JP2002530212A

JP2002530212A - 焼結物品を製造する方法及びそれによって生産される製品

Info

Publication number: JP2002530212A
Application number: JP2000583674A
Authority: JP
Inventors: エヌ．テレシン，ノーム
Original assignee: アルティメイトアブレイシブシステムズ，リミティドライアビリティカンパニー
Priority date: 1998-11-23
Filing date: 1999-11-23
Publication date: 2002-09-17
Anticipated expiration: 2019-11-23
Also published as: DK1133379T3; ATE244620T1; RU2232073C2; EP1133379B1; ES2204180T3; AU760519B2; PT1133379E; CA2350546C; MXPA01005128A; UA74538C2; AU1918500A; WO2000030808A9; JP4271865B2; CN1143755C; BR9915567A; HK1040375B; CA2350546A1; DE69909506T2; HK1040375A1; DE69909506D1

Abstract

(57)【要約】焼結物品（１４）を製造する方法は、焼結可能なマトリックス物質の複数個の個別ブロック（１９）を用意する工程、焼結鋳型内の前記ブロックを当接する関係に配置して前記ブロックの組立品を形成する工程、前記組立品は少なくともその一つの方向に延伸する複数個の前記ブロックを含む、及び前記鋳型内の圧力のもとで前記組立品を焼結して一体化した焼結物品を形成する工程を含む。前記ブロックは、研磨剤粒子を含み、焼結研磨剤物品を提供し、且つ個々の研磨剤セグメント（１５、１６、１７）は前記物品から引き出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】発明の背景本発明は、一般的には粉末冶金に関し、詳しくは焼結される粉末冶金パーツ及
び物品に関する。粉末冶金は、成形、鋳造、及び液相及び／又は溶浸を含む及び
／又は含まない及び／又は荷重及び／又は圧力の下での焼結などの焼結、を含む
が、それだけに限定されない。本発明に従って作ることができる焼結される粉末
冶金パーツ及び物品の例としては、構造、多孔質、摩擦、減摩、切削、耐腐食、
耐摩耗、及び耐熱パーツ及びインサートがある。本発明は、特に、焼結される粉
末冶金研磨材及び超砥粒パーツ及び物品、例えば、切削、穴ぐり、デバニング、
研削、ドレッシング、研磨、ラッピング、ホーニング、及び荒削り、のための工
具、及びワークピースや耐摩耗製品、に関する。

【０００２】粉末及び粉末プレフォームは、多くの焼結粉末冶金製品の製造に広く用いられ
ている。例えば、耐摩耗性、研磨材及び超砥粒パーツ及び／又は物品及び／又は
工具、などであるが、それだけに限定されない。研磨材製品を製造するための粉
末は通常、硬粒子及び／又は超硬粒子を焼結可能及び／又は溶融可能な保持粉末
と一緒に、結合用添加物を含め又は含めずに混合して製造される。粉末プレフォ
ームは、普通、室温で粉末を締め固めて（いわゆる“グリーン（圧粉）”成形体
又はセグメント）、又は粉末と液体及び／又はペースト結合剤の混合物を鋳造し
養生させて製造される。

【０００３】研磨材産業においては、焼結された研磨材パーツ及び物品は硬い粒子を含み、
それはたいていの場合焼結された粉末の保持マトリックスの中にランダムに分布
する。具体的に言うと、セグメントを有する工具の切削セグメント（刃、ドリル
ビット、等）は、硬い粒子を保持マトリックスの粉末と混合し、室温で粉末を締
め固めて“グリーン”なセグメントにし、その“グリーン”セグメント又は複数
の“グリーン”セグメントを焼結して、それぞれ、一個の焼結されたセグメント
又は複数個の焼結されたセグメントにすることによって製造される。焼結は、他
の成分の溶浸又は成形を含むことがある。このような溶浸及び／又は成形は、焼
結の前及び／又は後に、及び／又は予備焼結の後に、行われることもある。

【０００４】普通、研磨材切削セグメントなど焼結可能なセグメント又はパーツは、個々の
、すなわち、別々のボディーとして焼結される。言い換えると、各セグメントは
他のセグメントから成形手段（パンチ／プランジャ）及び／又は固体ディバイダ
及び／又は壁、によって分離されている。これらの成形手段やディバイダは、“
グリーン”セグメントの成形及び／又は焼結のさいに壊れたり又は実質的に変形
したりしないと考えられる強靱なボディー（すなわち、グラファイト又は金属の
パーツ）である。放射又は誘導及び／又はマイクロ波焼結の場合、圧力と熱及び
／又は適当な雰囲気が適当な手段によって提供される。電気抵抗加熱及び／又は
放電焼結の場合、電流及び／又は圧力が成形手段によって提供される及び／又は
成形手段を通して供給される。

【０００５】これを図１に示す。この図で、焼結可能なセグメント１がパンチ２と固体ディ
バイダ３を含み、対向する圧力プレート６を有する焼結鋳型５に入れられている
。図２はもっと効率的な配置を示しており、パンチ２がセグメントの間のディバ
イダの役目もしている。どちらの場合も、複数個の焼結されたパーツが生成され
る。

【０００６】これらの固体成形手段及び／又はディバイダは焼結鋳型の容積の相当な部分、
一般に50%乃至70%、を占め、効率の低下及び焼結鋳型の容積の低い利用率、例え
ばわずか50%乃至30%という利用率、につながる。さらに、多数の“グリーン”セグメントとパンチを焼結鋳型の中に組み立てる
ことは時間を要するプロセスである。このプロセスの機械化と自動化は難しい課
題である。また、このタイプの焼結鋳型を焼結後に分解するときにも、焼結され
たパーツをパンチから分離し、多数の小さな薄いパンチ及びディバイダを集めて
クリーニングして次の焼結工程に使用できるように準備する仕事がある。

【０００７】 “グリーン”成形体又はセグメントでなく、粉末を成形手段及び／又はディバ
イダも含む焼結鋳型の空所に充填して焼結パーツを製造するやり方も公知である
が、粉末は“グリーン”セグメントより密度が1.5乃至5倍も低いので焼結の効率
はさらに低くなるし、また空所の中の粉末の一様な分布を実現することが難しい
という問題も生ずる。

【０００８】 1994年9月15日に公開されたWO 94/20252で開示されているように、焼結された
研磨材のシートを作り、レーザーなどでシートを切って複数の切削セグメントに
するというやり方で焼結研磨材切削セグメントを作る方法も知られている。発明の要約本発明によって、焼結された物品又はプレートの形のユニークな焼結製品、な
らびに焼結された物品から適当な抽出手段、例えばレーザー切断、ウオータージ
ェット切断、電気侵食切断、研磨剤切断、エッジ工具切断及び機械的ディストラ
クション（折損）など、によって抽出できる個別焼結セグメント又はボディー、
を作る新しい改良された方法が提供される。

【０００９】具体的に言うと、焼結された物品を作る方法であって、複数の個別ブロック又
は焼結可能なマトリックス物質を用意する工程と、前記ブロックを当接する関係
に配置して前記ブロックの組立品を形成する工程と、前記組立品を焼結して一体
となった焼結物品を形成する工程を含み、前記組立品は少なくとも一つの方向に
延伸する複数の前記ブロックを含むことを特徴とする方法が提供される。

【００１０】すなわち、本発明による方法は、例えば、焼結可能な粉末から作られた複数の
粉末プレフォーム又はグリーン粉末成形体を一緒に焼結して焼結粉末物品を形成
することによって特徴づけられる。このプロセスで、ブロック又はプレフォームは焼結のさいに隣接するブロック
と一体化して焼結された物品を形成する。ブロックの成分の拡散がその一体化を
促進することもある。焼結粉末物品から抽出される個別焼結セグメント又はボデ
ィーは、最初のグリーン粉末ブロック又はプレフォームと対応することも、対応
しないこともある。

【００１１】焼結鋳型における焼結、好ましくは圧力下での焼結、を用いて焼結物品を得る
こともできる。圧力下での焼結（いわゆる“高温成形”）は、本発明の特に好ま
しい実施形態である。組立品は、正方形、長方形、又は丸い形など、いろいろな形にすることができ
、オプションで一つ以上の貫通開口、例えば中央開口、を備えることもできる。

【００１２】本発明のある有利な実施形態では、焼結粉末物品から複数の個別焼結粉末セグ
メント又はボディーが抽出される。これら個別焼結粉末ボディーは、物品として
、又はもっと大きな物品のパーツとして用いることができる。それらは、また、
いろいろな１、２、又は３次元形態、例えば多角形、長方形、正方形、丸、立方
体、楕円形、円柱、ピラミッド、コア、円錐台、アーチ、釘、針、スパイラル、
など、それだけに限定されないでいろいろな形をとることができ、少なくとも一
つの凹み及び／又は貫通開口を有することができる。

【００１３】必要ならば、これらの抽出されたボディーは、接着、溶接、ろう付け、又はロ
ックやリベットなどの機械的手段、又はそれらの組み合わせ、によって容易にキ
ャリア及び／又は互いに接合または固定することができる。焼結可能なマトリックス物質のブロックは同じ組成又は異なる組成から作るこ
とができる。したがって、ブロックの形、サイズ、寄せ集められるブロック又は
組立品のレイアウト、及び焼結の条件に依存して、得られる一体化された焼結粉
末物品はいろいろな組成がその物品にわたって予め定められた、ランダムでない
所望の仕方も含めそれだけに限定されない仕方で分布している。これにより、一
体化された焼結物品に人工物質のユニークな特性を付与することが可能になる。

【００１４】さらに、組立品は複数の層を含み、各層が複数のブロックを含むようにできる
ので、同じ焼結組立品から、ただしその異なる部分から抽出された個別ボディー
は同じ及び／又は異なる組成及び特性を有するようにでき、したがって、ブロッ
クの組成、組立品の構成、組立品に存在する他の物質、焼結の条件及び焼結物品
から個別焼結ボディーを抽出するパタン、から異なる性能特性が得られるように
することができる。最終製品の用途によって、焼結物品及び／又は抽出された
個別ボディー又は部材は、いろいろな仕方で、例えば、熱的及び／又は圧力処理
（すなわち、真空中又は保護雰囲気中での再焼結、溶浸、含浸、急冷、焼き戻し
、焼き鈍し、引き抜き、鍛造）、機械的及び研磨的な機械加工及びめっき（例え
ばダイアモンドなどの硬い粒子を含む組成物による）、すなわち、電解及び／又
はプラズマ方法による、など、それだけに限定されないいろいろな仕方で処理す
ることができる。

