JP2020097108A - 研磨物品及びそれを形成させる方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨材の硬度の減少や、腐食の可能性を改善できる研磨物品を提供すること。【解決手段】研磨物品は、本体部が、セラミックスを含む無機材料を含む結合材と、前記結合材に含有された研磨粒子であって、約０．０６ミクロン以上から約０．１３ミクロン以下の平均結晶子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子と、を含み、前記本体部が、本体部の全体積の４０体積％から６５体積％の前記研磨粒子と、本体部の全体積の５体積％から２０体積％の前記結合材と、本体部の全体積の１５体積％から５５体積％の気孔率と、を含む。【選択図】図１

Description

本発明は概して研磨物品に関するものであり、特にナノ結晶性アルミナを含む砥石物品
に関するものである。

砥石物品は、結合材マトリックスに含有された研磨粒子を含むことができる。微結晶性
アルミナなどの一部の種類の研磨粒子は、高温で化学反応しやすい可能性がある。ガラス
結合材は、研磨物品の高温形成中に、微結晶性アルミナ粗粒に浸透して反応する傾向があ
り、これにより研磨材の硬度が減少し、さらには研磨材が腐蝕することになる可能性があ
る。

産業界では、研磨物品の改良が引き続き必要とされている。

実施形態は例として示されるものであり、添付の図に限定されない。

研磨物品を形成させるフローチャートを含む図である。 一実施形態による成形研磨粒子の斜視図を含む図である。 一実施形態による成形研磨粒子の斜視図を含む図である。 一実施形態による成形研磨粒子の斜視図を含む図である。 一実施形態による成形研磨粒子の斜視図を含む図である。 従来の微結晶性アルミナ結晶粒のＳＥＭ像を含む図である。 一実施形態によるナノ結晶性アルミナ結晶粒のＳＥＭ像を含む図である。 研磨材試料の破壊係数のプロットを含む図である。 研磨材試料の弾性率のプロットを含む図である。 研磨材試料の力閾値のプロットを含む図である。

当業者であれば、図中の要素が簡略さ及び明確さを期して示されているものであって必
ずしも原寸に比例して描かれていないことを認識する。例えば、図中の要素のうちのいく
つかの寸法は、本発明の実施形態をより深く理解する上で一助となるよう、他の要素と比
べて強調されていることがある。

図と組み合わせた以下の説明は、本明細書において開示する教示の理解を助けるために
なされるものである。以下の考察は、この教示の特定の実施及び実施形態に重点を置く。
このように重点を置くことは教示の説明を助けるためになされるものであり、教示の範囲
または適用範囲を限定するものとして解釈するべきではない。しかしながら、この適用に
おいては他の教示を確かに使用することができる。

本明細書において使用する場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含んでいる（ｃ
ｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄ
ｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」という用語または
それらの他のいかなる変形も、非限定的包含を網羅することを意図するものである。例え
ば、列挙された特徴を含む方法、物品または装置は必ずしもそれらの特徴のみに限定され
ず、明示的に列挙されていない他の特徴、またはこれらの方法、物品もしくは装置に本来
備わっている他の特徴を含んでもよい。さらに、明示的に反対のことが述べられていない
限り、「または」は包含的な「または」を指し、排他的な「または」を指すものではない
。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれか１つによって満たされる。Ａが真であり（
または存在し）かつＢが偽である（または存在しない）、Ａが偽であり（または存在せず
）かつＢが真である（または存在する）、及び、ＡとＢの両方が真である（または存在す
る）。

また、「１つの（ａ）」または「１つの（ａｎ）」は、本明細書において記載する要素
及び成分の記載に使用する。これは単に利便性目的でなされ、本発明の範囲の一般的認識
を示すためになされている。この記載は１つまたは少なくとも１つを含むと解釈されるべ
きであり、明らかに異なる意図でない限り、単数形は複数形も含み、または複数形は単数
形も含む。例えば、本明細書において１個の実施形態が記載されている場合、１個の実施
形態の代わりに、１個よりも多い実施形態を使用してもよい。同様に、本明細書において
１個よりも多い実施形態が記載されている場合、その１個よりも多い実施形態を、１個の
実施形態で置き換えてもよい。

別段の定めがない限り、本明細書において使用する全ての技術用語及び科学用語は、本
発明が属する技術分野の当業者によって一般に理解される意味と同じ意味を有する。材料
、方法及び例は単に説明用のもので、限定することを意図するものではない。特定の材料
及び処理行為に関する特定の詳細が記載されていない範囲では、そのような詳細は従来の
アプローチを含んでもよく、従来のアプローチは製造技術分野の参照本及び他の情報源に
おいて見出されてもよい。

実施形態は、研磨物品を形成させる方法であって、結合材及び研磨物品を含む混合物を
形成させること、ならびにその混合物を形成温度に加熱することによって混合物を研磨物
品へと形成させることを含む方法に関する。当該方法は、性能が向上した研磨物品の形成
を容易にしてもよい。

図１は、一実施形態による研磨物品を形成させる方法のフローチャートを含んでいる。
工程１０１では、結合材（または結合材の前駆体）と、ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒
子と、を含む混合物を作製することができる。混合物は湿っていても、乾燥していてもよ
い。結合材は、研磨粒子と混合することができる粉末材料の形態とすることができる。特
定の例においては、好適な混合操作を使用して、混合物内で成分を均一に分散させること
ができる。

混合物は、例えば第２の研磨粒子及び充填材などを含めた、１種または複数の添加物も
任意選択で含んでもよい。非限定的な実施形態によれば、第２の研磨粒子は、酸化アルミ
ナ、炭化ケイ素、立方晶窒化ホウ素、ダイヤモンド、フリント、及びガーネット結晶粒、
ならびにそれらの任意の組合せを含むことができる。別の非限定的な実施形態においては
、一部の好適な充填材は、有機材料及び無機材料を含むことができる。充填材料は、研磨
粒子とは異なるものとすることができる。例えば充填材は、中空ガラスビーズ、粉砕され
たクルミ殻、プラスチック材料または有機化合物のビーズ、泡状ガラス粒子、及び発泡ア
ルミナ、細長い結晶粒、繊維、ならびにそれらの組合せなどを含めた造孔材とすることが
できる。他の充填材料としては、顔料及び／または色素、繊維、織物材料、不織物材料、
粒子、球体、鉱物、木の実、殻、酸化物、アルミナ、炭化物、窒化物、ホウ化物、有機材
料、ポリマー材料、天然に存在する材料、粉末、ならびにそれらの組合せが含まれ得る。
一実施形態においては、充填材は、粉末、顆粒、球体、繊維、造孔材、中空粒子、及びそ
れらの組合せからなる群から選択され得る。特定の実施形態においては、充填材は、本明
細書に記載する材料のいずれか１つから本質的になることができる。別の特定の実施形態
においては、充填材は、本明細書の実施形態に記載する材料の２つ以上から本質的になる
ことができる。

工程１０１で混合物を形成させた後、工程１０２でプロセスを継続することができる。
工程１０２は、混合物を熱処理して、結合材の３次元ネットワークに含有されたナノ結晶
性アルミナを含む研磨粒子を有する砥石本体部の形態で、研磨物品を形成させることを含
むことができる。

一実施形態によれば、混合物は、形成温度まで熱処理することができる。形成温度は９
００℃以上、例えば９５０℃以上、または９７５℃以上とすることができる。別の実施形
態によれば、形成温度は１２００℃以下、例えば１１７５℃以下、１１５０℃以下、１１
２５℃以下、または１１００℃以下としてもよい。本明細書の実施形態の形成温度は、研
磨粒子が結合材と結合するのに充分な熱をもたらすが、結合材に含有された特定の材料の
反応性を下げることを助けることができる。

別の実施形態によれば、結合材は、セラミックスなどの無機材料を含むことができる。
セラミックス材料は、少なくとも１種の金属または半金属元素を含む組成物であり、その
金属または半金属元素としては、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、ランタノイ
ド、遷移金属元素、及びそれらの組合せが挙げられるがこれらに限定されない。セラミッ
クス材料は、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びそれらの組合せを含んでもよい。
さらに、セラミックス材料は、単結晶相、多結晶層、非晶相、及びそれらの組合せを含む
ことができる。セラミックス材料は、単結晶相、多結晶相、または非晶相から本質的にな
ることができることが理解されよう。

別の実施形態によれば、結合材は、ガラス材料を含むことができる。ガラス材料は非晶
相を有することができる。例えば結合材は、非晶相を有するガラス材料から本質的になる
ことができる。さらに別の実施形態によれば、結合材は、非ガラス材料を含むことができ
る。非ガラス材料は多結晶相を含むことができる。さらに別の実施形態においては、結合
材は、多結晶材料とガラス材料の混合物を含むことができる。

少なくとも１つの実施形態によれば、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改
良を容易にすることができる特定の含有量の酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を含むことができる
。酸化ホウ素は、結合材の総重量と比較して特定の重量パーセントで存在することができ
る。例えば酸化ホウ素は、３０重量％以下、例えば２８重量％以下、２６重量％以下、２
４重量％以下、またはさらには２２重量％以下としてもよい。別の例では、結合材は、５
重量％以上、例えば８重量％以上、１０重量％以上、１２重量％以上、またはさらには１
５重量％以上の酸化ホウ素を含むことができる。結合材における酸化ホウ素の重量パーセ
ントは、上述のいずれかの最小のパーセントからいずれかの最大のパーセントまでの範囲
内とすることができることが理解されよう。例えば結合材は、５重量％〜３０重量％の範
囲内、または８重量％〜２２重量％の範囲内の酸化ホウ素を含むことができる。

別の実施形態においては、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易に
することができる特定の含有量の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含むことができる。結合材の
総重量に対する酸化ケイ素の含有量は、例えば８０重量％以下、７５重量％以下、７０重
量％以下、６５重量％以下、５５重量％以下、５２重量％以下、またはさらには５０重量
％以下としてもよい。別の実施形態においては、結合材は、２５重量％以上、例えば３０
重量％以上、３５重量％以上、３８重量％以上、またはさらには４０重量％以上の酸化ケ
イ素を含むことができる。酸化ケイ素の含有量は、上述のいずれかの最小のパーセントか
らいずれかの最大のパーセントまでの範囲内とすることができることが理解されよう。例
えば酸化ケイ素の含有量は、３５重量％〜８０重量％の範囲内、または４０重量％〜６５
重量％の範囲内とすることができる。特定の実施形態においては、酸化ケイ素の含有量は
、４０重量％〜５０重量％の範囲内とすることができる。

特定の実施形態においては、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易
にすることができる特定の含有量の酸化ホウ素及び酸化ケイ素を含むことができる。酸化
ホウ素と酸化ケイ素の合計含有量は、８０重量％以下、例えば７７重量％以下、７５重量
％以下、７３重量％以下、７０重量％以下、またはさらには６５重量％以下としてもよい
。別の実施形態においては、酸化ホウ素と酸化ケイ素の合計含有量は、４０重量％以上、
４２重量％以上、４６重量％以上、４８重量％以上、またはさらには５０重量％以上とす
ることができる。酸化ホウ素と酸化ケイ素の合計含有量は、本明細書において開示する最
小のパーセントのいずれかと最大のパーセントのいずれかの範囲内とすることができるこ
とが理解されよう。例えば酸化ホウ素と酸化ケイ素の合計含有量は、４０重量％〜８０重
量％の範囲内、または４２重量％〜７７重量％の範囲内、または４６重量％〜７３重量％
の範囲内、または５０重量％〜６５重量％の範囲内とすることができる。

特定の例においては、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にする
ことができる、酸化ホウ素と酸化ケイ素の特定の比を有してもよい。結合材は、酸化ケイ
素と酸化ホウ素の重量パーセント比を有することができ、酸化ケイ素と酸化ホウ素の重量
パーセント比は、５．５：１（ＳｉＯ_２：Ｂ_２Ｏ_３）以下、例えば５．２：１以下、５：
１以下、またはさらには４．８：１以下としてもよい。他の例においては、酸化ケイ素と
酸化ホウ素の重量パーセント比は、１：１以上、１．３：１以上、１．５：１以上、１．
７：１以上、２．０：１以上、またはさらには２．２：１以上とすることができる。酸化
ケイ素と酸化ホウ素の重量パーセント比は、上述の最小の比のいずれかと最大の比のいず
れかの範囲内とすることができることが理解されよう。例えばその比は、１：１〜５．５
：１の範囲内、または１．５：１〜５．２：１の範囲内、または１．８：１〜５／０：１
の範囲内、または２．２：１〜４．８：１の範囲内とすることができる。

一実施形態によれば、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にする
ことができる含有量の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むことができる。結合材の総
重量に対する酸化アルミニウムの含有量は、３１重量％以下、例えば２８重量％以下、２
５重量％以下、２３重量％以下、またはさらには２０重量％以下としてもよい。別の実施
形態においては、結合材における酸化アルミニウムの含有量は、５重量％以上、８重量％
以上、１０重量％以上、１２重量％以上、またはさらには１４重量％以上とすることがで
きる。酸化アルミニウムの含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかと最大のパーセ
ントのいずれかの範囲内とすることができることが理解されよう。例えば酸化アルミニウ
ムの含有量は、５重量％〜３１重量％の範囲内、または１０重量％〜２５重量％の範囲内
とすることができる。

