして作製したり、あるいは上記の粒子や繊維、コーティングに変換可能なものである。非晶質材料および／またはガラス−セラミック粒子および繊維は、たとえば、断熱材、フィラー、複合材料（セラミック複合材料、金属複合材料、ポリマーマトリクス複合材料など）中の強化材として有用である。薄層コーティングは、たとえば摩耗を伴う用途での保護コーティングならびに温度管理用として有用なものとなり得る。本発明による物品の一例として、台所用品（皿を含む）、歯科用ブラケット、強化繊維、切削工具用インサート、研磨材材料、ガスエンジンの構造用部品（バルブやベアリングなど）があげられる。他の物品としては、本体または他の支持体の外面にセラミックの保護コーティングを有するものがあげられる。
【００２１】
理論に拘泥されるつもりはないが、金属の酸化に伴う発熱反応で生じる熱が、均質な溶湯ならびにこれによって得られる非晶質材料の生成に有利な形で作用すると考えられる。たとえば、酸化反応によって原料内にさらに熱が生成されると、不十分な熱の移動がなくなるか低減されるため、特にｘ方向、ｙ方向、ｚ方向が１５０マイクロメートルを超える非晶質粒子の形成時に溶湯の形成と均質化が容易になる。また、こうして生成された熱を利用できると、さまざまな化学反応や物理的プロセス（高密度化や球状化など）を促進して完了させやすくなると考えられる。さらに、実施形態によっては、酸化反応によって生成される熱を利用することで、こうした熱がなければ困難であるか、そうでなければ材料の融点が高く非現実的であった溶湯の生成を実現することが可能になると考えられる。さらに、酸化反応によって生成される熱を利用することで、こうした熱がなければ製造が不可能であるか、あるいは所望のサイズ範囲での製造が不可能であった非晶質材料の製造を実現することができる。本発明のもうひとつの利点として、非晶質材料の製造時、溶融、高密度化、球状化などの物理的プロセスおよび化学的プロセスの多くを短時間で行うことができるため、極めて高い急冷速度を実現できることがあげられる。
【００２２】
材料のｘ方向、ｙ方向、ｚ方向については、その寸法の大きさに応じて、目視または顕微鏡を使って判断する。表記のｚ方向は、たとえば、球の直径、コーティングの厚さ、あるいは角形の最長辺の長さである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
溶湯（ｍｅｌｔ）、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を少なくとも３５（いくつかの実施形態では、好ましくは少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０であり、いくつかの実施形態では、好ましくは６０〜７０の範囲）重量パーセント含む。
【００２４】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０であり、いくつかの実施形態では、好ましくは６０〜７０）重量パーセントの範囲で含む）と、Ｙ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して）、Ｙ２Ｏ３を重量比で好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも８０（いくつかの実施形態では、好ましくは少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される。
【００２５】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０であり、いくつかの実施形態では、好ましくは６０〜７０）重量パーセントの範囲で含む）と、ＲＥＯ（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも８０（いくつかの実施形態では、好ましくは少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される。
【００２６】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０であり、いくつかの実施形態では、好ましくは６０〜７０）重量パーセントの範囲で含む）と、ＲＥＯ（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、Ｙ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、少なくとも１つのＺｒＯ２またはＨｆＯ２（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも８０（いくつかの実施形態では、好ましくは少なくとも８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成される。
【００２７】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０（いくつかの実施形態では、好ましくは６０〜７０の範囲）重量パーセントと、Ｙ２Ｏ３を０から７０パーセント（いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）重量パーセントとを含む。
【００２８】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０（いくつかの実施形態では、好ましくは６０〜７０の範囲）重量パーセントと、ＲＥＯを０から７０パーセント（いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）重量パーセントとを含む。
【００２９】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０であり、いくつかの実施形態では、好ましくは６０〜７０）重量パーセントの範囲で含む）と、ＲＥＯ（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックそれぞれの少なくとも６０（いくつかの実施形態では、好ましくは、少なくとも６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＢ２Ｏ３で構成される。
【００３０】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０である）重量パーセントの範囲で含む）と、Ｙ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも６０（いくつかの実施形態では、好ましくは、少なくとも６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＢ２Ｏ３で構成される。
【００３１】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０である）重量パーセントの範囲で含む）と、ＲＥＯ（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、溶湯、非晶質材料ならびに該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも６０（いくつかの実施形態では、好ましくは、少なくとも６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＢ２Ｏ３で構成される。
【００３２】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０である）重量パーセントの範囲で含む）と、Ｙ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも６０（いくつかの実施形態では、好ましくは、少なくとも６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＳｉＯ２で構成され、２０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）がＢ２Ｏ３で構成される。
【００３３】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０である）重量パーセントの範囲で含む）と、ＲＥＯ（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも６０（いくつかの実施形態では、好ましくは、少なくとも６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、ＲＥＯと、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、４０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）が、ＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３と、Ｐ２Ｏ５とを合わせて構成される。
【００３４】
溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックのいくつかの実施形態は、Ａｌ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、Ａｌ２Ｏ３を好ましくは少なくとも２０、２５、３０  ３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、あるいは実に少なくとも７０である）重量パーセントの範囲で含む）と、Ｙ２Ｏ３（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方（いくつかの実施形態では、好ましくは０から７０パーセント含み、いくつかの実施形態では、好ましくは０から５０パーセント、一層好ましくは０から２５パーセント、最も好ましくは０から１０パーセントの範囲）とを含み、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの少なくとも６０（いくつかの実施形態では、好ましくは、少なくとも６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００）重量パーセントが、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、ＺｒＯ２またはＨｆＯ２のうちの少なくとも一方とを合わせて構成され、４０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）が、ＳｉＯ２と、Ｂ２Ｏ３と、Ｐ２Ｏ５とを合わせて構成される。
【００３５】
任意に、本願明細書に記載の溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックの実施形態がすでに具体的に述べられていない場合、溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックの実施形態は、ＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５を、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、合計で４０重量パーセント未満（いくつかの実施形態では、好ましくは３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、４、３、２、１重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）の量で含む。
【００３６】
任意に、本願明細書に記載の溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックの実施形態がすでに具体的に述べられていない場合、溶湯、非晶質材料（ガラスも入る）、このような材料から製造されるガラス−セラミックの実施形態は、Ａｓ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２、Ｖ２Ｏ５を、溶湯、非晶質材料または該当する場合はガラス−セラミックの総重量に対して、好ましくは合計で２０重量パーセント以下（いくつかの実施形態では、１５、１０、５、４、３、２、１重量パーセント未満、あるいは実に０重量パーセント）の量で含み得る。
【００３７】
一般に、非晶質およびこの非晶質から製造されるガラス−セラミックの実施形態には、互いに垂直なｘ方向、ｙ方向、ｚ方向があり、このｘ方向、ｙ方向、ｚ方向が各々少なくとも１０マイクロメートル、少なくとも２５マイクロメートル、少なくとも３０マイクロメートル、３５マイクロメートル、４０マイクロメートル、４５マイクロメートル、５０マイクロメートル、７５マイクロメートル、１００マイクロメートル、１５０マイクロメートル、２００マイクロメートル、２５０マイクロメートル、５００マイクロメートル、１０００マイクロメートル、２０００マイクロメートル、２５００マイクロメートル、１ｍｍ、５ｍｍ、あるいは実に少なくとも１０ｍｍである。
【００３８】
