JP7180836B2 - 立方晶窒化硼素焼結体工具 - Google Patents

Description

本開示は、立方晶窒化硼素焼結体工具に関する。本出願は、２０２０年１０月２日に出願した国際特許出願であるＰＣＴ／ＪＰ２０２０／０３７５３３に基づく優先権を主張する。当該国際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。

立方晶窒化硼素（以下、「ｃＢＮ」とも記す）は、ダイヤモンドに次ぐ硬さと、優れた熱伝導性とを併せ持つ。さらにｃＢＮは、鉄との親和性が低いという特徴を有する。これらの物性に基づき、ｃＢＮと結合材とを混合することにより混合物を得た後、上記混合物を焼結することにより得られるｃＢＮ焼結体、および六方晶窒化硼素などから触媒を用いずにｃＢＮに直接変換し、これを同時に焼結することにより得られるバインダレスｃＢＮ焼結体（以下、これらを纏めて「ｃＢＮ基焼結体」とも記す）が、切削工具および耐摩工具などの基材として利用されている。このようなｃＢＮ基焼結体の一例として、たとえば特開２０１６－１４５１３１号公報（特許文献１）は、強靱であることが特徴の立方晶窒化ホウ素多結晶体を開示している。

特開２０１６－１４５１３１号公報

本開示に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、第１焼結体を少なくとも刃先に有する立方晶窒化硼素焼結体工具であって、上記第１焼結体は、複数の立方晶窒化硼素粒子を含み、上記複数の立方晶窒化硼素粒子のうち少なくとも一部の上記立方晶窒化硼素粒子は、上記刃先の表面に位置し、上記刃先の表面に位置した上記立方晶窒化硼素粒子は、立方晶窒化硼素の結晶構造からなる立方晶窒化硼素相と、六方晶窒化硼素の結晶構造からなる六方晶窒化硼素相とを含み、上記刃先の表面に位置した上記立方晶窒化硼素粒子に対し、透過型電子顕微鏡を用いた電子エネルギー損失分光法で、ホウ素のＫ殻電子の励起に伴うエネルギー損失を測定することにより、上記六方晶窒化硼素相における上記六方晶窒化硼素のπ結合に由来するπ^*ピークの強度と、上記六方晶窒化硼素相における上記六方晶窒化硼素のσ結合、および上記立方晶窒化硼素相における上記立方晶窒化硼素のσ結合に由来するσ^*ピークの強度との比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めた場合、上記刃先の表面における上記立方晶窒化硼素粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．１～２であり、かつ上記刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置における上記立方晶窒化硼素粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１である。

図１は、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具の構成の一例を示す斜視模式図である。 図２は、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具の刃先の表面に位置した立方晶窒化硼素粒子を、上記刃先の表面の法線方向と平行な面で切断することにより得た断面の一部を説明する説明図である。

［本開示が解決しようとする課題］
ｃＢＮ基焼結体を切削工具および耐摩工具などの基材として利用するため、レーザを用いることにより、バルク状のｃＢＮ基焼結体から工具形状を形成し、かつ刃先形状を仕上げ加工することが従来から行われている。しかしながらｃＢＮ基焼結体の表面は、レーザ加工によって非常に高温となるため、上記表面に存在するｃＢＮが六方晶窒化硼素（以下、「ｈＢＮ」とも記す）に大量に変態する場合がある。この場合、変態した大量のｈＢＮを含むｃＢＮ基焼結体を刃先に有する切削工具は、ｈＢＮがｃＢＮに比べて軟質であるため、刃先の強度が低下することによってチッピングおよび欠損が頻発し、工具寿命が短くなる傾向があった。一方、バルク状のｃＢＮ基焼結体に対して砥石を用いて研削加工すること等によって、刃先の表面にｈＢＮを含まない工具を形成することもできる。しかしその場合、刃先の表面がｃＢＮからなるため、切削時に反応摩耗が進行することによってクレーター摩耗が発生しやすく、チッピングおよび欠損が頻発し、もって工具寿命が短くなる傾向があった。したがってｃＢＮ基焼結体を基材として利用した立方晶窒化硼素焼結体工具において、十分な耐欠損性を備えさせるには至っておらず、その開発が切望されている。

上記実情に鑑み、本開示は、耐欠損性が向上した立方晶窒化硼素焼結体工具を提供することを目的とする。

［本開示の効果］
本開示によれば、耐欠損性が向上した立方晶窒化硼素焼結体工具を提供することができる。

［本開示の実施形態の説明］
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ね、本開示に到達した。具体的には、レーザを用いてバルク状のｃＢＮ基焼結体から工具形状を形成し、かつ刃先形状を仕上げ加工する工程において、刃先の強度に悪影響が及ばない適度な量のｈＢＮを刃先の表面に生成させることに注目した。この場合において本発明者らは、刃先の表面のｈＢＮがその軟質性に基づいて潤滑剤のような役割を果たすことにより、工具の摺動性を改善し、もって耐欠損性が向上することを知見し、本開示を完成させた。

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立方晶窒化硼素焼結体工具は、第１焼結体を少なくとも刃先に有する立方晶窒化硼素焼結体工具であって、上記第１焼結体は、複数の立方晶窒化硼素粒子を含み、上記複数の立方晶窒化硼素粒子のうち少なくとも一部の上記立方晶窒化硼素粒子は、上記刃先の表面に位置し、上記刃先の表面に位置した上記立方晶窒化硼素粒子は、立方晶窒化硼素の結晶構造からなる立方晶窒化硼素相と、六方晶窒化硼素の結晶構造からなる六方晶窒化硼素相とを含み、上記刃先の表面に位置した上記立方晶窒化硼素粒子に対し、透過型電子顕微鏡を用いた電子エネルギー損失分光法で、ホウ素のＫ殻電子の励起に伴うエネルギー損失を測定することにより、上記六方晶窒化硼素相における上記六方晶窒化硼素のπ結合に由来するπ^*ピークの強度と、上記六方晶窒化硼素相における上記六方晶窒化硼素のσ結合、および上記立方晶窒化硼素相における上記立方晶窒化硼素のσ結合に由来するσ^*ピークの強度との比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めた場合、上記刃先の表面における上記立方晶窒化硼素粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．１～２であり、かつ上記刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置における上記立方晶窒化硼素粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１である。このような特徴を備える立方晶窒化硼素焼結体工具は、耐欠損性を向上させることができる。

［２］上記刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置における上記立方晶窒化硼素粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１であることが好ましい。これにより、立方晶窒化硼素焼結体工具の耐欠損性をさらに向上させることができる。

［３］上記刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置における上記立方晶窒化硼素粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１であることが好ましい。これにより、立方晶窒化硼素焼結体工具の耐欠損性をさらに向上させることができる。

