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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024005149
(43)【公開日】2024-01-17
(54)【発明の名称】立方晶窒化硼素焼結体及び被覆立方晶窒化硼素焼結体
(51)【国際特許分類】
C04B 35/5835 20060101AFI20240110BHJP
B23B 27/14 20060101ALI20240110BHJP
B23B 27/20 20060101ALI20240110BHJP
【ＦＩ】
C04B35/5835
B23B27/14 B
B23B27/14 A
B23B27/20
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022105210
(22)【出願日】2022-06-30
(71)【出願人】
【識別番号】000221144
【氏名又は名称】株式会社タンガロイ
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】工藤 貴英
【テーマコード（参考）】
3C046
【Ｆターム（参考）】
3C046FF02
3C046FF10
3C046FF13
3C046FF16
3C046FF20
3C046FF21
3C046FF22
3C046FF23
3C046FF24
3C046FF25
3C046FF35
3C046FF38
3C046FF42
3C046FF43
3C046FF50
3C046FF57
3C046HH06
(57)【要約】
【課題】優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することで、工具寿命を延長することができる立方晶窒化硼素焼結体を提供する。
【解決手段】立方晶窒化硼素と結合相とを含み、立方晶窒化硼素の含有量は、焼結体の総量に対し８１体積％以上９５体積％以下であり、結合相の含有量は、焼結体の総量に対し５体積％以上１９体積％以下であり、結合相に含まれるＡｌの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し０．５質量％以上５質量％以下であり、結合相に含まれるＷの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し２質量％以上１０質量％以下であり、結合相に含まれるＶの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し２質量％以上８質量％以下であり、結合相に含まれるＣｒの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し０質量％以上５質量％以下である立方晶窒化硼素焼結体。
【選択図】なし
【解決手段】立方晶窒化硼素と結合相とを含み、立方晶窒化硼素の含有量は、焼結体の総量に対し８１体積％以上９５体積％以下であり、結合相の含有量は、焼結体の総量に対し５体積％以上１９体積％以下であり、結合相に含まれるＡｌの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し０．５質量％以上５質量％以下であり、結合相に含まれるＷの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し２質量％以上１０質量％以下であり、結合相に含まれるＶの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し２質量％以上８質量％以下であり、結合相に含まれるＣｒの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対し０質量％以上５質量％以下である立方晶窒化硼素焼結体。
【選択図】なし
【特許請求の範囲】
【請求項1】
立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有量は、前記焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下であり、
前記結合相の含有量は、前記焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下であり、
前記結合相に含まれるＡｌの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＷの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＶの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＣｒの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
前記立方晶窒化硼素の含有量は、前記焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下であり、
前記結合相の含有量は、前記焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下であり、
前記結合相に含まれるＡｌの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＷの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＶの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＣｒの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項2】
前記結合相において、Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１、及び、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）に対する前記第１材料Ｓ１の含有量（体積％）の割合（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））は、０．３５以上１以下である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項3】
前記第１材料Ｓ１及び前記第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）が、前記結合相の総量に対し３５体積％以上９７体積％以下である、請求項２に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項4】
前記立方晶窒化硼素の平均粒径が、０．５μｍ以上３．０μｍ以下である、請求項１～３のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項5】
請求項１～３のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体と、該立方晶窒化硼素焼結体の表面に形成された被覆層と、を備え、
前記被覆層の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、被覆立方晶窒化硼素焼結体。
前記被覆層の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、立方晶窒化硼素焼結体及び被覆立方晶窒化硼素焼結体に関する。
【背景技術】
【0002】
立方晶窒化硼素（以下「ｃＢＮ」ともいう。）は、ダイヤモンドに次ぐ高い硬度と優れた熱伝導性を持つ。また、立方晶窒化硼素は、ダイヤモンドに比べて鉄との親和性が低いという特徴を持つ。そのため、立方晶窒化硼素と、金属やセラミックスの結合相とからなる立方晶窒化硼素焼結体は、切削工具や耐摩耗工具などに用いられている。
【0003】
焼結金属は成形性が高く、複雑な形状を有していることが多いため、工具によって加工した場合に、熱衝撃によって工具に欠損が生じ易い。また、焼結金属は硬質粒子を含むことがあるため、工具が摩耗し易い。そのため、焼結金属の加工には立方晶窒化硼素が用いられることが多く、特に、立方晶窒化硼素含有率の高い立方晶窒化硼素焼結体について多くの検討がなされている。
【0004】
例えば、特許文献１には、ｃＢＮは４０～８０面積％で、結合相はα相とβ相を有し、α相は、（Ｔｉ１－ｘＶｘ）（Ｃ１－ｙＮｙ）で平均組成は、ｘ＝０．３０～０．７０、ｙ＝０．００～０．５０で、結合相中に７０～９７面積％、β相は、平均粒径が０．０５～０．４０μｍのＡｌの酸化物、窒化物、硼化物の一種で、結合相中に３～２０面積％、α相は、Ａ領域とＢ領域を有し、Ａ領域は、（Ｔｉ１－ｘＡＶｘＡ）（Ｃ１－ｙＡＮｙＡ）で、ｘＡ＝０．１０～０．３０、ｙＡ＝０．００～０．５０で、Ｂ領域は、（Ｔｉ１－ｘＢＶｘＢ）（Ｃ１－ｙＢＮｙＢ）で、ｘＢ＝０．７０～０．９０、ｙＢ＝０．００～０．５０で、Ａ領域、Ｂ領域の和がα相の５０面積％以上のｃＢＮ焼結体について開示されている。
【0005】
また、例えば、特許文献２には、（Ｔｉ1-x Ｖx ）（Ｃ1-y Ｎy ）（ｘ：０．１～０．４、ｙ：０．１～０．５）：１０～４０容量％、Ｔｉの炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の１種または２種以上：２～１０容量％、Ｖの炭化物、窒化物、および炭窒化物の内の１種または２種以上：２～１０容量％、ただし、Ｂ成分＋Ｃ成分：６～２０容量％、Ａ成分／Ｂ成分＋Ｃ成分＝１．５～７となるように含有し、残りが立方晶窒化硼素からなる高強度ｃＢＮ基焼結体であって、前記（１）ｃＢＮ基焼結体製切削工具に、さらに、Ａｌ2 Ｏ3 、ＡｌＮおよびＡｌＢ2 の内の１種または２種以上：１～１０容量％を含有したｃＢＮ基焼結体について開示されている。
【0006】
さらに、例えば、特許文献３には、立方晶窒化硼素：８５～９５体積％と、結合相および不可避的不純物：５～１５体積％とから構成され、結合相は、Ａｌ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＮｂおよびＭｏから成る群より選択された元素の炭化物、窒化物、炭窒化物、酸化物およびこれらの相互固溶体から成る群より選択された３種以上の化合物とからなり、立方晶窒化硼素焼結体に含まれるアルミニウム元素量は立方晶窒化硼素焼結体の全質量に対して０．５～５質量％であり、但し、結合相中に金属単体および合金は含まれないことを特徴とする立方晶窒化硼素焼結体について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０２１－１５１９４３号公報
