(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
立方晶窒化硼素粒子および結合相を含む、立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素粒子は、前記立方晶窒化硼素焼結体のうち、２０体積％以上８０体積％以下を占め、
前記結合相の体積比率は、前記立方晶窒化硼素焼結体の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％から前記立方晶窒化硼素粒子の体積比率を差し引いた数値であり、
前記結合相は、第１領域および第２領域を含み、
前記第１領域は、前記結合相のうち、１．０体積％以上を占め、
前記第２領域の体積比率は、前記結合相の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％から前記第１領域の体積比率を差し引いた数値であり、
前記第２領域は、化合物および固溶体からなる群より選択される１種以上の成分を含み、
前記化合物および前記固溶体の各々は、第１元素および第２元素を含み、
前記第１元素は、窒素、炭素、硼素および酸素からなる群より選択される１種以上であり、
前記第２元素は、アルミニウムを含み、
前記第１領域は、複数個の針状結晶を含み、
前記複数個の針状結晶の各々は、硼化物を含み、
前記立方晶窒化硼素焼結体の断面画像において、前記複数個の針状結晶の各々は１．５以上のアスペクト比を有し、
前記複数個の針状結晶に含まれる前記硼化物は、チタンを含み、
前記複数個の針状結晶に含まれる前記硼化物は、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタルおよびタングステンからなる群より選択される１種以上をさらに含む、
立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項２】
前記複数個の針状結晶において、前記アスペクト比の平均値は３．０以上１０．０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】
前記第１領域は、前記結合相のうち、３体積％以上１０体積％以下を占める、
請求項１または請求項２に記載の立方晶窒化硼素焼結体。
【請求項４】
前記立方晶窒化硼素粒子は、前記立方晶窒化硼素焼結体のうち、３５体積％以上７５体積％未満を占める、
請求項１から請求項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】
前記第２元素は、周期表における第４族元素、第５族元素および第６族元素からなる群より選択される１種以上をさらに含む、
請求項１から請求項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】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の立方晶窒化硼素焼結体を含む、
切削工具。
【請求項７】
前記切削工具は、被覆切削工具であり、
前記被覆切削工具は、被膜を含み、
前記被膜は、前記立方晶窒化硼素焼結体の表面の少なくとも一部を被覆している、
請求項６に記載の切削工具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、立方晶窒化硼素焼結体および切削工具に関する。本出願は、２０１９年７月１８日に出願した日本特許出願である特願２０１９−１３３０２２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】
特開２０１８−１４５０２０号公報（特許文献１）は、立方晶窒化硼素焼結体を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１４５０２０号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示の立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子および結合相を含む。
立方晶窒化硼素粒子は、立方晶窒化硼素焼結体のうち、２０体積％以上８０体積％以下を占める。結合相の体積比率は、立方晶窒化硼素焼結体の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％から立方晶窒化硼素粒子の体積比率を差し引いた数値である。
結合相は、第１領域および第２領域を含む。第１領域は、結合相のうち、１．０体積％以上を占める。第２領域の体積比率は、結合相の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％から第１領域の体積比率を差し引いた数値である。
第２領域は、化合物および固溶体からなる群より選択される１種以上の成分を含む。化合物および固溶体の各々は、第１元素および第２元素を含む。第１元素は、窒素、炭素、硼素および酸素からなる群より選択される１種以上である。第２元素は、周期表における第４族元素、第５族元素、第６族元素およびアルミニウムからなる群より選択される１種以上である。
第１領域は、複数個の針状結晶を含む。複数個の針状結晶の各々は、硼化物を含む。立方晶窒化硼素焼結体の断面画像において、複数個の針状結晶の各々は１．５以上のアスペクト比を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００５】
【図１】図１は、本実施形態におけるｃＢＮ焼結体の断面画像の一例である。
【図２】図２は、本実施形態におけるｃＢＮ焼結体の製造方法を示すフローチャートである。
【図３】図３は、ｃＢＮ焼結体の反射電子像の一例である。
【図４】図４は、図３の反射電子像を画像処理ソフトに読み込んだ画像である。
【図５】図５は、濃度断面グラフを説明する図である。
【図６】図６は、黒色領域および結合相の規定方法を説明するための図である。
【図７】図７は、黒色領域と結合相との境界を説明するための図である。
【図８】図８は、図３の反射電子像を二値化処理した画像である。
【発明を実施するための形態】
【０００６】
［本開示が解決しようとする課題］
立方晶窒化硼素（ｃｕｂｉｃ  ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ｃＢＮ）焼結体が、切削工具に使用されている。本明細書では、ｃＢＮ焼結体を含む切削工具が「ｃＢＮ工具」とも記される。
【０００７】
ｃＢＮ工具は、焼入鋼の切削加工に使用されている。焼入鋼は、例えば自動車部品（ギヤ、シャフトおよびベアリング）等に使用されている。焼入鋼用のｃＢＮ工具は、寿命が安定しない傾向がある。すなわち、切削加工中に、突発的に欠損が発生することがある。また、切削加工中に、すくい面の摩耗が急速に進展することもある。焼入鋼の切削抵抗が大きいためと考えられる。従来、ｃＢＮ工具の寿命の観点から、焼入鋼の切削加工においては、例えば１５０ｍ／ｍｉｎ以下の切削速度で、ｃＢＮ工具が使用されることが多い。
