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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-11
(45)【発行日】2024-03-19
(54)【発明の名称】焼結体
(51)【国際特許分類】
C04B 35/5835 20060101AFI20240312BHJP
B23B 27/14 20060101ALI20240312BHJP
B23B 27/20 20060101ALI20240312BHJP
【ＦＩ】
C04B35/5835
B23B27/14 B
B23B27/20
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022129692
(22)【出願日】2022-08-16
(62)【分割の表示】P 2019519462の分割
【原出願日】2018-02-15
(65)【公開番号】P2022174067
(43)【公開日】2022-11-22
【審査請求日】2022-08-30
(31)【優先権主張番号】P 2017104697
(32)【優先日】2017-05-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000002130
【氏名又は名称】住友電気工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】石井 顕人
(72)【発明者】
【氏名】岡村 克己
【審査官】神▲崎▼ 賢一
(56)【参考文献】
【文献】国際公開第２０１６／０６８２２２（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１９４４１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－０３９６６８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１６／１７１１５５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１９４３９８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開平０２－３０２３７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－２８２４４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｃ０４Ｂ ３５／５８３５
Ｂ２３Ｂ ２７／１４
Ｂ２３Ｂ ２７／２０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１相と第２相とを含む焼結体であって、前記第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなり、
前記第１相は、前記焼結体中に５０体積％以上７６体積％未満含まれ、
前記第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなり、
前記第２相は、前記第１相の表面の少なくとも一部と接触し、かつ前記第１相と前記第２相との接触比率は、８０％以上であり、
互いに隣接し、かつ直接接触する２個以上の前記立方晶窒化ホウ素粒子を接触体と定義し、前記接触体の全周の長さをＤｉとし、前記立方晶窒化ホウ素粒子が直接接触している接触箇所の数をｎ、並びにその長さをｄkとして、前記接触箇所の合計長さをΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）とすると、以下の関係式（Ｉ）、（ＩＩ’’）を満たす、焼結体。
【数1】
【請求項2】
前記焼結体は、さらに第３相を含み、前記第３相は、周期表の４族元素、５族元素、６族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素および酸素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物からなる、請求項１に記載の焼結体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、焼結体に関する。本出願は、２０１７年５月２６日に出願した日本特許出願である特願２０１７－１０４６９７号に基づく優先権を主張する。当該日本特許出願に記載されたすべての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【0002】
国際公開第２０１６／１７１１５５号（特許文献１）は、立方晶窒化ホウ素（以下、「ｃＢＮ」とも記す）と、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ジルコニア（以下、「ＡＴＺ」とも記す）とを含む焼結体を開示している。この焼結体は、切削工具に適用された場合、高速切削における耐欠損性において優れた特性を示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】国際公開第２０１６／１７１１５５号
【発明の概要】
【0004】
本開示の一態様に係る焼結体は、第１相と第２相とを含む焼結体であって、上記第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなり、上記第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなり、上記第２相は、上記第１相の表面の少なくとも一部と接触し、上記焼結体は、互いに隣接し、かつ直接接触する２個以上の上記立方晶窒化ホウ素粒子を接触体と定義し、上記接触体の全周の長さをＤｉとし、上記立方晶窒化ホウ素粒子が直接接触している接触箇所の数をｎ、並びにその長さをｄkとして、上記接触箇所の合計長さをΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）とすると、以下の関係式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす。
【0005】
【数1】
【0006】
本開示の一態様に係る焼結体の製造方法は、立方晶窒化ホウ素粒子からなる第１相と、第１材料からなる第２相とを含む焼結体の製造方法であって、上記第１材料で上記立方晶窒化ホウ素粒子を被覆することにより焼結前駆体を得る第１工程と、上記焼結前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得る第２工程とを含み、上記第１材料は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である。
【発明を実施するための形態】
【0007】
［本開示が解決しようとする課題］
しかしながら切削工具に係る技術分野では、遠心鋳造鋳鉄などの難削材に対し、切削速度などにおいてより過酷な条件で切削することが求められる場合がある。その場合、特許文献１に開示の焼結体は、その強度および寿命の観点から改善の余地があった。
しかしながら切削工具に係る技術分野では、遠心鋳造鋳鉄などの難削材に対し、切削速度などにおいてより過酷な条件で切削することが求められる場合がある。その場合、特許文献１に開示の焼結体は、その強度および寿命の観点から改善の余地があった。
【0008】
本開示は、上記実情に鑑みてなされ、強度および寿命が改善されることにより、より過酷な条件での切削を可能とした焼結体およびその製造方法を提供することを目的とする。
［本開示の効果］
上記によれば、強度および寿命が改善されることにより、より過酷な条件での切削を可能とした焼結体およびその製造方法を提供することができる。
［本開示の効果］
上記によれば、強度および寿命が改善されることにより、より過酷な条件での切削を可能とした焼結体およびその製造方法を提供することができる。
【0009】
［本願発明の実施形態の説明］
本発明者らは、より過酷な条件で切削することが可能な焼結体を検討する中で、ＡＴＺで被覆されたｃＢＮ粒子を焼結することにより製造される焼結体は、焼結体中でｃＢＮ粒子同士が直接接触することが抑制されるため、強度および寿命において性能向上することを知見した。これにより、本開示に係る焼結体およびその製造方法に到達した。
本発明者らは、より過酷な条件で切削することが可能な焼結体を検討する中で、ＡＴＺで被覆されたｃＢＮ粒子を焼結することにより製造される焼結体は、焼結体中でｃＢＮ粒子同士が直接接触することが抑制されるため、強度および寿命において性能向上することを知見した。これにより、本開示に係る焼結体およびその製造方法に到達した。
【0010】
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
［１］本開示の一態様に係る焼結体は、第１相と第２相とを含む焼結体であって、上記第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなり、上記第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなり、上記第２相は、上記第１相の表面の少なくとも一部と接触し、上記焼結体は、互いに隣接し、かつ直接接触する２個以上の上記立方晶窒化ホウ素粒子を接触体と定義し、上記接触体の全周の長さをＤｉとし、上記立方晶窒化ホウ素粒子が直接接触している接触箇所の数をｎ、並びにその長さをｄkとして、上記接触箇所の合計長さをΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）とすると、以下の関係式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす。このような構成により、焼結体は、強度および寿命を向上させることができる。
［１］本開示の一態様に係る焼結体は、第１相と第２相とを含む焼結体であって、上記第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなり、上記第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなり、上記第２相は、上記第１相の表面の少なくとも一部と接触し、上記焼結体は、互いに隣接し、かつ直接接触する２個以上の上記立方晶窒化ホウ素粒子を接触体と定義し、上記接触体の全周の長さをＤｉとし、上記立方晶窒化ホウ素粒子が直接接触している接触箇所の数をｎ、並びにその長さをｄkとして、上記接触箇所の合計長さをΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）とすると、以下の関係式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす。このような構成により、焼結体は、強度および寿命を向上させることができる。
【0011】
【数2】
【0012】
［２］上記第１相は、上記焼結体中に３０体積％以上５０体積％未満含まれ、以下の関係式（ＩＩ’）を満たすことが好ましい。
【0013】
【数3】
【0014】
これにより、切削工具として用いた場合、難削材の切削においてその仕上げ工程に好適に用いることができる。
【0015】
［３］上記第１相は、上記焼結体中に５０体積％以上７６体積％未満含まれ、以下の関係式（ＩＩ’’）を満たすことが好ましい。
【0016】
【数4】
【0017】
これにより、切削工具として用いた場合、難削材の切削においてその粗仕上げ工程に好適に用いることができる。
【0018】
［４］上記第１相は、上記焼結体中に７６体積％以上１００体積％未満含まれることが好ましい。これにより、切削工具として用いた場合、特に硬い難削材の切削に対して好適に用いることができる。
【0019】
［５］上記焼結体は、さらに第３相を含み、上記第３相は、周期表の４族元素、５族元素、６族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素および酸素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物からなることが好ましい。これにより、より靱性にも優れた焼結体を提供することができる。
【0020】
［６］本開示の一態様に係る焼結体の製造方法は、立方晶窒化ホウ素粒子からなる第１相と、第１材料からなる第２相とを含む焼結体の製造方法であって、上記第１材料で上記立方晶窒化ホウ素粒子を被覆することにより焼結前駆体を得る第１工程と、上記焼結前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得る第２工程とを含み、上記第１材料は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である。このような構成により、強度および寿命が向上する焼結体を製造することができる。
【0021】
［７］上記第１工程は、上記立方晶窒化ホウ素粒子と結合材とを含む粒状の混合体を得る第１プレ工程を含み、上記第１工程において、上記立方晶窒化ホウ素粒子に代えて上記第１プレ工程により得た上記混合体を上記第１材料で被覆することにより上記焼結前駆体を得、上記焼結体は、上記結合材からなる第３相をさらに含み、上記結合材は、周期表の４族元素、５族元素、６族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素および酸素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物からなることが好ましい。これにより強度および寿命とともに、靱性についても性能がより向上する焼結体を製造することができる。
【0022】
［８］上記第２工程は、上記焼結前駆体と上記結合材とを混合することにより混合前駆体を得る第２プレ工程を含み、上記第２工程において、上記焼結前駆体に代えて上記第２プレ工程により得た上記混合前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより上記焼結体を得ることが好ましい。これにより、靱性についてその性能がさらに向上する焼結体を製造することができる。
