(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化ほう素粒子を７０〜９５ｖｏｌ％含有する立方晶窒化ほう素基焼結体において、前記立方晶窒化ほう素粒子の平均粒径は０．５〜８．０μｍであり、該焼結体の断面組織を、前記立方晶窒化ほう素粒子の前記平均粒径の５倍×５倍の視野を一つの視野として、少なくとも５視野以上観察したとき、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在し、該結合相は、Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む化合物から構成され、かつ、前記結合相中のＡｌ含有量に対する酸素含有量の割合は０．１以下（但し、原子比）である前記立方晶窒化ほう素粒子の存在が、全観察視野数の６０％以上の視野で観察されることを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体。
【請求項２】
前記立方晶窒化ほう素基焼結体の断面組織を観察したとき、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する前記立方晶窒化ほう素粒子が、該観察断面における前記立方晶窒化ほう素粒子の全粒子数に対して、０．４以上の平均粒子数割合で存在し、かつ、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する前記立方晶窒化ほう素粒子において、前記結合相中のＡｌ含有量に対する酸素含有量の割合が０．１以下である前記立方晶窒化ほう素粒子の数が、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する前記立方晶窒化ほう素粒子の数に対して、０．５以上の平均割合で存在することを特徴とする請求項１に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体。
【請求項３】
前記立方晶窒化ほう素粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の前記結合相は、前記立方晶窒化ほう素粒子の間に点在していることを特徴とする請求項１または２に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体。
【請求項４】
切削工具の切れ刃部が、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の前記立方晶窒化ほう素基焼結体から構成されていることを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高硬度を有する立方晶窒化ほう素（以下、「ｃＢＮ」という場合もある）基焼結体（以下、「ｃＢＮ焼結体」という場合もある）に関する。
本願は、２０１４年１１月２７日に日本に出願された特願２０１４−２４０４１８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
ｃＢＮ焼結体は、ダイヤモンドに次ぐ高硬度、熱伝導率を有し、さらに、鉄系材料との親和性が低いという点から、鋼、鋳鉄等の鉄系被削材の切削加工用の工具として、従来から好適に利用されている。
そして、切削加工用工具としての性能を改善するために、ｃＢＮ焼結体の強度、靭性、硬さ等をさらに一層向上するべく、従来からいくつかの提案がなされている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ｃＢＮ焼結体を超高圧焼結により作製するにあたり、結合相を骨格構造とし結合相組織の中に硬質粒子であるｃＢＮ粒子とＡｌのほう化物と窒化物、およびＴｉのほう化物からなる反応生成物を分散分布した組織にすることにより、ｃＢＮ焼結体の強度とじん性とを改善することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、ｃＢＮ焼結体において、ｃＢＮ粒子が結合する際にｃＢＮ粒表面に吸着した酸素を除去するため、原料としてＴｉやＡｌを用いてこれらを酸素のゲッターとして作用させ、ｃＢＮ粒内部への酸素の固溶が原因となるｃＢＮ粒子自体の変質を予防するとともに、ｃＢＮ粒子が互いに結合した連続構造を有し、かつ、結合相が互いに結合した連続構造を有する組織を形成することにより、ｃＢＮ焼結体の耐熱性の向上と靭性の向上との両立を図ることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１９７３０７号公報
【特許文献２】特許第５０３２３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１、２に示すようにｃＢＮ焼結体の特性改善についての提案はなされているものの、まだ十分であるとはいえない。
例えば、特許文献１に示される切削工具用のｃＢＮ焼結体は、結合相を骨格構造とし結合相組織の中に硬質粒子であるｃＢＮ粒子とＡｌのほう化物と窒化物、およびＴｉのほう化物からなる反応生成物を分散分布した組織を有している。このような組織を有するｃＢＮ焼結体を切削工具として使用する場合、刃先への負荷が高い切削条件に適用するために焼結体中のｃＢＮ含有量を高くすると、ｃＢＮ粒子同士が接触し結合相と十分に反応できない未焼結な部分が増える。この未焼結な部分はｃＢＮ粒と結合相とが接触した部分に比べて強度が弱いことから、ｃＢＮ含有量が高くなるにつれて、ｃＢＮ含有量に応じた硬さが得られないという問題があった。また、硬さが十分でないこのようなｃＢＮ焼結体を工具として使用した場合、ｃＢＮ粒同士が接触した部分を起点としたクラックが生じやすくなる。そのため、このような工具を刃先への負荷が高い断続切削に使用すると刃先が欠損しやすくなり、工具寿命が短命であるという問題があった。
また、特許文献２に示されるｃＢＮ焼結体においては、ｃＢＮ粒子自体への酸素の影響は防止できるが、結合相組織内では比較的強度の弱いＴｉなどの酸化物がｃＢＮ粒子とｃＢＮ粒子との界面に残留するため、全体としては硬さの低いｃＢＮ焼結体が得られるという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するため、ｃＢＮ粒子−ｃＢＮ粒子間に存在する結合材に着目し、ｃＢＮ焼結体の硬さを向上させるべく鋭意研究したところ、次のような知見を得た。
【０００８】
従来のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体構成成分であるｃＢＮ粉末を、結合相形成成分であるＴｉＮ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、およびＡｌ２Ｏ３粉末等と混合し、これを超高圧高温条件下で焼結することにより、作製されていた。
【０００９】
