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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】P2025015975
(43)【公開日】2025-01-31
(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 35/5831 20060101AFI20250124BHJP
B23B 27/14 20060101ALI20250124BHJP
B23B 27/20 20060101ALI20250124BHJP
C04B 41/87 20060101ALI20250124BHJP
【ＦＩ】
C04B35/5831
B23B27/14 B
B23B27/14 A
B23B27/20
C04B41/87 N
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023118933
(22)【出願日】2023-07-21
(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】坂本 武琉
(72)【発明者】
【氏名】余越 祥
【テーマコード（参考）】
3C046
【Ｆターム（参考）】
3C046FF02
3C046FF25
3C046FF35
3C046FF38
3C046FF40
3C046FF42
3C046HH06
(57)【要約】
【課題】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及び被覆立方晶窒化硼素焼結体を提供することを目的とする。
【解決手段】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、立方晶窒化硼素及び結合相の含有割合は特定の範囲であり、結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、Ｔｉ化合物相、Ａｌ化合物相及びＷ元素を含有する相の含有割合は特定の範囲であり、Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1と、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2との比Ｉ2／Ｉ1は特定の範囲である、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む立方晶窒化硼素焼結体であって、立方晶窒化硼素及び結合相の含有割合は特定の範囲であり、結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、Ｔｉ化合物相、Ａｌ化合物相及びＷ元素を含有する相の含有割合は特定の範囲であり、Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1と、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2との比Ｉ2／Ｉ1は特定の範囲である、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焼結体全体１００．０体積％に対して、前記立方晶窒化硼素の含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、前記結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、
前記結合相全体１００．０体積％に対して、前記Ｔｉ化合物相の含有割合は、６０．０体積％以上９２．０体積％以下であり、前記Ａｌ化合物相の含有割合は、０．０体積％超１５．０体積％未満であり、前記Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．０体積％以上３０．０体積％以下であり、
前記Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、
前記立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1は、０．０３以上０．６０以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
前記立方晶窒化硼素焼結体全体１００．０体積％に対して、前記立方晶窒化硼素の含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、前記結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、
前記結合相全体１００．０体積％に対して、前記Ｔｉ化合物相の含有割合は、６０．０体積％以上９２．０体積％以下であり、前記Ａｌ化合物相の含有割合は、０．０体積％超１５．０体積％未満であり、前記Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．０体積％以上３０．０体積％以下であり、
前記Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、
前記立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1は、０．０３以上０．６０以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項2】
前記結合相中のＷＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1は、０．０３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】
前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ4としたとき、Ｉ4／Ｉ2は、０．５０以上０．９５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4】
前記Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、０．０３μｍ以上０．１２μｍ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5】
前記Ｔｉ化合物相は、ＴｉＢ2を含み、
前記結合相中のＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ5としたとき、Ｉ5／Ｉ1は、０．０７以上０．５５以下である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
前記結合相中のＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ5としたとき、Ｉ5／Ｉ1は、０．０７以上０．５５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6】
前記Ｗ元素を含有する相は、Ｃｏ元素を含み、
前記Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
前記Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項7】
請求項１～６のいずれか一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、を含み、
前記被覆層全体の平均厚さが、０．５μｍ以上６．０μｍ以下である、被覆立方晶窒化硼素焼結体。
前記被覆層全体の平均厚さが、０．５μｍ以上６．０μｍ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】
立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素（以下「ｃＢＮ」とも記す）と結合相とを含む。鋼、鋳鉄等の鉄系被削材の切削加工用のｃＢＮ焼結体を用いた工具として、結合相の材料としてＴｉ化合物を含むｃＢＮ焼結体が従来、広く利用されている。これは、Ｔｉ化合物を含むｃＢＮ焼結体は鉄系被削材との親和性が低く、耐反応摩耗性に優れるためである。
【0003】
そのため、近年、様々なＴｉ化合物を含むｃＢＮ焼結体が提案されている。例えば、特許文献１には、ｃＢＮ粒子と結合相を含有するｃＢＮ基超高圧焼結体であって、前記結合相は、Ａｌの窒化物若しくは酸化物、又は、Ｔｉの窒化物若しくは炭化物若しくは炭窒化物の少なくとも１つを含み、かつ、平均粒径が２０～３００ｎｍである金属硼化物が０．１～５．０体積％分散し、前記金属硼化物は、金属成分がＮｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷの少なくとも１種を含みかつＴｉを含まない金属硼化物（Ｂ）と、金属成分がＴｉのみを含む金属硼化物（Ａ）とを含み、前記金属硼化物のうち、前記Ｔｉのみを金属成分として含む金属硼化物（Ａ）の割合（体積％）をＶａとし、前記Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、及びＷの少なくとも１種を金属成分として含みかつＴｉを含まない金属硼化物（Ｂ）の割合（体積％）をＶｂとした場合、比Ｖｂ／Ｖａが０．１～１．０である、ｃＢＮ基超高圧焼結体が提案されている。
【0004】
また、例えば、特許文献２には、立方晶窒化ほう素粒子と結合相とＴｉ硼化物相とＷ硼化物相を含有する立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体を工具基体とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体切削工具において、立方晶窒化ほう素粒子の平均粒径は０．５～３．５μｍ、その含有量は４０～７５容量％であり、また、結合相中には、平均粒径が５０～５００ｎｍの微細なＴｉ硼化物相と平均粒径が５０～５００ｎｍの微細なＷ硼化物相とが分散分布しており、微細なＴｉ硼化物相とＷ硼化物相の生成量の和は、結合相中の５～１５容量％であり、その結合相中の１５～３５容量％がＡｌの窒化物、酸化物の少なくとも１種以上であって、それ以外がＴｉの窒化物、炭化物、硼化物、又は炭窒化物の少なくとも１種以上と不可避の不純物であり、かつ、
０．５≦（Ｗ硼化物相の生成量）／（Ｔｉ硼化物相の生成量）≦１．０