【0023】
［本願発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の実施形態（以下「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
以下、本発明の実施形態（以下「本実施形態」とも記す）についてさらに詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。
【0024】
ここで、本明細書において「Ａ～Ｂ」という形式の表記は、範囲の上限下限（すなわちＡ以上Ｂ以下）を意味し、Ａにおいて単位の記載がなく、Ｂにおいてのみ単位が記載されている場合、Ａの単位とＢの単位とは同じである。さらに、本明細書において化合物などを化学式で表す場合、原子比を特に限定しないときは従来公知のあらゆる原子比を含むものとし、必ずしも化学量論的範囲のもののみに限定されるものではない。たとえば「ＴｉＣ」と記載されている場合、ＴｉＣを構成する原子数の比はＴｉ：Ｃ＝１：１に限られず、従来公知のあらゆる原子比が含まれる。このことは、「ＴｉＣ」以外の化合物の記載についても同様である。
【0025】
［焼結体］
本実施形態に係る焼結体は、第１相と第２相とを含む。上記第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなり、上記第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなる。
本実施形態に係る焼結体は、第１相と第２相とを含む。上記第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなり、上記第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなる。
【0026】
≪第１相≫
第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなる。立方晶窒化ホウ素粒子は、その平均粒径が０．１～５μｍであることが好ましい。立方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径が０．１μｍ未満の場合、他の粉末と混合する際に凝集しやすいため焼結不良となる傾向があり、立方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径が５μｍを超えると、焼結時に粒成長によって強度が低下する傾向がある。
第１相は、立方晶窒化ホウ素粒子からなる。立方晶窒化ホウ素粒子は、その平均粒径が０．１～５μｍであることが好ましい。立方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径が０．１μｍ未満の場合、他の粉末と混合する際に凝集しやすいため焼結不良となる傾向があり、立方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径が５μｍを超えると、焼結時に粒成長によって強度が低下する傾向がある。
【0027】
立方晶窒化ホウ素粒子の粒径は、応力集中がなく高強度になるという観点から均一であることが好ましい。さらに立方晶窒化ホウ素粒子の粒径は、正規分布を示すことが好ましい。立方晶窒化ホウ素粒子は、二峰性の粒径分布を示すことも好ましい。
【0028】
このような立方晶窒化ホウ素粒子は、焼結体中に３０体積％以上１００体積％未満の割合で含有されることが好ましい。その割合が３０体積％未満では、硬度が低下し耐摩耗性が低下する場合がある。その割合が１００体積％になると第１材料を含まないため、第１材料に基づく特性が得られなくなる。
【0029】
ここで第１相（立方晶窒化ホウ素粒子）は、焼結体中に３０体積％以上５０体積％未満含まれることが好ましい。さらに後述する関係式（ＩＩ）の範囲に含まれる以下の関係式（ＩＩ’）をも満たすことが好ましい。
［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦３ ・・・（ＩＩ’）
この場合、切削工具として用いると難削材の切削においてその仕上げ工程に好適となる。
［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦３ ・・・（ＩＩ’）
この場合、切削工具として用いると難削材の切削においてその仕上げ工程に好適となる。
【0030】
さらに第１相は、焼結体中に５０体積％以上７６体積％未満含まれることが好ましい。特に後述する関係式（ＩＩ）の範囲に含まれる以下の関係式（Ｉ’’）をも満たすことが好ましい。
［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦２０ ・・・（ＩＩ’’）
この場合、切削工具として用いると難削材の切削においてその粗仕上げ工程に好適となる。
［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦２０ ・・・（ＩＩ’’）
この場合、切削工具として用いると難削材の切削においてその粗仕上げ工程に好適となる。
【0031】
第１相は、焼結体中に７６体積％以上１００体積％未満含まれることが好ましい。この場合、切削工具として用いると特に硬い難削材の切削に対して好適となる。
【0032】
立方晶窒化ホウ素粒子の平均粒径、含有量（体積％）は、次のようにして確認することができる。すなわち、アルゴンのイオンビームを用いて焼結体をＣＰ（Cross Section Polisher）加工することにより、平滑な断面を得る。この断面に対し、電界放出型走査電子顕微鏡（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ－ｔｙｐｅ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＦＥ－ＳＥＭ）、商品名：「ＪＳＭ－７８００Ｆ」、日本電子株式会社製）を用いて１００００倍の高倍率で観察することにより、視野中の立方晶窒化ホウ素粒子を特定する。さらに、視野中の立方晶窒化ホウ素粒子すべてについて、画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲｏｏＦ ｖｅｒ．６．５．３」、三谷商事株式会社製）を用いた２値化処理によりこれらの円相当径と面積とを算出し、この円相当径の平均値を平均粒径とし、面積の平均値を含有量とする。ここで本明細書において、ＣＰ加工により得た断面から求められる面積は、その奥行き方向にその面積が連続するものとみなすことにより、上記面積を、体積％を単位とする含有量として表すものとする。
【0033】
≪第２相≫
第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなる。
第２相は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である第１材料からなる。
【0034】
＜第１材料＞
第１材料は、上述のとおりＡｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である。部分安定化ＺｒＯ2とは、従来公知の意味を有するものであり、典型的には、ジルコニア以外の酸化物を固溶させて構造中の酸素空孔を減少させることにより、その結晶構造である立方晶および正方晶が室温でも安定または準安定となるＺｒＯ2をいう。上記酸化物として、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウムなどの希土類酸化物を挙げることができる。部分安定化ＺｒＯ2は、上記酸化物を１種または２種以上含むことができる。ジルコニア以外の酸化物の固溶量は、ＺｒＯ2に対して１～４ｍｏｌ％程度であることが好ましい。
第１材料は、上述のとおりＡｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2である。部分安定化ＺｒＯ2とは、従来公知の意味を有するものであり、典型的には、ジルコニア以外の酸化物を固溶させて構造中の酸素空孔を減少させることにより、その結晶構造である立方晶および正方晶が室温でも安定または準安定となるＺｒＯ2をいう。上記酸化物として、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化イットリウムなどの希土類酸化物を挙げることができる。部分安定化ＺｒＯ2は、上記酸化物を１種または２種以上含むことができる。ジルコニア以外の酸化物の固溶量は、ＺｒＯ2に対して１～４ｍｏｌ％程度であることが好ましい。
【0035】
第１材料（第２相）は、Ａｌ2Ｏ3が部分安定化ＺｒＯ2に対して９０体積％以下含まれることが好ましい。より好ましくは、Ａｌ2Ｏ3は部分安定化ＺｒＯ2に対して５０体積％以下含まれることである。第１材料がこのような構成を有することにより、高硬度、高強度、および高靭性の特性を備えて難削材の高速切削が可能となる。Ａｌ2Ｏ3が部分安定化ＺｒＯ2に対して９０体積％を超える場合、靱性が低下する傾向がある。Ａｌ2Ｏ3の部分安定化ＺｒＯ2に対する体積比率の下限は、５体積％とすればよい。Ａｌ2Ｏ3が部分安定化ＺｒＯ2に対して５体積％未満となる場合、上記のような特性が得られなくなる傾向がある。
【0036】
Ａｌ2Ｏ3は、部分安定化ＺｒＯ2の結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散して存在する。「分散して存在する」とは、微粒のＡｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内のどこかに存在することを意味する。すなわち、Ａｌ2Ｏ3の存在位置は、部分安定化ＺｒＯ2の特定箇所に限定されないことを意味する。
【0037】
Ａｌ2Ｏ3は１μｍ以下の粒子（結晶粒）であることが好ましく、より好ましくは０．５μｍ以下の粒子であり、さらに好ましくは０．１μｍ以下の粒子である。粒径が小さくなればなる程、靭性を向上させる傾向にあるため、粒径の下限は特に限定されないが、微粉になり過ぎると物質そのものの靱性が低下する傾向があるため、０．００５μｍ以上とすることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3は、第１材料中に分散して存在することにより、靭性が飛躍的に向上したものとなるが、これはＡｌ2Ｏ3による組織強靭化に起因するものと考えられる。
【0038】
Ａｌ2Ｏ3の粒径、含有量（体積％）は、上述した立方晶窒化ホウ素粒子のそれらを特定する方法と同じ方法により求めることができる。すなわち、アルゴンのイオンビームを用いて焼結体をＣＰ加工することにより得た平滑な断面に対し、上述したＦＥ－ＳＥＭを用いて１００００倍の倍率で観察し、かつ上述の画像解析ソフトを用いた２値化処理によりＡｌ2Ｏ3の円相当径を算出し、それを平均粒径とすることができる。さらに、画像解析ソフトの２値化処理により算出したＡｌ2Ｏ3の面積を、その含有量（体積％）とすることができる。
【0039】
第１材料についても上記断面に対し、ＦＥ－ＳＥＭを用いて１００００倍の高倍率で観察し、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理により第１材料の円相当径と面積とを算出し、この円相当径を平均粒径とし、面積を含有量（体積％）とすることができる。
【0040】
第１材料は、焼結体中に１０～８０体積％の割合で含有されることが好ましい。その割合が１０体積％未満では、耐摩耗性および耐欠損性が低下する場合がある。その割合が８０体積％を超えると、硬度が低下し耐摩耗性が低下する場合がある。第１材料のより好ましい割合は、２０～６０体積％である。
【0041】
上述のとおり、第１材料は、Ａｌ2Ｏ3が結晶粒界および結晶粒内の両方またはいずれか一方に分散した部分安定化ＺｒＯ2であり、焼結体中で第２相を形成するものである。しかしながら、後述するように通常ＡＴＺは、結合材としても作用するため、第１材料も結合材として作用する場合がある。この場合であっても第１材料は、作用の如何にかかわらず焼結体中で１０～８０体積％の割合で含有されることが好ましい。
【0042】
＜第１材料の製造方法＞
第１材料は、たとえば以下のような中和共沈法またはゾルゲル法によって得ることができる。
第１材料は、たとえば以下のような中和共沈法またはゾルゲル法によって得ることができる。
【0043】
（中和共沈法）
中和共沈法とは、以下の工程Ａおよび工程Ｂを含む方法である。このような方法は、たとえば２０１３年に発表された論文（J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy，Vol.60，No.10，P428-435）に記載されている。
中和共沈法とは、以下の工程Ａおよび工程Ｂを含む方法である。このような方法は、たとえば２０１３年に発表された論文（J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy，Vol.60，No.10，P428-435）に記載されている。
【0044】
（工程Ａ）
ジルコニウム塩とイットリウム塩とアルミニウム塩を用い、ジルコニア（ＺｒＯ2）およびイットリア（Ｙ2Ｏ3）としてのモル比率を９５：５～９９．５：０．５で、しかもイットリアを添加したジルコニアおよびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）としてのモル比率を１０：９０～９５：５となるように混合し、混合溶液を調製する。上記において、ジルコニア（ＺｒＯ2）に固溶される酸化物としてイットリア（Ｙ2Ｏ3）を例示しているが、酸化物はこれのみに限られるものではない。
