WO2022138146A1 - インサートおよび切削工具 - Google Patents

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WO2022138146A1
WO2022138146A1 PCT/JP2021/044996 JP2021044996W WO2022138146A1 WO 2022138146 A1 WO2022138146 A1 WO 2022138146A1 JP 2021044996 W JP2021044996 W JP 2021044996W WO 2022138146 A1 WO2022138146 A1 WO 2022138146A1
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boron nitride
insert
layer
metal
sintered body
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PCT/JP2021/044996
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太志 磯部
聡史 森
亜寿紗 萩原
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京セラ株式会社
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    • C04B2235/74—Physical characteristics
    • C04B2235/78—Grain sizes and shapes, product microstructures, e.g. acicular grains, equiaxed grains, platelet-structures
    • C04B2235/787—Oriented grains

Definitions

  • This disclosure relates to inserts and cutting tools.
  • Boron nitride sintered body has high hardness. Taking advantage of its characteristics, boron nitride sintered bodies are used for crushing members, tool inserts, and the like.
  • Patent Document 1 describes a boron nitride sintered body containing cubic boron nitride. Further, Patent Document 1 contains Wurtz-type boron nitride and X-ray diffraction of the (220) plane of cubic boron nitride with respect to the X-ray diffraction intensity I (111) of the (111) plane of cubic boron nitride. A cubic boron nitride composite polycrystal having an orientation plane having an intensity I (220) ratio of I (220) / I (111) of less than 0.1 has been described.
  • I (111) is more than 10 times that of I (220) in the orientation plane in this cubic boron nitride composite polycrystal. That is, it can be said that the (111) plane is strongly oriented in the orientation plane.
  • This cubic boron nitride composite polycrystal is obtained by using an oriented pBN as a raw material.
  • hexagonal boron nitride is contained as a comparative example, the amount of wear is large and the performance as a cutting tool is inferior even if the (111) plane is strongly oriented in the orientation plane of the cubic boron nitride. Is described.
  • An insert according to one aspect of the present disclosure comprises a boron nitride sintered body having a first surface, a second surface, and a cutting edge located at least part of the ridge of the first and second surfaces. ..
  • the boron nitride sintered body contains cubic boron nitride and compression-type boron nitride.
  • the X-ray intensity at the peak of the 111 diffraction peak of cubic boron nitride in the direction perpendicular to the first plane is IcBN (111).
  • the X-ray intensity at the peak of the 002 diffraction peak of the compressed boron nitride is IhBN (002) v
  • the X-ray at the peak of the 111 diffraction of cubic boron nitride in the direction parallel to the first plane is IcBN (111) h
  • the X-ray intensity at the peak of the 002 diffraction peak of the compressed boron nitride is IhBN (002) h.
  • the compressed boron nitride content value represented by (IhBN (002) v + IhBN (002) h) / (IcBN (111) v + IcBN (111) h) is larger than 0.002 and smaller than 0.01.
  • the cubic orientation value represented by IcBN (111) v / (IcBN (111) v + IcBN (111) h) is larger than 0.5.
  • the compressed boron nitride orientation value represented by IhBN (002) v / (IhBNv (002) + IhBN (002) h) is larger than the cubic orientation value.
  • the insert according to one aspect of the present disclosure has a coating layer on at least a part of the surface of the boron nitride sintered body.
  • the cutting tool includes a holder having a length extending from the first end to the second end and having a pocket on the first end side, and the above-mentioned insert located in the pocket.
  • FIG. 1 is a perspective view showing an example of the insert of the present disclosure.
  • FIG. 2 is a perspective view showing another example of the insert of the present disclosure.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the coating layer of the present disclosure.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged view of the H portion shown in FIG.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the cutting tool of the present disclosure.
  • 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.
  • the present disclosure is not limited to this embodiment.
  • each embodiment can be appropriately combined as long as the processing contents do not contradict each other.
  • the same parts are designated by the same reference numerals, and duplicate explanations are omitted.
  • FIG. 1 shows an example of the insert 1 of the present disclosure.
  • the insert 1 is a polygonal boron nitride sintered body 3.
  • FIG. 2 shows another example of the insert 1 of the present disclosure.
  • FIG. 2 shows an example in which the boron nitride sintered body 3 is bonded to a substrate 5 made of, for example, a cemented carbide.
  • the substrate 5 is a polygonal insert together with the boron nitride sintered body 3.
  • the boron nitride sintered body 3 is located in one of the plurality of corner portions of the insert 1. Not limited to this, the boron nitride sintered body 3 may be located in two or more of the plurality of corner portions of the insert 1.
  • a bonding material (not shown) containing Ti or Ag may be located between the boron nitride sintered body 3 and the substrate 5.
  • the boron nitride sintered body 3 and the substrate 5 can be integrated via a joining material by using a conventionally known joining method.
  • the boron nitride sintered body 3 has a first surface 7 and a second surface 9.
  • the first surface 7 is the upper surface of the insert 1
  • the second surface is the side surface of the insert 1.
  • the first surface 7 corresponds to a rake surface
  • the second surface 9 corresponds to a flank surface.
  • the first surface 7 may be referred to as a rake surface 7.
  • the second surface 9 may be referred to as an escape surface 9.
  • the insert 1 has a cutting edge 13 at least a part of the ridge portion of the first surface 7 and the second surface 9.
  • the boron nitride sintered body 3 in the insert 1 of the present disclosure contains cubic boron nitride and compression-type boron nitride.
  • the X-ray intensity of is IcBN (111) h.
  • the X-ray intensity of 002 diffraction of the compressed boron nitride in the direction parallel to the first surface 7 is IhBN (002) h.
  • JCPDS Card No. For the above-mentioned identification of each surface, for cubic boron nitride, the JCPDS card No. It was based on 01-075-6381.
  • compressed boron nitride refer to JCPDS Card No. It was based on 18-251.
  • hexagonal boron nitride refer to JCPDS Card No. It was based on 00-045-0893.
