WO2022114191A1 - 切削工具 - Google Patents

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WO2022114191A1
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sintered body
diamond
cutting tool
less
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大継 岩崎
暁彦 植田
直樹 渡部
高志 原田
暁 久木野
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住友電工ハードメタル株式会社
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    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance
    • C04B2235/963—Surface properties, e.g. surface roughness

Definitions

  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-239472
  • Patent Document 1 describes a high-strength, high-wear-resistant diamond sintered body having sintered diamond particles having an average particle size of 2 ⁇ m or less and the remaining bonded phase.
  • the content of the sintered diamond particles in the diamond sintered body is 80% by mass or more and 98% by volume or less, and the content in the bonded phase is 0.5% by mass or more and less than 50% by mass.
  • At least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum, and the content in the bonded phase is 50% by mass or more and less than 99.5% by mass.
  • the bonded phase contains cobalt, and a part or all of at least one element selected from the group consisting of titanium, zirconium, hafnium, vanadium, niobium, tantalum, chromium, and molybdenum has an average particle size of 0.8 ⁇ m.
  • a high-strength, high-wear-resistant diamond sintered body which exists as the following carbide particles, the structure of the carbide particles is discontinuous, and the adjacent diamond particles are bonded to each other. Has been done.
  • the cutting tool of the present disclosure is a cutting tool having a rake face, a flank surface, and a cutting edge ridge line connecting the rake face and the flank surface.
  • a part of the rake face and a part of the flank surface adjacent to the cutting edge ridge line are composed of a diamond sintered body containing diamond particles.
  • the dislocation density in a part of the flank is 8 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the average particle size of diamond particles is 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the content of diamond particles in the diamond sintered body is 80% by volume or more and 99% by volume or less.
  • FIG. 1 is a plan view of the cutting insert 100.
  • FIG. 2 is a perspective view of the cutting insert 100.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective schematic view showing the cutting edge portion 20 of the cutting insert 100.
  • FIG. 4 is an enlarged side view of the cutting edge portion 20 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing a cutting edge portion 20 used as a cutting insert.
  • FIG. 6 is a process diagram showing a method of manufacturing a cutting insert.
  • the cutting tool according to the embodiment is a cutting tool having a rake face, a flank surface, and a cutting edge ridge line connecting the rake face and the flank surface.
  • a part of the rake face and a part of the flank surface adjacent to the cutting edge ridge line are composed of a diamond sintered body containing diamond particles.
  • the dislocation density in a part of the flank is 8 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the average particle size of diamond particles is 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the content of diamond particles in the diamond sintered body is 80% by volume or more and 99% by volume or less.
  • the wear resistance of the flank is improved by suppressing the decrease in the strength of the diamond particles on the flank. As a result, the life of the cutting tool is improved.
  • the dislocation density of the diamond sintered body in a part of the flank may be 7 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the diamond sintered body may contain a binder.
  • the binder may contain at least one selected from the group consisting of elemental metals, alloys, and intermetallic compounds. Single metals, alloys and intermetallic compounds were selected from the group consisting of Group 4 elements of the Periodic Table, Group 5 elements of the Periodic Table, Group 6 elements of the Periodic Table, iron, aluminum, silicon, cobalt and nickel. It may contain at least one metal element.
  • the diamond sintered body may contain a binder.
  • the binder may contain at least one selected from the group consisting of a compound and a solid solution derived from the compound.
  • the compound may consist of at least one selected from the group consisting of elemental metals, alloys and intermetallic compounds and at least one selected from the group consisting of nitrogen, carbon and oxygen.
  • Single metals, alloys and intermetallic compounds were selected from the group consisting of Group 4 elements of the Periodic Table, Group 5 elements of the Periodic Table, Group 6 elements of the Periodic Table, iron, aluminum, silicon, cobalt and nickel. It may contain at least one metal element.
  • the binder may contain cobalt.
  • the surface roughness Ra on a part of the rake face may be 120 nm or less.
  • the tool life can be further improved.
  • the dislocation density in a part of the rake face may be 10 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the cutting tool of (7) above the amount of crater wear on the rake face can be reduced. Therefore, the tool life can be further improved.
  • the dislocation density in a part of the flank surface may be less than or equal to the dislocation density in a part of the rake face, or may be less than the dislocation density in a part of the rake face.
  • the cutting tools (1) to (7) above may be provided with a base material for holding the diamond sintered body.
  • the portion including the cutting edge ridge line is made of a diamond sintered body, while the base material which is another part can be made of a material cheaper than the diamond sintered body such as a metal material. .. Therefore, the manufacturing cost of the cutting tool can be reduced.
  • the entire rake surface and the entire flank surface may be made of a diamond sintered body.
  • the tool life can be surely improved by forming the entire surface of the rake face and the flank surface related to the tool life with the diamond sintered body.
  • the cutting tool according to the embodiment is, for example, a cutting insert 100.
  • the cutting tool according to the embodiment is not limited to the cutting insert 100, but the cutting insert 100 will be described below as an example of the cutting tool according to the embodiment.
  • FIG. 1 is a plan view of the cutting insert 100.
  • FIG. 2 is a perspective view of the cutting insert 100.
  • FIG. 3 is an enlarged perspective schematic view showing the cutting edge portion 20 of the cutting insert 100.
  • FIG. 4 is an enlarged side view of the cutting edge portion 20 shown in FIG.
  • the cutting insert 100 has a base material 10 and a cutting edge portion 20 as a diamond sintered body.
  • the cutting insert 100 has a polygonal shape (for example, a triangular shape) in a plan view.
  • the polygonal shape does not have to be a strict polygonal shape (triangular shape). More specifically, the corners of the cutting insert 100 in a plan view may be rounded.
  • the base material 10 has a polygonal shape (for example, a triangular shape) in a plan view.
  • the base material 10 has a top surface 10a, a bottom surface 10b, and a side surface 10c.
  • the top surface 10a and the bottom surface 10b are end faces of the base material 10 in the thickness direction.
  • the bottom surface 10b is the opposite surface of the top surface 10a in the thickness direction of the base material 10.
  • the side surface 10c is a surface connected to the top surface 10a and the bottom surface 10b.
  • the top surface 10a has a mounting portion 10d.
  • the mounting portion 10d is located at the corner of the top surface 10a in a plan view.
  • the distance between the top surface 10a and the bottom surface 10b in the mounting portion 10d is smaller than the distance between the top surface 10a and the bottom surface 10b other than the mounting portion 10d. That is, there is a step between the mounting portion 10d and the portion of the top surface 10a other than the mounting portion 10d.
  • a through hole 11 is formed in the base material 10.
  • the through hole 11 penetrates the base material 10 in the thickness direction.
  • the through hole 11 is formed in the center of the base material 10 in a plan view.
  • the cutting insert 100 is subjected to cutting, for example, by inserting a fixing member (not shown) into the through hole 11 and fastening the fixing member to a tool holder (not shown).
  • the base material 10 is formed of, for example, a cemented carbide.
  • Cemented carbide is a composite material obtained by sintering carbide particles and a binder.
  • the carbide particles are, for example, particles such as tungsten carbide, titanium carbide, and tantalum carbide.
  • the binder is, for example, cobalt, nickel, iron or the like.
  • the base material 10 may be formed of a material other than the cemented carbide.
  • the cutting edge portion 20 is attached to the attachment portion 10d.
  • the cutting edge portion 20 is attached to the base material 10 by, for example, brazing.
  • the cutting edge portion 20 has a rake surface 20a, a flank surface 20b, and a cutting edge 20c.
  • the rake face 20a is connected to a portion of the top surface 10a other than the mounting portion 10d.
  • the flank 20b is connected to the side surface 10c.
  • the cutting edge 20c is formed on the ridgeline between the rake surface 20a and the flank surface 20b.
  • the cutting edge portion 20 is formed of a sintered body containing diamond particles and a binder. From a different point of view, in the cutting edge portion 20, a part of the rake face 20a and a part of the flank surface 20b adjacent to the cutting edge 20c which is the cutting edge ridge line are composed of a diamond sintered body containing diamond particles.
  • Dislocation density of diamond sintered body The dislocation density in a part of the flank 20b is 8 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the dislocation density of the diamond sintered body (specifically, diamond particles) in a part of the flank surface 20b may be 7 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the dislocation density in a part of the rake face 20a may be 10 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the dislocation density in a part of the flank surface 20b may be less than or equal to the dislocation density in a part of the rake face 20a, or may be less than the dislocation density in a part of the rake face 20b.
  • the dislocation density of the diamond particles is 8 ⁇ 10 15 / m 2 or less, the generation of cracks in the diamond particles is suppressed, the decrease in strength is suppressed, and the diamond sintered body having excellent wear resistance is obtained. Further, the diamond sintered body has a relatively high thermal conductivity. Therefore, it is possible to suppress thermal wear generated by the temperature rise of the cutting edge during cutting.
  • the present inventors have confirmed that a diamond sintered body having a dislocation density of diamond particles of less than 8.1 ⁇ 10 13 / m 2 cannot be produced.
  • the dislocation density in a part of the flank 20b may be 8.1 ⁇ 10 13 / m 2 or more and 8 ⁇ 10 15 / m 2 or less, and 8.1 ⁇ 10 13 / m 2 or more 7 ⁇ 10 15 /. It may be m 2 or less.
  • the dislocation density in a part of the rake face 20a may be 8.1 ⁇ 10 13 / m 2 or more and 10 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the conventional diamond sintered body (for example, the diamond sintered body described in Patent Document 1) has a dislocation density of diamond particles of 1.01 ⁇ 10 16 / m 2 or more and 1.18 ⁇ 10 16 . It has been revealed that it is less than / m 2 .
  • the measurement position of the dislocation density in a part of the flank surface 20b is a position adjacent to the cutting edge 20c which is the cutting edge ridge line as shown in FIGS. 3 and 4.