本発明者らは、以下を見出した。すなわち、ｃＢＮ焼結体の作製に際し、使用するｃＢＮ粒子表面を前処理することにより得られる表面清浄度の高いｃＢＮ粒子を原料として用いるために、ｃＢＮ焼結体の構成成分であるｃＢＮ粒子表面に、例えば、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ。真空チャンバ内の基材に、原料化合物の分子を一層ごとに反応させ、Ａｒや窒素によるパージを繰り返し行うことで成膜する方法で、ＣＶＤ法の一種である。）法等により、極めて薄い膜厚のＡｌＮ膜を成膜し、その後、これを真空下で加熱し、次いで、ボールミル混合により、前記ＡｌＮ膜を剥離する工程からなる前処理を施す。
このような前処理をｃＢＮ粒子に施すことにより、ｃＢＮ粒子表面に付着・吸着している酸素等の不純物成分が除去された表面清浄度の高いｃＢＮ粒子を得る。
そして、このｃＢＮ粒子を原料として用い、結合相形成成分とともに超高圧条件下で焼結してｃＢＮ焼結体を作製したところ、ｃＢＮ粒子−ｃＢＮ粒子間に存在する結合相中における酸素含有率（但し、Ａｌ含有量に対する酸素含有量の原子比の値）は小さな値となり、ｃＢＮ粒子−ｃＢＮ粒子間の結合相中の酸化物を少なくでき、強固な結合相を形成することができるとともに、ｃＢＮ粒子同士が接触して結合相と十分反応できない未焼結部分が少なくなる。
その結果、本発明のｃＢＮ焼結体においては、焼結体中に含有されるｃＢＮ含有割合を高めた場合でも、高硬度を有するｃＢＮ焼結体を得られることを、本発明者らは見出した。
【００１０】
本発明は、上記知見に基づいてなされたものであって、
「（１）  立方晶窒化ほう素粒子を７０〜９５ｖｏｌ％含有する立方晶窒化ほう素基焼結体において、前記立方晶窒化ほう素粒子の平均粒径は０．５〜８．０μｍであり、該焼結体の断面組織を、前記立方晶窒化ほう素粒子の前記平均粒径の５倍×５倍の視野を一つの視野として、少なくとも５視野以上観察したとき、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在し、該結合相は、Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む化合物から構成され、かつ、前記結合相中のＡｌ含有量に対する酸素含有量の割合は０．１以下（但し、原子比）である前記立方晶窒化ほう素粒子の存在が、全観察視野数の６０％以上の視野で観察されることを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体。
（２）  前記立方晶窒化ほう素基焼結体の断面組織を観察したとき、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する前記立方晶窒化ほう素粒子が、該観察断面における前記立方晶窒化ほう素粒子の全粒子数に対して、０．４以上の平均粒子数割合で存在し、かつ、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する前記立方晶窒化ほう素粒子において、前記結合相中のＡｌ含有量に対する酸素含有量の割合が０．１以下である前記立方晶窒化ほう素粒子の数が、隣り合う前記立方晶窒化ほう素粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する前記立方晶窒化ほう素粒子の数に対して、０．５以上の平均割合で存在することを特徴とする前記（１）に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体。
（３）  前記立方晶窒化ほう素粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の前記結合相は、前記立方晶窒化ほう素粒子間に点在していることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の立方晶窒化ほう素基焼結体。
（４）  切削工具の切れ刃部が、前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の前記立方晶窒化ほう素基焼結体から構成されていることを特徴とする立方晶窒化ほう素基焼結体製切削工具。」
を特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のｃＢＮ焼結体は、平均粒径が好ましくは０．５〜８．０μｍのｃＢＮ粒子を７０〜９５ｖｏｌ％含有し、かつ、該焼結体の断面組織を観察したとき、隣り合うｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在し、該結合相は、Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む化合物から構成され、かつ、該結合相中のＡｌ含有量に対する酸素含有量の割合は０．１以下である。そのため、ｃＢＮ粒子−ｃＢＮ粒子間の結合相中において酸化物が少なく、結合相が強固であり、また、ｃＢＮ粒子同士が接触して結合相と十分反応できない未焼結部分が少ない。その結果、この焼結体はｃＢＮ粒子の含有割合が多くても、高硬度を示す。
また、本発明のｃＢＮ焼結体を用いた切削工具は、すぐれた耐欠損性を発揮し、工具寿命の延命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係るｃＢＮ焼結体（以下、「本発明ｃＢＮ焼結体」という場合もある）のｃＢＮ粒子相互の界面のＳＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）によるＨＡＡＤＦ（高角散乱環状暗視野）像（８００００倍）を示す。
【図２】本発明ｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子相互の界面のＳＴＥＭによるＢマッピング像の２値化像（８００００倍）を示す。
【図３】本発明ｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子相互の界面のＳＴＥＭによるＮマッピング像の２値化像（８００００倍）を示す。
【図４】本発明ｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子相互の界面のＳＴＥＭによるＡｌマッピング像の２値化像（８００００倍）を示す。
【図５】図２〜４においてＢとＮとＡｌとが重なる領域を示す図である。
【図６】図５のＢとＮとＡｌとが重なる領域（島）を画像処理により楕円近似した状態を示す図である。
【図７】図６において、各楕円の短軸の中点を直線でつないだ多角線からなる界面概形線を描画した図である。
【図８】本発明ｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子相互の界面のＡｌマッピング像、Ｂマッピング像、及びＮマッピング像から得られるｃＢＮ粒子相互の界面概形線を示す。
【図９】界面概形線に垂直な方向（図９中の矢印方向）を示す。
【図１０】図５と界面概形線から求められるｃＢＮ粒子相互間の結合相の幅およびその部分拡大図を示す。