［４］上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、すくい面と、逃げ面と、上記すくい面および上記逃げ面が交差する稜線とを含み、上記すくい面は、上記稜線を介して上記逃げ面へと連なり、上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、上記すくい面の一部と、上記逃げ面の一部と、上記稜線とで刃先が構成され、上記刃先の表面は、上記刃先の少なくとも一部の表面であることが好ましい。これにより、立方晶窒化硼素焼結体工具の刃先において耐欠損性を向上させることができる。

［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）を詳細に説明する。以下の説明において「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。

〔立方晶窒化硼素焼結体工具〕
本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、第１焼結体を少なくとも刃先に有する立方晶窒化硼素焼結体工具である。上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、上記刃先の表面に有する第１焼結体中の後述する一部の立方晶窒化硼素粒子の特徴に基づき、この種の従来公知の立方晶窒化硼素焼結体工具に比べ、少なくとも耐欠損性を向上させることができる。このため本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、たとえば切削工具としてドリル、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、タップなどの用途に好適である。さらに上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、ダイス、スクライバー、スクライビングホイール、ドレッサーなどの耐摩工具、ならびに研削砥石などの研削工具としての用途にも好適である。

本明細書において「刃先」とは、立方晶窒化硼素焼結体工具が有する切れ刃のうち、被削材の加工に直接関与する部分を意味する。さらに上記「刃先」の表面を、「刃先の表面」と定義する。この「刃先の表面」の位置は、当該刃先の表面から刃先の表面の法線方向に沿って０μｍの深さ位置である。本明細書において「すくい面」とは、切削時に上記被削材から削り取った切り屑をすくい出す面を意味し、「逃げ面」とは、切削時に上記被削材の被削面に対して対向する面を意味する。上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、すくい面と、逃げ面と、上記すくい面および上記逃げ面が交差する稜線とを含むことが好ましい。この場合において上記すくい面は、上記稜線を介して上記逃げ面へと連なる。さらに上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、上記すくい面の一部と、上記逃げ面の一部と、上記稜線とで刃先が構成され、上記刃先の表面は、上記刃先の少なくとも一部の表面（すくい面の一部の表面、逃げ面の一部の表面および稜線上の少なくともいずれか）であることが好ましい。本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、上記稜線と該稜線からすくい面側および逃げ面側にそれぞれ０．５ｍｍ離れた領域とで刃先が構成される場合がある。

ここで上記刃先の形状としては、シャープエッジ（すくい面と逃げ面とが交差する稜）、ホーニング（シャープエッジに対してアールを付与したもの）、ネガランド（面取りをしたもの）、ホーニングとネガランドとを組み合わせた形状などがある。このため刃先は、シャープエッジの形状となる場合、すくい面および逃げ面が交差する境界に稜線を有するが、ホーニングの形状を有する場合およびネガランドの形状を有する場合、上記稜線を有さないこととなる。しかしながら本明細書においては、これらの場合においても、ホーニングの形状部およびネガランドの形状部に、立方晶窒化硼素焼結体工具のすくい面を延長した仮想のすくい面と、逃げ面を延長した仮想の逃げ面と、これらの仮想のすくい面および逃げ面が交差する仮想の稜線とが存在するものみなして以後説明する。

本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、上述のように第１焼結体を少なくとも刃先に有する。上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、第１焼結体と台金とが接着層で結合されることにより一体化された構造を有することが好ましい。台金は、この種の工具に用いられる基材として従来公知のものをいずれも使用することができる。このような台金の素材としては、たとえば超硬合金（たとえば、ＷＣ基超硬合金、ＷＣのほか、Ｃｏを含み、あるいはＴｉ、Ｔａ、Ｎｂなどの炭窒化物を添加したものも含む）、サーメット（ＴｉＣ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮなどを主成分とするもの）、高速度鋼およびセラミックス（炭化チタン、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなど）のいずれかであることが好ましい。

台金の素材としては、これらの中でも超硬合金（特にＷＣ基超硬合金）またはサーメット（特にＴｉＣＮ基サーメット）を選択することが好ましい。これらの素材は、高温における硬度と強度のバランスに優れるため、立方晶窒化硼素焼結体工具が用いられる用途に対して好ましい特性を有している。台金としてＷＣ基超硬合金を用いる場合、その組織中に遊離炭素、ならびにη相またはε相と呼ばれる異常層などを含んでいてもよい。さらに台金は、その表面が改質されたものであっても差し支えない。たとえば超硬合金の場合、その表面に脱β層が形成されていたり、サーメットの場合に表面硬化層が形成されていたりしてもよい。台金は、その表面が改質されていても所望の効果が示される。台金は、立方晶窒化硼素焼結体工具がドリルまたはエンドミルなどである場合、シャンクなどと呼ばれることがある。さらに立方晶窒化硼素焼結体工具が刃先交換型切削チップなどである場合、台金は、チップブレーカを有するものも、有さないものも含まれる。また本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、台金を含まない態様であることができ、たとえば第１焼結体のみからなる態様を有することができる。上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、すくい面、逃げ面、ならびに上記すくい面および上記逃げ面が交差する稜線を含む刃先の少なくとも一部を覆う被膜を含むこともできる。

ここで上記立方晶窒化硼素焼結体工具の構成の一例を、図面を用いて説明する。図１は本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具の構成の一例を示す斜視模式図である。図１に示すように、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具１００は、たとえばエンドミルであって、刃部９０と、接合部８と、シャンク部３とから構成されている。刃部９０は、第１すくい面１０と、第１逃げ面３１と、第２すくい面１５と、第２逃げ面３３と、外周切刃２０と、底切刃２１と、前端とを有している。シャンク部３は、後端を有している。刃部９０は、接合部８によってシャンク部３に固定されている。接合部８は、たとえばロウ材である。第１すくい面１０と第２すくい面１５とが本開示に係るすくい面に対応し、第１逃げ面３１と第２逃げ面３３とが本開示に係る逃げ面に対応する。

第１逃げ面３１は、第１すくい面１０に連なる。第１すくい面１０と第１逃げ面３１との稜線は、外周切刃２０を構成する。第２逃げ面３３は、第２すくい面１５に連なる。第２すくい面１５と第２逃げ面３３との稜線は、底切刃２１を構成する。また第１すくい面１０は、第２すくい面１５に連なる。第１すくい面１０は、第２すくい面１５に対して、軸方向の後方に位置している。第１逃げ面３１は、第２逃げ面３３に連なる。第１逃げ面３１は、第２逃げ面３３に対して、軸方向の後方に位置している。なお、図１のエンドミルは、あくまで本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具の構成の一例である。本実施形態は、当該エンドミルにとどまらず、上述のように切削工具としてドリル、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、タップなどが含まれ、ダイス、スクライバー、スクライビングホイール、ドレッサーなどの耐摩工具も含まれ、かつ研削砥石などの研削工具も含まれる。