少なくとも１つの実施形態によれば、結合材は、研磨物品の形成の改良及び／または性
能の改良を容易にすることができる含有量のアルミニウム及びアルミナを含んでもよい。
例えば結合材は、結合材の総重量の１５重量％以上のアルミナ及びアルミニウム金属（Ａ
ｌ_２Ｏ_３／Ａｌ）を含むことができる。さらに他の例においては、結合材は、結合材の総
重量の１８重量％以上、例えば２０重量％以上、２２重量％以上、またはさらには２４重
量％以上のアルミナ及びアルミニウム金属（Ａｌ_２Ｏ_３／Ａｌ）を含むことができる。別
の非限定的実施形態においては、結合材は、結合材の総重量の４５重量％以下、例えば４
２重量％以下、４０重量％以下、３８重量％以下、３５重量％以下、またはさらには３２
重量％以下のアルミナ及びアルミニウム金属を含むことができる。結合材は、上述の最小
のパーセントのいずれかと最大のパーセントのいずれかを含む範囲内の含有量のアルミナ
及びアルミニウム金属を含むことができることが理解されよう。例えばアルミナ及びアル
ミニウム金属の含有量は、５重量％〜４５重量％の範囲内、または１０重量％〜４０重量
％の範囲内、または２２重量％〜３５重量％の範囲内とすることができる。

一実施形態においては、結合材は、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素を含むことができ
る。例えば、結合材の総重量に対する酸化アルミニウムと酸化ケイ素の合計含有量は、５
０重量％以上、例えば５２重量％以上、５６重量％以上、５８重量％以上、またはさらに
は６０重量％以上とすることができる。別の実施形態においては、酸化アルミニウムと酸
化ケイ素の合計含有量は、８０重量％以下、７７重量％以下、７５重量％以下、またはさ
らには７３重量％以下としてもよい。酸化アルミニウムと酸化ケイ素の合計含有量は、上
述の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれかまでの範囲内とするこ
とができることが理解されよう。例えば合計含有量は、５０重量％〜８０重量％の範囲内
、５６重量％〜７５重量％の範囲内、またはさらには６０重量％〜７３重量％の範囲内と
することができる。

特定の例においては、酸化ケイ素及び酸化アルミニウムは、研磨物品の形成及び／また
は性能の改良を容易にすることができる特定の重量パーセント比で存在することができる
。酸化ケイ素：酸化アルミニウム（ＳｉＯ_２：Ａｌ_２Ｏ_３）の重量パーセント比は、例え
ば２．５：１以下、例えば２．２：１以下、またはさらには２：１以下としてもよい。他
の例においては、酸化ケイ素：酸化アルミニウムの重量パーセント比は、１：１以上、１
．３：１以上、１．５：１以上、またはさらには１．７：１以上とすることができる。酸
化ケイ素と酸化アルミニウムの重量パーセント比は、上述の最小の比のいずれかと最大の
比のいずれかの範囲内とすることができることが理解されよう。例えばその比は、１：１
〜２．５：１の範囲内、または１．３：１〜２．２：１の範囲内とすることができる。

少なくとも１つの実施形態によれば、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改
良を容易にすることができる含有量の少なくとも１種のアルカリ土類酸化物化合物（ＲＯ
）を含むことができる。結合材の総重量に対するアルカリ土類酸化物化合物の合計含有量
は、３．０重量％以下、２．５重量％以下、または２重量％以下としてもよい。別の実施
形態においては、アルカリ土類酸化物化合物（ＲＯ）の合計含有量は、０．５重量％以上
、または０．８重量％以上とすることができる。アルカリ土類酸化物化合物の合計含有量
は、上述の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれかまでの範囲内と
することができることが理解されよう。例えば合計含有量は、０．５重量％〜３．０重量
％の範囲内、または０．８重量％〜２．５重量％の範囲内とすることができる。

特定の実施形態においては、アルカリ土類酸化物化合物は、酸化カルシウム（ＣａＯ）
、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化バリウム（ＢａＯ）、または酸化ストロンチウム（
ＳｒＯ）などを含むことができる。さらなる実施形態においては、結合材は、３種超の異
なるアルカリ土類酸化物化合物を含まない可能性がある。例えば結合材は、酸化カルシウ
ム、酸化マグネシウム、酸化バリウム、及び酸化ストロンチウムの群から選択される３種
超の異なるアルカリ土類酸化物化合物を含まない可能性がある。

別の実施形態によれば、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にす
る含有量の酸化カルシウム（ＣａＯ）を含むことができる。酸化カルシウムの含有量は、
結合材の総重量の０．５重量％以上、例えば０．８重量％以上、または１重量％以上とす
ることができる。さらに別の実施形態においては、酸化カルシウムの含有量は、３重量％
以下、例えば２．８重量％以下、２．５重量％以下、２重量％以下、または１．７重量％
以下としてもよい。酸化カルシウム化合物の含有量は、上述の最小のパーセントのいずれ
かから最大のパーセントのいずれかまで範囲内とすることができることが理解されよう。
例えば合計含有量は、０．５重量％〜３．０重量％の範囲内、０．８重量％〜２．５重量
％の範囲内、または１重量％〜１．７重量％の範囲内とすることができる。

別の実施形態によれば、結合材は、アルカリ酸化物化合物（Ｒ_２Ｏ）を含むことができ
る。例示的なアルカリ酸化物化合物としては、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化ナトリウ
ム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、または酸化セシウム（Ｃｓ_２Ｏ）などが含ま
れ得る。さらなる実施形態においては、結合材は、少なくとも１種のアルカリ酸化物化合
物を含むことができる。特に、アルカリ酸化物化合物は、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸
化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、酸化セシウム（Ｃｓ_２Ｏ）、及び
それらの組合せからなる化合物群から選択することができる。

別の実施形態によれば、結合材の総重量に対するアルカリ酸化物化合物の合計含有量は
、２５重量％以下、２２重量％以下、または２０重量％以下としてもよい。別の例では、
アルカリ酸化物化合物の合計含有量は、３重量％以上、５重量％以上、７重量％以上、ま
たは９重量％以上とすることができる。アルカリ酸化物化合物の合計含有量は、上述の最
小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれかまでの範囲内とすることがで
きることが理解されよう。その範囲としては、例えば３重量％〜２５重量％の範囲内、ま
たは７重量％〜２２重量％の範囲内が挙げられる。

例えば、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にすることができる
含有量の酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）を含むことができる。結合材の総重量に対する酸化リ
チウムの含有量は、１重量％以上、例えば１．５重量％以上、または２重量％以上とする
ことができる。別の例においては、酸化リチウムの含有量は、７重量％以下、６．５重量
％以下、６重量％以下、５．５重量％以下、または５重量％以下としてもよい。酸化リチ
ウムの含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれかま
での範囲内とすることができることが理解されよう。その範囲としては、例えば１重量％
〜７重量％、または１．５重量％〜６重量％の範囲内が挙げられる。別の実施形態におい
ては、結合材は、微量のＬｉ_２Ｏを含んでもよいし、本質的にＬｉ_２Ｏを含まなくてもよ
い。

別の実施形態では、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にするこ
とができる含有量の酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）を含むことができる。結合材の総重量に
対する酸化ナトリウムの含有量は、例えば３重量％以上、４重量％以上、または５重量％
以上とすることができる。別の例では、酸化ナトリウムの含有量は、１４重量％以下、例
えば１３重量％以下、１２重量％以下、１１重量％以下、または１０重量％以下としても
よい。酸化ナトリウムの含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセ
ントのいずれかまでの範囲内とすることができることが理解されよう。その範囲としては
、例えば３重量％〜１４重量％の範囲内、または４重量％〜１１重量％の範囲内が挙げら
れる。

別の実施形態においては、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易に
することができる含有量の酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）を含むことができる。例えば結合材の
総重量に対する酸化カリウムの含有量は、１重量％以上、１．５重量％以上、または２重
量％以上とすることができる。少なくとも１つの非限定的実施形態では、酸化カリウムの
含有量は、７重量％以下、例えば６．５重量％以下、６重量％以下、５．５重量％以下、
または５重量％以下としてもよい。酸化カリウムの含有量は、上述の最小のパーセントの
いずれかから最大のパーセントのいずれかまでの範囲内とすることができることが理解さ
れよう。その範囲としては、例えば１重量％〜７重量％、または１．５重量％〜６．５重
量％の範囲内が挙げられる。

特定の実施形態においては、結合材は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易
にすることができる含有量の酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）を含むことができる。例えば結合材の
総重量に対する酸化リンの合計含有量は、３．０重量％以下、例えば２．０重量％以下、
または１．０重量％以下としてもよい。特定の実施形態においては、結合材は酸化リンを
本質的に含まなくてもよい。

一実施形態によれば、結合材は、特定の酸化物化合物を本質的に含まない組成物を含む
ことができる。例えば結合材は、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２、Ｃｏ
Ａｌ_２Ｏ_４、及びＭｇＯからなる群から選択される酸化物化合物を本質的に含まない組成
物を含むことができる。

少なくとも１つの実施形態によれば、研磨粒子は、特定の平均結晶子サイズを有するナ
ノ結晶性アルミナを含むことができる。例えばナノ結晶性アルミナ粒子の平均結晶子サイ
ズは、０．１５ミクロン以下、例えば０．１４ミクロン以下、０．１３ミクロン以下、ま
たは０．１２ミクロン以下、またはさらには０．１１ミクロン以下としてもよい。別の実
施形態においては、平均結晶子サイズは、０．０１ミクロン以上、例えば０．０２ミクロ
ン以上、０．０５ミクロン以上、０．０６ミクロン以上、０．０７ミクロン以上、０．０
８ミクロン以上、または０．０９ミクロン以上とすることができる。平均結晶子サイズは
、上述の最小値のいずれかから最大値のいずれかまでを含む範囲内とすることができるこ
とが理解されよう。例えば平均結晶子サイズは、０．０１ミクロン〜０．１５ミクロン、
０．０５ミクロン〜０．１４ミクロン、または０．０７ミクロン〜０．１４ミクロンの範
囲内とすることができる。特定の実施形態においては、結晶子サイズは、０．０８ミクロ
ン〜０．１４ミクロンの範囲内とすることができる。

平均結晶子サイズは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡写真を使用して、無補正イン
ターセプト法に基づいて測定することができる。研磨結晶粒の試料は、エポキシ樹脂中で
ベークライトマウントを作製後、Ｓｔｒｕｅｒｓ Ｔｅｇｒａｍｉｎ ３０ポリッシング
ユニットを使用してダイヤモンドポリッシングスラリーでポリッシングすることにより調
製する。ポリッシング後、エポキシをホットプレート上で加熱し、次にポリッシングした
面を焼結温度未満の１５０℃で５分間、熱エッチングする。別個の結晶粒（５〜１０個の
粗粒）をＳＥＭマウント上にマウントし、次にＳＥＭプレパラート用に金コーティングす
る。３個の別個の研磨粒子のＳＥＭ顕微鏡写真を約５０，０００倍の倍率で取得し、次に
以下の工程を用いて無補正結晶子サイズを計算する。１）結晶構造図の１つの角から対角
まで、写真下部の黒色データ帯状部分を除いて対角線を描く（例えば、図７Ａ及び７Ｂを
参照のこと）；２）対角線の長さをＬ１及びＬ２として０．０１センチメートルの桁まで
測定して四捨五入する；３）対角線の各々が交わる結晶粒界の数（すなわち、結晶粒界交
差Ｉ１及びＩ２）を数え、対角線の各々について、この数を記録する；４）各顕微鏡写真
または図画面の下部にあるミクロンバーの長さ（センチメートル単位）（すなわち「バー
の長さ」）を測り、バーの長さ（ミクロン単位）をバーの長さ（センチメートル単位）で
割ることによって、バーナンバーの計算値を決定する；５）顕微鏡写真に書いた対角線の
合計センチメートルを足して（Ｌ１＋Ｌ２）、対角線の長さの合計を得る；６）両方の対
角線の結晶粒界交差の数を足して（Ｉ１＋Ｉ２）、結晶粒界交差の合計を得る；７）セン
チメートル単位の対角線の長さの合計（Ｌ１＋Ｌ２）を結晶粒界交差の合計（Ｉ１＋Ｉ２
）で割り、この数にバーナンバーの計算値をかける。このプロセスは、ランダムに選択し
た３つの異なる試料で３回以上別々に行って、平均結晶子サイズを得る。

バーナンバーの計算の一例として、写真に示されているバーの長さが０．４ミクロンで
あることを仮定する。定規を使用して測定したセンチメートル単位のバーの長さは２ｃｍ
である。バーの長さ０．４ミクロンを２ｃｍで割ると、バーナンバーの計算値として０．
２ｕｍ／ｃｍに等しい。平均結晶子サイズは、センチメートル単位の対角線の長さの合計
（Ｌ１＋Ｌ２）を、結晶粒界交差の合計（Ｉ１＋Ｉ２）で割り、この数にバーナンバーの
計算値をかける。