溶湯は、たとえば、しかるべき金属酸化物源（酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料も入る）を加熱（火炎またはプラズマ中での加熱を含む）することによって得られる。好ましくは均質である溶湯を急冷し、非晶質材料を得る。理論に拘泥されるつもりはないが、金属の酸化に伴う発熱反応で生じる熱が、溶湯ならびにこれによって得られる非晶質材料の生成に有利な形で作用すると考えられる。たとえば、酸化反応によって原料内にさらに熱が生成されると、不十分な熱の移動がなくなるか低減されるため、特に直径が１５０マイクロメートルを超える非晶質粒子の形成時に溶湯の形成と均質化が容易になる。また、こうして生成された熱を利用できると、さまざまな化学反応や物理的プロセス（高密度化や球状化など）を促進して完了させやすくなると考えられる。さらに、実施形態によっては、酸化反応によって生成される熱を利用することで、こうした熱がなければ困難であるか、そうでなければ材料の融点が高く非現実的であった溶湯の生成を実現することが可能になると考えられる。さらに、酸化反応によって生成される熱を利用することで、こうした熱がなければ製造が不可能であるか、あるいは所望のサイズ範囲での製造が不可能であった非晶質材料の製造を実現することができる。本発明のもうひとつの利点として、非晶質材料の製造時、溶融、高密度化、球状化などの物理的プロセスおよび化学的プロセスの多くを短時間で行うことができるため、極めて高い急冷速度を実現できることがあげられる。非晶質材料の生成時、加熱源での原料の滞留時間を最適な長さで取るようにすると望ましい。滞留時間が短すぎると、溶融が不十分になる、および／または化学反応が完了しない場合がある。滞留時間が長すぎると、溶融と化学反応は完了するが、加熱源を通る軌道で溶融材料が冷める速度が落ちるため、所望の非晶質材料を得るには急冷速度が不十分になってしまうことがある。望ましい冷却速度としては、５０Ｋ／sおよびそれ以上があげられる。
【００３９】
得られる非晶質材料のいくつかの実施形態はほぼ均質である。もうひとつの態様では、本発明による方法のいくつかの実施形態によって、互いにほぼ均質な（組成が比較的同じであるなど）複数の非晶質粒子を得ることができる。
【００４０】
いくつかの実施形態では、金属酸化物源（酸化物形成のエンタルピーが負である金属Ｍまたはその合金のうちの少なくとも１種を含む金属微粒子材料も入る）を凝集させて粒子にする（すなわち、さまざまな原料を凝集させて粒子にする）。
【００４１】
原料については、結晶質および／または非晶質にすることができる。いくつかの実施形態では、原料は直径が約２０から約２００マイクロメートルの範囲であると好ましい。
【００４２】
いくつかの実施形態では、得られる材料は、望ましくは金属の金属（ｍｅｔａｌｌｉｃ  ｍｅｔａｌ）Ｍが得られる非晶質材料に分散した形で含み得る。非晶質材料の生成に用いる金属Ｍのうち、一般に少なくとも９５、あるいは実に９９重量パーセントが非晶質材料の生成時に酸化される。
【００４３】
一般に、金属微粒子材料は粒度が約１０マイクロメートルから約１００マイクロメートルの範囲であるが、これよりも細かい粒子または粗い粒子が役立つこともある。通常、粗めの粒子は完全には反応しないことがあるのに対し、極めて細かい金属粒子は取り扱いが難しいことが多い。金属微粒子材料の好ましい粒度は、金属の酸化しやすさなどに左右される。
【００４４】
一般に、金属微粒子材料には原料が約５から約７５重量パーセント含まれるが、この範囲外でも有用な場合がある。通常、添加する金属の量が少なすぎると、金属の酸化時に放出される熱の量が小さくなることがある。あるいは、添加する金属が多すぎると、溶融時の金属の酸化（すなわち燃焼）が強くなりすぎ、粒子の崩壊や揮発などの他の望ましくないプロセスが引き起こされかねない。もうひとつの態様では、原料中に存在する金属材料はその量が一般に約１５％から約５０を占めるのに対し、非晶質材料に含まれる対応の金属酸化物、Ｍ酸化物の場合は、これよりも多い量でも有用な場合がある。使用する金属微粒子材料の所望の量は、金属の酸化しやすさ、粒子のサイズ、得られる金属酸化物の化学量論（ｓｔｉｏｃｈｉｏｍｅｔｒｙ）、酸化時に放出される熱などに左右される。
【００４５】
金属Ｍを含む金属材料を２種類以上利用することも本発明の範囲内である。
【００４６】
有用な非晶質材料組成としては、共晶組成物（二元共晶組成物や三元共晶組成物）またはその近辺のものがあげられる。当業者であれば、本願開示の内容を精査の後、本願明細書に開示の組成物だけでなく、四元共晶組成物およびさらに高次の共晶組成物をはじめとする他の組成物についても分かるであろう。
【００４７】
（理論酸化物基準で）Ａｌ２Ｏ３の商業ソースをはじめとするソースには、ボーキサイト（天然産のボーキサイトと合成製造されるボーキサイトの両方を含む）、焼成ボーキサイト、水和アルミナ（ベーム石およびギブス石など）、アルミニウム、バイヤー法で製造されるアルミナ、アルミニウム鉱石、γアルミナ、αアルミナ、アルミニウム塩、硝酸アルミニウム、これらの組み合わせがある。Ａｌ２Ｏ３のソースは、Ａｌ２Ｏ３を含有するものであってもよいし、これを提供するだけのものであってもよい。あるいは、Ａｌ２Ｏ３のソースは、Ａｌ２Ｏ３ならびにＡｌ２Ｏ３以外の１以上の金属酸化物（複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物の材料またはこれを含有する材料（Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８など）を含む）を含有するものであってもよいし、これを提供するものであってもよい。
【００４８】
希土類酸化物の商業ソースをはじめとするソースには、希土類酸化物粉末、希土類金属、希土類含有鉱石（バストネス石およびモナズ石など）、希土類塩、希土類硝酸塩、希土類炭酸塩がある。希土類酸化物のソースは、希土類酸化物を含有するものであってもよいし、これを提供するだけのものであってもよい。あるいは、希土類酸化物のソースは、希土類酸化物ならびに希土類酸化物以外の１以上の金属酸化物（複合希土類酸化物・他の金属酸化物の材料またはこれを含有する材料（Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２、ＣｅＡｌ１１Ｏ１８など）を含む）を含有するものであってもよいし、これを提供するものであってもよい。
【００４９】
（理論酸化物基準で）Ｙ２Ｏ３の商業ソースをはじめとするソースには、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、イットリウム塩（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、これらの組み合わせなど）がある。Ｙ２Ｏ３のソースは、Ｙ２Ｏ３を含有するものであってもよいし、これを提供するだけのものであってもよい。あるいは、Ｙ２Ｏ３のソースは、Ｙ２Ｏ３ならびにＹ２Ｏ３以外の１以上の金属酸化物（複合Ｙ２Ｏ３・金属酸化物の材料またはこれを含有する材料（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２など）を含む）を含有するものであってもよいし、これを提供するものであってもよい。
【００５０】
（理論酸化物基準で）ＺｒＯ２の商業ソースをはじめとするソースには、酸化ジルコニウム粉末、ジルコンサンド、ジルコニウム、ジルコニウム含有鉱石、ジルコニウム塩（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、これらの組み合わせなど）がある。上記に加え、あるいはその代わりに、ＺｒＯ２のソースは、ＺｒＯ２ならびにハフニアなどの他の金属酸化物を含有するものであってもよいし、これを提供するものであってもよい。（理論酸化物基準で）ＨｆＯ２の商業ソースをはじめとするソースには、酸化ハフニウム粉末、ハフニウム、ハフニウム含有鉱石、ハフニウム塩がある。上記に加え、あるいはその代わりに、ＨｆＯ２のソースは、ＨｆＯ２ならびにＺｒＯ２などの他の金属酸化物を含有するものであってもよいし、これを提供するものであってもよい。
【００５１】
他の有用な金属酸化物としては、理論酸化物基準で、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｓｃ２Ｏ３、ＳｒＯ、ＴｉＯ２、ＺｎＯ、これらの組み合わせがあげられる。商業ソースをはじめとするソースには、酸化物自体、複合酸化物、鉱石、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、水酸化物などがある。これらの金属酸化物を加えて得られる研磨粒子の物性を変化させるおよび／または処理を改善する。これらの金属酸化物については、一般に０から５０重量％のどこで添加してももよく、いくつかの実施形態では、所望の特性などに応じてガラス−セラミックの好ましくは０から２５重量％、一層好ましくは０から５０重量％の量で添加する。
【００５２】
本発明によるセラミックを製造するための金属酸化物源および他の添加剤にそれぞれ何を選択するかについては、得られるセラミックの所望の組成物およびマイクロ構造、所望の結晶度、該当する場合、得られるセラミックの所望の物性（硬度または靭性など）、望ましくない不純物の混入を回避または最小限に抑えること、得られるセラミックの所望の特徴および／またはセラミックの調製に使用する個々のプロセス（融解および／または固化の前および／または間の設備および原料の精製）を考慮して決められるのが一般的である。
【００５３】
場合によっては、Ｎａ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、ＳｉＯ２、ＴｅＯ２、Ｖ２Ｏ３およびこれらの組み合わせからなる群から選択される金属酸化物を限られた量で取り入れると好ましいことがある。商業ソースをはじめとするソースには、酸化物自体、複合酸化物、鉱石、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、水酸化物などがある。これらの金属酸化物は、たとえば、得られる研磨粒子の物性を変化させるおよび／または処理を改善する目的で添加できるものである。これらの金属酸化物を使用する場合、たとえば所望の特性などに応じて、ガラス−セラミックの０から２０重量％を上回る量、好ましくは０から５重量％を上回る量、一層好ましくは０から２重量％を上回る量で添加されるのが普通である。
【００５４】
特定の金属酸化物を加えることで、ガラス−セラミックの特性および／または結晶構造またはマイクロ構造ならびに、ガラス−セラミック製造時の原料および中間体の処理が変わる場合がある。たとえば、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏなどの酸化物を添加すると、非晶質材料のＴｇ（ガラスの場合）とＴｘ（Ｔｘは結晶化温度である）の両方が変化することが観察されている。理論に拘泥されるつもりはないが、このような添加によってガラスの生成に影響がおよぶものと考えられる。さらに、たとえば、このような酸化物を添加することで、系全体の溶融温度が下がり（すなわち系がより低めの温度で溶融する共晶になり）、非晶質材料の生成が容易になる場合もある。多成分系（四元など）の複合共晶では非晶質材料生成能が高まることがある。また、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏなどの特定の金属酸化物を添加すると、「動作」範囲での溶湯液（ｌｉｑｕｉｄ  ｍｅｌｔ）の粘度とガラスの粘度に影響がおよぶこともある。さらに、ハロゲン（フッ素および塩素など）あるいはカルコゲニド（硫化物、セレン化物、テルル化物など）のうちの少なくとも１つを非晶質材料ならびにこの材料から製造されるガラス−セラミックに混在させることも本発明の範囲内である。
【００５５】
非晶質材料ならびに非晶質材料を含むセラミックの結晶化には、特定の材料の添加が影響する場合もある。たとえば、特定の金属、金属酸化物（チタン酸塩およびジルコン酸塩など）、フッ化物などが、核生成剤として作用し、好都合に不均一な結晶核生成が得られる場合がある。また、酸化物を添加することで、再加熱時に非晶質材料から失透する準安定相の性質が変わる場合もある。もうひとつの態様では、結晶質ＺｒＯ２を含むセラミックについて、ＺｒＯ２の正方晶／立方晶の形態を安定させることが知られている金属酸化物（Ｙ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＣａＯ、ＭｇＯなど）を加えると望ましいことがある。
【００５６】
セラミックを製造するための金属酸化物源および他の添加剤にそれぞれ何を選択するかについては、得られるセラミックの所望の組成物およびマイクロ構造、所望の結晶度、該当する場合、得られるセラミックの所望の物性（硬度または靭性など）、望ましくない不純物の混入を回避または最小限に抑えること、得られるセラミックの所望の特徴および／またはセラミックの調製に使用する個々のプロセス（融解および／または固化の前および／または間の設備および原料の精製）を考慮して決められるのが一般的である。
【００５７】
プラズマスプレーに関するさらに詳しい説明については、たとえば、本願と同日出願の、同時係属中の米国特許出願第__________（代理人整理番号５７９８０ＵＳ００２）を参照のこと。
【００５８】
冷却時に所望の酸化状態などを維持するおよび／またはこれに影響をおよぼすための還元環境、中性環境、あるいは酸化環境などの制御された雰囲気下で急速な冷却を行うこともできる。この雰囲気は、過冷却液体からの結晶化動力学に影響をおよぼすことで非晶質材料の形成に影響し得るものである。たとえば、空気中での場合に比してアルゴン雰囲気中での方が結晶化せずにＡｌ２Ｏ３溶湯の過冷却が大きくなることが報告されている。
