(57)【要約】  本発明の表面被覆ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体と、ｃＢＮ焼結体の表面を被覆する被膜と、を備える。ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子と結合材とを含む。ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の割合は８０体積％超９８体積％以下であり、結合材は、ＡｌおよびＣｒの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第１化合物を含む。被膜は、ｃＢＮ焼結体に接するＡ層を含む。Ａ層は、Ａｌx1Ｃｒy1Ｍz1Ｃa1Ｎb1Ｏc1（ただし、ＭはＴｉ、Ｖ、ＮｂおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ１≦０．７５、０．２５≦ｙ１≦０．７５、０≦ｚ１≦０．５、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、０≦ａ１≦０．５、０．５≦ｂ１≦１、０≦ｃ１≦０．１、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１である。）から構成される。
2017168841.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
すくい面と逃げ面とを有する立方晶窒化硼素焼結体と、
前記立方晶窒化硼素焼結体の表面を被覆する被膜とを備え、
前記立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子と結合材とを含み、
前記立方晶窒化硼素焼結体における前記立方晶窒化硼素粒子の割合は８０体積％超９８体積％以下であり、
前記結合材は、ＡｌおよびＣｒの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第１化合物を含み、
前記被膜は、前記立方晶窒化硼素焼結体に接するＡ層を含み、
前記Ａ層は、Ａｌx1Ｃｒy1Ｍz1Ｃa1Ｎb1Ｏc1（ただし、ＭはＴｉ、Ｖ、ＮｂおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ１≦０．７５、０．２５≦ｙ１≦０．７５、０≦ｚ１≦０．５、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、０≦ａ１≦０．５、０．５≦ｂ１≦１、０≦ｃ１≦０．１、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１である。）から構成される、表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項２】
前記立方晶窒化硼素焼結体における前記立方晶窒化硼素粒子の割合は９０体積％以上９８体積％以下である、請求項１に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項３】
前記結合材は、ＷおよびＣｏの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第２化合物を含む、請求項１または請求項２に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項４】
前記結合材における前記第１化合物の割合は、０．５質量％以上１００質量％以下である、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項５】
前記第１化合物は、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＮおよびＣｒＮからなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項６】
前記表面被覆立方晶窒化硼素焼結体の断面において、前記立方晶窒化硼素焼結体の１つの面と前記被膜とが接してなる界面上に位置し、かつ５００μｍの長さを持つ第１の仮想直線線分と、前記第１の仮想直線線分を前記立方晶窒化硼素焼結体の内部側に１０μｍ平行移動させてなる第２の仮想直線線分と、に挟まれる領域を観察した場合に、
前記領域には空孔が存在し、かつ前記領域に占める前記空孔の割合が０．１面積％以上５面積％以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項７】
前記被膜の最表面の表面粗さＲａは０．００５μｍ以上０．２μｍ以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項８】
前記被膜は、さらにＢ層を含み、
前記Ｂ層は、Ｔｉx2Ａｌy2Ｍz2Ｎ（ただし、ＭはＶおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ２≦０．６５、０．３５≦ｙ２≦０．７５、０≦ｚ２≦０．２、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１である。）から構成される、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項９】
前記被膜は、さらにＣ層を含み、
前記Ｃ層は、Ｔｉx3Ｍy3Ｃa3Ｎb3（ただし、ＭはＣｒ、ＮｂおよびＷの１種以上であり、０．３≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦０．７、ｘ３＋ｙ３＝１、０≦ａ３≦１、０≦ｂ３≦１、ａ３＋ｂ３＝１である）から構成される、請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の表面被覆立方晶窒化硼素焼結体を備える切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面被覆立方晶窒化硼素焼結体およびこれを備える切削工具に関する。本出願は、２０１６年３月３０日に出願した日本特許出願である特願２０１６−０６８３２７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全ての記載内容は、参照によって本明細書に援用される。
【背景技術】
【０００２】
切削工具の一つとして、立方晶窒化硼素（以下、「ｃＢＮ（cubic  Boron  Nitride）」ともいう。）と結合材とからなる立方晶窒化硼素焼結体（以下、「ｃＢＮ焼結体」ともいう。）を基材として用いたものがある。ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体に含まれるｃＢＮ粒子の割合によって特性が大きく異なる傾向がある。たとえば、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の含有割合が高い場合、高い耐摩耗性を発揮できる一方で、耐熱性が不十分となる傾向がある。一方、ｃＢＮ粒子の含有割合が低い場合、前者の場合と比して耐摩耗性は低下するものの、耐熱性を高めることができる。これは、主にｃＢＮ粒子がｃＢＮ焼結体の硬度に寄与しており、主に結合材がｃＢＮ焼結体の耐熱性に寄与しているためである。【０００３】
