(57)【要約】【課題】耐摩耗性および耐欠損性に優れる立方晶窒化硼素含有焼結体の提供を目的とする。【解決手段】立方晶窒化硼素と結合相と不可避的不純物とからなり、結合相は、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種とＴｉの複合固溶体化合物とを含み、複合固溶体化合物はＮａＣｌ構造であり、Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ法のＸ線回折測定により得られる複合固溶体化合物の（２００）面回折線の半価幅が０．６０°以上０．９０°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不可避的不純物とからなり、結合相は、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種とＴｉの複合固溶体化合物とを含み、複合固溶体化合物はＮａＣｌ構造であり、Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ法のＸ線回折測定により得られる複合固溶体化合物の（２００）面回折線の半価幅が０．６０°以上０．９０°以下である立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項２】
Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ法のＸ線回折測定により、２θの測定範囲を３０°〜９０°としたときに得られる、複合固溶体化合物の（２００）面回折線のピーク高さＩ１に対する複合固溶体化合物以外の結合相および不可避的不純物に含まれる化合物および金属の回折線の中で最も高いピーク高さＩ２のピーク高さ比（Ｉ２／Ｉ１）は１．０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】
結合相全体に含まれるＴｉおよびＭ（但し、Ｍは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表す）の原子比は、Ｔｉ：Ｍ＝（０．５〜０．９８）：（０．５〜０．０２）（但し、Ｔｉの原子比とＭの原子比との合計は１になる）である請求項１または２に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項４】
結合相は、複合固溶体化合物と、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび硼化アルミニウムの中の少なくとも１種のアルミニウム化合物と、硼化チタンとを含有する請求項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】
複合固溶体化合物は、（Ｔｉ１−ｘＭｘ）（Ｃ１−ｙＮｙ）（ただし、ＭはＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、ｘはＴｉとＭとの合計に対するＭの原子比を示し、ｙはＣとＮとの合計に対するＮの原子比を示し、ｘ、ｙはそれぞれ、０．０２≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１である）と表される複合固溶体化合物である請求項１〜４のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項６】
立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素：立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０〜９０体積％と、結合相および不可避的不純物：立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０〜９０体積％とからなり、これらの合計が１００体積％となる請求項１〜５のいずれか１項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１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体の表面に被覆層を形成した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および被覆立方晶窒化硼素焼結体に関するものである。具体的には、切削工具、耐摩耗工具として最適な立方晶窒化硼素含有焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
立方晶窒化硼素は、ダイヤモンドに次ぐ硬さと優れた熱伝導性を有し、鉄との親和性が低いという特徴を有する。立方晶窒化硼素と金属やセラミックスの結合相とで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応用されてきた。立方晶窒化硼素焼結体の従来技術としては、立方晶窒化硼素と、酸化アルミニウムと、窒化アルミニウムおよび／またはホウ化アルミニウムと、炭化チタン、窒化チタンおよび／または炭窒化チタンと、ホウ化チタンとからなる立方晶窒化硼素焼結体がある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−８２０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加工能率を上げるため従来よりも切削条件が厳しくなる傾向の中で、これまでより工具寿命を長くすることが求められてきた。しかしながら、特許文献１に記載の立方晶窒化硼素焼結体では、こうした要求に十分に答えられなくなってきた。本発明は、このような問題を解決するもので、耐摩耗性を低下させずに耐欠損性および靭性を高め、切削工具や耐摩耗工具の工具寿命を長くする立方晶窒化硼素焼結体およ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】
