(57)【要約】  焼結体は、立方晶窒化ホウ素と、ジルコニウムを含有する酸化物と、ジルコニウムを含有する窒化物と、アルミニウムを含有する酸化物とを含む焼結体であって、前記ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含み、前記アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3を含む。
2019244414.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化ホウ素と、ジルコニウムを含有する酸化物と、ジルコニウムを含有する窒化物と、アルミニウムを含有する酸化物とを含む焼結体であって、
前記ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含み、
前記アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3を含む、焼結体。
【請求項２】
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方は、その（３３１）面における前記相対強度のピークが、９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われる、請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記焼結体は、前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における前記相対強度のピークをＩZrとし、前記α型Ａｌ2Ｏ3の（２２６）面における前記相対強度のピークをＩAlとした場合、
０．３１≦ＩZr／ＩAl≦０．６２の関係式を満たす、請求項１または請求項２に記載の焼結体。
【請求項４】
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記焼結体は、前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における前記相対強度のピークをＩZrとし、前記立方晶窒化ホウ素の（２２０）面における前記相対強度のピークをＩBNとした場合、
０．１２≦ＩZr／ＩBN≦０．４８の関係式を満たす、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の焼結体。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の焼結体を含む、切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、焼結体およびそれを含む切削工具に関する。本出願は、２０１８年６月１８日に出願した日本特許出願である特願２０１８−１１５４８１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】
立方晶窒化ホウ素（以下、「ｃＢＮ」とも記す）は、高い硬度を有することから、これをＺｒＯ2、Ａｌ2Ｏ3などの結合材とともに焼結することにより得られる焼結体が、従来より切削工具などの工具として用いられてきた（たとえば国際公開第２００８／０８７９４０号（特許文献１）、国際公開第２０１１／０５９０２０号（特許文献２）、国際公開第２０１２／０２９４４０号（特許文献３）、国際公開第２０１２／０５７１８４号（特許文献４））。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２００８／０８７９４０号
【特許文献２】国際公開第２０１１／０５９０２０号
【特許文献３】国際公開第２０１２／０２９４４０号
【特許文献４】国際公開第２０１２／０５７１８４号
【発明の概要】
【０００４】
本開示の一態様に係る焼結体は、立方晶窒化ホウ素と、ジルコニウムを含有する酸化物と、ジルコニウムを含有する窒化物と、アルミニウムを含有する酸化物とを含む焼結体であって、上記ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含み、上記アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3を含む。
【０００５】
本開示の一態様に係る切削工具は、上記の焼結体を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、実施例１の焼結体に関するＸ線回折強度の測定結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度（Ｉ）として表わしたグラフにおいて、２θが７０°〜１００°となる範囲における上記焼結体のＸ線回折強度プロファイルを示したグラフである。
【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］
ＺｒＯ2を結合材として用いた場合、焼結体に高い靱性を付与できることが知られている。このため、これを高濃度に含有させることによって、さらに高い靱性を焼結体に与えることが試みられてきた。しかしながら、焼結体にＺｒＯ2を高濃度に含有させた場合、硬度が低下することが明らかとなっている。さらに昨今、切削工具に係る技術分野では、耐摩耗性および耐欠損性の両者に優れることにより、抗折強度および寿命といった観点においてより高度な品質が要求されている。特許文献１〜４に開示の焼結体についても、優れた抗折強度および寿命が要求される場合があった。
【０００８】
本開示は、上記実情に鑑みてなされ、優れた抗折強度および寿命を備えた焼結体およびそれを含む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、優れた抗折強度および寿命を備えた焼結体およびそれを含む切削工具を提供することができる。
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
本発明者らは、優れた抗折強度および寿命を備える焼結体の開発を進めた。その中で、ｃＢＮとジルコニアとアルミナとを主成分とする焼結体を用いて難削鋳鉄を超高速で切削した場合、上記焼結体の摩耗部においてジルコニアの粒子が割れずに脱落することにより摩耗が進行することを知見した。一方、ジルコニウムを含有する窒化物（ＺｒＮ、ＺｒＯＮなど）がジルコニアの粒子とｃＢＮの粒子との間で効果的な接着作用を奏することを突き止め、これがジルコニアの粒子の脱落を防止するのに有効であることを見出した。
【００１０】
ただし上記のような焼結体を、窒素を多く含む原料を用いて得た場合、焼結時にｃＢＮとジルコニアとの反応が妨げられることにより、抗折強度および寿命の観点において性能が向上しない傾向にあることも突き止めた。以上より、ジルコニウムを含有する窒化物を特定の含有量で含む焼結体が、優れた抗折強度および寿命を備えることを知見し、本開示に到達した。
【００１１】
最初に本開示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、立方晶窒化ホウ素と、ジルコニウムを含有する酸化物と、ジルコニウムを含有する窒化物と、アルミニウムを含有する酸化物とを含む焼結体であって、上記ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含み、上記アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3を含む。このような焼結体は、優れた抗折強度および寿命を備えることができる。
【００１２】
