JP2023507582A - 結合研磨剤及びその形成方法 - Google Patents
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Abstract
結合材料内に含有される研磨粒子を有する結合研磨体を含む研磨物品であって、研磨粒子の少なくとも一部が多相アルミノシリカートを含む、研磨物品。
Description
本開示は、研磨物品に関し、特に、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子を含む結合研磨物品に関する。
研磨物品は、様々な業界において、切断、ラップ仕上げ、研削又は研磨によって工作物を機械加工するために使用されている。機械加工用途に使用される研磨剤は、典型的には、結合研磨物品及びコート研磨物品を含む。コート研磨物品は、一般に、バッキング及び研磨粒子をバッキングに固定するための接着剤コートを有する層状物品であり、その最も一般的な例はサンドペーパーである。結合研磨ツールは、様々な形状の剛性で、典型的には一体構造の三次元研磨複合材からなる。
業界では、改善された方法及び切削が可能な物品が引き続き求められている。
一態様では、研磨物品は、結合材料内に含有される研磨粒子を含む結合研磨体を含み、研磨粒子の少なくとも一部は多相アルミノシリカートを含む。
別の態様では、材料除去プロセスを実施する方法は、非鉄金属材料を含む工作物に対して結合研磨体を移動させることを含み、結合研磨体は結合材料内に含有された研磨粒子を含み、研磨粒子の少なくとも一部は多相アルミノシリカートを含む。
本開示は、添付の図面を参照することによって、より良く理解され、その多くの特徴及び利点が当業者に対して明らかにされ得る。
異なる図面中の同じ参照記号の使用は、類似又は同一のアイテムを示す。実施形態は例として示され、添付図面に限定されない。当業者は、図の要素が簡単明瞭のために示され、必ずしも一定の縮尺で描かれていないことを認識している。例えば、図面の要素のいくつかの寸法は、本発明の実施形態の理解の向上を助けるために、他の要素に対して誇張されている場合がある。
図と組み合わせた以下の説明は、本明細書で開示する教示の理解を助けるために提供される。以下の議論は、特定の教示の実装及び実施形態に焦点を当てる。この焦点は、教示の説明を助けるために提供され、教示の範囲又は適用性を制限するものとして解釈されるべきでない。しかし、本出願では、もちろんの他の教示を使用することができる。
本明細書で使用する場合、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語又はその他の任意の変形は、非排他的包含を含むものとする。例えば、特徴のリストを含む方法、物品又は装置は、それらの特徴だけに必ずしも限定されないが、そのような方法、物品又は装置に明示的に列挙されない又は固有の他の特徴を含み得る。さらに、それとは反対に明示的に記述されない限り、「又は」は、包括的論理和（ｏｒ）を示し、排他的論理和（ｏｒ）を示さない。例えば、条件Ａ又はＢは、次のいずれか一項によって満足される：Ａは真である（又は存在する）及びＢは偽である（又は存在しない）、Ａは偽である（又は存在しない）及びＢは真である（又は存在する）、並びにＡ及びＢの両方が真である（又は存在する）。
また、「ａ」又は「ａｎ」の使用は、本明細書で説明される要素及び構成要素を説明するために用いられる。これは単に便宜のために、及び本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われる。この説明は、１つ又は少なくとも１つを含むことが読み取られるべきであり、別途それが意味していることが明確ではない限り、単数形は複数形も含むか、逆もまた同様である。例えば、本明細書において単一の項目が説明される場合、１を超える項目が、単一の項目の代わりに使用され得る。同様に、本明細書において１を超える項目が説明される場合、単一の項目は、その１を超える項目に置換され得る。
別途定義しない限り、本明細書において使用されるすべての技術用語及び科学用語は、本発明が属する分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。材料、方法、及び例は例示に過ぎず、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事項が記載されていない範囲で、そのような詳細事項は、製造技術の範囲内の参考図書及び他の情報源に見出され得る、従来の手法を含み得る。以下は、１８０３ナインについての記載である。
以下は、結合研磨物品を対象とする。結合研磨物品は、結合材料の三次元マトリックスを有する研磨体を含むことができる。結合研磨体は、研磨物品の所期の用途に依存しやすい、任意の所望の形状を有することができる。結合研磨体は、ホイール、ディスク、セグメント、軸付砥石、ホーン及びその他の工具の形状の形態であり得て、研削又は研磨装置などの機械加工装置に搭載することができる。本明細書の実施形態の研磨物品は、例えば金属、金属合金、特に非鉄金属材料を含む、ある種の工作物の研削及び成形に特に有用であり得る。
研磨物品は、最初に混合物を形成し、混合物を成形して未焼結体とすることによって形成され得る。未焼結体は、未焼結体を最終的に形成された研磨物品に変換するための１つ以上のプロセスに供され得る。いくつかの例において、形成プロセスは、自立した未焼結体を形成する必要なしに、混合物から最終的に形成された研磨物品を直接形成し得る。未焼結体を形成するプロセスは、所望の成分を混合物中で混合することを含むことができる。例示的な成分としては、結合材料又は結合前駆体材料（即ち、加工中に物理的及び／又は化学的に変換して、結合研磨体において最終結合材料を形成し得る材料）、研磨粒子、充填剤、補強部材、レオロジー調整剤、サブトラクティブ剤（ｓｕｂｔｒａｃｔｉｖｅ ａｇｅｎｔ）（例えば、細孔形成剤）などを挙げることができる。未焼結体及び最終形成研磨物品を形成するための好適な方法は、混合、堆積、打ち抜き、スタンピング、印刷、成形、鋳造、プレス（例えば、静水圧プレス）、加熱、冷却、乾燥、揮発、焼成、焼結、又はその任意の組合せが挙げられ得る。
図１は、一実施形態による研磨物品の一部の断面図である。図１に示すように、研磨物品１００は、本体１０１を有することができる。本体１０１は、三次元マトリックスとして本体１０１の体積全体にわたって延在する結合材料１０３を含み得る。本体１０１は、主に結合材料１０３によって画成される外面を有し得る。結合研磨体１０１は、結合材料１０３内に含有される研磨粒子１０４をさらに含むことができる。研磨粒子１０４は、結合材料１０３の三次元網目によって実質的に包囲され、三次元網目全体にわたって均一に分布し得る。さらに、本体１０１は、本体１０１内に含有された気孔１０５を含み得る。気孔は、開多孔又は閉気孔とすることができ、様々な形状を有し得る。さらに、図１に示すように、本体１０１は開口部１０６を含み得て、開口部１０６は、本体１０１の厚さ（ｔ）全体にわたって延在するアパーチャであってもよい。開口部１０６は、材料除去プロセスのために本体１０１を作動させるように構成されたシステムに本体１０１を搭載するのに好適な寸法を有し得る。
図１にさらに示すように、本体１０１は、第１の研磨層１１０、第２の研磨層１１２、及び第１の研磨層１１０と第２の研磨層１１２との間に配置された補強層１１１を含み得る。第１の研磨層１１０、第２の研磨層１１２及び補強層１１１などのそのような要素は、研磨物品１００の設計及び構造に応じて任意であることが認識される。ある実施形態では、本体１０１は、結合材料及び研磨粒子の単一一体構造体を含み得て、いずれの補強部材も含まなくてもよいことが理解される。さらに、結合研磨体の所期の用途に応じて、研磨層及び／又は１つ以上の補強部材の様々な構成が利用され得ることが認識される。
特定の一態様では、研磨粒子１０４は、多相アルミノシリカートを含み得る。例えば、一実施形態では、結合研磨体１０１は、研磨粒子中に特定の含有量の多相アルミノシリカートを含み得て、これは結合研磨体１０１の性能の改善を促進し得る。例えば、一実施形態では、研磨粒子の総体積に対して、研磨粒子１０４の少なくとも１０体積％、例えば少なくとも２０体積％、又は少なくとも３０体積％、又は少なくとも４０体積％、又は少なくとも５０体積％、又は少なくとも６０体積％、又は少なくとも７０体積％、又は少なくとも８０体積％、又は少なくとも９０体積％、又は少なくとも９５体積％は、多相アルミノシリカートを含む。さらに、別の非限定的な実施形態では、研磨粒子の９９体積％以下、例えば９５体積％以下、又は９０体積％以下、又は８０体積％以下、又は７０体積％以下、又は６０体積％以下、又は５０体積％以下、又は４０体積％以下、又は３０体積％以下、又は２０体積％以下、又は１０体積％以下は、多相アルミノシリカートを含み得る。研磨粒子内の多相アルミノシリカートの含有量が、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。さらに、別の実施形態では、本質的にすべて研磨粒子が多相アルミノシリカートを含み、より具体的には、研磨粒子のすべてが多相アルミノシリカートから本質的になり得る。
多相アルミノシリカートは、カオリン、特に低鉄含有量カオリンをか焼することによって形成することができる。多相アルミノシリカートは、多結晶相及びアモルファス相を有することができる。多結晶相は、ムライトなどのアルミノシリカート材料であることができる。アモルファス相は、一般にシリカを含む、又はシリカからなる。多結晶相及びアモルファス相の含有量は、カオリン原料の組成及びカオリンの加工によって変化し得る。多相アルミノシリカートは、望ましい白色で焼成する傾向があるため、一般に磁器のグロッグ材料として使用される。また、インベストメント鋳造産業におけるコーティング材料としても使用される。例示的な多相アルミノシリカートは、モロカイト（商標）である。一実施形態において、多相アルミノシリカートは、２を超える相を有し得る。さらに、別の実施形態では、多相アルミノシリカートは、多結晶アルミノシリカート相及びアモルファスシリカ相の２つの相のみからなり得る。
別の実施形態では、研磨粒子１０４は、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の第１の群と、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、ダイヤモンド、又はそれらの任意の組合せの群からの少なくとも１つの材料を含む研磨粒子の第２の群とを含むブレンドを含み得る。例えば、１つの特定の物体において、研磨粒子の第２の群は、シリコンカーバイド、アルミナ、又はそれらの組合せを含み得る。さらに、別の実施形態では、第２の群の研磨粒子は凝集粒子を含み得る。さらに、他の実施形態では、研磨粒子の第２の群は、未凝集粒子を含み得る。
少なくとも１つの態様では、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の一部は、多相アルミノシリカートを含む凝集体、例えば本質的に多相アルミノシリカートからなる凝集体であり得る。さらに、別の実施形態では、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の一部は、多相アルミノシリカートを含む未凝集粒子、より具体的には、多相アルミノシリカートから本質的になる未凝集粒子を含み得る。
