ガラス−セラミック物品の製造方法
複数のガラス粒子を合体させることを含む物品の製造方法。物品の例としては、台所用品（例えば、皿）、歯科用ブラケット、強化ファイバー、切削工具インサート、研磨材およびガスエンジンの構造化コンポーネント（例えば、バルブとベアリング）が挙げられる。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
数多くのアモルファス材料（例えば、ガラス）およびガラス−セラミック組成が知られている。あるアモルファス材料は、合体により統合して複雑な形状を有する物品（例えば、２００３年２月１３日公開ＰＣＴ出願公開第０３／０１１７７６号明細書を参照）をはじめとする物品を提供することができる。
【０００２】
様々な圧力補助統合方法はセラミック業界で知られており、ホットプレス、ダイ押出し、熱静水圧プレス、焼結−鍛造およびこれらの組み合わせが挙げられる。これらの統合方法は、通常、ホットプレス、ダイ押出しおよび焼結−鍛造におけるようにパンチを用いて直接的か、熱静水圧プレスにおけるように封止した容器のガス加圧により間接的な外力の適用により補助されている。後者の方法において、統合される材料は、容器（例えば、金属容器）に入れて、排気し、雰囲気から離して封止される。封止した材料を機械的にプレスして、ガスにより容器を静水圧的に加圧して、容器を収縮させる。
【０００３】
あるアモルファス組成を熱処理すると、ガラス−セラミックスを形成することができる。ガラス−セラミックスは、形成されるガラスよりも耐温度性のある傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アモルファスとガラス−セラミックス材料を含む複雑な形状を有する物品を提供するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はガラスから物品を製造する方法を提供する。任意で、物品は、２種類以上の異なるガラス組成の複合体であってもよい。ある実施形態において、ガラスを任意で熱処理すると、ガラスを少なくとも部分的に結晶化して、ガラス−セラミックを与える。
【０００６】
本発明の一実施形態は、外側表面を有する基材（例えば、セラミックス、金属間およびその複合体）を提供する工程と、
外側表面（ガラスがシート、粒子および／またはファイバー等の形態にある場合には、外側表面があると考えられる）を有する少なくともガラス（すなわち、少なくとも１つのガラス）（例えば、シート、粒子（微小球およびファイバーを含む）の形態にある）を提供する工程であって、ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物（すなわち、金属酸化物は同じカチオンを有さない）を含み、ガラスがＴgとＴxとを有し、ガラスのＴgとＴxの差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔgより高くガラスを加熱して、ガラスの少なくとも一部が基材の外側表面の少なくとも一部を濡らし、基材の外側表面の少なくとも一部に取り付けられたガラスを含む物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気がガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第２、第３またはそれ以上の異なるガラスで実施することができる。ある実施形態において、ガラス、または、２つ以上のガラスを用いる場合は、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【０００７】
本発明の他の実施形態は、
外側表面を有する基材（例えば、セラミックス、金属間およびその複合体）を提供する工程と、
外側表面を有するガラス（ガラス粒子を含む）を含む少なくとも複数の粒子を提供する工程であって、ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、ガラスがＴgとＴxとを有し、ガラスのＴgとＴxの差が少なくとも５Ｋまたは、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔgより高くガラスを加熱して、複数の粒子のガラスの少なくとも一部が基材の外側表面の少なくとも一部を濡らし、基材の外側表面の少なくとも一部に取り付けられたガラスを含む物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が、ガラスを含む粒子の少なくとも一部の外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第２、第３またはそれ以上の異なる複数の粒子（すなわち、それぞれ異なるガラスを含む）で実施することができる。ある実施形態において、ガラス、または、２つ以上のガラスを用いる場合は、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【０００８】
本発明の他の実施形態は、
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１および第２のガラス（例えば、シート、粒子（微小球を含む）およびファイバー）を提供する工程であって、第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、Ｔg1とＴx1の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
少なくともＴg1より高く第１および第２のガラスを加熱して、少なくとも第１のガラスを第２のガラスと合体させて物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、第２のガラスはＴg2とＴx2とを有し、Ｔg2とＴx2の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）である。任意で、第２のガラスは、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第３、第４のガラスで実施することができる。ガラスは同一の組成、異なる組成またはその組み合わせとしてよい。ある実施形態において、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１および第２のガラス（例えば、シート、粒子（微小球を含む）およびファイバー）を提供する工程であって、第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、Ｔg1とＴx1の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有し、第２のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、第２のガラスがＴg2とＴx2とを有し、Ｔg2とＴx2の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、第２のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔg1またはＴg2より高くガラスを加熱して、第１および第２のガラスを合体させて物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第３、第４のガラスで実施することができる。ガラスは同一の組成、異なる組成またはその組み合わせとしてよい。ある実施形態において、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、
外側表面を有するガラス（ガラス粒子を含む）を含む少なくとも第１の複数の粒子を提供する工程であって、ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、ガラスがＴgとＴxとを有し、ガラスのＴgとＴxの差が少なくとも５Ｋまたは、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔgより高くガラスを加熱して、第１の複数の粒子のガラスの少なくとも一部を合体させて物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が、ガラスを含む粒子の少なくとも一部の外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、を含む物品を製造する方法を提供する。ある実施形態においては、セラミックはガラスである。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第２、第３またはそれ以上の異なる複数の粒子（すなわち、それぞれ異なるガラスを含む）で実施することができる。ある実施形態において、ガラス、または、２つ以上のガラスを用いる場合は、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【００１１】
望ましくは、Ｔg対Ｔlの比は少なくとも０．５である。有用なガラス粒子としては、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2ガラスを含むようなものが例示される。その他の有用なガラスとしては、ＲＥＯ（すなわち、希土類酸化物−Ａｌ2Ｏ3およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3ガラス）も挙げられる。
【００１２】
特定のセラミック組成物を含む本発明による方法の実施形態によって、従来の方法から得られる物品形状およびサイズが形成できる。ガラスの合体は、ガラスを加熱中に加圧すると、一般的に促される。一実施形態において、ガラス（例えば、粒子（ビーズを含む）、ファイバー等）をダイに充填して、ガラスの粘性流れが物品の合体を導くガラス転移を超える温度でホットプレスを行う。
【００１３】
本明細書において、
「アモルファス材料」とは、Ｘ線回折により求められた長い範囲の結晶構造を欠く、かつ／または「示差熱分析」に記載した試験により求められたＤＴＡ（示差熱分析）により求められたアモルファス材料の結晶化に対応する発熱ピークを有する溶融物および／または蒸気相から誘導された材料のことである。
「セラミック」とは、ガラス、結晶質セラミック、ガラス−セラミックおよびこれらの組み合わせのことである。
「ガラス」とは、ガラス転移温度を示すアモルファス材料のことである。
「ガラス−セラミック」とは、ガラスを熱処理することにより形成された結晶を含むセラミックのことである。
「希土類酸化物」とは、酸化セリウム（すなわち、ＣｅＯ2）、酸化ジスプロシウム（すなわち、Ｄｙ2Ｏ3）、酸化エルビウム（すなわち、Ｅｒ2Ｏ3）、酸化ユーロピウム（すなわち、Ｅｕ2Ｏ3）、酸化ガドリニウム（すなわち、Ｇｄ2Ｏ3）、酸化ホルミウム（すなわち、Ｈｏ2Ｏ3）、酸化ランタン（すなわち、Ｌａ2Ｏ3）、酸化ルテチウム（すなわち、Ｌｕ2Ｏ3）、酸化ネオジミウム（すなわち、Ｎｄ2Ｏ3）、酸化プラセオジム（すなわち、Ｐｒ6Ｏ11）、酸化サマリウム（すなわち、Ｓｍ2Ｏ3）、酸化テルビウム（すなわち、Ｔｂ2Ｏ3）、酸化トリウム（すなわち、Ｔｈ4Ｏ7）、酸化ツリウム（すなわち、Ｔｍ2Ｏ3）、酸化イットリウム（すなわち、Ｙｂ2Ｏ3）およびこれらの組み合わせのことである。
「ＲＥＯ」とは希土類酸化物のことである。
「Ｔg」とは、実施例１で求められたようなガラス転移温度のことである。
「Ｔl」とはガラス融点のことである。
「Ｔx」とは、実施例１で求められたような結晶化開始温度のことである。
【００１４】
さらに、特に断りのない限り、金属酸化物（例えば、Ａｌ2Ｏ3、錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物等）は、例えば、ガラス−セラミックにおいては結晶であり、ガラス、結晶または部分ガラスおよび部分結晶であってもよいものと考えられる。例えば、ガラス−セラミックが、Ａｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含み、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2はそれぞれ、ガラス状態、結晶状態または一部がガラス状態および一部が結晶状態、または他の金属酸化物との反応生成物である場合には（特に断りのない限り、例えば、Ａｌ2Ｏ3は結晶Ａｌ2Ｏ3またはＡｌ2Ｏ3の特定の結晶相（すなわち、アルファＡｌ2Ｏ3）である場合には、結晶Ａｌ2Ｏ3 として、かつ／または１種類以上の結晶錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物の一部として存在させてもよい。
【００１５】
緻密化速度が増加すると、処理性の改善、低エネルギー消費および処理時間の短縮化を促進するため有利である。
【００１６】
任意で、本発明によるあるガラス物品を熱処理すると、ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
一般に、本発明の方法を実施するのに有用なガラスを含むガラスおよびセラミックスは、適切な金属酸化物源を加熱して（火炎中を含む）、溶融物、望ましくは均一な溶融物を形成し、溶融物を急冷してガラスまたはガラスを含むセラミックを提供することにより作製することができる。
【００１８】
本発明を実施するのに有用なガラスとしては、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2ガラスを含むようなものが例示される。その他の有用なガラスとしては、ＲＥＯ（すなわち、希土類酸化物−Ａｌ2Ｏ3およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3ガラス）も挙げられる。有用なガラス処方としては、共晶組成物またはそれに近いものが挙げられる。本明細書に開示されたＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2組成物に加えて、共晶組成物をはじめとするその他組成物が、本開示内容に目を通せば当業者に明白であろう。例えば、共晶組成物を含む様々な組成物を示した相図が業界で知られている。
【００１９】
任意の金属酸化物（すなわち、一般組成物に必要とされるもの以外の金属酸化物）としては、理論的な酸化物基準で、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＨｆＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ2Ｏ5、ＮｉＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、希土類酸化物、Ｓｃ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｅＯ2、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｒＯ2およびこれらの組み合わせが例示される。
【００２０】
Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、ＣｕＯ、希土類酸化物（例えば、ＣｅＯ2、Ｄｙ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、Ｓｍ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｔｈ4Ｏ7、Ｔｍ2Ｏ3およびＹｂ2Ｏ3およびこれらの混合物）、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2のような金属酸化物の商業的供給源をはじめとする供給源が業界で公知であり、酸化物自身、錯体酸化物、鉱物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、水酸化物等が挙げられる。
【００２１】
さらに、（理論酸化物基準で）Ａｌ2Ｏ3の商業的供給源を含めた供給源としては、ボーキサイト（天然に産出するボーキサイトと合成されたボーキサイトの両方を含む）、か焼ボーキサイト、水和アルミナ（例えば、ベーマイトおよびギブサイト）、アルミニウム、バイヤー法アルミナ、アルミニウム鉱物、ガンマアルミナ、アルファアルミナ、アルミニウム塩、窒化アルミニウムおよびこれらの組み合わせが挙げられる。Ａｌ2Ｏ3供給源は、Ａｌ2Ｏ3を含有していても、Ａｌ2Ｏ3のみを提供するものであってもよい。あるいは、Ａｌ2Ｏ3供給源は、Ａｌ2Ｏ3を含有していても、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3以外の１種類以上の金属酸化物（錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｄｙ3Ａｌ5Ｏ12、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＣｅＡｌ11Ｏ18等））を提供するものであってもよい。
【００２２】
希土類酸化物の商業的供給源を含めた供給源としては、希土類酸化物粉末、希土類金属、希土類含有鉱物（例えば、バストネス石およびモナズ石）、希土類塩、希土類窒化物および希土類炭酸塩が挙げられる。希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物のみを提供するものであってもよい。あるいは、希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物および希土類酸化物以外の１種類以上の金属酸化物（錯体希土類酸化物・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｄｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＣｅＡｌ11Ｏ18等））を提供するものであってもよい。
【００２３】
（理論酸化物基準で）ＺｒＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ジルコニウム粉末、ジルコン砂、ジルコニウム、ジルコニウム含有鉱物およびジルコニウム塩（例えば、炭酸、酢酸、硝酸、塩化、水酸化ジルコニウムおよびこれらの組み合わせ）が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＺｒＯ2供給源は、ＺｒＯ2を含有、またはＺｒＯ2およびハフニアのような他の金属酸化物を含有していてもよい。（理論酸化物基準で）ＨｆＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ハフニウム粉末、ハフニウム、ハフニウム含有鉱物およびハフニウム塩が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＨｆＯ2供給源は、ＨｆＯ2を含有、またはＨｆＯ2およびＺｒＯ2のような他の金属酸化物を含有していてもよい。
【００２４】
ＢａＯの商業的供給源を含めた供給源としては、酸化バリウム粉末、バリウム含有鉱物、バリウム塩、硝酸バリウムおよび炭酸バリウムが挙げられる。酸化バリウム供給源は、酸化バリウムを含有していても、酸化バリウムのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化バリウム供給源は、酸化バリウムを含有していても、酸化バリウムおよび酸化バリウム以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化バリウム・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００２５】
ＣａＯの商業的供給源を含めた供給源としては、酸化カルシウム粉末およびカルシウム含有鉱物が挙げられる。酸化カルシウム供給源は、酸化カルシウムを含有していても、酸化カルシウムのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化カルシウム供給源は、酸化カルシウムを含有していても、酸化カルシウムおよび酸化カルシウム以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化カルシウム・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００２６】
Ｎｂ2Ｏ5の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ニオブ粉末、ニオブ含有鉱物（例えば、コルンブ石、タンタル石およびユークセン石）、ニオブ塩、ニオブ金属およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２７】
