JP2003516871A - 研磨表面および物品ならびにそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 硬い粒子（７５）をその場に保持するために保持マトリックス中に分布された研磨品質を与える多数の硬い粒子を含む研磨材の製造方法であり、該方法は多数の該粒子を支持しうるキャリア（６０）に対してその中に開口を有するマスク（５０）を置くこと、硬い粒子が接着する該キャリアから離れた該マスクの外側に固着手段を与えること、多数の硬い粒子を該マスクの該外側に付着し、粒子の１部分がマスクの開口を通過し、マスクの開口に相当する該キャリア上に該粒子のパターンを形成し、そして粒子のもう１つの部分は該マスクに接着すること、キャリアからキャリアに接着された硬い粒子を含むマスクを分離し、キャリア上に該粒子のパターンを残し、保持マトリックス材料でキャリア上の粒子を少くとも部分的に囲むこと、ならびに該保持マトリックス材料を加熱して該材料に該パターンに該粒子を保持する保持マトリックスを形成させること、の段階を含む方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の背景 本発明は一般的に耐摩耗性表面（abrasive and wear resistant surfaces）お
よびこれらの表面を含む物品に関する。さらに詳しくは、本発明は表面に耐摩耗
性を与える、ランダムでなく分布された硬粒子を含有するような表面を得るため
の新規で改良された方法を開示する。

【０００２】 米国特許第４，９２５，４５７；５，０９２，９１０；および５，０４９，１
６５ならびに５，３８０，３９０；５，２０３，８８０：５，１９０，５６８；
５，８１７，２０４；５，６２０，４８９；５，９９１，３３０；および５，９
８０，６７８号明細書は、すべて引用によりここに組入れられるが、すべては研
磨物品の表面にランダムでない態様で硬い粒子の均一な分布を与える方法を教示
する。

【０００３】 国際公開ＷＯ９８／５１４４８号は工具プリフォーム（ｔｏｏｌ ｐｒｅｆｏ
ｒｍ）に対して孔開けがキャビティを境界づけるように、孔開けされた（ｐｅｒ
ｆｏｒａｔｅｄ）ステンシルもしくはマスクを配置し、これらのキャビティーを
ペースト形態の金属ろう付け（ｍｅｔａｌ ｂｒａｉｓｉｎｇ）組成物で充填し
、ついでステンシルを除去して切削表面に付加されたろう付けペーストを離散的
な粒子にすることを開示する。硬い粒子（砥粒）はペースト粒子上に堆積され、
またはペースト粒子とともに予備混合され、ろう付け条件でプリフォームを焼成
することによりその場に固着される。

【０００４】 米国特許第５，３８０，３９０；５，８１７，２０４；および５，９８０，６
７８号明細書（引用によりすべてがここに組入れられる）には、種々の接着剤材
料および少くとも１つのマスクが、複合研磨材の熱処理に先立って、基板および
／またはキャリア上に硬い粒子の不均一な分布を形成するために、そして硬い粒
子を保持するために用いられる。たとえば、研磨材は、基板を接着剤で被覆し、
接着剤被覆した基板をおおってマスクを置き、この基板を多量の硬い砥粒と接触
させて砥粒がマスクの開口を通過して基板に接着するようにし、ついで接着剤に
より保持されない多くの砥粒のすべてを除去し、任意にマスクを除去することに
より形成されうる。このように、基板のパターンに残る粒子は、焼成しうる、も
しくは溶融しうるマトリックス材料で囲まれるが、粒子は一時的に接着剤で保持
される。熱および／または圧力による次の処理は研磨材を完成させる。

【０００５】 マスクは、基板を硬い粒子と接触する前に基板に対して置かれるメッシュもし
くは他の細胞状（ｃｅｌｌｕｌａｒ）材料の形態を採りうる。このように、マス
クはメッシュもしくは他の細胞状材料の開口により硬い粒子および／または粒子
の集まりの帯域の分布を決定する。さらに、マスクは加熱の前に除去されるか、
または残って砥粒の研磨材の構成部分（ｉｎｔｅｇｒａｌ ｐａｒｔ）となりう
る。さらに、上述の特許で記載されるように基板は焼成しうるマトリックス材料
のプリフォームであり得、そして硬い材料は、材料の焼成前に予め置かれた硬い
粒子のロール圧密（ｒｏｌｌ ｃｏｍｐａｃｔｉｏｎ）のような、種々の圧縮手
段で、その中に送り出され、もしくは圧密されうる。

【０００６】 さらに上述の特許に示されるように、マトリックス材料は焼成しうる、もしく
は溶融しうる材料であり得、そして熱（たとえばプラズマ）スプレーもしくは蒸
着のような熱に係るプロセスにより堆積され得るが、材料の熱分解は焼成しうる
材料と同等であると考えられる。焼成の変形として、マトリックス材料は加熱も
しくは圧密の開始前にアセンブリの少くとも片側に溶融材料を置くことにより溶
融材料で含浸され得るが、その溶融材料は加熱時に溶融し、そして毛管現象によ
りマトリックス材料中に運ばれる。

【０００７】 米国特許第５，６２０，４８９号明細書は、引用によりここに組入れられるが
、多量の粉末状の焼成しうるマトリックス材料および液状バインダー組成物の混
合物から製造される、軟かく、容易に変形し得、そして可とう性の形態の、焼成
しうるマトリックス材料を開示する。多量の砥粒が、焼成されて研磨物品を形成
するプリフォームに少くとも部分的に含まれうる。たとえば、バインダー粉末混
合物は支持体表面に分配され、そしてプリフォームを形成するためにドクターナ
イフにより均一な厚さに修正されうる。多くの砥粒は、たとえば粒子をプリフォ
ームの少くとも片側に置き、ついで粒子をプリフォームに送り出すことによりプ
リフォーム中に含有されうる。砥粒はプリフォームが焼成される前に、または焼
成時にプリフォーム中に送り出されうる。しかも、粒子はランダムな態様で、ま
たは細胞状メッシュもしくはマスク材料により規定されうる、ランダムでない態
様でプリフォームに含まれうる。

【０００８】 米国特許第５，７９１，３３０号明細書は、引用によりここに組入れられるが
、砥粒のランダムでない分布を有する類似の砥粒に関し、砥粒を配置するのに用
いられた後にメッシュ材料は、部分的にもしくは完全に、マトリックス材料を焼
成するに先立ち、物理的に除去され、またはマトリックス材料を焼成するために
用いられる温度で溶解もしくは蒸発され得、マトリックス材料内に均一に分布さ
れた砥粒を残すことを教示する。

【０００９】 さらに、その特許は、構造的な構成部分はマトリックス材料、砥粒およびメッ
シュ材料の間、もしくは少くとも片側に配置され得、そして金属もしくは非金属
化合物、粉末、繊維、メッシュ、シム（ｓｈｉｍｓ）、箔およびそれらのいかな
る組合わせ、であってもよい。構造的な構成部分はマトリックス材料の組成と異
なっていてもよく、そしてそれらは好ましくは圧力下に焼成もしくろう付けされ
（ｂｒａｇｅｄ）、焼成した研磨材になりうる。さらに、その特許はホウ素、ク
ロム、鉄のような炭化物形成元素を亜鉛とともに、もしくは亜鉛なしで、含有す
る組成物を、適切な焼成しうるマトリックス材料もしくは焼成しうるマトリック
ス材料の１成分として、開示し、しかもろう付けおよび溶融材料はその組成物と
ともに添加剤として使用されうる。

【００１０】 発明の要約 本発明は、機械化、自動化および大量生産にもっと適切な物品において、所望
の、好ましくはランダムでなく、もしくは均一でないパターンで分布された硬い
砥粒を含有する耐磨耗性物品を含む（これらに限定されない）物品の新規で改良
された製造方法を提供する。