  • Woltz-type boron nitride which will be described later, refer to JCPDS Card No. It was based on 00-049-1327.
  • Transmission type X-ray diffraction may be performed using, for example, a curved IPX-ray diffractometer RINTRAPID2 manufactured by Rigaku Co., Ltd.
  • the compression-type boron nitride content value is an index related to the amount of compression-type boron nitride contained in the boron nitride sintered body 3. The larger this value, the larger the amount of compressed boron nitride contained in the boron nitride sintered body 3.
  • the compressed boron nitride content value is not the content itself.
  • the boron nitride sintered body 3 in the insert 1 of the present disclosure has a compressed boron nitride content value of more than 0.002 and less than 0.01. That is, the boron nitride sintered body 3 in the insert 1 of the present disclosure contains compression-type boron nitride to such an extent that this condition is satisfied.
  • IcBN (111) v / (IcBN (111) v + IcBN (111) h) obtained based on each of the above X-ray intensities is referred to as a cubic crystal orientation value.
  • the cubic orientation value is 0.5, the 111 planes of cubic boron nitride are oriented in random directions and are in an unoriented state.
  • the larger the cubic orientation value the greater the degree to which the 111 planes of cubic boron nitride contained in the boron nitride sintered body 3 are oriented in parallel with the first plane 7.
  • the boron nitride sintered body 3 in the insert 1 of the present disclosure has a cubic crystal orientation value larger than 0.5.
  • the X-ray intensity at the apex of the 111 diffraction peak of cubic boron nitride in the vertical direction is greater than the X-ray intensity at the apex of the 111 diffraction peak of cubic boron nitride in the parallel direction. That is, it can be said that the 111 planes of cubic boron nitride are oriented along the normal direction of the first plane 7.
  • IhBN (002) v / (IhBN (002) v + IhBN (002) h) obtained based on each of the above X-ray intensities is referred to as a compression type boron nitride orientation value.
  • the compression type boron nitride orientation value is 0.5
  • the 002 plane of the compression type boron nitride faces in a random direction and is in a non-oriented state.
  • the larger the compression-type boron nitride orientation value the greater the degree to which the 002 plane of the compression-type boron nitride contained in the nitride boron nitride sintered body 3 is oriented in parallel with the first plane 7.
  • the compression type boron nitride orientation value is larger than the cubic crystal orientation value. That is, the 002 plane of the compressed boron nitride has a greater degree of orientation parallel to the first plane 7 than the 111 plane of the cubic boron nitride.
  • the insert 1 of the present disclosure has excellent wear resistance due to having the above-mentioned configuration. This effect is due to the fact that the insert 1 of the present disclosure contains a small amount of compression-type boron nitride, and moreover, the 002 surface of the compression-type boron nitride is oriented in a large amount on the first surface, so that the cover is welded to the first surface. It is presumed that this is due to the shavings being peeled off together with the compressed boron nitride.
  • the boron nitride sintered body 3 in the insert 1 of the present disclosure may have a compression type boron nitride content value of 0.004 or more and 0.008 or less. With such a configuration, the hardness of the insert 1 is high.
  • the boron nitride sintered body 3 in the insert 1 of the present disclosure may have a cubic crystal orientation value of 0.55 or more. With such a configuration, the hardness of the rake face 7 is high.
  • the boron nitride sintered body 3 in the insert 1 of the present disclosure may have a compression type boron nitride orientation value of 0.8 or more. With such a configuration, the life of the insert 1 is long.
  • the boron nitride sintered body 3 may contain a wurtz type boron nitride.
  • the boron nitride sintered body 3 having such a structure has a high hardness.
  • the average particle size of cubic boron nitride may be 200 nm or less. With such a configuration, the strength of the insert 1 is high.
  • the average particle size of cubic boron nitride may be 100 nm or less.
  • the insert 1 of the present disclosure may have a hard coating layer (not shown) on the surface of the boron nitride sintered body 3.
  • the insert 1 of the present disclosure may have a coating layer.
  • the coating layer is coated on the boron nitride sintered body 3, for example, for the purpose of improving the wear resistance, heat resistance, etc. of the boron nitride sintered body 3.
  • the coating layer may be coated on the boron nitride sintered body 3 and the substrate 5.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the configuration of the coating layer of the present disclosure.
  • the insert 1 has a coating layer 20.
  • the thickness of the coating layer 20 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 5.0 ⁇ m or less.
  • the coating layer 20 has a hard layer 21.
  • the hard layer 21 is a layer having excellent wear resistance as compared with the metal layer 22 described later.
  • the hard layer 21 has one or more metal nitride layers.
  • the hard layer 21 may be one layer. Further, as shown in FIG. 3, a plurality of metal nitride layers may be overlapped with each other. Further, the hard layer 21 may have a laminated portion 23 in which a plurality of metal nitride layers are laminated, and a third metal nitride layer 24 located on the laminated portion 23. The configuration of the hard layer 21 will be described later.
  • the coating layer 20 has a metal layer 22.
  • the metal layer 22 is located between the boron nitride sintered body 3 and the hard layer 21. Specifically, the metal layer 22 is in contact with the upper surface of the boron nitride sintered body 3 on the first surface (here, the lower surface), and the second surface (here, the upper surface) located on the opposite side of the first surface. In contact with the lower surface of the hard layer 21.
  • the metal layer 22 has higher adhesion to the boron nitride sintered body 3 than the hard layer 21.
  • the metal element having such characteristics include Zr, V, Cr, W, Al, Si, and Y.
  • the metal layer 22 contains at least one metal element among the above metal elements.
  • the simple substance of Ti, the simple substance of Zr, the simple substance of V, the simple substance of Cr, and the simple substance of Al are not used as the metal layer 22. This is because all of these have a low melting point and low oxidation resistance, and are therefore unsuitable for use in cutting tools. Further, the simple substance of Hf, the simple substance of Nb, the simple substance of Ta, and the simple substance of Mo have low adhesion to the boron nitride sintered body 3. However, this does not apply to alloys containing Ti, Zr, V, Cr, Ta, Nb, Hf, and Al.
