JP2013525130A - セラミック成形研磨粒子、セラミック成形研磨粒子の製造方法、及びセラミック成形研磨粒子を含有する研磨物品 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
共通の頂点で交わる3つの凹面の壁を有する成形型の空洞に、セラミック前駆体分散体を導入する工程と、
セラミック前駆体分散体を乾燥し、これを空洞から取り出して、セラミック成形研磨粒子前駆体を提供する工程と、
セラミック成形研磨粒子前駆体を仮焼する工程と、
仮焼されたセラミック成形研磨粒子前駆体を焼結して、セラミック成形研磨粒子を提供する工程と、ここで、セラミック成形研磨粒子は、6つの共通の縁部によって接合された4つの主面を有し、4つの主面の1つ1つが、4つの主面の他の3つと接触し、4つの主面のうちの少なくとも3つが実質的に平坦であり、6つの共通の縁部が実質的に同じ長さである、を含む。
共通の縁部に関する用語「実質的に同じ長さ」とは、共通の縁部が公称長さの+/−20%以内の長さを有することを意味する。
用語「正4面体」とは、4つの等しい面を有する四面体を指す。
正4面体に関する用語「実質的に成形された」とは、小欠陥(例えば、製造中に生じ得る)を別にすれば正4面体の形状を有することを意味する。
SAP1〜SAP3の粒子の製造に使用した成形型は、envisionTEC GmbH(Gladbeck,Germany)製のPERFACTORY SXGA+W/ERM MINI MULTI LENS STEREOLITHOGRAPHY装置として知られるラピッドプロトタイピング装置によってもたらされた。envisionTECの機械は、60mmの焦点距離を有するプロジェクタを備えて構成されていた。これらの成形型を作るのに使用された樹脂はenvisionTEC R5であった。SAP1に関し、正4面体の空洞は、3mmの縁部長さを有した。SAP3に関し、正4面体の空洞は、2mmの縁部長さを有した。SAP2に関し、正4面体の空洞は、3mmの縁部長さを有し、側面は各空洞に対して0.14mm***した中央部を有していた(即ち、3つの空洞壁のそれぞれが***し、その結果研磨粒子の対応する面は凹型となる)。
SAP4の粒子の製造に使用した成形型は、密集した正三角形形状の開口部を有する正4面体の空洞のアレイであった(辺長(ピッチ)=0.9429mm)。正4面体の空洞のそれぞれは、深さ0.8171mm及び抜き勾配77.5度を有していた。開口部間のランド領域の幅は0.0508mmであった。
成形型は、3辺が同じ長さの密集した成形された三角形の空洞を有した(即ち、空洞は切頭三角形のピラミッドの形状を有した)。SAPA、及びSAPBを製造するために使用された成形型の空洞の辺長は2.79mm(110ミル)であった。SAPA及びSAPBに関し、成形型は、空洞の底面から膨らみ始めて三角形の一辺と90度の角度で交差する平行な***部を成形型の空洞が有するように製造された。平行な***部は0.277mm(10.9ミル)離間し、***部の断面は、高さが0.0127mm(0.5ミル)で、それぞれの***部の先端における側部間の角度が45度である三角形であった。SAPAでは、側壁深さは0.91mm(36ミル)であった。SAPBに関し、成形型は、成形型の空洞の底面中に突出して三角形の一辺と90度の角度で交差する平行な***部を成形型の空洞が有するように製造された。平行な***部は0.10mm(3.9ミル)離間し、***部の断面は、高さが0.0032mm(0.126ミル)で、それぞれの***部の先端における側部間の角度が45度である三角形であった。SAPBでは、側壁深さは0.46mm(18ミル)であった。
全試料の曲率半径を以下の方法に従って測定した。セラミック成形研磨粒子は、セラミック成形研磨粒子の基部と先端とを結ぶ側縁部に沿って、50マイクロメータ以下の曲率半径を有する。曲率半径は、倒立光学顕微鏡、又はその他の好適な画像解析ソフト/機器とインターフェース接続された、Clemex Technologies,Inc.(Longueuil,Quebec,Canada)から入手可能なCLEMEX VISION PE画像解析プログラムを用いて、先端と底面との間を撮像した研磨された断面から測定された。成形研磨粒子の各点の曲率半径は、(例えば、倍率100Xで)断面で見たときに、各点の先端に3つの点を画定することによって測定された。第1の点は、直線縁部から曲線の始まりへの移行が存在する、先端の曲線が始まる点に置かれ、第2の点は、先端の頂点に位置決めされ、第3の点は、曲線状の先端から直線縁部に戻る移行位置に位置決めされた。次に画像解析ソフは、3つの点(曲線の始点、中間点、及び終点)によって画定される弧を描き、曲率半径を算出する。少なくとも30の先端について曲率半径が測定され、平均先端半径が決定される。
最後の粒子の寸法を、www.BigC.com(Torrence,California)から入手した市販の「AM413ZT DINO−LITE PRO」デジタル顕微鏡を使用して測定した。各バッチの5個の粒子を平らに置き、倍率100Xで画像を撮像した。各粒子の3辺全ての長さを、デジタルカメラの内蔵コンピュータ・ソフトウェアを使用して測定した。これらの15の長さの測定値の平均、並びに標準偏差を計算した。