＜第１焼結体＞
第１焼結体は、複数の立方晶窒化硼素粒子を含む。第１焼結体は、具体的には複数の立方晶窒化硼素粒子（以下、「ｃＢＮ粒子」とも記す）を含み、かつ上述したｃＢＮ基焼結体（上記ｃＢＮ焼結体または上記バインダレスｃＢＮ焼結体）と同様な組成を有することが好ましい。

たとえば第１焼結体は、ｃＢＮ粒子と結合材とを混合して得た混合物を焼結することにより作製されるｃＢＮ焼結体（ｃＢＮ基焼結体）である場合がある。この場合、第１焼結体においてｃＢＮ粒子の含有量は、第１焼結体の全体量（１００体積％）に対し４０体積％以上９５体積％以下であることが好ましく、結合材と不可避不純物との合計の含有量が５体積％以上６０体積％以下であることが好ましい。

ｃＢＮ粒子の含有量は、第１焼結体の全体量に対し４０体積％以上である場合、ｃＢＮ粒子の物性に基づいて第１焼結体の強度が高く維持されるため、耐欠損性が向上する。一方、ｃＢＮ粒子の含有量は、第１焼結体の全体量に対し９５体積％以下である場合、ｃＢＮ粒子同士の結合に必要な結合材の量を確保できるため、欠陥の増加を抑制することができる。これにより欠陥を起点にした欠損の発生を防ぐことができるので、耐欠損性が向上する。第１焼結体は、ｃＢＮ粒子と結合材とを混合して得た混合物を焼結することにより作製されるｃＢＮ基焼結体である場合、ｃＢＮ粒子の含有量は、第１焼結体の全体量に対し５０体積％以上９５体積％以下であることが好ましい。

上記結合材は、周期表における第４族元素（Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆなど）、第５族元素（Ｖ、Ｎｂ、Ｔａなど）、第６族元素（Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなど）、Ａｌ、Ｃｏ、ＮｉおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素と、上記元素を含む窒化物、炭窒化物、硼化物、酸化物およびこれらの相互固溶体からなる群より選択される少なくとも１種の化合物との少なくともいずれかを含むことが好ましい。結合材は、具体的にはＴｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｌ、ＡｌＮ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＡｌＢ₂、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＣＮ、ＴｉＢ₂、Ｃｒ₂Ｎ、ＷＣ、ＺｒＯ₂、ＺｒＯ、ＺｒＮ、ＺｒＢ₂およびＳｉ₃Ｎ₄からなる群より選択される少なくとも１種以上の組成を有することがより好ましい。この場合、第１焼結体の強度を向上させることができる。

さらに第１焼結体は、上記結合材を混合することなく、低圧相窒化硼素を高温高圧下で直接変換させると同時に焼結させることにより作製されるバインダレスｃＢＮ焼結体（ｃＢＮ基焼結体）である場合がある。この場合、第１焼結体においてｃＢＮ粒子の含有量は、不可避不純物を除いて実質的に１００体積％である。ここで低圧相窒化硼素（以下、「低圧相ＢＮ」とも記す）とは、熱力学的に低圧域で安定な窒化硼素をいい、具体的には六方晶系グラファイト型構造に類似した六方晶窒化硼素（ｈＢＮ）、菱面体窒化硼素（ｒＢＮ）、乱層構造の窒化硼素（ｔＢＮ）および非晶質の窒化硼素（ａＢＮ）などを含む。このような低圧相ＢＮは、硼素と酸素とを含む化合物を、炭素と窒素とを含む化合物で還元することによって準備することができる。第１焼結体は、たとえば上記低圧相ＢＮを、１５００～２１００℃および６～１０ＧＰａの高温高圧下で直接変換させると同時に焼結させることにより作製することができる。なお不可避不純物の含有量は、少ないほど好ましく、０体積％であることが理想的であるが、不可避不純物は、第１焼結体の全体量に対して数パーセント含まれる場合がある。不可避不純物として含まれる元素の種類および含有量は、たとえば二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ：Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を用いることにより求めることができる。

ｃＢＮへの直接変換は、硼素と酸素とを含む化合物の沸点以上、かつ非酸化性雰囲気の条件において、加熱した低圧相ＢＮを用いて実行されることが好ましい。この場合、硼素と酸素とを含む化合物および吸着ガスが加熱により揮発するため、低圧相ＢＮ中に硼素と酸素とを含む化合物および吸着ガスが残存しない。これによりｃＢＮ粒子間の結合強度が大きくなり、強度および硬度とともに、耐熱性および放熱性に優れたｃＢＮ基焼結体（第１焼結体）を得ることができる。

第１焼結体がｃＢＮ粒子と結合材とを混合して得た混合物を焼結することにより作製されるｃＢＮ焼結体（ｃＢＮ基焼結体）である場合、上記第１焼結体中のｃＢＮ粒子および結合材の含有量（体積％）は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ、商品名：「ＪＳＭ－７８００Ｆ」、日本電子株式会社製）により撮影した上記第１焼結体の組織写真を、市販の画像解析ソフト（商品名：「ＷｉｎＲＯＯＦ」、三谷商事株式会社製）を用いて解析することにより求めることができる。より具体的には、まず後述する製造方法に沿うことにより製造した立方晶窒化硼素焼結体工具の刃先の表面から第１焼結体のサンプルを採取し、上記第１焼結体のサンプルの表面を鏡面研磨する。次に、上記ＳＥＭを用いて５０００～２００００倍の倍率により上記サンプルの鏡面研磨面の反射電子像を観察する。さらにＳＥＭに付属しているエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ、商品名：「Ｏｃｔａｎｅ Ｅｌｅｃｔ」、ＡＭＥＴＥＫ社製）を用いることにより、反射電子像中の黒色領域を立方晶窒化硼素と特定し、灰色領域および白色領域を結合材と特定する。加えて、ＳＥＭを用いて上記鏡面研磨面の組織写真を撮影し、この組織写真に対して上記画像解析ソフトを用いることにより、上記組織写真から立方晶窒化硼素（黒色領域）ならびに結合材（灰色領域および白色領域）の占有面積をそれぞれ求め、上記占有面積から立方晶窒化硼素および結合材の各含有量（体積％）を求めることができる。

さらにｃＢＮ粒子のＤ₅₀（平均粒径）は特に限定されず、例えば、０．５～１０．０μｍとすることができる。通常、Ｄ₅₀が小さい方がｃＢＮ焼結体の硬度が高くなる傾向があり、粒径のばらつきが小さい方が、ｃＢＮ焼結体の性質が均質となる傾向がある。ｃＢＮ粒子のＤ₅₀は、例えば、１～５．０μｍとすることが好ましい。