［２］Ｘ線回折法を用いて上記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、上記ＺｒＮおよび上記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方は、その（３３１）面における上記相対強度のピークが、９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われることが好ましい。これにより焼結体は、抗折強度および寿命の観点においてより優れることができる。
【００１３】
［３］Ｘ線回折法を用いて上記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、上記焼結体は、上記ＺｒＮおよび上記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における上記相対強度のピークをＩZrとし、上記α型Ａｌ2Ｏ3の（２２６）面における上記相対強度のピークをＩAlとした場合、０．３１≦ＩZr／ＩAl≦０．６２の関係式を満たすことが好ましい。このような焼結体も、抗折強度および寿命の観点においてより優れることができる。
【００１４】
［４］Ｘ線回折法を用いて上記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、上記焼結体は、上記ＺｒＮおよび上記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における上記相対強度のピークをＩZrとし、上記立方晶窒化ホウ素の（２２０）面における上記相対強度のピークをＩBNとした場合、０．１２≦ＩZr／ＩBN≦０．４８の関係式を満たすことが好ましい。このような焼結体も、抗折強度および寿命の観点においてより優れることができる。
【００１５】
［５］本開示の一態様に係る切削工具は、上記の焼結体を含む。このような切削工具は、優れた抗折強度および寿命を備えることができる。
【００１６】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態（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。以下では図面を参照しながら説明する。
【００１７】
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わす場合、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「ＡｌＣｒＮ」と記載されている場合、ＡｌＣｒＮを構成する原子数の比はＡｌ：Ｃｒ：Ｎ＝０．５：０．５：１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、「ＡｌＣｒＮ」以外の化合物の記載についても同様である。
【００１８】
≪焼結体≫
本実施形態の焼結体は、立方晶窒化ホウ素と、ジルコニウムを含有する酸化物と、ジルコニウムを含有する窒化物と、アルミニウムを含有する酸化物とを含む焼結体である。上記ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含む。上記アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3を含む。このような焼結体は、優れた抗折強度および寿命を備えることができる。
【００１９】
焼結体は、立方晶窒化ホウ素、ジルコニウムを含有する酸化物、ジルコニウムを含有する窒化物およびアルミニウムを含有する酸化物を含む限り、他の任意の成分を含んでいても差し支えない。他の任意の成分としては、たとえば後述する他の酸化物、補助結合材などを挙げることができるが、これらのみに限られるものではない。焼結体は、所望される効果を示す限り、不可避不純物を含み得る。焼結体は、立方晶窒化ホウ素とジルコニウムを含有する酸化物とジルコニウムを含有する窒化物とアルミニウムを含有する酸化物との４者のみを含むことができる。以下、焼結体に含まれ得る各成分について説明する。
【００２０】
＜立方晶窒化ホウ素＞
本実施形態の焼結体は、立方晶窒化ホウ素を含む。立方晶窒化ホウ素は、０．１〜１０μｍの平均粒径を有することが好ましい。立方晶窒化ホウ素の平均粒径が０．１μｍ未満である場合、他の原料（ジルコニア、アルミナなど）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る。立方晶窒化ホウ素の平均粒径が１０μｍを超える場合、焼結体の強度が低下する傾向がある。
【００２１】
立方晶窒化ホウ素の粒径は、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。立方晶窒化ホウ素の粒径は、二峰性の粒径分布を示すことも好ましい。
【００２２】
立方晶窒化ホウ素の含有量は、焼結体中において２０〜８０体積％であることが好ましい。立方晶窒化ホウ素の含有量が２０体積％未満である場合、硬度が低下し耐摩耗性が低下する傾向がある。立方晶窒化ホウ素の含有量が８０体積％を超えると、焼結体に含まれるジルコニウムを含有する酸化物、ジルコニウムを含有する窒化物およびアルミニウムを含有する酸化物が僅少となるので、耐摩耗性および耐欠損性が低下する傾向がある。立方晶窒化ホウ素のより好ましい含有量は、３０〜６０体積％である。
【００２３】
立方晶窒化ホウ素の平均粒径、含有量（体積％）は、次の測定方法を用いて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（Cross  Section  Polisher）加工することにより、平滑な断面を有する試料を得る。この試料の上記断面に対し、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：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の粒子を特定する。次に、視野中の立方晶窒化ホウ素の粒子すべてに対し、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値化処理により円相当径と総面積とを算出し、この円相当径の平均値を平均粒径とし、上記総面積を含有量とする。
【００２４】
本明細書において、上記断面から求められる立方晶窒化ホウ素の総面積を焼結体の奥行き方向に連続するとみなすことにより、上記総面積を、体積％を単位とする立方晶窒化ホウ素の含有量として表わすことができる。焼結体中の立方晶窒化ホウ素の平均粒径および含有量は、上記断面から３以上の視野で撮像したＳＥＭ像を準備した上で、上述した画像解析を行なって測定値を求めることにより、その測定値の平均とすることが好ましい。
【００２５】
＜ジルコニウムを含有する酸化物＞
本実施形態の焼結体は、ジルコニウムを含有する酸化物を含む。ジルコニウムを含有する酸化物は、具体的には、立方晶ＺｒＯ2および立方晶ＺｒＯの両方またはいずれか一方であることが好ましい。さらに、ジルコニウムを含有する酸化物は、立方晶ＺｒＯ2および立方晶ＺｒＯの両方であることがより好ましい。これにより焼結体において、耐摩耗性および耐欠損性を両立させることができる。
【００２６】