【００１５】このような製品の応用の例としては、建設用の薄板、積層、又はサンドイッチ
複合材及びパーツ、耐摩耗及び耐腐食物品、ブレーク、ヒートアブソーバー、研
削工具、エッジ工具、電極、電気スイッチ、絶縁材、多孔質フィルタ、機械パー
ツ、等があるが、これだけに限定されない。いろいろな製造作業を用いて、焼結鋳型の装填物及び焼結鋳型又はフレームの
パーツを組み立てることができる。焼結鋳型の装填物には、ブロック、少なくと
も部分的に組み立てられたブロック、及び成形手段、例えばパンチ、セパレータ
ー、絶縁材、側壁、等があるが、それだけに限定されない。これらの製造作業は
、また必要ならば、鋳型のパーツならびに焼結鋳型の装填物の整列、トリミング
、一時的及び恒久的な保持及び組み立て、移動、輸送、及び固定のための手段を
含む。

【００１６】これらの作業は、労働（人手）、半自動又は自動メカニズム、及び組み立てラ
インを形成できるロボット、などを含む。接着剤、のり、ファスナー、負の相対
的圧力（例えば、吸い込みヘッド、真空）、圧力、ウエイト荷重、重力、磁石（
電磁石、永久磁石、等）、空気／ガス、熱、冷凍、冷却、荷重、押し、引き、摩
擦及び減摩手段、挿入、スライディング、及びこれらの手段のお互い同士の組み
合わせ、及び他の手段との組み合わせ、を用いることができる。予備焼結又は完
全焼結された粉末プレフォームを用いる場合、それらは、半田付け、ろう付け、
溶浸、及び溶接を用いてブロックの組立品に形成することができる。

【００１７】ブロックの組み立ては、焼結鋳型の完全に内部で、少なくとも部分的には内部
で、又はその外側で行うことができる。したがって、焼結鋳型の装填物、すなわち、成分、焼結可能な物質のブロック
、少なくとも部分的に組み立てられたブロック、パンチ、セパレーター、焼結さ
れた物品、及び焼結鋳型／フレームのパーツを含む装填物、の組み立て及び分解
、輸送、移動、操作（すなわち、持ち上げ、スライディング、回転、降下、配置
）挿入、及びトリミングのための手段は、本発明の範囲内にある。

【００１８】組み立ての過程で、又はその後で追加の物質を組み立てられたブロックに導入
することも可能である。これらの追加物質を少なくともいくつかのブロック及び
／又はブロックの層の間に入れることができる。これらの追加物質は、組み立て
られたブロック及び／又は焼結された物品の補強となる及び／又は拡散又は拡散
強化成分となることができる。追加物質の例としては、シム、箔、金属及び非金
属物質、網状物質、焼結可能物質、溶融及びろう付け可能物質、接着能力を示す
物質、液体、ペースト、粉末、鋳型にした粉末、成形された（すなわち、ロール
成形された）粉末、半焼結、焼結された粉末製品、溶接及びろう付けされたパー
ツ、などがある。

【００１９】研磨及び／又はエッジ工具及び耐摩耗パーツを作るために、少なくとも一つの
ブロック及び／又はブロックの組立品が少なくとも一つのタイプの複数の研磨粒
子を含むようにし、得られる一体化した焼結物品を研磨用品として用いるか、一
つ又は複数の個別焼結研磨セグメント又は研削エレメントを適当な抽出手段、例
えば、レーザー切断、ウオータージェット切断電気侵食切断、研削、エッジ工具
切断、及び機械的ディストラクション、などを用いてそれから抽出することがで
きる。これらのセグメントやエレメントはいろいろな形をとることができる。例
えば、多角形、長方形、正方形、丸、楕円形円板、円柱、円錐台、立方体、ピラ
ミッド、ドーナツ、扇形、アーチ、ピン、又はスパイラル、などであるが、それ
だけに限定されず、いろいろな形をとることができ、少なくとも一つの凹み及び
／又は貫通開口を有することができる。

【００２０】これらの物品は、研磨ホイール、ロータリー・ドレッサー、又は研削加工の切
断及び研磨セグメント又は切削工具などのエレメントとして用いることができる
。工具のために抽出された個別焼結研磨セグメントの例としては、切断及び／又
はエッジ工具の切断部材、例えば円形、チェーン、往復、及びワイヤタイプ切断
刃、などがある。そのような工具の例としては、さらに、切断、研磨、つや出し
、ラッピング、ドレッシング、フライス削り、荒削り、面取り、デバリング、グ
リッピング、及び摩擦工具、がある。具体的には、この部材を用いて、研磨セグ
メンテッド切断刃、研磨セグメンテッド・ドリルビット、連続研磨面、又はリム
、セグメンテッド連続研磨面又はリムであるがセグメントが、例えば溶接やろう
付けで、しっかり固定、調整及び／又は互いに接合され、連続研磨面を模してい
るもの、を形成することができる。工具は、往復工具、回転工具、及び平面工具
、及びこれらの運動の組み合わせを有する工具がある。例としては、端面研削工
具、円筒研削工具、その他の回転バイト、ホイール、ペンシルホイール、及び円
錐工具、がある。

【００２１】これらの工具で機械加工できる物質の例としては、焼結物質、セラミックス、
ガラス、ウエハ、半導体、金属、非金属、ファイバー、グラファイト、炭素材料
、硬い金属、アスファルト、天然又は人工の石、コンクリート、岩石、研磨剤及
び超砥粒、及び天然の石、人工の石、又はコンクリートで作られたフロア、など
がある。

【００２２】抽出された焼結研磨エレメント又はセグメント（すなわち、切断部材及び研削
部材）は工具キャリア、例えば円形研磨材切断刃又はホイールのコア、に固定さ
れるように成形することが好ましい。キャリアに装着する前に、抽出された焼結
研磨エレメントは、もし必要ならば、機械加工し、再カットし、デバリングし、
トリミングし、必要に応じて整形することができる。

【００２３】さらに、複数の研磨材粒子は、ブロックの焼結可能なマトリックス物質に及び
／又はブロックの組立品に、したがって、得られる焼結物品で、少なくともいく
つかの抽出されたエレメントで、ランダムに及び／又は非ランダムに分布させる
ことができる。非ランダムな分布は、網状物質及び／又はべとつく物質によって
、及び／又は,例えばハード・プレースメント、ＣＮＣマシン、及び一時保持装
置を含めた他のプレースメント及び分布装置、などそれだけに限定されないが他
の何らかの手段、によって得られる。

【００２４】さらに、ブロックによって研磨材粒子を含むものも、研磨材粒子を含まないも
のもあるようにし、あるいは研磨材粒子を含まない面があるようにして、硬い粒
子がないゾーンを設けることができる。このようにすると、焼結物品から抽出さ
れたボディーが少なくとも一つの研磨材粒子のない又は硬い粒子のないゾーンを
有し、研磨材工具キャリアにもっと容易に固定することができるようになる。

【００２５】上で開示されたように、抽出されたこれらのボディーは、容易に研磨材工具キ
ャリアなどのキャリアに、接着、溶接、ろう付け、又は機械的手段、すなわち、
ロック又はリベット、又はこれらの方法の少なくともいくつかの組み合わせによ
って、結合させることができる。キャリアとの溶接（具体的には、レーザー、電子ビーム、及びティグ溶接）及
びろう付け（具体的には、誘導及び炉ろう付け）に適した焼結抽出パーツが得ら
れるということが本発明の特別な利点である。

【００２６】例として、ダイアモンドを含む研磨材セグメントで硬い粒子がないゾーン及び
／又は表面を有するものを考えると、溶接又はろう付けゾーンに硬い粒子がない
ために結合プロセスが実行し易くなり結合の強度も大きくなるので容易に工具キ
ャリアと一体化させることができる。これらのゾーン（いわゆる“フート（足）
”）及び／又は表面は、また、抽出された個別ボディーに研磨材を保持するのに
用いられるマトリックス物質とは異なる物質、その物質を工具キャリアに結合す
る、すなわち、溶接又はろう付けする、のにもっと好都合な物質、を含むことが
できる。さらに、この硬い粒子がないゾーンは、少数の散発的な硬い粒子を含む
ことができる。すなわち、抽出されたボディーの他のゾーン及び／又は表面の硬
い粒子の濃度に比べて低い濃度の硬い粒子を、その濃度が十分低くろう付け及び
／又は溶接継ぎ目の強度に有害な影響がない限り、含むことができる。

【００２７】したがって、本発明は、望ましい予め定められた成分（例えば、硬い粒子）の
分布を有する一体化された焼結物品を作るユニークな方法、その物品から作られ
る最終製品の最適化及び高い性能のための層と組成、ならびにその物品から抽出
される個別エレメント又はボディー、に関する。このプロセスは、この産業で容
易に利用でき広く用いられている機械及び設備を用いてこの物品を製造する効率
的かつ経済的な方法である。

【００２８】本発明のこれらの及びその他の特徴と利点は、以下の詳細な説明を添付の図面
と合わせて考察することによって明らかになるであろう。発明の詳細な説明別に断らない限り、次の用語は以下のような意味を有する。焼結可能な物質とは、溶融可能及びろう付け可能な物質を含むが、それだけに
限定されない。

【００２９】粉末プレフォーム、又は焼結可能なマトリックス物質のブロック、とは次のよ
うな手段のいずれかによって固められた焼結可能な物質のゆるいブロックを意味
し、その手段とは例えば締め固めと鋳造、分散可能な及び／又は堆積可能な物質
、例えば蒸気又は熱的スプレーによって又は電気的又は化学的堆積によって又は
基板例えば金属シムへの物質の分散又はデポジションによって堆積される物質、
の使用、などであるが、それだけに限定されない。

【００３０】 “グリーン”な粉末成形体とは、プレフォームの一つのタイプで、焼結可能な
物質が締め固められて一つのボディーを形成したものであり、研磨材粒子及び／
又は網状の物質を含むことがある。鋳型にした粉末体とは、粉末テープ又はソフトな容易に変形するフレキシブル
・プレフォームの形態をした別のタイプのプレフォームである。

【００３１】組立品とは、組み立てられたブロックである。焼結されたブロック・組立品とは、組み立てられた後に焼結されて一体化され
た焼結粉末物品を形成したブロックである。焼結とは、固体状態での、液体相の存在下での、及び液体相での焼結を含む。抽出されたボディー又はセグメントとは、焼結粉末物品から切り出されたボデ
ィーである。

【００３２】図３を参照すると、そこには本発明による個々の焼結可能なマトリックス物質
の粉末プレフォーム又はブロックが示されている。本発明の一つの実施形態によ
れば、複数のこのようなブロックが当接する関係で配列されて図４に示されてい
るような組立品１１を形成する。個別ブロックの幾何形状は、隣接するブロック
の幾何形状と実質的にマッチするようなものでなければならず、複数個が少なく
とも一つの方向に延伸していなければならない。組立品１１’を形成する複数の
ブロック１０’の別の例が図１５及び１６に示されている。組立品は、図４に示
されているように、互いに直角なＸ、Ｙ、及びＺ軸を有し、複数のブロックがこ
れらの軸の少なくとも二つに沿って、図４ではＸ及びＹ軸に沿って、延伸してい
ることが好ましい。