一実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナは、研磨粒子の総重量に対して５１重量％以
上のアルミナを含むことができる。例えばナノ結晶性アルミナ内のアルミナの含有量は、
約６０重量％以上、７０重量％以上、８０重量％以上、約８５重量％以上、またはさらに
はそれ以上、例えば９０重量％以上、９２重量％以上、９３重量％以上、もしくは９４重
量％以上とすることができる。非限定的な一実施形態においては、アルミナの含有量は、
９９．９重量％以下、例えば９９重量％以下、９８．５重量％以下、９８重量％以下、９
７．５重量％以下、９７重量％以下、９６．５重量％以下、または９６重量％以下として
もよい。アルミナの含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセント
のいずれかまでを含む範囲内とすることができることが理解されよう。例えばその含有量
は、６０重量％〜９９．９重量％の範囲内、７０重量％〜９９重量％の範囲内、８５重量
％〜９８重量％の範囲内、または９０重量％〜９６．５重量％の範囲内とすることができ
る。特定の実施形態においては、単結晶アルミナは、アルファアルミナなどの、本質的に
アルミナからなるものとすることができる。

本明細書において記載するように、ナノ結晶性アルミナは、多くの特定の特徴を有する
ことができる。これらの特徴は、研磨粒子に同様に当てはまり得る。例えば研磨粒子は、
ナノ結晶性アルミナの総重量に対するアルミナの含有量と同様の、研磨粒子の総重量に対
する重量パーセントのアルミナを含むことができる。例えば、研磨粒子における、研磨粒
子の総重量に対するアルミナの含有量は、６０重量％以上、例えば７０重量％以上、８０
重量％以上、８５重量％以上、９０重量％以上、９２重量％以上、９３重量％以上、また
は９４重量％以上とすることができる。別の例では、研磨粒子におけるアルミナの含有量
は、９９．９重量％以下、例えば９９重量％以下、９８．５重量％以下、９８重量％以下
、９７．５重量％以下、９７重量％以下、９６．５重量％以下、または９６重量％以下と
してもよい。研磨粒子は、上述の最小のパーセントと最大のパーセントの範囲内の含有量
のアルミナを含むことができることが理解されよう。例えばその含有量は、６０重量％〜
９９．９重量％の範囲内、７０重量％〜９９重量％の範囲内、８５重量％〜９８重量％の
範囲内、または９０重量％〜９６．５重量％の範囲内とすることができる。特定の実施形
態においては、研磨粒子は、アルファアルミナなどの、本質的にアルミナからなるものと
することができる。

一実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナは、少なくとも１種の添加物を含むことがで
きる。添加物は、遷移金属元素、希土類元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素
、ケイ素、またはそれらの組合せを含むことができる。さらなる実施形態においては、添
加物は、遷移金属元素、希土類元素、アルカリ金属元素、アルカリ土類金属元素、ケイ素
、及びそれらの組合せからなる群から選択することができる。ナノ結晶性アルミナに関す
る実施形態において記載する添加物は、研磨粒子に適用することができることが理解され
よう。一実施形態においては、研磨粒子は、本明細書において記載する添加物の１種また
は複数を含むことができる。

別の実施形態においては、添加物は、例えばマグネシウム、ジルコニウム、カルシウム
、ケイ素、鉄、イットリウム、ランタン、セリウム、またはそれらの組合せを含む材料を
含むことができる。さらなる実施形態においては、添加物は、マグネシウム、ジルコニウ
ム、カルシウム、ケイ素、鉄、イットリウム、ランタン、及びセリウムからなる群から選
択される２種以上の材料を含むことができる。ナノ結晶性アルミナは、アルミナと、１種
または複数の上記の添加物と、から本質的になってもよいことが理解されよう。研磨粒子
は、アルミナと、１種または複数の上記の添加物と、から本質的になることができること
も理解されよう。

一実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナ粒子の総重量に対する添加物の合計含有量は
、１２重量％以下、例えば１１重量％以下、１０重量％以下、９．５重量％以下、９重量
％以下、８．５重量％以下、８重量％以下、７．５重量％以下、７重量％以下、６．５重
量％以下、６重量％以下、５．８重量％以下、５．５重量％以下、または５．３重量％以
下、または５重量％以下としてもよい。別の実施形態においては、添加物の合計含有量は
、０．１重量％以上、例えば０．３重量％以上、０．５重量％以上、０．７重量％以上、
１重量％以上、１．３重量％以上、１．５重量％以上、または１．７重量％以上、２重量
％以上、２．３重量％以上、２．５重量％以上、２．７重量％以上、またはさらには３重
量％以上とすることができる。ナノ結晶性アルミナ中の添加物の合計含有量は、上述の最
小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれかまでを含む範囲内とすること
ができることが理解されよう。例えばその合計含有量は、０．１重量％〜１２重量％の範
囲内、例えば０．７重量％〜９．５重量％の範囲内、または１．３重量％〜５．３重量％
の範囲内とすることができる。研磨粒子の総重量に対する添加剤の合計含有量は、本明細
書の実施形態の同様のパーセント、または同様の範囲内を含むことができることも理解さ
れよう。

一実施形態においては、添加物は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にす
ることができる含有量の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含むことができる。ナノ結晶性ア
ルミナの総重量に対する酸化マグネシウムの含有量は、例えば０．１重量％以上、例えば
０．３重量％以上、０．５重量％以上、０．７重量％以上、または０．８重量％以上とす
ることができる。別の例では、酸化マグネシウムの含有量は、５重量％以下、例えば４．
５重量％以下、４重量％以下、３．５重量％以下、３重量％以下、または２．８重量％以
下としてもよい。酸化マグネシウムの含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかから
最大のパーセントのいずれかまでを含む範囲内とすることができることが理解されよう。
例えばその含有量は、０．１重量％〜５重量％の範囲内、０．３重量％〜４．５重量％の
範囲内、または０．７重量％〜２．８重量％の範囲内とすることができる。特定の実施形
態においては、ナノ結晶性アルミナは、アルミナと、本明細書において開示する最小値の
いずれかと最大値のいずれかの間の範囲内の酸化マグネシウムと、から本質的になっても
よい。研磨物品の総重量に対する酸化マグネシウムの含有量は、本明細書において記載す
るパーセントのいずれか、または範囲のいずれかを含むことができることも理解されよう
。別の特定の実施形態においては、研磨粒子は、ナノ結晶性アルミナと、本明細書におい
て開示する最小値のいずれかと最大値のいずれかの間の範囲内の酸化マグネシウムと、か
ら本質的になってもよい。

別の例では、添加物は酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を含むことができ、酸化ジルコニ
ウムは研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にすることができる。ナノ結晶性ア
ルミナの総重量に対する酸化ジルコニウムの含有量は、例えば０．１重量％以上、例えば
０．３重量％以上、０．５重量％以上、０．７重量％以上、０．８重量％以上、１重量％
以上、１．３重量％以上、１．５重量％以上、１．７重量％以上、または２重量％以上と
することができる。別の例では、酸化ジルコニウムの含有量は、８重量％以下、７重量％
以下、６重量％以下、５．８重量％以下、５．５重量％以下、または５．２重量％以下と
してもよい。酸化ジルコニウムの含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかから最大
のパーセントのいずれかまでを含む範囲内とすることができることが理解されよう。例え
ばその含有量は、０．１重量％〜８重量％の範囲内、０．３重量％〜７重量％の範囲内、
または０．５重量％〜５．８重量％の範囲内とすることができる。特定の実施形態におい
ては、ナノ結晶性アルミナは、アルミナと、本明細書の実施形態の範囲内の酸化ジルコニ
ウムと、から本質的になってもよい。研磨粒子の総重量に対する酸化ジルコニウムの含有
量は、本明細書において記述するパーセントのいずれか、または範囲のいずれかを含むこ
とができることも理解されよう。別の特定の実施形態においては、研磨粒子は、ナノ結晶
性アルミナと、上述の最小のパーセントのいずれかと最大のパーセントのいずれかの間の
範囲内のＺｒＯ２と、から本質的になってもよい。

一実施形態においては、添加物は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にす
ることができる特定の添加物比の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化ジルコニウム（Ｚ
ｒＯ_２）を含むことができる。添加物比（ＭｇＯ／ＺｒＯ_２）は、酸化ジルコニウムを１
とした場合の酸化マグネシウムの重量パーセント比とすることができ、ＭｇＯはナノ結晶
性アルミナにおけるＭｇＯの重量パーセントであり、ＺｒＯ_２はナノ結晶性アルミナにお
けるＺｒＯ_２の重量パーセントである。例えばこの比は、１．５以下、例えば１．４以下
、１．３以下、１．２以下、１．１以下、１以下、０．９５以下、０．９以下、０．８５
以下、０．８以下、０．７５以下、０．７以下、０．６５以下、０．６以下、または０．
５５以下とすることができる。別の例においては、添加物比（ＭｇＯ／ＺｒＯ_２）は、約
０．０１以上、０．０５以上、０．１以上、０．２以上、０．３以上、０．４以上、また
は０．５以上とすることができる。添加物比（ＭｇＯ／ＺｒＯ_２）は、上述の最小の比の
いずれかから最大の比のいずれかまでを含む範囲内とすることができることが理解されよ
う。例えば添加物比（ＭｇＯ／ＺｒＯ_２）は、０．０１〜１．５の範囲内、０．１〜１．
１の範囲内、または０．３〜０．９５の範囲内とすることができる。特定の実施形態にお
いては、ナノ結晶性アルミナは、アルミナと、本明細書において記載する最小の比のいず
れかから最大の比のいずれかまでを含む範囲内の添加物比の酸化マグネシウム及び酸化ジ
ルコニウムと、から本質的になることができる。研磨粒子は、本明細書において開示する
重量パーセント比の酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を含
むことができることも理解されよう。特定の実施形態においては、研磨粒子は、ナノ結晶
性アルミナと、本明細書において記載する最小の比のいずれかから最大の比のいずれかま
でを含む範囲内の添加物比の酸化マグネシウム及び酸化ジルコニウムと、から本質的にな
ってもよい。

一実施形態によれば、添加物は、酸化カルシウム（ＣａＯ）を含むことができる。ナノ
結晶性アルミナは、研磨物品の形成及び／または性能の改良を容易にすることができる、
ナノ結晶性アルミナの総重量に対する特定の含有量の酸化カルシウムを含むことができる
。例えば酸化カルシウムの含有量は、０．０１重量％以上、例えば０．０５重量％以上、
約０．０７重量％以上、０．１重量％以上、０．１５重量％以上、０．２重量％以上、ま
たは０．２５重量％以上とすることができる。別の例においては、含有量は、５重量％以
下、例えば４重量％以下、３重量％以下、２重量％以下、１重量％以下、０．７重量％以
下、または０．５重量％以下としてもよい。酸化カルシウムの含有量は、上述の最小の比
のいずれかから最大の比のいずれかまでを含む範囲内とすることができることが理解され
よう。例えばその含有量は、０．０１重量％〜５重量％の範囲内、０．０７重量％〜３重
量％の範囲内、または０．１５重量％〜０．７重量％の範囲内とすることができる。特定
の実施形態においては、ナノ結晶性アルミナは、アルミナと、本明細書において記載する
最小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれかまでを含む範囲内の含有量
の酸化カルシウムと、から本質的になることができる。研磨粒子の総重量に対する酸化カ
ルシウムの含有量は、本明細書において記述するパーセントのいずれか、または範囲のい
ずれかを含むことができることも理解されよう。別の特定の実施形態においては、研磨粒
子は、ナノ結晶性アルミナと、上述の最小のパーセントのいずれかと最大のパーセントの
いずれかの間の範囲内のＺｒＯ_２と、から本質的になってもよい。

別の実施形態によれば、添加物は、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化カルシウム（
ＣａＯ）を含むことができる。ナノ結晶性アルミナは、添加物比（ＣａＯ／ＭｇＯ）を有
することができ、ＭｇＯはナノ結晶性アルミナにおけるＭｇＯの重量パーセントであり、
ＣａＯはナノ結晶性アルミナにおけるＣａＯの重量パーセントである。その添加物比は、
形成及び／または性能の改良を容易にすることができる。例えば添加物比は、１以下、例
えば０．９５以下、０．９以下、０．８５以下、０．８以下、０．７５以下、０．７以下
、０．６５以下、０．６以下、０．５５以下、０．５以下、０．４５以下、または０．４
以下としてもよい。別の例では、その比は、０．０１以上、例えば０．０５以上、０．１
以上、０．１５以上、０．２以上、または０．２５以上とすることができる。添加物比（
ＣａＯ／ＭｇＯ）は、上述の最小の比のいずれかと最大の比のいずれかを含む範囲内とす
ることができることが理解されよう。例えば添加物比は、０．０１〜１の範囲内、０．０
５〜０．９の範囲内、または０．１〜０．７５の範囲内とすることができる。特定の実施
形態においては、ナノ結晶性アルミナは、アルミナと、本明細書において記載する最小の
比のいずれかと最大の比のいずれかを含む範囲内の添加物比の酸化マグネシウム及び酸化
カルシウムと、から本質的になることができる。酸化マグネシウムに対する酸化カルシウ
ムの添加物比は、本明細書において記載する比のいずれか、または範囲のいずれかを含む
ことができることも理解されよう。別の特定の実施形態においては、研磨粒子は、ナノ結
晶性アルミナと、上述の最小の比のいずれかと最大の比のいずれかの間の範囲内の添加物
比の酸化カルシウム及び酸化マグネシウムと、から本質的になってもよい。