粒子厚さは、正4面体の幾何学的特性に従って測定した粒子長から計算された。
研磨粒子の寸法を、www.BigC.com(Torrence,California)から入手可能な市販の「AM413ZT DINO−LITE PRO」デジタル顕微鏡を使用して測定した。平均粒子厚さは、各種類の5個の粒子を斜めに取り付け(平坦な面がテーブル表面に対して垂直になる)、粒子側面を倍率100Xで撮像することによって決定された。中心及び各縁部近くの粒子厚さを、提供されたソフトのカーソルを用いて、各面に関して測定した。次に粒子をテーブル表面に対して垂直に120度回転させ、第2及び第3の面の高さ測定をそれぞれ行った。このように、各試料で9回の粒子厚さ測定を行い、5個の粒子で合計45回の測定が行われた。平均及び標準偏差を計算した。
試験用の例示のホイールを往復研磨機の上に装着した。予め計量された試験加工品は、1018鋼の400mm×50mm×7mm試験片であり、加工品の水平上面に対して15度の角度で研削砥石と係合するように装着された。加工品は、400mm×7mm側に位置するように装着された。研磨機を作動させて研削砥石を6000RPMで回転させた。回転する研削砥石を、58Nの力で試験加工品に圧接させる一方で、加工品の長さを1秒当たり6インチ(15.24cm/秒)の速度で移動させた。試験サイクルは1.0分であった。1回、5回、及び10回のサイクルの後に試験加工品を計量した。10回の1分間の研磨サイクルの後、除去された加工品の総重量を決定し、10サイクルの切断の合計として報告した。
例示の切断砥石を、230V 4インチ(105mm)Bosch研磨機モデルGWS6−100(公称RPM 10,000)を装備したMaternini切断試験装置PTA100/230(Davide Maternini SPA,Malnate,Italy)で試験した。切断試験装置は次のパラメータで使用された:試験プログラム100−SS−R、切断電流:3.5A、係数kp=15、係数kd=30。加工品は、16mmの個体ステンレス鋼ロッドであった。平均切断時間及び切断回数の両方を、切断砥石の直径が90mmになるまで記録した。
次の配合を使用してベーマイトゾルゲルの試料を作製した。つまり、水(2400部)及び70%の含水硝酸(72部)を含有する溶液を11分間高せん断混合することによって、Sasol North America,Inc.からDISPERALとして入手可能な酸化アルミニウム一水和物粉末(1600部)を分散させた。結果として生じるゾルゲルは、少なくとも1時間置いてから塗布した。ゾルゲルを、上で報告された寸法の三角形状成形型空洞を有する生産工具に押し込んだ。
実施例1〜3及び比較例A〜Cの研削砥石を作製して、4インチ(105mm)研削砥石に様々な形状の粒子を組み込むことが与える影響を実証した。
比較例Dは、組成物が表3に示されるように全体的に均一であったことを除き、実施例1と同様に作製されたホイールであった。比較例Dの研削砥石は粉砕された研磨粒子のみを含有した。
実施例4〜5及び比較例Eの切断砥石を作製して、4インチ(105mm)切断砥石に様々な形状の粒子を組み込むことが与える影響を実証した。
Claims (35)
- 結合剤内に保持されたセラミック成形研磨粒子を含む研磨物品であって、該セラミック成形研磨粒子が、6つの共通の縁部によって接合された4つの主面を有し、該4つの主面の1つ1つが、該4つの主面の他の3つと接触し、前記6つの共通の縁部が実質的に同じ長さである、研磨物品。
- 前記4つの主面のうちの少なくとも1つが、実質的に平坦である、請求項1に記載の研磨物品。
- 前記4つの主面のうちの少なくとも1つが凹面である、請求項1又は2に記載の研磨物品。
- 前記4つの主面の全てが凹面である、請求項3に記載の研磨物品。
- 前記4つの主面のうちの少なくとも1つが凸面である、請求項1〜4のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記セラミック成形研磨粒子が角錐台形状ではない、請求項1〜5のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記セラミック成形研磨粒子が4面体対称を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記セラミック成形研磨粒子が実質的に正4面体形状である、請求項1〜7のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記セラミック成形研磨粒子がゾルゲル法によるアルミナを含む、請求項1〜8のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記セラミック成形研磨粒子がαアルミナを含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