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KR20120101077A - 결합된 연마 물품 및 생성 방법 - Google Patents

결합된 연마 물품 및 생성 방법 Download PDF

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KR20120101077A
KR20120101077A KR1020127015745A KR20127015745A KR20120101077A KR 20120101077 A KR20120101077 A KR 20120101077A KR 1020127015745 A KR1020127015745 A KR 1020127015745A KR 20127015745 A KR20127015745 A KR 20127015745A KR 20120101077 A KR20120101077 A KR 20120101077A
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KR
South Korea
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mol
abrasive article
abrasive
alumina
binder
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KR1020127015745A
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쥘르 끄헬
산드히야 자야라만 루크마니
무뚜 지바난탐
켈리 맥닐
마이케 힐러스
Original Assignee
생-고벵 아브라시프
생-고뱅 어브레이시브즈, 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나로 제조된 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는 연마 물품으로서, 상기 결합재는 알루미나의 총 함량을 약 15mol% 이상으로 포함한다.

Description

결합된 연마 물품 및 생성 방법{BONDED ABRASIVE ARTICLE AND METHOD OF FORMING}
이하는 결합된 연마재, 특히 미세 결정질 알루미나 연마 입자를 포함하는 결합된 연마 물품에 관한 것이다.
연마 도구는 일반적으로 물질 제거 용도를 위한 결합재 중에 연마 입자가 포함되도록 생성된다. 초연마 입자(superabrasive grain)(예를 들어 다이아몬드나 입방정계 질화 붕소(CBN)) 또는 시딩한(seeded)(또는 심지어 시딩하지 않은(unseeded)) 소결 졸 겔 알루미나 연마 입자(미세 결정질 알파-알루미나(MCA) 연마 입자라고도 칭함)는 이와 같은 연마 도구에 사용될 수 있으며, 다양한 재료에 대해서 우수한 연삭 성능(grinding performance)을 제공하는 것으로 알려져 있다. 상기 결합재는 유기 재료 예를 들어 수지, 또는 무기 재료 예를 들어 유리 또는 유리화된 재료일 수 있다. 특히, 유리화된 결합재를 사용하고, MCA 입자나 초연마 입자를 함유하는 결합된 연마 도구는 일관되고 개선된 연삭 성능을 필요로 하는 정밀 금속 부재 및 기타 산업용 부품을 연삭함에 있어서 상업적으로 유용하다.
임의의 결합된 연마 도구, 특히 유리화된 결합재를 사용하는 것은 고온 생성 공정을 필요로 하는데, 이 공정은 연마 입자에 유해한 영향을 미칠 수 있다. 사실상, 연마 도구를 생성하는데 필수적인 고온에서 결합재는 연마 입자, 특히 MCA 입자와 반응할 수 있는데, 이로 인하여 연마재의 고르기(integrity)가 손상되고, 입자의 첨예도(sharpness)와 성능 특성이 저하된다. 결과적으로, 산업은 생성 과정 중 연마 입자가 고온에 의해 분해되는 것을 막기 위해 결합재를 생성하는데 필수적인 생성 온도를 낮추는 쪽으로 이동하고 있다.
예를 들어 MCA 입자와 유리화된 결합재 간 반응의 양을 줄이기 위해서, 미국 특허 제4,543,107호에는 약 900℃만큼의 낮은 온도에서 소성시키기 적당한 결합 조성물을 개시한다. 대안적인 접근 방법으로서, 미국 특허 제4,898,597호는 낮은 소성 온도에서의 유리질 결합에 적당한, 프릿화된(fritted) 재료를 40% 이상 포함하는 결합 조성물을 개시한다. 1100℃ 미만의 온도, 사실 1000℃ 미만의 온도에서 생성될 수 있는 결합재를 사용한 기타 결합된 연마 물품은 미국 특허 제5,203,886호, 미국 특허 제5,401,284호, 미국 특허 제5,536,283호 및 미국 특허 제6,702,867호에 개시된 것들을 포함한다. 하지만, 업계는 이와 같이 결합된 연마 물품의 개선된 성능을 계속 요구하고 있다.
본 발명의 하나의 양태에 의하면, 연마 물품은 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하며, 이 결합재는 알루미나의 총 함량을 약 15mol% 이상으로 포함한다.
본 발명의 다른 양태에 의하면, 연마 물품은 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나로 제조된 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는데, 여기서, 상기 유리질 결합재는 알루미나의 총 함량[CAl2O3](mol%)을 약 15mol% 이상으로 포함한다. 상기 유리질 결합재는 실리카의 총 함량[CSiO2](mol%)을 추가로 포함하며, 상기 유리질 결합재는 [CAl2O3]/[CSiO2] 비가 약 0.2 이상이다.
또 다른 양태에서, 연마 물품은 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나로 제조된 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는데, 여기서 상기 유리질 결합재는 알루미나의 총 함량[CAl2O3]을 약 15mol% 이상, 실리카의 총 함량[CSiO2]을 약 70mol% 이하, 그리고 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O) 및 산화리튬(LiO2)으로 이루어진 알칼리 화합물 군으로부터 선택된 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량[Caoc]을 약 15mol% 이하로 포함한다.
또 다른 양태에 의하면, 연마 물품은 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는데, 여기서 상기 유리질 결합재의 입자 용해 인자(grain dissolution factor)는 약 1.0중량% 이하이다.
또 다른 양태에 의하면, 연마 물품은 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는데, 여기서 상기 유리질 결합재는 분말 결합재의 알루미나 함량[PBMAl2O3]과 유리질 결합재의 총 알루미나 함량[VBMAl2O3] 간 총 알루미나 함량의 변화량[ΔAl2O3](약 15mol% 이하)에 의해 측정되는 연마 입자 용해도를 감소시키기에 충분한 양의 알루미나를 포함하는 분말 결합재로 생성되는데, 여기서 상기 총 알루미나 함량의 변화량 [ΔAl2O3]은 등식 [ΔAl2O3] = ([VBMAl2O3 - PBMAl2O3]/[PBMAl2O3])으로 계산한다.
하나의 양태에 의하면, 연마 물품을 생성하는 방법은 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 결합재 분말과 혼합하는 단계(여기서, 상기 결합재 분말은 약 15mol% 이상의 알루미나를 포함함), 및 상기 혼합물을 미가공 물품으로 생성하는 단계를 포함한다. 본 발명의 방법은 미가공 물품을 약 800℃ 이상의 소성 온도로 가열하여, 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 연마 입자를 포함하는 연마 물품을 생성하는 단계를 추가로 포함한다.
첨부된 도면을 참조함으로써 본 개시 내용은 더욱 잘 이해될 수 있을 것이며, 본 발명의 다수의 특징과 이점은 당업자에게 명백해진다.
도 1은 하나의 구체예에 의한 연마 물품의 생성 방법을 설명한 순서도를 포함한다.
도 2는 하나의 구체예에 의하여 생성된 샘플과 종래의 샘플에 있어서, 동력 소모량 대 연삭 주기 수의 그래프를 포함한다.
도 3은 하나의 구체예에 의하여 생성된 샘플과 종래의 샘플에 있어서, 진직도(straightness) 대 연삭 주기 수의 그래프를 포함한다.
상이한 도면에서 동일한 도면 부호의 사용은 유사하거나 동일한 것임을 나타낸다.
이하는 일반적으로 연마 물품, 특히 결합재 내에 포함되어 있는 연마 입자를 사용하는 결합된 연마 물품에 관한 것이다. 이와 같은 연마 물품은, 예를 들어 제조 공정에 있는 제품의 마감 처리 및/또는 연삭과 같이 다양한 산업 분야에서 물질 제거 용도에서 유용하다. 연마 물품은 다양한 마감 처리 도구, 예를 들어 휠(wheel), 콘(cone), 컵 형태의 물품(cup-shaped article), 혼(hone) 및/또는 스톤(stone)을 제조하는데 적당한 형태와 크기를 가질 수 있다.
도 1은 하나의 구체예에 의하여 연마 물품을 생성하는 방법을 기술한 순서도를 포함한다. 도시된 바와 같이, 본 방법은 연마 입자를 결합재 분말과 혼합함으로써 단계 101에서 개시된다(단계 101). 하나의 구체예에 의하면, 연마 입자는 무기 재료, 예를 들어 산화물을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 연마 입자는 미세 결정질 알루미나(MCA) 입자를 포함할 수 있다.
MCA 또는 졸-겔 알루미나 입자는 바람직하게 시딩하거나 시딩하지 않는 졸-겔 공정에 의해서 제조된다. 본원에 사용된 "졸-겔 알루미나 그릿(sol-gel alumina grit)"이란 용어는 겔을 생성하기 위하여 산화 알루미늄 일수화물 졸을 해교(peptizing)하는 단계, 겔을 건조 및 소성하여 소결하는 단계, 이 소결된 겔을 파괴(breaking), 스크리닝(screening) 및 정립(sizing)하여 알파 알루미나 미세 결정으로 이루어진(예를 들어 알루미나 약 95% 이상 포함) 다결정질 입자를 생성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된 알루미나 그릿이다. 알파 알루미나 미세 결정 이외에도, 초기의 졸은 스피넬, 물라이트, 이산화망간, 티타니아, 마그네시아, 희토류 금속 산화물, 지르코니아 분말 또는 지르코니아 전구체(다량으로, 예를 들어 40중량% 이상으로 첨가될 수 있음) 또는 기타 혼화 가능한 첨가제 또는 전구체를 15중량% 이하로 추가로 포함할 수 있다. 이와 같은 첨가제는 종종 파괴 인성, 경도, 이쇄성, 파괴 역학 또는 건조 거동과 같은 특성들을 개질하기 위해 포함된다. 소결된 졸 겔 알파-알루미나 입자의 제조는 다른 곳에 상세히 기술되어 있다. 이와 같은 제조에 관한 상세 내용은 예를 들어 미국 특허 제4,623,364호, 제4,314,827호 및 동 제5,863,308호에서 살펴볼 수 있으며, 이들의 내용은 본원에 참고로 포함되어 있다.
