CN103097058B

CN103097058B - 由立方氮化硼烧结体制成的工具

Info

Publication number: CN103097058B
Application number: CN201080065353.XA
Authority: CN
Inventors: 冈村克己; 濑户山诚; 久木野晓
Original assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Current assignee: Sumitomo Electric Hardmetal Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-10-29
Publication date: 2015-05-13
Anticipated expiration: 2030-10-29
Also published as: KR20130040769A; CN103097058A; WO2011111261A9; EP2546010A1; US9346716B2; CA2792533A1; US20130000213A1; JP5610357B2; IN2012DN04874A; WO2011111261A1; EP2546010A4; CA2792533C; EP2546010B1; KR101867104B1; JPWO2011111261A1

Abstract

本发明提供一种由立方氮化硼烧结体制成的工具，其在切削和塑性加工的任何应用中均稳定地具有长寿命。本发明的由立方氮化硼烧结体制成的工具至少在工具工作点处包含立方氮化硼烧结体，并且其特征在于满足式(Ⅰ)，并满足式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的任意一者：20≤X≤98…(Ⅰ)，Y≤0.6×X+3（其中20≤X＜88）…(Ⅱ)，Y≤5.8×X-455(其中88≤X≤98)…(Ⅲ)，其中，X体积%是指所述立方氮化硼烧结体中所含的立方氮化硼的比率，Y(W/m·K)是指所述立方氮化硼烧结体的导热率。

Description

由立方氮化硼烧结体制成的工具

技术领域

本发明涉及由立方氮化硼烧结体制成的工具，特别是涉及耐磨性和耐崩裂性优异的由立方氮化硼烧结体制成的工具。

背景技术

切削材料时，会选择适合于加工材料的切削工具和切削方法。为了在切削加工时达到较长的寿命，如何抑制切削时切削刃的温度是很重要的，于是具有优异导热率的工具材料得到重视。通常，使用由导热率优异的超高压烧结体（例如，金刚石烧结体和立方氮化硼(也可以表示为“cBN”)烧结体等）制成的工具进行切削加工时，在诸如高速条件、大切削深度或高进给条件之类的高效条件下，由于切削刃的温度升高，会发生扩散至加工材料、或诸如氧化之类的化学磨损。作为抑制这些磨损的方法，已经实施了：改为低速条件、通过减小工具切削刃的楔角来抑制切削时的阻力、通过向切削点注入冷却剂来冷却切削点等方法。

例如，作为在对难加工材料进行切削时为了达到更长寿命的方法，日本专利特开No.2009-045715（专利文献1）使用了这样一种切削工具，其中至少在切削刃的参与切削的这一部分中施用了导热率不低于100W/m·K的具有高热辐射性能的超高压烧结体材料。然后，该文献公开了这样的发明，该发明通过边加工边使用高压冷却剂来冷却所述切削工具的切削刃，从而抑制因切削时所产生的热量而导致的切削刃处温度升高。

同时，例如，在对诸如玻璃、陶瓷、硬质合金或铁基烧结合金难加工材料之类的脆性难加工材料进行切削加工时，有人建议通过以高速条件进行切削、或通过使用激光辅助设备提高加工材料的切削点的温度，从而软化加工材料、或将切屑的生成机制由脆性模式转变为延性模式，由此获得良好的加工面。

但是原则上，将工具的切削刃暴露在高温下，而且又急速冷却，因此很可能会导致切削工具发生劣化和崩裂、或者突发性崩裂。此外，加工工具也会出现诸如主轴转数受限制、或者需要安装昂贵的激光设备等问题。

cBN烧结体主要是指利用主要由TiN、TiC、Co和Al构成的结合相使cBN颗粒之间相互结合在一起而得到的块体。cBN颗粒是一种硬度和导热率与金刚石接近的材料，而且其韧性优于陶瓷材料。因此，对于包含80体积%以上的cBN颗粒的高cBN含量的cBN烧结体，其在耐塑性变形、耐崩裂性等特性方面优异。

与诸如常规超硬工具之类的工具材料相比，由cBN烧结体制成的工具（该工具包含具有这些特性的cBN烧结体）优异，这是因为其具有更佳的化学稳定性、对铁的亲和性更低、寿命更长、加工效率更高（这是因其具有高材料硬度）。在诸如Ni基和铁基高硬度难削材料的切削加工、冷锻冲孔工具的塑性加工等应用中，这种由高性能cBN烧结体制成的工具已取代了常规使用的工具。

这里，切削是指对具有所需规格和形状的制品进行机械加工，同时加工材料被局部剪断和破碎并且产生切屑。另一方面，塑性加工是指对工件施加力以使其变形，从而将该工件形成为具有规定形状和规格的产品。需要注意的是，塑性加工与切削加工的不同之处在于，塑性加工不产生切屑。

由于由cBN烧结体制成的工具具备上述优异特性，因此有利的是，在任何切削加工和塑性加工应用中，不容易发生突发性的崩裂，由此极适于使用。

例如，关于常规的由cBN烧结体制成的工具，日本专利特开No.07-291732（专利文献2）和日本专利特开No.10-158065（专利文献3）认为cBN烧结体中所含的金属（例如，Al）、氧等为杂质。因此，这些文献公开了这样一种技术：该技术通过将所述杂质的引入降到最低并且增加cBN颗粒的混合比率，从而改善cBN烧结体的硬度和韧性。

此外，人们普遍认为如果由cBN烧结体制成的工具具有高硬度、高韧性和高导热率，则该工具具有高性能。根据这种普遍看法，日本专利特开No.2005-187260（专利文献4）和WO2005/066381（专利文献5）均提出通过利用高纯度cBN颗粒的高导热率，来使用含有高浓度的高纯度cBN颗粒的cBN烧结体。由此可以得到这样的由cBN烧结体制成的工具，该工具实现了更高的硬度、韧性以及更高的导热率。即使在对低延性材料进行塑性加工时、特别是在对铁基烧结合金进行切削加工时，这种由cBN烧结体制成的工具也不容易发生崩裂，并且该工具还具有优异的耐磨性，因此该工具适于使用。

引用列表

专利文献

专利文献1：日本专利特开No.2009-045715

专利文献2：日本专利特开No.07-291732

专利文献3：日本专利特开No.10-158065

专利文献4：日本专利特开No.2005-187260

专利文献5：WO2005/066381

发明内容

技术问题

然而，在将具有高cBN含量的由cBN烧结体制成的工具应用于切削近来具有低延性特性的难削材料时，由于cBN烧结体具有高导热率，因此切削时在加工部位产生的摩擦热会扩散至cBN烧结体。结果，无法在保持高温的同时进行切削，因此切削效率显著降低。

