JPH09505101A - 砥粒及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒及びその製造方法。この砥粒は、被覆された研磨材、結合された輪、及び三次元、低密度研磨材のような研磨製品に組み込むことができる。

Description

【発明の詳細な説明】 砥粒及びその製造方法 発明の分野 本発明は、アルファアルミナ−ベースのセラミック砥粒及びその製造方法に関 する。この砥粒は種々の研削・研磨製品のいずれにも組み入れることができる。 関連する技術の説明 初期の合成砥粒は溶融法により製造された。そのような方法に使用されるアル ミナ源は一般にボーキサイト又はバイヤー法アルミナであった。そのような方法 において、セラミック材料は炉中で溶融され、次いで冷却されて目の詰んだレン ガを形成するか、又は水中で急冷されて微細な結晶を形成する。 最近は、砥粒は種々の「ゾルゲル」法により調製されてきた。ゾルゲル法にお いて、水和された形態のアルミナ（即ち、アルファアルミナ一水和物又はベーマ イト）が、水及び酸と混合されて、コロイド分散液又はゾルを生ずる。ベーマイ トのコロイド分散液は、脱水されてレンガ粒子前駆体を形成し、これは一般には 焼成され、次いで焼結される。焼成の間に、ベーマイトは遷移アルミナに転化す る。焼結過程の間に砂微粒子状の遷移アルミナはアルファアルミナに変換し、次 いでこれは密度をあげる。ゾルゲル法は、例えば米国特許Ｎｏ.５０３５３６９ （Ｗｉｎｋｌｅｒら）、４７７０６７１（Ｍｏｎｒｏｅら）、及び４３１４８２ ７（Ｌｅｉｔｈｅｉｓｅｒら）並びに５１６４３４８（Ｗｏｏｄ）に記載されて いる。 現在は、ゾルゲル法を利用してセラミック砥粒を製造する。この 方法においてベーマイトがキー成分である。それは、９９〜１００ｗｔ％の純度 のＡｌＯＯＨを含む形で得られ、サブミクロンの粒子サイズを有する形で得るこ とができ、そしてそれは容易にコロイド状分散液を形成するからである。しかし ながら、ベーマイトはかなり高価な出発物質であり、従ってセラミックアルファ アルミナ−ベースの砥粒を与える適当な代替方法が探索されてきた。 発明の要約 本発明は、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒、を調製する 第１の方法を提供する。この方法は次のステップを含む： （ａ）液体媒体及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散液を調製すること、但 し、この分散液は脱液して前駆体物質を与え、この物質は焼結して結晶性セラミ ック、アルファアルミナ−ベースの物質を与え、この物質は硬度少なくとも１６ ＧＰａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１９Ｇ Ｐａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好ましくは、少なくとも３．７８ｇ ／cm³、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³）、平均アルファアルミナ 結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイクロメーター未満、 より好ましくは１マイクロメーター未満）、及び理論酸化物ベースで、この材料 の全重量を基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂ Ｏを有し；前記アルミナ粒子はアルファアルミナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的 に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及びこれらの混合物からなる群から選ば れ、前記アルミナ粒子は平均サイズが２マイクロメーター未満（好ましくは、１ ．５マイクロメーター未満、より好ましくは、１マイクロメーター未満）であり 、前記分散液は分散液 の重量マイナスこの分散液中に存在する液体媒体の全重量を基準として１ｗｔ％ 以下のアルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液して前駆体物質を作ること；並びに （ｃ）硬度少なくとも１６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より 好ましくは少なくとも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均ア ルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイクロ メーター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）、及び理論酸化物ベー スで、この砥粒の全重量を基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗ ｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥 粒を与えるに充分な温度及び時間、前記前駆体物質を焼結すること、但しここに 、前記焼結は１６００．０℃以下の温度及び１００．０気圧以下の圧力で行う； ここで、ステップ（ｃ）に先立って、前駆体物質は砥粒前駆体の形で与えられ る。 好ましくは、前記セラミック砥粒は理論酸化物ベースで、０．４ｗｔ％以下の ＣａＯを含む。ここで、理論酸化物ベースで物質の定義について言及するときは 、存在する相の特別な定義を意味するものではない。むしろ、この言及は物質収 支についてされる。 他の態様において、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を調 製するための第２の方法を提供する。この方法は、次のステップを含む： （ａ）液体媒体、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、酸化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの混 合物からなる群から選ばれる充分な量の焼結助剤物質、並びに充分な量のアルミ ナ粒子を含む 分散液を調製すること、但しこの分散液は脱液して前駆体物質を提供し、この物 質は焼結して結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの物質を提供でき、 このアルファアルミナベースの物質はＹ₂Ｏ₃、Ｃｅ₂Ｏ₃、Ｐｒ₂Ｏ₃、Ｓｍ₂Ｏ₃、 Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、及びＥｒ₂Ｏ₃としての理 論酸化物ベースで少なくとも２ｗｔ％（好ましくは少なくとも２．５ｗｔ％、よ り好ましくは、少なくとも３ｗｔ％）の酸化イットリウム、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、酸化ジスプロジウム、酸化エルビウム、又はこれらの 組み合わせを含み、硬度が少なくとも１６ＧＰａで、密度が少なくとも３．５８ ｇ／cm³で、平均アルファアルミナ結晶サイズが２μm未満であり、そして、理論 的酸化物ベースで、前記アルミナ粒子は、アルファアルミナ粒子、１０ｗｔ％未 満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及びこれらの混合物からなる 群から選ばれ、前記アルミナ粒子は平均サイズが２μm未満であり、ここに、前 記分散液は前記分散液の全理論的Ａｌ₂Ｏ₃含量を基準として、少なくとも６５ｗ ｔ％（好ましくは、少なくとも７５ｗｔ％、より好ましくは、少なくとも約８０ ｗｔ％）のアルミナ粒子を含む； （ｂ）この分散液を脱液して前駆体物質を作ること；並びに （ｃ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均ア ルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満である結晶性セラミック、ア ルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び時間、前記前駆体物質 を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００．０℃以下の温度及び１００ ．０気圧以下の圧力で行う； ここで、ステップ（ｃ）に先立って、前駆体物質は砥粒前駆体の 形で与えられる。 好ましくは、前記セラミック砥粒は理論酸化物ベースで、この砥粒の全重量を 基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂、０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏ、及び０． ４ｗｔ％以下のＣａＯを有する。前記分散液は、更に、酸化ジルコニウム、酸化 ハフニウム、酸化クロム、これらの前駆体、及びこれらの組み合わせを更に含み うる。 本発明の更に他の態様は、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥 粒を調製する第３の方法を提供する。この方法は次のステップを含む： （ａ）液体媒体、充分な量のアルミナ粒子及び充分な量の焼結助剤を含む分散 液を調製すること、但し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）及び（ｃ）の後に 、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒は硬度 少なくとも１６ＧＰａ（好ましくは少なくとも１８ＧＰａ、より好ましくは少な くとも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好ましくは、少なくと も３．７８ｇ／cm³、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³）、平均アル ファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイクロメ ーター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）、及び理論酸化物ベース で、この砥粒の全重量を基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ ％以下のＮａ₂Ｏを有するものを与えるものであり、前記アルミナ粒子はアルフ ァアルミナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子 、及びこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記アルミナ粒子は平均サイズが ２マイクロメーター未満（好ましくは、１．５マイクロメーター未満、より好ま しくは、１マイクロメーター未満）であり、前記分散液は分散液の重量マイナス この分散液中に存在する液体媒体の全重量を基準として１ｗｔ％以下のアルフ ァアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液すること；並びに （ｃ）硬度少なくとも１６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より 好ましくは少なくとも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好まし くは少なくとも３．７８ｇ／cm³、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³ ）、平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１． ５マイクロメーター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）、及び理論 酸化物ベースで、この砥粒の全重量を基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及 び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する結晶性セラミック、アルファアルミナ− ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び時間、前記脱液した分散液を焼結するこ と、但しここに、前記焼結は１６００．０℃以下の温度及び１００．０気圧以下 の圧力で行う。 好ましくは、前記セラミック砥粒は理論酸化物ベースで、０．４ｗｔ％以下の ＣａＯを含む。 ここで用いられる用語「焼結助剤物質」は、同じ程度の密度上昇を得るために は、それがなければ、密度が上昇しないか、又はより高い温度もしくは圧力が必 要となるセラミック体の密度上昇を促進する物質（又はその前駆体）をいう。好 ましい焼結助剤物質は、酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、 酸化セリウム、酸化コバルト、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化イットリウム、 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、酸化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの 前駆体、及びそれらの組み合わせを含む。より好ましくは、前記焼結助剤物質は 、（ａ）マグネシウムの前駆体塩並びに（ｂ）セリウム、プラセオジム、サマリ ウム、イッテ ルビウム、ネオジム、イットリウム、ランタン、ガドリニウム、ジスプロジウム 、エルビウム、及びこれらの混合物からなる群から選ばれる金属の前駆体塩、の 組み合わせである。 本発明の他の態様は、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を 調製する第４の方法を提供する。この方法は次のステップを含む： （ａ）液体媒体及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散液を調製すること、但 し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）〜（ｅ）の後に、結晶性セラミック、ア ルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒が硬度少なくとも１６ＧＰａ（ 好ましくは少なくとも１８ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１９ＧＰａ）、密 度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好ましくは、少なくとも３．７８ｇ／cm³、より 好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³）、及び平均アルファアルミナ結晶サ イズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイクロメーター未満、より好 ましくは１マイクロメーター未満）を与えるに充分なものであり；前記アルミナ 粒子はアルファアルミナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移 アルミナ粒子、及びこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記アルミナ粒子は 平均サイズが２マイクロメーター未満（好ましくは、１．５マイクロメーター未 満、より好ましくは、１マイクロメーター未満）であり、前記分散液は分散液の 重量マイナスこの分散液中に存在する液体媒体の全重量を基準として１ｗｔ％以 下のアルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液すること； （ｃ）前記脱液した分散液を、充分な量の焼結助剤物質を含む含浸物質で含浸 させること、但しここに充分な量とは、ステップ（ｄ）〜（ｅ）の後、硬度少な くとも１６ＧＰａ（好ましくは、少なく とも１８ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３． ５８ｇ／cm³（好ましくは少なくとも３．