WO2021059700A1 - 多結晶立方晶窒化ホウ素および工具 - Google Patents

多結晶立方晶窒化ホウ素および工具 Download PDF

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WO2021059700A1
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polycrystalline
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角谷　均
雄 石田
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住友電気工業株式会社
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Definitions

  • the present disclosure relates to polycrystalline cubic boron nitride and tools.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2019-174432, which is a Japanese patent application filed on September 25, 2019. All the contents of the Japanese patent application are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses a cubic boron nitride sintered body that does not substantially contain a binder.
  • the polycrystalline cubic boron nitride according to one aspect of the present disclosure includes a group of cubic boron nitride particles.
  • the ratio of the second length to the first length is 0.99 or less.
  • each of the first length and the second length is measured on the surface of polycrystalline cubic boron nitride in which a depression is formed by a Knoop hardness test under the conditions specified in ISO4545-1 and ISO45445-4. Is the value to be.
  • the test force of the Knoop hardness test is 4.9N.
  • the second length indicates the length of the longer diagonal of the indentation.
  • the first length indicates the sum of the second length and the length of the streak indentation.
  • the streak indentations extend from both ends of the diagonal toward the outside of the indentation.
  • the length of the streak indentation is measured by observing the surface of polycrystalline cubic boron nitride with a field emission scanning electron microscope at a magnification of 5000 times or more and 10000 times or less.
  • the second length is measured by observing the surface of polycrystalline cubic boron nitride with an optical microscope at a magnification of 500 times or more and 1000 times or less.
  • FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view for explaining the Knoop hardness test.
  • FIG. 2 is a conceptual plan view for explaining depressions and streaky indentations.
  • FIG. 3 is a schematic flowchart showing a method for producing polycrystalline cBN of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a graph showing synthetic conditions in some embodiments.
  • Cubic boron nitride (cBN) particles have the hardness next to diamond particles.
  • a cBN sintered body can be formed by sintering a mixture of a cBN particle group (an aggregate of cBN particles) and a binder.
  • the cBN sintered body is used for cutting tools and the like, for example.
  • Cutting tools containing the cBN sintered body are suitable for processing iron-based materials, for example. This is because the reactivity between the cBN particles and the iron-based material is low.
  • the binder has a role of binding the cBN particles to each other.
  • the binder may include, for example, a ceramic material such as titanium nitride (TiN) and titanium carbide (TiC).
  • TiN titanium nitride
  • TiC titanium carbide
  • the binder can be soft compared to the cBN particles. Therefore, the binder can also be a factor for reducing the hardness of the cBN sintered body.
  • Binderless cBN sintered body has also been developed.
  • the binderless cBN sintered body is substantially free of binder.
  • the binderless cBN sintered body is referred to as "polycrystalline cubic boron nitride (polycrystalline cBN)".
  • Polycrystalline cBN is distinguished from cBN sintered bodies containing binders.
  • the polycrystalline cBN is manufactured by the "direct conversion sintering method".
  • the direct conversion sintering method for example, hexagonal boron nitride (hBN) in the normal pressure phase is used as a starting material. Under ultra-high pressure and ultra-high temperature, the starting material (normal pressure phase) is directly converted into the cBN particle group (high pressure phase), and the cBN particle group is sintered. Thereby, polycrystalline cBN can be synthesized.
  • polycrystalline cBN In polycrystalline cBN, cBN particles are directly bonded to each other.
  • the polycrystalline cBN can have an excellent hardness as compared with the cBN sintered body. This is probably because the polycrystalline cBN is substantially free of binder.
  • polycrystalline cBN tends to crack easily when a load is applied. Therefore, for example, when polycrystalline cBN is used for the cutting edge of a cutting tool, the cutting edge may be easily chipped.
  • An object of the present disclosure is to provide a polycrystalline cBN having excellent crack resistance.
  • the polycrystalline cubic boron nitride according to one aspect of the present disclosure includes a group of cubic boron nitride particles.
  • the ratio of the second length to the first length is 0.99 or less.
  • each of the first length and the second length is measured on the surface of polycrystalline cubic boron nitride in which a depression is formed by a Knoop hardness test under the conditions specified in ISO4545-1 and ISO45445-4. Is the value to be.
  • the test force of the Knoop hardness test is 4.9N.
  • the second length indicates the length of the longer diagonal of the indentation.
  • the first length indicates the sum of the second length and the length of the streak indentation.
  • the streak indentations extend from both ends of the diagonal toward the outside of the indentation.
  • the length of the streak indentation is measured by observing the surface of polycrystalline cubic boron nitride with a field emission scanning electron microscope at a magnification of 5000 times or more and 10000 times or less.
  • the second length is measured by observing the surface of polycrystalline cubic boron nitride with an optical microscope at a magnification of 500 times or more and 1000 times or less.
  • Polycrystalline cBN is formed by a group of hard cBN particles.
  • polycrystalline cBN is considered to have a very low elastic limit.
  • elastic deformation of polycrystalline cBN has hardly been confirmed.
  • the polycrystalline cBN of the present disclosure is considered to have a higher elastic limit than the conventional polycrystalline cBN.
  • the "ratio of the second length (d2) to the first length (d1) (d2 / d1)" is an index value indicating the height of the elastic limit. It is considered that the smaller the ratio (d2 / d1), the higher the elastic limit.
  • the ratio (d2 / d1) is 0.99 or less.
  • the crack resistance can be improved.
  • the ratio (d2 / d1) exceeds 0.99, sufficient crack resistance cannot be expected.
  • the polycrystalline cBN of the present disclosure is considered to have a high elastic limit. That is, it is considered that the elastic range is wide in the stress-strain curve.
  • the stress concentration can be relaxed by the wide range in which the polycrystalline cBN can be elastically deformed. As a result, the occurrence of cracks is considered to be reduced.
  • the first Knoop hardness calculated from the first length may be, for example, 40 GPa or more and less than 54 GPa. This may improve the performance of cutting tools containing, for example, polycrystalline cBN.
  • the cubic boron nitride particle group may have, for example, an average particle size of 100 nm or less. This is expected to improve crack resistance, for example, in polycrystalline cBN.
  • the tool of the present disclosure includes the polycrystalline cubic boron nitride described in any one of the above [1] to [3].
  • the tools of the present disclosure may have excellent performance by including polycrystalline cBN.
  • the polycrystalline cBN of this embodiment contains a group of cBN particles.
  • the polycrystalline cBN may consist substantially only of the cBN particle swarm. It is expected that the hardness will be improved because the polycrystalline cBN substantially does not contain a binder.
  • the polycrystalline cBN may be substantially free of binder and sintering aid (catalyst).
  • a polycrystalline cBN is an aggregate of a plurality of particles. Therefore, it is considered that the polycrystalline cBN has substantially no anisotropy. Polycrystalline cBN is also considered to have substantially no cleavage. It is believed that polycrystalline cBN can have isotropic hardness. It is believed that polycrystalline cBN may also have isotropic wear resistance.
  • the polycrystalline cBN of this embodiment is considered to have a high elastic limit.
  • the ratio (d2 / d1) of the second length (d2) to the first length (d1) is used as an index value of the elastic limit.
  • the ratio (d2 / d1) is measured in the indentation formed by the Knoop hardness test and its surroundings.
  • the Knoop hardness test of this embodiment is carried out under the conditions specified in the international standards "ISO4545-1 and ISO4545-4".
  • the international standards "ISO4545-1 and ISO4545-4" correspond to the Japanese Industrial Standards "JIS Z 2251: 2009”.
  • a micro hardness tester is prepared. Generally, the microhardness tester is equipped with an optical microscope.
  • FIG. 1 is a conceptual cross-sectional view for explaining the Knoop hardness test.
  • the indenter 10 is prepared.
  • the shape of the indenter 10 is a square pan.
  • the bottom of the square pan is diamond-shaped.
  • the indenter 10 is made of diamond.
  • the test temperature is within the range of 23 ° C ⁇ 5 ° C.
  • a test piece 20 of polycrystalline cBN is prepared.
  • the test piece 20 may be processed into a shape and size suitable for the test.
  • the test piece 20 is arranged on the stage of the micro-hardness tester.
  • the indenter 10 comes into contact with the surface of the test piece 20.
  • the test force (F) is applied in the direction perpendicular to the surface of the test piece 20.
  • the test force is 4.9N.
  • the holding time of the test force is 10 s (10 seconds).
  • the test force is released. After the test force is released, the surface of the test piece 20 is observed with an optical microscope at a magnification of 500 times or more and 1000 times or less.
  • FIG. 2 is a conceptual plan view for explaining depressions and streaky indentations.
  • the xy plane of FIG. 2 corresponds to a microscopic image when the surface of the polycrystalline cBN is observed from the z-axis direction. That is, the xy plane of FIG. 2 corresponds to the surface of the polycrystalline cBN.
  • a dent 21 is formed on the surface of the polycrystalline cBN.
  • the recess 21 has a substantially rhombic shape. Each side of the recess 21 may be curved inward. The curvature is considered to be a trace of elastic recovery.
  • the second length (d2) is the length of the longer diagonal of the recess 21. In the light microscope image, the second length (d2) is measured. The second length (d2) is valid up to the first decimal place. Rounded to the first decimal place.
  • streaky indentation 22 is formed on the outside of the recess 21.
  • the streak indentation 22 extends from both ends of the diagonal of the recess 21 toward the outside of the recess 21.