ｃＢＮ粒子のＤ₅₀は次のようにして求められる。まず上述したｃＢＮ粒子の含有量の測定方法に準じてｃＢＮ焼結体の断面を含む試料を作製することにより、反射電子像を得る。次いで、上記画像解析ソフトを用いて上記反射電子像中の各黒色領域の円相当径を算出する。５視野以上を観察することによって１００個以上のｃＢＮ粒子の円相当径を算出することが好ましい。

次いで、各円相当径を最小値から最大値まで昇順に並べて累積分布を求める。累積分布において累積面積５０％となる粒径がＤ₅₀となる。なお円相当径とは、計測されたｃＢＮ粒子の面積と同じ面積を有する円の直径を意味する。

（第１焼結体におけるｈＢＮの存在比率（比Ｉ_π*／Ｉ_σ*））
第１焼結体は、上述のように複数のｃＢＮ粒子を含む。上記複数のｃＢＮ粒子のうち少なくとも一部のｃＢＮ粒子は、上記刃先の表面に位置する。上記刃先の表面に位置したｃＢＮ粒子は、ｃＢＮの結晶構造からなる立方晶窒化硼素相（以下、「ｃＢＮ相」とも記す）と、ｈＢＮの結晶構造からなる六方晶窒化硼素相（以下、「ｈＢＮ相」とも記す）とを含む。上記刃先の表面に位置したｃＢＮ粒子に対し、透過型電子顕微鏡を用いた電子エネルギー損失分光法（以下、「ＴＥＭ－ＥＥＬＳ法」とも記す）で、ホウ素のＫ殻電子の励起に伴うエネルギー損失を測定することにより、ｈＢＮ相におけるｈＢＮのπ結合に由来するπ^*ピークの強度と、ｈＢＮ相におけるｈＢＮのσ結合、およびｃＢＮ相におけるｃＢＮのσ結合に由来するσ^*ピークの強度との比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めた場合、上記刃先の表面における上記ｃＢＮ粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．１～２であり、かつ上記刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置における上記ｃＢＮ粒子の上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１である。これにより立方晶窒化硼素焼結体工具の耐欠損性を向上させることができる。

上述のように本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先の表面における上記ｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．１～２であり、かつ刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００１～０．１である。これにより上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先においてその強度に悪影響が及ばない適度な比率でｈＢＮを有することができる。この場合、刃先の表面のｈＢＮがその軟質性に基づいて潤滑剤のような役割を果たすことにより、工具の摺動性を改善し、もって耐欠損性を向上させることができる。特に、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１であることが好ましく、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１であることが好ましい。この場合、立方晶窒化硼素焼結体工具の耐欠損性をより向上させることができる。

ここで図２を用い、刃先の表面に位置したｃＢＮ粒子について説明する。図２は、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具の刃先の表面に位置した立方晶窒化硼素粒子を、上記刃先の表面の法線方向と平行な面で切断することにより得た断面の一部を説明する説明図である。図２においては、上記刃先において第１焼結体を構成する複数のｃＢＮ粒子のうち、刃先の表面に位置した一部のｃＢＮ粒子Ａの一つ（１粒）に注目し、これを表す。図２のｃＢＮ粒子Ａは、刃先の表面から刃先内部領域１３へ向かって第１領域１１および第２領域１２をこの順に有する。第１領域１１は、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置１１ａまでの領域をいう。第２領域１２は、上記深さ位置１１ａとの界面より、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置１２ａまでの領域をいう。刃先内部領域１３は、上記深さ位置１２ａとの界面より、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って法線方向に５μｍの深さ位置１３ａまでの領域をいう。

ｃＢＮ粒子Ａは、第１領域１１、第２領域１２および刃先内部領域１３を一体不可分に有する。本明細書において「一体不可分」とは、第１領域１１と第２領域１２との界面、および第２領域１２と刃先内部領域１３との界面でｃＢＮ粒子Ａを構成する結晶格子が連続し、かつ第１領域１１と第２領域１２との界面、および第２領域１２と刃先内部領域１３との界面でへき開することがないこと意味する。すなわち本明細書において第１領域１１と第２領域１２との界面、および第２領域１２と刃先内部領域１３との界面の両者は、ｃＢＮ粒子Ａの刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置１１ａ、ｃＢＮ粒子Ａの刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置１２ａ、およびｃＢＮ粒子Ａの刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置１３ａにおいて、それぞれｈＢＮの存在比率を表す比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を測定するために、ｃＢＮ粒子Ａの断面上に便宜上設けた界面を意味する。以下、ｈＢＮの存在比率を表す比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を、ＴＥＭ－ＥＥＬＳ法を用いて測定する方法について説明する。

（ＴＥＭ－ＥＥＬＳ法を用いたｈＢＮの存在比率（比Ｉ_π*／Ｉ_σ*）の測定方法）
まず後述する製造方法に沿うことにより立方晶窒化硼素焼結体工具を製造する。次いで上記立方晶窒化硼素焼結体工具の刃先の表面から第１焼結体のサンプルを採取し、アルゴンイオンスライサーを用いて上記サンプルを上記刃先の表面の法線方向と平行な面で切断することにより、厚み３～１００ｎｍの切片を作製する。さらに、上記切片を透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ、商品名：「ＪＥＭ－２１００Ｆ／Ｃｓ」、日本電子株式会社製）を用いて１０万～１００万倍で観察することにより上記サンプル中の刃先の表面に位置するｃＢＮ粒子Ａの断面透過像を得る。

次に上記断面透過像において、上記ｃＢＮ粒子Ａにおける刃先の表面位置、ｃＢＮ粒子Ａの刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置１１ａ、ｃＢＮ粒子Ａの刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置１２ａ、およびｃＢＮ粒子Ａの刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置１３ａをそれぞれ特定する。さらに、電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ法）を適用し、上述したｃＢＮ粒子Ａにおける刃先の表面位置、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置１１ａ、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置１２ａ、および刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置１３ａにおいて、１ｎｍの観測スポットを刃先表面と平行な方向にたとえば１０ｎｍスキャンすることにより、ホウ素のＫ殻電子の励起に伴うエネルギー損失（Ｋエッジ）を観測する。以上により、上記ｃＢＮ粒子Ａにおける刃先の表面位置、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置１１ａ、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置１２ａ、および刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置１３ａにおけるホウ素のＫ殻電子の励起に伴う２００ｅＶ付近のエネルギー損失（Ｋエッジ）曲線をそれぞれ描出することができる。