耐摩耗性および耐熱性等は切削性能として重要な因子である。このため、当該技術分野においては、被削材の材質や要求される加工精度等によって、切削加工に適用されるｃＢＮ焼結体の種類が使い分けられる。たとえば、焼入鋼の高速加工のように刃先温度が著しく高くなる切削加工には、ｃＢＮ粒子の含有割合が低く（結合材の含有割合が高く）、耐熱性により優れたｃＢＮ焼結体（以下、「Ｌｏｗ−ｃＢＮ焼結体」ともいう。）が適用される。一方、鋳鉄や焼結合金の精密加工のように刃先温度があまり高くならない切削加工には、ｃＢＮ粒子の含有割合が高く、耐摩耗性により優れたｃＢＮ焼結体（以下、「Ｈｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体」ともいう。）が適用される。【０００４】
また近年、ｃＢＮ焼結体の表面に被膜を設けて、切削性能を向上させる技術開発が進められている。たとえば特開２００９−０９５８８９号公報（特許文献１）には、Ｈｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体の表面に特徴的な被膜を設けることにより、ｃＢＮ粒子の脱落を抑制させる技術が開示されている。また特開２０１５−０８５４６５号公報（特許文献２）には、Ｌｏｗ−ｃＢＮ焼結体の表面に特徴的な被膜を設けることにより、被削材の仕上げ面粗さを向上させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−０９５８８９号公報
【特許文献２】特開２０１５−０８５４６５号公報
【発明の概要】
【０００６】
本開示の一態様に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体と、ｃＢＮ焼結体の表面を被覆する被膜とを備え、ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子と結合材とを含み、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の割合は８０体積％超９８体積％以下であり、結合材は、ＡｌおよびＣｒの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第１化合物を含み、被膜は、ｃＢＮ焼結体に接するＡ層を含み、Ａ層は、Ａｌx1Ｃｒy1Ｍz1Ｃa1Ｎb1Ｏc1（ただし、ＭはＴｉ、Ｖ、ＮｂおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ１≦０．７５、０．２５≦ｙ１≦０．７５、０≦ｚ１≦０．５、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、０≦ａ１≦０．５、０．５≦ｂ１≦１、０≦ｃ≦０．１、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１である。）から構成される表面被覆ｃＢＮ焼結体である。
【０００７】
本開示の一態様に係る切削工具は、上記表面被覆ｃＢＮ焼結体を備える切削工具である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体の概略的な斜視図である。
【図２】図２は、図１のＸ−Ｘ線に関する概略的な矢視断面図である。
【図３】図３は、ｃＢＮ焼結体の構成を説明するための概略的な部分断面図である。
【図４】図４は、ホーニング加工が施された表面被覆ｃＢＮ焼結体の概略的な部分断面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体の概略的な部分断面図である。
【図６】図６は、第３の実施形態に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体の概略的な部分断面図である。
【図７】図７は、第３の実施形態に係る他の表面被覆ｃＢＮ焼結体の概略的な部分断面図である。
【図８】図８は、第５の実施形態に係る切削工具の概略的な部分断面図である。
【図９】図９は、第５の実施形態に係る他の切削工具の概略的な部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
[本開示が解決しようとする課題]
ところで、Ｈｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体を用いた精密加工においては、しばしばバリの発生が問題となる。バリとは、精密部品となる被削材の仕上げ面（切削加工後の表面）に発生する突起物であり、精密部品の精度低下を引き起こすものである。このため、Ｈｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体を用いて精密部品を作製する場合、切削加工後の仕上げ面に対しては、研磨等の後処理によってバリの除去が実施される。このような後処理は、製造コストや製造工程の増大を引き起こす。
【００１０】
上記のような事情に鑑み、本開示は、被削材におけるバリの発生を抑制する表面被覆立方晶窒化硼素焼結体（以下、「表面被覆ｃＢＮ焼結体」ともいう。）およびこれを備える切削工具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、切削処理に適用した場合に、被削材におけるバリの発生を抑制する表面被覆ｃＢＮ焼結体およびこれを備える切削工具を提供することができる。
【００１１】
［本発明の実施形態の説明］
最初に本発明の実施態様を列記して説明する。
【００１２】
［１］本開示の一態様に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体と、ｃＢＮ焼結体の表面を被覆する被膜とを備え、ｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子と、結合材とを含み、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の割合は８０体積％超９８体積％以下であり、結合材は、ＡｌおよびＣｒの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第１化合物を含み、被膜は、ｃＢＮ焼結体に接するＡ層を含み、Ａ層は、Ａｌx1Ｃｒy1Ｍz1Ｃa1Ｎb1Ｏc1（ただし、ＭはＴｉ、Ｖ、ＮｂおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ１≦０．７５、０．２５≦ｙ１≦０．７５、０≦ｚ１≦０．５、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、０≦ａ１≦０．５、０．５≦ｂ１≦１、０≦ｃ１≦０．１、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１である。）から構成される。
【００１３】
上記表面被覆ｃＢＮ焼結体によれば、被削材におけるバリの発生を抑制させることができる。この理由は明確ではないが、本発明者らの研究結果によって、上記表面被覆ｃＢＮ焼結体は通常のｃＢＮ焼結体と比して、逃げ面側においては耐摩耗性が向上しており、すくい面側においてはクレーター摩耗が引き起こされていることが確認された。このことから、表面被覆ｃＢＮ焼結体を用いた精密加工においては、すくい面側と逃げ面側とで摩耗の挙動が異なることによって表面被覆ｃＢＮ焼結体の切削性能の経時的な低下が抑制され、これに伴い被削材におけるバリの発生が抑制されるものと推察される。