Ｔａ2Ｏ5の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化タンタル粉末、タンタル含有鉱物（例えば、コルンブ石、タンタル石およびユークセン石）、タンタル塩、タンタル金属およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２８】
希土類酸化物の商業的供給源を含めた供給源としては、希土類酸化物粉末、希土類金属、希土類含有鉱物（例えば、バストネス石およびモナズ石）、希土類塩、希土類窒化物および希土類炭酸塩が挙げられる。希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物のみを提供するものであってもよい。あるいは、希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物および希土類酸化物以外の１種類以上の金属酸化物（錯体希土類酸化物・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｄｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＣｅＡｌ11Ｏ18等））を提供するものであってもよい。
【００２９】
ＳｉＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、シリカ粉末、ケイ素金属、ケイ素含有鉱物が挙げられる。酸化ケイ素供給源は、酸化ケイ素を含有していても、酸化ケイ素のみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化ケイ素供給源は、酸化ケイ素を含有していても、酸化ケイ素および酸化ケイ素以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化ケイ素・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００３０】
ＳｒＯの商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ストロンチウム粉末、炭酸ストロンチウムおよびストロンチウム含有鉱物が挙げられる。酸化ストロンチウム供給源は、酸化ストロンチウムを含有していても、酸化ストロンチウムのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化ストロンチウム供給源は、酸化ストロンチウムを含有していても、酸化ストロンチウムおよび酸化ストロンチウム以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化ストロンチウム・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００３１】
ＴｉＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化チタン粉末、チタン金属およびチタン含有鉱物が挙げられる。酸化チタン供給源は、酸化チタンを含有していても、酸化チタンのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化チタン供給源は、酸化チタンを含有していても、酸化チタンおよび酸化チタン以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化チタン・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００３２】
（理論酸化物基準で）Ｙ2Ｏ3の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化イットリウム粉末、イットリウム、イットリウム含有鉱物およびイットリウム塩（例えば、炭酸、硝酸、塩化、水酸化イットリウムおよびこれらの組み合わせ）が挙げられる。Ｙ2Ｏ3供給源は、Ｙ2Ｏ3を含有していても、Ｙ2Ｏ3のみを提供するものであってもよい。あるいは、Ｙ2Ｏ3供給源は、Ｙ2Ｏ3を含有していても、これのみおよびＹ2Ｏ3以外の１種類以上の金属酸化物（錯体Ｙ2Ｏ3・金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12））を提供するものであってもよい。
【００３３】
（理論酸化物基準で）ＺｒＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ジルコニウム粉末、ジルコン砂、ジルコニウム、ジルコニウム含有鉱物およびジルコニウム塩（例えば、炭酸、酢酸、硝酸、塩化、水酸化ジルコニウムおよびこれらの組み合わせ）が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＺｒＯ2供給源は、ＺｒＯ2を含有、またはＺｒＯ2およびハフニアのような他の金属酸化物を含有していてもよい。（理論酸化物基準で）ＨｆＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ハフニウム粉末、ハフニウム、ハフニウム含有鉱物およびハフニウム塩が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＨｆＯ2供給源は、ＨｆＯ2を含有、またはＨｆＯ2およびＺｒＯ2のような他の金属酸化物を含有していてもよい。
【００３４】
任意で、本発明によるセラミックスは、一般組成物に必要とされるもの以外の追加の金属酸化物をさらに含む。ある金属酸化物を添加すると、本発明により作製されたセラミックスの特性および／または結晶構造または微細構造、ならびに、セラミックを製造する原材料および中間体の処理が変わる。例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ2ＯおよびＮａ2Ｏのような酸化物を添加すると、ガラスのＴgとＴxの両方が変化するのが観察された。理論に拘束されるのは望むところではないが、かかる添加がガラスの形成に影響するものと考えられる。さらに、例えば、かかる酸化物の添加によって、全体の系の融点が減少し（すなわち、系を低融点共晶へと促し）、ガラスの形成が容易になる。多成分系（四元等）の錯体共晶だと、良好なガラス形成能となる。その動作範囲の液体溶融物の粘度およびガラスの粘度もまた、一般組成物に必要とされるもの以外の金属酸化物の添加に影響される。
【００３５】
Ａｌ2Ｏ3、ＲＥＯおよびＺｒＯ2またはＨｆＯ2をのうち少なくとも１つを含むＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5ガラスのうち少なくとも１つを含めると、ガラスの結晶化に多大な影響を与える。（例えば、ガラスから形成された結晶ＺｒＯ2または結晶ＨｆＯ2のうち少なくとも１つ速度を増加する（ある実施形態においては、Ｎｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5を含まない同じガラスを同じように加熱処理することにより作製された比較のガラス−セラミックに比べて少なくとも１．５、２、２．５または少なくとも３倍（すなわち、比較のガラスは、Ｎｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5を用いずにガラスを作製した以外はＡｌ2Ｏ3、ＲＥＯおよびＺｒＯ2またはＨｆＯ2のうち少なくとも１つ、およびＮｂ2Ｏ5および／またはＴａ2Ｏ5を含むガラスと同じように作製され熱処理される（すなわち、かかるガラスは、ガラスの総重量に基づいて）ゼロ重量パーセントのＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5を含む）））。
【００３６】
ある実施形態において、ガラスは、ガラスの総重量に基づいて少なくとも３５（ある実施形態においては、少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０または少なくとも７５、ある実施形態においては、３５〜７５、４０〜７５、４５〜７５、５０〜７５、５５〜７５または６０〜７５）重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、ＲＥＯ（例えば、Ｇｄ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3および／またはＮｄ2Ｏ3、ある実施形態においては、ガラスの総重量に基づいて、少なくとも０．５、１、２、３、４、５または少なくとも１０、ある実施形態においては、０．５〜７０、１〜７０、５〜７０、１０〜７０、０．５〜５０、１〜５０、５〜５０、１０〜５０、０．５〜４０、１〜４０、５〜４０、１０〜４０、０．５〜３０、１〜３０、５〜３０、１０〜３０、０．５〜２５、１〜２５、５〜２５または１０〜２５重量パーセントのＲＥＯ）およびＺｒＯ2（ガラスの総重量に基づいて、ある実施形態において、ＺｒＯ2および／または（集合的に）ＨｆＯ2）（ある実施形態においては、少なくとも５、１０、１５または少なくとも２０、ある実施形態においては、５〜３０、５〜２５、１０〜２５、１０〜３０、１５〜３０、２０〜３０、１５〜２５または１５〜２０重量パーセントのＺｒＯ2（ある実施形態において、ＺｒＯ2および／または（集合的に）ＨｆＯ2））ならびにＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5のうち少なくとも１つ（ガラスの総重量に基づいて、ある実施形態においては、少なくとも１、２、３、４、５、１０、１５、２０または少なくとも２５、ある実施形態においては、１〜２０、５〜２０、１０〜２０または５〜１５重量パーセントのＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5のうち少なくとも１つ）を含み、ガラスの総重量に基づいて、合計で１０（ある実施形態においては、ガラスの総重量に基づいて、合計で９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１またはゼロ重量パーセント以下）重量パーセント以下のＡｓ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＧｅＯ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＴｅＯ2およびＶ2Ｏ5を含有する。Ｎｂ2Ｏ5および／またはＴａ2Ｏ5を含めることに関するさらなる詳細については、例えば、２００３年９月１８日出願の米国特許出願第１０／６６６６１５号明細書の同時継続出願を参照のこと。
【００３７】
場合によっては、Ｎａ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＴｅＯ2、Ｖ2Ｏ3およびこれらの組み合わせからなる群より選択される限られた量の金属酸化物を組み込むのが好ましい。商業的供給源を含めた供給源としては、酸化物自身、錯体酸化物、鉱物、炭酸塩、酢酸塩、窒化物、塩化物、水酸化物等が挙げられる。これらの金属酸化物を添加して、例えば、得られる研磨粒子の物理特性を修正し、かつ／または処理を改善してもよい。これらの金属酸化物は、用いるときは、一般的に、例えば、所望の特性に応じて、ガラス−セラミック材料の０超〜２０重量％、ある実施形態においては、０超〜５重量％、さらに０超〜２重量％で添加する。
【００３８】
失透してガラス−セラミックスを形成するガラスについては、結晶化もまた、一般組成に必要とされるもの以外の材料の添加に影響される。例えば、ある金属、金属酸化物（例えば、チタン酸塩およびジルコン酸塩）およびフッ化物は、例えば、核形成剤として作用して、結晶の不均一核形成となり有用である。また、ある酸化物を添加すると、再加熱の際にガラスから失透する準安定相の性質が変化する。他の態様において、結晶ＺｒＯ2を含む本発明によるセラミックスについては、ＺｒＯ2の正方晶／立方体を安定化させることが知られている金属酸化物（例えば、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣａＯおよびＭｇＯ）を添加するのが望ましい。
【００３９】
ある実施形態において、溶融物に対して酸化物形成またはその合金の負のエンタルピーを有する少なくとも１種類の金属（例えば、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒおよびこれらの組み合わせ）、Ｍを含む微粒子金属材料を添加する、またはこれらをその他原材料とその他合わせることにより、金属酸化物供給源の少なくとも一部（ある実施形態において、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５重量パーセント）を得るのが有利である。理論に拘束されることは望むところではないが、金属の酸化に関連する発熱反応から得られる熱は、均一な溶融物の形成および得られるガラスに有用であると考えられる。例えば、原材料内での酸化反応により生成されたさらなる熱は、不十分な熱伝達を排除、最小または少なくとも減少して、ｘ、ｙおよびｚ寸法が１５０マイクロメートルを超えるときは特に、溶融物の形成および均質性を促すものと考えられる。さらなる熱の利用可能性は、完了するまで様々な化学反応および物理的処理（例えば、緻密化および球状化）を行う補助となるものと考えられる。さらに、ある実施形態については、酸化反応により生成されたさらなる熱の存在によって、材料の高融点のために困難または実施できない溶融物の形成が実際に可能となるものと考えられる。さらに、酸化反応により生成されたさらなる熱の存在によって、作製できなかった、または所望のサイズ範囲で作製できなかったガラスの形成が実際に可能になるものと考えられる。
【００４０】
本発明を実施するのに有用なガラスの実施形態は、例えば、好適な炉（例えば、誘導または抵抗加熱炉、ガス燃焼炉またはアーク炉）において金属酸化物供給源を溶融することにより作製することができる。得られる溶融物を冷却（例えば、溶融物を冷却媒体（例えば、高速エアジェット、液体、金属板（冷却金属板を含む）、金属ロール（冷却金属ロールを含む）、金属ボール（冷却金属ボールを含む）等）へ放出する）する。
【００４１】
ガラスの実施形態はまた、自由落下冷却によるレーザースピン溶融、テイラー（Ｔａｙｌｏｒ）ワイヤ技術、プラズマトロン技術、金づちと金床技術、遠心急冷、エアガンスプラット冷却、シングルローラおよびツインローラ急冷、ローラ−プレート急冷および縣滴溶融抽出（例えば、セラミックスの急冷凝固（Ｒａｐｉｄ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）、ブルックウェイら（Ｂｒｏｃｋｗａｙ ｅｔ ａｌ．）、金属およびセラミックス情報センター（Ｍｅｔａｌｓ Ａｎｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ）、防護情報分析センター局（Ａ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｃｅｎｔｅｒ）、オハイオ州コロンビア（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）、１９８４年１月を参照）のようなその他の技術によっても得ることができる。ガラスの実施形態は、好適な前駆体の熱（炎またはレーザーまたはプラズマ補助）分解、金属前駆体の物理蒸気合成（ＰＶＳ）および機械化学処理のような他の技術によっても得られる。
【００４２】
ある方法において、本発明に有用なガラスは、例えば、米国特許第６，２５４，９８１号明細書（キャッスル（Ｃａｓｔｌｅ））に開示された火炎溶融を利用して作製することができる。この方法において、金属酸化物供給源材料（例えば、粒子の形態にある、「供給粒子」と呼ぶことがある）をバーナー（例えば、メタン−エアバーナー、アセチレン−酸素バーナー、水素−酸素バーナー等）に直接供給してから、例えば、水、冷却油、空気等で急冷する。供給粒子は、例えば、金属酸化物供給源を研削、凝集（例えば、スプレー乾燥）、溶融または焼結により形成することができる。火炎に供給された供給粒子のサイズが、通常、得られるガラス粒子／ビーズのサイズを決める。
【００４３】
本発明は、例えば、寸法に制限のないセラミック物品を得るのに有用である。ガラス転移温度より高い温度で実施された合体工程によりこれが可能であることが分かった。例えば、本発明を実施するのに有用なガラスは、吸熱（Ｔx）より低い温度での発熱（Ｔg）の存在により明らかな通り、大幅な結晶化が生じる（Ｔx）前にガラス転移（Ｔg）する。これによって、比較的に小さなガラス片から任意の寸法の物品をバルク製造することができる。より具体的には、例えば、本発明による物品は、本発明を実施するのに有用なガラス粒子（ビーズおよび微小球）、ファイバー等をＴgをより高く加熱して、ガラス粒子等を合体させてある形状を形成して、合体した形状を冷却して、物品を提供することができる。ある実施形態において、加熱は、約７２５℃〜約１１００℃の範囲の少なくとも１つの温度で行う。
【００４４】
ある実施形態について、合体は、結晶化温度（Ｔx）よりかなり高い温度で実施してもよい。理論に拘束されることは望むところではないが、比較的遅い結晶化運動によって、粘性フローについてより高い温度を利用可能となると考えられる。意外にも、合体は、本発明による方法により促進されることを知見した。理論に拘束されることは望むところではないが、ガス圧の増加によりガラスの粘度が減じて、緻密化速度が増加すると考えられる。
【００４５】
熱処理は、ガラスを熱処理して、ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックスを与えるのに業界で知られた様々な方法で実施することができる。例えば、熱処理は、抵抗、誘導またはガス加熱炉を用いて、バッチで行うことができる。あるいは、例えば、熱処理は、例えば、ロータリキルンを用いて連続的に実施することができる。ロータリキルンの場合に、材料は、例えば、高温で操作されるキルンに直接供給することができる。高温の時間は、数秒（ある実施形態においては、５秒未満）から数分から数時間にわたる。温度は、９００℃〜１６００℃、一般的には１２００℃〜１５００℃の範囲内である。バッチでの熱処理のいくつか（例えば、核形成工程）と他を連続的に（例えば、結晶成長工程について、所望の密度を得るために）を実施することも本発明の範囲に含まれる。核形成工程について、温度は、一般的に、約９００℃〜約１１００℃、ある実施形態においては、約９２５℃〜約１０５０℃の範囲である。密度工程と同様に、温度は、一般的に、約１１００℃〜約１６００℃、ある実施形態においては、約１２００℃〜約１５００℃の範囲である。この熱処理は、例えば、材料を高温で炉に直接供給することにより行ってもよい。あるいは、例えば、材料は、低温（例えば、室温）で炉に供給してから、所定の加熱速度で所望の温度まで加熱してもよい。空気以外の雰囲気中で熱処理を実施することもまた本発明の範囲に含まれる。場合によっては、還元雰囲気中で熱処理するのが望ましい。また、例えば、熱静水圧プレス、またはガス圧力炉のようなガス圧力下で熱処理するのが望ましい。
【００４６】
本発明によるセラミックスを製造するための金属酸化物供給源およびその他添加剤の特定の選択は、例えば、得られるセラミックスの所望の組成および微細構造、所望の結晶度、もしあれば、得られるセラミックスの所望の物理的特性（例えば、硬さまたは靭性）、望ましくない不純物の存在の排除または最小化、得られるセラミックスの所望の特徴、および／またはセラミックスを作製するのに用いる特定のプロセス（装置ならびに溶融および／または固化前および／または最中の原材料の精製をはじめとする）を考慮に入れるのが一般的である。
【００４７】
金属酸化物供給源およびその他添加剤は、本発明に利用する方法および装置に好適な任意の形態とすることができる。原材料は、酸化物ガラスおよびアモルファス金属を作製するのに業界に公知の技術および装置を用いて溶融および冷却することができる。望ましい冷却速度としては、５０Ｋ／ｓ以上のものが挙げられる。業界に公知の冷却技術としては、ロール冷却が挙げられる。ロール冷却は、例えば、一般的に、融点より２０〜２００℃高い温度で金属酸化物供給源を溶融し、高圧下で高速ロータリロールにスプレーすることにより（空気、アルゴン、窒素等のガスを用いて）溶融物を冷却／急冷することにより実施することができる。一般的に、ロールは金属製であり、水冷される。溶融物を冷却／急冷するのに金属ブック鋳型も有用である。
【００４８】