【００５９】
材料のマイクロ構造または相組成（ガラス質／非晶質／結晶質）を判断するには、数多くの方法を利用することが可能である。光学顕微鏡法、電子顕微鏡法、示差熱分析（ＤＴＡ）法、Ｘ線回折（ＸＲＤ）法などを利用して、さまざまな情報を取得することができる。
【００６０】
光学顕微鏡法を用いると、非晶質材料は一般に結晶境界などの光散乱中心が存在しないため大部分が透明であるのに対し、結晶材料には結晶構造が認められ、光散乱効果によって不透明になる。
【００６１】
メッシュサイズが−１００＋１２０の画分（すなわち篩の目開きサイズ１５０マイクロメートルから目開きサイズ１２５マイクロメートルで回収される画分）を使用して、ビーズで非晶質の生成率を算出することができる。測定については以下のようにして行う。ビーズの単層をスライドガラスに塗り広げる。光学顕微鏡でこれらのビーズを観察する。光学顕微鏡の接眼レンズの十字線をガイドとして使用し、直線上にあるビーズをその光学的透明度に応じて非晶質または結晶質のいずれかにカウントする。合計５００個のビーズをカウントし、非晶質ビーズの量をカウントしたビーズの総数で割って非晶質の生成率を求める。
【００６２】
ＤＴＡを使用して、材料の対応するＤＴＡのトレース記録に発熱を伴う結晶化イベント（Ｔｘ）がある場合に、その材料を非晶質に分類する。同じトレース記録にＴｘよりも低い温度で発熱を伴う他のイベント（Ｔｇ）がある場合、これをガラス相からなるものであるとみなす。材料のＤＴＡのトレース記録にこのようなイベントが全く含まれなければ、結晶相を含有するものであるとみなす。
【００６３】
示差熱分析（ＤＴＡ）については以下の方法で実施できる。メッシュサイズが−１４０＋１７０の画分（すなわち篩の目開きサイズ１０５マイクロメートルから目開きサイズ９０マイクロメートルで回収される画分）を使用して、（ドイツのゼルブ（Ｓｅｌｂ）にあるネッツシュ・インスツルメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から商品名「ネッツシュ・エスティエー（ＮＥＴＺＳＣＨ  ＳＴＡ）  ４０９  ＤＴＡ／ＴＧＡ」で入手できるものなどの機器で）ＤＴＡを行うことができる。篩い分けた試料をそれぞれ一定量（一般に約４００ミリグラム（ｍｇ））で１００マイクロリットルのＡｌ２Ｏ３サンプルホルダに取り付ける。各試料を静空気中にて１０℃／分の速度で室温（約２５℃）から１１００℃まで加熱する。
【００６４】
粉末Ｘ線回折すなわちＸＲＤを使用して、（ニュージャージー州マーワー（Ｍａｈｗａｈ）にあるフィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）から商品名「フィリップスエックスアールジー（ＰＨＩＬＬＩＰＳ  ＸＲＧ）３１００」で入手できるものなどのｘ線回折装置で、１．５４０５０オングストロームの銅のＫα１線を用いて）結晶化材料のＸＲＤトレース記録に現れるピークを国際回折データセンター（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ）が公開しているＪＣＰＤＳ（粉末回折標準委員会（Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｓｔａｎｄａｒｄｓ））のデータベースに収録された結晶相のＸＲＤパターンと比較することで、材料中の相を求めることができる。さらに、ＸＲＤを定性的に使用すれば相のタイプを求めることもできる。強度のピークが広く拡散している場合、その材料は非晶質の性質を持つと考えられる。広いピークと明確に定まるピークの両方がある場合は、非晶質のマトリクス中に結晶質の物質が混入しているものと考えられる。
【００６５】
最初に形成される非晶質材料またはセラミック（結晶化前のガラスを含む）のサイズが所望のサイズよりも大きいことがある。こうした非晶質材料またはセラミックを、ロールクラッシャーでの破砕、カナリアミル粉砕（ｃａｎａｒｙ  ｍｉｌｌｉｎｇ）、ジョークラッシャーでの破砕、ハンマーミル粉砕、ボールミル粉砕、ジェットミル粉砕、インパクトクラッシャーでの破砕をはじめとする、従来技術において周知の破砕法および／または細砕法で、小さな細片にすることが可能である。場合によっては、破砕ステップを２段階以上にすると望ましい。たとえば、セラミックを形成した（凝固させた）後では、必要以上に大きな形になる場合がある。第１の破砕ステップでは、これらの比較的大きな塊状物すなわち「チャンク」を破砕して小さな細片にする必要がある。このようなチャンクを破砕するには、ハンマーミル、インパクトクラッシャー、あるいはジョークラッシャーを使用すればよい。その後、これらの小さくした細片を、所望の粒度分布が得られるようにさらに破砕しても構わない。所望の粒度分布（グリットサイズまたはグレードと呼ばれることもある）を得るには、複数の破砕ステップを経なければならないこともある。通常、破砕条件を最適化して所望の粒子形状や粒度分布が得られるようにしている。こうして得られる所望サイズの粒子が大きすぎる場合はこれを再破砕すればよいし、小さすぎる場合は「再利用」して再溶融用の原料として活用することができる。
【００６６】
セラミック（結晶化前のガラスを含む）の形状は、セラミックの組成および／またはマイクロ構造、セラミック冷却時の幾何学的形状、セラミックの破砕方法（すなわち使用する破砕法）などに左右されることがある。通常、「ごつごつした」形状が好ましい場合は、この形状を得るにはより大きなエネルギーが必要になるであろう。逆に、「鋭利な」形状が好ましい場合、この形状を得るにはより小さなエネルギーしか必要としないであろう。あるいは、破砕法を変更して異なる所望の形状を実現してもよい。いくつかの粒子（研磨粒子など）では、平均アスペクト比が１：１から５：１の範囲にあるのが一般に望ましく、いくつかの実施形態では、１．２５：１から３：１、あるいは実に１．５：１から２．５：１である。
【００６７】
たとえば所望の形状でセラミック（結晶化前のガラスを含む）を直接形成することも本発明の範囲内である。たとえば、溶湯を金型に注ぐまたは金型内で成形してセラミック（結晶化前のガラスを含む）を形成（成形を含む）することができる。
【００６８】
また、たとえばセラミック（結晶化前のガラスを含む）を融合によって製造することも本発明の範囲内である。この融合ステップは基本的に２以上の小さな粒子からこれよりも大きなサイズの物体を形成するものである。たとえば（破砕などによって得られる）粒子（ビーズおよびマイクロスフェアを含む）、繊維などを含む非晶質材料を、これよりも大きな粒度で成形することができる。たとえば、非晶質材料および／または繊維などを含む粒子を、粒子などが融合して形状体となるようにＴｇより高い温度で加熱し、融合した形状体を冷却するなどの方法でセラミック（結晶化前のガラスを含む）を得るようにしてもよい。融合に使用する温度および圧力は、たとえば、非晶質材料の組成や得られる材料の所望の密度などに左右されることがある。この温度はガラス結晶化温度未満でなければならず、ガラスの場合はガラス転移点よりも高くなければならない。特定の実施形態では、約８５０℃から約１１００℃（いくつかの実施形態では、好ましくは９００℃から１０００℃）の範囲内の少なくとも一温度で加熱を行う。一般に、融合時に非晶質材料を加圧下（０より高く１ＧＰａまたはこれ以上まで）におき、非晶質材料の融合を促進する。一実施形態では、装入量の粒子などをダイに装入し、ガラスの粘性流動によって融合が比較的大きな部分で起こるガラス転移よりも高い温度でホットプレスを行う。典型的な融合法の一例として、ホットプレス、熱間等方圧加圧、熱間押出などがあげられる。一般に、得られた融合体にさらに熱処理を施す前にこれを冷却すると好ましいのが普通である。熱処理が必要な場合にその熱処理後、融合体を破砕して粒度を小さくしたり、あるいは所望の粒度分布が得られるようにしてもよい。
【００６９】
別途熱処理を行って材料の所望の特性をさらに改善することも本発明の範囲内である。たとえば、（約９００℃から約１４００℃の温度で）熱間等方圧加圧を実施して残っている多孔性（ｒｅｓｉｄｕａｌ  ｐｏｒｏｓｉｔｙ）をなくし、材料の密度を高めることができる。任意に、こうして得られる融合物品を熱処理し、ガラス−セラミック、結晶セラミック、あるいは結晶セラミックを含むセラミックを得ることも可能である。
【００７０】
また、非晶質材料および／またはガラス−セラミック（粒子など）の融合はさまざまな方法で実現することができ、その一例として、無加圧または加圧焼結（焼結、プラズマ焼結、ホットプレス、ＨＩＰ処理、熱間鍛造、熱間押出など）があげられる。
【００７１】
熱処理については、ガラスを熱処理してガラス−セラミックを得るための従来技術において周知の方法をはじめとする多様な方法のうち、どれを用いて実現することも可能である。たとえば、抵抗加熱炉、誘導加熱炉またはガス加熱炉などを用いてバッチで熱処理を施すことが可能である。あるいは、たとえば回転炉などを用いて連続的に熱処理を施すことも可能である。回転炉の場合、高温で稼動させた炉に材料を直接供給する。高温での時間については、数秒（いくつかの実施形態では５秒未満）から数分ないしは数時間の範囲とすることができる。温度は９００℃から１６００℃のどの範囲でもよく、一般に１２００℃から１５００℃である。熱処理の一部（核生成ステップなど）をバッチで行い、残り（結晶成長ステップ、さらには所望の密度を達成するときなど）を連続的に行うことも本発明の範囲内である。核生成ステップでは、温度は一般に約９００℃から約１１００℃の範囲であり、いくつかの実施形態では、好ましくは約９２５℃から約１０５０℃の範囲である。同様に、密度ステップでは、温度は一般に約１１００℃から約１６００℃の範囲であり、いくつかの実施形態では、好ましくは約１２００℃から約１５００℃の範囲である。この熱処理は、たとえば、高温で炉に材料を直接供給して行い得るものである。あるいは、たとえばずっと低い温度（室温など）で炉に材料を供給した後、これをあらかじめ定められた加熱速度で所望の温度まで加熱してもよい。空気以外の雰囲気中で熱処理を施すことは本発明の範囲内である。場合によっては、減圧雰囲気下で熱処理を行うと望ましいことすらあろう。また、たとえば熱間等方圧加圧やガス加圧炉の場合のようにガス加圧下で熱処理を行うと望ましいことがある。得られる物品または熱処理物品を変換（破砕など）して粒子（研磨粒子など）を得ることは本発明の範囲内である。
【００７２】
非晶質材料を熱処理し、非晶質材料を少なくとも部分的に結晶化させてガラス−セラミックを得る。特定のガラスを熱処理してガラス−セラミックを形成することは従来技術において周知である。ガラス−セラミックでの核生成と結晶成長のための加熱条件が、さまざまなガラスについて周知である。あるいは、当業者であれば従来技術において周知の手法を使用してガラスの時間温度変態図（ＴＴＴ）を検討してしかるべき条件を求めることができる。当業者は、本発明の開示内容を読めば、本発明に従って作製した非晶質材料のＴＴＴ曲線を描き、しかるべき核生成条件および／または結晶成長条件を求めて研磨粒子のガラス−セラミックを得ることができよう。
【００７３】
一般に、ガラス−セラミックはその原料となる非晶質材料よりも強い。このため、たとえば非晶質材料を結晶セラミック相に変換する度合いなどによって材料の強度を調節してもよい。上記の代わりに、あるいは上記に加えて、作り出す核生成サイトの数によって材料の強度を変え、これを利用して結晶相をなす結晶の数、さらにはサイズを変えることもできる。ガラス−セラミックに関するさらに詳しい説明については、たとえばＧｌａｓｓ−Ｃｅｒａｍｉｃｓ、ピー・ダブリュ・マクミラン（Ｐ．Ｗ．ＭｃＭｉｌｌａｎ）著、アカデミック・プレス・インコーポレイテッド（Ａｃａｄｅｍｉｃ  Ｐｒｅｓｓ，Ｉｎｃ．）、第２版、１９７９年を参照のこと。
【００７４】
たとえば、ガラス−セラミックを製造するために本発明による方法で作製した代表的ないくつかの非晶質材料を熱処理した際、約９００℃を超える温度で、Ｌａ２Ｚｒ２Ｏ７などの相やＺｒＯ２が存在する場合は立方晶／正方晶ＺｒＯ２、場合によっては単斜晶ＺｒＯ２などの相の形成が観察された。理論に拘泥されるつもりはないが、ジルコニア関連の相が非晶質材料から核生成される最初の相ではないかと思われる。Ａｌ２Ｏ３、ＲｅＡｌＯ３（式中、Ｒｅは少なくとも１つの希土類カチオンである）、ＲｅＡｌ１１Ｏ１８、Ｒｅ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２などの相の形成は、約９２５℃を上回る温度で起こるのが普通であると思われる。一般に、この核生成ステップでの晶子のサイズはナノメートル台である。たとえば、１０〜１５ナノメートルと小さい結晶が観察されている。少なくともいくつかの実施形態については、完全な結晶化状態を得るには約１３００℃にて約１時間の熱処理を行う。通常、核生成ステップと結晶成長ステップのそれぞれでの熱処理時間については、数秒（いくつかの実施形態では５秒未満）から数分ないしは１時間以上の範囲とすることができる。
【００７５】