【００３３】次に、組立品は焼結鋳型１２で、溶浸物質を含めて又は含めずに、好ましくは
図５に模式的に示されているような対向するパンチによって加えられる圧力の下
で、焼結されて、図６に示されているような一体化された焼結粉末物品１４を形
成する。そこでは、個別ブロック１０は一緒に統合されて一体構造を形成する。溶浸物質とは、何らかの源からの物質、例えば、焼結の前又はその間に、少な
くともいくつかのブロックの間に配置された物質、又はブロックの組立品の少な
くとも一つの外側側面に加えられた物質、を意味する。

【００３４】図４は、Ｘ及びＹ方向に延伸している複数の組み立てられたブロックを示して
いるが、複数のブロック１０はまた、図７に示されているようにＺ方向にも延伸
することができる。さらに、やはり図７に示されているように、ブロックの間の
接合を３つの方向のいずれかで食い違わせることもできる。焼結の後、焼結粉末物品１４は機械加工してそのまま使用したり、又は切断し
て、例えば図８及び９に示されているような、個別焼結粉末ボディー１５−１９
を形成することもできる。ボディー１５−１９は、所望の角度及び／又は方向で
行われるレーザー又はウオータージェット切断によって物品１４から抽出できる
。図示されているように、ボディー（複数）を、二つ以上の個別プレフォーム又
はブロックから取り出すことができる。したがって、各ブロック１０の内容をコ
ントロールすることによって、予め定められた構成を有する焼結ボディー又はセ
グメントを得ることが可能である。

【００３５】さらに、ブロックの組成の違い、組立品における配置及び抽出又は切断パタン
、によって、焼結物品の異なる部分から抽出された個別抽出焼結ボディーは異な
る組成を含むことがあり、したがって異なる特性を有し、異なる性能になること
がある。図１７及び１８は、一般的に、ある組成のブロック６１と別の組成のブ
ロック６２の組立品から作られ、次に線６３に沿って切断されたた焼結物品６０
が異なる組成を有する抽出された個別セグメント６４ａ−ｄを形成できることを
示している。

【００３６】また、あるブロックが製造プロセスの欠陥その他によって一様でなくなり、非
一様な及び／又は交互に変化する組成及び／又は層を生ずる可能性もある。例えば、ボディーの一部はある濃度の研磨材粒子を含み、別の部分は異なる濃
度の研磨材粒子を含む又は何も含まない、ということもあり得る。また、ボディ
ーの一部分では研磨材粒子が非ランダムな分布を有し、別の部分ではランダムな
分布を有する可能性もある。

【００３７】したがって、この方法では、無限に多様な形及び組成を有する個別焼結粉末ボ
ディー又はセグメントを容易にかつ正確に得ることが可能である。図１０に示されているように、焼結粉末物品１４から元のものに対応するボデ
ィー２０を、しかし現在は個別焼結ブロック１０又は元のブロックの内部に完全
に含まれるボディー２１を抽出することも可能である。

【００３８】本発明のある好ましい形態では、このプロセスを用いて研磨材物質を含む単一
焼結物品を作り、次にそれを切り分けて複数の研磨材ボディー又は部材；好まし
くは、切削工具のキャリア又はコアに固定できる形の切断部材、にする。この方法では、少なくとも複数の研磨材粒子を、ランダムに分布する形で、又
は好ましくは、例えばそれだけに限定されないが米国特許第4,925,457 号及び5,
092,910 号に教示されているような網状物質によって、少なくとも一つの非ラン
ダムな仕方で分布する形で含む、焼結可能なマトリックス物質の複数のブロック
が用いられる。次にブロックは、例えば図４に示されているように互いに側方に
、又は図７に示されているように互いの上に組み立てられて、複数のブロックが
少なくとも二つの方向に延伸する組立品を形成する。

【００３９】次に組立品は焼結されるが、好ましくは焼結鋳型において圧力の下で、溶浸を
含めて又は含めずに、ブロックの焼結可能な物質が焼結の間に互いの中に拡散し
て単一の固体焼結粉末物品又は作業ブランクを形成するような仕方で焼結され、
その焼結粉末物品又は作業ブランクは次に、例えばレーザー又はウオータージェ
ット切断によって切り分けて図８及び９に示されているような所望の研磨工具ブ
ランク又はセグメント、又は切削及び研削部材にすることができる。

【００４０】研磨セグメント又は切削部材の例としては、ビット（穂先）、リーマ、帯、円
板、ホイール、プレート、セグメンテッド及び複合切断ディスク及び／又はのこ
刃、ドレッシング、研磨、つや出し、ラッピング、ホーニング及び荒削り工具、
ホイール、及びディスク、すべて手動及び／又は電動工具で使用するもの、があ
る。これらの研磨材製品は、回転及び／又は往復及び／又は静止工具で利用でき
る。そのような工具の例は、例えば、面研削工具（すなわち、フロア研削工具、
面研削ディスク及びパッド）、研磨ホイール（すなわち、ペンシル・ホイール、
ルーター・ビット）及びドラム、切削工具（すなわち、回転刃、ワイヤ／ケーブ
ル・ブレード、ガング・ブレード）、ドリル及び面取り及びデバリング工具、な
どである。

【００４１】本発明のいくつかの利点をあげると次のようなものがある −現在多くの会社が大量に生産している従来の“グリーン”成形体又は粉末プ
レフォームの利用； −既存の組み立て工具及びメカニズム、低温成形工具及びプレス、焼結鋳型及
び焼結プレス、の利用 −個別セグメントを成形して焼結するのではなく、一体化された焼結作業ブラ
ンクから研磨材セグメントを抽出することによって研磨材セグメント製造の生産
性を顕著に高めたこと −同じ焼結された一体化された作業ブランクを用いていろいろな形及びサイズ
の抽出されたブランク及びセグメントが得られること −精巧な形のセグメントを成形及び／又は焼結するのに特別な（かつ高価な）
工具を用意する必要がない；例えば、全ての工具は長方形のプレフォーム（すな
わち、“グリーン”セグメント）及び／又は一体化された焼結作業ブランクだけ
を提供するようにできることまた、個別セグメントを焼結する代わりに、長方形プレートなどの焼結された
作業ブランクから個別焼結セグメントを抽出することから生ずる利点もある。こ
の焼結されたプレートから焼結セグメントを抽出するのにウオータージェットを
用いる場合、硬い粒子の周りの焼結されたボンドが侵食されて硬い粒子の開口が
生ずる。したがって、工具に取り付けるときのセグメントの適切な側面の研磨剤
によるドレッシングは必要がないかもしれない。また、ウオータージェット又は
レーザーによって焼結作業ブランクを厚さ方向に切り進むとセグメントのカット
面を、突き切りビームの自然な広がり及び／又は意図的なピントぼかしによって
円錐形にすることができる。したがって、円錐形セグメント（望ましいものであ
り、通常、特別ないわゆる“円錐”パンチ及び／又は研磨剤ドレッシングによっ
て生成される）が抽出プロセスの性質のために自動的に得られる。これは図１９
ａに示されており、同図は、レーザー又はウオータージェット・ビーム６６によ
って物品１４から円錐形セグメント６５が切り出されることを示している。図１
９ｂは、セグメント６５がセグメンテッド切削刃のコア６７に取り付けられたと
ころを示している。ワイヤ・ブレード又はワイヤ・ソーのための円筒形及び円錐
台の形のセグメント又はビッドも同様にして生成できる。

【００４２】図１１は、研磨材粒子を含む焼結可能なマトリックス物質のブロック２３に研
磨材粒子を含まない焼結可能なマトリックス物質のブロック２４が介在している
組立品２２を示す。焼結して単一の焼結物質物品又は作業ブランクを形成した後、線２５に沿って
切断し、図１１ａに示されているように、研磨材粒子を欠く両側の外側エッジ部
分２７と研磨材粒子を含む焼結されたマトリックス物質のコア部分２８を有する
複数の切削部材２６を得ることができる。

【００４３】あるいは又、作業ブランクを線２９に沿って切断して、図１１ｂに示されてい
るように、研磨材粒子を欠く部分３１が一方の側だけにしかない複数の切削部材
３０を得ることもできる。普通、このタイプの切削部材３０は、図１１ｃに示さ
れているように、切削部材の部分３１又はフートを溶接その他の仕方でコア３２
に固定する部分として切削工具のコア３２に取り付けることができる。

【００４４】部分３１の組成は、部分３０の組成とは硬い粒子の含有量（濃度）で、又は硬
い粒子が存在しないことで、異なっているが、粉末の組成で異なっていても良い
。例えば、部分３０はダイアモンドを硬い粒子として保持するCo-Cu-Sn 焼結合
金であり、部分３１はダイアモンドを含まないCo-Ni 焼結合金であっても良い。
溶接（特に、レーザー溶接）技術の一般的な知識から、Cu を含まない部分３１
はスチール・コア３２に溶接することができるが、Cu を含む部分３０を直接ス
チール・コア３２に溶接することには相当な技術的問題があることは理解される
であろう。また、部分３０におけるダイアモンドの存在も部分３０を直接スチー
ル・コア３２に溶接することを厄介にしているが、ダイアモンドがなければこの
問題はなくなる。このように、切削部材にフートを設け、レーザー光線にさらさ
れるフート部分に研磨材粒子がなく、溶接（例えば、レーザー溶接）を妨げない
ようにすることで、ブロックは“溶接に優しく”なる。

【００４５】理想としては研磨材粒子を全く含まない、しかし現実には多分部分３０に比較
して少ない研磨材粒子しか含まない部分３１を設けることには別の利点がある。
それは、この部分を機械加工してその取り付け半径をコア３２の半径にマッチさ
せることができるということである。実際には、それはセグメントのストックが
あって、それらは全て焼結物品から平坦又は曲面のフートをもつボディーとして
切り出されたものであるとき、それを研磨して既存のコア３２の半径にマッチさ
せることができ、新たに適切な半径のセグメントの組を作成する必要はないとい
うことを意味する。

【００４６】図１２は、いろいろなサイズ及び／又は形のブロック４１，４２からできてい
る焼結された、研磨材物品又は作業ブランク４０の一例である。次に、個別焼結
セグメント又は切削部材を上で述べたと同様な仕方で作業ブランクから抽出して
、いろいろなブロックの構成に依存するが、無限に多様ないろいろな形と組成の
切削部材を提供することができる。