【図１１】本発明ｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子相互の界面のＳＴＥＭによるＡｌマッピング像（８００００倍）の２値化像と界面概形線を中心とした３０ｎｍ幅の測定領域を示す。
【図１２】本発明ｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子相互の界面のＳＴＥＭによるＯ(酸素)マッピング像（８００００倍）の２値化像と界面概形線を中心とした３０ｎｍ幅の測定領域を示す。
【図１３】本発明ｃＢＮ焼結体におけるｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子数割合（ｑ／Ｑ）の測定方法および当結合相中のＡｌ含有量に対する酸素含有量の割合が０．１以下である粒子数割合（ｎ／Ｎ）の測定方法を示す模式図である。
【図１４】本発明ｃＢＮ焼結体と比較例ｃＢＮ焼結体の、ｃＢＮ含有量とビッカース硬さＨＶの関係を表すグラフであり、グラフ中の曲線は、Ｈ＝−０．４２Ｃ２＋８１．５Ｃ（但し、Ｈはビッカース硬さ、また、Ｃはｖｏｌ％によるｃＢＮ含有量）を表す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態（以下、「本実施形態」ともいう）について、以下に説明する。本実施形態に係るｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ焼結体全体の体積に対する体積率が７０〜９５ｖｏｌ％であるｃＢＮ粒子と、各ｃＢＮ粒子を互いに結合する結合相とを有する。また、この焼結体の断面組織を観察したとき、隣り合うｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する。さらに、この結合相は、Ａｌ（アルミニウム）、Ｂ（ほう素）、Ｎ（窒素）を少なくとも含み、かつ、該結合相中のＡｌ含有量に対するＯ含有量の割合は０．１以下（但し、上記断面上の面積比から算出される原子比）となっている。なお、隣り合うｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の上述の結合相は、隣り合うｃＢＮ粒子の間に点在していても良く、ｃＢＮ粒子間に１つの結合相が延在していても良い（ｃＢＮ粒子が上述の結合相１つを介して他のｃＢＮ粒子と隣接していても良い）。
【００１４】
＜製造方法＞
本実施形態のｃＢＮ焼結体の製造では、ｃＢＮ原料としては、ｃＢＮ粒子表面に前処理を施したｃＢＮ粒子を使用する。詳細には、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子の表面に前処理を行う工程と、前処理されたｃＢＮ粒子を結合相を構成する原料粉末と混合して成形する工程と、成形体を焼結する工程とにより製造される。
ｃＢＮ粒子表面の前処理は、例えば、次のように行う。
まず、例えば、ＡＬＤ法において、ｃＢＮ粒子表面にＡｌＮ膜を成膜する。成膜にあたっては、流動層炉内にｃＢＮ粒子を装入し、炉内を３５０℃程度に昇温し、Ａｒ＋Ａｌ（ＣＨ３）３ガス流入工程、Ａｒガスパージ工程、Ａｒ＋ＮＨ３ガス流入工程、Ａｒガスパージ工程を１サイクルとして、このサイクルを所望のＡｌＮ膜厚になるまで繰り返し行う。例えば、３０分かけて成膜することにより、膜厚５ｎｍ程度のＡｌＮ膜を、ｃＢＮ粒子表面に被覆形成することができる。
次いで、所定の厚さのＡｌＮ膜をその表面に形成したｃＢＮ粒子を、真空下で約１０００℃にて加熱して、ｃＢＮ表面の酸素等の不純物元素をＡｌＮ膜中に拡散させ、ＡｌＮ膜中に捕捉する。
次いで、ボールミル混合により、不純物元素が捕捉された前記ＡｌＮ膜を、ｃＢＮ表面から剥離する。
このような前処理をｃＢＮ粒子に施すことによって、ｃＢＮ表面に吸着している酸素等の不純物成分が除去された表面清浄度の高いｃＢＮ粒子を得る。なお、ｃＢＮ粒子表面の前処理は、上述のＡＬＤ法に限定されず、ｃＢＮ粒子表面の不純物成分を除去できる方法であれば良い。
【００１５】
そして、上記前処理を施したｃＢＮ粒子を原料として用いるとともに、さらに、例えば、ＴｉＮ粉末、Ａｌ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、及びＡｌ２Ｏ３粉末を原料粉末として用い、これら原料粉末を所定組成となるように配合し、所定サイズの成形体を作製する。
次いで、この成形体を、通常の超高圧焼結装置に装入し、例えば、５ＧＰａ以上の圧力、かつ、１６００℃以上の温度の焼結条件で所定時間超高圧高温焼結することによって、本実施形態のｃＢＮ焼結体を作製することができる。このように、前処理により表面の不純物成分を除去したｃＢＮ粒子を用いてｃＢＮ焼結体を作製することにより、本実施形態に係るｃＢＮ焼結体を得ることができる。
【００１６】
なお、本実施形態のｃＢＮ焼結体を切削工具材料として用いる場合には、例えば、前記成形体を、ＷＣ（炭化タングステン）基超硬合金製支持片と重ね合わせた状態で、通常の超高圧焼結装置に装入し、前記と同様の条件で超高圧高温焼結することにより、ＷＣ基超硬合金を裏打ち材とし、本実施形態のｃＢＮ焼結体を切れ刃部とする切削工具を作製することができる。
【００１７】
＜ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合＞
上記の方法で作製したｃＢＮ焼結体において、ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合が７０ｖｏｌ％未満となった場合には、ｃＢＮ粒子同士が接触し結合相と十分に反応できない未焼結な部分は少なくなるが、ｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在する個所が極めて少なくなり、Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む化合物以外の結合相成分（例えば、ＴｉやＴａの化合物、Ａｌのほう化物）がｃＢＮ粒子間に増え、本実施形態の効果を発揮する組織を形成できない。すなわち、Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む結合相に比べ、このＴｉ化合物やＡｌほう化物はｃＢＮ粒子との付着強度が低い。そのため、切削加工用工具として使用した場合に、Ｔｉ化合物やＡｌほう化物のｃＢＮ粒子との界面がクラックの起点となりやすく、その結果耐欠損性が低下する。そのため、ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合が７０ｖｏｌ％未満とすることは好ましくない。一方、ｃＢＮ粒子の含有割合が９５ｖｏｌ％を超える場合には、切削加工用工具として使用した場合に、焼結体中にクラックの起点となる空隙が生成しやすくなり、耐欠損性が低下する。そのため、ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合は、７０〜９５ｖｏｌ％とする。ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合は、好ましくは７０〜９０ｖｏｌ％であり、より好ましくは７５〜８５ｖｏｌ％であるがこれに限定されない。