こうして得られる結晶のサイズは一般に、少なくとも幾分は核生成時間および／または結晶化時間および／または温度によって制御可能である。結晶が小さい（おおむね１マイクロメートル以下、あるいは実に１ナノメートル以下）方が好ましいのが普通であるとはいえ、ガラス−セラミックは、これよりも大きな結晶サイズ（少なくとも１〜１０マイクロメートル、少なくとも１０〜２５マイクロメートル、少なくとも５０〜１００マイクロメートル、あるいは実に１００マイクロメートルを超えるなど）で生成できるものである。理論に拘泥されるつもりはないが、従来技術においては一般に、（同じ密度に対する）結晶のサイズが細かくなればなるほどセラミックの機械的特性（硬度および強度など）が高くなると考えられている。
【００７６】
ガラス−セラミックの実施形態中に存在し得る結晶相の一例としては、Ａｌ２Ｏ３（α−Ａｌ２Ｏ３など）、Ｙ２Ｏ３、ＲＥＯ、ＨｆＯ２  ＺｒＯ２（立方晶ＺｒＯ２および正方晶ＺｒＯ２など）、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｏＯ、Ｆｅ２Ｏ３、ＧｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ２Ｏ、Ｐ２Ｏ５、Ｓｃ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＳｒＯ、ＴｅＯ２、ＴｉＯ２、Ｖ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｎＯ、「複合金属酸化物」（「複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（e．g．、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ（ＲｅＡｌＯ３（ＧｄＡｌＯ３  ＬａＡｌＯ３など）、ＲｅＡｌ１１Ｏ１８（ＬａＡｌ１１Ｏ１８など）、Ｒｅ３Ａｌ５Ｏ１２（Ｄｙ３Ａｌ５Ｏ１２など）など）、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３（Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２など）、複合ＺｒＯ２・ＲＥＯ（Ｒｅ２Ｚｒ２Ｏ７（Ｌａ２Ｚｒ２Ｏ７など）など）を含む）、これらの組み合わせがあげられる。
【００７７】
また、複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３（ガーネットの結晶構造を示すアルミン酸イットリウムなど）など）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を他のカチオンで置換することも本発明の範囲内である。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３中のＡｌカチオンの一部を、Ｃｒと、Ｔｉと、Ｓｃと、Ｆｅと、Ｍｇと、Ｃａと、Ｓｉと、Ｃｏと、これらの組み合わせと、からなる群から選択される元素の少なくとも１つのカチオンで置換することができる。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３中のＹカチオンの一部であれば、Ｃｅと、Ｄｙと、Ｅｒと、Ｅｕと、Ｇｄと、Ｈｏと、Ｌａと、Ｌｕと、Ｎｄと、Ｐｒと、Ｓｍと、Ｔｈと、Ｔｍと、Ｙｂと、Ｆｅと、Ｔｉと、Ｍｎと、Ｖと、Ｃｒと、Ｃｏと、Ｎｉと、Ｃｕと、Ｍｇと、Ｃａと、Ｓｒと、これらの組み合わせと、からなる群から選択される元素の少なくとも１つのカチオンで置換することができる。同様に、アルミナ中のアルミニウムカチオンの一部を置換することも本発明の範囲内である。たとえば、アルミナ中のアルミニウムを、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃｏで置換することが可能である。上述したようなカチオンの置換によって、融解させた材料の特性（硬度、靭性、強度、熱伝導率など）を変えることができる。
【００７８】
複合Ａｌ２Ｏ３・金属酸化物（複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯなど）中の希土類および／またはアルミニウムカチオンの一部を他のカチオンで置換することも本発明の範囲内である。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ中のＡｌカチオンの一部を、Ｃｒと、Ｔｉと、Ｓｃと、Ｆｅと、Ｍｇと、Ｃａと、Ｓｉと、Ｃｏと、これらの組み合わせと、からなる群から選択される元素の少なくとも１つのカチオンで置換することができる。たとえば、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ中のＹカチオンの一部であれば、Ｙと、Ｆｅと、Ｔｉと、Ｍｎと、Ｖと、Ｃｒと、Ｃｏと、Ｎｉと、Ｃｕと、Ｍｇと、Ｃａと、Ｓｒと、これらの組み合わせと、からなる群から選択される元素の少なくとも１つのカチオンで置換することができる。同様に、アルミナ中のアルミニウムカチオンの一部を置換することも本発明の範囲内である。たとえば、アルミナ中のアルミニウムを、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｓｃ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｉ、Ｃｏで置換することが可能である。上述したようなカチオンの置換によって、融解させた材料の特性（硬度、靭性、強度、熱伝導率など）を変えることができる。
【００７９】
ＡＳＴＭ標準Ｅ  １１２−９６「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｇｒａｉｎ  Ｓｉｚｅ（平均結晶粒度を求めるための標準的な試験方法）」に従ってラインインターセプト法を使用し、平均結晶サイズを求めることができる。一般には直径約２．５ｃｍ、高さ約１．９ｃｍの樹脂シリンダで、取り付け用樹脂（ｍｏｕｎｔｉｎｇ  ｒｅｓｉｎ）（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品名「トランスオプティック・パウダー（ＴＲＡＮＳＯＰＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）」で入手できるものなど）に試料を取り付ける。ポリッシャ（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品名「エコメット（ＥＣＯＭＥＴ）  ３」で入手できるものなど）を使用する従来の研磨法で、取り付け部分の準備をする。ダイヤモンド砥石を使って試料を約３分間ポリッシュした後、４５、３０、１５、９、３、１マイクロメートルのスラリーをそれぞれ使って５分間ポリッシュを行う。取り付けてポリッシュした試料を金−パラジウムの薄層でスパッタし、走査型電子顕微鏡法（ＪＥＯＬ  ＳＥＭモデルＪＳＭ  ８４０Ａなど）で観察する。試料に見られるマイクロ構造の一般的な後方散乱電子（ＢＳＥ）顕微鏡写真を利用して、以下のようにして平均結晶サイズを求める。顕微鏡写真に引いた無作為な直線の単位長（ＮＬ）あたりの交差結晶数をカウントする。この数から以下の式を使って平均結晶サイズを求める。
【数１】
2004536768.tif 000003
（式中、ＮＬは単位長あたりの交差結晶数、Ｍは顕微鏡写真の倍率である。）
【００８０】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、１５０ナノメートル以下の平均結晶サイズのうちの少なくとも１つを有するαアルミナを含むガラス−セラミックがある。
【００８１】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、存在するαアルミナのうちの少なくとも７５（いくつかの実施形態では、好ましくは８０、８５、９０、９５、あるいは実に１００）数量パーセントの結晶サイズが２００ナノメートル以下である、αアルミナを含むガラス−セラミックがある。
【００８２】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、αＡｌ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２と、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、を含み、αＡｌ２Ｏ３、結晶質ＺｒＯ２または第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３のうちの少なくとも１つの平均結晶サイズが１５０ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むものであると好ましい。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯを含むものであると好ましい。
【００８３】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２と、を含み、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３または結晶質ＺｒＯ２のうちの少なくとも１つについて、その結晶サイズの少なくとも７５（いくつかの実施形態では、好ましくは８０、８５、９０、９５、あるいは実に１００）数量パーセントが２００ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むものであると好ましい。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯを含むものであると好ましい。
【００８４】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、αＡｌ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２と、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、を含み、αＡｌ２Ｏ３、結晶質ＺｒＯ２または第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯのうちの少なくとも１つの平均結晶サイズが１５０ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯを含むものであると好ましい。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むものであると好ましい。
【００８５】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、結晶質ＺｒＯ２と、を含み、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯまたは結晶質ＺｒＯ２のうちの少なくとも１つについて、その結晶サイズの少なくとも７５（いくつかの実施形態では、好ましくは８０、８５、９０、９５、あるいは実に１００）数量パーセントが２００ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むものであると好ましい。
【００８６】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２と、を含み、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３または結晶質ＺｒＯ２のうちの少なくとも１つの平均結晶サイズが１５０ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むものであると好ましい。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯを含むものであると好ましい。
【００８７】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３と、結晶質ＺｒＯ２と、を含み、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３または結晶質ＺｒＯ２のうちの少なくとも１つについて、その結晶サイズの少なくとも７５（いくつかの実施形態では、好ましくは８０、８５、９０、９５、あるいは実に１００）数量パーセントが２００ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯを含むものであると好ましい。
【００８８】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、結晶質ＺｒＯ２と、を含み、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯまたは結晶質ＺｒＯ２のうちの少なくとも１つの平均結晶サイズが１５０ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯを含むものであると好ましい。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むものであると好ましい。
【００８９】