【００４７】必要ならば、少なくとも一つの別の物質４４のシートを、焼結の前にブロック
の組立品の下、及び／又は、上、及び／又は、内部に配置して、最終作業ブラン
ク及び作業ブランクから切り出されるセグメントの一部となるようにすることが
できる。例えば、金属材料（すなわち、スチール、Cu, Ni, ブロンズ、しんちゅ
う、など）を物質４４として用いることができる。また、物質４４は組立品の補
強部材として、したがって、焼結物品及び抽出された焼結ボディーの補強部材と
して用いることができる。金属物質４４は、物品又はボディーを工具キャリアに
溶接、ろう付け、機械的固定、及び接着によって取り付けるのに利用できる。物
質４４は、また、焼結の過程でブロック間の拡散を可能にする及び／又は強化す
るために利用することができる。物質４４は、焼結のさいに液相を生成すること
ができる。物質４４は溶浸物質として焼結物品に残る孔を埋めるのに利用できる
。

【００４８】さらに、この物質は、鋳型にした粉末のピース及び／又は自由な粉末及び／又
は粉末スラリー及び／又は網状物質で少なくとも一つの粉末プレフォーム又はブ
ロックを被覆するものであってブロックの粉末とは異なるものを含むことができ
る。図２１は、焼結鋳型のパンチ１３の間の複数のブロック１０の組立品が、組
立品の両側に鋳造粉末の層４４を有するある好ましい実施形態を示している。

【００４９】一般に、作業ブランクからボディーを抽出する又は切り出すための手段は、 −研磨材（すなわち、研磨材による切削、又は研削、又はドレッシング） −エッジ工具（すなわち、エッジ工具による切削、フライス削り、穴あけ） −機械的破壊（すなわち、折損、静的、動的、電気力学的、及び爆発破壊）から選ばれる（それだけに限定されない）手段によって、しかし好ましくは −レーザー（すなわち、レーザー切断） −プラズマ（すなわち、プラズマ切断、又は穴あけ） −ウオータージェット（すなわち、ウオータージェット切断、又はドレッシン
グ） −電気侵食（すなわち、電気侵食研磨、又は切断）及びこれらの手段及び方法の何らかの組み合わせ、によって実行される何らかの
タイプの機械加工作業（例えば、切削、フライス削り、研削、穴あけ）を含む。

【００５０】図１３は、図１１と同様な図であるが、異なる組成のブロック５１が研磨材を
含んでいるブロック５２の両側だけでなく、その上及び下のブロック５３も組成
が異なっている組立品５０を示している。この組立品を線５４に沿って切ると図
１３ａに示される切削部材５６が形成され、線５５に沿って切ると図１３ｂに示
される切削部材５７が形成される。図１３ｃは、溶接その他の仕方で切削工具コ
ア５９に取り付けられた部材５７と同様な切削部材５８を示している。

【００５１】実際には、二つ以上の組み立てられたブロックが（単層又は多層）、圧力下に
ある焼結鋳型で及び／又は炉の中で同時に焼結される。圧力下での焼結の場合、
組み立てられたブロックは焼結鋳型において圧力及び／又は荷重の印加方向にス
トックされる形で（層が上がる形で）配置される。圧力が垂直方向に生ずる“垂
直”焼結プレスでは、それがＺ−方向になる。圧力が水平方向に生ずる“水平”
焼結プレスでは、それがＸ−又はＹ−方向になる。

【００５２】図２２は、“垂直”プレス（不図示）の焼結チャンバ（不図示）に配置された
図５に示されているものと同様な焼結鋳型７０を示す。ブロック１０のいくつか
の組立品１４が、焼結鋳型の中で、パンチ７１による締め固め力Ｐの印加方向に
対応するＺ−方向に積み重なっている。好ましくは、ブロックの組立品は、内部
パンチ７２及び／又はディバイダ又はセパレータ７３によってＺ−方向で互いに
分離されている。パンチ７２は、固体グラファイト又はカーボン又は金属合金（
すなわち、コバルト及び／又はニッケルをベースとする合金）プレートであるこ
とが好ましい。ディバイダ／セパレータ７３は、ブロックの組立品が焼結される
ときにパンチ７２と固着又は溶接することがないようなシート・タイプの物質で
あることが好ましい。ディバイダ／セパレータ７３は、好ましくは、米国特許第
5,203,880号に開示されている物質、例えば“グラファイトペーパー”（すなわ
ち、Union Carbideが製造しているFlexitallic）、コピー用紙、熱−及び／又は
電気−絶縁シート、などの一つ以上の層を（それだけに限定されないが）含む。
セパレータの使用は、ブロックのマトリックス物質又は焼結鋳型のその他の物質
が炭化物を形成する物質又は元素、例えば、クロム、チタン、タングステン、シ
リコン、又はホウ素、など（それだけに限定されないが）を含む場合には重要で
ある。

【００５３】焼結鋳型の内部で焼結のときに成形力を生ずるパンチは組み立てパンチであっ
ても良い。この組み立てパンチは、幾何形状で互いにマッチし、適切に組み立て
たときに組み立てパンチを形成する材料ピースから成る。材料は、組み立てパン
チ全体にわたって同じであっても良いが、電流と熱の自然な流れを再分配すると
いう上述のコンセプトに基づいて、異なっていても及び／又は異なる材料を含ん
でいても良い（すなわち、個々のパンチのいくつかは窒化ホウ素でコーティング
されていても良い）。

【００５４】例えば、100 mm×100 mm×10 mm 厚さの固体グラファイト・パンチを８つの25
mm×25 mm×10 mm厚さの組み立てパンチに置き換えることができる。後者の利
点は、大きな焼結物品を焼結するのに通常のパンチを使用することができ、締め
固め及び／又は焼結のプロセスにおいて単一の大きなパンチが破損する危険を最
小にできることである。

【００５５】組み立てパンチは、焼結及び／又は追加処理の結果として互いに結合すること
もある。例えば、グラファイト・パンチはマッチする面を鉄の粉末でコーティン
グすることができる。その結果、焼結の過程で炭化鉄が形成されて個々のパンチ
を固く結合させ、それらが実質的に一つの固体パンチとして働くことになる。組み立てパンチは、接合する線に沿って焼結物品にマーク又は圧痕を残すこと
があるが、それは必要なら除去できる。

【００５６】図２３Ａ及びＢに示されているように、波形の表面を有する又は締め固めの方
向で異なる寸法を有するパンチ１３を用意することなく少なくとも一つの波形の
、ぎざぎざのある表面１０７を有する焼結作業ブランク１０５を作りたいと望む
場合、ディバイダ／セパレータ７３を網状の物質１１０（すなわち、Delker Cor
poration によって製造される鉄、スチール、又はニッケル・シートからのエキ
スパンデッドホイル）にすることができる。この方法は、基本的には、米国特許
第5,620,489号に（それだけに限定されないが）記述されているものである。そ
こでは、この方法は、鋳型にした粉末などソフトで容易に変形するフレキシブル
粉末プレフォームを焼結することによって波形表面を備えた研磨材物品を作るた
めにだけ開発された。本発明では、インデンテーション（凹み）は、“グリーン
”な成形体にも及び／又は少なくとも部分的に焼結されたプレフォームにも及び
／又は十分に焼結されたプレフォームにさえも（これらは全て鋳型にした粉末プ
レフォームよりも密で堅い）、組立品に鋳型にした粉末が存在しても、存在しな
くても加えることができる。インデントされ焼結された表面１０７は、硬い粒子
あたりの圧力が高い研磨材工具になる。これは、機械加工されたワークピースの
スラリ除去には有利な条件であり、別々に及び組み合わせられてより効率的な工
具を生み、また、研磨材工具にくっきりした外観を与える。

【００５７】もちろん、図２４に示されているように、波形パンチ１０８、又は波形圧力側
面を備えたパンチ（単数又は複数）１０８を形成するように組み立てられる（図
２４に示されているような）少なくとも二つの複数のパンチ１０８Ａ及び１０８
Ｂ、を用いて波形の、凹みのある表面を有する焼結物品を提供することもできる
。しかし、3 mmまでの深さの凹みを有する波形の、凹みがある表面をもつ焼結研
磨材物品を作るためには、網状の物質を利用する方が波形パンチを用いるよりも
経済的である。

【００５８】図２５Ａ，Ｂ，及びＣは、本発明によって複雑な形のセグメントを作る仕方を
、一般的に示す。同時に、この図はまた、非常に具体的なケースを示している。
図２５Ａ及びＢは、現在石切り及び製作産業で良く知られ評価されている突切り
刃のためのセグメント１６０及び１６５を具体的に示している。特に、この形の
セグメント及びこれらのセグメントを備える刃は、Gran Quartz, Inc. of Tucke
r, Georgia,によって製造、販売されている。図示されているように、これらの
セグメント１６０及び１６５は空所１７０、１７５，及び１８０を備え、これら
のセグメントを具備した刃に容易な切削性能を与える。本発明によれば、このよ
うな又はその他の複雑なプロフィールのセグメントは、特に（セグメント１６０
及び１６５のように）実質的にマッチするプロフィールを有する対になったセグ
メントは、図２５Ｃに示されているように焼結物品１４からこれらのセグメント
を切り出すことによって経済的に生産できる。

【００５９】上記に基づいて、本発明の一つの利点は、ブロックの組立品、したがって、焼
結された作業ブランク及びそれから抽出されるセグメントが、セグメントの内側
部分に比べて、硬い粒子（すなわち、ダイアモンド）の濃度が高い及び／又は保
持マトリックス物質が異なる外側部分を有することである。これは図２６に示さ
れており、そこではセグメント１６５が内側部分１９１に比べて研磨材又は硬い
粒子の濃度が高い外側部分を有している。

【００６０】図２７は、溝、凹み、又は低密度ゾーンを表すゾーン５０１を有する焼結物品
５００を示す。このタイプの焼結物品は、その物品から個別焼結ボディーを抽出
するという困難を、もしあれば、緩和するように（以下で述べる）いくつかの仕
方で意図的に作成される。抽出は、実質的にゾーンにしたがって行うことができ
る。ゾーン５０１は応力ポイントであり、したがって、破断による抽出で、少な
くともおおまかにゾーン５０１に対応する個別焼結ボディーが得られると理解さ
れる。

【００６１】さらに、焼結物品の厚さはゾーン５０１では小さくなっており、したがって、
切断すなわち、レーザーやウオーター・ジェットによる切断は、ゾーン５０１を
通る方が効率的になる。このようにして、全体的な厚さが７ｍｍでゾーン５０１
の厚さが２ｍｍのダイアモンド−金属焼結物品から1500 wtのＣＯ₂ レーザーに
よる切断によって個別焼結ボディーを得ることができる。