  • the virtual point 20cc is set at a position separated from an arbitrary position 20ca of the cutting edge 20c by a distance L (specifically, 100 ⁇ m) in the direction perpendicular to the rake face 20a.
  • a straight line is drawn from the virtual point 20cc in a direction parallel to the rake face 20a and perpendicular to the tangent line at an arbitrary position 20ca of the cutting edge 20c.
  • the intersection 20cc between the straight line and the flank 20b is set as the measurement position of the dislocation density.
  • a virtual line along the cutting edge 20c is located at a position on the rake face 20a at a certain distance (specifically, 100 ⁇ m) from the cutting edge 20c. Is drawn, and an arbitrary position on the virtual line is set as the measurement position.
  • the dislocation density of the diamond sintered body is measured at a large synchrotron radiation facility (for example, Kyushu Synchrotron Radiation Research Center (Saga Prefecture)). Specifically, it is measured by the following method.
  • the observation surface (rake surface 20a and whiskers surface 20b) of the test piece including the above-mentioned measurement position on the cutting edge portion 20 is mirror-polished with a diamond slurry having an average particle size of 3 ⁇ m, and then immersed in hydrochloric acid for 72 hours. As a result, the bound phase is dissolved in hydrochloric acid on the observation surface of the test piece, and diamond particles remain.
  • X-ray diffraction measurement was performed on the measurement position of the test piece under the following conditions, and the main orientations of diamond (111), (220), (311), (331), (422), (440), and so on.
  • the line profile of the diffraction peak from each azimuth plane of (531) is obtained.
  • X-ray source Synchrotron radiation Device condition: Detector NaI (cuts fluorescence by appropriate ROI) Energy: 18 keV (wavelength: 0.6888 ⁇ )
  • Spectral crystal Si (111)
  • Incident slit width 3 mm x height 0.5 mm
  • Light receiving slit Double slit (width 3 mm x height 0.5 mm)
  • Mirror Platinum coated mirror Incident angle: 2.5mrad Scanning method: 2 ⁇ - ⁇ scan Measurement peaks: 7 diamonds (111), (220), (311), (331), (422), (440), (531). However, if it is difficult to obtain a profile due to texture, orientation, etc., the peak of the surface index is excluded.
  • Measurement conditions Make sure that the number of measurement points is 9 or more within the full width at half maximum corresponding to each measurement peak.
  • the peak top intensity shall be 2000 counts or more. Since the tail of the peak is also used for analysis, the measurement range is about 10 times the full width at half maximum.
  • the line profile obtained by the above-mentioned X-ray diffraction measurement has a shape including both the true spread due to physical quantities such as non-uniform strain of the test piece and the spread due to the device.
  • the instrument-derived components are removed from the measured line profile to obtain a true line profile.
  • the true line profile is obtained by fitting the obtained line profile and the device-derived line profile by a pseudo Voigt function and subtracting the device-derived line profile.
  • LaB 6 is used as a standard sample for removing the diffraction line spread caused by the device. Further, when synchrotron radiation having high parallelism is used, the diffraction line spread caused by the device can be regarded as 0.
  • the dislocation density is calculated by analyzing the obtained true line profile using the modified Williamson-Hall method and the modified Warren-Averbach method.
  • the modified Williamson-Hall method and the modified Warren-Averbach method are known line profile analysis methods used to determine the dislocation density.
  • ⁇ K indicates the half width of the line profile.
  • D indicates the crystallite size.
  • M indicates an arrangement parameter.
  • b represents a Burgers vector.
  • ⁇ indicates the dislocation density.
  • K indicates a scattering vector.
  • O (K 2 C) indicates a higher-order term of K 2 C.
  • C indicates the average value of the contrast factor.
  • C in the above formula (I) is represented by the following formula (II).
  • C C h00 [1-q (h 2 k 2 + h 2 l 2 + k 2 l 2 ) / (h 2 + k 2 + l 2 ) 2 ]
  • the contrast factor Ch00 and the coefficient q related to the contrast factor in the spiral dislocation and the blade dislocation are calculated code ANIZC
  • the slip system is ⁇ 110> ⁇ 111 ⁇
  • the elastic stiffness C 11 is 1076 GPa.
  • C 12 is 125 GPa
  • C 44 is 576 GPa.
  • h, k and l correspond to the Miller index (hkl) of diamond, respectively.
  • the contrast factor C h00 is a spiral dislocation 0.183 and a blade dislocation 0.204.
  • the coefficients q with respect to the contrast factor are spiral dislocations 1.35 and blade dislocations 0.30.
  • the spiral dislocation ratio is fixed at 0.5 and the blade dislocation ratio is fixed at 0.5.
  • the present inventors have confirmed that as long as the dislocation density of diamond particles is measured in the same sample, there is almost no variation in the measurement results even if the measurement range is changed and the calculation is performed multiple times. That is, the present inventors think that it is not arbitrary even if the measurement field of view is arbitrarily set.
  • the diamond sintered body contains a binder.
  • the binder may contain at least one selected from the group consisting of elemental metals, alloys, and intermetallic compounds. Single metals, alloys and intermetal compounds are a group consisting of Group 4 elements of the Periodic Table, Group 5 elements of the Periodic Table, Group 6 elements of the Periodic Table, iron, aluminum, silicon, cobalt and nickel (hereinafter, "" It may also contain at least one metal element selected from "Group A").
  • the binder may contain at least one selected from the group consisting of a compound and a solid solution derived from the compound.
  • the compound is at least one selected from the group consisting of elemental metals, alloys and intermetallic compounds, and at least one selected from the group consisting of nitrogen, carbon and oxygen (hereinafter, also referred to as "group B"). It may consist of.
  • Single metals, alloys and intermetallic compounds were selected from the group consisting of Group 4 elements of the Periodic Table, Group 5 elements of the Periodic Table, Group 6 elements of the Periodic Table, iron, aluminum, silicon, cobalt and nickel. It may contain at least one metal element.
  • the binder can be in any of the following forms (a) to (f).
  • the binder is composed of at least one selected from the group consisting of elemental metals containing at least one metal element selected from group A, alloys, and intermetallic compounds.
  • the binder contains at least one selected from the group consisting of elemental metals, alloys, and intermetallic compounds containing at least one metal element selected from group A.
  • the binder is selected from the group consisting of a compound consisting of at least one metal element selected from group A, at least one non-metal element selected from group B, and a solid solution derived from the compound. Consists of at least one species.
  • the binder is selected from the group consisting of a compound consisting of at least one metal element selected from group A, at least one non-metal element selected from group B, and a solid solution derived from the compound. Includes at least one species.
  • the binder is at least one selected from the group consisting of a single metal, an alloy, and an intermetal compound containing at least one metal element selected from group A, and at least one selected from group A. It is composed of a compound composed of the metal element of the above, at least one non-metal element selected from the group B, and at least one selected from the group consisting of a solid solution derived from the above compound.
  • the binder is at least one selected from the group consisting of a single metal, an alloy, and an intermetal compound containing at least one metal element selected from group A, and at least one selected from group A.
  • Group 4 elements in the periodic table include, for example, titanium (Ti), zirconium (Zr) and hafnium (Hf).
  • Group 5 elements of the Periodic Table include, for example, vanadium (V), niobium (Nb) and tantalum (Ta).
  • Group 6 elements of the periodic table include, for example, chromium (Cr), molybdenum (Mo) and tungsten (W).
  • the binder preferably contains at least one selected from the group consisting of cobalt, titanium, iron, tungsten and boron, and more preferably contains cobalt.
  • the binder may contain titanium in addition to cobalt.
  • the component with the highest content in the binder is preferably cobalt.
  • composition of the binder contained in the diamond sintered body can be specified by the above-mentioned EDX incidental to SEM.
  • the average particle size of the diamond particles in the sintered body constituting the cutting edge portion 20 is preferably 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the diamond particles may be 0.2 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less.
  • the average particle size of the diamond particles is 0.1 ⁇ m or more, the diamond particles are densely sintered, and a diamond sintered body having excellent fracture resistance is obtained. Since the average particle size of the diamond particles is 50 ⁇ m or less, the diamond sintered body has no anisotropy and has excellent cutting stability when used as a cutting tool of a cutting tool.
  • the average particle size of the diamond particles is obtained by measuring the median diameter d50 of a plurality of diamond particles in each of five arbitrarily selected measurement fields and calculating the average value thereof. Means the value given. Specifically, the average particle size of the diamond particles in the sintered body constituting the cutting edge portion 20 is calculated by the following method.
  • a sample including a cross section is cut out from an arbitrary position of the cutting edge portion 20. This sample is cut out using, for example, a focused ion beam device, a cross polisher device, or the like.
  • the cross section of the cut out sample is observed with a scanning electron microscope (SEM).
  • SEM image a backscattered electron image (hereinafter referred to as "SEM image") in the cross section of the cut out sample is obtained.
  • the magnification is adjusted so that 100 or more diamond particles are included in the measurement field of view.
  • SEM images are acquired at five locations within the cross section of the cut sample.
  • the distribution of the particle size of the diamond particles contained in the measurement field of view is acquired.
  • This image processing is performed by, for example, Win ROOF ver. Manufactured by Mitani Corporation. 7.4.5, WinROOF2018 and the like are used.
  • the particle size of each diamond particle is obtained by calculating the equivalent circle diameter from the area of each diamond particle obtained as a result of image processing.
  • the diamond particles whose part is outside the measurement field of view are not taken into consideration.
  • the median diameter d50 of the diamond particles contained in the measurement field of view is determined from the distribution of the particle size of the diamond particles contained in the measurement field of view obtained as described above.
  • the average value of the determined median diameter d50 for the five SEM images is considered to be the average particle size of the diamond particles in the sintered body constituting the cutting edge portion 20.
