"立方晶窒化ホウ素cBN粒子の第1相と、チタン化合物を含むセラミックバインダー相とを含む自己焼結多結晶立方晶窒化ホウ素PCBNコンパクトを含み、第1相が自己焼結PCBNコンパクトの80体積超を占め、自己焼結PCBNコンパクトが、放電加工によって切削可能であるのに十分な導電性を有する、切削要素。自己焼結PCBNコンパクトが、3,200kg/mm2を超えるビッカース硬さを備える、請求項1に記載の切削要素。自己焼結PCBNコンパクトにおけるチタンとアルミニウムの比が、約2または3である、請求項1に記載の切削要素。自己焼結PCBNコンパクトが、約1mm~50mmの範囲の厚さを有する、請求項1に記載の切削要素。バインダー相が、窒化チタンおよび炭化チタンを含む、請求項1に記載の切削要素。第1相が、自己焼結PCBNコンパクトの85体積超を占める、請求項1に記載の切削要素。第1相が、自己焼結PCBNコンパクトの約85体積を占める、請求項1に記載の切削要素。第1相が、自己焼結PCBNコンパクトの90体積超を占める、請求項1に記載の切削要素。第1相が、自己焼結PCBNコンパクトの約85体積~約95体積の間を占める、請求項1に記載の切削要素。第1相が、自己焼結PCBNコンパクトの81体積超を占める、請求項1に記載の切削要素。自己焼結PCBNコンパクトが、約102オーム-m未満の電気抵抗率を有する、請求項1に記載の切削要素。自己焼結多結晶立方晶窒化ホウ素PCBN切削要素の形成方法であって、複数のcBN粒子をバインダー前駆体と混合して、80体積を超えるcBN粒子を含む混合物を形成することと、基板の支持なしに、混合物をHPHT焼結して、自己焼結PCBNコンパクトを形成することと、自己焼結PCBNコンパクトを放電加工によって切削することとを含む、形成方法。バインダー前駆体がチタンを含む、請求項12に記載の方法。バインダー前駆体が、Ti3AlC、またはTi3AlN、またはTi2AlC、またはTi2AlNからの1つまたは複数を含む、請求項13に記載の方法。混合物が、85体積を超えるcBN粒子を含む、請求項12に記載の方法。混合物が、約85体積のcBN粒子を含む、請求項12に記載の方法。HPHT焼結の前に、混合物を真空下に加熱することをさらに含む、請求項12に記載の方法。HPHT焼結の前に、バインダー前駆体をcBN粒子と部分的に反応させることをさらに含む、請求項12に記載の方法。HPHT焼結が、自己焼結PCBNコンパクトにおけるバインダー相を形成するための、反応焼結を含む、請求項12に記載の方法。反応焼結が、HPHT焼結の間に、バインダー前駆体をcBN粒子と反応させて、バインダー相を形成させることを含む、請求項19に記載の方法。バインダー相が、炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタン、二ホウ化チタン、窒化アルミニウム、または酸化アルミニウムの少なくとも1つを含む、請求項20に記載の方法。一実施形態による切削要素は、立方晶窒化ホウ素cBN粒子の第1相、およびチタン化合物を含むセラミックバインダー相を有する、自己焼結多結晶立方晶窒化ホウ素PCBNコンパクトを含む。第1相は、自己焼結PCBNコンパクトの80体積超を占める。自己焼結PCBNコンパクトは、放電加工によって切削可能であるのに十分な導電性を有する。別の実施形態において、自己焼結多結晶立方晶窒化ホウ素PCBN切削要素の形成方法が提供される。この方法は、複数のcBN粒子をバインダー前駆体と混合して、混合物を形成することを含む。この混合物は、80体積を超えるcBN粒子を含む。前記方法は、また、基板の支持なしに混合物をHPHT焼結して、自己焼結PCBNコンパクトを形成することと、自己焼結PCBNコンパクトを放電加工によって切削することと、を含む。本開示は、高cBN含有率を有し、放電加工EDMによって切削可能である自己焼結PCBNコンパクトに関する。一実施形態において、自己焼結PCBNコンパクトは、高cBN含有率、および焼結PCBNコンパクトに良好な材料特性をもたらし、またコンパクトをEDMによって切削できるようにする半導電性または導電性バインダー相を含む。