【００１８】
＜ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合＞
また、ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合は、ｃＢＮ焼結体の断面組織をＳＥＭによって観察し、得られた二次電子像内のｃＢＮ粒子に相当する部分を、上述と同様の画像処理によって抜き出す。画像解析によってｃＢＮ粒子が占める面積を算出し、１画像内のｃＢＮ粒子が占める割合を求め、少なくとも３画像を処理して求めたｃＢＮ粒子の含有割合の値の平均値を、ｃＢＮ焼結体に占めるｃＢＮ粒子の含有割合として求める。ｃＢＮ粒子の平均粒径の５倍の長さの一辺をもつ正方形の領域を画像処理に用いる観察領域とすることが望ましい。例えば、ｃＢＮ粒子の平均粒径３μｍの場合、１５μｍ×１５μｍ程度の視野領域が望ましい。
【００１９】
＜ｃＢＮ粒子の平均粒径＞
また、本実施形態で用いるｃＢＮ粒子の平均粒径は、特に限定されるものではないが、０．５〜８μｍの範囲とすることが好ましい。
これは次の理由による。
ｃＢＮ焼結体が切削加工工具の切れ刃部として使用される場合、平均粒径が０．５μｍ〜８μｍのｃＢＮ粒子が焼結体内に分散することにより、工具使用中に工具表面のｃＢＮ粒子が脱落して生じる刃先の凹凸形状を起点とするチッピングを抑制することができる。それに加え、工具使用中に刃先に加わる応力により生じるｃＢＮ粒子と結合相との界面から進展するクラック、あるいはｃＢＮ粒子を貫通して進展するクラックの伝播を、焼結体中に分散したｃＢＮ粒子により抑制することができる。そのため、このような切削加工工具は優れた耐欠損性を有する。
したがって、本実施形態で用いるｃＢＮ粒子の平均粒径は、０．５〜８μｍの範囲とすることが好ましく、より好ましい範囲は、０．５〜３μｍである。
【００２０】
ここで、ｃＢＮ粒子の平均粒径は、以下のとおりにして求めることができる。
ｃＢＮ焼結体の断面組織をＳＥＭにより観察し、例えば、ｃＢＮ粒子の平均粒径３μｍの場合、１５μｍ×１５μｍ（ｃＢＮ粒子の平均粒径の５倍角）の二次電子像を得る。得られた画像内のｃＢＮ粒子に相当する部分を画像処理にて抜き出し、画像解析により抜き出した各粒子に相当する部分の最大長を、以下のような手順で求める。まず、ｃＢＮ粒子に相当する部分を画像処理により抜き出すにあたり、ｃＢＮ粒子と結合相とを明確に判断するために、画像は０を黒、２５５を白とする２５６階調のモノクロで表示し、ｃＢＮ粒子部分の画素値と結合相部分の画素値との比が２以上となる画素値の像を用いて、ｃＢＮ粒子が黒となるように２値化処理を行う。
ｃＢＮ粒子部分や結合相部分の画素値を、０．５μｍ×０．５μｍ程度の領域内の平均値より求める。少なくとも同一画像内の異なる３領域内の画素値の平均値を求め、それらの平均の値を各々のコントラストとすることが望ましい。
２値化処理後はｃＢＮ粒子同士が接触していると考えられる部分を切り離すような処理、例えば画像処理操作の１つであるｗａｔｅｒｓｈｅｄ（ウォーターシェッド）を用いて接触していると思われるｃＢＮ粒子同士を分離する。
上記の処理後に得られた画像内のｃＢＮ粒子にあたる部分（黒の部分）を粒子解析し、各粒子にあたる部分の最大長を求める。求めた最大長を各粒子の最大長とし、それを各粒子の直径とする。この直径から、各粒子を球として各粒子の体積を計算する。求めた各粒子の体積を基に、粒子径の積算分布を求める。詳細には、各粒子について、その体積とその粒子の直径以下の直径を有する粒子の体積の総和を積算値として求める。各粒子について、全粒子の体積の総和に対する各粒子の上記積算値との割合である体積百分率［％］を縦軸とし、横軸を各粒子の直径［μｍ］としてグラフを描画する。体積百分率が５０％の値を取得した直径（メディアン径）の値を１画像におけるｃＢＮ粒子の平均粒径とする。少なくとも３画像に対し上記の処理を行って求めた平均粒径の値の平均値を、ｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子の平均粒径［μｍ］とする。粒子解析を行う際には、あらかじめＳＥＭにより分かっているスケールの値を用いて、１ピクセル当たりの長さ（μｍ）を設定しておく。また、粒子解析の際、ノイズを除去するために、直径０．０２μｍより小さい領域は粒子として計算しない。
【００２１】
＜隣接するｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相の特定、当結合相の成分分析、および、Ｏ／Ａｌの測定＞
隣接するｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相の特定、および当結合相の成分分析は、次のように行うことができる。
ｃＢＮ焼結体を作製後、この焼結体の断面を研磨する。その後、ＳＴＥＭを用いてｃＢＮ粒子とｃＢＮ粒子相互が隣接する界面を観察する（図１参照）。図１は、ＳＴＥＭ（走査透過電子顕微鏡）を用いてｃＢＮ粒子とｃＢＮ粒子との界面を観察したＨＡＡＤＦ（高角散乱環状暗視野）像（８００００倍）である。観察試料の厚さは、３ｎｍ〜７０ｎｍが好ましい。３ｎｍより薄いと元素マッピングの際、検出する特性Ｘ線の量が少なく、測定に時間がかかることや試料が損傷しやすいため好ましくない。一方、７０ｎｍより厚いと像の解析が困難になるため好ましくない。観察画像は、像サイズが縦約５００ｎｍ×横約５００ｎｍから縦１５０ｎｍ×横１５０ｎｍ程度、解像度は５１２×５１２ピクセル以上とする。観察個所にて、ほう素（Ｂ）、窒素（Ｎ）、アルミニウム（Ａｌ）、および酸素（Ｏ）元素のマッピング像（図２〜４、１１、１２参照）を取得する。なお、これらの画像は、バックグラウンドを除去する目的で、この４元素でのａｔｍ％に換算した画像（４元素の含有量の合計に対する各元素の含有量の割合（ａｔｍ％）に換算した画像）である。この画像をもとに、以下の手順で、隣接するｃＢＮ粒子間において、その間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下で点在、あるいは介する結合相が存在するか否か、および当結合相におけるｃＢＮ粒子間のＡｌとＯの占める割合を求める。
（ａ）ＢとＮのマッピング像（図２、３参照）から、観察している領域が、ｃＢＮ粒子同士を観察すべき場所（ｃＢＮ粒子が複数存在している領域）であることを確認する。
（ｂ）Ａｌのマッピング像（図４参照）と上記（ａ）のＢのマッピング像（図２）とＮのマッピング像（図３）を重ね合わせ、ｃＢＮ粒子の間に存在し、少なくともＡｌ、Ｂ、Ｎを含有する結合相の位置を特定する。そして、次のように該結合相の幅を決定する。
（ｂ１）結合相がｃＢＮ粒子同士に介する場合、すなわちＢとＮとが存在している領域と重なるＡｌの島が１個の場合（ｃＢＮ粒子間に１つの結合相が延在している場合）は、まず、Ａｌのマッピング像において、結合相に相当するＡｌの島を楕円として近似させた時の長軸を得る。詳細には、ＢとＮとが存在している領域と重なるＡｌの島を、上述のｃＢＮ粒子の平均粒径の測定の際に行った処理と同様に、画像処理にて抜き出し、画像解析により抜き出した島を楕円に近似させた場合の最大長を長軸とする。この長軸をｃＢＮ粒子間の界面概形線とする。