一実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナは、希土類酸化物を含むことができる。希土
類酸化物の例としては、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化プラセオジム、酸化サマ
リウム、酸化イッテルビウム、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化ガドリニウム、酸化ジ
スプロシウム、酸化エルビウム、またはそれらの前駆体などが含まれ得る。特定の実施形
態においては、希土類酸化物は、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化プラセオジム、
酸化サマリウム、酸化イッテルビウム、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化ガドリニウム
、酸化ジスプロシウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの組合せからなる
群から選択することができる。別の実施形態においては、ナノ結晶性アルミナは、希土類
酸化物及び鉄を本質的に含まないものとすることができる。さらなる実施形態においては
、研磨粒子は、希土類、２価陽イオン、及びアルミナを含有するする相であって、磁鉛鉱
構造の形態としてもよい相を含むことができる。磁鉛鉱構造の例はＭｇＬａＡｌ_１１Ｏ_１
９である。

一実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナは、希土類アルミナ結晶子を含むことができ
る。別の実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナは、希土類アルミン酸塩相を含むことが
できる。さらに、別の実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナは、スピネル材料を含むこ
とができる。研磨粒子は、希土類アルミナ結晶子、希土類アルミン酸塩相、またはスピネ
ル材料を含むことができることが理解されよう。

一実施形態によれば、ナノ結晶性アルミナは、ナノ結晶性粒子（例えば、結晶粒または
ドメイン）を含むことができ、ナノ結晶性粒子は、研磨物品の形成及び／または性能の改
良に好適であってもよい。特定の実施形態においては、各ナノ結晶性粒子は、各ナノ結晶
性粒子の全体積の５０体積％以上の結晶性材料、例えば単結晶材料または多結晶材料を含
むことができる。例えば各粒子は、７５体積％以上の結晶性材料、８５体積％以上の結晶
性材料、９０体積％以上の結晶性材料、または９５体積％以上の結晶性材料を含むことが
できる。特定の実施形態においては、ナノ結晶性粒子は、本質的に結晶性材料からなるこ
とができる。上記のナノ結晶性アルミナの特徴は、研磨粒子に適用することができること
が理解されよう。例えば各研磨粒子は、各研磨粒子の全体積の５０体積％以上の結晶性材
料、例えば単結晶材料または多結晶材料を含むことができる。さらに、研磨粒子は、アル
ファアルミナと、本明細書の実施形態において記載する１種または複数の添加物と、を含
む結晶性材料から本質的になるものとしてもよいことが理解されよう。より詳細には、少
なくとも１つの実施形態においては、研磨粒子は、アルファアルミナと、本明細書の実施
形態において記載する１種または複数の添加物と、からなる結晶性材料から本質的になる
ものとしてもよい。

一実施形態においては、ナノ結晶性アルミナは、ビッカース硬度及び密度を含めた特定
の物理特性を有することができる。例えばナノ結晶性アルミナのビッカース硬度は、１８
ＧＰａ以上、１８．５ＧＰａ以上、１９ＧＰａ以上、またはさらには１９．５ＧＰａ以上
とすることができる。別の例においては、ナノ結晶性アルミナのビッカース硬度は、２６
．５ＧＰａ以下、例えば２６ＧＰａ以下、２５．５ＧＰａ以下、２５ＧＰａ以下、または
さらには２４．５ＧＰａ以下としてもよい。ナノ結晶性アルミナは、上述の最小値のいず
れかから最大値のいずれかまでを含む範囲内のビッカース硬度を有することができること
が理解されよう。例えばビッカース硬度は、１８ＧＰａ〜２４．５の範囲内、または１９
ＧＰａ〜２４ＧＰａの範囲内とすることができる。別の実施形態においては、ナノ結晶性
アルミナの物理特性は、同様にして研磨粒子に適用することができる。例えば研磨粒子は
、上述のビッカース硬度を有することができる。

ビッカース硬度は、研磨結晶粒のポリッシングした面でのダイヤモンド押込み法（当技
術分野で周知である）に基づいて測定することが理解されよう。研磨結晶粒の試料は、エ
ポキシ樹脂中でベークライトマウントを作製後、Ｓｔｒｕｅｒｓ Ｔｅｇｒａｍｉｎ ３
０ポリッシングユニットを使用してダイヤモンドポリッシングスラリーでポリッシングす
ることにより調製する。Ｉｎｓｔｒｏｎ−Ｔｕｋｏｎ ２１００ Ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎ
ｅｓｓテスターを使用し、５００ｇｍの負荷と５０倍対物レンズを用いて、５つの異なる
研磨粒子で、５回のダイヤモンド押込みを測定する。測定値はビッカース単位であり、ビ
ッカース単位を１００で割ることによってＧＰａに変換する。好適な試料サイズを目的と
して、硬度の平均及び範囲を報告し、統計学的に関連する計算を行う。

一実施形態においては、ナノ結晶性アルミナは比破砕性を有することができ、比破砕性
は、同じ粗粒サイズを有する微結晶性アルミナの破壊と比較した、ナノ結晶性アルミナの
破壊である。両方の破壊は、以下でより詳細に開示する方法と同じ方法で測定する。ナノ
結晶性アルミナの比破砕性は、パーセントの形式で表すことができ、対応する微結晶性ア
ルミナの破砕性を基準とみなして１００％に設定する。一実施形態においては、ナノ結晶
性アルミナの比破砕性は、１００％超とすることができる。例えばナノ結晶性アルミナの
比破砕性は、１０２％以上、例えば１０５％以上、１０８％以上、１１０％以上、１１２
％以上、１１５％以上、１２０％以上、１２５％以上、または１３０％以上とすることが
できる。別の例においては、ナノ結晶性アルミナの比破砕性は、１６０％以下としてもよ
い。

比破砕性は一般に、平均直径３／４インチの炭化タングステンボールを使用して、所定
の時間、粒子試料を粉砕し、ボールミルから得られた材料をふるいにかけ、基準試料の破
壊パーセントに対する試料の破壊パーセントを測定することによって測定する。本発明の
実施形態においては、基準試料は、同じ粗粒サイズを有する微結晶性アルミナ試料であっ
た。

ボールミルの前に、基準試料（例えば、Ｓａｉｎｔ−Ｇｏｂａｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔ
ｉｏｎからＣｅｒｐａｓｓ（登録商標）ＨＴＢとして入手可能な微結晶性アルミナ）の結
晶粒約３００グラム〜３５０グラムを、ＷＳ Ｔｙｌｅｒ Ｉｎｃ製のＲｏ−Ｔａｐ（登
録商標）ふるい振とう機（型式ＲＸ−２９）に置いた１セットのスクリーンを使用してふ
るいにかける。スクリーンの粗粒サイズは、標的粒径の上下の既定数及び既定種類のふる
いを使用するよう、ＡＮＳＩの表３に従って選択する。例えば粗粒の標的粒径が８０の場
合には、プロセスでは以下の米国標準ふるいサイズ、１）６０、２）７０；３）８０；４
）１００；及び５）１２０を使用する。スクリーンは、スクリーンの粗粒サイズが上から
下に大きくなるよう重ねて、底部のスクリーンの下に受け皿を置いて、全てのスクリーン
を通過して落ちる結晶粒を収集する。Ｒｏ−Ｔａｐ（登録商標）ふるい振とう機を、毎分
２８７±１０振動の速度、タップ数カウント１５０±１０で１０分間作動させ、標的粗粒
サイズを有するスクリーン（以後、標的スクリーンと呼ぶ）上の粒子のみを標的粒径試料
として収集する。他の材料の試験試料に対して同じプロセスを繰り返し、標的粒径試料を
収集する。

ふるいにかけた後、標的粒径試料の各々の一部分を粉砕に付す。

きれいな空のミル容器をロールミルに設置する。ローラーのスピードを３０５ｒｐｍに
設定し、ミル容器のスピードを９５ｒｐｍに設定する。平均直径３／４インチの扁平球状
の炭化タングステンボール約３５００グラムを容器に入れる。基準材料試料の標的粒径試
料１００グラムを、ボールと共にミル容器に入れる。容器を閉じ、ボールミルに設置し、
１分〜１０分の間作動させる。ボールミルを停止し、Ｒｏ−Ｔａｐ（登録商標）ふるい振
とう機、及び標的粒径試料の作製において使用したものと同じスクリーンを使用して、ボ
ールと結晶粒をふるいにかける。上述の条件と同じ条件を使用してロータリータッパーを
５分間作動させ、標的粒径試料を得る。標的スクリーンを通過して落ちる粒子を全て収集
して秤量する。基準試料の破壊パーセントは、標的スクリーンを通過した結晶粒の質量を
、標的粒径試料の始めの質量（すなわち１００グラム）で割ったものである。破壊パーセ
ントが４８％〜５２％の範囲内である場合、２回目の標的粒径試料１００グラムを、１回
目の試料に使用した条件と全く同じ条件を使用して試験し、再現性を測定する。２回目の
試料が４８％〜５２％の破壊パーセントを示す場合、値を記録する。２回目の試料が４８
％〜５２％の破壊パーセントを示さない場合、粉砕時間を調節するか、または、別の試料
を得て破壊パーセントが４８％〜５２％の範囲内になるまで粉砕時間を調節する。試験は
、連続した２つの試料で４８％〜５２％の範囲内の破壊パーセントが示されるまで繰り返
し、これらの結果を記録する。

代表的な試料材料（例えば、ナノ結晶性アルミナ粒子）の破壊パーセントは、４８％〜
５２％の破壊を有する基準試料を測定する方法と同じ方法で測定する。ナノ結晶性アルミ
ナ試料の比破砕性は、基準微結晶性試料の破壊と比較したナノ結晶性試料の破壊である。

別の例においては、ナノ結晶性アルミナは、３．８５ｇ／ｃｃ以上、例えば３．９ｇ／
ｃｃ以上、または３．９４ｇ／ｃｃ以上の密度を有することができる。別の実施形態にお
いては、ナノ結晶性アルミナの密度は、４．１２ｇ／ｃｃ以下、例えば４．０８ｇ／ｃｃ
以下、４．０２ｇ／ｃｃ以下、またはさらには４．０１ｇ／ｃｃ以下としてもよい。ナノ
結晶性アルミナは、本明細書において記載する最小値のいずれかから最大値のいずれかま
でを含む範囲内の密度を有することができることが理解されよう。例えば密度は、３．８
５ｇ／ｃｃ〜４．１２ｇ／ｃｃ、または３．９４ｇ／ｃｃ〜４．０１ｇ／ｃｃの範囲内と
することができる。研磨粒子の密度は、本明細書において記載する値のいずれか、または
範囲のいずれかを含むことができることも理解されよう。

一実施形態によれば、研磨粒子は、少なくとも１種類の研磨粒子を含むことができる。
例えば研磨粒子は、第１の種類の研磨粒子と、第２の種類の研磨粒子と、を含むブレンド
を含むことができる。第１の種類の研磨粒子は、本明細書の実施形態のいずれかによるナ
ノ結晶性アルミナを含む研磨粒子を含む。第２の種類の研磨粒子は、酸化物、炭化物、窒
化物、ホウ化物、オキシ炭化物、オキシ窒化物、超砥粒、炭素系材料、凝集体、集合体、
成形研磨粒子、希釈剤粒子、及びそれらの組合せからなる群から選択される少なくとも１
種の材料を含むことができる。特定の実施形態においては、研磨粒子は、本質的にナノ結
晶性アルミナからなることができる。

一実施形態においては、本明細書の実施形態の研磨物品の本体部は、固定研磨物品を含
むことができる。別の実施形態においては、本体部は、砥石物品を含むことができる。砥
石物品は、結合材の３次元マトリックスに含有された研磨結晶粒を含むことができる。砥
石本体部は、当業者に公知の任意の好適な形状に形成させてもよい。好適な形状としては
、研磨ホイール、円錐、ホーン、カップ、フランジ付きホイール、先細カップ、セグメント、軸付先端ツール、円盤、薄型ホイール、及び大径切断ホイールなどが挙げられるが、これらに限定されない。

一実施形態によれば、研磨物品の本体部は、研磨物品の形成及び／または性能の改良を
容易にすることができる特定の含有量の研磨粒子を含むことができる。例えば研磨粒子の
含有量は、本体部の全体積の２体積％以上、４体積％以上、６体積％以上、８体積％以上
、１０体積％以上、１２体積％以上、１４体積％以上、１６体積％以上、１８体積％以上
、２０体積％以上、２５体積％以上、３０体積％以上、またはさらには３５体積％以上と
することができる。別の例においては、砥石本体部中の研磨粒子の含有量は、６５体積％
以下、例えば６４体積％以下、６２体積％以下、６０体積％以下、５８体積％以下、５６
体積％以下、約５４体積％以下、５２体積％以下、５０体積％以下、４８体積％以下、４
６体積％以下、４４体積％以下、４２体積％以下、４０体積％以下、３８体積％以下、３
６体積％以下、３４体積％以下、３２体積％以下、３０体積％以下、または２８体積％超
、２６体積％以下、２４体積％以下、２２体積％以下、または２０体積％以下としてもよ
い。研磨粒子の含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかと最大のパーセントのいず
れかを含む範囲内とすることができることが理解されよう。例えば本体部における研磨粒
子の含有量は、２体積％〜６４体積％の範囲内、１２体積％〜６２体積％の範囲内、また
は２０体積％〜５８体積％の範囲内とすることができる。

