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JP7088598B2 - コーティングされたフィラー粒子を有する金属ハイブリッド研削ホイール - Google Patents

コーティングされたフィラー粒子を有する金属ハイブリッド研削ホイール Download PDF

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Description

研磨物品の性能に関する１つの基準は、研磨物品を形成する成分を形成する結合の完全性である。結合が弱すぎる場合、研磨物品は早期損傷しやすい傾向を有することがある。しかしながら、研磨物品において見出される異なるタイプの成分を考えると、物品全体にわたって良好な結合を確保するのは難しい場合がある。
様々な実施形態に従って、本開示は研磨物品を提供する。研磨物品は、金属マトリックス成分と、金属マトリックス成分内に分散された研磨粒子成分と、金属マトリックス成分内に分散されたフィラー粒子成分と、を含む。フィラー粒子成分の一部は、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされている。更に、研磨粒子成分の硬度は、フィラー粒子成分の硬度よりも高い。
様々な実施形態によれば、本開示は、研磨物品がホイールである、研磨物品を使用する方法を提供する。研磨物品は、金属マトリックス成分と、金属マトリックス成分内に分散された研磨粒子成分と、金属マトリックス成分内に分散されたフィラー粒子成分と、を含む。フィラー粒子成分の一部は、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされている。更に、研磨粒子成分の硬度は、フィラー粒子成分の硬度よりも高い。基材をホイールと接触させ、ホイールを基材に対し回転させる。
様々な実施形態によれば、研磨物品を形成する方法は、フィラー粒子成分を第１の金属層で少なくとも部分的にコーティングすることを含む。本方法は、少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子成分、金属マトリックス、及び樹脂を混合して、混合物を形成することを更に含む。研磨粒子成分をその混合物に添加し、その混合物を更に混合する。次いで、その混合物を型と接触させる。
本開示の研磨物品は、様々な利点を含み、そのいくつかは予想外なものである。例えば、本開示のいくつかの実施形態によれば、フィラー粒子成分のフィラー粒子と、金属マトリックス成分との間の結合は、少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子成分を含まない対応する物品と比較して強度が増大する。本開示のいくつかの実施形態によれば、研磨物品の作動中において、少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子成分をほとんど又は全く有していない対応する研磨物品を使用する同じ条件下、同じ合計切削量の生成と比べると、８ｍｍ３／ｍｍ／秒の合計切削量を生成するときの消費電力は少ない。様々な実施形態において、少なくとも結合構造の強度が高いと、より多量のフィラー粒子を結合構造に組み込むことができ、結果として、研削操作においてより少ない電力を利用するより自由度の高い切削構造を得ることができる。様々な実施形態において、より少量のコーティングされたフィラー粒子を利用すると、より強い構造を作り出すことができ、結果として、等量のコーティングされていないフィラー粒子を有する研磨物品と比較して、研磨中に、その形態をより長く保持し、また所要電力もより少なくなる。
図面は必ずしも原寸に比例して描かれていないが、同様の数字はいくつかの図面を通じて実質的に同様の成分を指す。図面は、例示的ではあるが限定的ではなく、本明細書で論じられる様々な実施形態を一般的に示す。
様々な実施形態による研削ホイールを示している図である。
様々な実施形態による研削ホイールの一部分の断面図である。
ＫＷ単位のｙ軸上に示されたスピンドル電力（spindle power）を有する様々な研磨物品の電力プロファイルを示しているグラフである。
ＫＷ単位のｙ軸上に示されたスピンドル電力を有する様々な研磨物品の電力プロファイルを示している別のグラフである。
次に、開示された主題のいくつかの実施形態について細部にわたって言及する。実施形態の諸例は部分的に添付の図面に示されている。開示されている主題は、列挙された請求項に関連して記述されるが、例示されている主題は、これらの請求項を開示されている主題に限定することを意図しないことが理解される。
この文書全体にわたって、範囲の形式で表される値は、その範囲の限界として明示的に記載されている数値を含むだけでなく、その範囲内に含まれる全ての個々の数値又は部分範囲も、各数値範囲及び部分範囲が明示的に記載されている場合と同様に含むように、柔軟に解釈すべきである。例えば、「約０．１％～約５％」又は「約０．１％～５％」という範囲は、約０．１％～約５％だけでなく、示された範囲内の各値（例えば、１％、２％、３％、及び４％）及び部分範囲（例えば、０．１％～０．５％、１．１％～２．２％、３．３％～４．４％）も含むと解釈すべきである。「約Ｘ～Ｙ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｙ～約Ｘ」と同じ意味を有する。同様に、「約Ｘ、Ｙ、又は約Ｚ」という記述は、特に断りのない限り、「約Ｘ、約Ｙ、又は約Ｚ」と同じ意味を有する。
本文書において、「１つの（a）」、「１つの（an）」、又は「その（the）」という用語は、コンテクスト上明確な別段の指示がない限り、１つ以上を含めるために使用される。「又は」という用語は、特に断りのない限り非排他的な（nonexclusive）「又は」を指すために使用される。「Ａ及びＢのうちの少なくとも１つ」という記述は、「Ａ、Ｂ、又はＡ及びＢ」と同じ意味を有する。加えて、本明細書で用いられている特に定義されていない表現又は用語は、説明のみを目的としており、限定するためではないと理解されるべきである。節の見出しの使用はいずれも、本文書の読み取りを補助することを意図しており、限定と解釈すべきではなく、節の見出しに関連する情報は、その特定の節内又は節外に存在し得る。
本明細書に記載の方法において、行為は、時間的又は操作上の順序が明示的に記載されている場合を除いて、本発明の原理を逸脱することなく任意の順序で行うことができる。更に、特定の行為が別個に行われることが請求項で明示的に記載されていない限り、それらの行為は同時に行うことができる。例えば、Ｘするという特許請求されている行為及びＹするという特許請求されている行為は、単一の操作で同時に行うことができ、結果として生じるプロセスは特許請求されている文言上の範囲内に入る。
本明細書で使用される「約」という用語は、値又は範囲のある程度の変動性、例えば、記述されている値の又は記述されている範囲の限界の１０％以内、５％以内、又は１％以内を許容することができ、かつ正確な記述されている値又は範囲を含む。
本明細書で使用される「実質的に」という用語は、少なくとも約５０％、６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％、９９．９％、９９．９９％、若しくは少なくとも約９９．９９９％以上等の大部分若しくはほとんど又は１００％を指す。
図１及び２は研削ホイール１０を示している。いくつかの用途では、研削ホイール１０は、炭化タングステンなどの硬質及び／又は脆性な材料を機械加工するために使用することができる。このような材料は、例えばドリル又はミリングツールなどのツール用の工作物に存在し得る。
図１に示すように、研削ホイール１０はコア１２及び研磨物品１４を含む。本明細書で論じられるように、研磨物品１４は、金属マトリックス及び樹脂中に配置された研磨粒子及びフィラー粒子から形成することができる。研磨物品１４はコア１２囲むリムを形成する。コア１２は、研磨性の低い、又はいくつかの状況では、鋼又はいくつかの他の金属などのそれほど高価でない材料で作製することができる。あるいは、コア１２は、例えばポリマー材料で作製することができる。コア１２はまた、２つ以上の材料を含むこともできる。例えば、コア１２は、鋼又はアルミニウムなどの金属から部分的に、ポリマー材料から部分的に作製することができる。コア１２は、研磨物品１４に構造的支持を付与することができる。コア１２は、回転運動のために研削ホイール１０をスピンドル（図示せず）上に取り付けることができるように、貫通孔又はキャビティ１６を提供することができる。