  • the streak indentation 22 cannot be observed with an optical microscope.
  • the streak indentation 22 can be observed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM).
  • the FE-SEM has a high resolution.
  • the surface of the polycrystalline cBN is precisely observed by FE-SEM. That is, the surface of the polycrystalline cBN is observed by FE-SEM at a magnification of 5000 times or more and 10000 times or less.
  • the length (s1 + s2) of the streak indentation 22 is measured. The length of the streak indentation 22 is valid up to the first decimal place. Rounded to the first decimal place.
  • the first length (d1) is the sum of the second length (d2) and the length of the streak indentation 22 (s1 + s2). That is, the first length (d1) is calculated by the following formula (1).
  • the lengths (s1, s2) of the line segments constituting the length of the streak indentation 22 may be equal to each other or different from each other.
  • the streak indentation 22 is also considered to be a permanent deformation.
  • the deformation caused by the indenter 10 is considered to be reduced by the elastic recovery of the polycrystalline cBN. It is considered that the streak indentation 22 is a deformation that has become so small that it cannot be confirmed by an optical microscope.
  • the ratio (d2 / d1) of the second length (d2) to the first length (d1) is considered to reflect the height of the elastic limit in the x-axis direction of FIG. It is considered that the smaller the ratio (d2 / d1), the higher the elastic limit.
  • the ratio (d2 / d1) is valid up to the second decimal place.
  • the third decimal place is rounded off. For example, when the calculation result of the ratio (d2 / d1) is "0.992", the ratio (d2 / d1) is considered to be "0.99".
  • the ratio (d2 / d1) is substantially 1.00. That is, it is considered that the conventional polycrystalline cBN hardly elastically deforms in the x-axis direction of FIG. However, it is conceivable that some elastic deformation occurs in the y-axis direction of FIG.
  • the ratio (d2 / d1) is 0.99 or less. That is, it is considered that the polycrystalline cBN of the present embodiment is elastically deformed to some extent in the x-axis direction of FIG.
  • the ratio (d2 / d1) is 0.99 or less, the crack resistance can be improved. If the ratio (d2 / d1) exceeds 0.99, sufficient crack resistance cannot be expected.
  • the ratio (d2 / d1) may be, for example, 0.98 or less, 0.96 or less, 0.94 or less, or 0.92 or less. It may be 0.91 or less, or 0.90 or less.
  • the lower limit of the ratio (d2 / d1) should not be particularly limited.
  • the ratio (d2 / d1) may be, for example, 0.70 or more.
  • the ratio (d2 / d1) is 0.70 or more, for example, the machining accuracy of the cutting tool may be improved. It is considered that the deformation of the cutting edge is reduced because the polycrystalline cBN is not easily deformed appropriately.
  • the ratio (d2 / d1) may be, for example, 0.80 or more, 0.81 or more, 0.82 or more, or 0.83 or more. May be good.
  • the second Knoop hardness is a value calculated from the second length (d2). Elastic recovery is not considered in the second Knoop hardness. Therefore, it is considered that the second Knoop hardness does not accurately indicate the original hardness of the material.
  • the second Knoop hardness is considered to be a value larger than the original Knoop hardness.
  • the first Knoop hardness is calculated by the following formula (3).
  • the first Knoop hardness is valid up to the first decimal place.
  • the second decimal place is rounded off.
  • the first Knoop hardness is a value calculated from the first length (d1).
  • the first length (d1) includes the length (s1 + s2) of the streak indentation 22. That is, elastic recovery is taken into consideration in the first Knoop hardness.
  • the first Knoop hardness is considered to reflect the original hardness of the material.
  • the first Knoop hardness may be, for example, 40 GPa or more and less than 54 GPa.
  • the first Knoop hardness is 40 GPa or more, for example, when polycrystalline cBN is used for the cutting edge of a cutting tool, it is expected that the wear of the cutting edge is reduced.
  • the first Knoop hardness is less than 54 GPa, for example, when polycrystalline cBN is used for the cutting edge of a cutting tool, it is expected that the chipping of the cutting edge is reduced.
  • the first Knoop hardness is less than 54 GPa, it is expected that the polycrystalline cBN can be easily processed into various shapes. That is, the use of polycrystalline cBN can be expanded.
  • the first Knoop hardness may be, for example, 44.0 GPa or more, or 44.9 GPa or more.
  • the first Knoop hardness may be, for example, 53.8 GPa or less, or 52.3 GPa or less.
  • the chemical composition of the polycrystalline cBN of the present embodiment can be confirmed, for example, by an X-ray diffraction (XRD) pattern.
  • the XRD pattern of the polycrystalline cBN of the present embodiment substantially does not contain diffraction peaks derived from components other than cBN.
  • the “diffraction peak derived from a component other than cBN” has an integrated intensity greater than 0.1 times the total integrated intensity of each diffraction peak derived from cBN.
  • the XRD pattern of polycrystalline cBN can be measured by the following methods. First, a test piece is prepared. A polished surface is formed by polishing the polycrystalline cBN. For example, the polycrystalline cBN may be polished by a grindstone made of cBN. The polished surface is the incident surface of X-rays.
  • the XRD device is prepared.
  • an XRD apparatus "MiniFlex 600" manufactured by Rigaku Co., Ltd. may be used.
  • the XRD device is only an example.
  • Another XRD device may be used as long as it has the same function as the XRD device.
  • the measurement conditions in the XRD apparatus can be, for example, as follows.
  • Characteristic X-ray CuK ⁇ (wavelength 0.154 nm) Tube voltage: 45 kV Tube current: 40mA Filter: Multilayer mirror Optical system: Concentrated method Scan method: 2 ⁇ - ⁇ scan Measurement range: 20 ° to 80 ° Step width: 0.1 ° Scan speed: 3 ° / min
  • the polycrystalline cBN of this embodiment includes a group of cBN particles.
  • the cBN particle group is an aggregate of a plurality of cBN particles.
  • the individual cBN particles included in the cBN particle group are directly bonded to each other.
  • the cBN particle group may have, for example, an average particle size of 100 nm or less.
  • improvement of crack resistance is expected in, for example, polycrystalline cBN.
  • the smaller the average particle size of the cBN particle group the larger the grain boundary area in the polycrystalline cBN can be. At grain boundaries, it is expected that crack growth will be hindered.
  • the cBN particle group has an average particle size of 100 nm or less, it is expected that the machining accuracy will be improved when, for example, polycrystalline cBN is used for the cutting edge of a cutting tool.
  • the cBN particle group may have, for example, an average particle size of 95 nm or less, an average particle size of 80 nm or less, or an average particle size of 45 nm or less. However, it may have an average particle size of 30 nm or less, an average particle size of 25 nm or less, an average particle size of 20 nm or less, or an average particle size of 10 nm or less. It may have an average particle size.
  • the cBN particle group may have, for example, an average particle size of 1 nm or more. By having the cBN particle group having an average particle size of 1 nm or more, improvement of mechanical strength is expected in, for example, polycrystalline cBN.
  • the cBN particle group may have, for example, an average particle size of 10 nm or more, or may have an average particle size of 20 nm or more.
  • the average particle size of the cBN particle group is measured by the "cutting method”.
  • a test piece is prepared.
  • the surface of the polycrystalline cBN is mirror-finished.
  • mirror processing is performed by a diamond wheel or the like.
  • the FE-SEM image is acquired by observing the mirror-finished surface by the FE-SEM.
  • the observation magnification is 30,000 times.
  • Three FE-SEM images are prepared. The three FE-SEM images are obtained from different sites in the test piece.
  • a circle is drawn in the FE-SEM image. Eight straight lines are drawn radially starting from the center of the circle. Each straight line extends from the center of the circle to the circumference. In the eight straight lines, the angles formed by the two adjacent straight lines are all substantially equal.
  • the size of the circle is adjusted. By adjusting the size of the circle, the number of cBN particles crossed by one straight line is adjusted to 10 or more and 50 or less.
  • a "grain boundary” indicates a boundary between two particles adjacent to each other.
  • the “average intercept length” is calculated by dividing the total length of the eight straight lines by the total number of grain boundaries.
  • the average particle size in one FE-SEM image is calculated.
  • the average particle size is calculated for each of the three FE-SEM images.
  • the arithmetic mean of the three average particle sizes is considered to be the "average particle size of the cBN particle group" for the entire polycrystalline cBN.
  • the cBN particle swarm may have an average aspect ratio of 1 or more and less than 4.
  • the average aspect ratio is 1 or more and less than 4, for example, it is expected that the occurrence of fine cracks will be reduced.
  • the "average aspect ratio” is the arithmetic mean of the aspect ratios of 10 cBN particles. Ten cBN particles are randomly sampled from the cBN particle swarm. The aspect ratio of each cBN particle is calculated by the following formula (4).
  • Aspect ratio a / b formula (4)
  • a indicates the major axis of the cBN particle.
  • B indicates the minor axis of the cBN particles.
  • the "major axis” indicates the length of a line segment connecting the two most distant points on the outer line of the cBN particle.
  • the “minor axis” indicates the length of the longest line segment among the line segments orthogonal to the line segment defining the major axis and having two end points on the outer line of the cBN particle.
  • the polycrystalline cBN of the present embodiment may contain impurities in addition to the cBN particle group.
  • the impurities may be, for example, those contained in the starting material.