（ｂ２）また、結合相がｃＢＮ粒同士の界面に点在する場合、すなわちＢとＮとが存在している領域と重なるＡｌの島が２個以上に分かれている場合は、ＢとＮとが存在する領域に重なるＡｌの各島を、上述のｃＢＮ粒子の平均粒径の測定の際に行った処理と同様に、画像処理により抜き出し（図５）、画像解析により抜き出した各島を楕円近似する（図６）。そして、各楕円の短軸を求める。各短軸における中点を求め、隣り合う各中点を直線でつないだ多角線Ｔを描くことにより、ｃＢＮ粒子相互の界面概形線を得る（図７、図８）。
（ｂ３）上記（ｂ１）または（ｂ２）で得た界面概形線と重なるＡｌのマッピング像のＡｌの島（図１０）において、界面概形線に垂直な方向（図９）でのＡｌの島の幅を測定し（図１０参照）、少なくとも３ヶ所以上測定した幅の平均値をｃＢＮ粒子との間に存在する結合相の幅とする。その幅が１ｎｍ以上３０ｎｍ以下である場合、ｃＢＮ粒子相互の間に存在する結合相の幅は１ｎｍ以上３０ｎｍ以下であるとする。
なお、ｃＢＮ焼結体において、隣り合うｃＢＮ粒子間にＡｌ、Ｂ、及びＮを含み幅１〜３０ｎｍの結合相が存在しない場合、ｃＢＮ粒子−ｃＢＮ粒子間を十分に付着する強度が得られなかったり、結合材内部を起点とした破壊が生じやすくなったりする。その結果として硬さが低い焼結体が得られるため好ましくない。
（ｃ）次に、該結合相に含まれるＡｌの含有量とＯの含有量を以下のように求める。まず、ＡｌとＯのマッピング像を２値化処理した画像（図１１、１２）を用いて、上記（ｂ）で確認した界面概形線を中心とした幅３０ｎｍの測定領域Ｍを決定する。この領域Ｍは、界面概形線の両側に界面概形線との距離が１５ｎｍの界面概形線に平行かつ合同な２本の線と、その端部を結ぶ２本の直線に囲まれた領域である。この領域Ｍに含まれるＢとＮとＡｌとが重なる部分のＡｌとＯの含有量（面積％）を求める。詳細には、Ａｌのマッピング像を２値化処理した画像からこの領域Ｍに存在するＢとＮとＡｌとが重なる部分のＡｌの面積を求め、この領域の面積に対するＡｌの面積の割合を、結合相に含まれるＡｌの含有量とする。また、Ｏについても同様にして、上記領域Ｍの面積に対するＯの面積の割合を求め、これを結合相に含まれるＯの含有量とする。このように求めた結合相に含まれるＡｌ及びＯの面積の割合（面積％）を、それぞれＡｌ及びＯの含有量（原子比）とする。
（ｄ）上記で求めたＡｌとＯの含有量（面積％）から、結合相中のＡｌ含有量に対する酸素含有量の割合（以下、「Ｏ／Ａｌ」で示す場合がある。）を算出する。
上記（ａ）〜（ｄ）の手順に従って、隣接するｃＢＮ粒子相互間に規定した界面概形線を中心とする幅３０ｎｍの領域内に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相の成分分析を行うとともに、該結合相におけるＯ／Ａｌの値を求めることができる。
なお、前記隣接するｃＢＮ粒子相互の界面に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下で点在、あるいは介するように存在する結合相は、Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む成分から構成されている（図２〜１２参照）。
上記（ａ）〜（ｄ）の手順に従って、隣接するｃＢＮ粒子間において、幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するか否かを判定する。そのような結合相が存在する場合には、その結合相中の成分分析を行うとともに、該結合相におけるＯ／Ａｌの値を求めることができる。
なお、「点在」とはＡｌとＢとＮが重なる部分において、Ａｌが複数の島状に存在している状態を示し、「介する」とはＡｌとＢとＮが重なる部分において、Ａｌが切れ間なく存在している状態を示す。
なお、前記隣接するｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相は、Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む。本実施形態では、当結合相の主組織はＡｌとＢとＮから構成されている（図２〜１２参照）。
【００２２】
＜隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の存在割合＞
隣接するｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の存在割合を測定する。言い換えると、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の全ｃＢＮ粒子に対する存在割合（ｑ／Ｑ）を測定する。この測定は、例えば、具体的には次のように行うことができる。
まず、図１３の模式図に示すように、一辺の長さＬがｃＢＮ粒子の平均粒径の５倍である正方形領域を一つの測定視野範囲Ａと定める。例えば、ｃＢＮ粒子の平均粒径が１μｍの場合には、５μｍ×５μｍの正方形の領域を一つの測定視野範囲とする。
ついで、正方形をなす測定領域Ａの頂部から対角線Ｄを引き、該対角線ＤにかかるｃＢＮ粒子１の粒子数Ｑ１をカウントする。
ついで、対角線Ｄ上に存在する個々のｃＢＮ粒子１について、隣接するｃＢＮ粒子１との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相２が存在するか否かを、上述の方法により特定する。そして、隣り合うｃＢＮ粒子１との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相２が存在すると特定されたｃＢＮ粒子１の粒子数ｑ１をカウントし、ｑ１／Ｑ１の値を算出する。
ついで、少なくとも５視野について同様の測定を行い、それぞれの視野におけるｑｎ／Ｑｎの値を算出し、ついで、これらの平均値を求め、ｑ／Ｑの値とする。
上記方法によって、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子を特定し、該ｃＢＮ粒子が存在する割合（ｑ／Ｑ）を求めることができる。本実施形態では、上記ｑ／Ｑの値は０．４以上であることが望ましい。ｑ／Ｑの値の上限値は１であることが好ましく、ｑ／Ｑは０．６以上１以下であることがより好ましい。
【００２３】
＜隣接するｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相において、Ｏ／Ａｌが０．１以下となる領域の有無＞