一実施形態においては、本体部の全体積に対するナノ結晶性アルミナの含有量は、研磨
物品の形成及び／または性能の改良を容易にするよう制御してもよい。例えばナノ結晶性
アルミナの含有量は、１体積％以上、例えば２体積％以上、４体積％以上、６体積％以上
、８体積％以上、１０体積％以上、１２体積％以上、１４体積％以上、１６体積％以上、
１８体積％以上、２０体積％以上、２５体積％以上、３０体積％以上、または３５体積％
以上とすることができる。別の実施形態においては、ナノ結晶性アルミナの含有量は、６
５体積％以下、例えば６４体積％以下、６２体積％以下、６０体積％以下、５８体積％以
下、５６体積％以下、約５４体積％以下、５２体積％以下、５０体積％以下、４８体積％
以下、４６体積％以下、４４体積％以下、４２体積％以下、４０体積％以下、３８体積％
以下、３６体積％以下、３４体積％以下、３２体積％以下、３０体積％以下、または２８
体積％超、２６体積％以下、２４体積％以下、２２体積％以下、または２０体積％以下と
してもよい。研磨粒子の含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセ
ントのいずれかまでを含む範囲内とすることができることが理解されよう。例えば本体部
におけるナノ結晶性アルミナの含有量は、２体積％〜６４体積％の範囲内、１２体積％〜
６２体積％の範囲内、または２０体積％〜５８体積％の範囲内とすることができる。

一実施形態によれば、本体部は、本明細書に実施形態において、特定の含有量の結合材
を含むことができる。例えば本体部の全体積に対する結合材の含有量は、１体積％以上、
例えば２体積％以上、５体積％以上、１０体積％以上、２０体積％以上、３０体積％以上
、３５体積％以上、４０体積％以上、または４５体積％以上とすることができる。別の例
では、結合材の含有量は、９８体積％以下、例えば９５体積％以下、９０体積％以下、８
５体積％以下、８０体積％以下、７５体積％以下、７０体積％以下、６５体積％以下、ま
たは６０体積％以下、５５体積％以下、５０体積％以下、または４５体積％以下、４０体
積％以下、または３５体積％以下、３０体積％以下、または２５体積％以下としてもよい
。結合材の含有量は、上述の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれ
かまでを含む範囲内とすることができることが理解されよう。例えば本体部における結合
材の含有量は、１体積％〜９８体積％の範囲内、５体積％〜８５体積％の範囲内、または
２０体積％〜７０体積％の範囲内とすることができる。

研磨物品の本体部は、特定の気孔率を有するよう形成させることができる。一実施形態
においては、気孔率は、本体部の全体積の１体積％以上とすることができる。例えば気孔
率は、２体積％以上、４体積％以上、６体積％以上、８体積％以上、１０体積％以上、１
２体積％以上、１４体積％以上、１６体積％以上、１８体積％以上、２０体積％以上、２
５体積％以上、３０体積％以上、４０体積％以上、４５体積％以上、５０体積％以上、ま
たは５５体積％以上とすることができる。別の実施形態においては、本体部の気孔率は、
８０体積％以下としてもよい。例えば気孔率は、７５体積％以下、７０体積％以下、６０
体積％以下、５５体積％以下、５０体積％以下、４５体積％以下、４０体積％以下、３５
体積％以下、３０体積％以下、２５体積％以下、２０体積％以下、１５体積％以下、１０
体積％以下、５体積％以下、または２体積％以下としてもよい。本体部の気孔率は、上述
の最小のパーセントのいずれかから最大のパーセントのいずれかまでを含む範囲内とする
ことができることが理解されよう。例えば本体部における結合材の含有量は、１体積％〜
８０体積％の範囲内、８体積％〜５５体積％の範囲内、または１４体積％〜３０体積％の
範囲内とすることができる。

本体部の気孔は、様々な形態とすることができる。例えば気孔は、閉気孔もしくは開気
孔とすることができ、または閉気孔及び開気孔を含むことができる。一実施形態において
は、気孔は、閉気孔、開気孔、及びそれらの組合せからなる群から選択される種類の気孔
を含むことができる。別の実施形態においては、気孔の大部分は、開気孔を含むことがで
きる。特定の実施形態においては、全ての気孔は、本質的に開気孔とすることができる。
さらに、別の実施形態においては、気孔の大部分は、閉気孔を含むことができる。例えば
全ての気孔は、本質的に閉気孔とすることができる。

本体部は、特定の平均細孔径を有する細孔を含むことができる。一実施形態においては
、平均細孔径は、５００ミクロン以下、例えば４５０ミクロン以下、４００ミクロン以下
、３５０ミクロン以下、３００ミクロン以下、２５０ミクロン以下、２００ミクロン以下
、１５０ミクロン以下、または１００ミクロン以下としてもよい。別の実施形態において
は、平均細孔径は、０．０１ミクロン以上、０．１ミクロン以上、または１ミクロン以上
とすることができる。本体部は、上述の最小値のいずれかから最大値のいずれかまでを含
む範囲内の平均細孔径を有することができることが理解されよう。例えば本体部の平均細
孔径は、０．０１ミクロン〜５００ミクロンの範囲内、０．１ミクロン〜３５０ミクロン
の範囲内、または１ミクロン〜２５０ミクロンの範囲内とすることができる。

一実施形態によれば、本明細書の実施形態の研磨粒子は非凝集化粒子を含むことができ
、例えばナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子は、非凝集化粒子とすることができる。別の
実施形態によれば、研磨粒子は凝集化粒子を含むことができ、例えばナノ結晶性アルミナ
を含む研磨粒子は、凝集化粒子とすることができる。

一実施形態においては、ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子は、成形研磨粒子である。
粒子は、２次元形状、３次元形状、またはそれらの組合せを有することができる。例示的
な２次元形状としては、正多角形、非正多角形、不規則形状、三角形、部分的に凹んだ三
角形、四辺形、長方形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、楕円、ギリシャ語アル
ファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、及びそれ
らの組合せが挙げられる。一実施形態によれば、研磨粒子は、上述の２次元形状物のいず
れかからなることができる。例示的な３次元形状には、多面体、ピラミッド形、楕円体、
球、角柱、円柱、円錐、四面体、立方体、直方体、菱面体、角錐台、頂部が切断された楕
円体、頂部が切断された球、円錐台、五面体、六面体、七面体、八面体、九面体、十面体
、ギリシャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベッ
ト文字、漢字、複合多角形形状、不規則形状の輪郭、火山形状、モノスタティック形状、
及びそれらの組合せが含まれ得る。モノスタティック形状は、単一の安定静止位置を有す
る形状とすることができる。別の実施形態によれば、研磨粒子は、上述の３次元形状物の
いずれかからなることができる。特定の実施形態においては、成形研磨粒子は、三角形の
２次元形状を有することができる。別の特定の実施形態においては、成形研磨粒子は、部
分的に凹んだ三角形の２次元形状を有することができる。成形研磨粒子及び形成方法は、
Ｄｏｒｕｋ Ｏ． ＹｅｎｅｒらによるＵＳ２０１３／０２３６７２５Ａ１、及びＤｏｒ
ｕｋ Ｏ． ＹｅｎｅｒらによるＵＳ２０１２／０１６７４８１において見出すことがで
き、これらは両方ともに、参照によってその全体を本明細書に組み入れる。

図２は、例示的な成形研磨粒子２００の斜視図を含む。成形研磨粒子は、３次元形状を
有する本体部２０１を含むことができる。本体部２０１は概して、第１の端面２０２と第
２の端面２０４とを有する角柱とすることができる。さらに、成形研磨粒子２００は、第
１の端面２０２と第２の端面２０４の間に延在する第１の側面２１０を含むことができる
。第２の側面２１２は、第１の側面２１０に隣接して、第１の端面２０２と第２の端面２
０４の間に延在してもよい。示すように、成形研磨粒子２００は、第２の側面２１２及び
第１の側面２１０に隣接して、第１の端面２０２と第２の端面２０４の間に延在する第３
の側面２１４も含んでもよい。示すように、成形研磨粒子本体部２０１の各端面２０２、
２０４は、概して三角形の形状としてもよい。各側面２１０、２１２、２１４は、概して
長方形の形状としてもよい。さらに、端面２０２、２０４に平行な平面での成形研磨粒子
本体部２０１の断面は、概して三角形である。

図３は、別の研磨粒子３００の斜視図を含む。示すように、研磨粒子３００は、上面３
０５と、上面３０５の反対側の底面３０６と、を有する本体部３０１を含む３次元形状を
有することができる。さらに示すように、本体部３０１は、上面３０５と底面３０６の間
に延在する側面３０２、３０３、３０７、及び３０８を有するよう形成させることができ
る。

示すように、本体部３０１は、本体部の長さ（Ｌｂ）、本体部の幅（Ｗｂ）、及び本体
部の厚さ（Ｔｂ）を有することができ、Ｌｂ＞Ｗｂ、Ｌｂ＞Ｔｂ、及びＷｂ＞Ｔｂである
。特定の実施形態においては、本体部は、１：１以上の第１のアスペクト比（Ｌｂ：Ｗｂ
）を有するよう形成させることができる。例えばアスペクト比（Ｌｂ：Ｗｂ）は、２：１
以上、３：１以上、５：１以上、または１０：１以上とすることができる。別の例におい
ては、アスペクト比（Ｌｂ：Ｗｂ）は、１０００：１以下、または５００：１以下として
もよい。アスペクト比（Ｌｂ：Ｗｂ）は、上述の最小値のいずれかから最大値のいずれか
までを含む範囲内、例えば１：１〜１０００：１とすることができることが理解されよう
。別の実施形態によれば、本体部は、１：１以上、２：１以上、３：１以上、５：１以上
、または１０：１以上の第２のアスペクト比（Ｌｂ：Ｔｂ）を有することができる。第２
のアスペクト比は、約１０００：１以下としてもよい。第２のアスペクト比（Ｌｂ：Ｔｂ
）は、上述の最小値のいずれかから最大値のいずれかまでを含む範囲内、例えば１：１〜
１０００：１とすることができることが理解されよう。さらに、別の実施形態によれば、
本体部は、１：１以上、２：１以上、３：１以上、５：１以上、または１０：１以上の第
３のアスペクト比（Ｗｂ：Ｔｂ）を有することができる。第３のアスペクト比は、約１０
００：１以下としてもよい。第３のアスペクト比（Ｗｂ：Ｔｂ）は、上述の最小値のいず
れかから最大値のいずれかまでを含む範囲内、例えば１：１〜１０００：１とすることが
できることが理解されよう。

さらなる実施形態においては、本体部の長さ（Ｌｂ）、本体部の幅（Ｗｂ）、及び本体
部の厚さ（Ｔｂ）のうちの少なくとも１つは、０．１ミクロン以上の平均寸法を有するこ
とができる。例えば平均寸法は、１ミクロン以上、１０ミクロン以上、５０ミクロン以上
、１００ミクロン以上、または１５０ミクロン以上、２００ミクロン以上、４００ミクロ
ン以上、６００ミクロン以上、８００ミクロン以上、または１ｍｍ以上とすることができ
る。別の例では、平均寸法は、２０ｍｍ以下、例えば１８ｍｍ以下、１６ｍｍ以下、１４
ｍｍ以下、１２ｍｍ以下、１０ｍｍ以下、８ｍｍ以下、６ｍｍ以下、または４ｍｍ以下と
してもよい。平均寸法は、上述の最小値のいずれかから最大値のいずれかまでを含む範囲
内、例えば１ミクロン〜２０ｍｍ、１０ミクロン〜１８ｍｍ、５０ミクロン〜１４ｍｍ、
または２００ミクロン〜８ｍｍとすることができることが理解されよう。

一実施形態によれば、本体部は、本体部の長さと本体部の幅とによって画定される平面
において、断面形状を有することができる。その断面形状には、三角形、四辺形、長方形
、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、楕円、ギリシャ語アルファベット文字、ラテ
ン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、及びそれらの組合せが含まれ得
る。別の実施形態によれば、本体部は、本体部の長さと本体部の厚さとによって画定され
る平面において、断面形状を有することができる。その断面形状には、三角形、四辺形、
長方形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、楕円、ギリシャ語アルファベット文字
、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、及びそれらの組合せが含
まれ得る。本体部は、上述の形状のいずれかの断面形状を有することができる。例えば図
４は、幅と厚さとによって画定される面で見た場合に、概して四辺形形状、より詳細には
長方形の２次元形状を有する研磨粒子４００の断面図を含む。あるいは、図５は、長さと
幅とによって画定される平面で見た場合に、概して八角形の２次元形状を有することがで
きる研磨粒子５００の斜視図を含む。

多くの異なる態様及び実施形態が可能である。これらの態様及び実施形態のいくつかは
本明細書において記載されている。本明細書を読了後、当業者であれば、これらの態様及
び実施形態が単に説明用であり、本発明の範囲を限定するものではないことを認識するで
あろう。さらに、当業者であれば、アナログ回路を含む一部の実施形態は、デジタル回路
を使用して同様に実施することができ、逆の場合も同様であることを理解するであろう。
実施形態は、以下に挙げる実施形態のいずれか１つまたは複数に従ってもよい。