【０００８】
本開示の目的は、ｃＢＮ工具の寿命を向上させることである。
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施態様が列記される。ここでは、本開示の実施態様の概要が説明される。
【００１０】
（１）  立方晶窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素粒子および結合相を含む。
立方晶窒化硼素粒子は、立方晶窒化硼素焼結体のうち、２０体積％以上８０体積％以下を占める。結合相の体積比率は、立方晶窒化硼素焼結体の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％から立方晶窒化硼素粒子の体積比率を差し引いた数値である。
結合相は、第１領域および第２領域を含む。第１領域は、結合相のうち、１．０体積％以上を占める。第２領域の体積比率は、結合相の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％から第１領域の体積比率を差し引いた数値である。
第２領域は、化合物および固溶体からなる群より選択される１種以上の成分を含む。化合物および固溶体の各々は、第１元素および第２元素を含む。第１元素は、窒素、炭素、硼素および酸素からなる群より選択される１種以上である。第２元素は、周期表における第４族元素、第５族元素、第６族元素およびアルミニウムからなる群より選択される１種以上である。
第１領域は、複数個の針状結晶を含む。複数個の針状結晶の各々は、硼化物を含む。立方晶窒化硼素焼結体の断面画像において、複数個の針状結晶の各々は１．５以上のアスペクト比を有する。
【００１１】
従来、ｃＢＮ焼結体における結合相は、セラミックス粒子を含む。反応性に富むセラミックス粒子は、焼結時、球状に成長する傾向がある。すなわち従来、結合相は球状結晶を含む。
【００１２】
本開示の結合相は、針状結晶を含む。針状結晶は硼化物を含んでいる。針状結晶は、結合相の断面画像において、１．５以上のアスペクト比を有している。
【００１３】
例えば、焼入鋼の切削加工中に発生する亀裂は、ｃＢＮ粒子を迂回しつつ、結合相中を伝搬する傾向がある。本開示の新知見によれば、針状結晶は、結合相において亀裂の伝搬を抑制し得る。その結果、ｃＢＮ工具の寿命が向上し得る。
【００１４】
（２）  複数個の針状結晶において、アスペクト比の平均値は３．０以上１０．０以下であってもよい。ｃＢＮ工具の寿命がいっそう向上し得るためである。
【００１５】
（３）  第１領域は、結合相のうち、３．０体積％以上１０．０体積％以下を占めてもよい。ｃＢＮ工具の寿命がいっそう向上し得るためである。
【００１６】
（４）  立方晶窒化硼素粒子は、立方晶窒化硼素焼結体のうち、３５体積％以上７５体積％未満を占めてもよい。ｃＢＮ工具の寿命がいっそう向上し得るためである。
【００１７】
（５）  複数個の針状結晶に含まれる硼化物は、チタンを含んでいてもよい。複数個の針状結晶に含まれる硼化物は、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、ハフニウム、タンタルおよびタングステンからなる群より選択される１種以上をさらに含んでいてもよい。ｃＢＮ工具の寿命がいっそう向上し得るためである。
【００１８】
（６）  本開示の切削工具は、上記（１）から（５）のいずれか１つに記載された立方晶窒化硼素焼結体を含む。本開示の切削工具、すなわちｃＢＮ工具は、例えば焼入鋼の加工において、長寿命を有し得る。
【００１９】
（７）  上記（６）に記載された切削工具は、被覆切削工具であってもよい。被覆切削工具は、被膜を含む。被膜は、立方晶窒化硼素焼結体の表面の少なくとも一部を被覆している。
【００２０】
［本開示の効果］
本開示によれば、ｃＢＮ工具の寿命が向上し得る。
【００２１】
［本開示の実施形態の詳細］
以下、本開示の実施形態（本明細書では「本実施形態」とも記される）が説明される。ただし以下の説明は、請求の範囲を限定するものではない。
【００２２】
＜ｃＢＮ焼結体＞
図１は、本実施形態におけるｃＢＮ焼結体の断面画像の一例である。
立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）焼結体は、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子１１および結合相１２を含む。ｃＢＮ焼結体は、実質的に、ｃＢＮ粒子１１および結合相１２のみからなっていてもよい。
【００２３】
本実施形態における断面画像の取得手順は、次のとおりである。
ｃＢＮ焼結体の断面試料は、ＣＰ（ｃｒｏｓｓ  ｓｅｃｔｉｏｎ  ｐｏｌｉｓｈｅｒ）加工により準備される。ＣＰ加工には、例えばイオンビームが使用される。ＳＥＭ（ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）の反射電子モードにより、ＣＰ加工面（断面）の画像が撮影される。撮影時の加速電圧は、例えば２ｋＶである。加速電圧は、例えば結合相１２の組成等に応じて、変更されてもよい。結合相１２の組成分析を目的とする時、撮影時の観察倍率は、例えば３００００倍である。観察倍率は、例えば結合相１２等の大きさ等に応じて、変更されてもよい。反射電子像では、軽い元素である程、暗く写る傾向がある。そのため、画像の濃淡により、大凡の組成分布が把握され得る。
【００２４】
《ｃＢＮ粒子》
図１の断面画像における黒色領域は、ｃＢＮ粒子１１である。ｃＢＮ粒子１１は、ｃＢＮを含む。ｃＢＮ粒子１１は、例えば不純物等を微量に含んでいてもよい。ｃＢＮ粒子１１は、例えばウルツ鉱型窒化硼素（ｗｕｒｔｚｉｔｅ  ｂｏｒｏｎ  ｎｉｔｒｉｄｅ，ｗＢＮ）等を微量に含んでいてもよい。ｃＢＮ粒子１１は、実質的に、ｃＢＮのみからなっていてもよい。
【００２５】
ｃＢＮ粒子１１は、ｃＢＮ焼結体のうち、２０体積％以上８０体積％以下を占める。ｃＢＮ粒子１１の体積比率が高い程、耐欠損性が向上する傾向がある。他方、ｃＢＮ粒子１１の体積比率が高い程、耐摩耗性が低下する傾向もある。ｃＢＮ粒子１１の体積比率が２０体積％未満であると、十分な寿命が期待できない。耐欠損性が低いためと考えられる。ｃＢＮ粒子１１の体積比率が８０体積％を超えても、十分な寿命が期待できない。耐摩耗性が低いためと考えられる。体積比率の測定方法は、後述される。
【００２６】
ｃＢＮ粒子１１は、ｃＢＮ焼結体のうち３５体積％以上７５体積％未満を占めていてもよい。ｃＢＮ粒子１１が３５体積％以上７５体積％未満である範囲において、耐欠損性と耐摩耗性とのバランスが良い傾向がある。ｃＢＮ粒子１１は、例えばｃＢＮ焼結体のうち３５体積％以上７３体積％以下を占めていてもよい。ｃＢＮ粒子１１は、例えばｃＢＮ焼結体のうち５０体積％以上７０体積％以下を占めていてもよい。