【００１１】 本発明によれば、硬い粒子をその場に保持するための保持マトリックス中に分
布された研磨品質を与える多数の硬い粒子を含む研磨材の製造方法であり、該方
法は多数の該粒子を支持しうるキャリアに対してその中に開口を有するマスクを
置くこと、硬い粒子が接着（ａｄｈｅｒｅ）する該キャリアから離れた該マスク
の外側に固着手段を与えること、多数の硬い粒子を該マスクの該外側に付着（ａ
ｐｐｌｙ）させ、粒子の１部分がマスクの開口を通過し、マスクの開口に相当す
る該キャリア上に該粒子のパターンを形成し、そして粒子のもう１つの部分は該
マスクに接着すること、キャリアからキャリアに接着された硬い粒子を含むマス
クを分離し、キャリア上に該粒子のパターンを残し、保持マトリックス材料でキ
ャリア上の粒子を少くとも部分的に囲むこと、ならびに該保持マトリックス材料
を加熱して該材料に該パターンに該粒子を保持する保持マトリックスを形成させ
ること、の段階を含む方法、が提供される。

【００１２】 発明の詳細な説明 一般的に、本発明の方法は、その中に開口を有する少なくとも１つのマスク（
たとえば、ステンシル、テンプレート、細胞状材料、メッシュ等）を選ぶこと、
および少なくともいくらかの硬い粒子を一時的におよび／または永続的に支持も
しくは担持することのできる、キャリアもしくは基板、に対してマスクを置くこ
と、もしくは、とともにマスクをアセンブルすることを含む。

【００１３】 マスクおよびキャリアのアセンブリーは、ついで大量の硬い粒子を受取り、そ
のいくつかはマスクの開口を通過し、キャリア上に、固着され、もしくは置かれ
、そしてもう１つの部分はマスク上にあり、開口の間のマスクの空間に置かれる
。

【００１４】 本発明によれば、キャリアに隣接する面と反対側のマスクの外側面は固着手段
を備え、粒子はマスクの外側面上の空間に粒子を保持するように接着される。こ
のように、それに接着された硬い粒子を有するマスクはキャリアから分離され、
それにより分離されたマスクは有効に、そして効率的に多数の硬い粒子を除去し
、それは最終的な研磨物品の１部分を形成しない。このように研磨材料の１部を
形成しない硬い材料を除去することにより、その処理の間には粒子ダストがほと
んど創り出されず、それはたとえば再使用もしくは販売のためにそれらを回収す
るのをもっと容易に、そしてもっと効率的にする。さらに、望ましくない硬い粒
子が研磨材料の１部になる機会を最小にする。

【００１５】 これはキャリア上に硬い粒子の分配されたパターンを残す。硬い粒子は主とし
て、マスクの開口の大きさ、形状および分布により、ならびに硬い粒子の大きさ
および形状により、マスクの設計によりキャリア上に分布される。このように、
硬い粒子のプログラムされた、もしくはランダムではない分布がキャリア上に与
えられる。

【００１６】 この段階で、キャリア上で硬い粒子の支持もしくは一時的な保持は、キャリア
および／または硬い粒子の特性、ならびにキャリアもしくは硬い粒子の表面特性
、たとえばキャリアおよび／または硬い粒子に付着される被覆材料、水分量、湿
度、質量（重力の利用）温度（たとえば、負の温度）、磁化、静電気、放電（di
scharge）条件等、により与えられうる。加えて、キャリア上への粒子の配置の
後に、さらなる物質が、キャリアに粒子をもっと永続的に固着するために付着さ
れうる。マスクは、キャリアに硬い粒子をそのように固着する前、もしくは後に
、キャリアから除去されうる。固着プロセスの間の、と同時の、もしくは直後の
マスク除去が本発明の最も好適な態様である。

【００１７】 マスクの除去につづいて、それに接着された硬い粒子はマスクから分離され、
回収され、ついでさらに研磨材を製造するために利用されるのが好適である。

【００１８】 マスクに、および互いに硬い粒子を固着する手段は、所望であれば、マスク表
面の接着剤被覆もしくは表面粗さによる定着（anchoring）を含む。さらに、本
来的に粘着性である材料から得られるマスクも利用しうる。しかし、マスクがキ
ャリアから分離されるときに分離されるように、マスク外側面に粒子を保持する
いかなる手段も利用しうる。

【００１９】 好適には、マスクおよび／またはキャリアに、および／または互いに固着され
ない硬い粒子はキャリアおよびマスクもしくはそれらのアセンブリーから除去さ
れ、収集され、研磨材を再び製造するのに利用されうる、多数の硬い粒子を形成
する。これらの硬い粒子は、いかなる適切な方法によっても除去され得、重力、
ブラシかけ（brushing）、吹付け（blowing）、送風（blasting）、ピッキング
（picking）、吸引、真空、削り落し（scraping）、シャッキング（shacking）
、タッピング（tapping）、振動、加熱、磁化、消磁、充電および放電（electri
cal charging and discharging）を含むが、これらに限定されない。

【００２０】 硬い粒子をキャリア上に配置し、マスクを除去した後に、このアセンブリーは
さらなる処理に供される。この処理は次の少なくとも１つを含みうる。 −粒子は少なくとも部分的にキャリア中に送り出され（urged）、その中で保持 力を向上し、またはその場でこれらの硬い粒子を固定（locking）しうる。こ の送り出し(urging)および／または固定はキャリアからマスクを除去する前、 間もしくは後に与えられうる。 −永続的な保持マトリックス材料（たとえば、焼成しうる、堆積しうる、溶融し うる、ろう付けしうるもしくは熱硬化性材料）とともにキャリアおよび硬い粒 子を供給すること。 −加熱、焼成、ろう付け、溶融、成形（molding）、注型（casting）、堆積（す なわち、電気もしくは熱的堆積）、めっき、ならびにそれらの組合わせ等の種 々の方法により、直接に、および／または保持マトリックス材料により、硬い 粒子およびキャリアの間に永続的な保持を与える。

【００２１】 これらのさらなる処理の結果として、硬い粒子は、保持マトリックス中で、お
よび／またはキャリア、および任意に互いに、永続的に（研磨工具における硬い
粒子の寿命に関して）固着もしくは結合される。

【００２２】 図面、および例示のために選ばれる発明の態様に関して、図１および２は、テ
ンプレート、ステンシル、細胞状材料、もしくはメッシュ材料でありうる、本発
明での使用に適した開口を有するマスクの例を示す。これらのマスクは、孔開け
（perforation）、ドリル（drilling）、切削、ろう付け、溶接、および接着（g
luing）、またはレーザーを含む（これらに限定されない）多くの方法により製
造されうる。図１に示されるように、マスク１０は、多数の貫通開口１５〜２４
を含むが、それぞれは異なっている。図２に示されるように、マスク３０は、多
数の丸い開口３５および多数の多角形開口４０を示す。

【００２３】 図３は、マスク１０もしくは３０に類似するマスク５０のアセンブリーの断面
図であり、貫通開口５５ならびに貫通開口５５のマスク部分５７を有し、キャリ
ア６０に置かれている。本発明によれば、キャリアから離れたマスクの側は接着
剤被覆１００のような固着手段を備え、粒子はそれに接着する。あるいは、マス
クは、本来的に粘着性のものから製造され得、または、たとえば、光もしくは温
度の影響下に粘着性になり、粒子はマスクに直接に接着する。しかし、マスクの
外側表面に粒子を保持し、マスクに接着するいかなる手段も利用しうる。

【００２４】 キャリアは、多数の硬い粒子を支持し、および／または少なくとも一時的に保
持することのできるいかなる種類の基板であってもよい。後で詳述されるように
、キャリアははプレート（たとえば金属プレート）、箔、メッシュ型材料（たと
えばワイアメッシュもしくはワイアでない細胞状材料）もしくは研磨材の１部を
形成する、焼成しうる材料のプリフォームであり得、またはそれは形成後に研磨
材からつづいて除去される基板でもありうる。

【００２５】 図４は、マスクおよびキャリアの表面を覆うようにマスク５０およびキャリア
６０の頂部に多数の硬い材料７０を使用する場合を示す。硬い材料７０のいくつ
かはマスク５０の開口５５を通過し、キャリア上に置かれ、そして硬い材料８０
のいくつかは、マスクの部分５７上に行き、そこで接着剤１００によりその場に
保持される。このように、硬い粒子は、マスクおよびキャリアに、ならびに互い
に、置かれ、および／または固着される。図５は、所望ならば、マスクに、もし
くは開口５５により、保持されなかった硬い粒子を除去した後に、アセンブリー
がいかにみえるかを示す。