【００１４】
［２］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体において、好ましくはｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の割合は９０〜９８体積％（９０体積％以上９８体積％以下）である。これにより、表面被覆ｃＢＮ焼結体はより高い硬度を有することができる。
【００１５】
［３］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体において結合材は、好ましくはＷおよびＣｏの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第２化合物を含む。このような結合材を有するｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子間の結合力が高いため、優れた焼結性を発揮し、もって高い強度を有することができる。
【００１６】
［４］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体において、結合材における第１化合物の割合は、好ましくは０．５〜１００質量％である。これにより、ｃＢＮ焼結体と被膜との密着性が向上し、表面被覆ｃＢＮ焼結体は耐剥離性に優れる。
【００１７】
［５］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体において第１化合物は、好ましくはＡｌＣｒＮ、ＡｌＮおよびＣｒＮからなる群より選択される少なくとも１種である。これにより、表面被覆ｃＢＮ焼結体の耐剥離性が向上する。
【００１８】
［６］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体は、表面被覆ｃＢＮ焼結体の断面において、ｃＢＮ焼結体の１つの面と被膜とが接してなる界面上に位置し、かつ５００μｍの長さを持つ第１の仮想直線線分と、第１の仮想直線線分をｃＢＮ焼結体の内部側に１０μｍ平行移動させてなる第２の仮想直線線分と、に挟まれる領域を観察した場合に、領域には空孔が存在し、かつ領域に占める空孔の割合が０．１〜５面積％であることが好ましい。これにより、表面被覆ｃＢＮ焼結体の耐剥離性が向上する。
【００１９】
［７］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体において、好ましくは被膜の最表面の表面粗さＲａは０．００５〜０．２μｍである。これにより表面被覆ｃＢＮ焼結体の耐剥離性が向上する。
【００２０】
［８］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体において好ましくは、被膜はさらにＢ層を含み、Ｂ層は、Ｔｉx2Ａｌy2Ｍz2Ｎ（ただし、ＭはＶおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ２≦０．６５、０．３５≦ｙ２≦０．７５、０≦ｚ２≦０．２、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１である。）から構成される。これにより表面被覆ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性がさらに向上する。
【００２１】
［９］上記表面被覆ｃＢＮ焼結体において好ましくは、被膜はさらにＣ層を含み、Ｃ層は、Ｔｉx3Ｍy3Ｃa3Ｎb3（ただし、ＭはＣｒ、ＮｂおよびＷの１種以上であり、０．３≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦０．７、ｘ３＋ｙ３＝１、０≦ａ３≦１、０≦ｂ３≦１、ａ３＋ｂ３＝１である）から構成される。これにより表面被覆ｃＢＮ焼結体の耐摩耗性、特に高温環境下での耐摩耗性がさらに向上する。
【００２２】
［１０］本開示の一態様に係る切削工具は、上記表面被覆ｃＢＮ焼結体を備える。この切削工具によれば、被削材におけるバリの発生を抑制させることができる。
【００２３】
［本発明の実施形態の詳細］
以下、本発明の一実施形態（以下「本実施形態」と記す）について詳細に説明するが、本実施形態はこれらに限定されるものではない。また本明細書において、「ＡｌＣｒＮ」、「ＡｌＮ」、「ＴｉＮ」等の化学式において特に原子比を特定していないものは、各元素の原子比が「１」のみであることを示すものではなく、従来公知の原子比が全て含まれるものとする。
【００２４】
［第１の実施形態］
＜表面被覆ｃＢＮ焼結体＞
図１〜図３を用いて、本実施形態に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体について説明する。図１に示されるように表面被覆ｃＢＮ焼結体１は、上面、下面および４つの側面を含む表面を有しており、全体として、上下方向にやや薄い四角柱形状である。また、表面被覆ｃＢＮ焼結体１には、上下面を貫通する貫通孔が形成されている。本実施形態の表面被覆ｃＢＮ焼結体１では、上面および下面がすくい面１ａを成し、４つの側面が逃げ面１ｂを成す。また、すくい面１ａと逃げ面１ｂとが交差してなる稜線近傍が切れ刃として機能する切れ刃領域となる。
【００２５】
本明細書では、稜線から３０００μｍ以内に位置するすくい面１ａと、稜線から１５００μｍ以内に位置する逃げ面１ｂとを合わせた領域を、切れ刃領域とする。なお本実施形態の表面被覆ｃＢＮ焼結体はシャープエッジ形状を有するため、すくい面１ａと逃げ面１ｂとの稜線が存在するが、刃先に対してホーニング加工等の加工が施されている場合には、上記稜線は存在しない。このような場合には、図４に示されるように、すくい面１ａを含む仮想の面Ｐａと、逃げ面１ｂを含む仮想の面Ｐｂとが交差してなる仮想の稜線Ｌを上記稜線とみなす。そして仮想の稜線Ｌから３０００μｍ以内（図４において距離ｄ１で示す）に位置するすくい面１ａと、仮想の稜線Ｌから１５００μｍ以内（図４において距離ｄ２で示す）に位置する逃げ面１ｂとを合わせた領域を、切れ刃領域とする。
【００２６】
図２に示されるように表面被覆ｃＢＮ焼結体１は、ｃＢＮ焼結体２と、ｃＢＮ焼結体の表面を被覆する被膜３とを備える。被膜３は、ｃＢＮ焼結体２の表面の全てを被覆してもよく、一部を被覆してもよい。ただし、少なくとも切れ刃領域を構成するすくい面１ａおよび逃げ面１ｂには、被膜３が設けられているものとする。本実施形態の被膜３は、後述するＡ層のみからなる。
【００２７】
＜ｃＢＮ焼結体＞
図２に示されるようにｃＢＮ焼結体２は、すくい面２ａおよび逃げ面２ｂを有する。すくい面２ａと逃げ面２ｂとが交差してなる稜線近傍が切れ刃領域を構成することは、上記と同様である。また図３に示されるようにｃＢＮ焼結体２は、ｃＢＮ粒子２１と結合材２２とを含む。なおｃＢＮ焼結体２は不可避不純物を含み得る。
【００２８】
＜ｃＢＮ粒子＞
ｃＢＮ粒子２１はｃＢＮからなる結晶粒である。ｃＢＮ焼結体２におけるｃＢＮ粒子２１の含有割合は８０体積％超９８体積％以下である。すなわちｃＢＮ焼結体２はＨｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体である。ｃＢＮ粒子２１の含有割合は好ましくは９０〜９８体積％である。これにより、ｃＢＮ焼結体２は硬度により優れることとなり、故に表面被覆ｃＢＮ焼結体１の耐摩耗性が向上する。