【特許文献2】特開平０９－１３６２０３号公報
【特許文献3】国際公開第２０１３／０６９６５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
近年は、切削加工においてさらに高能率化が求められているため、高速化、高送り化、及び深切込み化が一層顕著になっている。このような傾向に伴い、焼結金属の高速加工においても、耐摩耗性及び耐欠損性に優れ、長い工具寿命を有することのできる立方晶窒化硼素焼結体が求められている。
【0009】
このような背景において、特許文献１に記載の立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素焼結体中の立方晶窒化硼素の割合が低く耐摩耗性が未だ十分ではない。また、特許文献２に記載の立方晶窒化硼素基焼結体及び特許文献３に記載の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相がＴｉ及びＶ以外の金属元素として、Ｗを含まないため、靭性が十分でない場合があり、耐欠損性が低下しやすい。
【0010】
本発明は、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる立方晶窒化硼素焼結体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は、工具寿命の延長について研究を重ねたところ、立方晶窒化硼素焼結体を特定の構成にすると、その耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることが可能となり、その結果、工具寿命を延長することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0012】
本発明の要旨は、以下の通りである。
［１］立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有量は、前記焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下であり、
前記結合相の含有量は、前記焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下であり、
前記結合相に含まれるＡｌの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＷの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＶの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＣｒの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
［２］
前記結合相において、Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１、及び、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）に対する前記第１材料Ｓ１の含有量（体積％）の割合（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））は、０．３５以上１以下である、［１］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［３］
前記第１材料Ｓ１及び前記第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）が、前記結合相の総量に対し３５体積％以上９７体積％以下である、［２］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［４］
前記立方晶窒化硼素の平均粒径が、０．５μｍ以上３．０μｍ以下である、［１］～［３］のいずれか１つに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［５］
［１］～［３］のいずれか１つに記載の立方晶窒化硼素焼結体と、該立方晶窒化硼素焼結体の表面に形成された被覆層と、を備え、
前記被覆層の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、被覆立方晶窒化硼素焼結体。
［１］立方晶窒化硼素と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素の含有量は、前記焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下であり、
前記結合相の含有量は、前記焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下であり、
前記結合相に含まれるＡｌの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＷの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＶの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、
前記結合相に含まれるＣｒの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
［２］
前記結合相において、Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１、及び、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）に対する前記第１材料Ｓ１の含有量（体積％）の割合（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））は、０．３５以上１以下である、［１］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［３］
前記第１材料Ｓ１及び前記第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）が、前記結合相の総量に対し３５体積％以上９７体積％以下である、［２］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［４］
前記立方晶窒化硼素の平均粒径が、０．５μｍ以上３．０μｍ以下である、［１］～［３］のいずれか１つに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［５］
［１］～［３］のいずれか１つに記載の立方晶窒化硼素焼結体と、該立方晶窒化硼素焼結体の表面に形成された被覆層と、を備え、
前記被覆層の平均厚さが、０．５μｍ以上５．０μｍ以下である、被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、優れた耐摩耗性及び耐欠損性を有することによって、工具寿命を延長することができる立方晶窒化硼素焼結体を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明は下記本実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【0015】
［立方晶窒化硼素焼結体］
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素（以下、「ｃＢＮ」ともいう。）と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、ｃＢＮの含有量は、焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下であり、結合相の含有量は、焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下であり、結合相に含まれるＡｌの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、結合相に含まれるＷの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、結合相に含まれるＶの含有量は、上記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、結合相に含まれるＣｒの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素（以下、「ｃＢＮ」ともいう。）と結合相とを含む立方晶窒化硼素焼結体であって、ｃＢＮの含有量は、焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下であり、結合相の含有量は、焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下であり、結合相に含まれるＡｌの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、結合相に含まれるＷの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、結合相に含まれるＶの含有量は、上記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、結合相に含まれるＣｒの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である。
【0016】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、上記の構成とすることにより、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させることが可能となり、その結果、工具寿命を延長することができる。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体が、工具の耐摩耗性及び耐欠損性を向上させ、工具寿命の長いものとする要因は、詳細には明らかではないが、本発明者はその要因を下記のように考えている。ただし、要因はこれに限定されない。すなわち、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が８１体積％以上であることにより、結合相の割合が相対的に少なくなるため、硬さが向上し、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が９５体積％以下であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。さらに、切削加工において、被加工物の加工面の表面粗さが小さくなり、加工後の外観も良好となる傾向にある。