溶融物を形成、溶融物を冷却／急冷および／またはその他ガラスを形成する他の技術としては、蒸気相急冷、プラズマスプレー、溶融抽出およびガス噴霧が挙げられる。蒸気相急冷は、例えば、金属合金または金属酸化物供給源を、用いるスパッタリングターゲットへと形成するスパッタリングにより実施することができる。ターゲットは、スパッタリング装置の所定の位置に固定し、被覆する基材をターゲットの反対の位置に配置する。１０-3トルの標準的な圧力の酸素およびＡｒガス、ターゲットと基材との間に放電を生成させ、Ａｒまたは酸素イオンがターゲットに衝突して反応スパッタリングを開始させて、組成物のフィルムを基材に蒸着させる。プラズマスプレーに関するさらなる詳細については、２００２年８月２日出願の米国特許出願第１０／２１１，６４０号明細書の同時継続出願を参照のこと。
【００４９】
ガス噴霧は、供給粒子を溶融してそれらを溶融物に変換するものである。かかる溶融物の薄ストリームを、破裂エアジェット（すなわち、ストリームを微細な液滴と分割する）と接触させて噴霧する。得られる実質的に不連続な略楕円形のガラス粒子を回収する。溶融抽出は、例えば、米国特許第５，６０５，８７０号明細書（ストローム−オルセンら（Ｓｔｒｏｍ−Ｏｌｓｅｎ ｅｔ ａｌ．））に開示されている通りに実施することができる。例えば、２００１年４月４日公開のＰＣＴ出願公開国際公開第０１／２７０４６Ａ１号パンフレットに開示されている通り、レーザービーム加熱を利用した容器を使わないガラス形成技術も、本発明によるガラスを作製するのに有用である。
【００５０】
冷却レートは、急冷ガラスの特性に影響するものと考えられる。例えば、ガラスのガラス転移温度、密度およびその他特性が、冷却レートを変化させる。
【００５１】
急冷はまた、冷却中、所望の酸化状態を維持し、かつ／または影響を与える還元、中和または酸化環境のような制御された雰囲気下で実施してもよい。雰囲気はまた、過冷却液体から結晶運動に影響させることにより、ガラス形成に影響し得る。例えば、結晶化のない大きな過冷却Ａｌ2Ｏ3溶融物が、空気中に比べてアルゴン雰囲気中で報告されている。
【００５２】
粒子の作製に関して、例えば、得られるセラミック（例えば、ガラスまたはガラスを含むセラミックは所望よりも大きなサイズであってもよい。ロールクラッシュ、カナリアミル、ジョークラッシュ、ハンマーミル、ボールミル、ジェットミル、インパクトクラッシュ等をはじめとする業界に知られた粉砕および／または破砕技術を用いて、セラミックを小さな片へと変換することができ、一般的に変換される。場合によっては、２回または複数の粉砕工程が望ましい。例えば、セラミックが形成された（固化した）後、所望より大きな形態にあってもよい。第１の粉砕工程には、これらの比較的大きな塊または「チャンク」を粉砕して小さな片を形成することが含まれる。これらのチャンクのこの粉砕は、ハンマーミル、インパクトクラッシャーまたはジョークラッシャーで行ってもよい。これらの小さな片を続いて粉砕して、所望の粒子サイズ分布を生成してもよい。所望の粒子サイズ分布（グリットサイズまたは等級と呼ばれることがある）を生成するためには、多数の粉砕工程を実施する必要がある。通常、粉砕条件を最適化して、所望の粒子形状および粒子サイズ分布を得る。
【００５３】
粒子の形状は、例えば、ガラスの組成、冷却された幾何形状、および粒子が粉砕により形成された場合には、ガラスが粉砕される方法（すなわち、用いる粉砕技術）に応じて異なる。
【００５４】
ガラスを含む本発明によるある物品を熱処理すると、ガラスを増加または少なくとも部分的に結晶化して、ガラス−セラミックを提供することができる。ガラス−セラミックスを形成するためのあるガラスの熱処理は業界に周知である。ガラス−セラミックスを核形成し成長させる加熱条件は様々なガラスについて知られている。あるいは、当業者であれば、業界に公知の技術を用いてガラスの時間−温度−変形（ＴＴＴ）調査から適切な条件を決めることができる。本発明の開示内容を読めば、当業者であれば、本発明によるガラスのＴＴＴ曲線を与え、本発明による結晶質セラミックス、ガラス−セラミックスおよびガラスを含むセラミックを提供するための適切な核形成および／または結晶成長条件を決めることができる。
【００５５】
一般的に、ガラス−セラミックスは、形成されるガラスより強い。従って、材料の強度を、例えば、ガラスが結晶質セラミック相に変換される程度まで調整してもよい。あるいは、またはこれに加えて、材料の強度は、例えば、形成される核形成部位の数に影響され、これを用いると結晶相の結晶の数およびサイズに影響する。ガラス−セラミックスの形成に関するさらなる詳細については、例えば、ガラス−セラミックス、Ｐ．Ｗ．マクミラン（ＭｃＭｉｌｌａｎ）、アカデミックプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）、第２版、１９７９年を参照のこと。
【００５６】
例えば、Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3およびＺｒＯ2を含むガラスのようなガラスの熱処理中、Ｌａ2Ｚｒ2Ｏ7および、ＺｒＯ2が存在する場合には、立方／正方晶ＺｒＯ2、場合によっては、単斜晶ＺｒＯ2のような相の形成が約９００℃を超える温度で観察されている。理論に拘束されることは望むところではないが、ジルコニア関連相が第１の相でガラスから核形成をするものと考えられる。例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＲｅＡｌＯ3（式中、Ｒｅは少なくとも１つの希土類カチオンである）、ＲｅＡｌ11Ｏ18、Ｒｅ3Ａｌ5Ｏ12、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12等の相は、約９２５℃を超える温度で生じると考えられる。この核形成工程中の結晶子サイズはおよそ数ナノメートルである。例えば、１０〜１５ナノメートルと小さい結晶が観察されている。長い熱処理温度は、一般的に、結晶子の成長および結晶化の進行につながる。少なくともある実施形態については、約１３００℃で約１時間の熱処理により完全な結晶化がなされる。
【００５７】
本発明により作製されたあるセラミック物品は、セラミックの金属酸化物総重量に基づいて、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する。
【００５８】
材料の微細構造または相組成物（ガラス状／結晶）は数多くの方法で求めることができる。例えば、光学顕微鏡、電子顕微鏡、示差熱分析（ＤＴＡ）およびｘ線回折（ＸＲＤ）を用いて様々な情報が得られる。
【００５９】
光学顕微鏡を用いると、ガラスは、結晶境界のような光散乱中心がないため一般的に、大部分が透明であり、一方、結晶材料は結晶構造を示し、光散乱効果のために不透明である。
【００６０】
ＤＴＡを用いて、材料の対応のＤＴＡトレースが発熱結晶イベント（Ｔx）を含む場合には、材料をアモルファスと分類する。Ｔxより低い温度で同じトレースが吸熱イベント（Ｔg）を含む場合には、ガラス相からなると考えられる。材料のＤＴＡトレースがかかるイベントを含んでいない場合には、結晶相を含有すると考えられる。
【００６１】
示差熱分析（ＤＴＡ）は、以下の方法を用いて実施することができる。ＤＴＡは、−１４０＋１７０メッシュサイズフラクション（すなわち、１０５−マイクロメートル開口部サイズおよび９０−マイクロメートル開口部サイズスクリーン間で集めたフラクション）を用いて実行する（ドイツ、ゼルブのネッチインスツルメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｓｅｌｂ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より「ネッチ（ＮＥＴＺＳＣＨ）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」という商品名で入手されるような計器を用いて）ことができる。各スクリーニングされた試料の量（一般的に、約４００ミリグラム（ｍｇ））を１００−マイクロリットルのＡｌ2Ｏ3試料ホルダに入れる。各試料を静的エアで１０℃／分のレートで室温（約２５℃）から１１００℃まで加熱する。
【００６２】
粉末ｘ−線回折ＸＲＤを用いて（ニュージャージー州、モーウォーのフィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，Ｍａｈｗａｈ，ＮＪ）より「フィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ）ＸＲＧ３１００」という商品名で入手できるようなｘ線回折装置を用いて、銅Ｋα１放射線が１．５４０５０オングストロームで）、結晶材料のＸＲＤトレースに存在するピークを、回折データの国際センター（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）が公表しているＪＣＰＤＳ（粉末回折標準委員会（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ））データベース提供の結晶相のＸＲＤパターンと比べることにより、材料に存在する相を求めることができる。さらに、ＸＲＤを定性的に用いると、相の種類を求めることができる。広い拡散強度ピークの存在は、材料のアモルファス性を示すものである。広いピークと明確なピークの両方の存在は、アモルファスマトリックス中に結晶物質が存在することを示すものである。初期に形成されたガラスまたはセラミック（結晶化前のガラスを含む）は、所望のものよりサイズが大きい。ロールクラッシュ、カナリアミル、ジョークラッシュ、ハンマーミル、ボールミル、ジェットミル、インパクトクラッシュ等をはじめとする業界に知られた粉砕および／または破砕技術を用いて、ガラスまたはセラミックを小さな片へと変換することができる。場合によっては、２回または複数の粉砕工程が望ましい。例えば、セラミックが形成された（固化した）後、所望より大きな形態にあってもよい。第１の粉砕工程には、これらの比較的大きな塊または「チャンク」を粉砕して小さな片を形成することが含まれる。これらのチャンクのこの粉砕は、ハンマーミル、インパクトクラッシャーまたはジョークラッシャーで行ってもよい。これらの小さな片を続いて粉砕して、所望の粒子サイズ分布を生成してもよい。所望の粒子サイズ分布（グリットサイズまたは等級と呼ばれることがある）を生成するためには、多数の粉砕工程を実施する必要がある。通常、粉砕条件を最適化して、所望の粒子形状および粒子サイズ分布を得る。所望のサイズの得られた粒子は、大きすぎる場合には、再粉砕したり、小さすぎる場合には再溶融のための原材料として「再利用」および使用してもよい。
【００６３】
粒子の形状は、例えば、セラミックの組成および／または微細構造、冷却された幾何形状、およびセラミックが粉砕される方法（すなわち、用いる粉砕技術）に応じて異なる。通常、「塊状の」形状が好ましい場合には、この形状を得るために、用いるエネルギーを多くする。逆に、「鋭い」形状が好ましい場合には、この形状を得るために、用いるエネルギーを少なくする。粉砕技術をまた変更して、異なる所望の形状を得てもよい。ある粒子については、１：１〜５：１の平均アスペクト比が一般的に望ましく、他の実施形態においては、１．２５：１〜３：１、さらに１．５：１〜２．５：１である。
【００６４】
本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、１マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、０．５マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミックス（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、０．３マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、０．１５マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１つの共晶微細構造特徴（すなわち、コロニーおよびラメラ構造）または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まない。
【００６５】
他の態様において、本発明により作製されたあるセラミック物品は、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５または１００体積パーセントのガラスを含む。他の態様において、本発明により作製されたあるセラミック物品は、例えば、１００または少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００６６】
本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラスを含み、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。
【００６７】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラス（すなわち、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントのガラス）を含むセラミックを提供し、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。
【００６８】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラス−セラミックを提供し、ガラス−セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラス−セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００６９】
他の態様において、本発明は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラス−セラミックであって、平均結晶子サイズが１マイクロメートル未満（一般的に、５００ナノメートル未満、さらに３００、２００または１５０ナノメートル未満、ある実施形態においては、１００、７５、５０、２５または２０ナノメートル未満）の結晶子を含む微細構造を示し、（ｂ）共晶微細構造特徴または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まないガラス−セラミックを提供する。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００７０】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、結晶質セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントの結晶質セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７１】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのセラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７２】
本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラスを含み、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。
【００７３】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含むガラス（すなわち、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントのガラス）を含むセラミックを提供し、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。
【００７４】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含むガラス−セラミックを提供し、ガラス−セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラス−セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００７５】
他の態様において、本発明は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含むガラス−セラミックであって、（ａ）平均結晶子サイズが１マイクロメートル未満（一般的に、５００ナノメートル未満、さらに３００、２００または１５０ナノメートル未満、ある実施形態においては、１００、７５、５０、２５または２０ナノメートル未満）の結晶子を含む微細構造を示し、（ｂ）共晶微細構造特徴または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まないガラス−セラミックを提供する。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００７６】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、結晶質セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントの結晶質セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７７】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのセラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７８】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含むガラス（すなわち、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントのガラス）を含むセラミックを提供し、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。
【００７９】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含むガラス−セラミックを提供し、ガラス−セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラス−セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００８０】
他の態様において、本発明は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含むガラス−セラミックであって、（ａ）平均結晶子サイズが１マイクロメートル未満（一般的に、５００ナノメートル未満、さらに３００、２００または１５０ナノメートル未満、ある実施形態においては、１００、７５、５０、２５または２０ナノメートル未満）の結晶子を含む微細構造を示し、（ｂ）共晶微細構造特徴または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まないガラス−セラミックを提供する。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００８１】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、結晶質セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントの結晶質セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００８２】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのセラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2を含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００８３】
本発明によるセラミックス中に存在する結晶相としては、アルミナ（例えば、アルファおよび遷移アルミナ）、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＨｆＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、ＲＥＯ、Ｓｃ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、ＴｅＯ2、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｒＯ2「錯体金属酸化物」（「錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物」（例えば、錯体Ａｌ2Ｏ3・ＲＥＯ））およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００８４】