【００２７】
ｃＢＮ粒子１１は、例えば０．１μｍ以上１０μｍ以下の平均粒径を有していてもよい。ｃＢＮ粒子１１は、例えば１μｍ以上５μｍ以下の平均粒径を有していてもよい。「ｃＢＮ粒子１１の粒径」は、ｃＢＮ焼結体の断面画像におけるｃＢＮ粒子１１の円相当径を示す。「ｃＢＮ粒子１１の平均粒径」は、例えば１０個以上のｃＢＮ粒子１１の粒径の算術平均である。１０個以上のｃＢＮ粒子１１は、ｃＢＮ焼結体の断面画像から無作為に抽出される。
【００２８】
（体積比率の測定方法、および二値化処理）
ｃＢＮ粒子の体積比率は、ＳＥＭによって測定され得る。例えば、日本電子社製の「ＪＳＭ−７８００Ｆ」等が使用されてもよい。同装置と同等の機能を有する装置が、使用されてもよい。
【００２９】
ｃＢＮ粒子の体積比率の測定方法は、下記の通りである。
上記と同様に、例えばＣＰ加工等により、ｃＢＮ焼結体の断面試料が準備される。断面試料が、ＳＥＭの反射電子モードにより観察される。これにより、反射電子像が得られる。ｃＢＮ粒子の体積比率の測定を目的とする時、観察倍率は、例えば５０００倍程度であり得る。反射電子像においては、ｃＢＮ粒子が存在する領域が黒色領域となり、結合相が存在する領域が灰色領域または白色領域となる。
【００３０】
次に、反射電子像に対して画像解析ソフト（三谷商事社製の「ＷｉｎＲＯＯＦ」）を用いた二値化処理が実行される。二値化処理後の画像から、測定視野の面積に占める暗視野に由来する画素（ｃＢＮ粒子に由来する画素）の面積比率が算出される。算出された面積比率が、ｃＢＮ粒子の体積比率とみなされる。
【００３１】
例えば、二値化処理後の画像から、測定視野の面積に占める明視野に由来する画素（結合相に由来する画素）の面積比率が算出されることにより、結合相の体積比率が算出されてもよい。
【００３２】
二値化処理の具体的な方法が、図３から図８を用いて説明される。
図３は、ｃＢＮ焼結体の反射電子像の一例である。該反射電子像が画像処理ソフトに読み込まれる。読み込まれた画像が図４に示される。図４に示されるように、読み込まれた画像内において、任意のラインＱ１が設定される。
【００３３】
ラインＱ１に沿って、濃度が測定されることにより、ＧＲＡＹ値が読み取られる。ラインＱ１をＸ座標とし、ＧＲＡＹ値をＹ座標としたグラフ（以下「濃度断面グラフ」とも記される。）が作製される。ｃＢＮ焼結体の反射電子像と、該反射電子像の濃度断面グラフとが図５に示される。図５においては、上の画像が反射電子像であり、下のグラフが濃度断面グラフである。図５において、反射電子像の幅と濃度断面グラフのＸ座標の幅（２３．２７μｍ）とは一致している。したがって、反射電子像におけるラインＱ１の左側端部から、ラインＱ１上の特定の位置までの距離は、濃度断面グラフのＸ座標の値で示される。
【００３４】
図５の反射電子像においてｃＢＮ粒子が存在する黒色領域が、任意に３箇所、選択される。黒色領域は、例えば、図６の反射電子像において、符号ｃの楕円で示される部分である。
【００３５】
該３箇所の黒色領域のそれぞれのＧＲＡＹ値が、濃度断面グラフから読み取られる。該３箇所の黒色領域のそれぞれのＧＲＡＹ値は、図６の濃度断面グラフにおいて、符号ｃの楕円で囲まれる３箇所の各部分におけるＧＲＡＹ値の平均値とされる。該３箇所のそれぞれのＧＲＡＹ値の平均値が算出される。該平均値がｃＢＮのＧＲＡＹ値（以下「Ｇｃｂｎ」とも記される。）とされる。
【００３６】
図５の反射電子像において灰色で示される結合相が存在する領域が、任意に３箇所、選択される。結合相は、例えば、図６の反射電子像において、符号ｄの楕円で示される部分である。
【００３７】
該３箇所の結合相のそれぞれのＧＲＡＹ値が、濃度断面グラフから読み取られる。該３箇所の結合相のそれぞれのＧＲＡＹ値は、図６の濃度断面グラフにおいて、符号ｄの楕円で囲まれる３箇所の各部分におけるＧＲＡＹ値の平均値とされる。該３箇所のそれぞれのＧＲＡＹ値の平均値が算出される。該平均値が結合相のＧＲＡＹ値（以下、「Ｇｂｉｎｄｅｒ」とも記される。）とされる。
【００３８】
（Ｇｃｂｎ＋Ｇｂｉｎｄｅｒ）／２で示されるＧＲＡＹ値が、黒色領域（ｃＢＮ粒子）と結合相との界面のＧＲＡＹ値と規定される。例えば、図６の濃度断面グラフにおいて、黒色領域（ｃＢＮ粒子）のＧＲＡＹ値Ｇｃｂｎは、ラインＧｃｂｎで示される。結合相のＧＲＡＹ値Ｇｂｉｎｄｅｒは、ラインＧｂｉｎｄｅｒで示される。（Ｇｃｂｎ＋Ｇｂｉｎｄｅｒ）／２で示されるＧＲＡＹ値は、ラインＧ１で示される。
【００３９】
上記の通り、濃度断面グラフにおいて、黒色領域（ｃＢＮ粒子）と結合相との界面を規定することにより、黒色領域（ｃＢＮ粒子）と結合相との界面におけるＸ座標およびＹ座標の値が読み取られる。図７の反射電子像において、黒色領域（ｃＢＮ粒子）と結合相との界面は、符号ｅの楕円で示される部分である。図７の濃度断面グラフにおいて、黒色領域（ｃＢＮ粒子）と結合相との界面は、矢印ｅで示される部分である。該矢印ｅにおけるＸ座標およびＹ座標の値が、黒色領域（ｃＢＮ粒子）と結合相との界面におけるＸ座標およびＹ座標の値に該当する。なお、界面は任意に設定され得る。図７の例においては、界面を含む部分が楕円ｅとして示されている。
【００４０】
黒色領域（ｃＢＮ粒子）と結合相との界面における、Ｘ座標およびＹ座標の値が閾値とされることにより、二値化処理が実行される。二値化処理後の画像が図８に示される。図８中、点線で囲まれた範囲が、二値化処理が施された領域である。なお、二値化処理後の画像には、明視野（灰色領域）および暗視野（黒色領域）に加えて、白色領域が含まれる場合がある。該白色領域は、二値化処理前の画像において白色で表示されていた領域である。
【００４１】
図８において、測定視野の面積に占める暗視野に由来する画素（ｃＢＮ粒子に由来する画素）の面積比率が算出される。算出された面積比率が、ｃＢＮ粒子の体積比率とみなされる。
【００４２】
例えば、図８において、測定視野の面積に占める明視野に由来する画素（結合相に由来する画素）の面積比率が算出されることにより、結合相の体積比率が算出されてもよい。
【００４３】
《結合相》
図１の断面画像における灰色領域は、結合相１２である。結合相１２は、ｃＢＮ粒子１１同士を結合している。結合相１２は、ｃＢＮ焼結体のうち、ｃＢＮ粒子１１の残部を占める。結合相１２の体積比率は、ｃＢＮ焼結体の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％からｃＢＮ粒子１１の体積比率を差し引いた数値である。すなわち、例えばｃＢＮ粒子１１がｃＢＮ焼結体のうち７０体積％を占める時、結合相１２はｃＢＮ焼結体のうち３０体積％を占める。結合相１２は、ｃＢＮ焼結体のうち２０体積％以上８０体積％以下を占めていてもよい。
【００４４】
結合相１２は、複数の領域からなる。すなわち結合相１２は、第１領域１および第２領域２を含む。図１の断面画像には、２値化処理が施されている。２値化処理の詳細は、前述のとおりである。
