WO2022004527A1 - インサートおよび切削工具 - Google Patents

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WO2022004527A1
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WO
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cbn
sintered body
tin
insert
sample
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PCT/JP2021/023819
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広之 七原
太志 磯部
佑脩 永岡
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京セラ株式会社
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    • C22C2026/003—Cubic boron nitrides only

Definitions

  • This disclosure relates to inserts and cutting tools.
  • Cubic boron nitride (cBN: cubic Boron Nitride) has the hardness next to diamond and is excellent in chemical stability. Therefore, the cBN-quality sintered body is widely used as a cutting tool for processing iron-based metals such as hardened steel, cast iron, and sintered alloys.
  • the insert according to one aspect of the present disclosure has a cBN-quality sintered body containing cBN and TiN.
  • cBN occupies 60 area% or more.
  • the X-ray intensity of the (111) plane of the cBN in the X-ray diffraction of the cBN quality sintered body is defined as cBN (111), and the X-ray of the (200) plane of the TiN in the X-ray diffraction of the cBN quality sintered body.
  • the intensity is TiN (200)
  • TiN (200) is larger than cBN (111).
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an insert according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the insert according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a front view showing an example of a cutting tool according to an embodiment.
  • FIG. 4 is a table summarizing the results of expressing the peak intensity height by XRD measurement by the number of scintillation counter counts per second.
  • FIG. 5 shows the sample No. It is a graph which shows the result of the XRD measurement of 1.
  • FIG. 6 shows the sample No. It is a graph which shows the result of the XRD measurement of 3.
  • FIG. 7 is a table summarizing the evaluation results of wear resistance and stability for each sample.
  • the embodiment a mode for carrying out the insert and the cutting tool according to the present disclosure (hereinafter referred to as “the embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings. It should be noted that this embodiment does not limit the inserts and cutting tools according to the present disclosure. In addition, each embodiment can be appropriately combined as long as the contents do not contradict each other. Further, in each of the following embodiments, the same parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted.
  • the present disclosure provides a technique capable of improving fracture resistance in an insert having a cBN quality sintered body.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of an insert according to an embodiment.
  • the insert 1 according to the embodiment is an insert for a cutting tool, and for example, a hexahedron shape in which the shapes of the upper surface and the lower surface (the surface intersecting the Z axis shown in FIG. 1) are parallelograms. Have.
  • the insert 1 has a main body portion 2 and a substrate 10 attached to the main body portion 2 via a joining material 40 (see FIG. 2) described later.
  • the main body 2 is formed of, for example, cemented carbide.
  • the cemented carbide contains W (tungsten), specifically WC (tungsten carbide). Further, the cemented carbide may contain Ni (nickel) or Co (cobalt). Further, the main body portion 2 may be formed of cermet.
  • the cermet contains, for example, Ti (titanium), specifically TiC (titanium carbide) or TiN (titanium nitride). Further, the cermet may contain Ni or Co.
  • a seat surface 4 for mounting the substrate 10 is located at the end of the main body 2. Further, in the central portion of the main body portion 2, a through hole 5 that vertically penetrates the main body portion 2 is located. A screw 75 for attaching the insert 1 to the holder 70, which will be described later, is inserted into the through hole 5 (see FIG. 3).
  • the substrate 10 is attached to the seat surface 4 of the main body 2. As a result, the substrate 10 is integrated with the main body 2.
  • the substrate 10 has a first surface 6 (here, an upper surface) and a second surface 7 (here, a side surface) connected to the first surface 6.
  • the first surface 6 functions as a "rake surface” for scooping chips generated by cutting
  • the second surface 7 functions as a "floating surface”.
  • the cutting edge 8 is located at least a part of the ridgeline where the first surface 6 and the second surface 7 intersect, and the insert 1 cuts the work material by applying the cutting edge 8 to the work material. do.
  • the substrate 10 is a cubic boron nitride (cBN: cubic Boron Nitride) quality sintered body (hereinafter, referred to as “cBN quality sintered body”), and a plurality of cBN particles are bonded via a bonding phase. There is. The specific configuration of the substrate 10 will be described later.
  • cBN quality sintered body cubic boron nitride
  • FIG. 2 is a side sectional view showing an example of the insert 1 according to the embodiment.
  • a substrate 30 made of, for example, a cemented carbide or a cermet may be located on the lower surface of the substrate 10.
  • the substrate 10 is bonded to the seat surface 4 of the main body 2 via the substrate 30 and the bonding material 40.
  • the joining material 40 is, for example, a brazing material.
  • the substrate 10 may be joined to the main body portion 2 via the joining material 40.
  • the substrate 10 which is a part of the insert 1 is composed of the cBN material sintered body, but the entire insert may be composed of the cBN material sintered body.
  • the substrate 10 may be covered with a coating film 20.
  • the coating film 20 is coated on the substrate 10 for the purpose of improving the wear resistance, heat resistance, etc. of the substrate 10, for example.
  • the coating film 20 covers the main body 2 and the substrate 10 as a whole.
  • the coating film 20 may be located at least on the substrate 10. Further, the coating film 20 may be located on the main body 2.
  • the first surface 6 see FIG. 1
  • the wear resistance and heat resistance of the second surface 7 are high.
  • the coating film 20 may have a metal layer and a hard layer.
  • the metal layer is located between the substrate 10 and the hard layer.
  • the metal layer has higher adhesion to the substrate 10 than the hard layer.
  • Examples of the metal element having such characteristics include Zr, V, Cr, W, Al, Si, and Y.
  • the metal layer contains at least one of the above metal elements.
  • the hard layer has excellent wear resistance as compared with the metal layer.
  • the hard layer may have one or more metal nitride layers.
  • the hard layer includes a plurality of first metal nitride layers and a plurality of second metal nitride layers, and has a structure in which the first metal nitride layers and the second metal nitride layers are alternately laminated. You may be doing it.
  • the first metal nitride layer is located on the metal layer.
  • the metal layer may contain Al and Cr.