  • the metal layer 22 may be an Al—Cr alloy layer containing an Al—Cr alloy. Since the metal layer 22 has particularly high adhesion to the boron nitride sintered body 3, the effect of improving the adhesion between the boron nitride sintered body 3 and the coating layer 20 is high.
  • the Al content in the metal layer 22 may be higher than the Cr content in the metal layer 22.
  • the composition ratio (atomic%) of Al and Cr in the metal layer 22 may be 70:30. With such a composition ratio, the adhesion between the boron nitride sintered body 3 and the metal layer 22 is higher.
  • the metal layer 22 may contain components other than the above metal elements (Zr, V, Cr, W, Al, Si, Y). However, from the viewpoint of adhesion to the boron nitride sintered body 3, the metal layer 22 may contain at least 95 atomic% or more of the above metal elements in a total amount. More preferably, the metal layer 22 may contain the above metal elements in a total amount of 98 atomic% or more. For example, when the metal layer 22 is an Al—Cr alloy layer, the metal layer 22 may contain at least 95 atomic% or more of Al and Cr in total. Further, the metal layer 22 may contain at least 98 atomic% or more in total of Al and Cr. The ratio of the metal component in the metal layer 22 can be specified by analysis using, for example, an EDS (energy dispersive X-ray spectroscope).
  • EDS energy dispersive X-ray spectroscope
  • the metal layer 22 does not contain Ti as much as possible from the viewpoint of improving the adhesion with the boron nitride sintered body 3.
  • the Ti content in the metal layer 22 may be 15 atomic% or less.
  • the metal layer 22 having a higher wettability with the boron nitride sintered body 3 than the hard layer 21 is provided between the boron nitride sintered body 3 and the hard layer 21.
  • the adhesion between the boron nitride sintered body 3 and the coating layer 20 can be improved. Since the metal layer 22 has high adhesion to the hard layer 21, it is unlikely that the hard layer 21 will peel off from the metal layer 22.
  • the boron nitride sintered body 3 is an insulator. There was room for improvement in the adhesion of the boron nitride sintered body 3, which is an insulator, to the film formed by the PVD method (physical vapor deposition). On the other hand, in the insert 1 of the present disclosure, since the conductive metal layer 22 is located on the surface of the boron nitride sintered body 3, the adhesion between the hard layer 21 formed by the PVD method and the metal layer 22 is high. high.
  • FIG. 4 is a schematic enlarged view of the H portion shown in FIG.
  • the hard layer 21 has a laminated portion 23 located on the metal layer 22 and a third metal nitride layer 24 located on the laminated portion 23.
  • the laminated portion 23 has a plurality of first metal nitride layers 23a and a plurality of second metal nitride layers 23b.
  • the laminated portion 23 has a structure in which the first metal nitride layer 23a and the second metal nitride layer 23b are alternately laminated.
  • the thickness of the first metal nitride layer 23a and the second metal nitride layer 23b may be 10 nm or more and 50 nm or less, respectively.
  • the first metal nitride layer 23a is a layer in contact with the metal layer 22, and the second metal nitride layer 23b is formed on the first metal nitride layer 23a.
  • the first metal nitride layer 23a and the second metal nitride layer 23b may contain the metal contained in the metal layer 22.
  • the metal layer 22 contains two types of metals (here, "first metal” and "second metal”).
  • the first metal nitride layer 23a contains a first metal and a third metal nitride.
  • the third metal is a metal that is not contained in the metal layer 22.
  • the second metal nitride layer 23b contains a first metal and a second metal nitride.
  • the metal layer 22 may contain Al and Cr.
  • the first metal nitride layer 23a may contain Al.
  • the first metal nitride layer 23a may be an AlTiN layer containing AlTiN, which is a nitride of Al and Ti.
  • the second metal nitride layer 23b may be an AlCrN layer containing AlCrN which is a nitride of Al and Cr.
  • the adhesion between the metal layer 22 and the hard layer 21 is high. This makes it difficult for the hard layer 21 to peel off from the metal layer 22, so that the coating layer 20 has high durability.
  • the first metal nitride layer 23a that is, the AlTiN layer is excellent in, for example, wear resistance in addition to the adhesion with the metal layer 22 described above.
  • the second metal nitride layer 23b that is, the AlCrN layer is excellent in heat resistance and oxidation resistance, for example.
  • the coating layer 20 includes the first metal nitride layer 23a and the second metal nitride layer 23b having different compositions from each other, thereby controlling the properties such as wear resistance and heat resistance of the hard layer 21. Can be done. As a result, the tool life of the insert 1 can be extended.
  • the hard layer 21 according to the embodiment it is possible to improve mechanical properties such as adhesion to the metal layer 22 and wear resistance while maintaining the excellent heat resistance of AlCrN.
  • the coating layer 20 may be laminated with a plurality of layers (first metal nitride layer 23a and second metal nitride layer 23b) having a thickness of 10 nm or more and 50 nm or less per layer. ..
  • the laminated portion 23 may be formed into a film by, for example, an arc ion plating method (AIP method).
  • AIP method uses an arc discharge in a vacuum atmosphere to evaporate the target metal (here, the AlTi target and the AlCr target) and combine it with the N2 gas to form a metal nitride (here, AlTiN and AlCrN). It is a method of filming.
  • the metal layer 22 may also be formed by the AIP method.
  • the third metal nitride layer 24 may be located on the laminated portion 23. Specifically, the third metal nitride layer 24 is in contact with the second metal nitride layer 23b of the laminated portion 23.
  • the third metal nitride layer 24 is, for example, a metal nitride layer (AlTiN layer) containing Ti and Al, like the first metal nitride layer 23a.
  • the thickness of the third metal nitride layer 24 may be thicker than the thickness of each of the first metal nitride layer 23a and the second metal nitride layer 23b. Specifically, when the thickness of the first metal nitride layer 23a and the second metal nitride layer 23b is 50 nm or less as described above, the thickness of the third metal nitride layer 24 may be 1 ⁇ m or more. For example, the thickness of the third metal nitride layer 24 may be 1.2 ⁇ m.