また、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が５体積％以上であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が１９体積％以下であることにより、相対的にｃＢＮの含有割合を多くし、硬さが向上した結果、耐摩耗性に優れる。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＡｌの含有量が０．５質量％以上であることにより、Ａｌ元素がｃＢＮ粒子表面の酸素原子と反応することにより、ｃＢＮ粒子の脱落が抑制される。また、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＡｌの含有量が５質量％以下であることにより、Ａｌ窒化物及びＡｌ硼化物の形成を抑制し、耐摩耗性に優れる。本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＷの含有量が２質量％以上であることにより、結合相の靭性が向上するため、耐欠損性に優れる。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、Ｗの含有量が１０質量％以下であることにより、結合相の硬度の低下が抑制されるため、耐摩耗性に優れる。さらに、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＶの含有量が２質量％以上であることにより、Ｗ元素が結合相全体へ拡散することを促進でき、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる。一方、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、Ｖの含有量が８質量％以下であることにより、立方晶窒化硼素焼結体の焼結性が向上する。本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＣｒの含有量が０質量％以上であることにより、Ｃｒを含有する場合、立方晶窒化硼素焼結体の焼結性が向上する効果を得る。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、Ｃｒの含有量が５質量％以下であることにより、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる。
上述した効果が相俟って、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させ、工具寿命を延長することができる。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体が、工具の耐摩耗性及び耐欠損性を向上させ、工具寿命の長いものとする要因は、詳細には明らかではないが、本発明者はその要因を下記のように考えている。ただし、要因はこれに限定されない。すなわち、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が８１体積％以上であることにより、結合相の割合が相対的に少なくなるため、硬さが向上し、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が９５体積％以下であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。さらに、切削加工において、被加工物の加工面の表面粗さが小さくなり、加工後の外観も良好となる傾向にある。
また、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が５体積％以上であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が１９体積％以下であることにより、相対的にｃＢＮの含有割合を多くし、硬さが向上した結果、耐摩耗性に優れる。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＡｌの含有量が０．５質量％以上であることにより、Ａｌ元素がｃＢＮ粒子表面の酸素原子と反応することにより、ｃＢＮ粒子の脱落が抑制される。また、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＡｌの含有量が５質量％以下であることにより、Ａｌ窒化物及びＡｌ硼化物の形成を抑制し、耐摩耗性に優れる。本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＷの含有量が２質量％以上であることにより、結合相の靭性が向上するため、耐欠損性に優れる。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、Ｗの含有量が１０質量％以下であることにより、結合相の硬度の低下が抑制されるため、耐摩耗性に優れる。さらに、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＶの含有量が２質量％以上であることにより、Ｗ元素が結合相全体へ拡散することを促進でき、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる。一方、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、Ｖの含有量が８質量％以下であることにより、立方晶窒化硼素焼結体の焼結性が向上する。本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＣｒの含有量が０質量％以上であることにより、Ｃｒを含有する場合、立方晶窒化硼素焼結体の焼結性が向上する効果を得る。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、Ｃｒの含有量が５質量％以下であることにより、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる。
上述した効果が相俟って、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させ、工具寿命を延長することができる。
【0017】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮと結合相とを含む。ｃＢＮの含有量は、焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下である。結合相の含有量は、焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下である。なお、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、ｃＢＮと結合相との合計の含有量は１００体積％となる。
【0018】
［立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）］
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が８１体積％以上であることにより、結合相の割合が相対的に少なくなるため、硬さが向上し、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が９５体積％以下であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、ｃＢＮの含有量は、８３体積％以上９３体積％以下であることが好ましく、８５体積％以上９１体積％以下であることがより好ましい。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が８１体積％以上であることにより、結合相の割合が相対的に少なくなるため、硬さが向上し、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの含有量が９５体積％以下であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、ｃＢＮの含有量は、８３体積％以上９３体積％以下であることが好ましく、８５体積％以上９１体積％以下であることがより好ましい。
【0019】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、ｃＢＮ及び結合相の含有量（体積％）は、任意の断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影し、撮影した組織写真を市販の画像解析ソフトで解析することで求めることができる。具体的には、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
【0020】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、ｃＢＮの平均粒径は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下であることが好ましい。立方晶窒化硼素焼結体は、ｃＢＮの平均粒径が０．５μｍ以上であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、また、ｃＢＮの平均粒径が３．０μｍ以下であることにより、機械的強度が向上し、耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、ｃＢＮの平均粒径は、０．５μｍ以上２．５μｍ以下であることがより好ましく、０．５μｍ以上２．０μｍ以下であることが更に好ましい。
【0021】
本実施形態において、ｃＢＮの平均粒径は、例えば、以下のように求めることができる。