  • the impurities may be, for example, oxygen or the like.
  • the impurity concentration in the polycrystalline cBN may be substantially equal to the impurity concentration in the starting material.
  • the impurity concentration in the polycrystalline cBN may be, for example, 0.10% by mass or less, 0.05% by mass or less, 0.03% by mass or less, or 0. It may be less than 0.01% by mass.
  • the polycrystalline cBN of the present embodiment has excellent crack resistance.
  • the crack resistance can be evaluated by the crack initiation load. It is considered that the larger the crack generation load, the better the crack resistance.
  • the polycrystalline cBN of the present embodiment may have a crack generation load of, for example, 30 N or more. It is expected that the larger the crack generation load, the less the chipping of the cutting edge, for example, when polycrystalline cBN is used for the cutting edge of a cutting tool.
  • the crack generation load may be, for example, 40 N or more, 50 N or more, or 65 N or more.
  • the upper limit of the crack generation load should not be particularly limited.
  • the polycrystalline cBN of the present embodiment may have a crack generation load of 80 N or less, for example.
  • the crack generation load can be measured by the following method.
  • the indenter is prepared.
  • the indenter is spherical.
  • the indenter has a radius of 200 ⁇ m.
  • the indenter is made of diamond.
  • the test temperature is within the range of 23 ° C ⁇ 5 ° C.
  • a sample piece of polycrystalline cBN is prepared.
  • the test piece may be processed into a shape and size suitable for the test.
  • the indenter comes into contact with the surface of the sample piece. After contact, the load applied from the indenter to the sample piece increases at a speed of 1 N / s.
  • the occurrence of cracks is detected by an acoustic emission (AE) sensor.
  • the load when the occurrence of a crack is detected is the "crack generation load”.
  • the cracking load is measured 5 times.
  • the arithmetic mean of the results of the five measurements is considered the cracking load of the polycrystalline cBN.
  • the polycrystalline cBN of the present embodiment can be produced, for example, by the following production method.
  • various conditions are adjusted and various conditions are combined so that the above ratio (d2 / d1) is 0.99 or less.
  • FIG. 3 is a schematic flowchart showing a method for producing a polycrystalline cBN of the present embodiment.
  • the method for producing polycrystalline cBN of the present embodiment includes "( ⁇ ) preparation of starting material” and "( ⁇ ) direct conversion sintering".
  • the method for producing polycrystalline cBN of the present embodiment includes preparing a starting material.
  • the starting material can be a boron nitride (BN) material.
  • the BN material is in the form of non-cubic boron nitride (cBN). “Non-cBN” means that it is not cBN.
  • the non-cBN-like BN material may be, for example, hexagonal boron nitride (hBN).
  • the starting material may be, for example, powder.
  • the starting material may be molded into a predetermined shape, for example. That is, a molded product as a starting material may be prepared.
  • the starting material may have a degree of graphitization of 0.6 or less. This can increase the elastic limit of the polycrystalline cBN.
  • the degree of graphitization is calculated by the following formula (5).
  • d 002 3.33P1 + 3.47 (1-P1) Equation (5)
  • P1 indicates the degree of graphitization.
  • D 002 indicates the surface spacing of the (002) plane in the starting material (BN material).
  • D 002 is identified from the XRD pattern of the BN material.
  • the degree of graphitization is originally an index value indicating the degree of similarity between the ideal graphite structure and the crystal structure of the carbon material. It is considered that the higher the degree of graphitization, the closer to the ideal graphite structure.
  • the BN material can also have a graphite-like crystal structure. Therefore, the crystal structure of the BN material can also be evaluated depending on the degree of graphitization.
  • a non-cBN-like BN material may be synthesized by a thermal decomposition method using a high-purity gas as a raw material.
  • pBN pyrolic boron nitride
  • the pBN can have a degree of graphitization of 0.6 or less.
  • pBN may have an impurity concentration of 1 mass ppm or less.
  • Impurities can be, for example, hydrogen, oxygen, nitrogen and the like.
  • the nitrogen as an impurity means, for example, nitrogen bonded to an element other than boron (hydrogen, oxygen, etc.).
  • the starting material should not be limited to pBN.
  • a starting material may be prepared by pulverizing hBN in a high-purity inert gas atmosphere.
  • an amorphous BN hereinafter, also referred to as “aBN (amorphous boron nitride)” may be used.
  • the aBN may be subjected to a high-purity purification treatment.
  • Spherical BN may be used.
  • Onion-like BN may be used.
  • the above various materials may be used alone as a starting material.
  • a mixture of multiple materials may be used as a starting material.
  • the starting material is directly converted to cBN. It is expected that the lower the impurity concentration in the starting material, the more the phase conversion to cBN will be promoted. Acceleration of phase conversion may increase the elastic limit of polycrystalline cBN, for example.
  • Impurities may be, for example, oxygen or the like.
  • the oxygen concentration in the starting material can be measured, for example, by the Inactive gas melting-infrared absorption method.
  • the oxygen concentration in the starting material may be, for example, 0.10% by mass or less, 0.05% by mass or less, 0.03% by mass or less, or 0. It may be less than 01% by mass.
  • the method for producing polycrystalline cBN of the present embodiment includes producing polycrystalline cBN by directly converting the starting material into a cBN particle group and sintering the cBN particle group.
  • Capsules are prepared.
  • the capsule contains the starting material.
  • the capsule may be made of, for example, a refractory metal.
  • the refractory metal can withstand the high temperature environment during cBN synthesis.
  • the capsule may be made of, for example, tantalum (Ta).
  • the capsule may be made of, for example, niobium (Nb).
  • the starting material is stored in a capsule. After storage, the capsule is heated in vacuum. By heating in vacuum, the gas (air, etc.) adsorbed on the starting material can be reduced. Adsorbed gas can be a source of impurities. After heating in vacuum, the capsules are sealed. The sealed capsule is placed in the cell of the high pressure and high temperature device.
  • the phase conversion of the starting material and the sintering of the cBN particle group can proceed substantially at the same time.
  • the high pressure and high temperature device should not be particularly limited as long as the starting material can be phase-converted and sintered.
  • the high-pressure high-temperature device may be, for example, a belt type.
  • the high-pressure and high-temperature device may be, for example, a multi-anvil type.
  • the belt type and the multi-anvil type have good productivity and workability.
  • FIG. 4 is a graph showing synthetic conditions in some embodiments.
  • the horizontal axis (T) in FIG. 4 indicates the temperature (unit: ° C.).
  • the vertical axis (P) in FIG. 4 indicates the pressure (unit: GPa).
  • the first region (R1) in FIG. 4 is T ⁇ 1000 and P ⁇ 5 Satisfy the conditions.
  • the second region (R2) in FIG. 4 is P ⁇ 0.0000294T 2 -0.126T + 143 and P ⁇ 0.000105T 2 -0.491T + 583 Satisfy the conditions.
  • step-up and temperature rise may be performed in the following order. This can increase the elastic limit of the polycrystalline cBN.
  • the pressure and temperature in the second region (R2) are maintained for, for example, 1 minute or more. Thereby, polycrystalline cBN can be synthesized.
  • the holding time may be, for example, 5 minutes or more and 20 minutes or less, or 10 minutes or more and 20 minutes or less.
  • the cBN particles may become coarse regardless of the pressure. As a result, the elastic limit of polycrystalline cBN may decrease.
  • the sinterability may decrease regardless of the pressure. Due to the decrease in sinterability, the binding force between cBN particles may decrease. As a result, the elastic limit of polycrystalline cBN may decrease.
  • the tool of this embodiment includes the polycrystalline cBN of this embodiment.
  • the polycrystalline cBN of the present embodiment is hard and has excellent crack resistance. Therefore, the tool of the present embodiment may have excellent fracture resistance, for example.
  • the tool of this embodiment may have, for example, excellent wear resistance.
  • the tool of the present embodiment should not be particularly limited.
  • the tool of this embodiment may be, for example, a cutting tool or the like.
  • the cutting tool of the present embodiment may have excellent machining accuracy, for example. In the cutting tool of the present embodiment, for example, it is expected that the occurrence of the diffraction phenomenon during mirror surface processing is reduced.
  • the "diffraction phenomenon" means that a rainbow pattern appears on the machined surface due to the diffraction of light in the cutting mark.
  • the cutting tool of this embodiment is, for example, a cutting tip with a replaceable cutting edge for turning, a cutting tip with a replaceable cutting edge for milling, an end mill, a cutting tip with a replaceable cutting edge for an end mill, a metal saw, a gear cutting tool, a reamer, a tap, and a cutting tool. And so on.
  • the tool of this embodiment may be, for example, an abrasion resistant tool.
  • the wear-resistant tool of the present embodiment may be, for example, a die, a scriber, a scribing wheel, a dresser, or the like.
  • isotropic hBN compacts are prepared, respectively.
  • a molded product of hBN material is prepared by sintering high-purity hBN powder.
  • aBN molded product is prepared.
  • aBN is synthesized by a solid phase reaction.
  • the impurity (oxygen) concentration of each starting material is measured by the Inert gas melting-infrared absorption method. The measurement results are shown in the column of "impurity (oxygen) concentration" in Table 1 below.
  • the detection limit in the Infrared gas melting-infrared absorption method of this example is 0.01% by mass.
  • the description of " ⁇ 0.01" indicates that the concentration is less than the detection limit (0.01% by mass).