焼結PCBNコンパクトは、十分な導電性を有するので、それは、EDMによって切削インサートの形状に切削例えば、EDMによる、特定の厚さまたは所望の表面形状を有する切削インサートへの切削できる。本開示の一実施形態が、図1~2に例示されている。図1は、所望の大きさまたは大きさの範囲のcBN粒子からなるcBN混合物12を含む粉末混合物10を示す。このcBN混合物12は、また、cBN粒子と均一に混合されたバインダー前駆体14を含む。バインダー前駆体14は、HPHT焼結の間のPCBNの形成を容易にする触媒/バインダー材料を含む。図1に例示されるように、cBNと前駆体の混合物10は、高圧プレス内に置かれ、高温、高圧で焼結される。例えば、一実施形態において、粉末混合物10は、1300~1500°Cの範囲の高温で、3~6.5GPaの範囲の圧力で加圧される。このHPHT焼結法は、図2の例で示されるように、結晶間結合したcBNグレイン16のネットワークを有する多結晶構造体を生み出し、前駆体材料は、結合したPCBNグレイン16の間の空間または間隙に残るバインダー相18を形成する。HPHT焼結の後、焼結PCBNコンパクトは、例えばEDM切削によって、特定の切削工具に望まれる形状に切削され得る。EDM切削法は、PCBNコンパクトのある部分が導電性または半導電性であることに頼る。EDMは、また、ワイヤEDM、スパーク加工、スパークエロージョン法sparkeroding、またはワイヤエロージョンとも呼ばれることがある。EDM切削は、放電、またはスパークによって材料を除去することによって加工が行われる。高電圧が加えられて、一連の電流放電が、電極と切削されている対象物との間を通過し、少量の材料が除去される。この方法は、導電性、または少なくとも半導電性である材料で機能する。一実施形態において、高cBN含有率、および導電性または半導電性であるバインダー相18を有する自己焼結PCBNコンパクトが、提供される。PCBNコンパクトは、cBN粉末12とバインダー前駆体14の混合物をHPHT焼結することによって形成される。粉末混合物は、高cBN含有率、例えば、約80体積のcBN、または80体積を超える、または約81体積、または81体積を超える、または約85体積、または85体積を超える、または80~95体積の間、または85~95体積の間のcBNを含む。一実施形態において、粉末混合物は約85体積のcBNを含む。一実施形態において、cBN粒子は、約12~22μmの範囲の大きさを有し、これは、摩擦撹拌接合、および金属切削における高い材料除去速度のブランクとして用いられるPCBNコンパクトを形成するのに有用である。別の実施形態において、cBN粒子は、約1~2μmの範囲の大きさを有し、これは、微細な表面仕上げで金属を加工するのに用いられるPCBNコンパクトを形成するのに有用である。別の実施形態において、cBN粒子は、大きさが2~4μmの範囲であり、別の実施形態では、それらは、大きさがサブミクロンすなわち、0~1μmの範囲である。別の実施形態において、cBN粒子は、大きさが3~6μm、別の実施形態では、6~12μmの範囲である。他のcBN粒子の大きさと大きさの範囲が、用途に応じて用いられ得る。本明細書において与えられるcBN粒子の大きさの範囲は、ANSIB7420規格による。例えば、2~4μmの範囲は、D5粒子の5が、2μmの最小粒径を有し、D95粒子の95が、4μmの最大粒径を有する。このため、粒子の5未満が、2ミクロン未満の大きさであり、粒子の5未満が、4ミクロンを超える大きさである。バインダー前駆体14が、粉末混合物の残りの体積パーセントを、例えば、cBNの量に応じて、20体積未満、または15体積未満を占める。バインダー前駆体14は、得られるバインダー相18が、導電性または半導電性であるように選択される。一実施形態において、バインダー前駆体は、チタンTiを含む。特に、一実施形態では、バインダー前駆体は、チタンアルミニウムカーバイドTi3AlCである。一実施形態において、前駆体化合物は、サブミクロンの大きさの粉末粒子すなわち、1μm未満の平均粒径を有する粒子にまで粉砕され、次いで、cBN粒子とブレンドされる。