ブレンドは、研磨物品の性能の改善を促進し得る研磨粒子の第１の群及び研磨粒子の第２の群の特定の含有量を含み得る。例えば、ブレンドは、少なくとも２０体積％、少なくとも１０体積％、例えば少なくとも３０体積％、又は少なくとも４０体積％、又は少なくとも５０体積％、又は少なくとも６０体積％、又は少なくとも７０体積％、又は少なくとも８０体積％、又は少なくとも９０体積％、又は少なくとも９５体積％の研磨粒子の第２の群を含み得る。さらに、別の非限定的な実施形態では、ブレンドは、９９体積％以下、例えば９５体積％以下、又は９０体積％以下、又は８０体積％以下、又は７０体積％以下、又は６０体積％以下、又は５０体積％以下、又は４０体積％以下、又は３０体積％以下、又は２０体積％以下、又は１０体積％以下の研磨粒子の第２の群を含み得る。上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内の研磨粒子の第２の群の含有量をブレンドが含み得ることが認識される。ブレンドは２を超える研磨粒子の群を含み得て、任意の数の異なる研磨粒子の群を使用して好適なブレンドを生成してもよいことも認識される。
別の態様では、研磨粒子は、性能の向上を促進し得る特定の組成及び微細構造を有することができる。本明細書に記載するように、多相アルミノシリカートは、多結晶材料を含む第１の相及びアモルファス材料を含む第２の相などの、２つの相を含むことができる。多相アルミノシリカートは、第１の相のある含有量を含み得る。例えば、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも５質量％、例えば少なくとも１０質量％、又は少なくとも２０質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも５０質量％、又は少なくとも５５質量％、又は少なくとも６０質量％、又は少なくとも７０質量％、又は少なくとも８０質量％、又は少なくとも９０質量％、又は少なくとも９５質量％の第１の相を含み得る。さらに、別の非限定的な実施形態において、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して９９質量％以下、例えば９８質量％以下、又は９６質量％以下、又は９４質量％以下、又は９０質量％以下、又は８０質量％以下、又は７０質量％以下、又は６０質量％以下、又は５５質量％以下、又は５０質量％以下、又は４０質量％以下、又は３０質量％以下、又は２０質量％以下、又は１０質量％以下の第１の相を含み得る。多相アルミノシリカート中の第１の相の質量％は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。特定の理論に縛られることを望むものではないが、アモルファス相に対する多結晶相の比の制御は、材料を研磨粒子として使用する場合に好適な破砕機構を促進し得ると考えられる。
さらに別の実施形態において、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも５質量％、例えば１０質量％、又は少なくとも２０質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも４５質量％、又は少なくとも５０質量％、又は少なくとも６０質量％、又は少なくとも７０質量％、又は少なくとも８０質量％、又は少なくとも９０質量％の第２の相を含み得る。さらに、別の実施形態において、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して９０質量％以下、例えば８０質量％以下、又は７０質量％以下、又は６０質量％以下、又は５０質量％以下、又は４５質量％以下、又は４０質量％以下、又は３０質量％以下、又は２０質量％以下、又は１５質量％以下、又は１０質量％以下、又は５質量％以下の第２の相を含み得る。多相アルミノシリカート中の第２の相の質量％は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
いくつかの例では、多相アルミノシリカート形態は、第２の相に対して特定の含有量の第１の相を含み得る。例えば、多相アルミノシリカートは、少なくとも０．１の含有比（Ｃｒ＝Ｃ１／Ｃ２）を有し得て、Ｃ１は多相アルミノシリカート中の第１の相の質量パーセントであり、Ｃ２は多相アルミノシリカート中の第２の相の質量パーセントである。例えば、含有比は、少なくとも０．２、例えば少なくとも０．３、又は少なくとも０．４、又は少なくとも０．５、又は少なくとも０．６、又は少なくとも０．７、又は少なくとも０．８、又は少なくとも０．９、又は少なくとも１、又は少なくとも１．１、又は少なくとも１．２、又は少なくとも１．３、又は少なくとも１．４、又は少なくとも１．５、又は少なくとも１．６、又は少なくとも１．７、又は少なくとも１．８、又は少なくとも１．９、又は少なくとも２、又は少なくとも２．２、又は少なくとも２．５であり得る。さらに、別の非限定的な実施形態では、含有比は、４以下、例えば３．５以下、又は３以下、又は２．５以下、又は２以下、又は１．９以下、又は１．８以下、又は１．７以下、又は１．６以下、又は１．５以下、又は１．４以下、又は１．３以下、又は１．２以下、又は１．１以下、又は１以下、又は０．９以下、又は０．８以下、又は０．７以下、又は０．６以下、又は０．５以下、又は０．４以下、又は０．３以下、又は０．２以下であり得る。含有比は、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内とすることができることが認識される。
ある例では、第１の相はアルミノシリカート材料を含み得て、より詳細には、アルミノシリカート材料から本質的になり得る。さらに他の例では、第１の相は、多結晶アルミノシリカート材料を含み得て、多結晶材料は、切断法に従って測定した特定の平均結晶子径（Ｄ５０）を有する。例えば、第１の相は、少なくとも１ｎｍ～１０００ミクロン以下の範囲内の平均結晶子径を有し得る。
多相アルミノシリカートは、研磨粒子としての性能の向上を促進し得る、ある組成を有し得る。例えば、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％、例えば少なくとも２０質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも４２質量％、又は少なくとも４４質量％、又は少なくとも４６質量％、又は少なくとも４８質量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含み得る。さらに、別の非限定的な実施形態において、多相アルミノシリカート中のアルミナの含有量は、多相アルミノシリカートの総質量に対して６５質量％以下、例えば６０質量％以下、又は５５質量％以下、又は５０質量％以下、又は４８質量％以下、又は４５質量％以下、又は４２質量％以下、又は４０質量％以下であり得る。多相アルミノシリカート中のアルミナの質量％は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
別の実施形態において、多相アルミノシリカートは、特定の含有量、例えば多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％、例えば少なくとも２０質量％、又は少なくとも２５質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも４５質量％、又は少なくとも５０質量％、又は少なくとも５２質量％、又は少なくとも５４質量％、又は少なくとも５６質量％、又は少なくとも５８質量％、又は少なくとも６０質量％のシリカ（ＳｉＯ２）を含み得る。別の非限定的な実施形態において、多相アルミノシリカート中のシリカの質量％は、多相アルミノシリカートの総質量に対して８０質量％以下、例えば７０質量％以下、又は６０質量％以下、又は５８質量％以下、又は５６質量％以下、又は５４質量％以下、又は５２質量％以下、又は５０質量％以下であり得る。多相アルミノシリカート中のシリカの質量含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
さらなる実施形態において、多相アルミノシリカートは、１質量％未満の結晶性シリカを含み得る。特定の態様では、多相アルミノシリカートは、結晶性シリカを本質的に含まなくてもよい。別の特定の実施形態では、多相アルミノシリカートは、石英、クリストバライト、及び球状鉄を含まなくてもよい。
他の例では、多相アルミノシリカートは、特定の含有量の酸化カリウムを含み得る。例えば、一実施形態において、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも０．５質量％、例えば少なくとも０．８質量％、又は少なくとも１質量％、又は少なくとも１．２質量％、又は少なくとも１．５質量％、又は少なくとも１．８質量％、又は少なくとも２質量％、又は少なくとも２．５質量％の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）を含み得る。さらに、別の非限定的な実施形態において、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して８質量％以下、例えば５質量％以下、又は４質量％以下、又は３質量％以下、又は２．５質量％以下の酸化カリウムを含み得る。多相アルミノシリカート中の酸化カリウムの質量含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
別の実施形態では、多相アルミノシリカートは、研磨粒子としての性能の改善を促進し得る特定の含有量の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３又はＦｅ３Ｏ４）を含み得る。例えば、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも０．５質量％、例えば少なくとも１質量％、又は少なくとも１．２質量％、又は少なくとも１．５質量％、又は少なくとも１．８質量％、又は少なくとも２質量％の酸化鉄を含み得る。さらに、別の非限定的な実施形態において、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して８質量％以下、例えば５質量％以下、又は４質量％以下、又は３質量％以下、又は２．５質量％以下、又は２質量％以下、又は１．８質量％以下、又は１．５質量％以下の酸化鉄を含み得る。多相アルミノシリカート中の酸化鉄の質量含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
多相アルミノシリカートは、研磨粒子としての性能の改善を促進し得る特定の含有量の酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）も含み得る。例えば、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも０．１質量％、例えば少なくとも０．２質量％、又は少なくとも０．３質量％、又は少なくとも０．４質量％、又は少なくとも０．５質量％、又は少なくとも０．６質量％の酸化チタン、酸化カルシウム、及び酸化マグネシウムの総含有量を含み得る。他の実施形態において、多相アルミノシリカートは、多相アルミノシリカートの総質量に対して２質量％以下、例えば１質量％以下、又は０．８質量％以下、又は０．６質量％以下の酸化チタン、酸化カルシウム及び酸化マグネシウムの総含有量を含み得る。多相アルミノシリカート中の酸化チタン、酸化カルシウム、酸化マグネシウムの総質量含有量は、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
さらなる実施形態において、多相アルミノシリカートは、ジルコニア（ＺｒＯ２）を本質的に含まなくてもよい。
多相アルミノシリカートは、研磨粒子としての使用を促進し得る特定のモース硬度を有し得る。例えば、多相アルミノシリカートは、少なくとも６、例えば少なくとも７、少なくとも８、又はさらには９のモース硬度を有し得る。さらに、一実施形態において、多相アルミノシリカートのモース硬度は、９以下、例えば８以下であり得る。多相アルミノシリカートのモース硬度は、例えば少なくとも６から９以下の範囲内を含む、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