最後に、上記ｃＢＮ粒子Ａの刃先の表面位置における観測より描出したエネルギー損失曲線から、ｈＢＮ相におけるｈＢＮのπ結合に由来するπ^*ピークの強度（Ｉ_π*）と、ｈＢＮ相におけるｈＢＮのσ結合、およびｃＢＮ相におけるｃＢＮのσ結合に由来するσ^*ピークの強度（Ｉ_σ*）とを求め、次いでＩ_π*をＩ_σ*で除算することにより比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めることができる。刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置１１ａにおける観測より描出したエネルギー損失曲線、および刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置１２ａにおける観測より描出したエネルギー損失曲線、および刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置１３ａにおける観測より描出したエネルギー損失曲線からも、それぞれ同じ要領により比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めることができる。

この場合、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先の表面におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．１～２となり、かつ刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００１～０．１となる。また刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１となることが好ましく、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１となることが好ましい。

本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先の表面におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．６～１となることがより好ましく、かつ刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００５～０．０１となることがより好ましい。また刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．２となることも好ましく、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．９となることも好ましい。刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００５～０．０１となることがさらに好ましく、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子Ａの比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００５～０．０１となることがさらに好ましい。

ここで上述した測定方法においては、刃先のすくい面側および逃げ面側のそれぞれにおいて刃先の表面に位置するｃＢＮ粒子の断面透過写真を各１枚（合計２枚）準備することが好ましい。本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、上記２枚のｃＢＮ粒子の断面透過写真において、刃先の表面におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*、および刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めた場合、少なくともいずれかの断面透過写真において上述した比率を満たすことにより、測定対象とした立方晶窒化硼素焼結体工具が耐欠損性を向上させることができる。上記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、π^*ピークのピーク値と、σ^*ピークのピーク値との比を意味する。またπ^*ピークおよびσ^*ピークは、刃先の表面位置、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置などの測定箇所において、１ｎｍの観測スポットを刃先の表面と平行な方向に、たとえば１０ｎｍスキャンして測定した結果を積算し、これをエネルギー損失曲線として描出することにより得ることができる。ここで、上記スキャンの長さである１０ｎｍは、１～１００ｎｍの間で任意に変更することができるものとする。

なお、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置、あるいは刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置において、刃先の表面に位置するｃＢＮ粒子とは異なる別のｃＢＮ粒子が存在する場合がある。しかしこの場合であっても、ｈＢＮの存在比率を表す比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を測定する限りにおいては、上述した別のｃＢＮ粒子を刃先の表面に位置するｃＢＮ粒子であるとみなして上述したＴＥＭ－ＥＥＬＳ法を適用し、それらの深さ位置の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めるものとする。

＜作用効果＞
本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、上述したように刃先の表面におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．１～２であり、かつ刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００１～０．１である。これにより刃先の表面に位置するｃＢＮ粒子において、刃先の強度に悪影響が及ばない適度な比率でｈＢＮを有することができる。この場合、刃先の表面のｈＢＮがその軟質性に基づいて潤滑剤のような役割を果たすことにより、工具の摺動性を改善し、もって耐欠損性を向上させることができる。特に、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００１～０．１であることが好ましく、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００１～０．１であることが好ましい。この場合、耐欠損性をより向上させることができる。

〔立方晶窒化硼素焼結体工具の製造方法〕
本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先に対して実行される後述の刃先を仕上げ加工する工程を除き、従来公知の立方晶窒化硼素焼結体工具の製造方法を行うことにより製造することができる。たとえば次の製造方法を用いることにより、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具を製造することが好ましい。以下では、ｃＢＮ粒子と結合材とを混合することにより混合物を得た後、上記混合物を焼結することにより得られるｃＢＮ焼結体（ｃＢＮ基焼結体）を材料として、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具を製造する方法を例示して説明するが、上記製造方法はこれに限定されるものではない。たとえば本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、バインダレスｃＢＮ焼結体（ｃＢＮ基焼結体）を材料として製造される場合がある。この場合、バインダレスｃＢＮ焼結体を材料とした従来公知の製造方法に加え、後述の刃先を仕上げ加工する工程と同様な工程を、バインダレスｃＢＮ焼結体を含む刃先に対して行うことにより、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具を製造することができる。

本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具の製造方法は、ｃＢＮ基焼結体を準備する工程（第１工程）と、上記ｃＢＮ基焼結体を所定の工具形状に切出す工程（第２工程）と、上記工具形状に切出された焼結体を、ろう付けにより台金と接合する工程（第３工程）と、台金と接合した焼結体の刃先に対しレーザ加工を実行することにより、刃先を仕上げ加工する工程（第４工程）とを少なくとも含むことが好ましい。なお、立方晶窒化硼素焼結体工具がｃＢＮ基焼結体のみからなる態様である場合、台金を用いないために上記第３工程を行う必要はなく、上記第２工程において所定の工具形状に切出した焼結体の刃先に対し、刃先を仕上げ加工する工程（第４工程）を行う場合もある。

＜第１工程＞
第１工程は、ｃＢＮ基焼結体を準備する工程である。第１工程については、従来公知の方法により行うことができる。たとえば、まず平均粒径１～５μｍの立方晶窒化硼素粒子の粉末１５～９０体積％と、平均粒径０．０５～８μｍのＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｃｏ、ＮｉおよびＳｉからなる群より選択される少なくとも１種の元素、または上記元素とＣ、Ｎ、ＯおよびＢからなる群より選択される少なくとも１種の元素との化合物を含む粉末１０～８５体積％とを配合する（ただし、これらの合計を１００体積％とする）ことにより原料粉を得る。次いで上記原料粉を、超硬合金製ボールなどを用いて５～２４時間の湿式ボールミルにより混合し、混合物を調製する。さらに上記混合物を所定の形状に成形することにより成形体を得る。最後に、上記成形体を公知の超高圧発生装置に収容し、４～７ＧＰａの圧力の下、１３００～１５００℃の焼結温度で所定の時間保持する。これによりｃＢＮ基焼結体を準備することができる。

＜第２工程＞
第２工程は、上記ｃＢＮ基焼結体を所定の工具形状に切出す工程である。第２工程についても、従来公知の方法により行うことができる。たとえば従来公知の放電加工機を用いた放電加工、研削加工機を用いた研削加工およびレーザ加工機を用いたレーザ加工の少なくともいずれかにより、上記ｃＢＮ基焼結体を所定の工具形状に切出すことができる。換言すれば第２工程は、ｃＢＮ基焼結体を所定の手段を用いて粗加工および精密加工することにより、所定の工具形状に切出す工程であるということができる。