  • the content (volume percent) of diamond particles in the sintered body constituting the cutting edge portion 20 is preferably 80% by volume or more and 99% by volume or less.
  • the content (volume percent) of diamond particles in the diamond sintered body is determined by the energy dispersive X-ray analyzer (EDX) attached to the scanning electron microscope (SEM) (“JSM-7800F” (trade name) manufactured by JEOL Ltd.). It can be confirmed by performing microstructure observation, element analysis, etc. on the diamond sintered body using (Octane Electro EDS system) (hereinafter, also referred to as “SEM-EDX”). Specifically, the content of diamond particles in the sintered body constituting the cutting edge portion 20 is calculated by the following method.
  • a sample including a cross section is cut out from an arbitrary position of the cutting edge portion 20. This sample is cut out using, for example, a focused ion beam device, a cross polisher device, or the like.
  • the cross section of the cut out sample is observed by SEM. This observation gives an SEM image of the cross section of the cut out sample. In the observation by SEM, the magnification is adjusted so that 100 or more diamond particles are included in the measurement field of view. SEM images are acquired at five locations within the cross section of the cut sample.
  • the proportion of diamond particles contained in the measurement field of view is calculated by performing image processing on the SEM image.
  • This image processing is performed by, for example, Win ROOF ver. Manufactured by Mitani Corporation. It is performed by performing a binarization process of the SEM image using 7.4.5, WinROOF2018 or the like.
  • the dark field in the SEM image after the binarization process corresponds to the region where the diamond particles are present.
  • the value obtained by dividing the area of the dark field by the area of the measurement region is considered to be the volume ratio of the diamond particles in the sintered body constituting the cutting edge portion 20.
  • the surface roughness Ra of a part of the rake face 20a at the cutting edge portion 20 may be 120 nm or less.
  • the surface roughness Ra on a part of the rake face 20a may be 55 nm or less.
  • the surface roughness Ra can be measured using, for example, a laser microscope.
  • the measurement position of the surface roughness Ra is the same position as the measurement position of the dislocation density.
  • the "surface roughness Ra” refers to the arithmetic average roughness Ra defined in JIS B 0601, and is extracted from the roughness curve by the reference length in the direction of the average line, and the extracted portion is It is defined as the average value of the total distance (absolute value of deviation) from the average line to the measurement curve.
  • FIG. 5 is a schematic perspective view showing a cutting edge portion 20 used as a cutting insert.
  • the cutting edge portion 20 shown in FIG. 5 is entirely composed of a diamond sintered body, and the cutting edge portion 20 itself is used as a cutting insert. From a different point of view, in the cutting tool shown in FIG. 5, the entire rake face 20a and the entire flank surface 20b are made of a diamond sintered body.
  • FIG. 6 is a process diagram showing a method of manufacturing the cutting insert 100. As shown in FIG.
  • the method for manufacturing the cutting insert 100 including the cutting edge portion 20 is a powder preparation step S1, a powder mixing step S2, and a sintering step, which are manufacturing steps of the sintered body constituting the cutting edge portion 20. It has S3 and a processing step S4 including a process for processing the flank surface 20b and the rake surface 20a and a process for fixing the cutting edge portion 20 to the base material 10.
  • the raw material powder of diamond particles (hereinafter, also referred to as “diamond powder”) and the raw material powder of the binder (hereinafter, also referred to as “bonding material raw material powder”) are prepared.
  • the diamond powder is not particularly limited, and known diamond particles can be used as the raw material powder.
  • the average particle size of the diamond powder is not particularly limited, and can be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the binder raw material powder is not particularly limited, and may be any powder containing elements constituting the binder.
  • Examples of the binder raw material powder include cobalt powder and titanium powder.
  • the binder raw material powder one kind of powder may be used alone or a plurality of kinds of powders may be used in combination depending on the composition of the target bonding phase.
  • the diamond powder and the binder raw material powder are mixed.
  • This mixing is performed, for example, using an attritor or a ball mill.
  • the mixing method is not limited to these.
  • the mixing method may be wet or dry.
  • a mixture of diamond powder, binder powder and boron powder will be referred to as “mixed powder”.
  • the diamond powder and the binder raw material powder may be mixed at an arbitrary blending ratio so that the content of diamond particles in the diamond sintered body is within the above range.
  • the mixed powder is sintered.
  • This sintering is performed by arranging the mixed powder in a container and holding the mixed powder at a predetermined sintering temperature at a predetermined sintering pressure.
  • This container is made of a refractory metal such as tantalum and niobium in order to prevent impurities from being mixed into the mixed powder (sintered body).
  • the sintering step S3 in the present embodiment includes a step S31 for sintering the mixed powder and a step S32 for reducing dislocations in diamond particles, which will be described later.
  • the mixed powder is sintered at a sintering pressure of 4 GPa or more and less than 5 GPa and a sintering temperature of 1400 ° C. or more and 1550 ° C. or less for a sintering time of 15 minutes or more and 60 minutes or less. do.
  • the route from the state of normal temperature (23 ⁇ 5 ° C.) and atmospheric pressure to the state of the sintering pressure and the sintering temperature is not particularly limited.
  • the high-pressure and high-temperature generator used in the method for manufacturing a diamond sintered body of the present embodiment is not particularly limited as long as it can obtain the desired pressure and temperature conditions.
  • the high-pressure and high-temperature generator is preferably a belt-type high-pressure and high-temperature generator.
  • the container for storing the mixed powder is not particularly limited as long as it is a high-pressure and high-temperature resistant material, and for example, tantalum (Ta), niobium (Nb) and the like are preferably used.
  • the mixed powder is first placed in a capsule made of a refractory metal such as Ta or Nb, heated in a vacuum and sealed, and then the mixed powder is used. Remove adsorbed gas and air. After that, it is preferable to perform the step S31 for sintering the mixed powder described above and the step S32 for reducing dislocations in the diamond particles described later. For example, after the step S31 for sintering the mixed powder described above, it is preferable to carry out the step S32 for continuously reducing dislocations in the diamond particles as it is without taking out the mixed powder from the capsule made of refractory metal. ..
  • the sintering pressure is preferably 4 GPa or more and less than 5 GPa, and more preferably 4.5 GPa or more and less than 5 GPa.
  • the sintering temperature is preferably 1400 ° C. or higher and 1550 ° C. or lower, and more preferably 1450 ° C. or higher and 1550 ° C. or lower.
  • the sintering time is preferably 15 minutes or more and 60 minutes or less, and more preferably 15 minutes or more and 20 minutes or less.
  • step S32 for reducing dislocations in diamond particles the mixed powder is heated at a holding pressure of 6.5 GPa or more and 8 GPa or less and a holding temperature of 1600 ° C. or more and 1900 ° C. or less for a holding time of 50 minutes or more and 190 minutes or less. This reduces dislocations in the diamond particles.
  • this step promotes the dissolution / reprecipitation reaction of diamond, the present inventors believe that a diamond sintered body having few dislocations can be obtained because the reprecipitated diamond particles have few dislocations.
  • the holding pressure is preferably 6.5 GPa or more and 8 GPa or less, and more preferably 6.5 GPa or more and 7 GPa or less.
  • the holding temperature is preferably 1600 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower, and more preferably 1600 ° C. or higher and 1700 ° C. or lower.
  • the holding time is preferably 50 minutes or more and 190 minutes or less, and more preferably 60 minutes or more and 180 minutes or less.
  • the diamond sintered body obtained in the sintering step S3 is processed to form the shape of the cutting edge portion 20. Further, the cutting edge portion 20 is attached to the base material 10. In this way, the cutting insert 100 can be obtained.
  • processing is performed on the flank surface 20b and the rake surface 20a of the cutting edge portion 20.
  • processing with a reduced processing load is performed on the flank surface 20b or the rake surface 20a, which is the surface to be processed.
  • the processing load is reduced, for example, low-power laser processing, polishing processing with a reduced processing load, or the like can be used.
  • the dislocation density of the diamond particles on the flank surface 20b is 8 ⁇ 10 15 / m 2 or less, which is smaller than the conventional one. Therefore, the dislocation density of the diamond particles constituting the flank surface 20b is increased. The decrease in strength due to the above is suppressed. As a result, the wear resistance of the flank surface 20b is improved, so that the life of the cutting insert 100 is improved.
  • the dislocation density in a part of the rake face 20a of the cutting insert 100 10 ⁇ 10 15 / m 2 or less
  • the amount of crater wear on the rake face 20a can be reduced.
  • the surface roughness Ra of the rake face 20a 120 nm or less
  • the tool life can be further improved.
  • the surface roughness Ra of the rake face 20a to 55 nm or less, the effect of improving the tool life can be further increased.
  • Tables 1 and 2 show the conditions of the sample which is the cutting edge portion made of the diamond sintered body subjected to the cutting test. As shown in Table 1, samples 1 to 17 were provided for the cutting test.
  • condition A1 is that the dislocation density in a part of the flank of each sample is 8 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • Condition A2 is that the dislocation density of the diamond sintered body on a part of the flank is 7 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • condition A3 is that the dislocation density of the diamond sintered body on a part of the flank is 6 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • Condition B1 is that the average particle size of the diamond particles in each sample is 0.1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the condition C1 is that the content of diamond particles in each sample is 80% by volume or more and 99% by volume or less.
  • the condition D1 is that the surface roughness Ra on a part of the rake face of each sample is 120 nm or less.
  • the condition D2 is that the surface roughness Ra on a part of the rake face of each sample is 55 nm or less.
  • the condition E1 is that the dislocation density in a part of the rake face of each sample is 10 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • the condition E2 is that the dislocation density in a part of the rake face is 6 ⁇ 10 15 / m 2 or less.