【００４５】
（第１領域）
図１の断面画像において、第１領域１は、第２領域２に比して、濃い灰色を示している。第１領域１は、複数個の針状結晶を含む。第１領域１は、複数個の針状結晶のみからなっていてもよい。針状結晶の各々は、硼化物を含む。針状結晶の各々が、硼化物を含むことは、例えばＳＥＭに付帯のＥＤＸ（ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  ｘ―ｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）により、特定され得る。例えば、ＡＭＥＴＥＫ社製の「Ｏｃｔａｎｅ  Ｅｌｅｃｔ  ＥＤＳシステム」等が使用されてもよい。同装置と同等の機能を有する装置が、使用されてもよい。
【００４６】
針状結晶は、結合相１２において亀裂の伝搬を抑制し得る。その結果、ｃＢＮ焼結体の破壊靭性が向上し得ると考えられる。針状結晶は、焼結時、特定組成の結合材（結合相の前駆体）と、ｃＢＮ粒子１１との反応により生成していると考えられる。ただし、針状結晶の生成メカニズムの詳細は、未だ調査中である。
【００４７】
第１領域１は、結合相１２のうち１．０体積％以上を占める。第１領域１は、結合相１２のうち、例えば３０．０体積％以下を占めていてもよい。「第１領域１の体積比率」は、ｃＢＮ焼結体の断面画像（例えば図１）において測定される。まず、前述されたように、断面画像に対して、２値化処理が施される。これにより、結合相１２が、第１領域１と、第２領域２（第１領域１以外）とに区別される。結合相１２の面積が測定される。第１領域１の面積が測定される。第１領域１の面積は、個々の針状結晶の合計面積を示す。第１領域１の面積が、結合相１２の面積で除されることにより、断面画像における第１領域１の面積比率が測定される。本明細書では、断面画像における第１領域１の面積比率が、第１領域１の体積比率とみなされる。第１領域１の体積比率は、例えば５枚の断面画像において測定される。５枚の断面画像の算術平均が、そのｃＢＮ焼結体における、「結合相１２に対する、第１領域１の体積比率」とみなされる。５枚の断面画像は、ｃＢＮ焼結体から無作為に抽出された５箇所において、それぞれ撮影される。
【００４８】
第１領域１の体積比率が１．０％未満であると、十分な寿命は期待できない。第１領域１は、結合相１２のうち３．０体積％以上１０．０体積％以下を占めていてもよい。第１領域１の体積比率が３．０体積％以上１０．０体積％以下であることにより、ｃＢＮ工具の寿命がいっそう向上し得る。第１領域１は、例えば結合相１２のうち５．１体積％以上７．８体積％以下を占めていてもよい。第１領域１は、例えば結合相１２のうち６．２体積％以上７．３体積％以下を占めていてもよい。
【００４９】
ｃＢＮ焼結体の断面画像（図１）において、針状結晶の各々は、１．５以上のアスペクト比を有する。「アスペクト比」は、針状結晶の短径に対する、針状結晶の長径の比（長径／短径）である。長径は、針状結晶の断面画像において、針状結晶の外周上で最も離れた２点間の距離を示す。短径は、長径と直交する方向の径のうち、最大の径を示す。針状結晶のアスペクト比の上限は、特に限定されるべきではない。針状結晶のアスペクト比の上限は、例えば３０であってもよい。なお、本実施形態において、アスペクト比が１．５未満である物質は、第２領域２に属する。
【００５０】
複数個の針状結晶（１．５以上のアスペクト比を有する物質）において、アスペクト比の平均値は３．０以上１０．０以下であってもよい。アスペクト比の平均値が３．０以上１０．０以下であることにより、ｃＢＮ工具の寿命がいっそう向上し得る。アスペクト比の平均値は、例えば５枚の断面画像内に含まれる針状結晶のアスペクト比の算術平均である。
【００５１】
複数個の針状結晶の各々は、硼化物を含む。複数個の針状結晶の各々は、実質的に硼化物のみからなっていてもよい。硼化物の組成は、ＸＲＤ（ｘ−ｒａｙ  ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）およびＥＤＸにより特定され得る。
【００５２】
硼化物は、ｃＢＮ粒子に由来する成分と、結合材（結合相の前駆体）に由来する成分とを含むと考えられる。硼化物は、例えばチタン（Ｔｉ）を含んでいてもよい。硼化物は、例えばＴｉＢ2等を含んでいてもよい。
【００５３】
硼化物は、Ｔｉに加えて、例えばジルコニウム（Ｚｒ）、ニオブ（Ｎｂ）、モリブデン（Ｍｏ）、ハフニウム（Ｈｆ）、タンタル（Ｔａ）およびタングステン（Ｗ）からなる群より選択される１種以上をさらに含んでいてもよい。Ｔｉに加えて、Ｎｂ等の元素がさらに含まれることにより、ｃＢＮ工具の寿命がいっそう向上し得る。硼化物は、ＴｉおよびＮｂを含んでいてもよい。硼化物にＮｂが含まれることにより、特に長い寿命が期待できる。
【００５４】
Ｎｂ等の元素は、硼化物に固溶していてもよい。Ｎｂ等の元素は、硼化物内に拡散していてもよい。Ｎｂ等の元素は、硼化物内に均一に分布していてもよい。Ｎｂ等の元素は、硼化物内に不均一に分布していてもよい。Ｎｂ等は、硼化物と化合していてもよい。
【００５５】
硼化物は、例えば「式（Ｉ）：（ＴｉＭ）Ｂ2」により表されてもよい。ただし式（Ｉ）中、Ｍは、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群より選択される１種以上である。また式（Ｉ）中、括弧内の原子比の合計は、１である。すなわちＴｉの原子比とＭの原子比との合計は、１である。
【００５６】
硼化物は、例えば、（ＴｉＺｒ）Ｂ2、（ＴｉＮｂ）Ｂ2、（ＴｉＭｏ）Ｂ2、（ＴｉＮｂＺｒ）Ｂ2、（ＴｉＨｆ）Ｂ2、（ＴｉＴａ）Ｂ2、および（ＴｉＷ）Ｂ2からなる群より選択される１種以上を含んでいてもよい。
【００５７】
硼化物は、例えば、微量のアルミニウム（Ａｌ）等を含んでいてもよい。例えば、微量のＡｌは、硼化物に固溶していてもよい。
【００５８】
ここで、本明細書における組成式は、その式に示される原子比のみに限定されるべきではない。組成式は、従来公知のあらゆる原子比を含むと解されるべきである。組成式は、例えば非化学量論比も含むと解されるべきである。例えば「ＴｉＣＮ」におけるＴｉ、ＣおよびＮの原子比は、「Ｔｉ：Ｃ：Ｎ＝１：０．５：０．５」のみに限定されない。また、本明細書における組成式は、化合物の組成のみならず、固溶体の組成も示す。固溶体は、侵入型固溶体であってもよいし、置換型固溶体であってもよい。
【００５９】
なお、本明細書において、例えば「（ＴｉＮｂ）Ｂ2」のように、組成式中に括弧が付されている場合は、括弧内の原子比の合計が１であることを示す。
他方、例えば「ＴｉＮｂＣＮ」のように、組成式中に括弧が付されていない場合、Ｔｉの原子比とＮｂの原子比との合計は、１であるとは限らない。同様にＣの原子比とＮの原子比との合計も、１であるとは限らない。
【００６０】
（第２領域）