【００２９】
ｃＢＮ焼結体２におけるｃＢＮ粒子２１の含有割合は、次のようにして求められる。まず表面被覆ｃＢＮ焼結体１の任意の位置を切断し、ｃＢＮ焼結体２の断面を含む試料を作製する。ただし断面には、ｃＢＮ焼結体２の表面近傍（表面から１０μｍ以内）が含まれないようにする。表面近傍には後述の空孔２３が存在する場合があり、ｃＢＮ粒子の含有割合が一義的に決定され難いためである。さらにｃＢＮ焼結体２が超硬合金に接触している場合には、上記断面において、超硬合金との界面から１００μｍ以内の範囲が含まれないようにする。超硬合金の超硬成分が、近傍のｃＢＮ焼結体に溶け込んでいる場合があるためである。
【００３０】
ｃＢＮ焼結体２の断面の作製には、集束イオンビーム装置、クロスセクションポリッシャ装置等を用いることができる。次いで、ｃＢＮ焼結体２の断面をＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）にて２０００倍で観察して、反射電子像を得る。反射電子像においては、ｃＢＮ粒子２１が存在する領域が黒色領域となり、結合材２２が存在する領域が灰色領域または白色領域となる。
【００３１】
次に、上記反射電子像に対して画像解析ソフト（たとえば、三谷商事（株）の「ＷｉｎＲＯＯＦ」）を用いた２値化処理を行うことにより、ｃＢＮ粒子２１の占有面積を求める。求められたｃＢＮ粒子２１の占有面積を以下に示す式（１）に代入すれば、ｃＢＮ焼結体２におけるｃＢＮ粒子２１の含有体積率を求めることができる。
（ｃＢＮ焼結体２におけるｃＢＮ粒子２１の含有体積率）＝（ｃＢＮ粒子２１の占有面積）÷（撮影された反射電子像の面積）×１００・・・式（１）。
【００３２】
ｃＢＮ粒子２１の粒径は特に限定されないが、強度を高める観点からはｄ５０が０．５〜２μｍであることが好ましい。さらにｃＢＮ粒子の粒径はばらつきが少ないことが好ましい。ｃＢＮ焼結体２の性質が均質となるためである。たとえば、ｄ５０が０．５〜２μｍを満たし、さらにｄ９０が１．０〜３．５μｍを満たすことが好ましい。より好ましくは、ｄ９０は１．５〜３．０μｍである。
【００３３】
ｃＢＮ粒子２１のｄ５０およびｄ９０は次のようにして求められる。まず上記のｃＢＮ粒子２１の含有割合の求め方に準じて、ｃＢＮ焼結体２の断面を含む試料を作製し、反射電子像を得る。画像解析ソフト（たとえば、三谷商事（株）の「ＷｉｎＲＯＯＦ」）を用いて反射電子像中の各黒色領域の円相当径を算出する。５視野以上を観察することによって１００個以上のｃＢＮ粒子２１の円相当径を算出し、その後、各円相当径を最小値から最大値まで並べて累積分布として描く。累積分布において累積面積５０％となる粒径をｄ５０とし、累積面積９０％となる粒径をｄ９０とする。なお円相当径とは、ｃＢＮ粒子２１の面積と同じ面積を有する円の直径を意味する。
【００３４】
＜結合材＞
結合材２２はｃＢＮ粒子２１同士を結合させる役割を有するものである。当該役割を有することが出来る限り結合材２２の含有割合は制限されない。ただし、本実施形態においてｃＢＮ粒子２１の含有割合が８０体積％超であることから、結合材２２の含有割合の上限値は２０体積％である。
【００３５】
結合材２２は、ＡｌおよびＣｒの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第１化合物を含む。このような第１化合物としては、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＮ、ＣｒＮ、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＢ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｒＢ2等が挙げられる。このような結合材２２は、ＡｌおよびＣｒを含むＡ層（後述）に対する親和性が良く、Ａ層との密着性に優れるため、表面被覆ｃＢＮ焼結体１の耐剥離性を向上させることができる。
【００３６】
第１化合物は、好ましくはＡｌＣｒＮ、ＡｌＮおよびＣｒＮからなる群より選択される少なくとも１種であり、より好ましくはＡｌＣｒＮおよびＡｌＮであり、特に好ましくはＡｌＣｒＮである。この場合、耐剥離性の向上に特に優れる。また結合材２２における第１化合物の含有割合は好ましくは０．５〜１００質量％である。
【００３７】
結合材２２に含まれる化合物の種類および含有割合（質量％）は次のようして特定することができる。まず、上記のｃＢＮ粒子２１の含有割合の求め方に準じて、ｃＢＮ焼結体２の断面を含む試料を作製する。次に、ＳＥＭまたはＴＥＭ付帯のエネルギー分散型Ｘ線装置を用いて、元素の種類および含有割合を算出する。続いてＸ線回折装置を用いて化合物の種類およびそれぞれの含有割合を見積もり、これらの結果から各化合物の含有割合を算出する。
【００３８】
結合材２２は、さらにＷおよびＣｏの少なくとも１種の元素と、Ｎ、ＢおよびＯからなる群より選択される少なくとも１種の元素とからなる第２化合物を含んでもよい。結合材２２が第２化合物を含む場合、ｃＢＮ粒子間の結合力が高いため、優れた焼結性を発揮し、もって高い強度を有することができる。結合材２２における第２化合物の含有割合９５．５％以下であることが好ましい。また結合材２２は、従来公知の他の化合物を含んでいても良い。
【００３９】
＜Ａ層＞
被膜３は、ｃＢＮ焼結体２に接するＡ層である。Ａ層は、Ａｌx1Ｃｒy1Ｍz1Ｃa1Ｎb1Ｏc1（ただし、ＭはＴｉ、Ｖ、ＮｂおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ１≦０．７５、０．２５≦ｙ１≦０．７５、０≦ｚ１≦０．５、ｘ１＋ｙ１＋ｚ１＝１、０≦ａ１≦０．５、０．５≦ｂ１≦１、０≦ｃ１≦０．１、ａ１＋ｂ１＋ｃ１＝１である。）から構成される。
【００４０】
Ｈｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体を用いて鋳鉄や焼結合金の精密加工を連続的に実施した場合、逃げ面が摩耗し易い傾向がある。すなわち、切削開始時には優れた切削性能を示すＨｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体であっても、精密加工を継続する間に逃げ面の摩耗が引き起こされる傾向がある。逃げ面が摩耗すると、ｃＢＮ焼結体と被削材との間での切削抵抗が大きくなり、これに伴って被削材の仕上げ面におけるバリの発生が顕著となったり、大きなバリが発生したりする。これに対し、Ａ層を有する表面被覆ｃＢＮ焼結体１（すなわち上記［１］の表面被覆ｃＢＮ焼結体）を用いて鋳鉄や焼結合金の精密加工を連続的に実施しても、上記のようなバリの発生は抑制される。
【００４１】
上記理由は明確には解明されていないが、第１に、耐酸化性に優れるＡｒＣｒＮの存在に起因して結合材２２の酸化が抑制され、これによって結合材２２の酸化に伴うｃＢＮ焼結体１の逃げ面摩耗が抑制されることが考えられる。また本発明者らの研究により、表面被覆ｃＢＮ焼結体１を用いて切削加工を行った場合に、逃げ面１ｂ側において高い耐摩耗性が発揮されるのに対し、すくい面１ａ側においてはクレーター摩耗が引き起こされる（促進される）ことが確認されている。通常、Ｈｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体においては、クレーター摩耗の発生は起こり難い。このため、逃げ面１ｂ側における挙動と共に、すくい面１ａ側において上記のような挙動が見られることは、驚くべき現象である。