実施形態１。
セラミックスを含む無機材料を含む結合材；及び
結合材に含有された研磨粒子であって、ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子
を含む本体部
を含む研磨物品。

実施形態２。
セラミックスを含む無機材料を含む結合材；及び
結合材に含有された研磨粒子であって、ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子
を含む混合物を形成させること；ならびに
混合物を、約９００℃以上かつ約１２００℃以下の形成温度に加熱することによって、
混合物を研磨物品へと形成させること
を含む、研磨物品を形成させる方法。

実施形態３。結合材が、非晶相を有するガラス材料を含む、実施形態１または２に記載
の研磨物品または方法。

実施形態４。結合材が、多結晶相を有する非ガラス材料を含む、実施形態１または２に
記載の研磨物品または方法。

実施形態５。結合材が、多結晶材料とガラス材料の混合物を含む、実施形態１または２
に記載の研磨物品または方法。

実施形態６。結合材が、非晶相を有するガラス材料から本質的になる、実施形態１また
は２に記載の研磨物品または方法。

実施形態７。結合材が、結合材の総重量の約３０重量％以下、または約２８重量％以下
、または約２６重量％以下、または約２４重量％以下、または約２２重量％以下の酸化ホ
ウ素（Ｂ_２Ｏ_３）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８。結合材が、結合材の総重量の約５重量％以上、または約８重量％以上、ま
たは約１０重量％以上、または約１２重量％以上、または約１５重量％以上の酸化ホウ素
（Ｂ_２Ｏ_３）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態９。結合材が、結合材の総重量の約８０重量％以下、または約７５重量％以下
、または約７０重量％以下、または約６５重量％以下、または約６０重量％以下、または
約５５重量％以下、または約５２重量％以下、または約５０重量％以下の酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ_２）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１０。結合材が、結合材の総重量の約２５重量％以上、または約３５重量％以
上、または約３８重量％以上、または約４０重量％以上の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含む
、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１１。結合剤が、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含み
、酸化ホウ素及び酸化ケイ素の合計含有量が、約８０重量％以下、または約７７重量％以
下、または約７５重量％以下、または約７３重量％以下、または約７０重量％以下、また
は約７０重量％以下、または約６５重量％以下である、実施形態１または２に記載の研磨
物品または方法。

実施形態１２。結合剤が、酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）を含み
、酸化ホウ素及び酸化ケイ素の合計含有量が、約４０重量％以上、または約４２重量％以
上、または約４６重量％以上、または約４８重量％以上、または５０重量％以上である、
実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１３。結合材が、約５．５：１以下、または約５．２：１以下、または約５：
１以下、または４．８：１以下の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の重量パーセント：酸化ホウ素
（Ｂ_２Ｏ_３）の重量パーセントの比を有する、実施形態１または２に記載の研磨物品また
は方法。

実施形態１４。結合材が、約１：１以上、または約１．３：１以上、または約１．５：
１以上、または約１．７：１以上、または２．０：１以上、または２．２：１以上の酸化
ケイ素（ＳｉＯ_２）の重量パーセント：酸化ホウ素（Ｂ_２Ｏ_３）の重量パーセントの比を
有する、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１５。結合剤が、結合材の総重量の約５重量％以上、または約８重量％以上、
または約１０重量％以上、または約１２重量％以上、または約１４重量％以上の酸化アル
ミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１６。結合剤が、結合材の総重量の約３０重量％以下、または約２８重量％以
下、または約２５重量％以下、または約２３重量％以下、または約２０重量％以下の酸化
アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１７。結合剤が、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２
）を含み、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の合計含有量が、約５０重量％以上、または
約５２重量％以上、または約５６重量％以上、または約５８重量％以上、または約６０重
量％以上である、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１８。結合剤が、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２
）を含み、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素の合計含有量が、約８０重量％以下、または
約７７重量％以下、または約７５重量％以下、または約７３重量％以下である、実施形態
１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態１９。結合材が、約２．５：１以下、または約２．２：１以下、または約２：
１以下の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の重量パーセント：酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の
重量パーセントの比を有する、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態２０。結合材が、約１：１以上、または約１．３：１以上、または約１．５：
１以上、または約１．７：１以上の酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）の重量パーセント：酸化アル
ミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の重量パーセントの比を有する、実施形態１または２に記載の研
磨物品または方法。

実施形態２１。結合材が、少なくとも１種のアルカリ土類酸化物化合物（ＲＯ）を含み
、アルカリ土類酸化物化合物（ＲＯ）の合計含有量が、結合材の総重量の約３．０重量％
以下、または約２．５重量％以下、または約２重量％以下である、実施形態１または２に
記載の研磨物品または方法。

実施形態２２。結合材が、少なくとも１種のアルカリ土類酸化物化合物（ＲＯ）を含み
、アルカリ土類酸化物化合物（ＲＯ）の合計含有量が、約０．５重量％以上、または０．
８重量％以上である、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態２３。結合材が、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、
酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）の群から選択される、約３種以
下の異なるアルカリ土類酸化物化合物（ＲＯ）を含む、実施形態１または２に記載の研磨
物品または方法。

実施形態２４。結合材が、結合材の総重量の約０．５重量％以上、または約０．８重量
％以上、または約１重量％以上の酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む、実施形態１または２
に記載の研磨物品または方法。

実施形態２５。結合材が、結合材の総重量の約３重量％以下、または約２．８重量％以
下、または約２．５重量％以下、または約２重量％以下、または約１．７重量％以下の酸
化カルシウム（ＣａＯ）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態２６。結合材が、酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）、酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）、
酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）、及び酸化セシウム（Ｃｓ_２Ｏ）、ならびにそれらの組合せから
なる化合物群から選択されるアルカリ酸化物化合物（Ｒ_２Ｏ）を含む、実施形態１または
２に記載の研磨物品または方法。

実施形態２７。結合材が、少なくとも１種のアルカリ酸化物化合物（Ｒ_２Ｏ）を含み、
アルカリ酸化物化合物（ＲＯ）の合計含有量が、約２５重量％以下、または約２２重量％
以下、または約２０重量％以下である、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法
。

実施形態２８。結合材が、少なくとも１種のアルカリ酸化物化合物（Ｒ_２Ｏ）を含み、
アルカリ酸化物化合物（ＲＯ）の合計含有量が、約３重量％以上、または約５重量％以上
、または約７重量％以上、または約９重量％以上である、実施形態１または２に記載の研
磨物品または方法。

実施形態２９。結合材が、結合材の総重量の約１重量％以上、または約１．５重量％以
上、または約２重量％以上の酸化リチウム（Ｌｉ_２Ｏ）を含む、実施形態１または２に記
載の研磨物品または方法。

実施形態３０。結合材が、結合材の総重量の約７重量％以下、または約６．５重量％以
下、または約６重量％以下、または約５．５重量％以下、または約５重量％以下の酸化リ
チウム（Ｌｉ_２Ｏ）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態３１。結合材が、結合材の総重量の約３重量％以上、または約４重量％以上、
または約５重量％以上の酸化ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）を含む、実施形態１または２に記載
の研磨物品または方法。

実施形態３２。結合材が、結合材の総重量の約１４重量％以下、または約１３重量％以
下、または約１２重量％以下、または約１１重量％以下、または約１０重量％以下の酸化
ナトリウム（Ｎａ_２Ｏ）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態３３。結合材が、結合材の総重量の約１重量％以上、または約１．５重量％以
上、または約２重量％以上の酸化カリウム（Ｋ_２Ｏ）を含む、実施形態１または２に記載
の研磨物品または方法。

実施形態３４。結合材が、結合材の総重量の約７重量％以上、または約６．５重量％以
下、または約６重量％以下、または約５．５重量％以下、または約５重量％以下の酸化カ
リウム（Ｋ_２Ｏ）を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態３５。結合材が、約３．０重量％以下の酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）を含むか、また
は結合材が酸化リン（Ｐ_２Ｏ_５）を本質的に含まない、実施形態１または２に記載の研磨
物品または方法。

実施形態３６。結合材が、ＴｉＯ_２、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＭｎＯ_２、ＺｒＳｉＯ_２、ＣｏＡｌ
_２Ｏ_４、及びＭｇＯからなる群から選択される酸化物化合物を本質的に含まない組成物を
含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態３７。結合材が、約１２００℃以下、または約１１７５℃以下、または約１１
５０℃以下、または約１１２５℃以下、または約１１００℃以下の形成温度を有する、実
施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態３８。結合材が、約９００℃以上、または約９５０℃以上、または約９７５℃
以上の形成温度を有する、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態３９。研磨粒子が、約０．１５ミクロン以下、または約０．１４ミクロン以下
、または約０．１３ミクロン以下、または０．１２以下、または０．１１以下、または０
．１以下の平均結晶子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含む、実施形態１または２に
記載の研磨物品または方法。

実施形態４０。研磨粒子が、約０．０１ミクロン以上、または約０．０２ミクロン以上
、または約０．０５ミクロン以上、または約０．０６ミクロン以上、または約０．０７ミ
クロン以上、または約０．０８ミクロン以上、または約０．０９ミクロン以上の平均結晶
子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含む、実施形態１または２に記載の研磨物品また
は方法。

実施形態４１。ナノ結晶性アルミナが、粒子の総重量の約５１重量％以上、または約６
０重量％以上、または約７０重量％以上、または約８０重量％以上、または約８５重量％
以上、または約９０重量％以上、または約９２重量％以上、または約９３重量％以上、ま
たは約９４重量％以上のアルミナを含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方
法。

実施形態４２。ナノ結晶性アルミナが、粒子の総重量の約９９．９重量％以下、または
約９９重量％以下、または約９８．５重量％以下、または約９８重量％以下、または約９
７．５重量％以下、または約９７重量％以下、または約９６．５重量％以下、または約９
６重量％以下のアルミナを含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態４３。ナノ結晶性アルミナが、遷移金属元素、希土類元素、アルカリ金属元素
、アルカリ土類金属元素、ケイ素、及びそれらの組合せからなる群から選択される少なく
とも１種の添加物を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態４４。添加物が、マグネシウム、ジルコニウム、カルシウム、ケイ素、鉄、イ
ットリウム、ランタン、セリウム、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料を
含む、実施形態４３に記載の研磨物品または方法。

実施形態４５。添加物が、マグネシウム、ジルコニウム、カルシウム、ケイ素、鉄、イ
ットリウム、ランタン、及びセリウムからなる群から選択される２種以上の材料を含む、
実施形態４３に記載の研磨物品または方法。

実施形態４６。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナ粒子の総重量の約１２重量
パーセント以下、または約１１重量％以下、または約１０重量％以下、または約９．５重
量％以下、または約９重量％以下、または約８．５重量％以下、または約８重量％以下、
または約７．５重量％以下、または約７重量％以下、または約６．５重量％以下、または
約６重量％以下、または約５．８重量％以下、または約５．５重量％以下、または約５．
３重量％以下、または約５重量％以下の合計含有量の添加物を含む、実施形態４３に記載
の研磨物品または方法。

実施形態４７。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナ粒子の総重量の約０．１重
量％以上、または約０．３重量％以上、または約０．５重量％以上、または約０．７重量
％以上、または約１重量％以上、または約１．３重量％以上、または約１．５重量％以上
、または約１．７重量％以上、または約２重量％以上、または約２．３重量％以上、また
は約２．５重量％以上、または約２．７重量％、または約３重量％以上の合計含有量の添
加物を含む、実施形態４３に記載の研磨物品または方法。

実施形態４８。添加物が酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を含む、実施形態４３に記載の研
磨物品または方法。

実施形態４９。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナの総重量の約０．１重量％
以上、または約０．３重量％以上、または約０．５重量％以上、または約０．７重量％以
上、または約０．８重量％以上のＭｇＯを含む、実施形態４８に記載の研磨物品または方
法。

実施形態５０。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナの総重量の約５重量％以下
、または約４．５重量％以下、または約４重量％以下、または約３．５重量％以下、また
は約３重量％以下、または約２．８重量％以下のＭｇＯを含む、実施形態４８に記載の研
磨物品または方法。

実施形態５１。添加物が酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）を含む、実施形態４３に記載の
研磨物品または方法。

実施形態５２。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナの総重量の約０．１重量％
以上、または約０．３重量％以上、または約０．５重量％以上、または約０．７重量％以
上、または約０．８重量％以上、または約１重量％以上、または約１．３重量％以上、ま
たは約１．５重量％以上、または約１．７重量％以上、または約２重量％以上のＺｒＯ_２
を含む、実施形態５１に記載の研磨物品または方法。

実施形態５３。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナの総重量の約８重量％以下
、または約７重量％以下、または約６重量％以下、または約５．８重量％以下、または約
５．５重量％以下、または約５．２重量％以下のＺｒＯ_２を含む、実施形態５１に記載の
研磨物品または方法。

実施形態５４。添加物が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化ジルコニウム（ＺｒＯ
_２）を含む、実施形態４３に記載の研磨物品または方法。