第２領域２は、結合相１２のうち第１領域１の残部を占める。第２領域２の体積比率は、結合相１２の体積比率を１００体積％としたときに、１００体積％から第１領域１の体積比率を差し引いた数値である。すなわち、例えば第１領域１が結合相１２のうち１０．０体積％を占める時、第２領域２は結合相１２のうち９０．０体積％を占める。第２領域２は、結合相１２のうち３０．０体積％以上９９．０体積％以下を占めていてもよい。
【００６１】
第２領域２は、１種以上の成分を含む。すなわち第２領域２は、実質的に１種の成分のみからなっていてもよい。第２領域２は、２種以上の成分からなっていてもよい。第２領域２に含まれる成分は、化合物および固溶体からなる群より選択される１種以上を含む。すなわち、第２領域２は、化合物および固溶体からなる群より選択される１種以上の成分を含む。第２領域２は、実質的に化合物のみからなっていてもよい。第２領域２は、実質的に固溶体のみからなっていてもよい。第２領域２は、化合物および固溶体の両方を含んでいてもよい。第２領域２に含まれる成分は、例えばＸＲＤおよびＥＤＸにより特定され得る。
【００６２】
化合物および固溶体は、いずれも、第１元素および第２元素を含む。化合物および固溶体は、それぞれ独立に、第１元素および第２元素を含む。化合物に含まれる第１元素および第２元素の組み合わせと、固溶体に含まれる第１元素および第２元素の組み合わせとは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。第１元素は非金属元素である。第１元素は、窒素（Ｎ）、炭素（Ｃ）、硼素（Ｂ）および酸素（Ｏ）からなる群より選択される１種以上である。すなわち、化合物および固溶体は、窒化物であってもよいし、炭化物であってもよいし、硼化物であってもよいし、酸化物であってもよい。化合物および固溶体は、例えば、炭窒化物等であってもよい。
【００６３】
第２元素は金属元素である。第２元素は、周期表における第４族元素、第５族元素、第６族元素およびＡｌからなる群より選択される１種以上である。第４族元素は、例えば、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆからなる群より選択される１種以上であってもよい。第５族元素は、例えば、バナジウム（Ｖ）、ＮｂおよびＴａからなる群より選択される１種以上であってもよい。第６族元素は、例えば、クロム（Ｃｒ）、ＭｏおよびＷからなる群より選択される１種以上であってもよい。
【００６４】
第２領域２は、例えば、ＴｉＣＮ、ＴｉＮｂＣＮ、ＴｉＺｒＣＮ、ＴｉＭｏＣＮ、ＴｉＮｂＺｒＣＮ、ＴｉＨｆＣＮ、ＴｉＴａＣＮ、ＴｉＷＣＮ、ＡｌＮ、ＡｌＢ2、およびＡｌ2Ｏ3からなる群より選択される１種以上を含んでいてもよい。
【００６５】
＜ｃＢＮ焼結体の製造方法＞
本実施形態のｃＢＮ焼結体は、例えば、以下の製造方法により製造され得る。
図２は、本実施形態におけるｃＢＮ焼結体の製造方法を示すフローチャートである。本実施形態のｃＢＮ焼結体の製造方法は、「（Ａ）結合材の調製」、「（Ｂ）原料粉末の調製」および「（Ｃ）焼結」を含む。
【００６６】
本実施形態においては、針状結晶が生成されるように、特定の結合材が使用される。さらに、結合材の組成および焼結条件により、針状結晶の生成量、針状結晶の形状（アスペクト比）が制御される。
【００６７】
《（Ａ）結合材の調製》
本実施形態においては、第１材料と第２材料とが混合されることにより、結合材が調製される。結合材は、結合相１２の前駆体である。
【００６８】
第１材料は、後に結合相１２の主成分となる材料である。第１材料は「主結合材」とも称される。第１材料は、例えば、ＴｉＮおよびＴｉＣＮからなる群より選択される１種以上を含んでいてもよい。
【００６９】
第２材料は、第１材料とｃＢＮ粒子１１とを結合する成分である。第２材料は「副結合材」とも称される。従来、例えば、Ｔｉ、Ａｌ、ＴｉＡｌ、ＴｉＡｌ3等の金属間化合物が、第２材料として使用されている。また従来、ＴｉＡｌＮ等の窒化物も、第２材料として使用されている。従来の第２材料（金属間化合物、窒化物）とｃＢＮ粒子１１との反応により、硼化物（例えばＴｉＢ2等）の球状結晶が生成されていることが確認されている。
【００７０】
本実施形態では、例えばＴｉ2ＡｌＣ等の炭化物、Ｔｉ2ＡｌＣＮ等の炭窒化物が第２材料として使用される。ここで、Ｔｉ2ＡｌＣ、Ｔｉ2ＡｌＮおよびＴｉ2ＡｌＣＮは、「ＭＡＸ相材料」とも称されている。ＭＡＸ相材料は、例えば六方晶の結晶構造を有し得る。本実施形態の第２材料（炭化物および炭窒化物）は、従来の第２材料（窒化物等）に比して、例えば３００℃以上高い分解温度を有し得る。そのため、本実施形態の第２材料とｃＢＮ粒子１１との反応は、従来よりも高温で進行し得ると考えられる。
【００７１】
炭素の含有率が高い程、ＭＡＸ相材料の分解温度が高くなる傾向がある。従来の第２材料であるＴｉ2ＡｌＮは、炭素を含んでいない。Ｔｉ2ＡｌＮは、低温において分解し、ｃＢＮと反応した後、球状に粒成長すると推定される。本実施形態においては、Ｔｉ2ＡｌＣおよびＴｉ2ＡｌＣＮが第２材料として使用される。Ｔｉ2ＡｌＣおよびＴｉ2ＡｌＣＮは、炭素を含んでいる。Ｔｉ2ＡｌＣおよびＴｉ2ＡｌＣＮは、高い分解温度を有し得る。そのため、Ｔｉ2ＡｌＣおよびＴｉ2ＡｌＣＮは、六方晶の結晶構造を維持しながら、ｃＢＮと反応し得る。その結果、異方的な結晶成長が促進され、針状結晶が生成すると考えられる。本開示の新知見によれば、針状結晶の形状（アスペクト比）は、結合材の組成、焼結条件等により、制御され得る。
【００７２】
第２材料の一例であるＴｉ2ＡｌＣは、例えば、次の手順で調製される。例えば、Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末およびＴｉＣ粉末が混合されることにより、混合粉末が調製される。混合比は、例えば「Ｔｉ：Ａｌ：ＴｉＣ＝３９：２０：４１（質量比）」である。例えば、真空雰囲気下で、混合粉末が熱処理される。熱処理温度は、例えば、１５２０℃程度であってもよい。熱処理時間は、例えば３０分程度であってもよい。熱処理により、例えば、Ｔｉ2ＡｌＣの単相化合物が生成され得る。さらに、例えば湿式粉砕法により、単相化合物の平均粒径が調整される。
【００７３】
本実施形態における第１材料は、第２材料との反応性が低いことが望ましいと考えられる。また、本実施形態における第１材料と、第２材料との間では、相互拡散が起こり難いことが望ましいと考えられる。
【００７４】
従来、第１材料および第２材料が共に窒化物であり得る。第１材料の組成が第２材料の組成と類似しているため、第１材料が第２材料と反応しやすいと考えられる。結合相１２に含まれるＡｌ化合物（ＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3等）は、第１材料と第２材料との反応生成物であると考えられる。
【００７５】