也就是说，cBN烧结体成分达80体积%以上的具有高cBN含量的烧结体具有优异的耐崩裂性，然而同时，这种烧结体具有高导热率，所以通过加工而产生的摩擦热会由cBN烧结体逸出。因此，由于加工时产生的热无法充分地传导至加工材料，导致无法使加工材料软化，因此会向工具加载负荷，于是即使是强耐崩裂性的由cBN烧结体制成的工具也会发生崩裂。

特别是在铁基烧结合金的切削时，由于其低延性，因此在加工材料温度不够高的切削环境下，剪切无法平稳进行，加工面上会产生凹点，因此表面粗糙度可能会变差。当为了改善表面粗糙度而提高切削速度，即加工材料的温度升高时，磨损快速发展，于是无法得到满意的工具寿命。或者，在对以Ni基合金为代表的在高温中硬度极佳的超耐热合金进行剪切时，或者在加工时相应产生的热量流入加工材料中时，加工材料因其在高温时硬度极佳而难以被软化，于是cBN烧结体容易发生崩裂。

据推断，导致cBN烧结体产生所述崩裂的主要因素为机械损伤机制，例如由于cBN颗粒自身的强度不足而导致的破碎，或者由于cBN颗粒之间的结合力不足而导致的cBN颗粒脱落。

在塑性加工时由cBN烧结体制成的工具需要更高的性能。就是说，塑性加工时，随着工件的高性能，当对具有高硬度和低延性特性的难加工材料进行塑性加工时，冷锻加工容易使所述工件产生龟裂或断裂等缺陷。因此，只有通过温锻、热锻等将所述工件加热至大于或等于400℃且小于或等于1000℃的温度以使其硬度降低且延性增强，然后才可对其进行塑性加工。然而，采用温锻、热锻等进行塑性加工时，与冷锻加工相比，加工部位产生的摩擦热使得加工部位的温度变得更高，由于此高温的影响而使所述工具被加载负荷，导致该工具的寿命变得极短。

此外，对含碳量不低于0.5质量%的钢材进行塑性加工会生成具有马氏体结构或残留奥氏体的脆性层，这是因为cBN烧结体具有高导热率，加工产生的热快速地流出至由cBN烧结体制成的工具，因此工件快速冷却。所述工件的材料强度和疲劳强度也因此趋于降低。

如果为了防止工件快速冷却而使cBN含量低于80体积%，则导热率会变得相对较低，加工所产生的热量不易流出至由cBN烧结体制成的工具，于是可以抑制工件的快速冷却。另一方面，强度和韧性不及cBN颗粒的结合相成为相对主要的，因此由这种cBN烧结体制成的工具可能在最初阶段就会崩裂。

利用这种增加和减少cBN颗粒含量的方法，在提高工具的硬度和降低工具的导热率之间需要进行权衡，很难同时得到满足。

鉴于上述情况进行了本发明，本发明的目的是提供一种由立方氮化硼烧结体制成的工具，该工具能够在切削过程中将立方氮化硼烧结体的硬度保持为显著高于加工材料的硬度，因此既能够保持较低的立方氮化硼烧结体导热率又能够改善工具硬度，从而在上述切削和塑性加工的任何应用中均稳定地实现长寿命。

解决问题的手段

本发明阐明了上述切削和塑性加工应用所需的特性，并且开发了材料。结果本发明人发现，在制备cBN烧结体时，通过使cBN成分的含量为大于或等于20体积%且小于或等于98体积%，以及通过将Al、Si、Ti、Zr、Ni、Mo、Cr等的金属间化合物的超细粉末加入到结合相成分中，则由选自Al、Si、Ti、Zr、Ni、Mo和Cr所组成的组中的一种或多种元素以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成的化合物可成为用以降低导热率的绝热相，其中所述化合物的平均粒径小于100nm。另外，通过用由金属成分构成的、平均膜厚小于100nm的包覆层来包覆具有优异的导热率的cBN颗粒，然后将cBN颗粒与结合相成分混合，由此在烧结过程中该包覆层与N、C、O和B形成金属间化合物。本发明人发现，这种金属间化合物起到了防止热传导以及有效降低cBN烧结体的导热率的作用。

此外，由于上述超细化合物中的各成分的烧结性均较差，因此在超高压烧结时，部分cBN烧结体中会散布有未烧结区。结果发现，cBN烧结体的导热率能够被降低，本发明人基于这些发现进行了进一步的深入研究。本发明人于是发现了大幅提升切削性能的导热率和cBN比率之间的关系，最终完成了根据本发明的由cBN烧结体制成的工具。

即，根据本发明的由立方氮化硼烧结体制成的工具至少在工具的工作点处包含立方氮化硼烧结体，该工具的特征在于满足式(Ⅰ)，并且满足式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的任意一者：

20≤X≤98...(Ⅰ)

Y≤0.6×X+3（其中20≤X＜88）...(Ⅱ)

Y≤5.8×X-455（其中88≤X≤98）...(Ⅲ)

其中，X体积%是指立方氮化硼烧结体中所含的立方氮化硼的比率，Y(W/m·K)是指立方氮化硼烧结体的导热率。

根据本发明的由立方氮化硼烧结体制成的工具至少在工具的工作点处包含立方氮化硼烧结体，其特征在于满足式(Ⅱ′)

Y≤0.5×X+1（其中60≤X＜88）...(Ⅱ′)

其中，X体积%是指立方氮化硼烧结体中所含的立方氮化硼的比率，Y（W/m·K）是指立方氮化硼烧结体的导热率。

此外，优选的是，除了立方氮化硼之外，立方氮化硼烧结体还包含绝热相和结合相。所述绝热相含有一种或多种第一化合物，该第一化合物由选自Al、Si、Ti、Zr、Mo、Ni和Cr所组成的组中的一种或多种元素以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成，并且所述第一化合物在立方氮化硼烧结体中的含量为大于或等于1质量%且小于或等于20质量%，并且该第一化合物的平均粒径小于100nm。上述第一化合物优选的平均粒径为小于50nm。另外，优选的是，所述绝热相包含大于或等于0.01体积%且小于或等于3体积%的未烧结区作为其一部分。

更优选的是，所述第一化合物为这样的化合物，其中，相对于选自Al、Si、Ti、Zr、Mo、Ni和Cr所组成的组中的一种或多种元素的氮化物、碳化物和碳氮化物，氧和硼中的任意一者或两者的固溶体的含量为大于或等于0.1质量%且小于或等于10质量%。