【０００５】
本発明者らは、立方晶窒化硼素焼結体に関する研究を行ってきたところ、立方晶窒化硼素焼結体の靭性を高めるためには、発生した亀裂の伝播を抑制することが重要であり、そのためには、立方晶窒化硼素焼結体の結合相に多くの粒界を有することが有効であるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００６】
本発明者らは、立方晶窒化硼素焼結体に関する研究を行ってきたところ、立方晶窒化硼素焼結体工具の耐摩耗性を高めるためには、より硬質な粒子を結合相形成のための原料粉末に用いることが有効であるという知見を得て、本発明を完成するに至った。
【０００７】
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不可避的不純物とからなり、結合相は、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種とＴｉの複合固溶体化合物とを含み、複合固溶体化合物はＮａＣｌ構造であり、Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ法のＸ線回折測定により得られる複合固溶体化合物の（２００）面回折線の半価幅が０．６０°以上０．９０°以下である立方晶窒化硼素焼結体。
（２）Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ法のＸ線回折測定により、２θの測定範囲を３０°〜９０°としたときに得られる、複合固溶体化合物の（２００）面回折線のピーク高さＩ１に対する、複合固溶体化合物以外の結合相および不可避的不純物に含まれる化合物および金属の回折線の中で最も高いピーク高さＩ２の比（Ｉ２／Ｉ１）は１．０以下である（１）の立方晶窒化硼素焼結体。
（３）結合相全体に含まれるＴｉおよびＭ（但し、Ｍは、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表す）の原子比は、Ｔｉ：Ｍ＝（０．５〜０．９８）：（０．５〜０．０２）（但し、Ｔｉの原子比とＭの原子比との合計は１になる）である（１）または（２）の立方晶窒化硼素焼結体。
（４）結合相は、複合固溶体化合物と、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび硼化アルミニウムの中の少なくとも１種のアルミニウム化合物と、硼化チタンとを含有する（１）〜（３）のいずれかの立方晶窒化硼素焼結体。
（５）複合固溶体化合物は、（Ｔｉ１−ｘＭｘ）（Ｃ１−ｙＮｙ）（ただし、ｘはＴｉとＭとの合計に対するＭの原子比を示し、ｙはＣとＮとの合計に対するＮの原子比を示し、ｘ、ｙはそれぞれ、０．０２≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１である）と表される複合固溶体化合物である（１）〜（４）のいずれかの立方晶窒化硼素焼結体。
（６）立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素：立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０〜９０体積％と、結合相および不可避的不純物：立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０〜９０体積％とからなり、これらの合計が１００体積％となる（１）〜（５）のいずれかの立方晶窒化硼素焼結体。
（７）（１）〜（６）のいずれかの立方晶窒化硼素焼結体の表面に被覆層を形成した被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体は、結合相と立方晶窒化硼素と不可避的不純物とからなる。立方晶窒化硼素が立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０体積％未満になり、結合相および不可避的不純物が立方晶窒化硼素焼結体全体に対して９０体積％を超えて多くなると耐欠損性が低下し、一方、立方晶窒化硼素が立方晶窒化硼素焼結体全体に対して９０体積％を超えて多くなり、結合相が立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０体積％未満になると耐摩耗性が低下するので、本発明の立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０〜９０体積％の立方晶窒化硼素と、立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１０〜９０体積％の結合相および不可避的不純物とからなり、これらの合計が１００体積％となる立方晶窒化硼素焼結体が好ましい。
【０００９】
本発明の結合相は、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種とＴｉの複合固溶体化合物とを含有する。本発明の複合固溶体化合物として、例えば、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種と、Ｔｉの複合固溶体炭化物、複合固溶体窒化物、複合固溶体炭窒化物、複合固溶体炭硼化物、複合固溶体窒硼化物、複合固溶体炭窒硼化物、複合固溶体炭酸化物、複合固溶体窒酸化物、複合固溶体炭窒酸化物、複合固溶体炭硼酸化物、複合固溶体窒硼酸化物、複合固溶体炭窒硼酸化物およびこれらの相互固溶体の中から選ばれた少なくとも１種との化合物を挙げることができる。