７８ｇ／cm³、より好ましくは、少なく とも３．８８ｇ／cm³）、平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター 未満（好ましくは１．５マイクロメーター未満、より好ましくは１マイクロメー ター未満）の結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充 分なものである； （ｄ）含浸された脱液された分散液を焼成して焼成された材料を与えること； そして （ｅ）硬度少なくとも１６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より 好ましくは少なくとも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好まし くは少なくとも３．７８ｇ／cm³、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³ ）、及び平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは １．５マイクロメーター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）である 結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び 時間、前記焼成された材料を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００． ０℃以下の温度及び１００．０気圧以下の圧力で行う。 好ましくは、この方法で提供されたアルファアルミナベースの砥粒は、理論酸 化物ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及 び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する。より好ましくは、この方法で提供され たアルファアルミナベースの砥粒は、理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を 基準として、０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂、０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏ、及び０ ．４ｗｔ％以下のＣａＯを有する。 本発明の他の態様は、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベ ースの砥粒を調製する第５の方法を提供する。この方法は次のステッブを含む： （ａ）液体媒体、第１の焼結助剤物質及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散 液を調製すること、但し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）〜（ｅ）の後に、 結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒が硬度少 なくとも１６ＧＰａ（好ましくは少なくとも１８ＧＰａ、より好ましくは少なく とも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好ましくは、少なくとも ３．７８ｇ／cm³、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³）、及び平均ア ルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイクロ メーター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）を与えるに充分なもの であり；前記アルミナ粒子はアルファアルミナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的に 結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及びこれらの混合物からなる群から選ばれ 、前記アルミナ粒子は平均サイズが２マイクロメーター未満（好ましくは、１． ５マイクロメーター未満、より好ましくは、１マイクロメーター未満）であり、 前記分散液は分散液の重量マイナスこの分散液中に存在する液体媒体の全重量を 基準として１ｗｔ％以下のアルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液すること； （ｃ）前記脱液した分散液を、第２の焼結助剤物質を含む含浸物質で含浸させ ること、但しこの含浸は、ステップ（ｄ）〜（ｅ）の後、硬度少なくとも１６Ｇ Ｐａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１９ＧＰ ａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好ましくは少なくとも３．７８ｇ／cm³ 、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³）、平均アルファアルミナ結晶 サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイクロメー ター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）の結晶性セラミック、アル ファアルミナ−ベースの砥粒を与えるものである； （ｄ）含浸された脱液された分散液を焼成して焼成された材料を与えること； そして （ｅ）硬度少なくとも１６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より 好ましくは少なくとも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好まし くは少なくとも３．７８ｇ／cm³、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³ ）、及び平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは １．５マイクロメーター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）である 結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び 時間、前記焼成された材料を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００． ０℃以下の温度及び１００．０気圧以下の圧力で行う。 ここで、ステップ（ａ）及び（ｃ）において、充分な量の第１及び第２の焼結 助剤物質が提供される。但し、この充分な量とは、ステップ（ｄ）〜（ｅ）の後 、硬度少なくとも１６ＧＰａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より好まし くは少なくとも１９ＧＰａ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³ （好ましくは 少なくとも３．７８ｇ／cm³、より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³）、 平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満の結晶性セラミック、 アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるものである。好ましくは、この方法で 提供された砥粒は、理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０． ３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する。より好ましく は、この方法で提供された砥粒は、理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を基 準として、０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂、０．４ｗｔ％以下のＮ ａ₂Ｏ、及び０．４ｗｔ％以下のＣａＯを有する。前記第１及び第２の焼結助剤 物質は同じものであってもよく、異なったものであってもよい。 本発明の他の態様は、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を 調製する第６の方法を提供する。この方法は次のステップを含む： （ａ）液体媒体及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散液を調製すること、但 し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）〜（ｅ）の後に、結晶性セラミック、ア ルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒が硬度少なくとも１６ＧＰａ、 密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイ クロメーター未満を与えるに充分なものであり；前記アルミナ粒子はアルファア ルミナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及 びこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記アルミナ粒子は平均サイズが２マ イクロメーター未満であり、ここに前記分散液は、この分散液の全理論Ａｌ₂Ｏ₃ 含量を基準として、少なくとも５０．０ｗｔ％（好ましくは、少なくとも約６０ ｗｔ％、より好ましくは、少なくとも約７５ｗｔ％）のアルミナ粒子を含み、こ こに、この分散液は、この分散液の重量マイナスこの分散液中に存在する液体媒 体の全重量を基準として５０．０ｗｔ％以下のアルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液すること； （ｃ）前記脱液した分散液を、充分な量の焼結助剤物質を含む含浸物質で含浸 させること、但しここに充分な量とは、ステップ（ｄ）〜（ｅ）の後、硬度少な くとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均アルファアルミナ結 晶サイズ２マイクロメーター未満の結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベー スの砥粒を与 えるに充分なものであること； （ｄ）含浸された脱液された分散液を焼成して焼成された材料を与えること； そして （ｅ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平 均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイ クロメーター未満、より好ましくは１マイクロメーター未満）である結晶性セラ ミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び時間、前記 焼成された材料を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００．０℃以下の 温度及び１００．０気圧以下の圧力で行う。 好ましくは、前記第６の方法における焼結助剤物質は、酸化鉄、酸化マグネシ ウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト、酸化チタン、酸 化ニッケル、酸化イットリウム、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、及びこれらの組み合わせからなる群か ら選ばれる。前記焼結助剤物質は、セリウム、プラセオジム、サマリウム、イッ テルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、ジスプロシウム、エルビウム 、及びこれらの組み合わせからなる群から選ばれる金属の塩であり得る。他の好 ましい焼結助剤物質は、（ａ）マグネシウムの前駆体塩、及び（ｂ）セリウム、 プラセオジム、サマリウム、イッテルビウム、ネオジム、イットリウム、ランタ ン、ガドリニウム、ジスプロシウム、エルビウム、及びこれらの組み合わせから なる群から選ばれる金属の前駆体塩の組み合わせである。 本発明方法により作った１つの好ましいアルファアルミナ−ベースの砥粒は、 隣接する微結晶に関してランダムに配向した（即ち、 隣接する微結晶板は±１５％より大きく変化する）アルファアルミナ微結晶と、 アルファアルミナ微結晶の少なくとも幾つかの間に存在するマグネトプランバイ ト微小板（ｐｌａｔｅｌｅｔｓ）とを含み、この砥粒は硬度少なくとも１６ＧＰ ａ（好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、より好ましくは少なくとも１９ＧＰａ ）、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³（好ましくは少なくとも３．７８ｇ／cm³、 より好ましくは、少なくとも３．８８ｇ／cm³）、及び平均アルファアルミナ結 晶サイズ２マイクロメーター未満（好ましくは１．５マイクロメーター未満、よ り好ましくは１マイクロメーター未満）である。更に、ここに記載された方法に よりこの好ましい砥粒を調製するにあたって、Ｎａ₂Ｏ、ＳｉＯ₂、及びＣａＯに 設定されたどんな限定も超えることができるが、この砥粒は、理論酸化物ベース で、砥粒の全重量を基準として、０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂、０．４ｗｔ％以 下のＮａ₂Ｏ、及び０．４ｗｔ％以下のＣａＯを有する。 好ましくは、この分散液は、全砥粒重量を基準として、少なくとも約８５ｗｔ ％（好ましくは、少なくとも約９０ｗｔ％）のＡｌ₂Ｏ₃含量（理論酸化物ベース で）を有するアルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な「アルミナ粒子 」を含む。 ゾルゲル法から得られる従来法に較べて、本発明方法によって調製した砥粒は 、比較的粗い外表面を持ち、これは種々の接合剤又はバインダーの利用によって 基材への接着性を高める。 望みの結果を得るために、本発明方法は、一般に（有利には）次のものを使用 しない：アルファアルミナ一水和物又はベーマイトのコロイド分散液；溶融法； 及び電気泳動法。 ここに述べた砥粒は、被覆された研磨材、接合された研磨材、及び高い（ｌｏ ｆｔｙ）３次元研磨材のような研磨製品中に組み込む ことができる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明による砥粒を添加した被覆された研磨製品の部分断面図である 。 図２は、本発明による砥粒を組み込んだ接合された研磨製品の透視図である。 図３は、本発明による砥粒を組み込んだ不織研磨製品の部分拡大概略図である 。 図４及び５は、本発明による砥粒の５０００倍の走査型電子顕微鏡であり、後 者の顕微鏡写真は後方散乱電子を用いて映写したものである。 好ましい具体例の詳細な説明 １つの側面によれば、本発明は、アルミナの主たる原料としてベーマイトの使 用に依存しない方法で、主としてアルファアルミナ（α−Ａｌ₂Ｏ₃）を含む、密 度の高い、結晶性のセラミック砥粒を製造する方法に関する。本発明方法による 方法において、ベーマイトの使用を一般に避けているにも拘わらず、この方法は 、硬度少なくとも１６ＧＰａ、好ましくは、少なくとも１８ＧＰａ、一般には約 １９ＧＰａ〜２１ＧＰａ；密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、好ましくは、そし て典型的には少なくとも３．