【００４２】
そして上記から次のことが推察される。すなわち、表面被覆ｃＢＮ焼結体１によれば、逃げ面１ｂ側における耐摩耗性の向上によって切削抵抗の増加が抑制され、かつすくい面１ａ側におけるクレーター摩耗の発生によって刃先の鋭利な形状が維持され、または刃先の鋭利さが向上する。このため、表面被覆ｃＢＮ焼結体１においては、切削抵抗の増加の抑制と刃先の鋭利さの維持（または向上）との相乗効果により、切削性能の経時的な低下が抑制され、もって被削材におけるバリの発生が抑制される。
【００４３】
ここで、上述のように通常Ｈｉｇｈ−ｃＢＮ焼結体においてクレーター摩耗は発生しない。これに対し表面被覆ｃＢＮ焼結体１においては、被膜３の脱落とともに被膜３の下に位置するｃＢＮ焼結体１も脱落することにより、クレーター摩耗が発生していることが確認されている。このため、クレーター摩耗の発生には、Ａ層の固有の特性はもちろん、Ａ層とｃＢＮ焼結体２との密着性の高さが関係していると考えられる。また鋳鉄や焼結合金の精密加工においては、逃げ面１ｂ側よりもすくい面１ａ側のほうが高温になる傾向がある。このことから、逃げ面１ｂ側においてはＡ層の本来の強度が維持されるのに対し、すくい面１ａ側においてはＡ層の強度が適切な範囲で低下することによって、クレーター摩耗が引き起こされるとも考えられる。
【００４４】
被膜３の厚み、すなわちＡ層の厚みは、好ましくは０．５〜１０μｍである。被膜３の厚みが０．５μｍ以上であることにより、被膜３の厚さが薄いことに起因する工具寿命の低下を防止することができ、またＡ層による効果を好適に発揮させることができる。被膜３の厚みが１０μｍ以下であることにより、切削初期における耐チッピング性を向上させることができる。
【００４５】
被膜３の厚みは次のようにして求められる。まず上記のｃＢＮ粒子２１の含有割合の求め方に準じて、表面被覆ｃＢＮ焼結体１の断面を含む試料を作製する。このとき、すくい面１ａ側に位置する被膜３の断面を含む試料と、逃げ面１ｂ側に位置する被膜３の断面を含む試料とを準備する。表面被覆ｃＢＮ焼結体１の断面をＳＥＭまたはＴＥＭにて観察し、すくい面１ａ側および逃げ面１ｂ側に位置する被膜３の各厚みを５点ずつ測定する。そして、得られた１０点の値の平均値を被膜３の厚みとする。以下の各層の厚みについても同様である。
【００４６】
また被膜３の最表面の表面粗さＲａは、好ましくは０．００５〜０．２μｍである。これにより、切削加工時に表面被覆ｃＢＮ焼結体１と被削材との間に生じる摩擦力を小さくでき、もって表面被覆ｃＢＮ焼結体１の耐摩耗性をさらに向上させることができる。一方、表面粗さが０．２μｍを超える場合には摩擦力の低減が不十分となり、０．００５μｍ未満の場合には被膜３の密着力が低下するためにかえって耐摩耗性が低下する。なお表面粗さＲａはＪＩＳ  Ｂ  ０６０１（２００１）の算術平均粗さＲａを意味するものであり、形状測定用のレーザー顕微鏡等を用いることによって測定することができる。
【００４７】
＜空孔＞
本実施形態において、表面被覆ｃＢＮ焼結体１の断面であって特定の領域を観察した場合に、空孔２３が存在することが好ましい。さらに、この領域に占める空孔２３の割合は、０．１〜５面積％であることが好ましい。特定の領域における空孔の有無、およびその割合は次のようにして確認される。
【００４８】
まず表面被覆ｃＢＮ焼結体１の任意の位置を切断し、表面被覆ｃＢＮ焼結体１の断面を含む試料を作製する。このときの任意の位置は、断面内に特定の領域であるＦ領域（図２において一点鎖線で囲まれる領域）が含まれるように決定される。このときのＦ領域とは、ｃＢＮ焼結体２の１つの面（本実施形態においてはすくい面２ａ）と被膜３とが接してなる界面上に位置し、かつ５００μｍの長さを持つ第１の仮想直線線分Ｆ1と、第１の仮想直線線分Ｆ1をｃＢＮ焼結体２の内部側（図２の下方側）に１０μｍ平行移動させてなる第２の仮想直線線分Ｆ2とに挟まれる領域である。特に第１の仮想直線線分Ｆ1には、すくい面２ａのうち刃先領域を構成する部分が含まれる。
【００４９】
次いで、表面被覆ｃＢＮ焼結体１の断面をＳＥＭにて２０００倍で観察して、反射電子像を得る。反射電子像においては、被膜３が存在する領域が灰色または濃灰色領域となり、ｃＢＮ粒子２１が存在する領域が黒色領域となり、結合材２２が存在する領域が灰色領域または白色領域となり、空孔２３を構成する領域が深い黒色領域となって観察される。したがって、反射電子像中に深い黒色領域が存在することにより、Ｆ領域中に空孔２３が存在することが確認される。
【００５０】
次いで、反射電子像に対して画像解析ソフト（たとえば、三谷商事（株）の「ＷｉｎＲＯＯＦ」）を用いた２値化処理を行うことにより、Ｆ領域における空孔２３の占有面積を求める。なお１つの視野でＦ領域の全てを観察することができない場合には、複数の視野にてＦ領域の全てを観察する。求められた空孔２３の占有面積を以下に示す式（２）に代入すれば、Ｆ領域に占める空孔２３の面積割合を求めることができる。
（Ｆ領域における空孔２３の含有面積率）＝（空孔２３の占有面積（μｍ2））÷（１０μｍ×５００μｍ）×１００・・・式（２）。
【００５１】
ここで、図３に示されるように、断面において観察される「ｃＢＮ焼結体２のすくい面２ａと被膜３との界面」が蛇行している場合がある。この場合、界面のうちの最も被膜側（図２の上方）に位置する部分を通り、かつ被膜３の表面に平行な線を、上記Ｆ領域を決定する際の「ｃＢＮ焼結体２のすくい面２ａと被膜３との界面」とする。また、ｃＢＮ焼結体２と被膜３の界面に存在する空孔２３、すなわちｃＢＮ焼結体２と被膜３との両者に接する空孔２３の面積は、空孔２３の占有面積には含めない。
【００５２】
表面被覆ｃＢＮ焼結体１のＦ領域に空孔２３が存在することにより、すくい面２ａ側におけるｃＢＮ焼結体２の熱伝導率が小さくなる。これによって、切削加工時におけるすくい面１ａ側の被膜３の温度は上昇し易くなるために、上述のクレーター摩耗が促進され、もってバリの抑制効果がさらに高まる。またｃＢＮ焼結体２と被膜３の界面に空孔２３が存在する場合、空孔２３内に被膜３が入り込み易くなる。ｃＢＮ焼結体２の空孔２３内に入り込んだ被膜３はアンカー効果を発揮することができるため、表面被覆ｃＢＮ焼結体１の耐剥離性が向上する。
【００５３】
［第２の実施形態］
＜表面被覆ｃＢＮ焼結体＞
本実施形態に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体は、被膜３がＡ層の他にＢ層を含む点で第１の実施形態と相違する。以下、第１の実施形態と相違する点について詳述する。
【００５４】
図５に示されるように、被膜３は、Ａ層３１とＢ層３２とを有する。Ｂ層３２は被膜３の最表面を構成する層である。Ａ層３１は第１の実施形態のＡ層と同様である。Ｂ層３２は、Ｔｉx2Ａｌy2Ｍz2Ｎ（ただし、ＭはＶおよびＳｉの１種以上であり、０．２５≦ｘ２≦０．６５、０．３５≦ｙ２≦０．７５、０≦ｚ２≦０．２、ｘ２＋ｙ２＋ｚ２＝１である。）から構成される。
【００５５】
Ｂ層３２は、耐摩耗性に優れると共に硬度に優れる。このため、Ａ層３１とＢ層３２とを有する被膜３を備える表面被覆ｃＢＮ焼結体１は、さらに耐摩耗性に優れることとなる。