Ａｌ2Ｏ3、ＲＥＯまたはＹ2Ｏ3のうち少なくとも１つ、およびＺｒＯ2またはＨｆＯ2のうち少なくとも１つを含むセラミックスに関する、製造、使用および特性をはじめとするさらなる詳細については、２００１年８月２日出願の米国特許出願第０９／９２２，５２７号明細書、同第０９／９２２，５２８号明細書および同第０９／９２２，５３０号明細書、２００２年８月２日出願の米国特許出願第１０／２１１，６２９号明細書、同第１０／２１１，５９８号明細書、同第１０／２１１，６３０号明細書、同第１０／２１１，６３９号明細書、同第１０／２１１，０３４号明細書、同第１０／２１１，０４４号明細書、同第１０／２１１，６２８号明細書、同第１０／２１１，６４０号明細書および同第１０／２１１，６８４号明細書にある。
【００８５】
一般的かつ望ましくは、本発明によるセラミックの比重と呼ばれることもある（真の）密度は、一般的に、理論密度の少なくとも７０％である。より望ましくは、本発明によるセラミックの（真の）密度は、理論密度の少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％または１００％である。
【００８６】
本発明による物品としては、台所用品（例えば、皿）、歯科修復材、歯科用ブラケット、眼科用レンズおよびその他光学要素、ＩＲ透過窓およびコーティング、強化ファイバー、切削工具インサート、研磨材料およびガスエンジンの構造化コンポーネント（例えば、バルブとベアリング）が例示される。その他物品としては、本体またはその他基材の外側表面にセラミックの保護コーティングを有するものが挙げられる。さらに、例えば、本発明によるセラミックは、マトリックス材料として用いることができる。例えば、本発明によるセラミックスは、ダイヤモンド、立方−ＢＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4およびＳｉＣのようなセラミック材料等のバインダーとして用いることができる。ガラスまたはガラス−セラミックはまた、エレクトロニクス用パッケージおよび核廃棄物のイモビライザーとして用いてもよい。かかる材料を含む有用な物品としては、複合体基材コーティング、切削工具インサート研磨凝集体およびビトリファイド砥石のような結合研磨物品が例示される。本発明によるセラミックスは、例えば、複合体物品のモジュラス、熱抵抗性、耐摩耗性および／または強度を増大するために、バインダーとして用いることができる。
【００８７】
本発明の利点および実施形態を以下の限定されない実施例によりさらに説明するが、これらの実施例に挙げられた特定の材料および量、その他条件および詳細は本発明を不当に限定するものではない。特に断らない限り、部およびパーセンテージはすべて重量基準である。特に断りのない限り、実施例は全て、大量のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＧｅＯ2、ＴｅＯ2、Ａｓ2Ｏ3およびＶ2Ｏ5は含んでいなかった。
【実施例】
【００８８】
実施例1〜３
ポリエチレン瓶に、３８．７５グラムのアルミナ粒子（アリゾナ州、タクソンのコンデアビスタ（Ｃｏｎｄｅａ Ｖｉｓｔａ，Ｔｕｃｓｏｎ，ＡＺ）より「ＡＰＡ−０．５」という商品名で入手）、４２．５グラムの酸化ランタン粒子（カリフォルニア州、マウンテンパスのモリコープ社（Ｍｏｌｙｃｏｒｐ，Ｉｎｃ．，Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｐａｓｓ，ＣＡ）より入手）、１８．７５グラムのイットリア安定化酸化ジルコニウム粒子（ジョージア州、マリエッタのジルコニアセールス社（ｆｒｏｍ Ｚｉｒｃｏｎｉａ Ｓａｌｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＧＡ）より「ＨＳＹ−３」という商品名で入手）および１８０グラムのＤＩ水を充填した。約２００グラムのジルコニアミリング媒体（ニュージャージー州、バウンドブルックの東ソーセラミックス事業部より「ＹＴＺ」という商品名で入手）を瓶に添加し、混合物を１２０回転毎分（ｒｐｍ）で２４時間ミリングした。ミリング後、ミリング媒体を取り出し、スラリーをガラス（「パイレックス（登録商標）（ＰＹＲＥＸ（登録商標））」）パンに注ぎ、ヒートガンを用いて乾燥した。得られた乾燥した混合物を、乳鉢と乳棒で研削し、７０−メッシュのスクリーン（２１２−マイクロメートルの開口部サイズ）を通してスクリーニングした。
【００８９】
研削およびスクリーニング後、−７０メッシュスクリーン粒子のいくつかを水素／酸素トーチ火炎に供給した。粒子を溶融して、溶融ガラスビーズを生成するのに用いたトーチは、以下の速度で水素および酸素を分配するペンシルバニア州、ヘラータウンのベツレヘム装置社（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｃｏ．，Ｈｅｌｌｅｒｔｏｗｎ，ＰＡ）より入手したベツレヘム（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ）ベンチバーナーＰＭ２Ｄ型番Ｂであった。内側リングについては、水素フローレートは１分当たり８標準リットル（ＳＬＰＭ）であり、酸素フローレートは３ＳＬＰＭであった。外側リングについては、水素フローレートは２３（ＳＬＰＭ）であり、酸素フローレートは９．８ＳＬＰＭであった。乾燥および分級した粒子を、トーチ火炎に直接供給して、それらを溶融し、表面に冷水を流して（約８リットル／分）、傾斜したステンレス鋼表面（幅約５１センチメートル（ｃｍ）（２０インチ）、傾斜角４５度）へ移動して、ビーズを形成した。
【００９０】
実施例２および３のビーズを、原材料および用いた原材料の量を以下の表１に示す通りとした以外は、実施例１に記載した通りにして作製した。用いた原材料の供給源を以下の表２に示す。
【００９１】
【表１】
【００９２】
【表２】
【００９３】
実施例１〜３の材料のいくつかの様々な特性／特徴を次のようにして測定した。粉末Ｘ線回折（１．５４０５０オングストロームの銅Ｋα１放射線でＸ線回折計を用いて（ニュージャージー州、モーウォーのフィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ，Ｍａｈｗａｈ，ＮＪ）より「フィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ）ＸＲＧ３１００」という商品名で入手）を用いて）、実施例材料に存在する相を定性的に測定した。広い拡散強度ピークの存在は、材料のアモルファス性を示すものであった。広いピークと明確なピークの両方の存在は、アモルファスマトリックス中に結晶物質が存在することを示すものであった。様々な実施例で検出された相を以下の表３に示す。
【００９４】
【表３】
【００９５】
示差熱分析（ＤＴＡ）のために、材料をスクリーニングしてガラスビーズを９０〜１２５マイクロメートルのサイズ範囲内に保持した。ＤＴＡ（ドイツ、ゼルプのネッチインスツルメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｓｅｌｂ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より「ネッチ（ＮＥＴＺＳＣＨ）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」という商品名で入手した機器を用いて）を実施した。１００マイクロリットルのＡｌ2Ｏ3試料ホルダに入れた各スクリーニングされた試料の量は４００ミリグラムであった。各試料を静的エアで１０℃／分の速度で室温（約２５℃）から１２００℃まで加熱した。ガラス転移温度（Ｔg）および結晶転移温度（Ｔx）温度を下記の表３に示す。
【００９６】
実施例４〜６および比較例Ａ〜Ｃ
実施例４〜６および比較例Ａ〜Ｃのそれぞれについて、実施例１〜３の約４グラムのガラスビーズを、それぞれ、グラファイトダイに入れ、単軸プレス装置（カリフォルニア州、ブレアのサーマルテクノロジー社（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．，Ｂｒｅａ，ＣＡ）より「ＨＰ−５０」という商品名で入手）を用いてホットプレスした。窒素雰囲気中で、９１５℃で４８．３メガパスカル（ＭＰａ）（１平方インチ当たり７０００ポンド（７ｋｓｉ））の圧力でホットプレスを実施した。実施例４〜６のガラスビーズのホットプレス中、６８．９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）の圧力で窒素を導入した。ホットプレス機器の変位制御ユニットによりガラスビーズの緻密化をモニターした。緻密化速度を、緻密化時間プロットの傾斜からそれに対応して誘導した。
【００９７】
窒素を流した雰囲気にした（すなわち、過圧なし）以外は、それぞれ実施例４〜６に記載した通りにして、比較例Ａ〜Ｃを作製した。実施例４〜６の緻密化速度を比較例Ａ〜Ｃの緻密化速度でそれぞれ除算して実施例４〜６についての相対緻密化速度を求めた。結果を以下の表４に示す。
【００９８】
【表４】
【００９９】
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および目的から逸脱することなしに当業者には明白であり、本発明はここに規定した説明のための実施形態に不当に限定されないものと考えられる。
【背景技術】
【０００１】
数多くのアモルファス材料（例えば、ガラス）およびガラス−セラミック組成が知られている。あるアモルファス材料は、合体により統合して複雑な形状を有する物品（例えば、２００３年２月１３日公開ＰＣＴ出願公開第０３／０１１７７６号明細書を参照）をはじめとする物品を提供することができる。
【０００２】
様々な圧力補助統合方法はセラミック業界で知られており、ホットプレス、ダイ押出し、熱静水圧プレス、焼結−鍛造およびこれらの組み合わせが挙げられる。これらの統合方法は、通常、ホットプレス、ダイ押出しおよび焼結−鍛造におけるようにパンチを用いて直接的か、熱静水圧プレスにおけるように封止した容器のガス加圧により間接的な外力の適用により補助されている。後者の方法において、統合される材料は、容器（例えば、金属容器）に入れて、排気し、雰囲気から離して封止される。封止した材料を機械的にプレスして、ガスにより容器を静水圧的に加圧して、容器を収縮させる。
【０００３】
あるアモルファス組成を熱処理すると、ガラス−セラミックスを形成することができる。ガラス−セラミックスは、形成されるガラスよりも耐温度性のある傾向がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
アモルファスとガラス−セラミックス材料を含む複雑な形状を有する物品を提供するのが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明はガラスから物品を製造する方法を提供する。任意で、物品は、２種類以上の異なるガラス組成の複合体であってもよい。ある実施形態において、ガラスを任意で熱処理すると、ガラスを少なくとも部分的に結晶化して、ガラス−セラミックを与える。
【０００６】
本発明の一実施形態は、外側表面を有する基材（例えば、セラミックス、金属間およびその複合体）を提供する工程と、
外側表面（ガラスがシート、粒子および／またはファイバー等の形態にある場合には、外側表面があると考えられる）を有する少なくともガラス（すなわち、少なくとも１つのガラス）（例えば、シート、粒子（微小球およびファイバーを含む）の形態にある）を提供する工程であって、ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物（すなわち、金属酸化物は同じカチオンを有さない）を含み、ガラスがＴgとＴxとを有し、ガラスのＴgとＴxの差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔgより高くガラスを加熱して、ガラスの少なくとも一部が基材の外側表面の少なくとも一部を濡らし、基材の外側表面の少なくとも一部に取り付けられたガラスを含む物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気がガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第２、第３またはそれ以上の異なるガラスで実施することができる。ある実施形態において、ガラス、または、２つ以上のガラスを用いる場合は、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【０００７】
本発明の他の実施形態は、
外側表面を有する基材（例えば、セラミックス、金属間およびその複合体）を提供する工程と、
外側表面を有するガラス（ガラス粒子を含む）を含む少なくとも複数の粒子を提供する工程であって、ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、ガラスがＴgとＴxとを有し、ガラスのＴgとＴxの差が少なくとも５Ｋまたは、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔgより高くガラスを加熱して、複数の粒子のガラスの少なくとも一部が基材の外側表面の少なくとも一部を濡らし、基材の外側表面の少なくとも一部に取り付けられたガラスを含む物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が、ガラスを含む粒子の少なくとも一部の外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第２、第３またはそれ以上の異なる複数の粒子（すなわち、それぞれ異なるガラスを含む）で実施することができる。ある実施形態において、ガラス、または、２つ以上のガラスを用いる場合は、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【０００８】
本発明の他の実施形態は、
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１および第２のガラス（例えば、シート、粒子（微小球を含む）およびファイバー）を提供する工程であって、第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、Ｔg1とＴx1の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
少なくともＴg1より高く第１および第２のガラスを加熱して、少なくとも第１のガラスを第２のガラスと合体させて物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、第２のガラスはＴg2とＴx2とを有し、Ｔg2とＴx2の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）である。任意で、第２のガラスは、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第３、第４のガラスで実施することができる。ガラスは同一の組成、異なる組成またはその組み合わせとしてよい。ある実施形態において、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【０００９】
本発明の他の実施形態は、
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１および第２のガラス（例えば、シート、粒子（微小球を含む）およびファイバー）を提供する工程であって、第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、Ｔg1とＴx1の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有し、第２のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、第２のガラスがＴg2とＴx2とを有し、Ｔg2とＴx2の差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、第２のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔg1またはＴg2より高くガラスを加熱して、第１および第２のガラスを合体させて物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、を含む物品を製造する方法を提供する。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第３、第４のガラスで実施することができる。ガラスは同一の組成、異なる組成またはその組み合わせとしてよい。ある実施形態において、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【００１０】
本発明の他の実施形態は、
外側表面を有するガラス（ガラス粒子を含む）を含む少なくとも第１の複数の粒子を提供する工程であって、ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、ガラスがＴgとＴxとを有し、ガラスのＴgとＴxの差が少なくとも５Ｋまたは、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する、工程と、
Ｔgより高くガラスを加熱して、第１の複数の粒子のガラスの少なくとも一部を合体させて物品を提供する工程であって、ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べてガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力で）気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の（ある実施形態においては、１．２５ａｔｍ、１．５ａｔｍ、２ａｔｍ、５ａｔｍまたは１０ａｔｍを超える圧力の）気体雰囲気が、ガラスを含む粒子の少なくとも一部の外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、を含む物品を製造する方法を提供する。ある実施形態においては、セラミックはガラスである。任意で、この方法は、それぞれ、ＴgとＴxとを有し、少なくとも１つの追加のガラスについてのＴgとＴxの（ある実施形態においては、それぞれのＴgとＴxの）差が少なくとも５Ｋ（または、少なくとも１０Ｋ、少なくとも１５Ｋ、少なくとも２０Ｋ、少なくとも２５Ｋ、少なくとも３０Ｋまたは少なくとも３５Ｋ）であり、追加のガラスの１つ以上が任意で、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有するガラスを含む第２、第３またはそれ以上の異なる複数の粒子（すなわち、それぞれ異なるガラスを含む）で実施することができる。ある実施形態において、ガラス、または、２つ以上のガラスを用いる場合は、ガラスのうち少なくとも１つが、ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満の（ある実施形態においては、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５重量パーセント未満または０重量パーセント）のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む。ある実施形態において、ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．１、１．２５、１．５、２または少なくとも３倍である。
【００１１】
望ましくは、Ｔg対Ｔlの比は少なくとも０．５である。有用なガラス粒子としては、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2ガラスを含むようなものが例示される。その他の有用なガラスとしては、ＲＥＯ（すなわち、希土類酸化物−Ａｌ2Ｏ3およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3ガラス）も挙げられる。
【００１２】
特定のセラミック組成物を含む本発明による方法の実施形態によって、従来の方法から得られる物品形状およびサイズが形成できる。ガラスの合体は、ガラスを加熱中に加圧すると、一般的に促される。一実施形態において、ガラス（例えば、粒子（ビーズを含む）、ファイバー等）をダイに充填して、ガラスの粘性流れが物品の合体を導くガラス転移を超える温度でホットプレスを行う。