【００６２】ゾーン５０１は次のような、それだけに限定されないが、いろいろな仕方で得
ることができる。すなわち、（ａ）焼結物品５００の研磨材及び／又はエッジ工
具による研磨及び／又はフライス削りで溝を作る；（ｂ）図２８Ａ及びＢに示さ
れているように、面取り部分５０３を有するブロック５０２を形成し、それらを
組み立て、次にその組立品を焼結して焼結物品５０４にすると、面取り部分の位
置に低密度のゾーン５０５ができる；（ｃ）ブロックを機械的に又は研磨剤によ
って面取りし、（ｂ）におけるようにそれらを組み立て、次にその組立品を焼結
して低密度ゾーンを有する焼結物品にする；（ｄ）例えば図２４に示されている
ようなインデンテーション手段によって成形及び／又は圧力下での焼結の過程で
凹みを形成する；及び（ｅ）上記の組み合わせ、最良の結果は、インデンテーシ
ョン手段に対応するチャンバを設ける場合に達成される。

【００６３】本発明による研磨剤セグメント、物品、及び工具を製造する生産性を実質的に
高めるために、理想的には製造施設は、粉末を成形及び／又は鋳型にする手段、
適切な形及びサイズの成形されたブロックを（追加物質を含め又は含めずに）組
立品に組み立てる手段、その組立品を、好ましくは圧力下で、焼結する手段、及
び焼結された物品をセグメントに、好ましくはレーザー又はウオータージェット
切断機によって、切断する手段、を含むであろう。ブロックの組立品を焼結する
ための適当な焼結プレスは、Robosintris Company （Piacenza, Italy）の焼結
プレス１８ＳＴＶ／２５０である。それは最大成形力250トンで、645.16 cm² （
254 mm×254 mm）の表面に387.5kg/cm² までの圧力及び一様な温度分布を発生で
きる。

【００６４】焼結の生産性は、焼結鋳型の作業面積の増加及び鋳型に装入される組み立てら
れたブロックの数の増加と共に高まる。例えば、上記の焼結プレスは、構成、焼
結のサイクル及び温度、及び鋳型装填量によるが40-60分で、６乃至１０組立品
、又は254 mm×254 mm×（0.5 乃至4）mm厚さのプレート、までの焼結能力があ
る。これはプレートあたり156の35 mm×12 mmセグメントに翻訳される。フレー
ムあたり３mm厚さのプレート４乃至６枚を焼結する場合、（セグメントに切断し
た後の）生産性は、フレームあたり156×（4乃至6）＝624乃至936セグメント、
すなわち、毎分15.6 乃至23.4 セグメントとなる。現在、普通、約30分の１サイ
クルで、フレームあたり約40の個別セグメントしか生産されず、これは毎分約1.
3 セグメントに相当する。したがって、本発明はセグメントの生産性を顕著に高
めるものである。

【００６５】焼結パーツ又はセグメントを抽出するにはいろいろなタイプのレーザー及びウ
オータージェット切断機を利用できる。本発明において、硬い又は研磨剤粒子の非ランダム分布には、異なる区域、面
、体積で同じ又は異なるかもしれない、少なくとも一つのアルゴリズムによる粒
子分布（すなわち、高密度及び低密度非ランダム分布及び／又は異なるタイプ及
び／又はサイズの粒子の組み合わせが物質の異なる区域で非ランダムな仕方で分
布するもの）；単一の硬い粒子の非ランダム分布；又は、少なくとも一つの面及
び／又は体積への非ランダム分布；などがある。さらに、各々が硬い粒子を含む
集塊又はクラスターの非ランダムな分布も含まれ、集塊の中で粒子はランダム又
は非ランダムに分布できる。

【００６６】したがって、硬い粒子のどんなタイプの分布も、またそれを達成する手段も、
本発明の範囲内にある。硬い粒子及び／又は硬い粒子のクラスターの非ランダム分布を実現する方法と
しては、上記の米国特許第4,925,457号、5,049,165号、5,092,910号、5,380,390
号、5,817,204号、5,620,489号、5,791,330号、5,980,678号、及び5,190,568号
の少なくとも一つに教示されているような網及び／又はクレート・タイプの物質
の利用などがあるが、それだけに限定されない。上記特許の内容は参照すること
により本明細書に組み込まれる。

【００６７】したがって、硬い粒子の非ランダムな分布を実現し製品を得るどのような方法
、手段、物質、及び／又は器具（機械）も本発明の範囲内にある。硬い研磨材粒子は異なるいろいろな仕方で定義できる。それらは、その中にそ
れらが分布しているマトリックス物質と対比して、例えばマトリックス物質の２
倍の硬度を有する粒子として特徴づけることができる。それらは7-10のMoose 硬
度を有する粒子と特徴づけることもできる。硬い研磨材粒子は、例えば、ダイア
モンド、立方晶窒化ホウ素、ガーネット、金属及び非金属元素の炭化物、窒化物
、ホウ化物、例えば、これだけに限定されないが、炭化タングステン、窒化チタ
ン、炭化ホウ素、超硬合金（すなわち、ＷＣ−Ｃｏ）、又はそれらの組み合わせ
、などであるがそれだけに限定されない。ダイアモンドは天然のものも人工のも
のもあり、単結晶又は多結晶である。

【００６８】ブロックの組立品ならびに個々の抽出されたボディーを構成するブロックは、
実質的に１−、２−、及び３−次元物体である。実質的に１−次元物体である例
は（すなわち、厚さ10 mm×幅1 mm×長さ10 mm）、抽出された焼結可能な物質の
帯（すなわち、厚さ0.30 mm×幅1 mm×長さ10 mm）及び焼結された帯又はピン（
すなわち、厚さ0.30 mm×幅1 mm×長さ10 mm）などであり、これらは焼結物品か
ら帯又はピンを抽出して得られる。実質的に２−次元物体である例は、鋳型にし
た粉末テープ又はロール（すなわち、厚さ0.30 mm×幅100 mm×長さ5000 mm）,
又は焼結物品から抽出された焼結プレート（すなわち、厚さ0.30 mm×幅100 mm
×長さ100 mm）などである。実質的に３−次元物体である例は、ブロック（すな
わち、厚さ0.30 mm×幅20 mm×長さ7-10 mm）及び焼結プレート（すなわち、100
乃至250 mm×100乃至250 mm×100乃至250 mm）などである。

【００６９】組立品を形成するブロック又はプレフォームは、プレスする方向、Ｚ、と直角
な２次元（Ｘ、Ｙ）平面に敷かれる３−次元的な積み重ねることができる個別ボ
ディーを含み、ＸまたはＹ軸の少なくとも一つが複数のプレフォームを通るよう
になっている。あるいは、複数のプレフォームがＸ及びＹの両方に及び／又はＺ
軸にも伸びていることもある。

【００７０】さらに、プレフォームは、Ｘ又はＹ軸の少なくとも一つが少なくとも二つのマ
トリックス組成物を通るように、面内のデポジットなどのＸ、Ｙ平面エレメント
を備えることができる。Ｚ方向で引き続き隣接するプレフォームの層は、もしあ
る場合、同じであっても異なっていても良い。いずれの場合も、Ｚ軸は焼結後、
均質な、異質な、又は組成が変化するボディーを通ることがある。プレフォーム
がフレキシブルで実質的に平面状である場合、それをＺ軸の周りで対合する輪郭
を有するプレフォームと組み合わせて、焼結されたものが最初は平面的な成分が
非平面的な分布をもつようにすることができる。プレフォームの一つの層の全て
のエレメントが同一平面にある必要はない。個別エレメントの表面は、層の公称
表面の平面よりも上又は下にあっても良い。例えば、厚さｔの層に２ｔの厚さの
エレメントを含み、それが隣接する層の対応する空所とかみ合って組み立てたと
きには連続する固体を形成することができる。

【００７１】ブロックは、内側部分と異なる外側部分を有することができる。例えば、ブロ
ックは外側部分がCooper粉末のグリーン成形体であり、内側部分がコバルト粉末
のグリーン成形体であっても良い；又は、外側部分が鋳造粉末スチールで内側部
分がブロンズ粉末のグリーン成形体であるかもしれない；又は、外側部分が網状
（すなわち、スチール）であり、内側部分が粉末のグリーン成形体であるかも知
れない；又は、網をスチールのシムに代えても良い。ブロックのこれらの部分は
、同時にブロックに成形する及び／又は組み立てることができる。

【００７２】本発明者に付与された米国特許第5,791,330号は、焼結された研磨材プレート
から有用な研磨材パーツ（セグメント、用品）を抽出するためのレーザー、ウオ
ータージェット、及び放電の利用を開示している。本発明者に付与された米国特
許第5,980,768号は、意図的に硬い粒子を含まないゾーンを有する物質を作る方
法を開示している。硬い粒子を含まないゾーンを切り進むことは問題があまりな
く、硬い粒子を含むゾーンを切り進むより効率的であることは理解されるであろ
う。また、研磨材セグメント及び／又は物品の内部に硬い粒子を含まないゾーン
があるということは、焼結された物質及び研磨材セグメントを研磨材工具のキャ
リア（コア）に取り付けて固定するための効率的な仕方を可能にする。溶接（レ
ーザー及び電子ビーム溶接を含む、特にダイアモンドを硬い粒子として利用する
場合）、ろう付け、及び接着（グルーイング）は、硬い粒子を含むゾーンよりも
硬い粒子を含まないゾーンに用いる方が実行し易く信頼性が高い。

【００７３】いわゆる“フート”を用いる工具の例が図２９，３０，３１，及び３２に示さ
れている。図２９は、硬い粒子を含むリム２１０及び２２０と硬い粒子を含まな
い“フート”リム又はリング２３０及びセンターディスク２４０を有する焼結プ
レート２００（ここでは正方形の形をしている）を示す。線２５０，２６０及び
２７０はこの焼結プレート２００を切断して円板にする仕方を示している。

【００７４】図３０は、このプレートを線２５０及び２６０に沿って切断した結果として焼
結プレート２００から得られる抽出された研磨材ディスク３００を示す。図３１
は、このプレートを線２６０及び２７０に沿って切断した結果として焼結プレー
ト２００から得られる抽出された研磨材ディスク３０５を示す。抽出された研磨
材ドーナツ３００及び３０５は、実質的に研磨材リム２１０及び２２０に対応す
る研磨材区域３１０及び３２０と、実質的にフートリム２３０及び“フート”デ
ィスク２４０に対応する“フート”区域３３０及び３４０を含む。