図２は、研磨物品１４の断面図を示している。示してあるように、研磨物品１４は、ブロンズ粒子１８及び合金２０などの金属部材を含む金属マトリックス成分を含む。金属マトリックス成分は、研磨粒子成分及びフィラー粒子成分を一緒に保持する結合剤として作用することができる。金属マトリックス成分はまた、ポリイミドを含むことができるポリマー結合剤を含むこともできる。研磨物品１４は、更に、金属マトリックス成分内に埋め込まれた研磨粒子２２を含む研磨粒子成分を含む。研磨物品１４は、金属マトリックス成分内に埋め込まれたフィラー粒子２４を含むフィラー粒子成分を更に含む。研磨粒子２２は、フィラー粒子２４よりも高い硬度を有する。示してあるように、フィラー粒子２４は、第１の金属層２６によって少なくとも部分的にコーティングされている。
各成分は、研磨物品１４の異なる体積パーセント（体積％）及び重量パーセント（重量％）を占める。例えば、金属マトリックス成分は、研磨物品１４の約１０重量％～約５０重量％の範囲、又は研磨物品１４の約２０重量％～約４０重量％の範囲であることができ、又は研磨物品１４の１５重量％、２０、２５、３０、３５、４０、４５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。更に、金属マトリックス成分は、研磨物品１４の約４０体積％～約９０体積％の範囲、又は研磨物品１４の約５０体積％～約８０体積％の範囲であることができ、又は研磨物品１４の約４０体積％、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、若しくは８５体積％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。
図２に示すように、金属マトリックス成分は複数の金属粒子を含む。平均して、約５０重量％～約１００重量％、又は９０重量％～約１００重量％、又は５５重量％、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０重量％、若しくは９５重量％未満、と同等、若しくは、を超える金属粒子の硬度は、研磨粒子成分の硬度よりも低い。いくつかの実施例では、個々の金属粒子の硬度は、約２モース硬度～約８モース硬度の範囲、又は約４モース硬度～約６モース硬度の範囲であり、又は３モース硬度、４、５、６、若しくは７モース硬度未満、と同等、若しくは、を超える。
個々の金属粒子は、１つ以上の異なる金属、合金、又はこれらの組み合わせを含むことができる。例えば、金属マトリックス成分の金属粒子は、元素状錫、元素状銀、元素状銅、ブロンズ、これらの合金、又はこれらの混合物を含むことができる。
いくつかの実施例では、金属粒子は１００重量％のブロンズである。他の実施例では、金属粒子は、ブロンズが、研磨物品１４の約１０重量％～約５０重量％の範囲、又は研磨物品１４の約２０重量％～約３０重量％の範囲であるように、又は研磨物品１４の１５重量％、２０、２５、３０、３５、４０、若しくは４５重量％未満、と同等、若しくは、を超えているように、他の金属を含むことができる。研磨物品１４の重量パーセントに関して、ブロンズは、約１０体積％～約４０体積％の範囲、又は研磨物品１４の約２０体積％～約５０体積％の範囲であることができ、又は研磨物品１４の１５体積％、２０、２５、３０、又は３５体積％の未満、と同等、若しくは、を超えることができる。ブロンズは、様々な異なるグレードのブロンズのうちの１つ以上を含むことができる。好適なグレードのブロンズの例としては、５０／５０ブロンズ、４０／６０ブロンズ、及び６０／４０ブロンズが挙げられる。
ブロンズに加えて、金属マトリックス中に含まれ得る他の金属としては、元素状銀、元素状銅、及び元素状錫の合金が挙げられる。その合金は、金属マトリックス成分を形成するためにブロンズなどの別の金属と共に使用することができる。合金はまた、金属マトリックス成分の１００％を占めるように単独で使用することもできる。合金は、研磨物品１４の約１０重量％～約５０重量％、又は研磨物品１４の約２０重量％～約５０重量％、又は研磨物品１４の約１５重量％、２０、２５、３０、３５、４０、若しくは５５重量％の範囲であることができる。更に、合金は、研磨物品１４の約１０体積％～約５０体積％の範囲、又は約２０体積％～約４０体積％の範囲であることができ、又は研磨物品１４の１５体積％、２０、２５、３０、３５、４０、若しくは４５体積％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。
合金内の元素状銀、元素状銅、及び元素状錫の各々の量は様々な量から選択することができる。例えば、元素状銀は、合金の約１重量％～約２０重量％の範囲、又は合金の約５重量％～約１５重量％の範囲であることができ、又は合金の５重量％、１０、又は１５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。元素状銅は、合金の約３０重量％～約６０重量％の範囲、又は合金の約４０重量％～約５０重量％の範囲であることができ、又は合金の３５重量％、４０、４５、５０、若しくは５５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。元素状錫は、合金の約３０重量％～約６０重量％の範囲、又は合金の約４０重量％～約５０重量％の範囲であることができ、又は合金の３５重量％、４０、４５、５０、若しくは５５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。いくつかの例では、合金は、１０重量％の元素状銀、４５重量％の元素状銅、及び４５重量％の元素状錫である。
金属マトリックス成分は、更に、ポリマー結合剤及び金属粒子が接続ネットワークを形成するように金属粒子と一緒に混合されるポリマー結合剤を含むことができる。ポリマー剤の使用は、金属マトリックスの特性を微調整して、異なる種類の研磨粒子に適合させることができる。いくつかの実施例では、ポリマー結合剤は、ポリイミド、又はポリイミドを含む組成物であってもよい。ポリイミドを使用する１つの利点は、耐熱性であり、研磨物品の形成中に高温に耐えることができる点にある。
フィラー粒子成分は金属マトリックス成分内に分散されている。フィラー粒子成分は、研削を補助することができる潤滑性を有することができる。例えば、フィラー粒子成分は、基材とのより良好な接触を促進することができ、それにより、研磨物品を使用するデバイスの消費電力（power draw）を低減することができる。フィラー粒子成分は、研磨物品１４の約５体積％～約４０体積％の範囲、又は研磨物品１４の約１５体積％～約３０体積％の範囲であることができ、又は研磨物品１４の約１０体積％、１５、２０、２５、３０、若しくは３５体積％未満、と同等、若しく、を超えることができる。更に、フィラー粒子成分は、研磨物品１４の約２重量％～約２０重量％の範囲、又は研磨物品１４の約５重量％～約１０重量％の範囲であることができ、又は研磨物品１４の５重量％、１０、若しくは１５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。フィラー粒子成分は複数のフィラー粒子２４を含むことができる。平均して、フィラー粒子２４の各々の硬度は研磨粒子成分の硬度よりも低い。例えば、フィラー粒子２４の硬度は、平均して、約０．５モース硬度～約８モース硬度の範囲、又は約０．５モース硬度～約４モース硬度の範囲、又は約１モース硬度、２、３、４、５、６、若しくは７モース硬度の範囲であることができる。好適なフィラー粒子２４の例としては、グラファイト粒子、窒化ホウ素粒子（例えば六方晶窒化ホウ素粒子）、ガラス粒子、窒化ケイ素粒子、バインダーコークス粒子、又はこれらの混合物が挙げられる。