多相アルミノシリカートは、研磨粒子としての使用を促進し得る特定の平均ビッカース硬さを有し得る。例えば、多相アルミノシリカートは、少なくとも６．５ＧＰａ、例えば少なくとも６．７ＧＰａ、又は少なくとも６．８ＧＰａ、又は少なくとも７ＧＰａ、又は少なくとも７．３ＧＰａ、又は少なくとも７．５ＧＰａ、又は少なくとも７．７ＧＰａ、又は少なくとも７．９ＧＰａ、又は少なくとも８ＧＰａの平均ビッカース硬さを有し得る。別の例では、多相アルミノシリカートは、１２ＧＰａ以下、例えば１１ＧＰａ以下、又は１０ＧＰａ以下、又は９．７ＧＰａ以下、又は９．５ＧＰａ以下、又は９．３ＧＰａ以下、又は９．１ＧＰａ以下、又は９ＧＰａ以下、又は８．７ＧＰａ以下、又は８．５ＧＰａ以下、又は８．３ＧＰａ以下、又は８．２ＧＰａ以下の平均ビッカース硬さを有し得る。多相アルミノシリカートの平均ビッカース硬さは、例えば少なくとも６．５ＧＰａ～１２ＧＰａ以下の範囲内を含む、上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
ビッカース硬さは、砥粒の研磨表面のダイヤモンド圧痕法（当分野で周知であり、標準化されている）に基づいて測定されることが認識される。砥粒のサンプルは、エポキシ樹脂中にベークライトマウントを作製し、次いでＳｔｒｕｅｒｓ Ｔｅｇｒａｍｉｎ ３０研磨装置を使用してダイヤモンド研磨スラリーによって研磨することによって調製される。３００ｇｍの荷重及び５０倍の対物レンズを備えたＷｉｌｓｏｎ ＶＨ １２０２マイクロ硬度試験機を使用して、５つの異なる研磨粒子上の５つのダイヤモンド圧痕を測定する。測定値はビッカース単位、ｋｇｆ／ｍｍ２であり、ビッカース数に０．００９８０７を乗じてＧＰａに換算する。硬さの平均及び範囲は、統計関連計算を行うため好適なサンプルサイズについて報告される。
ある例では、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子は、性能の改善を促進するある含有量の気孔を有し得る。例えば、研磨粒子は、研磨粒子の総体積に対して少なくとも１体積％、例えば少なくとも２体積％、又は少なくとも３体積％、又は少なくとも４体積％、又は少なくとも５体積％、又は少なくとも６体積％、又は少なくとも７体積％、又は少なくとも８体積％、又は少なくとも９体積％、又は少なくとも１０体積％の気孔を含み得る。非限定的な一実施形態では、研磨粒子、例えば多相アルミノシリカートを含む研磨粒子は、研磨粒子の総体積に対して２０体積％以下、例えば１８体積％以下、又は１６体積％以下、又は１４体積％以下、又は１２体積％以下、又は１０体積％以下、又は８体積％以下、又は６体積％以下の気孔を有し得る。研磨粒子内の気孔の含有量が、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であることができることが認識される。さらに、上記のパーセンテージは、多相アルミノシリカート研磨粒子内にのみ存在し得る気孔にも適用可能である。
研磨粒子は、研磨粒子の使用を促進し得る特定の密度を有し得る。例えば、研磨粒子は、少なくとも２．５ｇ／ｃｍ３～２．８ｇ／ｃｍ３以下の範囲内の密度を有し得る。
他の例では、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子は、ある研磨用途における使用を促進し得る特定の平均粒径を有し得る。例えば、研磨粒子は、少なくとも１ミクロン、例えば少なくとも１０ミクロン、又は少なくとも２０ミクロン、又は少なくとも５０ミクロン、又は少なくとも１００ミクロン、又は少なくとも２００ミクロン、又は少なくとも３００ミクロン、又は少なくとも５００ミクロン、又は少なくとも８００ミクロン、又は少なくとも１０００ミクロンの平均粒径（Ｄ５０）を有し得る。別の非限定的な実施形態では、研磨粒子の平均粒径は、１０ｍｍ以下、例えば８ｍｍ以下、又は７ｍｍ以下、又は６ｍｍ以下、又は５ｍｍ以下、又は４ｍｍ以下。又は３ｍｍ以下、又は２ｍｍ以下、又は１ｍｍ以下、又は８００ミクロン以下、又は５００ミクロン以下、又は１００ミクロン以下であることができる。研磨粒子が上記の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲内、例えば少なくとも１ミクロン～１０ｍｍ以下の範囲内の平均粒径（Ｄ５０）を有し得ることが認識される。
研磨粒子は、所期の用途に応じて様々なサイズ及び形状を有し得る。例えば、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子などの研磨粒子は、ランダム成形粒子、成形研磨粒子又は高さが一定の研磨粒子であり得る。図２は、一実施形態による成形研磨粒子の斜視図である。成形研磨粒子２００は、主面２０２、主面２０３、及び主面２０２と主面２０３との間に延在する側面２０４を含む本体２０１を含むことができる。図２に示すように、成形研磨粒子２００の本体２０１は、主面２０２及び２０３が側面２０４よりも大きい薄形の本体であり得る。さらに、本体２０１は、主面２０２又は２０３の先端から底辺まで、中点２５０を通って延伸する縦軸２１０を含むことができる。縦軸２１０は、主面に沿って主面２０２の中点２５０を通る、本体の最長寸法を画成することができる。ある粒子では、本体の主面の中点がただちに明らかでない場合、主面を上から下に見て、主面の二次元形状の周りに最近接適合円を描き、円の中心を主面の中点として使用してよい。
成形研磨粒子は、成形、印刷、鋳造、押出などを含む特定のプロセスによって形成され得る。成形研磨粒子は、各粒子が互いに対して、表面及び縁部の実質的に同じ配置を有するように形成することができる。例えば、成形研磨粒子の群は一般に、互いに同じ配置及び配向、並びに／又は表面及び縁部の二次元形状を有する。したがって、成形研磨粒子は、表面及び縁部の互いに対する配置において比較的高い形状忠実度及び一貫性を有する。さらに、主面を上から下に見たときに不規則な二次元形状を有することができる薄形成形体の形成を促進する特定のプロセスによって、高さが一定の研磨粒子（ＣＨＡＰ）を形成することもできる。例えば、図４を参照のこと。ＣＨＡＰは、成形研磨粒子よりも形状忠実度が低い可能性があるが、側面によって分離された実質的に平坦で平行な主面を有することができる。
対照的に、非成形粒子（例えば、図５を参照のこと）は、異なるプロセスによって形成することができ、成形研磨粒子及びＣＨＡＰと比較して異なる形状属性を有することができる。例えば、非成形粒子は、典型的には、材料の塊が形成され、次いで破壊又は分解され、次いで篩分けされて、あるサイズの研磨粒子を得る粉砕プロセスによって形成される。しかし、非成形粒子は、表面及び縁部のほぼランダムな配置を有し、一般に、表面及び縁部の配置には認識可能な二次元又は三次元形状はない。さらに、非成形粒子は、必ずしも相互に一貫した形状を有するとは限らないので、成形研磨粒子又はＣＨＡＰと比較して著しく低い形状忠実度を有する。非成形粒子は、一般に、各粒子について、及び他の非成形粒子に対して、表面及び縁部のランダムな配置によって画成される。
再び図２を参照すると、本体２０１は、同じ主面２０２上で縦軸２１０対してほぼ垂直に延在する本体２０１の幅を画成する横軸１０１１をさらに含むことができる。最後に、図示するように、本体２０１は、薄形成形体の文脈において本体２０１の高さ（又は厚さ）を画成することができる垂直軸２１２を含むことができる。薄形形状体の場合、縦軸２１０の長さは、垂直軸２１２よりも大きい。図示するように、厚さ２１２は、主面２０２と主面２０３との間で側面２０４に沿って延在し、縦軸２１０及び横軸１０１１によって画成される平面に垂直であることができる。本明細書における研磨粒子の長さ、幅、及び高さへの言及は、例えば、固定研磨材に固定された研磨粒子の群を含む、より大きな群の研磨粒子の好適なサンプリングサイズから得られた平均値への言及であり得ることが認識される。
薄形研磨粒子を含む、本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、長さが幅と等しい又はそれより大きいことが可能であるように、長さ：幅の一次アスペクト比を有することができる。さらに、本体２０１の長さは、高さと等しい又はそれより大きいことが可能である。最後に、本体２０１の幅は、高さと等しい又はそれより大きいことが可能である。しかし、ある他の実施形態では、幅は長さよりも大きくすることができる。例えば、本体２０１が正三角形である実施形態では、幅は長さよりも大きくすることができる。
成形研磨粒子を含む本明細書の実施形態の研磨微粒子は、結晶性材料、より具体的には多結晶性材料を含むことができる。特に、多結晶材料は砥粒を含むことができる。一実施形態では、例えば成形研磨粒子の本体を含む研磨粒子の本体は、結合剤などの有機材料を本質的に含まないことが可能である。少なくとも１つの実施形態では、研磨粒子は、本質的に多結晶材料からなることができる。別の実施形態では、成形研磨粒子などの研磨粒子はシランを含まないことが可能であり、特にシランコーティングを有していなくてもよい。
図２は、略三角形の二次元形状を有する上主面２０２又は主面２０３の平面によって画成される二次元形状を有する成形研磨粒子の図を含む。本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、そのように限定されず、他の二次元形状を含むことができることが認識される。例えば、本明細書の実施形態の成形研磨粒子は、多角形、正多角形、不規則多角形、弓形若しくは湾曲した辺又は辺の一部を含む不規則多角形、楕円形、数字、ギリシャアルファベット文字、ラテンアルファベット文字、ロシアアルファベット文字、漢字文字、多角形の形状の組合せを有する複雑な形状、中央領域及び中央領域から延びる複数のアーム（例えば、少なくとも３本のアーム）を含む形状（例えば、星形）、並びにそれらの組合せを含む形状の群から、本体の主面によって画成される二次元形状を有する本体を有する粒子を含むことができる。特定の多角形形状は、長方形、台形、四辺形、五角形、六角形、七角形、八角形、六角形、十角形、及びそれらの任意の組合せを含む。別の例では、最終的に形成された成形研磨粒子は、不規則四辺形、不規則長方形、不規則台形、不規則五角形、不規則六角形、不規則七角形、不規則八角形、不規則九角形、不規則十角形、及びそれらの組合せなどの二次元形状を有する本体を有することができる。不規則多角形は、多角形を画成する辺の少なくとも１つの寸法（例えば、長さ）が他の辺に対して異なる多角形である。本明細書の他の実施形態に示すように、ある成形研磨粒子の二次元形状は、特定の数の外点又は外側隅部を有することができる。例えば、成形研磨粒子の本体は、長さ及び幅によって画成される面で見たときに、二次元多角形形状を有することができ、本体は、少なくとも４個の外点（例えば、四辺形）、少なくとも５個の外点（例えば、五角形）、少なくとも６個の外点（例えば、六角形）、少なくとも７個の外点（例えば、七角形）、少なくとも８個の外点（例えば、八角形）、少なくとも９個の外点（例えば、九角形）などを有する二次元形状を含む。
図３は、別の実施形態による成形研磨粒子の斜視図である。特に、成形研磨粒子３００は、端面３０２及び３０３と呼ばれ得る、表面３０２及び表面３０３を含む本体３０１を含むことができる。本体３０１は、端面３０２と端面３０３との間に延在し、それらに結合された主面３０４、３０５、３０６、３０７をさらに含むことができる。図３の成形研磨粒子は、主面３０５に沿って、端面３０２と３０３との間の中点３４０を通って延伸する縦軸３１０を有する、細長成形研磨粒子である。識別可能な二次元形状を有する粒子、例えば図２及び図３の成形研磨粒子の場合、縦軸は、主面上の中点を通る本体の長さを画成すると容易に理解される寸法である。例えば、図３では、成形研磨粒子３００の縦軸３１０は、図示するように、主面を画成する縁部に平行な端面３０２と３０３との間に延在する。そのような縦軸は、ロッドの長さの定義方法と一致する。特に、縦軸３１０は、そのような線が最大長の寸法を画成し得るとしても、端面３０２及び３０３を接合する隅部と主面３０５を画成する縁部との間で斜めに延伸しない。主面が完全な平坦面から起伏又はわずかな欠陥を有する限り、縦軸は、起伏を無視する、上から下への二次元画像を使用して求めることができる。
