JP2021534012A - 窒化物を含む充填剤を含む接着研磨物品 - Google Patents
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Abstract
Description
無機材料を含む接着材料と、平均粒子径(D50AP)を有する研磨粒子と、窒化物を含み、平均粒子径(D50F)を有する充填剤と、少なくとも0.01かつ0.5未満の範囲内の充填剤対研磨粒子比(D50F/D50AP)と、を含む本体を含む、研磨物品。
無機材料を含む接着材料と、平均粒子径(D50AP)を有する研磨粒子と、窒化物を含み、少なくとも1マイクロメートル〜50マイクロメートル以下の範囲内の平均粒子径(D50F)を有する充填剤と、を含む本体を含む、研磨物品。
無機材料を含む接着材料と、平均粒子径(D50AP)を有する研磨粒子と、窒化物を含む充填剤と、を含み、接着材料および充填剤の総体積に対して、少なくとも1体積%〜35体積%以下の範囲内の充填剤の含有率を含む、本体を含む、研磨物品。
無機材料を含む接着材料と、平均粒子径(D50AP)を有する研磨粒子と、窒化物を含む充填剤と、を含み、0.050cc以下の平均摩耗を含む、本体を含む、研磨物品。
少なくとも0.01かつ1未満の範囲内の充填剤対研磨粒子比(D50F/D50AP)をさらに含む、実施形態2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤対研磨粒子比(D50F/D50AP)が、少なくとも0.02、または少なくとも0.03、または少なくとも0.04、または少なくとも0.05、または少なくとも0.06、または少なくとも0.07、または少なくとも0.08、または少なくとも0.09、または少なくとも0.1、または少なくとも0.11、または少なくとも0.12、または少なくとも0.13、または少なくとも0.15、または少なくとも0.18、または少なくとも0.2、または少なくとも0.23、または少なくとも0.25、または少なくとも0.28、または少なくとも0.3、または少なくとも0.32、または少なくとも0.35、または少なくとも0.38、または少なくとも0.4、または少なくとも0.45である、実施形態1および5のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤対研磨粒子比(D50F/D50AP)が、0.45以下、または0.40以下、または0.35以下、または0.33以下、または0.3以下、または0.28以下、または0.25以下、または0.23以下、または0.2以下、または0.18以下、または0.15以下、または0.13以下、または0.1以下、または0.08以下、または0.05以下、または0.03以下である、実施形態1および5のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤対研磨粒子比(D50F/D50AP)が、少なくとも0.01〜0.25以下の範囲内、または少なくとも0.05〜0.15以下の範囲内である、実施形態1および5のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、窒化物を含み、少なくとも1マイクロメートル〜50マイクロメートル以下の範囲内の平均粒子径(D50F)を有する、請求項1、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、45マイクロメートル以下、または40マイクロメートル以下、または35マイクロメートル以下、または30マイクロメートル以下、または28マイクロメートル以下、または25マイクロメートル以下、または22マイクロメートル以下、または20マイクロメートル以下、または18マイクロメートル以下、または15マイクロメートル以下、または12マイクロメートル以下、または10マイクロメートル以下の平均粒子径(D50F)を含む、実施形態2および9のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、少なくとも2マイクロメートル、または少なくとも3マイクロメートル、または少なくとも4マイクロメートル、または少なくとも5マイクロメートル、または少なくとも6マイクロメートル、または少なくとも7マイクロメートル、または少なくとも8マイクロメートル、または少なくとも9マイクロメートル、または少なくとも10マイクロメートル、または少なくとも12マイクロメートルの平均粒子径(D50F)を含む、実施形態2および9のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、接着材料および充填剤の総体積に対して、少なくとも1体積%〜35体積%以下の範囲内の充填剤の含有率を含む、実施形態1、2および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、接着材料および充填剤の総体積に対して、30体積%以下、または28体積%以下、または25体積%以下、または22体積%以下、または20体積%以下、または18体積%以下、または16体積%以下、または14体積%以下、または12体積%以下、または10体積%以下の充填剤の含有率を含む、実施形態3および12のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、接着材料および充填剤の総体積に対して、少なくとも2体積%、または少なくとも3体積%、または少なくとも4体積%、または少なくとも5体積%、または少なくとも6体積%、または少なくとも8体積%、または少なくとも10体積%、または少なくとも12体積%、または少なくとも14体積%、または少なくとも16体積%、または少なくとも18体積%、または少なくとも20体積%、または少なくとも22体積%、または少なくとも25体積%の充填剤の含有率を含む、実施形態3および12のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、窒化ホウ素を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、過半の含有率の窒化ホウ素を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、充填剤の総重量に対して、少なくとも55体積%の窒化ホウ素、または60体積%の窒化ホウ素、または70体積%の窒化ホウ素、または80体積%の窒化ホウ素、または90体積%の窒化ホウ素、または95体積%の窒化ホウ素、または99体積%の窒化ホウ素を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、窒化ホウ素から本質的になる、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、立方晶系の窒化ホウ素を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、少なくとも50体積%の立方晶系の窒化ホウ素、または少なくとも60体積%の立方晶系の窒化ホウ素、または少なくとも70体積%の立方晶系の窒化ホウ素、または少なくとも80体積%の立方晶系の窒化ホウ素、または少なくとも90体積%の立方晶系の窒化ホウ素、または少なくとも95体積%の立方晶系の窒化ホウ素、または少なくとも99体積%の立方晶系の窒化ホウ素を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤が、立方晶系の窒化ホウ素から本質的になる、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
接着材料が、金属、金属合金、セラミック、ガラス質材料、またはこれらの任意の組み合わせから選択される少なくとも1つの材料を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
接着材料が、ガラス質材料から本質的になる、実施形態22に記載の研磨物品。
本体が、本体の総体積に対して、少なくとも5体積%〜60体積%以下の範囲内の接着剤の含有率を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体中の研磨粒子の含有率が、本体の総体積に対して、少なくとも25体積%、例えば、少なくとも30体積%、または少なくとも35体積%、または少なくとも40体積%、または少なくとも45体積%、または少なくとも50体積%である、実施形態1、2、3および4のいずれかに記載の研磨物品。
本体中の研磨粒子の含有率は、本体の総体積に対して、80体積%以下、例えば、本体の総体積に対して、70体積%以下、または65体積%以下、または60体積%以下、または55体積%以下、または50体積%以下、または45体積%以下である。実施形態1、2、3および4のいずれかに記載の研磨物品。
研磨粒子が、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、ダイヤモンド、またはこれらの任意の組み合わせからなる群から選択される材料を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
研磨粒子が、窒化ホウ素を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
研磨粒子が、窒化ホウ素から本質的になる、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
研磨粒子が、立方晶系の窒化ホウ素から本質的になる、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
研磨粒子が、無機材料を含むコーティングを含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
研磨粒子が、少なくとも40マイクロメートル〜1000マイクロメートル以下の範囲内の平均粒子径(D50AP)を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