  • the first metal nitride layer may contain Al.
  • the first metal nitride layer may be an AlTiN layer containing AlTiN, which is a nitride of Al and Ti.
  • the second metal nitride layer may be an AlCrN layer containing AlCrN which is a nitride of Al and Cr.
  • the adhesion between the metal layer and the hard layer is high. This makes it difficult for the hard layer to peel off from the metal layer, so that the durability of the coating film 20 is high.
  • the first metal nitride layer that is, the AlTiN layer is excellent in, for example, wear resistance in addition to the adhesion with the above-mentioned metal layer.
  • the second metal nitride layer that is, the AlCrN layer is excellent in heat resistance and oxidation resistance, for example.
  • the coating film 20 can control the properties such as wear resistance and heat resistance of the hard layer. .. As a result, the tool life of the insert 1 can be extended.
  • the area occupancy of the cBN particles in the cross section of the cBN material sintered body may be at least 60% or more. Further, the area occupancy of the cBN particles 11 may be 65% or more.
  • the area occupancy of the cBN particles can be obtained, for example, by analyzing an SEM observation photograph of a cross section of the cBN material sintered body.
  • the portion of the cBN-quality sintered body other than the cBN particles is referred to as a bonded phase.
  • the cBN quality sintered body according to the embodiment contains TiN.
  • TiN is contained in the bound phase.
  • the X-ray intensity of the (111) plane of the cBN in the X-ray diffraction of the cBN quality sintered body is defined as cBN (111), and the X of the (200) plane of the TiN in the X-ray diffraction of the cBN quality sintered body.
  • the line strength is TiN (200).
  • TiN (200) is larger than that of cBN (111).
  • the cBN material sintered body having a high TiN content is excellent in wear resistance.
  • the cBN-quality sintered body having a low cBN content has low hardness and strength. Therefore, there is a problem that the fracture resistance is low.
  • the cBN-quality sintered body according to the embodiment has an excellent balance between wear resistance and fracture resistance by containing TiN and cBN particles in a certain amount or more.
  • cBN sintered body according to the embodiment may contain AlN and Al 2 O 3. AlN and Al 2 O 3 are contained in the binding phase.
  • Al 2 O 3 and Al N are particles containing Al.
  • Al 2 O 3 has high oxidation resistance. If the amount of Al 2 O 3 is large, the strength of the cBN material sintered body may be low.
  • the cBN material sintered body having AlN has high strength. If the amount of AlN is large, the hardness of the cBN material sintered body may be low.
  • cBN sintered material is, AlN (100) is, when the Al 2 O 3 greater than (104), excellent balance of strength and hardness.
  • Al may be contained in 0.5 atomic% or more and 3.0 atomic% or less in the bonded phase of the cBN material sintered body.
  • CBN sintered material having such a composition contains AlN, Al 2 O 3, or the sufficient amount, is excellent in balance between strength and hardness.
  • the Al content in the cBN sintered body is measured by EDS (energy dispersion type X-ray microanalyzer) and WDS (wavelength dispersion type X-ray microanalyzer) attached to SEM (scanning electron microscope) or TEM (transmission electron microscope). ), ICP (inductively coupled plasma emission spectroscopy), SIMS (secondary ion mass spectrometry).
  • the cBN-quality sintered body according to the embodiment may contain TiB 2.
  • TiB 2 is contained in the bound phase.
  • TiB 2 (101) may be 0.25 times or more that of cBN (111).
  • the bonding force between the bonded phase and the cBN particles is improved. Therefore, according to the cBN sintered body according to the embodiment, the hardness and strength are high.
  • FIG. 3 is a front view showing an example of a cutting tool according to an embodiment.
  • the cutting tool 100 has an insert 1 and a holder 70 for fixing the insert 1.
  • the holder 70 is a rod-shaped member extending from the first end (upper end in FIG. 3) to the second end (lower end in FIG. 3).
  • the holder 70 is made of, for example, steel or cast iron. In particular, it is preferable to use steel having high toughness among these members.
  • the holder 70 has a pocket 73 at the end on the first end side.
  • the pocket 73 is a portion to which the insert 1 is mounted, and has a seating surface that intersects the rotation direction of the work material and a restraining side surface that is inclined with respect to the seating surface.
  • the seating surface is provided with a screw hole for screwing a screw 75, which will be described later.
  • the insert 1 is located in the pocket 73 of the holder 70 and is attached to the holder 70 by the screw 75. That is, the screw 75 is inserted into the through hole 5 of the insert 1, and the tip of the screw 75 is inserted into the screw hole formed on the seating surface of the pocket 73 to screw the screw portions together. As a result, the insert 1 is mounted on the holder 70 so that the cutting edge 8 (see FIG. 1) protrudes outward from the holder 70.
  • a cutting tool used for so-called turning is exemplified.
  • the turning process include inner diameter processing, outer diameter processing, and grooving processing.
  • the cutting tool is not limited to the one used for turning.
  • the insert 1 may be used as a cutting tool used for milling.
  • the manufacturing method of the insert 1 is not limited to the method shown below.
  • the cBN powder having an average particle size of 2.5 to 4.5 ⁇ m and the cBN powder having an average particle size of 0.5 to 1.5 ⁇ m are mixed in a volume ratio of 8 to 9: 1 to 2.
  • an organic solvent is added.
  • alcohols such as acetone and IPA can be used.
  • grind and mix for 20 to 24 hours After grinding and mixing, the solvent is evaporated to give a second mixed powder.
  • the obtained first mixed powder and the second mixed powder are mixed in a volume ratio of 68 to 78: 22 to 32%.
  • An organic solvent and an organic binder are added to the prepared powder.
  • the organic solvent alcohols such as acetone and IPA can be used.
  • the organic binder paraffin, an acrylic resin or the like can be used.
  • the powder is pulverized and mixed in a ball mill for 20 to 24 hours, and then the organic solvent is evaporated to obtain a third mixed powder.
  • a dispersant may be added as needed.
  • a molded product can be obtained by molding this third mixed powder into a predetermined shape.