ジルコニウム塩とイットリウム塩とアルミニウム塩を用い、ジルコニア（ＺｒＯ2）およびイットリア（Ｙ2Ｏ3）としてのモル比率を９５：５～９９．５：０．５で、しかもイットリアを添加したジルコニアおよびアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）としてのモル比率を１０：９０～９５：５となるように混合し、混合溶液を調製する。上記において、ジルコニア（ＺｒＯ2）に固溶される酸化物としてイットリア（Ｙ2Ｏ3）を例示しているが、酸化物はこれのみに限られるものではない。
【0045】
（工程Ｂ）
上記工程Ａで得られた混合溶液にアルカリを添加することにより中和を行ない、ジルコニウムとイットリウムとアルミニウムとを共沈させて沈殿物としての第１材料を得る。当該沈殿物を乾燥させた後、６５０～７５０℃で７～１２時間熱処理し、さらに８５０～９５０℃で０．５～３時間仮焼し、かつボールミルなどによって粉砕する。これにより、Ｙ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2－Ａｌ2Ｏ3固溶体粉末からなる第１材料の粉末を製造することができる。
上記工程Ａで得られた混合溶液にアルカリを添加することにより中和を行ない、ジルコニウムとイットリウムとアルミニウムとを共沈させて沈殿物としての第１材料を得る。当該沈殿物を乾燥させた後、６５０～７５０℃で７～１２時間熱処理し、さらに８５０～９５０℃で０．５～３時間仮焼し、かつボールミルなどによって粉砕する。これにより、Ｙ2Ｏ3安定化ＺｒＯ2－Ａｌ2Ｏ3固溶体粉末からなる第１材料の粉末を製造することができる。
【0046】
ここで、上記工程Ａのジルコニウム塩としては、オキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2）、オキシ硝酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＮＯ3）2）などを挙げることができる。イットリウム塩としては、塩化イットリウム（ＹＣｌ3）、硝酸イットリウム（Ｙ（ＮＯ3）3）などを挙げることができる。アルミニウム塩としては、塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）などを挙げることができる。混合溶液とする溶媒としては、硝酸、塩酸などを挙げることができる。
【0047】
（ゾルゲル法）
ゾルゲル法とは、以下の工程Ｘを含む方法である。このような方法は、たとえば２０１１年に発表された論文（J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy，Vol.58，No.12，P727-732）に記載されている。
ゾルゲル法とは、以下の工程Ｘを含む方法である。このような方法は、たとえば２０１１年に発表された論文（J. Jpn. Soc. Powder Powder Metallurgy，Vol.58，No.12，P727-732）に記載されている。
【0048】
（工程Ｘ）
ゾルゲル法を用いてＺｒＯ2に対して０．３～３．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2７０～８０ｍｏｌ％に対し、２０～３０ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3を添加してなる固溶体粉体としての第１材料を調製する。次いで、この固溶体粉体を結晶化温度以上で仮焼し、かつボールミルなどによって粉砕することにより、結晶質のＺｒＯ2固溶体粉末からなる第１材料の粉末を調製することができる。
ゾルゲル法を用いてＺｒＯ2に対して０．３～３．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2７０～８０ｍｏｌ％に対し、２０～３０ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3を添加してなる固溶体粉体としての第１材料を調製する。次いで、この固溶体粉体を結晶化温度以上で仮焼し、かつボールミルなどによって粉砕することにより、結晶質のＺｒＯ2固溶体粉末からなる第１材料の粉末を調製することができる。
【0049】
（その他の方法）
第１材料は、上記の２方法以外の方法によっても得ることができる。すなわち、部分安定化ＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とをビーズミルまたはボールミルのような粉砕機を用いてエタノールなどの溶媒中で混合することによりスラリーを得る。次いで、このスラリーを用いて造粒することにより造粒物としての第１材料を得ることができる。造粒手段は特に限定されず、溶融造粒、噴霧造粒などを挙げることができる。
第１材料は、上記の２方法以外の方法によっても得ることができる。すなわち、部分安定化ＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とをビーズミルまたはボールミルのような粉砕機を用いてエタノールなどの溶媒中で混合することによりスラリーを得る。次いで、このスラリーを用いて造粒することにより造粒物としての第１材料を得ることができる。造粒手段は特に限定されず、溶融造粒、噴霧造粒などを挙げることができる。
【0050】
この造粒物に対し、次のような方法で強度を向上させる。さらにボールミルなどによって粉砕することにより、第１材料の粉末を調製することができる。
（１）熱処理炉（たとえば１０００℃、真空中、３時間）で焼結する。
（２）造粒物の前駆段階の上記スラリーにバインダー（たとえば一般的バインダーであるＰＶＢ（ポリビニルブチラール））を１０質量％添加する。
（１）熱処理炉（たとえば１０００℃、真空中、３時間）で焼結する。
（２）造粒物の前駆段階の上記スラリーにバインダー（たとえば一般的バインダーであるＰＶＢ（ポリビニルブチラール））を１０質量％添加する。
【0051】
≪第１相と第２相との関係≫
第２相は、第１相の表面の少なくとも一部と接触する。これにより、立方晶窒化ホウ素粒子同士が直接接触することを抑制することができる傾向にあり、もって焼結体の強度および寿命を向上させることができる。その理由は、次のとおりであると考えられる。すなわちｃＢＮは、元来焼結性が低いためｃＢＮ同士が接触しているとｃＢＮ粒子間、ｃＢＮ粒子の３重点に隙間が生じやすい。一方、ＡＴＺ、Ａｌ2Ｏ3などは焼結性が良く、焼結体組織に隙間が残存しにくい。このため、第２相を第１相の表面の少なくとも一部と接触させ、焼結体組織に隙間が残存しないようにすることにより、焼結体の緻密性が向上し、これにより焼結体の強度および寿命を向上させることができると考えられる。第２相は、本開示の効果を奏する限り、第１相の表面の一部と接触してもよく、全部と接触してもよい。さらに、本開示の効果を奏する限り、その接触比率は限定されるべきではない。
第２相は、第１相の表面の少なくとも一部と接触する。これにより、立方晶窒化ホウ素粒子同士が直接接触することを抑制することができる傾向にあり、もって焼結体の強度および寿命を向上させることができる。その理由は、次のとおりであると考えられる。すなわちｃＢＮは、元来焼結性が低いためｃＢＮ同士が接触しているとｃＢＮ粒子間、ｃＢＮ粒子の３重点に隙間が生じやすい。一方、ＡＴＺ、Ａｌ2Ｏ3などは焼結性が良く、焼結体組織に隙間が残存しにくい。このため、第２相を第１相の表面の少なくとも一部と接触させ、焼結体組織に隙間が残存しないようにすることにより、焼結体の緻密性が向上し、これにより焼結体の強度および寿命を向上させることができると考えられる。第２相は、本開示の効果を奏する限り、第１相の表面の一部と接触してもよく、全部と接触してもよい。さらに、本開示の効果を奏する限り、その接触比率は限定されるべきではない。
【0052】
本実施形態に係る焼結体は、互いに隣接し、かつ直接接触する２個以上の上記立方晶窒化ホウ素粒子を接触体と定義し、上記接触体の全周の長さをＤｉとし、上記立方晶窒化ホウ素粒子が直接接触している接触箇所の数をｎ、並びにその長さをｄkとして、上記接触箇所の合計長さをΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）とすると、以下の関係式（Ｉ）、（ＩＩ）を満たす。
【0053】
【数5】
【0054】
ここでΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）は、ｄ1＋ｄ2＋ｄ3＋・・・＋ｄnを意味する。ｎは自然数である。
【0055】
立方晶窒化ホウ素粒子同士が直接接触することが抑制される場合に、上記（Ｉ）、（ＩＩ）式は満たされる。このため、上記（Ｉ）、（ＩＩ）式を満たす焼結体は、強度および寿命が向上する。以下の説明において上記（ＩＩ）式の［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００を「ｃＢＮ接触比率（％）」とも記す。
【0056】
ここで、立方晶窒化ホウ素粒子が焼結体中に３０体積％以上５０体積％未満含まれる場合、ｃＢＮ接触比率（％）は、３以下であることが好ましく、１以下であることがより好ましく、最も好ましくは、０．５以下である。立方晶窒化ホウ素粒子が焼結体中に５０体積％以上７６体積％未満含まれる場合、ｃＢＮ接触比率（％）は、２０以下であることが好ましく、１５以下であることがより好ましく、最も好ましくは、１０以下である。立方晶窒化ホウ素粒子が焼結体中に７６体積％以上１００体積％未満含まれる場合、ｃＢＮ接触比率（％）は、５０以下であることが好ましく、４０以下であることがより好ましく、最も好ましくは、３０以下である。ｃＢＮ接触比率（％）の下限値は、理想値として０である。ｃＢＮ接触比率（％）が５０を超えると、焼結体における強度の向上効果が不十分となる傾向がある。
【0057】
ｃＢＮ接触比率（％）の算出方法は以下のとおりである。すなわち、まず上述した焼結体のＣＰ加工した断面において上記ＦＥ－ＳＥＭを用いて１００００倍の倍率で観察した観察像に対し、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ粒子を特定する。次に、特定したｃＢＮ粒子に関し、互いに隣接し、かつ直接接触する２個以上のｃＢＮ粒子を接触体と定義し、この接触体の外郭線を描出する。その後、この外郭線を辿ることにより、接触体の全周の長さをＤｉとして求める。さらに、接触体のｃＢＮ粒子が相互に直接接触している接触箇所を手入力により線として描出するととともに、その接触箇所の数をｎ、並びにその長さをｄkとして、上記接触箇所の合計長さをΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）として求める。この合計長さΣｄk（但し、ｋ＝１～ｎ）を２倍にした値を求めた上で、その値を上記Ｄｉに加算することによりＤｉｉを求める（Ｄｉｉ＝Ｄｉ＋（２×Σｄk（但し、ｋ＝１～ｎ））。
【0058】
以上から、ｃＢＮ接触比率（％）は［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００の式に、ＤｉおよびＤｉｉとして求めた値をそれぞれ代入することによって算出することができる。ｃＢＮ接触比率（％）は、上記観察像に現れたすべてのｃＢＮ粒子のうち、接触体の状態のものすべてに対してＤｉおよびＤｉｉを求め、これを上記式に代入することにより得られる値の平均値とすることができる。
【0059】
＜第１相と第２相との接触比率＞
上述のとおり、第２相は、第１相の表面の少なくとも一部と接触する。この第１相と第２相との接触比率（％）は、以下の方法により算出することができる。すなわち、上述した焼結体のＣＰ加工した断面における上記ＦＥ－ＳＥＭを用いて１００００倍の倍率で観察した観察像に対し、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ粒子（第１相）およびこれを被覆する第１材料（第２相）を特定する（上記画像解析ソフトの輪郭線モードを使用）。特定したｃＢＮ粒子に関し、まず単体（他のｃＢＮ粒子と接触しない状態）で存在する場合にはその周を描出し、２個以上が相互に接触することにより集合体（ｃＢＮ粒子以外の成分を含まないものとする）を形成している場合には、この集合体の外郭線を描出する。次いで、この外郭線および上記単体の周の長さの合計をｃＢＮ粒子の合計長さＬBとして求める。さらに、上記外郭線および上記単体の周のうち、第１材料（第２相）が上記単体および上記集合体にそれぞれ直接接触し、この接触している部分の長さの合計を第１材料（第２相）の合計長さＬAとして求める。
上述のとおり、第２相は、第１相の表面の少なくとも一部と接触する。この第１相と第２相との接触比率（％）は、以下の方法により算出することができる。すなわち、上述した焼結体のＣＰ加工した断面における上記ＦＥ－ＳＥＭを用いて１００００倍の倍率で観察した観察像に対し、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ粒子（第１相）およびこれを被覆する第１材料（第２相）を特定する（上記画像解析ソフトの輪郭線モードを使用）。特定したｃＢＮ粒子に関し、まず単体（他のｃＢＮ粒子と接触しない状態）で存在する場合にはその周を描出し、２個以上が相互に接触することにより集合体（ｃＢＮ粒子以外の成分を含まないものとする）を形成している場合には、この集合体の外郭線を描出する。次いで、この外郭線および上記単体の周の長さの合計をｃＢＮ粒子の合計長さＬBとして求める。さらに、上記外郭線および上記単体の周のうち、第１材料（第２相）が上記単体および上記集合体にそれぞれ直接接触し、この接触している部分の長さの合計を第１材料（第２相）の合計長さＬAとして求める。
【0060】
以上から、第１相と第２相との接触比率（％）は、（ＬA／ＬB）×１００の式に、ＬAおよびＬBとして求めた値をそれぞれ代入することによって算出することができる。第１相と第２相との接触比率（％）は、上記観察像に現れたすべてのｃＢＮ粒子、およびこれを被覆する第１材料のすべてを対象としてＬAおよびＬBを求め、これを上記式に代入することにより得ることができる。このとき第１相と第２相との接触比率（％）は、８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることが最も好ましい。第１相と第２相との接触比率（％）の上限は、１００％である。ここで焼結体に含まれる第１材料は、結合材として作用している場合であっても、第１相と接触している接触部分を第１材料の合計長さＬAに含むものとする。