一実施形態において、バインダー前駆体における酸素レベルは、低く、例えば、バインダーの重量の5重量未満に保たれる。低酸素含有率は、HPHT焼結の間の材料の間の、より良好な結合を促進する。一実施形態において、cBNとバインダー前駆体の混合物は、85体積の2~4μmのcBN粒子、および15体積のサブミクロンの大きさのTi3AlC粒子を含む。バインダー前駆体14に対する他の選択肢には、Ti2AlCおよびTi23AlNが含まれる。一実施形態において、バインダー前駆体は、次の1つまたは複数を含む:Ti3AlC、またはTi3AlN、またはTi2AlC、またはTizAlNここで、z=2または3。Ti3AlNは、検出できないかもしれないが、痕跡量として存在し得る通常、1体積未満。バインダー前駆体は、Ti、TiC、TiCN、およびTiNとアルミニウムの反応によって合成され得る。別の実施形態において、cBNとバインダー前駆体の混合物は、また、0~6体積のコバルトおよび/または0~2体積のWCも含み得る。コバルトは、焼結の間のcBN粒子の再配列および高密度化をさらに促進するために、また、PCBNコンパクトの導電性を増すために添加され得る。炭化タングステンWCは、PCBNコンパクトの靱性を増すために添加され得る。しかし、これらの材料の添加は、任意選択である。次いで、cBN粒子とバインダー前駆体粒子の混合物は、基板の支持なしにHPHT焼結されて、PCBNの第1相、およびPCBNグレインの間のバインダーの第2相を有する、自己焼結PCBNコンパクトを形成する図2参照。自己焼結PCBNコンパクトは、高い、例えば、80体積を超える、または81体積を超える、または85体積を超える、または80~95体積の間、または85~95体積の間のcBN含有率を有する。一実施形態において、自己焼結PCBNコンパクトは、PCBNの第1相の状態として、約85体積のcBNを含む。HPHT焼結の間、チタン-アルミニウム-カーバイド前駆体は、粉末混合物内のcBNおよび酸素と反応して、バインダー相18を形作る様々な化合物を形成する。一実施形態において、前駆体の成分は、反応して、炭化チタンTiC、炭窒化チタンTiCxNy、窒化チタンTiN、二ホウ化チタンTiB2、窒化アルミニウムAlN、および/または酸化アルミニウムAl2O3を形成する。これらの化合物は、バインダー前駆体材料として直接供給されるのでなく、焼結の間に形成する。HPHT焼結は、HPHT焼結の間に、バインダー前駆体が壊れ、cBN粒子と反応して、バインダー相化合物を形成するので、反応焼結と呼ばれることがある。焼結バインダー相18図2参照におけるこれらの化合物は、前駆体混合物に含まれているのでなく、HPHT焼結の間の反応によって形成される。反応焼結は焼結材料におけるより良好な硬さを促進する。例えば、TiCNおよびAlのバインダー前駆体により形成される焼結コンパクトは、約3,000kg/mm2の硬さを示した85体積のcBNで。本明細書における実施形態によるTi3AlCのバインダー前駆体により形成される焼結コンパクトは、3,200kg/mm2を超える硬さを示した85体積のcBN。一実施形態において、バインダー前駆体は、HPHT焼結の間に、cBNと完全に反応し、その結果、前駆体化合物は、HPHT焼結の後、もはや存在しない。前駆体化合物の成分は、cBN粒子と完全に反応して、上で列挙されたもののような、他のバインダー相化合物を形成する。焼結PCBNコンパクトは、存在する化合物を特定するために、x線回折、走査電子顕微鏡SEM、または他の公知の方法によって、分析され得る。一実施形態において、焼結前のバインダー前駆体化合物例えば、Ti3AlCは、焼結後のPCBNコンパクトには、もはや存在しない、または、痕跡量で存在するにすぎない通常、1体積未満。得られるバインダー相18は、反応し、焼結した化合物炭化チタン、炭窒化チタン、窒化チタン、二ホウ化チタンの状態で、チタンを含む。アルミニウムがバインダー前駆体に含まれる時例えば、Ti3AlC、アルミニウムは、粉末混合物中の酸素と容易に反応して、Al2O3を形成するので、チタンはcBN粒子と反応するということが起こり、TiNおよびTiB2が形成されると考えられる。