窒化物を含む充填剤、研磨粒子、および接着材料の間の熱膨張係数(CTE)の差異が、1ppm/℃以下、例えば、0.5ppm/℃以下、または0.1ppm/℃以下である、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、少なくとも50HRL、例えば、少なくとも60HRL、または少なくとも70HRL、または少なくとも80HRL、または少なくとも90HRL、または少なくとも100HRL、または少なくとも105HRLのロックウェル硬度を有する、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、125HRL以下、120HRL以下、または110HRL以下のロックウェル硬度を有する、実施形態1、2、3および4のいずれかに記載の研磨物品。
本体が、少なくとも25MPa、例えば、少なくとも30MPa、または少なくとも40MPaの曲げ強度を有する、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、100MPa以下、または90MPa以下、または80MPa以下の曲げ強度を有する、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、本体の総体積に対して、少なくとも1体積%、または少なくとも2体積%、または少なくとも5体積%、または少なくとも8体積%、または少なくとも10体積%、または少なくとも15体積%、または少なくとも20体積%、または少なくとも25体積%、または少なくとも30体積%、または少なくとも35体積%、または少なくとも40体積%、または少なくとも45体積%、または少なくとも50体積%、または少なくとも55体積%、または少なくとも60体積%、または少なくとも65体積%、または少なくとも70体積%、または少なくとも75体積%の多孔率を有する、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、本体の総体積に対して、85体積%以下、または80体積%以下、または75体積%以下、または70体積%以下、または65体積%以下、または60体積%以下、または55体積%以下、または50体積%以下、または45体積%以下、または40体積%以下、または35体積%以下、または30体積%以下、または25体積%以下、または20体積%以下、または15体積%以下、または10体積%以下、または5体積%以下、または3体積%以下の多孔率を有する、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
本体が、少なくとも30体積%かつ50体積%以下の多孔率を有する、実施形態38または39に記載の研磨物品。
充填剤が、立方晶系の窒化ホウ素を含み、研磨粒子が、立方晶系の窒化ホウ素を含む、実施形態1、2、3および4のいずれか1つに記載の研磨物品。
充填剤の量が、接着材料および充填剤の総体積に対して、少なくとも10体積%かつ30体積%以下である、実施形態41に記載の研磨物品。
充填剤の平均粒子径が、少なくとも2マイクロメートルかつ30マイクロメートル以下である、実施形態41に記載の研磨物品。
充填剤対研磨粒子比(D50F/D50AP)が、少なくとも0.01〜0.3以下の範囲である、実施形態41に記載の研磨物品。
本体が、本体の総体積に対して、少なくとも30体積%かつ50体積%以下の量の研磨粒子と、本体の総体積に対して、少なくとも15体積%かつ30体積%以下の量の接着材料と、接着材料および充填剤の総体積に対して、少なくとも5体積%かつ35体積%以下の量の窒化物を含む充填剤と、から本質的になり、ここで、充填剤対研磨粒子径比(D50F/D50AP)が、少なくとも0.03かつ0.5以下の範囲内であり、接着材料が、ガラス質接着材料であり、本体の多孔率が、本体の総体積に対して、少なくとも25体積%かつ45体積%以下である、実施形態1、2、3および4のいずれかに記載の研磨物品。
研磨粒子が、立方晶系の窒化ホウ素(cBN)から本質的になり、充填剤が、立方晶系の窒化ホウ素(cBN)から本質的になる、実施形態45に記載の研磨物品。
本体中の接着材料の含有率が、本体の総体積に対して、少なくとも5体積%かつ20体積%以下である、実施形態1、2、3および4のいずれかに記載の研磨物品。
研磨物品の本体を形成する方法であって、無機接着材料、研磨粒子、および充填剤を含む混合物を調製することであって、充填剤が窒化物を含む、調製することと、混合物からグリーン体を形成することと、グリーン体を少なくとも600℃の温度で焼結することであって、焼結後のグリーン体の線収縮率が5%以下である、焼結することと、を含む、方法。
加熱処理による、焼結前の、グリーン体からの有機接着材料の脱結着剤をさらに含む、実施形態48に記載の方法。
線収縮率が、4%以下、または3.0%以下、または2.5%以下、または2.3%以下、または2.0%以下、または1.8%以下、または1.5%以下、または1.3%以下、または1%以下である、実施形態48に記載の方法。
充填剤が、立方晶系の窒化ホウ素(cBN)を含む、実施形態48に記載の方法。
研磨粒子が、立方晶系の窒化ホウ素(cBN)を含む、実施形態48に記載の方法。
充填剤対研磨粒子比(D50F/D50AP)が、少なくとも0.01かつ0.5未満の範囲内である、実施形態48に記載の方法。
充填剤の平均粒子径が、少なくとも2マイクロメートルかつ30マイクロメートル以下である、実施形態48に記載の方法。
充填剤の量が、接着材料および充填剤の総体積に対して、少なくとも5体積%かつ30体積%以下である、実施形態48に記載の方法。