  • Ta capsules are prepared.
  • the starting material is contained in a capsule.
  • the capsule is heated in vacuum. After heating in vacuum, the capsules are sealed.
  • a high pressure and high temperature device is prepared. The sealed capsule is placed in the cell of the high pressure and high temperature device.
  • Production Examples 1 to 10 are processed as follows. First, the pressure rises to 3 GPa. The temperature then rises to 300 ° C. In addition, pressure and temperature rise at the same time. As a result, the pressure reaches the value shown in the column of synthesis conditions in Table 1 below. At the same time, the temperature reaches the value shown in the column of synthesis conditions in Table 1 below. The pressure and temperature are maintained for 15 minutes at the values shown in the synthesis conditions column of Table 1 below.
  • Production Example 11 is processed as follows. First, the pressure rises to 18 GPa. The temperature then rises to 1500 ° C. A pressure of 18 GPa and a temperature of 1500 ° C. are maintained for 15 minutes. From the above, polycrystalline cBN is produced.
  • the solid arrow conceptually shows the transition of pressure and temperature in Production Examples 1 to 10.
  • the dotted arrow conceptually shows the transition of pressure and temperature in Production Example 11.
  • the end points of Production Example 7, Production Example 9, Production Example 10 and Production Example 11 are outside the second region (R2).
  • the end points of Production Example 7 and Production Example 9 deviate from the second region (R2) toward the higher temperature.
  • the end points of Production Example 10 and Production Example 11 deviate from the second region (R2) toward the lower temperature side.
  • the test tool is manufactured by polycrystalline cBN.
  • the test tool in this embodiment is a ball end mill.
  • the tip diameter of the ball end mill is 0.5 mm.
  • hardened steel "ELMAX (Rockwell hardness 60)" is prepared.
  • the end face of the work is mirror-cut by the test tool.
  • the cutting conditions are as follows.
  • the "chipping” in this embodiment includes "a recess having a width of 0.1 mm or more", “a recess having a depth of 0.01 ⁇ m or more”, and "a width of 0.1 mm or more and a depth of 0.01 ⁇ m or more”. Indicates any of the recesses having.
  • the amount of wear is measured at the cutting edge of the test tool.
  • the measurement results are shown in the "wear amount” column of Table 1 below.
  • the contents indicated by “large, medium, small” in the “wear amount” column of Table 1 below are as follows.
  • the surface roughness of the machined surface is measured on the work.
  • the surface roughness is measured by a laser microscope.
  • the surface roughness in this embodiment indicates the arithmetic mean roughness (Ra) in "JIS B 0601: 2013".
  • the measurement results are shown in the column of "Arithmetic Mean Roughness (Ra)” in Table 1 below.
  • the description "10-20” indicates that the Arithmetic Mean Roughness is 10 ⁇ m to 20 ⁇ m. It is considered that the smaller the arithmetic mean roughness (Ra) is, the higher the machining accuracy of the test tool is.

Abstract

多結晶立方晶窒化ホウ素は、立方晶窒化ホウ素粒子群を含む。第１長さに対する第２長さの比が、０．９９以下である。ここで、第１長さおよび第２長さの各々は、ＩＳＯ４５４５－１およびＩＳＯ４５４５－４に規定される条件のヌープ硬さ試験により、くぼみが形成された多結晶立方晶窒化ホウ素の表面において測定される値である。第２長さは、くぼみの長い方の対角線の長さを示す。第１長さは、第２長さと、筋状圧痕の長さとの合計を示す。筋状圧痕の長さは、多結晶立方晶窒化ホウ素の表面が、電界放出型走査型電子顕微鏡によって、５０００倍以上１００００倍以下の倍率で観察されることにより測定される。第２長さは、多結晶立方晶窒化ホウ素の表面が、光学顕微鏡によって、５００倍以上１０００倍以下の倍率で観察されることにより測定される。

Description

多結晶立方晶窒化ホウ素および工具
　本開示は、多結晶立方晶窒化ホウ素および工具に関する。本出願は、２０１９年９月２５日に出願した日本特許出願である特願２０１９－１７４４３２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。
　特開平１１－２４６２７１号公報（特許文献１）は、実質的にバインダを含まない立方晶窒化ホウ素焼結体を開示している。
特開平１１－２４６２７１号公報
　本開示の一態様に係る多結晶立方晶窒化ホウ素は、立方晶窒化ホウ素粒子群を含む。第１長さに対する第２長さの比が、０．９９以下である。
　ここで、第１長さおよび第２長さの各々は、ＩＳＯ４５４５－１およびＩＳＯ４５４５－４に規定される条件のヌープ硬さ試験により、くぼみが形成された多結晶立方晶窒化ホウ素の表面において測定される値である。
　ヌープ硬さ試験の試験力は、４．９Ｎである。
　第２長さは、くぼみの長い方の対角線の長さを示す。
　第１長さは、第２長さと、筋状圧痕の長さとの合計を示す。
　筋状圧痕は、対角線の両端からくぼみの外側に向かって延びている。
　筋状圧痕の長さは、多結晶立方晶窒化ホウ素の表面が、電界放出型走査型電子顕微鏡によって、５０００倍以上１００００倍以下の倍率で観察されることにより測定される。
　第２長さは、多結晶立方晶窒化ホウ素の表面が、光学顕微鏡によって、５００倍以上１０００倍以下の倍率で観察されることにより測定される。