  • the welding resistance of the insert 1 can be improved.
  • the wear resistance of the insert 1 can be improved.
  • the oxidation start temperature of the third metal nitride layer 24 is high, the oxidation resistance of the insert 1 can be improved.
  • the thickness of the third metal nitride layer 24 may be thicker than the thickness of the laminated portion 23. Specifically, in the embodiment, when the thickness of the laminated portion 23 is 0.5 ⁇ m or less, the thickness of the third metal nitride layer 24 may be 1 ⁇ m or more. For example, when the thickness of the laminated portion 23 is 0.3 ⁇ m, the thickness of the third metal nitride layer 24 may be 1.2 ⁇ m. As described above, by making the third metal nitride layer 24 thicker than the laminated portion 23, the effect of improving the above-mentioned welding resistance, wear resistance, and the like is further higher.
  • the thickness of the metal layer 22 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and less than 0.6 ⁇ m. That is, the metal layer 22 may be thicker than each of the first metal nitride layer 23a and the second metal nitride layer 23b, and may be thinner than the laminated portion 23.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the cutting tool of the present disclosure.
  • the cutting tool 101 of the present disclosure is, for example, a rod-shaped body extending from the first end (upper end in FIG. 5) to the second end (lower end in FIG. 5).
  • the cutting tool 101 has a length extending from the first end (tip) to the second end, and is located in the holder 105 having the pocket 103 located on the first end side and the pocket 103. It is provided with the above-mentioned insert 1. Since the cutting tool 101 includes the insert 1, stable cutting can be performed for a long period of time.
  • the pocket 103 is a portion to which the insert 1 is mounted, and has a seating surface parallel to the lower surface of the holder 105 and a restraining side surface that is perpendicular to the seating surface or is inclined. Further, the pocket 103 is open on the first end side of the holder 105.
  • Insert 1 is located in pocket 103. At this time, the lower surface of the insert 1 may be in direct contact with the pocket 103, or a sheet (not shown) may be sandwiched between the insert 1 and the pocket 103.
  • the insert 1 is attached to the holder 105 so that at least a part of the portion used as the cutting edge 13 at the ridge where the rake surface 7 and the flank surface 9 intersect protrudes outward from the holder 105.
  • the insert 1 is attached to the holder 105 by a fixing screw 107. That is, the fixing screw 107 is inserted into the through hole 55 of the insert 1, the tip of the fixing screw 107 is inserted into the screw hole (not shown) formed in the pocket 103, and the screw portions are screwed together to insert the insert. 1 is attached to the holder 105.
  • Steel, cast iron, etc. can be used as the material of the holder 105.
  • steel having high toughness may be used.
  • 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 of the above embodiment may be used as a cutting tool used for milling.
  • a flat hexagonal boron nitride powder which is a raw material powder, is prepared.
  • Use commercially available raw materials having an average particle size of 0.7 ⁇ m or more and having an oxygen impurity content of less than 0.5% by mass.
  • the average particle size of the hexagonal boron nitride powder means the average value of the lengths of the boron nitride powder in the major axis direction measured by an electron microscope.
  • the hexagonal boron nitride powder may have an average particle size of 0.2 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the hexagonal boron nitride powder may be of high purity having a purity of 99% or more. Further, it may contain a catalyst component used in producing cubic boron nitride powder. Further, a raw material powder having a purity of less than 99% may be used.
  • the raw material powder is molded by a uniaxial press, and by controlling the pressure during molding, it is possible to control the cubic crystal orientation value and the compression type boron nitride orientation value after firing.
  • the flat hexagonal boron nitride powder is oriented so that the 002 surface of the hexagonal boron nitride powder is oriented perpendicular to the pressure axis direction of the press.
  • uniaxial pressing is performed by repeatedly applying pressure to the same molded body, the orientation of the hexagonal boron nitride powder in the molded body is high.
  • the boron nitride sintered body of the present disclosure can be obtained.
  • the proportion of compression-type boron nitride contained in the boron nitride sintered body can be controlled by the temperature and pressure at the time of firing.
  • a coating layer can be formed on the boron nitride sintered body.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and changes may be made without departing from the gist of the present disclosure.
  • a flat hexagonal boron nitride powder having an average particle size of 0.3 ⁇ m, 6 ⁇ m, and 16 ⁇ m and an oxygen impurity content of 0.3% by mass was molded by a uniaxial press to obtain a molded body. Further, the same hexagonal boron nitride powder was subjected to isobaric pressure to prepare a molded product. These molded bodies were fired under the conditions shown in Table 1.
  • the obtained sintered body was cut in a direction perpendicular to the first surface of the sintered body to prepare a test piece having a surface perpendicular to the first surface and having a thickness of about 0.5 mm. ..
  • a test piece having a surface perpendicular to the first surface and having a thickness of about 0.5 mm. ..
  • the compression type boron nitride content value, cubic crystal orientation value, and compression type boron nitride orientation value were obtained based on the cross section perpendicular to the first surface of this test piece. rice field.
  • Each of the obtained values is shown in Table 1.
  • a part of the obtained sintered body was cut out to prepare an insert.
  • a sample having a coating layer on the surface of the insert was also prepared. The structure of this coating layer is shown in Table 2. In the following test, an insert without a coating layer and an insert with two types of coating layers were evaluated.
  • Sample No. which is a sample obtained from an isobaric molded body. None of 1 to 3, 7, 11 and 15 have the constitution of the boron nitride sintered body in the insert of the present disclosure. Further, even when a uniaxially pressurized molded product is used, the sample No. has a firing temperature of 2100 ° C. and a firing pressure of 11 GPa. In 8 to 10, compression type boron nitride was not contained. Using the uniaxially pressurized molded product, the sample No. with a firing temperature of 2300 ° C. and a firing pressure of 7.7 GPa. In No. 16, compression-type boron nitride was contained, but the compression-type boron nitride orientation value was smaller than the cubic crystal orientation value.