研磨物品１４のいくつかの例では、フィラー粒子成分は、大部分がグラファイト粒子から形成される。例えば、フィラー粒子２４の約５０重量％～約１００重量％、又は約９０重量％～約１００重量％、又は５５重量％、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、又は９５重量％未満、と同等、若しくは超は、グラファイト粒子である。
グラファイトは、他のフィラー粒子と共に良好な潤滑剤である。フィラー粒子２４と金属マトリックス成分との間の良好な接着は、研磨物品の適切な性能を促進することができる。しかしながら、潜在的な問題点は、フィラー粒子２４が金属マトリックス成分及び研磨粒子成分と混合されると、フィラー粒子２４とマトリックス成分との間の結合が弱くなり得る点である。例えば、グラファイトフィラー粒子は、それらが研磨粒子成分又は金属マトリックス成分と接触すると、汚れてしまう場合がある。グラファイトの汚れは、研磨物品１４の成分間の接着を弱める場合がある。しかしながら、フィラー粒子２４を第１の金属層２６で少なくとも部分的にコーティングすると、金属マトリックス成分との良好な接着が促進され、実質的に汚れを防止することができる。
フィラー粒子成分の部分のフィラー粒子２４がコーティングされている程度は、各フィラー粒子２４がコーティングされている程度及びコーティングされているフィラー粒子２４の数の両方に関して、様々な値から選択することができる。例えば、フィラー粒子２４の約２０重量％～約１００重量％、又は約５０重量％～約１００重量％、又は約２５重量％、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５重量％は、少なくとも部分的にコーティングされてもよい。これらのコーティングされたフィラー粒子２４のうち、フィラー粒子成分の部分のそれらのフィラー粒子２４の表面積の約２０％～約１００％、又は約８０％～約１００％、又は２５％、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５％未満、と同等、若しくは超が、第１の金属層２６によってコーティングされている。
第１の金属層２６は、フィラー粒子成分の約０．１重量％～約４０重量％の範囲、又は約１重量％～約１０重量％の範囲であることができ、又は０．５重量％、１、５、１０、１５、２０、２５、３０、若しくは３５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。第１の金属層２６の厚さは、約０．１ミクロン～約５ミクロンの範囲、又は約０．１ミクロン～約１ミクロンの範囲であることができ、又は０．５ミクロン、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、若しくは４．５ミクロン未満、と同等、若しくは、を超えることができる。
第１の金属層２６は連続層であり得る。これは図２に示されており、第１の金属層２６は完全に接続されている。あるいは、第１の金属層２６は不連続層の場合がある。例えば、第１の金属層２６は、フィラー粒子２４に沿って分散されたいくつものパッチ又は塊り（globs）を形成する場合がある。
第１の金属層２６は少なくとも１つの金属を含む。１つ以上の金属は、第１の金属層２６の約７０重量％～約１００重量％の範囲、又は約９０重量％～約１００重量％の範囲であることができ、７５重量％、８０、８５、９０、若しくは９５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。少なくとも１つの金属は、任意の好適な金属、例えば元素状銅、元素状錫、元素状銀、ブロンズ、元素状クロム、元素状チタン、又はこれらの合金であり得る。使用すべき金属又は合金を決定するファクターとしては、第１の金属層２６と金属マトリックス成分との間に形成される結合の強度を挙げることができる。更に、特定の金属は、研磨粒子成分の硬度よりも硬度が低いため、選択することができる。いくつかの実施例によれば、第１の金属層２６は、元素状ニッケル、その合金、又はこれらの組み合わせを実質的に含まない。
研磨物品１４のいくつかの追加の例では、第２の金属層は、フィラー粒子成分を少なくとも部分的にコーティングすることができる。第２の金属層は、第１の金属層２６によって既に少なくとも部分的にコーティングされているフィラー粒子２４をコーティングすることができる。すなわち、第２の金属層は、第１の金属層２６、又は少なくとも部分的にコーティングされているフィラー粒子２４のコーティングされていない部分を、本質的にコーティングすることができる。第２の金属層は、第１の金属層２６によってまだコーティングされていないフィラー粒子２４をコーティングすることができる。第２の金属層は、層の厚さ及び各フィラー粒子２４において占める重量パーセントを含む、第１の金属層２６の特性のうちの多くを共有することができる。更に、第２の金属層は、第１の金属層２６に適するとして本明細書に記載される任意の金属又は合金を含んでもよく、それらは第１の金属層２６に含まれる金属又は合金と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。
図２に示すように、第１の金属層２６、金属マトリックス、及び研磨粒子成分のうちの少なくとも１つの間に境界面が形成される。本明細書に記載されるように、研磨物品１４の性能は、成分間の接続の完全性が増すと増大する。したがって、境界面に形成される接続は、研磨物品１４の性能を向上させるのに役立ち得る。第２の金属層を含む研磨物品１４の例では、第１の金属層２６、第２の金属層、金属マトリックス成分、及び研磨粒子成分のうちの少なくとも１つの間に境界面を形成することができる。
研磨粒子成分は、研磨物品１４の約１０体積％～約４０体積％の範囲、又は約２０体積％～約３０体積％の範囲であることができ、又は１５体積％、２０、２５、３０、又は３５体積％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。研磨粒子成分は、研磨物品１４の約５重量％～約４０重量％の範囲、又は約１０重量％～約２０重量％の範囲であることができ、又は１０重量％、１５、２０、２５、３０、若しくは３５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。
研磨粒子成分は複数の研磨粒子２２を含む。平均して、研磨粒子２２の硬度は、約６モース硬度～約１２モース硬度の範囲、又は約７モース硬度～約９モース硬度の範囲であり、又は７モース硬度、８、９、１０、若しくは１１モース硬度未満、と同等、若しくは、を超える。研磨粒子２２は、ダイヤモンド粒子、立方晶窒化ホウ素粒子、又はこれらの混合物などの様々な好適な研磨粒子のいずれかから選択することができる。
研磨粒子成分中の各研磨粒子２２の量は、様々な好適な量から選択することができる。例えば、研磨粒子２２の約５０重量％～約１００重量％、又は約９０重量％～約１００重量％、又は５５重量％、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５重量％未満、と同等、若しくは、超は、ダイヤモンド粒子であり得る。
図２に示すように、いくつかの状況では、フィラー粒子２４と同様の方法で研磨粒子２２を第３の金属層２８でコーティングすることが望ましい場合がある。これは、研磨粒子２２と金属マトリックス成分とフィラー粒子２４との間のより良好な結合を促進することができる。研磨粒子成分の研磨粒子２２がコーティングされている程度は、各研磨粒子２２がコーティングされている程度及びコーティングされている研磨粒子２２の数の両方に関して、様々な値から選択することができる。例えば、各研磨粒子２２の約２０重量％～約１００重量％、又は約５０重量％～約１００重量％、又は約２５重量％、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５重量％は、少なくとも部分的にコーティングされてもよい。これらのコーティングされた研磨粒子２２のうち、これらの研磨粒子２２の表面積の約２０％～約１００％、又は約８０％～約１００％、又は２５％、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、若しくは９５％未満、と同等、若しくは超が、第３の金属層２８によってコーティングされている。