本体３０１は、端面３０２及び３０３によって画成されるほぼ正方形の断面輪郭を有するので、表面３０５は、縦軸３１０を示すために選択されることが認識される。したがって、表面３０４、３０５、３０６、及び１７は、相互に対してほぼ同じサイズとすることができる。他の細長研磨粒子の文脈では、表面３０２及び３０３は、異なる形状、例えば長方形形状を有することができ、したがって、表面３０４、３０５、３０６及び３０７の少なくとも１つは、残りの表面に対して大きくてもよい。そのような例では、最大表面は、主面を画成することができ、縦軸は、中点３４０を通ってそれらの表面のうちの最大表面に沿って延伸し、主面を画成する縁部に平行に延伸し得る。さらに図示するように、本体３０１は、表面３０５によって画成された同じ面内で、縦軸３１０に対して垂直に延伸する横軸３１１を含むことができる。さらに図示するように、本体３０１は、研磨粒子の高さを画成する垂直軸３１２をさらに含むことができ、垂直軸３１２は、表面３０５の縦軸３１０及び横軸３１１によって画成される面に対して垂直な方向に延伸する。
図２の薄形成形研磨粒子と同様に、図３の細長成形研磨粒子は、図１０の成形研磨粒子に関して定義されたものなどの、様々な二次元形状を有することができることが認識される。本体３０１の二次元形状は、端面３０２及び３０３の周囲の形状によって画成することができる。細長成形研磨粒子１１００は、本明細書の実施形態の成形研磨粒子の属性のいずれかを有することができる。
図４は、一実施形態による、高さが制御された研磨粒子（ＣＨＡＰ）の斜視図である。図示するように、ＣＨＡＰ ４００は、第１の主面４０２と、第２の主面４０３と、第１の主面４０２と第２の主面４０３との間に延在する側面４０４とを含む本体４０１を含むことができる。図４に示すように、本体４０１は、薄く、比較的平坦な形状を有することができ、第１及び第２の主面４０２及び４０３は、側面４０４よりも大きく、互いに実質的に平行である。さらに、本体４０１は、中点４２０を通って延伸し、本体４０１の長さを画成する縦軸４１０を含むことができる。本体４０１は、第１の主面４０２上に横軸４１１をさらに含むことができ、横軸は、第１の主面４０２の中点４２０を通って縦軸４１０に対して垂直に延伸して、本体４０１の幅を画成する。
本体４０１は、本体４０１の高さ（又は厚さ）を画成することができる垂直軸４１２をさらに含むことができる。図示するように、垂直軸４１２は、第１及び第２の主面４０２及び４０３の間の側面４０４に沿って、第１の主面上の軸４１０及び４１１によって画成される面に対してほぼ垂直方向に延伸することができる。図４に示すＣＨＡＰのような薄形成形体では、長さは幅と等しい又はそれより大きいことが可能であり、長さは高さより大きいことが可能である。本明細書における研磨粒子の長さ、幅、及び高さへの言及は、研磨粒子のバッチの研磨粒子の好適なサンプリングサイズから得られた平均値に言及され得ることが認識される。
図４のＣＨＡＰは、図２及び３の成形研磨粒子とは異なり、第１又は第２の主面４０２及び４０３の周囲に基づいて容易に識別可能な二次元形状を有していない。そのような研磨粒子は、これに限定されないが、高さが制御されているが、不規則に形成された平坦な主面を有する研磨粒子を形成するための材料の薄層の破砕を含む、様々な方法で形成され得る。そのような粒子では、縦軸は、表面上の中点を通って延伸する主面上の最長寸法として定義される。主面が起伏を有する限り、縦軸は、起伏を無視する、上から下への二次元画像を使用して求めることができる。さらに、上記したように、最近接適合円を使用して、主面の中点を特定し、縦軸及び横軸を特定することができる。
図５は、細長非成形研磨粒子、又は希釈剤粒子、充填剤、凝集体などの二次粒子であり得る、非成形粒子又はランダム成形粒子の図を含む。非成形粒子５５０は、本体５５１の外面に沿って延在する縁部５５５のほぼランダムな配置を含む本体５５１を有することができる。本体は、粒子の最長寸法を画成する縦軸５５２をさらに含むことができる。縦軸５５２は、二次元で見たときの本体の最長寸法を画成する。したがって、縦軸が主面上で測定される成形研磨粒子及びＣＨＡＰとは異なり、非成形粒子の縦軸は、粒子の最長寸法の図を提供する画像又は見取図を使用して粒子を二次元で見ると、相互から最も遠い本体上の点によって画成される。即ち、図５に示すような細長粒子であるが、非成形粒子は、縦軸を適正に評価するために、最大寸法が明らかとなる斜視図で見るべきである。本体５５１は、縦軸５５２に対して垂直に延伸して、粒子の幅を画成する横軸５５３をさらに含むことができる。横軸５５３は、縦軸５５２の特定に使用される同じ平面内で、縦軸の中点５５６を通って縦軸５５２に対して垂直に延伸することができる。研磨粒子は、垂直軸５５４によって定義される高さ（又は厚さ）を有し得る。垂直軸５５４は、中点５５６を通るが、縦軸５５２及び横軸５５３の画成に使用される面に対して垂直な方向に延伸することができる。高さを評価するために、研磨粒子の視点を変更して、長さ及び幅を評価するために使用されるのとは異なる位置から粒子を見る必要があり得る。
認識されるように、研磨粒子は、縦軸５５２によって画成される長さ、横軸５５３によって画成される幅、及び高さを画成する垂直軸５５４を有することができる。認識されるように、本体５５１は、長さが幅と等しい又はそれより大きいことが可能であるように、長さ：幅の一次アスペクト比を有することができる。さらに、本体５５１の長さは、高さより大きい又はそれと等しいことが可能である。最後に、本体５５１の幅は、高さ５５４より大きい又はそれ以上であることが可能である。
非成形粒子５５０は、例えば、これに限定されるわけではないが、組成、微細構造の特徴（例えば、平均粒度）、硬度、気孔などを含む、本明細書の実施形態に記載する研磨粒子の属性のいずれかを有することができる。
ある例では、結合材料は、研磨物品の性能向上に好適な特定の組成を有し得る。例えば、結合材料は、無機材料、有機材料、又はそれらの任意の組合せの群からの材料を含み得る。ある例では、結合材料は、セラミック材料、アモルファス材料、金属材料、ポリマー材料、又はそれらの任意の組合せを含み得る。より詳細な実施形態では、結合材料は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ゴム、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、芳香族ポリアミド、変性フェノール樹脂又はそれらの任意の組合せの群からのポリマー材料を含み得る。
結合研磨体は、所期の用途に応じて様々なサイズ、形状、及び輪郭を有し得る。ある例では、結合研磨体は、少なくとも１０：１のアスペクト比（ＡＲ＝Ｄ：ｔ）を有し得て、図１に示すように、「Ｄ」は直径であり、「ｔ」は厚さである。さらに他の例では、アスペクト比は、少なくとも１５：１、又は少なくとも２０：１、又は少なくとも３５：１、又は少なくとも５０：１、又は少なくとも７５：１、又は少なくとも１００：１、又はさらには少なくとも１２５：１など、より大きくてもよい。別の実施形態では、結合研磨体のアスペクト比は、１０００：１以下、例えば１５：１以下、又は少なくとも２０：１、又は少なくとも３５：１、又は少なくとも５０：１、又は少なくとも７５：１、又は少なくとも１００：１、又はさらに少なくとも１２５：１であり得る。アスペクト比が上で与えた最小最大比のいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
別の態様では、結合研磨体は、性能の改善を促進し得る本体内の特定の含有量の研磨粒子を含み得る。例えば、結合研磨体は、結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％、例えば少なくとも２体積％、又は少なくとも約５体積％、又は少なくとも約８体積％、又は少なくとも約１０体積％、又は少なくとも約１２体積％、又は少なくとも約１５体積％、又は少なくとも１８体積％、又は少なくとも約２０体積％、又は少なくとも約２２体積％、又は少なくとも約２５体積％、又は少なくとも約２８体積％、又は少なくとも約３０体積％の研磨粒子を含み得る。さらに、他の例では、結合研磨体は、結合研磨体の総体積に対して８５体積％以下、例えば８０体積％以下、又は７５体積％以下、又は７０体積％以下、又は６５体積％以下、又は６０体積％以下、又は５５体積％以下、又は５０体積％以下、又は４５体積％以下、又は４０体積％以下、又は３５体積％以下、又は３０体積％以下、又は２５体積％以下、又は２０体積％以下、又は１８体積％以下、又は１５体積％以下、又は１２体積％以下、又は１０体積％以下の研磨粒子を含み得る。結合研磨体中の研磨粒子の含有量は、結合研磨体の総体積に対して、例えば少なくとも５０体積％～８０体積％以下の範囲の研磨粒子を含む、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
他の例では、結合研磨体は、性能の向上を促進し得る特定の含有量の結合材料を含み得る。例えば、結合研磨体は、結合研磨体の総体積に対して少なくとも２体積％、例えば少なくとも３体積％、又は少なくとも約４体積％、又は少なくとも５体積％、又は少なくとも約６体積％、又は少なくとも約７体積％、又は少なくとも約８体積％、又は少なくとも約９体積％、又は少なくとも約１０体積％、又は少なくとも約１５体積％、又は少なくとも約２０体積％、又は少なくとも２５体積％、又は少なくとも約３０体積％、又は少なくとも約３５体積％、又は少なくとも約４０体積％、又は少なくとも約４５体積％、又は少なくとも約５０体積％、又は少なくとも約５５体積％、又は少なくとも約６０体積％、又は少なくとも６５体積％の結合材料を含み得る。別の例では、結合研磨体は、結合研磨体の総体積に対して９０体積％以下、例えば８５体積％以下、又は８０体積％以下、又は７０体積％以下、又は６０体積％以下、又は５０体積％以下、又は４０体積％以下、又は３０体積％以下、又は２０体積％以下の結合材料を含み得る。結合研磨体中の結合材料の含有量は、例えば結合研磨体の総体積に対して少なくとも８体積％～４０体積％以下の結合材料の範囲内を含む、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
別の実施形態では、性能の向上を促進し得る特定の含有量の気孔が結合研磨体中で利用され得る。例えば、結合研磨体は、結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％、例えば少なくとも２体積％、又は少なくとも約３体積％、又は少なくとも約５体積％、又は少なくとも８体積％、又は少なくとも約１０体積％、又は少なくとも１２体積％、又は少なくとも約１５体積％、又は少なくとも約２０体積％、又は少なくとも２５体積％、又は少なくとも約３０体積％の含有量の気孔を有し得る。他の例では、本体は、結合研磨体の総体積に対して６０体積％以下、例えば５５体積％以下、又は５０体積％以下、又は４５体積％以下、又は４０体積％以下、又は３５体積％以下、又は３０体積％以下、又は２５体積％以下、又は２０体積％以下、又は１５体積％以下、又は１０体積％以下、又は５体積％以下の気孔を含み得る。結合研磨体中の気孔の含有量は、結合研磨体の総体積に対して例えば少なくとも１０体積％～４０体積％以下の気孔を含む範囲内を含む、上記の最小及び最大パーセンテージのいずれかを含む範囲内であり得ることが認識される。