优选的是，除了所述第一化合物之外，所述绝热相还含有一种或多种第二化合物，该第二化合物由W和/或Re以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成，并且所述第二化合物在所述立方氮化硼烧结体中的含量为大于或等于0.1质量%且小于或等于2质量%。

优选的是，立方氮化硼由平均粒径不大于1μm的立方氮化硼颗粒构成，并且优选的是，立方氮化硼颗粒的表面包覆层有包覆，该包覆层的平均层厚度为大于或等于5nm且小于或等于50nm。

发明的有益效果

由于具有上述特征，根据本发明的由立方氮化硼烧结体制成的工具能够使立方氮化硼烧结体保持较低的导热率并且同时提高所述工具的硬度。因此，可以提供这样一种由立方氮化硼烧结体制成的工具，其在切削和塑性加工的任何应用中均稳定地具有长寿命。

具体实施方式

下面将进一步说明根据本发明所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具的各个特征。

<由立方氮化硼烧结体制成的工具>

根据本发明的由立方氮化硼烧结体制成的工具的构造为至少在工具工作点处包含cBN烧结体。具体来说，根据本发明的由立方氮化硼烧结体制成的工具可以具有如下构造：cBN烧结体固定于工具柄部，其间插入有防振耐热板；或者cBN烧结体固定于由硬质合金制成的基材上，其间插入有接合层。具有这种构造的根据本发明的由cBN烧结体制成的工具能够特别有效地用于铁基烧结合金、难削铸铁、硬化钢等的机械加工，而且也能够适用于除上述材料以外的一般金属的各种加工。这里，所述“工具工作点”是指所述由cBN烧结体制成的工具的表面中与工件接触的部分。需要注意的是，所述工具柄部和防振耐热板将在后面进行说明。

例如，在将本发明的由cBN烧结体制成的工具用于切削应用时，其可以被非常有效地用作钻头、立铣刀、用于铣削或车削的被覆切削刀头、金属锯、齿轮切削刀具、铰刀、螺丝攻、曲轴销铣的尖端、切割玻璃基材的刀具、光纤刀具等。

另一方面，在将本发明的由cBN烧结体制成的工具用于塑性加工应用时，其可被非常有效地用作冲压机的冲模、切割用模片、摩擦焊接和搅拌摩擦接合用工具等。于是，在塑性加工时，所述由cBN烧结体制成的工具可用于形成（例如）引擎部件、HDD（硬盘驱动器）、HDD头、主动轴、晶片卡盘、半导体传输臂、汽车驱动系统部件、或者照相机用变焦镜头密封圈。

<立方氮化硼烧结体>

除了立方氮化硼之外，本发明的cBN烧结体优选还包含绝热相和结合相。通过在具有高导热率的立方氮化硼中布置绝热相成分，可以降低cBN烧结体的热传导性，并且满足下列式(Ⅰ)、以及式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的任意一者。

即，20≤X≤98...(Ⅰ)

Y≤0.6×X+3（其中20≤X＜88）...(Ⅱ)

Y≤5.8×X-455（其中88≤X≤98）...(Ⅲ)

其中，X体积%是指所述立方氮化硼烧结体中所含的立方氮化硼的比率，Y(W/m·K)是指所述立方氮化硼烧结体的导热率。

当将这种包含cBN烧结体的由cBN烧结体制成的工具用于切削或塑性加工时，加工过程中产生的摩擦热和剪切热会传导至工件而不会传到至由cBN烧结体制成的工具。工件因此容易软化，从而能够减少施加于由cBN烧结体制成的工具的切削刃处的负荷，因此由cBN烧结体制成的工具不容易发生磨损和崩裂。

随着所述cBN烧结体中所含的cBN的比率（X）增加，cBN烧结体的导热率（Y）的上限值也随之增加。然后，上述式（Ⅱ）和式（Ⅲ）中的系数X均为由实验所确定的正的数值，其表示随着cBN比率增加，cBN烧结体的导热率上限值的增加率。就是说，随着cBN烧结体中的cBN含量增加，cBN烧结体的导热率也随之升高，并且切削时产生的热分配到切削刃的比率也会增加。因此，尽管与切削刃接触的加工材料的温度升高被抑制并且加工材料硬度的降低被抑制是不利的，但是同时，cBN烧结体硬度却有利地增加。cBN比率（X）系数是基于对这些优点与缺点进行权衡而确定的。

这里，当cBN颗粒的含量（X）为88体积%左右时，系数X从0.6显著增加到5.8。这是因为cBN颗粒的含量不低于88体积%时，会导致cBN颗粒之间相互接触并使cBN颗粒相互结合在一起，因此cBN烧结体强度的增加效果变得显著。

当X小于20体积%时，cBN烧结体的导热率有利地降低，然而，由于cBN颗粒的含量较低而导致硬度降低的缺点是相当明显的。另一方面，当X超过98体积%时，由于cBN烧结体的导热率升高而导致的缺点明显超过由于cBN颗粒的含量增加而使硬度提高的优点，因此切削时所生成的热不容易流入加工材料中。

在X为大于或等于20体积%且小于88体积%时，满足关系式Y＞0.6×X+3的情况中，或者在X为大于或等于88体积%且小于或等于98体积%时，满足关系式Y＞5.8×X-455的情况中，随着cBN烧结体导热率的升高，工件温度的升高可以被抑制。因此，相对于高温时cBN烧结体的硬度来说，加工材料在切削过程中硬度的降低是不够的，因此切削刃可能会崩裂，或者加工材料的表面粗糙度可能劣化。

通过将cBN烧结体的导热率和cBN颗粒的含量设定在上述范围内，可以提高切削性能并提高加工材料的加工面的表面粗糙度。推断其原因如下。由于切削过程中加工材料因软化而硬度降低，并且cBN烧结体在高温下具有足够高的硬度，因此能够在工具工作点处顺利地对加工材料进行剪切，由此加工面难以产生凹点等，这样便能够获得良好的加工面。

此外，根据本发明的由立方氮化硼烧结体制成的工具至少在工具的工作点处包含立方氮化硼烧结体，其特征在于满足式(Ⅱ′)

Y≤0.5×X+1(此处60≤X＜88)...(Ⅱ′)

满足式(Ⅱ′)的立方氮化硼烧结体在cBN颗粒含量和绝热相含量之间存在非常好的平衡，该cBN烧结体具有低导热率，并且在高温下具有高硬度。由于该cBN烧结体具有低导热率，因此切削所生成的热流入加工材料中，由此降低了加工材料的硬度。另外，由于cBN颗粒含量高，因此cBN烧结体硬度增强。由于产生了这样的协同效应，因此能够制造具有相当长寿命的由cBN烧结体制成的工具。