  • Conditions A1 were satisfied in samples 1, 2, 4, 5, 6, 8 to 17.
  • Conditions A2 were also satisfied in Samples 1, 4, 5, 8 to 17.
  • Conditions A3 were also satisfied in Samples 1, 4, 5, 8 to 11.
  • Conditions E1 were all satisfied in samples 1 to 17.
  • Conditions E2 were also satisfied in Samples 1 to 3 and 8 to 17.
  • Sample 13 did not meet condition B1.
  • Samples 14 and 17 did not meet condition C1.
  • Samples 10 and 11 did not satisfy the condition D1.
  • ⁇ Test method> The first test method, the second test method, and the third test method were used for the cutting test.
  • the first test method was used to evaluate Samples 1 to 7
  • the second test method was used to evaluate Samples 8 to 11
  • the third test method was used to evaluate Samples 12 to 17.
  • Table 3 shows the details of the first test method, the second test method, and the third test method.
  • Table 4 shows the results of the cutting test. As shown in Table 4, Samples 1, 2, 4-6, 8-12, 15, 16 showed a relatively long tool life. On the other hand, in Samples 3, 7, 13, 14, and 17, the cutting edge portion 20 was chipped at the initial stage of cutting (hereinafter referred to as "initial chipping").
  • the conditions A1, the condition B1 and the condition C1 were satisfied in the samples 1, 2, 4 to 6, 8 to 12, 15 and 16, while the conditions A1 and the conditions A1 in the samples 3, 7, 13, 14 and 17 were satisfied.
  • One of the condition B1 and the condition C1 was not satisfied. From this comparison, it was clarified that the tool life of the cutting insert 100 is improved by satisfying the three conditions A1, B1 and C1.
  • the tool life of the sample 4 satisfying the condition D2 is longer than the tool life of the sample 5 satisfying the condition D1 but not satisfying the condition D2. From this comparison, it became clear that the tool life of the cutting insert 100 is further improved by further satisfying the condition D2.

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Abstract

切削工具は、すくい面と、逃げ面と、当該すくい面および当該逃げ面を繋ぐ刃先稜線である切れ刃とを有する切削工具である。切削工具において、切れ刃に隣接するすくい面の一部および逃げ面の一部はダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド焼結体により構成される。逃げ面の一部における転位密度は８×１０１５／ｍ２以下である。ダイヤモンド粒子の平均粒径は０．１μｍ以上５０μｍ以下である。ダイヤモンド焼結体におけるダイヤモンド粒子の含有率は８０体積パーセント以上９９体積パーセント以下である。

Description

切削工具
　本開示は、切削工具に関する。本出願は、２０２０年１１月３０日に出願した日本特許出願である特願２０２０－１９８３９２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。
　従来、ダイヤモンド焼結体を適用した切削工具が知られている。たとえば、特開２００５－２３９４７２号公報（特許文献１）には、平均粒径が２μｍ以下の焼結ダイヤモンド粒子と、残部の結合相とを備えた高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体であって、前記ダイヤモンド焼結体中の前記焼結ダイヤモンド粒子の含有率は８０体積パーセント以上９８体積パーセント以下であり、前記結合相中の含有率が０．５質量パーセント以上５０質量パーセント未満であるチタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素と、前記結合相中の含有率が５０質量パーセント以上９９．５質量パーセント未満であるコバルトとを前記結合相は含み、前記チタン、ジルコニウム、ハフニウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、クロム、およびモリブデンからなる群より選ばれる少なくとも１種以上の元素の一部または全部が平均粒径０．８μｍ以下の炭化物粒子として存在し、前記炭化物粒子の組織は不連続であり、隣り合う前記ダイヤモンド粒子同士は互いに結合していることを特徴とする、高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体が開示されている。
特開２００５－２３９４７２号公報
　本開示の切削工具は、すくい面と、逃げ面と、当該すくい面および当該逃げ面を繋ぐ刃先稜線とを有する切削工具である。切削工具において、刃先稜線に隣接するすくい面の一部および逃げ面の一部はダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド焼結体により構成される。逃げ面の一部における転位密度は８×１０１５／ｍ２以下である。ダイヤモンド粒子の平均粒径は０．１μｍ以上５０μｍ以下である。ダイヤモンド焼結体におけるダイヤモンド粒子の含有率は８０体積パーセント以上９９体積パーセント以下である。
図１は、切削インサート１００の平面図である。 図２は、切削インサート１００の斜視図である。 図３は、切削インサート１００の刃先部２０を示す拡大斜視模式図である。 図４は、図３に示した刃先部２０の拡大側面模式図である。 図５は、切削インサートとして用いられる刃先部２０を示す斜視模式図である。 図６は、切削インサートの製造方法を示す工程図である。
[本開示が解決しようとする課題]
　特許文献１のダイヤモンド焼結体は、切削工具等に適用すると、逃げ面の摩耗が進行し工具寿命が短くなる場合がある。本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、工具寿命が改善された切削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、工具寿命が改善された切削工具が得られる。
　[実施形態の概要]
　最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
　（１）　一実施形態に係る切削工具は、すくい面と、逃げ面と、当該すくい面および当該逃げ面を繋ぐ刃先稜線とを有する切削工具である。切削工具において、刃先稜線に隣接するすくい面の一部および逃げ面の一部はダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド焼結体により構成される。逃げ面の一部における転位密度は８×１０１５／ｍ２以下である。ダイヤモンド粒子の平均粒径は０．１μｍ以上５０μｍ以下である。ダイヤモンド焼結体におけるダイヤモンド粒子の含有率は８０体積パーセント以上９９体積パーセント以下である。
　上記（１）の切削工具によると、逃げ面におけるダイヤモンド粒子の強度低下が抑制されることで、逃げ面の耐摩耗性が向上する。この結果、切削工具の寿命が改善される。
　（２）　上記（１）の切削工具において、逃げ面の一部におけるダイヤモンド焼結体の転位密度は７×１０１５／ｍ２以下であってもよい。
　上記（２）の切削工具によると、工具寿命をさらに改善することができる。
　（３）　上記（１）または（２）の切削工具において、ダイヤモンド焼結体は結合材を含んでいてもよい。結合材は、単体金属、合金、及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。単体金属、合金及び金属間化合物は、周期表の第４族元素、周期表の第５族元素、周期表の第６族元素、鉄、アルミニウム、珪素、コバルト及びニッケルからなる群より選択された少なくとも１種の金属元素を含んでいてもよい。
　（４）　上記（１）または（２）の切削工具において、ダイヤモンド焼結体は結合材を含んでいてもよい。結合材は、化合物、及び、当該化合物由来の固溶体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。化合物は、単体金属、合金及び金属間化合物からなる群から選択された少なくとも１種と、窒素、炭素及び酸素からなる群から選択される少なくとも１種とからなっていてもよい。単体金属、合金及び金属間化合物は、周期表の第４族元素、周期表の第５族元素、周期表の第６族元素、鉄、アルミニウム、珪素、コバルト及びニッケルからなる群より選択された少なくとも１種の金属元素を含んでいてもよい。
　（５）　上記（３）または（４）の切削工具において、結合材がコバルトを含んでいてもよい。
　（６）　上記（１）～（５）の切削工具において、すくい面の一部における表面粗さＲａは、１２０ｎｍ以下であってもよい。
　上記（６）の切削工具によると、工具寿命をさらに改善することができる。
　（７）　上記（１）～（６）の切削工具において、すくい面の一部における転位密度は１０×１０１５／ｍ２以下であってもよい。
　上記（７）の切削工具によると、すくい面におけるクレータ摩耗の摩耗量を低減できる。このため、工具寿命をさらに改善することができる。