【００２６】 図６に示されるように、マスク５０に隣接するキャリア６０の表面も固着手段
を備えるので、開口５５を通過する硬い材料はそれに接着する。このようにキャ
リア６０とマスク５０の間に、被覆層たとえば接着剤９０の薄膜があり、開口５
５内の硬い粒子はそれに接着する。マスク５０に接着していない多数の粒子は図
５に示されるように除かれるので、これは開口５５に粒子を保持するのに役立つ
。硬い粒子も接着剤物質、液体および／またはフリズされた（frizzed）および
／または磁性化物質とともにそれらをスプレーすることにより、自然の静電気、
機械的インターロックによって互いに固着されうる。

【００２７】 図７は、キャリアもしくはマスクにより保持されていないすべての硬い粒子を
除去した後に、硬い粒子８０の単一層および粒子７５の単一層のみが、直接に、
または接着剤物質９０および１００により、マスク５０およびキャリア６０に固
着されたままにされうる、ことを選択的に示す。

【００２８】 硬い粒子の平均径および開口５５の大きさ、ならびにマスク５０の厚さ１１０
に依存して、硬い粒子７５は図６に示されるように開口５５内に積重ねて、もし
くはカラム状に配置され、または図７に示されるように単一層に形成され得、ま
たは図８に示されるように各開口５５においてまさに単一粒子でありうることが
理解されるべきである。図８は接着層９０を示す。この層９０は独立の要素また
はマスク５０もしくは、キャリア６０の１部であっても、結合／接着されていて
もよい。

【００２９】 マスクの内側表面も固着手段を備え得、キャリアの隣接表面が接着される。こ
の場合、固着手段は、基板からマスクを分離するプロセスにおいて、マスクおよ
び／または基板の引裂き（tearing-off）もしくは破損（breakage）を防止すべ
きである。このような固着手段の例は、低い粘着性の接着剤（たとえば、感圧接
着剤）、およびたとえば、基板もしくはキャリア中の孔もしくは開口もしくはチ
ャンネルによる吸引／解放作用でありうる。

【００３０】 本発明によれば、粒子がキャリアおよびマスクに付着され、余分の、または固
着されていない粒子が除去された後に、所望ならば、それに接着された粒子８０
を含むマスクはキャリアから分離され、キャリア６０上に粒子７５のパターンを
残す。図９は互いからマスク５０およびキャリア６０を分離するプロセスを概略
で示す。分離プロセスにおいて、ならびに分離後に、マスク５０は、少なくとも
大部分の硬い粒子８０、およびキャリア６０を除いて、硬い粒子７５をすべて保
持するのが好ましい。もっと具体的には、図９に示されるように、マスク５０は
、キャリアから除去されそして、ロールに巻くことにより、キャリア６０から除
去されうる。分離プロセスは連続もしくは半連続の態様で、または個別もしくは
バッチの態様でありうる。

【００３１】 キャリア６０からのマスク５０の分離を助けるために、接着剤物質９０は、使
用されれば、互いに分離するのを困難にすべきである。このように、たいていの
場合、物質９０は十分に粘着であるべきであるので、粒子７５はそれに接着する
が、キャリアからマスク５０を分離するのを困難にするほど強くはない。

【００３２】 本発明によれば、キャリアからのマスクの分離につづいて、キャリアに残され
た粒子７５は残りのマトリックス材料と接触し、もしくは少なくとも部分的にそ
れに囲まれる。図９Ａに示されるように、これはたとえば粉末化された焼成しう
るマトリックス材料７６であり得、ついで加熱されて、材料を溶融もしくは焼成
し、所望のパターンに粒子７５を保持し、研磨材を生成する。キャリアは研磨材
の１部であり得、または焼成につづいて除去されうる。

【００３３】 あるいは、焼成しうるマトリックスのプリフォームは、材料７６もしくは他の
保持型材料に加えて、もしくはその代わりに構造の片側もしくは両側に付着され
うる。図９Ｂは焼成しうる材料のプリフォーム７７および７８が図９Ａのアセン
ブリーの両側に付着される場合を示し、その後に、プレート７９はアセンブリー
に圧力を及ぼし、そして熱が研磨材を焼成するのに加えられる。材料７６は省略
され得、またはそれは粉末化した焼成しうるマトリックス材料もしくは溶融しう
る材料でありうる。もし材料７６が溶融しうる材料であれば、それはプリフォー
ムの最終焼成温度以下で溶融し、そして互いに、およびプリフォームにより与え
られる保持マトリックスに、接着するのを助ける。あるいは、キャリア６０は焼
成しうる材料のプリフォームであり得、単独での保持マトリックスを形成し、研
磨材を製造する上述のプロセスの間、粒子７５を保持する。

【００３４】 マスクの除去後で加熱前に、キャリア６０および硬い粒子７５を処理すること
は、特にもしキャリア６０が焼成しうるマトリックス材料のプリフォームであれ
ば、図１０に示されるように、一対の対向する圧密手段でキャリアに粒子を送り
出すことを含む。圧密ロールは硬い粒子７５をキャリア６０に送り出し、キャリ
アを変形させる。キャリア６０のもとの厚さ１１０は圧密もしくは変形のいくつ
かの条件下で変化され得、得られる厚さ１２０はもとの厚さ１１０よりも小さい
。キャリア６０の幅（図には示されない）もこのような圧密下で変形しうる。

【００３５】 圧密時に、硬い粒子７５はキャリア６０中に少なくとも部分的に、もしくは完
全に埋め込まれ得る。最終製品の異なる用途は突出（protrusion）の異なるレベ
ルを要求しうる。本発明の１つの態様において、単一層正面研削工具（face gri
nding tool）は、図１１に示されるようにキャリア６０の表面１５０を超えた硬
い粒子の突出であるべきである。キャリア６０、硬い粒子７５の性質および硬い
粒子７５のキャリア６０への浸透の深さに依存して、硬い粒子７５はネスト（ne
sts）１５５内に快適に支えられ、そしてそれによりキャリアに固定されうる。
他の用途は、好ましくは硬い材料７５のキャリア／プリフォーム６０への十分な
突出を要求する。

【００３６】 図６および８、ならびに関連する説明に関して、そして図１１を考慮して、も
し接着剤物質９０が送り出し／圧密の結果としてネスト１５５に存在すると、そ
れは、たとえば熱、焼尽（burn−out）、吸引作用、真空もしくは溶解プロセス
により、キャリア上に存在するものとともに除去されうる。もし存在すれば、物
質９０の除去は、有機物質、水、そして加熱下でのガスの発生を低減するために
、製造において重要な段階であり得、クリーンなプロセス環境ならびに硬い粒子
７５および永続的な保持材料の間の良好な保持を特に与える。それは焼成、ろう
付け、溶融、電着および熱硬化にとって特に重要であり、それらは負の（真空）
および／または保護および／または還元雰囲気を有するか、もしくは有されない
。

【００３７】 図１２に関して、粒子７５のキャリア６０の送り出し／圧密後に、補足的な保
持材料１２５は硬い材料７５におよび任意に少なくとも部分的にキャリアに付着
されうる。この材料１２５を「補足的」 (“supplemental”)と呼ぶ理由は、キ
ャリア６０自体も、特にもしそれが焼成しうるマトリックス材料であれば、硬い
材料のための保持マトリックスを与えうる。適切な処理後の補足的保持材料は、
硬い材料７５をキャリア６０に永続的に結合するのに役立つ。

【００３８】 もしキャリア６０が焼成しうる材料でなく、たとえば金属箔またはプレートも
しくはメッシュ型の材料であれば、「補足的」材料１２５は、硬い材料およびキ
ャリア６０の完全さ（integrity）を与える唯一の物でありうる。この場合、「
補足的」材料１２５は、ろう付けプロセスの機能の定義：液体により部品を一緒
に統合し、ついでろう材料を固化する、にしたがって、真にろう付け材料として
機能しうる。したがって、この場合、研磨材料を製造するプロセスで、ろうは熱
（荷重および／または圧力を加え、もしくは加えない）で溶融し、ついで固化（
荷重および／または圧力を加え、もしくは加えないで）する。もし、ろう材料が
ろう型でない焼成しうる材料と一緒にされる（混合もしくは付着）されると、適
切な温度で溶融するろうは、該ろう型でない焼成しうる材料の骨格（毛管チャン
ネル）に浸透しうる。