立方晶窒化硼素焼結体の断面組織をＳＥＭによって撮影する。撮影した組織写真を解析することでｃＢＮ粒子の面積を求め、この面積と等しい面積の円の直径をｃＢＮの粒径として求める。
複数のｃＢＮ粒子の粒径の平均値を、ｃＢＮの平均粒径として求める。ｃＢＮの平均粒径は、立方晶窒化硼素焼結体の断面組織の画像から、市販の画像解析ソフトを用いて求めることができる。具体的には、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
立方晶窒化硼素焼結体の断面組織をＳＥＭによって撮影する。撮影した組織写真を解析することでｃＢＮ粒子の面積を求め、この面積と等しい面積の円の直径をｃＢＮの粒径として求める。
複数のｃＢＮ粒子の粒径の平均値を、ｃＢＮの平均粒径として求める。ｃＢＮの平均粒径は、立方晶窒化硼素焼結体の断面組織の画像から、市販の画像解析ソフトを用いて求めることができる。具体的には、後述の実施例に記載の方法により求めることができる。
【0022】
［結合相］
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が５体積％以上であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が１９体積％以下であることにより、相対的にｃＢＮの含有割合を多くし、硬さが向上した結果、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、結合相の含有量は、７体積％以上１７体積％以下であることが好ましく、９体積％以上１５体積％以下であることがより好ましい。
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が５体積％以上であることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制することができ、耐摩耗性に優れる。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、結合相の含有量が１９体積％以下であることにより、相対的にｃＢＮの含有割合を多くし、硬さが向上した結果、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、結合相の含有量は、７体積％以上１７体積％以下であることが好ましく、９体積％以上１５体積％以下であることがより好ましい。
【0023】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれるＡｌの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、結合相に含まれるＷの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、結合相に含まれるＶの含有量は、前記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、結合相に含まれるＣｒの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である。
【0024】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれるＡｌの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上であることにより、Ａｌ元素がｃＢＮ粒子表面の酸素原子と反応することにより、ｃＢＮ粒子の脱落が抑制される。また、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相に含まれるＡｌの含有量が５質量％以下であることにより、Ａｌ窒化物及びＡｌ硼化物の形成を抑制し、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、結合相に含まれるＡｌの含有量は、０．５質量％以上３．５質量％以下であることが好ましく、０．５質量％以上２質量％以下であることがより好ましい。
【0025】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれるＷの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上であることにより、結合相の靭性が向上するため、耐欠損性に優れる。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、Ｗの含有量が１０質量％以下であることにより、結合相の硬度の低下が抑制されるため、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、結合相に含まれるＷの含有量は、２質量％以上９質量％以下であることが好ましく、２質量％以上８質量％以下であることがより好ましい。
【0026】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれるＶの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上であることにより、Ｗ元素が結合相全体へ拡散することを促進でき、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる。一方、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、Ｖの含有量が８質量％以下であることにより、立方晶窒化硼素焼結体の焼結性が向上する。同様の観点から、結合相に含まれるＶの含有量は、２．５質量％以上８質量％以下であることが好ましく、３質量％以上８質量％以下であることがより好ましい。
【0027】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に含まれるＣｒの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上であることにより、Ｃｒを含有する場合、立方晶窒化硼素焼結体の焼結性が向上する効果を得る。一方、立方晶窒化硼素焼結体は、Ｃｒの含有量が５質量％以下であることにより、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる。同様の観点から、結合相に含まれるＣｒの含有量は、０質量％以上４．４質量％以下であることが好ましく、０質量％以上３．８質量％以下であることがより好ましい。
【0028】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、結合相に上記以外のその他の元素を含んでいてもよい。その他の元素の具体例としては、特に限定されないが、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等が挙げられ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｃｏ、Ｎｉが好ましく、Ｔｉ、Ｃｏがより好ましい。
これらのその他の元素は、例えば、ボールミル用のシリンダーやボール、充填に用いる高融点金属カプセルなどに由来し、不可避的に含まれていてもよく、意図的に添加してもよい。また、上記その他の元素の含有量は、特に限定されないが、例えば、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上１０質量％以下であってもよい。
これらのその他の元素は、例えば、ボールミル用のシリンダーやボール、充填に用いる高融点金属カプセルなどに由来し、不可避的に含まれていてもよく、意図的に添加してもよい。また、上記その他の元素の含有量は、特に限定されないが、例えば、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上１０質量％以下であってもよい。
【0029】
本実施形態に用いる結合相において、Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１、及び、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）に対する上記第１材料Ｓ１の含有量（体積％）の割合（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））は、０．３５以上１以下であることが好ましい。立方晶窒化硼素焼結体は、（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））が０．３５以上であることにより、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、上記割合（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））は、０．４０以上１以下であることがより好ましく、０．４５以上１以下であることが更に好ましく、０．７６以上１以下であることがより更に好ましい。
ここで、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２を構成する化合物としては、炭化物、窒化物、硼化物、酸化物及びこれらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、炭化物、窒化物、硼化物及びこれらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、炭化物、窒化物及びこれらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが更に好ましい。
ここで、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２を構成する化合物としては、炭化物、窒化物、硼化物、酸化物及びこれらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが好ましく、炭化物、窒化物、硼化物及びこれらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、炭化物、窒化物及びこれらの固溶体からなる群から選択される少なくとも１種を含むことが更に好ましい。
【0030】