立方晶ＺｒＯ2は、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウムおよび酸化イットリウムからなる群より選ばれる１以上の酸化物が微量固溶されていてもよく、一般に部分安定化ＺｒＯ2と呼ばれるものを含み得る。ここで、部分安定化ＺｒＯ2とは、従来公知の意味を有するものとし、典型的には、ジルコニア以外の酸化物を固溶させることにより、構造中の酸素空孔を減少させ、もって安定化することで、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ようなＺｒＯ2をいう。本明細書において「ＺｒＯ2」は、特に断らない限り上記のようにジルコニア以外の酸化物が微量固溶されている場合にも「ＺｒＯ2」と表記するものとする。
【００２７】
立方晶ＺｒＯ2は、上述したような部分安定化ＺｒＯ2を含むことが好ましい。さらに立方晶ＺｒＯ2は、部分安定化ＺｒＯ2からなることがより好ましい。立方晶ＺｒＯ2が部分安定化ＺｒＯ2を含む場合、この部分安定化ＺｒＯ2は、ジルコニア以外の酸化物としてＡｌ2Ｏ3およびＹ2Ｏ3を固溶している部分安定化ＺｒＯ2を例示することができる。
【００２８】
ジルコニウムを含有する酸化物は、０．０１〜０．１μｍの平均粒径を有することが好ましい。ジルコニウムを含有する酸化物の含有量は、焼結体中において０．１〜１０体積％であることが好ましい。ジルコニウムを含有する酸化物の平均粒径および含有量は、立方晶窒化ホウ素の平均粒径および含有量を求める方法と同じ方法により求めることができる。
【００２９】
＜ジルコニウムを含有する窒化物＞
本実施形態の焼結体は、ジルコニウムを含有する窒化物を含む。ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含む。ジルコニウムを含有する窒化物は、好ましくはＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方からなる。ジルコニウムを含有する窒化物は、ジルコニウムを含有する酸化物（立方晶ＺｒＯ2および立方晶ＺｒＯの両方またはいずれか一方）の粒子とｃＢＮの粒子との間において接着作用を奏することにより、切削時の焼結体の摩耗部においてジルコニウムを含有する酸化物の粒子が焼結体から脱落することを有効に防止することができる。本明細書において「ＺｒＯＮ」は、ＺｒＮにＯが一部固溶したＺｒＯＮを意味する。さらに「ＺｒＯＮ」は、ジルコニウムを含有する酸化物として捉えることもできるが、便宜上、本明細書において窒化物として扱うものとする。
【００３０】
ここでジルコニウムを含有する窒化物は、後述する≪焼結体を製造する方法≫における焼結体を得る工程において、ｃＢＮと、アルミナ固溶ジルコニア（以下、「Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2」とも記す）およびジルコニア（ＺｒＯ2）の両方またはいずれか一方と、アルミナとを混合することにより得た混合原料の粉末を焼結することにより、焼結体中に生成される。この場合において、混合原料に含まれるＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびジルコニア（ＺｒＯ2）は、後述する噴霧熱分解法などを用いて製造されることにより、窒素の含有量が僅少となるように制御されることが必要となる。たとえばＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2は、噴霧熱分解法などを用いて製造されることにより、窒素含有量が０．００３〜０．５質量％に制御される。このＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびジルコニア（ＺｒＯ2）における窒素含有量の測定方法については、後述する。
【００３１】
ジルコニウムを含有する窒化物は、０．０１〜１μｍの平均粒径を有することが好ましい。ジルコニウムを含有する窒化物の含有量は、焼結体中において０．１〜１０体積％であることが好ましい。ジルコニウムを含有する窒化物の平均粒径および含有量は、立方晶窒化ホウ素の平均粒径および含有量を求める方法と同じ方法により求めることができる。
【００３２】
＜アルミニウムを含有する酸化物＞
本実施形態の焼結体は、アルミニウムを含有する酸化物を含む。アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3（結晶構造がα型である酸化アルミニウム）を含む。アルミニウムを含有する酸化物は、焼結体の高硬度および高強度に寄与すると考えられる。アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3以外に、たとえばγ型Ａｌ2Ｏ3（結晶構造がγ型である酸化アルミニウム）、κ型Ａｌ2Ｏ3（結晶構造がκ型である酸化アルミニウム）を含み得る。アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3のみを含むこともできる。
【００３３】
アルミニウムを含有する酸化物は、０．１〜１μｍの平均粒径を有することが好ましい。アルミニウムを含有する酸化物の含有量は、焼結体中において０．１〜３０体積％であることが好ましい。アルミニウムを含有する酸化物の平均粒径および含有量は、立方晶窒化ホウ素の平均粒径および含有量を求める方法と同じ方法により求めることができる。
【００３４】
＜Ｘ線回折強度＞
本実施形態は、Ｘ線回折法を用いて焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフ（以下、「Ｘ線回折強度プロファイル」とも記す）において、次の特徴を有することが好ましい。すなわち焼結体中のジルコニウムを含有する窒化物は、具体的にはＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方は、その（３３１）面における相対強度のピークが、９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われることが好ましい。上記焼結体において、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における相対強度のピークが、２θが９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われることは、焼結体がＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含むことを意味する。これにより焼結体は、耐摩耗性および耐欠損性の両者において優れることにより、優れた抗折強度および寿命を備えることができる。
【００３５】
焼結体のＸ線回折強度は、通常のＸ線回折装置で測定することができるため、装置および測定条件が特に限定されるべきではない。たとえば焼結体のＸ線回折強度は、Ｘ線回折装置（商品名（型番）：「ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００」、株式会社リガク製、解析ソフト：「ＰＤＸＬ２」）を用いて測定することができる。測定条件は、たとえば次のとおりとすればよい。
【００３６】
（Ｘ線回折強度の測定条件）
特性Ｘ線：  Ｃｕ−Ｋα
管電圧：  ４５ｋＶ
管電流：  ２００ｍＡ
フィルター：  多層ミラー
光学系：  集中法
Ｘ線回折法：  θ−２θ法
Ｘ線回折装置のスキャンスピード：５°／分、ステップ：０．０２°、スキャン範囲：１０〜１２０°。
【００３７】