这里，位于工具工作点处的cBN烧结体的最小厚度优选为大于或等于2mm，更优选为大于或等于3mm。在工具工作点处的cBN烧结体的最小厚度小于2mm的情况中，当磨损宽度超过2mm时，就会通过工具柄部进行加工，这样会使寿命大大缩短。此处，“最小厚度”是指cBN烧结体最薄部位的厚度。

工具的工作点处的表面粗糙度Rz优选为大于或等于1μm且小于或等于20μm。当Rz小于1μm时，工具工作点处难以产生摩擦热，工作点处的加工材料的温度不会充分升高，因此更容易发生崩裂。另一方面，当Rz超过20μm时，加工时工件中的成分容易附着至切削刃，因此工件的表面粗糙度可能会降低。从延长工具寿命并使工件具有良好表面粗糙度的角度来看，Rz更优选为大于或等于1.5μm且小于或等于10μm，并进一步优选为大于或等于2μm且小于或等于5μm。需要注意的是，在本发明中，表面粗糙度Rz是指由JIS B0601所规定的10点平均粗糙度，采用了通过使用表面粗糙度测量仪（SURFCOM 2800E(Tokyo Seimitsu株式会社制造))所获得的测量值。

<立方氮化硼烧结体>

本发明的特征在于，所述cBN烧结体中所含的立方氮化硼的含量为大于或等于20体积%且小于或等于98体积%。这里，当cBN烧结体中的cBN含量小于20体积%时，耐磨性不足。当cBN含量超过98体积%时，结合相变得相对较少，结合强度降低。考虑到耐磨性和结合强度之间的平衡，cBN含量更优选为大于或等于60体积%且小于88体积%。

这里，优选通过对cBN颗粒、形成绝热相的第一化合物的原料粉末、以及形成结合相的原料粉末进行烧结来制成所述cBN烧结体。从使提高材料强度和降低导热率的效果得以增强的角度来看，所述cBN颗粒更优选具有较小的平均粒径，cBN颗粒的平均粒径优选为不大于1μm。此外，从不损害cBN烧结体的韧性的角度来看，所述cBN颗粒的平均粒径优选不小于0.1μm。从材料强度、导热率和韧性之间的平衡的角度来看，cBN颗粒的平均粒径进一步优选为大于或等于0.2μm且小于或等于0.5μm。

另外，优选采用被覆cBN颗粒，其中cBN颗粒表面包覆有包覆层。关于所述被覆cBN颗粒，由于包覆层的存在，具有高导热率的cBN颗粒之间难以相互接触，因此cBN烧结体的导热率增加被抑制。

用于包覆cBN颗粒的包覆层包含一种或多种第三化合物，并且该包覆层表现出绝热相的效果，其中所述第三化合物由选自Al、Si、Ti、Zr、Mo、Ni和Cr所组成的组中的一种或多种元素以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成。这里，可以采用与所列举的第一化合物的组成相同的第三化合物。所述包覆层优选通过PVD溅射法形成在cBN颗粒的表面上，其平均层厚优选为大于或等于5nm且小于或等于50nm。需要注意的是，包覆层的平均层厚是通过以下方法测得的：在使用透射式电子显微镜（TEM）、二次电子显微镜或反射电子显微镜所获得的图像中，测量10个位点处的包覆层的层厚，并采用测量值的平均值。

<结合相>

在本发明中，cBN烧结体中所含的结合相（也称为结合剂）表现出将cBN颗粒相互结合在一起的功能，可以采用具有已知cBN烧结体结合相的常规已知组成的任何结合相。作为用作结合相的组成，优选由选自Ti、W、Co、Zr和Cr所组成的组中的至少一种元素，选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素，以及Al所构成的化合物；进一步优选为由Al与选自Ti、W、Co、Zr和Cr所组成的组中的至少一种元素的碳化物、硼化物、碳氮化物、氧化物和固溶体中的至少一种所形成的化合物。因此，在铁基烧结合金和铸铁的机械加工时，能够获得特别良好的耐磨性。

<绝热相>

在本发明中，由于所述绝热相散布在cBN烧结体中，因此可降低cBN烧结体的导热率。因此，加工时产生的热难以传导至由cBN烧结体制成的工具，而是会促使热量传导至工件。这种绝热相由烧结性差的材料组成，具体来说优选的是，绝热相包含一种或多种第一化合物，该第一化合物由选自Al、Si、Ti、Zr、Mo、Ni和Cr所组成的组中的一种或多种元素以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成，cBN烧结体中所含的第一化合物的含量为大于或等于1质量%且小于或等于20质量%，其平均粒径小于100nm。当第一化合物小于1质量%时，无法成分地获得降低立方氮化硼烧结体导热率的效果，也无法促进向工件的热传导。另一方面，当第一化合物超过20质量%时，烧结不充分，并且立方氮化硼烧结体的硬度会降低。同时，当所述第一化合物的平均粒径不小于100nm时，降低立方氮化硼烧结体导热率的效果较差，无法获得本发明的效果。从降低立方氮化硼烧结体的导热率的角度来看，第一化合物的平均粒径优选小于50nm。

所述绝热相优选包含第一化合物作为cBN烧结体中的未烧结区。本发明中的“未烧结区”是指晶界和界面周围的区域，以及包含与该区域接触的颗粒在内的区域，其中因烧结而在绝热相和cBN颗粒之间的界面处形成的、呈颗粒状或微层状的反应物不存在于晶界和界面处。相对于所述cBN烧结体，这种未烧结区的比率优选为大于或等于0.01体积%且小于或等于3体积%。当未烧结区小于0.01体积%时，无法充分获得作为绝热相的效果，这种情况是不优选的。当未烧结区超过3体积%时，cBN烧结体的强度降低，这种情况是不优选的。

尽管所述第一化合物作为未烧结区的详尽机制尚不清楚，但可以认为其机制如下。当将cBN颗粒、第一化合物的原料粉末、以及形成结合相的原料粉末混合并在超高压条件下烧结时，第一化合物原料粉末的平均粒径小于形成结合相的原料粉末的平均粒径。就是说，据推断，传送至平均粒径较小的第一化合物的原料粉末的压力不够充分，由此在绝热相与其周围的结合相和cBN颗粒之间的界面处形成微层状的未烧结区。