図１は、ヌープ硬さ試験を説明するための概念断面図である。 図２は、くぼみおよび筋状圧痕を説明するための概念平面図である。 図３は、本実施形態の多結晶ｃＢＮの製造方法を示す概略フローチャートである。 図４は、一部の実施形態における合成条件を示すグラフである。
［本開示が解決しようとする課題］
　立方晶窒化ホウ素（ｃｕｂｉｃ　ｂｏｒｏｎ　ｎｉｔｒｉｄｅ，ｃＢＮ）粒子は、ダイヤモンド粒子に次ぐ硬さを有している。ｃＢＮ粒子群（ｃＢＮ粒子の集合体）と、バインダとの混合物が焼結されることにより、ｃＢＮ焼結体が形成され得る。ｃＢＮ焼結体は、例えば、切削工具等に使用されている。ｃＢＮ焼結体を含む切削工具は、例えば、鉄系材料の加工に適している。ｃＢＮ粒子と鉄系材料との反応性が低いためである。
　ｃＢＮ焼結体において、バインダは、ｃＢＮ粒子同士を結合する役割を有している。バインダは、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）等のセラミックス材料を含み得る。バインダは、ｃＢＮ粒子に比して軟質であり得る。そのため、バインダは、ｃＢＮ焼結体の硬さを低下させる要因にもなり得る。
　バインダレスｃＢＮ焼結体も開発されている。バインダレスｃＢＮ焼結体は、バインダを実質的に含まない。以下、本明細書においては、バインダレスｃＢＮ焼結体が「多結晶立方晶窒化ホウ素（多結晶ｃＢＮ）」と記される。多結晶ｃＢＮは、バインダを含むｃＢＮ焼結体と区別される。
　多結晶ｃＢＮは、「直接変換焼結法」により製造されている。直接変換焼結法においては、例えば、常圧相の六方晶窒化ホウ素（ｈｅｘａｇｏｎａｌ　ｂｏｒｏｎ　ｎｉｔｒｉｄｅ，ｈＢＮ）等が出発原料として使用される。超高圧かつ超高温の下で、出発原料（常圧相）がｃＢＮ粒子群（高圧相）に直接変換されると共に、ｃＢＮ粒子群が焼結される。これにより、多結晶ｃＢＮが合成され得る。
　多結晶ｃＢＮにおいては、ｃＢＮ粒子同士が直接結合している。多結晶ｃＢＮは、ｃＢＮ焼結体に比して、優れた硬さを有し得る。多結晶ｃＢＮがバインダを実質的に含まないためと考えられる。
　ただし、多結晶ｃＢＮは、耐亀裂性に改善の余地がある。すなわち、多結晶ｃＢＮは、荷重が加わった時に、亀裂が発生しやすい傾向がある。そのため、例えば、多結晶ｃＢＮが切削工具の刃先に使用された時に、刃先の欠損が発生しやすくなる可能性もある。
　本開示の目的は、耐亀裂性に優れる多結晶ｃＢＮを提供することである。
＜本開示の実施態様の説明＞
　最初に、本開示の実施態様が列記される。本開示の実施態様が説明される。
〔１〕　本開示の一態様に係る多結晶立方晶窒化ホウ素は、立方晶窒化ホウ素粒子群を含む。第１長さに対する第２長さの比が、０．９９以下である。
　ここで、第１長さおよび第２長さの各々は、ＩＳＯ４５４５－１およびＩＳＯ４５４５－４に規定される条件のヌープ硬さ試験により、くぼみが形成された多結晶立方晶窒化ホウ素の表面において測定される値である。
　ヌープ硬さ試験の試験力は、４．９Ｎである。
　第２長さは、くぼみの長い方の対角線の長さを示す。
　第１長さは、第２長さと、筋状圧痕の長さとの合計を示す。
　筋状圧痕は、対角線の両端からくぼみの外側に向かって延びている。
　筋状圧痕の長さは、多結晶立方晶窒化ホウ素の表面が、電界放出型走査型電子顕微鏡によって、５０００倍以上１００００倍以下の倍率で観察されることにより測定される。
　第２長さは、多結晶立方晶窒化ホウ素の表面が、光学顕微鏡によって、５００倍以上１０００倍以下の倍率で観察されることにより測定される。
　多結晶ｃＢＮは、硬いｃＢＮ粒子群によって形成されている。従来、多結晶ｃＢＮは、弾性限度が非常に低いと考えられている。例えば従来、ヌープ硬さ試験において、多結晶ｃＢＮの弾性変形は、殆ど確認されていない。
　本開示の多結晶ｃＢＮは、従来の多結晶ｃＢＮに比して、高い弾性限度を有すると考えられる。「第１長さ（ｄ１）に対する第２長さ（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）」は、弾性限度の高さを表す指標値である。比（ｄ２／ｄ１）が小さい程、弾性限度が高いと考えられる。
　本開示の多結晶ｃＢＮにおいては、比（ｄ２／ｄ１）が０．９９以下である。比（ｄ２／ｄ１）が０．９９以下であることにより、耐亀裂性が向上し得る。他方、比（ｄ２／ｄ１）が０．９９を超えると、十分な耐亀裂性が期待できない。
　多結晶ｃＢＮの表面に荷重が加わると、多結晶ｃＢＮの内部に引張応力が発生し得る。引張応力により、微小な破壊が起こり、亀裂が発生すると考えられる。本開示の多結晶ｃＢＮは、弾性限度が高いと考えられる。すなわち、応力－ひずみ曲線において、弾性範囲が広いと考えられる。多結晶ｃＢＮの表面に荷重が加わった時、多結晶ｃＢＮが弾性変形できる範囲が広いことにより、応力集中が緩和され得る。その結果、亀裂の発生が低減すると考えられる。
　耐亀裂性の向上により、例えば、多結晶ｃＢＮが切削工具の刃先に使用された時に、刃先の欠損が低減することが期待される。
〔２〕　第１長さから算出される第１ヌープ硬さは、例えば、４０ＧＰａ以上５４ＧＰａ未満であってもよい。これにより、例えば、多結晶ｃＢＮを含む切削工具の性能が向上することもあり得る。
〔３〕　立方晶窒化ホウ素粒子群は、例えば、１００ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよい。これにより、例えば、多結晶ｃＢＮにおいて耐亀裂性の向上が期待される。
〔４〕　本開示の工具は、上記〔１〕から〔３〕のいずれか１つに記載される多結晶立方晶窒化ホウ素を含む。本開示の工具は、多結晶ｃＢＮを含むことにより、優れた性能を有し得る。
［本開示の効果］
　上記によれば、耐亀裂性に優れる多結晶ｃＢＮが提供される。
＜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」と記される）が詳細に説明される。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。
《多結晶ｃＢＮ》
　本実施形態の多結晶ｃＢＮは、ｃＢＮ粒子群を含んでいる。多結晶ｃＢＮは、実質的にｃＢＮ粒子群のみからなっていてもよい。多結晶ｃＢＮがバインダを実質的に含まないことにより、硬さの向上が期待される。一部の実施形態において、多結晶ｃＢＮは、バインダおよび焼結助剤（触媒）を実質的に含んでいなくてもよい。
　多結晶ｃＢＮは、単結晶ｃＢＮと異なり、複数個の粒子の集合体である。そのため、多結晶ｃＢＮは、異方性を実質的に有しないと考えられる。多結晶ｃＢＮは、へき開性も実質的に有しないと考えられる。多結晶ｃＢＮは、等方的な硬さを有し得ると考えられる。多結晶ｃＢＮは、等方的な耐摩耗性も有し得ると考えられる。
（弾性限度の指標値）
　本実施形態の多結晶ｃＢＮは、高い弾性限度を有すると考えられる。本実施形態においては、第１長さ（ｄ１）に対する第２長さ（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）が、弾性限度の指標値として使用される。
　比（ｄ２／ｄ１）は、ヌープ硬さ試験によって形成されるくぼみ（ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）とその周辺とにおいて測定される。本実施形態のヌープ硬さ試験は、国際規格「ＩＳＯ４５４５－１およびＩＳＯ４５４５－４」に規定される条件で行われる。なお、国際規格「ＩＳＯ４５４５－１およびＩＳＯ４５４５－４」は、日本産業規格「ＪＩＳ　Ｚ　２２５１：２００９」と対応している。
　微小硬さ試験機が準備される。一般に、微小硬さ試験機は、光学顕微鏡を備えている。
　図１は、ヌープ硬さ試験を説明するための概念断面図である。
　圧子１０が準備される。圧子１０の形状は、四角すいである。四角すいの底面は、ひし形である。圧子１０は、ダイヤモンド製である。
　試験温度は、２３℃±５℃の範囲内である。多結晶ｃＢＮの試験片２０が準備される。試験片２０は、試験に適した形状、サイズに加工されてもよい。微小硬さ試験機のステージに、試験片２０が配置される。試験片２０の表面に、圧子１０が接触する。接触後、試験片２０の表面に対して垂直の方向に試験力（Ｆ）が加えられる。試験力は４．９Ｎである。試験力の保持時間は１０ｓ（１０秒）である。
　保持時間の経過後、試験力が解除される。試験力の解除後、試験片２０の表面が、光学顕微鏡によって５００倍以上１０００倍以下の倍率で観察される。
　図２は、くぼみおよび筋状圧痕を説明するための概念平面図である。
　図２のｘｙ平面は、多結晶ｃＢＮの表面がｚ軸方向から観察された時の顕微鏡画像に対応している。すなわち、図２のｘｙ平面は、多結晶ｃＢＮの表面に対応している。
　多結晶ｃＢＮの表面には、くぼみ２１が形成されている。くぼみ２１は、略ひし形の形状を有する。くぼみ２１の各辺は、内側に湾曲していることもある。湾曲は、弾性回復の痕跡と考えられる。第２長さ（ｄ２）は、くぼみ２１の長い方の対角線の長さである。光学顕微鏡画像において、第２長さ（ｄ２）が測定される。第２長さ（ｄ２）は、小数第１位まで有効とされる。小数第２位以下は四捨五入される。
　従来、くぼみ２１のみが、圧子１０により形成された永久変形であると考えられている。本開示の新知見によると、くぼみ２１の外側に、筋状圧痕２２（ｓｔｒｅａｋｙ　ｉｎｄｅｎｔａｔｉｏｎ）が形成されている。筋状圧痕２２は、くぼみ２１の対角線の両端から、くぼみ２１の外側に向かって延びている。筋状圧痕２２は、光学顕微鏡によっては観測できない。筋状圧痕２２は、電界放出型走査型電子顕微鏡（ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ－ｓｃａｎｎｉｎｇ　ｅｌｅｃｔｒｏｎ　ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ，ＦＥ－ＳＥＭ）によって観測され得る。ＦＥ－ＳＥＭは、高分解能を有する。