第３の金属層２８は、研磨粒子成分の約１重量％～約４０重量％の範囲、又は約１重量％～約１０重量％の範囲であることができ、又は５重量％、１０、１５、２０、２５、３０、若しくは３５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。第３の金属層２８の厚さは、約０．１ミクロン～約５ミクロンの範囲、又は約０．１ミクロン～約１ミクロンの範囲であることができ、又は０．５ミクロン、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、若しくは４．５ミクロン未満、と同等、若しくは、を超えることができる。
第３の金属層２８は連続層であり得る。これは図２に示されており、第３の金属層２８は完全に接続されている。あるいは、第３の金属層２８は不連続層であり得る。例えば、第３の金属層２８は、研磨粒子２２に沿って分散されたいくつものパッチ又は塊りを形成する場合がある。
第３の金属層２８は少なくとも１つの金属を含む。その金属は、第３の金属層２８の約７０重量％～約１００重量％の範囲、又は約９０重量％～約１００重量％の範囲であることができ、７５重量％、８０、８５、９０、若しくは９５重量％未満、と同等、若しくは、を超えることができる。特定の金属は、元素状銅、元素状錫、元素状銀、ブロンズ、又はこれらの合金を含む多くの異なる金属のうちの１つであり得る。使用すべき金属又は合金を決定するファクターとしては、第３の金属層２８と金属マトリックス成分との間に形成される結合の強度を挙げることができる。更に、特定の金属は、研磨粒子２２の硬度よりも硬度が低いため、選択することができる。いくつかの実施例によれば、第３の金属層２８は、元素状ニッケル、その合金、又はこれらの組み合わせを実質的に含まない。
研磨物品１４のいくつかの追加の例では、第４の金属層は、研磨粒子成分を少なくとも部分的にコーティングすることができる。第４の金属層は、第３の金属層２８によって既に少なくとも部分的にコーティングされている研磨粒子２２をコーティングすることができる。すなわち、第４の金属層は、第３の金属層２８、又は少なくとも部分的にコーティングされている研磨粒子２２のコーティングされていない部分を、本質的にコーティングすることができる。更に、第４の金属層は、第３の金属層２８によってまだコーティングされていない研磨粒子２２をコーティングすることができる。第４の金属層は、各研磨粒子２２の層の厚さ及び重量パーセントを含む、第３の金属層２８の特性のうちの多くを共有することができる。更に、第４の金属層は、第３の金属層２８の任意の金属又は合金を含むことができる。あるいは、第４の金属層は、第３の金属層２８の金属とは異なる少なくとも１つの金属を含むことができる。
図２に示すように、第３金属層２８、金属マトリックス成分、及び研磨粒子成分のうちの少なくとも１つの間に境界面が形成される。研磨物品１４の性能は、その中にある成分間の接続の完全性が増すと増大し得る。したがって、境界面に形成された接続は、研磨物品１４の性能を向上させるのに役立ち得る。第４の金属層を含む研磨物品１４の例では、第１の金属層２６、第３の金属層、金属マトリックス、及びフィラー粒子成分の組み合わせのいずれの間にも境界面を形成することができる。
フィラー粒子２４と同様に、第１の金属層２６、第２の金属層、金属マトリックス成分、研磨粒子成分、第３の金属層２８、及び第４の金属層の組み合わせのいずれの間にも境界面を形成することができる。これにより、研磨物品１４の性能を向上させることができる。
様々な実施例によれば、研磨物品１４を使用する方法には、研磨物品１４を含むホイールと基材を接触させることが含まれる。次いで、ホイールを基材に対して回転させることができる。ホイールが回転すると、材料が基材から除去される。研磨物品１４は、炭化タングステンなどの硬質又は脆性な材料を機械加工するのに好適であり得る。そのような材料は、工具、例えばドリル又はミリングツールのための前駆工作物（precursor work pieces）中に存在し得る。
本明細書に記載されるように、炭化タングステンなどの材料は硬質又は脆性である。これにより、研磨物品１４を組み込んでいるデバイスによって消費される電力量が増大する場合がある。しかしながら、本明細書の実施例で示すように、少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子成分をほとんど又は全く有していない対応する物品を使用する同じ条件下、同じ合計切削量の生成と比べると、８ｍｍ３／ｍｍ／秒の合計切削量を生成するために研磨物品１４を使用するデバイスによって消費される電力は少なくなる。
様々な実施形態によれば、研磨物品１４を形成する方法は、フィラー粒子成分のフィラー粒子２４を第１の金属層２６又は第２の金属層で少なくとも部分的にコーティングすることを含む。少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子２４は、金属マトリックス成分の金属及び樹脂（例えばポリアミド樹脂）と混合されて、混合物を形成する。十分に混合した後、研磨粒子成分の研磨粒子２２を混合物に添加し、混合物を更に混合する。研磨粒子２２は、任意選択的に、第３の金属層２８又は第４の金属層でコーティングすることができる。
混合物を十分に混合した後、型内に堆積させることができる。いくつかの例では、研磨物品１４がコア１２の周囲に形成するように型内にコア１２を予め配置することができる。コア１２を含まない例では、その場合、型は、その中に混合物が堆積される開放構造であることができ、研磨物品１４は後改質ステップでコアに接着させることができる。
型はプレスすることができ、型の温度を約３４５℃～約５００℃に、又は約４１０℃～約４３０℃に、又は４１０℃、３５０、３６０、３７０、３８０、３９０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０、４７０、４８０、若しくは４９０℃未満、と同等、若しくは、を超える温度に、上昇させ、保持することができる。次いで、型の温度を、約１６０℃～約２００℃、又は約１７０℃～約１９０℃、又は１７０℃、１８０、若しくは１９０℃未満、と同等、若しくは、を超える温度に低下させ、保持することができる。次いで、型の温度を室温まで下げることができ、研磨物品１４を取り出す。
フィラー粒子２４又は研磨粒子２２を少なくとも部分的にコーティングすることは、単にコーティングされていないフィラー粒子又はコーティングされていない研磨粒子２２を金属マトリックス成分に添加して、研磨物品１４を形成することとは異なる前処理ステップであり得る。
フィラー粒子２４又は研磨粒子２２をコーティングする１つの好適な方法では、沈殿コーティングによってコーティングすることができる。例えば、フィラー粒子２４をコーティングするために、最初に、それらは金属を含有する水溶液又はスラリーに曝露することができる。これにより、金属を含有する塩がフィラー粒子２４の表面に堆積する。その後の加熱によりその沈殿塩は分解され、フィラー粒子２４の表面上に第１の金属層２６を残す。他のバリエーションでは、沈殿及び堆積プロセスを開始するために、ゾルゲル法を使用することができる。これらの方法のバリエーション全てにおいて、沈殿剤の濃度勾配、ｐＨ、温度、又は他の前駆体分解を使用して、フィラー粒子２４上のコーティングとして第１の金属層２６を得ることができる。
フィラー粒子２４上に溶融、溶液、又はスラリーの形態における金属の噴霧（噴霧乾燥又は噴霧霧化）は、コーティングされたフィラー粒子２４を得る別の好適な方法である。更に、フィラー粒子２４の表面に金属を電気めっきすることは、フィラー粒子２４をコーティングする別の方法であり得る。
フィラー粒子２４を金属でコーティングする別の好適な方法は、プラズマ蒸着法であり得る。この方法は、気相から薄膜としてコーティングを成長させることを含むことができる。この方法では、フィラー粒子２４は、フィラー粒子２４の表面上での金属の堆積及び／又は成長を促進する条件下で金属の蒸気に曝露される。この方法では、金属を揮発性にし、その揮発性金属がフィラー粒子２４の表面に接触するような条件下に金属が置かれ、その表面で蒸気金属が堆積して金属コーティングを形成する。