【００３９】 この補足的な保持材料は、粉末、チップ、繊維、ペースト、スラリー、テープ
、シート、固形材の切断片もしくは破片、冷間圧密粉末、溶融した金属、好まし
くは噴霧材、および電解液の形態でありうる。それは金属材料（たとえば、金属
および合金粉末および混合物）または非金属材料（たとえば、熱可塑性プラスチ
ックス、レジン、エポキシ）でありうる。保持材料は予備焼成された、もしくは
十分に焼成された粉末材料、注型粉末テープ、ロール圧蜜粉末テープもしくはプ
レートから選ばれ得、細胞状材料および金属にもとづくメッシュ材料を含む。

【００４０】 もしマスク５０は補足的な保持材料が付着される時点でキャリアから除去され
ないならば、それは続く除去をマスクとともに助けるために、マスクに粒子８０
を保持するのを助けるのに使用されうることが留意されるべきである。もし硬い
材料８０が保持材料を含むならば、マスクとともに粒子除去するのに続いて、さ
らなる使用に粒子を回収させるために、保持材料は粒子から分離されることがで
きるようにすべきことも留意すべきである。特に、硬い材料はさらなる使用のた
めに材料をもどす前に、保持材料からきれいにされるべきである。それにもかか
わらず、いくつかの場合には、除去された硬い粒子は微量の保持材料が存在して
も、再使用にもどされうる。

【００４１】 図９Ｂおよび１０に示されるように、キャリア６０の圧密、および粒子７５の
キャリアへの送り出しは、図１３に示されるようにマスク５０を除去する前に実
施されうる。好ましくは、これはマスク５０が薄い、または変形しうる、もしく
は弾性（elastic）、もしくは弾力がある（resilient）ときである。プレート７
９またはロール１３０−１および１４０−１のような圧密手段の作用下に、マス
ク５０は圧縮され、硬い粒子８０はマスクに少なくとも部分的に送り出され、そ
して硬い粒子７５もキャリア６０に送り出される。マスク５０が除去された後に
、得られる材料は図１１に示されるものに類似する。

【００４２】 ロール圧密はキャリア６０を圧密し、および／または硬い粒子７５をその中に
送り出すための多くの利用しうる手段の１つにすぎないことが理解されるべきで
ある。圧密手段は、平らな、波形の、四角形の、丸い、等でありうる。圧密手段
は電気、水力、気力もしくは振動（超音波を含む）機械の１部であるか、もしく
はそれに結合されうる。

【００４３】 硬い材料８０および７５の長さ寸法(linear dimension)に関し、マスク５０が
薄い物質（たとえば硬い材料の長さ寸法の３．０×１０^−１〜１．０×１０^−６ ）であるときの態様が図１４〜１６に示される。図１４は、マスク５０の外側表
面１５０上に置かれた硬い粒子８０、ならびにキャリア６０の外側表面上の硬い
粒子７５を示す。図１５は、硬い粒子８０および７５が、それぞれマスク５０お
よびキャリア６０に送り出された後（図１０および１３に示されるような圧密手
段により）の構造を示す。図１６は、キャリアからマスク５０およびそれに接着
された粒子８０を分離した後の、キャリア６０およびそこに埋め込まれた粒子７
５の構造を示す。

【００４４】 粒子の永続的な保持を与えるための、硬い粒子７５を含有する圧縮キャリア６
０のさらなる処理は、種々の方法を含み得、加熱、焼成、ろう付け、溶融、硬化
、およびそれらの組合わせを含むがそれらに限定されない。そしてそれらは圧力
をかけて、もしくは無しで、および／または真空をかけて、もしくは無しで、熱
スプレーおよび電着、そしてすべては連続および／または半連続および／または
バッチ、ならびにそれらの組合わせの態様で実施される。これらの多くの方法は
、米国特許第５，２０３，８８０号明細書（その内容は引用によりここに組入れ
られる）を含む上述の米国特許に開示されている。

【００４５】 前述のように、キャリア６０への、および／または、からの硬い粒子の突出レ
ベルは０〜１００％で変動しうる。

【００４６】 図１６は、キャリア６０に浸透した任意の補足的保持材料１２５を用いて、１
個のみが示されている硬い粒子７５を含む圧密キャリア６０から製造された研磨
材を示す。

【００４７】 図１７は、硬い粒子７５を担持するキャリア６０の表面１８０に対向するマス
ク５０の少なくとも側１７０上に、多くのポケットもしくはチャンネル１６５を
有するマスク５０を示す。ある圧縮力（たとえば図１３に示されるように）およ
び／または真空下に、空気は、マスク表面１８０をシールするためにこれらのポ
ケット１６５から少なくとも部分的に除去される。その結果、マスク５０はキャ
リア表面１８０に固着する。マスクのこのデザインおよび付着の方法はキャリア
からのマスクの容易な分離を可能にする（たとえば、図９のように）。空気をこ
れらのポケット１６５に浸透させる他の方法（たとえば真空の解放）も使用され
うる。ポケット１６５を含む特定のマスクを製造しなければならない必要性にも
かかわらず、マスク５０およびキャリア６０を接着剤もしくは他の材料と、一時
的に接着するようにもっと有利でありうる。なぜならキャリアからの接着剤の除
去は、製造プロセスにおいて追加の段階を必要としうるからである。ポケットも
しくはチャンネル１６５は種々の方法により製造され得、圧縮、成形、エッチン
グ、および微細複製を含むが、これらに限定されない。

【００４８】 本発明において使用されるマスクは、金属、合金、および非金属材料；有機材
料、たとえば、エステル；絹；織物；紙；箔、フィルム、薄膜、テープ、シート
およびプレート、を含む異なる種類および源の種々の材料、から製造され得、も
しくは、を利用しうる。マスクおよび使用される接着剤は、粘着性材料およびの
り；感圧接着剤；片および両面接着材料（好ましくはテープ、シートおよびプレ
ートの形態）；感圧接着テープ；プラスチックス；レジン；ゴム、ペースト；ガ
ラス；セラミックス、ガラス繊維；ゲル；ワイアメッシュフィルター、織物およ
び不織布のメッシュ、膨張、パンチ、切削、ドリルおよび他の機械加工された、
および／または変形された材料を含むメッシュ型材料；注型、圧密および少なく
とも部分的に焼成された材料を含む粉末および／または繊維材料；ならびに他の
材料を有する、もしくは有さないこれらの材料の組合わせ、でありうる。マスク
は好ましくは、変形しうる、および／または弾性およびまたは弾力的であるべき
である。マスクの厚さは限定されないが、好適には硬い粒子の長さ寸法に匹敵す
るか、実質的に小さく（すなわち、硬い粒子の長さ寸法／大きさの２．０〜１０
×１０^−６）あるべきである。

【００４９】 マスクを製造する方法は、レーザー放電、パンチングもしくは切削、ならびに
電気化学的エッチング法を含む。レーザーパンチングを含む多くの方法は、十分
な大きさ（たとえば幅２４インチ、長さ１００フィート）のマスク、または巻き
取られたロール、孔のある円筒（いわゆるドラム）、もしくは継ぎ目のある、も
しくはない連続ベルトの形態のマスク、を与えうる。たとえば、感圧接着シート
もしくはテープ（片もしくは両面）が、テープの開口により切削もしくはパンチ
ングする、レーザーパンチング工具によりマスク変換されうる。

【００５０】 マスクはマスクの異なる側で異なる接着性を有しうる。たとえば、キャリアに
隣りあうマスクの側はキャリアからのマスクの容易な分離を容易にするためにキ
ャリアの表面について低粘着性能力を有しうるが、硬い材料を受けるマスクの側
は、硬い粒子のマスクへの良好な接着を促進し、したがって互いのマスクおよび
キャリアの分離の間にキャリア上への硬い粒子の落下を最小にするために、硬い
粒子への比較的強い接着力を有する。