　上記切削工具において、逃げ面の一部における転位密度は、すくい面の一部における転位密度以下であってもよく、すくい面の一部における転位密度未満であってもよい。
　（８）　上記（１）～（７）の切削工具は、ダイヤモンド焼結体を保持する基材を備えていてもよい。
　上記（８）の切削工具によると、刃先稜線を含む部分をダイヤモンド焼結体によって構成する一方、他の部分である基材を金属材料などダイヤモンド焼結体より安価な材料により構成することができる。このため、切削工具の製造コストを低減できる。
　（９）　上記（１）～（７）の切削工具において、すくい面の全体および逃げ面の全体がダイヤモンド焼結体により構成されていてもよい。
　上記（９）の切削工具によると、工具寿命に関わるすくい面および逃げ面の全面をダイヤモンド焼結体によって構成することで、工具寿命を確実に改善できる。
　[実施形態の詳細]
　本開示の実施形態の詳細を、図面を参照しながら説明する。以下の図面においては、同一又は相当する部分に同一の参照符号を付し、重複する説明は繰り返さないものとする。
　実施形態に係る切削工具は、例えば、切削インサート１００である。実施形態に係る切削工具は切削インサート１００に限られないが、以下においては、切削インサート１００を実施形態に係る切削工具の例として説明を行う。
　（実施形態に係る切削工具の構成）
　切削インサート１００の構成を説明する。
　＜切削インサート１００の概略構成＞
　図１は、切削インサート１００の平面図である。図２は、切削インサート１００の斜視図である。図３は、切削インサート１００の刃先部２０を示す拡大斜視模式図である。図４は、図３に示した刃先部２０の拡大側面模式図である。
　図１及び図２に示されるように、切削インサート１００は、基材１０と、ダイヤモンド焼結体としての刃先部２０とを有している。切削インサート１００は、平面視において多角形形状（例えば、三角形形状）である。多角形形状（三角形形状）は、厳密な多角形形状（三角形形状）でなくてもよい。より具体的には、切削インサート１００の平面視におけるコーナは、丸まっていてもよい。
　基材１０は、平面視において多角形形状（例えば、三角形形状）である。基材１０は、頂面１０ａと、底面１０ｂと、側面１０ｃとを有している。頂面１０ａ及び底面１０ｂは、基材１０の厚さ方向における端面である。底面１０ｂは、基材１０の厚さ方向における頂面１０ａの反対面である。側面１０ｃは、頂面１０ａ及び底面１０ｂに連なっている面である。
　頂面１０ａは、取り付け部１０ｄを有している。取り付け部１０ｄは、平面視において、頂面１０ａのコーナに位置している。取り付け部１０ｄにおける頂面１０ａと底面１０ｂとの間の距離は、取り付け部１０ｄ以外における頂面１０ａと底面１０ｂとの間の距離よりも小さくなっている。すなわち、取り付け部１０ｄと取り付け部１０ｄ以外の頂面１０ａの部分との間には、段差がある。
　基材１０には、貫通穴１１が形成されている。貫通穴１１は、基材１０を厚さ方向に貫通している。貫通穴１１は、平面視における基材１０の中央に形成されている。切削インサート１００は、例えば、貫通穴１１に固定部材（図示せず）が挿入されるとともに、当該固定部材が工具ホルダ（図示せず）に締結されることにより、切削加工に供される。
　基材１０は、例えば、超硬合金により形成されている。超硬合金は、炭化物粒子及び結合材を焼結した複合材料である。この炭化物粒子は、例えば、炭化タングステン、炭化チタン、炭化タンタル等の粒子である。この結合材は、例えば、コバルト、ニッケル、鉄等である。但し、基材１０は、超硬合金以外の材料により形成されてもよい。
　刃先部２０は、取り付け部１０ｄに取り付けられている。刃先部２０は、例えばろう付けにより、基材１０に取り付けられている。刃先部２０は、すくい面２０ａと、逃げ面２０ｂと、切れ刃２０ｃとを有している。すくい面２０ａは、取り付け部１０ｄ以外の頂面１０ａの部分に連なっている。逃げ面２０ｂは、側面１０ｃに連なっている。切れ刃２０ｃは、すくい面２０ａと逃げ面２０ｂとの稜線に形成されている。
　＜刃先部２０を構成している焼結体の詳細構成＞
　刃先部２０は、ダイヤモンド粒子と、結合材とを含む焼結体により形成されている。異なる観点から言えば、刃先部２０において、刃先稜線である切れ刃２０ｃに隣接するすくい面２０ａの一部および逃げ面２０ｂの一部はダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド焼結体により構成される。
　ダイヤモンド焼結体の転位密度：
　逃げ面２０ｂの一部における転位密度は８×１０１５／ｍ２以下である。逃げ面２０ｂの一部におけるダイヤモンド焼結体（具体的にはダイヤモンド粒子）の転位密度は７×１０１５／ｍ２以下であってもよい。すくい面２０ａの一部における転位密度は１０×１０１５／ｍ２以下であってもよい。逃げ面２０ｂの一部における転位密度は、すくい面２０ａの一部における転位密度以下であってもよく、すくい面２０ｂの一部における転位密度未満であってもよい。
　ダイヤモンド粒子の転位密度が８×１０１５／ｍ２以下であることによって、ダイヤモンド粒子の亀裂の発生を抑制し、強度低下が抑制されて耐摩耗性に優れるダイヤモンド焼結体となる。また、上記ダイヤモンド焼結体は、熱伝導率が比較的高い。そのため、切削加工時の刃先の温度上昇により発生する熱摩耗を抑制できる。なお、ダイヤモンド粒子の転位密度が８．１×１０１３／ｍ２未満であるダイヤモンド焼結体は、製造できないことを本発明者らは確認している。逃げ面２０ｂの一部における転位密度は、８．１×１０１３／ｍ２以上８×１０１５／ｍ２以下であってもよく、８．１×１０１３／ｍ２以上７×１０１５／ｍ２以下であってよい。すくい面２０ａの一部における転位密度は８．１×１０１３／ｍ２以上１０×１０１５／ｍ２以下であってもよい。
　従来、ダイヤモンド焼結体におけるダイヤモンド粒子の転位密度と、当該ダイヤモンド焼結体の物性との相関関係については着目されていなかった。そこで本発明者らは、ダイヤモンド焼結体におけるダイヤモンド粒子の転位密度と、ダイヤモンド焼結体の耐摩耗性との関係について鋭意調査を行った。その結果、従来から存在するダイヤモンド焼結体に比べて、ダイヤモンド粒子の転位密度を低くすると、切削加工時の摩耗を抑制できることを初めて見出した。この理由は、当該転位密度を減らしたことで切削加工時に発生する熱を効果的にダイヤモンド焼結体全体に伝えることができ、発熱によるダイヤモンド焼結体の摩耗を抑制することが出来たためと考えられる。なお、この調査によって、従来のダイヤモンド焼結体（例えば、特許文献１に記載のダイヤモンド焼結体）は、ダイヤモンド粒子の転位密度が１．０１×１０１６／ｍ２以上１．１８×１０１６／ｍ２未満であることが明らかになっている。
　ここで、本実施形態において逃げ面２０ｂの一部における転位密度の測定位置は、図３および図４に示すように刃先稜線である切れ刃２０ｃに隣接する位置である。具体的には、切れ刃２０ｃの任意の位置２０ｃａから、すくい面２０ａと垂直方向に距離Ｌ（具体的には１００μｍ）離れた位置に仮想点２０ｃｂを設定する。当該仮想点２０ｃｂから、すくい面２０ａと平行であって切れ刃２０ｃの任意の位置２０ｃａにおける接線と垂直な方向に直線を引く。当該直線と逃げ面２０ｂとの交点２０ｃｃを転位密度の測定位置とする。
　また、刃先部２０のすくい面２０ａの一部について転位密度を測定する場合、すくい面２０ａにおいて切れ刃２０ｃから一定の距離（具体的には１００μｍ）離れた位置に切れ刃２０ｃに沿った仮想線を引き、当該仮想線上の任意の位置を測定位置とする。
　本明細書において、ダイヤモンド焼結体の転位密度は大型放射光施設（例えば、九州シンクロトロン光研究センター（佐賀県））において測定される。具体的には下記の方法で測定される。
　ダイヤモンド焼結体からなる試験体としての刃先部２０を準備する。刃先部２０において上述した測定位置を含む試験体の観察面（すくい面２０ａおよびひげ面２０ｂ）を平均粒径３μｍのダイヤモンドスラリーを用いて鏡面研磨した後、塩酸に７２時間浸漬する。これにより、当該試験体の観察面において結合相は塩酸に溶解し、ダイヤモンド粒子が残る。
　該試験体の測定位置について、下記の条件でＸ線回折測定を行い、ダイヤモンドの主要な方位である（１１１）、（２２０）、（３１１）、（３３１）、（４２２）、（４４０）、（５３１）の各方位面からの回折ピークのラインプロファイルを得る。
　Ｘ線源：放射光
　装置条件：検出器ＮａＩ（適切なＲＯＩにより蛍光をカットする。）
　エネルギー：１８ｋｅＶ（波長：０．６８８８Å）
　分光結晶：Ｓｉ（１１１）
　入射スリット：幅３ｍｍ×高さ０．５ｍｍ
　受光スリット：ダブルスリット（幅３ｍｍ×高さ０．５ｍｍ）
　ミラー：白金コート鏡
　入射角：２．５ｍｒａｄ
　走査方法：２θ－θｓｃａｎ
　測定ピーク：ダイヤモンドの（１１１）、（２２０）、（３１１）、（３３１）、（４２２）、（４４０）、（５３１）の７本。ただし、集合組織、配向などによりプロファイルの取得が困難な場合は、その面指数のピークを除く。
　測定条件：各測定ピークに対応する半値全幅中に、測定点が９点以上となるようにする。ピークトップ強度は２０００ｃｏｕｎｔｓ以上とする。ピークの裾も解析に使用するため、測定範囲は半値全幅の１０倍程度とする。
　上記のＸ線回折測定により得られるラインプロファイルは、試験体の不均一ひずみなどの物理量に起因する真の拡がりと、装置起因の拡がりの両方を含む形状となる。不均一ひずみ及び結晶子サイズを求めるために、測定されたラインプロファイルから、装置起因の成分を除去し、真のラインプロファイルを得る。真のラインプロファイルは、得られたラインプロファイルおよび装置起因のラインプロファイルを擬Ｖｏｉｇｔ関数によりフィッティングし、装置起因のラインプロファイルを差し引くことにより得る。装置起因の回折線拡がりを除去するための標準サンプルとしては、ＬａＢ６を用いる。また、平行度の高い放射光を用いる場合は、装置起因の回折線拡がりは０とみなすこともできる。
　得られた真のラインプロファイルを修正Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌ法及び修正Ｗａｒｒｅｎ－Ａｖｅｒｂａｃｈ法を用いて解析することによって転位密度を算出する。修正Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌ法及び修正Ｗａｒｒｅｎ－Ａｖｅｒｂａｃｈ法は、転位密度を求めるために用いられている公知のラインプロファイル解析法である。
　修正Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌ法の式は、下記式（Ｉ）で示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記式（Ｉ）において、ΔＫはラインプロファイルの半値幅を示す。Ｄは結晶子サイズを示す。Ｍは配置パラメータを示す。ｂはバーガースベクトルを示す。ρは転位密度を示す。Ｋは散乱ベクトルを示す。Ｏ（Ｋ２Ｃ）はＫ２Ｃの高次項を示す。Ｃはコントラストファクターの平均値を示す。
　上記式（Ｉ）におけるＣは、下記式（ＩＩ）で表される。
　Ｃ＝Ｃｈ００［１－ｑ（ｈ２ｋ２＋ｈ２ｌ２＋ｋ２ｌ２）／（ｈ２＋ｋ２＋ｌ２）２］　（ＩＩ）