  • the compression type boron nitride content value is smaller than 0.005
  • the cubic crystal orientation value is larger than 0.5
  • the compression type boron nitride orientation value is larger than the cubic crystal orientation value. It had a long life.
  • sample No. The average particle size of the cubic boron nitrides of 4 to 6 and 12 to 14 was 200 nm or less. In particular, the sample No. using the raw material powder having a small average particle size. 4 and sample No. The average particle size of 12 was 100 nm or less.
  • the sample that does not meet the constituent requirements of the boron nitride sintered body in the insert of the present disclosure is the sample No. which is the insert of the present disclosure. It had a shorter lifespan than 4-6 and 12-14. In all samples, inserts with a coating layer had a longer life than inserts without a coating layer. In particular, inserts with a metal layer have a long life.

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Abstract

第１面（７）に垂直な窒化硼素焼結体の断面に対する、透過型Ｘ線回折において、第１面（７）に垂直な方向の立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｖとする。圧縮型窒化硼素の００２回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｖとする。第１面（７）に平行な方向の立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｈとする。圧縮型窒化硼素の００２回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｈとする。これらのＸ線強度より求めた圧縮型窒化硼素含有値は、０．００２よりも大きく、０．０１よりも小さい。立方晶配向値は０．５よりも大きく、圧縮型窒化硼素配向値は立方晶配向値よりも大きい。また、本開示によるインサート（１）は、窒化硼素焼結体における表面の少なくとも一部に被覆層（２０）を有する。

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。
　窒化硼素焼結体は、高い硬度を有する。その特性を利用して、窒化硼素焼結体は、粉砕部材や工具のインサートなどに用いられている。
　特許文献１には、立方晶窒化硼素を含有する窒化硼素焼結体が記載されている。また、特許文献１には、ウルツ型窒化硼素を含有するとともに、立方晶窒化硼素の（１１１）面のＸ線回折強度Ｉ（１１１）に対する、立方晶窒化硼素の（２２０）面のＸ線回折強度Ｉ（２２０）の比Ｉ（２２０）／Ｉ（１１１）が０．１未満である配向面を備える、立方晶窒化硼素複合多結晶体が記載されている。言い換えると、この立方晶窒化硼素複合多結晶体における配向面においては、Ｉ（１１１）がＩ（２２０）の１０倍以上である。すなわち、配向面においては、（１１１）面が強く配向しているといえる。この立方晶窒化硼素複合多結晶体は、原料として配向したｐＢＮを用いて得られるものである。また、比較例として六方晶窒化硼素を含む場合には、立方晶窒化硼素が配向面においては、（１１１）面が強く配向していても、摩耗量が大きく、切削工具としての性能が劣ることが記載されている。
特許第５９２９６５５号公報
　本開示の一態様によるインサートは、第１面と、第２面と、第１面および第２面との稜部の少なくとも一部に位置する切刃とを有する窒化硼素焼結体を具備する。窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素と圧縮型窒化硼素とを含有する。第１面に垂直な窒化硼素焼結体の断面に対する、透過型Ｘ線回折において、第１面に垂直な方向における、立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｖとし、圧縮型窒化硼素の００２回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｖとし、第１面に平行な方向における、立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｈとし、圧縮型窒化硼素の００２回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｈとする。（ＩｈＢＮ（００２）ｖ＋ＩｈＢＮ（００２）ｈ）／（ＩｃＢＮ（１１１）ｖ＋ＩｃＢＮ（１１１）ｈ）で示される圧縮型窒化硼素含有値は、０．００２よりも大きく、０．０１よりも小さい。ＩｃＢＮ（１１１）ｖ／（ＩｃＢＮ（１１１）ｖ＋ＩｃＢＮ（１１１）ｈ）で示される立方晶配向値は、０．５よりも大きい。ＩｈＢＮ（００２）ｖ／（ＩｈＢＮｖ（００２）＋ＩｈＢＮ（００２）ｈ）で示される圧縮型窒化硼素配向値は、立方晶配向値よりも大きい。また、本開示の一態様によるインサートは、窒化硼素焼結体における表面の少なくとも一部に被覆層を有する。
　本開示の一態様による切削工具は、第１端から第２端に亘る長さを有し、第１端側にポケットを有するホルダと、ポケットに位置する上述のインサートと、を備える。
図１は、本開示のインサートの一例を示す斜視図である。 図２は、本開示のインサートの他の例を示す斜視図である。 図３は、本開示の被覆層の構成の一例を示す断面図である。 図４は、図３に示すＨ部の模式拡大図である。 図５は、本開示の切削工具の一例を示す図である。
　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が限定されるものではない。また、各実施形態は、処理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。