その中でも、（Ｔｉ１−ｘＭｘ）（Ｃ１−ｙＮｙ）（ただし、ＭはＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種の元素を表し、ｘはＴｉとＭとの合計に対するＭの原子比を示し、ｙはＣとＮとの合計に対するＮの原子比を示し、ｘ、ｙはそれぞれ、０．０２≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１である）と表される複合固溶体化合物であると、耐摩耗性に優れるので、さらに好ましい。
本発明の結合相は、複合固溶体化合物のみから構成されてもよいが、複合固溶体化合物以外に、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの炭化物、窒化物、硼化物、珪化物、炭窒化物、炭硼化物、炭珪化物、窒硼化物、窒珪化物、硼珪化物、炭窒硼化物、炭硼珪化物、窒硼珪化物、炭窒硼珪化物およびこれらの相互固溶体、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗおよびこれらの合金の中の少なくとも１種を含有することも好ましい。複合固溶体化合物以外の結合相として、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、硼化アルミニウムなどのアルミニウム化合物、硼化チタンなどを挙げることができる。
【００１０】
原料粉末としては、複合固溶体化合物粉末を添加して本発明の結合相を得ることができる。従来の立方晶窒化硼素焼結体には、結合相としてＴｉ（Ｃ，Ｎ）、ＴｉＣ、ＴｉＮなどのＴｉ化合物が用いられてきた。本発明の複合固溶体化合物は、Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）、ＴｉＣ、ＴｉＮなどのＴｉ化合物にＺｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、ＭｏおよびＷからなる群から選択される少なくとも１種のＭを固溶させた化合物であり、Ｔｉ化合物よりも硬質である。立方晶窒化硼素焼結体中に複合固溶体化合物が含まれていることは、Ｘ線回折測定により確認することが出来る。また、立方晶窒化硼素焼結体における複合固溶体化合物中のＭの固溶量は、結合相全体を、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥＤＳ）により得られたＴｉおよびＭの原子比により推定することが出来る。結合相全体に含まれるＴｉとＭとの合計に対するＭの原子比が０．０２未満になると、Ｍの固溶による複合固溶体化合物の硬質化の効果が十分には得られない。また、ＴｉとＭとの合計に対するＭの原子比が０．５を超えると、結合相の熱伝導率が低下する傾向が見られる。このことから、結合相全体に含まれるＴｉおよびＭの原子比は、Ｔｉ：Ｍ＝（０．５〜０．９８）：（０．５〜０．０２）（但し、Ｔｉの原子比とＭの原子比との合計は１になる）であると、さらに好ましい。
【００１１】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体に含まれる複合固溶体化合物の（２００）面回折線の半価幅が０．６０°以上を示すと、複合固溶体化合物の平均粒径は細かくなり、立方晶窒化硼素焼結体の機械的強度が向上する。しかしながら、複合固溶体化合物の（２００）面回折線の半価幅は０．９０°を超えて大きくなると、複合固溶体化合物の平均粒径が細かくなり過ぎて熱伝導率が低下する。そのため、複合固溶体化合物の（２００）面回折線の半価幅を、０．６０°以上０．９０°以下とした。
【００１２】
複合固溶体化合物の（２００）面回折線のブラッグ角２θと半価幅とは、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、株式会社リガク製 Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ  ＴＴＲIIIを用いて、Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ集中法光学系のＸ線回折測定を、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：０．１°／ｍｉｎ、２θ測定範囲：４０〜４６°という条件で行うと、複合固溶体化合物の（２００）面回折線についてブラッグ角２θと半価幅を測定できる。複合固溶体化合物の（２００）面回折線は、International Centre for Diffraction DataのPowder Diffraction File PDF-2 Release 2004（以下、ＰＤＦカードという）のＰＤＦカードＮｏ．３２−１３８３に記載のＴｉＣの（２００）面回折線と、ＰＤＦカードＮｏ．３８−１４２０に記載のＴｉＮの（２００）面回折線との間に現れる。Ｘ線回折図形から複合固溶体化合物の（２００）面回折線のブラッグ角２θと半価幅を求めるときに、Ｘ線回折装置付属の解析ソフトウェアを用いてもよい。解析ソフトウェアでは、三次式近似を用いてバックグラウンド処理およびＫα２ピーク除去を行い、Ｐｅａｒｓｏｎ−VII関数を用いてプロファイルフィッティングを行った後、ピークトップ法よりピーク位置を求め、ブラッグ角２θと半価幅が導出される。
【００１３】
Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ法のＸ線回折測定により、ブラッグ角２θの測定範囲を３０°〜９０°としたときに得られる、複合固溶体化合物の（２００）面回折線のピーク高さＩ１に対する複合化合物以外の結合相に含まれる化合物または金属の回折線の中で最も高いピーク高さＩ２の比（Ｉ２／Ｉ１）が１．０以下であると、結合相に占める複合固溶体化合物の割合が高くなり、耐摩耗性が向上するので、さらに好ましい。その中でも、ピーク高さの比（Ｉ２／Ｉ１）は０．７以下であるとさらに好ましく、その中でもピーク高さの比（Ｉ２／Ｉ１）は０．４以下であるとさらに好ましい。Ｘ線回折図形からピーク高さＩ１とピーク高さＩ２とを求めるときに、Ｘ線回折装置付属の解析ソフトウェアを用いてもよい。解析ソフトウェアでは、三次式近似を用いてバックグラウンド処理およびＫα２ピーク除去を行い、Ｐｅａｒｓｏｎ−VII関数を用いてプロファイルフィッティングを行った後、ピークトップ法よりピーク位置を求め、ピーク高さＩ１とピーク高さＩ２が導出される。
【００１４】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび硼化アルミニウムの中の少なくとも１種のアルミニウム化合物と、複合固溶体化合物と、硼化チタンとからなる結合相を含むと、立方晶窒化硼素焼結体の耐摩耗性と靭性とのバランスが良く、工具として用いたときに、工具寿命をさらに長くする効果が得られるので好ましい。これは以下の理由による。酸化アルミニウム、窒化アルミニウムおよび硼化アルミニウムの中の少なくとも１種のアルミニウム化合物を含むと靭性が向上し、複合固溶体化合物を含むと耐摩耗性が向上し、硼化チタンを含むと靭性が向上する。
【００１５】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体に不可避的に含有される不純物としては、原料粉末などに含まれるリチウムなどが挙げられる。不可避的不純物の合計量は、通常は立方晶窒化硼素焼結体全体に対して１質量％以下に抑えることができるので、本発明の特性値に影響を及ぼすことはない。なお、本発明においては、本発明の立方晶窒化硼素焼結体の特性を損わない範囲で、立方晶窒化硼素、結合相および不可避的不純物の他に、不可避的不純物とはいえない他の成分を少量含有してもよい。
【００１６】
本発明の被覆層は、被覆工具の被覆層として使用されるものであれば特に限定されないが、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｙ、ＡｌおよびＳｉから選択される金属元素の少なくとも１種からなる金属、およびこれら金属元素の少なくとも１種と炭素、窒素、酸素および硼素から選択される非金属元素の少なくとも１種とからなる化合物からなる群より選ばれた少なくとも１種の単層または積層であると、耐摩耗性が向上するのでさらに好ましい。具体的には、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＡｌＮ、ＴｉＳｉＮ、ＣｒＡｌＮなどを挙げることができる。被覆層は単層または２層以上の積層のいずれでも好ましく、組成が異なる平均層厚５〜５００ｎｍの層を交互に２層以上積層した交互積層構造を有しても好ましい。被覆層全体の総層厚は平均層厚で、０．５μｍ未満であると耐摩耗性が低下し、２０μｍを超えると耐欠損性が低下することから、０．５〜２０μｍであることが好ましい。
【００１７】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体は、チタンとＭとの合計に対するＭの原子比が０．０２〜０．５、炭素と窒素との合計に対する炭素の原子比が０〜１である平均粒径０．０１〜０．１μｍの複合固溶体化合物粉末と、アルミニウム粉末と、立方晶窒化硼素粉末と、パラフィンとを混合し、得られた混合物を成型し、圧力１．３３×１０−１Ｐａ以下の真空中にて温度４００〜５００℃で真空熱処理を行って、パラフィンなどの有機物を除去した後、さらに同真空圧力下にて７００〜１０００℃で加熱して、仮焼結を行った後、超高圧高温発生装置に入れて、圧力５〜８ＧＰａ、温度１４００〜１６００℃の条件で焼結することで得られる。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。
【００１８】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性、耐欠損性および靭性に優れるため、切削工具、耐摩耗工具に応用されると好ましく、その中でも切削工具に応用されるとさらに好ましい。
【００１９】
（発明の効果）
本発明の立方晶窒化硼素焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性、耐欠損性および靭性に優れる。そのため、本発明の立方晶窒化硼素焼結体および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ると、工具寿命を延長することができるという効果が得られる。
【００２０】
（実施例１）
平均粒径２μｍの立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粉末、表１に示す組成および平均粒径の複合固溶体化合物粉末またはＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末、平均粒径２μｍのＡｌ粉末を用いて、表１に示す配合組成に配合した。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。配合した原料粉末を、超硬合金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て、ボールミル混合した。ボールミルで混合粉砕して得られた混合粉末を、圧粉成型した。混合粉末の成型体を真空加熱炉に入れて、炉内を圧力１．３３×１０−３Ｐａ以下の真空にして、温度４５０℃の条件で脱パラフィン処理を行った後、昇温し、圧力１．３３×１０−３Ｐａ以下の真空にて、温度８５０℃の条件で仮焼結をした。得られた仮焼結体を金属カプセルに封入し、金属カプセルを超高圧高温発生装置に入れて、圧力５．５ＧＰａ、温度１５００℃、保持時間３０分の条件で焼結して、発明品および比較品の立方晶窒化硼素焼結体を得た。