の関係を満足している立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体を工具基体とすることを特徴とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体切削工具が提案されている。
０．５≦（Ｗ硼化物相の生成量）／（Ｔｉ硼化物相の生成量）≦１．０
の関係を満足している立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体を工具基体とすることを特徴とする立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体切削工具が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】国際公開第２０２０／１７５５９８号
【特許文献2】特開２０１４－０８３６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、Ｔｉ化合物を含む立方晶窒化硼素焼結体は熱伝導率及び靭性が低く、改善の余地がある。
近年の切削加工は高能率化が求められており、高速化、高送り化及び深切り込み化がより顕著となっている。このため、近年の切削加工では、従来よりも工具の耐欠損性及び耐摩耗性を向上させることが求められている。
近年の切削加工は高能率化が求められており、高速化、高送り化及び深切り込み化がより顕著となっている。このため、近年の切削加工では、従来よりも工具の耐欠損性及び耐摩耗性を向上させることが求められている。
【0007】
このような背景において、特許文献１に記載のｃＢＮ基超高圧焼結体は、ｃＢＮ焼結体の熱伝導率が不十分であり、耐摩耗性に改善の余地がある。また、特許文献２に記載の立方晶窒化ほう素基超高圧焼結体切削工具は、結合相において、熱伝導率に劣るＡｌ2Ｏ3及び／又は機械的強度に劣るＡｌＮの占める割合が大きいため、耐摩耗性及び／又は耐欠損性に改善の余地がある。
【0008】
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及び被覆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】
【0009】
本発明者らは、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。
【0010】
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焼結体全体１００．０体積％に対して、前記立方晶窒化硼素の含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、前記結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、
前記結合相全体１００．０体積％に対して、前記Ｔｉ化合物相の含有割合は、６０．０体積％以上９２．０体積％以下であり、前記Ａｌ化合物相の含有割合は、０．０体積％超１５．０体積％未満であり、前記Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．０体積％以上３０．０体積％以下であり、
前記Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、
前記立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1は、０．０３以上０．６０以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
［２］
前記結合相中のＷＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1は、０．０３以下である、［１］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［３］
前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ4としたとき、Ｉ4／Ｉ2は、０．５０以上０．９５以下である、［１］又は［２］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［４］
前記Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、０．０３μｍ以上０．１２μｍ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［５］
前記Ｔｉ化合物相は、ＴｉＢ2を含み、
前記結合相中のＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ5としたとき、Ｉ5／Ｉ1は、０．０７以上０．５５以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［６］
前記Ｗ元素を含有する相は、Ｃｏ元素を含み、
前記Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満である、［１］～［５］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［７］
［１］～［６］のいずれか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、を含み、
前記被覆層全体の平均厚さが、０．５μｍ以上６．０μｍ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焼結体全体１００．０体積％に対して、前記立方晶窒化硼素の含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、前記結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、
前記結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、
前記結合相全体１００．０体積％に対して、前記Ｔｉ化合物相の含有割合は、６０．０体積％以上９２．０体積％以下であり、前記Ａｌ化合物相の含有割合は、０．０体積％超１５．０体積％未満であり、前記Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．０体積％以上３０．０体積％以下であり、
前記Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、
前記立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1は、０．０３以上０．６０以下である、立方晶窒化硼素焼結体。
［２］
前記結合相中のＷＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1は、０．０３以下である、［１］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［３］
前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ4としたとき、Ｉ4／Ｉ2は、０．５０以上０．９５以下である、［１］又は［２］に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［４］
前記Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、０．０３μｍ以上０．１２μｍ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［５］
前記Ｔｉ化合物相は、ＴｉＢ2を含み、
前記結合相中のＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ5としたとき、Ｉ5／Ｉ1は、０．０７以上０．５５以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［６］
前記Ｗ元素を含有する相は、Ｃｏ元素を含み、
前記Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満である、［１］～［５］のいずれかに記載の立方晶窒化硼素焼結体。
［７］
［１］～［６］のいずれか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、を含み、
前記被覆層全体の平均厚さが、０．５μｍ以上６．０μｍ以下である、被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【発明の効果】
【0011】
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及び被覆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】
【0012】
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。
【0013】
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮと結合相とを含むｃＢＮ焼結体であって、ｃＢＮ焼結体全体１００．０体積％に対して、ｃＢＮの含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下であり、結合相は、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含み、結合相全体１００．０体積％に対して、Ｔｉ化合物相の含有割合は、６０．０体積％以上９２．０体積％以下であり、Ａｌ化合物相の含有割合は、０．０体積％超１５．０体積％未満であり、Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．０体積％以上３０．０体積％以下であり、Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1は、０．０３以上０．６０以下である。
【0014】