  • Known methods such as uniaxial pressure press, cold isotropic press (CIP) and the like can be used for molding.
  • the molded product is heated at a predetermined temperature in the range of 500 to 1000 ° C. to evaporate and remove the organic binder.
  • the molded product is charged into an ultra-high pressure heating device and heated at 1200 to 1500 ° C. for 15 to 30 minutes under a pressure of 4 to 6 GPa.
  • the cBN-quality sintered body according to the embodiment can be obtained.
  • a TiN raw material powder, an Al raw material powder, and an Al 2 O 3 raw material powder were prepared. Then, each prepared raw material powder and acetone as a solvent were mixed at a predetermined ratio, and then the solvent was evaporated to obtain a first mixed powder. A ball mill was used for mixing each raw material powder. The pulverization and mixing time by the ball mill is 20 to 24 hours.
  • the cBN powder having an average particle size of 3.5 ⁇ m and the cBN powder having an average particle size of 1.0 ⁇ m are mixed at a volume ratio of 9: 1, and further, acetone as a solvent is added and mixed. Then, it was further dried to obtain a second mixed powder. Then, the obtained first mixed powder, the second mixed powder, the solvent acetone and the organic binder are pulverized and mixed in a ball mill for 20 to 24 hours, and then the solvent is evaporated to obtain a third mixed powder. rice field. Then, this third mixed powder was molded into a predetermined shape to obtain a molded body. The molded product was heated at a predetermined temperature in the range of 500 to 1000 ° C. for degreasing. In the process using the ball mill, a dispersant is added.
  • the molded product was charged into an ultra-high pressure heating device and heated at 1300 ° C. for 15 minutes under a pressure of 4.5 GPa.
  • the cBN quality sintered body according to the example was obtained.
  • the TiN raw material powder, Al raw material powder and Al 2 O 3 were mixed at a volume ratio of 77%, 18% and 6% to prepare a first mixed powder. Then, the prepared first mixed powder and the above-mentioned second mixed powder were mixed so as to have a volume ratio of 73:27 to prepare a cBN-quality sintered body. This sample is referred to as "Sample No. 1".
  • sample No. 2 corresponds to an example of the cBN quality sintered body according to the present disclosure.
  • sample No. 3 a commercially available cBN-quality sintered body
  • the comparative product is referred to as "Sample No. 4”.
  • Sample No. 3 and sample No. 4 corresponds to a comparative example of the cBN quality sintered body according to the present disclosure.
  • sample No. 1 and sample No. The difference between 2 and the comparative product lies in the difference in raw materials. Specifically, the sample No. 1 and sample No. In No. 2, metal Al powder was used as the raw material powder, whereas AlN powder was used in the comparative product.
  • FIG. 4 is a table summarizing the results of expressing the peak intensity height by XRD measurement by the number of scintillation counter counts per second.
  • AlN / Al 2 O 3 (%) is a value obtained by dividing Al N (100) by Al 2 O 3 (104) and multiplying by 100
  • TiB 2 / cBN (%) is a value obtained by dividing TiB 2 (101) by cBN (111) and multiplying by 100.
  • FIG. 5 shows the sample No. It is a graph which shows the result of the XRD measurement of No. 1
  • FIG. 6 is a sample No. It is a graph which shows the result of the XRD measurement of 3.
  • the sample No. which is an example. 1 and No. In 2 TiN (200) is larger than cBN (111).
  • the sample No. which is a comparative example. 3 and No. In 4 TiN (200) is smaller than cBN (111).
  • sample No. In No. 1 TiB 2 (101) was 0.303 times that of cBN (111), and the sample No. 1 was found.
  • TiB 2 (101) is 0.302 times that of cBN (111). In this way, the sample No. which is an example. 1 and No. In 2, TiB 2 (101) is 0.25 times or more that of cBN (111).
  • the sample No. In No. 3 TiB 2 (101) was 0.203 times that of cBN (111), and the sample No. 3 was found.
  • TiB 2 (101) is 0.134 times that of cBN (111).
  • TiB 2 (101) is less than 0.25 times that of cBN (111).
  • FIG. 7 is a table summarizing the evaluation results of wear resistance and stability for each sample.
  • sample No. 1 is sample No. 1 which is a comparative example. 3 and No. Compared with 4, it is excellent in all of wear resistance and stability.
  • sample No. Reference numeral 1 is sample No. 1 which is an example. It is superior in wear resistance and stability to 2.
  • sample No. Reference numeral 2 is sample No. 2 which is a comparative example. Compared with 4, it is excellent in all of wear resistance and stability.
  • sample No. Reference numeral 2 is sample No. 2 which is a comparative example. Compared with No. 3, it is excellent in wear resistance and stability.
  • the cBN-quality sintered body according to the embodiment contains Al compound particles having inferior mechanical properties, but the size of the Al compound particles is controlled within an appropriate range, so that the size of the Al compound particles is controlled mechanically. Excellent characteristics and small variation in mechanical characteristics.
  • a plurality of cBN particles (as an example, cBN particles 11) are bound via a binding phase (as an example, a binding phase 12). It has a quality sintered body. In the cross section of the cBN material sintered body, the cBN particles occupy 60 area% or more.
  • the binding phase contains an Al compound particles containing at least one of AlN and Al 2 O 3.
  • the proportion of Al compound particles having a particle size of 0.3 ⁇ m or more is 5% or more in the cumulative distribution based on the number of Al compound particles.
  • the proportion of Al compound particles having a particle size of 0.5 ⁇ m or more is less than 5%.
  • the proportion of Al compound particles having a particle size of 0.3 ⁇ m or more is 7% or more in the cumulative distribution based on the number of Al compound particles.
  • the proportion of Al compound particles having a particle size of 0.5 ⁇ m or more is less than 2%.
  • the insert according to the embodiment has a cBN material sintered body containing cBN and TiN, and in the cross-sectional observation of the cBN material sintered body, the cBN has 60 areas. Occupy more than%.