MCA 입자란 용어는 이론상 밀도가 95% 이상이고, 비커스 경도(Vickers hardness)(500그램)가 500그램에서 18GPa 이상인 알파 알루미나 미세 결정을 60% 이상 포함하는 임의의 입자를 포함하는 것으로 정의된다. 소결된 졸 겔 알파-알루미나 입자는 알파-알루미나 미세 결정들 사이에 분산된 알파-알루미나를 제외한 재료의 판상체(platelet)를 함유할 수 있다. 일반적으로, 상기 알파-알루미나 입자 및 판상체는 이와 같은 형태로 제조될 때 크기가 마이크론 이하이다. 본 발명에 유용한 MCA 연마 입자 제조법과 MCA 연마 입자 유형에 관한 추가의 설명은 미국 특허 제4,623,364호 및 제4,314,827호에 개시된 기본적인 기술을 언급하는, 기타 다수의 특허 및 간행물 중 어느 하나에서 살펴볼 수 있다.
상기 연마 입자에 사용된 미세 결정질 알루미나는 평균 결정자 크기가 1마이크론 미만일 수 있다. 사실상, 임의의 예에서, 미세 결정질 알루미나는 평균 결정자 크기가 약 0.5마이크론 미만일 수 있으며, 특히 약 0.1마이크론 내지 약 0.2마이크론의 범위 내일 수 있다.
부가적으로, 본원의 구체예의 결합된 연마 물품은 2차 연마 입자를 임의의 양으로 사용할 수 있음이 이해될 것이다. 2차 연마 입자가 사용될 때, 이와 같은 연마 입자는 도구 중 총 연마 입자의 약 0.1vol% 내지 약 97vol%, 더욱 바람직하게는 약 30vol% 내지 약 70vol%로 제공될 수 있다. 사용될 수 있는 2차 연마 입자로서는 산화 알루미나, 탄화규소, 입방정계 질화 붕소, 다이아몬드, 플린트와 가넷 입자, 그리고 이것들의 조합을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 그러므로, 본원의 임의의 연마 물품은 연마 입자들의 혼합물을 사용할 수 있으므로, 이 연마 물품은 MCA로 제조된 연마 입자 제1 부분과, 초연마 입자, 단결정 알루미나 및 이것들의 조합으로 이루어진 재료의 군으로부터 선택되는 연마 입자 제2 부분을 포함한다.
결합재 분말에 관하여, 무기 재료, 특히 유리질 결합재를 가지는 최종 생성 연마 물품의 생성을 촉진하는 무기 재료가 사용될 수 있다. 즉, 최종 생성된 결합 연마 물품은 비결정 상을 임의의 양만큼 포함하는 유리질 결합재를 가질 수 있다. 특히, 본원의 구체예의 최종 생성 결합 연마 물품은 본질적으로 비결정 상으로 이루어진 결합재를 가질 수 있다.
특정 예에 있어서, 결합재 분말은 무기 재료, 예를 들어 산화물을 포함할 수 있다. 특히, 결합재 분말은 최종 생성 유리질 결합재를 생성하는데 적당한 프릿 재료(frit material)를 포함할 수 있다. 처음에 고온(예를 들어 1000℃ 이상)으로 소성하고, 냉각, 파쇄 및 정립하여 분말형 재료("프릿")를 생성함으로써 생성되는 프릿 재료는 유리로 생성된 분말 재료를 포함할 수 있다. 이후, 상기 프릿은 원재료, 예를 들어 실리카 및 점토로 유리를 제조하는데 사용되는 초기 소성 온도보다 훨씬 낮은 온도에서 용융될 수 있다.
이하 단락은 결합재 분말 아니면 결합재 성분의 초기 혼합물에 사용될 수 있는 임의의 함량과 임의의 조성물에 대하여 기술한다. 혼합물을 생성함에 있어서 임의의 조성물의 특정 양에 관하여 본원에 언급된 사항은 연마 물품 중 최종 유리질 결합재가 반드시 초기 결합재 분말의 조성과 정확히 동일한 조성을 가질 필요는 없을 수 있음이 이해될 것이다. 특히, 최종 유리질 결합재 중에 존재하는 임의의 옥사이드 화합물의 양은 초기 결합재 분말 중에 존재하는 동일한 옥사이드 화합물의 양과 상이할 수 있는 한편, 기타 옥사이드 성분의 양은 실질적으로 변하지 않고 유지될 수 있다.
본원의 구체예는 프릿 재료를 포함하는 결합재 분말을 사용할 수 있다. 프릿 재료는 산화물, 예를 들어 실리카, 알칼리 옥사이드 화합물, 알칼리 토 옥사이드 화합물 및 이것들의 조합으로 생성될 수 있다. 상기 프릿 재료는 최종 생성된 결합 연마재 중에 유리화된 결합재가 적당히 생성되는 것을 촉진한다. 프릿 재료는 결합재 분말의 100% 이하의 양으로 제공될 수 있으므로, 상기 결합재 분말은 프릿 재료를 소량 포함하지만, 특정 예에서 결합재 분말은 프릿 재료를 결합재 분말의 총중량에 대해서 약 10중량% 내지 약 60중량%로 함유할 수 있다.
하나의 구체예에 의하면, 상기 결합재 분말은 실리카(SiO2)를 임의의 함량으로 포함할 수 있다. 예를 들어 본원의 구체예는 약 35mol% 이상의 실리카로 생성된 결합재 분말을 사용할 수 있다. 다른 구체예에서, 실리카의 양은 더욱 많을 수 있는데, 예를 들어 약 40mol% 이상, 예를 들어 약 45mol% 이상, 및 특히 약 35mol% 내지 약 60mol%의 범위 내, 예를 들어 약 40mol% 내지 약 55mol%일 수 있다.
상기 프릿 재료는 또한 특정 함량의 재료, 예를 들어 산화알루미늄(즉, 알루미나)을 포함할 수도 있다. 알루미나를 특정 함량 포함하는 프릿 재료의 제공은, 열 처리시 알루미나가 증량된 제1 액체 상의 생성을 촉진할 수 있으며, 제1 액체 상에 의해 연마 입자의 용해를 제한할 수 있다. 프릿 재료 중 알루미나의 특히 적당한 함량은 프릿 재료 총 몰의 약 20mol% 이상, 예를 들어 약 25mol% 이상, 약 30mol% 이상, 약 40mol% 이상, 또는 심지어 약 50mol% 이상을 포함할 수 있다. 또한, 알루미나의 총량은 제한될 수 있는데, 예를 들어 약 20mol% 내지 약 75mol%의 범위 내, 예를 들어 약 20 mol% 내지 약 65mol%, 또는 심지어 약 20mol% 내지 약 50mol%일 수 있다.
부가적으로, 최종 생성된 결합재는 알칼리 옥사이드 화합물의 임의의 함량을 포함하는 결합재 분말로 생성될 수 있다. 알칼리 옥사이드 화합물은 주기율표의 1A 족 원소로 표시된 알칼리 화학 종을 사용하는 옥사이드 화합물 및/또는 착물, 예를 들어 산화리튬(Li2O), 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화세슘(Cs2O) 및 이것들의 조합이다.
하나의 구체예에 의하면, 결합재 분말은 총 알칼리 옥사이드 화합물을 약 18mol% 이하로 생성될 수 있다. 다른 예에 있어서, 결합재 분말은, 예를 들어 결합재 분말 총 몰의 약 16mol% 이하, 약 15mol% 이하, 약 12mol% 이하, 약 10mol% 이하, 또는 심지어 약 8.0mol% 이하만큼의 소량의 알칼리 옥사이드 화합물로 생성된다. 본원의 특정 구체예는 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량을 약 2.0mol% 내지 약 18mol% 범위 내, 예를 들어 약 5.0mol% 내지 약 16mol%, 약 8.0mol% 내지 약 15mol%, 그리고 심지어 약 8.0mol% 내지 약 12mol%인 결합재 분말을 생성할 수 있다.
결합재 분말은 특히 적은 함량의 산화리튬을 함유할 수 있는데, 이 산화리튬은 임의의 저온 결합 조성물 중에 더욱 많이 존재할 수 있다. 예를 들어, 임의의 구체예에서, 결합재 분말은 결합재 분말 총 몰의 8.0mol% 미만의 산화리튬, 예를 들어 약 6.0mol% 미만의 산화리튬, 약 5.0mol% 미만의 산화리튬, 그리고 심지어는 약 4.0mol% 미만의 산화리튬으로 생성될 수 있다. 특정 구체예는 약 1.0mol% 내지 약 8.0mol%의 범위 내, 예를 들어 약 2.0mol% 내지 약 6.0mol%, 또는 심지어 약 3.0mol% 내지 약 6.0mol%의 양만큼의 산화리튬을 사용할 수 있다.
결합재 분말은 특정 함량의 산화칼륨으로 생성될 수 있는데, 여기서 상기 특정 함량은 mol%로 측정되는 임의의 기타 알칼리 산화물 재료의 함량 미만일 수 있다. 사실상, 임의의 결합재 분말 조성물은 결합재 분말 총 몰의 약 6.0mol% 이하, 예를 들어 약 5.0mol% 이하, 약 4.0mol% 이하, 또는 심지어 약 3.0mol% 이하의 양의 산화칼륨을 함유할 수 있다. 또한 결합재 분말은 약 0.01mol% 내지 약 6.0mol%의 범위 내, 예를 들어 약 0.1mol% 내지 약 5.0mol%, 그리고 심지어 약 0.2mol% 내지 약 5.0mol%의 산화칼륨의 양으로 생성될 수 있다.
결합재 분말은 특정 함량의 산화나트륨으로 생성될 수 있다. 특히, 산화나트륨의 함량은 기타 임의의 개별 알칼리 옥사이드 화합물, 예를 들어 산화칼륨 또는 산화리튬의 양보다 많을 수 있다. 임의의 결합재 분말 조성물에서, 산화나트륨의 양은 산화칼륨 또는 산화리튬의 양보다 2배 이상 많다. 기타 결합재 분말 조성물은 산화나트륨을, 산화칼륨이나 산화리튬의 양보다 약 3배 이상, 4배 이상, 그리고 특히 약 2배 내지 5배 이상 많이 포함할 수 있다.
임의의 구체예에서, 결합재 분말은 결합재 분말 총 몰의 약 6.0mol% 이상의 산화나트륨으로 생성될 수 있다. 다른 예에서, 결합재 분말은 약 8.0mol% 이상, 약 10mol% 이상, 약 12mol% 이상, 또는 심지어 약 14mol% 이상의 산화나트륨으로 생성될 수 있다. 임의의 결합재 분말은 일정량, 즉 약 6.0mol% 내지 약 18mol% 범위 내, 예를 들어 약 8.0mol% 내지 약 16mol%, 예를 들어 약 10mol% 내지 약 15mol%의 산화나트륨의 양을 함유한다.