【００１３】
本明細書において、
「アモルファス材料」とは、Ｘ線回折により求められた長い範囲の結晶構造を欠く、かつ／または「示差熱分析」に記載した試験により求められたＤＴＡ（示差熱分析）により求められたアモルファス材料の結晶化に対応する発熱ピークを有する溶融物および／または蒸気相から誘導された材料のことである。
「セラミック」とは、ガラス、結晶質セラミック、ガラス−セラミックおよびこれらの組み合わせのことである。
「ガラス」とは、ガラス転移温度を示すアモルファス材料のことである。
「ガラス−セラミック」とは、ガラスを熱処理することにより形成された結晶を含むセラミックのことである。
「希土類酸化物」とは、酸化セリウム（すなわち、ＣｅＯ2）、酸化ジスプロシウム（すなわち、Ｄｙ2Ｏ3）、酸化エルビウム（すなわち、Ｅｒ2Ｏ3）、酸化ユーロピウム（すなわち、Ｅｕ2Ｏ3）、酸化ガドリニウム（すなわち、Ｇｄ2Ｏ3）、酸化ホルミウム（すなわち、Ｈｏ2Ｏ3）、酸化ランタン（すなわち、Ｌａ2Ｏ3）、酸化ルテチウム（すなわち、Ｌｕ2Ｏ3）、酸化ネオジミウム（すなわち、Ｎｄ2Ｏ3）、酸化プラセオジム（すなわち、Ｐｒ6Ｏ11）、酸化サマリウム（すなわち、Ｓｍ2Ｏ3）、酸化テルビウム（すなわち、Ｔｂ2Ｏ3）、酸化トリウム（すなわち、Ｔｈ4Ｏ7）、酸化ツリウム（すなわち、Ｔｍ2Ｏ3）、酸化イットリウム（すなわち、Ｙｂ2Ｏ3）およびこれらの組み合わせのことである。
「ＲＥＯ」とは希土類酸化物のことである。
「Ｔg」とは、実施例１で求められたようなガラス転移温度のことである。
「Ｔl」とはガラス融点のことである。
「Ｔx」とは、実施例１で求められたような結晶化開始温度のことである。
【００１４】
さらに、特に断りのない限り、金属酸化物（例えば、Ａｌ2Ｏ3、錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物等）は、例えば、ガラス−セラミックにおいては結晶であり、ガラス、結晶または部分ガラスおよび部分結晶であってもよいものと考えられる。例えば、ガラス−セラミックが、Ａｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含み、Ａｌ2Ｏ3およびＺｒＯ2はそれぞれ、ガラス状態、結晶状態または一部がガラス状態および一部が結晶状態、または他の金属酸化物との反応生成物である場合には（特に断りのない限り、例えば、Ａｌ2Ｏ3は結晶Ａｌ2Ｏ3またはＡｌ2Ｏ3の特定の結晶相（すなわち、アルファＡｌ2Ｏ3）である場合には、結晶Ａｌ2Ｏ3 として、かつ／または１種類以上の結晶錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物の一部として存在させてもよい。
【００１５】
緻密化速度が増加すると、処理性の改善、低エネルギー消費および処理時間の短縮化を促進するため有利である。
【００１６】
任意で、本発明によるあるガラス物品を熱処理すると、ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
一般に、本発明の方法を実施するのに有用なガラスを含むガラスおよびセラミックスは、適切な金属酸化物源を加熱して（火炎中を含む）、溶融物、望ましくは均一な溶融物を形成し、溶融物を急冷してガラスまたはガラスを含むセラミックを提供することにより作製することができる。
【００１８】
本発明を実施するのに有用なガラスとしては、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2ガラスを含むようなものが例示される。その他の有用なガラスとしては、ＲＥＯ（すなわち、希土類酸化物−Ａｌ2Ｏ3およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3ガラス）も挙げられる。有用なガラス処方としては、共晶組成物またはそれに近いものが挙げられる。本明細書に開示されたＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2、ＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2およびＹ2Ｏ3−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2-ＳｉＯ2組成物に加えて、共晶組成物をはじめとするその他組成物が、本開示内容に目を通せば当業者に明白であろう。例えば、共晶組成物を含む様々な組成物を示した相図が業界で知られている。
【００１９】
任意の金属酸化物（すなわち、一般組成物に必要とされるもの以外の金属酸化物）としては、理論的な酸化物基準で、Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、ＣｕＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＨｆＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ2Ｏ5、ＮｉＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、希土類酸化物、Ｓｃ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、Ｔａ2Ｏ5、ＴｅＯ2、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｒＯ2およびこれらの組み合わせが例示される。
【００２０】
Ａｌ2Ｏ3、ＢａＯ、ＣａＯ、ＣｕＯ、希土類酸化物（例えば、ＣｅＯ2、Ｄｙ2Ｏ3、Ｅｒ2Ｏ3、Ｅｕ2Ｏ3、Ｇｄ2Ｏ3、Ｈｏ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3、Ｌｕ2Ｏ3、Ｎｂ2Ｏ5、Ｎｄ2Ｏ3、Ｐｒ6Ｏ11、Ｓｍ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ5、Ｔｈ4Ｏ7、Ｔｍ2Ｏ3およびＹｂ2Ｏ3およびこれらの混合物）、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2のような金属酸化物の商業的供給源をはじめとする供給源が業界で公知であり、酸化物自身、錯体酸化物、鉱物、炭酸塩、酢酸塩、硝酸塩、塩化物、水酸化物等が挙げられる。
【００２１】
さらに、（理論酸化物基準で）Ａｌ2Ｏ3の商業的供給源を含めた供給源としては、ボーキサイト（天然に産出するボーキサイトと合成されたボーキサイトの両方を含む）、か焼ボーキサイト、水和アルミナ（例えば、ベーマイトおよびギブサイト）、アルミニウム、バイヤー法アルミナ、アルミニウム鉱物、ガンマアルミナ、アルファアルミナ、アルミニウム塩、窒化アルミニウムおよびこれらの組み合わせが挙げられる。Ａｌ2Ｏ3供給源は、Ａｌ2Ｏ3を含有していても、Ａｌ2Ｏ3のみを提供するものであってもよい。あるいは、Ａｌ2Ｏ3供給源は、Ａｌ2Ｏ3を含有していても、Ａｌ2Ｏ3およびＡｌ2Ｏ3以外の１種類以上の金属酸化物（錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｄｙ3Ａｌ5Ｏ12、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＣｅＡｌ11Ｏ18等））を提供するものであってもよい。
【００２２】
希土類酸化物の商業的供給源を含めた供給源としては、希土類酸化物粉末、希土類金属、希土類含有鉱物（例えば、バストネス石およびモナズ石）、希土類塩、希土類窒化物および希土類炭酸塩が挙げられる。希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物のみを提供するものであってもよい。あるいは、希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物および希土類酸化物以外の１種類以上の金属酸化物（錯体希土類酸化物・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｄｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＣｅＡｌ11Ｏ18等））を提供するものであってもよい。
【００２３】
（理論酸化物基準で）ＺｒＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ジルコニウム粉末、ジルコン砂、ジルコニウム、ジルコニウム含有鉱物およびジルコニウム塩（例えば、炭酸、酢酸、硝酸、塩化、水酸化ジルコニウムおよびこれらの組み合わせ）が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＺｒＯ2供給源は、ＺｒＯ2を含有、またはＺｒＯ2およびハフニアのような他の金属酸化物を含有していてもよい。（理論酸化物基準で）ＨｆＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ハフニウム粉末、ハフニウム、ハフニウム含有鉱物およびハフニウム塩が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＨｆＯ2供給源は、ＨｆＯ2を含有、またはＨｆＯ2およびＺｒＯ2のような他の金属酸化物を含有していてもよい。
【００２４】
ＢａＯの商業的供給源を含めた供給源としては、酸化バリウム粉末、バリウム含有鉱物、バリウム塩、硝酸バリウムおよび炭酸バリウムが挙げられる。酸化バリウム供給源は、酸化バリウムを含有していても、酸化バリウムのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化バリウム供給源は、酸化バリウムを含有していても、酸化バリウムおよび酸化バリウム以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化バリウム・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００２５】
ＣａＯの商業的供給源を含めた供給源としては、酸化カルシウム粉末およびカルシウム含有鉱物が挙げられる。酸化カルシウム供給源は、酸化カルシウムを含有していても、酸化カルシウムのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化カルシウム供給源は、酸化カルシウムを含有していても、酸化カルシウムおよび酸化カルシウム以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化カルシウム・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００２６】
Ｎｂ2Ｏ5の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ニオブ粉末、ニオブ含有鉱物（例えば、コルンブ石、タンタル石およびユークセン石）、ニオブ塩、ニオブ金属およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２７】
Ｔａ2Ｏ5の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化タンタル粉末、タンタル含有鉱物（例えば、コルンブ石、タンタル石およびユークセン石）、タンタル塩、タンタル金属およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００２８】
希土類酸化物の商業的供給源を含めた供給源としては、希土類酸化物粉末、希土類金属、希土類含有鉱物（例えば、バストネス石およびモナズ石）、希土類塩、希土類窒化物および希土類炭酸塩が挙げられる。希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物のみを提供するものであってもよい。あるいは、希土類酸化物供給源は、希土類酸化物を含有していても、希土類酸化物および希土類酸化物以外の１種類以上の金属酸化物（錯体希土類酸化物・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｄｙ3Ａｌ5Ｏ12、ＣｅＡｌ11Ｏ18等））を提供するものであってもよい。
【００２９】
ＳｉＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、シリカ粉末、ケイ素金属、ケイ素含有鉱物が挙げられる。酸化ケイ素供給源は、酸化ケイ素を含有していても、酸化ケイ素のみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化ケイ素供給源は、酸化ケイ素を含有していても、酸化ケイ素および酸化ケイ素以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化ケイ素・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００３０】
ＳｒＯの商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ストロンチウム粉末、炭酸ストロンチウムおよびストロンチウム含有鉱物が挙げられる。酸化ストロンチウム供給源は、酸化ストロンチウムを含有していても、酸化ストロンチウムのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化ストロンチウム供給源は、酸化ストロンチウムを含有していても、酸化ストロンチウムおよび酸化ストロンチウム以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化ストロンチウム・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００３１】
ＴｉＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化チタン粉末、チタン金属およびチタン含有鉱物が挙げられる。酸化チタン供給源は、酸化チタンを含有していても、酸化チタンのみを提供するものであってもよい。あるいは、酸化チタン供給源は、酸化チタンを含有していても、酸化チタンおよび酸化チタン以外の１種類以上の金属酸化物（錯体酸化チタン・その他金属酸化物の材料またはこれを含むもの）を提供するものであってもよい。
【００３２】
（理論酸化物基準で）Ｙ2Ｏ3の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化イットリウム粉末、イットリウム、イットリウム含有鉱物およびイットリウム塩（例えば、炭酸、硝酸、塩化、水酸化イットリウムおよびこれらの組み合わせ）が挙げられる。Ｙ2Ｏ3供給源は、Ｙ2Ｏ3を含有していても、Ｙ2Ｏ3のみを提供するものであってもよい。あるいは、Ｙ2Ｏ3供給源は、Ｙ2Ｏ3を含有していても、これのみおよびＹ2Ｏ3以外の１種類以上の金属酸化物（錯体Ｙ2Ｏ3・金属酸化物の材料またはこれを含むもの（例えば、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12））を提供するものであってもよい。
【００３３】
（理論酸化物基準で）ＺｒＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ジルコニウム粉末、ジルコン砂、ジルコニウム、ジルコニウム含有鉱物およびジルコニウム塩（例えば、炭酸、酢酸、硝酸、塩化、水酸化ジルコニウムおよびこれらの組み合わせ）が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＺｒＯ2供給源は、ＺｒＯ2を含有、またはＺｒＯ2およびハフニアのような他の金属酸化物を含有していてもよい。（理論酸化物基準で）ＨｆＯ2の商業的供給源を含めた供給源としては、酸化ハフニウム粉末、ハフニウム、ハフニウム含有鉱物およびハフニウム塩が挙げられる。さらに、あるいは、この代わりに、ＨｆＯ2供給源は、ＨｆＯ2を含有、またはＨｆＯ2およびＺｒＯ2のような他の金属酸化物を含有していてもよい。
【００３４】
任意で、本発明によるセラミックスは、一般組成物に必要とされるもの以外の追加の金属酸化物をさらに含む。ある金属酸化物を添加すると、本発明により作製されたセラミックスの特性および／または結晶構造または微細構造、ならびに、セラミックを製造する原材料および中間体の処理が変わる。例えば、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｌｉ2ＯおよびＮａ2Ｏのような酸化物を添加すると、ガラスのＴgとＴxの両方が変化するのが観察された。理論に拘束されるのは望むところではないが、かかる添加がガラスの形成に影響するものと考えられる。さらに、例えば、かかる酸化物の添加によって、全体の系の融点が減少し（すなわち、系を低融点共晶へと促し）、ガラスの形成が容易になる。多成分系（四元等）の錯体共晶だと、良好なガラス形成能となる。その動作範囲の液体溶融物の粘度およびガラスの粘度もまた、一般組成物に必要とされるもの以外の金属酸化物の添加に影響される。
【００３５】
Ａｌ2Ｏ3、ＲＥＯおよびＺｒＯ2またはＨｆＯ2をのうち少なくとも１つを含むＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5ガラスのうち少なくとも１つを含めると、ガラスの結晶化に多大な影響を与える。（例えば、ガラスから形成された結晶ＺｒＯ2または結晶ＨｆＯ2のうち少なくとも１つ速度を増加する（ある実施形態においては、Ｎｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5を含まない同じガラスを同じように加熱処理することにより作製された比較のガラス−セラミックに比べて少なくとも１．５、２、２．５または少なくとも３倍（すなわち、比較のガラスは、Ｎｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5を用いずにガラスを作製した以外はＡｌ2Ｏ3、ＲＥＯおよびＺｒＯ2またはＨｆＯ2のうち少なくとも１つ、およびＮｂ2Ｏ5および／またはＴａ2Ｏ5を含むガラスと同じように作製され熱処理される（すなわち、かかるガラスは、ガラスの総重量に基づいて）ゼロ重量パーセントのＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5を含む）））。
【００３６】
ある実施形態において、ガラスは、ガラスの総重量に基づいて少なくとも３５（ある実施形態においては、少なくとも４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０または少なくとも７５、ある実施形態においては、３５〜７５、４０〜７５、４５〜７５、５０〜７５、５５〜７５または６０〜７５）重量パーセントのＡｌ2Ｏ3、ＲＥＯ（例えば、Ｇｄ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3および／またはＮｄ2Ｏ3、ある実施形態においては、ガラスの総重量に基づいて、少なくとも０．５、１、２、３、４、５または少なくとも１０、ある実施形態においては、０．５〜７０、１〜７０、５〜７０、１０〜７０、０．５〜５０、１〜５０、５〜５０、１０〜５０、０．５〜４０、１〜４０、５〜４０、１０〜４０、０．５〜３０、１〜３０、５〜３０、１０〜３０、０．５〜２５、１〜２５、５〜２５または１０〜２５重量パーセントのＲＥＯ）およびＺｒＯ2（ガラスの総重量に基づいて、ある実施形態において、ＺｒＯ2および／または（集合的に）ＨｆＯ2）（ある実施形態においては、少なくとも５、１０、１５または少なくとも２０、ある実施形態においては、５〜３０、５〜２５、１０〜２５、１０〜３０、１５〜３０、２０〜３０、１５〜２５または１５〜２０重量パーセントのＺｒＯ2（ある実施形態において、ＺｒＯ2および／または（集合的に）ＨｆＯ2））ならびにＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5のうち少なくとも１つ（ガラスの総重量に基づいて、ある実施形態においては、少なくとも１、２、３、４、５、１０、１５、２０または少なくとも２５、ある実施形態においては、１〜２０、５〜２０、１０〜２０または５〜１５重量パーセントのＮｂ2Ｏ5またはＴａ2Ｏ5のうち少なくとも１つ）を含み、ガラスの総重量に基づいて、合計で１０（ある実施形態においては、ガラスの総重量に基づいて、合計で９、８、７、６、５、４、３、２、１、０．５、０．１またはゼロ重量パーセント以下）重量パーセント以下のＡｓ2Ｏ3、Ｂ2Ｏ3、ＧｅＯ2、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＴｅＯ2およびＶ2Ｏ5を含有する。Ｎｂ2Ｏ5および／またはＴａ2Ｏ5を含めることに関するさらなる詳細については、例えば、２００３年９月１８日出願の米国特許出願第１０／６６６６１５号明細書の同時継続出願を参照のこと。