【００２１】
【表１】
2014214065.tif 000002
【００２２】
こうして得られた立方晶窒化硼素焼結体について、ＳＥＭ観察、ＥＤＳ測定、波長分散型Ｘ線分光法（ＷＤＳ）測定、Ｘ線回折測定を行って、立方晶窒化硼素焼結体の組成を調べた。また、立方晶窒化硼素焼結体の断面組織をＳＥＭ観察して、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）の体積％と結合相の体積％とを測定した。結合相の複合固溶体化合物の組成は、以下のようにして確認した。発明品１〜１２および比較品１についてＸ線回折測定を行うと、ＴｉＣ（ＰＤＦカードＮｏ．３２−１３８３）の回折線とＴｉＮ（ＰＤＦカードＮｏ．３８−１４２０）の回折線との間に、ＮａＣｌ構造の化合物の回折線が観察された。また、表３に示すように、このＮａＣｌ構造の化合物の（２００）面回折線のピーク高さＩ１に対して、他の結合相の回折線のピーク高さＩ２は０．２以下であるので、結合相の大部分は、このＮａＣｌ構造の化合物であると推定できる。一方、ＥＤＳ測定の結果より、発明品１〜１２および比較品１の結合相には、ＴｉとＭとが表４に示す割合で含まれている。表４に示されるように、結合相に含まれるＴｉとＭとの比率は、原料粉末の複合固溶体化合物粉末のＴｉとＭとの比率と同じであった。そこで、原料粉末の複合固溶体化合物粉末のＸ線回折測定を行ったところ、原料粉末の複合固溶体化合物粉末の回折線のブラッグ角２θと、ＴｉＣの回折線とＴｉＮの回折線との間にあるＮａＣｌ構造の化合物の回折線のブラッグ角２θとは一致した。これらの結果から、ＮａＣｌ構造の化合物の組成を、原料粉末の複合固溶体化合物粉末と同じ組成にした。比較品２については、Ｘ線回折測定を行うと、ＴｉＣの回折線とＴｉＮの回折線との間にＮａＣｌ構造の回折線が観察された。ＥＤＳ測定とＷＤＳ測定との結果から、表４に示すように、比較品２の結合相にはＴｉが含まれていた。原料粉末のＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末のＸ線回折測定を行ったところ、原料粉末のＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末の回折線のブラッグ角２θと、ＮａＣｌ構造の化合物の回折線のブラッグ角２θとは一致したので、ＮａＣｌ構造の化合物の組成をＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）とした。これらの結果を表２に示した。
【００２３】
【表２】
2014214065.tif 000003
【００２４】
得られた立方晶窒化硼素焼結体について、回折線の半価幅とピーク高さとを測定するために、株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ  ＴＴＲIIIを使用して、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：０．１°／ｍｉｎ、２θ測定範囲：３０°〜９０°という条件で、Ｃｕ−Ｋα線を用いた２θ／θ集中法光学系のＸ線回折測定を行った。得られたＸ線回折図形から、Ｘ線回折装置付属のＭＤＩ社製ＸＲＤ解析ソフトウェアＪＡＤＥ６を用いて、ＴｉＣ（ＰＤＦカードＮｏ．３２−１３８３）の回折線とＴｉＮ（ＰＤＦカードＮｏ．３８−１４２０）の回折線との間にあるＮａＣｌ構造の複合固溶体化合物およびＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）の（２００）面回折線について、半価幅とピーク高さＩ１とを求めた。また、ＭＤＩ社製ＸＲＤＸ線回折装置付属の解析ソフトウェアＪＡＤＥ６を用いて、複合固溶体化合物およびＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）を除く結合相および不可避的不純物の回折線の中で最も高いピーク高さＩ２を求め、Ｉ１に対するＩ２のピーク高さの比（Ｉ２／Ｉ１）を求めた。それらの値を表３に示した。なお、Ｘ線回折装置付属のＭＤＩ社製ＸＲＤ解析ソフトウェアＪＡＤＥ６では、三次式近似を用いてバックグラウンド処理およびＫα２ピーク除去を行い、Ｐｅａｒｓｏｎ−VII関数を用いてプロファイルフィッティングを行った後、ピークトップ法よりピーク位置を求め、各回折線の半価幅とピーク高さとを導出している。
【００２５】
【表３】
2014214065.tif 000004
【００２６】
次に、立方晶窒化硼素焼結体の結合相に含まれるＴｉとＭとの比率（原子比）を、ＥＤＳ測定を行って調べた。その結果を表４に示す。
【００２７】
【表４】
2014214065.tif 000005
【００２８】
次に、Indentation fracture法（メディアンタイプ）を用いて、立方晶窒化硼素焼結体の破壊靭性値Ｋ１Ｃと印加荷重９８Ｎのビッカース硬さＨｖとを測定した。これらの結果は表５に示した。
【００２９】
【表５】
2014214065.tif 000006
【００３０】