　上記式（ＩＩ）において、らせん転位と刃状転位におけるそれぞれのコントラストファクターＣｈ００およびコントラストファクターに関する係数ｑは、計算コードＡＮＩＺＣを用い、すべり系が＜１１０＞｛１１１｝、弾性スティフネスＣ１１が１０７６ＧＰａ、Ｃ１２が１２５ＧＰａ、Ｃ４４が５７６ＧＰａとして求める。上記式（ＩＩ）中、ｈ、ｋ及びｌは、それぞれダイヤモンドのミラー指数（ｈｋｌ）に相当する。コントラストファクターＣｈ００は、らせん転位０．１８３であり、刃状転位０．２０４である。コントラストファクターに関する係数ｑは、らせん転位１．３５であり、刃状転位０．３０である。なお、らせん転位比率は０．５、刃状転位比率は０．５に固定する。
　また、転位と不均一ひずみとの間にはコントラストファクターＣを用いて下記式（ＩＩＩ）の関係が成り立つ。下記式（ＩＩＩ）において、Ｒｅは転位の有効半径を示す。ε（Ｌ）は、不均一ひずみを示す。
　＜ε（Ｌ）２＞＝（ρＣｂ２／４π）ｌｎ（Ｒｅ／Ｌ）　（ＩＩＩ）
　上記式（ＩＩＩ）の関係と、Ｗａｒｒｅｎ－Ａｖｅｒｂａｃｈの式より、下記式（ＩＶ）の様に表すことができ、修正Ｗａｒｒｅｎ－Ａｖｅｒｂａｃｈ法として、転位密度ρ及び結晶子サイズを求めることができる。下記式（ＩＶ）において、Ａ（Ｌ）はフーリエ級数を示す。ＡＳ（Ｌ）は結晶子サイズに関するフーリエ級数を示す。Ｌはフーリエ長さを示す。
　ｌｎＡ（Ｌ）＝ｌｎＡＳ（Ｌ）－（πＬ２ρｂ２／２）ｌｎ（Ｒｅ／Ｌ）（Ｋ２Ｃ）＋Ｏ（Ｋ２Ｃ）２　（ＩＶ）
　修正Ｗｉｌｌｉａｍｓｏｎ－Ｈａｌｌ法及び修正Ｗａｒｒｅｎ－Ａｖｅｒｂａｃｈ法の詳細は、“Ｔ．Ｕｎｇａｒ　ａｎｄ　Ａ．Ｂｏｒｂｅｌｙ，“Ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　ｃｏｎｔｒａｓｔ　ｏｎ　ｘ－ｒａｙ　ｌｉｎｅ　ｂｒｏａｄｅｎｉｎｇ：Ａ　ｎｅｗ　ａｐｐｒｏａｃｈ　ｔｏ　ｌｉｎｅ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ”Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，ｖｏｌ．６９，ｎｏ．２１，ｐ．３１７３，１９９６．”及び“Ｔ．Ｕｎｇａｒ，Ｓ．Ｏｔｔ，Ｐ．Ｓａｎｄｅｒｓ，Ａ．Ｂｏｒｂｅｌｙ，Ｊ．Ｗｅｅｒｔｍａｎ，“Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ，ｇｒａｉｎ　ｓｉｚｅ　ａｎｄ　ｐｌａｎａｒ　ｆａｕｌｔｓ　ｉｎ　ｎａｎｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ｃｏｐｐｅｒ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ　ｂｙ　ｈｉｇｈ　ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ　Ｘ－ｒａｙ　ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ａ　ｎｅｗ　ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ　ｏｆ　ｐｅａｋ　ｐｒｏｆｉｌｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ”Ａｃｔａ　Ｍａｔｅｒ．，ｖｏｌ．４６，ｎｏ．１０，ｐｐ．３６９３－３６９９，１９９８．”に記載されている。
　同一の試料においてダイヤモンド粒子の転位密度を測定する限り、測定範囲の選択箇所を変更して複数回算出しても、測定結果のばらつきはほとんどないことを本発明者らは確認している。すなわち、任意に測定視野を設定しても恣意的にはならないと本発明者らは考えている。
　本実施形態において、ダイヤモンド焼結体は結合材を含む。結合材は、単体金属、合金、及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。単体金属、合金及び金属間化合物は、周期表の第４族元素、周期表の第５族元素、周期表の第６族元素、鉄、アルミニウム、珪素、コバルト及びニッケルからなる群（以下、「群Ａ」とも記す。）より選択された少なくとも１種の金属元素を含んでいてもよい。
　また、結合材は、化合物、及び、当該化合物由来の固溶体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含んでいてもよい。化合物は、単体金属、合金及び金属間化合物からなる群から選択された少なくとも１種と、窒素、炭素及び酸素からなる群（以下、「群Ｂ」とも記す。）から選択される少なくとも１種とからなっていてもよい。単体金属、合金及び金属間化合物は、周期表の第４族元素、周期表の第５族元素、周期表の第６族元素、鉄、アルミニウム、珪素、コバルト及びニッケルからなる群より選択された少なくとも１種の金属元素を含んでいてもよい。
　換言すると、上記結合材は、下記の（ａ）から（ｆ）のいずれかの形態とすることができる。
　（ａ）上記結合材は、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素を含む単体金属、合金、及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる。
　（ｂ）上記結合材は、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素を含む単体金属、合金、及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。
　（ｃ）上記結合材は、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素と、群Ｂより選ばれる少なくとも１種の非金属元素とからなる化合物、及び、上記化合物由来の固溶体からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる。
　（ｄ）上記結合材は、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素と、群Ｂより選ばれる少なくとも１種の非金属元素とからなる化合物、及び、上記化合物由来の固溶体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。
　（ｅ）上記結合材は、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素を含む単体金属、合金、及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種、並びに、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素と、群Ｂより選ばれる少なくとも１種の非金属元素とからなる化合物、及び、上記化合物由来の固溶体からなる群より選ばれる少なくとも１種からなる。
　（ｆ）上記結合材は、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素を含む単体金属、合金、及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種、並びに、群Ａより選ばれる少なくとも１種の金属元素と、群Ｂより選ばれる少なくとも１種の非金属元素とからなる化合物、及び、上記化合物由来の固溶体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含む。
　周期表の第４族元素は、例えば、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）及びハフニウム（Ｈｆ）を含む。周期表の第５族元素は、例えば、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）及びタンタル（Ｔａ）を含む。周期表の第６族元素は、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）及びタングステン（Ｗ）を含む。
　本実施形態の一側面において、上記結合材は、コバルト、チタン、鉄、タングステン及び硼素からなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、コバルトを含むことがより好ましい。結合材は、コバルトに加え、チタンを含んでいてもよい。結合材中において最も含有量の多い成分は、コバルトであることが好ましい。
　ダイヤモンド焼結体に含まれる結合材の組成は、上述したＳＥＭ付帯のＥＤＸにより特定することができる。
　刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の平均粒径は、０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましい。ダイヤモンド粒子の平均粒径は、０．２μｍ以上４０μｍ以下であってもよい。ダイヤモンド粒子の平均粒径が０．１μｍ以上であることによって、ダイヤモンド粒子が緻密に焼結され、耐欠損性に優れるダイヤモンド焼結体となる。ダイヤモンド粒子の平均粒径が５０μｍ以下であることによって、異方性が無く、切削工具の刃先として用いた場合切削安定性に優れるダイヤモンド焼結体となる。
　本実施形態において、ダイヤモンド粒子の平均粒径とは、任意に選択された５箇所の各測定視野において、複数のダイヤモンド粒子のメジアン径ｄ５０をそれぞれ測定し、これらの平均値を算出することにより得られた値を意味する。具体的に、刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の平均粒径は、以下の方法により算出される。
　刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の平均粒径の算出においては、第１に、刃先部２０の任意の位置から、断面を含む試料が切り出される。この試料の切り出しは、例えば、集束イオンビーム装置、クロスポリッシャ装置等を用いて行われる。
　第２に、切り出された試料の断面が、走査型電子顕微鏡（Ｓｃａｎｎｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＳＥＭ）により観察される。この観察により、切り出された試料の断面における反射電子像（以下「ＳＥＭ画像」ととする）が得られる。ＳＥＭによる観察では、測定視野内に１００個以上のダイヤモンド粒子が含まれるように倍率が調整される。ＳＥＭ画像は、切り出された試料の断面内の５箇所で取得される。
　第３に、ＳＥＭ画像に対して画像処理を行うことにより、測定視野内に含まれているダイヤモンド粒子の粒径の分布を取得する。この画像処理は、例えば、三谷商事株式会社製のＷｉｎ　ＲＯＯＦ　ｖｅｒ．７．４．５、ＷｉｎＲＯＯＦ２０１８等を用いて行われる。各々のダイヤモンド粒子の粒径は、画像処理の結果として得られた各々のダイヤモンド粒子の面積から円相当径を算出することにより得られる。なお、ダイヤモンド粒子の粒径の分布の取得に際して、一部が測定視野外にあるダイヤモンド粒子は、考慮されない。
　第４に、上記のようにして得られた測定視野内に含まれているダイヤモンド粒子の粒径の分布から、測定視野内に含まれているダイヤモンド粒子のメジアン径ｄ５０が決定される。この決定されたメジアン径ｄ５０を５つのＳＥＭ画像について平均した値が、刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の平均粒径であると見做される。
　刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の含有率（体積パーセント）は、８０体積パーセント以上９９体積パーセント以下であることが好ましい。ダイヤモンド焼結体におけるダイヤモンド粒子の含有率（体積パーセント）は、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）（日本電子社製の「ＪＳＭ－７８００Ｆ」（商品名））付帯のエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）（Ｏｃｔａｎｅ　Ｅｌｅｃｔ（オクタンエレクト）　ＥＤＳ　システム）（以下「ＳＥＭ－ＥＤＸ」とも記す。）を用いて、ダイヤモンド焼結体に対し、組織観察、元素分析等を実施することによって確認することができる。具体的には、刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の含有率は、以下の方法により算出される。
　刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の含有率（割合）の算出においては、第１に、刃先部２０の任意の位置から、断面を含む試料が切り出される。この試料の切り出しは、例えば、集束イオンビーム装置、クロスポリッシャ装置等を用いて行われる。
　第２に、切り出された試料の断面が、ＳＥＭにより観察される。この観察により、切り出された試料の断面におけるＳＥＭ画像が得られる。ＳＥＭによる観察では、測定視野内に１００個以上のダイヤモンド粒子が含まれるように倍率が調整される。ＳＥＭ画像は、切り出された試料の断面内の５箇所で取得される。
　第３に、ＳＥＭ画像に対して画像処理を行うことにより、測定視野内に含まれているダイヤモンド粒子の割合を算出する。この画像処理は、例えば、三谷商事株式会社製のＷｉｎ　ＲＯＯＦ　ｖｅｒ．７．４．５、ＷｉｎＲＯＯＦ２０１８等を用いてＳＥＭ画像の二値化処理を行うことにより行われる。二値化処理後のＳＥＭ画像における暗視野は、ダイヤモンド粒子が存在する領域に対応する。この暗視野の面積を測定領域の面積で除した値が、刃先部２０を構成している焼結体中におけるダイヤモンド粒子の体積比率であると見做される。
　本実施形態の切削工具において、刃先部２０でのすくい面２０ａの一部における表面粗さＲａは、１２０ｎｍ以下であってもよい。すくい面２０ａの一部における表面粗さＲａは、５５ｎｍ以下であってもよい。表面粗さＲａは、たとえばレーザ顕微鏡を用いて測定できる。表面粗さＲａの測定位置は、転位密度の測定位置と同じ位置である。
　本明細書において、「表面粗さＲａ」とは、ＪＩＳ　Ｂ　０６０１に規定される算術平均粗さＲａをいい、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの距離（偏差の絶対値）を合計し平均した値と定義される。
　＜変形例＞
　本実施形態に係る切削工具は、図１から図４に示した切削インサート１００と異なり、切削工具全体がダイヤモンド焼結体により構成されていてもよい。図５は、切削インサートとして用いられる刃先部２０を示す斜視模式図である。図５に示す刃先部２０は、全体がダイヤモンド焼結体により構成されるとともに、当該刃先部２０自体が切削インサートとして利用される。異なる観点から言えば、図５に示した切削工具は、すくい面２０ａの全体および逃げ面２０ｂの全体がダイヤモンド焼結体により構成されている。
　＜切削インサートの製造方法＞
　本実施形態の切削工具としての切削インサート１００を実現するためには、刃先部２０となるべきダイヤモンド焼結体として、転位密度が十分低いダイヤモンド焼結体を得るとともに、当該ダイヤモンド焼結体に対して逃げ面２０ｂまたはすくい面２０ａを形成するための加工工程において、ダイヤモンド焼結体に対する加工負荷を減らして転位密度が高くなることを避けるような加工を行う、といった対応が必要となる。以下、切削インサート１００の製造方法の一例を説明する。図６は、切削インサート１００の製造方法を示す工程図である。図６に示されるように、刃先部２０を含む切削インサート１００の製造方法は、刃先部２０を構成している焼結体の製造工程である粉末準備工程Ｓ１、粉末混合工程Ｓ２および焼結工程Ｓ３と、逃げ面２０ｂおよびすくい面２０ａに対する加工および刃先部２０を基材１０に固定する工程など含む加工工程Ｓ４と、を有している。
　粉末準備工程Ｓ１では、ダイヤモンド粒子の原料粉末（以下「ダイヤモンド粉末」とも記す。）と結合材の原料粉末（以下、「結合材原料粉末」とも記す。）とを準備する。ダイヤモンド粉末は、特に限定されず、公知のダイヤモンド粒子を原料粉末として用いることができる。
　ダイヤモンド粉末の平均粒径は、特に限定されず、例えば、０．１μｍ以上５０μｍ以下とすることができる。
　結合材原料粉末は、特に限定されず、結合材を構成する元素を含む粉末であればよい。結合材原料粉末としては、例えば、コバルトの粉末、チタンの粉末等が挙げられる。結合材原料粉末は、目的とする結合相の組成に応じて、１種の粉末を単独で用いてもよいし、複数種の粉末を組み合わせて用いてもよい。
　粉末混合工程Ｓ２では、ダイヤモンド粉末および結合材原料粉末の混合が行われる。この混合は、例えば、アトライタ又はボールミルを用いて行われる。但し、混合方法は、これらに限られるものではない。混合する方法は、湿式でもよいし、乾式でもよい。以下においては、ダイヤモンド粉末、結合材粉末及び硼素粉末の混合されたものを、「混合粉末」とする。このとき、上記ダイヤモンド粉末と上記結合材原料粉末とは、ダイヤモンド焼結体中におけるダイヤモンド粒子の含有率が上述の範囲内となるように、任意の配合比率にて混合してもよい。
　焼結工程Ｓ３では、混合粉末に対して、焼結が行われる。この焼結は、混合粉末を容器内に配置するととともに、所定の焼結圧力において混合粉末を所定の焼結温度で保持することにより行われる。この容器は、混合粉末（焼結体）への不純物の混入を防止するために、タンタル、ニオブ等の高融点金属により形成されている。本実施形態における焼結工程Ｓ３は、混合粉末を焼結する工程Ｓ３１と、後述するダイヤモンド粒子における転位を減少させる工程Ｓ３２とを含む。
　混合粉末を焼結する工程Ｓ３１では、４ＧＰａ以上５ＧＰａ未満の焼結圧力、１４００℃以上１５５０℃以下の焼結温度で、１５分以上６０分以下の焼結時間の間、上記混合粉末を焼結する。
　本実施形態において、常温（２３±５℃）及び大気圧の状態から上記焼結圧力及び焼結温度の状態までの経路は、特に限定されない。
　本実施形態のダイヤモンド焼結体の製造方法において用いられる高圧高温発生装置は、目的とする圧力及び温度の条件が得られる装置であれば特に制限はない。生産性及び作業性を高める観点から、高圧高温発生装置は、ベルト型の高圧高温発生装置が好ましい。また、混合粉末を収納する容器は、耐高圧高温性の材料であれば特に制限はなく、たとえば、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）等が好適に用いられる。
　ダイヤモンド焼結体中への不純物の混入を防止するためには、例えば、まず上記混合粉末をＴａ、Ｎｂ等の高融点金属製のカプセルに入れて真空中で加熱して密封し、混合粉末から吸着ガス及び空気を除去する。その後、上述した混合粉末を焼結する工程Ｓ３１、及び、後述するダイヤモンド粒子における転位を減少させる工程Ｓ３２を行うことが好ましい。たとえば、上述した混合粉末を焼結する工程Ｓ３１の後に、上記高融点金属製のカプセルから上記混合粉末を取り出すことなく、そのままの状態で引き続きダイヤモンド粒子における転位を減少させる工程Ｓ３２を行うことが好ましい。
　上記焼結圧力は、４ＧＰａ以上５ＧＰａ未満であることが好ましく、４．５ＧＰａ以上５ＧＰａ未満であることがより好ましい。
　上記焼結温度は、１４００℃以上１５５０℃以下であることが好ましく、１４５０℃以上１５５０℃以下であることがより好ましい。
　上記焼結時間は、１５分以上６０分以下であることが好ましく、１５分以上２０分以下であることがより好ましい。
　ダイヤモンド粒子における転位を減少させる工程Ｓ３２では、６．５ＧＰａ以上８ＧＰａ以下の保持圧力、１６００℃以上１９００℃以下の保持温度で、５０分以上１９０分以下の保持時間の間、上記混合粉末を加熱して、上記ダイヤモンド粒子における転位を減少させる。これにより本開示のダイヤモンド焼結体が得られる。本工程により、ダイヤモンドの溶解・再析出反応が促進されるが、再析出したダイヤモンド粒子は転位が少ないため、転位が少ないダイヤモンド焼結体が得られると本発明者らは考えている。
　上記保持圧力は、６．５ＧＰａ以上８ＧＰａ以下であることが好ましく、６．５ＧＰａ以上７ＧＰａ以下であることがより好ましい。
　上記保持温度は、１６００℃以上１９００℃以下であることが好ましく、１６００℃以上１７００℃以下であることがより好ましい。
　上記保持時間は、５０分以上１９０分以下であることが好ましく、６０分以上１８０分以下であることがより好ましい。
　加工工程Ｓ４では、焼結工程Ｓ３により得られたダイヤモンド焼結体を加工することにより刃先部２０の形状に成形する。また、刃先部２０を基材１０に取り付ける。このようにして切削インサート１００を得ることができる。
　加工工程Ｓ４において、刃先部２０の逃げ面２０ｂおよびすくい面２０ａに対する加工を行う。このとき、被加工面である逃げ面２０ｂまたはすくい面２０ａに対し、加工負荷が低減された加工を行う。この結果、当該加工に起因して逃げ面２０ｂまたはすくい面２０ａの転位密度が上昇することを抑制できる。加工負荷が低減された加工方法としては、たとえば低出力のレーザ加工、加工負荷を小さくした研磨加工などを用いることができる。
　（実施形態に係る切削工具の効果）
　以下に、切削インサート１００の効果を説明する。
　本実施形態に係る切削インサート１００では、逃げ面２０ｂにおけるダイヤモンド粒子の転位密度が８×１０１５／ｍ２以下と従来より小さくなっているので、逃げ面２０ｂを構成するダイヤモンド粒子における転位密度の上昇に起因する強度低下が抑制されている。この結果、逃げ面２０ｂの耐摩耗性が向上するので、切削インサート１００の寿命が改善される。
　また、切削インサート１００のすくい面２０ａの一部における転位密度が１０×１０１５／ｍ２以下とすることで、すくい面２０ａにおけるクレータ摩耗の摩耗量を低減できる。さらに、すくい面２０ａの表面粗さＲａを１２０ｎｍ以下とすることで、さらに工具寿命を改善できる。また、すくい面２０ａの表面粗さＲａを５５ｎｍ以下とすることで、工具寿命を改善する効果をさらに大きくできる。
　（実施例）
　切削インサート１００の効果を確認するために行った切削試験を説明する。
　＜サンプル＞
　表１および表２には、切削試験に供されたダイヤモンド焼結体からなる刃先部であるサンプルの条件が示されている。表１に示されるように、切削試験には、サンプル１～サンプル１７が供された。
　ここで、各サンプルの逃げ面の一部における転位密度が８×１０１５／ｍ２以下であることを、条件Ａ１とする。当該逃げ面の一部におけるダイヤモンド焼結体の転位密度が７×１０１５／ｍ２以下であることを条件Ａ２とする。当該逃げ面の一部におけるダイヤモンド焼結体の転位密度が６×１０１５／ｍ２以下であることを条件Ａ３とする。