隣り合うｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相であって、かつ、当結合相中のＯ／Ａｌの値が０．１以下である立方晶窒化ほう素粒子の存在が、全観察視野数の６０％以上の視野で観察されることが望ましい。詳細には、ｃＢＮ焼結体の断面について、ｃＢＮ粒子の平均粒径の５倍角の視野を観察視野として５視野以上を観察する。各視野において、上述のように特定された隣接するｃＢＮ粒子間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相であって、且つ上述のように測定されたその領域に存在する結合相中のＯ／Ａｌの値が０．１以下となる領域の有無を観察する。当該結合相が少なくとも１箇所観察された視野数が全観察視野数の６０％以上であることが好ましい。全観察視野数の８０％以上の視野で観察されることがより好ましく、全観察視野で当該領域が観察される（全観察視野数の１００％で観察される）ことがさらに好ましい。
なお、隣り合うｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相であって、かつ、当結合相中のＯ／Ａｌの値が０．１となる領域が多いと、隣り合うｃＢＮ粒子とｃＢＮ粒子とが強固な結合相で十分に付着したネットワークが多く形成でき、硬さに優れる。なお、Ｏ／Ａｌの下限値は０である。
【００２４】
＜隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子のうち、当結合相におけるＯ／Ａｌが０．１以下となるｃＢＮ粒子の数およびその割合＞
図１３の模式図において、前記した方法により、隣接するｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子を特定した後、ｃＢＮ粒子相互間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相において、Ｏ／Ａｌが０．１以下である立方晶窒化ほう素粒子の数およびその割合を求める。言い換えると、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子のうち、この結合相のＯ／Ａｌが０．１以下となっているｃＢＮ粒子の数（ｎ）と、当該ｃＢＮ粒子の、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の数（Ｎ）に対する割合（ｎ／Ｎ）求める。その数の測定およびその割合の算出は、次のように行うことができる。
例えば、一辺の長さＬがｃＢＮ粒子１の平均粒径の５倍である一つの正方形の測定視野領域Ａの頂部から引いた対角線ＤにかかるｃＢＮ粒子１のうちで、隣接するｃＢＮ粒子１との間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相２が存在するｃＢＮ粒子１を特定し、これらの数Ｎ１をカウントする。
ついで、隣接するｃＢＮ粒子１との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相２が存在するｃＢＮ粒子１のうち、当結合相２におけるＯ／Ａｌが０．１以下（但し、面積比）であるｃＢＮ粒子１の数ｎ１をカウントし、ｎ１／Ｎ１の値を算出する。
ついで、少なくとも５視野について同様の測定を行い、それぞれの視野におけるｎｎ／Ｎｎの値を算出する。ついで、これらの平均値を求め、ｎ／Ｎの値とする。
【００２５】
上記方法によって、隣接するｃＢＮ粒子との間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相において、Ｏ／Ａｌが０．１以下となるｃＢＮ粒子の数（ｎ）および存在割合（ｎ／Ｎ）を求めることができる。本実施形態では、上記ｎ／Ｎの値は０．５以上であることが望ましい。即ち、隣り合うｃＢＮ粒子との間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相において、Ｏ／Ａｌが０．１以下となるｃＢＮ粒子の数（ｎ）は、隣り合うｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の数（Ｎ）に対して、０．５以上の平均割合で存在することが望ましい。
そして、平均領域数割合（ｎ／Ｎ）が０．５以上である場合には、ｃＢＮ粒子−ｃＢＮ粒子間に強固な結合相を形成することができ、高硬度を示す。なお、ｎ／Ｎの値は０．６以上が好ましく、０．８以上１以下がさらに好ましい。
【００２６】
なお、本実施形態のｃＢＮ焼結体は、上述のようにｃＢＮ粒子と結合相とからなる。この結合相について、隣接するｃＢＮ粒子の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相以外で焼結体中に形成される結合相の構成は特に限定されないが、この領域に形成される結合相がＴｉの窒化物、炭化物、炭窒化物、硼化物、Ａｌの窒化物、硼化物、酸化物およびこれらの２種以上の固溶体の中から選ばれる１種または２種以上と不可避不純物で構成されることが好ましい。
【００２７】
上述の本実施形態に係るｃＢＮ焼結体は、ｃＢＮ粒子の含有割合が多く、且つｃＢＮ含有量に応じた硬さ以上の硬さを示す。具体的には、ｃＢＮ焼結体のビッカース硬さＨは、下記式を満たす。
Ｈ＞−０．４２Ｃ２＋８１．５Ｃ（ＣはｃＢＮ粒子の含有量（ｖｏｌ％））
【００２８】
以下に、本実施形態のｃＢＮ焼結体を実施例に基づいて説明する。
【実施例】
【００２９】
表面清浄度の高いｃＢＮ粒子粉末の作製： 
表１に示すメディアン径（Ｄ５０）を有するｃＢＮ粒子を基材とし、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により、ｃＢＮ粒子に表１に示される平均膜厚のＡｌＮ膜を被覆した。より具体的にいえば、炉内に、表１に示すメディアン径（Ｄ５０）を有するｃＢＮ粒子を装入し、炉内を３５０℃に昇温し、成膜用ガスとして、Ａｌの先駆体であるＡｌ（ＣＨ３）３ガス、および、反応ガスとしてＮＨ３ガスを用い、
（１）Ａｒ＋Ａｌ（ＣＨ３）３ガス流入工程、
（２）Ａｒガスパージ工程、
（３）Ａｒ＋ＮＨ３ガス流入工程、
（４）Ａｒガスパージ工程
前記（１）〜（４）を１サイクルとして、このサイクルをＡｌＮ膜が目標膜厚になるまで繰り返し行った。これにより所定の膜厚のＡｌＮ膜をｃＢＮ粒子表面に形成した。
なお、上記の手順で得られたＡｌＮ膜でコーティングされたｃＢＮ粒子粉末について、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）を用いて観察したところ、ｃＢＮ粒子表面に表１に示される平均膜厚のＡｌＮ膜がコーティングされていることが確認された。
次いで、ＡｌＮ膜をその表面に形成したｃＢＮ粒子を、真空下で温度約１０００℃、時間３０分の加熱処理をして、ｃＢＮ表面の酸素等の不純物元素をＡｌＮ膜中に拡散させた。次いで、炭化タングステン製の容器とボールを用いたボールミル混合により、不純物元素が捕捉された前記ＡｌＮ膜を、ｃＢＮ表面から剥離した。
【００３０】