測定の際には、上記解析ソフトの自動解析機能を用いることにより、得られたＸ線回折強度のデータから測定対象とした焼結体に含まれる化合物を同定することができる。これにより、焼結体においてＺｒＮおよびＺｒＯＮが生成しているか否かを判断することができる。焼結体にＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方が生成している場合、バックグラウンドを除去する操作を行なった上で上記焼結体のＸ線回折強度の測定結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度としたグラフに表す。この場合において、焼結体は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における相対強度のピークをＩZrとし、α型Ａｌ2Ｏ3の（２２６）面における相対強度のピークをＩAlとした場合、０．３１≦ＩZr／ＩAl≦０．６２の関係式を満たすことが好ましい。
【００３８】
さらに上記Ｘ線回折法を用いて焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、焼結体は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における相対強度のピークをＩZrとし、立方晶窒化ホウ素の（２２０）面における相対強度のピークをＩBNとした場合、０．１２≦ＩZr／ＩBN≦０．４８の関係式を満たすことも好ましい。これらの場合において、焼結体は、抗折強度および寿命の観点においてより優れることができる。
【００３９】
ここで、「０．３１≦ＩZr／ＩAl≦０．６２」という関係式は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方とα型Ａｌ2Ｏ3との含有量比を間接的に表わしている。ＩZr／ＩAlが０．３１未満となる場合、焼結体におけるＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の含有量が、α型Ａｌ2Ｏ3の含有量に比べて僅少であることを示す。この場合、焼結体は抗折強度および寿命が低下する傾向がある。ＩZr／ＩAlが０．６２を超える場合、焼結体におけるＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の含有量が、α型Ａｌ2Ｏ3の含有量に比べ過多であることを示す。この場合、焼結体は、原料となる粉末（後述する混合原料）を焼結するときにＺｒＯ2とｃＢＮとの反応が妨げられる傾向にあるため、抗折強度および寿命の観点において性能が向上しない恐れがある。
【００４０】
さらに、「０．１２≦ＩZr／ＩBN≦０．４８」という関係式は、焼結体におけるＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方とｃＢＮとの含有量比を間接的に表わしている。ＩZr／ＩBNが０．１２未満となる場合、焼結体におけるＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の含有量が、ｃＢＮの含有量に比べ僅少であることを示す。この場合、焼結体は抗折強度および寿命が低下する傾向がある。ＩZr／ＩBNが０．４８を超える場合、焼結体におけるＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の含有量が、ｃＢＮの含有量に比べ過多であることを示す。この場合、焼結体は、原料となる粉末を焼結するときにＺｒＯ2とｃＢＮとの反応が妨げられる傾向にあるため、抗折強度および寿命の観点において性能が向上しない恐れがある。
【００４１】
すなわち上述した２つの関係式は、本実施形態の焼結体が抗折強度および寿命の観点においてより優れるために、焼結体中のＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の含有量が、α型Ａｌ2Ｏ3の含有量およびｃＢＮの含有量と対比して適切な量に制御されていることを示している。
【００４２】
上述した２つの関係式は、それぞれ０．４１≦ＩZr／ＩAl≦０．６２であることがより好ましく、０．１７≦ＩZr／ＩBN≦０．４８であることがより好ましい。
【００４３】
ここで焼結体におけるＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方と、Ａｌ2Ｏ3ならびにｃＢＮとの相対的な含有量比をＸ線回折強度の比で表わす理由は、ＳＥＭの二次電子像および反射電子像などの組織像において、ＺｒＮ、ＺｒＯＮ、ＺｒＯおよびＺｒＯ2を相互に明確に区別して特定することが困難なためである。
【００４４】
＜他の酸化物＞
本実施形態の焼結体は、立方晶窒化ホウ素、ジルコニウムを含有する酸化物、ジルコニウムを含有する窒化物およびアルミニウムを含有する酸化物以外に、さらに他の酸化物を含むことができる。他の酸化物としては、酸化マグネシウム、酸化セリウム、酸化イットリウムおよび酸化ハフニウムからなる群より選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。焼結体が上記の他の酸化物を含むことにより、焼結性が向上し、焼結体の強度がさらに向上する。ここで例示した他の酸化物は、ジルコニウムを含有する酸化物の原料に由来する酸化物が、後述する焼結体を得る工程において拡散されることにより焼結体に含まれる場合と、上記の原料の１つとして添加された酸化物が、そのまま焼結体に含まれる場合とがある。
【００４５】
他の酸化物は、０．０５〜５μｍの平均粒径を有することが好ましい。他の酸化物の平均粒径が０．０５μｍ未満である場合、他の原料と混合する際、凝集しやすいため焼結不良となる傾向がある。他の酸化物の平均粒径が５μｍを超える場合、焼結時の粒成長により強度が低下する傾向がある。
【００４６】
他の酸化物は、焼結体中に５〜５０体積％となる割合で含有されることが好ましい。その割合が５体積％未満である場合、焼結体の強度が十分に向上しない傾向がある。その割合が５０体積％を超える場合、高硬度なｃＢＮの含有量が低下し、焼結体の硬度が十分に向上しない傾向がある。他の酸化物のより好ましい含有割合は、１０〜３０体積％である。
【００４７】
他の酸化物の平均粒径および含有量は、立方晶窒化ホウ素の平均粒径および含有量を求める方法と同じ方法により求めることができる。
【００４８】
＜補助結合材＞
本実施形態の焼結体は、立方晶窒化ホウ素、ジルコニウムを含有する酸化物、ジルコニウムを含有する窒化物およびアルミニウムを含有する酸化物以外に、さらに補助結合材を含むことができる。焼結体は、補助結合材を上記の他の酸化物とともに含むことができる。
【００４９】
補助結合材は、周期表の４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、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、窒素およびホウ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種の化合物であることが好ましい。焼結体が補助結合材を含むことにより、焼結性が向上し、焼結体の強度がさらに向上する。
【００５０】
補助結合材の具体的な化合物は、たとえばＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＢ2、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ2、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＮ、ＡｌＢ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＶＣ、ＶＮ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＣｒＣ、ＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎ、ＭｏＣ、ＷＣなどである。補助結合材としてこれらの化合物を１種単独または２種以上を組合わせて用いることができる。