７８ｇ／cm³、一般的には約３．８０ｇ／cm³〜３． ９２ｇ／cm³（ヘリウムステレオピクノメーター（ｈｅｌｉｕｍ ｓｔｅｒｅｏ ｐｙｃｎｏｍｅｔｅｒ）で測定）；及び平均サイズ（最長寸法）一般に２μm未 満、好ましくは、１．５μm未満、より好ましくは、１μm未満を有する概して均 一な微結晶（高い角度境界（ａｎｇｌｅ ｂｏｕｎｄｅｒｉ ｅｓ））を含む微細構造を有する有用な研磨用セラミック砥粒を作るのに使用す ることができる。 砥粒における結晶サイズの不均一性は、特に出発物質がアルファアルミナであ るならば、一般に出発物質におけるアルミナ粒子の均一性に依存する。 アルミナの分散液の調製 最初に形成された分散液は無水アルミナ物質、例えばアルファアルミナ粒子、 遷移アルミナ粒子、又はこれらの両方を含む。当初の分散液における固体は、好 ましくは、重量基準で約１％以下（好ましくは、０．５％未満）のアルミナ水和 物（例えば、アルファ酸化アルミニウム一水和物（ベーマイト））を含み、本質 的にアルミナ水和物が存在しない（例えば、本質的にベーマイトが存在しない） 。ここで使用している用語「無水の」は、約１０ｗｔ％（好ましくは約７ｗｔ％ 以下）の化学的に結合した水を含むことをいう。好ましいアルファアルミナ材料 は、日本の住友化学から、商標「ＡＰＫ−５０」の下に商業的に入手可能である 。 本発明方法に使用するに適した種々の遷移アルミナは、χ−アルミナ、γ−ア ルミナ、η−アルミナ、及びこれらの混合物を含むが、これらに限られない。χ −アルミナを含む適当な遷移アルミナは、例えばＡｌｃａｎ Ｃｏｒｐ．ｏｆ Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨから商標“ＡＡ１００Ｗ”の下に、商業的に入手可能 である。 分散液を形成する粒状アルミナ材料は、約０．５ｗｔ％以下がサイズ（直径又 は最大長さ）で約２μm以下であり、好ましくは５．０ｗｔ％以下が１μmより大 きいような粒子サイズ分布を有する粉末状材料を含む。好ましくは、この粒子サ イズは少なくとも約７５ｗｔ％が約０．７μm未満、より好ましくは、９９ｗｔ ％が約０． ７μm未満である。そのような粒状材料は、典型的には分散液を容易に形成する だけでなく、望みの焼結製品の有用な前駆体を提供する。好ましい範囲の粒子サ イズは、商業的に入手可能であり、また、例えばアルミナ原料を圧潰もしくはボ ールミル粉砕（湿式もしくは乾式）することによって調製することができる。 この分散液は更に溶解性アルミニウム塩、例えば塩基性炭酸アルミニウム、塩 基性硝酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、部分加水分解アルミニウムア ルコキサイド、及びこれらの混合物を含むことができる。例えば、塩基性アルミ ニウム塩の製造方法は、当技術分野において公知であり、米国特許Ｎｏ.３９５ ７５９８（Ｍｅｒｋｌ）、３３４０２０５（Ｈａｙｅｓ）、３９８３２２１（Ｒ ａｄｅｍａｃｈｅｒｓら）、３９２７１８４（Ｈｏｄｇｓｏｎ）、３４７６５０ ９（Ｊｏｎｅｓ）、及び２１２７５０４、並びに英国特許Ｎo.１１９３２５８に 開示されたものを含む。コストを考慮に入れるので、この分散液に加えられる溶 解性アルミニウム塩の量は、典型的には分散液の２０ｗｔ％の（好ましくは、１ ０ｗｔ％未満の）アルミニウム含量を与える。 この分散液の液体として、種々の液体媒体、有機又は無機の媒体が利用できる 。適当な液体は、水、アルコール（典型的にはＣ₁〜Ｃ₆アルコール）、ヘキサン 、及びヘプタンを含む。一般に、水（最も好ましくは、脱イオン水）が好ましく 、主として便利さとコストの故に、最も広く利用される液体媒体である。更に、 水は、種々の添加剤又は補助物質の便利で望ましい液体媒体を提供する。 一般に、液体媒体対粉末状にしたアルミナの比は、それが粉末状にした材料の 表面積に関連するので粒子サイズ分布に関連する。もし、水が使用されるときは 、一般に重量比が約１：６（即ち、液体媒体対粉末状の原料）〜１５：１の範囲 が使用できる。もっとも、 この範囲の外側でも使用できる。後続の脱液の程度を最小にするために過剰の液 体の使用を避けるのが一般には好ましい。しかしながら、充分に混合された分散 液を、例えば注入、サイフォンでの吸い上げ、ポンプによるくみ出し、押し出し により容易に取り扱い又は移動させられるようにするために、充分な量の液体を 使用する必要がある。 もし、アルミナが比較的高い表面積、例えば、約２００〜３００m²／ｇ（例え ば、Ａｌｃａｎから商標“ＡＡ１００Ｗ”の下に商業的に入手可能なもの）を有 するときは、水対粉末の重量比約５：１〜１０：１が好ましい（約６：１〜９： １が最も好ましい）。しかしながら、もし、このアルミナが、例えば約２０m²／ ｇ未満の比較的低い表面積（例えば、Ａｌｃｏａから商標“Ａ１６”の下に商業 的に入手可能なもの）を有するときは、重量比約１：６〜２：１が好ましい。 好ましくは、この分散液の固体含量は最大化され、固体（即ち、粒子）はその 中に均質に分散される。好ましくは、前記分散液から乾燥される材料中の孔のサ イズは最小化される。更に、孔サイズの分布はできるだけ狭いのが好ましい。 一般に、液体媒体、分散されたアルミナ、焼結助剤物質、及び、もしあれば、 他の任意の成分は均質なスラリー又は安定な分散液が形成されるまで混合される 。この混合物は、ここでは「安定なスリップ」と呼ぶことがあるが、概して、ス ラリーの固体は、目視検査では、２時間放置したとき、分離又は沈降を始めるよ うには見えない（このスラリーの粘度のためであると考えられる）。アルミナ、 分散助剤、並びにもしあれば他の原料及び添加剤を液体媒体中に充分に混合し、 得られる分散液が均質で、個々のアルミナ（粉末）粒子がサイズ及び分布におい て実質的に均一となるまで、この分散液 中の粒子のサイズを下げるか及び／又は凝集を分解することによって、安定な分 散液が得られる。混合のために適当な方法は、ボールミル粉砕、振動粉砕、磨砕 粉砕及び／又は高剪断混合（コロイドミル）を含む。ペブル（例えば、ボール、 振動、磨砕）ミル法は、一般に最も好ましい。なぜなら、それらはアルミナ出発 物質のサイズを容易に減らせるからである。 本発明方法により調製された分散液は、一般にはチキソトピー性である。ここ に言う「チキソトピー性」とは、応力がないときは粘稠であるが、剪断力（例え ば、混合）がかかると粘度が低くなることをいう。それは、一般に、容易に注入 したり攪拌したりできるが、２時間以内に何らの沈降も起こらない程度に充分に 粘稠である灰白色の又はミルク様の液体からなる。ここに述べた（例を含む）方 法により調製した分散液又はスリップは、一般にラテックスペイントのコンシス テンシーにほぼ等しいコンシステンシーを有する。望ましくない塊の多い又は不 均質な混合物は不適切な混合から生ずる。この分散液を余りに長く混合すること は一般には不可能である。 焼結助剤 本発明による第４、第５、又は第６の方法において、前記分散液の脱液及び／ 又は焼成の後に砥粒前駆体中に焼結助剤物質を含浸させる。そのような方法を、 脱液法の記述の後に更に述べる。ここに用いた「砥粒前駆体」は、この分散液を 脱液して得られる乾燥材料又は焼成された材料のことを言う。ここに、前記分散 液の「脱液」は、この分散液の液体から固体を「分離すること」をいうことがあ る。 焼結助剤物質は、アルミナ物質の分散液から最初に形成される分散液に投入す ることによりセラミック砥粒前駆体中に添加すること ができる。そのような導入は、変性剤の粒子又はゾルをアルミナの分散液に直接 に加えることを含む。好ましくは、そのような粒子又はゾルを形成する粒子は、 平均粒子サイズが１μm未満である。この文脈における用語「分散液」は、アル ミナ、焼結助剤物質、及びその中にコロイド状に分散された何らかの他の補助剤 又は変性剤の性質を識別しようとするものである。焼結助剤の適当な前駆体は、 水和物又は塩を含む。硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、及び塩化物を含む種々のそのよ うな前駆体が使用できる。 好ましくは、本発明方法は充分な好ましい焼結助剤物質を焼結される物質中に 添加し、約１５ｗｔ％（より好ましくは約１０ｗｔ％まで、更に好ましくは約１ 〜約８ｗｔ％）の１又はそれ以上の酸化物を有する結晶性セラミック、アルファ アルミナ−ベースの砥粒を与える。前記酸化物は、鉄、マグネシウム、マンガン 、亜鉛、コバルト、チタン、ニッケル、イットリウム、プラセオジム、サマリウ ム、イッテルビウム、ネオジム、ランタン、ガドリニウム、ジスプロシウム、エ ルビウム、セリウムの酸化物、及びこれらの混合物（それぞれ、Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｍｇ Ｏ，ＭｎＯ，ＺｎＯ，ＣｏＯ，ＴｉＯ₂，ＮｉＯ，Ｙ₂Ｏ₃，Ｐｒ₂Ｏ₃，Ｓｍ₂Ｏ₃ ，Ｙｂ₂Ｏ₃，Ｎｄ₂Ｏ₃，Ｌａ₂Ｏ₃，Ｇｄ₂Ｏ₃，Ｄｙ₂Ｏ₃，Ｅｒ₂Ｏ₃，及びＣｅ₂ Ｏ₃としての理論酸化物ベースで計算して）である。 焼結助剤物質として有用な他の物質は、酸化ユーロピウム、酸化テルビウム、 酸化ホルミウム、酸化ルテチウム、酸化ツリウム、これらの組み合わせ、及びこ れらの前駆体を含む。 この分散液に加えるのに適した適当なセリアゾルは、例えば、国際出願Ｎo.Ｐ ＣＴ／ＵＳ９３／０８９８７及び国際公開Ｎo.ＷＯ９４／０７９７０に記載され ている。 ある種の希土類酸化物及び２価の金属カチオンは焼結の間にアル ミナと反応して次式で表される六方晶系の希土類アルミン酸塩を形成する： ＬｎＭＡｌ₁₁Ｏ₁₉， ここに、Ｌｎは、ランタナイド希土類、例えばＬａ³⁺，Ｎｄ³⁺，Ｃｅ³⁺，Ｐｒ³⁺ ，Ｓｍ³⁺，Ｇｄ³⁺，又はＥｕ³⁺であり；そして Ｍは２価の金属、例えばＣａ²⁺，Ｍｇ²⁺，Ｍｎ²⁺，Ｚｎ²⁺，Ｎｉ²⁺，又はＣｏ²⁺ である。 そのような六方晶系の希土類アルミン酸塩は、一般にマグネトプランバイトと 呼ばれる。マグネトプランバイトは一般に、生じる焼結物質の微細構造中におい て微小板となる。これらの微小板は、典型的には長さが約０．５〜３μmで、厚 さが約０．１μmである。そのような微小板は、一般には改善された靭性のよう な特性を有する。一般に、最終焼結砥粒においてマグネトプランバイトを与える ために、理論ベースで、少なくとも約１％（好ましくは約３％〜約５％を与えれ ば、有利な効果を与えるのに充分である。 分散液を形成する成分は最初に相互に混合される。混合方法は、好ましくは、 均一で均質な分散液を得られる方法であればどんな方法であってもよい。そのよ うな混合方法は、高剪断混合、超音波混合、低剪断混合、ボールミル処理、又は 他のいずれかの従来法を使用できる。ボールミル処理は、例えば、アルミナ又は ジルコニアのボールで達成できる。混合の間又は後に分散液上の圧力を減らして 望ましくない気泡を除くのは本発明の範囲に属する。 他の補助剤又は変性剤 この分散液に加えられ及び／又は砥粒前駆体中に含浸される他の補助剤又は変 性剤は、酸化ジルコニウム、酸化クロム、酸化ハフニウム、これらの前駆体、及 びこれらの組み合わせを含む。そのよう な材料は、最終焼結セラミック砥粒中に添加してもよい。それは、例えば、以下 の１又はそれ以上の理由による：得られたセラミックの硬度を増すこと；得られ たセラミックの靭性を増すこと；及び／又は結晶構造（従って、粉砕性能）を変 性すること。 前記分散液に加えるのに適当なジルコニアゾルは、例えば、国際出願Ｎo.ＰＣ Ｔ／ＵＳ９３／０８９８８及び国際公開Ｎo.ＷＯ９４／０７８０９に記載されて いる。 補助剤又は変性剤の適当な前駆体は、水和物又は塩を含む。種々のそのような 前駆体として使用できるものは、硝酸塩、硫酸塩、酢酸塩、及び塩化物を含む。 更に、アルミナ前駆体、例えばベーマイト、可溶性アルミニウム塩（例えば、 塩基性炭酸アルミニウム、塩基性硝酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニウム、 部分的に加水分解されたアルミニウムアルコキサイド、及びこれらの組み合わせ ）、及びこれらの組み合わせも、分散液に加え及び／又は砥粒前駆体中に含浸さ せることができる。 分散助剤 前記分散液又はスラリーのコンシステンシー又は安定性を改善するために、分 散助剤を用いることができる。分散助剤は、スラリーの沈降を妨げるか又は最小 にし、また大きな凝集物の崩壊を助けることによってスラリーの均質な性質を改 善するのを助ける傾向がある。 好ましい分散助剤は、強酸（例えば、硝酸）及び塩基（例えば、水酸化アンモ ニウム）、ポリ陰イオンポリマー、例えばカルボン酸官能性ポリマー（例えば、 ポリアクリル酸、ポリアクリル酸コポリマー、及びポリアクリル酸塩）、並びに 塩基性アルミニウム塩、例 えば、塩基性塩化アルミニウム、及び塩基性硝酸アルミニウムを含む。適当なカ ルボン酸官能性ポリマーは、例えば、Ｊｏｈｎｓｏｎ Ｗａｘ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｒａｃｉｎｅ，ＷＩから商標“ＪＯＮＣＲＹＬ”の下に；Ｂ．Ｆ．Ｇｏｏｄｒｉ ｃｈ Ｃｏ．ｏｆ Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ，ＯＨから商標“ＣＡＲＢＯＰＯＬ”の 下に；ＩＣＩ Ｒｅｓｉｎｓ ＵＳ ｏｆ Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，ＭＡから商 標“ＮＯＥＣＲＹＬ”の下に；及びＡｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅ ｍｉｃａｌｓ，Ｉｎｃ．，ｏｆ Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ，ＰＡから商標“ＶＩＮＡ Ｃ”の下に入手可能である。 望みの量の分散助剤は、分散されるべき粒子の表面積に依存すると考えられる 。一般に、分散助剤の好ましい量は、粒子のサイズが増すに連れて増加する。 一般に、強い酸又は塩基を分散助剤として用いる分散液については、充分な分 散助剤を用いてpHを、それぞれ、約６未満（好ましくは、約２〜３）又は約８超 （好ましくは、約８〜１０）にする。 最も好ましい強酸性分散剤は、典型的には硝酸である。分散剤として硝酸を用 いる分散液は、分散液の全固体含量を基準として好ましくは約２〜１５ｗｔ％の 硝酸を含む。そのような分散液の安定性はこの分散液の熱処理、例えば、それを オートクレーブ加熱することにより、改善することができる。 ポリマー物質又は塩基性アルミニウム塩物質を分散剤として用いる分散液は、 好ましくは、この分散液の全固体含量を基準として、約０．１〜約４ｗｔ％のそ のような分散剤を含む。 脱泡剤 粉砕過程の便宜のために、分散液に脱泡剤を添加してもよい。脱泡剤はさもな ければ粉砕又は攪拌の間に生ずるであろう泡立ちを減らすのを助ける。適当な脱 泡剤はクエン酸及びその塩である。脱泡剤は分散液中に存在する酸化アルミニウ ム（理論酸化物ベースで）の約１ｗｔ％に対応する量で、典型的に用いられる。 この分散液中に他の添加剤、例えば有機バインダー（例えば、ポリエチレング リコール、例えばＵｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ ｏｆ Ａｋｒｏｎ，ＯＨから商 標“ＣＡＲＢＯＷＡＸ”の下に商業的に入手可能なもの）及び有機溶媒（例えば 、トルエン及びヘキサン）を加えることも本発明の範囲に属する。これらの物質 の量は、望みの物性（例えば、加工の容易性、改善された固体の乾燥性、改善さ れた素地強度、及び泡立ちの減少）を与えるように選ばれる。 分散液及び得られた固体において一般に避けるべき物質 以下の記載から明らかになるように、好ましいセラミック製品を与えるため、 又は焼結過程の促進のため、分散液中に広範な種々の物質が添加され得る。しか しながら、ある種の物質の存在は最小に するか、避ける。 例えば、第１、第３、第４、及び第５の方法の脱液した分散液から得られる固 体材料は、前記分散液の全固体含量を基準にして、１ｗｔ％以下の（好ましくは 、０．５ｗｔ％未満の）アルファアルミナ一水和物、及び好ましくは１ｗｔ％以 下の（より好ましくは、０．５ｗｔ％未満の）結晶性アルミナ水和物（即ち、約 １０ｗｔ％超の化学的に結合した水を含むアルミナ）を含む。