結合研磨体は、研磨物品の構成要素であり得る、又は研磨物品の全体を画成し得る。研磨物品は、特定の材料除去操作に使用され得る。例えば、少なくとも１つの実施形態では、材料除去プロセスは、工作物に対して結合研磨体を移動させて工作物から材料を除去することを含む。工作物が静止している間に結合研磨体を移動させてもよく、結合研磨体が静止している間に工作物を移動させてもよく、結合研磨体と工作物の両方を移動させてもよい。ある態様では、工作物は、非鉄金属材料を含み得て、より詳細には、本質的に非鉄金属材料からなり得る。非鉄金属材料は、本質的に単一の金属元素からなる金属材料であり得る、又は複数の金属元素の合金を含み得る。ある実施形態では、非鉄金属材料は、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｚｒ、又はそれらの任意の組合せの群からの少なくとも１つの元素を含み得る。
いくつかの例では、工作物は、本明細書の実施形態の研磨物品に最も適し得る、ある硬度を有し得る。例えば、工作物は、３０ＨＢ～１５０ＨＢ以下の範囲内の硬度を有し得る。さらにある他の例では、工作物は、本明細書の実施形態の研磨物品の利用を最も実現可能にし得る、ある延性を有し得る。例えば、工作物は、鋼鉄よりも大きい延性を有し得る。
一実施形態では、研磨物品は、本開示に記載の工作物に対する研削試験において少なくとも１．５ｇ／ｇ、例えば少なくとも１．８ｇ／ｇ、少なくとも２ｇ／ｇ、少なくとも２．２ｇ／ｇ、少なくとも２．４ｇ／ｇ、少なくとも２．６ｇ／ｇ、少なくとも２．８ｇ／ｇ、少なくとも３ｇ／ｇ、少なくとも３．２ｇ／ｇ、少なくとも３．５ｇ／ｇ、少なくとも４ｇ／ｇ、少なくとも４．５ｇ／ｇ、少なくとも５ｇ／ｇ、少なくとも６ｇ／ｇ、少なくとも６ｇ／ｇ、少なくとも８ｇ／ｇ、少なくとも９ｇ／ｇ、又は少なくとも１２ｇ／ｇの累積Ｇ比を有することができる。別の実施形態では、研磨物品は３５ｇ／ｇ以下、３３ｇ／ｇ以下、３０ｇ／ｇ以下、２８ｇ／ｇ以下、２７ｇ／ｇ以下、２６ｇ／ｇ以下、２５ｇ／ｇ以下、２２ｇ／ｇ以下、２０ｇ／ｇ以下、１８ｇ／ｇ以下、１７ｇ／ｇ以下、１６ｇ／ｇ以下、１５ｇ／ｇ以下、１４ｇ／ｇ以下、１３ｇ／ｇ以下、１２ｇ／ｇ以下、１１ｇ／ｇ以下、１０ｇ／ｇ以下、９ｇ／ｇ以下、８ｇ／ｇ以下、７ｇ／ｇ以下、又は５ｇ／ｇ以下の累積Ｇ比を有することができる。さらに、研磨物品は、本明細書に記載の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲の累積Ｇ比を有することができる。
一実施形態では、研磨物品は、本開示に記載の工作物の研削試験において少なくとも３ｇ／分、例えば少なくとも３．５ｇ／分、少なくとも３．８ｇ／分、少なくとも４ｇ／分、少なくとも４．３ｇ／分、少なくとも４．６ｇ／分、少なくとも４．８ｇ／分、少なくとも５ｇ／分、少なくとも５．３ｇ／分、少なくとも５．５ｇ／分、少なくとも５．８ｇ／分、少なくとも６ｇ／分、少なくとも６．５ｇ／分、少なくとも６．８ｇ／分、少なくとも７ｇ／分、少なくとも７．３ｇ／分、少なくとも７．５ｇ／分、又は少なくとも８ｇ／分の累積材料除去速度を有することができる。別の実施形態では、研磨物品は、１５ｇ／分以下、１４ｇ／分以下、１３ｇ／分以下、１２ｇ／分以下、１１ｇ／分以下、又は１０ｇ／分以下の累積材料除去速度を有することができる。さらに、研磨物品は、本明細書に記載の最小値及び最大値のいずれかを含む範囲の累積材料除去速度を有することができる。
多くの各種の態様及び実施形態が可能である。その態様及び実施形態のいくつかは、本明細書に記載されている。本明細書を読んだ後、当業者は、これらの態様及び実施形態が例示に過ぎず、本発明の範囲を限定しないことを認識する。実施形態は、以下に挙げる実施形態のうちのいずれか１つ以上に従い得る。
実施形態
実施形態１ 研磨物品であって、
結合材料内に含有される研磨粒子を含む結合研磨体を含み、研磨粒子の少なくとも一部が多相アルミノシリカートを含む、結合物品。
実施形態１ 研磨物品であって、
結合材料内に含有される研磨粒子を含む結合研磨体を含み、研磨粒子の少なくとも一部が多相アルミノシリカートを含む、結合物品。
実施形態２ 研磨粒子の大部分が、結合研磨体全体に延在する三次元網目を画成する結合材料内に含有され、結合材料によって包囲されている、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３ 研磨粒子の総体積に対して、研磨粒子の少なくとも１０体積％、又は少なくとも２０体積％、又は少なくとも３０体積％、又は少なくとも４０体積％、又は少なくとも５０体積％、又は少なくとも６０体積％、又は少なくとも７０体積％、又は少なくとも８０体積％、又は少なくとも９０体積％、又は少なくとも９５体積％が多相アルミノシリカートを含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４ 研磨粒子の９９体積％以下、又は９５体積％以下、又は９０体積％以下、又は８０体積％以下、又は７０体積％以下、又は６０体積％以下、又は５０体積％以下、又は４０体積％以下、又は３０体積％以下、又は２０体積％以下、又は１０体積％以下が多相アルミノシリカートを含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態５ 多相アルミノシリカートが、多結晶アルミノシリカートを含む第１の相及びアモルファス相を含む第２の相を含み、アモルファス相が多結晶アルミノシリカートの粒子間の粒界に配置され、多相アルミノシリカートが焼成カオリンであり、多相アルミノシリカートがモロカイト（商標）であり、研磨粒子の本質的にすべてが多相アルミノシリカートを含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態６ 研磨粒子が、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の第１の群及び酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、ダイヤモンド、又はそれらの任意の組合せからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む研磨粒子の第２の群を含むブレンドを含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態７ 研磨粒子の第２の群が、シリコンカーバイド、アルミナ、又は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つの材料を含む、実施形態６に記載の研磨物品。
実施形態８ 研磨粒子の第２の群が凝集粒子を含む、実施形態６に記載の研磨物品。
実施形態９ 研磨粒子の第２の群が未凝集粒子を含む、実施形態６に記載の研磨物品。
実施形態１０ 多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の一部が、多相アルミノシリカートを含む研磨凝集体を含む、実施形態６の研磨物品。
実施形態１１ 多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の一部が、多相アルミノシリカートを含む未凝集粒子を含む、実施形態６に記載の研磨物品。
実施形態１２ ブレンドが少なくとも１０体積％、又は少なくとも２０体積％、又は少なくとも３０体積％、又は少なくとも４０体積％、又は少なくとも５０体積％、又は少なくとも６０体積％、又は少なくとも７０体積％、又は少なくとも８０体積％、又は少なくとも９０体積％、又は少なくとも９５体積％の研磨剤の第２の群を含む、実施形態６に記載の研磨物品。
実施形態１３ ブレンドが９９体積％以下、又は９５体積％以下、又は９０体積％以下、又は８０体積％以下、又は７０体積％以下、又は６０体積％以下、又は５０体積％以下、又は４０体積％以下、又は３０体積％以下、又は２０体積％以下、又は１０体積％以下の研磨粒子の第２の群を含む、実施形態６に記載の研磨物品。
実施形態１４ 多相アルミノシリカートが、第１の多結晶相及び第２のアモルファス相の２つの相を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態１５ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも５質量％、又は少なくとも１０質量％、又は少なくとも２０質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも５０質量％、又は少なくとも６０質量％、又は少なくとも７０質量％、又は少なくとも８０質量％、又は少なくとも９０質量％、又は少なくとも９５質量％の第１の相を含む、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態１６ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して９９質量％以下、又は９８質量％以下、又は９６質量％以下、又は９４質量％以下、又は９０質量％以下、又は８０質量％以下、又は７０質量％以下、又は６０質量％以下、又は５０質量％以下、又は４０質量％以下、又は３０質量％以下、又は２０質量％以下、又は１０質量％以下の第１の相を含む、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態１７ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも５質量％、又は少なくとも１０質量％、又は少なくとも２０質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも５０質量％、又は少なくとも６０質量％、又は少なくとも７０質量％、又は少なくとも８０質量％、又は少なくとも９０質量％の第２の相を含む、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態１８ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して９０質量％以下、又は８０質量％以下、又は７０質量％以下、又は６０質量％以下、又は５０質量％以下、又は４０質量％以下、又は３０質量％以下、又は２０質量％以下、又は１５質量％以下、又は１０質量％以下、又は５質量％以下の第２の相を含む、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態１９ 少なくとも０．１の含有比（Ｃｒ＝Ｃ１／Ｃ２）をさらに含み、ここでＣ１が多相アルミノシリカート中の第１の相の質量パーセントであり、Ｃ２が多相アルミノシリカート中の第２の相の質量パーセントであり、含有比（Ｃｒ）が、少なくとも０．２、又は少なくとも０．３、又は少なくとも０．４、又は少なくとも０．５、又は少なくとも０．６、又は少なくとも０．７、又は少なくとも０．８、又は少なくとも０．９、又は少なくとも１、又は少なくとも１．１、又は少なくとも１．２、又は少なくとも１．３、又は少なくとも１．４、又は少なくとも１．５、又は少なくとも１．６、又は少なくとも１．７、又は少なくとも１．８、又は少なくとも１．９、又は少なくとも２、又は少なくとも２．２、又は少なくとも２．５である、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態２０ ４以下の含有比（Ｃｒ＝Ｃ１／Ｃ２）をさらに含み、ここでＣ１が多相アルミノシリカート中の第１の相の質量パーセントであり、Ｃ２が多相アルミノシリカート中の第２の相の質量パーセントであり、含有比（Ｃｒ）が３．５以下、又は３以下、又は２．５以下、又は２以下、又は１．９以下、又は１．８以下、又は１．７以下、又は１．６以下、又は１．５以下、又は１．４以下、又は１．３以下、又は１．２以下、又は１．１以下、又は１以下、又は０．９以下、又は０．８以下、又は０．７以下、又は０．６以下、又は０．５以下、又は０．４以下、又は０．３以下、又は０．２以下である、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態２１ 第１の相がアルミノシリカート材料を含む、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態２２ 第１の相が、少なくとも１ｎｍ～１０００ミクロン以下の範囲内の平均結晶子径を含む、実施形態１４に記載の研磨物品。