【００５１】
補助結合材は、０．０５〜５μｍの平均粒径を有することが好ましい。補助結合の平均粒径が０．０５μｍ未満である場合、他の原料と混合する際、凝集しやすいため焼結不良となる傾向がある。補助結合材の平均粒径が５μｍを超える場合、焼結体の強度が低下する傾向がある。
【００５２】
補助結合材は、焼結体中に５〜５０体積％となる割合で含有されることが好ましい。その割合が５体積％未満である場合、焼結体の強度が十分に向上しない傾向がある。その割合が５０体積％を超える場合、高硬度なｃＢＮの含有量が低下し、焼結体の硬度が十分に向上しない傾向がある。補助結合材のより好ましい含有割合は、１０〜３０体積％である。
【００５３】
補助結合材の平均粒径および含有量は、立方晶窒化ホウ素の平均粒径および含有量を求める方法と同じ方法により求めることができる。
【００５４】
＜焼結助剤＞
本実施形態の焼結体は、立方晶窒化ホウ素、ジルコニウムを含有する酸化物、ジルコニウムを含有する窒化物およびアルミニウムを含有する酸化物以外に、さらに後述する焼結体を得る工程において用いる場合がある焼結助剤を含むことができる。
【００５５】
焼結助剤としては、具体的には、ＭｇＯ2、ＨｆＯ2、ＲｅＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＷＯ3、ＴｉＯ2、Ｖ2Ｏ5、ＶＯ2、Ｖ2Ｏ3、ＳｉＯ2およびその他の金属酸化物、Ａｌ、Ｃｏ、Ｔｉおよびその他の金属、ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＢ2、ＴｉＣｒＮ、ＺｒＣ、ＺｒＮ、ＺｒＢ2、ＡｌＣｒＮ、ＡｌＮ、ＡｌＢ2、ＳｉＣ、Ｓｉ3Ｎ4、ＨｆＣ、ＨｆＮ、ＶＣ、ＶＮ、ＮｂＣ、ＴａＣ、ＣｒＣ、ＣｒＮ、Ｃｒ2Ｎ、ＭｏＣならびにＷＣからなる群より選択される１種類以上を用いることができる。補助結合材および焼結助剤として用いる化合物が重複する場合、その化合物については、補助結合材および焼結助剤としてそれぞれ必要な量を合算して添加することなく、いずれか一方の必要量を添加すればよい。
【００５６】
焼結助剤は、焼結体中に０〜３０体積％となる割合で含有されることが好ましい。その割合が３０体積％を超える場合、立方晶窒化ホウ素、ジルコニウムを含有する酸化物、ジルコニウムを含有する窒化物およびアルミニウムを含有する酸化物の焼結体中の含有量が低下し、焼結体において所望の効果が十分に得られない傾向がある。焼結助剤のより好ましい含有割合は、０〜１５体積％である。焼結助剤の含有量は、立方晶窒化ホウ素の含有量を求める方法と同じ方法により求めることができる。
【００５７】
≪切削工具≫
本実施形態の切削工具は、上記の焼結体を含む。このような切削工具は、優れた抗折強度および寿命を備えることができる。切削工具は、その全体が上記の焼結体からなることが好ましく、その一部（たとえば刃先部分）のみが上記の焼結体からなることも好ましい。切削工具は、その表面にコーティング膜が形成されていてもよい。
【００５８】
切削工具の用途としては、たとえばドリル、エンドミル、ドリル用刃先交換型切削チップ、エンドミル用刃先交換型切削チップ、フライス加工用刃先交換型切削チップ、旋削加工用刃先交換型切削チップ、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、切削バイトなどを挙げることができる。
【００５９】
さらに本実施形態の焼結体に関し、切削工具以外の用途として摩擦攪拌接合用工具などを挙げることができる。
【００６０】
≪焼結体を製造する方法≫
本実施形態の焼結体は、ジルコニウムを含有する酸化物の原料となるＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびジルコニア（ＺｒＯ2）を後述するように調製することを除き、従来公知の製造方法を採用することにより製造することができる。すなわち焼結体を製造する方法は、ビーズミル、ボールミルなどにより立方晶窒化ホウ素、後述のように調製されるＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2の両方またはいずれか一方、アルミナおよび必要に応じて加える他の成分（他の酸化物、補助結合材、焼結助剤など）を含む原料を混合する工程と、この混合された原料（以下、「混合原料」とも記す）を所定の条件により焼結することにより焼結体を得る工程とを含むことが好ましい。
【００６１】
＜原料を混合する工程＞
原料を混合する工程では、立方晶窒化ホウ素と、後述のように調製されるＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2の両方またはいずれか一方と、アルミナと、上述した他の成分とを準備し、これらの原料をビーズミル、ボールミルなどにより混合する。これらのうち立方晶窒化ホウ素およびアルミナについては、上述した立方晶窒化ホウ素およびアルミニウムを含有する酸化物が含まれる焼結体が製造される限り、従来公知の立方晶窒化ホウ素およびアルミナを用いることにより、これらを準備することができる。
【００６２】
ここで原料として用いる立方晶窒化ホウ素と、焼結体中の立方晶窒化ホウ素とは、焼結時に熱履歴が加わっている点において異なる。原料として用いるＺｒＯ2は、結晶の形態を問わない所謂ＺｒＯ2であり、焼結後の焼結体中では、立方晶ＺｒＯ2、立方晶ＺｒＯ、ＺｒＮ、ＺｒＯＮとして存在することとなる。Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2は、焼結体中において立方晶ＺｒＯ2（具体的には、たとえば所謂アルミナ強化型ジルコニア（ＡＴＺ））として存在する。原料として用いるアルミナは、α型Ａｌ2Ｏ3を含むことが好ましく、焼結体中のアルミニウムを含有する酸化物とは、焼結時に熱履歴が加わっている点において異なる。
【００６３】
（Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2の準備）
Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2については、噴霧熱分解法を用いて非晶質水和ジルコニア固溶体を得る工程（工程Ａ）と、この非晶質水和ジルコニア固溶体を仮焼する工程（工程Ｂ）とを経ることにより調製することができる。これにより、上記原料を混合する工程に用いるＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2を準備することができる。Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2は、Ａｌ2Ｏ3が固溶体として固溶した結晶質の部分安定化ジルコニアを意味し、焼結工程を経ることによって立方晶ＺｒＯ2（たとえば所謂アルミナ強化型ジルコニア（ＡＴＺ））に変化する。Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2は、上記工程Ｂの後に粉砕することにより粉末とした上で、上記原料を混合する工程に用いることが好ましい。
【００６４】
（工程Ａ）