需要指出的是，在本发明中，可通过使用配有X射线能量色散谱（EDX）仪器的TEM、俄歇电子显微镜或二次电子显微镜将如下区域确认为未烧结区，该区域为被与晶界接触的颗粒占据的区域，在该区域内基本上不存在能够同时检测到绝热相的元素和cBN成分的元素的区域。此外，未烧结区在cBN烧结体中所占的体积%是基于如下比值计算得到的，该比值为：沿一平面切割cBN烧结体时，未烧结区所占面积相对于切割面的面积的比值。

上述第一化合物优选为这样的化合物，其中，相对于选自Al、Si、Ti、Zr、Mo、Ni和Cr所组成的组中的一种或多种元素的氮化物、碳化物和碳氮化物，氧和硼中的任意一者或两者的固溶体的含量优选为大于或等于0.1质量%且小于或等于10质量%，更优选为大于或等于0.2质量%且小于或等于7质量%，进一步优选为大于或等于1质量%且小于或等于3质量%。通过含有所述比率的氧和硼，cBN烧结体中容易形成具有绝热相效果的未烧结区，因此能够在不损害耐崩裂性的同时增强由cBN烧结体制成的工具的绝热性。特别是在第一化合物包含硼的情况下，因烧结而在绝热相和cBN颗粒之间的界面处形成的、呈颗粒状或微层状的反应物是指晶界和界面周围的区域，其中在该晶界和界面处所检测到的硼的浓度高于第一化合物中的硼浓度。

优选的是，除了上述第一化合物成分外，本发明的cBN烧结体还包含一种或多种第二化合物，并且该第二化合物在所述立方氮化硼烧结体中的含量为大于或等于0.1质量%且小于或等于2质量%，其中该第二化合物是由W和/或Re以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成的。此处，第二化合物为间断地分布在cBN烧结体结构中的化合物。例如，可列举仲钨酸铵(5(NH₄)₂O·12WO₃·5H₂O)作为含有W的原料，并列举高铼酸铵(NH₄ReO₄)等作为含有Re的原料。

将上述第一化合物的原料粉末与第二化合物的原料粉末（即，例如由5(NH₄)₂O·12WO₃·5H₂O构成的粉末，或者由NH₄ReO₄构成的粉末）、形成结合相的原料粉末、以及cBN颗粒混合，然后对该混合物进行超高压烧结，第二化合物的原料粉末中所含的NH₄和/或H₂O在该超高压烧结中具有催化剂的功能。于是，该催化剂的功能可以将cBN颗粒之间直接结合在一起，因此能够增强cBN烧结体的强度。

此外，通过在超高压下对cBN颗粒和第二化合物的原料粉末进行烧结，使得在高温下具有优异的硬度和韧性的W、Re、或者W和Re的合金，以及它们的氧化物间断地分布在cBN烧结体的结构中。因此能够降低cBN烧结体的导热率。所以，由于cBN烧结体中含有所述第二化合物，因此能够在不降低由cBN烧结体制成的工具的耐热性和耐磨性的同时增强其耐崩裂性。

<工具柄部>

在本发明中，作为其上固定有cBN烧结体的工具柄部，可以采用常规已知的该类型的工具柄部，对其没有特别的限定。例如，由硬质合金或不锈钢制造的工具柄部可适于用作这种工具柄部。

这里，优选通过螺丝和/或自动夹紧（self-gripping）的方式将上述cBN烧结体与工具柄部彼此固定在一起。通过利用上述方法固定cBN烧结体，使得当由cBN烧结体制成的工具发生磨损并且其功能受损时，可单独替换磨损的cBN烧结体。这样工具柄部就可以不必替换而反复使用。

<防振耐热板>

在本发明中，优选在cBN烧结体和工具柄部彼此固定的部位处插入防振耐热板。通过插入防振耐热板，加工过程中产生于cBN烧结体中的振动向工具柄部的传播能够被抑制。就是说，通过设置防振耐热板，加工时由于振动而造成的工具柄部上的负荷能够得以减轻。

优选的是，所述防振耐热板的导热率不高于40W/m·K。当防振耐热板所显示的导热率不高于40W/m·K时，加工时产生的摩擦热难以传导至工具柄部，而是可以传导至工件（例如，包括加工材料）。于是可以促使工件软化，因此由cBN烧结体制成的工具难以发生崩裂。所述防振耐热板的导热率更优选为不高于20W/m·K，进一步优选为不高于5W/m·K。此外，通过使用由氧化物制成的防振耐热板，能够进一步降低导热率。

<cBN烧结体的制备方法>

可通过将cBN颗粒、形成绝热相的原料粉末以及形成结合相的原料粉末引入到超高压设备中，然后对这些粉末进行超高压烧结，从而获得本发明中所采用的cBN烧结体。通过这样包含形成绝热相的原料粉末以及随后进行超高压烧结，可以降低cBN烧结体的导热率。这里，作为超高压烧结的条件，超高压烧结时的压力优选较低，更具体而言，所述压力优选为大于或等于2GPa至小于或等于7GPa。超高压烧结时的温度优选为大于或等于1100℃至小于或等于1800℃，超高压烧结处理所需要的时间优选为不短于5分钟且不长于30分钟。

此外，作为除了上述超高压烧结之外的烧结方法，也可以进行低压烧结。那么形成绝热相的原料粉末的烧结便难以完全进行，这样可有意地使未烧结区散布作为绝热相的一部分，于是能够获得防止热传导的效果。此处，作为低压烧结，例如可以采用热压法或放电等离子体烧结法。

例子

下面将参照实施例对本发明进行进一步的详细说明，但是本发明并不仅限于此。

<实施例1>

按下述方法制造由cBN烧结体制成的工具。首先，将平均粒径为0.8μm的WC粉末、平均粒径为0.9μm的Co粉末、以及平均粒径为2μm的Al粉末以WC∶Co∶Al=35∶55∶10的质量比混合。然后，在真空以及1100℃的条件下对该化合物进行40分钟的热处理，然后利用φ3mm的硬质合金球将其粉碎，从而获得形成结合相的原料粉末。

然后，在氮氛围中，将由平均粒径为0.7μm的Si粉末和平均粒径为0.6μm的Zr粉末形成的混合物在1000℃下进行热处理30分钟从而制备化合物，以作为形成绝热相的第一化合物的成分。将该化合物粗粉碎后，利用直径为φ0.5mm的氧化锆介质，在流速为0.2L/分钟的乙醇溶剂中，将所述介质和化合物精细粉碎。然后除去用于粉碎的介质，从而制得用以形成绝热相的第一化合物的原料粉末（平均粒径为35nm）。

另外，使用PVD溅射法将含有Ti的包覆层包覆于平均粒径为0.5μm的cBN颗粒上使得平均层厚为40nm，从而制备被覆cBN颗粒。尽管后面将给出相关的说明，然而可由通过EDX发现的多种元素的层叠状态来推断出化合物。