本実施形態に用いる結合相において、上記第１材料Ｓ１及び上記第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）は、結合相の総量に対し３５体積％以上９７体積％以下であることが好ましい。立方晶窒化硼素焼結体は、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２の合計含有量が３５体積％以上であることにより、結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる傾向にある。また、立方晶窒化硼素焼結体は、上記合計含有量が９７体積％以下であることにより、製造が容易になる傾向にある。同様の観点から、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２の合計含有量は、４５体積％以上９７体積％以下であることがより好ましく、５０体積％以上９７体積％以下であることが更に好ましく、７４体積％以上９７体積％以下であることがより更に好ましい。
なお、結合相は、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２に加え、さらにその他の材料を含んでいてもよく、第１材料Ｓ１、第２材料Ｓ２及びその他の材料の合計含有量は１００体積％となる。例えば、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２の合計含有量が３５体積％である場合、残りの６５体積％はその他の材料となる。その他の材料は、Ｗ及びＶを含有しない金属及び化合物のいずれか１種、または２種からなる。
なお、結合相は、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２に加え、さらにその他の材料を含んでいてもよく、第１材料Ｓ１、第２材料Ｓ２及びその他の材料の合計含有量は１００体積％となる。例えば、第１材料Ｓ１及び第２材料Ｓ２の合計含有量が３５体積％である場合、残りの６５体積％はその他の材料となる。その他の材料は、Ｗ及びＶを含有しない金属及び化合物のいずれか１種、または２種からなる。
【0031】
Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１の具体例としては、特に限定されないが、例えば、ＷＣ、Ｃｏ３Ｗ３Ｃ、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６、ＣｏＷＢ、Ｗ２Ｃ、ＷＢ等が挙げられ、ＷＣが好ましい。また、（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））を大きくすることにより結合相の靭性が向上し、耐欠損性に優れる傾向にあるため、Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１としては、前記の第１材料Ｓ１の具体例として挙げた化合物に、さらにＶが固溶している材料が好ましい。さらに、これら以外の第１材料Ｓ１としては、特に限定されないが、例えば、Ｗが固溶しているＶＣ、ＶＮ、Ｖ（Ｃ，Ｎ）、ＶＢが挙げられ、Ｗが固溶しているＶＣ、ＶＮ、Ｖ（Ｃ，Ｎ）が好ましい。
また、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の具体例としては、特に限定されないが、例えば、ＶＣ、ＶＮ、Ｖ（Ｃ，Ｎ）、ＶＢ等が挙げられ、ＶＣ、ＶＮが好ましい。
また、その他の材料の具体例としては、特に限定されないが、例えば、Ａｌ、ＡｌＮ、ＡｌＢ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ、Ｃｒ３Ｃ２、Ｃｒ７Ｃ３、Ｃｒ２３Ｃ６、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、ＴｉＢ２、Ｃｏ、Ｃｏ５．４７Ｎ、ＣｏＮ等が挙げられ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｎ、Ｃｒ３Ｃ２、ＴｉＮ、Ｃｏが好ましい。
また、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の具体例としては、特に限定されないが、例えば、ＶＣ、ＶＮ、Ｖ（Ｃ，Ｎ）、ＶＢ等が挙げられ、ＶＣ、ＶＮが好ましい。
また、その他の材料の具体例としては、特に限定されないが、例えば、Ａｌ、ＡｌＮ、ＡｌＢ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣｒＮ、Ｃｒ２Ｎ、Ｃｒ３Ｃ２、Ｃｒ７Ｃ３、Ｃｒ２３Ｃ６、Ｃｒ２Ｏ３、ＣｒＢ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、ＴｉＢ２、Ｃｏ、Ｃｏ５．４７Ｎ、ＣｏＮ等が挙げられ、Ａｌ２Ｏ３、Ｃｒ２Ｎ、Ｃｒ３Ｃ２、ＴｉＮ、Ｃｏが好ましい。
【0032】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体において、立方晶窒化硼素及び結合相の含有量（体積％）は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した立方晶窒化硼素焼結体の組織写真から、市販の画像解析ソフトで解析して求めることができる。より具体的には、立方晶窒化硼素焼結体を、その表面に対して直交する方向に鏡面研磨する。次に、ＳＥＭを用いて、鏡面研磨して現れた立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面の反射電子像を観察する。この際、ＳＥＭを用いて１，０００～２０，０００倍に拡大した立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面を反射電子像にて観察する。ＳＥＭに付属しているエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を用いることにより、黒色領域を立方晶窒化硼素と、灰色領域及び白色領域を結合相と特定することができる。その後、ＳＥＭを用いて立方晶窒化硼素の上記断面の組織写真を撮影する。市販の画像解析ソフトを用い、得られた組織写真から立方晶窒化硼素及び結合相の占有面積をそれぞれ求め、その占有面積から含有量（体積％）を求める。
【0033】
また、本実施形態において、結合相における各元素の含有量（質量％）は、上述の立方晶窒化硼素及び結合相の含有量（体積％）を求めるために走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した立方晶窒化硼素焼結体の組織写真と同じ観察視野において、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を使用することで求めることができる。より具体的には、上記の拡大した鏡面研磨面の観察視野全体においてＥＤＳ分析を行い、立方晶窒化硼素焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％としたときの、各元素の含有割合（質量％）を算出する。
【0034】
ここで、立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面とは、立方晶窒化硼素焼結体の表面又は任意の断面を鏡面研磨して得られた立方晶窒化硼素焼結体の断面である。立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面を得る方法としては、例えばダイヤモンドペーストを用いて研磨する方法を挙げることができる。
【0035】
結合相の組成は、市販のＸ線回折装置を用いて同定することもできる。例えば、株式会社リガク製のＸ線回折装置（製品名「ＲＩＮＴ ＴＴＲIII」）を用いて、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ集中光学系のＸ線回折測定を、下記条件で測定すると、結合相の組成を同定することができる。ここで、測定条件としては、例えば、以下のようなものであるとよい。
＜測定条件の例＞
・出力：５０ｋＶ、２５０ｍＡ
・入射側ソーラースリット：５°
・発散縦スリット：１／２°
・発散縦制限スリット：１０ｍｍ
・散乱スリット：２／３°
・受光側ソーラースリット：５°
・受光スリット：０．１５ｍｍ
・ＢＥＮＴモノクロメータ
・受光モノクロスリット：０．８ｍｍ
・サンプリング幅：０．０２°
・スキャンスピード：１°／ｍｉｎ
・２θ測定範囲：３０～９０°
なお、本実施形態において、立方晶窒化硼素及び結合相の含有量、並びに結合相の組成は、後述の実施例に記載の方法により測定することもできる。具体的には、結合相の組成は、Ｘ線解析装置による測定の結果と、ＥＤＳを用いた元素マッピング結果とを解析することにより特定することができる。
＜測定条件の例＞
・出力：５０ｋＶ、２５０ｍＡ
・入射側ソーラースリット：５°
・発散縦スリット：１／２°
・発散縦制限スリット：１０ｍｍ
・散乱スリット：２／３°
・受光側ソーラースリット：５°
・受光スリット：０．１５ｍｍ
・ＢＥＮＴモノクロメータ
・受光モノクロスリット：０．８ｍｍ
・サンプリング幅：０．０２°
・スキャンスピード：１°／ｍｉｎ
・２θ測定範囲：３０～９０°
なお、本実施形態において、立方晶窒化硼素及び結合相の含有量、並びに結合相の組成は、後述の実施例に記載の方法により測定することもできる。具体的には、結合相の組成は、Ｘ線解析装置による測定の結果と、ＥＤＳを用いた元素マッピング結果とを解析することにより特定することができる。
【0036】
［被覆立方晶窒化硼素焼結体］
本実施形態の被覆立方晶窒化硼素焼結体は、上述した立方晶窒化硼素焼結体と、該立方晶窒化硼素焼結体の表面に形成された被覆層と、を備える。
立方晶窒化硼素焼結体の表面に被覆層が形成されることによって、立方晶窒化硼素焼結体の耐摩耗性がさらに向上する。被覆層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とを含むことが好ましい。また、被覆層は、単層構造、又は、２層以上を含む積層構造を有してもよい。被覆層がこのような構造を有する場合、本実施形態の被覆立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性が一層向上する。
本実施形態の被覆立方晶窒化硼素焼結体は、上述した立方晶窒化硼素焼結体と、該立方晶窒化硼素焼結体の表面に形成された被覆層と、を備える。