避けるべき水和し たアルミナ物質は、ベーマイト、ギブサイト、及び／又はヒガリライト（ｈｙｇ ａｒｉｌｌｉｔｅ）を含む。それは、本発明の具体例の目的は、コロイド状ベー マイト分散液又はゾルの発生を一般に必要とするベーマイト法の代替法を提供す ることであるからである。 シリカ（ＳｉＯ₂）は、ある種のアルミナ原料（例えば、ボーキサイト）中の 汚染物質又は成分である。アルミナと共に焼結されると、シリカは一般にアルミ ナと反応してムライト（３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂）を形成する。一般に、ムライ トはセラミック砥粒中の望ましくない成分である。なぜならば、それは望ましく ない物性（即ち、硬度の減少）をもたらす傾向があるからである。それ故、この 分散液は好ましくは充分に少量のシリカ（又はその前駆体）を含み、最終セラミ ック砥粒が、ＳｉＯ₂として計算する理論的酸化物ベースで、０．３ｗｔ％未満 の（より好ましくは、約０．１ｗｔ％未満の）シリカを含むようにするのが好ま しい。一般に、この限定は、分散液に分散され得る種々の固体から、少なくとも 意味のある量のボーキサイトのようなアルミナ原料物質を排除する。 本発明によって調製された最終の焼結したセラミック砥粒は、好ましくは酸化 カルシウム含量（ＣａＯとしての理論酸化物ベースで計算して）が、この砥粒の 全重量を基準として、０．４ｗｔ％未満（好ましくは、約０．１ｗｔ％未満）で ある。更に、前記焼結され た砥粒は、好ましくは酸化ナトリウム含量（Ｎａ₂Ｏとしての理論酸化物に基づ いて計算して）が、この砥粒の全重量を基準として、０．４ｗｔ％未満（より好 ましくは、約０．１ｗｔ％未満）である。酸化カルシウム及び酸化ナトリウム（ 又はそれらの前駆体）は、液体媒体から、分散された固体中に導入されるので、 その中に存在する酸化カルシウム、酸化ナトリウム、及び／又はそれらの前駆体 は最小にされるのが好ましい。例えば、もし液体媒体が水であるときは、脱イオ ン水が好ましい。一般に、酸化ナトリウム又は酸化カルシウムが焼結粒子中に、 理論酸化物ベースで約０．２ｗｔ％より多く存在するときは、望ましくない性質 、即ち比較的低い硬度及び／又は密度、ナトリウム研削性能がそれに伴われる。 １０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含有するアルファアルミナ（無水）、及 びカイアルミナは、商業的に入手可能である（例えば、Ａｌｃｏａ Ｃｏ．から 商標“Ａ１６”の下に入手可能なアルファアルミナは、０．１ｗｔ％未満のＳｉ Ｏ₂、０．２ｗｔ％未満のＮａ₂Ｏ及び０．２ｗｔ％未満のＣａＯを含む）。 脱液又は乾燥 一般に、前記分散液は乾燥されて（脱液されて）固体にされ、粒状物質が圧潰 され又は砕かれて、砂状材料又は砥粒前駆体になることを可能にする。即ち、固 体は分散液から分離される。分離し、乾燥し、又は脱液する（例えば、ろ過、沈 殿及びデカンテーション、ロート蒸発（ｒｏｔｏｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ）、及 び遠心分離）ために、従来法を使用できる。種々の押し出し法だけでなく、空気 乾燥ステップを用いうる。乾燥は、例えば強制空気循環炉中、約５０℃〜約２０ ０℃（好ましくは、約７５℃〜約１２５℃）の範囲の温度で達成できる。一般に 、分散液は、泡立ちを防ぎ、割れを減ら すために、乾燥している間、ゆっくりと加熱する。典型的には、この分散液は脱 液して、分散液を形成するために使用される液体媒体の少なくとも９５ｗｔ％を 除く。 一般に、乾燥（脱液）前に分散液中に捕捉された空気又はガスの量を最小にし 、又は減らすことは、泡立ちの可能性を減らす傾向がある。捕捉されるガスが少 なければ、孔の少ない微小構造に関連し、それが望ましい。脱ガスは、例えば、 約１３０cmHg（２５ｐｓｉ）のオーダーに吸引して、分散液を真空の下に置くこ とにより行える。 この材料が充分に脱液され、それが砂に砕くことができるようになると、それ は種々の手段のいずれかによって圧潰され又は成形される。例えば、それはハン マーミル、ボールミル、又はロールクラッシャーを用いて圧潰できる。固体をよ り小さな粒子に砕くどんな方法も用いることができ、用語「圧潰」はそのような 全ての方法のことを言うものとする。篩い及び／又は空気分級のような分級方法 が、選択された粒子サイズ又は粒群を得るために利用できる。圧潰の後、粒子サ イズは約２mm〜０．５μm、典型的には１mm〜１０μmの範囲にわたりうる。 分散液の任意の成形 充分に濃い又は部分的に脱液されれば、分散液は、乾燥して砂の形にする前に 、従来の方法、例えばプレス、成形、被覆、押し出し、切断、又はこれら方法の 何らかの組み合わせにより成形できる。それは段階的に行うことができ、例えば 、最初に部分的に乾燥されたスラリーの可塑性塊を押し出しにより成形し、次い で得られた可塑性塊を何らかの都合のよい方法で造形し、最後に乾燥して望みの 形状、例えば、軸、ピラミッド、円盤、ダイヤモンド、三角形、又 は円筒を作る。 もし、砥粒前駆体が軸に造形されるときは、この軸のアスペクト比は、少なく とも約０．５：１、典型的には１：１、好ましくは少なくとも２：１、より好ま しくは少なくとも４：１、最も好ましくは少なくとも５：１であるべきである。 この軸の断面は円形、長方形、三角形、六角形、等であり得る。この軸は、例え ば米国特許Ｎo.５０９０９６８（Ｐｅｌｌｏｗ）に記載されたようにして作るこ とができる。他の好ましい形状は、三角形、長方形、円形、又は他の幾何学的形 状の薄い物体である。そのような薄い研磨体は全面及び背面を有し、その両方が 実質的に同じ幾何学的形状を持つ。これら面はこの粒子の厚みによって分離され ている。そのような砥粒の最も短い面の長さ対その厚さの比は、少なくとも１： １、好ましくは少なくとも２：１、より好ましくは少なくとも５：１、そして最 も好ましくは少なくとも６：１である。そのような薄い形状の砥粒は米国特許Ｎ o.５２０１９１６（Ｂｅｒｇら）に記載されている。 砥粒前駆体の焼結助剤物質及び任意の補助剤又は変性剤による含浸 焼結助剤物質及び任意の補助剤又は変性剤（例えば上に引用したもの）は、脱 液又は乾燥の後に砂材料中に添加できる。例えば、種々の金属酸化物の前駆体は 、含浸により砥粒前駆体中に含浸により添加できる。焼成された材料は、典型的 には直径約５００〜３０００Åの粒子間孔を有する。更に、遷移アルミナを含む 焼成材料は、遷移アルミナ中に、半径４０〜８０Åの粒子内孔を有する。この含 浸は、例えば、金属酸化物前駆体（例えば、塩）の液体溶液を砥粒前駆体物質と 混合することにより、達成することができる。一般に、約１５mL又はそれ以上の 液体キャリヤーで、その中に金属酸化物 前駆体を溶解したものを、各砥粒前駆体物質１００ｇに混合する。その中に金属 酸化物を溶解した液体キャリヤーの好ましい体積は、砥粒前駆体物質の孔体積に 依存する。砥粒前駆体物質１００ｇ当たり、金属酸化物前駆体をその中に溶解し て有する液体キャリヤーの好ましい比は、典型的には１００ｇあたり１５〜７０ mLの範囲にある。好ましくは、全ての溶解された酸化物前駆体は、砥粒前駆体物 質に含浸する（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅｓ）（即ち、過剰の溶液は、好ましくは避 けられる）。一般に、この方法が変性剤前駆体を砂の中に添加されるときは、こ の変性剤は砥粒の外側部分に優先的に分配される。多くの場合、不溶性の変性剤 又は変性剤前駆体を当初に形成される分散液中に混合することにより、より均一 な分布が得られる。 例えば、もし利用される液体媒体が砂材料を溶解したり軟化させるものでない ならば、圧潰の後に、分散液からの乾燥された砂の上に直接に含浸を行うことが できる。例えば、もし分散液に用いられる液体媒体が水であれば、乾燥砂の含浸 のための含浸溶液用の液体媒体として非極性有機溶剤を用いることができる。こ れに代えて、特に、もし砂材料が含浸ステップの前に焼成されるならば、キャリ ヤーとして、水が使用でき、それも好ましく用いられる。 多孔性砥粒前駆体の含浸に関する更なる詳細のためには、米国特許Ｎo.５１６ ４３４８（Ｗｏｏｄ）を参照のこと。 前記含浸溶液に無機粒子を添加し、含浸分散液を作るのも本発明の範囲に属す る。その様な無機粒子は、サイズが約２０μm未満、典型的には約１０μm未満、 好ましくは約５μm未満であり、約１μm未満であってもよい。含浸の間に、大き 過ぎて焼成された砥粒前駆体の孔中に進入できない無機粒子は、砥粒前駆体の表 面上に残る。焼成の間に、これらの無機粒子は自溶的に砥粒の表面に結合し 、表面積を増大させる。この過程及び生じた被膜は更に米国特許Ｎo.５２１３９ ５１（Ｃｅｌｉｋｋａｙａら）に記載されている。 本発明により砥粒上に表面被膜を作りだす他の方法は、無機突出部塊（典型的 にはサイズ約２５μm未満）を比較的大きな乾燥砥粒前駆体粒子又は焼成された 砥粒前駆体粒子と接触させることである。次いで、焼結の間に、前記小さな無機 突出部塊は砥粒の表面に自溶的に砥粒の表面に結合する。この方法及び得られる 砥粒は、更に米国特許Ｎo.５０１１５０８（Ｗａｌｄら）に記載されている。 焼成 一般には、脱液された材料は焼結の前に焼成される。焼成の間に、約４００℃ 〜約１２００℃（好ましくは約６００℃〜約１１００℃）の範囲の温度に加熱す ることにより、本質的に全ての揮発性物質及び無機添加物は前駆体から除かれる 。自由水及び好ましくは９０ｗｔ％の全ての結合された揮発性物質は除かれるま で、材料はこの温度範囲内に保持される。焼成は、任意の含浸ステップの前又は 任意の含浸ステップの後、又はこの両方で行うことができる。一般に、好ましい 加工は焼結の直前又は焼結の前の最後のステップで焼成することを含む。 砥粒前駆体の焼結 種々の酸化物及び全ての変性剤を含む材料は砥粒前駆体を含む。焼結すると、 砥粒前駆体はセラミック砥粒を形成する。 粒子の焼結は種々の従来法により達成できる。典型的には、焼結は、ロータリ ーキルン中で、約１２００℃〜１６００℃の範囲の温度で、焼結されたセラミッ ク砥粒への転化が完了するに充分な時間行われる。材料が焼結温度に曝されるべ き時間の長さは、セラミッ ク前駆体及び焼結温度のような因子に依存して変化するが、一般に焼結は数秒〜 １２０分以内に達成することができ、またすべきである。過剰の粒子成長を抑制 し、また好ましい微細構造を得るために、比較的短い時間及び比較的低い焼結温 度が、一般に好ましい。焼結は酸化性雰囲気（例えば、空気）又は非酸化性雰囲 気（例えば、アルゴン、窒素、又は水素／窒素）中で行われる。焼結はまた、静 止型キルン中で行うことができる。典型的には、クロム物質を含む砥粒前駆体は 、好ましくは還元性の雰囲気（例えば、水素／窒素）中で焼結される。 焼結は１００．０気圧、好ましくは約１０気圧未満の圧力下で行われる。典型 的には、焼結は約大気圧（即ち、約１気圧）で行われる。 本発明による好ましい砥粒は、図４及び５の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）顕微鏡 写真に示されており、後者は後方散乱電子を用いて映写したものである。このＳ ＥＭサンプルは見出し“Ｈａｒｄｎｅｓｓ．”の下に記載された例に記載されて いるようにして砥粒を載せ、磨くことにより調製した。更に、この磨かれたサン プルは、沸騰するポリリン酸中で３分エッチングした。アルファアルミナ微結晶 ４０は隣接する結晶に関してランダムに配向されている。幾つかのアルファアル ミナ微結晶４０の間に微小板４２がある。微小板は、典型的には希土類金属カチ オン、２価金属カチオン、及びアルミニウムカチオンからなる。この微小板の結 晶相は、典型的にはマグネトプランバイト構造を持つ。微小板４２は不規則な形 をしているように見え、長さ対幅の比が約３：１〜１：１である。微小板４０の 厚みは約０．１μmに見える。この微小板は幾つかの微結晶の長さにわたり、あ るものは３μmに及ぶ。 好ましくは、本発明による、そして本発明により作られた砥粒は 、１０％未満の多孔性、及び少なくとも１９ＧＰａの硬度を有する。マグネトプ ランバイトを形成するための反応体が使用されるときは、焼結は、好ましくはマ グネトプランバイト微小板が形成されるまで行われる。この微小板は、典型的に は厚さ約０．１μm、長さ約０．５〜３μmである。 本発明方法により作った砥粒は、典型的には約０．１〜約１５００μm、通常 は約１〜１０００μmに亘る粒子サイズを有する。 本発明方法により作った砥粒は、研磨用凝集塊に利用できる。凝集用砥粒は、 相互に接合して一定の形状の塊を形成した個々の砥粒の集合体からなる。研磨用 凝集塊は、米国特許Ｎo.４３１１４８９（Ｋｒｅｓｓｎｅｒ）、４６５２２７５ （Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）、及び４７９９９３９（Ｂｌｏｅｃｈｅｒ）に、更に記 載されている。 本発明方法によって作った砥粒は、被覆された研磨材、接合された研磨材、不 織研磨材及び研磨ブラシのような研磨・研削（以下単に研磨ということがある） 製品に組み込むことができる。一般には、研磨製品又は研磨物品はバインダーと 複数の砥粒（この砥粒は前記研磨物品中にバインダーで固定される）を含む。 被覆された研磨材は一般にバッキング（ｂａｃｋｉｎｇ）、砥粒、及び少なく とも１つのバインダーを含み、前記バインダーは前記砥粒を前記バッキングに保 持する。 被覆された研磨材製品の例を図１に、引用番号１で示す。この図を参照すると 、バッキング（基材）２は研磨材層３を有し、この層はメークコート（ｍａｋｅ ｃｏａｔ）５及びサイズコート（ｓｉｚｅ ｃｏａｔ）６によってバッキング ２の主表面に固定された砥粒４を含む。場合によっては、図示していないが、ス ーパーサイズコート（ｓｕｐｅｒｓｉｚｅ ｃｏａｔ）を使用してもよい。 前記バッキングは布、ポリマーフィルム、繊維、不織布、紙、これらの組み合 わせ、及びこれらの処理されたものであってよい。前記バッキングは、例えば米 国特許Ｎo.５３１６８１２（Ｓｔｏｕｔら）に記載されているように、熱可塑性 バッキングで補強されていてもよい。前記バインダーは無機のバインダーでも有 機のバインダーでもよい。前記砥粒は被覆された研磨材の２つの層中に存在して もよい。被覆された研磨材を作る好ましい方法は、米国特許Ｎo.４７３４１０４ （Ｂｒｏｂｅｒｇ）及び４７３７１６３（Ｌａｒｋｅｙ）に記載されている。 前記被覆された研磨材のバッキングは、その裏面に取り付け手段を持っていて 、生じた被覆された研磨材を支持パッド又はバックアップパッドに固定するよう にしてもよい。この取り付け手段は、粘着剤であってもよく、またフック及びル ープ取り付け用のループ布であってもよい。これに代えて、米国特許Ｎo.５２０ １１０１（Ｒｏｕｓｅｒら）に記載されているように、かみ合わせ取り付け装置 があってもよい。 前記研磨物品の裏側は、スリップ抵抗性又は摩擦性の被膜を含んでいてもよい 。そのような被膜の例は、接着剤の中に分散された無機微粒子（例えば、炭酸カ ルシウム又は石英）を含む。 接合された研磨製品は、典型的には有機の、金属の、又はガラス質のバインダ ーによって相互に保持された砥粒の造形された塊からなる。この接合された研磨 材は、輪、例えばカットオフ・ホイールを含む研削砥石の形をしていてもよく、 砥石の形をしていてもよく、又は他のありふれた接合された研磨材の形状をして いてもよい。この接合された研磨材は、好ましくは研削砥石の形をしている。図 ２において、研削砥石１０は、輪の形に成形され、ハブ１２の上に載せられた研 削砥石からなるように描かれている。研削砥石の調製 についての追加の詳細は、例えば、米国特許Ｎo.４９９７４６１（Ｍａｒｋｈｏ ｆｆ−Ｍａｔｈｅｎｙ）を参照のこと。前記ガラス質のバインダーは、比較的低 い温度（例えば、１１００℃未満）又は比較的高い温度（例えば、１２００℃超 ）で焼成することができる。前記ガラス質のバインダーは、典型的には２０％〜 １００％のフリット（ｆｒｉｔ）から構成されるが、より低い量も使用可能であ る。 不織研磨製品は、典型的には開孔性の嵩高いポリマーのフィラメント構造体を 含み、この構造体は本発明の砥粒がこの構造体の全体にわたって分布され、有機 バインダーによりこの中に接合されている。フィラメントの例は、ポリエステル 繊維、ポリアミド繊維、及びポリアラミド繊維を含む。