최종 유리질 결합재는 임의의 함량의 알칼리 토 옥사이드 화합물로 생성될 수 있는 결합재 분말로 생성될 수 있다. 알칼리 토 옥사이드 화합물은 원소 주기율표의 2A 족에 존재하는 알칼리 토 원소로부터 유래하는 2가 화학 종이 혼입된 옥사이드 화합물 및 착물이다. 즉, 예를 들어 적당한 알칼리 토 옥사이드 화합물로서는 산화마그네슘(MgO), 산화칼슘(CaO), 산화스트론튬(SrO), 산화바륨(BaO) 및 이것들의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 구체예에 의하면, 사용된 결합재 분말은 결합재 분말 총 몰의 약 15mol% 이하의 총 알칼리 토 옥사이드 화합물로 생성될 수 있다. 다른 예에서, 알칼리 토 옥사이드 화합물의 함량은 소량, 예를 들어 약 12mol% 이하, 약 10mol% 이하, 약 8.0mol% 이하, 약 6.0mol% 이하, 약 5.0mol% 이하, 또는 심지어 약 4.0mol% 이하이다. 본원의 특정 구체예는 알칼리 토 옥사이드 화합물의 총 함량을 약 0.05mol% 내지 약 15mol%의 범위 내, 예를 들어, 약 0.1mol% 내지 약 12mol%, 약 0.1mol% 내지 약 10mol%, 약 0.1mol% 내지 약 8.0mol%, 그리고 심지어 약 0.5mol% 내지 약 5.0mol%로 사용할 수 있다.
알칼리 토 옥사이드 화합물 중, 산화마그네슘은 임의의 결합재 분말 조성물에 있어서 기타 알칼리 토 옥사이드 화합물과 비교하였을 때, 최대 함량으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 결합재 분말 중 충분한 양의 산화마그네슘은 결합재 분말 총 몰의 약 0.5mol% 이상, 예를 들어 1.0mol% 이상, 약 1.5mol% 이상의 산화마그네슘을 포함할 수 있으며, 특히 약 0.5mol% 내지 약 5.0mol%, 또는 약 0.5mol% 내지 약 3.0mol%의 산화마그네슘을 포함할 수 있다. 또한 임의의 결합재 분말 조성물은 본질적으로 산화마그네슘이 없을 수 있다.
결합재 분말은 임의의 함량의 산화칼슘을 포함할 수 있다. 특히, 산화칼슘의 함량은 산화마그네슘 함량 미만일 수 있으나, 반드시 모든 결합재 분말 조성물이 이에 해당하지 않을 수도 있다. 예를 들어 본원의 구체예는 결합재 분말 총 몰의 약 5.0mol% 이하, 예를 들어 약 3.0mol% 이하, 약 2.0mol% 이하, 또는 심지어 약 1.0mol% 이하의 산화칼슘으로 생성된 결합재 분말을 사용할 수 있다. 결합재 분말의 특정 혼합물은 약 0.01mol% 내지 약 5.0mol%, 예를 들어 약 0.05mol% 내지 약 3.0mol%, 그리고 심지어는 약 0.05mol% 내지 약 1.0mol%의 산화칼슘으로 생성될 수 있다. 몇몇 경우에서, 결합재 분말은 본질적으로 산화칼슘이 없을 수 있다.
결합재 분말 중 산화바륨의 양은 제한될 수 있는데, 특히 산화마그네슘 및/또는 산화칼슘 함량 미만일 수 있다. 예를 들어 본원의 구체예는 결합재 분말 총 몰의 약 5.0mol% 이하의 산화바륨, 예를 들어 약 3.0mol% 이하, 약 2.0mol% 이하, 또는 심지어 약 1.0mol% 이하의 산화바륨으로 제조된 결합재 분말을 사용할 수 있다. 특히, 상기 결합재 분말은 약 0.01mol% 내지 약 5.0mol%, 예를 들어 약 0.05mol% 내지 약 3.0mol%, 그리고 심지어는 약 0.05mol% 내지 약 1.0mol%의 산화바륨으로 제조될 수 있다. 몇몇 경우에 있어서, 결합재 분말은 본질적으로 산화바륨을 포함하지 않을 수 있다.
본원의 구체예에 의하면, 최종 유리질 결합재는 특정 함량의 알루미나(Al2O3)를 포함하도록 생성될 수 있는 결합재 분말로 생성될 수 있다. 특히, 결합재 분말은 생성시 결합재를 포화시키고 결합재에 의한 열동력학적 입자 용해 잠재성을 감소시키기 위해, 특히 고함량의 알루미나로 생성될 수 있다. 예를 들어 본원의 구체예는 약 14mol% 이상, 예를 들어 약 14.5mol% 이상, 약 15mol% 이상, 약 15.5mol% 이상, 약 16mol% 이상, 약 16.5mol% 이상, 약 17mol% 이상, 약 18mol% 이상, 약 19mol% 이상 또는 심지어 약 20mol% 이상의 알루미나의 양으로 생성된 결합재 분말을 사용할 수 있다. 또한 알루미나의 함량은 제한될 수 있으므로, 이 결합재 분말 조성물은 약 14mol% 내지 약 30mol%, 약 14mol% 내지 약 25mol%, 약 14mol% 내지 약 23mol%, 약 14mol% 내지 약 20mol%, 약 14mol% 내지 약 19mol%, 약 14mol% 내지 약 18mol%, 약 15mol% 내지 약 18mol%, 또는 심지어 약 16mol% 내지 약 18mol%의 알루미나를 함유한다.
상기 언급한 산화물 화학종 이외에, 최종 유리질 결합재는 특정 함량의 산화인(P2O5)을 포함하는 결합재 분말로 생성될 수 있는데, 여기서 상기 산화인은 임의의 저온 결합 조성물에 비하여 특히 소량으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 결합재 분말은 1.0mol% 미만의 산화인으로 생성될 수 있다. 다른 구체예에서, 결합재 분말은 약 0.5mol% 미만의 산화인으로 생성될 수 있다. 특정 예에서, 결합재 분말은 본질적으로 산화인이 없도록 생성될 수 있다.
부가적으로, 결합재 분말은 특정 함량의 산화붕소(B2O3)로 생성될 수 있다. 예를 들어, 결합재 분말은 약 5.0mol% 이상, 약 8.0mol% 이상, 약 10mol% 이상, 약 12mol% 이상, 또는 심지어 약 15mol% 이상의 산화붕소로 생성될 수 있다. 임의의 예에서, 결합재 분말은 약 5.0mol% 내지 약 25mol%, 예를 들어 약 5.0mol% 내지 약 20mol%, 약 10mol% 내지 약 20mol%, 또는 심지어 약 12mol% 내지 약 18mol%의 산화붕소로 생성될 수 있다.
상기 언급한 임의의 화학 종 이외에, 부가의 금속 옥사이드 화합물이 혼합물에 부가되어 최종 유리질 결합재의 생성을 촉진할 수 있다. 몇몇 적당한 부가의 화합물은 전이 금속 원소 산화물, 예를 들어 산화아연, 산화철, 산화망간, 산화티타늄, 산화크롬, 산화지르코늄, 산화비스무트 및 이것들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 부가 금속 옥사이드 화합물 각각은 소량, 예를 들어 약 5.0mol% 이하, 약 3.0mol% 이하, 또는 심지어 약 1.0mol% 이하로 존재할 수 있다.
연마 입자와 결합재 분말의 혼합물을 제조한 후에는, 기타 재료가 혼합물에 부가될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어 임의의 유기 화합물, 예를 들어 결합제 등이 물품의 제조를 촉진하기 위해서 상기 혼합물에 부가될 수 있다. 하나의 특정 구체예에 의하면, 이 혼합물은 임의의 함량의 폴리에틸렌 글리콜, 동물성 접착제, 덱스트린, 말레산, 라텍스, 왁스 에멀젼, PVA, CMC 및 기타 유기 및/또는 무기 결합제를 함유할 수 있다.
부가적으로, 최종 생성된 결합 연마 물품의 생성을 촉진하기 위하여 혼합물에 기타 부가제가 제공될 수 있다. 예를 들어 몇몇 적당한 부가제는 공극 형성제(pore former), 예를 들어 속이 빈 유리 비드, 분쇄한 호두 껍질, 플라스틱재 또는 유기 화합물 비드, 발포 유리 입자 및 발포 알루미나, 연신 입자(elongated grain), 섬유 및 이것들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 기타 유형의 충전재는 무기 재료, 예를 들어 최종 형성된 연마 물품에 색을 제공할 수 있는 안료 및/또는 염료를 포함할 수 있다.
본 발명의 방법은, 단계 101에서 혼합물을 생성한 후, 이 혼합물을 만들어 미가공 물품을 생성함으로써 단계 103에서 계속 진행될 수 있다. 미가공 물품이란, 치밀화(densification)를 완료하기 위해(즉, 완전히 소결하기 위해) 철저히 열처리화되지 않을 수도 있는 미완성 물품을 의미한다. 하나의 구체예에 의하면, 이 혼합물을 생성하는 방법은 압축 공정을 포함할 수 있는데, 여기서 상기 혼합물은 의도한 바대로 최종 생성된 결합 연마 물품의 형태와 유사한 구체적인 형태로 압축된다. 압축 공정은 저온 압축 공정으로 수행될 수 있다. 적당한 압력은 약 10톤 내지 약 300톤의 범위 내일 수 있다.