【0061】
≪第３相≫
焼結体は、さらに第３相を含むことが好ましい。この第３相は、具体的には周期表の４族元素、５族元素、６族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素および酸素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物からなることが好ましい。このような第３相は、結合材として作用する。これにより、靱性にもより優れた焼結体を提供することができる。
焼結体は、さらに第３相を含むことが好ましい。この第３相は、具体的には周期表の４族元素、５族元素、６族元素、ＡｌおよびＳｉからなる群より選ばれる少なくとも１種の元素と、炭素、窒素および酸素からなる群より選ばれる少なくとも１種の元素とからなる少なくとも１種の化合物からなることが好ましい。このような第３相は、結合材として作用する。これにより、靱性にもより優れた焼結体を提供することができる。
【0062】
結合材は、たとえばＡｌ2Ｏ3、ＭｇＯ、ＳｅＯ、Ｙ2Ｏ3、ＨｆＯ、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＢ2、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ2、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＮ、ＡｌＯＮ、ＡｌＢ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＶＣ、ＶＮ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＣｒＣ、ＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎ、ＭｏＣ、ＷＣなどの化合物からなり、この化合物を１種単独あるいは２種以上組合わせて構成することができる。
【0063】
結合材は、０．０５～５μｍの平均粒径を有することが好ましい。結合材の平均粒径が０．０５μｍ未満の場合、他の粉末と混合する際、凝集しやすいため焼結不良となる傾向があり、結合材の平均粒径が５μｍを超えると、焼結時粒成長により強度が低下する傾向がある。
【0064】
さらに結合材は、第３相として焼結体中に５～５０体積％の割合で含有されることが好ましい。その割合が５体積％未満では、焼結体の強度が十分に向上しない場合がある。その割合が５０体積％を超えると、ｃＢＮ粒子の割合が低下するため焼結体の硬度が低下する場合がある。結合材（第３相）のより好ましい割合は、１０～３０体積％である。結合材の平均粒径についても、ｃＢＮ粒子と同じ方法により求めることができる。
【0065】
本実施形態に係る焼結体は、その強度が１．５ＧＰａ以上であることが好ましい。この強度は、曲げ強度σを意味する。曲げ強度σは、スパン長さ８ｍｍ、クロスヘッドの送り０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件の下、三点曲げ強度測定機（商品名：「ＡＧ－Ｘｐｌｕｓ」、株式会社島津製作所製）により測定された三点曲げ強度の値で示される。焼結体の強度は、１．５５ＧＰａ以上であることがより好ましい。焼結体の強度の上限は、特に限定すべきではないが、焼結体の原料に基づけば２．５ＧＰａ以下であることが妥当である。
【0066】
焼結体を構成する第１相（ｃＢＮ）、第２相（第１材料）、第３相（結合材）などの各成分組成およびその含有割合は、上記断面に対してＦＥ－ＳＥＭを用いて１００００倍の高倍率で観察した観察像を対象とし、ＦＥ－ＳＥＭに付帯するエネルギー分散型Ｘ線検出器（ＥＤＸ）の一種であるシリコンドリフト検出器（ＳＤＤ、商品名：「Ａｐｏｌｌｏ ＸＦ」、ＥＤＡＸ Ｉｎｃ製）を用いて分析することにより求めることもできる。
【0067】
［焼結体の製造方法］
本実施形態に係る焼結体の製造方法は、立方晶窒化ホウ素粒子からなる第１相と、第１材料からなる第２相とを含む焼結体の製造方法である。焼結体の製造方法は、第１材料で立方晶窒化ホウ素粒子を被覆することにより焼結前駆体を得る第１工程と、焼結前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得る第２工程とを含む。
本実施形態に係る焼結体の製造方法は、立方晶窒化ホウ素粒子からなる第１相と、第１材料からなる第２相とを含む焼結体の製造方法である。焼結体の製造方法は、第１材料で立方晶窒化ホウ素粒子を被覆することにより焼結前駆体を得る第１工程と、焼結前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得る第２工程とを含む。
【0068】
≪第１工程≫
第１工程は、第１材料で立方晶窒化ホウ素粒子を被覆することにより焼結前駆体を得る工程である。第１材料および立方晶窒化ホウ素粒子については上述したとおりであるので、説明を省略する。
第１工程は、第１材料で立方晶窒化ホウ素粒子を被覆することにより焼結前駆体を得る工程である。第１材料および立方晶窒化ホウ素粒子については上述したとおりであるので、説明を省略する。
【0069】
＜第１工程の具体的方法＞
本実施形態では第１工程において、上述のように第１材料で立方晶窒化ホウ素粒子（ｃＢＮ粒子）を被覆することにより焼結前駆体を得ることができる。焼結前駆体は、たとえばゾルゲル法を用いた以下の方法によって得ることができる。
本実施形態では第１工程において、上述のように第１材料で立方晶窒化ホウ素粒子（ｃＢＮ粒子）を被覆することにより焼結前駆体を得ることができる。焼結前駆体は、たとえばゾルゲル法を用いた以下の方法によって得ることができる。
【0070】
すなわち、まずＺｒ－ｉ－（ＯＣ3Ｈ7）4、Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3、Ｙ（ＯＣ3Ｈ7）3、および焼結体中の含有量が３０体積％以上１００体積％未満となるように調整した所定量のｃＢＮ粒子をキシレン中で２時間混合処理した後、ＮＨ4ＯＨを添加することにより第１混合液を得る。次いで、第１混合液を７０～８０℃で２４時間還流することによって第１加水分解生成物を得る。この第１加水分解生成物を遠心分離した後、熱水で洗浄し、続いて真空中１２０℃で乾燥することにより焼結前駆体を得る。本ゾルゲル法により、ＺｒＯ2に対して０．３～３．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７０～８０ｍｏｌ％に、２０～３０ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体（ＡＴＺ）としての第１材料でｃＢＮ粒子を被覆した焼結前駆体を調製することができる。
【0071】
＜第１プレ工程＞
さらに第１工程は、立方晶窒化ホウ素粒子と結合材とを含む粒状の混合体を得る第１プレ工程を含むことが好ましい。この場合、上記第１工程において、立方晶窒化ホウ素粒子に代えて第１プレ工程により得た混合体を第１材料で被覆することにより焼結前駆体を得ることとなる。上記結合材については上述したとおりであるので、説明を省略する。
さらに第１工程は、立方晶窒化ホウ素粒子と結合材とを含む粒状の混合体を得る第１プレ工程を含むことが好ましい。この場合、上記第１工程において、立方晶窒化ホウ素粒子に代えて第１プレ工程により得た混合体を第１材料で被覆することにより焼結前駆体を得ることとなる。上記結合材については上述したとおりであるので、説明を省略する。
【0072】
第１プレ工程では、具体的には、まず上述した中和共沈法などの公知の方法を用いることにより、第１材料の粉末を調製する。この第１材料の粉末は、結合材としても機能する。次に、第１材料の粉末と、立方晶窒化ホウ素粒子とを所定の容器に添加し、混合することにより粒状の混合体を得る。この粒状の混合体（所定量）、Ｚｒ－ｉ－（ＯＣ3Ｈ7）4、Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3およびＹ（ＯＣ3Ｈ7）3をキシレン中で２時間混合処理した後、ＮＨ4ＯＨを添加することにより第２混合液を得る。次いで、第２混合液を７０～８０℃で２４時間還流することによって第２加水分解生成物を得る。この第２加水分解生成物を遠心分離した後、熱水で洗浄し、続いて真空中１２０℃で乾燥することにより焼結前駆体を得る。本ゾルゲル法により、ＺｒＯ2に対して０．３～３．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７０～８０ｍｏｌ％に、２０～３０ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体（ＡＴＺ）としての第１材料でｃＢＮ粒子を被覆した焼結前駆体を調製することができる。
【0073】
その後、上記焼結前駆体に対しては、後述する第２工程を行なう前に所定の形状に成型するとともに乾燥させ、かつ７００～９００℃で仮焼することが好ましい。
【0074】
≪第２工程≫
第２工程は、焼結前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得る工程である。第２工程では、上記焼結前駆体を５ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することがより好ましい。これにより、その強度および寿命が極めて向上する焼結体を製造することができる。
第２工程は、焼結前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得る工程である。第２工程では、上記焼結前駆体を５ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することがより好ましい。これにより、その強度および寿命が極めて向上する焼結体を製造することができる。
【0075】
この場合の具体的な焼結条件は以下のとおりである。すなわち、１０００～１７００℃の温度および５～２０ＧＰａの圧力で５～６０分間保持することにより上記焼結前駆体を焼結する。焼結方法は特に限定されないが、ホットプレス、超高圧プレスなどを用いることができる。
【0076】
特に圧力が５～２０ＧＰａとなる超高圧下で行なう場合、ガス雰囲気を真空とすることがより好ましい。このとき、昇温速度は５０～１５０℃／ｍｉｎとする。
【0077】
第２工程におけるより好ましい焼結条件は、真空中で昇温速度を５０～１５０℃／分とし、圧力を５～２０ＧＰａ以下とし、焼結温度を１０００～１７００℃とし、保持時間を５～６０分とする条件である。
【0078】
＜第２プレ工程＞
第２工程は、焼結前駆体と結合材とを混合することにより混合前駆体を得る第２プレ工程を含むことが好ましい。この場合、第２工程において、焼結前駆体に代えて上記第２プレ工程により得た混合前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得ることとなる。混合前駆体の焼結条件は、上述した焼結前駆体と同じであってよい。
第２工程は、焼結前駆体と結合材とを混合することにより混合前駆体を得る第２プレ工程を含むことが好ましい。この場合、第２工程において、焼結前駆体に代えて上記第２プレ工程により得た混合前駆体を１ＧＰａより高く２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得ることとなる。混合前駆体の焼結条件は、上述した焼結前駆体と同じであってよい。
【0079】
ここで本実施形態に係る焼結体の製造方法は、第２プレ工程を含む場合にも、第２工程において上記混合前駆体を５ＧＰａ以上２０ＧＰａ以下の圧力で焼結することにより焼結体を得ることがより好ましい。これにより、その強度および寿命が極めて向上する焼結体を製造することができる。
【0080】
このときの混合前駆体の焼結条件は、上述した焼結前駆体と同じであってよい。すなわち、１０００～１７００℃の温度および５～２０ＧＰａの超高圧下で５～６０分間保持することにより焼結する。焼結方法は特に限定されず、ホットプレス、超高圧プレスなどを用いることができる。
【0081】
特に圧力が５～２０ＧＰａの超高圧下で行なう場合、ガス雰囲気を真空とすることがより好ましい。このとき、昇温速度は５０～１５０℃／ｍｉｎとする。
【0082】
混合前駆体の好ましい焼結条件は、真空中で昇温速度を５０～１５０℃／分とし、圧力を５～２０ＧＰａ以下とし、焼結温度を１０００～１７００℃とし、保持時間を５～６０分とする条件である。
【0083】
第２プレ工程において用いる結合材は、第１プレ工程に用いる結合材として説明したものと同じである。
【0084】
以上により、本実施形態に係る焼結体の製造方法は、強度および寿命が向上する焼結体を製造することができる。
【実施例】
【0085】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【0086】
［実施例１］
≪焼結体の製造≫
＜試料１１＞
（第１工程）
原料として、ｃＢＮ粒子と第１材料の粉末とを準備する。まずｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が４０体積％となる量準備する。特にｃＢＮ粒子を、超音波分散装置を用いて３０分間、分散することにより均一な状態として準備する。なぜなら、このｃＢＮ粒子は、３μｍの平均粒径を有するものが全体の７０質量％を占め、０．５μｍの平均粒径を有するものが全体の３０質量％を占める。このため、上記ｃＢＮ粒子は二峰性の粒径分布を有するからである。第１材料の粉末は、上述した中和共沈法を用いて製造されたＡＴＺ粉末（第一稀元素化学工業株式会社製）である。この第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が３５体積％となる量準備する。上記第１材料の粉末に対しては予め３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼し、粉砕した上で上述の量を準備する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