【００５６】
Ｂ層３２の厚みは、好ましくは０．１〜１０μｍである。この場合にＢ層３２が存在することに起因する耐摩耗性の向上に特に優れる。また、第１の実施形態におけるＡ層の好ましい厚みは０．５〜１０μｍであったが、本実施形態におけるＡ層３１の厚みは、好ましくは０．１〜１０μｍである。なお被膜３の好ましい厚みは第１の実施形態と同様である。
【００５７】
［第３の実施形態］
＜表面被覆ｃＢＮ焼結体＞
本実施形態に係る表面被覆ｃＢＮ焼結体は、被膜３がＡ層の他にＣ層を含む点で第１の実施形態と相違する。以下、第１の実施形態と相違する点について詳述する。
【００５８】
図６に示されるように、被膜３は、Ａ層３１とＣ層３３とを有する。Ｃ層３３は被膜３の最表面を構成する層である。Ａ層３１は第１の実施形態のＡ層と同様である。Ｃ層３３は、Ｔｉx3Ｍy3Ｃa3Ｎb3（ただし、ＭはＣｒ、ＮｂおよびＷの１種以上であり、０．３≦ｘ３≦１、０≦ｙ３≦０．７、ｘ３＋ｙ３＝１、０≦ａ３≦１、０≦ｂ３≦１、ａ３＋ｂ３＝１である）から構成される。
【００５９】
Ｃ層３３は、高温環境下での耐摩耗性に優れる。このため、Ａ層３１とＣ層３３とを有する被膜３を備える表面被覆ｃＢＮ焼結体１は、耐摩耗性、特に高温環境下での耐摩耗性に優れることとなる。
【００６０】
Ｃ層３３の厚みは、好ましくは０．１〜１０μｍである。この場合にＣ層３３が存在することに起因する耐摩耗性の向上に特に優れる。また、第１の実施形態におけるＡ層の好ましい厚みは０．５〜１０μｍであったが、本実施形態におけるＡ層３１の厚みは、好ましくは０．１〜１０μｍである。なお被膜３の好ましい厚みは第１の実施形態と同様である。
【００６１】
また本実施形態の被膜３は、図７に示されるようにＡ層３１およびＣ層３３が交互に積層されていてもよい。図７においては、被膜３は、２つのＡ層３１と２つのＣ層３３とが交互に積層されてなるが、被膜３の構成はこれに限られない。たとえば、ｃＢＮ焼結体２側から、Ａ層３１、Ｃ層３３、Ａ層３１の順に積層された３層構造であってもよく、さらに５層構造以上であってもよい。
【００６２】
Ａ層３１およびＣ層３３が交互に積層されることにより、長期の切削加工においてバリの発生を抑制することができる。耐酸化性に優れるＡ層と、熱伝導性に優れるＣ層を積層させることによって、Ｃ層の効果により被膜３の温度上昇を抑制し、もって被膜３およびｃＢＮ焼結体２の酸化に起因する逃げ面摩耗を効果的に抑制できるためである。
【００６３】
被膜３がＡ層３１およびＣ層３３からなり、かつ３層以上の積層構造を有する場合、Ｃ層３３の厚みは０．０５〜５μｍが好ましく、Ａ層３１の厚みは０．０５〜５μｍが好ましい。このような厚みにすることにより、各層の剥離を抑制することができる。上記積層構造の積層数の上限値は特に限定されないが、量産性の観点から１００であり、性能上の観点から積層数の好ましい範囲は４〜２０である。
【００６４】
［第４の実施形態］
＜表面被覆ｃＢＮ焼結体の製造方法＞
第１〜第３の実施形態に係る各表面被覆ｃＢＮ焼結体は、たとえば次のようにして製造することができる。
【００６５】
まず、ｃＢＮ焼結体２を作製する。具体的には、ｃＢＮ粒子２１の原料となるｃＢＮ粉末と、結合材の原料となる化合物粉末とを準備する。次に、これらを混合させてなる混合粉末を高温高圧下で焼結させる。この焼結方法には、従来公知のいずれの方法をも用いることができる。これにより、ｃＢＮ焼結体２が作製される。
【００６６】
次に、ｃＢＮ焼結体２の表面（少なくとも切れ刃領域を構成するすくい面１ａおよび逃げ面１ｂを含む表面）に被膜３を被覆させる。被膜３は、アークイオンプレーティング法（ＡＩＰ法）、スパッタリング法等、従来公知の成膜方法により製造することができる。
【００６７】
たとえば、ＡＩＰ法では、被膜３を構成する金属を含む金属蒸発源と、ＣＨ4、Ｎ2、またはＯ2等の反応ガスとを用いて被膜３を成膜させることができる。またスパッタリング法では、被膜３を構成する金属を含む金属蒸発源と、ＣＨ4、Ｎ2、またはＯ2等の反応ガスと、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ等のスパッタガスとを用いて被膜３を成膜させることができる。なお、被膜３が２層以上の層を有する場合には、各層を順に成膜すればよい。
【００６８】
［第５の実施形態］
＜切削工具＞
本実施形態に係る切削工具は、第１〜第３の実施形態の表面被覆ｃＢＮ焼結体のいずれかを備える切削工具である。本実施形態に係る切削工具について、図８を用いながら詳述する。
【００６９】
図８に示されるように切削工具１００は、台金１０１を有し、台金１０１の所定の領域には、ろう付け層１０２を介して表面被覆ｃＢＮ焼結体１が固定されている。台金１０１、ろう付け層１０２の各形状、および各材料は特に限定されず、従来公知のものを用いることができる。
【００７０】
表面被覆ｃＢＮ焼結体１は、第１〜第３の実施形態の表面被覆ｃＢＮ焼結体のいずれであってもよい。また図８においては、表面被覆ｃＢＮ焼結体１は、切削工具１００のすくい面１００ａおよび逃げ面１００ｂに面する表面にのみ被膜３が設けられているが、全ての表面に被膜３が設けられていてもよい。この場合、ろう付け層１０２とｃＢＮ焼結体２との間にも被膜３が介在することとなる。
【００７１】
切削工具１００は、たとえば、次のようにして製造される。まず、上述の製造方法に準じて、表面被覆ｃＢＮ焼結体１を作製する。次いで、表面被覆ｃＢＮ焼結体１を台金１０１にろう付けする。これにより、図８に示す切削工具１００が製造される。
【００７２】
本実施形態に係る切削工具１００は、上述の表面被覆ｃＢＮ焼結体１を備えるため、切削時において表面被覆ｃＢＮ焼結体１の上述の特性を発揮することができる。
【００７３】
また本実施形態の切削工具１００は、図９に示されるように被膜３が台金１０１の表面にまで延在していてもよい。図９に示す切削工具１００は、たとえば、ｃＢＮ焼結体２を台金１０１にろう付けした後に、ｃＢＮ焼結体２の表面および台金１０１の表面に被膜３を設けることにより製造することができる。図９に示す切削工具１００は、図８に示す切削工具１００と比してｃＢＮ焼結体２の位置決めが容易となる。
【実施例】
【００７４】
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。【００７５】
［検討１］
＜Ｎｏ．１の切削工具の作製＞
（ｃＢＮ焼結体の作製）
まず、Ｃｏ粉末（平均粒径２μｍ）、ＷＣ粉末（平均粒径１μｍ）およびＡｌ粉末（平均粒径３μｍ）を、原子比で７０：８：２２となるように混合して、混合粉末を準備した。この混合粉末を真空中１２００℃で３０分間熱処理してから粉砕した。これにより、結合材の原料となる化合物粉末が得られた。【００７６】
続いて、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の含有割合が９１体積％となるように、ｄ５０およびｄ９０が１．３μｍおよび１．９μｍのｃＢＮ粒子からなるｃＢＮ粉末と、化合物粉末とを混合させた。この混合には、直径が３ｍｍの窒化ホウ素製ボールメディアを用いてボールミル粉砕法を用いた。得られた混合粉末を超硬合金製支持基板上に積層してからＭｏ製カプセルに充填した。そして、上記カプセルを超高圧装置内に配置して、圧力６．５ＧＰａ、温度１６００℃で３０分間焼結した。これにより、ｃＢＮ焼結体を得た。【００７７】