  • the X-ray intensity of the (111) plane of the cBN in the X-ray diffraction of the cBN quality sintered body is defined as cBN (111), and the X-ray of the (200) plane of the TiN in the X-ray diffraction of the cBN quality sintered body.
  • the intensity is TiN (200)
  • TiN (200) is larger than the cBN (111).
  • the cBN-quality sintered body according to the embodiment contains TiN and cBN in a certain amount or more, respectively, and thereby has an excellent balance between wear resistance and fracture resistance.
  • the insert according to the embodiment may further have a coating film (as an example, a coating film 20) located on the cBN material sintered body.
  • a coating film as an example, a coating film 20 located on the cBN material sintered body.
  • the shapes of the upper surface and the lower surface of the cutting tool 100 are parallelograms, but the shapes of the upper surface and the lower surface of the cutting tool 100 may be rhombuses, squares, or the like. Further, the shape of the upper surface and the lower surface of the cutting tool 100 may be a triangle, a pentagon, a hexagon, or the like.
  • the shape of the cutting tool 100 may be a positive type or a negative type.
  • the positive type is a type in which the side surface is inclined with respect to the central axis passing through the center of the upper surface and the center of the lower surface of the cutting tool 100
  • the negative type is a type in which the side surface is parallel to the central axis.
  • Insert 2 Main body 4: Seat surface 5: Through hole 6: First surface 7: Second surface 8: Cutting edge 10: Base 20: Coating film 30: Substrate 40: Joining material 70: Holder 73: Pocket 75: Screw 100: Cutting tool

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Abstract

本開示によるインサート（１）は、ｃＢＮとＴｉＮとを含有するｃＢＮ質焼結体を有する。ｃＢＮ質焼結体の断面観察において、ｃＢＮは６０面積％以上を占める。また、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線強度をｃＢＮ（１１１）とし、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ＴｉＮの（２００）面のＸ線強度をＴｉＮ（２００）とした場合、ＴｉＮ（２００）は、前記ｃＢＮ（１１１）よりも大きい。

Description

インサートおよび切削工具
　本開示は、インサートおよび切削工具に関する。
　立方晶窒化硼素（ｃＢＮ：cubic　Boron　Nitride）は、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有し、化学的安定性に優れる。このため、ｃＢＮ質焼結体は、たとえば焼入鋼や鋳鉄、焼結合金等の鉄系金属を加工するための切削工具として広く用いられている。
特開２０１９－１７２４７７号公報
　本開示の一態様によるインサートは、ｃＢＮとＴｉＮとを含有するｃＢＮ質焼結体を有する。ｃＢＮ質焼結体の断面観察において、ｃＢＮは６０面積％以上を占める。また、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線強度をｃＢＮ（１１１）とし、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ＴｉＮの（２００）面のＸ線強度をＴｉＮ（２００）とした場合、ＴｉＮ（２００）は、ｃＢＮ（１１１）よりも大きい。
図１は、実施形態に係るインサートの一例を示す斜視図である。 図２は、実施形態に係るインサートの一例を示す側断面図である。 図３は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。 図４は、ＸＲＤ測定によるピーク強度高さを１秒当たりのシンチレーションカウンターのカウント数で表現した結果をまとめた表である。 図５は、試料Ｎｏ．１のＸＲＤ測定の結果を示すグラフである。 図６は、試料Ｎｏ．３のＸＲＤ測定の結果を示すグラフである。 図７は、各試料についての耐摩耗性および安定性の評価結果をまとめた表である。