立方晶窒化硼素焼結体の表面に被覆層が形成されることによって、立方晶窒化硼素焼結体の耐摩耗性がさらに向上する。被覆層は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ及びＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、Ｃ、Ｎ、Ｏ及びＢからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とを含むことが好ましい。また、被覆層は、単層構造、又は、２層以上を含む積層構造を有してもよい。被覆層がこのような構造を有する場合、本実施形態の被覆立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性が一層向上する。
【0037】
被覆層を形成する化合物の例として、特に限定されないが、例えば、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、及び、ＡｌＣｒＮなどを挙げることができる。中でも、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、及び、ＡｌＣｒＮが好ましい。被覆層は、組成が異なる複数の層を積層した構造を有してもよい。この場合、各層の平均の厚みは、例えば、０．３μｍ以上４．５μｍ以下であることが好ましい。
【0038】
被覆層全体の平均厚さは、０．５μｍ以上５．０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆立方晶窒化硼素焼結体は、被覆層全体の平均厚さが０．５μｍ以上である場合、耐摩耗性が向上する傾向があり、一方、被覆層全体の平均厚さが５．０μｍ以下である場合、剥離を起因とした欠損の発生を抑制することができる傾向がある。同様の観点から、被覆層全体の平均厚さは、０．５μｍ以上４．０μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以上３．０μｍ以下であることが更に好ましい。
【0039】
被覆層を構成する各層の厚さ及び被覆層全体の厚さは、被覆立方晶窒化硼素焼結体の断面組織から光学顕微鏡、ＳＥＭ、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）などを用いて測定することができる。なお、被覆立方晶窒化硼素焼結体における各層の平均厚さ及び被覆層全体の平均厚さは、金属蒸発源に対向する面の刃先から当該面の中心部に向かって５０μｍの位置の近傍において、３箇所以上の断面から、各層の厚さ及び被覆層全体の厚さを測定して、その平均値を計算することで求めることができる。
【0040】
また、被覆層を構成する各層の組成は、被覆立方晶窒化硼素焼結体の断面組織から、ＥＤＳや波長分散型Ｘ線分析装置（ＷＤＳ）などを用いて測定することができる。
【0041】
本実施形態の被覆立方晶窒化硼素焼結体における被覆層の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、化学蒸着法や、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、スパッタ法及びイオンミキシング法などの物理蒸着法が挙げられる。その中でも、アークイオンプレーティング法は、被覆層と立方晶窒化硼素焼結体との密着性に一層優れるので、更に好ましい。
【0042】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体又は被覆立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性及び耐欠損性に優れるため、切削工具や耐摩耗工具として使用されると好ましく、その中でも切削工具として使用されると好ましい。本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体又は被覆立方晶窒化硼素焼結体は、焼結金属用切削工具や鋳鉄用切削工具として使用されると更に好ましい。本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体又は被覆立方晶窒化硼素焼結体を切削工具や耐摩耗工具として用いた場合、従来よりも工具寿命を延長することができる。
【0043】
本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体は、例えば、以下の方法によって製造することができる。
原料粉末として、ｃＢＮ粉末、Ａｌ粉末、ＷＣ粉末、ＶＣ粉末、ＶＮ粉末、Ｃｒ２Ｎ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末、及びＣｏ粉末を準備する。ここで、原料のｃＢＮ粉末の平均粒径を適宜調整することにより、得られる立方晶窒化硼素焼結体におけるｃＢＮの平均粒径を上記特定の範囲に制御することができる。また、各原料粉末の割合を適宜調整することにより、得られる立方晶窒化硼素焼結体におけるｃＢＮ及び結合相の含有量を上記特定の範囲に制御することができる。次に、準備した原料粉末を、超硬合金製ボールと溶媒とパラフィンとともにボールミル用シリンダーに入れて混合する。ボールミルで混合した原料粉末を、Ｔａ製の高融点金属カプセル内に充填し、粉末の表面に吸着している水分及びその他の付着成分を除去するため、カプセルを開放したまま真空熱処理を行う。
次に、カプセルを密封し、カプセルに充填されている原料粉末を高圧で焼結させる。カプセル内に充填を行う際に、その底面に超硬合金からなる基材を入れることが好ましい。これにより、超硬合金からなる基材を有する立方晶窒化硼素焼結体を作製することができ、工具の耐摩耗性及び／又は耐欠損性が一層向上する傾向にある。高圧焼結の条件は、例えば、圧力：７．０～８．０ＧＰａ、温度：１９００～２０５０℃、焼結時間：３０～５０分である。
原料粉末として、ｃＢＮ粉末、Ａｌ粉末、ＷＣ粉末、ＶＣ粉末、ＶＮ粉末、Ｃｒ２Ｎ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末、及びＣｏ粉末を準備する。ここで、原料のｃＢＮ粉末の平均粒径を適宜調整することにより、得られる立方晶窒化硼素焼結体におけるｃＢＮの平均粒径を上記特定の範囲に制御することができる。また、各原料粉末の割合を適宜調整することにより、得られる立方晶窒化硼素焼結体におけるｃＢＮ及び結合相の含有量を上記特定の範囲に制御することができる。次に、準備した原料粉末を、超硬合金製ボールと溶媒とパラフィンとともにボールミル用シリンダーに入れて混合する。ボールミルで混合した原料粉末を、Ｔａ製の高融点金属カプセル内に充填し、粉末の表面に吸着している水分及びその他の付着成分を除去するため、カプセルを開放したまま真空熱処理を行う。
次に、カプセルを密封し、カプセルに充填されている原料粉末を高圧で焼結させる。カプセル内に充填を行う際に、その底面に超硬合金からなる基材を入れることが好ましい。これにより、超硬合金からなる基材を有する立方晶窒化硼素焼結体を作製することができ、工具の耐摩耗性及び／又は耐欠損性が一層向上する傾向にある。高圧焼結の条件は、例えば、圧力：７．０～８．０ＧＰａ、温度：１９００～２０５０℃、焼結時間：３０～５０分である。
【0044】
本実施形態に用いる結合相において、Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１、及び、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）に対する上記第１材料Ｓ１の含有量（体積％）の割合（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））を大きくする方法としては、特に限定されないが、例えば、立方晶窒化硼素焼結体の製造工程において、原料粉末を充填するカプセルに超硬合金からなる基材を入れる方法、焼結温度を上げる方法、ｃＢＮの含有割合を少なくする方法、ｃＢＮの平均粒径が大きくなるようにする方法、Ａｌの含有量を多くする方法、及び、Ｃｒを含む場合はＣｒの含有量を少なくする方法等が挙げられる。
また、上記第１材料Ｓ１及び上記第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）を多くする方法としては、特に限定されないが、例えば、立方晶窒化硼素焼結体の製造工程において、原料粉末を充填するカプセルとして、超硬合金からなる基材を入れたカプセルを用いる方法、焼結温度を上げる方法、ｃＢＮの含有割合を少なくする方法、ｃＢＮの平均粒径が大きくなるようにする方法、Ｗの含有量を多くする方法、及び、Ｃｒを含む場合はＣｒの含有量を少なくする方法等が挙げられる。
また、上記第１材料Ｓ１及び上記第２材料Ｓ２の合計含有量（体積％）を多くする方法としては、特に限定されないが、例えば、立方晶窒化硼素焼結体の製造工程において、原料粉末を充填するカプセルとして、超硬合金からなる基材を入れたカプセルを用いる方法、焼結温度を上げる方法、ｃＢＮの含有割合を少なくする方法、ｃＢＮの平均粒径が大きくなるようにする方法、Ｗの含有量を多くする方法、及び、Ｃｒを含む場合はＣｒの含有量を少なくする方法等が挙げられる。
【0045】
また、本実施形態の立方晶窒化硼素焼結体をワイヤ放電加工機やレーザーカット加工機などにより所定の形状に加工して、立方晶窒化硼素焼結体を備えた切削工具又は耐摩耗工具を製造することができる。
【実施例0046】
以下、実施例によって本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【0047】
（実施例１）
［原料粉末の調製］
立方晶窒化硼素粉末、Ａｌ粉末、ＷＣ粉末、ＶＣ粉末、ＶＮ粉末、Ｃｒ２Ｎ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末、及びＣｏ粉末を、表１に示す割合で混合した。ｃＢＮ粉末、ＶＣ粉末、及びＶＮ粉末の平均粒径は、表１に示すとおりであった。また、Ａｌ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｒ２Ｎ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末、及びＣｏ粉末の平均粒径は、それぞれ順に、１．８μｍ、２．０μｍ、６．０μｍ、６．０μｍ、１．５μｍ、１．５μｍであった。原料粉末の平均粒径は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｂ３３０に記載のフィッシャー法（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ－Ｓｉｚｅｒ、ＦＳＳＳ）により測定した。なお、表１において「－」は、記載されている欄に対応する原料を含んでいないため、値が得られないことを示す。