第１材料と第２材料との反応性が低いことにより、第２材料とｃＢＮ粒子１１との反応が選択的に起こることが期待される。第２材料とｃＢＮ粒子１１との反応が選択的に起こることにより、針状結晶の生成が促進されることが期待される。
【００７６】
第１材料は、例えば、「式（ＩＩ）：ＴｉＭＣＮ」により表されてもよい。ただし式中、Ｍは、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群より選択される１種以上である。
【００７７】
例えば、ＴｉＣＮに、Ｍを強制的に固溶させることにより、ＴｉＭＣＮが生成される。ＴｉＭＣＮは、強制固溶の結果として結晶構造が歪んでいると考えられる。ＴｉＭＣＮは、結晶構造が歪んでいるため、焼結時、原子の拡散が抑制される。すなわちＴｉＭＣＮは、焼結時、組成を維持しやすいと考えられる。その結果、第２材料とｃＢＮ粒子１１との反応が促進されると考えられる。
【００７８】
第１材料の一例であるＴｉＮｂＣＮは、例えば次の手順で調製される。例えば、ＴｉＯ2粉末、Ｎｂ2Ｏ3粉末、炭素粉末が混合されることにより、混合粉末が調製される。混合比は、例えば「ＴｉＯ2：Ｎｂ2Ｏ3：炭素＝６５：１７：１８（質量比）」である。例えば、窒素雰囲気下で、混合粉末が熱処理される。熱処理温度は、例えば１８００℃以上２２００℃以下であってもよい。熱処理時間は、例えば６０分程度であってもよい。熱処理により、ＴｉＮｂＣＮの単相化合物が生成され得る。さらに、例えば湿式粉砕法により、単相化合物の平均粒径が調整される。
【００７９】
《（Ｂ）原料粉末の調製》
本実施形態においては、ｃＢＮ粒子１１と結合材とが混合されることにより、原料粉末が調製される。
【００８０】
例えば湿式混合により、ｃＢＮ粒子１１と結合材とが混合される。湿式混合における媒体は、例えばエタノール等であってもよい。
【００８１】
混合後、脱ガス処理が実施されてもよい。脱ガス処理においては、例えば真空雰囲気下で、原料粉末が９００℃以上の温度に加熱される。
【００８２】
《（Ｃ）焼結》
本実施形態においては、原料粉末が焼結されることにより、ｃＢＮ焼結体が製造される。
【００８３】
脱ガス処理後の原料粉末がカプセルに充填される。脱ガス処理後、原料粉末が大気中で放置されると、大気中の水分および酸素が原料粉末に吸着し得る。そのため、脱ガス処理後、速やかに原料粉末がカプセルに充填されることが望ましい。
【００８４】
カプセルは例えばＴａ製等であってもよい。カプセルが金属製のシール材により密封される。焼結操作には、例えばベルト型超高圧高温発生装置等が使用される。密封後のカプセルが、ベルト型超高圧高温発生装置にセットされる。ベルト型超高圧高温発生装置により、原料粉末が焼結される。焼結時の圧力は、例えば５．５ＧＰａ以上８ＧＰａ以下であってもよい。焼結時の温度は、例えば１２００℃以上１８００℃未満であってもよい。焼結時の圧力が６ＧＰａ以上７ＧＰａ以下であり、かつ焼結時の温度が１４００℃以上１６００℃以下である時、例えば、製造コストと性能とのバランスが良好である。
【００８５】
＜切削工具＞
本実施形態の切削工具は、本実施形態のｃＢＮ焼結体を含む。切削工具において、ｃＢＮ焼結体は切れ刃として機能する。切削工具は、実質的にｃＢＮ焼結体のみからなっていてもよい。切削工具は、ｃＢＮ焼結体以外の構成をさらに含んでいてもよい。例えば、切削工具は、超硬合金製の台金を含んでいてもよい。ｃＢＮ焼結体は、台金の刃先に設置されていてもよい。
【００８６】
本実施形態の切削工具は、被覆切削工具であってもよい。被覆切削工具は、被膜を含む。被膜は、ｃＢＮ焼結体の表面の少なくとも一部を被覆している。被膜は、例えばセラミックス材料等を含む。
【００８７】
ｃＢＮ工具の形状は、特に限定されるべきではない。ｃＢＮ工具は、例えば、刃先交換型チップ（ドリル用、エンドミル用、フライス加工用、旋削加工用等）、メタルソー、歯切工具、リーマ、タップ、またはバイト等であってもよい。
【実施例】
【００８８】
以下、本開示の実施例（本明細書では「本実施例」とも記される）が説明される。ただし以下の説明は、請求の範囲を限定するものではない。【００８９】
＜ｃＢＮ焼結体の製造＞
下記表１に示される試料１から試料２０が製造された。試料１から試料１７が実施例である。試料１８から試料２０が比較例である。【００９０】
《試料１》
第１材料として、ＴｉＣＮが準備された。ＴｉＣＮは、０．６μｍの平均粒径を有していた。【００９１】
Ｔｉ粉末、Ａｌ粉末およびＴｉＣ粉末が混合されることにより、混合粉末が調製された。混合比は、「Ｔｉ：Ａｌ：ＴｉＣ＝３９：２０：４１（質量比）」である。同混合粉末が熱処理された。熱処理条件は、以下のとおりである。【００９２】
熱処理条件
雰囲気  真空
温度    １５２０℃
時間    ３０分【００９３】
熱処理により、単相化合物が形成された。同単相化合物は、およそＴｉ2ＡｌＣの組成を有すると考えられる。同単相化合物がボールミル法により粉砕された。これにより第２材料が調製された。第２材料は、０．６μｍの平均粒径を有していた。【００９４】
第１材料と第２材料とが混合されることにより、結合材が調製された。混合比は「第１材料：第２材料＝１：３（質量比）」であった。【００９５】
ｃＢＮ粒子が準備された。ｃＢＮ粒子は、２μｍの平均粒径を有していた。ボールミルにより、ｃＢＮ粒子と結合材とが混合された。これにより、原料粉末が調製された。混合比は、「ｃＢＮ粒子：結合材＝７０：３０（体積比）」であった。【００９６】
カプセルに原料粉末が充填された。カプセルはＴａ製であった。金属製のシール材により、カプセルが密封された。密封後のカプセルが、ベルト型超高圧高温発生装置にセットされた。ベルト型超高圧高温発生装置により、原料粉末が焼結された。焼結条件は、以下のとおりである。以上より、試料１に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【００９７】
焼結条件
圧力    ６．２ＧＰａ
温度    １５５０℃
時間    １５分【００９８】
《試料２》
試料２の製造においては、結合材の調製時、第１材料と第２材料との混合比が「第１材料：第２材料＝２：１（質量比）」に変更された。この操作を除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料２に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【００９９】
《試料３》
試料３の製造においては、結合材の調製時、第１材料と第２材料との混合比が「第１材料：第２材料＝１：８（質量比）」に変更された。さらに、試料３の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝８０：２０（体積比）」であった。これらの操作を除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料３に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１００】