＜第３工程＞
第３工程は、上記工具形状に切出された焼結体を、ろう付けにより台金と接合する工程である。第３工程についても、従来公知の方法により行うことができる。具体的には、上記工具形状に切出された焼結体における刃先が形成された側とは逆側となる端面に、台金をろう付けすることにより接合することができる。ろう付けとしては、たとえば銀蝋を用いたろう付けが好適である。これにより次の工程（第４工程）において、焼結体の刃先に向けてレーザを照射することが便宜となり、上記焼結体の刃先を仕上げ加工に供することが容易となる。

＜第４工程＞
第４工程は、台金と接合した焼結体の刃先に対しレーザ加工を実行することにより、刃先を仕上げ加工する工程である。第４工程により、刃先の表面に位置したｃＢＮ粒子に上述した特徴を有するｈＢＮ相を形成することができる。第４工程において、刃先の表面に位置したｃＢＮ粒子に上述した特徴を有するｈＢＮ相を形成することができる限り、レーザ加工の条件などは特に制限されるべきではないが、たとえば次に説明する条件の下でレーザ加工を行うことにより、刃先の表面に位置したｃＢＮ粒子において、歩留まり良く上述した特徴を有するｈＢＮ相を形成することができる。

たとえば第４工程では、ピコ秒レーザを用い、レーザ波長が５３２ｎｍ以上１０６４ｎｍ以下であり、レーザスポット径が半値幅として５μｍ以上７０μｍ以下であり、レーザ焦点深度が０．５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であり、レーザ出力が加工点において１Ｗ以上２０Ｗ以下であり、レーザ走査速度が５ｍｍ／秒以上１００ｍｍ／秒以下であるレーザ照射条件の下で、焼結体の刃先を仕上げ加工することが好ましい。この場合において、刃先の表面において過度な加熱が起こることを回避するため、圧縮空気を加工部に吹きかけて冷却することが好ましい。たとえばボルテックスチューブ（虹技株式会社製）を用い、圧縮空気を加工部に吹きかけた場合、ボルテックス効果により室温よりも低い温度の冷風が得られ、より効果的に冷却を行うことができる。これによって刃先の表面近傍領域（例えば表面から１μｍ以内、好ましくは０．２μｍ以内)におけるｃＢＮからｈＢＮへの変態を、刃先の強度に悪影響が及ばない適度な量に制御することができる。上記レーザ加工と併用する冷却条件は、ボルテックスチューブの動作条件を適宜調整することにより設定することができる。

さらに上記のレーザ照射条件としては、必要に応じて１ｆ（フェムト）秒以上１μ秒以下のレーザパルス幅、１０Ｈｚ以上１ＭＨｚ以下のレーザ繰り返し周波数を規定することが好ましい。

上記のレーザ照射条件において、レーザスポット径が半値幅として５μｍ未満である場合、レーザパワーが低いために刃先の仕上げ加工が困難となる傾向がある。レーザスポット径が半値幅として７０μｍを超える場合、レーザパワーが高いためにｃＢＮ基焼結体が割れる傾向がある。レーザ焦点深度が０．５ｍｍ未満である場合、デフォーカスにより刃先の仕上げ加工が困難となる傾向がある。レーザ出力が加工点において１Ｗ未満となる場合、レーザパワーが低いために刃先の仕上げ加工が困難となる傾向がある。レーザ出力が加工点において２０Ｗを超える場合、レーザパワーが高いためにｃＢＮ基焼結体が割れる傾向がある。

レーザ走査速度が５ｍｍ／秒未満である場合、レーザが刃先内部に深く入りすぎてｃＢＮ基焼結体が割れる傾向があり、１００ｍｍ／秒を超える場合、レーザによる加工がほとんど行われない傾向がある。レーザパルス幅が１ｆ秒未満となる場合、レーザによる加工に過大な時間がかかる傾向があり、かつレーザ装置が極めて高価となる傾向がある。レーザパルス幅が１μ秒を超える場合、熱的加工が支配的となりｃＢＮからｈＢＮへの変態が過多となる傾向がある。レーザ繰り返し周波数が１０Ｈｚ未満となる場合、熱的加工が支配的となりｃＢＮからｈＢＮへの変態が過多となる傾向がある。レーザ繰り返し周波数が１ＭＨｚを超える場合、照射されたレーザパルスのエネルギーが加工点において消費される前に次のレーザパルスが到達するため、加工点での熱負荷が大きくなりｃＢＮからｈＢＮへの変態が過多となる傾向がある。

＜その他の工程＞
本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具は、すくい面、逃げ面、ならびに上記すくい面および上記逃げ面が交差する稜線の少なくとも一部を覆う被膜を含むことができる。この場合、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具の製造方法として、上記立方晶窒化硼素焼結体工具を被膜により被覆する工程を含むことが好ましい。この工程は、従来公知の方法を用いることができる。たとえばイオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、スパッタ法およびイオンミキシング法などの物理蒸着法が挙げられる。さらに化学蒸着法によって上記立方晶窒化硼素焼結体工具を被膜により被覆することも可能である。

＜作用効果＞
以上により、本実施形態に係る立方晶窒化硼素焼結体工具を製造することができる。上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先の仕上げ加工時に刃先の表面におけるｃＢＮからｈＢＮへの変態が抑制されている。このため上記立方晶窒化硼素焼結体工具は、刃先の表面に位置したｃＢＮ粒子に対し、ＴＥＭ－ＥＥＬＳ法でホウ素のＫ殻電子の励起に伴うエネルギー損失を測定することにより、ｈＢＮ相におけるｈＢＮのπ結合に由来するπ^*ピークの強度と、ｈＢＮ相におけるｈＢＮのσ結合、およびｃＢＮ相におけるｃＢＮのσ結合に由来するσ^*ピークの強度との比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めた場合、刃先の表面におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．１～２となり、かつ刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１となる。もって上記の製造方法により、耐欠損性を向上させた立方晶窒化硼素焼結体工具を得ることができる。

〔付記〕
以上の説明は、以下に付記する実施形態を含む。

＜付記１＞
第１焼結体を少なくとも刃先に有する立方晶窒化硼素焼結体工具であって、
前記第１焼結体は、複数の立方晶窒化硼素粒子を含み、
前記複数の立方晶窒化硼素粒子のうち少なくとも一部の前記立方晶窒化硼素粒子は、前記刃先の表面に位置し、
前記刃先の表面に位置した前記立方晶窒化硼素粒子は、立方晶窒化硼素の結晶構造からなる立方晶窒化硼素相と、六方晶窒化硼素の結晶構造からなる六方晶窒化硼素相とを含み、
前記刃先の表面に位置した前記立方晶窒化硼素粒子に対し、透過型電子顕微鏡を用いた電子エネルギー損失分光法で、ホウ素のＫ殻電子の励起に伴うエネルギー損失を測定することにより、前記六方晶窒化硼素相における前記六方晶窒化硼素のπ結合に由来するπ^*ピークの強度と、前記六方晶窒化硼素相における前記六方晶窒化硼素のσ結合、および前記立方晶窒化硼素相における前記立方晶窒化硼素のσ結合に由来するσ^*ピークの強度との比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めた場合、前記刃先の表面における前記立方晶窒化硼素粒子の前記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．１～２であり、かつ前記刃先の表面から前記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置における前記立方晶窒化硼素粒子の前記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１である、立方晶窒化硼素焼結体工具。