【００５１】 キャリアは多くの材料から製造され得、金属、合金、および非金属材料；有機
材料；絹；繊維；紙、箔、テープ、プレート、プラスチックス、レジン；ゴム；
ペースト；ガラス、セラミックス、ガラス繊維；ワイアメッシュ、フィルタ、織
物および不織布のメッシュ、膨張、パンチ、切削、ドリルおよび他の機械加工お
よび／または変形材料を含むメッシュ型材料；未焼成圧密体、ロール圧密材料、
注型粉末および／または繊維、焼成、および／または部分的焼成、および／また
は浸透材料を含むが限定されない、プリフォームを含む（これに限定されない）
粉末および／または繊維材料；そして他の材料を含んでいてもよいこれらの組合
わせ、を含む。キャリアは可とう性の、硬い、単一層もしくは複合体でありうる
；１つ以上の材料でありうる；圧密および／または熱処理の前または後に、固体
材料もしくは粉末材料であり得、開孔および毛管チャンネルを含む孔を含みうる
。キャリアは可とう性で硬い、非多孔質もしくは多孔質材料、注型およびロール
材料；合金、複合体、粉末、非焼成、予備焼成および十分に焼成した材料、であ
りうる。

【００５２】 本発明の特に好ましい態様において、焼成しうるマトリックス材料のプリフォ
ーム、たとえば注型粉末プリフォームはキャリア６０として使用される。このプ
リフォームは米国特許第５，６２０，４８９号明細書に開示されており、その内
容は引用によりここに組入れられる。それは注型および／または硬化および／ま
たは予備焼成および／または十分に焼成されたまま利用されうる。この注型材料
は、上述のいかなる段階でも、キャリアとして、マスクの開口を通過する硬い粒
子を受取り、そしてたとえば硬い粒子をそれに送り出すことにより、キャリアに
固着させる。これは、硬い粒子をキャリア６０に固着するために、その量を最小
にするか、またはいかなる接着材料も使用させないことを可能にする。このよう
な接着材料の最小化もしくは不存在は最終製品の生産性および品質に寄与する。

【００５３】 図３〜１７は固形材料、たとえばプレート、箔もしくはテープとしてのキャリ
ア６０を示すが、図１８はキャリア６０−２がメッシュもしくは細胞状材料であ
りうることを示す。図１８は研磨材料を製造する方法における段階に関して、図
４に類似し、多数の硬い粒子７０−２、細胞状キャリアの開口１９０内の多数の
７５−２、およびマスク５０−２上の多数の８０−２を示す。図１８も細胞状キ
ャリア６０−２がさらなる材料すなわちキャリア２００によりマスク５０−２の
反対側からシールされ、マスクにより覆われなかった開口１９０を通って硬い粒
子が落下するのを妨げる。

【００５４】 図１９は図１８の変更であり、硬い粒子７５−３の単一層もしくはセル当り１
つの硬い粒子が、細胞状キャリア６０−３内に形成されうることを示す。材料２
００−３に関して、細胞状キャリア６０−３も分配マスクとしての役割を演じ、
そしてこの場合、キャリア２００−３は第２のキャリアである。マスクであるキ
ャリア６０−３も第２のキャリア２００−３から除去され、マスク５０−３およ
びキャリア−マスク６０−３の統合された効果により、その表面に硬い粒子７５
−３を有する第２のキャリア２００−３を残す。第２のキャリア２００−３はキ
ャリア材料６０と同一材料から、そして同一の方法により製造されうる。さらに
、第２のキャリア２００−３および／または硬い粒子７５−３は上述と同一の方
法で処理されうる。図１９Ａは、マスク５０−３およびマスク−キャリア６０−
３の除去後、そして保持マトリックス材料で硬い粒子を囲む前の、図１９の第２
キャリア２００−３を示す。

【００５５】 特に好適な態様において、マスクはワイアメッシュと、片側に開口を有する両
面感圧接着テープの組み合わせである。このように、粒子は、テープの開口、お
よび各開口の各粒子に対するキャリア上のパターン、ワイアメッシュに対応する
パターンを形成する。

【００５６】 図２０は、硬い材料の充填および除去のプロセスにおいて、キャリアおよびマ
スクを密に一緒に保持するのに用いられうる、従来の保持手段を示す。その図は
、キャリア６５０、細胞状キャリア−マスク６８０、分配マスク７００、および
細胞状キャリアマスクの開口の硬い材料７７０、ならびに対向する荷重エレメン
ト７６０および７４０を示す。荷重は、エレメント６５０、６８０および７００
に対する圧力を与え、調節し、そしてそれらを一緒に保持するが、荷重エレメン
トの質量により、または追加の質量荷重もしくは機械的な力８００、たとえばＣ
クランプの要素に対する圧力の付加、電場等、により発生されうる。キャリアお
よびマスクを一緒に保持するこの方法は、それらを分離し、そして最終研磨製品
の一部を形成しない硬い粒子を除去する容易な方法を提供することがわかる。こ
の保持の主役(principal)は、半自動もしくは全自動（すなわちロボットの利用
）機械により容易になされうる。マスク７００およびキャリア−マスク６８０の
除去後に、必要ならば、硬い粒子７００がキャリア上に分布され、しかもキャリ
ア中に送り出された、図１に示されるキャリア６０の構造を得る。

【００５７】 本発明のために、「焼成する」、「焼成」、「圧力もしくは熱間圧密下での焼
成」「固相での焼成」、「液相での焼成」、「液状焼成」、「部分焼成」、「浸
透を伴う焼成」、「ろう付け」、「溶融」、「堆積」、「熱固定」、「熱スプレ
ー」、「電着」、「電気めっき」、ならびにそれらの類語および代用後は同じ意
味である；すなわち、有用な研磨材および／または工具への成分の結合、ならび
にキャリアもしくは研磨工具上に（もしくは無しで）硬い粒子の永続的な保持を
与える。

【００５８】 適切な熱および／または圧力および／または雰囲気がキャリアおよび保持材料
に与えられるとき、キャリアが金属の箔もしくはプレート、または焼成した材料
もしくは固形金属キャリア（すなわち鋼）であれば、この材料は焼成され、また
は溶融してろう付けもしくは溶融材料の役割を演じ、キャリア内もしくは上に硬
い粒子を永続的に固着もしくは結合する。

【００５９】 もしキャリアが基礎保持材料（たとえば、非焼成もしくは部分焼成Ｃｏ−Ｎｉ
−Ｆｅ粉末組成物、任意にＮｉ−Ｃｒ−Ｐ添加を含む）の粉末組成物および／ま
たはプリフォームであれば、補足的保持材料（図１２の１２５のような）が使用
されうる。適切な熱および／または圧力および／または雰囲気がキャリアと補足
的保持材料に与えられるとき、この補足的保持材料は溶融し、そしてキャリア中
に浸透する、液相中はこの材料は基礎保持材料の細孔に浸透し、それらを満たす
が、同時にいくらかの過程（たとえば、拡散、分解、還元、酸化、黒鉛化、エッ
チング）が基礎保持材料、補足的保持材料および硬い粒子の成分間で生じうる。
したがって、浸透のプロセスで、補足的保持材料は基礎保持材料を変性する。同
時に、この材料および／またはその成分は硬い粒子をそれ自体、および基礎保持
材料に固着させる。その結果、硬い粒子は、焼成されたキャリアおよび補足的保
持材料の組合わせにより保持される。このプロセスは「浸透を伴う焼成」もしく
は「浸透」と呼ばれうる；さらにそれは「溶融を伴う焼成」等とも呼ばれうる。

【００６０】 熱が型で生じ、圧力が硬い粒子および／または保持材料もしくは保持材料の成
分とともに一緒にされたキャリアに対して加えられるとき、プロセスは「圧力下
の焼成」といわれ、液相を伴うか、もしくは伴わない。液相の発生はその組成な
らびにキャリア（保持材料自体でありうる）および保持材料およびそれらの成分
の組合わせに依存する。