《試料４》
試料４の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝６０：４０（体積比）」であった。さらに、試料４の製造においては、焼結時の温度が１５７０℃に設定された。ｃＢＮ粒子と結合材との混合比、および焼結時の温度が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料４に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１０１】
《試料５》
試料５の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝７３：２７（体積比）」であった。さらに、試料５の製造においては、焼結時の温度が１４２０℃に設定された。ｃＢＮ粒子と結合材との混合比、および焼結時の温度が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料５に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１０２】
《試料６》
試料６の製造においては、結合材の調製時、第１材料と第２材料との混合比が「第１材料：第２材料＝１：２（質量比）」に変更された。さらに、試料６の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝３５：６５（体積比）」であった。第１材料と第２材料との混合比、およびｃＢＮ粒子と結合材との混合比が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料６に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１０３】
《試料７》
試料７の製造においては、結合材の調製時、第１材料と第２材料との混合比が「第１材料：第２材料＝１：２（質量比）」に変更された。さらに、試料７の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝２０：８０（体積比）」であった。第１材料と第２材料との混合比、およびｃＢＮ粒子と結合材との混合比が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料７に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１０４】
《試料８》
試料８の製造においては、結合材の調製時、第１材料と第２材料との混合比が「第１材料：第２材料＝１：２（質量比）」に変更された。さらに、試料８の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝８０：２０（体積比）」であった。第１材料と第２材料との混合比、およびｃＢＮ粒子と結合材との混合比が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料８に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１０５】
《試料９》
試料９の製造においては、結合材の調製時、第１材料と第２材料との混合比が「第１材料：第２材料＝１：２（質量比）」に変更された。この操作を除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料９に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１０６】
《試料１０》
試料１０の製造においては、結合材の調製時、第１材料と第２材料との混合比が「第１材料：第２材料＝１：４（質量比）」に変更された。この操作を除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料１０に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１０７】
《試料１１》
試料１１の製造においては、ＴｉＮｂＣＮが第１材料として使用された。第１材料は、次の手順により調製された。ＴｉＯ2粉末、Ｎｂ2Ｏ3粉末、炭素粉末が混合されることにより、混合粉末が調製された。混合比は、「ＴｉＯ2：Ｎｂ2Ｏ3：炭素＝５７：１７：２６（質量比）」であった。同混合粉末が熱処理された。熱処理条件は、以下のとおりである。【０１０８】
熱処理条件
雰囲気  窒素
温度    ２２００℃
時間    ６０分【０１０９】
熱処理により、単相化合物が形成された。同単相化合物が湿式粉砕法により粉砕された。これにより第１材料が調製された。第１材料は、０．５μｍの平均粒径を有していた。【０１１０】
さらに、試料１１の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝６０：４０（体積比）」であった。第１材料の組成、およびｃＢＮ粒子と結合材との混合比が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料１１に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１１】
《試料１２》
試料１２の製造においては、Ｎｂ2Ｏ3に代えて、ＺｒＯ2が使用された。すなわち、混合粉末の混合比が「ＴｉＯ2：ＺｒＯ2：炭素＝５８：１６：２６（質量比）」であった。第１材料の組成が変更されることを除いて、試料１１と同様の操作が実施されることにより、試料１２に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１２】
《試料１３》
試料１３の製造においては、Ｎｂ2Ｏ3に代えて、ＭｏＯ3が使用された。すなわち、混合粉末の混合比が「ＴｉＯ2：ＭｏＯ3：炭素＝５６：１８：２６（質量比）」であった。第１材料の組成が変更されることを除いて、試料１１と同様の操作が実施されることにより、試料１３に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１３】
《試料１４》
試料１４の製造においては、Ｎｂ2Ｏ3およびＺｒＯ2が使用された。すなわち、混合粉末の混合比が「ＴｉＯ2：Ｎｂ2Ｏ3：ＺｒＯ2：炭素＝５７：８．５：８．５：２６（質量比）」であった。第１材料の組成が変更されることを除いて、試料１１と同様の操作が実施されることにより、試料１４に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１４】
《試料１５》
試料１５の製造においては、Ｎｂ2Ｏ3に代えて、ＨｆＯ2が使用された。すなわち、混合粉末の混合比が「ＴｉＯ2：ＨｆＯ2：炭素＝５３：２４：２３（質量比）」であった。第１材料の組成が変更されることを除いて、試料１１と同様の操作が実施されることにより、試料１５に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１５】