ガラス−セラミックの実施形態のなかには、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯと、結晶質ＺｒＯ２と、を含み、第１の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯ、これとは異なる第２の複合Ａｌ２Ｏ３・ＲＥＯまたは結晶質ＺｒＯ２のうちの少なくとも１つについて、その結晶サイズの少なくとも７５（いくつかの実施形態では、好ましくは８０、８５、９０、９５、あるいは実に１００）数量パーセントが２００ナノメートル以下である、ガラス−セラミックがある。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックがさらに、複合Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３を含むものであると好ましい。
【００９０】
いくつかの実施形態では、研磨粒子のガラス−セラミックは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００容量パーセントの晶子を含み、これらの晶子の平均サイズが１マイクロメートル未満である。いくつかの実施形態では、研磨粒子のガラス−セラミックは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００容量パーセントの晶子を含み、これらの晶子の平均サイズが０．５マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態では、研磨粒子のガラス−セラミックは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００容量パーセントの晶子を含み、これらの晶子の平均サイズが０．３マイクロメートル以下である。いくつかの実施形態では、ガラス−セラミックは、少なくとも７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９、あるいは実に１００容量パーセントの晶子を含み、これらの晶子の平均サイズが０．１５マイクロメートル以下である。
【００９１】
ガラス−セラミックの実施形態を得る目的で、本発明の方法で作製した非晶質材料を熱処理して形成される結晶は、たとえば、等軸晶、柱状晶、あるいは薄い平板状のものであってもよい。
【００９２】
一般に、本発明による方法で作製したセラミックの、比重とも呼ばれることがある（真）密度は、理論密度の少なくとも７０％である。より望ましくは、本発明による方法で作製したセラミックの（真）密度は、理論密度の少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９２％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、あるいは実に１００％である。研磨粒子は、（真）密度が理論密度の少なくとも８５％、９０％、９２％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、あるいは実に１００％である。
【００９３】
本発明の材料の平均硬度については以下のようにして求めることが可能である。一般には直径約２．５ｃｍ、高さ約１．９ｃｍの樹脂シリンダで、取り付け用樹脂（ｍｏｕｎｔｉｎｇ  ｒｅｓｉｎ）（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品名「トランスオプティック・パウダー（ＴＲＡＮＳＯＰＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）」で入手できるものなど）に材料の切片を取り付ける。ポリッシャ（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品名「エコメット（ＥＣＯＭＥＴ）  ３」で入手できるものなど）を使用する従来の研磨法で、取り付け部分の準備をする。ダイヤモンド砥石を使って試料を約３分間ポリッシュした後、４５、３０、１５、９、３、１マイクロメートルのスラリーをそれぞれ使って５分間ポリッシュを行う。次に、ビッカース圧子を取り付けた従来の微小硬度計（日本の東京にある株式会社ミツトヨから商品名「ＭＩＴＵＴＯＹＯ  ＭＶＫ−ＶＬ」で入手できるものなど）を使用し、圧入荷重を１００グラムとして微小硬度を測定する。この微小硬度の測定は、ＡＳＴＭ試験方法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行う。
【００９４】
いくつかの実施形態では、本発明の方法で作製したガラス−セラミックの平均硬度が少なくとも１２、１３、１４、１５、１６、１７、あるいは実に少なくとも１８ＧＰａ）であり、本発明に従って作製した研磨粒子の平均硬度は少なくとも１５ＧＰａであり、いくつかの実施形態では、少なくとも１６ＧＰａ、少なくとも１７ＧＰａ、あるいは実に少なくとも１８ＧＰａである。
【００９５】
製造、用途、特性をはじめとする、非晶質材料、ガラス−セラミックに関するさらに詳しい説明については、２００１年８月２日出願の米国特許出願第０９／９２２，５２６号、同第０９／９２２，５２７号、同第０９／９２２，５３０号ならびに本願と同日に出願された米国特許出願第__________（代理人整理番号５６９３１ＵＳ００５、５６９３１ＵＳ００６、５６９３１ＵＳ００８、５６９３１ＵＳ００９、５６９３１ＵＳ０１０、５７９８０ＵＳ００２、５７９８１ＵＳ００２の出願に記載がある。
【００９６】
本発明による方法で作製した研磨粒子はおおむね、結晶セラミック（いくつかの実施形態では、好ましくは少なくとも７５、８０、８５、９０、９１、９２、９３、９４、９５、９６、９７、９８、９９、９９．５、あるいは実に１００容量パーセント）結晶セラミックを含む。
【００９７】
これらの研磨粒子については、研磨物品に組み入れてもよいし、ばらばらの状態であってもよい。研磨物品はバインダーと複数の研磨粒子とを含み、研磨粒子の少なくとも一部分が本発明による方法によって製造された研磨粒子である。代表的な研磨製品としては、被覆砥粒研磨物品、固定砥粒研磨物品（ホイールなど）、不織研磨物品、研磨ブラシがあげられる。被覆砥粒研磨物品は一般に、第１の主面と、これに対向する第２の主面とを有する裏材を含み、バインダーと複数の研磨粒子とが第１の主面の少なくとも一部分上に研磨材層を形成する。
【００９８】
いくつかの実施形態では、研磨物品中の研磨粒子の総重量に対して、研磨物品中の研磨粒子の好ましくは少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０  ５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、あるいは実に１００重量パーセントが本発明による方法によって製造された研磨粒子である。
【００９９】
研磨粒子は、使用前に特定の粒度分布が得られるように分級されるのが普通である。このような分布は一般に、粒度の範囲で粗い粒子細かい粒子からおよぶ。研磨材の技術分野では、この範囲が「粗粒」分、「粒調（ｃｏｎｔｒｏｌ）」分および「細粒」分と呼ばれることもある。業界で受け入れられている分級標準に従って分級される研磨粒子は、公称グレードごとの粒度分布を限界値内で指定する。このような業界で受け入れられている分級標準（すなわち規定公称グレード）には、米国規格協会（ＡＮＳＩ：Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）の標準、欧州研磨製品連盟（ＦＥＰＡ：Ｆｅｄｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｕｒｏｐｅａｎ  Ｐｒｏｄｕｃｅｒｓ  ｏｆ  Ａｂｒａｓｉｖｅ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ）の標準、日本工業規格（ＪＩＳ）の標準として知られているものが含まれる。一態様において、本発明は、規定公称グレードを有する複数の研磨粒子であって、複数の研磨粒子の少なくとも一部分が本発明による方法によって製造された研磨粒子である、研磨粒子を提供するものである。いくつかの実施形態では、複数の研磨粒子の総重量に対して複数の研磨粒子の好ましくは少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０  ５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、あるいは実に１００重量パーセントが本発明による方法によって製造された研磨粒子である。
【０１００】
ＡＮＳＩグレード表示には、ＡＮＳＩ  ４、ＡＮＳＩ  ６、ＡＮＳＩ  ８、ＡＮＳＩ  １６、ＡＮＳＩ  ２４、ＡＮＳＩ  ３６、ＡＮＳＩ  ４０、ＡＮＳＩ  ５０、ＡＮＳＩ  ６０、ＡＮＳＩ  ８０、ＡＮＳＩ  １００、ＡＮＳＩ  １２０、ＡＮＳＩ  １５０、ＡＮＳＩ  １８０、ＡＮＳＩ  ２２０、ＡＮＳＩ  ２４０、ＡＮＳＩ  ２８０、ＡＮＳＩ  ３２０、ＡＮＳＩ  ３６０、ＡＮＳＩ  ４００、ＡＮＳＩ  ６００がある。本発明による研磨粒子を含む好ましいＡＮＳＩグレードは、ＡＮＳＩ  ８〜２２０である。ＦＥＰＡグレード表示には、Ｐ８、Ｐ１２、Ｐ１６、Ｐ２４、Ｐ３６、Ｐ４０、Ｐ５０、Ｐ６０、Ｐ８０、Ｐ１００、Ｐ１２０、Ｐ１５０、Ｐ１８０、Ｐ２２０、Ｐ３２０、Ｐ４００、Ｐ５００、Ｐ６００、Ｐ８００、Ｐ１０００、Ｐ１２００がある。本発明による研磨粒子を含む好ましいＦＥＰＡグレードはＰ１２〜Ｐ２２０である。ＪＩＳグレード表示には、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、ＪＩＳ１０，０００がある。本発明による研磨粒子を含む好ましいＪＩＳグレードはＪＩＳ８〜２２０である。
【０１０１】
破砕と篩い分けの後は、多様な研磨粒度分布またはグレードが生じるのが一般的である。このようにグレードが多いと、特定の時点で製造業者または供給元の必需に合わないことがある。商品構成を最小限にする目的で、需要に合わないグレードを再利用して溶湯に戻し、非晶質材料を生成することが可能である。この再利用は、破砕ステップ後、特定の分布に篩い分けられなかった大きなチャンクまたは小さめの細片（「微粉」と呼ばれることもある）状態の粒子がある場合に実施すればよい。
【０１０２】
もうひとつの態様では、本発明は、研磨粒子の製造方法であって、粒子を含む非晶質（ガラスなど）を、その非晶質材料の少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように熱処理してガラス−セラミックを含む研磨粒子を得ることを含む、研磨粒子の製造方法を提供するものである。また、本発明は、ガラス−セラミックを含む研磨粒子の製造方法であって、非晶質材料を、その非晶質材料の少なくとも一部分がガラス−セラミックに変換されるように熱処理し、こうして得られる熱処理後の材料を破砕して研磨粒子を得ることを含む、研磨粒子の製造方法を提供するものである。破砕時、ガラスではかなり結晶化されたガラス−セラミックまたは結晶材料を破砕するよりも鋭利な粒子が生じることが多い。
【０１０３】
もうひとつの態様では、本発明は、バインダーによって互いに結合された、本発明による方法で作製した複数の研磨粒子をそれぞれが含む凝集研磨材粒を提供するものである。もうひとつの態様では、本発明は、バインダーと複数の研磨粒子とを含む研磨物品（被覆砥粒研磨物品、固定砥粒研磨物品（磁器質結合剤、レジノイド結合剤、金属結合剤で結合された研削砥石、カットオフホイール、マウンテッドポイント、ホーニング砥石を含む）、不織研磨物品、研磨ブラシなど）であって、研磨粒子の少なくとも一部分が本発明による方法で作製した研磨粒子（研磨粒子が凝集している場合を含む）である研磨物品を提供するものである。このような研磨物品の製造方法ならびに、研磨粒子を用いて研磨物品を使用する方法は、当業者には公知である。さらに、本発明による方法で作製した研磨粒子は、研磨用コンパウンド（ポリッシングコンパウンドなど）、微粉砕メディア、ショットブラストメディア、振動ミル用メディア（ｖｉｂｒａｔｏｒｙ  ｍｉｌｌ  ｍｅｄｉａ）など、研磨粒子を使用する研磨用途にも使用することができる。
【０１０４】
通常、被覆砥粒研磨物品は、裏材と、研磨粒子と、研磨粒子を裏材上に保持するための少なくとも１種のバインダーとを含む。裏材には、布帛、ポリマーフィルム、繊維、不織ウェブ、紙、これらの組合せならびにこれらを処理したものなどの好適な材料を用いることができる。バインダーには、無機バインダーまたは有機バインダー（熱硬化性樹脂や放射線硬化性樹脂を含む）をはじめとする好適なバインダーを用いることができる。研磨粒子は、被覆砥粒研磨物品の一層または二層に存在させ得るものである。
【０１０５】
被覆砥粒研磨物品の一例を図１に示す。同図を参照すると、本発明による被覆砥粒研磨物品１は、裏材（支持体）２と研磨材層３とを有する。研磨材層３には、メイクコート５とサイズコート６とによって裏材２の主面に固定された、本発明による方法で作製した研磨粒子４が含まれる。場合によっては、スーパーサイズコート（図示せず）が用いられる。
【０１０６】