　以下に、本開示によるインサートおよび切削工具を実施するための形態（以下、「実施形態」と記載する）について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示によるインサートおよび切削工具が限定されるものではない。また、各実施形態は、内容を矛盾させない範囲で適宜組み合わせることが可能である。また、以下の各実施形態において同一の部位には同一の符号を付し、重複する説明は省略される。
　また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、例えば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
　本開示は、ｃＢＮ質焼結体を有するインサートにおいて、耐欠損性を向上させることができる技術を提供する。
＜インサート＞
　図１は、実施形態に係るインサートの一例を示す斜視図である。図１に示すように、実施形態に係るインサート１は、切削工具用のインサートであり、たとえば、上面および下面（図１に示すＺ軸と交わる面）の形状が平行四辺形である六面体形状を有する。
　実施形態に係るインサート１は、本体部２と、後述する接合材４０（図２参照）を介して本体部２に取り付けられた基体１０とを有する。
　本体部２は、たとえば超硬合金で形成される。超硬合金は、Ｗ（タングステン）、具体的には、ＷＣ（炭化タングステン）を含有する。また、超硬合金は、Ｎｉ（ニッケル）やＣｏ（コバルト）を含有していてもよい。また、本体部２は、サーメットで形成されてもよい。サーメットは、たとえばＴｉ（チタン）、具体的には、ＴｉＣ（炭化チタン）またはＴｉＮ（窒化チタン）を含有する。また、サーメットは、ＮｉやＣｏを含有していてもよい。
　本体部２の端部には、基体１０を取り付けるための座面４が位置する。また、本体部２の中央部には、本体部２を上下に貫通する貫通孔５が位置する。貫通孔５には、後述するホルダ７０にインサート１を取り付けるためのネジ７５が挿入される（図３参照）。
　基体１０は、本体部２の座面４に取り付けられる。これにより、基体１０は、本体部２と一体化される。
　基体１０は、第１面６（ここでは、上面）と、第１面６に連接する第２面７（ここでは、側面）とを有する。実施形態において、第１面６は切削により生じた切屑をすくい取る「すくい面」として機能し、第２面７は「逃げ面」として機能する。第１面６と第２面７とが交わる稜線の少なくとも一部には、切刃８が位置しており、インサート１は、かかる切刃８を被削材に当てることによって被削材を切削する。
　基体１０は、立方晶窒化硼素（ｃＢＮ：cubic　Boron　Nitride）質焼結体（以下、「ｃＢＮ質焼結体」と記載する。）であり、複数のｃＢＮ粒子が結合相を介して結合されている。基体１０の具体的な構成については、後述する。
　図２は、実施形態に係るインサート１の一例を示す側断面図である。図２に示すように、基体１０の下面には、たとえば超硬合金またはサーメットからなる基板３０が位置していてもよい。この場合、基体１０は、基板３０および接合材４０を介して本体部２の座面４に接合される。接合材４０は、たとえばロウ材である。なお、本体部２の座面４以外の部分では、基体１０は接合材４０を介して本体部２と接合されてもよい。
　なお、実施形態では、インサート１の一部である基体１０のみがｃＢＮ質焼結体で構成されるが、インサート全体がｃＢＮ質焼結体で構成されてもよい。
　基体１０は、被覆膜２０に覆われていてもよい。被覆膜２０は、例えば、基体１０の耐摩耗性、耐熱性等を向上させることを目的として基体１０に被覆される。図２の例では、被覆膜２０が本体部２および基体１０を全体的に被覆している。これに限らず、被覆膜２０は、少なくとも基体１０の上に位置していればよい。また、被覆膜２０は、本体部２の上に位置していてもよい。被覆膜２０が基体１０の上面に位置する場合、第１面６（図１参照）の耐摩耗性、耐熱性が高い。また、被覆膜２０が基体１０の側面に位置する場合、第２面７（図１参照）の耐摩耗性、耐熱性が高い。
　被覆膜２０は、金属層と硬質層とを有していてもよい。金属層は、基体１０と硬質層との間に位置する。金属層は、基体１０との密着性が硬質層と比べて高い。このような特性を有する金属元素としては、たとえば、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙが挙げられる。金属層は、上記金属元素のうち少なくとも１種以上の金属元素を含有する。
　硬質層は、金属層と比較して耐摩耗性に優れている。硬質層は、１層以上の金属窒化物層を有していてもよい。たとえば、硬質層は、複数の第１金属窒化物層と複数の第２金属窒化物層とを含み、第１金属窒化物層と第２金属窒化物層とが交互に積層された構成を有していてもよい。金属層の上には、第１金属窒化物層が位置する。
　一例として、金属層は、ＡｌおよびＣｒを含有してもよい。この場合、第１金属窒化物層は、Ａｌを含有してもよい。具体的には、第１金属窒化物層は、ＡｌおよびＴｉの窒化物であるＡｌＴｉＮを含有するＡｌＴｉＮ層であってもよい。また、第２金属窒化物層は、ＡｌおよびＣｒの窒化物であるＡｌＣｒＮを含有するＡｌＣｒＮ層であってもよい。
　このように、金属層に含まれる金属を含有する第１金属窒化物層を金属層の上に位置させることで、金属層と硬質層との密着性が高い。これにより、硬質層が金属層から剥離し難くなるため、被覆膜２０の耐久性が高い。
　第１金属窒化物層すなわちＡｌＴｉＮ層は、上述した金属層との密着性の他、たとえば耐摩耗性に優れる。また、第２金属窒化物層すなわちＡｌＣｒＮ層は、たとえば耐熱性、耐酸化性に優れる。このように、被覆膜２０は、互いに異なる組成の第１金属窒化物層および第２金属窒化物層を含むことで、硬質層の耐摩耗性や耐熱性等の特性を制御することができる。これにより、インサート１の工具寿命を延ばすことができる。たとえば、実施形態に係る硬質層においては、ＡｌＣｒＮが持つ優れた耐熱性を維持しつつ、金属層との密着性や耐摩耗性といった機械的性質を向上させることができる。
＜ｃＢＮ質焼結体の具体的構成＞
　実施形態に係る基体１０を構成するｃＢＮ質焼結体において、ｃＢＮ質焼結体の断面におけるｃＢＮ粒子の面積占有率は、少なくとも６０％以上であればよい。さらにｃＢＮ粒子１１の面積占有率は、６５％以上であってもよい。ｃＢＮ粒子の面積占有率は、たとえば、ｃＢＮ質焼結体の断面のＳＥＭ観察写真を分析することによって得ることができる。なお、ｃＢＮ質焼結体のうち、ｃＢＮ粒子以外の部分を結合相と言う。