実施形態５５。ナノ結晶性アルミナが、１．５以下の添加物比（ＭｇＯ／ＺｒＯ_２）を
有し、ＭｇＯはナノ結晶性アルミナにおけるＭｇＯの重量パーセントであり、ＺｒＯ_２は
ナノ結晶性アルミナにおけるＺｒＯ_２の重量パーセントであり、添加物比（ＭｇＯ／Ｚｒ
Ｏ_２）が約１．４以下、または約１．３以下、または約１．２以下、または約１．１以下
、または約１以下、または約０．９５以下、または約０．９以下、または約０．８５以下
、または約０．８以下、または約０．７５以下、または約０．７以下、または約０．６５
以下、または約０．６以下、または約０．５５以下である、実施形態５４に記載の研磨物
品または方法。

実施形態５６。ナノ結晶性アルミナが、約０．０１以上の添加物比（ＭｇＯ／ＺｒＯ_２
）を有し、ＭｇＯはナノ結晶性アルミナにおけるＭｇＯの重量パーセントであり、ＺｒＯ
_２はナノ結晶性アルミナにおけるＺｒＯ_２の重量パーセントであり、添加物比（ＭｇＯ／
ＺｒＯ_２）が約０．０５以上、または約０．１以上、または約０．２以上、または約０．
３以上、または約０．４以上、または約０．５以上である、実施形態５４に記載の研磨物
品または方法。

実施形態５７。添加物が酸化カルシウム（ＣａＯ）を含む、実施形態４３に記載の研磨
物品または方法。

実施形態５８。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナの総重量の約０．０１重量
％以上、または約０．０５重量％以上、または約０．０７重量％以上、または約０．１重
量％以上、または約０．１５重量％以上、または約０．２重量％以上、または約０．２５
重量％以上のＣａＯを含む、実施形態５７に記載の研磨物品または方法。

実施形態５９。ナノ結晶性アルミナが、ナノ結晶性アルミナの総重量の約５重量％以下
、または約４重量％以下、または約３重量％以下、または約２重量％以下、または約１重
量％以下、または約０．７重量％以下、または約０．５重量％以下のＣａＯを含む、実施
形態５７に記載の研磨物品または方法。

実施形態６０。添加物が、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化カルシウム（ＣａＯ）
を含む、実施形態４３に記載の研磨物品または方法。

実施形態６１。ナノ結晶性アルミナが、１以下の添加物比（ＣａＯ／ＭｇＯ）を有し、
ＭｇＯはナノ結晶性アルミナにおけるＭｇＯの重量パーセントであり、ＣａＯはナノ結晶
性アルミナにおけるＣａＯの重量パーセントであり、添加物比（ＣａＯ／ＭｇＯ）が約０
．９５以下、または約０．９以下、または約０．８５以下、または約０．８以下、または
約０．７５以下、または約０．７以下、または約０．６５以下、または約０．６以下、ま
たは約０．５５以下、または約０．５以下、または約０．４５以下、または約０．４以下
である、実施形態６０に記載の研磨物品または方法。

実施形態６２。ナノ結晶性アルミナが、約０．０１以上の添加物比（ＣａＯ／ＭｇＯ）
を有し、ＭｇＯはナノ結晶性アルミナにおけるＭｇＯの重量パーセントであり、ＣａＯは
ナノ結晶性アルミナにおけるＣａＯの重量パーセントであり、添加物比（ＣａＯ／ＭｇＯ
）が約０．０５以上、または約０．１以上、または約０．１５以上、または約０．２以上
、または約０．２５以上である、実施形態６０に記載の研磨物品または方法。

実施形態６３。ナノ結晶性アルミナが、酸化イットリウム、酸化セリウム、酸化プラセ
オジム、酸化サマリウム、酸化イッテルビウム、酸化ネオジム、酸化ランタン、酸化ガド
リニウム、酸化ジスプロシウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの組合せ
からなる群から選択される希土類酸化物を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品ま
たは方法。

実施形態６４。ナノ結晶性アルミナが、希土類アルミナ結晶子を含む、実施形態１また
は２に記載の研磨物品または方法。

実施形態６５。ナノ結晶性アルミナが、スピネル材料を含む、実施形態１または２に記
載の研磨物品または方法。

実施形態６６。ナノ結晶性材料がナノ結晶性粒子を含み、各粒子が、各粒子の全体積の
約５０体積％以上の結晶性材料もしくは多結晶材料、もしくは約７５体積％以上の結晶性
材料もしくは多結晶材料、もしくは約８５体積％以上の結晶性材料もしくは多結晶材料、
もしくは約９０体積％以上の結晶性材料もしくは多結晶材料、もしくは約９５体積％以上
の結晶性材料もしくは多結晶材料を含むか、または各粒子が、結晶性材料もしくは多結晶
材料から本質的になる、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態６７。ナノ結晶性アルミナが、希土類酸化物及び鉄を本質的に含まない、実施
形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態６８。ナノ結晶性アルミナが希土類アルミン酸塩相を含む、実施形態１または
２に記載の研磨物品または方法。

実施形態６９。ナノ結晶性アルミナが、約１８ＧＰａ以上、または約１８．５ＧＰａ以
上、または１９ＧＰａ以上、または約１９．５ＧＰａ以上のビッカース硬度を有する、実
施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態７０。ナノ結晶性アルミナが、約３．８５ｇ／ｃｃ以上、または約３．９ｇ／
ｃｃ以上、または約３．９４ｇ／ｃｃ以上の密度を有する、実施形態１または２に記載の
研磨物品または方法。

実施形態７１。本体部が固定研磨物品を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品ま
たは方法。

実施形態７２。本体部が、結合材の３次元マトリックスに含有された研磨結晶粒を含む
砥石物品を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態７３。本体部が、本体部の全体積の約１体積％以上、または約２体積％以上、
または約４体積％以上、または約６体積％以上、または約８体積％以上、または約１０体
積％以上、または約１２体積％以上、または約１４体積％以上、または約１６体積％以上
、約１８体積％以上、または約２０体積％以上、または約２５体積％以上、または約３０
体積％以上、または約３５体積％以上の研磨粒子を含む、実施形態１または２に記載の研
磨物品または方法。

実施形態７４。本体部が、本体部の全体積の約６５体積％以下、または約６４体積％以
下、または約６２体積％以下、または約６０体積％以下、または約５８体積％以下、また
は約５６体積％以下、または約５４体積％以下、または約５２体積％以下、または約５０
体積％以下、または約４８体積％以下、または約４６体積％以下、または約４４体積％以
下、または約４２体積％以下、または約４０体積％以下、または約３８体積％以下、また
は約３６体積％以下、または約３４体積％以下、または約３２体積％以下、または約３０
体積％以下、または約２８体積％以下、または約２６体積％以下、または約２４体積％以
下、または約２２体積％以下、または約２０体積％以下の研磨粒子を含む、実施形態１ま
たは２に記載の研磨物品または方法。

実施形態７５。本体部が、本体部の全体積の約１体積％以上、または約２体積％以上、
または約４体積％以上、または約６体積％以上、または約８体積％以上、または約１０体
積％以上、または約１２体積％以上、または約１４体積％以上、または約１６体積％以上
、約１８体積％以上、または約２０体積％以上、または約２５体積％以上、または約３０
体積％以上、または約３５体積％以上のナノ結晶性アルミナを含む、実施形態１または２
に記載の研磨物品または方法。

実施形態７６。本体部が、本体部の全体積の約６５体積％以下、または約６４体積％以
下、または約６２体積％以下、または約６０体積％以下、または約５８体積％以下、また
は約５６体積％以下、または約５４体積％以下、または約５２体積％以下、または約５０
体積％以下、または約４８体積％以下、または約４６体積％以下、または約４４体積％以
下、または約４２体積％以下、または約４０体積％以下、または約３８体積％以下、また
は約３６体積％以下、または約３４体積％以下、または約３２体積％以下、または約３０
体積％以下、または約２８体積％以下、または約２６体積％以下、または約２４体積％以
下、または約２２体積％以下、または約２０体積％以下のナノ結晶性アルミナを含む、実
施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態７７。研磨粒子が、ナノ結晶性アルミナを含む第１の種類の研磨粒子と、酸化
物、炭化物、窒化物、ホウ化物、オキシ炭化物、オキシ窒化物、超砥粒、炭素系材料、凝
集体、集合体、成形研磨粒子、及びそれらの組合せからなる群から選択される第２の種類
の研磨粒子と、を含むブレンドを含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法
。

実施形態７８。研磨粒子が、本質的にナノ結晶性アルミナからなる、実施形態１または
２に記載の研磨物品または方法。

実施形態７９。本体部が、本体部の全体積の約１体積％以上、または約２体積％以上、
または約５体積％以上、または約１０体積％以上、または約２０体積％以上、または約３
０体積％以上、または約３５体積％以上、または約４０体積％以上、または約４５体積％
以上の結合材を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８０。本体部が、本体部の全体積の約９８体積％以下、または約９５体積％以
下、または約９０体積％以下、または約８５体積％以下、または約８０体積％以下、また
は約７５体積％以下、または約７０体積％以下、または約６５体積％以下、または約６０
体積％以下、または約５５体積％以下、または約５０体積％以下、または約４５体積％以
下、または約４０体積％以下、または約３５体積％以下、または約３０体積％以下、また
は約２５体積％以下の結合材を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８１。本体部が、本体部の全体積の約１体積％以上、または約２体積％以上、
または約４体積％以上、または約６体積％以上、または約８体積％以上、または約１０体
積％以上、または約１２体積％以上、または約１４体積％以上、または約１６体積％以上
、または約１８体積％以上、または約２０体積％以上、または約２５体積％以上、または
約３０体積％以上、または約４０体積％以上、または約４５体積％以上、または約５０体
積％以上、または約５５体積％以上の気孔率を有する、実施形態１または２に記載の研磨
物品または方法。

実施形態８２。本体部が、本体部の全体積の約８０体積％以下、または約７５体積％以
下、または約７０体積％以下、または約６０体積％以下、または約５５体積％以下、また
は約５０体積％以下、または約４５体積％以下、または約４０体積％以下、または約３５
体積％以下、または約３０体積％以下、または約２５体積％以下、または約２０体積％以
下、または約１５体積％以下、または約１０体積％以下、または約５体積％以下、または
約２体積％以下の気孔率を有する、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８３。本体部が、閉気孔、開気孔、及びそれらの組合せからなる群から選択さ
れる種類の気孔を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８４。本体部が気孔を含み、気孔の大部分が開気孔であるか、本質的に全ての
気孔が開気孔である、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８５。本体部が気孔を含み、気孔の大部分が閉気孔であり、本質的に全ての気
孔が閉気孔である、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８６。本体部が、約５００ミクロン以下、または約４５０ミクロン以下、また
は約４００ミクロン以下、または約３５０ミクロン以下、または約３００ミクロン以下、
または２５０ミクロン以下、または約２００ミクロン以下、または約１５０ミクロン以下
、または約１００ミクロン以下の平均細孔径を有する気孔を含む、実施形態１または２に
記載の研磨物品または方法。

実施形態８７。本体部が、約０．０１ミクロン以上、または約０．１ミクロン以上、ま
たは約１ミクロン以上の平均細孔径を有する気孔を含む、実施形態１または２に記載の研
磨物品または方法。

実施形態８８。ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子が非凝集化粒子である、実施形態１
または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態８９。ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子が凝集化粒子である、実施形態１ま
たは２に記載の研磨物品または方法。

実施形態９０。ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子が成形研磨粒子である、実施形態１
または２に記載の研磨物品または方法。

実施形態９１。成形研磨粒子が、正多角形、非正多角形、不規則形状、三角形、部分的
に凹んだ三角形、四辺形、長方形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、楕円、ギリ
シャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字
、及びそれらの組合せからなる群から選択される２次元形状を有する、実施形態９０に記
載の研磨物品または方法。

実施形態９２。成形研磨粒子が、多面体、ピラミッド形、楕円体、球、角柱、円柱、円
錐、四面体、立方体、直方体、菱面体、角錐台、頂部が切断された楕円体、頂部が切断さ
れた球、円錐台、五面体、六面体、七面体、八面体、九面体、十面体、ギリシャ語アルフ
ァベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、漢字、複合
多角形形状、不規則形状の輪郭、火山形状、モノスタティック形状、及びそれらの組合せ
からなる群から選択される３次元形状を有し、モノスタティック形状は、単一の安定静止
位置を有する形状である、実施形態９０に記載の研磨物品または方法。

実施形態９３。成形研磨粒子が、三角形の２次元形状を有する、実施形態９０に記載の
研磨物品または方法。

実施形態９４。成形研磨粒子が、部分的に凹んだ三角形の２次元形状を有する、実施形
態９０に記載の研磨物品または方法。

実施形態９５。成形研磨粒子が、本体部の長さ（Ｌｂ）、本体部の幅（Ｗｂ）、及び本
体部の厚さ（Ｔｂ）を有する本体部を含み、Ｌｂ＞Ｗｂ、Ｌｂ＞Ｔｂ、及びＷｂ＞Ｔｂで
ある、実施形態９０に記載の研磨物品または方法。

実施形態９６。本体部が、約１：１以上、または約２：１以上、または約３：１以上、
または約５：１以上、または約１０：１以上、かつ約１０００：１以下の第１のアスペク
ト比（Ｌｂ：Ｗｂ）を有する、実施形態９５に記載の研磨物品または方法。