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、このような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ｃＢＮ焼結体が、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長いものとなる要因は、詳細には明らかではないが、本発明者ら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ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体全体１００．０体積％に対して、ｃＢＮの含有割合が１０．０体積％以上であることにより、機械的強度に優れるｃＢＮの含有割合が高くなるため、主に耐欠損性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮの含有割合が６０．０体積％以下であることにより、鉄との耐反応性に劣るｃＢＮの含有割合が低いため、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相の含有割合が４０．０体積％以上であることにより、鉄との耐反応性に劣るｃＢＮの含有割合が相対的に低くなるため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相の含有割合が９０．０体積％以下であることにより、機械的強度に優れるｃＢＮの含有割合が相対的に高くなるため、主に耐欠損性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相全体１００．０体積％に対して、Ｔｉ化合物相の含有割合が６０．０体積％以上であることにより、鉄との耐反応性が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｔｉ化合物相の含有割合が９２．０体積％以下であることにより、熱伝導率が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相全体１００．０体積％に対して、Ａｌ化合物相の含有割合が０．０体積％超であることにより、焼結性が向上するため、主に耐欠損性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ａｌ化合物相の含有割合が１５．０体積％未満であることにより、熱伝導率に劣るＡｌ化合物（例えば、Ａｌ2Ｏ3）の含有割合及び／又は機械的強度に劣るＡｌ化合物（例えば、ＡｌＮ）の含有割合が小さくなるため、耐摩耗性及び／又は耐欠損性に優れる。また、Ａｌ化合物相の含有割合が１５．０体積％未満であることにより、Ｗを含有する相が凝集した組織を形成することを抑制することができ、さらに、Ｗを含有する相が結合相中に均一に分布することで、ｃＢＮ焼結体の熱伝導率が向上するので、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相全体１００．０体積％に対して、Ｗ元素を含有する相の含有割合が５．０体積％以上であることにより、熱伝導率が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相の含有割合が３０．０体積％以下であることにより、硬さが向上するため、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1が０．０３以上であることにより、熱伝導率が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ2／Ｉ1が０．６０以下であることにより、靭性が向上するため、主に耐欠損性が向上する。これらの効果が相俟って、本実施形態のｃＢＮ焼結体が、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長いものとなる。
本実施形態のｃＢＮ焼結体が、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長いものとなる要因は、詳細には明らかではないが、本発明者ら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ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体全体１００．０体積％に対して、ｃＢＮの含有割合が１０．０体積％以上であることにより、機械的強度に優れるｃＢＮの含有割合が高くなるため、主に耐欠損性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮの含有割合が６０．０体積％以下であることにより、鉄との耐反応性に劣るｃＢＮの含有割合が低いため、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相の含有割合が４０．０体積％以上であることにより、鉄との耐反応性に劣るｃＢＮの含有割合が相対的に低くなるため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相の含有割合が９０．０体積％以下であることにより、機械的強度に優れるｃＢＮの含有割合が相対的に高くなるため、主に耐欠損性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相全体１００．０体積％に対して、Ｔｉ化合物相の含有割合が６０．０体積％以上であることにより、鉄との耐反応性が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｔｉ化合物相の含有割合が９２．０体積％以下であることにより、熱伝導率が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相全体１００．０体積％に対して、Ａｌ化合物相の含有割合が０．０体積％超であることにより、焼結性が向上するため、主に耐欠損性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ａｌ化合物相の含有割合が１５．０体積％未満であることにより、熱伝導率に劣るＡｌ化合物（例えば、Ａｌ2Ｏ3）の含有割合及び／又は機械的強度に劣るＡｌ化合物（例えば、ＡｌＮ）の含有割合が小さくなるため、耐摩耗性及び／又は耐欠損性に優れる。また、Ａｌ化合物相の含有割合が１５．０体積％未満であることにより、Ｗを含有する相が凝集した組織を形成することを抑制することができ、さらに、Ｗを含有する相が結合相中に均一に分布することで、ｃＢＮ焼結体の熱伝導率が向上するので、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相全体１００．０体積％に対して、Ｗ元素を含有する相の含有割合が５．０体積％以上であることにより、熱伝導率が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相の含有割合が３０．０体積％以下であることにより、硬さが向上するため、主に耐摩耗性に優れる。また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1が０．０３以上であることにより、熱伝導率が向上するため、主に耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ2／Ｉ1が０．６０以下であることにより、靭性が向上するため、主に耐欠損性が向上する。これらの効果が相俟って、本実施形態のｃＢＮ焼結体が、耐摩耗性及び耐欠損性を向上させた工具寿命の長いものとなる。
【0015】
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮと結合相とを含む。ｃＢＮの含有割合は、１０．０体積％以上６０．０体積％以下であり、結合相の含有割合は、４０．０体積％以上９０．０体積％以下である。なお、本実施形態のｃＢＮ焼結体において、ｃＢＮと結合相との合計含有割合が１００．０体積％となる。
【0016】
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮの含有割合が１０．０体積％以上であることにより、機械的強度に優れるｃＢＮの含有割合が高くなるため、耐欠損性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮの含有割合が６０．０体積％以下であることにより、鉄との耐反応性に劣るｃＢＮの含有割合が低いため、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、ｃＢＮの含有割合は、１２．２体積％以上５７．２体積％以下であることが好ましく、２５．１体積％以上４５．２体積％以下であることがより好ましい。
【0017】
また、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相の含有割合が４０．０体積％以上であることにより、鉄との耐反応性に劣るｃＢＮの含有割合が相対的に低くなるため、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相の含有割合が９０．０体積％以下であることにより、機械的強度に優れるｃＢＮの含有割合が相対的に高くなるため、耐欠損性に優れる。同様の観点から、結合相の含有割合は、４２．８体積％以上８７．８体積％以下であることが好ましく、５４．８体積％以上７４．９体積％以下であることがより好ましい。
【0018】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、ｃＢＮ及び結合相の含有割合（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ＳＥＭ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。
【0019】
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、結合相が、Ｔｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とを含む。