実施形態２３ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％、又は少なくとも２０質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも４２質量％、又は少なくとも４４質量％、又は少なくとも４６質量％、又は少なくとも４８質量％のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態２４ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して６５質量％以下、又は６０質量％以下、又は５５質量％以下、又は５０質量％以下、又は４８質量％以下、又は４５質量％以下、又は４２質量％以下、又は４０質量％以下のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態２５ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％、又は少なくとも２０質量％、又は少なくとも３０質量％、又は少なくとも４０質量％、又は少なくとも４５質量％、又は少なくとも５０質量％、又は少なくとも５２質量％、又は少なくとも５４質量％、又は少なくとも５６質量％、又は少なくとも５８質量％、又は少なくとも６０質量％のシリカ（ＳｉＯ２）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態２６ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して８０質量％以下、又は７０質量％以下、又は６０質量％以下、又は５８質量％以下、又は５６質量％以下、又は５４質量％以下、又は５２質量％以下、又は５０質量％以下のシリカ（ＳｉＯ２）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態２７ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも０．５質量％、又は少なくとも０．８質量％、又は少なくとも１質量％、又は少なくとも１．２質量％、又は少なくとも１．５質量％、又は少なくとも１．８質量％、又は少なくとも２質量％、又は少なくとも２．５質量％の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態２８ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して８質量％以下、又は５質量％以下、又は４質量％以下、又は３質量％以下、又は２．５質量％以下の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態２９ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも０．５質量％、又は少なくとも０．８質量％、又は少なくとも１質量％、又は少なくとも１．２質量％、又は少なくとも１．５質量％、又は少なくとも１．８質量％、又は少なくとも２質量％の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３０ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して８質量％以下、又は５質量％以下、又は４質量％以下、又は３質量％以下、又は２．５質量％以下、又は２質量％以下、又は１．８質量％以下、又は１．５質量％以下の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３１ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して、少なくとも０．１質量％、又は少なくとも０．２質量％、又は少なくとも０．３質量％、又は少なくとも０．４質量％、又は少なくとも０．５質量％、又は少なくとも０．６質量％の酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の総量 を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３２ 多相アルミノシリカートが、多相アルミノシリカートの総質量に対して、２質量％以下、又は１質量％以下、又は０．８質量％以下、又は０．６質量％以下の酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の総量を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３３ 多相アルミノシリカートが、少なくとも６～９以下の範囲内のモース硬度を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３４ 研磨粒子の一部が、研磨粒子の一部の総体積に対して少なくとも１体積％、又は少なくとも２体積％、又は少なくとも３体積％、又は少なくとも４体積％、又は少なくとも５体積％、又は少なくとも６体積％、又は少なくとも７体積％、又は少なくとも８体積％、又は少なくとも９体積％、又は少なくとも１０体積％の気孔を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３５ 研磨粒子の一部が、研磨剤の一部の総体積に対して２０体積％以下、又は１８体積％以下、又は１６体積％以下、又は１４体積％以下、又は１２体積％以下、又は１０体積％以下、又は８体積％以下、又は６体積％以下の気孔を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３６ 研磨粒子の一部が、少なくとも２．５ｇ／ｃｍ３～２．８ｇ／ｃｍ３以下の範囲内の密度を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３７ 研磨粒子の一部が、少なくとも１ミクロン～１０ｍｍ以下の範囲内の平均粒径（Ｄ５０）を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３８ 研磨粒子の一部が、相互に比較してランダムな三次元形状を有する複数の粒子を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態３９ 結合材料が、無機材料、有機材料、又はそれらの任意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１に記載の研磨物品。
実施形態４０ 結合材料が、セラミック、アモルファス、ポリマー、又は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１に記載の研磨物品。
実施形態４１ 結合材料が、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、ゴム、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、芳香族ポリアミド、変性フェノール樹脂又はそれらの任意の組合せからなる群から選択されるポリマー材料を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４２ 結合研磨体が、少なくとも１０：１のアスペクト比ＡＲ＝Ｄ：ｔを含み、「Ｄ」が直径であり、「ｔ」が少なくとも１５：１、又は少なくとも２０：１、又は少なくとも３５：１、又は少なくとも５０：１、又は少なくとも７５：１、又は少なくとも１００：１、又はさらには少なくとも１２５：１の厚さ又はアスペクト比である、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４３ 結合研磨体が１０００：１以下のアスペクト比ＡＲ＝Ｄ：ｔを含み、「Ｄ」が直径であり、「ｔ」が厚さ、又は８００：１以下、又は５００：１以下、又は３００：１以下、又は２００：１以下、又は１００：１以下、又は７５：１以下、又は５０：１以下、又は３５：１以下、又は２５：１以下、又は２０：１以下、又は１５：１以下である、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４４ 結合研磨体が、結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％、又は少なくとも２体積％、又は少なくとも約５体積％、又は少なくとも約８体積％、又は少なくとも約１０体積％、又は少なくとも約１２体積％、又は少なくとも約１５体積％、又は少なくとも１８体積％、又は少なくとも約２０体積％、又は少なくとも約２２体積％、又は少なくとも約２５体積％、又は少なくとも約２８体積％、又は少なくとも約３０体積％の研磨粒子を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４５ 結合研磨体が、結合研磨体の総体積に対して８５体積％以下、又は８０体積％以下、又は７５体積％以下、又は７０体積％以下、又は６５体積％以下、又は６０体積％以下、又は５５体積％以下、又は５０体積％以下、又は４５体積％以下、又は４０体積％以下、又は３５体積％以下、又は３０体積％以下、又は２５体積％以下、又は２０体積％以下、又は１８体積％以下、又は１５体積％以下、又は１２体積％以下、又は１０体積％以下の研磨粒子を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４６ 結合研磨体が、結合研磨体の総体積に対して少なくとも２体積％、又は少なくとも約３体積％、又は少なくとも約４体積％、又は少なくとも５体積％、又は少なくとも約６体積％、又は少なくとも約７体積％、又は少なくとも約８体積％、又は少なくとも約９体積％、又は少なくとも約１０体積％、又は少なくとも約１５体積％、又は少なくとも約２０体積％、又は少なくとも２５体積％、又は少なくとも約３０体積％、又は少なくとも約３５体積％、又は少なくとも約４０体積％、又は少なくとも約４５体積％、又は少なくとも約５０体積％、又は少なくとも約５５体積％、又は少なくとも約６０体積％、又は少なくとも６５体積％の結合材料を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４７ 結合研磨体が、結合研磨体の総体積に対して９０体積％以下、又は８５体積％以下、又は８０体積％以下、又は７０体積％以下、又は６０体積％以下、又は５０体積％以下、又は４０体積％以下、又は３０体積％以下、又は２０体積％以下の結合材料を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４８ 結合研磨体が、結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％、又は少なくとも２体積％、又は少なくとも約３体積％、又は少なくとも約５体積％、又は少なくとも８体積％、又は少なくとも約１０体積％、又は少なくとも１２体積％、又は少なくとも約１５体積％、又は少なくとも約２０体積％、又は少なくとも２５体積％、又は少なくとも約３０体積％の気孔を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態４９ 結合研磨体が、結合研磨体の総体積に対して６０体積％以下、又は５５体積％以下、又は５０体積％以下、又は４５体積％以下、又は４０体積％以下、又は３５体積％以下、又は３０体積％以下、又は２５体積％以下、又は２０体積％以下、又は１５体積％以下、又は１０体積％以下、又は５体積％以下の気孔を含む、実施形態１に記載の研磨物品。
実施形態５０ 材料除去プロセスを実施する方法であって、
非鉄金属材料を含む工作物に対して結合研磨体を移動させることを含み、結合研磨体が結合材料内に含有された研磨粒子を含み、研磨粒子の少なくとも一部が多相アルミノシリカートを含む、方法。