　各サンプルにおけるダイヤモンド粒子の平均粒径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であることを条件Ｂ１とする。各サンプルにおけるダイヤモンド粒子の含有率が８０体積パーセント以上９９体積パーセント以下であることを条件Ｃ１とする。
　各サンプルのすくい面の一部における表面粗さＲａが１２０ｎｍ以下であることを条件Ｄ１とする。各サンプルのすくい面の一部における表面粗さＲａが５５ｎｍ以下であることを条件Ｄ２とする。各サンプルのすくい面の一部における転位密度が１０×１０１５／ｍ２以下であることを条件Ｅ１とする。当該すくい面の一部における転位密度が６×１０１５／ｍ２以下であることを条件Ｅ２とする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　サンプル１、２、４、５、６、８～１７では条件Ａ１が満たされていた。サンプル１、４、５、８～１７では条件Ａ２も満たされていた。サンプル１、４、５、８～１１では条件Ａ３も満たされていた。
　サンプル１～１７ではすべて条件Ｅ１が満たされていた。サンプル１～３、８～１７では条件Ｅ２も満たされていた。
　サンプル１３は条件Ｂ１を満たしていなかった。サンプル１４およびサンプル１７は、条件Ｃ１を満たしていなかった。サンプル１０、１１は条件Ｄ１を満たしていなかった。
　＜試験方法＞
　切削試験には、第１試験方法、第２試験方法及び第３試験方法が用いられた。第１試験方法はサンプル１～サンプル７の評価に用いられ、第２試験方法はサンプル８～サンプル１１の評価に用いられ、第３試験方法はサンプル１２～サンプル１７の評価に用いられた。表３には、第１試験方法、第２試験方法及び第３試験方法の詳細が示されている。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　＜結果＞
　表４には、切削試験の結果が示されている。表４に示されるように、サンプル１、２、４～６、８～１２、１５、１６は、相対的に長い工具寿命を示した。他方で、サンプル３、７、１３、１４、１７では、切削加工の開始初期に刃先部２０に欠けが生じた（以下「初期欠け」という）。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　上記のとおり、サンプル１、２、４～６、８～１２、１５、１６では条件Ａ１、条件Ｂ１及び条件Ｃ１が満たされた一方で、サンプル３、７、１３、１４、１７では条件Ａ１、条件Ｂ１及び条件Ｃ１のいずれか１つが満たされていなかった。この比較から、条件Ａ１、条件Ｂ１及び条件Ｃ１の３つが満たされることにより、切削インサート１００の工具寿命が改善されることが明らかになった。
　また、サンプル８～サンプル１１に着目すると、条件Ｄ１を満たしているサンプル８およびサンプル９の工具寿命は、条件Ｄ１を満たしていないサンプル１０およびサンプル１１の工具寿命より長くなっていた。この比較から、条件Ｄ１がさらに満たされることにより、切削インサート１００の工具寿命がさらに改善されることが明らかになった。
　また、サンプル４およびサンプル５に着目すると、条件Ｄ２を満たしているサンプル４の工具寿命は、条件Ｄ１を満たすが条件Ｄ２を満たしていないサンプル５の工具寿命より長くなっていた。この比較から、条件Ｄ２がさらに満たされることにより、切削インサート１００の工具寿命がさらに改善されることが明らかになった。
　今回開示された実施の形態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。本開示の基本的な範囲は上記した実施の形態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　基材、１０ａ　頂面、１０ｂ　底面、１０ｃ　側面、１０ｄ　取り付け部、１１　貫通穴、２０　刃先部、２０ａ　すくい面、２０ｂ　逃げ面、２０ｃ　切れ刃、２０ｃａ　位置、２０ｃｂ　仮想点、２０ｃｃ　交点、１００　切削インサート、Ｓ１　粉末準備工程、Ｓ２　粉末混合工程、Ｓ３　焼結工程、Ｓ４　加工工程。

Claims (9)

  1. 　すくい面と、逃げ面と、前記すくい面および前記逃げ面を繋ぐ刃先稜線とを有する切削工具であって、
    　前記刃先稜線に隣接する前記すくい面の一部および前記逃げ面の一部はダイヤモンド粒子を含むダイヤモンド焼結体により構成され、
    　前記逃げ面の一部における転位密度は８×１０１５／ｍ２以下であり、
    　前記ダイヤモンド粒子の平均粒径は０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、
    　前記ダイヤモンド焼結体における前記ダイヤモンド粒子の含有率は８０体積パーセント以上９９体積パーセント以下である、切削工具。
  2. 　前記逃げ面の一部における前記ダイヤモンド焼結体の前記転位密度は７×１０１５／ｍ２以下である、請求項１に記載の切削工具。
  3. 　前記ダイヤモンド焼結体は結合材を含み、
    　前記結合材は、単体金属、合金、及び金属間化合物からなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、
    　前記単体金属、前記合金及び前記金属間化合物は、周期表の第４族元素、周期表の第５族元素、周期表の第６族元素、鉄、アルミニウム、珪素、コバルト及びニッケルからなる群より選択された少なくとも１種の金属元素を含む、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
  4. 　前記ダイヤモンド焼結体は結合材を含み、
    　前記結合材は、化合物、及び、前記化合物由来の固溶体からなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、
    　前記化合物は、単体金属、合金及び金属間化合物からなる群から選択された少なくとも１種と、窒素、炭素及び酸素からなる群から選択される少なくとも１種とからなり、
    　前記単体金属、前記合金及び前記金属間化合物は、周期表の第４族元素、周期表の第５族元素、周期表の第６族元素、鉄、アルミニウム、珪素、コバルト及びニッケルからなる群より選択された少なくとも１種の金属元素を含む、請求項１または請求項２に記載の切削工具。
  5. 　前記結合材がコバルトを含む、請求項３または請求項４に記載の切削工具。
  6. 　前記すくい面の一部における表面粗さＲａは、１２０ｎｍ以下である、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の切削工具。
  7. 　前記すくい面の一部における転位密度は１０×１０１５／ｍ２以下である、請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の切削工具。
  8. 　前記ダイヤモンド焼結体を保持する基材を備える、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。
  9. 　前記すくい面の全体および前記逃げ面の全体が前記ダイヤモンド焼結体により構成されている、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の切削工具。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0437650A (ja) * 1990-06-04 1992-02-07 Exxon Res & Eng Co 耐破壊性ダイヤモンド及びダイヤモンド複合物品の加工方法
JP2005239472A (ja) 2004-02-25 2005-09-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体およびその製造方法
JP2016097452A (ja) * 2014-11-18 2016-05-30 三菱マテリアル株式会社 エンドミル
JP2020198392A (ja) 2019-06-04 2020-12-10 東京エレクトロン株式会社 基板加工装置、および基板加工方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3874874B2 (ja) * 1997-01-29 2007-01-31 豊田バンモップス株式会社 超砥粒焼結体製刃先チップを有する切削工具及びその製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0437650A (ja) * 1990-06-04 1992-02-07 Exxon Res & Eng Co 耐破壊性ダイヤモンド及びダイヤモンド複合物品の加工方法
JP2005239472A (ja) 2004-02-25 2005-09-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 高強度・高耐摩耗性ダイヤモンド焼結体およびその製造方法
JP2016097452A (ja) * 2014-11-18 2016-05-30 三菱マテリアル株式会社 エンドミル
JP2020198392A (ja) 2019-06-04 2020-12-10 東京エレクトロン株式会社 基板加工装置、および基板加工方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
PANTEA, C. GUBICZA, J. UNGAR, T. VORONIN, G.A. NAM, N.H. ZERDA, T.W.: "High-pressure effect on dislocation density in nanosize diamond crystals", DIAMOND AND RELATED MATERIALS, vol. 13, no. 10, 1 October 2004 (2004-10-01), NL , pages 1753 - 1756, XP004544802, ISSN: 0925-9635, DOI: 10.1016/j.diamond.2004.03.005 *
See also references of EP4252940A4
T. UNGARA. BORBELY: "The effect of dislocation contrast on x-ray line broadening: A new approach to line profile analysis", APPL. PHYS. LETT., vol. 69, no. 21, 1996, pages 3173, XP012016627, DOI: 10.1063/1.117951
T. UNGARS. OTTP. SANDERSA. BORBELYJ. WEERTMAN: "Dislocations, grain size and planar faults in nanostructured copper determined by high resolution X-ray diffraction and a new procedure of peak profile analysis", ACTA MATER., vol. 46, no. 10, 1998, pages 3693 - 3699, XP027395830

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