　また、実施形態に係るｃＢＮ質焼結体は、ＴｉＮを含有する。ＴｉＮは、結合相に含有される。
　ここで、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線強度をｃＢＮ（１１１）とし、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ＴｉＮの（２００）面のＸ線強度をＴｉＮ（２００）とする。実施形態に係るｃＢＮ質焼結体は、ＴｉＮ（２００）がｃＢＮ（１１１）よりも大きい。
　ＴｉＮの含有量が多いｃＢＮ質焼結体は、耐摩耗性に優れる。一方で、ｃＢＮの含有量が少ないｃＢＮ質焼結体は、硬度および強度が低い。そのため、耐欠損性が低いという問題がある。実施形態に係るｃＢＮ質焼結体は、ＴｉＮおよびｃＢＮ粒子をそれぞれ一定量以上含有することで、耐摩耗性と耐欠損性のバランスに優れる。
　また、実施形態に係るｃＢＮ質焼結体は、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３を含有していてもよい。ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３は、結合相に含有される。
　ここで、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ＡｌＮの（１００）面のＸ線強度をＡｌＮ（１００）とし、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、Ａｌ２Ｏ３の（１０４）面のＸ線強度をＡｌ２Ｏ３（１０４）とする。実施形態に係るｃＢＮ質焼結体は、ＡｌＮ（１００）が、Ａｌ２Ｏ３（１０４）よりも大きくてもよい。
　Ａｌ２Ｏ３およびＡｌＮは、Ａｌを含有する粒子である。Ａｌ２Ｏ３は、耐酸化性が高い。Ａｌ２Ｏ３の量が多くなると、ｃＢＮ質焼結体の強度が低くなる場合がある。ＡｌＮを有するｃＢＮ質焼結体は強度が高い。ＡｌＮの量が多くなると、ｃＢＮ質焼結体の硬度が低くなる場合がある。
　ｃＢＮ質焼結体は、ＡｌＮ（１００）が、Ａｌ２Ｏ３（１０４）よりも大きいと、強度と硬度のバランスに優れる。
　また、ｃＢＮ質焼結体の結合相中にＡｌを０．５原子％以上、３．０原子％以下含有していてもよい。このような組成を有するｃＢＮ質焼結体は、十分な量のＡｌＮやＡｌ２Ｏ３を含有し、強度と硬度のバランスに優れる。ｃＢＮ焼結体中のＡｌ含有量の測定は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）またはＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）付属のＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザー）、ＷＤＳ（波長分散型Ｘ線マイクロアナライザー）、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ発光分光分析）、ＳＩＭＳ（二次イオン質量分析法）によって測定することができる。
　また、実施形態に係るｃＢＮ質焼結体は、ＴｉＢ２を含有してもよい。ＴｉＢ２は、結合相に含有される。
　ここで、ＴｉＢ２の（１０１）面のＸ線強度をＴｉＢ２（１０１）とする。実施形態に係るｃＢＮ質焼結体は、ＴｉＢ２（１０１）がｃＢＮ（１１１）の０．２５倍以上であってもよい。
　ＴｉＢ２の含有量を上記の条件を満たす範囲とすることで、結合相とｃＢＮ粒子との結合力が向上する。このため、実施形態に係るｃＢＮ焼結体によれば、硬度および強度が高い。
＜切削工具＞
　次に、上述したインサート１を備えた切削工具の構成について図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る切削工具の一例を示す正面図である。
　図３に示すように、実施形態に係る切削工具１００は、インサート１と、インサート１を固定するためのホルダ７０とを有する。
　ホルダ７０は、第１端（図３における上端）から第２端（図３における下端）に向かって伸びる棒状の部材である。ホルダ７０は、たとえば、鋼、鋳鉄製である。特に、これらの部材の中で靱性の高い鋼が用いられることが好ましい。
　ホルダ７０は、第１端側の端部にポケット７３を有する。ポケット７３は、インサート１が装着される部分であり、被削材の回転方向と交わる着座面と、着座面に対して傾斜する拘束側面とを有する。着座面には、後述するネジ７５を螺合させるネジ孔が設けられている。
　インサート１は、ホルダ７０のポケット７３に位置し、ネジ７５によってホルダ７０に装着される。すなわち、インサート１の貫通孔５にネジ７５を挿入し、このネジ７５の先端をポケット７３の着座面に形成されたネジ孔に挿入してネジ部同士を螺合させる。これにより、インサート１は、切刃８（図１参照）がホルダ７０から外方に突出するようにホルダ７０に装着される。
　実施形態においては、いわゆる旋削加工に用いられる切削工具を例示している。旋削加工としては、例えば、内径加工、外径加工及び溝入れ加工が挙げられる。なお、切削工具としては旋削加工に用いられるものに限定されない。例えば、転削加工に用いられる切削工具にインサート１を用いてもよい。
　次に、実施形態に係るインサート１の製造方法の一例について説明する。なお、インサート１の製造方法は、以下に示す方法に限定されない。
　まず、ＴｉＮ原料粉末７２～８２体積％と、Ａｌ原料粉末１３～２３体積％と、Ａｌ２Ｏ３原料粉末１～１１体積％とを準備する。そして、準備した各原料粉末に有機溶媒を添加する。有機溶媒としては、アセトン、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）等のアルコール類が用いられ得る。その後、ボールミルにて、２０～２４時間、粉砕および混合する。粉砕および混合後、溶媒を蒸発させることにより、第１混合粉末が得られる。
　次に、平均粒径が２．５～４．５μｍであるｃＢＮ粉末と、平均粒径が０．５～１．５μｍであるｃＢＮ粉末とを、体積比で８～９：１～２の割合で調合する。さらに、有機溶媒を添加する。有機溶媒としては、アセトン、ＩＰＡ等のアルコール類が用いられ得る。その後、ボールミルにて、２０～２４時間、粉砕および混合する。粉砕および混合後、溶媒を蒸発させることにより、第２混合粉末が得られる。