通常、固定砥粒研磨物品は、有機バインダー、金属結合剤あるいは磁器質結合剤によって一緒に保持された研磨粒子の成形塊(ｓｈａｐｅｄ  ｍａｓｓ）を含む。このような成形塊については、たとえば、研削砥石またはカットオフホイールなどのホイールの形にすることが可能である。研削砥石の直径は一般に約１ｃｍから１メートルを超え、カットオフホイールの直径は約１ｃｍから８０ｃｍを超える（より一般には３ｃｍから約５０ｃｍである）。カットオフホイールの厚さは一般に約０．５ｍｍから約５ｃｍであり、より一般には約０．５ｍｍから約２ｃｍである。また、上記の成形塊を、ホーニング砥石、セグメント、マウンテッドポイント、ディスク（ダブルディスクグラインダなど）または他の従来の固定砥粒研磨材状などの形にすることも可能である。固定砥粒研磨物品には一般に、固定砥粒研磨物品の容量全体を基準にして、結合材料を約３〜５０容量％と、研磨粒子（または研磨粒子ブレンド）を約３０〜９０容量％と、添加剤（研削助剤を含む）を最大５０容量％と、気孔を最大７０容量％とが含まれる。
【０１０７】
好ましい形態のひとつに研削砥石がある。図２を参照すると、研削砥石１０が示されている。この研削砥石は、ホイールに成形されたハブ１２に取り付けられた、本発明による方法で作製した研磨粒子１１を含む。
【０１０８】
不織研磨物品には開放気孔のある嵩高なポリマーフィラメント構造が含まれ、その構造全体に本発明による方法で作製した研磨粒子が分散されて有機バインダーで構造内に接着結合されているのが普通である。フィラメントの一例として、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリアラミド繊維があげられる。典型的な不織研磨物品を約１００倍に拡大した概略図を図３に示す。このような本発明による不織研磨物品は、繊維マット５０を支持体として含み、その表面に本発明による方法で作製した研磨粒子５２がバインダー５４で接着されている。
【０１０９】
有用な研磨ブラシとしては、複数本のブリッスルが裏材と一体に形成されたものがあげられる（たとえば、米国特許第５，４２７，５９５号（ピル（Ｐｉｈｌ）ら）、同第５，４４３，９０６号（ピル（Ｐｉｈｌ）ら）、同第５，６７９，０６７号（ジョンソン（Ｊｏｈｎｓｏｎ）ら）、同第５，９０３，９５１号（アイオンタ（Ｉｏｎｔａ）ら））を参照のこと。望ましくは、このようなブラシはポリマーと研磨粒子との混合物を射出成形して製造される。
【０１１０】
研磨物品を製造するのに適した有機バインダーとしては、熱硬化性有機ポリマーがあげられる。好適な熱硬化性有機ポリマーの例としては、フェノール樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、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、ペンダント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、これらの組み合わせがあげられる。バインダーおよび／または研磨物品は、繊維、潤滑剤、湿潤剤、揺変性材料、界面活性剤、顔料、染料、帯電防止剤（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（シラン、チタン酸塩、ジルコアルミン酸塩など）、可塑剤、懸濁剤などの添加剤も含むことができる。これらの任意の添加剤の量は、所望の特性が得られるように選択される。カップリング剤は、研磨粒子および／またはフィラーに対する接着性を向上させることができる。バインダー化合物に対しては、熱硬化、放射線硬化、あるいはこれらを組み合わせた処理を施すことができる。バインダー化学のさらに詳しい説明については、米国特許第４，５８８，４１９号（コール（Ｃａｕｌ）ら）、同第４，７５１，１３８号（タミー（Ｔｕｍｅｙ）ら）、同第５，４３６，０６３号（フォレット（Ｆｏｌｌｅｔｔ）ら）に記載されている。
【０１１１】
磁器質固定砥粒研磨材についてさらに具体的に説明すると、非晶質構造を示し、一般に硬質であるガラス質結合材料が従来技術において周知である。場合によっては、ガラス質結合材料に結晶相が含まれる。磁器質固定砥粒研磨物品は、ホイール（カットオフホイールを含む）、ホーニング砥石、マウンテッドポイントまたは他の従来の固定砥粒研磨材の形状などをとり得る。好ましい磁器質結合剤で固定した研磨物品のひとつに研削ホイールがある。
【０１１２】
ガラス質結合材料の製造に用いられる金属酸化物の一例として、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、ケイ酸リチウムアルミニウム、これらの組み合わせなどがあげられる。一般に、ガラス質結合材料は、１０から１００％のガラスフリットを含む組成物から製造可能であるが、より一般的にはこの組成物には２０％から８０％のガラスフリット、あるいは３０％から７０％のガラスフリットが含まれる。ガラス質結合材料の残りの部分は非フリット材料とすることができる。あるいは、ガラス質結合が非フリット含有組成物から誘導される場合もある。ガラス質結合材料は一般に、約７００℃から約１５００℃の範囲の温度で養生され、通常は約８００℃から約１３００℃の範囲、ときには約９００℃から約１２００℃の温度、あるいは実に約９５０℃から約１１００℃の範囲の温度で養生が行われる。結合が養生される実際の温度は、たとえば個々の結合化学などによって変動する。
【０１１３】
好ましい磁器質結合材料としては、シリカ、アルミナ（望ましくはアルミナを少なくとも１０重量パーセント）、ボリア（望ましくはボリアを少なくとも１０重量パーセント）を含むものがあげられる。ほとんどの場合、磁器質結合材料にはさらに、アルカリ金属酸化物（Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏなど）（場合によってはアルカリ金属酸化物を少なくとも１０重量パーセント）が含まれる。
【０１１４】
バインダー材料には、一般に微粒子材料の形であるフィラー材料または研削助剤を含有し得る。一般に、微粒子材料は無機材料である。本発明の有用なフィラーの一例として、金属炭酸塩（炭酸カルシウム（チョーク、方解石、マール、トラバーチン、大理石、石灰石など）、炭酸カルシウムマグネシウム、炭酸ナトリウム、炭酸マグネシウムなど）、シリカ（石英、ガラスビーズ、ガラスバブル、ガラス繊維など）ケイ酸塩（タルク、クレー、（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、ケイ酸ナトリウムなど）金属硫酸塩（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、硫酸アルミニウムなど）、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（酸化カルシウム（石灰）、酸化アルミニウム、二酸化チタンなど）、金属亜硫酸塩（亜硫酸カルシウムなど）があげられる。
【０１１５】
通常、研削助剤を添加すると研磨物品の耐用寿命が長くなる。研削助剤は、研磨の化学的プロセスおよび物理的プロセスに大きく影響し、それによって性能を向上させる材料である。理論に拘泥されるつもりはないが、研削助剤は、（ａ）研磨粒子と研磨対象となるワークピースとの間の摩擦を低減する、（ｂ）研磨粒子の「キャッピング」を防止する（すなわち、研磨粒子の上に金属粒子が溶着するのを防止する）か、あるいは研磨粒子のキャッピングの傾向を少なくとも軽減する、（ｃ）研磨粒子とワークピースとの間の界面温度を下げる、および／または（ｄ）研削力を小さくすると考えられる。
【０１１６】
研削助剤は多種多様な材料を包含し、無機系であっても有機系であってもよい。研削助剤化合物群の例としては、ワックス、有機ハライド化合物、ハライド塩ならびに金属およびそれらの合金があげられる。有機ハライド化合物は一般に研磨時に分解され、ハロゲン酸または気体のハライド化合物が放出される。このような材料の例としては、テトラクロロナフタレン、ペンタクロロナフタレン、ポリ塩化ビニルなどの塩素化ワックスがあげられる。ハライド塩の例としては、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、塩化マグネシウムがあげられる。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、鉄チタンがあげられる。他の種々雑多な研削助剤としては、硫黄、有機硫黄化合物、グラファイト、金属硫化物があげられる。異なる研削助剤を併用することも本発明の範囲内であり、場合によっては、これによって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。
【０１１７】
研削助剤は被覆砥粒研磨材や固定砥粒研磨物品において特に有用なものとなり得る。被覆砥粒研磨物品の場合、研磨粒子の表面に適用されるスーパーサイズコート中に研削助剤を使用するのが一般的である。しかしながら、ときにはサイズコートに研削助剤を加えることもある。一般に、被覆砥粒研磨物品に組み入れられる研削助剤の量は約５０〜３００ｇ／ｍ２（望ましくは約８０〜１６０ｇ／ｍ２）である。磁器質固定砥粒研磨物品では、研削助剤を物品の気孔に含浸させておくのが普通である。
【０１１８】
この研磨物品は、本発明による方法で作製した研磨粒子を１００％含有するものであってもよいし、このような研磨粒子と他の研磨粒子および／または希釈粒子とのブレンドを含有するものであってもよい。しかしながら、研磨物品に含まれる研磨粒子の少なくとも約２重量％、望ましくは少なくとも約５重量％、より望ましくは約３０〜１００重量％を本発明による方法で作製した研磨粒子にするものとする。場合によっては、本発明による方法で作製した研磨粒子を、５から７５重量％、約２５から７５重量％約４０から６０重量％、あるいは約５０％から５０重量％（すなわち重量基準で等量）の比で他の研磨粒子および／または希釈粒子とブレンドしてもよい。従来の好適な研磨粒子の例として、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、褐色酸化アルミニウムを含む）、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、ゾル−ゲル研磨粒子などがあげられる。ゾル−ゲル研磨粒子には種結晶を加えてもよいし加えなくてもよい。同様に、ゾル−ゲル研磨粒子は不規則な形状であってもよいし、それと関連する棒状や三角形などの形状であってもよい。ゾルゲル研磨粒子の例としては、米国特許第４，３１４，８２７号（レイセイサー（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）ら）、同第４，５１８，３９７号（レイセイサー（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒ）ら）、同第４，６２３，３６４号（コットリンガー（Ｃｏｔｔｒｉｎｇｅｒ）ら）、同第４，７４４，８０２号（シュワベル（Ｓｃｈｗａｂｅｌ））、同第４，７７０，６７１号（モンロウ（Ｍｏｎｒｏｅ）ら）、同第４，８８１，９５１号（ウッド（Ｗｏｏｄ）ら）、同第５，０１１，５０８号（ウォルド（Ｗａｌｄ）ら）、同第５，０９０，９６８号（ペロー（Ｐｅｌｌｏｗ））、同第５，１３９，９７８号（ウッド（Ｗｏｏｄ））、同第５，２０１，９１６号（ベルグ（Ｂｅｒｇ）ら）、同第５，２２７，１０４号（バウアー（Ｂａｕｅｒ））、同第５，３６６，５２３号（ローウェンホースト（Ｒｏｗｅｎｈｏｒｓｔ）ら）、同第５，４２９，６４７号（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））、同第５，４９８，２６９号（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））、同第５，５５１，９６３号（ラーミー（Ｌａｒｍｉｅ））に記載されているものがあげられる。アルミナ粉末を原料ソースとして用いて製造される焼結アルミナ研磨粒子に関するさらに詳細な説明が、たとえば、米国特許第５，２５９，１４７号（ファルツ（Ｆａｌｚ））、同第５，５９３，４６７号（モンロウ（Ｍｏｎｒｏｅ））、同第５，６６５，１２７号（モルトゲン（Ｍｏｌｔｇｅｎ））に記載されている。溶融研磨粒子に関するさらに詳細な説明が、たとえば、米国特許第１，１６１，６２０号（コールター（Ｃｏｕｌｔｅｒ））、同第１，１９２，７０９号（トーン（Ｔｏｎｅ））、同第１，２４７，３３７号（ソーンダズ（Ｓａｕｎｄｅｒｓ）ら）、同第１，２６８，５３３号（アレン（Ａｌｌｅｎ））、同第２，４２４，６４５号（バウマン（Ｂａｕｍａｎｎ）ら）同第３，８９１，４０８号（ロウズ（Ｒｏｗｓｅ）ら）、同第３，７８１，１７２号（ペット（Ｐｅｔｔ）ら）、同第３，８９３，８２６号（キーナン（Ｑｕｉｎａｎ）ら）、同第４，１２６，４２９号（ワトソン（Ｗａｔｓｏｎ））、同第４，４５７，７６７号（プーン（Ｐｏｏｎ）ら）、同第５，０２３，２１２号（デュボッツ（Ｄｕｂｏｔｓ）ら）、同第５，１４３，５２２号（ギブソン（Ｇｉｂｓｏｎ）ら）、同第５，３３６，２８０号（デュボッツ（Ｄｕｂｏｔｓ）ら）ならびに、２０００年２月２日出願の米国特許出願第０９，４９５，９７８号、同第０９／４９６，４２２号、同第０９／４９６，６３８号、同第０９／４９６，７１３号、２０００年７月１９日出願の米国特許出願第０９／６１８，８７６号、同第０９／６１８，８７９号、同第０９／６１９，１０６号、同第０９／６１９，１９１号、同第０９／６１９，１９２号、同第０９／６１９，２１５号、同第０９／６１９，２８９号、同第０９／６１９，５６３号、同第０９／６１９，７２９号、同第０９／６１９，７４４号、同第０９／６２０，２６２号、２００１年１月３０日出願の米国特許出願第０９／７７２，７３０号に記載されている。場合によっては、研磨粒子のブレンドを使用することで、いずれかのタイプの研磨粒子を１００％含む研磨物品よりも研削性能が改善された研磨物品を得られることがある。