然后，将形成结合相的原料粉末、形成绝热相的第一化合物原料粉末、以及上述方法获得的被覆cBN颗粒进行共混、混合并干燥，从而使烧结后的cBN比率达到75体积%。需要注意的是，所共混的第一化合物原料粉末为形成结合相的原料粉末的10质量%。接下来，将这些粉末沉积在由硬质合金制成的支持板上，并且填充到由Mo制成的胶囊中。随后将粉末在超高压装置中，在6.5GPa的压力、1350℃的温度下烧结30分钟，从而获得具有下表1所示的组成和导热率的cBN烧结体。尽管后面将给出相关的描述，不过可利用X射线衍射来确认形成结合相的化合物的组成，并且该组成示于表1中的“结合相”列中。

将由上述方法所获得的cBN烧结体切割为规定的形状，并将其固定于工具柄部上，其中在cBN烧结体与工具柄部之间插入有防振耐热板，从而制得由cBN烧结体制成的工具。将这样制得的由cBN烧结体制成的工具磨削加工为规定的工具形状。此处，采用由硬质合金制成的工具柄部作为所述工具柄部，并且采用了由Zr的氧化物构成的防振耐热板，该防振耐热板的厚度不小于1mm，导热率为3W/m·K。

利用表面粗糙度测量仪（SURFCOM 2800E (由Tokyo Seimitsu株式会社制造)）来测量这样制得的由cBN烧结体制成的工具的工具工作点处的表面粗糙度Rz。由cBN烧结体制成的工具的工具工作点处的Rz为2.5μm。

<实施例2至3>

按照与实施例1相同的方法分别制备实施例2和3的由cBN烧结体制成的工具，不同之处在于：如表1所示，包覆层的有/无和组成、以及绝热相的组成与实施例1中的由cBN烧结体制成的工具不同。例如，实施例2中，作为形成绝热相的成分，使用了平均粒径为0.85μm的Mo粉末和平均粒径为0.7μm的Ni粉末作为第一化合物的原料粉末，并且包覆cBN颗粒的包覆层的组成为TiAl，除此之外，实施例2和实施例1相同。

此外，在实施例3中，作为形成绝热相的成分，使用了平均粒径为0.75μm的Mo粉末和平均粒径为0.9μm的Cr粉末作为第一化合物的原料粉末，并且使用了平均粒径为0.6μm的仲钨酸铵（5(NH₄)₂O·12WO₃·5H₂O）和平均粒径为0.8μm的高铼酸铵（NH₄ReO₄）作为第二化合物的原料粉末。此外，使用了不像实施例1那样被包覆层包覆的cBN颗粒。

<实施例4至6>

按照与实施例1相同的方法分别制备实施例4至6的由cBN烧结体制成的工具，不同之处在于：如表1所示，cBN的比率与实施例1中的由cBN烧结体制成的工具不同。

<实施例7>

按照与实施例1相同的方法制备本实施例的由cBN烧结体制成的工具，与实施例1的由cBN烧结体制成的工具的不同之处在于：使用了不具有包覆层的cBN原料粉末，将cBN的比率设定为98体积%，并且所用的第一化合物的粉末量为用以形成结合相的粉末的50质量%。

<实施例8>

按照如下方法制造由cBN烧结体制成的工具。需要指出的是，实施例8至13的由cBN烧结体制成的工具均为仅由cBN烧结体构成的工具。首先，将平均粒径为1.2μm的TiC粉末和平均粒径为3μm的Al粉末以TiC:Al=90:10的质量比混合，然后在真空以及1200℃的条件下将所得化合物进行热处理30分钟，随后利用φ3mm的硬质合金球将其粉碎，由此获得形成结合相的原料粉末。

然后，在氮氛围中，将由平均粒径为0.7μm的Si粉末和平均粒径为0.6μm的Ti粉末形成的混合物在1000℃下进行热处理30分钟从而制备化合物，以作为形成绝热相的第一化合物的成分。将该化合物粗粉碎后，利用直径为φ0.3mm的氮化硅介质，在流速为0.2L/分钟的乙醇溶剂中，将所述介质和化合物精细粉碎。然后除去用于粉碎的介质，从而制得用以形成绝热相的第一化合物的原料粉末，该原料粉末的平均粒径为30nm。

另外，使用PVD溅射法将含有TiAl的包覆层包覆于平均粒径为0.3μm的cBN颗粒上使得平均层厚为30nm，从而制备被覆cBN颗粒。

然后，将形成结合相的原料粉末、形成绝热相的第一化合物原料粉末、以及上述方法获得的被覆cBN颗粒进行共混、混合并干燥，从而使烧结后的cBN比率达到50体积%。这里，所共混的第一化合物为形成结合相的原料粉末的7质量%。接下来，将这些粉末沉积在由硬质合金制成的支持板上，并且填充到由Mo制成的胶囊中。随后将粉末在超高压装置中，在5.8GPa的压力、1250℃的温度下烧结30分钟，从而获得具有下表1所示的组成和导热率的cBN烧结体。

<实施例9>

按照与实施例8相同的方法制造本实施例的由cBN烧结体制成的工具，不同之处在于：如表1所示，cBN的比率与实施例8的由cBN烧结体制成的工具不同。

<实施例10>

按照与实施例8相同的方法制造本实施例的由cBN烧结体制成的工具，与实施例8的由cBN烧结体制成的工具的不同之处在于：使用了不具有包覆层的cBN原料粉末，将cBN的比率设定为75体积%，并且将烧结温度设定为1450℃。

<实施例11>

按照与实施例10相同的方法制造本实施例的由cBN烧结体制成的工具，与实施例10的由cBN烧结体制成的工具的不同之处在于：将烧结时的压力设定为2.8GPa。

将如此获得的cBN烧结体沿一个平面切割，通过使用TEM以10000倍的放大倍率对截面进行观察分析。结果证实，该截面的截面积的0.4%未被烧结。由此表明，该cBN烧结体包含0.4体积%的未烧结区。

<实施例12>

与实施例10的由cBN烧结体制成的工具的不同之处在于：使用放电等离子烧结（SPS）设备取代超高压烧结设备来制造由cBN烧结体制成的工具。具体而言，将SPS设备的温度设定为1450°C，烧结压力调节为0.06GPa，对cBN粉末、形成结合相的原料粉末、以及形成绝热相的第一化合物的原料粉末进行烧结，从而获得cBN烧结体。下面将对通过使用SPS设备来制备cBN烧结体的方法进行具体说明。将由cBN粉末、形成结合相的原料粉末、以及形成绝热相的第一化合物的原料粉末形成的混合物装入石墨制烧结模具内，将压力增加到0.06GPa，在真空加热条件下将设备温度设定为1450°C，然后进行30分钟或更短时间的放电等离子烧结（例如，参见日本专利特开No.2008-121046第[0014]段）。