図３に、約１００倍に拡 大した典型的な不織研磨物品の概略図を示す。この物品は、繊維状マット５０を 含み、その上に砥粒５２がバインダー５４によって接合されている。不織研磨製 品の調製に関する追加の詳細については、例えば米国特許Ｎo.２９５８５９３（ Ｈｏｏｖｅｒら）を参照のこと。 研磨粒子上の表面被覆をすることも本発明の範囲に属する。この表面被膜は多 数の異なった機能を有する。幾つかの例を挙げれば、この表面被膜はバインダー への接着性を増し、又は砥粒の磨滅特性を変える。表面被膜の例は、カップリン グ剤、ハロゲン化物塩、シリカを含む金属酸化物、耐熱性金属窒化物、耐熱性金 属炭化物、等を含む。金属酸化物の例は、アルミナ、ジルコニア、マグネシア、 イットリア、ハフニア、セリア、及び酸化ランタンを含む。 砥粒用のバインダーは、熱硬化性有機ポリマーであり得る。熱硬化性樹脂には ２つの主たる種類がある。縮合硬化性樹脂及び付加重合性樹脂である。付加重合 性樹脂は、カチオン機構又はラジカル機構を通して重合できる。利用されるエネ ルギー源及びバインダー前 駆体の化学的性質に依存して、硬化剤、開始剤、又は触媒が、重合を開始するの を助けるために好まれる場合がある。 典型的なバインダーの例は、フェノール樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂、メ ラミンホルムアルデヒド樹脂、アクリル化ウレタン、アクリル化エポキシ、エチ レン性不飽和化合物、ペンダントなα，β−不飽和カルボニル基を有するアミノ プラスト誘導体、少なくとも１つのペンダントなアクリレート基を有するイソシ アネート誘導体、少なくとも１つのペンダントなアクリレート基を有するイソシ アネート誘導体、ビニルエーテル、エポキシ樹脂、及びこれらの組み合わせを含 む。 フェノール樹脂は、それらの熱特性、入手の容易性、及びコストの故に、研磨 物品バインダーに広く使用される。２つのタイプのフェノール樹脂がある。レゾ ール及びノボラックである。レゾール型フェノール樹脂は、ホルムアルデヒド対 フェノールのモル比が１：２以上、典型的には１．５：１．０〜３．０：１．０ である。ノボラック樹脂はホルムアルデヒド対フェノールのモル比が１：１未満 である。 前記アミノプラスト樹脂は、１分子又は１オリゴマー当たり少なくとも１つの ペンダントなα，β−不飽和カルボニル基を有する。これらの不飽和カルボニル 基はアクリレート基、メタクリレート基、又はアクリルアミド型の基であり得る 。そのような物質の例は、Ｎ−（ヒドロキシメチル）−アクリルアミド、Ｎ，Ｎ ’−オキシジメチレンビスアクリルアミド、オルト−及びパラ−アクリルアミド メチル化フェノール、アクリルアミドメチル化フェノールノボラック、及びこれ らの組み合わせを含む。これらの物質は、更に米国特許Ｎo.４９０３４４０（Ｌ ａｒｓｏｎら）及び５２３６４７２（Ｋｉｒｋら）に更に記載されている。 この研磨物品及び／又は研磨バインダースラリーは、更に任意の添加剤、例え ば充填材（研削助剤を含む）、繊維、減磨剤、湿潤剤、チキソトロピック物質、 界面活性剤、顔料、染料、静電防止剤、カップリング剤、可塑剤、及び懸濁剤を 含み得る。これらの材料の量は望みの性質を与えるように選ばれる。 有用な充填材の例は、金属炭酸塩（例えば、炭酸カルシウム（チョーク、方解 石、泥灰岩、湖生白亜、大理石及び石灰石）、炭酸カルシウムマグネシウム、炭 酸ナトリウム、炭酸マグネシウム）、シリカ（例えば、石英、ガラスビーズ、ガ ラス中空球及びガラス繊維）、ケイ酸塩（例えば、タルク、粘土、（モンモリロ ナイト）長石、雲母、ケイ酸カルシウム、メタケイ酸カルシウム、アルミノケイ 酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウム）、金属硫酸塩（例えば、硫酸カルシウム、硫 酸バリウム、硫酸ナトリウム、硫酸アルミニウムナトリウム、硫酸アルミニウム ）、石膏、バーミキュライト、木粉、アルミニウムトリハイドレート（ａｌｕｍ ｉｎｕｍ ｔｒｉｈｙｄｒａｔｅ）、カーボンブラック、金属酸化物（例えば、 酸化カルシウム（生石灰）、酸化アルミニウム、二酸化チタン）、及び亜硫酸金 属（例えば、亜硫酸カルシウム）を含む。 充填材なる用語は、研磨・研削産業において研削助剤として公知の材料も包含 する。研削助剤は、その添加が磨耗の化学的及び物理的過程に大きな影響を与え 、改善された性能をもたらす微小粒状材料と定義される。研削助剤の化学的群の 例は、ロウ、有機ハロゲン化物化合物、ハロゲン化物塩、硫黄及び硫黄化合物、 並びに金属及び金属の合金を含む。前記有機ハロゲン化物化合物は、典型的には 、研削の間に分解し、ハロゲン酸又はガス状ハロゲン化物化合物を放出する。そ のような物質の例は、塩素化化合物、例えばテトラクロロナフタレン、ペンタク ロロナフタレン、及びポリ塩化ビニルを 含む。ハロゲン化物塩の例は、塩化ナトリウム、カリウム氷晶石、ナトリウム氷 晶石、アンモニウム氷晶石、テトラフルオロホウ酸カリウム、テトラフルオロホ ウ酸ナトリウム、フッ化ケイ素、塩化カリウム、及び塩化マグネシウムを含む。 金属の例は、錫、鉛、ビスマス、コバルト、アンチモン、カドミウム、鉄、及び チタンを含む。他の種々雑多な研削助剤は、硫黄、有機硫黄化合物、黒鉛及び金 属硫化物を含む。 静電防止剤の例は、黒鉛、カーボンブラック、酸化バナジウム、及び保湿剤を 含む。これらの静電防止剤は、米国特許Ｎo.５０６１２９４（Ｈａｒｍｅｒら） 、５１３７５４２（Ｂｕｃｈａｎａｎら）、及び５２０３８８４（Ｂｕｃｈａｎ ａｎら）に開示されている。 カップリング剤は結合橋（ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｂｒｉｄｇｅ）を、バイ ンダー前駆体と充填材粒子又は砥粒との間に提供できる。カップリング剤の例は シラン、チタネート、及びジルコアルミネートを含む。 上記の研磨物品は、１００％の本発明の砥粒を含み得る。更に、前記研削物品 は、本発明の砥粒と、従来の砥粒又は希釈粒子との混合物を含んでいてもよい。 前記砥粒はモース硬度が少なくとも８であることが好ましく、より好ましくは９ 超である。そのような研磨粒子の例は溶融酸化アルミニウム（これは、褐色酸化 アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、及び白色酸化アルミニウムを含む）、 ゾルゲル法により作ったセラミック酸化アルミニウム、グリーン（ｇｒｅｅｎ） 炭化ケイ素、炭化ケイ素、クロミア（ｃｈｒｏｍｉａ）、アルミナジルコニア、 ダイヤモンド、セリア、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、ガーネット、二ホウ化 チタン、炭化チタン、及びこれらの組み合わせを含む。本発明による砥粒は、希 釈粒子（例え ば、大理石、石膏、石灰石、火打ち石、シリカ、ガラス中空球、ガラスビーズ、 酸化鉄、ケイ酸アルミニウム、及びガラスと混合することができる。本発明によ る砥粒は、研磨凝集塊と組み合わせることもできる。研磨凝集塊の例は、米国特 許Ｎo.４６５２２７５（Ｂｌｏｅｃｈｅｒら）に記載されている。しかしながら 、研磨製品の粒子の少なくとも１５ｗｔ％、好ましくは５０〜１００ｗｔ％は、 ここに述べたタイプであるべきである。 本発明の目的と利点を以下の例により更に説明するが、これらの例に記載され ている特別な材料と量、並びに他の条件及び詳細は、本発明を不当に制限するも のと解釈されるべきでない。全ての部及び％は特に断らない限り、重量基準であ る。 例 以後を通じて、以下の略語及び商品名を用いる： ＡＳＢ：ドイツ国のＣｏｎｄｅａから商標“ＤＩＳＰＥＲＡＬ”の下に商業 的に入手可能なアルファアルミナ一水和物（ベーマイト）粉末； Ｉ０１：酸化水酸化鉄、ＦｅＯＯＨ、水分散液、酸化鉄７％（Ｆｅ₂Ｏ₃とし ての理論酸化物ベースで計算して）、その約９０〜９５％は鱗鉄鉱（平均粒子サ イズ約０．０５〜０．１μm；長さ対直径又は幅の比は約１：１〜２：１）； Ｉ０２：酸化水酸化鉄、ＦｅＯＯＨ、水分散液、酸化鉄４．７％（Ｆｅ₂Ｏ₃ としての理論酸化物ベースで計算して）、その約９０〜９５％は鱗鉄鉱（平均粒 子サイズ約０．０５〜０．１μm；長さ対直径又は幅の比は約１：１〜２：１） ； Ｉ０３：酸化水酸化鉄、ＦｅＯＯＨ、水分散液、酸化鉄４．２％（Ｆｅ₂Ｏ₃ としての理論酸化物ベースで計算して）、その約９ ０〜９５％は鱗鉄鉱（平均粒子サイズ約０．０５〜０．１μm；長さ対直径又は 幅の比は約１：１〜２：１）； Ｉ０４：酸化水酸化鉄、ＦｅＯＯＨ、水分散液、酸化鉄３．３％（Ｆｅ₂Ｏ₃ としての理論酸化物ベースで計算して）、その約９０〜９５％は鱗鉄鉱（平均粒 子サイズ約０．０５〜０．１μm；長さ対直径又は幅の比は約１：１〜２：１） ； Ｉ０５：酸化水酸化鉄、ＦｅＯＯＨ、水分散液、酸化鉄３％（Ｆｅ₂Ｏ₃とし ての理論酸化物ベースで計算して）、その約９０〜９５％は鱗鉄鉱（平均粒子サ イズ約０．０５〜０．１μm；長さ対直径又は幅の比は約１：１〜２：１）； ＡＳ１：α−アルミナ（Ａｌｃｏａ Ｃｏ．，Ｂａｕｘｉｔｅ，ＡＲから商 標“３９ ＳＧ ＡＬＵＭＡＬＵＸ”の下に商業的に入手可能）； ＡＳ２：α−アルミナ（日本の住友化学から商標“ＡＫＰ−５０”の下に商 業的に入手可能；α−アルミナ９９．９９５ｗｔ％；不純物含量：９ppm Ｓｉ， ４ppm Ｎａ，３ppm Ｍｇ，＞１ppm Ｃａ，及び１９ppm Ｆｅ；表面積：１１m²／ ｇ；平均粒子サイズ：０．２μm）； ＡＳ３：三水和物アルミナ（ギブサイト）（Ａｌｃｏａ Ｃｏ．から商標“ ＣＶ−３５０３”の下に商業的に入手可能）を５００℃で静止式炉中、約１４時 間加熱することにより得たχ−アルミナ； ＡＳ４：三水和物アルミナ（ギブサイト）（Ａｌｃｏａ Ｃｏ．から商標“ Ｃ−３３１”の下に商業的に入手可能）を６００℃で静止式炉中、約１４時間加 熱することにより得たχ−アルミナ； ＡＳ５：χ−アルミナ（Ａｌｃａｎ Ｃｏｒｐ．ｏｆ Ｃｌｅｖｅｌａｎｄ ，ＯＨから商標“ＡＡ１００Ｗ”の下に商業的に入手 可能）； ＡＳ６：予備焼成アルミナゾルゲル法から得られたγ−アルミナ、調製方法 は後に記載する； ＡＳ７：α−アルミナ（Ａｌｃｏａ Ｃｏ．から商標“Ａ１６ ＳＧ”の下に商業的に入手可能）； ＡＳ８：α−アルミナ（Ａｌｃｏａ Ｃｏ．から商標“Ａ１６”の下に商業 的に入手可能）； ＡＳ９：三水和物アルミナ（ギブサイト）（Ａｌｃｏａ Ｃｏ．から商標“ ＨＹＤＲＡＬ ＰＧＡ”の下に商業的に入手可能）を６００℃で静止式炉中、約 １４時間加熱することにより得たχ−アルミナ； ＡＳ１０：γ−アルミナ（表面積：１５０m²／ｇ；ＬａＲｃｈｅ Ｃｈｅｍ ｉｃａｌ ｏｆ Ｂａｔｏｎ Ｒｏｕｇｅ，ＬＡから商標“Ｖ−ＧＨ”の下に商 業的に入手可能）； ＡＳ１１：γ−アルミナ（表面積：２８４m²／ｇ；ＬａＲｏｃｈｅ Ｃｈｅ ｍｉｃａｌから商標“Ｖ−ＧＬ”の下に商業的に入手可能）； ＡＳ１２：γ−アルミナ（表面積：３００m²／ｇ；ＬａＲｏｃｈｅ Ｃｈｅ ｍｉｃａｌから商標“Ｖ−ＧＨ”の下に商業的に入手可能）； ＡＳ１３：α−アルミナ粉末（Ｒｅｙｎｏｌｄｓ Ｍｅｔａｌｓ Ｃｏ．ｏ ｆ Ｂａｕｘｉｔｅ，ＡＫから、商標“ＥＲＣ−ＤＢＭ”の下に商業的に入手可 能）； ＤＨＯ：脱イオン水； ＺＲＳ：ジルコニアゾル、Ｎｙａｃｏｌ ｏｆ Ａｓｈｌａｎｄ，ＭＡから 商標“ＮＹＡＣＯＬ ＺＩＲＣＯＮＩＡ”の下に商業的に入手可能；ＤＨＯ中濃 度２０％；１００nm、ロットII ３６ １４）； ＡＦＡ：蟻酢酸アルミニウム溶液（Ａｌ₂Ｏ₃としての理論酸化物ベースで計 算して９ｗｔ％）、米国特許Ｎo.５１８５２９９の例３に記載されているように 、還流条件下に酢酸−蟻酸溶液中でアルミニウム粉末を温浸する（ｄｉｇｅｓｔ ）ことにより調製、ここでＡｌ対カルボン酸の比は１：１。蟻酢酸アルミニウム ）； クエン酸：クエン酸一水和物、濃度１００％； 硝酸：硝酸、ＨＮＯ₃、濃度７０％； ＥＸＲ：Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．ｏｆ Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩか ら商標“ＤＯＷＥＸ ＨＣＲ−Ｗ２−Ｈ”の下に商業的に入手可能な合成イオン 交換樹脂； ＭＧＮ：硝酸マグネシウム溶液（１１％Ｍｇ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ；Ｍａｌ ｌｉｎｃｋｒｏｄｔ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｏｆ Ｐａｒｉｓ，ＫＹ）から入手可 能；並びに ＲＥＯ：硝酸ランタン、硝酸ネオジム、及び硝酸イットリウムの溶液（２０ ．５％のＬａ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ，２０．１％のＮｄ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ，２ ６．１％のＹ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ；Ｍｏｌｙｃｏｒｐ ｏｆ Ｌｏｕｒｖｉｅ ｒｓ，ＣＯから入手可能）を、充分な量のＭＧＮ及び硝酸コバルト（１５％のＣ ｏ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ；Ｈａｌｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｏｆ Ｗｉｃｋｌｉｆ ｆｅ，ＯＨから入手可能）に混合し、約５．８％のＬａ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ， 約５．８％のＮｄ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ，約７．１％のＹ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ， 約１４．４％のＭｇ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂Ｏ，約０．４％のＣｏ（ＮＯ₃）₂・６Ｈ₂ Ｏ，及び残り脱イオン水の溶液を作ることにより調製される溶液。 ＡＳ６の調製過程 高剪断ミキサーを用いて、次のものを分散させた：６９．８部の約６０℃のＤ ＨＯ、２．３部の硝酸、及び２８．５部のＡＳＢ。得られたゾルを、約１００℃ から出発して温度を約１８０℃に増しつつ２４時間かけて乾燥した。乾燥後に、 このゾルは脆い固体であり、これは次いで従来のハンマーミル及びロール粉砕装 置を用いて圧潰し、その後篩にかけた。篩にかけた粒子は１mmの開孔を有する篩 を通過したが、０．１２５mmの開孔を有する篩上に残った。この篩にかけた粒子 をロータリーキルンで焼成した。このキルンは直径約１５cm、長さ約１．１ｍで あり、加熱ゾーンは約６５０℃であり、滞留時間約１分であり、結合された揮発 分を実質的に除いた。炭化ケイ素管は仰角約２．５°の傾きであった。 一般的な粒子調製方法 幾つかの例については、リストに挙げた成分を８．８リットルのボールミルジ ャー（高アルミナ磁器ミル；Ｎｏｒｔｏｎ Ｃｏ．ｏｆ Ｗｏｒｃｈｅｓｔｅｒ ，ＭＡから入手可能）に入れ、表に掲げた時間分散した。このミルジャーは約９ ０００ｇの６．３５mmアルミナ軸粉砕媒体（Ｃｏｏｒｓ Ｃｅｒａｍｉｃ ｏｆ Ｇｏｌｄｅｎ，ＣＯから商標Ｓｔｏｃｋ Ｎｏ．＃７４５４９の下に商業的に 入手可能）を含んでいた。これは、特別の例において特に断らない限り使用され た方法であった。各例に分散方法及び粉砕時間を示す。粉砕の後、スラリーをア ルミニウム、プラスター、又はパイレックスのトレー中に注入し、数時間又は一 夜１００℃で乾燥した。この乾燥したスラリーを２つの相対する板で、１つは回 転し、１つは静止しているものを有する微粉砕機（Ｂｒａｕｎ Ｃｏｒｐ．ｏｆ Ｌｏｓ Ａｎｇｅｌｅｓ，ＣＡから商標“ＢＲＡＵＮ Ｐ ＵＬＶＥＲＩＺＥＲ ＴＹＰＥ ＶＡ−５３”の下に商業的に入手可能）で圧潰 した。得られた砂をロータリーキルン中で焼成し、このキルンは直径が約１５cm で、長さが１．１cmで、加熱帯は６５０℃であり、滞留時間約２〜３分であった 。炭化ケイ素管は仰角約２．５°の傾きであった。焼成温度を各例について以下 に述べる。 もし、出発物質が、ＡＳ１、ＡＳ２、ＡＳ７、及びＡＳ８であるときは、この 物質を更にロータリーキルンで焼成した。