《試料１６》
試料１６の製造においては、Ｎｂ2Ｏ3に代えて、Ｔａ2Ｏ5が使用された。すなわち、混合粉末の混合比が「ＴｉＯ2：Ｔａ2Ｏ5：炭素＝５２：２５：２３（質量比）」であった。第１材料の組成が変更されることを除いて、試料１１と同様の操作が実施されることにより、試料１６に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１６】
《試料１７》
試料１７の製造においては、Ｎｂ2Ｏ3に代えて、ＷＯ3が使用された。すなわち、混合粉末の混合比が「ＴｉＯ2：ＷＯ3：炭素＝５２：２６：２２（質量比）」であった。第１材料の組成が変更されることを除いて、試料１１と同様の操作が実施されることにより、試料１７に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１７】
《試料１８》
試料１８の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝１０：９０（体積比）」であった。ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料１８に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１８】
《試料１９》
試料１９の製造においては、ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が「ｃＢＮ粒子：結合材＝９０：１０（体積比）」であった。ｃＢＮ粒子と結合材との混合比が変更されることを除いて、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料１９に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１１９】
《試料２０》
Ｔｉ2ＡｌＮが結合材として使用されることを除いては、試料１と同様の操作が実施されることにより、試料２０に係るｃＢＮ焼結体が製造された。【０１２０】
＜評価＞
定性分析により、結合相１２の組成が特定された。結果は下記表１に示される。結合相１２に含まれる成分のうち、ＴｉＢ2および（ＴｉＭ）Ｂ2以外の成分は、ＸＲＤにより同定された。ＴｉＢ2および（ＴｉＭ）Ｂ2は、ＸＲＤおよびＥＤＸの併用により、同定された。ＸＲＤパターンにおいては、Ｔｉを含む硼化物（ＴｉＢ2等）と、ＡｌＢ2との判別が困難であったためである。ＸＲＤパターンとＥＤＸの結果とが照合されることにより、ＴｉＢ2および（ＴｉＭ）Ｂ2が同定された。
なお、ここで「（ＴｉＭ）Ｂ2」は、下記表１の試料１１から試料１７における、（ＴｉＮｂ）Ｂ2から（ＴｉＷ）Ｂ2を示す。
さらに前述の方法により、第１領域の体積比率、および針状結晶のアスペクト比の平均値が測定された。結果は下記表１に示される。【０１２１】
上記において製造された各ｃＢＮ焼結体が使用されることにより、ｃＢＮ工具がそれぞれ製造された。ｃＢＮ工具の切削試験が実施された。切削試験の条件は、以下のとおりである。【０１２２】
工具型番
ＤＮＧＡ１５０４１２  （刃先処理  Ｓ０１２２５）【０１２３】
切削条件
切削速度    ２２０ｍ／ｍｉｎ
送り速度    ０．１ｍｍ／ｒｅｖ．
切込み      ０．２ｍｍ
クーラント  ＤＲＹ
断続切削【０１２４】
旋盤
ＬＢ４００  オークマ株式会社製【０１２５】
切削対象
焼入鋼      ＳＣＭ４１５（浸炭焼入れ品）、硬度  ６０ＨＲＣ、外周部にＶ字溝が形成されている。【０１２６】
切削試験において、ｃＢＮ工具の寿命が測定された。結果は下記表１に示される。測定手順は次のとおりである。０．３ｋｍの切削が実施される度に、刃先においてチッピングの大きさが測定された。チッピングの大きさは、主分力の方向における欠けの大きさと定義された。主分力の方向は、切削開始前の刃先稜線の位置を基準とする。刃先においてチッピングの大きさが、０．１ｍｍ以上となった時点の距離が寿命とされた。【０１２７】
【表１】
0006967175.tif 000002
【０１２８】
＜結果＞
試料１から試料１７は、切削試験における寿命が向上している。結合相に硼化物の針状結晶が含まれているためと考えられる。すなわち、ｃＢＮ焼結体が断続的に衝撃を受ける中、硼化物の針状結晶が、亀裂の発生およびその伝搬を抑制していると考えられる。【０１２９】
試料１１から試料１７は、結合相に、ＴｉＭＣＮが含まれている。ただしＭは、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、ＴａおよびＷからなる群より選択される１種以上である。結合相にＴｉＭＣＮが含まれていることにより、切削試験における寿命が長くなる傾向が見られる。Ｍが硼化物の針状結晶に固溶するか、またはＭが硼化物の針状結晶に拡散することにより、硼化物の針状結晶が強化されていると考えられる。ＭがＮｂである時、特に寿命が長くなっている。【０１３０】
［付記］
立方晶窒化硼素粒子および結合相を含む、立方晶窒化硼素焼結体であって、
前記立方晶窒化硼素粒子は、前記立方晶窒化硼素焼結体のうち、２０体積％以上８０体積％以下を占め、
前記結合相は、前記立方晶窒化硼素焼結体のうち、前記立方晶窒化硼素粒子の残部を占め、
前記結合相は、第１領域および第２領域を含み、
前記第１領域は、前記結合相のうち、１．０体積％以上を占め、
前記第２領域は、前記結合相のうち、前記第１領域の残部を占め、
前記第２領域は、１種以上の成分を含み、
前記第２領域に含まれる前記成分は、化合物および固溶体からなる群より選択される１種以上を含み、
前記化合物および前記固溶体の各々は、第１元素および第２元素を含み、
前記第１元素は、窒素、炭素、硼素および酸素からなる群より選択される１種以上であり、
前記第２元素は、周期表における第４族元素、第５族元素、第６族元素およびアルミニウムからなる群より選択される１種以上であり、
前記第１領域は、複数個の針状結晶を含み、
前記複数個の針状結晶の各々は、硼化物を含み、
前記立方晶窒化硼素焼結体の断面画像において、前記複数個の針状結晶の各々は１．５以上のアスペクト比を有する、
立方晶窒化硼素焼結体。【０１３１】
本実施形態および本実施例は、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、本実施形態および本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】
【０１３２】
１  第１領域、  ２  第２領域、  １１  立方晶窒化硼素（ｃＢＮ）粒子、  １２  結合相。
【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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