【００７５】図３２は、研磨材ディスクタイプ工具３５０を示しており、研磨材ディスク３
３０がコア３６０に（例えば、レーザー溶接３７０又はプレスばめによって）取
り付けられている。必要ならば、研磨材ディスク及び／又はフート区域をドレッ
シングその他の仕方で機械加工してからコアに取り付ける。この発明は、焼結プ
レートからドーナツ型の焼結研磨材ブランクを抽出し、これらのディスクをコア
に結合するというやり方でディスク型研磨工具を製造する非常に効率的な方法を
提供することが理解される。ろう付け及び／又は溶接に優しい（調和する）“フ
ィート”の存在が、ろう付け及び／又は溶接によってフートを通して研磨材リム
をコアとしっかりと結合（固定）するように保証する。また、フートが必要でな
い場合、焼結の前にブロックを組み立てる過程でそれを除去するか、又は焼結プ
レートから研磨材リムを抽出するさいにそれを切り離すこともできる。この方法
によって、複合突っ切りディスク、研削ディスク、研削ホイール、など、それだ
けに限定されないが、いろいろな工具が製造できるということは容易に理解され
るであろう。

【００７６】工具キャリアのプロフィールにマッチさせる別のやり方が図３３ａ及びｂに示
されている。図５−９その他を参照すると、図３３ａ及びｂは、アーチの形を有
し、したがって、アーチの形をしたブロック１４−１（図８及び９参照）を生ず
るパンチ１３−１と１３−２を示す。一方のパンチ、すなわち、下方のパンチ１
３−２は工具キャリアのプロフィールと密接に対応し、最良の場合それと合致し
ていなければならない。ブロック１４−１は、図３３ｃに示されているように切
断されて、図３３ｄに示されているようなボディー／セグメント４００になり、
それが図３３ｅに示されているように工具キャリア４２０の作業エッジ４１０に
取り付けられる。この図は円形の切断刃を作る場合を示している。

【００７７】図３３ａとｂとの違いは、ブロック１０−１と１０−２の形である。図３３ａ
は、長方形のブロック１０−１を示し、他方図３３ｂは、パンチ１３−１のアー
チに対向する（そして一般に適合する）アーチの形を有するブロック１０−２を
示している。図３４ａとｂは、本発明が工具４５０，この場合は円形刃、を提供できること
、及びそれを作成する方法、を示している。同図で、抽出されたセグメント４６
０は、その工具によるワークピースの機械加工（すなわち、切断）の方向に沿っ
て異なる厚さｔ₁とｔ₂を有する。異なる厚さ区間を有する（したがって、キャリ
ア上で異なる突起を生ずる）セグメントはワークピースの切りくずを効果的に除
去して切断を容易にするという利点がある。

【００７８】異なる厚さのいろいろな（少なくとも二つより多い）区間を含むセグメントは
、本発明によれば、一様な厚さのセグメントと同じように容易に作ることができ
る。セグメントの厚さは、抽出手段によって、すなわち、レーザー又はウオーター
ジェット切断、切断の精度、及びカットのレイオーバー（マップ）、によって定
められるということを理解すべきである。図３３ａ−ｅ及び３３ａ−３４ｂによ
って示されるケースでは、セグメントの厚さ（そして結局、研磨材工具の実効厚
さ及び切断カーフの幅）はセグメントを抽出する仕方（カット）によって決めら
れ、焼結プレートの厚さでは決められない。これは本発明のもう一つの実質的な
利点になる。

【００７９】少なくとも二つの複数個のブロックを寄せ集めて一つのプレート又は物品に焼
結することができるということを理解すべきである。図３５ａは、ブロックＡ（
二つのブロック）、Ｂ、Ｃ、及びＤを含む組立品１４−２を示している。ブロッ
ク１４−２の全体的構成、保持マトリックス組成、硬い粒子のタイプ、サイズ、
分布、分布の方法及びランダム度、保持マトリックス内の硬い粒子の濃度、寸法
及びその他のパラメータと因子が、ある複数個のセグメントを構成する。注意す
べきことは、異なる複数個を表すセグメントを、非ランダムな仕方を含む所望の
仕方でプレート１４−２に組み立てることができるということである。組立品１
４−２を焼結してプレート５００（すなわち、平坦な又はアーチタイプの）にし
た後、焼結プレート５００からセグメント５２０を抽出し、抽出されたセグメン
ト５２０を工具キャリア５３０に固定すると、（異なる複数個のブロックから得
られた）異なる複数個の（望むならば、非ランダムに）交替する区間Ａ、Ｂ、Ｃ
、Ｄを含むセグメント５２０による物品（工具）５４０が得られる。

【００８０】例として、工具５４０が図３５ｂに円形刃として示されている。セグメントに
おける区間の数は制限されないが、通常は２乃至５である。工具の異なるセグメ
ントは、異なる複数個のブロック及び／又は異なる配列のブロック、及び／又は
異なる数のブロックをそのセグメントに含むことができる。意図的に及び／又は非ランダムに分布したブロック及びセグメント内のその配
列は、図３４ａ−ｂに示されているようなセグメントの異なる厚さの区間と一致
することも一致しないこともあるということに注意すべきである。

【００８１】焼結プレート又は物品から個別焼結ボディーを切り出す手段は、1500乃至2500
ｗｔのＣＯ2レーザー切断機を含むがそれだけに限定されない。この切断機は、
７ｍｍまでの厚さのダイアモンド−金属焼結プレートを、プレートの厚さ、マト
リックス中のダイアモンドの濃度、及びマトリックスの組成に依存するが、毎分
3.0 乃至180 インチという実際的なスピードで切断できる。ＹＡＧレーザー切断
機はさらにもっと厚いプレートを切断できる。適当なレーザー切断機は、Mitsub
ishi (Japan); Laser Machining, Inc. (Minnesota, USA); Ruffin-Sinar (Ital
y); 及びWestern Saw (California, USA)によって製造されている。また、10,00
0 psi のポンプを装備したウオータージェット切断機もある。この切断機は、５
ｍｍまでの厚さのダイアモンド−金属焼結プレートを、プレートの厚さ、マトリ
ックスの中のダイアモンドの濃度、及びマトリックスの組成に依存するが、毎分
0.3 乃至150 インチというスピードで切断できる。適当なウエットジェット切断
機はJet-Cut Company (Minnesota)によって製造されている。

【００８２】次に、本発明を以下の実施例に関して詳しく記述しよう。それらの実施例で、室温での成形及び圧力下での焼結に使用したプレスは、Robosintris Company,
Piacenza, Italyの18STV/250であった；長方形[30 mm × 20 mm × (7-10)mm]の “グリーン”ブロックが3,000 kg/cm ² の圧力の下で成形された；組立品の平面表面（締め固め成形の方向と直角）及びしたがって焼結鋳型の作
業ゾーンの対応する寸法は90 mm × 60 mm であった；研磨材（硬い）粒子は、40/50 網状の人工ダイアモンド、グレード970 、Supe
rabrasive Division of General Electric 製造、であった；個別焼結セグメントは焼結物品からLaser Machining Center, Newman, Georgi
a とMitsubishi の出力1500 wt のＣＯ₂レーザーによるレーザー切断によって、
又は10,000 psi ポンプ及び研磨材媒体80 網状・ガーネットによるウエットジェ
ット切断によって、抽出された；そして金属フレーム、熱／電気絶縁体及びグラファイト・プレートを備えた通常の焼
結鋳型が用いられた。最高焼結温度での最大圧力は350 乃至400 kg/cm であり、
最大圧力及び最高温度での焼結時間は５分であった。

【００８３】各実施例において、“グリーン”ブロックの組立品は焼結鋳型の中に“平坦な
”仕方で配置された。その意味は、“グリーン”ブロックの組立品の大きなサイ
ズの面の鋳型の中での方位が（及び／又は、焼結プレスの中での鋳型の方位が）
、締め固める成形圧力がそれに対して直角になるように選ばれる、ということで
ある。実施例１ Afrimet Company のコバルト粉末“400”と4重量％の鉱物油との混合物が調製
され、“グリーン”ブロックに成形された。“グリーン”ブロックは、６つのバ
ッチに分けられた。

【００８４】各バッチ１，２，及び３，は別々に図４に示されているような単一層の組立品
に組み立てられた。各組立品の全体サイズ、したがって、焼結鋳型の作業ゾーン
のサイズは90 mm × 60 mm であった。各組立品は、異なる温度で焼結された。
各組立品は図５に示されているような単一層として焼結され、図６に示されてい
るような焼結物品が得られた。バッチ１の組立品は950℃で焼結された。バッチ
２の組立品は980℃で、バッチ３の組立品は1010℃で焼結され、それぞれ焼結物
品１，２，及び３画得られた。

【００８５】焼結後、全ての焼結物品は衝撃によって機械的に破砕された。焼結物品１は、ブロックの接合線に沿って壊れ、いくつかのクラックが焼結物
品を通って延びていた。この破砕によって抽出された個別セグメントのいくつか
は粗い破断面を有し、30 mm × 20 mm に近いサイズの、不規則なしかし実質的
に長方形の形であった。焼結物品２は、主として焼結物品を通って壊れ、い
くつかのクラックがブロックの接合線に沿って生じた。“グリーン”成形ブロッ
クに対応する個別セグメントは何も得られなかった。

【００８６】焼結物品３は、焼結物品を通って壊れ、ブロックの接合線に沿ったクラックは
何も生じなかった。“グリーン”成形ブロックに対応する個別セグメントは何も
得られなかった。この破砕の結果として、ランダムで不規則なサイズ及び形の破
片が得られた。組立品は、固体状態で焼結され、液相は何も存在しなかった。

【００８７】焼結物品の金属学的な分析は、焼結プレート１で元の“グリーン”ブロックの
大部分の間に識別できる境界線を、焼結プレート２では元の“グリーン”ブロッ
クの少数の間に識別できる境界線を示し、焼結プレート３では元の“グリーン”
ブロックの間に識別できる境界線を何も示していない。実施例２バッチ４，５，及び６（実施例１を見よ）の“グリーン”ブロックが図２１に
示されるように組み立てられ、図２２に示されるように（ただし、パンチの間に
組み立てられたブロックは一層だけで）焼結された。追加物質４４としてフレキ
シブル鋳造粉末シート90 mm × 60 mm が用いられた。鋳造粉末シート４４をか
ぶせた（図２２には示されていない）“グリーン”成形ブロックの組み立てられ
たブロック１４とパンチの間のセパレータとして、二層のGrapoilシート、各90
mm × 60 mm × 0.381 mm（0.015 ″）厚さ、が用いられた。鋳造シート４４の
粉末組成は、90 重量％Cooper + 10重量％錫（ALCAN Companyのブロンズ粉末“2
01”）であった。同じ焼結手順が用いられた。焼結物品４は950 ℃で、物品５は
980 ℃で、物品６は1000 ℃で焼結された。その後焼結されたこれらのプレート
は全て破砕された。