一実施形態において、バインダー相は、主に、窒化チタンおよび炭化チタンである。チタン化合物は、半導電性であり、このため、バインダー相は導電性である。結果として、このバインダー相18を有する自己焼結PCBNコンパクトは、所望の切削インサート形状を形成するために、EDM切削可能である。PCBNコンパクトの導電性は、その電気抵抗率によって評価できる。一実施形態において、cBN粒子をチタン-アルミニウム-カーバイドバインダー前駆体とHPHT焼結した後に形成されるPCBNコンパクトは、約0.5×102オーム-mΩ-mの電気抵抗率を有する。一実施形態において、自己焼結PCBNコンパクトは、約0.5×102オーム-mΩ-m未満の電気抵抗率ρを含む。一実施形態において、自己焼結PCBNコンパクトは、約102オーム-mΩ-m未満の電気抵抗率を含む。この低い抵抗率により、PCBNコンパクトは、EDMによって切削可能である。電気抵抗率は、EDM切削バーにより、4点法を用い、測定できる。一実施形態において、焼結バインダー相18は、元素チタンを持っていない、または元素チタンを痕跡量で含むにすぎない。バインダー前駆体からのチタンは、cBN粒子と完全に反応して、バインダー相に、ホウ化チタン、炭化チタン、および窒化チタンを形成する。これらのチタン化合物は、安定であり、切削工具にとって良好な硬さを有する。さらに、それらは、半導電性である。このバインダー相は、自己焼結PCBNコンパクトに、切削工具用途にとって良好な材料特性をもたせると同時に、また、PCBNコンパクトがEDM研削可能であるようにできる。一実施形態において、自己焼結PCBNコンパクトは、3,200kg/mm2を超えるビッカース硬さを有する。一実施形態において、自己焼結PCBNコンパクトは、1080MPaの3点平均曲げ強さを有する8.3mmのスパン、1.2mmの幅、および1.0mmの厚さで試験して。一実施形態において、バインダー前駆体14は、cBNと反応して、特質が、金属ではなく、セラミックであるバインダー相18を形成するので、自己焼結PCBNコンパクトに、より大きな熱安定性をもたらし、同時にまた導電性をもたせる。ある用途では、金属バインダー相は、セラミックバインダー相より熱的安定性に劣る。金属バインダー相は、高温で膨張し、PCBN層にクラックを生じ得る。金属は、また、PCBN切削インサートによって機械加工されている被削材の材料と、より反応性であるようである。また、金属バインダー相を有するPCBNコンパクトは、通常、HPHT焼結の間、溶侵金属を得るために、基板に頼り、このため、これらのコンパクトは自己焼結ではない。ここでの実施形態のチタン系バインダー相18は、導電性であるが、特質は依然としてセラミックであり、化学的および熱的安定性をもたらす。チタン成分は、また、導電性をもたらし、その結果、自己焼結PCBNコンパクトのバインダー相は、EDM切削によって必要とされる導電性の範囲内にあり、例えば、約102オーム-mΩ-m未満の電気抵抗率を有する。チタンアルミニウムカーバイド前駆体Ti3AlCは、チタンとアルミニウムのモル比が3であるために、良好な導電性をもたらすと考えられる。したがって、Alより多くの遊離Ti離脱し、次いで、cBN粉末と反応して、TiB2およびTiN化合物を形成するが存在するであろう。Ti化合物は半導電性であるのに対して、Al化合物は導電性でない。こうして、本明細書における実施形態において、バインダー相18は、焼結PCBNを、EDMによる研削可能にするために、Al化合物より多くのTi化合物を含む。バインダー相は、主に、窒化チタンおよび炭化チタンであり、これらは、PCBN構造体を通して導電性ネットワークを形成し、PCBNコンパクトに、EDM研削に十分な導電性を付与する。一実施形態において、自己焼結PCBNコンパクトにおけるTiとAlの比は、3であり、別の実施形態において、それは2である。一実施形態において、図3に示されるように、自己焼結EDM研削可能PCBNコンパクトの形成方法が提供される。