本実施形態において、Ｔｉ化合物相の含有割合は、結合相全体１００．０体積％に対して、６０．０体積％以上９２．０体積％以下である。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｔｉ化合物相の含有割合が６０．０体積％以上であることにより、鉄との耐反応性が向上するため、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｔｉ化合物相の含有割合が９２．０体積％以下であることにより、熱伝導率が向上するため、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、Ｔｉ化合物相の含有割合は、６５．５体積％以上９１．２体積％以下であることが好ましく、７３．４体積％以上８８．８体積％以下であることがより好ましい。
本実施形態において、Ｔｉ化合物相の含有割合は、結合相全体１００．０体積％に対して、６０．０体積％以上９２．０体積％以下である。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｔｉ化合物相の含有割合が６０．０体積％以上であることにより、鉄との耐反応性が向上するため、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｔｉ化合物相の含有割合が９２．０体積％以下であることにより、熱伝導率が向上するため、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、Ｔｉ化合物相の含有割合は、６５．５体積％以上９１．２体積％以下であることが好ましく、７３．４体積％以上８８．８体積％以下であることがより好ましい。
【0020】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｔｉ化合物相は、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＮ及びＴｉＢ2からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。Ｔｉ化合物相がこのような化合物を含むと、耐反応摩耗性に優れる傾向にある。同様の観点から、Ｔｉ化合物相は、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ及びＴｉＢ2からなる群より選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、ＴｉＣ及びＴｉＢ2からなる群より選択される少なくとも１種を含むことがよりさらに好ましい。
【0021】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ａｌ化合物相の含有割合は、結合相全体１００．０体積％に対して、０．０体積％超１５．０体積％未満である。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ａｌ化合物相の含有割合が０．０体積％超であることにより、焼結性が向上するため、耐欠損性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ａｌ化合物相の含有割合が１５．０体積％未満であることにより、熱伝導率に劣るＡｌ化合物（例えば、Ａｌ2Ｏ3）の含有割合及び／又は機械的強度に劣るＡｌ化合物（例えば、ＡｌＮ）の含有割合が小さくなるため、耐摩耗性及び／又は耐欠損性に優れる。また、Ａｌ化合物相の含有割合が１５．０体積％未満であることにより、Ｗを含有する相が凝集した組織を形成することを抑制することができ、さらに、Ｗを含有する相が結合相中に均一に分布することで、ｃＢＮ焼結体の熱伝導率が向上するので、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、Ａｌ化合物相の含有割合は、２．０体積％以上１４．２体積％以下であることが好ましく、２．９体積％以上１１．５体積％以下であることがより好ましい。
【0022】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ａｌ化合物相は、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮ、ＡｌＢ2からなる群より選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。Ａｌ化合物相がこのような化合物を含むと、ｃＢＮ焼結体の焼結性が向上するため、耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、Ａｌ化合物相は、Ａｌ2Ｏ3及びＡｌＮからなる群より選択される少なくとも１種を含むことがより好ましく、Ａｌ2Ｏ3を含むことがさらに好ましい。
【0023】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｗ元素を含有する相の含有割合は、結合相全体１００．０体積％に対して、５．０体積％以上３０．０体積％以下である。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相の含有割合が５．０体積％以上であることにより、熱伝導率が向上するため、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相の含有割合が３０．０体積％以下であることにより、硬さが向上するため、耐摩耗性に優れる。同様の観点から、Ｗ元素を含有する相の含有割合は、５．９体積％以上２８．４体積％以下であることが好ましく、８．１体積％以上２０．５体積％以下であることがより好ましい。
なお、本実施形態において、結合相中のＴｉ化合物相、Ａｌ化合物相及びＷ元素を含有する相の含有割合（体積％）は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、本実施形態において、結合相中のＴｉ化合物相、Ａｌ化合物相及びＷ元素を含有する相の含有割合（体積％）は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0024】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｗ元素を含有する相は、上述したＷ2Ｂ及びＷＢ以外に、Ｗの金属、炭化物、窒化物、硼化物及びこれらの固溶体、並びに、Ｗと、Ｃｏ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ及びＴａからなる群より選択される少なくとも１種を含む合金、炭化物、窒化物、硼化物及びこれらの固溶体からなる群より選択される少なくとも１種を含んでいてもよい。Ｗ元素を含有する相がこのような材料を含むと、ｃＢＮ焼結体中の粒子間の結合強度が向上し、耐欠損性に優れる傾向にある。
【0025】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｗ元素を含有する相は、Ｃｏ元素を含むことが好ましい。Ｗ元素を含有する相がＣｏ元素を含むと、ｃＢＮ焼結体中の粒子間の結合強度が向上し、さらに靭性も向上するため、耐欠損性に優れる傾向にある。
なお、本実施形態において、Ｗ元素を含有する相が複数存在する場合、「Ｗ元素を含有する相がＣｏ元素を含む」とは、Ｗ元素を含有する相の全てがＣｏ元素を含む場合だけでなく、Ｗ元素を含有する相の一部の相だけがＣｏ元素を含む場合も包含する。
Ｗ元素及びＣｏ元素を含む化合物としては、特に限定されないが、例えば、ＣｏＷ2Ｂ2が挙げられる。
Ｗ元素を含有する相において、Ｃｏ元素を含む場合、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満であることが好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合が５原子％以上であることにより、靭性が向上するため、耐欠損性に一層優れる傾向にある。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合が５０原子％未満であることにより、硬さが向上するため、耐摩耗性に一層優れる傾向にある。同様の観点から、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、６原子％以上４３原子％以下であることがより好ましく、９原子％以上３３原子％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、Ｗ元素を含有する相中のＣｏ元素の含有割合（原子％）は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、本実施形態において、Ｗ元素を含有する相が複数存在する場合、「Ｗ元素を含有する相がＣｏ元素を含む」とは、Ｗ元素を含有する相の全てがＣｏ元素を含む場合だけでなく、Ｗ元素を含有する相の一部の相だけがＣｏ元素を含む場合も包含する。
Ｗ元素及びＣｏ元素を含む化合物としては、特に限定されないが、例えば、ＣｏＷ2Ｂ2が挙げられる。
Ｗ元素を含有する相において、Ｃｏ元素を含む場合、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、５原子％以上５０原子％未満であることが好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合が５原子％以上であることにより、靭性が向上するため、耐欠損性に一層優れる傾向にある。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合が５０原子％未満であることにより、硬さが向上するため、耐摩耗性に一層優れる傾向にある。同様の観点から、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合は、６原子％以上４３原子％以下であることがより好ましく、９原子％以上３３原子％以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、Ｗ元素を含有する相中のＣｏ元素の含有割合（原子％）は、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0026】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、０．０３μｍ以上０．１２μｍ以下であることが好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相の平均厚みλが０．０３μｍ以上であることにより、結合相の靭性が向上するため、耐欠損性に一層優れる傾向にある。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｗ元素を含有する相の平均厚みλが０．１２μｍ以下であることにより、Ｗ元素を含有する相の凝集した組織が少なく、結合相中に均一に分布していることを示し、熱伝導率が向上するため、耐摩耗性に一層優れる傾向にある。同様の観点から、Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、０．０４μｍ以上０．１１μｍ以下であることがより好ましく、０．０５μｍ以上０．１０μｍ以下であることがさらに好ましい。