＜付記２＞
上記第１焼結体は、立方晶窒化硼素粒子と結合材とを混合して得た混合物を焼結することにより作製されるｃＢＮ焼結体である場合、第１焼結体において立方晶窒化硼素粒子の含有量は、第１焼結体の全体量（１００体積％）に対し４０体積％以上９５体積％以下である、付記１に記載の立方晶窒化硼素焼結体工具。

＜付記３＞
上記第１焼結体は、結合材を混合することなく、低圧相窒化硼素を高温高圧下で直接変換させると同時に焼結させることにより作製されるバインダレスｃＢＮ焼結体である、付記１に記載の立方晶窒化硼素焼結体工具。

以下、実施例を挙げて本開示をより詳細に説明するが、本開示はこれらに限定されるものではない。以下の説明においては、試料１～試料９が実施例であり、試料１０が比較例である。

〔立方晶窒化硼素焼結体工具の製造〕
＜試料１＞
（第１工程）
平均粒径１μｍのｃＢＮ粒子（商品名：「ＳＢＮ」、昭和電工株式会社製）を準備した。次に、直径（φ）３ｍｍの超硬製ボールメディアと、平均粒径１μｍのＴｉＮ粒子（商品名：「チタンナイトライド粉」、日本新金属株式会社製）および平均粒径２００ｎｍのＡｌ₂Ｏ₃粒子（商品名：「高純度アルミナ」、住友化学株式会社製）とをエタノールとともに超硬製容器に入れ、ボールミル混合法により２０時間、混合および粉砕を実行することにより結合材の原料粉末を得た。さらに上記超硬製容器中の結合材の原料粉末に対し、上記ｃＢＮ粒子を添加し、ボールミル混合法により１０時間、混合および粉砕を実行することにより混合粉末を得た。続いて上記混合粉末をモリブデン（Ｍｏ）製カプセルに充填した後、超高圧発生装置を用いて圧力７．０ＧＰａ、温度１６００度で３０分間焼結することにより、ｃＢＮ基焼結体を準備した。

（第２工程）
カタログ番号「ＢＮＥＳ１１２０」（住友電気工業株式会社）で規定されるエンドミルを製造するべく、上記ｃＢＮ基焼結体に対し、市販のワイヤー放電加工機を用いることにより、長方形の焼結体を切出した。なお上記エンドミル形状は、すくい面と、逃げ面と、上記すくい面および上記逃げ面が交差する稜線とを含み、上記すくい面は、上記稜線を介して上記逃げ面へと連なる。さらに上記エンドミル形状は、上記すくい面の一部と、上記逃げ面の一部と、上記稜線とで刃先が構成される。具体的には、上記エンドミル形状は、上記稜線と該稜線からすくい面側および逃げ面側にそれぞれ０．５ｍｍ離れた領域とで刃先が構成される。

（第３工程）
住友電気工業株式会社製の超硬合金であるイゲタロイ（登録商標、材種：Ｇ１０Ｅ）を加工することにより台金としてのシャンクを準備した。このシャンクと、上記長方形に切出された焼結体とをろう付けにより接合した。

（第４工程）
上記シャンクと接合した焼結体を研削加工することにより刃先を形成した後、刃先のうち逃げ面側の表面にのみ、以下の照射条件の下でレーザ加工を実行することにより、上記刃先を仕上げ加工した。

〈照射条件〉
レーザ波長：１０６４ｎｍ
レーザスポット径：４０μｍ（半値幅）
レーザ焦点深度：１．５ｍｍ
レーザ出力：５Ｗ（加工点）
レーザ走査速度：１０ｍｍ／秒
レーザパルス幅：１０ｐｓ（ピコ秒）
レーザ繰り返し周波数：２００ｋＨｚ。

以上により、試料１のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。試料１のエンドミルは、少なくとも刃先にｃＢＮ基焼結体からなる第１焼結体を有する。第１焼結体は、複数の立方晶窒化硼素粒子を含み、上記複数の立方晶窒化硼素粒子のうち少なくとも一部の立方晶窒化硼素粒子は、上記刃先の表面に位置する。刃先の表面に位置した立方晶窒化硼素粒子は、上記第４工程によって立方晶窒化硼素の結晶構造からなる立方晶窒化硼素相と、六方晶窒化硼素の結晶構造からなる六方晶窒化硼素相とが形成さている。

＜試料２＞
第４工程において、焼結体の刃先のうちすくい面側にのみ、レーザ加工を実行すること以外、試料１と同じ方法を用いることにより試料２のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料３＞
第４工程において、焼結体の刃先のうち逃げ面側およびすくい面側の両者に、レーザ加工を実行すること以外、試料１と同じ方法を用いることにより試料３のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料４＞
第４工程において、焼結体の刃先の逃げ面側に対してレーザ加工をする際に、上記刃先の逃げ面側にボルテックスチューブ（虹技株式会社製）を用いて圧縮空気を加工部に吹きかけて冷却し、かつレーザ出力を１０Ｗとすること以外、試料１と同じ方法を用いることにより試料４のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料５＞
第４工程において、焼結体の刃先のすくい面側に対してレーザ加工をする際に、上記刃先のすくい面側にボルテックスチューブ（虹技株式会社製）を用いて圧縮空気を加工部に吹きかけて冷却し、かつレーザ出力を１０Ｗとすること以外、試料２と同じ方法を用いることにより試料５のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料６＞
第４工程において、焼結体の刃先の逃げ面側およびすくい面側に対してレーザ加工をする際に、上記刃先の逃げ面側およびすくい面側にボルテックスチューブ（虹技株式会社製）を用いて圧縮空気を加工部に吹きかけて冷却し、かつレーザ出力を１０Ｗとすること以外、試料３と同じ方法を用いることにより試料６のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料７＞
第４工程において、焼結体の刃先の逃げ面側に対してレーザ加工をする際に、上記刃先の逃げ面側にボルテックスチューブ（虹技株式会社製）を用いて圧縮空気を加工部に吹きかけて冷却し、かつレーザ出力を３Ｗとすること以外、試料１と同じ方法を用いることにより試料７のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料８＞
第４工程において、焼結体の刃先のすくい面側に対してレーザ加工をする際に、上記刃先のすくい面側にボルテックスチューブ（虹技株式会社製）を用いて圧縮空気を加工部に吹きかけて冷却し、かつレーザ出力を３Ｗとすること以外、試料２と同じ方法を用いることにより試料８のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料９＞
第４工程において、焼結体の刃先の逃げ面側およびすくい面側に対してレーザ加工をする際に、上記刃先の逃げ面側およびすくい面側にボルテックスチューブ（虹技株式会社製）を用いて圧縮空気を加工部に吹きかけて冷却し、かつレーザ出力を３Ｗとすること以外、試料３と同じ方法を用いることにより試料９のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