【００６１】 硬い粒子の最強で最も信頼できる集成および結合を与えるために、保持マトリ
ックス材料は焼成しうるマトリックス材料であるべきであり、それは保護および
／または負圧の雰囲気中もしくは、そうではなく、圧力下で型内で焼成される。
加えて、それは保護および／または負圧雰囲気を有する炉内で実施されるべきで
ある；そして液相がキャリアおよび／または補足的保持材料（もし存在すれば）
により発生される。

【００６２】 本発明の特に好適な態様において、米国特許第５，６２０，４８９号明細書に
記載されるような、焼成しうるマトリックス材料の軟らかく、容易に変形しうる
粉末プリフォームがキャリアとして用いられ、そして粉末の形態の補足的保持材
料（少なくとも硬い材料および／またはキャリア上にふりかけることにより）が
所望のパターンの硬い粒子を定着するのを助けるのに用いられる。

【００６３】 図２２は図１２の変形を示す。図１２の補足的保持材料１２５はプリフォーム
１２５−１としてここに示され、キャリア６０−１に対して置かれる。硬い粒子
７５−１は上述と同じ態様で所望のパターンでプリフォーム１２５−１上に分布
される。図２３は少なくとも部分的に材料１２５−１に送り出されたこれらの粒
子７５−１を示し、そして図２４では、材料１２５−１によるキャリア６０−１
へ送り出される。

【００６４】 図２５は図２２〜２４の変形を示す。ここで、図２２の材料１２５−１は、所
望のパターンで上述と同じ態様でキャリア６０−１上に分布される粒子７５−２
の頂部に置かれたプリフォーム１２５−２である。図２６は少なくとも部分的に
材料１２５−２およびキャリアに送り出されたこれらの粒子を示す。硬い粒子は
プリフォーム１２５−２およびキャリアの表面から突出しうる。保持表面の上方
に硬い粒子の突出を与える手段は米国特許第５，２０３，８８０号明細書に記載
され、その内容は引用によりここに組入れられる、軟らかい浸透しうるセパレー
タを含むこれらの手段は加熱の前、もしくは間に利用され、複合材料を形成しう
る。

【００６５】 粒子のためのキャリアは処理の間、粒子を支持するためにのみ使用され、そし
て後で捨てられる固形材料でありうる。この場合、所望のパターンで上述と同じ
態様でキャリア上に分布された後に、粒子は焼成しうるマトリックス材料のよう
な保持材料で囲まれ、ついでその材料は焼成されて研磨物品を形成し、粒子は焼
成された材料中に埋め込まれ、そしてそれによりその場に固く保持される。その
材料は、その粒子にわたって焼成しうるマトリックス粉末を付着することにより
、または粒子を覆って、もしくはその下に焼成しうるマトリックス材料のプリフ
ォームを供給することにより、付与され、そして焼成の前または焼成中にプリフ
ォーム上に粒子を送り出す。

【００６６】 あるいは、キャリア６０自体の材料が、保持材料（すなわち、コバルト、ニッ
ケル、鉄、マンガン、モリブデン、タングステン、ニッケル−青銅組成物）であ
り得、集成し、硬い粒子と結合する。固形形状での焼成、炉内もしくは焼成プレ
スの型で荷重もしくは圧力下の焼成、がこのような材料について最良の方法であ
る。キャリアについての選択は補足的な、保持補強材料（すなわち０．５〜１０
、好ましくは３〜７％）をも含む。このような保持補強材料の例は、低温ろう付
け材料、すなわち銀、銅、亜鉛および／またはスズにもとづく材料、ならびに高
温ろう付け材料であり、材料を溶融し、硬く仕上げる。これらの保持補強材料は
、元素周期律表のIVＡ、ＶＡ、VIＡ、VIIIＡ、VIIIＢおよびIVＢ族の少なくとも
いくつかの炭化物形成金属（すなわち、クロム、チタン）、ならびに周期律表の
ＩＢおよびIIＢ族のいくつかの金属を含有するのが好適である。液相の存在下（
３０％まで、好ましくは２〜１５％の液相）での焼成、および浸透を伴う焼成は
このような材料の組み合わせについて最良の選択である。炉内もしくは焼成プレ
スの型内で荷重もしくは圧力下の焼成が好適である。

【００６７】 キャリア材料のもう１つの選択は、それが上述の任意の添加剤を有する補足的
な、保持補強材料から主になる（５０wt％より多い）ことである。液相での焼成
、浸透を伴う焼成、もしくはある場合には直接ろう付けおよび溶融がこのような
材料の組合わせについての最良の選択である。

【００６８】 キャリア６０のためのさらなる選択は、それが上述のいかなる材料からでもな
り、そしてさらに図１２に示されるようにさらなる補足的な保持材料を備えるこ
とである。補足保持材料は元素周期律表のIVＡ、ＶＡ、VIＡ、VII Ａ、VII Ｂお
よびIVＢ族の少なくともいくつかの炭化物形成金属（すなわち、クロム、チタン
）、および／または周期律表のＩＢおよびIIＢ族のいくつかの金属を含有しうる
。

【００６９】 したがって、本発明のために、そして一般的に、保持マトリックスにより、好
ましくはランダムでない態様で保持され、そして好ましくは主に金属化合物で保
持された、硬い粒子を含有する研磨物品を製造するために、どの特定の方法（焼
成、浸透等）が硬い材料を永続的に保持するために用いられるかは重要ではない
。

【００７０】 上述の単一層材料も、種々の単一層を一緒に集合させ、補足成分を添加して、
もしくはしないで、それらを単一のアセンブリーに集成してアセンブリーとしう
る。このような処理の例は、熱固定、加硫、焼成、ろう付け（すべて、型、炉内
；誘導、従来の抵抗加熱による；炎／トーチ、接着剤、エポキシ、のり等）を含
む。

【００７１】 サポート、中間層、工具作業面、および工具キャリアのような付加的な構造エ
レメントが複合材料もしくはそのアセンブリーとともに追加もしくは集合され、
そしてキャリアとして使用される。このアセンブリーは複合材料の前に、および
／または後に、たとえば、焼成の前、もしくは後に、製造されうる。

【００７２】 硬い粒子は砥粒品質を与える天然および合成のいかなる種類からも選ばれうる
。たとえば、ダイヤモンド（天然、合成および多結晶性）；窒化物（たとえば、
六方晶窒化ホウ素）、ホウ化物、もしくは好ましくは高硬度の無機砥粒、または
それらの組合わせ、が挙げられる。

【００７３】 この方法により製造される製品は、砥粒および超砥粒の単一および多層表面、
工具および耐磨耗性製品ならびに切削、研削、荒削り、孔開け、ドレシング、ポ
リシング、ラッピングのための部品、工具を含む。これらの物品の例は正面およ
び回転研削のディスク、ドラムおよびドレッサー：セグメント；研磨工具および
耐磨耗物品のための取替え可能な／廃棄される研磨セグメントおよび部品；円形
および往復セグメント化および連続リムブレード、ドリルビット；ワイアソ−の
ためのビード、を含む。

【００７４】 耐磨耗性物品および部品のために有用な研磨部品は、「Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ
Ｍａｋｉｎｇ ａ Ｓｉｎｔｅｒｅｄ Ａｒｔｉｃｌｅ ａｎｄ Ｐｒｏｄｕｃ
ｔｓ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｔｈｅｒｅｂｙ」という名称の米国特許第５，７９１
，３３０号および係属中の米国特許出願Ｎｏ．０９／４４８，８４０に記載され
るような単一構造から有用な研磨部品を抜出すことにより得ることができる。抜
出された部分は、たとえばろう付け、溶接もしくは焼成により一緒に集成し、単
一のユニットとして使用されうる。

【００７５】 図１２に関して、粒子がキャリアにろう付け、もしくは溶融され、そしてキャ
リアが鋼の箔もしくはプレートのような固形材料であり、もしくは予備焼成され
、もしくは十分に焼成され、そして粒子が少なくとも部分的に一時的な保持のた
めにこのキャリアに送り出される（くい込み、埋め込み）とき、キャリアにおけ
る粒子の永続的な保持は、キャリアへの粒子の配置もしくは送り出しの前、もし
くは後に粉末もしくはプリフォームをろう付け、もしくは溶融する形態で（任意
に、好ましくはフラックスを用いて）、材料を供給することにより付与されうる
。熱処理は、材料を溶融し、ろう付けし、それによりキャリアに粒子を定着させ
る。