【０１１９】
研磨粒子がブレンドの場合、このブレンドを形成する研磨粒子のタイプは同じサイズのもので構わない。あるいは、研磨粒子のタイプが異なる粒度のものであってもよい。たとえば、本発明による方法で作製した研磨粒子をサイズが大きい方の研磨粒子に使用し、サイズが小さめの粒子には他のタイプの研磨粒子を使用することができる。逆に、たとえば、本発明による方法で作製した研磨粒子をサイズが小さい方の研磨粒子に使用し、サイズが大きめの粒子には他のタイプの研磨粒子を使用するようにしても構わない。
【０１２０】
適した希釈粒子の一例として、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（ガラスバブルおよびガラスビーズを含む）、アルミナバブル、アルミナビーズ、希釈凝集体があげられる。本発明による方法で作製した研磨粒子を研磨凝集体に組み入れたり、あるいはこれと併用したりすることもできる。研磨凝集体の粒子は、複数の研磨粒子と、バインダーと、任意の添加剤とを含むのが一般的である。バインダーは有機系および／または無機系であってよい。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、正方形などの形をとり得る。研磨凝集体の粒子は一般に粒度が約１００から約５０００マイクロメートルの範囲であり、約２５０から約２５００マイクロメートルの範囲が普通である。研磨凝集体の粒子に関するさらに詳細な説明については、たとえば、米国特許第４，３１１，４８９号（クレスナー（Ｋｒｅｓｓｎｅｒ））、同第４，６５２，２７５号（ブロエカー（Ｂｌｏｅｃｈｅｒ）ら）、同第４，７９９，９３９号（ブロエカー（Ｂｌｏｅｃｈｅｒ）ら）、同第５，５４９，９６２号（ホームズ（Ｈｏｌｍｅｓ）ら）、同第５，９７５，９８８号（クリスチャンソン（Ｃｈｒｉｓｔｉａｎｓｏｎ））ならびに、２０００年１０月１６日出願の米国特許出願第０９／６８８，４４４号、同第０９／６８８，４８４号に記載されている。
【０１２１】
これらの研磨粒子については、研磨物品中に均一に分散させてもよいし、あるいは研磨物品の選択したエリアまたは部分に集中させても構わない。たとえば、被覆砥粒研磨材では、研磨粒子の層を二層設けることができる。この場合、第１の層に本発明による方法で作製した研磨粒子以外の研磨粒子を含み、第２の（最も外側の）層に本発明による方法で作製した研磨粒子を含む。同様に、固定砥粒研磨材であれば、研削砥石に異なる２つのセクションを設けることができる。最も外側のセクションには本発明による方法で作製した研磨粒子を含み得るのに対し、最も内側のセクションにはこれを含まない。あるいは、本発明による方法で作製した研磨粒子を固定砥粒研磨物品全体に均一に分散させるようにしてもよい。
【０１２２】
被覆砥粒研磨物品に関するさらに詳細な説明については、たとえば、米国特許第４，７３４，１０４号（ブロバーグ（Ｂｒｏｂｅｒｇ））、同第４，７３７，１６３号（ラーキイ（Ｌａｒｋｅｙ））、同第５，２０３，８８４号（ブキャナン（Ｂｕｃｈａｎａｎ）ら）、同第５，１５２，９１７号（パイパー（Ｐｉｅｐｅｒ）ら）、同第５，３７８，２５１号（カラー（Ｃｕｌｌｅｒ）ら）、同第５，４１７，７２６号（スタウト（Ｓｔｏｕｔ）ら）、同第５，４３６，０６３号（フォレット（Ｆｏｌｌｅｔｔ）ら）、同第５，４９６，３８６号（ブロバーグ（Ｂｒｏｂｅｒｇ）ら）、同第５，  ６０９，７０６号（ベネディクト（Ｂｅｎｅｄｉｃｔ）ら）、同第５，５２０，７１１号（ヘルミン（Ｈｅｌｍｉｎ））、同第５，９５４，８４４号（ロー（Ｌａｗ）ら）、同第５，９６１，６７４号（ガグリアルディ（Ｇａｇｌｉａｒｄｉ）ら）、同第５，９７５，９８８号（クリスチネイソン（Ｃｈｒｉｓｔｉｎａｓｏｎ））に記載されている。固定砥粒研磨物品に関するさらに詳細な説明については、たとえば、米国特許第４，５４３，１０７号（ルー（Ｒｕｅ））、同第４，７４１，７４３号（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）、同第４，８００，６８５号（ヘインズ（Ｈａｙｎｅｓ）ら）、同第４，８９８，５９７号（ヘイ（Ｈａｙ）ら）、同第４，９９７，４６１号（マークホフ・マセニイ（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙ）ら）、同第５，０３７，４５３号（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）、同第５，１１０，３３２号（ナラヤナン（Ｎａｒａｙａｎａｎ）ら）、同第５，８６３，３０８号（クィ（Ｑｉ）ら）に記載されている。ガラス質の固定砥粒研磨材のさらに詳細な説明については、たとえば、米国特許第４，５４３，１０７号（ルー（Ｒｕｅ））、同第４，８９８，５９７号（ヘイ（Ｈａｙ）ら）、同第４，９９７，４６１号（マークホフ・マセニイ（Ｍａｒｋｈｏｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙ）ら）、同第５，０９４，６７２号（ジャイルズ・ジュニア（Ｇｉｌｅｓ  Ｊｒ．）ら）、同第５，１１８，３２６号（シェルダン（Ｓｈｅｌｄｏｎ）ら）、同第５，１３１，９２６号（シェルダン（Ｓｈｅｌｄｏｎ）ら）、同第５，２０３，８８６号（シェルダン（Ｓｈｅｌｄｏｎ）ら）、同第５，２８２，８７５号（ウッド（Ｗｏｏｄ）ら）、同第５，７３８，６９６号（ウー（Ｗｕ）ら）、同第５，８６３，３０８号（クィ（Ｑｉ））に記載されている。不織研磨物品に関するさらに詳細な説明については、たとえば、米国特許第２，９５８，５９３号（フーバー（Ｈｏｏｖｅｒ）ら）に記載されている。
【０１２３】
本発明は、本発明による方法によって製造された少なくとも１つの研磨粒子をワークピースの表面に接触させ、研磨粒子または被接触表面のうちの少なくとも１つを移動させ、前記表面の少なくとも一部分を研磨粒子で研磨することを含む、表面研磨方法を提供するものである。本発明による方法によって製造された研磨粒子で研磨を行うための方法は、スナッギング（すなわち、高圧高研削量）からポリッシング（被覆砥粒を用いた研磨ベルトで医療用インプラントを研磨するなど）にまでわたり、後者は一般に細粒に近い（ＡＮＳＩ  ２２０未満かこれよりも細かいものなど）研磨粒子を使用して行われる。これらの研磨粒子は、磁器質固定砥石を使用してカムシャフトを研削するなどの精密研磨の用途にも用いることができる。個々の研磨用途に用いられる研磨粒子のサイズは当業者には明らかであろう。
【０１２４】
本発明による方法によって製造された研磨粒子を用いる研磨は、乾式と湿式のどちらでも実施できる。湿式研磨の場合、完全にあふれ出るように弱いミスト（ｌｉｇｈｔ  ｍｉｓｔ）の形で液体を導入供給することができる。一般に使用される液体の一例としては、水、水溶性油、有機潤滑剤、エマルションがあげられる。この液体は、研磨に伴う熱を低減するよう機能するおよび／または潤滑剤として作用するものである。この液体には、殺菌剤、消泡剤などの添加剤を少量含有させることができる。
【０１２５】
本発明による方法によって製造された研磨粒子を利用すれば、アルミニウム金属、炭素鋼、軟鋼、工具綱、ステンレス鋼、高硬度鋼、チタン、ガラス、セラミック、木材、木材様材料、塗料、塗装面、有機被覆面などのワークピースを研磨することができる。研磨時に印加する力は一般に約１から約１００キログラムの範囲である。
【０１２６】
本発明の方法で作製した微粒子状の非晶質およびガラス−セラミックの実施形態は、たとえば、ポリマーマトリクス複合材料、金属マトリクス複合材料またはセラミックマトリクス複合材料のフィラー、プラズマスプレー用のフィード粒子、あるいはセラミック材料製造用の原料として役立つことがある。透明なものを再帰反射ビーズとして利用することもできる。また、本発明の方法で作製した微粒子状の非晶質およびガラス−セラミックの実施形態を粘弾性的に変形させ、単純または複雑な形のバルク材にしてもよい。
【０１２７】
以下、実施例を参照して本発明の利点と実施形態とについてさらに説明するが、これらの実施例に記載の個々の材料およびその量ならびに他の条件や詳細については、本発明を不当に限定するものと解釈すべきではない。特に明記しない限り、部およびパーセントはいずれも重量基準である。また、特に明記しない限り、どの実施例でも有意な量のＳｉＯ２、Ｂ２Ｏ３、Ｐ２Ｏ５、ＧｅＯ２、ＴｅＯ２、Ａｓ２Ｏ３、Ｖ２Ｏ５は含有させなかった。
【実施例】
【０１２８】
実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃ
２５０ｍｌ容のポリエチレンボトル（直径７．３ｃｍ）に、さまざまな粉末（内訳を以下の表１に示し、その原料の提供元を表２に示す）の混合物５０グラムと、イソプロピルアルコール７５グラムと、粉砕分散用アルミナメディア（高さと直径がいずれも０．６３５ｃｍの円柱形、アルミナ９９．９％、コロラド州ゴールデン（Ｇｏｌｄｅｎ）のクアーズ（Ｃｏｏｒｓ）から入手）２００グラムとを装入した。ポリエチレンボトルの内容物を１分あたり６０回転（ｒｐｍ）で１６時間かけて微粉砕した。微粉砕後、微粉砕メディアを取り除き、温めた（約７５℃）ガラス（「パイレックス（ＰＹＲＥＸ）」）皿にスラリーを注いで乾燥させた。乾燥混合物を、塗装用の刷毛を利用して７０メッシュの篩（（目開きサイズ２１２マイクロメートル）で篩い分けした。
【０１２９】
粉砕と篩い分けの後、微粉砕フィード粒子の混合物をゆっくりと（０．５グラム／分）水素／酸素トーチの火炎中に送り、粒子を溶融させた。粒子の溶融による溶融液滴の生成に用いるトーチは、ペンシルバニア州へラータウン（Ｈｅｌｌｅｒｔｏｗｎ）のベツレヘム・アパレイタス・カンパニー（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ  Ａｐｐａｒａｔｕｓ  Ｃｏ．）から入手したベツレヘム（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ）ベンチバーナーＰＭ２ＤモデルＢとした。トーチの水素と酸素の流量は以下のとおりとした。内側のリングでは、水素流量を１分あたりの標準リットル（ＳＬＰＭ）で８、酸素流量を３．５ＳＬＰＭとした。外側のリングでは、水素流量を２３ＳＬＰＭ、酸素流量を１２ＳＬＰＭとした。乾燥させて大きさ別に分けた粒子をゆっくりと（０．５グラム／分）トーチの火炎中に送り、ここで粒子を溶融させ、傾斜させたステンレス鋼の表面（幅約５１センチメートル（２０インチ）、傾斜角４５度）に、溶融液滴を急冷するための冷水をその表面に流しながら（約８リットル／分）堆積させた。このようにして得られた溶融急冷ビーズを皿に回収し、１１０℃で乾燥させた。これらの粒子は球の形をしており、サイズは数マイクロメートル（すなわち数ミクロン）から２５０マイクロメートルまでさまざまであり、透明（すなわち非晶質）および／または不透明（すなわち結晶質）のいずれかであった。
【０１３０】
メッシュサイズが−１００＋１２０の画分（すなわち篩の目開きサイズ１５０マイクロメートルから目開きサイズ１２５マイクロメートルで回収される画分）を使用して得られた火炎成形ビーズから非晶質の生成率を算出した。以下のようにして測定を行った。ビーズの単層をスライドガラスに塗り広げた。光学顕微鏡でこれらのビーズを観察した。光学顕微鏡の接眼レンズの十字線をガイドとして使用し、直線上にあるビーズをその光学的透明度に応じて非晶質または結晶質のいずれかにカウントした。合計５００個のビーズをカウントし、非晶質ビーズの量をカウントしたビーズの総数で割って非晶質の生成率を求めた。
【０１３１】
〔表１〕
2004536768.tif 000004
【０１３２】
〔表２〕
表２
2004536768.tif 000005
【０１３３】
実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥ
使用する原料の量を表３に示すとおりとし、原料ソースを表４に示すとおりとし、溶融液滴を急冷する目的で、水素トーチを連続循環している乱水流１９リットル（５ガロン）の円筒形の容器（直径３０センチメートル（ｃｍ）×高さ３４ｃｍ）に直接投入できるようにしたこと以外は実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃで上述したようにして、実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥのビーズを作製した。火炎を水に衝突させる角度を約４５°とし、火炎長すなわちバーナーから水面までの長さを約１８センチメートル（ｃｍ）とした。実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃで使用したものと同じ方法で、得られた火炎成形ビーズから非晶質の生成率を算出した。実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥの非晶質の生成率データを組成物の情報と一緒に表３にあげておく。
【０１３４】
〔表３〕
表３
2004536768.tif 000006
【０１３５】
〔表４〕
表４
2004536768.tif 000007
【０１３６】
実施例９および比較例Ｆ