본 발명의 방법은, 단계 103에서 혼합물을 적당히 생성한 후, 미가공 물품을 가열함으로써 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 연마 입자를 포함하는 연마 물품을 생성함으로써 단계 105에서 계속 진행될 수 있다. 미가공 물품의 가열 공정은 노(furnace)에서 800℃ 이상의 소성 온도로 미가공 물품을 가열하여 연마 물품을 생성하는 단계를 포함할 수 있다. 소성은 일반적으로 유리화된 결합재를 생성하기 적당한 온도(노를 세팅하는 시점에서 결정)에서 수행된다. 본원의 구체예의 생성 공정은 특히 높은 소성 온도, 예를 들어 약 825℃ 이상, 약 850℃ 이상, 약 875℃ 이상, 약 900℃ 이상, 약 910℃ 이상, 약 950℃ 이상, 약 1000℃ 이상, 약 1050℃ 이상, 약 1100℃ 이상, 약 1150℃ 이상, 약 1200℃ 이상, 약 1250℃ 이상, 또는 심지어 약 1300℃ 이상의 온도를 사용할 수 있다. 본 발명의 구체예에 의한 결합된 연마 물품을 생성하는데 사용된 소성 온도는 약 800℃ 내지 약 1400℃의 범위 내, 예를 들어 약 800℃ 내지 약 1300℃의 범위 내, 예를 들어 약 900℃ 내지 약 1400℃의 범위 내, 예를 들어 약 900℃ 내지 약 1300℃의 범위 내, 또는 심지어 약 1100℃ 내지 약 1400℃의 범위 내일 수 있다.
일반적으로, 소성은 공기를 포함하는 대기에서 수행될 수 있다. 일반적으로, 최고 소성 온도의 지속 기간은 약 1시간 이상, 특히 약 1시간 내지 10시간의 범위 내일 수 있다. 물품을 충분히 가열하여 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 연마 입자를 가지는 결합된 연마 물품을 생성한 후, 이 물품을 냉각시킬 수 있다. 본원의 구체예는 천연 및/또는 제어된 냉각 공정을 사용할 수 있다.
본원의 구체예의 결합된 연마 물품은 결합재 내에 포함되어 있는 연마 입자를 포함할 수 있는데, 여기서 결합재는 비결정 상을 가지는 유리질 재료이다. 고온 생성 공정에서 임의의 조성물(예를 들어 알칼리 옥사이드 화합물, 실리카, 알루미나, 산화붕소 등)의 특정 함량은 바뀔 수 있으므로, 최종 생성된 결합 연마 물품은 이와 같은 조성물을, 초기 혼합물 중 조성물의 함량과 비교하였을 때, 상이한 함량으로 포함한다는 점에 주목한다. 본원의 구체예의 결합된 연마 물품은 상기 연마 물품의 최종 결합재가 임의의 성분을 임의의 함량으로 포함하도록, 구체적으로는 연마 물품의 생성을 촉진하는 알루미나를 일정 함량으로 포함하고 연마 물품의 제조를 촉진하는 임의의 성분을 특정 비로 포함하도록 생성된다.
지금부터, 본 발명자들은 최종 생성된 연마 물품 내의 유리질 결합재의 임의의 양태에 관하여 언급한다. 이해될 바와 같이, 최종 생성된 연마 물품의 결합재는 상당한 양의 비결정 상을 포함할 수 있으므로, 다수의 결합재는 비결정 상을 포함한다. 사실상, 실질적으로 결합재 전부는 비결정 상 재료를 함유할 수 있으므로, 상기 결합재는 본질적으로 비결정 상으로 이루어진다. 또한 결합재는 약간의 결정 상을 포함할 수 있지만, 이와 같은 결정 상의 양은 일반적으로 소량(즉, 연마 물품 총 부피의 약 50vol% 미만)이라는 것이 이해될 것이다.
유리질 결합재는 임의의 함량의 실리카를 포함할 수 있다. 하나의 구체예에 의하면, 최종 생성된 결합재는 결합재 내의 재료 총 몰의 약 70mol% 이하의 실리카를 함유할 수 있다. 다른 구체예는 최종 유리질 결합재 중 상이한 양, 예를 들어 약 65mol% 이하, 예를 들어 약 60mol% 이하, 약 55mol% 이하, 또는 심지어 약 50mol% 이하의 실리카를 함유할 수 있다. 또한 임의의 구체예에서, 결합재는 약 30mol% 내지 약 70mol%의 실리카, 약 35mol% 내지 약 65mol%의 실리카, 약 35mol% 내지 약 60mol%의 실리카, 그리고 심지어 약 40mol% 내지 약 50mol%의 실리카를 포함할 수 있다.
본원의 구체예에 의한 최종 생성 결합재는 특정 함량의 산화붕소를 포함할 수 있다. 예를 들어 최종 생성된 결합재는 산화붕소를 결합재 총 몰의 약 5.0mol% 이상 포함할 수 있다. 다른 예에서, 결합재는 산화붕소를 약 8.0mol% 이상, 예를 들어 약 10mol% 이상, 예를 들어 약 15mol% 이상 함유할 수 있다. 임의의 구체예에서, 결합재는 약 5.0mol% 내지 약 30mol%, 예를 들어 약 10mol% 내지 약 25mol%, 또는 심지어 약 12mol% 내지 약 18mol%의 산화붕소의 양을 포함한다.
최종 생성된 결합재는 본원의 구체예의 고온 결합 연마 물품을 형성하기 적당한 알루미나(Al2O3)를 임의의 함량으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리질 결합재 중 알루미나의 총 함량은 약 15mol% 이상, 예를 들어 약 15.5mol% 이상, 약 16mol% 이상, 약 16.5mol% 이상, 또는 심지어 약 17mol% 이상일 수 있다. 임의의 연마 물품은 유리질 결합재 중 알루미나를 총 함량 약 15mol% 내지 약 25mol%의 범위 내, 예를 들어 약 15.5mol% 내지 약 22mol%, 및 약 16mol% 내지 약 20mol%로 포함할 수 있다.
특히, 유리질 결합재는 알루미나를, 결합재 중 기타 화학 종, 예를 들어 이에 한정되는 것은 아니지만 실리카에 대하여 특정 비율로 포함할 수 있다. 유리질 결합재는 실리카 총 함량[CSiO2](mol%)에 대한 알루미나 총 함량[CAl2O3](mol%)의 비를 가질 수 있는데, 여기서 [CAl2O3]/[CSiO2]의 비는 약 0.2 이상이다. 기타 임의의 구체예에서, 상기 비 [CAl2O3]/[CSiO2]는 약 0.3 이상, 예를 들어 약 0.35 이상, 약 0.4 이상, 약 0.5 이상, 또는 심지어 약 0.6 이상일 수 있다. 특정 예에서, 상기 비 [CAl2O3]/[CSiO2]는 약 0.2 내지 약 1의 범위 내, 예를 들어 약 0.3 내지 약 0.9, 약 0.4 내지 약 0.8, 약 0.3 내지 약 0.7, 그리고 심지어 약 0.3 내지 약 0.6일 수 있다.
뿐만 아니라, 유리질 결합재는 알루미나 양과 산화붕소를 특정 비의 양으로 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리질 결합재는 알루미나 총 함량[CAl2O3](mol%)과 산화붕소 총 함량[CB2O3](mol%) 사이의 비([CAl2O3]/[CB2O3]로 표시)가 약 0.2 내지 약 2의 범위 내일 수 있다. 다른 예에서, 상기 비 [CAl2O3]/[CB2O3]는 약 0.5 내지 약 2의 범위 내, 예를 들어 약 0.5 내지 약 1.5, 예를 들어 약 0.8 내지 약 1.5, 약 0.8 내지 약 1.3, 그리고 심지어 약 0.9 내지 약 1.2일 수 있다.
본원의 임의의 구체예에 의하면, 연마 물품의 유리질 결합재는 생성 공정에서 연마 입자가 용해되는 것을 감소시킨 특정 조성물로 생성될 수 있다. 특히, 유리질 결합재는 연마 입자가 결합재로 용해되는 것을 감소시키기에 충분한 양의 알루미나를 포함하는 분말 결합재로 생성될 수 있다. 용해 정도는 분말 결합재 중 알루미나 함량[PBMAl2O3]과 유리질 결합재 중 총 알루미나 함량[VBMAl2O3] 사이의 총 알루미나 함량의 변화량[ΔAl2O3]에 의해 측정될 수 있다. 본원의 구체예에 의한 임의의 연마 물품은 총 알루미나 함량의 변화량이 약 15.0mol% 이하일 수 있는데, 상기 변화량 [ΔAl2O3]은 등식 [ΔAl2O3] = ([VBMAl2O3 - PBMAl2O3]/[PBMAl2O3])으로 계산한다. 다른 구체예에서, 총 알루미나 함량의 변화량은 소량일 수 있는데, 예를 들어 약 12.0mol% 이하, 약 10.0mol% 이하, 약 8.0mol% 이하, 약 6.0mol% 이하, 약 5.0mol% 이하, 약 3.0mol% 이하, 또는 심지어 약 1.0mol% 이하일 수 있다. 하나 이상의 구체예에 의하면, 상기 총 알루미나 함량의 변화량은 약 0.01mol% 내지 약 15.0mol%의 범위 내, 예를 들어 약 0.5mol% 내지 약 12mol%, 약 1.0mol% 내지 약 12mol%, 약 1.0mol% 내지 약 10mol%, 그리고 심지어 약 1.0mol% 내지 약 8.0mol%이다.
본원의 구체예의 연마 물품은 결합재 내에 알칼리 옥사이드 화합물을 총 함량으로 포함할 수 있다. 즉, 최종 결합재 중 알칼리 옥사이드 화합물의 총량[Caoc]은 약 15mol% 이하일 수 있다. 특히 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량은 약 12mol% 이하, 약 11mol% 이하, 약 10mol% 이하, 약 8.0mol% 이하, 약 6.0mol% 이하, 또는 심지어 약 5.0mol% 이하일 수 있다. 임의의 경우에서, 본원의 연마 물품은, 결합재가 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량을 약 1.0mol% 내지 약 15mol%의 범위 내, 예를 들어 약 1.0mol% 내지 약 15mol%, 약 2.0mol% 내지 약 10mol%, 약 2.0mol% 내지 약 8.0mol%, 또는 심지어 약 2.0mol% 내지 약 5.0mol%로 포함하도록 생성된다.