　多結晶ｃＢＮの表面がＦＥ－ＳＥＭにより精密に観察される。すなわち、多結晶ｃＢＮの表面が、ＦＥ－ＳＥＭによって、５０００倍以上１００００倍以下の倍率で観察される。ＦＥ－ＳＥＭ画像において、筋状圧痕２２の長さ（ｓ１＋ｓ２）が測定される。筋状圧痕２２の長さは、小数第１位まで有効とされる。小数第２位以下は四捨五入される。
　第１長さ（ｄ１）は、第２長さ（ｄ２）と、筋状圧痕２２の長さ（ｓ１＋ｓ２）との合計である。すなわち、下記式（１）により、第１長さ（ｄ１）が算出される。
　ｄ１＝ｄ２＋ｓ１＋ｓ２　式（１）
　筋状圧痕２２の長さを構成する各線分の長さ（ｓ１，ｓ２）は、互いに等しいこともあり得るし、互いに異なることもあり得る。
　筋状圧痕２２も永久変形であると考えられる。圧子１０によって生じた変形は、多結晶ｃＢＮの弾性回復により小さくなると考えられる。光学顕微鏡によっては確認できない程度に小さくなった変形が、筋状圧痕２２であると考えられる。
　第１長さ（ｄ１）に対する第２長さ（ｄ２）の比（ｄ２／ｄ１）は、図２のｘ軸方向における弾性限度の高さを反映していると考えられる。比（ｄ２／ｄ１）が小さい程、弾性限度が高いと考えられる。
　比（ｄ２／ｄ１）は、小数第２位まで有効とされる。小数第３位は、四捨五入される。例えば、比（ｄ２／ｄ１）の計算結果が「０．９９２」である時、比（ｄ２／ｄ１）は、「０．９９」であるとみなされる。
　従来の多結晶ｃＢＮにおいては、比（ｄ２／ｄ１）が実質的に１．００である。すなわち、従来の多結晶ｃＢＮは、図１のｘ軸方向に、殆ど弾性変形しないと考えられる。ただし、図１のｙ軸方向には、多少弾性変形することも考えられる。
　本実施形態の多結晶ｃＢＮにおいては、比（ｄ２／ｄ１）が０．９９以下である。すなわち、本実施形態の多結晶ｃＢＮは、図２のｘ軸方向に、ある程度弾性変形すると考えられる。比（ｄ２／ｄ１）が０．９９以下であることにより、耐亀裂性が向上し得る。比（ｄ２／ｄ１）が０．９９を超えると、十分な耐亀裂性が期待できない。
　比（ｄ２／ｄ１）が小さくなることにより、耐亀裂性がさらに向上する可能性がある。比（ｄ２／ｄ１）は、例えば、０．９８以下であってもよいし、０．９６以下であってもよいし、０．９４以下であってもよいし、０．９２以下であってもよいし、０．９１以下であってもよいし、０．９０以下であってもよい。
　比（ｄ２／ｄ１）の下限値は、特に限定されるべきではない。比（ｄ２／ｄ１）は、例えば、０．７０以上であってもよい。比（ｄ２／ｄ１）が０．７０以上であることにより、例えば、切削工具の加工精度が向上する可能性がある。多結晶ｃＢＮが適度に変形し難いことにより、刃先の変形等が低減するためと考えられる。比（ｄ２／ｄ１）は、例えば、０．８０以上であってもよいし、０．８１以上であってもよいし、０．８２以上であってもよいし、０．８３以上であってもよい。
（第１ヌープ硬さ）
　従来、ヌープ硬さ試験における測定値は、第２ヌープ硬さである。第２ヌープ硬さは、下記式（２）により算出される。
　第２ヌープ硬さ＝１．４５１×（Ｆ／ｄ２2）　式（２）
　式（２）中、「Ｆ」は試験力（４．９Ｎ）を示す。「ｄ２」は第２長さを示す。
　第２ヌープ硬さは、第２長さ（ｄ２）から算出される値である。第２ヌープ硬さにおいては、弾性回復が考慮されていない。そのため、第２ヌープ硬さは、材料本来の硬さを正確に示していないと考えられる。第２ヌープ硬さは、本来のヌープ硬さよりも大きい値になると考えられる。
　本実施形態においては、下記式（３）により、第１ヌープ硬さが算出される。第１ヌープ硬さは、小数第１位まで有効とされる。小数第２位は、四捨五入される。
　第１ヌープ硬さ＝１．４５１×（Ｆ／ｄ１2）　式（３）
　式（３）中、「Ｆ」は試験力（４．９Ｎ）を示す。「ｄ１」は第１長さを示す。
　第１ヌープ硬さは、第１長さ（ｄ１）から算出される値である。第１長さ（ｄ１）は、筋状圧痕２２の長さ（ｓ１＋ｓ２）を含んでいる。すなわち、第１ヌープ硬さにおいては、弾性回復が考慮されている。第１ヌープ硬さは、材料本来の硬さを反映していると考えられる。
　第１ヌープ硬さは、例えば、４０ＧＰａ以上５４ＧＰａ未満であってもよい。第１ヌープ硬さが４０ＧＰａ以上であることにより、例えば、多結晶ｃＢＮが切削工具の刃先に使用された時に、刃先の摩耗が低減することが期待される。第１ヌープ硬さが５４ＧＰａ未満であることにより、例えば、多結晶ｃＢＮが切削工具の刃先に使用された時に、刃先の欠損が低減することが期待される。また、第１ヌープ硬さが５４ＧＰａ未満であることにより、多結晶ｃＢＮが各種の形状に加工されやすくなることが期待される。すなわち、多結晶ｃＢＮの用途が拡大し得る。第１ヌープ硬さは、例えば、４４．０ＧＰａ以上であってもよいし、４４．９ＧＰａ以上であってもよい。第１ヌープ硬さは、例えば、５３．８ＧＰａ以下であってもよいし、５２．３ＧＰａ以下であってもよい。
（Ｘ線回折パターン）
　本実施形態の多結晶ｃＢＮの化学組成は、例えば、Ｘ線回折（ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ，ＸＲＤ）パターンにより確認され得る。本実施形態の多結晶ｃＢＮのＸＲＤパターンは、ｃＢＮ以外の成分に由来する回折ピークを実質的に含まない。「ｃＢＮ以外の成分に由来する回折ピーク」は、ｃＢＮに由来する各回折ピークの積分強度の合計に対して、０．１倍より大きい積分強度を有する。
　多結晶ｃＢＮのＸＲＤパターンは、以下の方法により測定され得る。
　まず、試験片が準備される。多結晶ｃＢＮが研磨されることにより、研磨面が形成される。例えば、ｃＢＮ製の砥石により、多結晶ｃＢＮが研磨されてもよい。研磨面がＸ線の入射面とされる。
　ＸＲＤ装置が準備される。例えば、Ｒｉｇａｋｕ社製のＸＲＤ装置「ＭｉｎｉＦｌｅｘ６００」等が使用されてもよい。ただし、同ＸＲＤ装置は一例に過ぎない。同ＸＲＤ装置と同等の機能を有する限り、別のＸＲＤ装置が使用されてもよい。
　ＸＲＤ装置における測定条件は、例えば、以下の通りであり得る。
　特性Ｘ線　　　：ＣｕＫα（波長　０．１５４ｎｍ）
　管電圧　　　　：４５ｋＶ
　管電流　　　　：４０ｍＡ
　フィルタ　　　：多層膜ミラー
　光学系　　　　：集中法
　スキャン方法　：２θ－θスキャン
　測定範囲　　　：２０°から８０°
　ステップ幅　　：０．１°
　スキャン速度　：３°／ｍｉｎ
（ｃＢＮ粒子群の平均粒径）
　本実施形態の多結晶ｃＢＮは、ｃＢＮ粒子群を含む。ｃＢＮ粒子群は、複数個のｃＢＮ粒子の集合体である。ｃＢＮ粒子群に含まれる個々のｃＢＮ粒子同士は、直接結合している。ｃＢＮ粒子群は、例えば、１００ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよい。ｃＢＮ粒子群が１００ｎｍ以下の平均粒径を有することにより、例えば、多結晶ｃＢＮにおいて耐亀裂性の向上が期待される。ｃＢＮ粒子群の平均粒径が小さくなる程、多結晶ｃＢＮにおける粒界面積が大きくなり得る。粒界においては、亀裂の進展が阻害されることが期待される。
　また、ｃＢＮ粒子群が１００ｎｍ以下の平均粒径を有することにより、例えば、多結晶ｃＢＮが切削工具の刃先に使用された時に、加工精度の向上が期待される。ｃＢＮ粒子群は、例えば、９５ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよいし、８０ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよいし、４５ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよいし、３０ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよいし、２５ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよいし、２０ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよいし、１０ｎｍ以下の平均粒径を有していてもよい。
　ｃＢＮ粒子群は、例えば、１ｎｍ以上の平均粒径を有していてもよい。ｃＢＮ粒子群が１ｎｍ以上の平均粒径を有することにより、例えば、多結晶ｃＢＮにおいて機械的強度の向上が期待される。ｃＢＮ粒子群は、例えば、１０ｎｍ以上の平均粒径を有していてもよいし、２０ｎｍ以上の平均粒径を有していてもよい。
　ｃＢＮ粒子群の平均粒径は「切断法」により測定される。
　まず、試験片が準備される。多結晶ｃＢＮの表面が鏡面加工される。例えば、ダイヤモンドホイール等により鏡面加工が実施される。鏡面仕上げ面が、ＦＥ－ＳＥＭにより観察されることにより、ＦＥ－ＳＥＭ画像が取得される。観察倍率は３００００倍である。
　３枚のＦＥ－ＳＥＭ画像が準備される。３枚のＦＥ－ＳＥＭ画像は、試験片において、別々の部位から取得される。
　ＦＥ－ＳＥＭ画像内に円が描かれる。円の中心を起点として、放射状に８本の直線が引かれる。各直線は、円の中心から円周まで延びる。８本の直線において、隣接する二直線のなす角は、すべて実質的に等しい。円の大きさが調整される。円の大きさが調整されることにより、１本の直線が横断するｃＢＮ粒子の個数が１０個以上５０個以下に調整される。