工程Ａでは、まずジルコニウム塩の水和物とアルミニウム塩とイットリウム塩とを用い、アルミニウム（Ａｌ）、ジルコニウム（Ｚｒ）およびイットリウム（Ｙ）の原子比率が０〜７０：０〜１００：０〜５（それぞれ原子％）となるように水に添加し、混合することにより、混合水溶液を調製する。ここで本明細書では、アルミニウム（Ａｌ）以外にジルコニア（ＺｒＯ2）に固溶される金属としてイットリウム（Ｙ）を例示しているが、Ａｌ以外にＺｒＯ2に固溶される金属は、これに限られるものではない。さらに工程Ａでは、上述の塩を水のほか、エタノール、アセトンなどに添加することができる。
【００６５】
ジルコニウム塩の水和物としては、たとえばオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2・８Ｈ2Ｏ）、オキシ硝酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＮＯ3）2・２Ｈ2Ｏ）、酢酸ジルコニウム（ＺｒＯ（ＣＨ3ＣＯＯ）2）などを例示することができる。アルミニウム塩としては、たとえば塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）、硝酸アルミニウム（Ａｌ（ＮＯ3）3・２Ｈ2Ｏ）、酢酸アルミニウム（Ａｌ2Ｏ（ＣＨ3ＣＯＯ））などを例示することができる。イットリウム塩としては、たとえば塩化イットリウム（ＹＣｌ3）、硝酸イットリウム（Ｙ（ＮＯ3）3）、酢酸イットリウム（Ｙ（ＣＨ3ＣＯＯ）3）などを例示することができる。
【００６６】
次に、噴霧熱分解装置（たとえば商品名（型番）：「ＡＣＰ−Ｕ１６−Ｈ５」、オーエヌ総合電機株式会社製）を用いて次の条件の下で上記混合水溶液を霧化し、さらに熱分解することによって、非晶質水和ジルコニア固溶体を得る。すなわち噴霧熱分解温度を６００〜１４００℃とし、キャリアガスをアルゴンまたは大気とし、キャリアガスの流量を１〜１０Ｌ／ｍｉｎとした条件の下で、上記混合水溶液を噴霧熱分解することにより非晶質水和ジルコニア固溶体を得ることができる。
【００６７】
（工程Ｂ）
工程Ｂでは、上記工程Ａで得られた非晶質水和ジルコニア固溶体を仮焼する。これによりＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2を得ることができる。仮焼は、大気雰囲気中でたとえば温度を６００〜１４００℃とし、保持時間を２〜２０時間とする条件の下で行なうことができる。
【００６８】
たとえば上述のジルコニウム塩の水和物とアルミニウム塩とイットリウム塩とからなる混合水溶液を原料として得た非晶質水和ジルコニア固溶体を仮焼した場合、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびイットリア（Ｙ2Ｏ3）が固溶した結晶質の部分安定化ジルコニア（ＺｒＯ2）を得ることができる。これにより得られたＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2の窒素含有量は０．００３〜０．５質量％となる。
【００６９】
（ＺｒＯ2の準備）
ＺｒＯ2については、噴霧熱分解法を用いて非晶質のジルコニアを得る工程（工程Ｃ）
と、この非晶質のジルコニアを仮焼する工程（工程Ｄ）とを経ることにより製造することができる。これにより、上記の原料を混合する工程に用いるＺｒＯ2を準備することができる。
【００７０】
工程Ｃは、工程Ｃに用いる原料が工程Ａと相違する以外、工程Ａと同じとすることができる。すなわち工程Ｃは、ジルコニアの水溶液を用いること以外、噴霧熱分解の条件を工程Ａと同じとして進めることができる。工程Ｄについても、仮焼する材料が工程Ｂと相違する以外、工程Ｂと同じとすることができる。すなわち工程Ｄは、非晶質のジルコニアを用いること以外、仮焼条件を工程Ｂと同じとして進めることができる。これにより得られたＺｒＯ2の窒素含有量は０．００３〜０．５質量％となる。
【００７１】
噴霧熱分解法以外の方法により準備したＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2であっても、その窒素含有量が０．００３〜０．５質量％となるのであれば、これらを焼結体の原料として用いることができる。
【００７２】
Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2中の窒素含有量は、不活性ガス融解法を用いて測定することができる。不活性ガス融解法を用いた窒素の測定は、常法により行うことができる。たとえばＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2またはＺｒＯ2の粉末をカーボン製のるつぼに入れ、これを昇温したときに発生するＮＯおよびＮＯ2ガスを定量することにより、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2またはＺｒＯ2中の窒素含有量を求めることができる。
【００７３】
Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2中の窒素含有量は、それぞれ０．００３〜０．５質量％であることが好ましい。Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2中の窒素含有量は、それぞれ０．０１〜０．２質量％であることがより好ましい。Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2中の窒素含有量が０．５質量％を超える場合、これを原料として用いて得た焼結体は、ジルコニウムを含有する酸化物中の酸素空孔が多くなって歪が大きくなり、もって靱性が低下する傾向がある。Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2中の窒素含有量が０．００３質量％未満である場合、これを原料として用いて得た焼結体は、焼結（超高圧焼結）後にＡｌ2Ｏ3が粗大化することにより、靱性が低下する傾向がある。
【００７４】
＜焼結体を得る工程＞
焼結体を得る工程では、上記立方晶窒化ホウ素、上述のＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2およびＺｒＯ2の両方またはいずれか一方、アルミナおよび必要に応じて加える他の成分（他の酸化物、補助結合材、焼結助剤など）を含む混合原料に対し、所定の条件により焼結することにより焼結体を得る。具体的には３〜２０ＧＰａ以下の圧力、１０００〜１７００℃の温度、５〜６０分の保持時間とした条件の下で上記混合原料を焼結することにより焼結体を得ることができる。
【００７５】
焼結体を得るための焼結条件に関し、圧力は５〜１０ＧＰａであることが好ましく、温度は１２００〜１４００℃であることが好ましく、保持時間は１５〜４５分であることが好ましい。焼結方法は限定されず、ホットプレス、超高圧プレスなどを用いることができる。さらに焼結雰囲気は、真空とすることが好ましいが、これに限定されるべきではない。焼結炉中の昇温速度は５０〜１５０℃／ｍｉｎとすることが好ましい。
【００７６】
以上により、焼結体を製造することができる。このような焼結体は、優れた抗折強度および寿命を備えることができる。
【実施例】
【００７７】
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。【００７８】
≪実施例１≫
＜焼結体の作製＞
以下のようにして焼結体を作製した。【００７９】
（原料を混合する工程）
まず原料として、６０体積％の立方晶窒化ホウ素（平均粒径３μｍ：商品名「ＢＮ−Ｔ」、昭和電工株式会社製）と、２０体積％のＡｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2（平均粒径１．０μｍ）と、１６体積％のα型Ａｌ2Ｏ3（平均粒径０．５μｍ：商品名「ＴＭ−ＤＡＲ」、大明化学工業株式会社製）と、焼結助剤として４体積％の金属Ａｌ（平均粒径２．０μｍ）とを準備した。【００８０】