≪焼結体の製造≫
＜試料１１＞
（第１工程）
原料として、ｃＢＮ粒子と第１材料の粉末とを準備する。まずｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が４０体積％となる量準備する。特にｃＢＮ粒子を、超音波分散装置を用いて３０分間、分散することにより均一な状態として準備する。なぜなら、このｃＢＮ粒子は、３μｍの平均粒径を有するものが全体の７０質量％を占め、０．５μｍの平均粒径を有するものが全体の３０質量％を占める。このため、上記ｃＢＮ粒子は二峰性の粒径分布を有するからである。第１材料の粉末は、上述した中和共沈法を用いて製造されたＡＴＺ粉末（第一稀元素化学工業株式会社製）である。この第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が３５体積％となる量準備する。上記第１材料の粉末に対しては予め３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼し、粉砕した上で上述の量を準備する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
【0087】
次に、このｃＢＮ粒子および第１材料の粉末を混合することにより粒状の混合体を得る（第１プレ工程）。この粒状の混合体（焼結体中に占める含有量は７５体積％）、Ｚｒ－ｉ－（ＯＣ3Ｈ7）4、Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3およびＹ（ＯＣ3Ｈ7）3をキシレン中で２時間混合処理した後、ＮＨ4ＯＨを添加することにより混合液を得る。次いで、窒素ガスフロー１００ｍＬ／分、水温７０℃の条件で２４時間還流することによって、加水分解生成物を得る。この加水分解生成物を遠心分離した後、熱水で洗浄し、真空中１２０℃で乾燥することにより焼結前駆体を得る。これにより、ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料で、第１材料の粉末およびｃＢＮ粒子を被覆した焼結前駆体を調製する。
【0088】
ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料は、焼結体中において第２相（第１材料）となり、その含有量は焼結体中で２５体積％を占める。その後、この焼結前駆体を７０℃で乾燥し、続いて３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼する。
【0089】
（第２工程）
さらに、上記焼結前駆体に対して後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、上述した超高圧プレス法を用いて超高圧下において焼結する。具体的には、真空下、昇温速度１５０℃／分、圧力７ＧＰａ、焼結温度１５００℃および保持時間６０分とする条件で焼結することにより試料１１の焼結体を得る。
さらに、上記焼結前駆体に対して後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、上述した超高圧プレス法を用いて超高圧下において焼結する。具体的には、真空下、昇温速度１５０℃／分、圧力７ＧＰａ、焼結温度１５００℃および保持時間６０分とする条件で焼結することにより試料１１の焼結体を得る。
【0090】
＜試料１２＞
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で４０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で４０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
【0091】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１２の焼結体を得る。試料１２において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は２０体積％である。
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１２の焼結体を得る。試料１２において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は２０体積％である。
【0092】
＜試料１３＞
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で４５体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で４５体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
【0093】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１３の焼結体を得る。試料１３において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１３の焼結体を得る。試料１３において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0094】
＜試料１４＞
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＡｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）を、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末およびＡｌ2Ｏ3粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＡｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）を、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末およびＡｌ2Ｏ3粉末が、結合材として作用する。
【0095】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１４の焼結体を得る。試料１４において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１４の焼結体を得る。試料１４において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0096】
＜試料１５＞
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＴｉＮ粉末（商品名：「ＴｉＮ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末およびＴｉＮ粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＴｉＮ粉末（商品名：「ＴｉＮ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末およびＴｉＮ粉末が、結合材として作用する。
【0097】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１５の焼結体を得る。試料１５において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１５の焼結体を得る。試料１５において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0098】
＜試料１６＞
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＴｉＣ粉末（商品名：「ＴｉＣ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末およびＴｉＣ粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＴｉＣ粉末（商品名：「ＴｉＣ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。上記第１材料の粉末およびＴｉＣ粉末が、結合材として作用する。
【0099】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１６の焼結体を得る。試料１６において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１６の焼結体を得る。試料１６において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0100】
＜試料１７＞
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＡｌＯＮ粉末を、以下の方法により製造することにより、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。ＡｌＯＮ粉末の製造においては、まずＡｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）およびｈＡｌＮ（株式会社トクヤマ製、Ｅグレード）を、３：２の体積比率でボールミルを用いて混合することにより混合体を得る。次いで、この混合体に対し窒素雰囲気下、３０ｋＰａ、４００℃の条件で１時間保持し、さらに温度を１８５０℃として３時間保持することにより熱処理を行なう。このときの昇温速度をいずれも１０℃／ｍｉｎとする。上記熱処理後、混合体を粉砕するとともに１５０μの篩を通過させることにより、ＡｌＯＮ粉末を得る。上記第１材料の粉末およびＡｌＯＮ粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料１１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で２５体積％となる量準備し、さらにＡｌＯＮ粉末を、以下の方法により製造することにより、その含有量が焼結体中で２０体積％となる量準備し、それ以外は試料１１と同じとして焼結前駆体を調製する。ＡｌＯＮ粉末の製造においては、まずＡｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）およびｈＡｌＮ（株式会社トクヤマ製、Ｅグレード）を、３：２の体積比率でボールミルを用いて混合することにより混合体を得る。次いで、この混合体に対し窒素雰囲気下、３０ｋＰａ、４００℃の条件で１時間保持し、さらに温度を１８５０℃として３時間保持することにより熱処理を行なう。このときの昇温速度をいずれも１０℃／ｍｉｎとする。上記熱処理後、混合体を粉砕するとともに１５０μの篩を通過させることにより、ＡｌＯＮ粉末を得る。上記第１材料の粉末およびＡｌＯＮ粉末が、結合材として作用する。
【0101】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１７の焼結体を得る。試料１７において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料１１と同じ焼結条件で焼結することにより試料１７の焼結体を得る。試料１７において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0102】
＜試料１８＞
原料として、試料１１で用いたのと同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が４０体積％となる量準備する。さらに、試料１１で用いたのと同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が６０体積％となる量準備する。
原料として、試料１１で用いたのと同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が４０体積％となる量準備する。さらに、試料１１で用いたのと同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が６０体積％となる量準備する。
【0103】
このｃＢＮ粒子および第１材料の粉末を混合した後、この混合体を７０℃で乾燥し、続いて３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼する。さらに後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、試料１１の第２工程と同じ焼結条件で焼結することにより試料１８の焼結体を得る。したがって試料１８の焼結体は、第１材料でｃＢＮ粒子を被覆する工程を経ておらず、もって［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦３を満たすことが困難となる。
【0104】
≪試料１１～試料１８の評価≫
＜各成分の含有量＞
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述したようにＣＰ加工を施し、その断面を上記ＦＥ－ＳＥＭで観察することにより、焼結体中のｃＢＮ（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の領域をそれぞれ特定するとともに、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量をそれぞれ算出する。その結果、試料１１～試料１８の焼結体におけるｃＢＮ（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量は、表１に示すとおりであって原料と一致することを確認することができる。表１において「第１材料（第２相）の含有量」は、「被覆ＡＴＺ量」として示されている。なお、第１材料（第２相）および結合材（第３相）がいずれもＡＴＺの場合、表中の「被覆ＡＴＺ量」および「結合材量」におけるＡＴＺの数値は、それぞれの含有量が原料と一致するものと推定して表した推定値である。