【００３７】
場合によっては、Ｎａ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、ＳｉＯ2、ＴｅＯ2、Ｖ2Ｏ3およびこれらの組み合わせからなる群より選択される限られた量の金属酸化物を組み込むのが好ましい。商業的供給源を含めた供給源としては、酸化物自身、錯体酸化物、鉱物、炭酸塩、酢酸塩、窒化物、塩化物、水酸化物等が挙げられる。これらの金属酸化物を添加して、例えば、得られる研磨粒子の物理特性を修正し、かつ／または処理を改善してもよい。これらの金属酸化物は、用いるときは、一般的に、例えば、所望の特性に応じて、ガラス−セラミック材料の０超〜２０重量％、ある実施形態においては、０超〜５重量％、さらに０超〜２重量％で添加する。
【００３８】
失透してガラス−セラミックスを形成するガラスについては、結晶化もまた、一般組成に必要とされるもの以外の材料の添加に影響される。例えば、ある金属、金属酸化物（例えば、チタン酸塩およびジルコン酸塩）およびフッ化物は、例えば、核形成剤として作用して、結晶の不均一核形成となり有用である。また、ある酸化物を添加すると、再加熱の際にガラスから失透する準安定相の性質が変化する。他の態様において、結晶ＺｒＯ2を含む本発明によるセラミックスについては、ＺｒＯ2の正方晶／立方体を安定化させることが知られている金属酸化物（例えば、Ｙ2Ｏ3、ＴｉＯ2、ＣａＯおよびＭｇＯ）を添加するのが望ましい。
【００３９】
ある実施形態において、溶融物に対して酸化物形成またはその合金の負のエンタルピーを有する少なくとも１種類の金属（例えば、Ａｌ、Ｃａ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｌｉ、Ｍｇ、Ｎｉ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒおよびこれらの組み合わせ）、Ｍを含む微粒子金属材料を添加する、またはこれらをその他原材料とその他合わせることにより、金属酸化物供給源の少なくとも一部（ある実施形態において、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５重量パーセント）を得るのが有利である。理論に拘束されることは望むところではないが、金属の酸化に関連する発熱反応から得られる熱は、均一な溶融物の形成および得られるガラスに有用であると考えられる。例えば、原材料内での酸化反応により生成されたさらなる熱は、不十分な熱伝達を排除、最小または少なくとも減少して、ｘ、ｙおよびｚ寸法が１５０マイクロメートルを超えるときは特に、溶融物の形成および均質性を促すものと考えられる。さらなる熱の利用可能性は、完了するまで様々な化学反応および物理的処理（例えば、緻密化および球状化）を行う補助となるものと考えられる。さらに、ある実施形態については、酸化反応により生成されたさらなる熱の存在によって、材料の高融点のために困難または実施できない溶融物の形成が実際に可能となるものと考えられる。さらに、酸化反応により生成されたさらなる熱の存在によって、作製できなかった、または所望のサイズ範囲で作製できなかったガラスの形成が実際に可能になるものと考えられる。
【００４０】
本発明を実施するのに有用なガラスの実施形態は、例えば、好適な炉（例えば、誘導または抵抗加熱炉、ガス燃焼炉またはアーク炉）において金属酸化物供給源を溶融することにより作製することができる。得られる溶融物を冷却（例えば、溶融物を冷却媒体（例えば、高速エアジェット、液体、金属板（冷却金属板を含む）、金属ロール（冷却金属ロールを含む）、金属ボール（冷却金属ボールを含む）等）へ放出する）する。
【００４１】
ガラスの実施形態はまた、自由落下冷却によるレーザースピン溶融、テイラー（Ｔａｙｌｏｒ）ワイヤ技術、プラズマトロン技術、金づちと金床技術、遠心急冷、エアガンスプラット冷却、シングルローラおよびツインローラ急冷、ローラ−プレート急冷および縣滴溶融抽出（例えば、セラミックスの急冷凝固（Ｒａｐｉｄ Ｓｏｌｉｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｅｒａｍｉｃｓ）、ブルックウェイら（Ｂｒｏｃｋｗａｙ ｅｔ ａｌ．）、金属およびセラミックス情報センター（Ｍｅｔａｌｓ Ａｎｄ Ｃｅｒａｍｉｃｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ）、防護情報分析センター局（Ａ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｄｅｆｅｎｓｅ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ Ｃｅｎｔｅｒ）、オハイオ州コロンビア（Ｃｏｌｕｍｂｕｓ，ＯＨ）、１９８４年１月を参照）のようなその他の技術によっても得ることができる。ガラスの実施形態は、好適な前駆体の熱（炎またはレーザーまたはプラズマ補助）分解、金属前駆体の物理蒸気合成（ＰＶＳ）および機械化学処理のような他の技術によっても得られる。
【００４２】
ある方法において、本発明に有用なガラスは、例えば、米国特許第６，２５４，９８１号明細書（キャッスル（Ｃａｓｔｌｅ））に開示された火炎溶融を利用して作製することができる。この方法において、金属酸化物供給源材料（例えば、粒子の形態にある、「供給粒子」と呼ぶことがある）をバーナー（例えば、メタン−エアバーナー、アセチレン−酸素バーナー、水素−酸素バーナー等）に直接供給してから、例えば、水、冷却油、空気等で急冷する。供給粒子は、例えば、金属酸化物供給源を研削、凝集（例えば、スプレー乾燥）、溶融または焼結により形成することができる。火炎に供給された供給粒子のサイズが、通常、得られるガラス粒子／ビーズのサイズを決める。
【００４３】
本発明は、例えば、寸法に制限のないセラミック物品を得るのに有用である。ガラス転移温度より高い温度で実施された合体工程によりこれが可能であることが分かった。例えば、本発明を実施するのに有用なガラスは、吸熱（Ｔx）より低い温度での発熱（Ｔg）の存在により明らかな通り、大幅な結晶化が生じる（Ｔx）前にガラス転移（Ｔg）する。これによって、比較的に小さなガラス片から任意の寸法の物品をバルク製造することができる。より具体的には、例えば、本発明による物品は、本発明を実施するのに有用なガラス粒子（ビーズおよび微小球）、ファイバー等をＴgをより高く加熱して、ガラス粒子等を合体させてある形状を形成して、合体した形状を冷却して、物品を提供することができる。ある実施形態において、加熱は、約７２５℃〜約１１００℃の範囲の少なくとも１つの温度で行う。
【００４４】
ある実施形態について、合体は、結晶化温度（Ｔx）よりかなり高い温度で実施してもよい。理論に拘束されることは望むところではないが、比較的遅い結晶化運動によって、粘性フローについてより高い温度を利用可能となると考えられる。意外にも、合体は、本発明による方法により促進されることを知見した。理論に拘束されることは望むところではないが、ガス圧の増加によりガラスの粘度が減じて、緻密化速度が増加すると考えられる。
【００４５】
熱処理は、ガラスを熱処理して、ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックスを与えるのに業界で知られた様々な方法で実施することができる。例えば、熱処理は、抵抗、誘導またはガス加熱炉を用いて、バッチで行うことができる。あるいは、例えば、熱処理は、例えば、ロータリキルンを用いて連続的に実施することができる。ロータリキルンの場合に、材料は、例えば、高温で操作されるキルンに直接供給することができる。高温の時間は、数秒（ある実施形態においては、５秒未満）から数分から数時間にわたる。温度は、９００℃〜１６００℃、一般的には１２００℃〜１５００℃の範囲内である。バッチでの熱処理のいくつか（例えば、核形成工程）と他を連続的に（例えば、結晶成長工程について、所望の密度を得るために）を実施することも本発明の範囲に含まれる。核形成工程について、温度は、一般的に、約９００℃〜約１１００℃、ある実施形態においては、約９２５℃〜約１０５０℃の範囲である。密度工程と同様に、温度は、一般的に、約１１００℃〜約１６００℃、ある実施形態においては、約１２００℃〜約１５００℃の範囲である。この熱処理は、例えば、材料を高温で炉に直接供給することにより行ってもよい。あるいは、例えば、材料は、低温（例えば、室温）で炉に供給してから、所定の加熱速度で所望の温度まで加熱してもよい。空気以外の雰囲気中で熱処理を実施することもまた本発明の範囲に含まれる。場合によっては、還元雰囲気中で熱処理するのが望ましい。また、例えば、熱静水圧プレス、またはガス圧力炉のようなガス圧力下で熱処理するのが望ましい。
【００４６】
本発明によるセラミックスを製造するための金属酸化物供給源およびその他添加剤の特定の選択は、例えば、得られるセラミックスの所望の組成および微細構造、所望の結晶度、もしあれば、得られるセラミックスの所望の物理的特性（例えば、硬さまたは靭性）、望ましくない不純物の存在の排除または最小化、得られるセラミックスの所望の特徴、および／またはセラミックスを作製するのに用いる特定のプロセス（装置ならびに溶融および／または固化前および／または最中の原材料の精製をはじめとする）を考慮に入れるのが一般的である。
【００４７】
金属酸化物供給源およびその他添加剤は、本発明に利用する方法および装置に好適な任意の形態とすることができる。原材料は、酸化物ガラスおよびアモルファス金属を作製するのに業界に公知の技術および装置を用いて溶融および冷却することができる。望ましい冷却速度としては、５０Ｋ／ｓ以上のものが挙げられる。業界に公知の冷却技術としては、ロール冷却が挙げられる。ロール冷却は、例えば、一般的に、融点より２０〜２００℃高い温度で金属酸化物供給源を溶融し、高圧下で高速ロータリロールにスプレーすることにより（空気、アルゴン、窒素等のガスを用いて）溶融物を冷却／急冷することにより実施することができる。一般的に、ロールは金属製であり、水冷される。溶融物を冷却／急冷するのに金属ブック鋳型も有用である。
【００４８】
溶融物を形成、溶融物を冷却／急冷および／またはその他ガラスを形成する他の技術としては、蒸気相急冷、プラズマスプレー、溶融抽出およびガス噴霧が挙げられる。蒸気相急冷は、例えば、金属合金または金属酸化物供給源を、用いるスパッタリングターゲットへと形成するスパッタリングにより実施することができる。ターゲットは、スパッタリング装置の所定の位置に固定し、被覆する基材をターゲットの反対の位置に配置する。１０-3トルの標準的な圧力の酸素およびＡｒガス、ターゲットと基材との間に放電を生成させ、Ａｒまたは酸素イオンがターゲットに衝突して反応スパッタリングを開始させて、組成物のフィルムを基材に蒸着させる。プラズマスプレーに関するさらなる詳細については、２００２年８月２日出願の米国特許出願第１０／２１１，６４０号明細書の同時継続出願を参照のこと。
【００４９】
ガス噴霧は、供給粒子を溶融してそれらを溶融物に変換するものである。かかる溶融物の薄ストリームを、破裂エアジェット（すなわち、ストリームを微細な液滴と分割する）と接触させて噴霧する。得られる実質的に不連続な略楕円形のガラス粒子を回収する。溶融抽出は、例えば、米国特許第５，６０５，８７０号明細書（ストローム−オルセンら（Ｓｔｒｏｍ−Ｏｌｓｅｎ ｅｔ ａｌ．））に開示されている通りに実施することができる。例えば、２００１年４月４日公開のＰＣＴ出願公開国際公開第０１／２７０４６Ａ１号パンフレットに開示されている通り、レーザービーム加熱を利用した容器を使わないガラス形成技術も、本発明によるガラスを作製するのに有用である。
【００５０】
冷却レートは、急冷ガラスの特性に影響するものと考えられる。例えば、ガラスのガラス転移温度、密度およびその他特性が、冷却レートを変化させる。
【００５１】
急冷はまた、冷却中、所望の酸化状態を維持し、かつ／または影響を与える還元、中和または酸化環境のような制御された雰囲気下で実施してもよい。雰囲気はまた、過冷却液体から結晶運動に影響させることにより、ガラス形成に影響し得る。例えば、結晶化のない大きな過冷却Ａｌ2Ｏ3溶融物が、空気中に比べてアルゴン雰囲気中で報告されている。
【００５２】
粒子の作製に関して、例えば、得られるセラミック（例えば、ガラスまたはガラスを含むセラミックは所望よりも大きなサイズであってもよい。ロールクラッシュ、カナリアミル、ジョークラッシュ、ハンマーミル、ボールミル、ジェットミル、インパクトクラッシュ等をはじめとする業界に知られた粉砕および／または破砕技術を用いて、セラミックを小さな片へと変換することができ、一般的に変換される。場合によっては、２回または複数の粉砕工程が望ましい。例えば、セラミックが形成された（固化した）後、所望より大きな形態にあってもよい。第１の粉砕工程には、これらの比較的大きな塊または「チャンク」を粉砕して小さな片を形成することが含まれる。これらのチャンクのこの粉砕は、ハンマーミル、インパクトクラッシャーまたはジョークラッシャーで行ってもよい。これらの小さな片を続いて粉砕して、所望の粒子サイズ分布を生成してもよい。所望の粒子サイズ分布（グリットサイズまたは等級と呼ばれることがある）を生成するためには、多数の粉砕工程を実施する必要がある。通常、粉砕条件を最適化して、所望の粒子形状および粒子サイズ分布を得る。
【００５３】
粒子の形状は、例えば、ガラスの組成、冷却された幾何形状、および粒子が粉砕により形成された場合には、ガラスが粉砕される方法（すなわち、用いる粉砕技術）に応じて異なる。
【００５４】
ガラスを含む本発明によるある物品を熱処理すると、ガラスを増加または少なくとも部分的に結晶化して、ガラス−セラミックを提供することができる。ガラス−セラミックスを形成するためのあるガラスの熱処理は業界に周知である。ガラス−セラミックスを核形成し成長させる加熱条件は様々なガラスについて知られている。あるいは、当業者であれば、業界に公知の技術を用いてガラスの時間−温度−変形（ＴＴＴ）調査から適切な条件を決めることができる。本発明の開示内容を読めば、当業者であれば、本発明によるガラスのＴＴＴ曲線を与え、本発明による結晶質セラミックス、ガラス−セラミックスおよびガラスを含むセラミックを提供するための適切な核形成および／または結晶成長条件を決めることができる。
【００５５】
一般的に、ガラス−セラミックスは、形成されるガラスより強い。従って、材料の強度を、例えば、ガラスが結晶質セラミック相に変換される程度まで調整してもよい。あるいは、またはこれに加えて、材料の強度は、例えば、形成される核形成部位の数に影響され、これを用いると結晶相の結晶の数およびサイズに影響する。ガラス−セラミックスの形成に関するさらなる詳細については、例えば、ガラス−セラミックス、Ｐ．Ｗ．マクミラン（ＭｃＭｉｌｌａｎ）、アカデミックプレス（Ａｃａｄｅｍｉｃ Ｐｒｅｓｓ）、第２版、１９７９年を参照のこと。
【００５６】
例えば、Ａｌ2Ｏ3、Ｌａ2Ｏ3およびＺｒＯ2を含むガラスのようなガラスの熱処理中、Ｌａ2Ｚｒ2Ｏ7および、ＺｒＯ2が存在する場合には、立方／正方晶ＺｒＯ2、場合によっては、単斜晶ＺｒＯ2のような相の形成が約９００℃を超える温度で観察されている。理論に拘束されることは望むところではないが、ジルコニア関連相が第１の相でガラスから核形成をするものと考えられる。例えば、Ａｌ2Ｏ3、ＲｅＡｌＯ3（式中、Ｒｅは少なくとも１つの希土類カチオンである）、ＲｅＡｌ11Ｏ18、Ｒｅ3Ａｌ5Ｏ12、Ｙ3Ａｌ5Ｏ12等の相は、約９２５℃を超える温度で生じると考えられる。この核形成工程中の結晶子サイズはおよそ数ナノメートルである。例えば、１０〜１５ナノメートルと小さい結晶が観察されている。長い熱処理温度は、一般的に、結晶子の成長および結晶化の進行につながる。少なくともある実施形態については、約１３００℃で約１時間の熱処理により完全な結晶化がなされる。
【００５７】
本発明により作製されたあるセラミック物品は、セラミックの金属酸化物総重量に基づいて、２０重量％未満のＳｉＯ2（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、ゼロ重量パーセントのＳｉＯ2）と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3（または１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満、またはゼロ重量パーセントのＢ2Ｏ3）と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5（または３５重量％未満、３０重量％未満、２５重量％未満、２０重量％未満、１５重量％未満、１０重量％未満、５重量％未満またはゼロ重量パーセントのＰ2Ｏ5）とを含有する。
【００５８】
材料の微細構造または相組成物（ガラス状／結晶）は数多くの方法で求めることができる。例えば、光学顕微鏡、電子顕微鏡、示差熱分析（ＤＴＡ）およびｘ線回折（ＸＲＤ）を用いて様々な情報が得られる。
【００５９】
光学顕微鏡を用いると、ガラスは、結晶境界のような光散乱中心がないため一般的に、大部分が透明であり、一方、結晶材料は結晶構造を示し、光散乱効果のために不透明である。
【００６０】
ＤＴＡを用いて、材料の対応のＤＴＡトレースが発熱結晶イベント（Ｔx）を含む場合には、材料をアモルファスと分類する。Ｔxより低い温度で同じトレースが吸熱イベント（Ｔg）を含む場合には、ガラス相からなると考えられる。材料のＤＴＡトレースがかかるイベントを含んでいない場合には、結晶相を含有すると考えられる。
【００６１】
示差熱分析（ＤＴＡ）は、以下の方法を用いて実施することができる。ＤＴＡは、−１４０＋１７０メッシュサイズフラクション（すなわち、１０５−マイクロメートル開口部サイズおよび９０−マイクロメートル開口部サイズスクリーン間で集めたフラクション）を用いて実行する（ドイツ、ゼルブのネッチインスツルメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｓｅｌｂ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より「ネッチ（ＮＥＴＺＳＣＨ）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」という商品名で入手されるような計器を用いて）ことができる。各スクリーニングされた試料の量（一般的に、約４００ミリグラム（ｍｇ））を１００−マイクロリットルのＡｌ2Ｏ3試料ホルダに入れる。各試料を静的エアで１０℃／分のレートで室温（約２５℃）から１１００℃まで加熱する。
【００６２】
粉末ｘ−線回折ＸＲＤを用いて（ニュージャージー州、モーウォーのフィリップス（Ｐｈｉｌｌｉｐｓ，Ｍａｈｗａｈ，ＮＪ）より「フィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ）ＸＲＧ３１００」という商品名で入手できるようなｘ線回折装置を用いて、銅Ｋα１放射線が１．５４０５０オングストロームで）、結晶材料のＸＲＤトレースに存在するピークを、回折データの国際センター（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｄａｔａ）が公表しているＪＣＰＤＳ（粉末回折標準委員会（Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｍｍｉｔｔｅｅ ｏｎ Ｐｏｗｄｅｒ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ Ｓｔａｎｄａｒｄｓ））データベース提供の結晶相のＸＲＤパターンと比べることにより、材料に存在する相を求めることができる。さらに、ＸＲＤを定性的に用いると、相の種類を求めることができる。広い拡散強度ピークの存在は、材料のアモルファス性を示すものである。広いピークと明確なピークの両方の存在は、アモルファスマトリックス中に結晶物質が存在することを示すものである。初期に形成されたガラスまたはセラミック（結晶化前のガラスを含む）は、所望のものよりサイズが大きい。ロールクラッシュ、カナリアミル、ジョークラッシュ、ハンマーミル、ボールミル、ジェットミル、インパクトクラッシュ等をはじめとする業界に知られた粉砕および／または破砕技術を用いて、ガラスまたはセラミックを小さな片へと変換することができる。場合によっては、２回または複数の粉砕工程が望ましい。例えば、セラミックが形成された（固化した）後、所望より大きな形態にあってもよい。第１の粉砕工程には、これらの比較的大きな塊または「チャンク」を粉砕して小さな片を形成することが含まれる。これらのチャンクのこの粉砕は、ハンマーミル、インパクトクラッシャーまたはジョークラッシャーで行ってもよい。これらの小さな片を続いて粉砕して、所望の粒子サイズ分布を生成してもよい。所望の粒子サイズ分布（グリットサイズまたは等級と呼ばれることがある）を生成するためには、多数の粉砕工程を実施する必要がある。通常、粉砕条件を最適化して、所望の粒子形状および粒子サイズ分布を得る。所望のサイズの得られた粒子は、大きすぎる場合には、再粉砕したり、小さすぎる場合には再溶融のための原材料として「再利用」および使用してもよい。