【００７６】 もしキャリアが固形材料もしくは十分に焼成された物質（すなわち、閉じ込め
られた主たる残留気孔率０〜５％）であり、そして粒子の浸透がないならば、溶
融したろう付け材料は溶融して硬い材料をキャリアに固着させる。この場合にお
いて、キャリアへの溶融材料の実質的な物理的浸透はない。キャリア６０は、固
体もしくは適切に予備焼成された物質として、加熱処理において収縮しない。焼
成もしくは特別のろう付け炉（好ましくは真空）、誘導設備、オープン炎／トー
チ、を含む炉がこの処理のために必要な熱を供給するために使用されうる。

【００７７】 ダイヤモンドをろう付けするために、ニッケルもしくはコバルトにもとづく溶
融およびろう付け金属粉末およびプレフォームを用いることができ、好ましくは
クロム、チタン、ホウ素、ケイ素のような炭化物形成元素を含む。組成（wt％で
）「Ｃｒ４〜２５％、Ｐ０〜１０％、Ｂ２〜３％、Ｓｉ０〜１０％、Ｆｅ０〜４
％、Ｗ０〜１５％、Ｍｎ０〜３７％、Ｃｕ０〜５％、Ｔａ０〜５％、Ａｌ０〜４
％、Ｙ０〜０．０２％、Ｌａ０〜０．０５％、Ｒｅ０〜０．０３％、Ｎｉおよび
／またはＣｏ残部」は、Ｓｕｌｚｅｒ Ｐｌａｓｍａ Ｔｅｃｎｉｋ，Ｉｎｃ．
（ミシガン州トロイ）（ＡＭＤＲＹろう付け材料として知られる材料）、Ｗａｌ
ｌ Ｃｏｌｍｏｎｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ（ミシガン州Ｍａｄｉｓｏｎ Ｈ
ｅｉｇｈｔｓ）（Ｃｏｌｍｏｎｙ Ｈａｒｄ Ｆａｃｉｎｇ Ａｌｌｏｙｓおよ
びＨｉｇｈ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｂｒａｓｉｎｇ Ｆｉｌｌｅｒ Ｍｅｔ
ａｌｓとして知られる材料）、Ｃｏａｓｔ Ｍｅｔａｌｓ（テキサス州Ｆｒｉｅ
ｎｄｓｗｏｏｄ）（Ｈａｒｄ Ｆａｃｉｎｇ Ｍｅｔａｌｓとして知られる材料
）およびＬｕｃａｓ−Ｍｉｈａｕｐｔ，Ｉｎｃ．ｏｆ Ａ Ｈａｎｄｙ ＆ Ｈ
ｅｒｍａｎ Ｃｏｍｐａｎｙ（ウィスコンシン州Ｃｕｄａｈｙ）（高温ろう付け
合金および低温ろう付け合金として知られる材料）から容易に、粉末および／ま
たはペーストおよび／またはプリフォーム（テープ）の形態で入手しうる。

【００７８】 上述と同一材料および／またはそれらの成分（すなわち、コバルトおよび／ま
たはニッケル）は、粉末または未焼成もしくは部分的に焼成された粉末プリフォ
ームの形態でキャリアとして使用され得、すべては実質的な開孔を含む（すなわ
ち９０〜３０％）。示されるような同一材料も、粉末、ペーストもしくはプリフ
ォームの形態で補足的保持材料として使用されうる。この場合において、粉末も
しくはプリフォームにされたキャリアが実質的な開孔を有するので、加熱のプロ
セスで収縮する。焼成の間に生じる２つの主な過程がある：（１）キャリアの粉
末成分間の拡散であり、収縮および度々、キャリアの形状の変形を伴い、そして
その強度は増加し、そして（２）もし存在すれば、補足的保持材料について、加
熱のプロセスでキャリアの開口への溶融相の浸透、ならびに多孔質の減少。キャ
リアもしくはその成分も保持材料と同じか低い温度で液相を発生しうることが留
意されるべきである。焼成もしくは浸透を伴う焼成、もしくは液相の存在下の焼
成として、これらの２つのプロセスの組合わせを説明しうる。キャリアにおける
固着された位置から硬い粒子を置換しうる加熱プロセスにおいて、収縮および変
形の傾向のために、加熱の使用はキャリアおよび硬い粒子のアセンブリーに対し
て荷重もしくは圧力を好ましくは伴うべきである。このプロセスは炉内もしくは
いわゆる焼成プレスで実施され得、通常、熱間圧密もしくは圧力下の焼成といわ
れる。

【００７９】 他の本発明の態様は、ここで開示された本発明の明細書および実施を考慮して
、当業者に明らかである。明細書および具体的態様は例示としてのみ考えられ、
本発明の真の範囲および精神は請求項により示される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法により製造される切削セグメントの種々の形状を示すマスクの平面
図。

【図２】 切削セグメントの代替形状を示すもう１つのマスクの平面図。

【図３】 キャリア表面の図１もしくは２のマスクと類似したマスクを示すアセンブリー
の断面図。

【図４】 多数の硬い粒子をその上に付着された、図３のアセンブリーの断面図。

【図５】 マスク、キャリアもしくは互いに接着していない、粒子除去後のアセンブリー
を示す、図４に類似した図。

【図６】 粒子のキャリアへの接着を助ける接着剤被覆の使用を示す、図５に類似した図
。

【図７】 用いられた粒子の種類の変形を示す、図５に類似した図。

【図８】 さらに粒子の種類の変形を示す、図７に類似した図。

【図９】 キャリアから、マスクに接着した粒子を有するマスクの分離を示す略図。

【図９Ａ】 保持マトリックス材料において粒子を固着する方法を示す略図。

【図９Ｂ】 保持マトリックス材料において粒子を固着する方法を示す略図。

【図１０】 粒子のキャリアへの圧密を示す略図。

【図１１】 図１０の圧密の結果としてキャリアに埋込まれた粒子を示す拡大図。

【図１２】 その中に補足的な保持材料を有する、図１１の材料を示す。

【図１３】 粒子およびマスクの圧密を示す、図１０に類似した略図。

【図１４】 粒子の大きさおよびマスクの間のさらなる変形を示す、図７および８に類似し
た図。

【図１５】 圧密化された図１４の材料を示す。

【図１６】 マスクの除去後の、図１５の材料を示す。

【図１７】 マスクの代替を示す、図５に類似した図。

【図１８】 キャリアの代替を示す、図４に類似した図。

【図１９】 図１８に類似し、使用された粒子の種類の変形を示す図。

【図１９Ａ】 マスク除去後の、図１９の材料の図。

【図２０】 アセンブリーを一緒に保持するためのデバイスを示す略断面図。

【図２１】 マスク除去後の、図２０のアセンブリーを示す。

【図２２】 図１２に類似し、保持マトリックス材料中に粒子を固着するための代替法を示
す図。

【図２３】 圧密後の、図２２の材料の図。

【図２４】 材料の増大した圧密後の、図２３に類似した図。

【図２５】 粒子を固着するためのもう１つの代替法を示す、図２２に類似した図。

【図２６】 圧密後の、図２５の材料の図。

【手続補正書】

【提出日】平成１４年６月１９日（２００２．６．１９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明方法により製造される切削セグメントの種々の形状を示すマスクの平面
図。