ここで上記Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2は、上述した工程Ａおよび工程Ｂを経ることによって準備した。すなわち、まずオキシ塩化ジルコニウム（ＺｒＯＣｌ2・８Ｈ2Ｏ）と塩化アルミニウム（ＡｌＣｌ3）と塩化イットリウム（ＹＣｌ3）とを水に加え、ＺｒＯ2とＹ2Ｏ3とのモル比率が「ＺｒＯ2：Ｙ2Ｏ3＝９８．５：１．５」で、しかもＹ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2とＡｌ2Ｏ3とのモル比率が「（Ｙ2Ｏ3を添加したＺｒＯ2）：Ａｌ2Ｏ3＝７５：２５」となるように調製することにより混合水溶液を調製した。【００８１】
次いで、噴霧熱分解装置（商品名（型番）：「ＡＣＰ−Ｕ１６−Ｈ５」、オーエヌ総合電機株式会社製）を用いて次の条件の下で上記混合水溶液を霧化し、さらに熱分解することによって、非晶質水和ジルコニア固溶体（７５ｍｏｌ％（９８．５ｍｏｌ％ＺｒＯ2−１．５ｍｏｌ％Ｙ2Ｏ3）−２５ｍｏｌ％Ａｌ2Ｏ3）を得た。すなわち噴霧熱分解温度を１０００℃とし、キャリアガスをアルゴン（純度：５Ｎ、当該純度において不純物ガスを大気であると仮定した場合、当該アルゴンガスにおける窒素含有量は、８×１０−４質量％と試算される）とし、キャリアガスの流量を４Ｌ／ｍｉｎとした条件により噴霧熱分解を行なった。これにより非晶質水和ジルコニア固溶体を得た（工程Ａ）。【００８２】
さらに、上記非晶質水和ジルコニア固溶体を、９００℃の大気雰囲気下で１時間保持して仮焼することにより、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）およびイットリア（Ｙ2Ｏ3）が固溶した結晶質の部分安定化ジルコニアを得た（工程Ｂ）。【００８３】
続いて、上述した原料（すなわち立方晶窒化ホウ素、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2、α型Ａｌ2Ｏ3および焼結助剤（金属Ａｌ））を、ボールミルを用いて混合することにより混合原料を得た。【００８４】
（焼結体を得る工程）
上記混合原料をＮｂ製カプセルに充填し、超高圧発生装置の容器内にセットし、焼結圧力５．５ＧＰａ、焼結温度１４００℃で１５分間焼結することにより焼結体を得た。焼結雰囲気は、真空雰囲気とした。【００８５】
＜焼結体の分析＞
上記焼結体に対し、上述した条件の下でＸ線回折装置（商品名（型番）：「ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００」、株式会社リガク製、解析ソフト：「ＰＤＸＬ２」）を用いることにより、Ｘ線回折強度を測定した。その結果、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、立方晶ＺｒＯ2（ＡＴＺ）、立方晶ＺｒＯ、α型Ａｌ2Ｏ3、ＺｒＮおよびＺｒＯＮが生成していることが確認された。原料粉末に含まれないＺｒＮおよびＺｒＯＮに関しては、上述した超高圧発生装置における焼結において混合原料が相互に反応することにより、ＺｒＯなどとともに生成したと推定された。【００８６】
ここで、上述のＸ線回折強度の測定から得られる実施例１の焼結体のＸ線回折強度プロファイルにおいて、２θが７０°〜１００°の範囲を抽出することにより得られるグラフを図１に示す。この図１によればＺｒＮおよびＺｒＯＮは、（３３１）面における相対強度（Ｉ）のピークが、２θが９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われている。これにより焼結体はＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含むと理解される。２θの単位は、「度（°）」であり、相対強度（Ｉ）の単位は、「ｃｏｕｎｔｓ」である。【００８７】
さらに、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における相対強度のピークをＩZrとし、α型Ａｌ2Ｏ3の（２２６）面における相対強度のピークをＩAlとし、かつ立方晶窒化ホウ素の（２２０）面における相対強度のピークをＩBNとした場合のＩZr／ＩAlおよびＩZr／ＩBNの値を表１に示す。実施例１の焼結体では、ＩZr／ＩAlは０．５１であり、ＩZr／ＩBNは０．２９であった。【００８８】
≪実施例２〜実施例８≫
＜焼結体の作製＞
実施例２では、ｃＢＮの含有量を５５体積％とし、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2の含有量を２５体積％とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。【００８９】
実施例３では、焼結体を得る工程における焼結温度１３００℃とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。【００９０】
実施例４では、焼結体を得る工程における焼結温度１３５０℃とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。【００９１】
実施例５では、ｃＢＮの含有量を４５体積％とし、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2の含有量を３５体積％とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。【００９２】
実施例６では、ｃＢＮの含有量を３０体積％とし、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2の含有量を５０体積％とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。【００９３】
実施例７では、焼結体を得る工程における焼結温度１５００℃とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。【００９４】
実施例８では、ｃＢＮの含有量を６５体積％とし、Ａｌ2Ｏ3固溶ＺｒＯ2の含有量を１５体積％とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。【００９５】
＜焼結体の分析＞
実施例２〜実施例８の焼結体に対し、実施例１と同じ方法によりＸ線回折強度の測定を行なった。その結果、実施例２〜実施例８の焼結体は、いずれもＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における相対強度のピークが、２θが９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われた。さらに実施例２〜実施例８の焼結体におけるＩZr／ＩAlおよびＩZr／ＩBNの値を表１に示す。表１によれば、実施例２〜実施例８の焼結体は、ＩZr／ＩAlが０．２１〜０．８５の範囲内であり、かつＩZr／ＩBNが０．１〜０．７５の範囲内であった。【００９６】
≪比較例１〜比較例２≫
＜焼結体の作製＞
比較例１では、焼結体を得る工程における焼結温度１０００℃とすること以外を実施例１と同じとすることにより、焼結体を作製した。比較例２では、遠心鋳造鋳鉄加工用のＣＢＮ材種として、市販されている焼結体（商品名：「ＢＸ９１０」、株式会社タンガロイ製）を得た。【００９７】