【００６３】
粒子の形状は、例えば、セラミックの組成および／または微細構造、冷却された幾何形状、およびセラミックが粉砕される方法（すなわち、用いる粉砕技術）に応じて異なる。通常、「塊状の」形状が好ましい場合には、この形状を得るために、用いるエネルギーを多くする。逆に、「鋭い」形状が好ましい場合には、この形状を得るために、用いるエネルギーを少なくする。粉砕技術をまた変更して、異なる所望の形状を得てもよい。ある粒子については、１：１〜５：１の平均アスペクト比が一般的に望ましく、他の実施形態においては、１．２５：１〜３：１、さらに１．５：１〜２．５：１である。
【００６４】
本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、１マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、０．５マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミックス（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、０．３マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶子を含み、結晶子の平均サイズは、０．１５マイクロメートル未満である。他の態様において、本発明により作製されたセラミック物品（ガラス−セラミックスを含む）は、少なくとも１つの共晶微細構造特徴（すなわち、コロニーおよびラメラ構造）または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まない。
【００６５】
他の態様において、本発明により作製されたあるセラミック物品は、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５または１００体積パーセントのガラスを含む。他の態様において、本発明により作製されたあるセラミック物品は、例えば、１００または少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００６６】
本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラスを含み、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。
【００６７】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラス（すなわち、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントのガラス）を含むセラミックを提供し、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。
【００６８】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラス−セラミックを提供し、ガラス−セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラス−セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００６９】
他の態様において、本発明は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラス−セラミックであって、平均結晶子サイズが１マイクロメートル未満（一般的に、５００ナノメートル未満、さらに３００、２００または１５０ナノメートル未満、ある実施形態においては、１００、７５、５０、２５または２０ナノメートル未満）の結晶子を含む微細構造を示し、（ｂ）共晶微細構造特徴または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まないガラス−セラミックを提供する。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００７０】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、結晶質セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントの結晶質セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７１】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのセラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７２】
本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含むガラスを含み、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とを含む。
【００７３】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含むガラス（すなわち、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントのガラス）を含むセラミックを提供し、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。
【００７４】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含むガラス−セラミックを提供し、ガラス−セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラス−セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００７５】
他の態様において、本発明は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含むガラス−セラミックであって、（ａ）平均結晶子サイズが１マイクロメートル未満（一般的に、５００ナノメートル未満、さらに３００、２００または１５０ナノメートル未満、ある実施形態においては、１００、７５、５０、２５または２０ナノメートル未満）の結晶子を含む微細構造を示し、（ｂ）共晶微細構造特徴または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まないガラス−セラミックを提供する。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００７６】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、結晶質セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントの結晶質セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７７】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのセラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００７８】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含むガラス（すなわち、少なくとも５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントのガラス）を含むセラミックを提供し、ガラスの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラスがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。
【００７９】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含むガラス−セラミックを提供し、ガラス−セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのガラス−セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０または９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００８０】
他の態様において、本発明は、ＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含むガラス−セラミックであって、（ａ）平均結晶子サイズが１マイクロメートル未満（一般的に、５００ナノメートル未満、さらに３００、２００または１５０ナノメートル未満、ある実施形態においては、１００、７５、５０、２５または２０ナノメートル未満）の結晶子を含む微細構造を示し、（ｂ）共晶微細構造特徴または非気泡性微細構造のうち少なくとも１つを含まないガラス−セラミックを提供する。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５体積パーセントのガラスを含む。ガラス−セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０または５体積パーセントの結晶質セラミックを含む。
【００８１】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、結晶質セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントの結晶質セラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2とを含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００８２】
他の態様において、本発明により作製されたある物品は、結晶質セラミックを含むセラミック（すなわち、少なくとも１、２、３、５、１０、１５、２０、２５、３０、３５、４０、４５、５０、５５、６０、６５、７０、７５、８０、８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００体積パーセントの結晶質セラミック）を含むセラミックを提供し、セラミックの総重量に基づいて合計で少なくとも８０（８５、９０、９５、９７、９８、９９または１００）重量パーセントのセラミックがＲＥＯとＡｌ2Ｏ3とＺｒＯ2とＳｉＯ2を含む。セラミックは、例えば、少なくとも９９、９８、９７、９５、９０、８５、８０、７５、７０、６５、６０、５５、５０、４５、４０、３５、３０、２５、２０、１５、１０、５、３、２または１体積パーセントのガラスを含む。
【００８３】
本発明によるセラミックス中に存在する結晶相としては、アルミナ（例えば、アルファおよび遷移アルミナ）、ＢａＯ、ＣａＯ、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｏＯ、Ｆｅ2Ｏ3、ＧｅＯ2、ＨｆＯ2、Ｌｉ2Ｏ、ＭｇＯ、ＭｎＯ、ＮｉＯ、Ｎａ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｐ2Ｏ5、ＲＥＯ、Ｓｃ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｒＯ、ＴｅＯ2、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ3、Ｙ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＺｒＯ2「錯体金属酸化物」（「錯体Ａｌ2Ｏ3・金属酸化物」（例えば、錯体Ａｌ2Ｏ3・ＲＥＯ））およびこれらの組み合わせが挙げられる。
【００８４】
Ａｌ2Ｏ3、ＲＥＯまたはＹ2Ｏ3のうち少なくとも１つ、およびＺｒＯ2またはＨｆＯ2のうち少なくとも１つを含むセラミックスに関する、製造、使用および特性をはじめとするさらなる詳細については、２００１年８月２日出願の米国特許出願第０９／９２２，５２７号明細書、同第０９／９２２，５２８号明細書および同第０９／９２２，５３０号明細書、２００２年８月２日出願の米国特許出願第１０／２１１，６２９号明細書、同第１０／２１１，５９８号明細書、同第１０／２１１，６３０号明細書、同第１０／２１１，６３９号明細書、同第１０／２１１，０３４号明細書、同第１０／２１１，０４４号明細書、同第１０／２１１，６２８号明細書、同第１０／２１１，６４０号明細書および同第１０／２１１，６８４号明細書にある。
【００８５】
一般的かつ望ましくは、本発明によるセラミックの比重と呼ばれることもある（真の）密度は、一般的に、理論密度の少なくとも７０％である。より望ましくは、本発明によるセラミックの（真の）密度は、理論密度の少なくとも７５％、８０％、８５％、９０％、９５％、９６％、９７％、９８％、９９％、９９．５％または１００％である。
【００８６】
本発明による物品としては、台所用品（例えば、皿）、歯科修復材、歯科用ブラケット、眼科用レンズおよびその他光学要素、ＩＲ透過窓およびコーティング、強化ファイバー、切削工具インサート、研磨材料およびガスエンジンの構造化コンポーネント（例えば、バルブとベアリング）が例示される。その他物品としては、本体またはその他基材の外側表面にセラミックの保護コーティングを有するものが挙げられる。さらに、例えば、本発明によるセラミックは、マトリックス材料として用いることができる。例えば、本発明によるセラミックスは、ダイヤモンド、立方−ＢＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＯ2、Ｓｉ3Ｎ4およびＳｉＣのようなセラミック材料等のバインダーとして用いることができる。ガラスまたはガラス−セラミックはまた、エレクトロニクス用パッケージおよび核廃棄物のイモビライザーとして用いてもよい。かかる材料を含む有用な物品としては、複合体基材コーティング、切削工具インサート研磨凝集体およびビトリファイド砥石のような結合研磨物品が例示される。本発明によるセラミックスは、例えば、複合体物品のモジュラス、熱抵抗性、耐摩耗性および／または強度を増大するために、バインダーとして用いることができる。
【００８７】
本発明の利点および実施形態を以下の限定されない実施例によりさらに説明するが、これらの実施例に挙げられた特定の材料および量、その他条件および詳細は本発明を不当に限定するものではない。特に断らない限り、部およびパーセンテージはすべて重量基準である。特に断りのない限り、実施例は全て、大量のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3、Ｐ2Ｏ5、ＧｅＯ2、ＴｅＯ2、Ａｓ2Ｏ3およびＶ2Ｏ5は含んでいなかった。
【実施例】
【００８８】
実施例1〜３
ポリエチレン瓶に、３８．７５グラムのアルミナ粒子（アリゾナ州、タクソンのコンデアビスタ（Ｃｏｎｄｅａ Ｖｉｓｔａ，Ｔｕｃｓｏｎ，ＡＺ）より「ＡＰＡ−０．５」という商品名で入手）、４２．５グラムの酸化ランタン粒子（カリフォルニア州、マウンテンパスのモリコープ社（Ｍｏｌｙｃｏｒｐ，Ｉｎｃ．，Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ｐａｓｓ，ＣＡ）より入手）、１８．７５グラムのイットリア安定化酸化ジルコニウム粒子（ジョージア州、マリエッタのジルコニアセールス社（ｆｒｏｍ Ｚｉｒｃｏｎｉａ Ｓａｌｅｓ，Ｉｎｃ．，Ｍａｒｉｅｔｔａ，ＧＡ）より「ＨＳＹ−３」という商品名で入手）および１８０グラムのＤＩ水を充填した。約２００グラムのジルコニアミリング媒体（ニュージャージー州、バウンドブルックの東ソーセラミックス事業部より「ＹＴＺ」という商品名で入手）を瓶に添加し、混合物を１２０回転毎分（ｒｐｍ）で２４時間ミリングした。ミリング後、ミリング媒体を取り出し、スラリーをガラス（「パイレックス（登録商標）（ＰＹＲＥＸ（登録商標））」）パンに注ぎ、ヒートガンを用いて乾燥した。得られた乾燥した混合物を、乳鉢と乳棒で研削し、７０−メッシュのスクリーン（２１２−マイクロメートルの開口部サイズ）を通してスクリーニングした。
【００８９】
研削およびスクリーニング後、−７０メッシュスクリーン粒子のいくつかを水素／酸素トーチ火炎に供給した。粒子を溶融して、溶融ガラスビーズを生成するのに用いたトーチは、以下の速度で水素および酸素を分配するペンシルバニア州、ヘラータウンのベツレヘム装置社（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｃｏ．，Ｈｅｌｌｅｒｔｏｗｎ，ＰＡ）より入手したベツレヘム（Ｂｅｔｈｌｅｈｅｍ）ベンチバーナーＰＭ２Ｄ型番Ｂであった。内側リングについては、水素フローレートは１分当たり８標準リットル（ＳＬＰＭ）であり、酸素フローレートは３ＳＬＰＭであった。外側リングについては、水素フローレートは２３（ＳＬＰＭ）であり、酸素フローレートは９．８ＳＬＰＭであった。乾燥および分級した粒子を、トーチ火炎に直接供給して、それらを溶融し、表面に冷水を流して（約８リットル／分）、傾斜したステンレス鋼表面（幅約５１センチメートル（ｃｍ）（２０インチ）、傾斜角４５度）へ移動して、ビーズを形成した。
【００９０】
実施例２および３のビーズを、原材料および用いた原材料の量を以下の表１に示す通りとした以外は、実施例１に記載した通りにして作製した。用いた原材料の供給源を以下の表２に示す。
【００９１】
【表１】
【００９２】
【表２】
【００９３】
実施例１〜３の材料のいくつかの様々な特性／特徴を次のようにして測定した。粉末Ｘ線回折（１．５４０５０オングストロームの銅Ｋα１放射線でＸ線回折計を用いて（ニュージャージー州、モーウォーのフィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ，Ｍａｈｗａｈ，ＮＪ）より「フィリップス（ＰＨＩＬＬＩＰＳ）ＸＲＧ３１００」という商品名で入手）を用いて）、実施例材料に存在する相を定性的に測定した。広い拡散強度ピークの存在は、材料のアモルファス性を示すものであった。広いピークと明確なピークの両方の存在は、アモルファスマトリックス中に結晶物質が存在することを示すものであった。様々な実施例で検出された相を以下の表３に示す。
【００９４】
【表３】
【００９５】
示差熱分析（ＤＴＡ）のために、材料をスクリーニングしてガラスビーズを９０〜１２５マイクロメートルのサイズ範囲内に保持した。ＤＴＡ（ドイツ、ゼルプのネッチインスツルメンツ（Ｎｅｔｚｓｃｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｓｅｌｂ，Ｇｅｒｍａｎｙ）より「ネッチ（ＮＥＴＺＳＣＨ）ＳＴＡ４０９ＤＴＡ／ＴＧＡ」という商品名で入手した機器を用いて）を実施した。１００マイクロリットルのＡｌ2Ｏ3試料ホルダに入れた各スクリーニングされた試料の量は４００ミリグラムであった。各試料を静的エアで１０℃／分の速度で室温（約２５℃）から１２００℃まで加熱した。ガラス転移温度（Ｔg）および結晶転移温度（Ｔx）温度を下記の表３に示す。
【００９６】
実施例４〜６および比較例Ａ〜Ｃ
実施例４〜６および比較例Ａ〜Ｃのそれぞれについて、実施例１〜３の約４グラムのガラスビーズを、それぞれ、グラファイトダイに入れ、単軸プレス装置（カリフォルニア州、ブレアのサーマルテクノロジー社（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｃ．，Ｂｒｅａ，ＣＡ）より「ＨＰ−５０」という商品名で入手）を用いてホットプレスした。窒素雰囲気中で、９１５℃で４８．３メガパスカル（ＭＰａ）（１平方インチ当たり７０００ポンド（７ｋｓｉ））の圧力でホットプレスを実施した。実施例４〜６のガラスビーズのホットプレス中、６８．９ｋＰａ（１０ｐｓｉ）の圧力で窒素を導入した。ホットプレス機器の変位制御ユニットによりガラスビーズの緻密化をモニターした。緻密化速度を、緻密化時間プロットの傾斜からそれに対応して誘導した。
【００９７】
窒素を流した雰囲気にした（すなわち、過圧なし）以外は、それぞれ実施例４〜６に記載した通りにして、比較例Ａ〜Ｃを作製した。実施例４〜６の緻密化速度を比較例Ａ〜Ｃの緻密化速度でそれぞれ除算して実施例４〜６についての相対緻密化速度を求めた。結果を以下の表４に示す。