上記の手順で作製した所定のメディアン径を有するｃＢＮ粒子粉末と、０．３〜０．９μｍの範囲内の平均粒径を有するＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、Ａｌ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、およびＷＣ粉末を結合相形成用原料粉末として用意した。これら原料粉末の中から選ばれたいくつかの原料粉末とｃＢＮ粒子粉末の合量を１００ｖｏｌ％としたときのｃＢＮ粒子粉末の含有割合が７０〜９５ｖｏｌ％となるように配合し、湿式混合し、乾燥した。その後、油圧プレスにて成形圧１ＭＰａで直径：５０ｍｍ×厚さ：１．５ｍｍの寸法にプレス成形して成形体を得た。ついでこの成形体を、圧力：１Ｐａの真空雰囲気中、１０００〜１３００℃の範囲内の所定温度に３０〜６０分間保持して熱処理し、通常の超高圧焼結装置に装入し、通常の条件である圧力：５ＧＰａ、温度：１６００℃、保持時間：３０分間の条件で超高圧高温焼結することにより、表２に示す本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７を作製した。
表２中に示す焼結体のｃＢＮ以外の結合相組織は、ｃＢＮ焼結体のＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ  Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）により確認した。
なお、上記作製工程は超高圧焼結までの工程において原料粉末の酸化を防止するように行われることが好ましく、具体的には非酸化性の保護雰囲気中で原料粉末や成形体の取り扱いを実施することが好ましい。
【００３１】
【表１】
0006650106.tif 000002
【００３２】
【表２】
0006650106.tif 000003
【００３３】
【表３】
0006650106.tif 000004
【００３４】
比較のため、原料粉末として、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法によるＡｌＮ膜コーティングを行わなかった表４に示すメディアン径（Ｄ５０）のｃＢＮ粒子粉末ａ、ｂ、ｅ〜ｉ(当然のこととして、ＡｌＮ膜の真空下での加熱処理、ｃＢＮ表面からのＡｌＮ膜の剥離処理も行わない)を準備した。また、上記本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７と同じく、表４に示す平均膜厚を有するＡｌＮ膜をコーティング後、真空下で温度約１０００℃、時間３０分の加熱処理後、ボールミル混合により、ＡｌＮ膜をｃＢＮ表面から剥離した表４に示すメディアン径（Ｄ５０）のｃＢＮ粒子粉末ｃ、ｄを準備した。０．３〜０．９μｍの範囲内の平均粒径を有するＴｉＮ粉末、ＴｉＣ粉末、Ａｌ粉末、ＴｉＡｌ３粉末、ＷＣ粉末を結合相形成用原料粉末として用意し、これら原料粉末の中から選ばれたいくつかの原料粉末とｃＢＮ粒子粉末の合量を１００ｖｏｌ％としたときのｃＢＮ粒子粉末の含有割合が５５〜９８．２ｖｏｌ％となるように配合し、上記本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７と同様な方法で、表５に示す比較例ｃＢＮ焼結体１〜１０を製造した。
【００３５】
【表４】
0006650106.tif 000005
【００３６】
【表５】
0006650106.tif 000006
【００３７】
【表６】
0006650106.tif 000007
【００３８】
上記で作製した本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７および比較例ｃＢＮ焼結体１〜１０について、ｃＢＮ粒子の平均粒径(μｍ)、ｃＢＮ粒子の含有割合（ｖｏｌ％）を算出した。
ｃＢＮ粒子の平均粒径については、上述の方法で求めた。すなわち、ｃＢＮ焼結体の断面組織を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観察して、二次電子像を得た。得られた画像内のｃＢＮ粒子の部分を画像処理にて抜き出し、画像解析より求めた各粒子の最大長を求め、それを各粒子の直径とし各粒子が理想球であると仮定しての体積を計算した。
体積の積算％と直径の分布曲線におけるメディアン径を１画像から求め、少なくとも３画像から求めた平均値をｃＢＮの平均粒径（μｍ）とした。なお、画像処理に用いた観察領域は、１５μｍ×１５μｍとした。算出した平均粒径を表２、５に示す。
【００３９】
また、隣接するｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相中の成分分析、および、Ｏ／Ａｌの測定を、上述のように行った。
すなわち、ｃＢＮ焼結体の断面を研磨後、ＴＥＭを用いてｃＢＮ粒子とｃＢＮ粒子相互が隣接する界面を観察し、観察個所にて、Ｂ、Ｎ、Ａｌ、Ｏ元素のマッピング像（図２〜４、１１、１２参照）を取得した。
次いで、ＢとＮのマッピング像からｃＢＮ粒子同士の観察場所であることを確認した。
次いで、Ａｌのマッピング像とＢのマッピング像とＮのマッピング像とを重ね合わせ、ＡｌとＢとＮとが重なる部分から、上述のようにｃＢＮ粒子相互の界面概形線を得た。また、得られた界面概形線に基づき、上述の方法でｃＢＮ粒子間の結合相の幅が３０ｎｍ以下であることを確認した。
次いで、ＡｌとＯのマッピング像を２値化処理した画像を用いて、上記で確認した界面概形線を中心とした幅３０ｎｍの領域において、ＡｌとＯの含有量（面積比率）を求めた。
上記で求めたＡｌとＯの含有量（面積比率）から、該領域の結合相中のＯ／Ａｌを算出した。
上記手順に従って、少なくとも５ヶ所のＯ／Ａｌを測定し、その平均の値を隣接するｃＢＮ粒子相互の間に存在する幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相におけるＯ／Ａｌの値として求めた。結果を表３、６に示す。
【００４０】
なお、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の特定および該ｃＢＮ粒子の存在割合（ｑ／Ｑ）の測定を、上述のように行った。すなわち、図１３の模式図に示すように、ｃＢＮ粒子の平均粒径の５倍角の領域を一つの測定視野範囲と定め、正方形をなす測定領域の頂部から対角線を引き、該対角線にかかるｃＢＮ粒子の粒子数Ｑ１をカウントした。ついで、対角線上のｃＢＮ粒子のうち、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子を特定するとともに、該ｃＢＮ粒子の粒子数ｑ１をカウントした。ｑ１／Ｑ１の値を算出した。合計１０視野について同様の測定を行って、それぞれの視野におけるｑｎ／Ｑｎの値を算出した。ついで、これらの平均値をｑ／Ｑの値として求めた。この値を、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の平均粒子数割合（ｑ／Ｑ）として表３、６に示す。