　各直線において、直線が横断する粒界が計数される。「粒界」は、互いに隣接する２個の粒子間の境界を示す。８本の直線の長さの合計が、粒界の個数の合計で除されることにより、「平均切片長さ」が算出される。
　平均切片長さに「１．１２８」が乗じられることにより、１枚のＦＥ－ＳＥＭ画像における平均粒径が算出される。３枚のＦＥ－ＳＥＭ画像において、それぞれ、平均粒径が算出される。３つの平均粒径の算術平均が、多結晶ｃＢＮの全体における「ｃＢＮ粒子群の平均粒径」とみなされる。
（ｃＢＮ粒子群の平均アスペクト比）
　ｃＢＮ粒子群は、１以上４未満の平均アスペクト比を有していてもよい。平均アスペクト比が１以上４未満であることにより、例えば、微細な亀裂の発生が低減することが期待される。
　「平均アスペクト比」は、１０個のｃＢＮ粒子におけるアスペクト比の算術平均である。１０個のｃＢＮ粒子は、ｃＢＮ粒子群から無作為に抽出される。各ｃＢＮ粒子のアスペクト比は、下記式（４）により算出される。
　アスペクト比＝ａ／ｂ　式（４）
　式中、「ａ」は、ｃＢＮ粒子の長径を示す。「ｂ」は、ｃＢＮ粒子の短径を示す。
　長径および短径の各々は、ＦＥ－ＳＥＭ画像において測定される。「長径」は、ｃＢＮ粒子の外郭線上において、最も離れた２点を結ぶ線分の長さを示す。「短径」は、長径を規定する線分と直交し、かつｃＢＮ粒子の外郭線上に２つの端点を有する線分のうち、最長の線分の長さを示す。
（不純物）
　本実施形態の多結晶ｃＢＮは、ｃＢＮ粒子群の他、不純物を含み得る。不純物は、例えば、出発原料に含まれていたものであってもよい。不純物は、例えば、酸素等であってもよい。一部の実施形態において、多結晶ｃＢＮにおける不純物濃度は、出発原料における不純物濃度と実質的に等しくてもよい。多結晶ｃＢＮにおける不純物濃度は、例えば、０．１０質量％以下であってもよいし、０．０５質量％以下であってもよいし、０．０３質量％以下であってもよいし、０．０１質量％未満であってもよい。
　不純物が少ない程、ｃＢＮ粒子の表面においてダングリングボンドの密度が高くなると考えられる。不純物が多い程、ダングリングボンドの密度が低下すると考えられる。不純物によって、ダングリングボンドが終端されるためと考えられる。
　ｃＢＮ粒子の表面におけるダングリングボンドの密度が高いことにより、隣接する２個のｃＢＮ粒子間において、ダングリングボンド同士が結合することが期待される。これにより、ｃＢＮ粒子間の結合力が強くなることが期待される。その結果、多結晶ｃＢＮの弾性限度が高くなる可能性もある。
（亀裂発生荷重）
　本実施形態の多結晶ｃＢＮは、耐亀裂性に優れる。耐亀裂性は、亀裂発生荷重（ｃｒａｃｋ　ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ　ｌｏａｄ）により評価され得る。亀裂発生荷重が大きい程、耐亀裂性が向上していると考えられる。本実施形態の多結晶ｃＢＮは、例えば、３０Ｎ以上の亀裂発生荷重を有していてもよい。亀裂発生荷重が大きい程、例えば、多結晶ｃＢＮが切削工具の刃先に使用された時、刃先の欠損が低減することが期待される。亀裂発生荷重は、例えば、４０Ｎ以上であってもよいし、５０Ｎ以上であってもよいし、６５Ｎ以上であってもよい。亀裂発生荷重の上限は、特に限定されるべきではない。本実施形態の多結晶ｃＢＮは、例えば、８０Ｎ以下の亀裂発生荷重を有していてもよい。
　亀裂発生荷重は、以下の方法により測定され得る。
　圧子が準備される。圧子は球状である。圧子は、２００μｍの半径を有する。圧子は、ダイヤモンド製である。
　試験温度は、２３℃±５℃の範囲内である。多結晶ｃＢＮの試料片が準備される。試験片は、試験に適した形状、サイズに加工されてもよい。試料片の表面に、圧子が接触する。接触後、１Ｎ／ｓの速度で、圧子から試料片に加わる荷重が大きくなる。アコースティックエミッション（ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ，ＡＥ）センサにより、亀裂の発生が検出される。亀裂の発生が検出された時の荷重が「亀裂発生荷重」である。亀裂発生荷重は５回測定される。５回の測定結果の算術平均が、多結晶ｃＢＮの亀裂発生荷重とみなされる。
《多結晶ｃＢＮの製造方法》
　本実施形態の多結晶ｃＢＮは、例えば、以下の製造方法により製造され得る。本実施形態の多結晶ｃＢＮの製造方法においては、上記の比（ｄ２／ｄ１）が０．９９以下となるように、各種の条件が調整され、かつ各種の条件が組み合わされる。
　図３は、本実施形態の多結晶ｃＢＮの製造方法を示す概略フローチャートである。本実施形態の多結晶ｃＢＮの製造方法は、「（α）出発原料の準備」および「（β）直接変換焼結」を含む。
（（α）出発原料の準備）
　本実施形態の多結晶ｃＢＮの製造方法は、出発原料を準備することを含む。
　出発原料は、窒化ホウ素（ＢＮ）材料であり得る。ＢＮ材料は、非立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）状である。「非ｃＢＮ状」とは、ｃＢＮではないことを示す。非ｃＢＮ状ＢＮ材料は、例えば、六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）であってもよい。出発原料は、例えば、粉体であってもよい。出発材料は、例えば、所定の形状に成形されてもよい。すなわち、出発原料の成形体が準備されてもよい。
　一部の実施形態において、出発原料は、０．６以下の黒鉛化度を有していてもよい。これにより、多結晶ｃＢＮの弾性限度が高くなることもあり得る。黒鉛化度は、下記式（５）により算出される。
　ｄ002＝３．３３Ｐ１＋３．４７（１－Ｐ１）　式（５）
　式（５）中、「Ｐ１」は、黒鉛化度を示す。「ｄ002」は、出発原料（ＢＮ材料）における（００２）面の面間隔を示す。「ｄ002」は、ＢＮ材料のＸＲＤパターンから特定される。
　黒鉛化度は、本来、理想的な黒鉛構造と、炭素材料の結晶構造との類似度を表す指標値である。黒鉛化度が高い程、理想的な黒鉛構造に近いと考えられる。ＢＮ材料も、黒鉛類似の結晶構造を有し得る。そのため、黒鉛化度によって、ＢＮ材料の結晶構造も評価され得る。
　例えば、高純度ガスを原料として、熱分解法により、非ｃＢＮ状ＢＮ材料が合成されてもよい。以下、熱分解法により合成された非ｃＢＮ状ＢＮ材料が「ｐＢＮ（ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ　ｂｏｒｏｎ　ｎｉｔｒｉｄｅ）」と記される。ｐＢＮは、０．６以下の黒鉛化度を有し得る。また、ｐＢＮは、１質量ｐｐｍ以下の不純物濃度を有し得る。不純物は、例えば、水素、酸素、窒素等であり得る。ここで、不純物としての窒素とは、例えば、ホウ素以外の元素（水素、酸素等）と結合している窒素を示す。
　出発原料は、ｐＢＮに限定されるべきではない。例えば、高純度の不活性ガス雰囲気中において、ｈＢＮが微粉砕されることにより、出発原料が準備されてもよい。例えば、アモルファスＢＮ（以下「ａＢＮ（ａｍｏｒｐｈｏｕｓ　ｂｏｒｏｎ　ｎｉｔｒｉｄｅ）」とも記される）が使用されてもよい。ａＢＮに高純度精製処理が施されてもよい。球状ＢＮが使用されてもよい。オニオンライクＢＮが使用されてもよい。
　上記の各種材料は、１種単独で出発原料として使用されてもよい。複数種の材料の混合物が、出発原料として使用されてもよい。
　本実施形態においては、出発原料がｃＢＮに直接変換される。出発原料における不純物濃度が低い程、ｃＢＮへの相変換が促進されることが期待される。相変換の促進により、例えば、多結晶ｃＢＮの弾性限界が高くなる可能性もある。
　不純物は、例えば、酸素等であってもよい。出発原料における酸素濃度は、例えば、不活性ガス融解－赤外線吸収法により測定され得る。出発原料における酸素濃度は、例えば、０．１０質量％以下であってもよいし、０．０５質量％以下であってもよいし、０．０３質量％以下であってもよいし、０．０１質量％未満であってもよい。
（（β）直接変換焼結）
　本実施形態の多結晶ｃＢＮの製造方法は、出発原料をｃＢＮ粒子群に直接変換すると共に、ｃＢＮ粒子群を焼結することにより、多結晶ｃＢＮを製造することを含む。
　カプセルが準備される。カプセルは、出発原料を収納する。カプセルは、例えば、高融点金属製であってもよい。高融点金属は、ｃＢＮ合成時の高温環境に耐え得る。カプセルは、例えば、タンタル（Ｔａ）製であってもよい。カプセルは、例えば、ニオブ（Ｎｂ）製であってもよい。
　出発原料がカプセルに収納される。収納後、カプセルが真空中において加熱される。真空中における加熱により、出発原料に吸着したガス（空気等）が低減し得る。吸着ガスは、不純物源になり得る。真空中における加熱後、カプセルが密封される。密封後のカプセルが、高圧高温装置のセル内に配置される。
　高圧高温装置において、出発原料の相変換と、ｃＢＮ粒子群の焼結とが、実質的に同時に進行し得る。高圧高温装置は、出発原料の相変換および焼結が可能である限り、特に限定されるべきではない。高圧高温装置は、例えば、ベルト型であってもよい。高圧高温装置は、例えば、マルチアンビル型であってもよい。ベルト型およびマルチアンビル型は、生産性および作業性がよい。
　図４は、一部の実施形態における合成条件を示すグラフである。
　図４中の横軸（Ｔ）は、温度（単位　℃）を示す。図４中の縦軸（Ｐ）は、圧力（単位　ＧＰａ）を示す。
　図４中の第１領域（Ｒ１）は、
　Ｔ≦１０００、かつ
　Ｐ≦５
　の条件を満たす。
　図４中の第２領域（Ｒ２）は、
　Ｐ≧０．００００２９４Ｔ2－０．１２６Ｔ＋１４３、かつ
　Ｐ≦０．０００１０５Ｔ2－０．４９１Ｔ＋５８３
　の条件を満たす。
　例えば、次の順序で、昇圧と昇温とが実施されてもよい。これにより、多結晶ｃＢＮの弾性限度が高くなることもあり得る。