　また、以下で参照する各図は、説明の便宜上、必要な主要部分のみを簡略化して示したものである。
　窒化硼素焼結体からなるインサートが知られている。この種のインサートには、耐摩耗性を向上させるという点でさらなる改善の余地がある。
　＜インサート＞
　図１に本開示のインサート１の一例を示す。図１に示す例において、インサート１は、多角形状の窒化硼素焼結体３である。図２に本開示のインサート１の他の例を示す。図２には、窒化硼素焼結体３がたとえば超硬合金からなる基体５に接合される例を示している。基体５は、窒化硼素焼結体３と合わせて多角形状のインサートとなっている。このような構成を有すると、インサート１に占める比較的高価な窒化硼素焼結体３の割合を小さくすることができる。図２に示す例では、インサート１が有する複数の角部のうち、一つに窒化硼素焼結体３が位置している。これに限らず、インサート１が有する複数の角部のうち、二つ以上に窒化硼素焼結体３が位置していてもよい。
　窒化硼素焼結体３と基体５との間には、例えば、ＴｉやＡｇを含有する接合材（図示しない）が位置していてもよい。窒化硼素焼結体３と基体５とは、従来周知の接合法を用いて接合材を介して一体化することができる。
　窒化硼素焼結体３は、第１面７と第２面９とを有している。図１および図２に示す例において、第１面７はインサート１の上面であり、第２面はインサート１の側面である。また、図１および図２に示す例において、第１面７はすくい面に相当し、第２面９は逃げ面に相当する。以後、第１面７をすくい面７ということがある。また、第２面９を逃げ面９ということがある。インサート１は、第１面７と第２面９との稜部の少なくとも一部に切刃１３を有している。
　本開示のインサート１における窒化硼素焼結体３は、立方晶窒化硼素と、圧縮型窒化硼素とを含有する。
　窒化硼素焼結体３における第１面７に垂直な断面に対する、透過型Ｘ線回折において、得られたデータのうち、第１面７に垂直な方向における、立方晶窒化硼素の１１１回折のＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｖとする。また、第１面７に垂直な方向における、圧縮型窒化硼素の００２回折のＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｖとする。また、窒化硼素焼結体３における第１面７に垂直な断面に対する、透過型Ｘ線回折において、得られたデータのうち、第１面７に平行な方向における、立方晶窒化硼素の１１１回折のＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｈとする。また、第１面７に平行な方向における、圧縮型窒化硼素の００２回折のＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｈとする。
　なお、上記の各面の特定は、立方晶窒化硼素についてはＪＣＰＤＳカードＮｏ．０１－０７５－６３８１を基礎とした。また、圧縮型窒化硼素についてはＪＣＰＤＳカードＮｏ．１８－２５１を基礎とした。六方晶窒化硼素についてはＪＣＰＤＳカードＮｏ．００―０４５―０８９３を基礎とした。また、後述するウルツ型窒化硼素については、ＪＣＰＤＳカードＮｏ．００－０４９－１３２７を基礎とした。
　透過型Ｘ線回折は、例えば、株式会社リガク製の湾曲ＩＰＸ線回折装置ＲＩＮＴ　ＲＡＰＩＤ２を用いて行うとよい。
　上記の各Ｘ線強度を元に得られる（ＩｈＢＮ（００２）ｖ＋ＩｈＢＮ（００２）ｈ）／（Ｉ（１１１）ｖ＋ＩｃＢＮ（１１１）ｈ）を圧縮型窒化硼素含有値という。圧縮型窒化硼素含有値は、窒化硼素焼結体３に含まれる圧縮型窒化硼素の量と関連する指標である。この値が大きいほど、窒化硼素焼結体３に含まれる圧縮型窒化硼素の量が多い。圧縮型窒化硼素含有値は、含有量そのものではない。
　本開示のインサート１における窒化硼素焼結体３は、圧縮型窒化硼素含有値が０．００２よりも大きく、０．０１よりも小さい。すなわち、本開示のインサート１のおける窒化硼素焼結体３は、この条件を満たす程度に圧縮型窒化硼素を含有している。
　また、上記の各Ｘ線強度を元に得られるＩｃＢＮ（１１１）ｖ／（ＩｃＢＮ（１１１）ｖ＋ＩｃＢＮ（１１１）ｈ）を立方晶配向値という。立方晶配向値が０．５であると、立方晶窒化硼素の１１１面はランダムな方向を向いており、無配向な状態である。立方晶配向値が大きいほど、窒化硼素焼結体３に含まれる立方晶窒化硼素の１１１面が第１面７と平行に配向する度合いが大きい。
　本開示のインサート１における窒化硼素焼結体３は、立方晶配向値が、０．５よりも大きい。言い換えると、垂直方向における立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度は、平行方向における立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度よりも大きい。すなわち、立方晶窒化硼素の１１１面は、第１面７の法線方向に沿って配向しているともいえる。
　上記の各Ｘ線強度を元に得られるＩｈＢＮ（００２）ｖ／（ＩｈＢＮ（００２）ｖ＋ＩｈＢＮ（００２）ｈ）を圧縮型窒化硼素配向値という。圧縮型窒化硼素配向値が０．５であると、圧縮型窒化硼素の００２面はランダムな方向を向いており、無配向な状態である。圧縮型窒化硼素配向値が、大きいほど、窒化硼素焼結体３に含まれる圧縮型窒化硼素の００２面が、第１面７と平行に配向する度合いが大きい。
　本開示のインサート１における窒化硼素焼結体３は、圧縮型窒化硼素配向値が、立方晶配向値よりも大きい。すなわち、圧縮型窒化硼素の００２面は、立方晶窒化硼素の１１１面よりも、第１面７と平行に配向する度合いが大きい。
　本開示のインサート１は、上述の構成を有することにより、優れた耐摩耗性を有する。この効果は、本開示のインサート１が、少量の圧縮型窒化硼素を含有し、さらに、第１面において圧縮型窒化硼素の００２面が多く配向していることから、第１面に溶着した被削物が圧縮型窒化硼素とともに剥離されることによるものと推測される。
　本開示のインサート１における窒化硼素焼結体３は、圧縮型窒化硼素含有値が、０．００４以上、０．００８以下であってもよい。このような構成を有すると、インサート１の硬度が高い。
　また、本開示のインサート１における窒化硼素焼結体３は、立方晶配向値が、０．５５以上であってもよい。このような構成を有すると、すくい面７における硬度が高い。
　また、本開示のインサート１における窒化硼素焼結体３は、圧縮型窒化硼素配向値が、０．８以上であってもよい。このような構成を有すると、インサート１の寿命が長い。
　また、本開示のインサート１は、窒化硼素焼結体３は、ウルツ型窒化硼素を含有していてもよい。このような構成を有する窒化硼素焼結体３は硬度が高い。
　また、本開示のインサート１は、立方晶窒化硼素の平均粒径が、２００ｎｍ以下であってもよい。このような構成を有すると、インサート１の強度が高い。なお、立方晶窒化硼素の平均粒径は、１００ｎｍ以下であってもよい。