なお、本実施形態において、Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
なお、本実施形態において、Ｗ元素を含有する相の平均厚みλは、後述の実施例に記載の方法により測定することができる。
【0027】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｗ元素を含有する相が、Ｗ2Ｂ及びＷＢからなる群より選択される少なくとも１種を含み、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1は、０．０３以上０．６０以下である。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ2／Ｉ1が０．０３以上であることにより、熱伝導率が向上するため、耐摩耗性に優れる。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ2／Ｉ1が０．６０以下であることにより、靭性が向上するため、耐欠損性が向上する。同様の観点から、Ｉ2／Ｉ1は、０．０４以上０．５６以下であることが好ましく、０．０６以上０．５４以下であることがより好ましく、０．０８以上０．５２以下であることがよりさらに好ましい。
【0028】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＷＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1は、０．０３以下であることが好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ3／Ｉ1が０．０３以下であることにより、機械的強度の低い六方晶のＷ硼化物の形成が抑制されていることを示し、靭性が向上するため、一層耐欠損性に優れる傾向にある。同様の観点から、Ｉ3／Ｉ1は、０．０２以下であることがより好ましく、０．０１以下であることがさらに好ましく、０．００であることがよりさらに好ましい。
また、本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｗを含有する相が実質的にＷＢ2を含まないことが好ましい。
なお、本実施形態において、ＷＢ2を実質的に含まないとは、結合相におけるＸ線回折測定で、ＷＢ2が検出されないことを意味する。
また、本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｗを含有する相が実質的にＷＢ2を含まないことが好ましい。
なお、本実施形態において、ＷＢ2を実質的に含まないとは、結合相におけるＸ線回折測定で、ＷＢ2が検出されないことを意味する。
【0029】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2とし、前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ4としたとき、Ｉ4／Ｉ2は、０．５０以上０．９５以下であることが好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ4／Ｉ2が０．５０以上であることにより、熱伝導率が向上するため、耐摩耗性に一層優れる傾向にある。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ4／Ｉ2が０．９５以下であることにより、硬さが向上するため、耐摩耗性に一層優れる傾向にある。同様の観点から、Ｉ4／Ｉ2は、０．５１以上０．９４以下であることがより好ましく、０．５７以上０．９２以下であることがさらに好ましい。
【0030】
本実施形態のｃＢＮ焼結体において、Ｔｉ化合物相がＴｉＢ2を含み、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ5としたとき、Ｉ5／Ｉ1が、０．０７以上０．５５以下であることが好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｔｉ化合物相がＴｉＢ2を含み、Ｉ5／Ｉ1が、０．０７以上であることにより、ｃＢＮと結合相との結合強度が向上するため、耐欠損性に一層優れる傾向にある。一方、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、Ｉ5／Ｉ1が０．５５以下であることにより、機械的強度の低いＴｉＢ2の割合が少ないため、靭性が向上し、耐欠損性に一層優れる傾向にある。同様の観点から、Ｉ5／Ｉ1は、０．０８以上０．５３以下であることが好ましく、０．０９以上０．４２以下であることがより好ましい。
【0031】
本実施形態において、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ができる。例えば、株式会社リガク製のＸ線回折装置（製品名「ＳｍａｒｔＬａｂ」）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。ここで測定条件は、
出力：４５ｋＶ、２００ｍＡ、
入射側ソーラースリット：５°、
発散縦スリット：２／３°、
発散縦制限スリット：５ｍｍ、
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：０．３ｍｍ、
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°という条件であるとよい。
なお、本実施形態において、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ができる。
出力：４５ｋＶ、２００ｍＡ、
入射側ソーラースリット：５°、
発散縦スリット：２／３°、
発散縦制限スリット：５ｍｍ、
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：０．３ｍｍ、
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°という条件であるとよい。
なお、本実施形態において、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ができる。
【0032】
本実施形態において、ｃＢＮ及び結合相中の各化合物のＸ線回折ピーク強度は、市販のＸ線回折装置を用いて測定することができる。例えば、Ｘ線回折ピーク強度は、株式会社リガク製のＸ線回折装置（製品名「ＳｍａｒｔＬａｂ」）を用いて測定することができる。測定条件の例は、上述した結合相の組成の同定方法における測定条件と同様である。
【0033】
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、不純物を不可避的に含有してもよい。不純物の例としては、特に限定されないが、例えば、原料粉末に含まれるリチウムなどが挙げられる。通常、不可避的不純物の含有割合は、ｃＢＮ焼結体全体に対して１質量％以下である。したがって、不可避的不純物が、ｃＢＮ焼結体の特性値に影響を及ぼすことはほとんどない。
【0034】
本実施形態の被覆ｃＢＮ焼結体は、上述したｃＢＮ焼結体と、該ｃＢＮ焼結体の表面に形成された被覆層と、を備える。
ｃＢＮ焼結体の表面に被覆層が形成されることによって、ｃＢＮ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ｃＢＮ焼結体は、耐摩耗性が一層向上する。
ｃＢＮ焼結体の表面に被覆層が形成されることによって、ｃＢＮ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ｃＢＮ焼結体は、耐摩耗性が一層向上する。
【0035】
本実施形態の被覆ｃＢＮ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ｃＢＮ焼結体との密着性に一層優れるので、さらに好ましい。
【0036】
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、ＣｒＡｌＮなどを挙げることができる。被覆層は、組成が異なる複数の層を交互に積層した構造を有してもよい。この場合、各層の１層あたりの平均厚さは、例えば５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である。
【0037】
被覆層全体の平均厚さは、０．５μｍ以上６．０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態の被覆ｃＢＮ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６．０μｍ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、１．０μｍ以上５．５μｍ以下であることがより好ましく、１．０μｍ以上５．０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【0038】
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ｃＢＮ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ｃＢＮ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、例えば、アークイオンプレーティング法で被覆層を形成させた場合、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。
【0039】
また、被覆層を構成する各層の組成は、被覆ｃＢＮ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。
【0040】