使用する原料の量を表５に示すとおりとし、原料ソースを表６に示すとおりとしたこと以外は実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥで上述したようにして、実施例９および比較例Ｆのビーズを作製した。実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃで使用したものと同じ方法で、得られた火炎成形ビーズから非晶質の生成率を算出した。実施例９ならびに比較例Ｆの非晶質の生成率データを組成物の情報と一緒に表５にあげておく。
【０１３７】
〔表５〕
表５
2004536768.tif 000008
【０１３８】
〔表６〕
表６
2004536768.tif 000009
【０１３９】
示差熱分析（ＤＴＡ）を使用して相の組成（ガラス質／非晶質／結晶質）を求めた。材料の対応するＤＴＡのトレース記録に発熱を伴う結晶化イベント（Ｔｘ）がある場合、その材料を非晶質に分類した。同じトレース記録にＴｘよりも低い温度で発熱イベント（Ｔｇ）がある場合、これをガラス相からなるものであるとみなした。材料のＤＴＡのトレース記録にこのようなイベントが全くない場合は、結晶相を含有するものであるとみなした。
【０１４０】
以下の方法で実施例９のビーズについての示差熱分析（ＤＴＡ）を実施した。メッシュサイズが−１４０＋１７０の画分（すなわち篩の目開きサイズ１０５マイクロメートルから目開きサイズ９０マイクロメートルで回収される画分）を使用して、（ドイツのゼルブ（Ｓｅｌｂ）にあるネッツシュ・インスツルメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）から商品名「ネッツシュ・エスティエー（ＮＥＴＺＳＣＨ  ＳＴＡ）  ４０９  ＤＴＡ／ＴＧＡ」で入手した機器で）ＤＴＡを行った。篩い分けた試料をそれぞれ一定量で１００マイクロリットルのＡｌ２Ｏ３サンプルホルダに取り付けた。各試料を静空気中にて１０℃／分の速度で室温（約２５℃）から１１００℃まで加熱した。
【０１４１】
実施例９で作製したビーズのＤＴＡのトレース記録では、トレース記録の曲線が下向きに変化したことから明らかなように、８９４℃前後の温度で発熱イベントが起こった。このイベントは、ガラス材料のガラス転移（Ｔｇ）によるものであると考えられる。これと同じ材料で、トレース記録に鋭利なピークが現れたことから明らかなように、９４３℃前後の温度で発熱イベントが起こった。このイベントは材料の結晶化（Ｔｘ）によるものであると考えられる。よって、この材料をガラス質であると判断した。
【０１４２】
実施例９のガラス質ビーズを電気加熱炉にて１３００℃で１時間熱処理し、結晶化させた。熱処理によって得られたビーズを光学顕微鏡で観察すると不透明であった（熱処理前には、ビーズは透明であった）。熱処理ビーズの不透明度は、ビーズが結晶化した結果であると考えられる。非晶質材料（ガラス質材料も入る）は一般に結晶境界などの光散乱中心がないため大部分が透明であるのに対し、結晶質粒子は結晶境界の光散乱効果によって不透明である。
【０１４３】
直径約２．５ｃｍ、高さ約１．９ｃｍの樹脂シリンダで、取り付け用樹脂（ｍｏｕｎｔｉｎｇ  ｒｅｓｉｎ）（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品名「トランスオプティック・パウダー（ＴＲＡＮＳＯＰＴＩＣ  ＰＯＷＤＥＲ）」で入手できるものなど）に、結晶化粒子の画分を取り付けた。ポリッシャ（イリノイ州レーク・ブラフ（Ｌａｋｅ  Ｂｌｕｆｆ）のビューラー（Ｂｕｅｈｌｅｒ）から商品名「エコメット（ＥＣＯＭＥＴ）  ３」で入手できるものなど）を使用する従来の研磨法で、取り付け部分の準備をした。ダイヤモンド砥石を使って試料を約３分間ポリッシュした後、４５、３０、１５、９、３、１マイクロメートルのスラリーをそれぞれ使って５分間ポリッシュを行った。取り付けてポリッシュした試料を金−パラジウムの薄層でスパッタし、走査型電子顕微鏡法（ＪＥＯＬ  ＳＥＭモデルＪＳＭ  ８４０Ａなど）で観察した。試料に見られるマイクロ構造をＳＥＭの後方散乱電子（ＢＳＥ）画像モードで観察したところ、２００ナノメートルを超える結晶は含まれていなかった。
【０１４４】
実施例１０および１１ならびに比較例ＧおよびＨ
使用する原料の量を表７に示すとおりとし、原料ソースを表８に示すとおりとしたこと以外は実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥで説明したようにして、実施例１０および１１ならびに比較例ＧおよびＨのビーズを作製した。実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃで使用したものと同じ方法で、得られた火炎成形ビーズから非晶質の生成率を算出した。実施例１０および１１ならびに比較例ＧおよびＨの非晶質の生成率データを組成物の情報と一緒に表７にあげておく。
【０１４５】
〔表７〕
表７
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【０１４６】
〔表８〕
表８
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【０１４７】
実施例１２
使用する原料の量を表９に示すとおりとし、原料ソースを表１０に示すとおりとしたこと以外は実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥで説明したようにして、実施例１２のビーズを作製した。実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃで使用したものと同じ方法で、得られた火炎成形ビーズから非晶質の生成率を算出した。実施例１２の非晶質の生成率データを組成物の情報と一緒に表９にあげておく。
【０１４８】
〔表９〕
表９
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【０１４９】
〔表１０〕
表１０
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【０１５０】
実施例１２で作製したビーズのＤＴＡを実施例９で説明したようにしてトレース記録した。ＤＴＡのトレース記録では、トレース記録の曲線が下向きに変化したことから明らかなように、９００℃前後の温度で発熱イベントが起こった。このイベントは、ガラス材料のガラス転移（Ｔｇ）によるものであると考えられる。これと同じ材料で、トレース記録に鋭利なピークが現れたことから明らかなように、９３５℃前後の温度で発熱イベントが起こった。このイベントは材料の結晶化（Ｔｘ）によるものであると考えられる。よって、この材料をガラス質であると判断した。
【０１５１】
実施例１２で作製したガラス質ビーズを電気加熱炉にて１３００℃で１時間熱処理し、結晶化させた。熱処理によって得られたビーズを光学顕微鏡で観察すると不透明であった（熱処理前には、ビーズは透明であった）。熱処理ビーズの不透明度は、ビーズが結晶化した結果であると考えられる。非晶質材料（ガラス質材料も入る）は一般に結晶境界などの光散乱中心がないため大部分が透明であるのに対し、結晶質粒子は結晶境界の光散乱効果によって不透明である。
【０１５２】
実施例１３
使用する原料の量を表１１に示すとおりとし、原料ソースを表１２に示すとおりとしたこと以外は実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥで説明したようにして、実施例１３のビーズを作製した。実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃで使用したものと同じ方法で、得られた火炎成形ビーズから非晶質の生成率を算出した。実施例１３の非晶質の生成率データを組成物の情報と一緒に表１１にあげておく。
【０１５３】
〔表１１〕
表１１
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【０１５４】
〔表１２〕
表１２
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【０１５５】
実施例１３で作製したビーズのＤＴＡを実施例９で説明したようにしてトレース記録した。ＤＴＡのトレース記録では、トレース記録の曲線が下向きに変化したことから明らかなように、８８０℃前後の温度で発熱イベントが起こった。このイベントは、ガラス材料のガラス転移（Ｔｇ）によるものであると考えられる。これと同じ材料で、トレース記録に鋭利なピークが現れたことから明らかなように、９３３℃前後の温度で発熱イベントが起こった。このイベントは材料の結晶化（Ｔｘ）によるものであると考えられる。よって、この材料をガラス質であると判断した。
【０１５６】
実施例１３のガラス質ビーズを電気加熱炉中にて１３００℃で４５分間熱処理し、結晶化させた。粉末Ｘ線回折すなわちＸＲＤを使用して（Ｘ線回折装置（ニュージャージー州マーワー（Ｍａｈｗａｈ）にあるフィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ）から商品名「フィリップスエックスアールジー（ＰＨＩＬＬＩＰＳ  ＸＲＧ）  ３１００」で入手）で、１．５４０５０オングストロームの銅Ｋα１線を用いて））、結晶化ビーズに存在している相を求めた。これらの相については、結晶化材料のＸＲＤトレース記録に現れるピークを国際回折データセンター（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｅｎｔｅｒ  ｆｏｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ  Ｄａｔａ）が公開しているＪＣＰＤＳ（粉末回折標準委員会（Ｊｏｉｎｔ  Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ  ｏｎ  Ｐｏｗｄｅｒ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ））データベースに収録された結晶相のＸＲＤパターンと比較して求めた。このようにして得られた結晶材料には、ＬａＡｌＯ３、ＺｒＯ２（立方晶、正方晶）、ＬａＡｌ１１Ｏ１８、遷移Ａｌ２Ｏ３の各相が含まれていた。
【０１５７】
実施例１３のガラス質ビーズ約２５グラムをグラファイトダイに入れ、一軸加圧成形装置（商品名「ＨＰ−５０」で入手、カリフォルニア州ブレア（Ｂｒｅａ）のサーマル・テクノロジー・インコーポレイテッド（Ｔｈｅｒｍａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｉｎｃ．））を用いてホットプレスした。このとき、アルゴン雰囲気中、圧力１３．８メガパスカル（ＭＰａ）（１平方インチあたり２０００ポンドすなわち２ｋｓｉ）でホットプレスを実施した。２５℃／分の割合でホットプレス炉の温度を９７０℃まで上昇させた。このようにして得られた直径約３４ミリメートル（ｍｍ）、厚さ６ｍｍの透明円板を、「チップムンク（Ｃｈｉｐｍｕｎｋ）」ジョークラッシャー（タイプＶＤ、カリフォルニア州バーバンク（Ｂｕｒｂａｎｋ）のビーアイシーオー・インコーポレイテッド（ＢＩＣＯ  Ｉｎｃ．）製）で破砕して研磨粒子にし、分級して−３０＋３５の画分（すなわち篩の目開きサイズ６００マイクロメートルから目開きサイズ５００マイクロメートルで回収される画分）とメッシュが−３５＋４０の画分（すなわち篩の目開きサイズ５００マイクロメートルと目開きサイズ４２５マイクロメートルで回収される画分）とを保持した。
【０１５８】
分級後の研磨粒子を電気加熱炉にて１３００℃で４５分間熱処理し、結晶化させた。得られた粒子を目視と光学顕微鏡観察によって調べたところ、不透明／結晶質であった。
【０１５９】
実施例９および比較例Ｆで説明したようにして結晶化粒子の画分を取り付け用樹脂に取り付けた。試料に見られるマイクロ構造をＳＥＭのＢＳＥ画像モードで観察したところ、２００ナノメートルを超える結晶は含まれていなかった。
【０１６０】
実施例１４〜１７
使用する原料の量を表１３に示すとおりとし、原料ソースを表１４に示すとおりとしたこと以外は実施例７および８ならびに比較例ＤおよびＥで説明したようにして、実施例１４〜１７のビーズを作製した。実施例１〜６および比較例Ａ、Ｂ、Ｃで使用したものと同じ方法で、得られた火炎成形ビーズから非晶質の生成率を算出した。実施例１４〜１７の非晶質の生成率データを組成物の情報と一緒に表１３にあげておく。
【０１６１】
〔表１３〕
表１３
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【０１６２】
〔表１４〕
表１４
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【０１６３】
本発明の範囲および趣旨を逸脱することのない本発明のさまざまな改変および変更が当業者には明らかであろうし、本発明は本願明細書に記載の例示的な実施形態に不当に制限されるべきではないことを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【０１６４】
【図１】本発明の方法で作製した研磨粒子を含む被覆砥粒研磨物品の部分概略断面図である。
【図２】本発明の方法で作製した研磨粒子を含む固定砥粒研磨物品の斜視図である。
【図３】本発明の方法で作製した研磨粒子を含む不織研磨物品の拡大概略図である。
【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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