【００８８】焼結プレート４は鋳造粉末シートをそれにかぶせたところで目に見えるブロン
ズの残留物があった。プレート４は、主としてブロックの接合線に沿って壊れ、
いくつかのクラックが焼結物品を通って延びていた。この破砕で得られたいくつ
かの個別セグメントは粗い破断面を有し、30 mm × 20 mm に近いサイズの、不
規則なしかし実質的に長方形の形であった。焼結物品５と６は、焼結の間にブロ
ンズが完全にブロックの物質中に溶浸していたが、プレート６では、溶融物質が
焼結フレームに溶けて漏れだしたためにブロンズの相当部分が失われた。焼結物
品５と６はランダムで不規則なサイズと形の破片に粉砕された。

【００８９】焼結物品の金属学的な分析は、焼結プレート４で元の“グリーン”ブロックの
大部分の間に識別できる境界線を示しているが、焼結プレート５と６では、元の
“グリーン”ブロックの間に識別できる境界線を何も示していない。焼結プレート４は固体状態で焼結されたが、焼結プレート５と６は焼結のさい
に物品５と６に溶浸したブロンズで生成された液相が存在する状態で焼結された
。実施例３ 97重量％のコバルト粉末“400”と3重量％のブロンズ粉末“201”（90重量％C
ooper と10重量％の錫）の混合物が調製された。混合の過程で、4重量％の鉱物
油が加えられた。次にこの混合物が“グリーン”ブロックに成形され、ブロック
は３つのバッチ７，８，及び９に分けられた。

【００９０】各バッチ７，８，及び９のブロックは、図２３に示されているように組み立て
られた（すなわち、二層組立品にして、焼結フレームあたり３つの二層組立品）
。バッチ７の組立品は950℃で、バッチ８の組立品は980℃で、バッチ９の組立品
は1010℃で焼結され、それぞれ焼結物品７，８，及び９が得られた。焼結後、全ての焼結物品は衝撃によって機械的に破砕された。

【００９１】焼結物品７は、実質的にブロックの接合線に沿って壊れ、いくつかのクラック
が焼結物品を通って延びていた。この破砕によって得られた個別セグメントの大
部分は粗い破断面を含み、30 mm × 20 mm に近いサイズの不規則なしかし実質
的に長方形の形であった。焼結物品８と９は焼結物品を通って壊れていた。こ
の破砕で、少なくともおおまかに元の“グリーン”ブロックに対応する個別セグ
メントは何も得られなかった。この破砕の結果として、ランダムで不規則なサイ
ズ及び形の破片しか得られなかった。

【００９２】焼結物品７は、固体状態で焼結されたが、焼結物品８と９はブロンズによって
生ずる液相が存在する状態で焼結された。焼結物品８と９の金属学的な分析は、元の“グリーン”ブロックの間に何も識
別できる境界線を示していない。実施例４この実施例では、ブロックは二面サンドイッチ・ブロックで、94重量％のコバ
ルト400（Afrimet製造）と7重量％のダイアモンド・セッティング粉末＃11（Cu
24-26; Fe 22-26; Ni 15-20; Sn 2-5; Cr 5-8; B 1-3; Si 1-4; WC 20-35; 及び
Co 1-2, 全て重量％、Wall Colmonly Company 製造）の粉末マトリックス中に30
濃度のダイアモンドという外側層を有する。4重量％の鉱物油が混合の過程で加
えられた。内側層は、93重量％のコバルト400（Afrimet製造）と7重量％のダイ
アモンド・セッティング粉末＃50（Cu 20-25; Fe 20-25; Ni 30-45; Sn 1-4; Cr
7-11; B 1-4; Si 1-4; 全て重量％、Wall Colmonly Company 製造）という粉末
マトリックス中に25 濃度のダイアモンド、及び4重量％の鉱物油、であった。ブ
ロックは、図４に示されているように単一層組立品に組み立てられ、図２２に概
念的に示されているように４レベル・ストックで焼結された。

【００９３】焼結温度は1040℃であった。厚さ3.25-3.55 mm の焼結物品は“グリーン”ブロックのレイアウトとは無関
係にレーザー及びウオータージェットによってセグメントに切り分けられた。し
たがって、いくつかのセグメントは、少なくとも二つの焼結された“グリーン”
ブロックの区間を含んでいた。これらのセグメントを用いて直径４インチのセグ
メンテッド・ブレードとコンクリート機械加工用の面研削工具が作られた。工具
は個別セグメントが折損することなく優れた性能を示した。実施例５ 93重量％のコバルト400（Afrimet Company 製造）と7重量％のComposition 50
（Wall Colmonly Company 製造）という粉末マトリックス中の25 濃度のダイア
モンド、及び4重量％の鉱物油の混合物が調製され、グリーン・ブロックに成形
され、単一層の組立品に組み立てられた。

【００９４】 93重量％のAfrimet Company のコバルト粉末400と7重量％のComposition 11 (
Wall Colmonly Company)の粉末組成でダイアモンドを含む鋳造粉末テープが調製
された。ある鋳造テープは30 濃度のランダムに分布したダイアモンドを含み、
第二の鋳造テープは濃度７の非ランダムに分布したダイアモンドを含んでいた。
テープは、90 mm × 60 mm プレートに切断され、各組立品の上面と仮面に配置
してから焼結された。最初に鋳造粉末を鋳型に入れ、次に“グリーン”ブロック
を一緒にして単一層の組立品を形成し、次に別の鋳造テープのプレートが組立品
の上に置かれた。

【００９５】焼結温度は1040℃であった。厚さ3.0-3.25 mm の焼結物品は“グリーン”ブロックのレイアウトとは無関係
にレーザー及びウオータージェットによってセグメントに切り分けられた。した
がって、いくつかのセグメントは、少なくとも二つの焼結された“グリーン”ブ
ロックの区間を含んでいた。これらのセグメントを用いて直径４インチのセグメ
ンテッド・ブレードとコンクリート機械加工用の面研削工具が作られた。工具は
個別セグメントが折損することなく優れた性能を示した。実施例６実施例５を、“フート”のための追加物質を用いて繰り返した。ダイアモンド
を含まない“グリーン”成形体ブロックが用いられた。このブロックの寸法は、
長さ15 mm × 厚さ2.5 mm で、ブロックの高さは組立品の厚さに合わせられた。
このブロックの組成は、95 重量％のコバルト、2 重量％のニッケル、2 重量％
の鉄、及び1 重量％のWall Colmonly Company Composition 50 であった。この
ダイアモンドを含まないブロックは、図１１に示されているように実施例５のグ
リーン・ブロックの間に入れられた。鋳型の開口はサイズが大きくなる組立品を
収容できるように調整された。組立品の上面と下面に非ランダムに分布したダイ
アモンドを含む鋳造粉末の同じプレートが配置された。

【００９６】次に組立品は圧力下で焼結され、直径４インチの刃のための個別焼結セグメン
トに切り分けられ、図１１ｃに示されているように工具のスチール・コアに固定
された。本発明のその他の実施形態は、ここに開示された本発明の明細書及び実際を考
察することにより当業者には明らかであろう。本明細書及び実施例は例示的なも
のにすぎず、本発明の真の範囲及び精神は以下の特許請求の範囲において示され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、焼結セグメント又はボディーを作る従来の方法を概略図で示す。