＜各成分の含有量＞
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述したようにＣＰ加工を施し、その断面を上記ＦＥ－ＳＥＭで観察することにより、焼結体中のｃＢＮ（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の領域をそれぞれ特定するとともに、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量をそれぞれ算出する。その結果、試料１１～試料１８の焼結体におけるｃＢＮ（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量は、表１に示すとおりであって原料と一致することを確認することができる。表１において「第１材料（第２相）の含有量」は、「被覆ＡＴＺ量」として示されている。なお、第１材料（第２相）および結合材（第３相）がいずれもＡＴＺの場合、表中の「被覆ＡＴＺ量」および「結合材量」におけるＡＴＺの数値は、それぞれの含有量が原料と一致するものと推定して表した推定値である。
【0105】
＜ｃＢＮ接触比率＞
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述した方法を用いてｃＢＮ接触比率を算出する。すなわち、試料１１～試料１８の焼結体について、上述のＣＰ加工した断面に対して上記電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡像から、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ粒子をそれぞれ特定し、その距離ＤｉおよびＤｉｉを求める。このＤｉおよびＤｉｉの値を［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００の式に代入することによりｃＢＮ接触比率を算出する。その結果についても表１に示す。
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述した方法を用いてｃＢＮ接触比率を算出する。すなわち、試料１１～試料１８の焼結体について、上述のＣＰ加工した断面に対して上記電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡像から、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ粒子をそれぞれ特定し、その距離ＤｉおよびＤｉｉを求める。このＤｉおよびＤｉｉの値を［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００の式に代入することによりｃＢＮ接触比率を算出する。その結果についても表１に示す。
【0106】
＜第１相と第２相との接触比率＞
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述した方法を用いて第１相と第２相との接触比率を算出する。すなわち、試料１１～試料１８の焼結体について、上述のＣＰ加工した断面に対して上記電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡像から、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ粒子および第１材料をそれぞれ特定し、その合計長さＬAおよびＬBを求める。このＬAおよびＬBの値を（ＬA／ＬB）×１００の式に代入することにより第１相と第２相との接触比率（％）を算出する。その結果についても表１に示す。
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述した方法を用いて第１相と第２相との接触比率を算出する。すなわち、試料１１～試料１８の焼結体について、上述のＣＰ加工した断面に対して上記電子顕微鏡を用いて観察した顕微鏡像から、上記画像解析ソフトを用いた２値化処理によりｃＢＮ粒子および第１材料をそれぞれ特定し、その合計長さＬAおよびＬBを求める。このＬAおよびＬBの値を（ＬA／ＬB）×１００の式に代入することにより第１相と第２相との接触比率（％）を算出する。その結果についても表１に示す。
【0107】
＜強度（曲げ強度σ）＞
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述した方法を用いて強度を測定する。すなわち、試料１１～試料１８の焼結体に対し、スパン長さ８ｍｍ、クロスヘッドの送り０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件の下、三点曲げ強度測定機（商品名：「ＡＧ－Ｘｐｌｕｓ」、株式会社島津製作所製）により三点曲げ強度の値（単位はＧＰａ）を求める。その結果についても表１に示す。
試料１１～試料１８の焼結体に対し、上述した方法を用いて強度を測定する。すなわち、試料１１～試料１８の焼結体に対し、スパン長さ８ｍｍ、クロスヘッドの送り０．５ｍｍ／ｍｉｎの条件の下、三点曲げ強度測定機（商品名：「ＡＧ－Ｘｐｌｕｓ」、株式会社島津製作所製）により三点曲げ強度の値（単位はＧＰａ）を求める。その結果についても表１に示す。
【0108】
＜切削試験＞
さらに試料１１～試料１８の焼結体を仕上げ加工することにより、ＣＮＧＡ１２０４０８、ネガランド角度１５°、ネガランド幅０．１２ｍｍの形状の切削工具を作製し、以下の切削条件で高速切削の切削試験を行なう。
さらに試料１１～試料１８の焼結体を仕上げ加工することにより、ＣＮＧＡ１２０４０８、ネガランド角度１５°、ネガランド幅０．１２ｍｍの形状の切削工具を作製し、以下の切削条件で高速切削の切削試験を行なう。
【0109】
（切削条件）
切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．２８ｍｍ
切込み：０．４ｍｍ
湿式／乾式：湿式（クーラント：エマルジョン）
装置：ＬＢ４０００（オークマ株式会社製、ＥＷＮ６８－１５０ＣＫＢ６のホルダを使用）
被削材：遠心鋳造鋳鉄（緻密パーライトの組織を有し、ネズミ鋳鉄の化学組成を有する）
被削材の形状：円筒状（外径φ８５ｍｍ）。
切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．２８ｍｍ
切込み：０．４ｍｍ
湿式／乾式：湿式（クーラント：エマルジョン）
装置：ＬＢ４０００（オークマ株式会社製、ＥＷＮ６８－１５０ＣＫＢ６のホルダを使用）
被削材：遠心鋳造鋳鉄（緻密パーライトの組織を有し、ネズミ鋳鉄の化学組成を有する）
被削材の形状：円筒状（外径φ８５ｍｍ）。
【0110】
（試験の内容）
試料１１～試料１８の切削工具に対し、２００μｍ以上の大きさの欠損が発生するまでに切削できる切削距離（ｋｍ）を測定する。この切削距離が長い程、切削工具は長寿命であると評価することができる。その結果を表１に示す。
試料１１～試料１８の切削工具に対し、２００μｍ以上の大きさの欠損が発生するまでに切削できる切削距離（ｋｍ）を測定する。この切削距離が長い程、切削工具は長寿命であると評価することができる。その結果を表１に示す。
【0111】
【表1】
【0112】
（考察）
表１に示すように、本開示の焼結体の製造方法により製造される試料１１～試料１７を用いた切削工具は、第２相が第１相の表面の少なくとも一部と接触し、［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦５０かつ［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦３の関係式を満たす。これにより試料１８の焼結体を用いた切削工具に比して強度および寿命が向上することが理解される。
表１に示すように、本開示の焼結体の製造方法により製造される試料１１～試料１７を用いた切削工具は、第２相が第１相の表面の少なくとも一部と接触し、［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦５０かつ［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦３の関係式を満たす。これにより試料１８の焼結体を用いた切削工具に比して強度および寿命が向上することが理解される。
【0113】
［実施例２］
≪焼結体の製造≫
＜試料２１＞
（第１工程）
原料として、実施例１の試料１１と同じｃＢＮ粒子を焼結体中に占める含有量が６５体積％となる量準備する。さらに、実施例１の試料１１と同じ第１材料の粉末も焼結体中に占める含有量が２０体積％となる量準備する。上記第１材料の粉末に対しては予め３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼し、粉砕した上で上述の量を準備する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
≪焼結体の製造≫
＜試料２１＞
（第１工程）
原料として、実施例１の試料１１と同じｃＢＮ粒子を焼結体中に占める含有量が６５体積％となる量準備する。さらに、実施例１の試料１１と同じ第１材料の粉末も焼結体中に占める含有量が２０体積％となる量準備する。上記第１材料の粉末に対しては予め３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼し、粉砕した上で上述の量を準備する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
【0114】
このｃＢＮ粒子および第１材料の粉末を混合することにより粒状の混合体を得る（第１プレ工程）。この粒状の混合体（焼結体中に占める含有量は８５体積％）、Ｚｒ－ｉ－（ＯＣ3Ｈ7）4、Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3およびＹ（ＯＣ3Ｈ7）3をキシレン中で２時間混合処理した後、ＮＨ4ＯＨを添加することにより混合液を得る。次いで、窒素ガスフロー１００ｍＬ／分、水温７０℃の条件で２４時間還流することによって、加水分解生成物を得る。この加水分解生成物を遠心分離した後、熱水で洗浄し、真空中１２０℃で乾燥することにより焼結前駆体を得る。これにより、ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料で、第１材料の粉末およびｃＢＮ粒子を被覆した焼結前駆体を調製する。
【0115】
ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料は、焼結体中において第２相（第１材料）となり、その含有量は焼結体中で１５体積％を占める。その後、この焼結前駆体を７０℃で乾燥し、続いて３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼する。
【0116】
（第２工程）
さらに、上記焼結前駆体に対して後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、上述した超高圧プレス法を用いて超高圧下において焼結する。具体的には、真空下、昇温速度１５０℃／分、圧力７ＧＰａ、焼結温度１５００℃および保持時間６０分とする条件で焼結することにより試料２１の焼結体を得る。
さらに、上記焼結前駆体に対して後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、上述した超高圧プレス法を用いて超高圧下において焼結する。具体的には、真空下、昇温速度１５０℃／分、圧力７ＧＰａ、焼結温度１５００℃および保持時間６０分とする条件で焼結することにより試料２１の焼結体を得る。
【0117】
＜試料２２＞
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらにＡｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＡｌ2Ｏ3粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらにＡｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＡｌ2Ｏ3粉末が、結合材として作用する。
【0118】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２２の焼結体を得る。試料２２において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２２の焼結体を得る。試料２２において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0119】
＜試料２３＞
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらにＴｉＮ粉末（商品名：「ＴｉＮ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＴｉＮ粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらにＴｉＮ粉末（商品名：「ＴｉＮ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＴｉＮ粉末が、結合材として作用する。
【0120】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２３の焼結体を得る。試料２３において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２３の焼結体を得る。試料２３において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0121】