別途注記のない限り、実施例及び本明細書の他の部分における全ての部、百分率、比率等は、体積によるものである。特に記載のない限り、他の全ての試薬はＳｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓｔ．Ｌｏｕｉｓ，Ｍｉｓｓｏｕｒｉ）などのファインケミカル業者から入手したか、又は入手可能であり、あるいは知られている方法で合成することができる。
本実施例で使用される材料及び試薬に関する略語は表１のとおりである。
Figure 0007088598000001
実施例１
マグネトロンスパッタリングによる物理蒸着を使用して銅コーティングされたグラファイト粒子を調製した。コーティングされたグラファイト粒子の調製に使用される装置は、米国特許第８，６９８，３９４号（ＭｃＣｕｔｃｈｅｏｎら）及び米国特許第７，７２７，９３１号（Ｂｒｅｙら）に開示された。最初に、クロムの結合層をグラファイト粒子上に堆積させた。９９．９％の純粋なクロムターゲットを、１８８３グラムのＧＲＡ粒子上へ１０ミリトルのアルゴンスパッタリングガス圧力、２キロワットで、４時間、直流マグネトロンスパッタリングした。粒子は、コーティングプロセス中に４ｒｐｍ（resolutions per minute）混転させた。チャンバにアルゴンを充填し、クロムターゲットを９９．９％の純粋な銅ターゲットで置き換えた。銅を、１０ミリトルのアルゴン圧力、４キロワットの電力で２５時間スパッタリングした。銅コーティング後、スズの薄い層を、同じアルゴン圧力、１キロワット電力で、４時間、スズ金属ターゲットを使用してスパッタリングした。コーティングされたグラファイトの密度は１立方センチメートル当たり２．６０６グラムであり、コーティングされていないグラファイトの密度は１立方センチメートル当たり２．２６３グラムであった。金属の重量パーセントは１３％と計算された。
金属マトリックス成分ＢＲＯ１（９０．６グラム）、ＢＲＯ２（９０．４グラム）、及び銅コーティングされたグラファイト粒子（１９．１グラム）を、ボールミル（Ｃ ａｎｄ Ｍ Ｔｏｐｌｉｎｅ（Ｇｏｌｅｔａ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ）から入手可能なＴＬ－２バレルを有するＲｏｔａｒｙ Ｔｕｍｂｌｅｒ Ｂａｓｅ ２－Ｂａｒ）中で３０分間混合し、それらを一緒に完全に混合した。混合プロセスが完了したら、ＤＩＡ（３１．３グラム）を混合物に添加し、これを振盪してＤＩＡを金属マトリックス粒子中に分散させた。硬化スチール型（外径１０１ミリメートル×内径８０ミリメートル、厚さ１２．２ミリメートル）を調製し、得られた混合物をその容積に添加し、次いで、水平にし、金属マトリックス／ダイヤモンドブレンドを均一に広げて分散させて、研削ホイールリムを作製した。次いで、上部型プレートを加え、アセンブリを一平方インチ当たり４トンの圧力に予圧した。次いで、型を加熱プラテンに入れ、４００～４３５℃において、一平方インチ当たり８トンの圧力で圧縮した。その型をこの温度及び圧力で５分間保持し、次いで、圧力下、１８０～２３５℃の温度に冷却した。次いで、ホイールを型から取り出した。
得られた溝付きホイールは、（体積％）２２．３部のＤＩＡ、２８．９部のＢＲＯ１、２８．８部のＢＲＯ２、及び２０．０部の銅コーティングされたグラファイト粒子を含んでいた。
比較例Ａ
Ｔｙｒｏｌｉｔ Ｓｃｈｌｅｉｆｍｉｔｔｅｌｗｅｒｋｅ Ｓｗａｒｏｖｓｋｉ Ｋ．Ｇ．（Ｓｃｈｗａｚ，Ａｕｓｔｒｉａ）からＳＴＡＲＴＥＣ ＸＰ－Ｐ＋ＤＣとして入手したメタルボンド研削ホイール。
比較例Ｂ
３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）からＷＥＮＤＴ ＮＡＸＯＦＬＵＴＥＭＡＸとして入手した研削ホイール。
比較例Ｃ
３Ｍ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｓａｉｎｔ Ｐａｕｌ，Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ）からＤ３２０ ６３０ＨＪとして入手したハイブリッド溝付きホイール。
比較例Ｄ
Ｓａｉｎｔ Ｇｏｂａｉｎ（Ｃｏｕｒｂｅｖｏｉｅ，Ｆｒａｎｃｅ）からＰＡＲＡＤＩＧＭとして入手した研削ホイール。
研削試験
サンプルの研削ホイールの各々は、以下のように使用する前に、ツルーイング及びドレッシングを行った。サンプルをスチール製のアーバー上に取り付け、バランシングを行った。そのようなプロセスで一般に使用される１２０グリット、Ｈグレード、及びビトリファイドボンドの炭化ケイ素ホイールでサンプルをツルーイングした。サンプルを、１分当たり約５０００表面フィートで運転された炭化ケイ素ホイールの約１／１０表面速度で回転させた。サンプルホイールを回転させながら、ホイールが正確な状態であると見なされるまで、０．００１インチの切削深さ及び１分当たり２０インチの横送り速度でツルーイングした。各サンプルについては、研削のためのグリットを露出させるために２２０メッシュの炭化ケイ素ホイールでドレッシングも行った。２２０メッシュのホワイト酸化アルミニウムスティックを使用したドレッシングは、同じ基準点から開始するために、全ての研削の開始時に完了させた。
次いで、ホイールを、１０％のコバルト、タングステンカーバイドロッド（直径０．５インチ及び長さ４インチ、Ｓａｎｄｖｉｋ（Ｓｔｏｃｋｈｏｌｍ，Ｓｗｅｄｅｎ）から入手した）上に直線的な溝を研削することによって試験した。研削は、ＡＮＣＡ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｅｌｂｏｕｒｎｅ，Ａｕｓｔｒａｌｉａ）から入手したＴＸ７＋グラインダーを用いて行った。２つの試験条件を使用した。両方の条件において、ホイール速度は１秒当たり１８メートルであり、切削の深さは４ミリメートルであり、切削の幅は３．７５ミリメートルであった。試験条件１では、材料除去速度Ｑ’ｗ（１秒当たり１ｍｍのホイール幅で何ｍｍ３の材料が除去されるかを示す）は８ｍｍ３／ｍｍ／秒であり、送り速度は１分当たり１２０ミリメートルであった。試験条件２では、Ｑ’ｗを１０．７ｍｍ３／ｍｍ／秒と設定し、送り速度は１分当たり１６０ミリメートルであった。
試験条件１の下で得られた試験データを、以下の表１及び図１に要約する。
Figure 0007088598000002
試験条件２の下で得られた試験データを、以下の表２及び図２に要約する。
Figure 0007088598000003
本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく、本開示の様々な修正及び変更を当業者が行うことができ、本開示は上記で説明した例示的な実施形態に過度に限定されるべきでないことを理解されたい。
追加の実施形態
以下の例示的な実施形態を示すが、その番号付けは重要度を示すものと解釈されるものではない。
実施形態１は、
金属マトリックス成分と、
金属マトリックス成分内に分散された研磨粒子成分と、
金属マトリックス成分内に分散されたフィラー粒子成分と、
を含み、
フィラー粒子成分の一部が、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされていて、研磨粒子成分の硬度が、フィラー粒子成分の硬度よりも高い、研磨物品を提供する。
実施形態２は、金属マトリックス成分が研磨物品の約１０重量％～約５０重量％である、実施形態１による研磨物品を提供する。
実施形態３は、金属マトリックス成分が研磨物品の約２０重量％～約４０重量％である、実施形態１又は２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４は、金属マトリックス成分が研磨物品の約４０体積％～約９０体積％である、実施形態１～３のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５は、金属マトリックス成分が研磨物品の約５０体積％～約８０体積％である、実施形態１～４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６は、金属マトリックス成分が複数の金属粒子を含む、実施形態１～５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７は、約５０重量％～約１００重量％の金属粒子の硬度が研磨粒子成分の硬度よりも低い、実施形態６による研磨物品を提供する。