次に、発明品および比較品を、ＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８インサート形状の切削工具に加工した。得られた切削工具について、下記の切削試験（１）（２）を行った。その結果を表６に示す。
【００３１】
切削試験（１）
外周連続乾式切削（旋削）、
被削材：ＳＣＭ４１５Ｈ（ＨＲＣ６０．９〜６１．７）、
被削材形状：円柱φ６３ｍｍ×Ｌ２００ｍｍ、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ、
切込み：０．２５ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
工具寿命：ＶＢｃ＝０．１５ｍｍに達するまでの切削時間または欠損までの切削時間。
【００３２】
切削試験（２）
外周弱断続乾式切削（旋削）、
被削材：ＳＣＭ４３５Ｈ（ＨＲＣ６０．９〜６１．７）、
被削材形状：９０°Ｖ溝２本入り円柱φ４８ｍｍ×Ｌ２００ｍｍ、
切削速度：２００ｍ／ｍｉｎ、
切込み：０．２５ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
工具寿命：ＶＢｃ＝０．１５ｍｍに達するまでの切削時間または欠損までの切削時間。
【００３３】
【表６】
2014214065.tif 000007
【００３４】
発明品の立方晶窒化硼素焼結体は、比較品の立方晶窒化硼素焼結体に比べて、硬さＨｖおよび破壊靭性値Ｋ１Ｃが高く、その結果、切削時の耐摩耗性および耐欠損性が上昇し、連続切削および弱断続切削において、比較品に比べて工具寿命が長い。
【００３５】
（実施例２）
平均粒径２μｍの立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粉末、表７に示す組成および平均粒径の複合固溶体化合物粉末またはＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末、平均粒径２μｍのＡｌ粉末を用いて、表７に示す配合組成に配合した。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。配合した原料粉末を、超硬合金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て、ボールミル混合した。ボールミルで混合粉砕して得られた混合粉末を、圧粉成型した。混合粉末の成型体を真空加熱炉に入れて、炉内を圧力１．３３×１０−３Ｐａ以下の真空にして、温度４５０℃の条件で脱パラフィン処理を行った後、昇温し、圧力１．３３×１０−３Ｐａ以下の真空にて、温度８５０℃の条件で仮焼結をした。得られた仮焼結体を金属カプセルに封入し、金属カプセルを超高圧高温発生装置に入れて、圧力５．５ＧＰａ、温度１５００℃、保持時間３０分の条件で焼結して、発明品および比較品の立方晶窒化硼素焼結体を得た。
【００３６】
【表７】
2014214065.tif 000008
【００３７】
こうして得られた立方晶窒化硼素焼結体について、ＳＥＭ観察、ＥＤＳ測定、ＷＤＳ測定、Ｘ線回折測定を行って、焼結体の組成を調べた。また、立方晶窒化硼素焼結体の断面組織をＳＥＭ観察して、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）の体積％と結合相の体積％とを測定した。結合相の複合固溶体化合物の組成は、以下のようにして確認した。発明品１３〜２４および比較品３についてＸ線回折測定を行うと、ＴｉＣ（ＰＤＦカードＮｏ．３２−１３８３）の回折線とＴｉＮ（ＰＤＦカードＮｏ．３８−１４２０）の回折線との間に、ＮａＣｌ構造の化合物の回折線が観察された。また、表９に示すように、このＮａＣｌ構造の化合物の（２００）面回折線のピーク高さＩ１に対して、他の結合相の回折線のピーク高さＩ２は０．１８以下であるので、結合相の大部分は、このＮａＣｌ構造の化合物であると推定できる。一方、ＥＤＳ測定の結果より、発明品１３〜２４および比較品３の結合相には、ＴｉとＭとが表１０に示す割合で含まれている。表１０に示されるように、結合相に含まれるＴｉとＭとの比率は、原料粉末の複合固溶体化合物粉末のＴｉとＭとの比率と同じであった。そこで、原料粉末の複合固溶体化合物粉末のＸ線回折測定を行ったところ、原料粉末の複合固溶体化合物粉末の回折線のブラッグ角２θと、ＴｉＣの回折線とＴｉＮの回折線との間にあるＮａＣｌ構造の化合物の回折線のブラッグ角２θとは一致した。これらの結果から、ＮａＣｌ構造の化合物の組成を、原料粉末の複合固溶体化合物粉末と同じ組成にした。比較品４については、Ｘ線回折測定を行うと、ＴｉＣの回折線とＴｉＮの回折線との間にＮａＣｌ構造の回折線が観察された。ＥＤＳ測定とＷＤＳ測定との結果から、表１０に示すように、比較品４の結合相にはＴｉが含まれていた。原料粉末のＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末のＸ線回折測定を行ったところ、原料粉末のＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末の回折線のブラッグ角２θと、ＮａＣｌ構造の化合物の回折線のブラッグ角２θとは一致したので、ＮａＣｌ構造の化合物の組成をＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）とした。これらの結果を表８に示した。
【００３８】
【表８】
2014214065.tif 000009
【００３９】