【図２】 切削セグメントの代替形状を示すもう１つのマスクの平面図。

【図３】 キャリア表面の図１もしくは２のマスクと類似したマスクを示すアセンブリー
の断面図。

【図４】 多数の硬い粒子をその上に付着された、図３のアセンブリーの断面図。

【図５】 マスク、キャリアもしくは互いに接着していない、粒子除去後のアセンブリー
を示す、図４に類似した図。

【図６】 粒子のキャリアへの接着を助ける接着剤被覆の使用を示す、図５に類似した図
。

【図７】 用いられた粒子の種類の変形を示す、図５に類似した図。

【図８】 さらに粒子の種類の変形を示す、図７に類似した図。

【図９】 キャリアから、マスクに接着した粒子を有するマスクの分離を示す略図。

【図９Ａ】 保持マトリックス材料において粒子を固着する方法を示す略図。

【図９Ｂ】 保持マトリックス材料において粒子を固着する方法を示す略図。

【図１０】 粒子のキャリアへの圧密を示す略図。

【図１１】 図１０の圧密の結果としてキャリアに埋込まれた粒子を示す拡大図。

【図１２】 その中に補足的な保持材料を有する、図１１の材料を示す。

【図１３】 粒子およびマスクの圧密を示す、図１０に類似した略図。

【図１４】 粒子の大きさおよびマスクの間のさらなる変形を示す、図７および８に類似し
た図。

【図１５】 圧密化された図１４の材料を示す。

【図１６】 マスクの除去後の、図１５の材料を示す。

【図１６Ａ】 補足的な保持材料により保持された粒子を有する、図１６の材料を示す。

【図１７】 マスクの代替を示す、図５に類似した図。

【図１８】 キャリアの代替を示す、図４に類似した図。

【図１９】 図１８に類似し、使用された粒子の種類の変形を示す図。

【図１９Ａ】 マスク除去後の、図１９の材料の図。

【図２０】 アセンブリーを一緒に保持するためのデバイスを示す略断面図。

【図２１】 マスク除去後の、図２０のアセンブリーを示す。

【図２２】 図１２に類似し、保持マトリックス材料中に粒子を固着するための代替法を示
す図。

【図２３】 圧密後の、図２２の材料の図。

【図２４】 材料の増大した圧密後の、図２３に類似した図。

【図２５】 粒子を固着するためのもう１つの代替法を示す、図２２に類似した図。

【図２６】 圧密後の、図２５の材料の図。

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

Claims (33)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬い粒子をその場に保持するための保持マトリックス中に分
   布され、研磨性を与える多数の硬い粒子を含む研磨材の製造方法であり、該方法
   は多数の該粒子を支持しうるキャリアに対してその中に開口を有するマスクを置
   くこと、硬い粒子が接着する該キャリアから離れた該マスクの外側に固着手段を
   与えること、多数の硬い粒子を該マスクの該外側に付着させ、粒子の１部分がマ
   スクの開口を通過し、マスクの開口に相当する該キャリア上に該粒子のパターン
   を形成し、そして粒子のもう１つの部分は該マスクに接着すること、キャリアか
   らキャリアに接着された硬い粒子を含むマスクを分離し、キャリア上に該粒子の
   パターンを残し、保持マトリックス材料でキャリア上の粒子を少くとも部分的に
   囲むこと、ならびに該保持マトリックス材料を加熱して該材料に該パターンに該
   粒子を保持する保持マトリックスを形成させること、の段階を含む方法。
2. 【請求項２】 保持マトリックス材料が焼成しうるマトリックス材料である
   請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 キャリアが焼成しうるマトリックス材料である請求項２記載
   の方法。
4. 【請求項４】 粒子が、該粒子を少くとも部分的に該プリフォーム中に送り
   出すことにより、焼成しうるマトリックス材料に少くとも部分的に囲まれる請求
   項３記載の方法。
5. 【請求項５】 粒子が、材料を加熱する間にプリフォーム中に送り出される
   請求項４記載の方法。
6. 【請求項６】 粒子が、材料を加熱する前にプリフォーム中に送り出される
   請求項４記載の方法。
7. 【請求項７】 焼成しうるマトリックス材料のプリフォームがそこに分布さ
   れた硬い粒子を有する請求項４，５もしくは６記載の方法。
8. 【請求項８】 粒子は、該キャリアからマスクを分離した後に、焼成しうる
   マトリックス材料を該粒子およびキャリアに付着させることにより、焼成しうる
   マトリックス材料に少くとも部分的に囲まれる請求項２記載の方法。
9. 【請求項９】 該キャリアがその上に接着被覆を有し、それにマスクの開口
   を通過する粒子が接着する請求項１記載の方法。
10. 【請求項１０】 キャリアが研磨材の１部を形成する請求項１記載の方法。
11. 【請求項１１】 キャリアがメッシュ材料である請求項１記載の方法。
12. 【請求項１２】 メッシュ材料が研磨材の１部を形成する請求項１記載の方
    法。
13. 【請求項１３】 キャリアが研磨材から除かれ、ついで加熱する請求項１記
    載の方法。
14. 【請求項１４】 該キャリアに隣接するマスクの側も該キャリアに一時的に
    マスクを固着するための固着手段を備え、一方、粒子は、それに付着され、接着
    剤はマスクがキャリアから分離されるときにマスクとともに除去される請求項１
    記載の方法。
15. 【請求項１５】 マスクのために固着手段が接着剤のコーティングである請
    求項１４記載の方法。
16. 【請求項１６】 粒子は、マスクがキャリアから分離される前に、マスクの
    開口によりキャリアに送り出される請求項１記載の方法。
17. 【請求項１７】 粒子は、マスクは、マスクが除去された後に、そして粒子
    が保持マトリックス材料で少くとも部分的に囲まれる前に、キャリアに送り出さ
    れる請求項１記載の方法。
18. 【請求項１８】 マスクもしくはキャリアに接着しない粒子は、マスクがキ
    ャリアが分離される前に除去される請求項９記載の方法。
19. 【請求項１９】 マスクが同一形状の多数の開口を有する請求項１記載の方
    法。
20. 【請求項２０】 固着手段が該メッシュの外側の接着剤層を含む請求項１記
    載の方法。
21. 【請求項２１】 マスクがテープ上に接着剤を有する感圧接着剤テープであ
    り、該固着手段を与える請求項１記載の方法。
22. 【請求項２２】 マスクが両面接着剤テープであり、片側の接着剤は固着手
    段を与え、そして残りの側はキャリアにマスクを一時的に固着し、粒子はそこに
    付着される請求項１記載の方法。
23. 【請求項２３】 マスクはロール状に巻くことによりキャリアから分離され
    る請求項１記載の方法。
24. 【請求項２４】 粒子が加熱前にキャリアに送り出される請求項１記載の方
    法。
25. 【請求項２５】 粒子はマスクが除去された後にキャリアに送り出される請
    求項２４記載の方法。
26. 【請求項２６】 粒子はマスクが除去される前にキャリアに送り出される請
    求項２４記載の方法。
27. 【請求項２７】 補足的な保持材が加熱前にキャリア上の粒子に付着される
    請求項１記載の方法。
28. 【請求項２８】 補足的な保持材が保持マトリックス材よりも低い温度で溶
    融する溶融可能材料である請求項２７記載の方法。
29. 【請求項２９】 補足的保持材がろう付け材である請求項２７記載の方法。
30. 【請求項３０】 保持マトリックス材がろう付け材である請求項１記載の方
    法。
31. 【請求項３１】 保持マトリックス材がろう付け材と焼成しうる材料の混合
    物である請求項１記載の方法。
32. 【請求項３２】 圧力が、保持マトリックス材の加熱の間、キャリアおよび
    粒子にかけられる請求項１記載の方法。
33. 【請求項３３】 硬い粒子をその場に保持するために保持マトリックス中に
    分布された研磨品質を与える多数の硬い粒子を含む研磨材の製造方法であり、該
    方法は多数の該粒子を支持しうるキャリアに対してその中に開口を有するマスク
    を置くこと、該キャリアから離れた該マスクの外側に多数の硬い粒子を付着させ
    ること、粒子の１部分にマスクの開口を通過させ、そしてマスクの開口に相当す
    る該キャリア上に該粒子のパターンを形成させ、そして粒子のもう１つの部分を
    該マスクに接着させること、キャリアからキャリアに接着された硬い粒子を含む
    マスクを分離し、キャリア上に該粒子のパターンを残し、保持マトリックス材料
    でキャリア上の粒子を少くとも部分的に囲むこと、ならびに該保持マトリックス
    材料を加熱して該材料に該パターンに該粒子を保持する保持マトリックスを形成
    させること、の段階を含む方法。