実施形態８は、約９０重量％～約１００重量％の金属粒子の硬度が研磨粒子成分の硬度よりも低い、実施形態６又は７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態９は、金属粒子の硬度が約２モース硬度～約８モース硬度の範囲である、実施形態６～８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１０は、金属粒子の硬度が約４モース硬度～約６モース硬度の範囲である、実施形態６～９のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１１は、金属粒子が、元素状錫、元素状銀、元素状銅、ブロンズ、又はこれらの合金を含む、実施形態６～１０のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１２は、金属粒子がブロンズを含む、実施形態６～１１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１３は、金属粒子が１００重量％のブロンズである、実施形態６～１２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１４は、ブロンズが研磨物品の約１０体積％～約６０体積％である、実施形態１３による研磨物品を提供する。
実施形態１５は、ブロンズが研磨物品の約２０体積％～約５０体積％である、実施形態１３又は１４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１６は、ブロンズが研磨物品の約１０重量％～約５０重量％である、実施形態１３～１５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１７は、ブロンズが研磨物品の約２０重量％～約３０重量％である、実施形態１３～１６のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１８は、ブロンズが６０／４０ブロンズ、５０／５０ブロンズ、及び４０／６０ブロンズのうちの少なくとも１つである、実施形態１３～１７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態１９は、金属マトリックス成分が、ブロンズと、元素状銀、元素状銅、及び元素状錫の合金とを含む、実施形態１～１８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２０は、合金が研磨物品の約１０体積％～約５０体積％である、実施形態１９による研磨物品を提供する。
実施形態２１は、合金が研磨物品の約２０体積％～約４０体積％である、実施形態１９又は２０のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２２は、合金が研磨物品の約１０重量％～約５０重量％である、実施形態１９～２１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２３は、合金が研磨物品の約２０重量％～約４０重量％である、実施形態１９～２２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２４は、元素状銀が合金の約１重量％～約２０重量％である、実施形態１９～２３のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２５は、元素状銀が合金の約５重量％～約１５重量％である、実施形態１９～２４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２６は、元素状銅が合金の約３０重量％～約６０重量％である、実施形態１９～２５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２７は、元素状銅が合金の約４０重量％～約５０重量％である、実施形態１９～２６のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２８は、元素状錫が合金の約３０重量％～約６０重量％である、実施形態１９～２７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態２９は、元素状錫が合金の約４０重量％～約５０重量％である、実施形態１９～２８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３０は、フィラー粒子成分が研磨物品の約５体積％～約４０体積％である、実施形態１～２９のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３１は、フィラー粒子成分が研磨物品の約１５体積％～約３０体積％である、実施形態１～３０のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３２は、フィラー粒子成分が研磨物品の約２重量％～約２０重量％である、実施形態１～３１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３３は、フィラー粒子成分が研磨物品の約５重量％～約１０重量％である、実施形態１～３２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３４は、フィラー粒子成分が複数のフィラー粒子を含む、実施形態１～３３のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３５は、フィラー粒子の硬度が約０．５モース硬度～約８モース硬度の範囲である、実施形態３４による研磨物品を提供する。
実施形態３６は、フィラー粒子の硬度が約０．５モース硬度～約４モース硬度の範囲である、実施形態３４又は３５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３７は、フィラー粒子が、グラファイト粒子、窒化ホウ素粒子、ガラス粒子、窒化ケイ素粒子、バインダーコークス粒子、又はこれらの混合物である、実施形態３４～３６のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３８は、フィラー粒子の約５０重量％～約１００重量％がグラファイト粒子である、実施形態３４～３７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態３９は、フィラー粒子の約９０重量％～約１００重量％がグラファイト粒子である、実施形態３４～３８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４０は、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされているフィラー粒子成分の部分が、フィラー粒子の約１重量％～約１００重量％である、実施形態３４～３９のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４１は、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされているフィラー粒子成分の部分が、フィラー粒子の約５０重量％～約１００重量％である、実施形態３４～４０のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４２は、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされているフィラー粒子成分の部分の各フィラー粒子の表面積の約２０％～約１００％が、第１の金属層によってコーティングされている、実施形態３４～４１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４３は、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされているフィラー粒子成分の部分の各フィラー粒子の表面積の約８０％～約１００％が、第１の金属層によってコーティングされている、実施形態３４～４２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４４は、第１の金属層がフィラー粒子成分の約０．