＜焼結体の分析＞
比較例１および比較例２の焼結体に対し、実施例１と同じ方法によりＸ線回折強度を測定した。その結果、比較例１の焼結体は、焼結温度が１０００℃と低かったことからｃＢＮとＺｒＯ2との反応が進まず、ジルコニウムを含有する窒化物（ＺｒＮおよびＺｒＯＮ）が検出されなかった。このため抗折強度および寿命の観点において性能が向上しないと考えられた。比較例２の焼結体は、製造方法が不明であるが、ジルコニウムを含有する窒化物（ＺｒＮおよびＺｒＯＮ）が検出されなかった。このため抗折強度および寿命の観点において性能が向上しないと考えられた。【００９８】
≪抗折強度試験≫
実施例１〜実施例８および比較例１の焼結体を用い、以下の方法を用いて抗折強度試験を行なった。その結果を表１に示す。表１において、抗折強度の値が高いほど、焼結体が抗折強度に優れることを示す。【００９９】
（抗折強度試験の方法）
抗折強度を次の方法により測定した。すなわち超高圧焼結により得た焼結体の両面の平行出しを行なうことにより、上記実施例１〜実施例８および比較例１における抗折強度測定用の焼結体をそれぞれ作製した。この抗折強度測定用の焼結体を切断し、かつ加工することにより、厚さ約０．５ｍｍ、幅３ｍｍの形状の試料を実施例および比較例毎にそれぞれ１０枚準備した。この１０枚の試料を用いて３点曲げ強度を測定した。３点曲げ強度の値は、１０枚の試料の平均値である。３点曲げ強度を測定するのに際し、支点間距離を４ｍｍとし、クロスヘッドスピードを０．５ｍｍ／分とした。比較例２の焼結体は、抗折強度測定用の焼結体ではなかったことから、抗折強度試験を行なわなかった。【０１００】
≪切削試験≫
実施例１〜実施例８および比較例１〜比較例２の焼結体を用い、ＴＣＧＷ１１０２０８、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た。これらの切削工具に対し、以下の切削条件でマシニングセンタによる切削評価を行なった。【０１０１】
（切削条件）
切削速度：７００ｍ／ｍｉｎ．
送り速度：０．３ｍｍ／ｒｅｖ．
切込み：０．２ｍｍ
クーラント：湿式（エマルジョン２０倍希釈）。【０１０２】
（マシニングセンタ）
ＮＶ５０００  α１Ａ／４０（ＤＭＧ森精機株式会社製）。【０１０３】
（被削材）
組成：難削鋳鉄（ＦＣ２５０、硬度ＨＢ２００）
形状：円筒状（外径φ８０ｍｍ、内径φ７０ｍｍ）。【０１０４】
（試験条件）
０．２ｋｍ切削毎に逃げ面の最大摩耗幅（μｍ）を測定するとともに、最大摩耗幅が２００μｍ以上となった時点の切削距離（ｋｍ）を寿命として測定した。その結果を表１に示す。上記切削距離が長い程、切削工具の寿命が長いことを示す。【０１０５】
【表１】
2019244414.tif 000003
【０１０６】
表１より明らかなように、実施例１〜実施例８の焼結体は、比較例１〜比較例２の焼結体に比し、抗折強度および寿命において優れていることが確認された。このように実施例の焼結体は、優れた抗折強度および寿命を備えることが理解される。【０１０７】
以上のように本開示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。【０１０８】
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。
【図１】
2019244414.tif 000004
【手続補正書】
【提出日】令和1年12月24日(2019.12.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化ホウ素と、アルミナ強化型ジルコニア（ＡＴＺ）と、ジルコニウムを含有する窒化物と、アルミニウムを含有する酸化物とを含む焼結体であって、
前記ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含み、
前記アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3を含み、
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記焼結体は、前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における前記相対強度のピークをＩZrとし、前記α型Ａｌ2Ｏ3の（２２６）面における前記相対強度のピークをＩAlとした場合、
０．３１≦ＩZr／ＩAl≦０．６２の関係式を満たす、焼結体。
【請求項２】
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方は、その（３３１）面における前記相対強度のピークが、９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われる、請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記焼結体は、前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における前記相対強度のピークをＩZrとし、前記立方晶窒化ホウ素の（２２０）面における前記相対強度のピークをＩBNとした場合、
０．１２≦ＩZr／ＩBN≦０．４８の関係式を満たす、請求項１または請求項２に記載の焼結体。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の焼結体を含む、切削工具。
【手続補正書】
【提出日】令和2年4月3日(2020.4.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化ホウ素と、アルミナ強化型ジルコニア（ＡＴＺ）と、ジルコニウムを含有する窒化物と、アルミニウムを含有する酸化物とを含む焼結体であって、
前記ジルコニウムを含有する窒化物は、ＺｒＮおよびＺｒＯＮの両方またはいずれか一方を含み、
前記アルミニウムを含有する酸化物は、α型Ａｌ2Ｏ3を含み、
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記焼結体は、前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における前記相対強度のピークをＩZrとし、前記α型Ａｌ2Ｏ3の（２２６）面における前記相対強度のピークをＩAlとした場合、
０．３１≦ＩZr／ＩAl≦０．６２の関係式を満たし、
前記焼結体は、前記立方晶窒化ホウ素を２０〜８０体積％含む、焼結体。
【請求項２】
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方は、その（３３１）面における前記相対強度のピークが、９３．５°以上９４．５°以下である範囲において現われる、請求項１に記載の焼結体。
【請求項３】
Ｘ線回折法を用いて前記焼結体のＸ線回折強度を測定し、その結果を、横軸を２θとし、縦軸を相対強度として表したグラフにおいて、
前記焼結体は、前記ＺｒＮおよび前記ＺｒＯＮの両方またはいずれか一方の（３３１）面における前記相対強度のピークをＩZrとし、前記立方晶窒化ホウ素の（２２０）面における前記相対強度のピークをＩBNとした場合、
０．１２≦ＩZr／ＩBN≦０．４８の関係式を満たす、請求項１または請求項２に記載の焼結体。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の焼結体を含む、切削工具。
【国際調査報告】
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