　次に、得られた第１混合粉末と第２混合粉末とを、体積比で６８～７８：２２～３２％の割合で調合する。調合した粉末に有機溶媒と有機バインダーとを添加する。有機溶媒としては、アセトン、ＩＰＡ等のアルコール類が用いられ得る。また、有機バインダーとしては、パラフィン、アクリル系樹脂等が用いられ得る。その後、ボールミルにて２０～２４時間粉砕混合し、さらにその後、有機溶媒を蒸発させることにより、第３混合粉末が得られる。なお、ボールミルを用いた工程では必要に応じて分散剤を添加しても良い。
　そして、この第３混合粉末を所定形状に成形することによって成形体が得られる。成形には、一軸加圧プレス、冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）等の既知の方法が使用され得る。この成形体を５００～１０００℃の範囲内の所定の温度にて加熱し、有機バインダーを蒸発除去する。
　次に、成形体を超高圧加熱装置に装入し、４～６ＧＰａの圧力下において１２００～１５００℃で１５～３０分間加熱する。これにより、実施形態に係るｃＢＮ質焼結体が得られる。
　以下、本開示の実施例を説明するが、本開示は以下の実施例に限定されるものではない。
　まず、ＴｉＮ原料粉末と、Ａｌ原料粉末と、Ａｌ２Ｏ３原料粉末とを準備した。そして、準備した各原料粉末と溶媒であるアセトンとを所定の割合で混合し、その後、溶媒を蒸発させることにより、第１混合粉末を得た。各原料粉末の混合には、ボールミルを用いた。ボールミルによる粉砕混合時間は、２０～２４時間である。
　次に、平均粒径が３．５μｍであるｃＢＮ粉末と、平均粒径が１．０μｍであるｃＢＮ粉末とを体積比で９：１の割合で混合し、さらに溶媒であるアセトンを加えて混合し、さらに乾燥することにより、第２混合粉末を得た。そして、得られた第１混合粉末と第２混合粉末と溶媒であるアセトンと有機バインダーとをボールミルにて２０～２４時間粉砕混合し、その後、溶媒を蒸発させることにより、第３混合粉末を得た。そして、この第３混合粉末を所定形状に成形して成形体を得た。この成形体を脱脂のために５００～１０００℃の範囲内の所定の温度にて加熱した。なお、ボールミルを用いた工程では分散剤を添加している。
　次に、成形体を超高圧加熱装置に装入し、４．５ＧＰａの圧力下において１３００℃で１５分間加熱した。これにより、実施例に係るｃＢＮ質焼結体を得た。
　以下、さらに詳細に製造方法について説明する。ＴｉＮ原料粉末、Ａｌ原料粉末およびＡｌ２Ｏ３を体積比で７７％、１８％および６％の割合で混合して第１混合粉末を作製した。そして、作製した第１混合粉末と上述の第２混合粉末とを体積比で７３：２７の割合になるように混合してｃＢＮ質焼結体を作製した。この試料を「試料Ｎｏ．１」と称する。
　また、ＴｉＮ原料粉末、Ａｌ原料粉末およびＡｌ２Ｏ３を体積比で７６％、１３％および１１％の割合で混合して第１混合粉末を作製した。そして、第１混合粉末と上述の第２混合粉末とを体積比で７３：２７の割合になるように混合してｃＢＮ焼結体を作製した。この試料を「試料Ｎｏ．２」と称する。試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．２は、本開示によるｃＢＮ質焼結体の実施例に相当する。
　また、以下では、市販のｃＢＮ質焼結体を「試料Ｎｏ．３」と称する。また、比較品を「試料Ｎｏ．４」とする。試料Ｎｏ．３および試料Ｎｏ．４は、本開示によるｃＢＮ質焼結体の比較例に相当する。なお、試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．２と比較品との違いは、原料の違いにある。具体的には、試料Ｎｏ．１および試料Ｎｏ．２は、原料粉末として金属Ａｌ粉末を用いたのに対し、比較品では、ＡｌＮ粉末を用いた。
　これらの試料Ｎｏ．１～Ｎｏ．４について、粉砕した後、Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）を用いた測定を行い、得られた２θ（２θは、回折角度である。）の値よりＪＣＰＤＳカードを用いて同定を行った。使用したＪＣＰＤＳカードの番号は、ｃＢＮに対しては０１－０７７－８８７３、ＴｉＮに対しては０１－０８７－０６３２、ＴｉＢ２に対しては０１－０８５－２０８３、ＡｌＮに対しては００－０２５－１１３３、Ａｌ２Ｏ３に対しては０１－０７５－０７８４、を使用した。その結果を図４に示す。図４は、ＸＲＤ測定によるピーク強度高さを１秒当たりのシンチレーションカウンターのカウント数で表現した結果をまとめた表である。なお、図４中、「ＡｌＮ／Ａｌ２Ｏ３（％）」は、ＡｌＮ（１００）をＡｌ２Ｏ３（１０４）で除して１００を乗じた値であり、「ＴｉＢ２／ｃＢＮ（％）」は、ＴｉＢ２（１０１）をｃＢＮ（１１１）で除して１００を乗じた値である。
　また、図５は、試料Ｎｏ．１のＸＲＤ測定の結果を示すグラフであり、図６は、試料Ｎｏ．３のＸＲＤ測定の結果を示すグラフである。
　図４に示すように、実施例である試料Ｎｏ．１およびＮｏ．２は、ＴｉＮ（２００）がｃＢＮ（１１１）よりも大きい。これに対し、比較例である試料Ｎｏ．３およびＮｏ．４は、ＴｉＮ（２００）がｃＢＮ（１１１）よりも小さい。
　また、実施例である試料Ｎｏ．１は、ＡｌＮ（１００）がＡｌ２Ｏ３（１０４）よりも大きい。具体的には、試料Ｎｏ．１において、ＡｌＮ（１００）は、Ａｌ２Ｏ３（１０４）の１．４１倍である。これに対し、比較例である試料Ｎｏ．３は、ＡｌＮ（１００）がＡｌ２Ｏ３（１０４）よりも小さい。
　また、試料Ｎｏ．１は、ＴｉＢ２（１０１）がｃＢＮ（１１１）の０．３０３倍であり、試料Ｎｏ．２は、ＴｉＢ２（１０１）がｃＢＮ（１１１）の０．３０２倍である。このように、実施例である試料Ｎｏ．１およびＮｏ．２は、ＴｉＢ２（１０１）がｃＢＮ（１１１）の０．２５倍以上である。これに対し、試料Ｎｏ．３は、ＴｉＢ２（１０１）がｃＢＮ（１１１）の０．２０３倍であり、試料Ｎｏ．４は、ＴｉＢ２（１０１）がｃＢＮ（１１１）の０．１３４倍である。このように、比較例である試料Ｎｏ．３およびＮｏ．４は、ＴｉＢ２（１０１）がｃＢＮ（１１１）の０．２５倍未満である。
　次に、各試料を用いて切削試験を行い、下記切削条件にて、耐摩耗性、安定性および耐欠損性を評価した。その結果を図７に示す。図７は、各試料についての耐摩耗性および安定性の評価結果をまとめた表である。
＜切削条件＞
（耐摩耗性評価試験）
切削方法：旋削・外径加工
被削材　：ＳＣＭ４１５（浸炭焼き入れ材）