このキルンは、直径が８．９cm（３． ５インチ）、長さが１３７cm（５４インチ）であり、加熱帯域は約３０．５cm（ １２インチ）で、約１１００℃であった。滞留時間は約５分であった。前記炭化 ケイ素管は仰角約２．５°の傾きであった。 幾つかの例については、焼成した砂をＲＥＯ含浸溶液で含浸させた。特に断ら ない限り、含浸は、１００ｇの焼成した材料あたり６０mLの含浸溶液を混合する ことにより行った。含浸の後、砂を再びロータリーキルンで、通常最初の焼成ス テップと同じ温度で焼成した。 焼成の後、砂を焼成過程１、２、又は３に従って焼結した。焼結過程、時間及 び温度を各例の記載において以下に与える。 焼結法１ 焼結法１として、約１０〜１５ｇの焼成された粒子を白金ルツボ中に入れ、次 いでこれを所定の温度の従来の箱型炉に入れた。 焼結法２ 焼結法２として、焼成した粒子をロータリーキルン中に入れた。このロータリ ーキルンは直径が８．９cm（３．５インチ）、長さが１３７cm（５４インチ）の 炭化ケイ素管であり、加熱帯域約３０． ５cm（１２インチ）であった。この炭化ケイ素管は仰角約２．５°の傾きであっ た。特に断らない限り、このキルンの回転は約３ｒｐｍであり、これは滞留時間 約３０〜４０分に対応する。 焼結法３ 焼結法３として、約１０〜１５ｇの焼成された粒子を白金ルツボ中に入れ、次 いでこれを冷たい従来の箱型炉に入れた。次いで、この炉の温度を焼結温度に上 昇させた。 一般的な円盤調製法 以下の一般的な手順は、被覆された研磨繊維円盤を試験のためにどのようにし て作ったかを記載する。直径１７．８cmで、２．２cmの中心孔を有する厚さ０． ８mmの加硫された繊維円盤上に、ある型樹脂を被覆した。この型樹脂は４８ｗｔ ％のレゾール型フェノール樹脂及び５２ｗｔ％の炭酸カルシウムからなり、水及 びグリコールエーテル溶剤で固形分８１％に希釈した。この湿った型樹脂の重量 は１５０ｇ／m²であった。この型コートを適用して後直ぐに、砥粒、グレード３ ６を静電気的に被覆した。得られた構造体を７７℃で１５分、次いで９３℃で９ ０分加熱し、部分的に硬化させて型樹脂を作った。次いで、サイズ樹脂を砥粒／ 型コートに、平均重量約６７０ｇ／m²となるように被覆した。このサイズ樹脂は ３２％のレゾール型フェノール樹脂及び６８％の氷晶石からなり、これを水及び グリコールエーテル溶剤で固形分７８％に希釈した。このサイズ樹脂を７７℃で １時間硬化し、次いで１０２℃で１６時間硬化させた。この繊維円盤を試験の前 に曲げた。 密度 特に断らない限り、ヘリウムステレオピクノメーター（Ｍｉｃｒｏｍｅｒｉｔ ｉｃｓ Ｃｏｒｐ．ｏｆ Ｎｏｒｃｒｏｓｓ，ＧＡから商標“ＡＣＣＵＰＹＣ １３３０”の下に商業的に入手可能）を用いて砥粒の密度を測定した。その結果 を立方センチメートル当たりのグラム（ｇ／cm³）で報告する。 硬度 このセラミック粒子の硬度をを、５００ｇの荷重を用いてビッカース押し込み により測定した。これらの値をＧＰａ（キガパスカル）で報告する。 特に、砥粒を従来の成形化合物（Ｂｕｅｈｌｅｒ，Ｌｔｄ．ｏｆ Ｅｖａｎｓ ｔｏｎ，ＩＬから商標“ＥＰＯＭＥＴ”の下に商業的に入手可能）に、直径２． ５cm（１インチ）のステンレススチール成形ラム（ｍｏｌｄ ｒａｍｓ）中で、 配合した。この粒子及び成形化合物を次いで２７．６ＭＰａ（４０００ｐｓｉ） でプレスし、従来のマウンティングプレス（ｍｏｕｎｔｉｎｇ ｐｒｅｓｓ）（ Ｂｕｅｈｌｅｒ，Ｌｔｄ．から商標“ＢＵＥＨＬＥＲ ＰＮＥＵＭＥＴ Ｉ Ｍ ＯＵＮＴＩＮＧ ＰＲＥＳＳ”の下に商業的に入手可能）中で約１５０℃に同時 に加熱した。次いで、この成形化合物を約１５０℃で約５分保持して硬化させた 。次いで、この硬化させた成形化合物を室温に冷却した。 次いで、前記配合された砥粒を研磨領域に研磨スラリーを小出しするマイクロ プロセッサー制御装置（Ｂｕｅｈｌｅｒ，Ｌｔｄ．から商標“ＭＥＴＬＡＰ Ｉ ”の下に商業的に入手可能）を有する研磨装置（Ｂｕｅｈｌｅｒ，Ｌｔｄ．から 商標“ＤＩＡＬＯＧ”の下に商業的に入手可能）を用いて研磨した。この研磨は 以下の連続的段階（ステージ）に従って行った： ステージ１ 研磨表面（ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ）：アルミナ圧盤、直径２ ０．３cm（Ｂｕｅｈｌｅｒ，Ｌｔｄ．から商標“ＭＥＴＬＡＰ １０”の下に商 業的に入手可能） 研磨材タイプ及びサイズ：３０μmダイヤモンドスラリー（Ｂｕｅｈｌｅｒ ，Ｌｔｄ．から商標“ＭＥＴＡＤＩ ＤＩＡＭＯＮＤ ＳＬＵＲＲＹ”の下に商 業的に入手可能） 研磨時間：３分、又は表面が平坦になるまで 力：２２．２Ｎ／サンプル（５ポンド／サンプル） スピード設定：２４０ｒｐｍ 小出しの連続性：１秒間スプレー継続：１０秒間スプレー停止 相対的回転：時計方向 ステージ２ 研磨表面：直径２０．３のアルミニウム圧盤（Ｂｕｅｈｌｅｒ，Ｌｔｄ．か ら商標“ＭＥＴＬＡＰ”の下に商業的に入手可能）の上に固定された研磨布（Ｂ ｕｅｈｌｅｒ，Ｌｔｄ．から商標“ＴＥＸＭＥＴ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＣＬＯ ＴＨ”の下に商業的に入手可能） 研磨材タイプ及びサイズ：６μmダイヤモンドスラリー（Ｂｕｅｈｌｅｒ， Ｌｔｄ．から商標“ＭＥＴＡＤＩ ＤＩＡＭＯＮＤ ＳＬＵＲＲＹ”の下に商業 的に入手可能） 研磨時間：１０分 力：２２．２Ｎ／サンプル（５ポンド／サンプル） スピード設定：１２０ｒｐｍ 小出しの連続性：１秒間スプレー継続；１０秒間スプレー停止 相対的回転：時計方向 ステージ３ 研磨表面：直径２０．３のアルミニウム圧盤（“ＭＥＴＬＡＰ”）の上に固 定された研磨布（“ＴＥＸＭＥＴ ＰＯＬＩＳＨＩＮＧ ＣＬＯＴＨ”） 研磨材タイプ及びサイズ：１μｍダイヤモンドスラリー（Ｂｕｅｈｌｅｒ， Ｌｔｄ．から商標“ＭＥＴＡＤＩ ＤＩＡＭＯＮＤ ＳＬＵＲＲＹ”の下に商業 的に入手可能） 研磨時間：３０分 力：２２．２Ｎ／サンプル（５ポンド／サンプル） スピード設定：１２０ｒｐｍ 小出しの連続性：１秒間スプレー継続；１０秒間スプレー停止 相対的回転：時計方向 この砥粒のヴィッカース微小硬度（Ｖｉｃｋｅｒｓ ｍｉｃｒｏｈａｒｄｎｅ ｓｓ）は、ダイヤモンド圧子を有する従来の微小硬度試験機（Ｌｅｉｔｚ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙから商標“ＭＩＮＩＬＯＡＤ ２ ＭＩＣＲＯＨＡＲＤＮＥＳ Ｓ ＴＥＳＴＥＲ”の下に入手可能）を用いて測定した。この圧子（高度に磨い た尖った正方ピラミッドダイヤモンドで、すくい角（ｆａｃｅ ａｎｇｌｅ）１ ３６°を有するもの）を、測定すべきサンプルに徐々に且つ穏やかに接触させた 。所定の荷重は５００グラムであった。報告した硬度値は、５回の測定値の平均 値である。 研削性能試験法１ 試験法１は、鉱物の切削速度及び１２分間に除かれた金属の量を測定するよう に設計した。被覆された研磨円盤を面取りしたアルミニウム支持パッドの上に載 せ、これを用いて、１．２５cm×１８cmの１０１８軟鋼被加工物の面を研削した 。この円盤を５５００ｒｐｍで運転し、この支持パッドの面取りした端を覆う円 盤の部分を約６kgの荷重で被加工物に接触させた。別々の被加工物を１分間の間 隔をおいて合計で１２分間研削した。初期研削は研削の最初の１分間の切削で除 かれた金属の量であった。同様に、最終切削は切削の最後の１分間に除かれた金 属の量であり、全切削は試験を通じて除かれた量の合計であった。殆どの例にお いて、砥粒の性能は対照に対する％として記述した。即ち、対照例で除かれた金 属の全量を１００％とし、例の砥粒は、この１００％に比較して測定した。 研削性能試験法２ 試験法２は、使用された試験片が３０４ステンレススチールであることを除い て、試験法１と同じであった。 （比較例Ａ〜Ｊ及びＬ〜Ｍ） 比較例Ａ〜Ｉのスラリーを作るのに用いた原料を以下の表１に示す。これらの 比較例は全てＡＳＢ（即ち、ベーマイト）を含む。 比較例Ａ〜Ｉについての焼成、含浸、及び焼結の情報を以下の表２に示す。 比較例Ａ〜Ｊ及びＬ〜Ｍの砥粒の密度値及び硬度値を、以下の表３に示す。 比較例Ｍのアルファアルミナ−ベース粒子は、約１％のＦｅ₂Ｏ₃，４．５％の ＭｇＯ、及び９４．５％のＡｌ₂Ｏ₃（理論的酸化物ベースで計算した）を含み、 アルファアルミナ表面被膜を有し、米国特許Ｎo.４７４４８０２（Ｓｃｈｗａｂ ｅｌ）及び４９６４８８３（Ｍｏｒｒｉｓら）に従って作った。 （例１〜６） 例１〜６のスラリーを作るのに使用した原料を、以下の表４に示す。 例１〜６の焼成、含浸、及び焼結の情報を、以下の表５に示す。 例１〜５の砥粒の密度値及び硬度値を、以下の表６に示す。 例２並びに比較例Ｄ，Ｅ及びＪの砥粒の密度及び研削性能のデータを、以下の 表７に示す。 例５及び６並びに比較例Ｄの研削性能を、以下の表８に示す。 （例７〜１１） 例７〜１１は、異なった粉砕時間及びスラリーへのジルコニア添加剤を比較し た。例７〜１１のスラリーを作るのに使用した原料を、以下の表９に掲記する。 例７〜１１の焼成、含浸、及び焼結の情報を、以下の表１０に示す。 例７〜１０の砥粒の密度値を、以下の表１１に示す。 例７〜１１及び比較例Ｌの砥粒の研削性能のデータを、以下の表１２に示す。 （例１２〜１９） 例１２〜１９は異なった微粉砕時間及び酸化物添加物を比較した。以下の表１ ３に示す微粉砕時間以外は例１０の方法に従ってスラリーを調製した。焼成時間 は１１００℃であった。例１５、１６及び１７については、以下の表１３に示す 酸化鉄の量を与えるに充分な量のＩ０３を、各スラリーに加えた。例１８につい ては、以下の表１３に示す酸化鉄の量を与えるに充分な量の酸化鉄（商標“ＫＲ ＯＮＡ ＲＥＤ ＩＲＯＮ ＯＸＩＤＥ，Ｃ．Ｉ．ＰＩＧＭＥＮＴ ＲＥＤ １ ００”の下にＰｆｉｚｅｒ Ｐｉｇｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｎｅｗ Ｙｏ ｒｋ，ＮＹから入手可能）を。更に、以下の表１３に報告する量の酸化鉄及び酸 化ランタンを与えるのに充分な量の硝酸鉄（１０．５％Ｆｅ（ＮＯ₃）₃ ・６Ｈ₂ Ｏ；Ｓｈｅｐａｒｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｏｆ Ｃｉｎｃｉｎｎａｔｉ，ＯＨ ）、及び充分な量の硝酸ランタン溶液Ｌａ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ；Ｍｏｌｙｃｏ ｒｐから入手可能）を例１９のスラリーに添加した。 例１２〜１９及び比較例Ｌの砥粒の密度及び研削性能のデータを、以下の表１ ４に示す。 （例２０〜２５） 例２０〜２５は、異なった加工温度及び時間を示す。以下の表１５に示した各 スラリーについての原料を約７２時間粉砕した。ＡＦＡを加えた例２１〜２４を 除き、諸スラリーは同じであった。例２１及び２２については１つのバッチの材 料を用い、例２３及び２４については他のバッチを用いた。 例２１〜２５の焼成、含浸、及び焼結の情報を、以下の表１６に示す。 例２０〜２５の砥粒の密度値を、以下の表１７に示す。 （例２６〜２８） 例２６〜２８のスラリーは、１０４０部のＡＳ８、２０．８部のクエン酸、２ ０．８部の硝酸、１０．４部のＩ０１、及び１４７０部のＤＨＯを用い、７２時 間微粉砕して作った。乾燥及び圧潰の後、この砂を１１００℃で焼成した。次い で、この焼成した砂を金属硝酸塩溶液で含浸し、以下の表１８に掲記した％を得 た。この砂を、以下の表１８に記載した温度で方法１に従って１２０分間焼結し た。 例２６〜２８の砥粒の密度値を以下の表１９に示す。 （例２９〜４１） 例２９〜４１はイオン交換樹脂、ＥＸＲ、を用い、アルミナ粉末又は他の原料 物質中に存在する全てのイオン性不純物を除いた。例２９〜４１のスラリーを作 るのに使用した原料を以下の表２０に掲記する。例２９〜３１は２リットルのウ レタンでライニングを施したボールミルジャー（Ｕ．Ｓ．Ｓｔｏｎｅｗａｒｅ ｏｆ Ａｒｋｏｎ，ＯＨ）中で微粉砕した。このジャーは他の全ての例において 用いたアルミナ媒体の代わりに、約３４５０ｇのジルコニア微粉砕媒体（６．３ ５mm円柱；Ｕ．Ｓ．Ｓｔｏｎｅｗａｒｅから商業的に 入手可能）を含んでいた。 例２９〜４１の焼成、含浸、及び焼結の情報を、以下の表２１に示す。 例２９〜４１の砥粒の密度値を、以下の表２２に示す。 （例４２〜４６） 例４２〜４６は、種々の焼結法を比較したものである。例４２〜４６のスラリ ーは、９０６部のＡＳ８、１３．５部の硝酸、５８．２部の硝酸ランタン溶液（ Ｌａ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ；Ｍｏｌｙｃｏｒｐから入手可能）、５８．２部の硝 酸ネオジム溶液（２８％のＮｄ（ＮＯ₃）₃・６Ｈ₂Ｏ；Ｍｏｌｙｃｏｒｐから入 手可能）、８５．７部の硝酸第二鉄溶液（１０．５％のＦｅ（ＮＯ₃）₃・ ６Ｈ₂Ｏ；Ｓｈｅｐａｒｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌから入手可能）、７９．４部のＭ ＧＮ、５１部のＮＨ₄ＯＨ、及び１２７８部のＤＨＯを用いて作った。これを７ ２時間微粉砕（ｍｉｌｌ）した。このスラリーを脱水し、圧潰し、そして砂を６ ００℃で焼成したが、これは含浸させなかった。得られた砂の理論的組成は、理 論酸化物ベースで、９４．７％のＡｌ₂Ｏ₃、０．９％のＦｅ₂Ｏ₃、１．７％のＮ ｄ₂Ｏ₃、１．７％のＬａ₂Ｏ₃、及び０．９％のＭｇＯであ った。例４２〜４６の焼結の情報を以下の表２４に示す。 例４２〜４６及び比較例Ｍの砥粒の密度及び研削性能値を、以下の表２５に示 す。 （例４７〜４９） 例４７〜４９は種々のχ−アルミナ粉末原料を比較する。例４７〜４９のス ラリーに使用される原料を、以下の表２６に示す。 例４７及び４８の焼成及び含浸、並びに例４９の焼成、含浸、及び焼結の情報 を、以下の表２７に示す。 （例５０〜５４） 例５０〜５７は、焼結方法を比較する。例５０〜５４のスラリーを８００部の ＡＳ６、１５部のクエン酸、１９８０部のＤＨＯ、及びpHを約８．５〜９．０に するのに充分な量のＮＨ₄ＯＨを用いて作った。各スラリーを約２０時間微粉砕 した。始めの焼成温度は６５０℃であった。焼成の情報を、以下の表２８に示す 。 例４９〜５４の密度及び硬度値を、以下の表２９に示す。 （例５５〜６７） ３８０リットル（１００ガロン）のボールミル（Ａｌ₂Ｏ₃のタイルでライニン グしたミル；Ｐａｕｌ Ｏ．Ａｂｂｅ ｏｆ Ｌｉｔｔｌｅ Ｆａｌｌｓ，ＮＪ から商標“ＡＢＢＥ ６ＰＭ ＰＥＢＢＬＥ ＭＩＬＬ”の下に入手可能）を用 いて、例５５〜６７のスラリーを調製した。このミルに４０９kg（９００ｌｂｓ ．）のアルミナ媒体（１／４インチ；Ｃｏｏｒｓ ｏｆ Ｇｏｌｄｅｎ，ＣＯか ら入手可能）を充填した。このミルを臨界速度の６１％で運転した。例５５〜６ ７のスラリーの原料を、以下の表３０に示す。 例５５〜６７の焼成及び焼結の情報を、以下の表３１に示す。 例５５〜５９及び比較例Ｌの砥粒の密度、硬度及び研削性能値を、以下の表３ ２に示す。 例６０〜６７及び比較例Ｌの砥粒の密度、硬度及び研削性能値を、以下の表３ ３に示す。 （例６８〜７０） 例６８〜７０は、種々の含浸剤を比較する。例６８〜７０のスラリーの原料は 、１２０部のＡＳ６、６部の硝酸、及び６００部のＤＨＯであった。このスラリ ーをそれぞれ４８時間微粉砕した。このスラリーを脱空気し、乾燥し、次いで圧 潰して砂を形成した。この砂を６５０℃で焼成し、以下のようにして含浸した。 例６８の焼成材料をＲＥＯで含浸した。例６９用の含浸溶液は、５ｇの硝酸マン ガン溶液（５０％Ｍｎ（ＮＯ₃）₃；Ｍａｌｌｉｎｃｋｒｏｄｔ Ｃｈｅｍｉｃａ ｌ）あたり、６０mLの溶液を与えるに充分な量のＤＨＯを加えることによって調 製した。例７０用の溶液は、１４．３ｇの硝酸ランタン溶液（２８％Ｌａ（ＮＯ₃ ）₃ ・６Ｈ₂Ｏ）、９．１ｇのＭＧＮ、及び２ｇの硝酸マンガン溶液（５０％ Ｍｎ（ＮＯ₃）₂）あたり、６０mLの溶液を与えるに充分な量のＤＨＯを加えるこ とによって調製した。次いで、この含浸した砂を再び６５０℃で焼成し、次いで 焼結法１に従って、１４２５℃で２０分焼結させ た。 例６８〜７０の砥粒に対する密度及び硬度値を、以下の例３４に示す。 （例７１〜８１） 例７１〜８１は、アルミナ源としてγ−アルミナの使用を示す。各例７１〜８ １の各々について使用された原料を、以下の表３５に示す。 