　また、本開示のインサート１は、窒化硼素焼結体３の表面に硬質被覆層（図示しない）を有していてもよい。
　＜被覆層＞
　本開示のインサート１は、被覆層を有していてもよい。被覆層は、例えば、窒化硼素焼結体３の耐摩耗性、耐熱性等を向上させることを目的として窒化硼素焼結体３に被覆される。なお、図２に示すインサート１において、被覆層は、窒化硼素焼結体３と基体５とに被覆されてもよい。
　ここで、インサート１が有する被覆層の構成の一例について図３を参照して説明する。図３は、本開示の被覆層の構成の一例を示す断面図である。
　図３に示すように、インサート１は、被覆層２０を有する。被覆層２０の厚みは、たとえば０．１μｍ以上５．０μｍ以下であってもよい。
　被覆層２０は、硬質層２１を有する。硬質層２１は、後述する金属層２２と比較して耐摩耗性に優れた層である。硬質層２１は、１層以上の金属窒化物層を有する。硬質層２１は１層であってもよい。また、図３に示すように複数の金属窒化物層が重なっていてもよい。また、硬質層２１は、複数の金属窒化物層が積層された積層部２３と、積層部２３の上に位置する第３金属窒化物層２４とを有していてもよい。硬質層２１の構成については後述する。
　また、被覆層２０は、金属層２２を有する。金属層２２は、窒化硼素焼結体３と硬質層２１との間に位置する。具体的には、金属層２２は、第１の面（ここでは下面）において窒化硼素焼結体３の上面に接し、第１の面の反対側に位置する第２の面（ここでは上面）において硬質層２１の下面に接する。
　金属層２２は、窒化硼素焼結体３との密着性が硬質層２１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２２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。
　なお、Ｔｉの単体、Ｚｒの単体、Ｖの単体、Ｃｒの単体およびＡｌの単体は、金属層２２としては用いられない。これらはいずれも融点が低く、耐酸化性が低いことから、切削工具への使用に適さないためである。また、Ｈｆの単体、Ｎｂの単体、Ｔａの単体、Ｍｏの単体は窒化硼素焼結体３との密着性が低い。ただし、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ａｌを含む合金については、この限りではない。
　金属層２２は、Ａｌ－Ｃｒ合金を含有するＡｌ－Ｃｒ合金層であってもよい。かかる金属層２２は、窒化硼素焼結体３との密着性が特に高いことから、窒化硼素焼結体３と被覆層２０との密着性を向上させる効果が高い。
　金属層２２がＡｌ－Ｃｒ合金層である場合、金属層２２におけるＡｌの含有量は、金属層２２におけるＣｒの含有量よりも多くてもよい。たとえば、金属層２２におけるＡｌとＣｒとの組成比（原子％）は、７０：３０であってもよい。このような組成比率とすることで、窒化硼素焼結体３と金属層２２との密着性はより高い。
　金属層２２は、上記金属元素（Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙ）以外の成分を含有していてもよい。ただし、窒化硼素焼結体３との密着性の観点から、金属層２２は、上記金属元素を合量で少なくとも９５原子％以上含有していてもよい。より好ましくは、金属層２２は、上記金属元素を合量で９８原子％以上含有していてもよい。たとえば、金属層２２がＡｌ－Ｃｒ合金層である場合、金属層２２は、少なくとも、ＡｌおよびＣｒを合量で９５原子％以上含有していてもよい。さらに金属層２２は、少なくとも、ＡｌおよびＣｒを合量で９８原子％以上含有していてもよい。なお、金属層２２における金属成分の割合は、たとえば、ＥＤＳ（エネルギー分散型Ｘ線分光器）を用いた分析により特定可能である。
　また、Ｔｉは窒化硼素焼結体３との濡れ性が悪いため、窒化硼素焼結体３との密着性向上の観点から、金属層２２は、Ｔｉを極力含有していないことが好ましい。具体的には、金属層２２におけるＴｉの含有量は、１５原子％以下であってもよい。
　このように、本開示のインサート１では、窒化硼素焼結体３との濡れ性が硬質層２１と比べて高い金属層２２を窒化硼素焼結体３と硬質層２１との間に設けることにより、窒化硼素焼結体３と被覆層２０との密着性を向上させることができる。なお、金属層２２は、硬質層２１との密着性も高いため、硬質層２１が金属層２２から剥離するといったことも生じにくい。
　また、窒化硼素焼結体３は、絶縁体である。絶縁体である窒化硼素焼結体３には、ＰＶＤ法（物理蒸着）により形成される膜との密着性に改善の余地があった。これに対し、本開示のインサート１は、導電性を有する金属層２２が窒化硼素焼結体３の表面に位置するため、ＰＶＤ法により形成される硬質層２１と金属層２２との密着性が高い。
　次に、硬質層２１の構成について図４を参照して説明する。図４は、図３に示すＨ部の模式拡大図である。
　図４に示すように、硬質層２１は、金属層２２の上に位置する積層部２３と、積層部２３の上に位置する第３金属窒化物層２４とを有する。
　積層部２３は、複数の第１金属窒化物層２３ａと複数の第２金属窒化物層２３ｂとを有する。積層部２３は、第１金属窒化物層２３ａと第２金属窒化物層２３ｂとが交互に積層された構成を有している。
　第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの厚みは、それぞれ１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下としてもよい。このように、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂを薄く形成することで、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの残留応力が小さい。これにより、たとえば、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの剥離やクラック等が生じ難くなることから、被覆層２０の耐久性が高い。
　第１金属窒化物層２３ａは、金属層２２に接する層であり、第２金属窒化物層２３ｂは、第１金属窒化物層２３ａ上に形成される。
　第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂは、金属層２２に含まれる金属を含有していてもよい。
　たとえば、金属層２２に２種類の金属（ここでは、「第１の金属」、「第２の金属」とする）が含まれているとする。この場合、第１金属窒化物層２３ａは、第１の金属および第３の金属の窒化物を含有する。第３の金属は、金属層２２に含まれない金属である。また、第２金属窒化物層２３ｂは、第１の金属および第２の金属の窒化物を含有する。