［原料粉末の調製］
立方晶窒化硼素粉末、Ａｌ粉末、ＷＣ粉末、ＶＣ粉末、ＶＮ粉末、Ｃｒ２Ｎ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末、及びＣｏ粉末を、表１に示す割合で混合した。ｃＢＮ粉末、ＶＣ粉末、及びＶＮ粉末の平均粒径は、表１に示すとおりであった。また、Ａｌ粉末、ＷＣ粉末、Ｃｒ２Ｎ粉末、Ｃｒ３Ｃ２粉末、ＴｉＮ粉末、及びＣｏ粉末の平均粒径は、それぞれ順に、１．８μｍ、２．０μｍ、６．０μｍ、６．０μｍ、１．５μｍ、１．５μｍであった。原料粉末の平均粒径は、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｂ３３０に記載のフィッシャー法（Ｆｉｓｈｅｒ Ｓｕｂ－Ｓｉｚｅｒ、ＦＳＳＳ）により測定した。なお、表１において「－」は、記載されている欄に対応する原料を含んでいないため、値が得られないことを示す。
【0048】
【表1】
【0049】
［混合工程］
原料粉末を、ヘキサン溶媒と、パラフィンと、超硬合金製ボールとともにボールミル用のシリンダーに入れてさらに混合した。
原料粉末を、ヘキサン溶媒と、パラフィンと、超硬合金製ボールとともにボールミル用のシリンダーに入れてさらに混合した。
【0050】
［充填工程及び乾燥工程］
混合した原料粉末を、Ｔａ製の高融点金属の円盤状カプセル内に充填した。また、原料粉末を充填する際、発明品３～５及び比較品１については、底面に超硬合金からなる基材を入れたカプセルを用い、それ以外については、超硬合金からなる基材を入れていないカプセルを用いた。超硬合金からなる基材としては、９３．５ＷＣ－６．０Ｃｏ－０．５Ｃｒ３Ｃ２（以上質量％）の組成を有するものを用いた。次いで、カプセルを開放したまま真空熱処理を行い、粉末の表面に吸着している水分及びその他の付着成分を除去した後、カプセルを密封した。
混合した原料粉末を、Ｔａ製の高融点金属の円盤状カプセル内に充填した。また、原料粉末を充填する際、発明品３～５及び比較品１については、底面に超硬合金からなる基材を入れたカプセルを用い、それ以外については、超硬合金からなる基材を入れていないカプセルを用いた。超硬合金からなる基材としては、９３．５ＷＣ－６．０Ｃｏ－０．５Ｃｒ３Ｃ２（以上質量％）の組成を有するものを用いた。次いで、カプセルを開放したまま真空熱処理を行い、粉末の表面に吸着している水分及びその他の付着成分を除去した後、カプセルを密封した。
【0051】
［高圧焼結］
その後、カプセルに充填されている原料粉末を高圧で焼結させた。高圧焼結の条件を、表２に示す。
その後、カプセルに充填されている原料粉末を高圧で焼結させた。高圧焼結の条件を、表２に示す。
【0052】
【表2】
【0053】
［測定・分析］
高圧焼結によって得られた立方晶窒化硼素焼結体について、立方晶窒化硼素及び結合相の含有量（体積％）を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した立方晶窒化硼素焼結体の組織写真から、市販の画像解析ソフトで解析して求めた。より具体的には、立方晶窒化硼素焼結体を、その表面に対して直交する方向に鏡面研磨した。次に、ＳＥＭを用いて、鏡面研磨して現れた立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面の反射電子像を観察した。この際、ＳＥＭを用いて、立方晶窒化硼素の粒子が１００個以上４００個以下含まれるように選択した倍率で拡大した立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面を反射電子像にて観察した。ＳＥＭに付属しているエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を用いることにより、黒色領域を立方晶窒化硼素と、灰色領域及び白色領域を結合相と特定した。その後、ＳＥＭを用いて立方晶窒化硼素の上記鏡面研磨面の組織写真を撮影した。市販の画像解析ソフトを用い、得られた組織写真から立方晶窒化硼素及び結合相の占有面積をそれぞれ求め、その占有面積から含有量（体積％）を求めた。
ここで、立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面とは、立方晶窒化硼素焼結体の表面又は任意の断面を鏡面研磨して得られた立方晶窒化硼素焼結体の断面とした。立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面（以下、「断面」ともいう。）を得る方法は、ダイヤモンドペーストを用いて研磨する方法とした。
高圧焼結によって得られた立方晶窒化硼素焼結体について、立方晶窒化硼素及び結合相の含有量（体積％）を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した立方晶窒化硼素焼結体の組織写真から、市販の画像解析ソフトで解析して求めた。より具体的には、立方晶窒化硼素焼結体を、その表面に対して直交する方向に鏡面研磨した。次に、ＳＥＭを用いて、鏡面研磨して現れた立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面の反射電子像を観察した。この際、ＳＥＭを用いて、立方晶窒化硼素の粒子が１００個以上４００個以下含まれるように選択した倍率で拡大した立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面を反射電子像にて観察した。ＳＥＭに付属しているエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を用いることにより、黒色領域を立方晶窒化硼素と、灰色領域及び白色領域を結合相と特定した。その後、ＳＥＭを用いて立方晶窒化硼素の上記鏡面研磨面の組織写真を撮影した。市販の画像解析ソフトを用い、得られた組織写真から立方晶窒化硼素及び結合相の占有面積をそれぞれ求め、その占有面積から含有量（体積％）を求めた。
ここで、立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面とは、立方晶窒化硼素焼結体の表面又は任意の断面を鏡面研磨して得られた立方晶窒化硼素焼結体の断面とした。立方晶窒化硼素焼結体の鏡面研磨面（以下、「断面」ともいう。）を得る方法は、ダイヤモンドペーストを用いて研磨する方法とした。
【0054】
また、結合相の組成は、株式会社リガク製のＸ線回折装置（製品名「ＲＩＮＴ ＴＴＲIII」）を用いて同定した。具体的には、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ集中光学系のＸ線回折測定を、下記条件で測定して得られた結果と、ＥＤＳを用いた元素マッピング結果とを解析することにより結合相の組成を同定した。
＜測定条件＞
・出力：５０ｋＶ、２５０ｍＡ
・入射側ソーラースリット：５°
・発散縦スリット：１／２°
・発散縦制限スリット：１０ｍｍ
・散乱スリット：２／３°
・受光側ソーラースリット：５°
・受光スリット：０．１５ｍｍ
・ＢＥＮＴモノクロメータ
・受光モノクロスリット：０．８ｍｍ
・サンプリング幅：０．０２°
・スキャンスピード：１°／ｍｉｎ
・２θ測定範囲：３０～９０°
＜測定条件＞
・出力：５０ｋＶ、２５０ｍＡ
・入射側ソーラースリット：５°
・発散縦スリット：１／２°
・発散縦制限スリット：１０ｍｍ
・散乱スリット：２／３°
・受光側ソーラースリット：５°
・受光スリット：０．１５ｍｍ
・ＢＥＮＴモノクロメータ
・受光モノクロスリット：０．８ｍｍ
・サンプリング幅：０．０２°
・スキャンスピード：１°／ｍｉｎ
・２θ測定範囲：３０～９０°
【0055】
具体的には、上述の方法のＸ線回折測定により、得られた立方晶窒化硼素焼結体が以下の材料を含むことを特定した。
・Ｃｏ３Ｗ３Ｃ、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６及びＣｏ５．４７Ｎ
・ＷＣ（発明品３、発明品４、発明品５及び比較品１を除く）
・ＶＣ（比較品１２を除く）
・ＶＮ（発明品２及び発明品３）
・ＴｉＮ及びＴｉＢ２（発明品２１及び比較品１２）
また、Ｗ元素及び／又はＶ元素を含む化合物については、ＥＤＳを用いた元素マッピングにより、得られた立方晶窒化硼素焼結体が更に以下の材料を含むことを特定又は推察した。
・Ｃｏ３Ｗ３Ｃ及びＷ２Ｃｏ２１Ｂ６と推察される化合物がさらにＶ元素を含む材料（比較品１２を除く）
・ＷＣと推察される化合物がさらにＶ元素を含む材料（発明品３、発明品４、発明品５、比較品１及び比較品１２を除く）
・ＶＣと推察される化合物がさらにＷ元素を含む材料（比較品１２を除く）
・ＶＮと推察される化合物がさらにＷ元素を含む材料（発明品２及び発明品３）
さらに、Ａｌ元素を含む化合物及びＣｒ元素を含む化合物については、Ｘ線回折測定において明瞭なピークが得られなかったため、ＥＤＳを用いた元素マッピングにより同定した。その結果、得られた立方晶窒化硼素焼結体が更に以下の材料を含むことを特定又は推察した。
・ＡｌＮ、ＡｌＢ２及びＡｌ２Ｏ３（比較品５を除く）
・Ｃｒ３Ｃ２、Ｃｒ７Ｃ３及びＣｒ２３Ｃ６と推察されるＣｒ炭化物と、これらＣｒ炭化物がさらにＣｏ元素を含む材料（発明品１２、発明品１４、比較品９を除く）
・ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎと推察されるＣｒ窒化物と、これらＣｒ窒化物がさらにＣｏ元素を含む材料（発明品１２、発明品１４、発明品２０、比較品９を除く）
・上記のＣｒ炭化物及びＣｒ窒化物が相互に固溶したＣｒ炭窒化物と推察される材料（発明品１２、発明品１４、発明品２０、比較品９を除く）
・Ｃｏ３Ｗ３Ｃ、Ｗ２Ｃｏ２１Ｂ６及びＣｏ５．４７Ｎ
・ＷＣ（発明品３、発明品４、発明品５及び比較品１を除く）
・ＶＣ（比較品１２を除く）
・ＶＮ（発明品２及び発明品３）
・ＴｉＮ及びＴｉＢ２（発明品２１及び比較品１２）
また、Ｗ元素及び／又はＶ元素を含む化合物については、ＥＤＳを用いた元素マッピングにより、得られた立方晶窒化硼素焼結体が更に以下の材料を含むことを特定又は推察した。
・Ｃｏ３Ｗ３Ｃ及びＷ２Ｃｏ２１Ｂ６と推察される化合物がさらにＶ元素を含む材料（比較品１２を除く）