＜試料２４＞
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらにＴｉＣ粉末（商品名：「ＴｉＣ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＴｉＣ粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらにＴｉＣ粉末（商品名：「ＴｉＣ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＴｉＣ粉末が、結合材として作用する。
【0122】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２４の焼結体を得る。試料２４において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２４の焼結体を得る。試料２４において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0123】
＜試料２５＞
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらに上記の試料１７を作製するのに用いたのと同じＡｌＯＮ粉末を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＡｌＯＮ粉末が、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料２１と同じ第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、さらに上記の試料１７を作製するのに用いたのと同じＡｌＯＮ粉末を、その含有量が焼結体中で１０体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末およびＡｌＯＮ粉末が、結合材として作用する。
【0124】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２５の焼結体を得る。試料２５において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２５の焼結体を得る。試料２５において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１５体積％である。
【0125】
＜試料２６＞
（第１工程）
原料として試料２１と同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が７５体積％となる量準備し、さらに試料２１と同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が１５体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として試料２１と同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が７５体積％となる量準備し、さらに試料２１と同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が１５体積％となる量準備し、それ以外は試料２１と同じとして焼結前駆体を調製する。この第１材料の粉末は、結合材として作用する。
【0126】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２６の焼結体を得る。試料２６において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
上記焼結前駆体を、試料２１と同じ焼結条件で焼結することにより試料２６の焼結体を得る。試料２６において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
【0127】
＜試料２７＞
原料として試料２１で用いたのと同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が７５体積％となる量準備する。さらに、試料２１で用いたのと同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が２５体積％となる量準備する。
原料として試料２１で用いたのと同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が７５体積％となる量準備する。さらに、試料２１で用いたのと同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が２５体積％となる量準備する。
【0128】
このｃＢＮ粒子および第１材料の粉末を混合した後、この混合体を７０℃で乾燥し、続いて３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼する。さらに後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、試料２１の第２工程と同じ焼結条件で焼結することにより試料２７の焼結体を得る。したがって試料２７の焼結体は、第１材料でｃＢＮ粒子を被覆する工程を経ておらず、もって［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦２０を満たすことが困難となる。
【0129】
≪試料２１～試料２７の評価≫
＜各成分の含有量＞
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ粒子（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量をそれぞれ求める。その結果は表２に示すとおりであり、これらの含有量は原料と一致することを確認することができる。表２において「第１材料（第２相）の含有量」は、「被覆ＡＴＺ量」として示されている。なお、第１材料（第２相）および結合材（第３相）がいずれもＡＴＺの場合、表中の「被覆ＡＴＺ量」および「結合材量」におけるＡＴＺの数値は、それぞれの含有量が原料と一致するものと推定して表した推定値である。
＜各成分の含有量＞
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ粒子（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量をそれぞれ求める。その結果は表２に示すとおりであり、これらの含有量は原料と一致することを確認することができる。表２において「第１材料（第２相）の含有量」は、「被覆ＡＴＺ量」として示されている。なお、第１材料（第２相）および結合材（第３相）がいずれもＡＴＺの場合、表中の「被覆ＡＴＺ量」および「結合材量」におけるＡＴＺの数値は、それぞれの含有量が原料と一致するものと推定して表した推定値である。
【0130】
＜ｃＢＮ接触比率＞
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ接触比率を算出する。その結果についても表２に示す。
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ接触比率を算出する。その結果についても表２に示す。
【0131】
＜第１相と第２相との接触比率＞
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における第１相と第２相との接触比率を算出する。その結果についても表２に示す。
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における第１相と第２相との接触比率を算出する。その結果についても表２に示す。
【0132】
＜強度（曲げ強度σ）＞
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における三点曲げ強度の値（単位はＧＰａ）を求める。その結果についても表２に示す。
試料２１～試料２７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における三点曲げ強度の値（単位はＧＰａ）を求める。その結果についても表２に示す。
【0133】
＜切削試験＞
試料２１～試料２７の焼結体を用いて、ＣＮＧＡ１２０４０８、ネガランド角度１５°、ネガランド幅０．１２ｍｍの形状の切削工具を作製し、以下の切削条件で高速切削の切削試験を行なう。
試料２１～試料２７の焼結体を用いて、ＣＮＧＡ１２０４０８、ネガランド角度１５°、ネガランド幅０．１２ｍｍの形状の切削工具を作製し、以下の切削条件で高速切削の切削試験を行なう。
【0134】
（切削条件）
切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．３ｍｍ
切込み：０．８ｍｍ
湿式／乾式：湿式（クーラント：エマルジョン）
装置：ＬＢ４０００（オークマ株式会社製、ＥＷＮ６８－１５０ＣＫＢ６のホルダを使用）
被削材：遠心鋳造鋳鉄（緻密パーライトの組織を有し、ネズミ鋳鉄の化学組成を有する）
被削材の形状：円筒状（外径φ８５ｍｍ）。
切削速度：１０００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．３ｍｍ
切込み：０．８ｍｍ
湿式／乾式：湿式（クーラント：エマルジョン）
装置：ＬＢ４０００（オークマ株式会社製、ＥＷＮ６８－１５０ＣＫＢ６のホルダを使用）
被削材：遠心鋳造鋳鉄（緻密パーライトの組織を有し、ネズミ鋳鉄の化学組成を有する）
被削材の形状：円筒状（外径φ８５ｍｍ）。
【0135】
（試験の内容）
試料２１～試料２７の切削工具に対し、２００μｍ以上の大きさの欠損が発生するまでに切削できる切削距離（ｋｍ）を測定する。この切削距離が長い程、切削工具は長寿命であると評価することができる。その結果を表２に示す。
試料２１～試料２７の切削工具に対し、２００μｍ以上の大きさの欠損が発生するまでに切削できる切削距離（ｋｍ）を測定する。この切削距離が長い程、切削工具は長寿命であると評価することができる。その結果を表２に示す。
【0136】
【表2】
【0137】
（考察）
表２に示すように、本開示の焼結体の製造方法により製造される試料２１～試料２６の切削工具は、第２相が第１相の表面の少なくとも一部と接触し、［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦５０かつ［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦２０の関係式を満たす。これにより試料２７の焼結体を用いた切削工具に比して強度および寿命が向上することが理解される。
表２に示すように、本開示の焼結体の製造方法により製造される試料２１～試料２６の切削工具は、第２相が第１相の表面の少なくとも一部と接触し、［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦５０かつ［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦２０の関係式を満たす。これにより試料２７の焼結体を用いた切削工具に比して強度および寿命が向上することが理解される。
【0138】
［実施例３］
≪焼結体の製造≫
＜試料３１＞
（第１工程）
原料として、実施例１の試料１１と同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が８５体積％となる量準備する。
≪焼結体の製造≫
＜試料３１＞
（第１工程）
原料として、実施例１の試料１１と同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が８５体積％となる量準備する。
【0139】
このｃＢＮ粒子、Ｚｒ－ｉ－（ＯＣ3Ｈ7）4、Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3およびＹ（ＯＣ3Ｈ7）3をキシレン中で２時間混合処理した後、ＮＨ4ＯＨを添加することにより混合液を得る。次いで、窒素ガスフロー１００ｍＬ／分、水温７０℃の条件で２４時間還流することによって、加水分解生成物を得る。この加水分解生成物を遠心分離した後、熱水で洗浄し、真空中１２０℃で乾燥することにより焼結前駆体を得る。これにより、ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料で、ｃＢＮ粒子を被覆した焼結前駆体を調製する。
【0140】
ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料は、焼結体中において第２相（第１材料）となり、その含有量は焼結体中で１５体積％を占める。その後、この焼結前駆体を７０℃で乾燥し、続いて３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼する。
【0141】
（第２工程）
さらに、上記焼結前駆体に対して後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、上述した超高圧プレス法を用いて超高圧下において焼結する。具体的には、真空下、昇温速度１５０℃／分、圧力７ＧＰａ、焼結温度１５００℃および保持時間６０分とする条件で焼結することにより試料３１の焼結体を得る。
さらに、上記焼結前駆体に対して後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、上述した超高圧プレス法を用いて超高圧下において焼結する。具体的には、真空下、昇温速度１５０℃／分、圧力７ＧＰａ、焼結温度１５００℃および保持時間６０分とする条件で焼結することにより試料３１の焼結体を得る。
【0142】
＜試料３２＞
（第１工程）