この方法は、cBN粒子をバインダー前駆体と混合して、均一なcBNと前駆体の混合物を形成することを含む112。cBN粒子は、混合物の少なくとも80体積、例えば、約85体積を占める。cBN粒子およびバインダー前駆体は、粉末状で供用され、適切な混合手法、例えば、ボールによる混合、またはアトライターによるミリングによって、互いに混合される。任意選択で、前記方法は、cBNと前駆体の混合物に真空処理を行うことを含む114。一実施形態において、このステップは、粉末混合物を真空炉に入れること、真空にすること、および炉を加熱することを含む。一実施形態において、炉は、約1時間、約1,000°Cまで加熱される。真空は、バインダー前駆体とcBN粒子の間の初期反応を促進することによって、作業過程のために粉末混合物をより安定にする。バインダー前駆体化合物は、部分的に分解する、または壊れ、遊離原子が、cBN粒子と反応を開始できる。このステップは、焼結前反応と呼ぶことができる。混合物を真空下に置いた後、または、真空ステップが省かれる場合、cBNおよび前駆体粒子を互いに混合した後、前記方法は、次いで、無支持のcBNと前駆体の混合物を、基板なしに、HPHT焼結して、自己焼結PCBNコンパクトを形成することを含む116。HPHT焼結は、バインダー前駆体とcBNの間の反応により形成する化合物のバインダー相を有するPCBNコンパクトを生じる。前記方法は、次に、PCBNコンパクトを、EDM切削法によって適切な切削インサートに切削することを含む118。例として、EDM切削ステップは、自己焼結PCBNコンパクトを、用途に応じて、約4.8mm、または約3.2mm、または約1mm、または1mm~50mmの範囲の厚さ、あるいは他の厚さを有する1つまたは複数のスライスに切削することを含む。次いで、これらのスライスしたウェハを炭化物ボディーに蝋付けして、切削インサートが形成できる。この切削インサートは、鋳鉄または、ねずみ鋳鉄および超合金例えば、ニッケル系超合金を機械加工するような、高い耐摩耗性が望まれる場合の用途に使用され得る。EDM研削は、PCBNインサートに、均一な、直交する外周切削を作り出すために使用できる。図4は、本開示の一実施形態による試験結果のプロットを示す。いくつかのPCBN切削要素を、それらを鋳鉄旋削試験にかけることによって比較した。試験機は、MoriSeikiSL-25CNC旋盤であり、被削材の材料は、200のブリネリ硬さBHNを有するクラス35ねずみ鋳鉄であった。旋削速度は、周速surfacefeetperminute3,500sfpmであり、送り速度は0.020インチ/回転であった。切削の深さは0.015インチであった。被削材の肉厚は、1.32インチであった。試験は、乾燥条件で実施した。試験にかけたPCBNコンパクトを、下の表1に要約する。各PCBNコンパクトの曲げ強さもまた、比較のために記載する。85体積の2~4μmのcBN粒子および15体積のTi3AlC粒子をHPHT焼結することによって形成した自己焼結PCBNコンパクトによる、PCBNインサートE級を蝋付けした。このE級は、EDM切削可能な自己焼結高含有率PCBNコンパクトである。各切削要素について、パス数vs.摩耗を、図4にプロットする。図4に示すように、このE級は、試験において、他の切削要素より性能が優れており、最大のパス数を、最小の摩耗量で持ちこたえた。図5は、本開示の一実施形態によるPCBNコンパクトから切削された部片110を先端に付けた、切削工具インサート120を示す。切削インサート120は、超硬合金インサートボディー112を含み、PCBNコンパクトから切削されたPCBNチップ部片110が、ボディーのコーナーでボディー112に蝋付けされている。相対的な大きさは、明確さのために、図では、誇張されており、必ずしも一定の率による縮尺ではない。本発明が、例示的実施形態に関して説明され、例示されたが、それらには、以下で特許請求の範囲として記載される、本発明の意図される最大限の範囲内にある、変更および修正が成され得るので、本発明は、そのような説明および例示に限定されるべきでないことが理解されるべきである。"