本実施形態のｃＢＮ焼結体又は被覆ｃＢＮ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ｃＢＮ焼結体又は被覆ｃＢＮ焼結体は、鋳鉄用切削工具として使用されるとさらに好ましい。本実施形態のｃＢＮ焼結体又は被覆ｃＢＮ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。
【0041】
本実施形態のｃＢＮ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、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣ0.8粉末、ＴｉＣＮ粉末、Ｔｉ（ＣＮ）0.8粉末、ＴｉＮ粉末、ＴｉＮ0.8粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、及びＡｌ粉末を準備する。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ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮと結合相の含有割合（体積％）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、結合相における、Ｔｉ化合物相、Ｗ元素を含有する相及びＡｌ化合物相の含有割合（体積％）を上記特定の範囲に制御することができる。さらに、各原料粉末の割合を適宜調整することにより、Ｗ元素を含有する相におけるＷ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合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、サーメット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、グローブボックス内にて窒素雰囲気下でＺｒ製の高融点金属カプセル内に充填する。充填された原料粉末の表面に吸着している水分及び有機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。真空熱処理後に、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温、高圧で焼結させる。高圧焼結の条件は、例えば、圧力：４．０～７．０ＧＰａ、温度：１２５０～１５５０℃、焼結時間：２０～６０分である。
原料粉末として、ｃＢＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣ0.8粉末、ＴｉＣＮ粉末、Ｔｉ（ＣＮ）0.8粉末、ＴｉＮ粉末、ＴｉＮ0.8粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、及びＡｌ粉末を準備する。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ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮと結合相の含有割合（体積％）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、結合相における、Ｔｉ化合物相、Ｗ元素を含有する相及びＡｌ化合物相の含有割合（体積％）を上記特定の範囲に制御することができる。さらに、各原料粉末の割合を適宜調整することにより、Ｗ元素を含有する相におけるＷ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合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、サーメット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、グローブボックス内にて窒素雰囲気下でＺｒ製の高融点金属カプセル内に充填する。充填された原料粉末の表面に吸着している水分及び有機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。真空熱処理後に、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温、高圧で焼結させる。高圧焼結の条件は、例えば、圧力：４．０～７．０ＧＰａ、温度：１２５０～１５５０℃、焼結時間：２０～６０分である。
【0042】
ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2としたとき、Ｉ2／Ｉ1を上記特定の範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、原料粉末の種類や配合割合を適宜調整したり、原料粉末を焼結させる温度を適宜調整する方法が挙げられる。具体的には、Ｉ2／Ｉ1を大きくする方法としては、例えば、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮの含有割合（体積％）を小さくしたり、結合相における、Ｗを含有する相の含有割合（体積％）を大きくしたり、Ｔｉ化合物相の原料において、金属元素と非金属元素との原子比が不定比である化合物原料（ＴｉＣ0.8、Ｔｉ（ＣＮ）0.8又はＴｉＮ0.8）を用い、その割合を大きくしたり、また、原料粉末を焼結させる温度を高くしたり、さらには、Ｗ元素を含有する相における、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合を上述した範囲内とする方法が挙げられる。
【0043】
結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面及びＷＢの（１１０）面のＸ線回折ピーク強度の合計をＩ2とし、前記結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ4としたとき、Ｉ4／Ｉ2を上記特定の範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、原料粉末の種類や配合割合を適宜調整したり、原料粉末を焼結させる温度を適宜調整する方法が挙げられる。具体的には、Ｉ4／Ｉ2を大きくする方法としては、例えば、Ｗ元素を含有する相における、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合を大きくしたり、Ｔｉ化合物相の原料において、金属元素と非金属元素との原子比が不定比である化合物原料（ＴｉＣ0.8、Ｔｉ（ＣＮ）0.8又はＴｉＮ0.8）を用い、その割合を大きくしたり、また、原料粉末を焼結させる温度を低くする方法が挙げられる。
【0044】
ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＷＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ3としたとき、Ｉ3／Ｉ1を上記特定の範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、原料粉末の種類や配合割合を適宜調整したり、原料粉末を焼結させる温度を適宜調整する方法が挙げられる。具体的には、Ｉ3／Ｉ1を小さくする方法としては、例えば、Ｔｉ化合物相の原料において、金属元素と非金属元素との原子比が不定比である化合物原料（ＴｉＣ0.8、Ｔｉ（ＣＮ）0.8又はＴｉＮ0.8）を用いる方法や、原料粉末を焼結させる温度を低くする方法が挙げられる。
また、結合相において、Ｗを含有する相が実質的にＷＢ2を含まないようにする方法としては、例えば、Ｔｉ化合物相の原料において、金属元素と非金属元素との原子比が不定比である化合物原料（ＴｉＣ0.8、Ｔｉ（ＣＮ）0.8又はＴｉＮ0.8）を特定量以上用い、原料粉末を焼結させる温度を１５００℃以下とする方法が挙げられる。具体的には、例えば、金属元素と非金属元素との原子比が不定比である化合物原料（ＴｉＣ0.8、Ｔｉ（ＣＮ）0.8又はＴｉＮ0.8）の量を、Ｔｉ化合物相の原料の合計１００体積％に対して、５０体積％以上とし、原料粉末を焼結させる温度を１５００℃以下とすることにより、結合相において、Ｗを含有する相が実質的にＷＢ2を含まないようすることができる傾向にある。
また、結合相において、Ｗを含有する相が実質的にＷＢ2を含まないようにする方法としては、例えば、Ｔｉ化合物相の原料において、金属元素と非金属元素との原子比が不定比である化合物原料（ＴｉＣ0.8、Ｔｉ（ＣＮ）0.8又はＴｉＮ0.8）を特定量以上用い、原料粉末を焼結させる温度を１５００℃以下とする方法が挙げられる。具体的には、例えば、金属元素と非金属元素との原子比が不定比である化合物原料（ＴｉＣ0.8、Ｔｉ（ＣＮ）0.8又はＴｉＮ0.8）の量を、Ｔｉ化合物相の原料の合計１００体積％に対して、５０体積％以上とし、原料粉末を焼結させる温度を１５００℃以下とすることにより、結合相において、Ｗを含有する相が実質的にＷＢ2を含まないようすることができる傾向にある。
【0045】
ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ1とし、結合相中のＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度をＩ5としたとき、Ｉ5／Ｉ1を上記特定の範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、原料粉末の種類や配合割合を適宜調整したり、原料粉末を焼結させる温度を適宜調整する方法が挙げられる。具体的には、Ｉ5／Ｉ1を大きくする方法としては、例えば、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮの含有割合（体積％）を小さくしたり、結合相における、Ｔｉ化合物相の含有割合（体積％）を大きくしたり、原料粉末を焼結させる温度を高くする方法が挙げられる。
【0046】
Ｗ元素を含有する相の平均厚みλ（μｍ）を上記特定の範囲に制御する方法としては、特に限定されないが、例えば、原料粉末の種類や配合割合を適宜調整する方法が挙げられる。具体的には、Ｗ元素を含有する相の平均厚みλ（μｍ）を小さくする方法としては、例えば、結合相におけるＡｌ化合物相の含有割合（体積％）を小さくしたり、Ｗ元素を含有する相における、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合を大きくする方法が挙げられる。