전술한 바와 같이, 최종 유리질 결합재를 생성하는데 사용되는 결합재 분말의 초기 혼합물은 임의의 알칼리 옥사이드 화합물, 예를 들어 산화나트륨을 특정량으로 함유할 수 있다. 그러므로, 연마 물품의 유리질 결합재는 약 2.0mol% 이상의 산화나트륨을 포함할 수 있다. 기타 결합재에 있어서, 산화나트륨의 양은 약 5.0mol% 이상, 약 6.0mol% 이상, 약 8.0mol% 이상, 그리고 특히 약 2.0mol% 내지 약 20mol%의 범위 내, 약 4.0mol% 내지 약 18mol%, 약 6.0mol% 이상 및 약 16mol%, 약 8.0mol% 이상 및 약 15mol%일 수 있다. 특히, 최종 유리질 결합재 중 산화나트륨의 양은 임의의 기타 알칼리 옥사이드 화합물, 예를 들어 산화칼륨 또는 산화리튬의 양 초과일 수 있다. 사실상, 임의의 유리질 결합재는 산화나트륨의 양을 혼합된 산화칼륨 및 산화리튬의 총 함량보다 많이 포함할 수 있다.
유리질 결합재는 산화칼륨을 소량 포함할 수 있다. 예를 들어 유리질 결합재는 약 5.0mol% 이하의 산화칼륨, 예를 들어 약 3.0mol% 이하의 산화칼륨, 약 2.5mol% 이하의 산화칼륨, 또는 심지어 약 2.0mol% 이하의 산화칼륨을 포함할 수 있다. 임의의 구체예는 약 0.01mol% 내지 약 5.0mol% 범위 내, 예를 들어 약 0.1mol% 내지 약 3.0mol%의 산화칼륨을 사용할 수 있다. 특히, 몇몇 구체예에서 연마 물품의 최종 생성된 결합재는 본질적으로 산화칼륨이 없을 수 있다.
유리질 결합재는 소량, 특히 산화나트륨 또는 산화칼륨의 양보다 적은 양의 산화리튬을 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리질 결합재는 약 5.0mol% 이하의 산화리튬, 예를 들어 약 3.0mol% 이하의 산화리튬, 약 2.5mol% 이하의 산화리튬, 또는 심지어 약 2.0mol% 이하의 산화리튬을 포함할 수 있다. 임의의 구체예는 산화리튬을 약 0.01mol% 내지 약 5.0mol%의 범위 내의 양, 예를 들어 약 0.1mol% 내지 약 3.0mol%로 사용할 수 있다. 특히, 몇몇 구체예에서 연마 물품의 최종 생성된 결합재는 본질적으로 산화리튬이 없을 수 있다.
더욱이, 유리질 결합재는 알루미나와 알칼리 옥사이드 화합물을, 이 알루미나의 양과 알칼리 옥사이드 화합물의 총량 간 특정 비로 포함할 수 있다. 예를 들어, 유리질 결합재는 알루미나 총 함량[CAl2O3](mol%)과 알칼리 옥사이드 화합물 총 함량[Caoc](mol%) 사이의 비([CAl2O3]/[Caoc]로 표시)가 약 0.8 이상일 수 있다. 다른 구체예에서, 상기 비의 값은 더 클 수 있는데, 예를 들어 약 0.85 이상, 약 0.9 이상, 약 1.0 이상, 약 1.05 이상, 또는 심지어 약 1.1 이상일 수 있다. 특정 구체예는 상기 비의 값이 약 0.8 내지 약 2.5의 범위 내, 예를 들어 약 0.8 내지 약 2.2, 약 0.8 내지 약 2.0, 약 0.9 내지 약 1.8, 약 0.8 내지 약 1.5, 약 0.9 내지 약 1.4, 약 0.95 내지 약 1.35, 약 1.0 내지 약 1.3, 또는 심지어 약 1.1 내지 약 1.25일 수 있다.
부가적으로, 최종 생성된 결합재는 알칼리 토 옥사이드 화합물을 임의의 함량[Caeoc]으로 포함할 수 있다. 특정 예에서, 연마 물품은, 유리질 결합재가 알칼리 토 옥사이드 화합물을 약 15mol% 이하, 예를 들어 약 12mol% 이하, 약 10mol% 이하, 약 8.0mol% 이하, 약 5.0mol% 이하, 또는 심지어 약 3.0mol% 이하로 포함하도록 생성될 수 있다. 임의의 구체예에 의하면, 결합재는 알칼리 토 옥사이드 화합물을 총 함량 약 0.5mol% 내지 약 15mol%, 약 1.0mol% 내지 약 10mol%, 약 1.0mol% 내지 약 8.0mol%, 그리고 심지어 약 1.0mol% 내지 약 5.0mol%로 포함할 수 있다.
유리질 결합재는 특정량의 알칼리 토 옥사이드 화합물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 유리질 결합재는 산화마그네슘을 산화바륨의 함량보다 많은 양으로 함유할 수 있다. 사실상, 유리질 결합재 중 산화마그네슘의 함량은 산화칼슘의 함량보다 많을 수 있다. 보다 구체적으로, 산화마그네슘의 함량은 산화바륨과 산화칼슘을 합한 양보다 많을 수 있다. 특정 유리질 결합재는 산화마그네슘을 약 0.2mol% 내지 약 5.0mol%의 범위 내, 예를 들어, 약 0.5mol% 내지 약 3.0mol%, 및 심지어 약 0.5mol% 내지 약 2.0mol%의 양으로 함유할 수 있다. 임의의 유리질 결합재는 본질적으로 산화칼슘 및/또는 산화바륨이 없을 수 있다.
결합재는 기타 재료, 특히 옥사이드 화합물, 예를 들어 산화인을 소량으로 함유할 수 있다. 예를 들어, 최종 생성된 결합재는 약 1.0mol% 미만의 산화인, 예를 들어 약 0.5mol% 미만의 산화인을 포함할 수 있다. 특히, 연마 물품의 최종 생성된 결합재는 본질적으로 산화인이 없을 수 있다.
본원의 구체예에 의한 연마 물품은 총 연마 입자를 연마체 총 부피의 약 34vol% 이상의 함량으로 함유할 수 있다. 예를 들어 연마체 중 연마 입자의 함량은 약 38vol% 이상, 약 40vol% 이상, 약 42vol% 이상, 약 44vol% 이상, 약 46vol% 이상, 또는 심지어 약 50vol% 이상일 수 있다. 특정 예에서, 연마 입자의 함량은 연마 물품 총 부피의 약 34vol% 내지 약 60vol%의 범위 내, 예를 들어 약 34vol% 내지 약 56vol%, 약 40vol% 내지 약 54vol%, 그리고 특히 약 44vol% 내지 약 52vol%일 수 있다. MCA 연마재는 연마 물품 중 총 연마 입자의 약 1vol% 내지 약 100vol%, 예를 들어 연마 물품 중 연마 입자 총 부피의 약 10vol% 내지 약 80vol%, 또는 약 30vol% 내지 약 70vol%에 해당할 수 있다. 더욱이, 몇몇 연마 물품은 하나 이상의 2차 연마 입자, 충전제 및/또는 첨가제를 0.1vol% 내지 60vol%로 포함할 수 있다.
본원의 구체예의 연마 물품은 연마체 총 부피에 대해 약 4vol% 이상의 유리질 결합재를 포함할 수 있다. 특정 예에서, 연마체는 약 5vol% 이상의 결합재, 약 6vol% 이상의 결합재, 약 7vol% 이상의 결합재, 또는 심지어 약 8vol%의 결합재를 함유할 수 있다. 임의의 연마 물품에 있어서, 연마체는 약 4vol% 내지 약 30vol%의 결합재, 예를 들어 약 4vol% 내지 약 25vol%의 결합재, 약 5vol% 내지 약 20vol%의 결합재, 그리고 심지어 약 6vol% 내지 약 12vol%의 결합재를 함유할 수 있다.
대부분 연마 도구의 공극률은 다양할 수 있지만, 본 발명의 구체예에 의하여 생성된 연마체 중 일부의 공극률을 임의의 함량으로 나타낼 수 있다. 예를 들어 연마체의 공극률이 연마 물품 총 부피의 약 30vol% 이상일 수 있다. 다른 예에서, 공극률은 예를 들어 약 35vol% 이상, 약 40vol% 이상, 또는 심지어 약 45vol% 이상으로 클 수 있다. 특정 연마 물품의 공극률 함량은 약 30vol% 내지 약 50vol%의 범위 내, 예를 들어 약 30vol% 내지 약 45vol%, 그리고 더욱 구체적으로는 약 35vol% 내지 약 45vol%일 수 있다.
본원의 구체예의 연마 물품은 적당한 수준의 연마 입자 고르기를 보이는데, 이 고르기는 생성 공정 중에 있는 연마 입자상 결합재를 공격함으로써 측정된다. 본원의 구체예에 따라서 생성된 연마 물품을 대상으로 연마 입자 용해도를 연구하였는데, 여기서 상기 연마 입자 용해도는 미세 결정질 알루미나 연마 입자 약 48vol%와, 결합재 약 10vol%로 이루어졌으며, 공극률이 약 42vol%인 샘플을 대상으로 측정하였다. 연마 입자 용해도는 결합재의 초기 및 최종 알루미나 함량 간 차이를 바탕으로 하여 다시 계산하였다. 최종 결합재의 조성은 카메카 사(社)(CAMECA Corporation)에서 시판되는 SX50 기기를 사용하는 마이크로프로브 분석법에 의해 측정하였다. 스팟 크기(spot size)가 10마이크론인 결합재 중 10회 이상의 분석 시점에서의 각 측정값에 대한 평균값을 사용하였는데, 이후 이 측정 결과를 각 샘플에 대해 평균을 구하였다.
본원의 구체예의 연마 물품은 입자 용해 인자(grain dissolution factor)(상기 제공한 테스트 조건에 따라서 측정함)가 약 1.5중량% 이하임이 입증되었다. 본원의 구체예의 일부 연마 물품은 입자 용해 인자가 약 1.2중량% 이하, 약 1.1중량% 이하, 약 1.0중량% 이하, 약 0.9중량% 이하, 예를 들어 약 0.8중량% 이하, 약 0.7중량% 이하, 약 0.5중량% 이하, 또는 심지어 약 0.4중량% 이하임이 입증되었다. 또한, 임의의 구체예는 입자 용해 인자가 약 0.01중량% 내지 약 1.5중량%의 범위 내, 예를 들어 약 0.01중량% 내지 약 1.3중량%, 약 0.01중량% 내지 약 1.2중량%, 약 0.01중량% 내지 약 1.1중량%, 약 0.01중량% 내지 약 1.0중량%, 약 0.01중량% 내지 약 0.9중량%, 약 0.05중량% 내지 약 0.8중량%, 또는 심지어 약 0.1중량% 내지 약 0.8중량%임을 입증하였다.