記セラミック成形研磨粒子が、無機粒子の被覆をその上に有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記結合剤が有機結合剤を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記研磨物品が結合研磨物品を含む、請求項1〜12のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記結合剤がフェノール樹脂を含む、請求項1〜13のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記結合剤がガラス結合剤を含む、請求項1〜11のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記研磨物品が結合研磨砥石を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記結合研磨砥石が研削砥石を含む、請求項16に記載の研磨物品。
- 前記研削砥石が、中央が窪んだ研削砥石を含む、請求項17に記載の研磨物品。
- 前記結合研磨砥石が切断砥石を含む、請求項17に記載の研磨物品。
- 前記結合研磨砥石の対向する主表面上に配置される補強材を更に含む、請求項16〜19のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 前記結合研磨砥石の1つの主表面上だけに配置される補強材を更に含む、請求項16〜19のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 研磨工業規格の公称等級に適合する粉砕された研磨粒子を更に含む、請求項16〜19のいずれか一項に記載の研磨物品。
- 加工品を研磨する方法であって、
請求項1に記載の研磨物品の前記セラミック成形研磨粒子の少なくとも一部を、加工品の表面と摩擦接触させる工程と、
前記加工品の前記表面の少なくとも一部を研磨するために、前記加工品又は前記研磨物品の少なくとも一方を動かす工程と、を含む方法。 - 複数のセラミック成形研磨粒子であって、該セラミック成形研磨粒子が、6つの共通の縁部によって接合された4つの主面を有し、該4つの主面の1つ1つが、該4つの主面の他の3つと接触し、前記6つの共通の縁部が実質的に同じ長さであり、前記セラミック成形研磨粒子が、研磨工業規格の公称等級に適合する、複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記4つの主面のうちの少なくとも1つが、実質的に平坦である、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記4つの主面のうちの少なくとも1つが凹面である、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記主面の4つ全てが凹面である、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記4つの主面のうちの少なくともが凸面である、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記セラミック成形研磨粒子が、角錐台形状ではない、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記セラミック成形研磨粒子が4面体対称を有する、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記セラミック成形研磨粒子が、実質的に正4面体形状である、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記セラミック成形研磨粒子がαアルミナを含む、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- 前記セラミック成形研磨粒子が、無機粒子の被覆をその上に有する、請求項24に記載の複数のセラミック成形研磨粒子。
- セラミック成形研磨粒子の製造方法であって、
共通の頂点で交わる3つの凹面の壁を有する成形型の空洞に、セラミック前駆体分散体を導入する工程と、
前記セラミック前駆体分散体を乾燥し、これを前記空洞から取り出してセラミック成形研磨粒子前駆体を提供する工程と、
前記セラミック成形研磨粒子前駆体を仮焼する工程と、
前記仮焼したセラミック成形研磨粒子前駆体を焼結して、前記セラミック成形研磨粒子を提供する工程であって、
前記セラミック成形研磨粒子は、6つの共通の縁部によって接合された4つの主面を有し、該4つの主面の1つ1つが、該4つの主面の他の3つと接触し、前記4つの主面のうちの少なくとも3つが実質的に平坦であり、前記6つの共通の縁部が実質的に同じ長さである、工程と、
を含む方法。 - 前記セラミック成形研磨粒子がαアルミナを含む、請求項34に記載の方法。
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