【0047】
また、Ｗ元素を含有する相において、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合を大きくするとＣｏＷ2Ｂ2の含有割合が、Ｘ線回折測定において検出される程度に大きくなる傾向にある。
【0048】
また、本実施形態のｃＢＮ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、ｃＢＮ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0049】
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。
【0050】
（実施例１）
［原料粉末の調製］
ｃＢＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣ0.8粉末、ＴｉＣＮ粉末、Ｔｉ（ＣＮ）0.8粉末、ＴｉＮ粉末、ＴｉＮ0.8粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、及びＡｌ粉末を、以下の表２に示す比率で混合した。各原料粉末の平均粒径は、表１に示すとおりであった。なお、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－Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ（ＦＳＳＳ））により測定した。
［原料粉末の調製］
ｃＢＮ粉末、ＴｉＣ粉末、ＴｉＣ0.8粉末、ＴｉＣＮ粉末、Ｔｉ（ＣＮ）0.8粉末、ＴｉＮ粉末、ＴｉＮ0.8粉末、ＷＣ粉末、Ｃｏ粉末、及びＡｌ粉末を、以下の表２に示す比率で混合した。各原料粉末の平均粒径は、表１に示すとおりであった。なお、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－Ｓｉｅｖｅ Ｓｉｚｅｒ（ＦＳＳＳ））により測定した。
【0051】
【表1】
【0052】
【表2】
【0053】
［原料粉末の混合］
原料粉末を、サーメット製ボールとヘキサン溶媒とパラフィンとともにボールミル用のシリンダーに入れ６時間混合した。
原料粉末を、サーメット製ボールとヘキサン溶媒とパラフィンとともにボールミル用のシリンダーに入れ６時間混合した。
【0054】
［充填工程及び乾燥工程］
混合された原料粉末を、グローブボックス内にて窒素雰囲気下で、Ｚｒ製の高融点金属カプセル（以下、単に「カプセル」と記す）内に充填した。充填された原料粉末の表面に吸着している水分及び有機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った。真空熱処理後に、カプセルを密封した。
混合された原料粉末を、グローブボックス内にて窒素雰囲気下で、Ｚｒ製の高融点金属カプセル（以下、単に「カプセル」と記す）内に充填した。充填された原料粉末の表面に吸着している水分及び有機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った。真空熱処理後に、カプセルを密封した。
【0055】
［焼結工程］
その後、カプセルに充填されている原料粉末を高温、高圧下で焼結させた。高圧焼結の条件を、以下の表３に示す。
その後、カプセルに充填されている原料粉末を高温、高圧下で焼結させた。高圧焼結の条件を、以下の表３に示す。
【0056】
【表3】
【0057】
［ＳＥＭ画像による分析］
高圧焼結によって得られたｃＢＮ焼結体について、ｃＢＮ及び結合相の含有割合（体積％）を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影したｃＢＮ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、ｃＢＮ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ｃＢＮ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、ｃＢＮの粒子が１００個以上３００個以下含まれるように選択した倍率で拡大したｃＢＮ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ｃＢＮと、灰色領域及び白色領域を結合相と特定した。さらに、結合相において、濃い灰色の領域がＡｌ化合物相、薄い灰色の領域がＴｉ化合物相、白色の領域がＷ元素を含有する相であることを特定した。その後、ＳＥＭを用いてｃＢＮの上記断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ｃＢＮ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割合（体積％）を求めた。また、結合相中のＴｉ化合物相、Ａｌ化合物相及びＷ元素を含有する相の含有割合（体積％）も同様に組織写真より、結合相の専有面積に対する各相の割合から算出した。
ここで、ｃＢＮ焼結体の鏡面研磨面とは、ｃＢＮ焼結体の表面又は任意の断面を鏡面研磨して得られたｃＢＮ焼結体の断面とした。ｃＢＮ焼結体の鏡面研磨面を得る方法は、ダイヤモンドペーストを用いて研磨する方法とした。
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「ＳｍａｒｔＬａｂ」）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、結合相の組成を同定した。
出力：４５ｋＶ、２００ｍＡ、
入射側ソーラースリット：５°、
発散縦スリット：２／３°、
発散縦制限スリット：５ｍｍ、
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：０．３ｍｍ、
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°。
これらの測定結果を、以下の表４に示す。
また、Ｗ元素を含有する相において、Ｃｏ元素を含む場合、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合（原子％）を以下のとおり算出した。まず、上記と同様にＳＥＭで撮影したｃＢＮ焼結体の組織写真と同じ観察視野において、視野全体のＥＤＳ分析を行い、ｃＢＮ焼結体に含まれるＷ元素及びＣｏ元素の含有割合（原子％）を測定した。得られた値から、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合（原子％）を算出した。結果を表５に示す。
高圧焼結によって得られたｃＢＮ焼結体について、ｃＢＮ及び結合相の含有割合（体積％）を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影したｃＢＮ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、ｃＢＮ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ｃＢＮ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、ｃＢＮの粒子が１００個以上３００個以下含まれるように選択した倍率で拡大したｃＢＮ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ｃＢＮと、灰色領域及び白色領域を結合相と特定した。さらに、結合相において、濃い灰色の領域がＡｌ化合物相、薄い灰色の領域がＴｉ化合物相、白色の領域がＷ元素を含有する相であることを特定した。その後、ＳＥＭを用いてｃＢＮの上記断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ｃＢＮ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割合（体積％）を求めた。また、結合相中のＴｉ化合物相、Ａｌ化合物相及びＷ元素を含有する相の含有割合（体積％）も同様に組織写真より、結合相の専有面積に対する各相の割合から算出した。
ここで、ｃＢＮ焼結体の鏡面研磨面とは、ｃＢＮ焼結体の表面又は任意の断面を鏡面研磨して得られたｃＢＮ焼結体の断面とした。ｃＢＮ焼結体の鏡面研磨面を得る方法は、ダイヤモンドペーストを用いて研磨する方法とした。
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「ＳｍａｒｔＬａｂ」）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、結合相の組成を同定した。
出力：４５ｋＶ、２００ｍＡ、
入射側ソーラースリット：５°、
発散縦スリット：２／３°、
発散縦制限スリット：５ｍｍ、
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：０．３ｍｍ、
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°。
これらの測定結果を、以下の表４に示す。
また、Ｗ元素を含有する相において、Ｃｏ元素を含む場合、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合（原子％）を以下のとおり算出した。まず、上記と同様にＳＥＭで撮影したｃＢＮ焼結体の組織写真と同じ観察視野において、視野全体のＥＤＳ分析を行い、ｃＢＮ焼結体に含まれるＷ元素及びＣｏ元素の含有割合（原子％）を測定した。得られた値から、Ｗ元素及びＣｏ元素の合計の含有割合に対するＣｏ元素の含有割合（原子％）を算出した。結果を表５に示す。
【0058】
［Ｘ線回折（ＸＲＤ）による分析］
焼結工程によって得られたｃＢＮ焼結体に含まれるＴｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とについてＸ線回折（ＸＲＤ）による分析を行った。ＸＲＤによるＴｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相の分析結果を、以下の表５に示す。なお、表５において、Ｘ線回折測定で明瞭なピークが特定された相のみを示している。Ｗ元素を含有する相については、比較品１０を除き、ＥＤＳを用いた分析よりＷ元素及びＣｏ元素の双方を含む相が存在することは特定した。また、発明品１２及び比較品１１を除き、Ｘ線回折測定でＷ元素及びＣｏ元素の双方を含む相の明瞭なピークを特定することはできなかったが、比較品１０を除き、Ｗ元素を含有する相において、Ｃｏ元素の含有していることが確認されたこと、並びに、発明品１２及び比較品１１において、Ｘ線回折測定でＣｏＷ2Ｂ2が検出されたことから、発明品１２、比較品１０及び比較品１１以外の試料は、Ｘ線回折測定で検出されない程度の割合で、少なくともＣｏＷ2Ｂ2を含んでいると推察される。