＜試料１０＞
第４工程において焼結体の刃先の逃げ面側およびすくい面側の両者に対し、レーザ加工を行うことに代えて砥石を用いて研削加工を行うこと以外、試料３と同じ方法を用いることにより試料１０のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）を得た。

〔ｈＢＮの存在比率（比Ｉ_π*／Ｉ_σ*）の測定〕
試料１～試料１０のエンドミルの刃先（逃げ面側およびすくい面側の両者）の表面に位置したｃＢＮ粒子に対し、上述したＴＥＭ－ＥＥＬＳ法を用いた測定方法をそれぞれ実行することにより、刃先の表面におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*、刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*、および刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*をそれぞれ求めた。結果を表１に示す。

〔切削試験（耐欠損性試験）〕
試料１～試料１０のエンドミルを用い、被削材として浸炭焼入れ鋼（ＳＣＭ４１５（寸法：２００ｍｍ×２００ｍｍ×厚み５ｍｍ）、硬度：ＨＲＣ６０）を準備し、当該被削材を以下の切削条件により切削した。本切削試験では、上記被削材を切削することによって刃先に欠損およびチッピングのいずれかの大きさが０．１ｍｍを超えた時点で切削を中止し、試験の開始から当該時点に至る時間（単位は、分）を評価した。上記時間が長いほど耐欠損性が向上していると評価することができる。結果を表１中の「耐欠損性（ｍｉｎ）」の項目に示す。

＜切削条件＞
加工機：マシニングセンター
切削速度Ｖｃ：１００ｍ／ｍｉｎ
送り速度ｆ：０．０５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量ａｐ：５ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量ａｅ：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切削油（クーラント）：なし。

〔考察〕
試料１、試料２、試料４、試料５、試料７および試料８のエンドミルは、上述した第４工程によって、刃先のすくい面側および逃げ面側の表面に位置したｃＢＮ粒子のいずれかにおいて、刃先の表面におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．１～２となり、かつ刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００１～０．１となる立方晶窒化硼素焼結体工具が製造される例である。試料３、試料６および試料９のエンドミルは、上述した第４工程によって、刃先のすくい面側および逃げ面側の表面に位置したｃＢＮ粒子の両者において、刃先の表面におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．１～２となり、かつ刃先の表面から上記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置におけるｃＢＮ粒子の比Ｉ_π*／Ｉ_σ*が０．００１～０．１となる立方晶窒化硼素焼結体工具が製造される例である。試料１０のエンドミルは、従来の砥石を用いた研削加工を用いて立方晶窒化硼素焼結体工具が製造される例である。

表１によれば、試料１～試料９のエンドミルは、いずれも試料１０のエンドミルに比して耐欠損性が向上することが理解される。特に試料３のエンドミルは、試料１～試料２に比してより耐欠損性が向上し、試料６のエンドミルは、試料４～試料５に比してより耐欠損性が向上し、試料９のエンドミルは、試料７～試料８に比してより耐欠損性が向上することが理解される。以上から、試料１～試料９のエンドミル（立方晶窒化硼素焼結体工具）は、従来に比して耐欠損性が向上していると評価することができる。

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たり、様々に変形したりすることも当初から予定している。

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。

Ａ 立方晶窒化硼素粒子（ｃＢＮ粒子）、３ シャンク部、８ 接合部、１０ 第１すくい面、１１ 第１領域、１１ａ 刃先の表面から刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置、１２ 第２領域、１２ａ 刃先の表面から刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置、１３ 刃先内部領域、１３ａ 刃先の表面から刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置、１５ 第２すくい面、２０ 外周切刃、２１ 底切刃、３１ 第１逃げ面、３３ 第２逃げ面、９０ 刃部、１００ 立方晶窒化硼素焼結体工具。

Claims (4)

1. 第１焼結体を少なくとも刃先に有する立方晶窒化硼素焼結体工具であって、
   前記第１焼結体は、複数の立方晶窒化硼素粒子を含み、
   前記複数の立方晶窒化硼素粒子のうち少なくとも一部の前記立方晶窒化硼素粒子は、前記刃先の表面に位置し、
   前記刃先の表面に位置した前記立方晶窒化硼素粒子は、立方晶窒化硼素の結晶構造からなる立方晶窒化硼素相と、六方晶窒化硼素の結晶構造からなる六方晶窒化硼素相とを含み、
   前記刃先の表面に位置した前記立方晶窒化硼素粒子に対し、透過型電子顕微鏡を用いた電子エネルギー損失分光法で、ホウ素のＫ殻電子の励起に伴うエネルギー損失を測定することにより、前記六方晶窒化硼素相における前記六方晶窒化硼素のπ結合に由来するπ^*ピークの強度と、前記六方晶窒化硼素相における前記六方晶窒化硼素のσ結合、および前記立方晶窒化硼素相における前記立方晶窒化硼素のσ結合に由来するσ^*ピークの強度との比Ｉ_π*／Ｉ_σ*を求めた場合、前記刃先の表面における前記立方晶窒化硼素粒子の前記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．１～２であり、かつ前記刃先の表面から前記刃先の表面の法線方向に沿って５μｍの深さ位置における前記立方晶窒化硼素粒子の前記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１である、立方晶窒化硼素焼結体工具。
2. 前記刃先の表面から前記刃先の表面の法線方向に沿って１μｍの深さ位置における前記立方晶窒化硼素粒子の前記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１である、請求項１に記載の立方晶窒化硼素焼結体工具。
3. 前記刃先の表面から前記刃先の表面の法線方向に沿って０．２μｍの深さ位置における前記立方晶窒化硼素粒子の前記比Ｉ_π*／Ｉ_σ*は、０．００１～０．１である、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工具。
4. 前記立方晶窒化硼素焼結体工具は、すくい面と、逃げ面と、前記すくい面および前記逃げ面が交差する稜線とを含み、
   前記すくい面は、前記稜線を介して前記逃げ面へと連なり、
   前記立方晶窒化硼素焼結体工具は、前記すくい面の一部と、前記逃げ面の一部と、前記稜線とで刃先が構成され、
   前記刃先の表面は、前記刃先の少なくとも一部の表面である、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工具。

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