（ｃＢＮ焼結体の台座へのろう付け）
得られたｃＢＮ焼結体の形状を、頂角が５５°であり当該頂角を挟む両辺がそれぞれ２ｍｍである二等辺三角形を底面とし、厚さが２ｍｍの三角柱状に整え、これを超硬合金材料（Ｋ１０相当）からなる台金（ＩＳＯ規格のＤＮＧＡ１５０４０８の形状を有する）のコーナー部分に接合させて接合体を得た。なお接合にはＴｉ−Ｚｒ−Ｃｕからなるろう付け材を用いた。次いで該接合体の外周面、上面および下面を研削し、刃先にネガランド形状（ネガランド幅が１５０μｍであり、ネガランド角が２５°）を形成した。このようにして切れ刃部分がｃＢＮ焼結体からなる切削工具（ただし、被膜を有していない）を得た。【００７８】
（被膜の作製）
被膜を作製する成膜装置として、ＡＩＰ法用の成膜装置を準備した。そして、成膜装置のチャンバ内のテーブル上に切削工具を配置し、以下の条件下で厚さ１．４μｍのＡ層（Ａｌ0.7Ｃｒ0.3Ｎ）をｃＢＮ焼結体の露出する表面に成膜させた。なお、この方法により作製された切削工具は、図９に示す構成の被膜を有することとなる。【００７９】
（Ａ層の成膜条件）
ターゲット：Ａｌ（７０原子％）、Ｃｒ（３０原子％）
導入ガス：Ｎ2
成膜圧力：３Ｐａ
アーク放電電流：１５０Ａ
基板バイアス電圧：−５０Ｖ
テーブル回転数：２ｒｐｍ
成膜温度：５８０℃。【００８０】
表１に、Ｎｏ．１の切削工具の製造に用いた原料等を示す。表１中「Ｘ線検出化合物」の欄に示す化合物は、ｃＢＮ焼結体の断面をＳＥＭ付帯のエネルギー分散型Ｘ線装置（日本電子社製、「ＥＸ−２３０００ＢＵ」）によって定性分析した際に検出された結合材中の化合物である。表１中「第１化合物（質量％）」の欄に示す値は、同装置を用いて結合材中に含まれる第１化合物の含有割合（質量％）を定量分析した値である。なおＮｏ．１において確認された第１化合物はＡｌＮである。【００８１】
【表１】
2017168841.tif 000003
【００８２】
＜Ｎｏ．２〜９の切削工具の作製＞
表１に示すようにｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にしてＮｏ．２〜９のｃＢＮ焼結体を得た。そして、表１に示すようにｃＢＮ焼結体に対して成膜させる被膜を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にして切削工具を作製した。Ｃ１〜Ｃ３層（ＴｉＣ0.5Ｎ0.5）の成膜条件は以下のとおりである。ただしＮｏ．８においては、ｃＢＮ焼結体が得られなかった。これは結合材の含有量が少なすぎたためと考えられる。【００８３】
（Ｃ１〜Ｃ３層の成膜条件）
ターゲット：Ｔｉ
導入ガス：Ｎ2、ＣＨ4
成膜圧力：２Ｐａ
アーク放電電流：１３０Ａ
基板バイアス電圧：−２００Ｖ
テーブル回転数：４ｒｐｍ
成膜温度：６００℃。【００８４】
なお表１の「組成および構造」の欄に「Ａ１／Ｃ１／Ａ２／Ｃ２／Ａ３／Ｃ３」とあるのは、ｃＢＮ焼結体上に、ｃＢＮ焼結体の表面側からＡ１層（Ａ層）、Ｃ１層（Ｃ層）、Ａ２層（Ａ層）・・・の順となるように６層構造の被膜を成膜したことを意味する。また「厚さ」の欄には、各層の厚みを示す。【００８５】
＜Ｎｏ．１〜９の特性評価＞
Ｎｏ．１〜９の切削工具に関し、被膜の最表面の表面粗さＲａ（μｍ）および上述の特定の領域における空孔の割合（面積％）を上述の方法により確認した。その結果を表１に示す。【００８６】
またＮｏ．１〜９の切削工具を用いて以下の切削条件で切削試験を行った。被削材に高さ０．０７ｍｍのバリが発生した時点の逃げ面摩耗量の最大値（μｍ）および被削材に高さ０．０７ｍｍのバリが発生した時点の切削距離を、表１の「逃げ面摩耗量（μｍ）」および「切削寿命（ｋｍ）」の欄に示す。【００８７】
（切削条件）
切削方式：湿式切削
被削材：焼結合金ＳＭＦ４０４０の丸棒（ＩＳＯ−５７５５材質規格、外径７０ｍｍ、内径２５ｍｍ、厚さ６０ｍｍ）
切削速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み量：０．２ｍｍ
送り量：０．１ｍｍ／ｒｅｖ．。【００８８】
＜結果と考察＞
表１を参照し、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の割合が８０体積％超９８体積％以下であり、結合材が第１化合物を含み、被膜がｃＢＮ焼結体に接するＡ層を含む切削工具（Ｎｏ．１〜６の切削工具）であれば、逃げ面摩耗量を低減させることができ、かつ高さ０．０７ｍｍ以上のバリが発生した時点の切削寿命を長くできることが確認された。このようにＮｏ．１〜６の切削工具によれば、被削材におけるバリの発生が抑制された。【００８９】
またＮｏ．１〜６の結果を比較し、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の割合に関し、９１〜９８体積％の場合に逃げ面側の耐摩耗性がより優れることとなり、９１〜９５体積％の場合に逃げ面側の耐摩耗性が特に優れることとなった。【００９０】
［検討２］
＜Ｎｏ．１０〜１７の切削工具の作製＞
表２に示すようにｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にしてＮｏ．１０〜１７のｃＢＮ焼結体を得た。そして表２に示すようにｃＢＮ焼結体に対して成膜させる被膜を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にして切削工具を作製した。各層の成膜条件は、目的とする層の組成となるようにターゲットおよび／または導入ガスを変更した以外は、上述のＡ層およびＣ層の成膜条件と同様とした。【００９１】
【表２】
2017168841.tif 000004
【００９２】
＜Ｎｏ．１０〜１７の特性評価＞
Ｎｏ．１０〜１７の切削工具に関し、被膜の最表面の表面粗さＲａ（μｍ）および上述の特定の領域における空孔の割合（面積％）を上述の方法により確認した。その結果を表２に示す。【００９３】
またＮｏ．１０〜１７の切削工具を用いて以下の切削条件で切削試験を行った。被削材に高さ０．１ｍｍのバリが発生した時点の切削距離を、表２の「切削寿命（ｋｍ）」の欄に示す。【００９４】
（切削条件）
切削方式：湿式切削
被削材：ＳＭＦ４０４０相当材質のスプロケットＡ（ＩＳＯ−５７５５材質規格（Ｆ−０８Ｃ２）、外径４０ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ５０ｍｍ、歯数８個）
切削速度：１３０ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み量：０．１ｍｍ
送り量：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．。【００９５】
＜結果と考察＞
表２を参照し、ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子の割合が８０体積％超９８体積％以下であり、結合材が第１化合物を含み、被膜がｃＢＮ焼結体に接するＡ層を含む切削工具（Ｎｏ．１０〜１７の切削工具）において、バリの発生が抑制されることが確認された。【００９６】
［検討３］
＜Ｎｏ．１８〜２７の切削工具の作製＞