非鉄金属材料を含む工作物に対して結合研磨体を移動させることを含み、結合研磨体が結合材料内に含有された研磨粒子を含み、研磨粒子の少なくとも一部が多相アルミノシリカートを含む、方法。
実施形態５１ 工作物が非鉄金属材料からなる、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５２ 工作物が、少なくとも３０ＨＢ～１５０ＨＢ以下の範囲内の硬度を含む、実施形態５１に記載の方法。
実施形態５３ 工作物が鋼鉄より大きい延性を含む、実施形態５１に記載の方法。
実施形態５４ 非鉄金属材料が、Ａｌ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｍｇ、又はそれらの任意の組合せからなる群から選択される少なくとも１つの元素を含む、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５５ 研磨粒子の大部分が、結合研磨体全体に延在する三次元網目を画成する結合材料内に含有され、結合材料によって包囲されている、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５６ 研磨粒子の少なくとも１０体積％～９９体積％以下が多相アルミノシリカートを含む、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５７ 研磨粒子の本質的にすべてが多相アルミノシリカートを含む、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５８ 研磨粒子が、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の第１の群及び酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、ダイヤモンド、又はそれらの任意の組合せからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む研磨粒子の第２の群を含むブレンドを含む、実施形態５０に記載の方法。
実施形態５９ ブレンドが、少なくとも１０体積％～９９体積％以下の研磨剤の第２の群を含む、実施形態５０の方法。
実施形態６０ 多相アルミノシリカートが、第１の多結晶相及び第２のアモルファス相の２つの相を含む、実施形態５０に記載の方法。
実施形態６１ 多相アルミノシリカートが、少なくとも５体積％～９９体積％以下の第１の相及び少なくとも５体積％～９０体積％以下の第２の相を含む、実施形態６０に記載の方法。
実施形態６２ 少なくとも０．１及び４以下の含有比（Ｃｒ＝Ｃ１／Ｃ２）をさらに含み、ここでＣ１が多相アルミノシリカート中の第１の相の質量パーセントであり、Ｃ２が多相アルミノシリカート中の第２の相の質量パーセントである、実施形態６０に記載の方法。
実施形態６３ 多相アルミノシリカートが：
多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％～６５質量％以下のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％～８０質量％以下のシリカ（ＳｉＯ２）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも０．５質量％～８質量％以下の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して０．５質量％以上８質量％以下の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して、０．１質量％以上２質量％以下の酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の総量；又は
それらの任意の組合せ
の少なくとも１つを含む、請求項５０に記載の方法。
多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％～６５質量％以下のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも１０質量％～８０質量％以下のシリカ（ＳｉＯ２）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも０．５質量％～８質量％以下の酸化カリウム（Ｋ２Ｏ）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して０．５質量％以上８質量％以下の酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）；
多相アルミノシリカートの総質量に対して、０．１質量％以上２質量％以下の酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化カルシウム（ＣａＯ）及び酸化マグネシウム（ＭｇＯ）の総量；又は
それらの任意の組合せ
の少なくとも１つを含む、請求項５０に記載の方法。
実施形態６４ 多相アルミノシリカートが：
６～９のモース硬度；
多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の一部の総体積に対して少なくとも１体積％～２０体積％以下の気孔；
少なくとも２．５ｇ／ｃｍ３～２．８ｇ／ｃｍ３以下の範囲内の密度；
少なくとも１ミクロン～１０ｍｍ以下の範囲内の平均粒径（Ｄ５０）；又は
それらの任意の組合せ
の少なくとも１つを含む、請求項５０に記載の方法。
６～９のモース硬度；
多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の一部の総体積に対して少なくとも１体積％～２０体積％以下の気孔；
少なくとも２．５ｇ／ｃｍ３～２．８ｇ／ｃｍ３以下の範囲内の密度；
少なくとも１ミクロン～１０ｍｍ以下の範囲内の平均粒径（Ｄ５０）；又は
それらの任意の組合せ
の少なくとも１つを含む、請求項５０に記載の方法。
実施形態６５ 結合材料が、無機材料、有機材料、又はそれらの任意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５０に記載の方法。
実施形態６６ 結合研磨体が、少なくとも１０：１～１０００：１以下のアスペクト比ＡＲ＝Ｄ：ｔを含み、「Ｄ」が直径であり、「ｔ」が厚さである、実施形態５０に記載の方法。
実施形態６７ 結合研磨体が：
結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％～８５体積％以下の研磨粒子；
結合研磨体の総体積に対して少なくとも２体積％～９０体積％以下の結合材料；
結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％～６０体積％以下の気孔；
の少なくとも１つを含む、実施形態５０に記載の方法。
結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％～８５体積％以下の研磨粒子；
結合研磨体の総体積に対して少なくとも２体積％～９０体積％以下の結合材料；
結合研磨体の総体積に対して少なくとも１体積％～６０体積％以下の気孔；
の少なくとも１つを含む、実施形態５０に記載の方法。
例
例１
切削ホイールの形態の第１の研磨サンプル（サンプルＳ１）は、３２体積％のフェノール樹脂の結合材料（２１％のレゾール及び７９％のノボラック）、６０体積％のモロカイト（商標）として入手可能な研磨粒子、及び８体積％の気孔を含むように形成される。多相アルミノシリカート材料は、約５５質量％のムライトの第１の多結晶相及び４５質量％のアモルファスシリカ相を含んでいた。
例１
切削ホイールの形態の第１の研磨サンプル（サンプルＳ１）は、３２体積％のフェノール樹脂の結合材料（２１％のレゾール及び７９％のノボラック）、６０体積％のモロカイト（商標）として入手可能な研磨粒子、及び８体積％の気孔を含むように形成される。多相アルミノシリカート材料は、約５５質量％のムライトの第１の多結晶相及び４５質量％のアモルファスシリカ相を含んでいた。
サンプルＳ１と同じグレード及び構造を有する、結合研磨剤の２つの比較サンプルも作製した。第１の比較サンプル（サンプルＣ１）は、サンプルＳ１の多相アルミノシリカート研磨粒子の代わりに、褐色の溶融アルミナ粒子を含んでいた。第２の比較サンプル（サンプルＣ２）は、サンプルＳ１の多相アルミノシリカート研磨粒子の代わりに、シリコンカーバイドの研磨粒子を含んでいた。
図６は、各サンプルのＧ比及び材料除去速度のプロットを含む。試験は、Ｂｏｓｃｈ １７－１２５ｃｉ（１７００Ｗ）グラインダの突切り加工で１５０ｍｍ×１５ｍｍの寸法を有するアルミニウム６０８２の工作物に対して行った。図示するように、サンプルＳ１は、比較サンプルを上回る予想外の有意な改善を示した。
例２
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＳ２及びＳ３は、Ｓ２の研磨粒子がＳ３の研磨粒子よりも微細であることを除いて、同じ組成を含むように形成された。両方のサンプルの研磨粒子は、モロカイト（商標）として入手可能である。切削ホイールサンプルをＡｌｕ６０８２工作物に対して試験した。図７Ａに示すように、サンプルＳ３は、サンプルＳ２と比較して改善されたＧ比及びＭＲＲを示した。図７Ｂは、サンプルＳ３の研磨粒子の粒径分布の図を含む。
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＳ２及びＳ３は、Ｓ２の研磨粒子がＳ３の研磨粒子よりも微細であることを除いて、同じ組成を含むように形成された。両方のサンプルの研磨粒子は、モロカイト（商標）として入手可能である。切削ホイールサンプルをＡｌｕ６０８２工作物に対して試験した。図７Ａに示すように、サンプルＳ３は、サンプルＳ２と比較して改善されたＧ比及びＭＲＲを示した。図７Ｂは、サンプルＳ３の研磨粒子の粒径分布の図を含む。
例３
突切りホイールの形態の研磨サンプル、サンプルＳ４及びＳ５並びに比較サンプルＣ３は、突切りホイールのサンプルが異なる研磨粒子を有することを除いて、同じ組成を含むように形成された。サンプルＳ４の研磨粒子は、サンプルＳ１と同じである。サンプルＳ５は、サンプルＳ１の研磨粒子と同じＳｉＣ粒子と多相アルミノシリカート粒子とのブレンドを含んでいた。サンプルＣ３は、サンプルＳ５と同じＳｉＣ研磨粒子を含んでいた。
突切りホイールの形態の研磨サンプル、サンプルＳ４及びＳ５並びに比較サンプルＣ３は、突切りホイールのサンプルが異なる研磨粒子を有することを除いて、同じ組成を含むように形成された。サンプルＳ４の研磨粒子は、サンプルＳ１と同じである。サンプルＳ５は、サンプルＳ１の研磨粒子と同じＳｉＣ粒子と多相アルミノシリカート粒子とのブレンドを含んでいた。サンプルＣ３は、サンプルＳ５と同じＳｉＣ研磨粒子を含んでいた。
突切りホイールサンプルをＡｌｕ６０８２工作物に対して試験した。図８に示すように、サンプルＳ４は、サンプルＳ５及びＣ３と比較して最も高いＧ比を有したが、サンプルＳ４及びＳ５はどちらも、サンプルＣ３よりも改善されたＧ比を示した。サンプルＳ４及びＳ５並びにサンプルＣ３は、同等のＭＲＲを有していた。
例４
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＣ５及びＳ６～Ｓ１５は、約３８体積％のフェノール樹脂の結合材料（２８％のレゾール及び７２％のノボラック）、約５２体積％の研磨粒子、及び約１０体積％の気孔を含むように形成された。ホイールの寸法は５インチ×１／４インチ×７／８インチである。サンプルＣ５は、褐色の溶融アルミナ研磨粒子で作製される。サンプルＳ１５は、モロカイト（商標）として入手可能な粒子を用いて作製され、サンプルＳ６～Ｓ１４は、褐色の溶融アルミナ研磨粒子とモロカイト（商標）の粒子とのブレンドを用いて作製される。各サンプルの粒子の総体積に対する２種類の粒子の体積パーセンテージを以下の表１に示す。多相アルミノシリカート材料は、約５５質量％のムライトの第１の多結晶相及び４５質量％のアモルファスシリカ相を含んでいた。切削ホイールサンプルは、寸法が１２インチ×０．５インチの１０１８炭素鋼の研削について試験された。ＤｅＷａｌｔ ＤＷ８３１グラインダを使用した。研削は、１０～１２アンペアを使用してホイールにつき１０分間行った。