【００９８】
【表４】
【００９９】
本発明の様々な修正および変更は、本発明の範囲および目的から逸脱することなしに当業者には明白であり、本発明はここに規定した説明のための実施形態に不当に限定されないものと考えられる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外側表面を有する基材を提供する工程と、
外側表面を有する少なくともガラスを提供する工程であって、前記ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記ガラスがＴgとＴxとを有し、前記ガラスの前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも５Ｋであり、前記ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
前記Ｔgより高く前記ガラスを加熱して、前記ガラスの少なくとも一部が前記基材の前記外側表面の少なくとも一部を濡らし、前記基材の前記外側表面の前記少なくとも一部に取り付けられた前記ガラスを含む物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が前記ガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項２】
前記ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも２５Ｋである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg対Ｔlの比が少なくとも０．５である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計でガラスの４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
外側表面を有する基材を提供する工程と、
外側表面を有するガラスを含む少なくとも複数の粒子を提供する工程であって、前記ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記ガラスがＴgとＴxとを有し、前記ガラスの前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも５Ｋであり、前記ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
前記Ｔgより高く前記ガラスを加熱して、前記複数の粒子の前記ガラスの少なくとも一部が前記基材の前記外側表面の少なくとも一部を濡らし、前記基材の前記外側表面の前記少なくとも一部に取り付けられた前記ガラスを含む物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が、ガラスを含む前記粒子の少なくとも一部の前記外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項１４】
前記ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも２５Ｋである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg対Ｔlの比が少なくとも０．５である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１のガラスと第２のガラスを提供する工程であって、前記第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、前記Ｔg1と前記Ｔx1の差が少なくとも５Ｋであり、前記第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
少なくともＴg1より高く前記第１および第２のガラスを加熱して、少なくとも前記第１のガラスを前記第２のガラスと合体させて物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が前記第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項２６】
前記第１のガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記Ｔg1と前記Ｔx1の差が少なくとも２５Ｋである請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg1対Ｔl1の比が少なくとも０．５である請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１のガラスと第２のガラスを提供する工程であって、前記第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、前記Ｔg1と前記Ｔx1の差が少なくとも５Ｋであり、前記第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有し、前記第２のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記第２のガラスがＴg2とＴx2とを有し、前記Ｔg2と前記Ｔx2の差が少なくとも５Ｋであり、前記第２のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
Ｔg1またはＴg2より高く前記ガラスを加熱して、前記第１および第２のガラスを合体させて物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が前記第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と
を含む物品を製造する方法。
【請求項３８】
前記第１のガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
Ｔg1とＴx1の差およびＴg2とＴx2の差が、それぞれ少なくとも２５Ｋである請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
Ｔg1対Ｔx1の比およびＴg2対Ｔx2の比が、それぞれ少なくとも０．５である請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１および第２のガラスが、それぞれ前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記第１および第２のガラスが同一の組成を有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１および第２のガラスが異なる組成を有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項５０】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項３７に記載の方法。
【請求項５１】
外側表面を有するガラスを含む少なくとも第１の複数の粒子を提供する工程であって、前記ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記ガラスがＴgとＴxとを有し、前記ガラスの前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも５Ｋであり、前記ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
前記Ｔgより高く前記ガラスを加熱して、前記第１の複数の粒子の少なくとも一部を合体させて物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が、前記ガラスを含む前記粒子の少なくとも一部の外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項５２】
前記ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも２５Ｋである請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg対Ｔlの比が少なくとも０．５である請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項５３に記載の方法。
【請求項６２】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項５１に記載の方法。
【請求項１】
外側表面を有する基材を提供する工程と、
外側表面を有する少なくともガラスを提供する工程であって、前記ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記ガラスがＴgとＴxとを有し、前記ガラスの前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも５Ｋであり、前記ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
前記Ｔgより高く前記ガラスを加熱して、前記ガラスの少なくとも一部が前記基材の前記外側表面の少なくとも一部を濡らし、前記基材の前記外側表面の前記少なくとも一部に取り付けられた前記ガラスを含む物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が前記ガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項２】
前記ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも２５Ｋである請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg対Ｔlの比が少なくとも０．５である請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計でガラスの４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項１２】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
外側表面を有する基材を提供する工程と、
外側表面を有するガラスを含む少なくとも複数の粒子を提供する工程であって、前記ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記ガラスがＴgとＴxとを有し、前記ガラスの前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも５Ｋであり、前記ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
前記Ｔgより高く前記ガラスを加熱して、前記複数の粒子の前記ガラスの少なくとも一部が前記基材の前記外側表面の少なくとも一部を濡らし、前記基材の前記外側表面の前記少なくとも一部に取り付けられた前記ガラスを含む物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が、ガラスを含む前記粒子の少なくとも一部の前記外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項１４】
前記ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも２５Ｋである請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg対Ｔlの比が少なくとも０．５である請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項１５に記載の方法。
【請求項２４】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項１３に記載の方法。
【請求項２５】
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１のガラスと第２のガラスを提供する工程であって、前記第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、前記Ｔg1と前記Ｔx1の差が少なくとも５Ｋであり、前記第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
少なくともＴg1より高く前記第１および第２のガラスを加熱して、少なくとも前記第１のガラスを前記第２のガラスと合体させて物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が前記第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項２６】
前記第１のガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記Ｔg1と前記Ｔx1の差が少なくとも２５Ｋである請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg1対Ｔl1の比が少なくとも０．５である請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項３０に記載の方法。
【請求項３４】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項２７に記載の方法。
【請求項３６】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項２４に記載の方法。
【請求項３７】
それぞれ外側表面を有する少なくとも第１のガラスと第２のガラスを提供する工程であって、前記第１のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記第１のガラスがＴg1とＴx1とを有し、前記Ｔg1と前記Ｔx1の差が少なくとも５Ｋであり、前記第１のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有し、前記第２のガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記第２のガラスがＴg2とＴx2とを有し、前記Ｔg2と前記Ｔx2の差が少なくとも５Ｋであり、前記第２のガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
Ｔg1またはＴg2より高く前記ガラスを加熱して、前記第１および第２のガラスを合体させて物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が前記第１および第２のガラスの外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と
を含む物品を製造する方法。
【請求項３８】
前記第１のガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項３７に記載の方法。
【請求項４０】
Ｔg1とＴx1の差およびＴg2とＴx2の差が、それぞれ少なくとも２５Ｋである請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
Ｔg1対Ｔx1の比およびＴg2対Ｔx2の比が、それぞれ少なくとも０．５である請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１および第２のガラスが、それぞれ前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項４２に記載の方法。
【請求項４６】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記第１および第２のガラスが同一の組成を有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４８】
前記第１および第２のガラスが異なる組成を有する請求項４０に記載の方法。
【請求項４９】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項３９に記載の方法。
【請求項５０】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項３７に記載の方法。
【請求項５１】
外側表面を有するガラスを含む少なくとも第１の複数の粒子を提供する工程であって、前記ガラスが少なくとも２種類の異なる金属酸化物を含み、前記ガラスがＴgとＴxとを有し、前記ガラスの前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも５Ｋであり、前記ガラスが２０重量％未満のＳｉＯ2と、２０重量％未満のＢ2Ｏ3と、４０重量％未満のＰ2Ｏ5とを含有する、工程と、
前記Ｔgより高く前記ガラスを加熱して、前記第１の複数の粒子の少なくとも一部を合体させて物品を提供する工程であって、前記ガラスの加熱が、後の加熱中の圧力が１．０ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される以外は、同じように加熱された同じガラスに比べて前記ガラスの緻密化速度を増加するのに十分な１．１ａｔｍを超える圧力で気体雰囲気中で実施され、１．１ａｔｍを超える圧力の気体雰囲気が、前記ガラスを含む前記粒子の少なくとも一部の外側表面の少なくとも一部と直接接触する工程と、
を含む物品を製造する方法。
【請求項５２】
前記ガラスの緻密化速度の増加が少なくとも１．５倍である請求項５１に記載の方法。
【請求項５３】
前記ガラスの加熱が少なくとも１．２５ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項５１に記載の方法。
【請求項５４】
前記Ｔgと前記Ｔxの差が少なくとも２５Ｋである請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記ガラスがＴlを有し、前記Ｔg対Ｔlの比が少なくとも０．５である請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で４０重量パーセント未満のＳｉＯ2、Ｂ2Ｏ3およびＰ2Ｏ5を含む請求項５５に記載の方法。
【請求項５７】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3ガラスである請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとを含む請求項５７に記載の方法。
【請求項５９】
前記ガラスがＲＥＯ−Ａｌ2Ｏ3−ＺｒＯ2ガラスである請求項５６に記載の方法。
【請求項６０】
前記ガラスが、前記ガラスの総重量に基づいて、合計で少なくとも８０重量パーセントのＡｌ2Ｏ3とＲＥＯとＺｒＯ2とを含む請求項５９に記載の方法。
【請求項６１】
前記物品がガラスを含み、前記方法が、前記ガラスを熱処理して、前記ガラスの少なくとも一部を結晶質セラミックに変換して、ガラス−セラミックを提供する工程をさらに含む請求項５３に記載の方法。
【請求項６２】
前記ガラスの加熱が少なくとも２ａｔｍの圧力の雰囲気中で実施される請求項５１に記載の方法。
【公表番号】特表２００８−５０８１７７（Ｐ２００８−５０８１７７Ａ）
【公表日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５２３５７２（Ｐ２００７−５２３５７２）
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２２６９０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２３０６８
【国際公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月２８日（２００５．６．２８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０２２６９０
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０２３０６８
【国際公開日】平成１８年３月２日（２００６．３．２）
【出願人】（５９９０５６４３７）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (1,802)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]