また、隣り合うｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在し、かつ、該結合相中のＯ／Ａｌの値が０．１以下である領域が存在する観察視野数を求めた。その結果を表３、６に観察視野数として示す。なお、表中の観察視野数は、合計１０の観察視野中において、隣り合うｃＢＮ粒子間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在し、かつ、その結合相から得た界面概形線を中心とする幅３０ｎｍの領域内の結合相中のＯ／Ａｌの値が０．１以下である領域が観察された視野数を意味する。表中の「−」は隣り合うｃＢＮ粒子の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するが、元素マッピングよりＡｌ、Ｂ、Ｎ元素が重なる個所がなく（Ａｌ、Ｂ、Ｎを少なくとも含む結合相が存在せず）、界面概形線を規定できないため、Ｏ／Ａｌを算出することができないことを意味する。
また、図１３の模式図に示すように、ｃＢＮ粒子の平均粒径の５倍角の領域を一つの測定視野範囲と定め、正方形をなす測定領域の頂部から対角線を引いた。対角線にかかるｃＢＮ粒子のうちで、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子を特定し、これらの数Ｎ１をカウントした。ついで、隣接するｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子のうち、当該結合相におけるＯ／Ａｌが０．１以下（但し、面積比）であるｃＢＮ粒子の数ｎ１をカウントした。ｎ１／Ｎ１の値を算出し、合計１０視野について同様の測定を行って、それぞれの視野におけるｎｎ／Ｎｎの値を算出し、ついで、これらの平均値として、ｎ／Ｎの値を求めた。その結果を表３、６に示す。なお、表中のｎ／Ｎは、隣り合うｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在し、界面概形線を中心とする幅３０ｎｍの領域内の結合相におけるＯ／Ａｌが０．１以下であるｃＢＮ粒子の数が、隣り合うｃＢＮ粒子との界面に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するｃＢＮ粒子の数に対する平均割合（ｎ／Ｎ）である。表中の「−」は、隣り合うｃＢＮ粒子との間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在するが、元素マッピングよりＡｌ、Ｂ、Ｎ元素が重なる個所がなく、界面概形線を規定できないため、Ｏ／Ａｌを算出することができないことを意味する。
【００４１】
また、本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７および比較例ｃＢＮ焼結体１〜１０の研磨面について、荷重５ｋｇでビッカース硬さ（ＨＶ）を測定点１０点で測定し、これらを平均することによって、焼結体の硬度を測定した。なお、硬度の値については、１桁目は四捨五入した。
表２、表５に、これらの値を示す。
また、図１４として、表２、表４から得られたｃＢＮ含有量Ｃ（ｖｏｌ％）とビッカース硬さＨ（ＨＶ）の関係をプロットしたグラフを示す。
【００４２】
表３、６に示される結果から、本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７は、ｃＢＮ粒子に前処理を行うことによって、ｃＢＮ粒子−ｃＢＮ粒子間の結合相はＯ／Ａｌが平均０．１０以下であって酸化物が少なく、強固な結合相が形成されていた。さらに、隣接するｃＢＮ粒子相互の間に幅１ｎｍ以上３０ｎｍ以下の結合相が存在し、且つ該結合相中のＯ／Ａｌの値が０．１以下である領域が観察された視野数が全観察視野数の６０％以上であったので、ｃＢＮ粒子同士が接触して結合相と十分反応できない未焼結部分が少なくなかった。そのため、ｃＢＮ含有割合が７０〜９５ｖｏｌ％の範囲において、ビッカース硬度（ＨＶ）３７２０以上という高硬度を示した。
これに対して、比較例ｃＢＮ焼結体３は、表面清浄度を高める処理がｃＢＮ粒子に施されているため、Ｏ／Ａｌは平均０．１０以下であって酸化物は少ないものの、ｃＢＮ含有量は本実施形態で規定する範囲より少なかった。そのため、ビッカース硬度（ＨＶ）は３１９０と低硬度であった。
また、比較例ｃＢＮ焼結体４は、比較例ｃＢＮ焼結体３と同様、表面清浄度を高められる処理が施されているため、Ｏ／Ａｌは平均０．１０以下であって酸化物は少なかった。また、ｃＢＮ含有量が本実施形態で規定する範囲より高いにもかかわらず、ビッカース硬度（ＨＶ）は３６９０にとどまった。ちなみに、本発明ｃＢＮ焼結体６、８では、比較例ｃＢＮ焼結体４よりｃＢＮ含有量が少ないが、ＨＶ＝４０５０，４２１０であって、比較例ｃＢＮ焼結体４に比してはるかに高硬度を示した。
また、比較例ｃＢＮ焼結体６は、ｃＢＮ含有割合が高く、また、ビッカース硬度（ＨＶ）も３７１０であり、ｃＢＮ含有割合が同じ本発明ｃＢＮ焼結体８のビッカース硬度（ＨＶ）４２１０に比して、低硬度であった。
また、その他の比較例ｃＢＮ焼結体１、２、５、７〜１０は、いずれも、Ｏ／Ａｌは平均０．７３以上であって、ビッカース硬度（ＨＶ）が３５６０以下と低硬度であった。
【００４３】
また、本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７および比較例ｃＢＮ焼結体１〜１０について、ｃＢＮ含有量とビッカース硬度の値をプロットした図１４からも分かるように、本発明ｃＢＮ焼結体１〜１７は、Ｈ＝−０．４２Ｃ２＋８１．５Ｃ（但し、Ｈはビッカース硬さ、Ｃはｖｏｌ％によるｃＢＮ含有量を示す。）で表される曲線の上方に位置した。これに対して、比較例ｃＢＮ焼結体１〜１０は全て前記曲線の下方に位置した。これらのことから、同じｃＢＮ含有量におけるｃＢＮ焼結体でその硬さを比較した場合には、本発明ｃＢＮ焼結体の硬さは、比較例ｃＢＮ焼結体のそれよりはるかに高いことは明らかである。なお、図１４中の曲線は、経験的に得られたｃＢＮ焼結体のｃＢＮ粒子含有量とビッカース硬さとの関係を表す式である。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
上述のように、この発明のｃＢＮ焼結体は、高硬度であって、しかも、ｃＢＮ粒子−結合相間の結合強度が高い。そのため、例えば、切れ刃部に高負荷が作用するｃＢＮ製切削加工用工具として用いた場合に、欠損等の耐異常損傷性にすぐれ、長期の使用にわたってすぐれた耐摩耗性を発揮することから、工具材料等の耐欠損性材料としての適用が期待される。
【図１】
0006650106.tif 000008
【図２】
0006650106.tif 000009
【図３】
0006650106.tif 000010
【図４】
0006650106.tif 000011
【図５】
0006650106.tif 000012
【図６】
0006650106.tif 000013
【図７】
0006650106.tif 000014
【図８】
0006650106.tif 000015
【図９】
0006650106.tif 000016
【図１０】
0006650106.tif 000017
【図１１】
0006650106.tif 000018
【図１２】
0006650106.tif 000019
【図１３】
0006650106.tif 000020
【図１４】
0006650106.tif 000021