得られた立方晶窒化硼素焼結体について、回折線の半価幅とピーク高さとを測定するために、株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ  ＴＴＲIIIを使用して、実施例と同じ測定条件でＸ線回折測定を行った。得られたＸ線回折図形から、実施例１と同様にＸ線回折装置付属のＭＤＩ社製ＸＲＤ解析ソフトウェアＪＡＤＥ６を用いて、ＴｉＣ（ＰＤＦカードＮｏ．３２−１３８３）の回折線とＴｉＮ（ＰＤＦカードＮｏ．３８−１４２０）の回折線との間にあるＮａＣｌ構造の複合固溶体化合物およびＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）の（２００）面回折線について、半価幅とピーク高さＩ１とを求めた。同様に、複合固溶体化合物およびＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）を除く結合相および不可避的不純物の回折線の中で最も高いピーク高さＩ２を求め、Ｉ１に対するＩ２のピーク高さの比（Ｉ２／Ｉ１）を求めた。それらの値を表９に示した。
【００４０】
【表９】
2014214065.tif 000010
【００４１】
次に、立方晶窒化硼素焼結体の結合相に含まれるＴｉとＭとの比率（原子比）を、ＥＤＳ測定を行って調べた。その結果を表１０に示す。
【００４２】
【表１０】
2014214065.tif 000011
【００４３】
次に、Indentation fracture法（メディアンタイプ）を用いて、立方晶窒化硼素焼結体の破壊靭性値Ｋ１Ｃと印加荷重９８Ｎのビッカース硬さＨｖとを測定した。これらの結果は表１１に示した。
【００４４】
【表１１】
2014214065.tif 000012
【００４５】
次に、発明品および比較品を、ＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８インサート形状の切削工具に加工した。得られた切削工具について、下記の切削試験（３）（４）を行った。その結果を表１２に示す。
【００４６】
切削試験（３）
外周連続乾式切削（旋削）、
被削材：ＳＣＭ４１５Ｈ（ＨＲＣ６０．９〜６１．７）、
被削材形状：円柱φ６３ｍｍ×Ｌ２００ｍｍ、
切削速度：２５０ｍ／ｍｉｎ、
切込み：０．１５ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
工具寿命：ＶＢｃ＝０．１５ｍｍに達するまでの切削時間または欠損までの切削時間。
【００４７】
切削試験（４）
外周弱断続乾式切削（旋削）、
被削材：ＳＣＭ４３５Ｈ（ＨＲＣ６０．９〜６１．７）、
被削材形状：９０°Ｖ溝２本入り円柱φ４８ｍｍ×Ｌ２００ｍｍ、
切削速度：１００ｍ／ｍｉｎ、
切込み：０．１５ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
工具寿命：ＶＢｃ＝０．１５ｍｍに達するまでの切削時間または欠損までの切削時間。
【００４８】
【表１２】
2014214065.tif 000013
【００４９】
発明品の立方晶窒化硼素焼結体は、比較品の立方晶窒化硼素焼結体に比べて、硬さＨｖおよび破壊靭性値Ｋ１Ｃが高く、その結果、切削時の耐摩耗性および耐欠損性が上昇し、連続切削および弱断続切削において、従来品に比べて工具寿命が長い。
【００５０】
（実施例３）
平均粒径２μｍの立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粉末、表１３に示す組成および平均粒径の複合固溶体化合物粉末またはＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末、平均粒径２μｍのＡｌ粉末を用いて、表１３に示す配合組成に配合した。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。配合した原料粉末を、超硬合金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て、ボールミル混合した。ボールミルで混合粉砕して得られた混合粉末を、圧粉成型した。混合粉末の成型体を真空加熱炉に入れて、炉内を圧力１．３３×１０−３Ｐａ以下の真空にして、温度４５０℃の条件で脱パラフィン処理を行った後、昇温し、圧力１．３３×１０−３Ｐａ以下の真空にて、温度８５０℃の条件で仮焼結をした。得られた仮焼結体を金属カプセルに封入し、金属カプセルを超高圧高温発生装置に入れて、圧力５．５ＧＰａ、温度１５００℃、保持時間３０分の条件で焼結して、発明品および比較品の立方晶窒化硼素焼結体を得た。
【００５１】
【表１３】
2014214065.tif 000014
【００５２】
こうして得られた立方晶窒化硼素焼結体について、ＳＥＭ観察、ＥＤＳ測定、ＷＤＳ測定、Ｘ線回折測定を行って、立方晶窒化硼素焼結体の組成を調べた。また、立方晶窒化硼素焼結体の断面組織をＳＥＭ観察して、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）の体積％と結合相の体積％とを測定した。結合相の複合固溶体化合物の組成は、以下のようにして確認した。発明品２５〜３６および比較品５についてＸ線回折測定を行うと、ＴｉＣ（ＰＤＦカードＮｏ．３２−１３８３）の回折線とＴｉＮ（ＰＤＦカードＮｏ．３８−１４２０）の回折線との間に、ＮａＣｌ構造の化合物の回折線が観察された。また、表１５に示すように、このＮａＣｌ構造の化合物の（２００）面回折線のピーク高さＩ１に対して、他の結合相の回折線のピーク高さＩ２は０．３４以下であるので、結合相の大部分は、このＮａＣｌ構造の化合物であると推定できる。一方、ＥＤＳ測定の結果より、発明品２５〜３６および比較品５の結合相には、ＴｉとＭとが表１６に示す割合で含まれている。