실시예
실시예 1
본원의 구체예에 따라서 생성한 5개의 샘플(샘플 S1, S2, S3, S4 및 S5)과 5개의 종래 샘플(샘플 CS1, CS2, CS3 및 CS4)(종래의 결합재 포함)을 포함하여, 일련의 샘플을 제조하였다. 각각의 샘플에 대해서 입자 용해 인자를 테스트하여, 그 결과를 이하에 제시하였다.
처음에, 80중량% 내지 90중량%의 연마 입자와 하기 표 1에 제시한 양의 알루미나를 포함하는 9중량% 내지 15중량%의 초기 결합재를 혼합하여 샘플 S1 내지 S5를 제조하였다. 처음에 샘플 S1 내지 S5를 냉압시켜 미가공 물품을 생성한 후, 이를 소성 온도 약 950℃, 1000℃ 또는 1050℃에서 소결하여, 연마 입자 약 46vol% 내지 50vol%와 유리질 결합재 7vol% 내지 12vol%를 포함하며, 공극이 잔여량을 차지하는, 최종 결합된 연마 물품을 생성하였다. 결합재 중 알루미나의 최종 함량은 카메카 사(社)(CAMECA Corporation)에서 시판되는 SX50 기기를 사용하는 마이크로프로브 분석법을 통하여 측정하였다.
샘플 S1 내지 S5의 제조 방법과 동일한 방법으로 종래 샘플 CS1 내지 CS4를 생성하였으며, 각각의 종래 샘플에 대한, 결합재 중 초기 알루미나 함량을 이하 표 1에 제시하였다. 결합재 중 알루미나의 최종 함량은 카메카 사에서 시판되는 SX50 기기를 사용하는 마이크로프로브 분석법을 통하여 측정하였다.
모든 샘플을 생성한 후, 하기에 제공한 등식을 바탕으로 각각의 샘플에 대해 입자 용해 인자를 측정하였으며, 각각의 변수(예를 들어, mGi)는 표 1에 제시되어 있다. 계산시, 모든 알루미나가 증가함은 알루미나 입자 용해로부터 기인한다는 가정하에 계산하였음에 주의해야 한다. 이후, 알루미나가 증가한 양은 입자 손실량(중량%)으로서 다시 계산하였으며, 이 경우 알루미나 입자의 밀도와 초기 결합재의 밀도(헬륨 비중 측정법으로 측정)를 고려하였다.
Figure pct00001
하기 표 1의 데이터에 의해 나타낸 바와 같이, 샘플 S1 내지 S5는 각각 입자 용해 인자를 가졌는데, 이는 종래 샘플 CS1 내지 CS4의 입자 용해 인자보다 훨씬 적은 알루미나 입자 손실량 수치(중량%)에 의해 입증되었다. 샘플 S1 내지 S5는 각각 초기 알루미나 함량이 컸으며, 초기 알루미나 함량과 최종 알루미나 함량 사이 알루미나 함량의 변화량은 종래 샘플 CS1 내지 CS4의 그것보다 훨씬 작았다. 기작에 관하여는 완전히 이해되지 않았지만, 데이터는 초기 결합재 중 임의의 함량의 알루미나가 입자 용해를 제한할 수 있다는 것을 시사한다. 뿐만 아니라, 특정 이론에 국한되기 원하지 않으나, 기타 인자들, 예를 들어 임의의 화합물의 함량, 예를 들어 산화붕소, 알칼리 옥사이드 화합물, 알칼리 토 옥사이드 화합물 등의 함량은 입자 용해를 제한할 수 있을 것으로 예상된다.
　 　 종래 샘플 구체예에 의한 샘플
CS1 CS2 CS3 CS4 S1 S2 S3 S4 S5
입력 데이터
소성 온도 (℃)		 1050 1050 1050 950 1050 1000 1050 1000 　1000
입자 밀도
(g/cc)		 dG 3.98 3.98 3.98 3.98 3.98 3.98 3.98 3.98 3.98
초기
결합재 밀도 (g/cc)		 dBi 2.505 2.455 2.467 2.39 2.455 2.511 2.547 2.395 2.347
　 　 　 　
입자 함량
(vol%)		 vGi 48.00 48.00 48.00 48.00 48.00 48.00 48.00 48.00 48.00
결합재 함량
(vol%)		 vBi 10.26 10.26 10.26 10.26 10.26 10.26 10.26 10.26 10.26
공극
함량
(vol%)		 vPi 41.74 41.74 41.74 41.74 41.74 41.74 41.74 41.74 41.74
　 　 　 　
입자중
Al2O3
함량
(중량%)		 FmAG 96.96 96.96 96.96 96.96 96.96 96.96 96.96 96.96 96.96
초기
결합재중
Al2O3 함량 (중량%)		 FmABi 0.20 0.40 16.00 16.05 20.00 25.50 24.80 26.90 26.10
최종
결합재중
Al2O3 함량
(중량%)		 FmABf 27.10 22.40 27.10 25.50 24.80 28.60 27.10 28.70 26.40
　 　 　 　
출력 데이터 　 　 　 　
입자 함량
(중량%) 		mGi 88.14 88.35 88.30 88.62 88.35 88.12 87.97 88.60 88.81
결합재 함량
(중량%) 		mBi 11.86 11.65 11.70 11.38 11.65 11.88 12.03 11.31 11.19
　 　 　 　
알루미나 입자 용해량
(g) 		mGdis 4.57 3.44 1.86 1.50 0.77 0.54 0.40 0.30 0.05
　 　 　 　
알루미나 입자 손실량
(중량%) 		X 5.18 3.89 2.11 1.70 0.88 0.61 0.45 0.34 0.05
실시예 2
2개의 샘플을 생성하였다. 본원의 구체예에 따라서 샘플 S6을 생성하였다. 샘플 CS5는 실시예 1의 샘플 CS1의 특징과 동일한 특징을 가지는 종래의 샘플이다. 특히, 샘플 S6과 CS5는 실시예 1의 샘플의 구조와 동일한 구조를 가졌으나, 다만 이 샘플들은 915℃에서 소성하였다.
샘플 S6은 출발 알루미나 중량%가 26.94중량%(18.59mol%)이었고, 최종 알루미나 함량은 28.7중량%(19.25mol%)이었는데, 이는 본원에 개시된 방법에 따라서 측정한 알루미나 입자 용해도가 0.33중량%임을 입증한다. 샘플 CS5는 출발 알루미나 함량이 16.05중량%(10.13mol%)이었으며, 최종 알루미나 함량은 25.5중량%(17.02mol%)이었는데, 이 경우 본원에 기술된 방법과 등식에 따라서 측정된 알루미나 입자 용해도는 1.70중량%이었다. 그러므로, 샘플 S6은 제조 공정 중 알루미나 입자 용해도가 상당 수준 감소하였음을 알 수 있었다.
샘플 S6과 CS5를 대상으로 내부 지름 연삭 작업을 수행하여 연삭 주기 당 결합된 연마 물품의 동력 소모량과, 연삭 공정 후 샘플 S6과 CS5의 진직도를 측정하였다. 연삭 조건은 하기 표 2에 요약되어 있다.
매개변수 수치
작업 재료 유형 52100 베어링 강
휠 속도(rpm) 1250
작업 속도(m/sec) 52
제거된 재료의 총량(?m) 약 200
일정한 공급 연삭 모드
공기,
러프 1, 러프 2, 미세
(?m/sec)		 300, 75, 60, 15
연삭 폭(mm) 약 14㎜
드레싱 깊이(?m) 10
드레싱 횟수 10회 연삭후
도 2 및 도 3은 테스트 결과를 요약하는 것이다. 도 2는 각각의 샘플(즉, S6 및 CS5)에 대한, 동력 소모량 대 연삭 주기 수의 그래프를 포함한다. 도 3의 데이터는, 샘플 S6이 모든 연삭 주기에 있어서 동력을 덜 사용하므로 각 연삭 주기 당 평균 동력 소모량도 줄었음을 입증하는데, 이는 샘플 S6의 연마 입자 고르기가 샘플 CS5의 그것에 비하여 개선되었음을 시사한다.
부가적으로, 도 3은 결합된 연마 물품에 의한 연삭 공정 후 작업 대상에 부여된 표면의 직선성(linearity)의 척도인, 진직도 대 연삭 주기 수 간 그래프를 포함한다. 생성된 부분의 진직도는 에지와 벌크 영역의 휠 마모 균일성과 관련될 수 있다. 진직도 측정은 라운드 게이지(round gage)(말 페더럴(Mahr Federal)의 폼스캔(Formscan) 260)를 사용하여 수행하였으며, 라인 프로필(line profile)은 작업 대상의 표면을 따라서 구하였다. 각각의 부분에 대해 상기와 같은 측정을 4회 수행하였으며, 4회 측정값의 평균을 진직도 값으로 나타내었다. 이와 같은 테스트 방법은 표준 ASME Y14.5M("Dimensioning and Tolerancing")에 따른 것이다. 도시된 바와 같이, 샘플 S6은 샘플 CS5와 비교하였을 때 진직도 변화 정도가 거의 동일하다는 것이 입증되었다. 그러므로, 도 2의 데이터를 참고하였을 때, 샘플 S6은 동력 사용량은 줄이면서 연삭 성능의 품질은 동일하게 제공될 수 있으므로, 샘플 CS5에 비하여 연삭 공정이 더욱 효율적으로 수행되었다.