・ＷＣと推察される化合物がさらにＶ元素を含む材料（発明品３、発明品４、発明品５、比較品１及び比較品１２を除く）
・ＶＣと推察される化合物がさらにＷ元素を含む材料（比較品１２を除く）
・ＶＮと推察される化合物がさらにＷ元素を含む材料（発明品２及び発明品３）
さらに、Ａｌ元素を含む化合物及びＣｒ元素を含む化合物については、Ｘ線回折測定において明瞭なピークが得られなかったため、ＥＤＳを用いた元素マッピングにより同定した。その結果、得られた立方晶窒化硼素焼結体が更に以下の材料を含むことを特定又は推察した。
・ＡｌＮ、ＡｌＢ２及びＡｌ２Ｏ３（比較品５を除く）
・Ｃｒ３Ｃ２、Ｃｒ７Ｃ３及びＣｒ２３Ｃ６と推察されるＣｒ炭化物と、これらＣｒ炭化物がさらにＣｏ元素を含む材料（発明品１２、発明品１４、比較品９を除く）
・ＣｒＮ及びＣｒ２Ｎと推察されるＣｒ窒化物と、これらＣｒ窒化物がさらにＣｏ元素を含む材料（発明品１２、発明品１４、発明品２０、比較品９を除く）
・上記のＣｒ炭化物及びＣｒ窒化物が相互に固溶したＣｒ炭窒化物と推察される材料（発明品１２、発明品１４、発明品２０、比較品９を除く）
【0056】
上記のｃＢＮ及び結合相の含有割合を求めるために用いた組織写真を得た観察視野において、ＥＤＳを用いた元素マッピングを行い、Ｗ及びＶの分布を確認した。得られたマッピング像を画像解析することで、Ｗを含む化合物からなる第１材料Ｓ１、及び、Ｗを含まず、Ｖを含む化合物からなる第２材料Ｓ２の占める面積を算出し、結合相全体の含有量１００体積％に対するＳ１及びＳ２それぞれの含有量（体積％）を算出した。Ｓ１及びＳ２の合計含有量に対するＳ１の含有量の比（Ｓ１／（Ｓ１＋Ｓ２））、及びＳ１及びＳ２の合計含有量を表３に示す。
【0057】
また、上記ＳＥＭで撮影した立方晶窒化硼素焼結体の組織写真の画像解析により、ｃＢＮ粒子の面積を求め、この面積と等しい面積の円の直径をｃＢＮの粒径とした。次いで、下記式の関係を満たす値をＤ５０として算出し、該Ｄ５０を立方晶窒化硼素焼結体におけるｃＢＮの平均粒径とした。
（Ｄ５０以下の粒径を有するｃＢＮ粒子が占める面積）／（全てのｃＢＮ粒子が占める面積）＝０．５
さらに、上述したとおり、上記断面をＳＥＭにて観察し、ＳＥＭに付属するＥＤＳを用いて、結合相における各元素の組成を求めた。
また、結合相における各元素の含有量（質量％）は、上述の立方晶窒化硼素及び結合相の含有量（体積％）を求めるためにＳＥＭで撮影した立方晶窒化硼素焼結体の組織写真と同じ観察視野において、ＥＤＳを使用することで求めた。具体的には、上記の拡大した鏡面研磨面の観察視野全体においてＥＤＳ分析を行い、立方晶窒化硼素焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％としたときの、各元素の含有割合（質量％）を算出した。
これらの測定結果を合わせて表４に示す。
（Ｄ５０以下の粒径を有するｃＢＮ粒子が占める面積）／（全てのｃＢＮ粒子が占める面積）＝０．５
さらに、上述したとおり、上記断面をＳＥＭにて観察し、ＳＥＭに付属するＥＤＳを用いて、結合相における各元素の組成を求めた。
また、結合相における各元素の含有量（質量％）は、上述の立方晶窒化硼素及び結合相の含有量（体積％）を求めるためにＳＥＭで撮影した立方晶窒化硼素焼結体の組織写真と同じ観察視野において、ＥＤＳを使用することで求めた。具体的には、上記の拡大した鏡面研磨面の観察視野全体においてＥＤＳ分析を行い、立方晶窒化硼素焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％としたときの、各元素の含有割合（質量％）を算出した。
これらの測定結果を合わせて表４に示す。
【0058】
【表3】
【0059】
【表4】
【0060】
［切削工具の作製］
得られた立方晶窒化硼素焼結体を、ワイヤ放電加工機を用いてＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８で定められたインサート形状の工具形状に合わせて切り出した。切り出した立方晶窒化硼素焼結体を、超硬合金からなる台金にろう付けにより接合した。その際、発明品３～５及び比較品１は、得られる立方晶窒化硼素焼結体と上述した超硬合金からなる基材がともに台金にろう付けした。ろう付けした工具にホーニング加工を施して、切削工具を得た。
得られた立方晶窒化硼素焼結体を、ワイヤ放電加工機を用いてＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８で定められたインサート形状の工具形状に合わせて切り出した。切り出した立方晶窒化硼素焼結体を、超硬合金からなる台金にろう付けにより接合した。その際、発明品３～５及び比較品１は、得られる立方晶窒化硼素焼結体と上述した超硬合金からなる基材がともに台金にろう付けした。ろう付けした工具にホーニング加工を施して、切削工具を得た。
【0061】
［切削試験］
得られた切削工具を用いて、下記の条件で切削試験を行った。
・被削材：ＳＭＦ５０４０浸炭焼入れ金属（ＨＲＡ７０）
・被削材形状：ギア形状、φ４５ｍｍ（歯高８ｍｍ）×３０ｍｍ
・切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
・送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
・切り込み深さ：０．２ｍｍ
・クーラント：なし（乾式切削加工）
・評価項目：逃げ面の摩耗幅が０．１５ｍｍに至ったとき、あるいは、切削工具が欠損したときを工具寿命とし、工具寿命までの加工時間を測定した。また、工具寿命に至ったときの損傷形態をそれぞれＳＥＭで観察した。損傷形態が「チッピング」であるのは、微小な欠けが生じていたが、切削工具が欠損する前に逃げ面の摩耗幅が０．１５ｍｍに至ったことを意味する。測定結果を表５に示す。
得られた切削工具を用いて、下記の条件で切削試験を行った。
・被削材：ＳＭＦ５０４０浸炭焼入れ金属（ＨＲＡ７０）
・被削材形状：ギア形状、φ４５ｍｍ（歯高８ｍｍ）×３０ｍｍ
・切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
・送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
・切り込み深さ：０．２ｍｍ
・クーラント：なし（乾式切削加工）
・評価項目：逃げ面の摩耗幅が０．１５ｍｍに至ったとき、あるいは、切削工具が欠損したときを工具寿命とし、工具寿命までの加工時間を測定した。また、工具寿命に至ったときの損傷形態をそれぞれＳＥＭで観察した。損傷形態が「チッピング」であるのは、微小な欠けが生じていたが、切削工具が欠損する前に逃げ面の摩耗幅が０．１５ｍｍに至ったことを意味する。測定結果を表５に示す。
【0062】
【表5】
【0063】
表５に示された結果より、立方晶窒化硼素焼結体が、立方晶窒化硼素と結合相とを含み、立方晶窒化硼素の含有量は、焼結体の総量に対して８１体積％以上９５体積％以下であり、結合相の含有量は、焼結体の総量に対して５体積％以上１９体積％以下であり、結合相に含まれるＡｌの含有量は、上記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０．５質量％以上５質量％以下であり、結合相に含まれるＷの含有量は、上記焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上１０質量％以下であり、結合相に含まれるＶの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して２質量％以上８質量％以下であり、結合相に含まれるＣｒの含有量は、焼結体に含まれる全ての元素の合計１００質量％に対して０質量％以上５質量％以下である発明品の方が、そうでない比較品より優れた切削性能を有し、長い工具寿命を有することがわかった。
【0064】
（実施例２）
次に、表６に示すとおり、実施例１で得られた発明品１、発明品４、発明品６、及び発明品７の立方晶窒化硼素焼結体の表面に、イオンボンバードメント処理を施した後、アークイオンプレーティング法により、被覆層を形成した。第１層及び第２層を形成した場合、立方晶窒化硼素焼結体の表面にこの順で形成した。それぞれの処理条件は、以下のとおりとした。また、被覆層の組成及び平均厚さは、表６に示すとおりとした。なお、表６において「－」は、該当する層が形成されていないことを示す。
次に、表６に示すとおり、実施例１で得られた発明品１、発明品４、発明品６、及び発明品７の立方晶窒化硼素焼結体の表面に、イオンボンバードメント処理を施した後、アークイオンプレーティング法により、被覆層を形成した。第１層及び第２層を形成した場合、立方晶窒化硼素焼結体の表面にこの順で形成した。それぞれの処理条件は、以下のとおりとした。また、被覆層の組成及び平均厚さは、表６に示すとおりとした。なお、表６において「－」は、該当する層が形成されていないことを示す。
【0065】
［イオンボンバードメント処理の条件］
・基材の温度：５００℃
・圧力：２．７ＰａのＡｒガス雰囲気
・電圧：－４００Ｖ
・電流：４０Ａ
・時間：３０ｍｉｎ
・基材の温度：５００℃
・圧力：２．７ＰａのＡｒガス雰囲気
・電圧：－４００Ｖ
・電流：４０Ａ
・時間：３０ｍｉｎ
【0066】
［被覆層形成条件］
・基材の温度：５００℃
・圧力：３．０Ｐａの窒素（Ｎ２）ガス雰囲気（窒化物層）、又は３．０Ｐａの窒素（Ｎ２）ガスとアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）ガスとの混合ガス雰囲気（炭窒化物層）
・電圧：－６０Ｖ
・電流：１２０Ａ
・基材の温度：５００℃
・圧力：３．０Ｐａの窒素（Ｎ２）ガス雰囲気（窒化物層）、又は３．０Ｐａの窒素（Ｎ２）ガスとアセチレンガス（Ｃ２Ｈ２）ガスとの混合ガス雰囲気（炭窒化物層）
・電圧：－６０Ｖ
・電流：１２０Ａ
【0067】
【表6】
【0068】
表面に被覆層が形成された被覆立方晶窒化焼結体を用いて、実施例１と同様に切削試験を行った。その結果を表７に示す。
【0069】
【表7】
【0070】
表７に示された結果より、立方晶窒化硼素焼結体は、表面に被覆層が形成されると、さらに切削性能に優れ、長い工具寿命を有することがわかった。
【産業上の利用可能性】
【0071】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性及び耐欠損性に優れることにより、従来よりも工具寿命を延長できるので、その点で産業上の利用可能性が高い。