将如此获得的cBN烧结体沿一个平面切割，通过使用SEM以10000倍的放大倍率对截面进行观察。结果证实，该截面的截面积的1.3%未被烧结。由此表明，该cBN烧结体包含1.3体积%的未烧结区。

另外，对本实施例中所获得的cBN烧结体进行X射线衍射，结果证实部分区域具有六方晶结构。因此表明本实施例的立方氮化硼烧结体部分地包含有六方晶氮化硼（hBN）。据推断可能是由于烧结时的烧结压力低造成从cBN到hBN的逆转变，从而导致了hBN的生成。

<实施例13>

与实施例10的由cBN烧结体制成的工具的不同之处在于：使用热压设备取代超高压烧结设备来制造由cBN烧结体制成的工具。具体而言，将热压设备的温度设定为1450°C、烧结过程中的压力调节为0.02GPa，对cBN粉末、形成结合相的原料粉末、以及形成绝热相的第一化合物的原料粉末进行烧结，从而获得cBN烧结体。

将如此获得的cBN烧结体沿一个平面切开，通过使用TEM以10000倍的放大倍率对截面进行观察分析。结果证实，该截面的截面积的3.5%未被烧结。由此表明，该cBN烧结体包含3.5体积%的未烧结区。

另外，对本实施例中所获得的cBN烧结体进行X射线衍射，结果证实，与实施例12相同，本实施例的cBN烧结体也部分地包含有hBN。

如此制得的各实施例中的由立方氮化硼烧结体制成的工具为这样的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其至少在工具的工作点处包含立方氮化硼烧结体，并且该工具满足式(Ⅰ)、以及式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的任意一者。

20≤X≤98...(Ⅰ)

Y≤0.6×X+3（其中20≤X＜88）...(II)

Y≤5.8×X-455（其中88≤X≤98）...(Ⅲ)

<比较例1至2>

按照与实施例1相同的方法分别制造比较例1至2的由立方氮化硼烧结体制成的工具，不同之处在于：如表1所示，cBN的比率以及结合相中的组成与实施例1中的由立方氮化硼烧结体制成的工具不同，并且未包含绝热相。需要注意的是，测量如此制得的立方氮化硼烧结体中形成结合相的成分的平均粒径，在各种情况中该平均粒径均为100nm以上。

<比较例3>

使用市售可得的cBN烧结体（商品名：MB8025(由MitsubishiMaterials株式会社生产)）。

<比较例4>

使用市售可得的cBN烧结体（商品名：BX480(由Tungaloy公司生产)）。

这里，表1中的“cBN比率”表示cBN烧结体中所含的cBN的比率（X），其通过下述方式计算。首先，对各实施例和各比较例中所制得的cBN烧结体进行镜面抛光（抛光厚度小于50μm），利用电子显微镜以10000倍的放大倍率对任意区域中的cBN烧结体结构进行拍照。然后观察黑色区域、灰色区域和白色区域。经附带的EDX可以确认，黑色区域代表cBN颗粒，灰色区域和白色区域代表结合相。此外，还可确认灰色区域代表Co化合物、Ti化合物和Al化合物，白色区域代表W化合物。

然后，使用图像处理软件对上述以10000倍放大倍率所拍的照片进行二值化处理，计算照片中cBN颗粒（黑色区域）所占区域的总面积。在所述照片中，黑色区域在cBN烧结体中所占比率的百分比值在表1中用体积%表示。

此外，表1中的“导热率”是基于激光脉冲法所测得的cBN烧结体的热扩散率、以及通过别的方法所计算得到的cBN烧结体的比热和密度来计算的。

对于结合相，可通过上述X射线衍射来鉴定化合物，然而，第一化合物、第二化合物、以及形成绝热相的包覆层的含量较小，所以在X射线衍射中无法得到清晰的强度峰。因此，使用电子显微镜以50000倍的放大倍率对cBN烧结体的镜面抛光表面中任意区域进行拍照，由附带的EDX发现多种元素的层叠状态，据此来推断化合物。这样进行的EDX组成分析的结果显示在表1的“绝热相”列和“包覆层”列中。

使用各实施例和各比较例中所得到的立方氮化硼烧结体，以制造具有下述工具形状的由cBN烧结体制成的工具。然后，对所述由cBN烧结体制成的工具进行切削测试1和2、以及塑性测试1和2。结果显示在表2至5中。

<切削测试1>

工具型号为SNMA120430的由cBN烧结体制成的工具是按照实施例1至7和比较例1至4的方法制造的，并按以下条件对它们进行切削测试。

加工材料：Ni基超耐热合金Inconel 718的外径加工

加工材料硬度：Hv 430

切削条件：切削速度Vc＝150m/分钟

进给量f＝0.13mm/rev.

切削深度a_p＝0.2mm

冷却剂，乳液稀释20倍

表2

表2中的“直至达到工具寿命时的切削距离”列表示在cBN烧结体的磨损宽度超过0.3mm之前没有发生崩裂的情况下，磨损宽度达到0.3mm时的切削距离（km）；在cBN烧结体的磨损宽度超过0.3mm之前发生了崩裂的情况下，则表示直到发生崩裂而停止切削测试时的切削距离（km）。需要指出的是，切削距离越长表示工具寿命越长。

此外，表2中的“损坏类型”表示进行切削测试后，cBN烧结体的磨损宽度超过0.3mm时的“正常磨损”；以及cBN磨损宽度超过0.3mm之前就发生崩裂的“边界崩裂”。

从表2中能够很明显地看出，与比较例1至4中的各个由立方氮化硼烧结体制成的工具相比，根据本发明实施例1至7的由立方氮化硼烧结体制成的工具具有更长的工具寿命。

在实施例1至7中，据认为根据实施例2的由立方氮化硼烧结体制成的工具具有最长的寿命，这是因为其X大于或等于60且小于88，并且满足关系式Y≤0.5×X+1。

此外，对于根据各比较例的由立方氮化硼烧结体制成的工具，当20≤X＜88时，满足关系式Y＞0.6×X+3，或者当88≤X≤98时满足关系式Y＞5.8×X-455。因此，据推测由于cBN烧结体高温时的硬度，使得加工材料无法充分地被软化，从而导致在早期阶段发生边界崩裂。

<切削测试2>

在实施例8至13以及比较例1和3中，制造了工具型号为CNGA120408的由立方氮化硼烧结体制成的工具，并按以下条件对其进行切削测试。

加工材料：0.8C-2.0Cu-余量Fe(JPMA编号:SMF4040)

加工材料硬度：78HRB

切削条件：切削速度Vc=100m/分钟

进给量f=0.08mm/rev.