　（Ｉ）　第１領域（Ｒ１）内において、圧力（Ｐ）が上昇する。
　（ＩＩ）　第１領域（Ｒ１）内において、温度（Ｔ）が上昇する。
　（ＩＩＩ）　圧力（Ｐ）と温度（Ｔ）とが同時に上昇することにより、第１領域（Ｒ１）内の圧力および温度から、第２領域（Ｒ２）内の圧力および温度に到達する。
　第２領域（Ｒ２）内の圧力および温度が、例えば１分以上保持される。これにより、多結晶ｃＢＮが合成され得る。保持時間は、例えば、５分以上２０分以下であってもよいし、１０分以上２０分以下であってもよい。
　最終的な圧力および温度が、第２領域（Ｒ２）から温度が高い方に外れると、圧力にかかわらず、ｃＢＮ粒子が粗大になる可能性がある。その結果、多結晶ｃＢＮの弾性限度が低下する可能性もある。
　最終的な圧力および温度が、第２領域（Ｒ２）から温度が低い方に外れると、圧力にかかわらず、焼結性が低下する可能性がある。焼結性の低下により、ｃＢＮ粒子同士の結合力が低下する可能性がある。その結果、多結晶ｃＢＮの弾性限度が低下する可能性がある。
《工具》
　本実施形態の工具は、本実施形態の多結晶ｃＢＮを含んでいる。本実施形態の多結晶ｃＢＮは硬く、かつ耐亀裂性に優れる。そのため、本実施形態の工具は、例えば、優れた耐欠損性を有し得る。本実施形態の工具は、例えば、優れた耐摩耗性を有し得る。
　本実施形態の多結晶ｃＢＮを含む限り、本実施形態の工具は、特に限定されるべきではない。本実施形態の工具は、例えば、切削工具等であってもよい。本実施形態の切削工具は、例えば、優れた加工精度を有し得る。本実施形態の切削工具においては、例えば、鏡面加工時に回折現象の発生が低減することが期待される。「回折現象」とは、切削痕における光の回折によって、加工面に虹目模様が現れることを示す。
　本実施形態の切削工具は、例えば、旋削加工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、エンドミル、エンドミル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、切削バイト等であってもよい。
　本実施形態の工具は、例えば、耐摩工具等であってもよい。本実施形態の耐摩工具は、例えば、ダイス、スクライバー、スクライビングホイール、ドレッサー等であってもよい。
　以下、本開示の実施例（以下「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。
《多結晶ｃＢＮの製造》
　製造例１から製造例１１に係る多結晶ｃＢＮが、それぞれ製造される。
（（α）出発原料の準備）
　下記表１に示される各出発原料がそれぞれ準備される。各出発原料はいずれも、バインダおよび焼結助剤を含んでいない。
　製造例１から製造例７および製造例１１においては、ｐＢＮの成形体がそれぞれ準備される。
　製造例８および製造例９においては、等方性のｈＢＮの成形体がそれぞれ準備される。ｈＢＮ材料の成形体は、高純度のｈＢＮの粉末が焼結されることにより準備される。
　製造例１０においては、ａＢＮの成形体が準備される。ａＢＮは、固相反応により合成される。
　不活性ガス融解－赤外線吸収法により、各出発原料の不純物（酸素）濃度が測定される。測定結果は、下記表１の「不純物（酸素）濃度」の欄に示される。本実施例の不活性ガス融解－赤外線吸収法における検出限界は、０．０１質量％である。下記表１の「不純物（酸素）濃度」の欄において、「＜０．０１」との記載は、検出限界（０．０１質量％）未満の濃度であることを示している。
（（β）直接変換焼結）
　Ｔａ製のカプセルが準備される。出発原料がカプセルに収納される。真空中においてカプセルが加熱される。真空中における加熱後、カプセルが密封される。高圧高温装置が準備される。密封後のカプセルが、高圧高温装置のセル内に配置される。
　製造例１から製造例１０は、以下のように処理される。
　まず、圧力が３ＧＰａまで上昇する。次いで、温度が３００℃まで上昇する。さらに、圧力と温度とが同時に上昇する。これにより、圧力が下記表１の合成条件の欄に示される値に到達する。同時に、温度が下記表１の合成条件の欄に示される値に到達する。下記表１の合成条件の欄に示される値において、圧力および温度が１５分間保持される。
　製造例１１は、以下のように処理される。
　まず、圧力が１８ＧＰａまで上昇する。次いで、温度が１５００℃まで上昇する。１８ＧＰａの圧力と、１５００℃の温度とが１５分間保持される。
　以上より、多結晶ｃＢＮが製造される。
　図４中、実線の矢印は、製造例１から製造例１０における、圧力および温度の推移を概念的に示している。点線の矢印は、製造例１１における、圧力および温度の推移を概念的に示している。
　製造例１から製造例６、および製造例８の終点（下記表１の合成条件の欄に示される圧力および温度）は、第２領域（Ｒ２）内にある。
　製造例７、製造例９、製造例１０および製造例１１の終点は、第２領域（Ｒ２）の外にある。製造例７および製造例９の終点は、第２領域（Ｒ２）から、温度が高い方に外れている。製造例１０および製造例１１の終点は、第２領域（Ｒ２）から、温度が低い方に外れている。
《評価》
（多結晶ｃＢＮ）
　前述の各方法により、「ｃＢＮ粒子群の平均粒径」、「比（ｄ２／ｄ１）」、「第１ヌープ硬さ」、「第２ヌープ硬さ」、「亀裂発生荷重」がそれぞれ測定される。測定結果は、下記表１に示される。
（工具性能）
　多結晶ｃＢＮにより、供試工具が製造される。本実施例における供試工具は、ボールエンドミルである。ボールエンドミルの先端径は、０．５ｍｍである。ワークとして、焼入鋼「ＥＬＭＡＸ（ロックウェル硬さ　６０）」が準備される。供試工具により、ワークの端面に対して鏡面切削加工が施される。切削条件は、以下のとおりである。
　回転数　　：６００００ｒｐｍ
　切削速度　：２００ｍｍ／ｍｉｎ
　加工長　　：５μｍ
　切削幅　　：３μｍ
　加工面積　：２０ｍｍ2（＝４ｍｍ×５ｍｍ）
　加工後、供試工具の刃先において、チッピングの有無が確認される。確認結果は、下記表１の「刃先チッピング」の欄に示される。本実施例における「チッピング」は、「０．１ｍｍ以上の幅を有する凹部」、「０．０１μｍ以上の深さを有する凹部」および「０．１ｍｍ以上の幅と、０．０１μｍ以上の深さとを有する凹部」のいずれかを示す。
　加工後、供試工具の刃先において、摩耗量が測定される。測定結果は、下記表１の「摩耗量」の欄に示される。下記表１の「摩耗量」の欄における「大、中、小」の示す内容は、以下のとおりである。
　「大」　：２０μｍ＜摩耗量
　「中」　：　５μｍ＜摩耗量≦２０μｍ
　「小」　：　０μｍ≦摩耗量≦５μｍ
　加工後、ワークにおいて、加工面の面粗さが測定される。面粗さは、レーザ顕微鏡により測定される。本実施例における面粗さは、「ＪＩＳ　Ｂ　０６０１：２０１３」における算術平均粗さ（Ｒａ）を示す。測定結果は、下記表１の「算術平均粗さ（Ｒａ）」の欄に示される。下記表１の「算術平均粗さ（Ｒａ）」の欄において、例えば、「１０－２０」との記載は、算術平均粗さが１０μｍから２０μｍであることを示す。算術平均粗さ（Ｒａ）が小さい程、供試工具が高い加工精度を有すると考えられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
《結果》
　上記表１に示されるように、比（ｄ１／ｄ２）が０．９９以下である製造例は、同条件を満たさない製造例に比して、大きい亀裂発生荷重を有している。
　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。本開示の範囲は、上記した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。
　１０　圧子、２０　試験片、２１　くぼみ、２２　筋状圧痕。

Claims (4)

  1. 　多結晶立方晶窒化ホウ素であって、
    　立方晶窒化ホウ素粒子群を含み、
    　第１長さに対する第２長さの比が、０．９９以下である、
    　ここで、
    　前記第１長さおよび前記第２長さの各々は、ＩＳＯ４５４５－１およびＩＳＯ４５４５－４に規定される条件のヌープ硬さ試験により、くぼみが形成された前記多結晶立方晶窒化ホウ素の表面において測定される値であり、
    　前記ヌープ硬さ試験の試験力は、４．９Ｎであり、
    　前記第２長さは、前記くぼみの長い方の対角線の長さを示し、
    　前記第１長さは、前記第２長さと、筋状圧痕の長さとの合計を示し、
    　前記筋状圧痕は、前記対角線の両端から前記くぼみの外側に向かって延びており、
    　前記筋状圧痕の長さは、前記多結晶立方晶窒化ホウ素の前記表面が、電界放出型走査型電子顕微鏡によって、５０００倍以上１００００倍以下の倍率で観察されることにより測定され、
    　前記第２長さは、前記多結晶立方晶窒化ホウ素の前記表面が、光学顕微鏡によって、５００倍以上１０００倍以下の倍率で観察されることにより測定される、
    　多結晶立方晶窒化ホウ素。
  2. 　前記第１長さから算出される第１ヌープ硬さは、４０ＧＰａ以上５４ＧＰａ未満である、
    　請求項１に記載の多結晶立方晶窒化ホウ素。
  3. 　前記立方晶窒化ホウ素粒子群は、１００ｎｍ以下の平均粒径を有する、
    　請求項１または請求項２に記載の多結晶立方晶窒化ホウ素。
  4. 　請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の多結晶立方晶窒化ホウ素を含む、
    　工具。
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