充填剤を含まない本体と比較した本体の線収縮率の低減が、少なくとも10%、例えば、少なくとも20%、少なくとも30%、少なくとも40%、少なくとも50%、少なくとも60%、少なくとも70%、または少なくとも80%、少なくとも85%、または少なくとも90%である、実施形態48に記載の方法。
研磨体の調製
アコースティックミキサー内で、研磨cBN粒子、cBN充填剤、ガラスセラミックガラス質接着材料(Saint−GobainのN7)、有機結合剤(Zschimmer&SchwarzのZUSOPLAST WE8)、および水を組み合わせて、混合物を調製した。混合物を、表1にも要約されるように、cBN研磨粒子の平均粒子径、すなわち、53〜63μm(B64)、106〜125μm(B126)、および150〜180μm(B181)、cBN充填剤の含有率(接着材料および充填剤の総体積に対して、9体積%、19体積%、および50体積%)、ガラス質接着材料の量(混合物の総体積に対して、14.6体積%、13体積%、および8体積%)において変化させて、様々な量のcBN充填剤、水の量(16〜24体積%)、およびcBN充填剤の粒子径(3〜5μm、6〜12μm、および12〜22μm)を調整した。全ての混合物は、混合物の総体積に対して、同じ41体積%の含有率の立方晶系の窒化ホウ素の研磨粒子(グリット濃度164)、および同じ15.7体積%の含有率の有機結合剤を有していた。
cBN研磨粒子の径およびcBN充填剤の径を変化させることによって生成された焼結体の概要を表1に示す。
cBN充填剤の強度、硬度、摩耗、および収縮率への影響を評価するために、cBN充填剤の含有率を変化させ、cBN充填剤の粒子径を変化させて、実施例1の方法に従って調製された本体試料を試験する実験を実施した。
立方晶系の窒化ホウ素充填剤と比較して、4つの他の充填剤種類、ムライト、炭化ケイ素(SiC)、およびジルコニア(ZrO2)を評価するために、比較実験を実施した。
Claims (15)
- 研磨物品であって、
無機材料を含む接着材料と、
平均粒子径(D50AP)を有する研磨粒子と、
窒化物を含み、平均粒子径(D50F)を有する充填剤と、
少なくとも0.01かつ0.5未満の範囲内の充填剤対研磨粒子径比(D50F/D50AP)と、を含む本体を含む、研磨物品。 - 研磨粒子の総体積に対して、前記研磨粒子の少なくとも90体積%が、窒化ホウ素を含む、請求項1に記載の研磨物品。
- 前記充填剤の総体積に対して、前記充填剤の少なくとも90体積%が、窒化ホウ素を含む、請求項1または2に記載の研磨物品。
- 窒化物を含む前記充填剤、前記研磨粒子、および前記接着材料の間の熱膨張係数(CTE)の差異が、1ppm/℃以下である、請求項1、2または3のいずれかに記載の研磨物品。
- 前記研磨粒子および窒化物を含む前記充填剤が、立方晶系の窒化ホウ素から本質的になる、請求項1、2または3に記載の研磨物品。
- 前記充填剤対研磨粒子径比(D50F/D50AP)が、少なくとも0.02かつ0.3未満の範囲内である、請求項1、2または3のいずれかに記載の研磨物品。
- 窒化物を含む前記充填剤が、少なくとも1マイクロメートル〜30マイクロメートル以下の範囲内の平均粒子径(D50F)を有する、請求項1、2または3のいずれかに記載の研磨物品。
- 窒化物を含む前記充填剤の量が、接着材料および充填剤の総体積に対して、少なくとも5体積%かつ30体積%以下の範囲内である、請求項1、2または3のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記接着材料が、金属、金属合金、セラミック、ガラス質材料、またはこれらの任意の組み合わせから選択される少なくとも1つの材料を含む、請求項1、2または3のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記本体中の前記接着材料の含有率が、前記本体の総体積に対して、少なくとも5体積%かつ20体積%以下である、請求項9に記載の研磨物品。
- 前記本体中の前記研磨粒子の含有率が、前記本体の総体積に対して、少なくとも25体積%かつ50体積%以下である、請求項1、2または3のいずれかに記載の研磨物品。
- 前記研磨粒子が、少なくとも40マイクロメートル〜1000マイクロメートル以下の範囲内の平均粒子径(D50AP)を有する、請求項1、2または3のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記本体が、少なくとも30体積%かつ50体積%以下の多孔率を有する、請求項1、2または3のいずれかに記載の研磨物品。
- 研磨物品の本体を形成する方法であって、
無機接着材料、研磨粒子、および充填剤を含む混合物を調製することであって、前記充填剤が、窒化物を含む、調製することと、
前記混合物からグリーン体を形成することと、
前記グリーン体を、少なくとも600℃の温度で焼結することと、を含み、
焼結後の前記グリーン体の線収縮率が、3%以下である、方法。 - 前記充填剤が、立方晶系の窒化ホウ素(cBN)を含み、前記研磨粒子が、立方晶系の窒化ホウ素(cBN)を含み、充填剤対研磨粒子径比(D50F/D50AP)が、少なくとも0.01かつ0.3未満の範囲内である、請求項14に記載の方法。
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