例７１〜８１の含浸及び焼成の情報を、以下の表３６に示す。例７１〜８１を ６５０℃で焼成し、次いでそこに掲記した条件に従って焼結した。 例７１〜８１の砥粒の密度及び硬度値を、以下の表３７に示す。 例８１／Ｋを、例８１対比較例Ｋの比４２：５８として作った。比較例Ｌ／ Ｋを、比較例Ｌ対比較例Ｋの比４２：５８として作った。ＣａＣＯ₃を含むサイ ズ（ｓｉｚｅ）を円盤に用いた。研削性能データを、以下の表３８に示す。 （例８２） ２リットルの、ゴムでライニングしたボールミルに、４６００ｇのジルコニア 微粉砕媒体（直径１．３ｃｍの円柱；Ｓｔｏｎｅｗａｒｅ Ｃｏｒｐ．ｏｆ Ｍ ａｈｗａｈ，ＮＪから入手可能）、６００ｇのＡＦＡ及び１０．０ｇのＡＳ２を 仕込んだ。このボールミルを７０ｒｐｍで２４時間回転した。得られた分散液を ロータリーエバポレーターで蒸発させ（６０℃、アスピレーター圧力）粘稠な残 留物を得た。この粘稠な残留物を８０℃で乾燥し粒状（ｇｒａｎｕｌａｒ）粒子 （ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）を得た。 この粒状粒子を、従来の箱型炉中で室温から６００℃に２時間かけて加熱する ことにより焼成した（次いで、室温に冷却した）。二ケイ化モリブデン加熱要素 （ＣＭ，Ｉｎｃ．，ｏｆ Ｂｌｏｏｍｆｉｅｌｄ，Ｎ．Ｊ．から入手可能）を用 いて、この焼成された物質を急速加熱箱型炉中で焼結した。この焼成された物質 を、空気中で室温から１４００℃に８分未満で加熱し、次いで１４００℃に５分 維持した。冷却後、得られた砂はきらきらしており緻密であった。 この砂の圧潰した小片を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で調べたところ、焼い た物質は、理論密度の少なくとも９５％の密度を持っており、アルファアルミナ 微結晶は平均微結晶直径が０．５μm未満であった。 （例８３） ２リットルの攪拌式オートクレーブ（Ｐａａｒ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ Ｃｏ ．ｏｆ Ｍｏｌｉｎｅ，ＩＬから入手可能）に６００ｇのＤＨＯを仕込んだ。従 来のホモジナイザー（ＯＭＮＩ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ，ＣＴから商標“ＯＭＮＩ ５０００ ＨＯＭＯＧＥＮＩＺ ＥＲ”の下に入手可能）で急速に攪拌しながら、１０００ｇのＡＳ７を４０ｇづ つ加えた。次いで、１０mLの硝酸を加え、この混合物を高速度で５分間混合した 。得られた分散液を１９０℃で１時間オートクレーブ加熱した。この分散液を冷 却した後大きなビーカーに注入し、覆い、３週間沈降させた。少し濁った上澄み （約１５０mＬ）をデカンテーションにより分離した。残った分散液を８５℃で ３日乾燥した。 得られた乾燥したケーキを従来の箱型炉中で、以下のスケジュールに従って焼 成した： 室温から１００℃へ、１０℃／分で； １００℃から１０００℃へ、５℃／分で；そして この炉中で室温へ冷却した。 焼成されたケーキを圧潰し、例８２（上記）に述べたように、１４５０℃又は １５００℃で焼いた。１４５０℃で焼いた砂の圧潰された小片をＳＥＭにより調 べたところ、平均微結晶サイズ１μm未満のアルファアルミナ微結晶を持ってい ることが明らかとなった。更に、１４５０℃で焼いた材料の破面をＳＥＭで調べ たところ、トランスグラニュラー（ｔｒａｎｓｇｒａｎｕｌａｒ）破壊が優勢で あることが分かった。アルキメデス法で測定した密度は、理論密度の約９０％よ りも大きかった。 １５００℃で焼いた砂は、１４５０℃で焼いた材料よりも遥に硬く、圧潰する のが困難であった。１５００℃で焼いた砂の圧潰片のＳＥＭを調べたところ、平 均微結晶サイズ１．０〜１．５μmを有するアルファアルミナ微結晶を持ってい ることが明らかとなった。アルキメデス法で測定した密度は、理論密度の約９２ ％よりも大きかった。 （例８４） 水中の高濃度アルミナを以下のようにして調製した。ビーカーに１８１．８８ ｇのＤＨＯ及び約１．４４ｇのアクリル酸−イタコン酸コポリマー（ＡＡ−ＩＣ Ａ）（アクリル酸モノマー対イタコン酸モノマーの比は２：１）分散液であって 米国特許Ｎo.５１３０３４７の例３（その記載をここに引用して記載に含める） に記載された方法で調製したもの（但し、溶媒としてＴＨＦの代わりにジメチル ホルムアミドを使用した）を仕込んだ。従来のホモジナイザー（“ＯＭＮＩ ５ ０００ ＨＯＭＯＧＥＮＩＺＥＲ”）で急速に攪拌しつつ、１７８．８８ｇのＡ Ｓ７を、この水／分散液混合物に加えた。次いで追加の１．４４ｇの前記分散液 （ＡＡ−ＩＣＡ）を加え、その後追加の１７８．８８ｇのＡＳ７を加えた。５． ７３ｇの分散液（“ＡＡ−ＩＣＡ”）及び７１２．５ｇのＡＳ７が、１８１．８ ８ｇの水中によく混合して分散液を与えるまで、このプロセスを繰り返した。 得られた分散液を浅いアルミニウムのトレーに注入し、８５℃で一夜乾燥した 。得られた乾燥した固体を以下のスケジュールに従って焼成した： 室温から１００℃へ、１０℃／分で； １００℃から１０００℃へ、５℃／分で；そして この炉中で室温へ冷却した。 焼成されたケーキを圧潰し、例８２（上記）に述べたように、１４００℃又は １４５０℃で焼いた。１４００℃で焼いた砂の圧潰された小片をＳＥＭにより調 べたところ、平均微結晶サイズ０．８μm未満のアルファアルミナ微結晶を持っ ていることが明らかとなった。更に、１４００℃で焼いた材料の破面をＳＥＭで 調べたところ、トランスグラニュラー破壊が優勢であることが分かった。アルキ メデス法で測定した密度は、理論密度の約８８％よりも大きかった。 １４５０℃で焼いた砂は、１４００℃で焼いた材料よりも遥に硬く、圧潰する のが困難であった。１４５０℃で焼いた砂の圧潰片のＳＥＭを調べたところ、平 均微結晶サイズ０．８μm未満を有するアルファアルミナ微結晶を持っているこ とが明らかとなった。１４５０℃で焼いた材料中に存在する多孔度は、殆ど三重 点に位置する直径０．１μm未満の複数の孔の形で存在した。更に、１４５０℃ で焼いた材料の破面をＳＥＭで調べたところ、トランスグラニュラー破壊が優勢 であることが分かった。アルキメデス法で測定した密度は、理論密度の約９０％ よりも大きかった。 （例８５） ３．７５ｇの分散剤（“ＡＡ−ＩＣＡ”）を用いて、６５２ｇのＡＳ１３を１ ３０ｇのＤＨＯ中に分散した他は例８４に記載したのと同様にして分散液を調製 した。この分散液の一部を浅いアルミニウムトレーに注ぎ込み、時計皿でゆるく 覆い、、８５℃で一夜乾燥した。乾燥した固体を例８４に示したスケジュールに 従って焼成した。焼成した材料の一部を圧潰し、例８２（上述）に記載したよう にして１４００℃又は１４５０℃で焼いた。 １４００℃で焼いた砂の圧潰された小片をＳＥＭにより調べたところ、理論的 密度の約９０％より大きな密度及び平均微結晶サイズ０．５μm未満のアルファ アルミナ微結晶を持っていることが明らかとなった。更に、１４００℃で焼いた 材料の破面をＳＥＭで調べたところ、イントラグラニュラー（ｉｎｔｒａｇｒａ ｎｕｌａｒ）破壊が優勢であることが分かった。 １４５０℃で焼いた砂は、１４００℃で焼いた材料よりも遥に硬く、圧潰する のが困難であった。１４５０℃で焼いた砂の圧潰片のＳＥＭを調べたところ、理 論的密度の約９３％より大きな密度及び平均微結晶サイズ０．５μm未満を有す るアルファアルミナ微結晶を持っていることが明らかとなった。更に、１４５０ ℃で焼いた材料の破面をＳＥＭで調べたところ、イントラー及びトランスグラニ ュラー破壊の両方が見出された。 （例８６） ２．０ｇの分散剤（“ＡＡ−ＩＣＡ”）を用いて、２００ｇのＡＳ７を１９８ ｇのＤＨＯ中に分散した他は例８４に記載したのと同様にして例８６を調製した 。得られた分散液をかき乱さないようにして１週間沈降させた。次いで、この分 散液を９５℃で乾燥し、例８４に示されたスケジュールに従って焼成した。この 焼成した材料の一部を圧潰し、例８２（上述）に記載したようにして１４００℃ で１０分間焼いた。 この焼いた砂は硬く、圧潰が困難であった。焼いた砂の圧潰された小片をＳＥ Ｍにより調べたところ、理論密度の約９０％より大きな密度を持っており、多数 の小片が理論密度の９５％より大きな密度を持っていた。アルファアルミナ微結 晶の平均直径は１．０μm未満であった。 本発明の範囲及び精神から離れることなく、当業者には本発明の 修飾と変形が明らかとなるであろう。そして、本発明はここに述べた具体例に不 当に限定されるべきでないことが理解されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＡＵ，ＢＲ，ＣＡ，ＣＮ，Ｊ Ｐ，ＫＲ，ＮＯ，ＲＵ (72)発明者 ウッド，トーマス イー. アメリカ合衆国，ミネソタ 55133―3427, セント ポール，ポスト オフィス ボッ クス 33427 （番地なし)

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒、を調製する方法で あって、次のステップを含むもの： （ａ）液体媒体及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散液を調製すること、但 し、この分散液は脱液して前駆体物質を与え、この物質は焼結して結晶性セラミ ック、アルファアルミナ−ベースの物質を与え、この物質は硬度少なくとも１６ ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均アルファアルミナ結晶サイズ２ マイクロメーター未満であり、前記アルミナ粒子はアルファアルミナ粒子、１０ ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及びこれらの混合物 からなる群から選ばれ、そして理論酸化物ベースで、この材料の全重量を基準に して０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有し；前記ア ルファアルミナ粒子は平均サイズが２マイクロメーター未満であり、前記分散液 は分散液の重量マイナスこの分散液中に存在する液体媒体の全重量を基準として １ｗｔ％以下のアルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液して前駆体物質を作ること；並びに （ｃ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均ア ルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満、及び理論酸化物ベースで、 この砥粒の全重量を基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以 下のＮａ₂Ｏを有する結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与 えるに充分な温度及び時間、前記前駆体物質を焼結すること、但しここに、前記 焼結は１６００．０℃以下の温度及び１００．０気圧以下の圧力で行うこと； ここで、ステップ（ｃ）に先立って、前駆体物質は砥粒前駆体の 形で与えられる。 ２．前記分散液が、更に次のものからなる群から選ばれる焼結助剤を含む請求 項１に記載の方法： 酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト、酸 化チタン、酸化ニッケル、酸化イットリウム、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 化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの混合物。 ３．ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に焼成のステップを含む請求項２に記載の 方法。 ４．請求項２の方法による砥粒。 ５．次のものを含む研磨物品： （ａ）バインダー；及び （ｂ）前記バインダーにより前記物品に固定された請求項２に記載の複数の砥 粒。 ６．結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を調製する方法であ って、次のステップを含むもの： （ａ）液体媒体、充分な量のアルミナ粒子及び充分な量の焼結助剤を含む分散 液を調製すること、但し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）及び（ｃ）の後に 、結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒は硬度 少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均アルファアルミ ナ結晶サイズ２マイクロメーター未満を有し、前記アルミナ粒子はアルファアル ミナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及び これらの混合物からなる群から選ばれ、そして理論酸化物ベースで、この砥粒の 全重量を基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏ を有するものを与えるも のであり、前記アルファアルミナ粒子は平均サイズが２マイクロメーター未満で あり、前記分散液は分散液の重量マイナスこの分散液中に存在する液体媒体の全 重量を基準として１ｗｔ％以下のアルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この 分散液を脱液すること；並びに （ｃ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均ア ルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満、及び理論酸化物ベースで、 この砥粒の全重量を基準にして０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以 下のＮａ₂Ｏを有する結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与 えるに充分な温度及び時間、前記脱液した分散液を焼結すること、但しここに、 前記焼結は１６００．０℃以下の温度及び１００．０気圧以下の圧力で行う。 ７．前記結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒が理論酸化物ベ ースで、０．４ｗｔ％以下のＣａＯを含む請求項６に記載の方法。 ８．前記焼結助剤物質が次のものからなる群から選ばれる請求項７に記載の方 法： 酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト、酸 化チタン、酸化ニッケル、酸化イットリウム、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 化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの混合物。 ９．ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に焼成のステップを含む請求項７に記載の 方法。 １０．請求項６の方法による砥粒。 １１．次のものを含む研磨物品： （ａ）バインダー；及び （ｂ）前記バインダーにより前記物品に固定された請求項１０に記載の複数の 砥粒。 １２．