また、得られたＸ線回折図形から、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度、並びに、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面、ＷＢの（１１０）面、ＷＢ2の（１０１）面及びＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度を求め、各比率を算出した。なお、Ｘ線回折強度比は、ピーク高さの比によって求めた。これらの結果を、以下の表６に示す。
なお、ＸＲＤ測定は、株式会社リガク製のＸ線回折装置（製品名「ＳｍａｒｔＬａｂ」）を使用して、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ集中光学系で行った。測定条件は、上述した結合相の組成の同定方法における測定条件と同様とした。また、各ピークの特定は、以下のＰＤＦカードを参照した。
ｃＢＮ：Ｎｏ.００－０３５－１３６５
Ｗ2Ｂ：Ｎｏ.０１－０８９－１９９１
ＷＢ：Ｎｏ.００－００６－０５４１
ＷＢ2：Ｎｏ.０１－０８９－３９２８
ＴｉＢ2：Ｎｏ.００－０３５－０７４１
焼結工程によって得られたｃＢＮ焼結体に含まれるＴｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相とについてＸ線回折（ＸＲＤ）による分析を行った。ＸＲＤによるＴｉ化合物相と、Ａｌ化合物相と、Ｗ元素を含有する相の分析結果を、以下の表５に示す。なお、表５において、Ｘ線回折測定で明瞭なピークが特定された相のみを示している。Ｗ元素を含有する相については、比較品１０を除き、ＥＤＳを用いた分析よりＷ元素及びＣｏ元素の双方を含む相が存在することは特定した。また、発明品１２及び比較品１１を除き、Ｘ線回折測定でＷ元素及びＣｏ元素の双方を含む相の明瞭なピークを特定することはできなかったが、比較品１０を除き、Ｗ元素を含有する相において、Ｃｏ元素の含有していることが確認されたこと、並びに、発明品１２及び比較品１１において、Ｘ線回折測定でＣｏＷ2Ｂ2が検出されたことから、発明品１２、比較品１０及び比較品１１以外の試料は、Ｘ線回折測定で検出されない程度の割合で、少なくともＣｏＷ2Ｂ2を含んでいると推察される。
また、得られたＸ線回折図形から、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線回折ピーク強度、並びに、結合相中のＷ2Ｂの（２１１）面、ＷＢの（１１０）面、ＷＢ2の（１０１）面及びＴｉＢ2の（１０１）面のＸ線回折ピーク強度を求め、各比率を算出した。なお、Ｘ線回折強度比は、ピーク高さの比によって求めた。これらの結果を、以下の表６に示す。
なお、ＸＲＤ測定は、株式会社リガク製のＸ線回折装置（製品名「ＳｍａｒｔＬａｂ」）を使用して、Ｃｕ－Ｋα線を用いた２θ／θ集中光学系で行った。測定条件は、上述した結合相の組成の同定方法における測定条件と同様とした。また、各ピークの特定は、以下のＰＤＦカードを参照した。
ｃＢＮ：Ｎｏ.００－０３５－１３６５
Ｗ2Ｂ：Ｎｏ.０１－０８９－１９９１
ＷＢ：Ｎｏ.００－００６－０５４１
ＷＢ2：Ｎｏ.０１－０８９－３９２８
ＴｉＢ2：Ｎｏ.００－０３５－０７４１
【0059】
［Ｗ元素を含有する相の平均厚みλの算出方法］
断面組織の反射電子像の観察と、ＥＤＳによる分析とを組み合わせ、解析することで求めた。断面組織の反射電子像における黒色領域がｃＢＮ、濃い灰色の領域がＡｌ化合物相、薄い灰色の領域がＴｉ化合物相、白色の領域がＷ元素を含有する相であることを特定した。Ｗ元素を含有する相の平均厚みλ（μｍ）は、以下の式より算出した。結果を表７に示す。
λ＝Ｘ／ＮL
Ｘ：断面組織において、結合相全体が占める面積に対するＷ元素を含有する相の占める面積の比を求めた。
ＮL：断面組織において任意の直線を引いたとき、直線が横断するＷ元素を含有する相の合計の数を、直線が横断する結合相の合計の長さで除することで、ＮLを求めた。
断面組織の反射電子像の観察と、ＥＤＳによる分析とを組み合わせ、解析することで求めた。断面組織の反射電子像における黒色領域がｃＢＮ、濃い灰色の領域がＡｌ化合物相、薄い灰色の領域がＴｉ化合物相、白色の領域がＷ元素を含有する相であることを特定した。Ｗ元素を含有する相の平均厚みλ（μｍ）は、以下の式より算出した。結果を表７に示す。
λ＝Ｘ／ＮL
Ｘ：断面組織において、結合相全体が占める面積に対するＷ元素を含有する相の占める面積の比を求めた。
ＮL：断面組織において任意の直線を引いたとき、直線が横断するＷ元素を含有する相の合計の数を、直線が横断する結合相の合計の長さで除することで、ＮLを求めた。
【0060】
【表4】
【0061】
【表5】
【0062】
【表6】
【0063】
【表7】
【0064】
［切削工具の作製］
得られたｃＢＮ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ｃＢＮ焼結体を、超硬合金からなる台金にろう付けによって接合した。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ｃＢＮ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ｃＢＮ焼結体を、超硬合金からなる台金にろう付けによって接合した。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。
【0065】
［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：ＳＣＭ４１５Ｈ浸炭焼入れ鋼（ＨＲＣ６０）、
被削材形状：丸棒、φ８０ｍｍ×２００ｍｍ、
加工方法：外径旋削、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み深さ：０．１ｍｍ、
クーラント：使用（水溶性クーラント）、
評価項目：工具の逃げ面摩耗幅が０．１０ｍｍに至ったとき、又は欠損に至ったときを工具寿命とし、工具寿命に至るまでの加工時間を測定した。また、工具の逃げ面摩耗幅が０．１０ｍｍに至り工具寿命となった試料の損傷形態を「正常摩耗」とし、欠損に至り工具寿命となった試料の損傷形態を「欠損」とした。測定結果を表８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：ＳＣＭ４１５Ｈ浸炭焼入れ鋼（ＨＲＣ６０）、
被削材形状：丸棒、φ８０ｍｍ×２００ｍｍ、
加工方法：外径旋削、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
切り込み深さ：０．１ｍｍ、
クーラント：使用（水溶性クーラント）、
評価項目：工具の逃げ面摩耗幅が０．１０ｍｍに至ったとき、又は欠損に至ったときを工具寿命とし、工具寿命に至るまでの加工時間を測定した。また、工具の逃げ面摩耗幅が０．１０ｍｍに至り工具寿命となった試料の損傷形態を「正常摩耗」とし、欠損に至り工具寿命となった試料の損傷形態を「欠損」とした。測定結果を表８に示す。
【0066】
【表8】
【0067】
表８に示す結果から分かるとおり、発明品のｃＢＮ焼結体を用いた切削工具は、比較品のｃＢＮ焼結体を用いた切削工具よりも耐摩耗性及び耐欠損性に優れており、工具寿命が長かった。
【0068】
（実施例２）
次に、表９に示すとおり、実施例１で得られた発明品２、発明品５、発明品８及び発明品９のｃＢＮ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層を形成する場合、ｃＢＮ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、以下の表９に示すとおりとした。なお、第１層の組成、Ｔｉ0.50Ａｌ0.50Ｎ／Ｔｉ0.33Ａｌ0.67Ｎについては、１層あたり５０ｎｍのＴｉ0.50Ａｌ0.50ＮとＴｉ0.33Ａｌ0.67Ｎとを交互に繰り返し形成させた。このとき、交互に繰り返し形成させたＴｉ0.50Ａｌ0.50Ｎ／Ｔｉ0.33Ａｌ0.67Ｎの合計の厚さが、第１層の平均厚さとなるように形成させた。
次に、表９に示すとおり、実施例１で得られた発明品２、発明品５、発明品８及び発明品９のｃＢＮ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層を形成する場合、ｃＢＮ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、以下の表９に示すとおりとした。なお、第１層の組成、Ｔｉ0.50Ａｌ0.50Ｎ／Ｔｉ0.33Ａｌ0.67Ｎについては、１層あたり５０ｎｍのＴｉ0.50Ａｌ0.50ＮとＴｉ0.33Ａｌ0.67Ｎとを交互に繰り返し形成させた。このとき、交互に繰り返し形成させたＴｉ0.50Ａｌ0.50Ｎ／Ｔｉ0.33Ａｌ0.67Ｎの合計の厚さが、第１層の平均厚さとなるように形成させた。
【0069】
［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：３０分
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：３０分
【0070】
［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
【0071】
【表9】
【0072】
表面に被覆層が形成された被覆ｃＢＮ焼結体を用いて、実施例１と同様に切削試験を行った。その結果を以下の表１０に示す。
【0073】
【表10】
【0074】
表１０に示す結果から分かるとおり、その表面に被覆層が形成された被覆ｃＢＮ焼結体（発明品２６～４５）は、被覆層が形成されていないｃＢＮ焼結体（発明品１～２５）よりもさらに耐摩耗性に優れており、工具寿命が長かった。
【産業上の利用可能性】
【0075】
本発明のｃＢＮ焼結体及び被覆ｃＢＮ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。