【図２】図２は、そのようなボディーを作る別の従来の方法を示す。

【図３】図３は、本発明で使用するに適した焼結可能なマトリックス物質の一対のブロ
ックを示す。

【図４】図４は、図３のブロックの組立品を示す。

【図５】図５は、焼結鋳型における図４の組立品の焼結を概略図で示す。

【図６】図６は、本発明の方法によってブロックの組立品から生産された一体化された
焼結物品又はプレートを示す。

【図７】図７は、別のブロックの組立品を示す。

【図８】図８は、焼結された物品から切り出すことができるセグメントの形を示す。

【図９】図９は、焼結された物品からセグメントを切り出す別のパタンを示す。

【図１０】図１０は、物品から切り出すさらに別のパタンを示す。

【図１１】図１１及び１１ａ−ｃは、二つ以上の組成のブロックから作られる焼結物品、
それを切断するパタン、及びその物品から切り出されるセグメントの利用、を示
す。

【図１２】図１２は、いろいろな形のブロック及び追加の物質から作られる焼結物品を示
す。

【図１３】図１３及び１３ａ−ｃは、図１１及び１１ａ−ｃと同様な図である。

【図１４】図１４は、図１３の焼結物品から切り出されるセグメントを利用する別の仕方
を示す。

【図１５】図１５は、いろいろなブロックの組立品を示す。

【図１６】図１６は、いろいろなブロックの組立品を示す。

【図１７】図１７は、いろいろなブロックの組立品を示す。

【図１８】図１８は、図１７の焼結された組立品から切り出されるセグメントを示す。

【図１９】図１９ａ−ｂは、ウオータージェットによって組立品から切り出されたセグメ
ント及び工具のコアに取り付けられたセグメントを示す。

【図２０】図２０は、物質が追加されたブロックの組立品を示す。

【図２１】図２１は、物質が追加されたブロックのある好ましい組立品を示す。

【図２２】図２２は、複数の組立品を含む焼結鋳型を示す。

【図２３】図２３Ａ及びＢは、凹みのある表面を有する焼結物品を作る方法を示す。

【図２４】図２４は、凹みのある焼結物品を作る別の方法を示す。

【図２５】図２５Ａ−Ｃは、個別セグメントを示す。

【図２６】図２６は、別のセグメントを示す。

【図２７】図２７は、溝がある焼結物品を示す。

【図２８】図２８Ａ及びＢは、図２７の物品を形成する方法を示す。

【図２９】図２９は、粒子のないゾーン又はフートエリアを有する焼結プレートを示す。

【図３０】図３０は、図２９のプレートから切り出されたセグメントを示す。

【図３１】図３１は、図２９のプレートから切り出された別のセグメントを示す。

【図３２】図３２は、図３０のセグメントを工具のコアに取り付けた図を示す。

【図３３】図３３ａ−ｅは、焼結物品の別の形態とその物品から切り出されたセグメント
を示す。

【図３４】図３４ａ及びｂは、さらに別の形態の物品及びセグメントを示す。

【図３５】図３５ａ及びｂは、別の焼結物品及びその物品から抽出されたセグメントを示
す。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１３年２月２３日（２００１．２．２３）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】焼結物品を製造する方法であって、焼結可能なマトリックス物質の複数個の個別ブロックを用意する工程、前記ブロックを当接する関係に配置して前記ブロックの組立品を形成する工程
、及び前記組立品は少なくともその一つの方向に延伸する複数個の前記ブロックを含
み、且つ前記組立品を焼結して一体化した焼結物品を形成する工程、を含む焼結物品を製造する方法。
【請求項２】複数個の前記ブロックが組立品の二つ以上の方向に延伸する
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】前記組立品が互いに直角なＸ、Ｙ、及びＺ軸を有し、前記軸
の少なくとも二つの方向に延伸する複数個の前記ブロックを含むことを特徴とす
る請求項２に記載の方法。
【請求項４】前記焼結物品が焼結研磨材物品であり、前記焼結可能なマト
リックス物質のブロックの少なくとも一つはその中に埋め込まれている複数の研
磨材粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】前記ブロックの全てが複数の研磨材粒子を含むことを特徴と
する請求項４に記載の方法。
【請求項６】前記少なくとも一つの焼結可能なマトリックス物質のブロッ
クが複数の研磨材粒子を非ランダムなパタンでその中に埋め込まれていることを
特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項７】複数個の前記焼結可能なマトリックス物質のブロックが複数
の研磨材粒子を非ランダムなパタンでその中に埋め込まれていることを特徴とす
る請求項６に記載の方法。
【請求項８】全ての前記焼結可能なマトリックス物質のブロックが複数の
研磨材粒子を非ランダムなパタンでその中に埋め込まれていることを特徴とする
請求項７に記載の方法。
【請求項９】前記少なくとも一つの焼結可能なマトリックス物質のブロッ
クが複数の研磨材粒子をランダムなパタンでその中に埋め込まれていることを特
徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１０】複数個の前記焼結可能なマトリックス物質のブロックが複
数の研磨材粒子をランダムなパタンでその中に埋め込まれていることを特徴とす
る請求項９に記載の方法。
【請求項１１】複数個の焼結可能なマトリックス物質のブロックが複数の
研磨材粒子を非ランダムなパタンでその中に埋め込まれており、複数個のブロッ
クが複数の研磨材粒子をランダムなパタンでその中に埋め込まれていることを特
徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１２】該複数の研磨材粒子が焼結前に該ブロックに埋め込まれる
ことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１３】該複数の研磨材粒子が焼結の間に該ブロックに埋め込まれ
ることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１４】前記複数の研磨材粒子が網状物質によって該焼結可能なマ
トリックス物質のブロックに非ランダムなパタンで埋め込まれることを特徴とす
る請求項６に記載の方法。
【請求項１５】前記網状物質が前記少なくとも一つのブロックに組み込ま
れて前記物品の一部を成すことを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】少なくとも一つの前記焼結可能なマトリックス物質のブロ
ックが研磨材粒子を何も含まないことを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項１７】複数個の前記焼結可能なマトリックス物質のブロックが複
数の研磨材粒子を含み、複数個の前記ブロックが何も研磨材粒子を含まず、何も
研磨材粒子を含まない該ブロックが該組立品の中で研磨材粒子を含むブロックの
間に点在していることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】前記組立品がその二つの軸の方向に延伸する複数個の前記
ブロックを有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項１９】前記組立品がその三つの軸全ての方向に延伸する複数個の
前記ブロックを有することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項２０】前記組立品がそのＸ及びＹ軸の両方向に延伸する複数個の
ブロックを有する単一層のブロックを含み、隣接するブロック間の接合部が前記
軸の少なくとも一つの方向で互い違いになっていることを特徴とする請求項３に
記載の方法。
【請求項２１】前記組立品がそのＸ、Ｙ、及びＺ軸の方向に延伸する複数
個のブロックを有する複数の層のブロックを含み、隣接するブロック間の接合部
が前記軸の少なくとも一つの方向で互い違いになっていることを特徴とする請求
項３に記載の方法。
【請求項２２】少なくとも一つの焼結研磨材セグメントを製造する方法で
あって、少なくともそのいくつかが複数の研磨材粒子を含む複数個の焼結可能なマトリ
ックス物質の個別ブロックを用意する工程、前記ブロックを当接する関係で配列して前記ブロックの組立品を形成する工程
、前記組立品は少なくともその一つの方向に延伸する複数個の前記ブロックを含
み、且つ前記組立品を焼結して、一体化した焼結研磨材物品を形成する工程、及
び前記焼結研磨材物品から少なくとも一つの焼結研磨材セグメントを抽出する工
程、を含む焼結研磨材セグメントを製造する方法。
【請求項２３】複数個の前記ブロックが該組立品の二つ以上の方向に延伸
することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】前記組立品が互いに直角であるＸ、Ｙ、及びＺ軸を有し、
前記軸の少なくとも二つの方向に延伸する複数個の前記ブロックを含むことを特
徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】前記ブロックの全てが複数の研磨材粒子を含むことを特徴
とする請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】複数の研磨材粒子を含む焼結可能なマトリックス物質のブ
ロックが該粒子を非ランダムなパタンでそこに埋め込まれていることを特徴とす
る請求項２２に記載の方法。
【請求項２７】複数の研磨材粒子を含む焼結可能なマトリックス物質のブ
ロックが該粒子をランダムな仕方でそこに埋め込まれていることを特徴とする請
求項２２に記載の方法。
【請求項２８】複数の研磨材粒子を含む焼結可能なマトリックス物質のブ
ロックのいくつかは該粒子を非ランダムなパタンでそこに埋め込まれており、い
くつかは該粒子をランダムな仕方でそこに埋め込まれていることを特徴とする請
求項２２に記載の方法。
【請求項２９】焼結可能なマトリックス物質のブロックのいくつかが研磨
材粒子を何も含まないことを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３０】何も研磨材粒子を含まないブロックが研磨材粒子を含むブ
ロックの間に点在することを特徴とする請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】前記研磨材物品から研磨材セグメントを抽出する工程が前
記物品をレーザー切断、ウオータージェット切断、電気侵食切断、又はそれらの
組み合わせによって切断する工程を含むことを特徴とする請求項２２に記載の方
法。
【請求項３２】該研磨材物品がレーザー切断によって切り分けられて前記
少なくとも一つの研磨材セグメントを提供することを特徴とする請求項３１に記
載の方法。
【請求項３３】前記研磨材セグメントが機械加工研磨材工具のコア又はキ
ャリアに固定される形にカットされることを特徴とする請求項３１に記載の方法
。
【請求項３４】該研磨材セグメントが研磨材工具のコア又はキャリアに取
り付けられることを特徴とする請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】該研磨材セグメントが該コアに、ようせつ、レーザー溶接
、ろう付け、接着、又はそれらの組み合わせによって固定されることを特徴とす
る請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】複数個の研磨材セグメントが該焼結物品から抽出されるこ
とを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項３７】該ブロックの組立品が圧力の下で焼結されることを特徴と
する請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項３８】該複数個のブロックが、焼結のさい圧力が該組立品に加え
られる方向に延伸していることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】該組立品が焼結鋳型で焼結され、該組立品のブロックは該
焼結鋳型の外側で配列されることを特徴とする請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４０】該組立品が焼結鋳型で焼結され、該組立品のブロックは該
焼結鋳型の中で配列されることを特徴とする請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４１】該ブロックが実質的に長方形の形を有することを特徴とす
る請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４２】該組立品が実質的に長方形の形を有することを特徴とする
請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４３】該焼結物品が実質的に長方形の形を有することを特徴とす
る請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４４】該組立品が実質的に正方形の形を有することを特徴とする
請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４５】該焼結物品が実質的に正方形の形を有することを特徴とす
る請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４６】少なくとも一つのブロック又はブロックの組立品が貫通開
口を有して焼結物品に少なくとも一つの貫通開口を設けていることを特徴とする
請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４７】焼結可能なマトリックス物質のブロックが少なくとも二つ
の異なる組成のものであることを特徴とする請求項１又は２２に記載の方法。
【請求項４８】ブロックの少なくともいくつかが、少なくとも二つの異な
る組成の部分を有する複合ブロックであることを特徴とする請求項１又は２２に
記載の方法。
【請求項４９】該複合ブロックが少なくとも二層の異なる組成を含むこと
を特徴とする請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】該研磨材粒子が該ブロックの焼結可能なマトリックス物質
より少なくとも二倍硬いことを特徴とする請求項４又は２２に記載の方法。
【請求項５１】該研磨材粒子が7乃至10のモース硬度を有することを特徴
とする請求項４又は２２に記載の方法。
【請求項５２】少なくとも一つの焼結セグメントを前記焼結物品から抽出
する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項５３】請求項１に記載の方法によって製造される焼結物品。
【請求項５４】請求項４に記載の方法によって製造される焼結研磨材物品
。
【請求項５５】請求項２２に記載の方法によって製造される焼結研磨材セ
グメント。
【請求項５６】請求項３４に記載の方法によって製造される機械加工研磨
材工具。
【請求項５７】請求項３５に記載の方法によって製造される機械加工研磨
材工具。
【請求項５８】前記工具が、切削工具、穴あけ工具、研削工具、面取り工
具、グリッピング工具、端面研削工具、円筒工具、又はホイールであることを特
徴とする請求項５６又は５７に記載の機械加工研磨材工具。
【請求項５９】該研磨材セグメントが焼結物品の研磨材粒子を何も含まな
い部分を通して該焼結物品から抽出されることを特徴とする請求項２９又は３０
に記載の方法。
【請求項６０】該物品から抽出された研磨材セグメントが機械加工研磨材
工具のコア又はキャリアに固定される形を有することを特徴とする請求項５９に
記載の方法。
【請求項６１】該研磨材セグメントが該研磨材工具のコア又はキャリアに
取り付けられることを特徴とする請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】請求項６１に記載の方法で製造された機械加工研磨材工具
。
【請求項６３】何も研磨材粒子を含まないブロックが選ばれたアルゴリズ
ムに従って研磨材粒子を含むブロックの間に分布していることを特徴とする請求
項１６，１７，２９，及び３０の一つに記載の方法。
【請求項６４】何も研磨材粒子を含まないブロックが非ランダムな仕方で
研磨材粒子を含むブロックの間に分布していることを特徴とする請求項１６，１
７，２９，及び３０の一つに記載の方法。
【請求項６５】該抽出されたセグメントの寸法が該セグメント全体にわた
ってほぼ一貫していることを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項６６】該抽出されたセグメントの少なくとも一つの寸法が該セグ
メントを通して変化することを特徴とする請求項２２に記載の方法。
【請求項６７】該セグメント全体にわたる少なくとも一つの寸法の変化が
所定の選ばれたアルゴリズムに対応することを特徴とする請求項６６に記載の方
法。
【請求項６８】該セグメント全体にわたる少なくとも一つの寸法の変化が
非ランダムであることを特徴とする請求項６６に記載の方法。
【請求項６９】該焼結物品が機械加工研磨材工具のコア又はキャリアの形
に対応する少なくとも一つの表面を有し、該物品から抽出された研磨材セグメン
トが該研磨材工具のキャリア又はコアに固定できる表面を有するようになること
を特徴とする請求項２２に記載の方法。