結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を調製する方法で あって、次のステップを含むもの： （ａ）液体媒体及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散液を調製すること、但 し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）〜（ｅ）の後に、結晶性セラミック、ア ルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒が硬度少なくとも１６ＧＰａ、 密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイ クロメーター未満を与えるに充分なものであり、前記アルファアルミナ粒子は平 均サイズが２マイクロメーター未満であり、前記アルミナ粒子はアルファアルミ ナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及びこ れらの混合物からなる群から選ばれ、前記分散液は分散液の重量マイナスこの分 散液中に存在する液体媒体の全重量を基準として１ｗｔ％以下のアルファアルミ ナ一水和物を含む； （ｂ）この分散液を脱液すること； （ｃ）前記脱液した分散液を、充分な量の焼結助剤物質を含む含浸物質で含浸 させること、但しここに充分な量とは、ステップ（ｄ）〜（ｅ）の後、硬度少な くとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均アルファアルミナ結 晶サイズ２マイクロメーター未満の結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベー スの砥粒を与えるに充分なものである； （ｄ）含浸された脱液された分散液を焼成して焼成された材料を与えること； そして （ｅ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／ cm³、及び平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満である結晶 性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び時間 、前記焼成された材料を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００．０℃ 以下の温度及び１００．０気圧以下の圧力で行う。 １３．前記結晶性セラミック、アルファアルミナベースの砥粒が、理論酸化物 ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０ ．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する請求項１２に記載の方法。 １４．前記結晶性セラミック、アルファアルミナベースの砥粒が、理論酸化物 ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０．４ｗｔ％以下のＣａＯを有する 請求項１３の方法。 １５．前記焼結助剤物質が次のものからなる群から選ばれる請求項１２に記載 の方法： 酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト、酸 化チタン、酸化ニッケル、酸化イットリウム、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 化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの混合物。 １６．ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に焼成のステップを含む請求項１２に記 載の方法。 １７．請求項１２の方法による砥粒。 １８．次のものを含む研磨物品： （ａ）バインダー；及び （ｂ）前記バインダーにより前記物品に固定された請求項１７に記載の複数の 砥粒。 １９．結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を調 製する方法であって、次のステップを含むもの： （ａ）液体媒体、第１の焼結助剤物質及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散 液を調製すること、但し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）〜（ｅ）の後に、 結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒が硬度少 なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平均アルファアル ミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満を与えるに充分なものであり、前記アル ミナ粒子は平均サイズが２マイクロメーター未満であり、前記アルミナ粒子はア ルファアルミナ粒子、１０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ 粒子、及びこれらの混合物からなる群から選ばれ、前記分散液は分散液の重量マ イナスこの分散液中に存在する液体媒体の全重量を基準として１ｗｔ％以下のア ルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液すること； （ｃ）前記脱液した分散液を、第２の焼結助剤物質を含む含浸物質で含浸させ ること、但しこの含浸は、ステップ（ｄ）〜（ｅ）の後、硬度少なくとも１６Ｇ Ｐａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均アルファアルミナ結晶サイズ２マ イクロメーター未満の結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与 えるものである； （ｄ）含浸された脱液された分散液を焼成して焼成された材料を与えること； そして （ｅ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平 均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満である結晶性セラミック 、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び時間、前記焼成さ れた材料を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００．０℃以下の温度及 び１００．０ 気圧以下の圧力で行う； ここで、ステップ（ａ）及び（ｃ）において、充分な量の第１及び第２の焼結 助剤物質が提供されること、但し、この充分な量とは、ステップ（ｄ）〜（ｅ） の後、硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均アル ファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満の結晶性セラミック、アルファ アルミナ−ベースの砥粒を与えるものである。 ２０．前記結晶性セラミック、アルファアルミナベースの砥粒が、理論酸化物 ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０ ．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する請求項１９に記載の方法。 ２１．前記結晶性セラミック、アルファアルミナベースの砥粒が、理論酸化物 ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０．４ｗｔ％以下のＣａＯを有する 請求項２０の方法。 ２２．前記焼結助剤物質が次のものからなる群から選ばれる請求項２０に記載 の方法： 酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト、酸 化チタン、酸化ニッケル、酸化イットリウム、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 化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの混合物。 ２３．ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に焼成のステップを含む請求項１９に記 載の方法。 ２４．請求項１９の方法による砥粒。 ２５．次のものを含む研磨物品： （ａ）バインダー；及び （ｂ）前記バインダーにより前記物品に固定された請求項２４に 記載の複数の砥粒。 ２６．結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を調製する方法で あって、次のステップを含むもの： （ａ）液体媒体、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、酸化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの混 合物からなる群から選ばれる充分な量の焼結助剤物質、並びに充分な量のアルミ ナ粒子を含む分散液を調製すること、但しこの分散液は脱液して前駆体物質を提 供し、この物質は焼結して結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの物質 を提供でき、このアルファアルミナベースの物質はＹ₂Ｏ₃、Ｃｅ₂Ｏ₃、Ｐｒ₂Ｏ₃ 、Ｓｍ₂Ｏ₃、Ｙｂ₂Ｏ₃、Ｎｄ₂Ｏ₃、Ｌａ₂Ｏ₃、Ｇｄ₂Ｏ₃、Ｄｙ₂Ｏ₃、及びＥｒ₂ Ｏ₃としての理論酸化物ベースで少なくとも２ｗｔ％の酸化イットリウム、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、酸化ジスプロジウム、酸化エルビウム 、又はこれらの組み合わせを含み、硬度が少なくとも１６ＧＰａで、密度が少な くとも３．５８ｇ／cm³で、平均アルファアルミナ結晶サイズが２μm未満であり 、そして、前記アルミナ粒子は、理論的酸化物ベースで、アルファアルミナ粒子 、１０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及びこれらの 混合物からなる群から選ばれ、前記アルミナ粒子は平均サイズが２μm未満であ り、ここに、前記分散液は前記分散液の全理論的Ａｌ₂Ｏ₃含量を基準として、少 なくとも６５ｗｔ％（好ましくは、少なくとも７５ｗｔ％、より好ましくは、少 なくとも約８０ｗｔ％）のアルミナ粒子を含む； （ｂ）この分散液を脱液して前駆体物質を作ること；並びに （ｃ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均ア ルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満である結晶性セラミック、ア ルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び時間、前記前駆体物質 を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００．０℃以下の温度及び１００ ．０気圧以下の圧力で行う； ここで、ステップ（ｃ）に先立って、前駆体物質は砥粒前駆体の形で与えられ る。 ２７．前記分散液が少なくとも約７５ｗｔ％の前記アルファアルミナ粒子を含 む請求項２６の方法。 ２８．前記砥粒が、理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０ ．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する請求項２７に 記載の方法。 ２９．前記砥粒が、理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０ ．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏ、及び０．４ｗｔ％以 下のＣａＯを有する請求項２７の方法。 ３０．ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に焼成のステップを含む請求項２７に記 載の方法。 ３１．結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベースの砥粒を調製する方法で あって、次のステップを含むもの： （ａ）液体媒体及び充分な量のアルミナ粒子を含む分散液を調製すること、但 し、前記充分な量とは、ステップ（ｂ）〜（ｅ）の後に、結晶性セラミック、ア ルファアルミナ−ベースの砥粒を与え、この砥粒が硬度少なくとも１６ＧＰａ、 密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平均アルファアルミナ結晶サイズ２マイ クロメーター未満を与えるに充分なものであり、前記アルミナ粒子は平均サイズ が２マイクロメーター未満であり、前記アルミナ粒子はアルファアルミナ粒子、 １０ｗｔ％未満の化学的に結合した水を含む遷移アルミナ粒子、及びこれらの混 合物からなる群から選ばれ、ここに前記分散液は、この分散液の全理論Ａｌ₂Ｏ₃ 含量を基準として、少なくとも５０．０ｗｔ％のアルミナ粒子を含み、そしてこ こに、この分散液は、この分散液の重量マイナスこの分散液中に存在する液体媒 体の全重量を基準として５０．０ｗｔ％以下のアルファアルミナ一水和物含む； （ｂ）この分散液を脱液すること； （ｃ）前記脱液した分散液を、充分な量の焼結助剤物質を含む含浸物質で含浸 させること、但しここに充分な量とは、ステップ（ｄ）〜（ｅ）の後、硬度少な くとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、平均アルファアルミナ結 晶サイズ２マイクロメーター未満の結晶性セラミック、アルファアルミナ−ベー スの砥粒を与えるに充分なものであること； （ｄ）含浸された脱液された分散液を焼成して焼成された材料を与えること； そして （ｅ）硬度少なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平 均アルファアルミナ結晶サイズ２マイクロメーター未満である結晶性セラミック 、アルファアルミナ−ベースの砥粒を与えるに充分な温度及び時間、前記焼成さ れた材料を焼結すること、但しここに、前記焼結は１６００．０℃以下の温度及 び１００．０気圧以下の圧力で行う。 ３２．前記分散液が少なくとも約６０ｗｔ％の前記アルファアルミナ粒子を含 む請求項１０８の方法。 ３３．前記焼結助剤物質が次のものからなる群から選ばれる請求項３２に記載 の方法： 酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化亜鉛、酸化セリウム、酸化コバルト、酸 化チタン、酸化ニッケル、酸化イットリウム、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 化ジスプロジウム、酸化エルビウム、それらの前駆体、及びそれらの混合物。 ３４．前記砥粒が、理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０ ．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する請求項３２に 記載の方法。 ３５．前記砥粒が、理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０ ．３ｗｔ％未満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏ、及び０．４ｗｔ％以 下のＣａＯを有する請求項３２に記載の方法。 ３６．ステップ（ｂ）及び（ｃ）の間に焼成のステップを含む請求項３２に記 載の方法。 ３７．隣接する微結晶に関してランダムに配列されたアルファアルミナ微結晶 、及び前記アルファアルミナ微結晶の少なくともいくらかの間に存在するマグネ トプランバイト微小板を含むアルファアルミナ−ベースの砥粒であって、硬度少 なくとも１６ＧＰａ、密度少なくとも３．５８ｇ／cm³、及び平均アルファアル ミナ微結晶サイズ２μm未満を有するもの。 ３８．前記アルファアルミナ微結晶が平均結晶サイズ１μm未満である請求項 ３７に記載のアルファアルミナ−ベースの砥粒。 ３９．理論酸化物ベースで、前記砥粒の全重量を基準として、０．３ｗｔ％未 満のＳｉＯ₂及び０．４ｗｔ％以下のＮａ₂Ｏを有する請求項３８に記載のアルフ ァアルミナ−ベースの砥粒。 ４０．理論酸化物ベースで、０．４ｗｔ％以下のＣａＯを有する請求項３９に 記載のアルファアルミナ−ベースの砥粒。 ４１．前記マグネトプランバイト微小板が０．１μmの厚さ及び約０．５〜約 ３μmの範囲の長さを有する請求項３７に記載のアルファアルミナ−ベースの砥 粒。