実施形態９７。本体部が、約１：１以上、または約２：１以上、または約３：１以上、
または約５：１以上、または約１０：１以上、かつ約１０００：１以下の第２のアスペク
ト比（Ｌｂ：Ｔｂ）を有する、実施形態９５に記載の研磨物品または方法。

実施形態９８。本体部が、約１：１以上、または約２：１以上、または約３：１以上、
または約５：１以上、または約１０：１以上、かつ約１０００：１以下の第３のアスペク
ト比（Ｗｂ：Ｔｂ）を有する、実施形態９５に記載の研磨物品または方法。

実施形態９９。本体部の長さ（Ｌｂ）、本体部の幅（Ｗｂ）、及び本体部の厚さ（Ｔｂ
）のうちの少なくとも１つが、約０．１ミクロン以上、または約１ミクロン以上、または
約１０ミクロン以上、または約５０ミクロン以上、または約１００ミクロン以上、または
約または１５０ミクロン以上、または約２００ミクロン以上、または約４００ミクロン以
上、または約６００ミクロン以上、または約８００ミクロン以上、または約１ｍｍ以上、
かつ、約２０ｍｍ以下、または約１８ｍｍ以下、または約１６ｍｍ以下、または約１４ｍ
ｍ以下、または約１２ｍｍ以下、または約１０ｍｍ以下、または約８ｍｍ以下、または約
６ｍｍ以下、または約４ｍｍ以下の平均寸法を有する、実施形態９５に記載の研磨物品ま
たは方法。

実施形態１００。本体部が、本体部の長さと本体部の幅とによって画定される平面にお
いて、三角形、四辺形、長方形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、楕円、ギリシ
ャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字、
及びそれらの組合せからなる群から選択される断面形状を有する、実施形態９５に記載の
研磨物品または方法。

実施形態１０１。本体部が、本体部の長さと本体部の厚さとによって画定される平面に
おいて、三角形、四辺形、長方形、台形、五角形、六角形、七角形、八角形、楕円、ギリ
シャ語アルファベット文字、ラテン語アルファベット文字、ロシア語アルファベット文字
、及びそれらの組合せからなる群から選択される断面形状を有する、実施形態９５に記載
の研磨物品または方法。

実施形態１０２。本体部が、粉末、顆粒、球体、繊維、造孔材、中空粒子、及びそれら
の組合せからなる群から選択される充填材を含む、実施形態１または２に記載の研磨物品
または方法。

実施形態１０３。本体部が、ホイール、ホーン、円錐、カップ、フランジ付きホイール
、先細カップ、円盤、扇形、軸付先端部、及びそれらの組合せからなる群から選択される
形状を有する、実施形態１または２に記載の研磨物品または方法。

実施例１
図６Ａ及び６Ｂは、従来の微結晶性アルミナ結晶粒（図６Ａ）と、本明細書の実施形態
を代表するナノ結晶性アルミナ結晶粒（図６Ｂ）のポリッシングした部分の走査型電子顕
微鏡（ＳＥＭ）像を含む。示されているように、微結晶性アルミナ（ＭＣＡ）の平均結晶
子サイズは約０．２ミクロンであり、ナノ結晶性アルミナ（ＮＣＡ）の平均結晶子サイズ
は約０．１ミクロンである。

ナノ結晶性アルミナを含む砥石物品の試料を形成させた。ナノ結晶性アルミナを含む研
磨粒子と、結合材と、有機固着剤と、を含む混合物を作製した。次にその混合物を異なる
温度で熱処理して、研磨物品を形成させた。試料Ｓ１及びＳ２は、混合物を１２６０℃で
熱処理することによって形成させた。試料Ｓ３は、試料を９１５℃で熱処理することによ
って形成させた。破壊係数及び弾性率を含めた特性を、試料Ｓ１、Ｓ２、及びＳ３で試験
した。図７Ａに示されているように、試料Ｓ３は、試料Ｓ１及びＳ２と比較して有意に大
きい破壊係数を示した。さらに、図７Ｂに示されているように、試料Ｓ３は、試料Ｓ１及
びＳ２と比較して有意に高い弾性率を有した。

実施例２
２つの試料を入手し、比較目的で試験した。第１の試料（ＣＳ４）は、微結晶性アルミ
ナ（ＭＣＡ）を有する従来のビトリファイド砥石であった。第２の試料（Ｓ５）は、本明
細書の実施形態を代表するビトリファイド砥石であった。試料ＣＳ４は、約０．２ミクロ
ンの平均結晶子サイズを有する微結晶性アルミナを含んだ。試料Ｓ５は、約０．１ミクロ
ンの平均結晶子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含んだ。各試料の平均結晶子サイズ
は、本明細書に記載のインターセプト法を用いて測定した。試料ＣＳ４及びＳ５は、以下
の表１に示すように同じガラス結合剤を使用した。さらに、試料ＣＳ４及びＳ５は、同じ
含有量の研磨粒子（本体部の全体積の約４０体積％〜５０体積％）と、同じ含有量の結合
材（約１０体積％〜１５体積％）と、同じ含有量の気孔（約４０〜４５体積％）と、を含
む同じ構造を有し、全成分の合計は１００％に等しかった。試料ＣＳ４及びＳ５は、同じ
プロセスを用いて形成させ、両方とも約９１５℃で形成させた。

図８に示されているように、試料Ｓ５は、試料ＣＳ４と比較して外径研削試験中に安定
した低い力閾値を示した。

実施例３
代表的なＭＣＡ結晶粒試料及びＮＣＡ結晶粒試料のビッカース硬度を、本明細書におい
て開示する実施形態に従って測定した。ＭＣＡ結晶粒及びＮＣＡ結晶粒は、Ｓａｉｎｔ−
Ｇｏｂａｉｎ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎから入手した。ＭＣＡ結晶粒はＣｅｒｐａｓｓ（
登録商標）ＨＴＢとして入手可能である。ナノ結晶性アルミナ及び微結晶性アルミナの結
晶子サイズは、それぞれ約０．１ミクロン及び０．２ミクロンである。ＭＣＡ結晶粒及び
ＮＣＡ結晶粒の試料は同じ方法で調製した。ＭＣＡ結晶粒及びＮＣＡ結晶粒の５つの試料
のビッカース硬度を試験した。ＭＣＡ結晶粒及びＮＣＡ結晶粒の平均ビッカース硬度を表
２に開示する。

ＮＣＡ結晶粒の比破砕性は、本明細書において開示した手順に従って測定した。ＭＣＡ
及びＮＣＡ試料は粗粒サイズ８０を有し、ＭＣＡ結晶粒を基準試料として使用した。ボー
ルミリング時間は６分であった。表２に開示するように、ＭＣＡ結晶粒の比破砕性を１０
０％として設定する。ＮＣＡ結晶粒は、ＭＣＡ結晶粒のビッカース硬度と非常に類似した
ビッカース硬度を示したが、１２３％の比破砕性を有した。

本発明の実施形態は、現況技術からの発展を表している。いくつかの特許公報では、微
結晶性アルミナは、ミクロン未満の平均結晶子サイズを有するよう作製することができる
ことが述べられているが、当業者であれば、市販形態の微結晶性アルミナは、約０．１８
〜０．２５ミクロンの平均結晶子サイズを有することを認識する。出願人らの知る限りで
は、より細かい平均結晶子サイズを有するアルミナ系研磨材は市販となっていない。さら
に、ＮＣＡを含む研磨物品の結果は、特に、ＭＣＡ及びＮＣＡ結晶粒のビッカース硬度で
本質的に違いがないという発見を考慮すると、非凡かつ意外な結果を示し、当業者は、Ｎ
ＣＡ結晶粒を使用した砥石の性能に有意な差異を予想しない可能性がある。さらに、当業
者は、ＮＣＡ結晶粒はガラス結合材中で有効性が低い可能性があることを予想している可
能性がある。なぜなら、結晶粒界の数がより多いと、研磨結晶粒はさらに分解しやすいと
予測されるからである。しかしながら、非常に意外かつ非凡なことに、ガラスで結合した
、ナノ結晶性アルミナ結晶粒で作製した研磨材は、ガラスで結合した研磨材を形成させる
ことに好適であることを示し、特定の例では、ＭＣＡを使用した、ガラスで結合した研磨
材と同等であるか、より優れていることが証明された。

全般的な説明または実施例における前述の作業の全てが必要とされるわけではなく、特
定の作業の一部は必要とされなくてもよく、また１つ以上のさらなる作業が記載の作業に
加えて行われてもよいことに留意されたい。さらにまた、行動の列挙順序は、必ずしも行
われる順序であるわけではない。

特定の実施形態に関して、利益、他の利点及び問題の解決法を上に記載している。しか
しながら、利益、利点、問題の解決法、及び、任意の利益、利点もしくは解決法を生じさ
せるかまたはそれらをより顕著にし得るいずれの特徴も、特許請求の範囲の請求項のいず
れかまたは全ての不可欠な特徴、必須な特徴または本質的な特徴として解釈すべきではな
い。

本明細書において記載される実施形態の詳細及び説明は、様々な実施形態の構成の一般
的な理解を提供することを意図するものである。詳細及び説明は、本明細書において記載
される構造物または方法を使用する装置及びシステムの全要素及び全特徴を完全且つ包括
的に記載するものとしての役割を果たすことを意図していない。別個の実施形態は、１つ
の実施形態において組合せで提供されてもよく、反対に、簡潔のため１つの実施形態の文
脈に記載された様々な特徴は、別個で提供されるかまたは任意の部分組合せで提供されて
もよい。さらに、範囲で述べた値について言うことは、その範囲内の全ての値を含む。単
に本明細書を読了すれば、他の多くの実施形態が当業者に明らかとなってもよい。本開示
の範囲から逸脱することなく構造的置換、論理的置換または別の変化がなされてもよいよ
うに、他の実施形態が使用されてもよく、他の実施形態が本開示から派生してもよい。し
たがって本開示は、限定するものというよりもむしろ説明するものであるとみなされるべ
きである。

本開示の要約書は、特許法を遵守するために提供するものであり、特許請求の範囲また
は意味を、解釈または限定するために使用するものではないという理解の下で提出する。
加えて、前述の図面の詳細な説明においては、本開示の簡素化の目的で、様々な特徴を一
緒にグループ化するか、または単一の実施形態において記載することがある。本開示は、
特許請求する実施形態が各請求項において明示的に記載されるよりも多くの特徴を必要と
するという意図を反映しているとして解釈するべきではない。そうではなく、以下の特許
請求の範囲が反映するように、本発明の主題は、開示する実施形態のいずれかの全ての特
徴よりも少ないものを対象としてもよい。よって、以下の特許請求の範囲は、各請求項が
特許請求する主題を別々に規定するものとして独立している状態で、図面の詳細な説明に
組み入れられる。

Claims (15)

1. セラミックスを含む無機材料を含む結合材；及び
   前記結合材に含有された研磨粒子であって、ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子
   を含む本体部
   を含む研磨物品。
2. 前記研磨粒子が、約０．０１ミクロン以上から約０．１５ミクロン以下までの平均結晶
   子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含む請求項１記載の研磨物品。
3. 前記研磨粒子が、約０．０５ミクロン以上から約０．１４ミクロン以下までの平均結晶
   子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含む請求項１記載の研磨物品。
4. 前記研磨粒子が、約０．０５ミクロン以上から約０．１３ミクロン以下までの平均結晶
   子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含む請求項１記載の研磨物品。
5. 前記ナノ結晶性アルミナが、前記粒子の総重量の約５１重量％以上から約９９．９重量
   ％以下までのアルミナを含む請求項１記載の研磨物品。
6. 前記ナノ結晶性アルミナが、マグネシウム、ジルコニウム、カルシウム、ケイ素、鉄、
   イットリウム、ランタン、セリウム、及びそれらの組合せからなる群から選択される材料
   を含む少なくとも１種の添加物を含む請求項１記載の研磨物品。
7. 前記ナノ結晶性アルミナが、前記ナノ結晶性アルミナ粒子の総重量の０．１重量％以上
   から約１２重量％以下までの合計含有量の添加物を含む請求項５記載の研磨物品。
8. 前記結合材が、非晶相を有するガラス材料を含む請求項１記載の研磨物品。
9. 前記結合材が、多結晶相を有する非ガラス材料を含む請求項１記載の研磨物品。
10. 前記結合材が、多結晶材料とガラス材料の混合物を含む請求項１記載の研磨物品。
11. 前記研磨粒子が、本質的にナノ結晶性アルミナからなる請求項１記載の研磨物品。
12. セラミックスを含む無機材料を含む結合材；及び
    前記結合材に含有された研磨粒子であって、ナノ結晶性アルミナを含む研磨粒子
    を含む混合物を形成させること；ならびに
    前記混合物を、約９００℃以上かつ約１２００℃以下の形成温度に加熱することによっ
    て、前記混合物を研磨物品へと形成させること
    を含む、研磨物品を形成させる方法。
13. 前記研磨粒子が、約０．０１ミクロン以上から約０．１５ミクロン以下までの範囲の平
    均結晶子サイズを有するナノ結晶性アルミナを含む請求項１２記載の方法。
14. 前記平均結晶子サイズが約０．１４ミクロン以下である請求項１２記載の方法。
15. 前記平均結晶子サイズが約０．０５ミクロン以上から約０．１３ミクロン以下までであ
    る請求項１２記載の方法。