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＣ５及びＳ６～Ｓ１５は、約３８体積％のフェノール樹脂の結合材料（２８％のレゾール及び７２％のノボラック）、約５２体積％の研磨粒子、及び約１０体積％の気孔を含むように形成された。ホイールの寸法は５インチ×１／４インチ×７／８インチである。サンプルＣ５は、褐色の溶融アルミナ研磨粒子で作製される。サンプルＳ１５は、モロカイト（商標）として入手可能な粒子を用いて作製され、サンプルＳ６～Ｓ１４は、褐色の溶融アルミナ研磨粒子とモロカイト（商標）の粒子とのブレンドを用いて作製される。各サンプルの粒子の総体積に対する２種類の粒子の体積パーセンテージを以下の表１に示す。多相アルミノシリカート材料は、約５５質量％のムライトの第１の多結晶相及び４５質量％のアモルファスシリカ相を含んでいた。切削ホイールサンプルは、寸法が１２インチ×０．５インチの１０１８炭素鋼の研削について試験された。ＤｅＷａｌｔ ＤＷ８３１グラインダを使用した。研削は、１０～１２アンペアを使用してホイールにつき１０分間行った。
図９に示すように及び以下の表２に記載するように、サンプルＳ８～Ｓ１３は、サンプルＣ５と比較して同様のＧ比、ホイール摩耗速度、及び材料除去速度を予想外に示した。
例５
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＣ１６及びＳ１７は、約３２体積％のフェノール樹脂の結合材料（２１％のレゾール及び７９％のノボラック）、約６０体積％の研磨粒子、及び約８体積％の気孔を含むように形成された。ホイールの寸法は５インチ×１／４インチ×７／８インチであった。サンプルＣ１６は、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＭｉｌｌｓからＤｕｒａｍｕｌ ＥＧとして入手可能なムライト研磨粒子を用いて作製した。サンプルＳ１７は、モロカイト（商標）として入手可能な粒子を用いて作製した。ムライト粒子及びモロカイト（商標）の平均密度及びビッカース硬さは、以下の表３に含まれる。
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＣ１６及びＳ１７は、約３２体積％のフェノール樹脂の結合材料（２１％のレゾール及び７９％のノボラック）、約６０体積％の研磨粒子、及び約８体積％の気孔を含むように形成された。ホイールの寸法は５インチ×１／４インチ×７／８インチであった。サンプルＣ１６は、Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＭｉｌｌｓからＤｕｒａｍｕｌ ＥＧとして入手可能なムライト研磨粒子を用いて作製した。サンプルＳ１７は、モロカイト（商標）として入手可能な粒子を用いて作製した。ムライト粒子及びモロカイト（商標）の平均密度及びビッカース硬さは、以下の表３に含まれる。
図１０は、各サンプルのＧ比及び材料除去速度のプロットを含む。試験は、研削用途における寸法が１２インチ×１／２インチのアルミニウム６０８２の工作物に対して行われた。ＭＥＴＡＢＯ Ｗ１２－１２５ ＱＵＩＣＫグラインダを使用した。研削は、１０～１２アンペアを使用してホイールにつき最長１５分間行った。サンプルＳ１７は、２．７７６ｇ／ｇの平均累積Ｇ比、５．８３６ｇ／分の累積ＷＷＲ、及び１５．９９ｇ／分の累積材料除去速度を有していた。サンプルＣ１６は、２．６８６ｇ／ｇの平均累積Ｇ比、６．７４５ｇ／分の累積ＷＷＲ、及び１７．８２１ｇ／分の累積材料除去速度を有していた。図１０に示すように、サンプルＳ１７及びＣ１６は、同等の性能を示した。
例６
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＣ１８～Ｃ２３及びＳ２４～Ｓ２９は、約３８体積％のフェノール樹脂の結合材料（２８％のレゾール及び７２％のノボラック）、約５２体積％の研磨粒子、及び約１０体積％の気孔を含むように形成される。ホイールの寸法は５インチ×１／４インチ×７／８インチである。サンプルＣ１８～Ｃ２３は、褐色の溶融アルミナ及びＤｕｒａｍｕｌ ＥＧ研磨粒子のブレンドで作製され、サンプルは、ブレンドの総体積に対してそれぞれ３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％、７０体積％、及び８０体積％の含有量のＤｕｒａｍｕｌ ＥＧ研磨粒子を含む。サンプルＳ２４～Ｓ２９は、褐色の溶融アルミナとモロカイト（商標）粒子とのブレンドで作製され、サンプルは、ブレンドの総体積に対してそれぞれ３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％、７０体積％、及び８０体積％の含有量のモロカイト（商標）研磨粒子を含む。ホイールサンプルは、工作物の研削について試験を行う。
研磨サンプルである、切削ホイールの形態のサンプルＣ１８～Ｃ２３及びＳ２４～Ｓ２９は、約３８体積％のフェノール樹脂の結合材料（２８％のレゾール及び７２％のノボラック）、約５２体積％の研磨粒子、及び約１０体積％の気孔を含むように形成される。ホイールの寸法は５インチ×１／４インチ×７／８インチである。サンプルＣ１８～Ｃ２３は、褐色の溶融アルミナ及びＤｕｒａｍｕｌ ＥＧ研磨粒子のブレンドで作製され、サンプルは、ブレンドの総体積に対してそれぞれ３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％、７０体積％、及び８０体積％の含有量のＤｕｒａｍｕｌ ＥＧ研磨粒子を含む。サンプルＳ２４～Ｓ２９は、褐色の溶融アルミナとモロカイト（商標）粒子とのブレンドで作製され、サンプルは、ブレンドの総体積に対してそれぞれ３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％、７０体積％、及び８０体積％の含有量のモロカイト（商標）研磨粒子を含む。ホイールサンプルは、工作物の研削について試験を行う。
上記で開示した主題は、限定的ではなく例示的と見なされるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内に含まれる、すべてのそのような修正、拡張及び他の実施形態を網羅するものである。このため、法律で許される最大限の範囲まで、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲及びその均等物の最も広い許容可能な解釈によって決定されるものであり、前述の詳細な説明によって限定又は制限されないものとする。
開示の要約は、特許法を遵守するために提供され、特許請求の範囲又は意味を解釈又は制限するために使用されないという理解の下に提出される。さらに、前述の詳細な説明では、開示を合理化する目的で、各種の特徴が共にグループ化され得るか、又は単一の実施形態で説明され得る。この開示は、請求された実施形態が各請求項で明示的に示されたよりも多くの特徴を要するという意図を反映するものとして解釈されるべきではない。むしろ、添付の特許請求の範囲が反映するように、発明の主題は、開示された実施形態のいずれの特徴すべてよりも少ない特徴を対象にし得る。したがって、以下の請求項は詳細な説明に組み入れられ、各請求項は、個別に請求される主題を定義するものとして独立している。
Claims (15)
- 研磨物品であって、
結合材料内に含有される研磨粒子を含む結合研磨体を備え、
前記研磨粒子の少なくとも一部が多相アルミノシリカートを含む、
研磨物品。 - 前記研磨粒子の総体積に対して、前記研磨粒子の少なくとも１０体積％、又は少なくとも２０体積％、又は少なくとも３０体積％、又は少なくとも４０体積％、又は少なくとも５０体積％、又は少なくとも６０体積％、又は少なくとも７０体積％、又は少なくとも８０体積％、又は少なくとも９０体積％、又は少なくとも９５体積％が多相アルミノシリカートを含む、請求項１に記載の研磨物品。
- 前記研磨粒子の９９体積％以下、又は９５体積％以下、又は９０体積％以下、又は８０体積％以下、又は７０体積％以下、又は６０体積％以下、又は５０体積％以下、又は４０体積％以下、又は３０体積％以下、又は２０体積％以下、又は１０体積％以下が多相アルミノシリカートを含む、請求項１に記載の研磨物品。
- 前記多相アルミノシリカートが、多結晶アルミノシリカートを含む第１の相及びアモルファス相を含む第２の相を含む、請求項１に記載の研磨物品。
- 前記研磨粒子が、多相アルミノシリカートを含む研磨粒子の第１の群、並びに、酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、ダイヤモンド、又はそれらの任意の組合せからなる群から選択される少なくとも１つの材料を含む研磨粒子の第２の群、を含むブレンドを含む、請求項１に記載の研磨物品。
- 前記研磨粒子の第２の群が、シリコンカーバイド、アルミナ、又は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つの材料を含む、請求項５に記載の研磨物品。
- 前記ブレンドが、少なくとも３０体積％～８０体積％以下の前記研磨剤の第２の群を含む、請求項５に記載の研磨物品。
- 前記多相アルミノシリカートが、前記多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも５質量％～９９質量％以下の前記第１の相を含む、請求項４に記載の研磨物品。
- 前記多相アルミノシリカートが、前記多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも５質量％～９０質量％以下の前記第２の相を含む、請求項４に記載の研磨物品。
- 少なくとも０．１～３．５以下の含有比（Ｃｒ＝Ｃ１／Ｃ２）をさらに含み、ここでＣ１が前記多相アルミノシリカート中の前記第１の相の質量パーセントであり、Ｃ２が前記多相アルミノシリカート中の前記第２の相の質量パーセントである、請求項４に記載の研磨物品。
- 前記第２の相が、シリカを含むアモルファス相を含む、請求項４に記載の研磨物品。
- 前記多相アルミノシリカートが、前記多相アルミノシリカートの総質量に対して６５質量％以下のアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、前記多相アルミノシリカートの総質量に対して少なくとも３０質量％のシリカ（ＳｉＯ２）、又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載の研磨物品。
- 前記多相アルミノシリカートが、少なくとも６．５ＧＰａ～１２ＧＰａ以下の範囲内のビッカース硬さ、少なくとも２．５ｇ／ｃｍ３～２．８ｇ／ｃｍ３以下の範囲内の密度、又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載の研磨物品。
- 前記研磨物品が、少なくとも１．５ｇ／ｇの累積Ｇ比、少なくとも３ｇ／分の累積材料除去速度、又はそれらの組合せを含む、請求項１に記載の研磨物品。
- 前記結合研磨体が、前記結合研磨体の総体積に対して少なくとも約６体積％～５０体積％以下の結合材料、前記結合研磨体の総体積に対して少なくとも３０体積％～８５体積％以下の研磨粒子、及び前記結合研磨体の総体積に対して少なくとも８体積％～５０体積％以下の気孔を含む、請求項１に記載の研磨物品。
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