表１６に示されるように、結合相に含まれるＴｉとＭとの比率は、原料粉末の複合固溶体化合物粉末のＴｉとＭとの比率と同じであった。そこで、原料粉末の複合固溶体化合物粉末のＸ線回折測定を行ったところ、原料粉末の複合固溶体化合物粉末の回折線のブラッグ角２θと、ＴｉＣの回折線とＴｉＮの回折線との間にあるＮａＣｌ構造の化合物の回折線のブラッグ角２θとは一致した。これらの結果から、ＮａＣｌ構造の化合物の組成を、原料粉末の複合固溶体化合物粉末と同じ組成にした。比較品６については、Ｘ線回折測定を行うと、ＴｉＣの回折線とＴｉＮの回折線との間にＮａＣｌ構造の回折線が観察された。ＥＤＳ測定とＷＤＳ測定との結果から、表１６に示すように、比較品６の結合相にはＴｉが含まれていた。原料粉末のＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末のＸ線回折測定を行ったところ、原料粉末のＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）粉末の回折線のブラッグ角２θと、ＮａＣｌ構造の化合物の回折線のブラッグ角２θとは一致したので、ＮａＣｌ構造の化合物の組成をＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）とした。これらの結果を表１４に示した。
【００５３】
【表１４】
2014214065.tif 000015
【００５４】
得られた立方晶窒化硼素焼結体について、回折線の半価幅とピーク高さとを測定するために、株式会社リガク製Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ  ＴＴＲIIIを使用して、実施例１と同じ測定条件でＸ線回折測定を行った。得られたＸ線回折図形から、実施例１と同様に、Ｘ線回折装置付属のＭＤＩ社製ＸＲＤ解析ソフトウェアＪＡＤＥ６を用いて、ＴｉＣ（ＰＤＦカードＮｏ．３２−１３８３）の回折線とＴｉＮ（ＰＤＦカードＮｏ．３８−１４２０）の回折線との間にあるＮａＣｌ構造の複合固溶体化合物およびＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）の（２００）面回折線について、半価幅とピーク高さＩ１とを求めた。同様に、複合固溶体化合物およびＴｉ（Ｃ０．５Ｎ０．５）を除く結合相および不可避的不純物の回折線の中で最も高いピーク高さＩ２を求め、Ｉ１に対するＩ２のピーク高さの比（Ｉ２／Ｉ１）を求めた。それらの値を表１５に示した。
【００５５】
【表１５】
2014214065.tif 000016
【００５６】
次に、立方晶窒化硼素焼結体の結合相に含まれるＴｉとＭとの比率（原子比）を、ＥＤＳ測定を行って調べた。その結果を表１６に示す。
【００５７】
【表１６】
2014214065.tif 000017
【００５８】
次に、I ndentation fracture法（メディアンタイプ）を用いて、立方晶窒化硼素焼結体の破壊靭性値Ｋ１Ｃと印加荷重９８Ｎのビッカース硬さＨｖとを測定した。これらの結果は表１７に示した。
【００５９】
【表１７】
2014214065.tif 000018
【００６０】
次に、発明品および比較品を、ＩＳＯ規格ＣＮＧＡ１２０４０８インサート形状の切削工具に加工した。得られた切削工具について、下記の切削試験（５）（６）を行った。その結果を表１８に示す。
【００６１】
切削試験（５）
外周連続乾式切削（旋削）、
被削材：ＳＣＭ４１５Ｈ（ＨＲＣ６０．９〜６１．７）、
被削材形状：円柱φ６３ｍｍ×Ｌ２００ｍｍ、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
切込み：０．２５ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
工具寿命：ＶＢｃ＝０．１５ｍｍに達するまでの切削時間または欠損までの切削時間。
【００６２】
切削試験（６）
外周弱断続乾式切削（旋削）、
被削材：ＳＣＭ４３５Ｈ（ＨＲＣ６０．９〜６１．７）、
被削材形状：９０°Ｖ溝２本入り円柱φ４８ｍｍ×Ｌ２００ｍｍ、
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ、
切込み：０．２５ｍｍ、
送り：０．１ｍｍ／ｒｅｖ、
評価：ＶＢｃ＝０．１５ｍｍに達するまでの切削時間または欠損までの切削時間。
【００６３】
【表１８】
2014214065.tif 000019
【００６４】
発明品の立方晶窒化硼素焼結体は、比較品の立方晶窒化硼素焼結体に比べて、硬さＨｖおよび破壊靭性値Ｋ１Ｃが高く、その結果、切削時の耐摩耗性および耐欠損性が上昇し、連続切削および弱断続切削において、従来品に比べて工具寿命が長い。
【００６５】
（実施例４）
実施例１の発明品１の表面に、ＰＶＤ装置を用いて被覆処理を行った。立方晶窒化硼素焼結体の表面に平均層厚３μｍのＴｉＮ層を被覆したものを発明品３７、立方晶窒化硼素焼結体の表面に平均層厚３μｍのＴｉＡｌＮ層を被覆したものを発明品３８とした。発明品３７、３８について、実施例１と同じ切削試験（１）（２）を行った。その結果を表１９に示す。
【００６６】
【表１９】
2014214065.tif 000020
【００６７】
被覆層を被覆した発明品３７、３８は、被覆層を被覆していない発明品１よりも、さらに工具寿命を長くすることができた。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の立方晶窒化硼素焼結体および被覆立方晶窒化硼素焼結体は、耐摩耗性、耐欠損性および靱性に優れ、特に、切削工具や耐摩耗工具として用いた場合に、工具寿命を延長できるので、産業上の利用可能性が高い。