본원의 구체예는 고온 결합 연마 물품 중 미세 결정질 알루미나 입자가 혼입된 연마 물품에 관한 것으로서, 여기서 상기 미세 결정질 알루미나 입자는 고르기가 개선되고 용해 및 분해는 최소화됨을 보였다. 일반적으로, MCA 입자를 사용하는 최신의 결합된 연마 물품은 1000℃ 미만의 온도에서 생성된 저온 유리화 결합재의 생성 및 용도와 관련되어 있었다. 그러나, 본원의 구체예는 결합재 분말 중에 임의의 함량(예를 들어 비)의 재료를 포함하고, 제조시 MCA를 포함하는 연마 입자의 분해 및/또는 용해를 감소시키면서 고온에서 제조될 수 있는 유리질 결합 조성물을 형성하도록 제조된 결합 연마 물품에 관한 것이다. 본원의 구체예는 특정 결합재 조성, 결합재 중 화합물의 특정 비, 이에 한정되는 것은 아니지만 예를 들어 알루미나와 실리카의 비, 알루미나와 산화붕소의 비, 알루미나와 알칼리 옥사이드 화합물의 비, 그리고 기타 성분, 예를 들어 산화붕소, 알칼리 토 옥사이드, 알칼리 옥사이드 화합물 등의 비를 포함하는 특징 중 하나 이상의 조합을 이용할 수 있다. 전술한 바는, 구체예의 결합 연마 물품을 기술 및 한정하기 위해 다양한 방식으로 조합될 수 있는, 특징들의 조합을 기술한다. 본 발명의 명세서는 특징 군들을 나열하기 위한 것이 아니라, 본 발명을 한정하기 위해 한 가지 이상의 방식으로 조합될 수 있는 상이한 특징들을 제시하기 위한 것이다.
전술한 바에 있어서, 임의의 구성 요소에 관한 특정 구체예와 이 구성 요소의 연관 관계에 관한 사항들은 예시적이다. 쌍을 이루거나 서로 연관된 구성 요소에 관한 사항은 본원에 논의된 방법을 수행하여 이해될 바와 같이, 상기 구성 요소들 간 직접적인 연관 관계 또는 하나 이상의 개입 구성 요소를 통한 간접적인 연관 관계를 개시하기 위한 것임이 이해될 것이다. 그러므로, 상기 개시한 본 발명의 주제는 한정적인 것이 아닌, 예시적인 것으로 간주하여야 하며, 첨부된 청구항들은 본 발명의 진정한 범위 내에 속하는 변형예, 개량예 및 기타 구체예들을 모두 포함하도록 의도된다. 그러므로, 법에 의해 허용되는 최대 범위에 이르기까지, 본 발명의 범위는 이하 청구 범위와 이의 균등 범위를 최대한 넓게 해석한 바에 의해 결정될 것이며, 전술한 상세한 설명에 의해서 제한 또는 한정되어서는 안될 것이다.
본 발명의 요약은 청구항의 범위 또는 의미를 해석 또는 제한하는데 사용되지는 않을 것이라는 조건과 함께 제출된 것이다. 뿐만 아니라, 전술한 발명의 상세한 설명에 있어서는 본 개시 내용을 간소화하기 위한 목적으로, 다양한 특징들이 단일 구체예로서 그룹지어질 수 있거나 기술될 수 있다. 본 개시 내용은 청구된 구체예가 각 청구항에서 분명하게 언급된 특징들보다 더 많은 특징들을 필요로 한다는 의도를 반영하는 것으로 해석되어서는 안된다. 오히려, 이하 청구항들이 반영하는 바와 같이, 본 발명의 주제는 개시된 구체예 중 임의의 것을 이루는 특징들 전부보다 적은 특징에 관한 것일 수 있다. 그러므로, 이하 청구항은 발명의 상세한 설명에 포함되어 있으며, 각각의 청구항 자체는 별도로 청구된 주제를 한정하는 것이다.

Claims (107)

  1. 결합재 중에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는 연마 물품으로서, 상기 결합재는 알루미나를 총 함량 약 15mol% 이상으로 포함하는 연마 물품.
  2. 제1항에 있어서, 알루미나의 총 함량은 약 15.5mol% 이상인 연마 물품.
  3. 제2항에 있어서, 알루미나의 총 함량은 약 16mol% 이상인 연마 물품.
  4. 제3항에 있어서, 알루미나의 총 함량은 약 16.5mol% 이상인 연마 물품.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 알루미나의 총 함량은 약 15mol% 내지 약 25mol%의 범위 내인 연마 물품.
  6. 제5항에 있어서, 알루미나의 총 함량은 약 15.5mol% 내지 약 22mol%의 범위 내인 연마 물품.
  7. 제6항에 있어서, 알루미나의 총 함량은 약 16mol% 내지 약 20mol%의 범위 내인 연마 물품.
  8. 제1항, 제2항 및 제5항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마체는 공극률이 약 30vol% 이상인 연마 물품.
  9. 제8항에 있어서, 연마체는 공극률이 약 35vol% 이상인 연마 물품.
  10. 제9항에 있어서, 연마체는 공극률이 약 40vol% 이상인 연마 물품.
  11. 제10항에 있어서, 연마체는 공극률이 약 30vol% 내지 약 50vol%의 범위 내인 연마 물품.
  12. 제11항에 있어서, 연마체는 공극률이 약 35vol% 내지 약 45vol%의 범위 내인 연마 물품.
  13. 제1항, 제2항, 제5항 및 제8항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합재는 비결정 상을 포함하는 연마 물품.
  14. 제13항에 있어서, 결합재는 본질적으로 비결정 상으로 이루어지는 연마 물품.
  15. 제1항, 제2항, 제5항, 제8항 및 제13항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마 입자는 본질적으로 미세 결정질 알루미나으로 이루어지는 연마 물품.
  16. 제1항, 제2항, 제5항, 제8항, 제13항 및 제15항 중 어느 하나의 항에 있어서, 미세 결정질 알루미나는 평균 결정자 크기가 약 1마이크론 미만인 결정자를 포함하는 연마 물품.
  17. 제16항에 있어서, 미세 결정질 알루미나는 평균 결정자 크기가 약 0.5마이크론 미만인 결정자를 포함하는 연마 물품.
  18. 제17항에 있어서, 미세 결정질 알루미나는 평균 결정자 크기가 약 0.1마이크론 내지 약 0.2마이크론의 범위 내인 결정자를 포함하는 연마 물품.
  19. 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는 연마 물품으로서, 상기 유리질 결합재는 알루미나의 총 함량[CAl2O3](mol%)을 약 15mol% 이상으로 포함하고, 상기 유리질 결합재는 실리카의 총 함량[CSiO2](mol%)을 추가로 포함하며, 상기 유리질 결합재는 [CAl2O3]/[CSiO2] 비가 약 0.2 이상인 연마 물품.
  20. 제19항에 있어서, [CAl2O3]/[CSiO2] 비는 약 0.3 이상인 연마 물품.
  21. 제20항에 있어서, [CAl2O3]/[CSiO2] 비는 약 0.35 이상인 연마 물품.
  22. 제19항에 있어서, [CAl2O3]/[CSiO2] 비는 약 0.2 내지 약 1의 범위 내인 연마 물품.
  23. 제22항에 있어서, [CAl2O3]/[CSiO2] 비는 약 0.3 내지 약 0.9의 범위 내인 연마 물품.
  24. 제23항에 있어서, [CAl2O3]/[CSiO2] 비는 약 0.3 내지 약 0.6의 범위 내인 연마 물품.
  25. 제19항 또는 제20항에 있어서, 연마체는 연마 입자를 연마체 전체 부피의 약 34vol% 이상으로 포함하는 연마 물품.
  26. 제25항에 있어서, 연마체는 연마 입자를 연마체 전체 부피의 약 40vol% 이상으로 포함하는 연마 물품.
  27. 제19항, 제20항 및 제25항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마체는 연마 입자를 연마체 전체 부피의 약 34vol% 내지 약 60vol%로 포함하는 연마 물품.
  28. 제27항에 있어서, 연마체는 연마 입자를 연마체 전체 부피의 약 40vol% 내지 약 54vol%로 포함하는 연마 물품.
  29. 제19항, 제20항, 제25항 및 제27항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마체는 결합재를 연마체 전체 부피의 약 4vol% 이상 포함하는 연마 물품.
  30. 제29항에 있어서, 연마체는 결합재를 연마체 전체 부피의 약 5vol% 이상 포함하는 연마 물품.
  31. 제19항, 제20항, 제25항, 제27항 및 제29항 중 어느 하나의 항에 있어서, 연마체는 결합재를 연마체 전체 부피의 약 4vol% 내지 약 30vol%로 포함하는 연마 물품.
  32. 제31항에 있어서, 연마체는 결합재를 연마체 전체 부피의 약 5vol% 내지 약 20vol%로 포함하는 연마 물품.
  33. 제32항에 있어서, 연마체는 결합재를 연마체 전체 부피의 약 6vol% 내지 약 12vol%로 포함하는 연마 물품.
  34. 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는 연마 물품으로서, 상기 유리질 결합재는 알루미나의 총 함량[CAl2O3](mol%), 및 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O) 및 산화리튬(LiO2)으로 이루어진 재료군으로부터 선택되는 알칼리 옥사이드 화합물의 함량[Caoc](mol%)을 포함하며, 유리질 결합재의 [CAl2O3]/[Caoc] 비는 약 0.8 이상인 연마 물품.
  35. 제34항에 있어서, [CAl2O3]/[Caoc] 비는 약 0.85 이상인 연마 물품.
  36. 제35항에 있어서, [CAl2O3]/[Caoc] 비는 약 0.9 이상인 연마 물품.
  37. 제36항에 있어서, [CAl2O3]/[Caoc] 비는 약 1.0 이상인 연마 물품.
  38. 제34항에 있어서, [CAl2O3]/[Caoc] 비는 약 0.8 내지 약 2.5의 범위 내인 연마 물품.
  39. 제38항에 있어서, [CAl2O3]/[Caoc] 비는 약 0.8 내지 약 2.0의 범위 내인 연마 물품.
  40. 제39항에 있어서, [CAl2O3]/[Caoc] 비는 약 1.0 내지 약 1.3의 범위 내인 연마 물품.
  41. 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는 연마 물품으로서, 상기 유리질 결합재는 약 15mol% 이상의 알루미나의 총 함량[CAl2O3], 약 70mol% 이하의 실리카의 총 함량[CSiO2], 및 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O) 및 산화리튬(LiO2)으로 이루어진 알칼리 화합물 군으로부터 선택되는 알칼리 옥사이드 화합물의 약 15mol% 이하의 총 함량[Caoc]을 포함하는 연마 물품.
  42. 제41항에 있어서, 실리카의 총 함량은 약 65mol% 이하인 연마 물품.
  43. 제42항에 있어서, 실리카의 총 함량은 약 60mol% 이하인 연마 물품.
  44. 제41항에 있어서, 실리카의 총 함량은 약 30mol% 내지 약 70mol%의 범위 내인 연마 물품.