１重量％～約４０重量％である、実施形態１～４３のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４５は、第１の金属層がフィラー粒子成分の約１重量％～約１０重量％である、実施形態１～４４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４６は、第１の金属層の厚さが約０．１ミクロン～約５ミクロンの範囲である、実施形態１～４５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４７は、第１の金属層の厚さが約０．１ミクロン～約１ミクロンの範囲である、実施形態１～４６のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４８は、第１の金属層が連続層である、実施形態１～４７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態４９は、第１の金属層が不連続層である、実施形態１～４８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５０は、第１の金属層が金属を含む、実施形態１～４９のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５１は、金属が第１の金属層の約７０重量％～約１００重量％である、実施形態５０による研磨物品を提供する。
実施形態５２は、金属が第１の金属層の約９０重量％～約１００重量％である、実施形態５０又は５１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５３は、金属が、元素状銅、元素状錫、元素状銀、ブロンズ、又はこれらの合金である、実施形態５０～５２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５４は、第１の金属層が元素状ニッケル、これらの合金、又はこれらの組み合わせを実質的に含まない、実施形態５０～５３のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５５は、フィラー粒子成分を少なくとも部分的にコーティングする第２の金属層を更に含む、実施形態１～５４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５６は、第２の金属層が第１の金属層の金属とは異なる金属を含む、実施形態５５による研磨物品を提供する。
実施形態５７は、第１の金属層、金属マトリックス、及び研磨粒子成分のうちの少なくとも１つの間に境界面を更に備える、実施形態１～５６のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態５８は、第１の金属層、第２の金属層、金属マトリックス、及び研磨粒子成分のうちの少なくとも１つの間に境界面を更に備える、実施形態５５による研磨物品を提供する。
実施形態５９は、研磨粒子成分が研磨物品の約１０体積％～約４０体積％である、実施形態１～５８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６０は、研磨粒子成分が研磨物品の約２０体積％～約３０体積％である、実施形態１～５９のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６１は、研磨粒子成分が研磨物品の約５重量％～約４０重量％である、実施形態１～６０のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６２は、研磨粒子成分が研磨物品の約１０重量％～約２０重量％である、実施形態１～６１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６３は、研磨粒子成分が複数の研磨粒子を含む、実施形態１～６２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６４は、研磨粒子の硬度が約６モース硬度～約１２モース硬度の範囲である、実施形態６３による研磨物品を提供する。
実施形態６５は、金属粒子の硬度が約７モース硬度～約９モース硬度の範囲である、実施形態６３又は６４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６６は、研磨粒子がダイヤモンド粒子及び立方晶窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つである、実施形態６３～６５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６７は、研磨粒子の約５０重量％～約１００重量％がダイヤモンド粒子である、実施形態６３～６６のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６８は、研磨粒子の約９０重量％～約１００重量％がダイヤモンド粒子である、実施形態６３～６７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態６９は、研磨粒子の一部が研磨粒子の一部を少なくとも部分的にコーティングする第３の金属層を含む、実施形態６３～６８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７０は、研磨粒子の部分が研磨粒子の約２０重量％～約１００重量％である、実施形態６９による研磨物品を提供する。
実施形態７１は、研磨粒子の部分が研磨粒子の約５０重量％～約１００重量％である、実施形態６９又は７０のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７２は、研磨粒子の部分の各研磨粒子の表面積の約２０％～約１００％が第３の金属層によってコーティングされている、実施形態６９～７１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７３は、研磨粒子の部分の各研磨粒子の表面積の約８０％～約１００％が第３の金属層によってコーティングされている、実施形態６９～７２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７４は、第３の金属層が連続層である、実施形態６９～７３のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７５は、第３の金属層が不連続層である、実施形態６９～７４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７６は、第３の金属層が金属を含む、実施形態６９～７５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７７は、金属が第３の金属層の約７０重量％～約１００重量％である、実施形態７６による研磨物品を提供する。