表３に示すようにｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更し、また結合材の原料となる化合物粉末の配合割合を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にしてＮｏ．１８〜２７のｃＢＮ焼結体を得た。そして表３に示すようにｃＢＮ焼結体に対して成膜させる被膜を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にして切削工具を作製した。各層の成膜条件は、目的とする層の組成となるようにターゲットおよび／または導入ガスを変更した以外は、上述のＡ層およびＣ層の成膜条件と同様とした。【００９７】
【表３】
2017168841.tif 000005
【００９８】
＜Ｎｏ．１８〜２７の特性評価＞
Ｎｏ．１８〜２７の切削工具に関し、被膜の最表面の表面粗さＲａ（μｍ）および上述の特定の領域における空孔の割合（面積％）を上述の方法により確認した。その結果を表３に示す。【００９９】
またＮｏ．１８〜２７の切削工具を用いて以下の切削条件で切削試験を行った。２０パス切削した後の逃げ面摩耗量の最大値（μｍ）および被削材の表面に確認されたバリのうち最も大きいバリの高さ（ｍｍ）を、表３の「逃げ面摩耗量（μｍ）」および「バリ高さ（ｍｍ）」の欄に示す。【０１００】
（切削条件）
切削方式：乾式切削
被削材：ＳＭＦ４０４０相当材質のスプロケットＢ（ＩＳＯ−５７５５材質規格（Ｆ−０８Ｃ２）、外径１３５ｍｍ、内径６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、歯数１６個）
切削速度：１２０ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み量：０．２ｍｍ
送り量：０．１５ｍｍ／ｒｅｖ．。【０１０１】
＜結果と考察＞
表３を参照し、ｃＢＮ焼結体の結合材における第１化合物の含有割合が０．５〜１００質量％の場合に、耐摩耗性に特に優れることが分かった。また被膜の剥離の有無について観察したところ、第１化合物の含有割合が０．３質量％の場合に剥離が確認された。【０１０２】
［検討４］
＜Ｎｏ．２８〜３２の切削工具の作製＞
表４に示すようにｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にしてＮｏ．２８〜３２のｃＢＮ焼結体を得た。そして表４に示すようにｃＢＮ焼結体に対して成膜させる被膜を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にして切削工具を作製した。Ａ層の成膜条件は、目的とする層の組成となるように導入ガスおよびターゲットを以下のように変更し、さらに成膜温度を６３０℃とした以外は、上述のＡ層の成膜条件と同様とした。【０１０３】
（Ａ層の成膜における導入ガスおよびターゲット）
導入ガス：Ｎ2、Ｏ2
ターゲット：Ａｌ（５０原子％）、Ｃｒ（５０原子％）。【０１０４】
【表４】
2017168841.tif 000006
【０１０５】
＜Ｎｏ．２８〜３２の特性評価＞
Ｎｏ．２８〜３２の切削工具に関し、被膜の最表面の表面粗さＲａ（μｍ）および上述の特定の領域における空孔の割合（面積％）を上述の方法により確認した。その結果を表４に示す。【０１０６】
またＮｏ．２８〜３２の切削工具を用いて以下の切削条件で切削試験を行った。２０パス切削した後の逃げ面摩耗量の最大値（μｍ）および被削材の表面に確認されたバリのうち最も大きいバリの高さ（ｍｍ）を、表４の「逃げ面摩耗量（μｍ）」および「バリ高さ（ｍｍ）」の欄に示す。【０１０７】
（切削条件）
切削方式：乾式切削
被削材：スプロケットＢ（上記と同様）
切削速度：１５０ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み量：０．２ｍｍ
送り量：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．。【０１０８】
＜結果と考察＞
表４を参照し、表面被覆ｃＢＮ焼結体において、特定の領域における空孔の割合が０．１〜５面積％の場合に、特に耐摩耗性に優れ、また被削材におけるバリの発生も抑制されることが分かった。また被膜の剥離の有無について観察したところ、空孔の割合が０．０３面積％および５．４面積％の場合に、剥離が観察された。【０１０９】
［検討５］
＜Ｎｏ．３３〜３７の切削工具の作製＞
表５に示すようにｃＢＮ粒子の体積含有率および平均粒径を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にしてＮｏ．３３〜３７のｃＢＮ焼結体を得た。そして表５に示すようにｃＢＮ焼結体に対して成膜させる被膜を変更した以外は、Ｎｏ．１と同様にして切削工具を作製した。Ａ層の成膜条件は、目的とする層の組成となるように導入ガスおよびターゲットを以下のように変更し、さらに成膜温度を６５０℃とした以外は、上述のＡ層の成膜条件と同様とした。【０１１０】
（Ａ層の成膜における導入ガスおよびターゲット）
導入ガス：Ｎ2、Ｏ2
ターゲット：Ａｌ（４０原子％）、Ｃｒ（５３原子％）、Ｓｉ（７原子％）。【０１１１】
【表５】
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【０１１２】
＜Ｎｏ．３３〜３７の特性評価＞
Ｎｏ．３３〜３７の切削工具に関し、被膜の最表面の表面粗さＲａ（μｍ）および上述の特定の領域における空孔の割合（面積％）を上述の方法により確認した。その結果を表５に示す。【０１１３】
またＮｏ．３３〜３７の切削工具を用いて以下の切削条件で切削試験を行った。逃げ面摩耗量の最大値（μｍ）および被削材の表面に確認されたバリのうち最も大きいバリの高さ（ｍｍ）を、表５の「逃げ面摩耗量（μｍ）」および「バリ高さ（ｍｍ）」の欄に示す。【０１１４】
（切削条件）
切削方式：乾式切削
被削材：ＳＭＦ４０４０相当材質のスプロケットＣ（ＩＳＯ−５７５５材質規格（Ｆ−０８Ｃ２）、外径１３５ｍｍ、内径６０ｍｍ、厚さ２０ｍｍ、歯数１６個、外周部を高周波焼入れ処理）
切削速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ
切り込み量：０．２ｍｍ
送り量：０．２ｍｍ／ｒｅｖ．
評価方法：４０パス加工後の逃げ面摩耗量ＶＢ。【０１１５】
＜結果と考察＞
表５を参照し、表面被覆ｃＢＮ焼結体において、被膜の表面粗さＲａが０．００５〜０．２の場合に、特に耐摩耗性に優れ、また被削材におけるバリの発生も抑制されることが分かった。また被膜の剥離の有無について観察したところ、Ｒａが０．００３の場合に剥離が確認された。【０１１６】
今回開示された実施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。
【符号の説明】
【０１１７】
１  表面被覆ｃＢＮ焼結体、２  ｃＢＮ焼結体、３  被膜、２１  ｃＢＮ粒子、２２  結合材、２３  空孔、３１  Ａ層、３２  Ｂ層、３３  Ｃ層、１００  切削工具、１０１  台金、１０２  ろう付け層、１ａ，２ａ，１００ａ  すくい面、１ｂ，２ｂ，１００ｂ  逃げ面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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