  45. 제44항에 있어서, 실리카의 총 함량은 약 35mol% 내지 약 65mol%의 범위 내인 연마 물품.
  46. 제41항 또는 제42항에 있어서, 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량은 약 12mol% 이하인 연마 물품.
  47. 제46항에 있어서, 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량은 약 10mol% 이하인 연마 물품.
  48. 제47항에 있어서, 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량은 약 8.0mol% 이하인 연마 물품.
  49. 제41항 또는 제42항에 있어서, 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량은 약 1.0mol% 내지 약 15mol%의 범위 내인 연마 물품.
  50. 제49항에 있어서, 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량은 약 1.0mol% 내지 약 12mol%의 범위 내인 연마 물품.
  51. 제50항에 있어서, 알칼리 옥사이드 화합물의 총 함량은 약 2.0mol% 내지 약 10mol%의 범위 내인 연마 물품.
  52. 제41항, 제42항, 제46항 및 제49항 중 어느 하나의 항에 있어서, 산화나트륨의 함량은 산화칼륨 및 산화리튬를 합한 총 함량 초과인 연마 물품.
  53. 제52항에 있어서, 산화칼륨의 총 함량은 산화리튬의 총 함량 및 산화나트륨의 총 함량 중 어느 하나의 총 함량 미만인 연마 물품.
  54. 제52항에 있어서, 산화칼륨의 총 함량은 약 5.0mol% 이하인 연마 물품.
  55. 제54항에 있어서, 산화칼륨의 총 함량은 약 3.0mol% 이하인 연마 물품.
  56. 제41항, 제42항, 제46항, 제49항 및 제52항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유리질 결합재는 산화붕소를 총 함량 약 5.0mol% 이상으로 포함하는 연마 물품.
  57. 제56항에 있어서, 산화붕소의 총 함량은 약 8.0mol% 이상인 연마 물품.
  58. 제57항에 있어서, 산화붕소의 총 함량은 약 10mol% 이상인 연마 물품.
  59. 제58항에 있어서, 산화붕소의 총 함량은 약 15mol% 이상인 연마 물품.
  60. 제56항에 있어서, 산화붕소의 총 함량은 약 5.0mol% 내지 약 30mol%의 범위 내인 연마 물품.
  61. 제60항에 있어서, 산화붕소의 총 함량은 약 10mol% 내지 약 25mol%의 범위 내인 연마 물품.
  62. 제56항에 있어서, 유리질 결합재는 알루미나의 총 함량[CAl2O3]과 산화붕소의 총 함량[CB2O3] 사이의 비([CAl2O3]/[CB2O3]로 표시)가 약 0.2 내지 약 2의 범위 내인 연마 물품.
  63. 제62항에 있어서, 비 [CAl2O3]/[CB2O3]는 약 0.5 내지 약 2.0의 범위 내인 연마 물품.
  64. 제63항에 있어서, 비 [CAl2O3]/[CB2O3]는 약 0.8 내지 약 1.5의 범위 내인 연마 물품.
  65. 제41항, 제42항, 제46항, 제49항, 제52항 및 제56항 중 어느 하나의 항에 있어서, 유리질 결합재는 산화칼슘(CaO), 산화바륨(BaO), 산화마그네슘(MgO) 및 이것들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 알칼리 토 산화물 재료를 포함하는 연마 물품.
  66. 제65항에 있어서, 유리질 결합재는 알칼리 토 산화물 재료를 총 함량 약 15mol% 이하로 포함하는 연마 물품.
  67. 제66항에 있어서, 유리질 결합재는 알칼리 토 산화물 재료를 총 함량 약 10mol% 이하로 포함하는 연마 물품.
  68. 제67항에 있어서, 유리질 결합재는 알칼리 토 산화물 재료를 총 함량 약 8.0mol% 이하로 포함하는 연마 물품.
  69. 제68항에 있어서, 유리질 결합재는 알칼리 토 산화물 재료를 총 함량 약 5.0mol% 이하로 포함하는 연마 물품.
  70. 제65항에 있어서, 유리질 결합재는 산화마그네슘을 산화바륨의 함량보다 많은 함량으로 포함하는 연마 물품.
  71. 제70항에 있어서, 유리질 결합재는 산화마그네슘을 산화칼슘의 함량보다 많은 함량으로 포함하는 연마 물품.
  72. 제71항에 있어서, 유리질 결합재는 산화마그네슘을, 산화바륨과 산화칼슘을 합한 총 함량보다 많은 함량으로 포함하는 연마 물품.
  73. 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는 연마 물품으로서, 상기 유리질 결합재는 입자 용해 인자(grain dissolution factor)가 약 1.5중량% 이하인 연마 물품.
  74. 제73항에 있어서, 입자 용해 인자는 약 1.2중량% 이하인 연마 물품.
  75. 제74항에 있어서, 입자 용해 인자는 약 1.0중량% 이하인 연마 물품.
  76. 제75항에 있어서, 입자 용해 인자는 약 0.9중량% 이하인 연마 물품.
  77. 제73항에 있어서, 입자 용해 인자는 약 0.01중량% 내지 약 1.5중량%의 범위 내인 연마 물품.
  78. 제77항에 있어서, 입자 용해 인자는 약 0.01중량% 내지 약 1.2중량%의 범위 내인 연마 물품.
  79. 제78항에 있어서, 입자 용해 인자는 약 0.05중량% 내지 약 0.8중량%의 범위 내인 연마 물품.
  80. 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를 가지는 연마체를 포함하는 연마 물품으로서, 상기 유리질 결합재는, 분말 결합재의 알루미나 함량[PBMAl2O3]과 유리질 결합재의 총 알루미나 함량[VBMAl2O3] 사이의 총 알루미나 함량의 변화량[ΔAl2O3](약 15mol% 이하)에 의해 측정되는 연마 입자 용해도를 감소시키기 충분한 양의 알루미나를 포함하는 분말 결합재로 생성되고, 상기 총 알루미나 함량의 변화량 [ΔAl2O3]은 등식 [ΔAl2O3] = ([VBMAl2O3 - PBMAl2O3]/[PBMAl2O3])으로 계산되는 연마 물품.
  81. 제80항에 있어서, 총 알루미나 함량의 변화량은 약 12.0mol% 이하인 연마 물품.
  82. 제81항에 있어서, 총 알루미나 함량의 변화량은 약 10.0mol% 이하인 연마 물품.
  83. 제82항에 있어서, 총 알루미나 함량의 변화량은 약 8.0mol% 이하인 연마 물품.
  84. 제80항에 있어서, 총 알루미나 함량의 변화량은 약 0.01mol% 내지 약 15.0mol%의 범위 내인 연마 물품.
  85. 제84항에 있어서, 총 알루미나 함량의 변화량은 약 0.5mol% 내지 약 12.0mol%의 범위 내인 연마 물품.
  86. 제80항 또는 제81항에 있어서, 결합재 분말은 알루미나를 함량 약 15mol% 이상으로 포함하는 연마 물품.
  87. 제86항에 있어서, 결합재 분말은 알루미나를 함량 약 16mol% 이상으로 포함하는 연마 물품.
  88. 제87항에 있어서, 결합재는 본질적으로 산화인(P2O5)이 없는 연마 물품.
  89. 미세 결정질 알루미나를 포함하는 연마 입자를, 약 15mol% 이상의 알루미나를 포함하는 결합재 분말과 혼합하는 단계;
    상기 혼합물을 미가공 물품으로 제조하는 단계; 및
    상기 미가공 물품을 약 800℃ 이상의 소성 온도로 가열하여, 유리질 결합재 내에 포함되어 있는 연마 입자를 포함하는 연마 물품을 생성하는 단계;
    를 포함하는, 연마 물품을 생성하는 방법.
  90. 제89항에 있어서, 결합재 분말은 프릿(frit)을 포함하는 방법.
  91. 제90항에 있어서, 프릿은 약 20mol% 이상의 알루미나를 포함하는 방법.
  92. 제91항에 있어서, 프릿은 약 30mol% 이상의 알루미나를 포함하는 방법.
  93. 제92항에 있어서, 프릿은 약 40mol% 이상의 알루미나를 포함하는 방법.
  94. 제90항에 있어서, 프릿은 약 20mol% 내지 약 75mol%의 알루미나를 포함하는 방법.
  95. 제94항에 있어서, 프릿은 약 20mol% 내지 약 65mol%의 알루미나를 포함하는 방법.
  96. 제95항에 있어서, 프릿은 약 20mol% 내지 약 50mol%의 알루미나를 포함하는 방법.
  97. 제89항 또는 제90항에 있어서, 결합재 분말은 약 35mol% 이상의 실리카를 포함하는 방법.
  98. 제97항에 있어서, 결합재 분말은 약 35mol% 내지 약 60mol%의 실리카를 포함하는 방법.
  99. 제89항, 제90항 및 제97항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합재 분말은 산화칼륨(K2O), 산화나트륨(Na2O), 산화리튬(Li2O) 및 이것들의 조합으로 이루어진 화합물 군으로부터 선택되는 알칼리 옥사이드 화합물을 포함하는 방법.
  100. 제89항, 제90항, 제97항 및 제99항 중 어느 하나의 항에 있어서, 결합재 분말은 본질적으로 산화인(P2O5)이 없는 방법.
  101. 제89항, 제90항, 제97항, 제99항 및 제100항 중 어느 하나의 항에 있어서, 생성 단계는 혼합물을 압축 성형하는 공정을 포함하는 방법.
  102. 제89항, 제90항, 제97항, 제99항, 제100항 및 제101항 중 어느 하나의 항에 있어서, 소성 온도는 약 800℃ 이상인 방법.
  103. 제102항에 있어서, 소성 온도는 약 900℃ 이상인 방법.
  104. 제103항에 있어서, 소성 온도는 약 1100℃ 이상인 방법.
  105. 제89항, 제90항, 제97항 및 제99항 내지 제102항 중 어느 하나의 항에 있어서, 소성 온도는 약 800℃ 내지 약 1400℃의 범위 내인 방법.
  106. 제105항에 있어서, 소성 온도는 약 900℃ 내지 약 1400℃의 범위 내인 방법.
  107. 제106항에 있어서, 소성 온도는 약 900℃ 내지 약 1300℃의 범위 내인 방법.
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