実施形態７８は、金属が第３の金属層の約９０重量％～約１００重量％である、実施形態７６又は７７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態７９は、金属が元素状銅、元素状錫、元素状銀、ブロンズ、又はこれらの混合物である、実施形態７６～７８のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８０は、第３の金属層が元素状ニッケル又はこれらの合金を実質的に含まない、実施形態７６～７９のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８１は、第３の金属層の厚さが約０．１ミクロン～約５ミクロンの範囲である、実施形態６９～８０のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８２は、第３の金属層の厚さが約０．１ミクロン～約１ミクロンの範囲である、実施形態６９～８１のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８３は、第３の金属層を少なくとも部分的にコーティングする第４の金属層を更に含む、実施形態６９～８２のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８４は、第４の金属層が金属を含み、第４の金属層が第３の金属層とは異なる組成を有する、実施形態８３による研磨物品を提供する。
実施形態８５は、第１の金属層、第２の金属層、金属マトリックス、研磨粒子成分、第３の金属層、及び第４の金属層のうちの少なくとも１つの間に境界面を更に備える、実施形態８３又は８４のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８６は、
金属マトリックス成分がブロンズと、元素状銀、元素状銅、及び元素状錫の合金とを含み、
フィラー粒子がグラファイトを含み、
研磨粒子がダイヤモンドを含む、実施形態１～８５のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８７は、
金属マトリックス成分が研磨物品の約３０重量％～約６０重量％であり、
フィラー粒子成分が研磨物品の約５重量％～約２０重量％であり、
フィラー粒子成分が研磨物品の約５重量％～約２０重量％である、実施形態１～８６のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８８は、物品がホイールである、実施形態１～８７のいずれか１つによる研磨物品を提供する。
実施形態８９は、実施形態１～８８のいずれか１つによる研磨物品を使用する方法であって、
基材をホイールと接触させることと、
ホイールを基材に対して回転させることと、
を含む、方法を提供する。
実施形態９０は、少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子成分を含まない対応する物品を使用する同じ条件下、同じ合計切削量の生成と比べると、８ｍｍ３／ｍｍ／秒の合計切削量を生成するために物品によって消費される電力が少ない、実施形態８９による方法を提供する。
実施形態９１は、基材がドリルビット前駆体である、実施形態８９又は９０のいずれかに１つによる方法を提供する。
実施形態９２は、基材が炭化タングステンを含む、実施形態８９～９１のいずれか１つによる方法を提供する。
実施形態９３は、実施形態１～９２のいずれか１つによる研磨物品を形成する方法であって、
フィラー粒子成分を第１の金属層で少なくとも部分的にコーティングすることと、
少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子成分、金属マトリックス、及び樹脂を混合して、混合物を形成することと、
研磨粒子成分をその混合物に添加し、混合物を更に混合することと、
その混合物を型と接触させることと、
を含む、方法を提供する。
実施形態９４は、樹脂がポリアミド樹脂を含む、実施形態９３による方法を提供する。
実施形態９５は、型をプレスすることを更に含む、実施形態９３又は９４のいずれか１つによる方法を提供する。
実施形態９６は、型の温度を上昇させることを更に含む、実施形態９５による方法を提供する。
実施形態９７は、温度を約３４５℃～約５００℃に上昇させる、実施形態９６による方法を提供する。
実施形態９８は、温度を約４１０℃～約４３０℃に上昇させる、実施形態９６又は９７のいずれか１つによる方法を提供する。
実施形態９９は、型の温度を低下させることを更に含む、実施形態９６～９８のいずれか１つによる方法を提供する。
実施形態１００は、型の温度を約１６０℃～約２３５℃に低下させる、実施形態９９による方法を提供する。
実施形態１０１は、型の温度を約１７０℃～約１９０℃に低下させる、実施形態９９又は１００のいずれか１つによる方法を提供する。
実施形態１０２は、フィラー粒子成分が、プラズマ蒸着によって金属でコーティングされている、実施形態９３～１０１のいずれか１つによる方法を提供する。

Claims (12)

  1. 金属マトリックス成分と、
    前記金属マトリックス成分内に分散された研磨粒子成分と、
    前記金属マトリックス成分内に分散されたフィラー粒子成分と、
    を含み、前記フィラー粒子成分の一部が、第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされていて、前記研磨粒子成分の硬度が、前記フィラー粒子成分の硬度よりも高く、
    前記第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされた前記フィラー粒子成分が、前記第１の金属層の第１の金属とは異なる第２の金属を含む第２の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされている、
    研磨物品。
  2. 前記金属マトリックス成分が複数の金属粒子を含む、請求項１に記載の研磨物品。
  3. 約５０重量％～約１００重量％の前記金属粒子の硬度が前記研磨粒子成分の硬度よりも低い、請求項２に記載の研磨物品。
  4. 前記金属マトリックス成分が、ブロンズと、元素状銀、元素状銅、及び元素状錫の合金とを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の研磨物品。
  5. 前記フィラー粒子成分が複数のフィラー粒子を含み、前記フィラー粒子が、グラファイト粒子、窒化ホウ素粒子、ガラス粒子、窒化ケイ素粒子、バインダーコークス粒子、又はこれらの混合物である、請求項１～４のいずれか一項に記載の研磨物品。
  6. 前記第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされているフィラー粒子成分の部分が、前記フィラー粒子の約１重量％～約１００重量％である、請求項５に記載の研磨物品。
  7. 前記第１の金属層によって少なくとも部分的にコーティングされる前記フィラー粒子成分の部分の各フィラー粒子の表面積の約２０％～約１００％が、前記第１の金属層によってコーティングされている、請求項１～６のいずれか一項に記載の研磨物品。
  8. 前記第１の金属層が、元素状銅、元素状錫、元素状銀、ブロンズ、又はこれらの合金を含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の研磨物品。
  9. 前記研磨粒子成分が複数の研磨粒子を含む、請求項１～８のいずれか一項に記載の研磨物品。
  10. 前記研磨粒子がダイヤモンド粒子及び立方晶窒化ホウ素粒子のうちの少なくとも１つである、請求項９に記載の研磨物品。
  11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の研磨物品を形成する方法であって、
    前記フィラー粒子成分を前記第１の金属層で少なくとも部分的にコーティングすることと、
    前記第１の金属層で少なくとも部分的にコーティングされた前記フィラー粒子成分を前記第１の金属層の第１の金属とは異なる第２の金属を含む第２の金属層で少なくとも部分的にコーティングすることと、
    前記第１及び第２の金属層で少なくとも部分的にコーティングされたフィラー粒子成分、前記金属マトリックス、及び樹脂を混合して、混合物を形成することと、
    前記研磨粒子成分を前記混合物に添加し、前記混合物を更に混合することと、
    前記混合物を型と接触させることと、
    を含む、方法。
  12. 前記フィラー粒子成分が、プラズマ蒸着によってコーティングされている、請求項１１に記載の方法。
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