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．１ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：０．２ｍｍ
評価方法：摩耗量０．１５ｍｍに到達するまでの時間、もしくは、刃先状態から評価の中止を判断した時間
（安定性評価試験）
切削方法：旋削・端面加工
被削材　：ＳＣＭ４１５（浸炭焼き入れ材）　８穴(φ１０)
切削速度：１５０ｍ／ｍｉｎ
送り速度：０．２ｍｍ／ｒｅｖ
切込み量：０．２ｍｍ
評価方法：刃先欠損時の衝撃回数
　図７に示すように、実施例である試料Ｎｏ．１は、比較例である試料Ｎｏ．３およびＮｏ．４と比較して、耐摩耗性および安定性の全てにおいて優れている。また、試料Ｎｏ．１は、実施例である試料Ｎｏ．２よりも耐摩耗性および安定性に優れている。また、試料Ｎｏ．２は、比較例である試料Ｎｏ．４と比較して、耐摩耗性および安定性の全てにおいて優れている。また、試料Ｎｏ．２は、比較例である試料Ｎｏ．３と比較して、耐摩耗性および安定性に優れている。
　このように、実施例に係るｃＢＮ質焼結体は、機械的特性が劣るＡｌ化合物粒子を含有しているが、Ａｌ化合物粒子の大きさが適切な範囲に制御されていることで、機械的特性に優れ、機械的特性のばらつきが小さい。
　上述してきたように、実施形態に係るインサート（一例として、インサート１）は、複数のｃＢＮ粒子（一例として、ｃＢＮ粒子１１）が結合相（一例として、結合相１２）を介して結合されたｃＢＮ質焼結体を有する。ｃＢＮ質焼結体の断面において、ｃＢＮ粒子は、６０面積％以上を占める。また、結合相は、ＡｌＮおよびＡｌ２Ｏ３のうち少なくとも一方を含有するＡｌ化合物粒子を含有する。また、ｃＢＮ質焼結体の断面におけるＡｌ化合物粒子の粒度分布は、Ａｌ化合物粒子の個数基準での累積分布において、粒径が０．３μｍ以上であるＡｌ化合物粒子の割合が５％以上であり、粒径が０．５μｍ以上であるＡｌ化合物粒子の割合が５％未満である。
　また、ｃＢＮ質焼結体の断面におけるＡｌ化合物粒子の粒度分布は、Ａｌ化合物粒子の個数基準での累積分布において、粒径が０．３μｍ以上であるＡｌ化合物粒子の割合が７％以上であり、粒径が０．５μｍ以上であるＡｌ化合物粒子の割合が２％未満である。
　上述してきたように、実施形態に係るインサート（一例として、インサート１）は、ｃＢＮとＴｉＮとを含有するｃＢＮ質焼結体を有し、ｃＢＮ質焼結体の断面観察において、ｃＢＮは６０面積％以上を占める。また、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ｃＢＮの（１１１）面のＸ線強度をｃＢＮ（１１１）とし、ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、ＴｉＮの（２００）面のＸ線強度をＴｉＮ（２００）とした場合、ＴｉＮ（２００）は、前記ｃＢＮ（１１１）よりも大きい。
　このように、実施例に係るｃＢＮ質焼結体は、ＴｉＮおよびｃＢＮをそれぞれ一定量以上含有しており、これにより、耐摩耗性と耐欠損性のバランスに優れる。
　実施形態に係るインサートは、ｃＢＮ質焼結体の上に位置する被覆膜（一例として、被覆膜２０）をさらに有していてもよい。被覆膜を有することで、耐摩耗性や耐熱性をさらに向上させることができる。
　上述した実施形態では、切削工具１００の上面および下面の形状が平行四辺形である場合の例を示したが、切削工具１００の上面および下面の形状は、ひし形や正方形等であってもよい。また、切削工具１００の上面および下面の形状は、三角形、五角形、六角形等であってもよい。
　また、切削工具１００の形状は、ポジティブ型であってもよいしネガティブ型であってもよい。ポジティブ型は、切削工具１００の上面の中心および下面の中心を通る中心軸に対して側面が傾斜しているタイプであり、ネガティブ型は、上記中心軸に対して側面が平行なタイプである。
　さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。
１　　　：インサート
２　　　：本体部
４　　　：座面
５　　　：貫通孔
６　　　：第１面
７　　　：第２面
８　　　：切刃
１０　　：基体
２０　　：被覆膜
３０　　：基板
４０　　：接合材
７０　　：ホルダ
７３　　：ポケット
７５　　：ネジ
１００　：切削工具

Claims (6)

  1. 　ｃＢＮとＴｉＮとを含有するｃＢＮ質焼結体を有し、
    　前記ｃＢＮ質焼結体の断面観察において、前記ｃＢＮは６０面積％以上を占め、
    　前記ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、前記ｃＢＮの（１１１）面のＸ線強度をｃＢＮ（１１１）とし、
    　前記ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、前記ＴｉＮの（２００）面のＸ線強度をＴｉＮ（２００）とした場合、
    　前記ＴｉＮ（２００）は、前記ｃＢＮ（１１１）よりも大きい、インサート。
  2. 　前記ｃＢＮ質焼結体は、ＡｌＮと、Ａｌ２Ｏ３とを含有し、
    　前記ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、前記ＡｌＮの（１００）面のＸ線強度をＡｌＮ（１００）とし、
    　前記ｃＢＮ質焼結体のＸ線回折における、前記Ａｌ２Ｏ３の（１０４）面のＸ線強度をＡｌ２Ｏ３（１０４）とした場合、
    　前記ＡｌＮ（１００）は、前記Ａｌ２Ｏ３（１０４）よりも大きい、請求項１に記載のインサート。
  3. 　前記ｃＢＮ質焼結体の結合相中にＡｌを０．５原子％以上、３．０原子％以下含有する、請求項１または２に記載のインサート。
  4. 　前記ｃＢＮ質焼結体は、ＴｉＢ２を含有し、前記ＴｉＢ２の（１０１）面のＸ線強度をＴｉＢ２（１０１）とした場合、
    　前記ＴｉＢ２（１０１）は、前記ｃＢＮ（１１１）の０．２５倍以上である、請求項１～３の何れか一つに記載のインサート。
  5. 　前記ｃＢＮ質焼結体の上に位置する被覆膜をさらに有する、請求項１～４の何れか一つに記載のインサート。
  6. 　端部にポケットを有する棒状のホルダと、
    　前記ポケット内に位置する、請求項１～５の何れか一つに記載のインサートと
    　を有する、切削工具。
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