原料として、実施例１の試料１１と同じｃＢＮ粒子を焼結体中に占める含有量が８５体積％となる量準備する。さらに、実施例１の試料１１と同じ第１材料の粉末を焼結体中に占める含有量が５体積％となる量準備する。上記第１材料の粉末に対しては予め３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼し、粉砕した上で上述の量を準備する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として、実施例１の試料１１と同じｃＢＮ粒子を焼結体中に占める含有量が８５体積％となる量準備する。さらに、実施例１の試料１１と同じ第１材料の粉末を焼結体中に占める含有量が５体積％となる量準備する。上記第１材料の粉末に対しては予め３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼し、粉砕した上で上述の量を準備する。上記第１材料の粉末は、結合材として作用する。
【0143】
このｃＢＮ粒子および第１材料の粉末を混合することにより粒状の混合体を得る（第１プレ工程）。この粒状の混合体（焼結体中に占める含有量は９０体積％）、Ｚｒ－ｉ－（ＯＣ3Ｈ7）4、Ａｌ（ＯＣ3Ｈ7）3およびＹ（ＯＣ3Ｈ7）3をキシレン中で２時間混合処理した後、ＮＨ4ＯＨを添加することにより混合液を得る。次いで、窒素ガスフロー１００ｍＬ／分、水温７０℃の条件で２４時間還流することによって、加水分解生成物を得る。この加水分解生成物を遠心分離した後、熱水で洗浄し、真空中１２０℃で乾燥することにより焼結前駆体を得る。これにより、ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料で、第１材料の粉末およびｃＢＮ粒子を被覆した焼結前駆体を調製する。
【0144】
ＺｒＯ2に対して１．５ｍｏｌ％のＹ2Ｏ3を含むＺｒＯ2７５ｍｏｌ％に、２５ｍｏｌ％のＡｌ2Ｏ3が固溶してなる固溶体粉体としての第１材料は、焼結体中において第２相（第１材料）となり、その含有量は焼結体中で１０体積％を占める。その後、この焼結前駆体を７０℃で乾燥し、続いて３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼する。
【0145】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３２の焼結体を得る。
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３２の焼結体を得る。
【0146】
＜試料３３＞
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、Ａｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＡｌ2Ｏ3粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、Ａｌ2Ｏ3粉末（商品名：「ＴＭ－ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＡｌ2Ｏ3粉末は、結合材として作用する。
【0147】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３３の焼結体を得る。試料３３において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３３の焼結体を得る。試料３３において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
【0148】
＜試料３４＞
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、ＴｉＮ粉末（商品名：「ＴｉＮ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＴｉＮ粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、ＴｉＮ粉末（商品名：「ＴｉＮ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＴｉＮ粉末は、結合材として作用する。
【0149】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３４の焼結体を得る。試料３４において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３４の焼結体を得る。試料３４において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
【0150】
＜試料３５＞
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、ＴｉＣ粉末（商品名：「ＴｉＣ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＴｉＣ粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、ＴｉＣ粉末（商品名：「ＴｉＣ－０１」、日本新金属株式会社製）を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＴｉＣ粉末は、結合材として作用する。
【0151】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３５の焼結体を得る。試料３５において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３５の焼結体を得る。試料３５において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
【0152】
＜試料３６＞
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、上記の試料１７を作製するのに用いたのと同じＡｌＯＮ粉末を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＡｌＯＮ粉末は、結合材として作用する。
（第１工程）
原料として第１材料の粉末（ＡＴＺ粉末）に代え、上記の試料１７を作製するのに用いたのと同じＡｌＯＮ粉末を、その含有量が焼結体中で５体積％となる量準備し、それ以外は試料３２と同じとして焼結前駆体を調製する。このＡｌＯＮ粉末は、結合材として作用する。
【0153】
（第２工程）
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３６の焼結体を得る。試料３６において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
上記焼結前駆体を、試料３１と同じ焼結条件で焼結することにより試料３６の焼結体を得る。試料３６において、焼結体中に占める第２相（第１材料）の含有量は１０体積％である。
【0154】
＜試料３７＞
原料として、試料３２で用いたのと同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が８５体積％となる量準備する。さらに、試料３２で用いたのと同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が１５体積％となる量準備する。
原料として、試料３２で用いたのと同じｃＢＮ粒子を、焼結体中に占める含有量が８５体積％となる量準備する。さらに、試料３２で用いたのと同じ第１材料の粉末を、焼結体中に占める含有量が１５体積％となる量準備する。
【0155】
このｃＢＮ粒子および第１材料の粉末を混合した後、この混合体を７０℃で乾燥し、続いて３５０℃、１時間の条件および８５０℃、１時間の条件でそれぞれ仮焼する。さらに後述する切削工具の形状となるように７０ＭＰａの圧力で圧粉体成型し、次いで１０００ＭＰａの圧力で冷間等方圧法（ＣＩＰ）成型をする。その後、試料３１の第２工程と同じ焼結条件で焼結することにより試料３７の焼結体を得る。したがって試料３７の焼結体は、第１材料でｃＢＮ粒子を被覆する工程を経ておらず、もって［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦５０を満たすことが困難となる。
【0156】
≪試料３１～試料３７の評価≫
＜各成分の含有量＞
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ粒子（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量をそれぞれ求める。その結果は表３に示すとおりであり、これらの含有量は原料と一致することを確認することができる。表３において「第１材料（第２相）の含有量」は、「被覆ＡＴＺ量」として示されている。なお、第１材料（第２相）および結合材（第３相）がいずれもＡＴＺの場合、表中の「被覆ＡＴＺ量」および「結合材量」におけるＡＴＺの数値は、それぞれの含有量が原料と一致するものと推定して表した推定値である。
＜各成分の含有量＞
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ粒子（第１相）、第１材料（第２相）および結合材（第３相）の含有量をそれぞれ求める。その結果は表３に示すとおりであり、これらの含有量は原料と一致することを確認することができる。表３において「第１材料（第２相）の含有量」は、「被覆ＡＴＺ量」として示されている。なお、第１材料（第２相）および結合材（第３相）がいずれもＡＴＺの場合、表中の「被覆ＡＴＺ量」および「結合材量」におけるＡＴＺの数値は、それぞれの含有量が原料と一致するものと推定して表した推定値である。
【0157】
＜ｃＢＮ接触比率＞
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ接触比率を算出する。その結果についても表３に示す。
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体におけるｃＢＮ接触比率を算出する。その結果についても表３に示す。
【0158】
＜第１相と第２相との接触比率＞
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における第１相と第２相との接触比率を算出する。その結果についても表３に示す。
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における第１相と第２相との接触比率を算出する。その結果についても表３に示す。
【0159】
＜強度（曲げ強度σ）＞
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における三点曲げ強度の値（単位はＧＰａ）を求める。その結果についても表３に示す。
試料３１～試料３７の焼結体に対し、実施例１と同じ方法により、これらの焼結体における三点曲げ強度の値（単位はＧＰａ）を求める。その結果についても表３に示す。
【0160】
＜切削試験＞
さらに試料３１～試料３７の焼結体を用いて、ＣＮＧＡ１２０４０８、ネガランド角度１５°、ネガランド幅０．１２ｍｍの形状の切削工具を作製し、以下の切削条件で高速切削の切削試験を行なう。
さらに試料３１～試料３７の焼結体を用いて、ＣＮＧＡ１２０４０８、ネガランド角度１５°、ネガランド幅０．１２ｍｍの形状の切削工具を作製し、以下の切削条件で高速切削の切削試験を行なう。
【0161】
（切削条件）
切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．３ｍｍ
切込み：０．１５ｍｍ
湿式／乾式：湿式（クーラント：エマルジョン）
装置：ＬＢ４０００（オークマ株式会社製、ＥＷＮ６８－１５０ＣＫＢ６のホルダを使用）
被削材：ネズミ鋳鉄ＦＣ３００
被削材の形状：円柱形状（外径φ９０ｍｍ）。
切削速度：５００ｍ／ｍｉｎ
送り：０．３ｍｍ
切込み：０．１５ｍｍ
湿式／乾式：湿式（クーラント：エマルジョン）
装置：ＬＢ４０００（オークマ株式会社製、ＥＷＮ６８－１５０ＣＫＢ６のホルダを使用）
被削材：ネズミ鋳鉄ＦＣ３００
被削材の形状：円柱形状（外径φ９０ｍｍ）。
【0162】
（試験の内容）
試料３１～試料３７の切削工具に対し、２００μｍ以上の大きさの欠損が発生するまでに切削できる切削距離（ｋｍ）を測定する。この切削距離が長い程、切削工具は長寿命であると評価することができる。その結果を表３に示す。
試料３１～試料３７の切削工具に対し、２００μｍ以上の大きさの欠損が発生するまでに切削できる切削距離（ｋｍ）を測定する。この切削距離が長い程、切削工具は長寿命であると評価することができる。その結果を表３に示す。
【0163】
【表3】
【0164】
（考察）
表３に示すように、本開示の焼結体の製造方法により製造される試料３１～試料３６を用いた切削工具は、第２相が第１相の表面の少なくとも一部と接触し、かつ［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦５０の関係式を満たす。これにより試料３７の焼結体を用いた切削工具に比して強度および寿命が向上することが理解される。
表３に示すように、本開示の焼結体の製造方法により製造される試料３１～試料３６を用いた切削工具は、第２相が第１相の表面の少なくとも一部と接触し、かつ［（Ｄｉｉ－Ｄｉ）／Ｄｉｉ］×１００≦５０の関係式を満たす。これにより試料３７の焼結体を用いた切削工具に比して強度および寿命が向上することが理解される。
【0165】
以上のように本発明の実施の形態および実施例について説明を行なったが、上述の各実施の形態および実施例の構成を適宜組み合わせることも当初から予定している。
【0166】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態および実施例ではなく請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。