切削深度a_p=0.2mm

使用切削液

表3

表3中的“直至达到工具寿命时的切削距离”表示当加工材料的表面粗糙度Rz超过3.2μm时的切削距离（km）。需要指出的是，切削距离越长表示工具寿命越长。此外，表3中的“损坏类型”显示了“微小崩裂”，其为进行切削测试后在cBN烧结体表面上产生了目视可观察到的崩裂。需要注意的是，基于切削测试1中的标准来确定其他的损坏类型。

从表3中能够很明显地看出，与比较例1和3的由立方氮化硼烧结体制成的工具相比，本发明实施例8至13的由立方氮化硼烧结体制成的工具具有更长的工具寿命。

比较例1和3的由立方氮化硼烧结体制成的工具的工具寿命短的原因可能是因为未满足关系式Y≤0.6×X+3，因此相对较多量的加工所产生的热量流入工具中，由此未充分促进加工材料的软化，在工具工作点处加工材料的剪切没有平稳进行，从加工初期开始在加工面就产生了凹点，因此加工面的表面粗糙度变差。

<塑性测试1：冲压>

在实施例1至3和比较例1至2中，制作了直径为φ10的圆柱形工具形状的由cBN烧结体制成的工具，并且按照以下条件对其进行塑性测试。

工件：SUS304

工件硬度：Hv 170

工件厚度：2mm

塑性条件：冲压负荷为2.3GPa

表4

表4中的“冲压次数”是指在冲压出的孔产生毛刺之前工件的冲压次数。需要指出的是，冲压次数越多，表明由cBN烧结体制成的工具相对于加工材料的相对硬度越高，并且具有更长的工具寿命。

从表4中能够很明显地看出，与比较例1至2中的由立方氮化硼烧结体制成的工具相比，根据本发明实施例1至3的由立方氮化硼烧结体制成的工具明显具有更长的工具寿命。因此证实由立方氮化硼烧结体制成的工具的寿命得以延长。

<塑性测试2：摩擦压缩接合>

在实施例1至3和比较例1至2中，制造了这样的特殊工具，并在如下条件下对其进行塑性测试，该特殊工具为：将厚度为2mm的由氧化锆制造的防振耐热板钎焊到由cBN烧结体制成的工具的底面上，其中在所述由cBN烧结体制成的工具中，在直径为12.7mm的圆柱中心部位形成有螺丝高度为3mm的M4左旋螺纹形突起。

被接合的材料：双层高张力钢

被接合材料的抗张强度：600MPa

被接合材料的厚度：1mm

接合条件：转数为2800rpm

加压力为11000N

表5

表5中的“接合次数”表示由cBN烧结体制成的工具中的螺丝部位发生崩裂前被接合材料的接合次数。需要指出的是，接合次数越多，表示工具寿命越长。

从表5中能够很明显地看出，与比较例1至2的由立方氮化硼烧结体制成的工具相比，根据本发明实施例1至3的由立方氮化硼烧结体制成的工具明显具有更长的工具寿命。

尽管对本发明实施方案和实施例进行了以上说明，但是原本也意图的是，上述实施方案和例子中的构造可以适当组合。

应当理解，本文所公开的实施方案和实施例在各方面都是示例性的，而非限定性的。本发明的范围不是由上文的说明来限定，而是由权利要求来限定，并且本发明旨在涵盖与权利要求等同的范围和含义内的任何更改。

Claims

1.一种由立方氮化硼烧结体制成的工具，其至少在工具工作点处包含立方氮化硼烧结体，

所述工具满足式(Ⅰ)，并满足式(Ⅱ)和式(Ⅲ)中的任意一者，

20≤X≤98...(Ⅰ)

Y≤0.6×X+3(其中20≤X＜88)...(Ⅱ)

Y≤5.8×X-455(其中88≤X≤98)...(Ⅲ)

其中，X体积％是指所述立方氮化硼烧结体中所含的立方氮化硼的比率，Y(W/m·K)是指所述立方氮化硼烧结体的导热率，

除所述立方氮化硼之外，所述立方氮化硼烧结体还包含结合相，

用作所述结合相的组成为由Al与选自Ti、W、Co、Zr和Cr所组成的组中的至少一种元素的碳化物、硼化物、碳氮化物、氧化物和固溶体中的至少一种所形成的化合物。

2.根据权利要求1所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

所述工具满足式(Ⅱ′)

Y≤0.5×X+1(其中60≤X＜88)...(Ⅱ′)。

3.根据权利要求1所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

除所述立方氮化硼和所述结合相之外，所述立方氮化硼烧结体还包含绝热相，

所述绝热相包含一种或多种第一化合物，该第一化合物由选自Al、Si、Ti、Zr、Mo、Ni和Cr所组成的组中的一种或多种元素以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成，并且

所述第一化合物在所述立方氮化硼烧结体中的含量为大于或等于1质量％且小于或等于20质量％，并且所述第一化合物的平均粒径小于100nm。

4.根据权利要求3所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

所述第一化合物的平均粒径小于50nm。

5.根据权利要求3所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

所述绝热相包含相对于所述立方氮化硼烧结体为大于或等于0.01体积％且小于或等于3体积％的未烧结区作为其一部分。

6.根据权利要求3所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

所述第一化合物为这样的化合物，其中，相对于选自Al、Si、Ti、Zr、Mo、Ni和Cr所组成的组中的一种或多种元素的氮化物、碳化物和碳氮化物，氧和硼中的任意一者或两者的固溶体的含量为大于或等于0.1质量％且小于或等于10质量％。

7.根据权利要求3所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

除了所述第一化合物之外，所述绝热相还含有一种或多种第二化合物，该第二化合物由W和/或Re以及选自N、C、O和B所组成的组中的一种或多种元素构成，并且

所述第二化合物在所述立方氮化硼烧结体中的含量为大于或等于0.1质量％且小于或等于2质量％。

8.根据权利要求1所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

所述立方氮化硼由平均粒径不大于1μm的立方氮化硼颗粒构成。

9.根据权利要求1所述的由立方氮化硼烧结体制成的工具，其中

所述立方氮化硼颗粒的表面包覆有包覆层，并且

所述包覆层的平均层厚度为大于或等于5nm且小于或等于50nm。