　たとえば、実施形態において、金属層２２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２３ａは、Ａｌを含有してもよい。具体的には、第１金属窒化物層２３ａ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２３ｂ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２２に含まれる金属を含有する第１金属窒化物層２３ａを金属層２２の上に位置させることで、金属層２２と硬質層２１との密着性が高い。これにより、硬質層２１が金属層２２から剥離し難くなるため、被覆層２０の耐久性が高い。
　第１金属窒化物層２３ａすなわちＡｌＴｉＮ層は、上述した金属層２２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２３ｂ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、被覆層２０は、互いに異なる組成の第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂを含むことで、硬質層２１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２１においては、ＡｌＣｒＮが持つ優れた耐熱性を維持しつつ、金属層２２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。
　このように、被覆層２０の少なくとも一部は、一層当たりの厚みが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の複数の層（第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂ）が積層されていてもよい。
　なお、積層部２３は、たとえばアークイオンプレーティング法（ＡＩＰ法）により成膜してもよい。ＡＩＰ法は、真空雰囲気でアーク放電を利用してターゲット金属（ここでは、ＡｌＴｉターゲットおよびＡｌＣｒターゲット）を蒸発させ、Ｎ２ガスと結合することによって金属窒化物（ここでは、ＡｌＴｉＮとＡｌＣｒＮ）を成膜する方法である。なお、金属層２２もＡＩＰ法により成膜してもよい。
　第３金属窒化物層２４は、積層部２３の上に位置してもよい。具体的には、第３金属窒化物層２４は、積層部２３のうち第２金属窒化物層２３ｂと接する。第３金属窒化物層２４は、たとえば、第１金属窒化物層２３ａと同様、ＴｉおよびＡｌを含有する金属窒化物層（ＡｌＴｉＮ層）である。
　第３金属窒化物層２４の厚みは、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの各厚みよりも厚くてもよい。具体的には、上述したように第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの厚みは５０ｎｍ以下とした場合、第３金属窒化物層２４の厚みは、１μｍ以上としてもよい。たとえば、第３金属窒化物層２４の厚みは、１．２μｍであってもよい。
　これにより、たとえば、第３金属窒化物層２４の摩擦係数が低い場合には、インサート１の耐溶着性を向上させることができる。また、たとえば、第３金属窒化物層２４の硬度が高い場合には、インサート１の耐摩耗性を向上させることができる。また、たとえば、第３金属窒化物層２４の酸化開始温度が高い場合には、インサート１の耐酸化性を向上させることができる。
　また、第３金属窒化物層２４の厚みは、積層部２３の厚みよりも厚くてもよい。具体的には、実施形態において、積層部２３の厚みは０．５μｍ以下とした場合、第３金属窒化物層２４の厚みは、１μｍ以上であってもよい。たとえば、積層部２３の厚みが０．３μｍである場合、第３金属窒化物層２４の厚みは１．２μｍであってもよい。このように、第３金属窒化物層２４を積層部２３よりも厚くすることで、上述した耐溶着性、耐摩耗性等を向上させる効果がさらに高い。
　なお、金属層２２の厚みは、たとえば０．１μｍ以上、０．６μｍ未満であってもよい。すなわち、金属層２２は、第１金属窒化物層２３ａおよび第２金属窒化物層２３ｂの各々よりも厚く、且つ、積層部２３よりも薄くてもよい。
　＜切削工具＞
　次に、本開示の切削工具について図５を参照して説明する。図５は、本開示の切削工具の一例を示す図である。
　本開示の切削工具１０１は、図５に示すように、例えば、第１端（図５における上端）から第２端（図５における下端）に向かって延びる棒状体である。
　切削工具１０１は、図５に示すように、第１端（先端）から第２端に亘る長さを有し、第１端側に位置するポケット１０３を有するホルダ１０５と、ポケット１０３に位置する上記のインサート１とを備えている。切削工具１０１は、インサート１を備えているため、長期に渡り安定した切削加工を行うことができる。
　ポケット１０３は、インサート１が装着される部分であり、ホルダ１０５の下面に対して平行な着座面と、着座面に対して垂直であるか、または、傾斜する拘束側面とを有している。また、ポケット１０３は、ホルダ１０５の第１端側において開口している。
　ポケット１０３にはインサート１が位置している。このとき、インサート１の下面がポケット１０３に直接に接していてもよく、また、インサート１とポケット１０３との間にシート（図示しない）が挟まれていてもよい。
　インサート１は、すくい面７及び逃げ面９が交わる稜部における切刃１３として用いられる部分の少なくとも一部がホルダ１０５から外方に突出するようにホルダ１０５に装着される。本実施形態において、インサート１は、固定ネジ１０７によって、ホルダ１０５に装着されている。すなわち、インサート１の貫通孔５５に固定ネジ１０７を挿入し、この固定ネジ１０７の先端をポケット１０３に形成されたネジ孔（図示しない）に挿入してネジ部同士を螺合させることによって、インサート１がホルダ１０５に装着されている。
　ホルダ１０５の材質としては、鋼、鋳鉄などを用いることができる。これらの部材の中で靱性の高い鋼を用いてもよい。
　本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などが挙げられる。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上記の実施形態のインサート１を用いてもよい。
　＜製造方法＞
　以下に、本開示のインサートにおける窒化硼素焼結体の製造方法について説明する。まず、原料粉末である扁平形状の六方晶窒化硼素粉末を準備する。平均粒径は０．７μｍ以上で、市販の原料のうち酸素不純物量が０．５質量％未満のものを使用する。六方晶窒化硼素粉末の平均粒径とは、電子顕微鏡で測定した窒化硼素粉末の長軸方向の長さの平均値を意味する。六方晶窒化硼素粉末は、平均粒径が、０．２μｍ以上、３０μｍ以下であってもよい。六方晶窒化硼素粉末は、９９％以上の純度を有する高純度のものであってもよい。また、立方晶の窒化硼素粉末を製造する際に用いる触媒成分を含有するものであってもよい。また、９９％未満の純度の原料粉末を用いてもよい。
　原料粉末の成形は一軸プレスにて行い、成形時の圧力を制御することで、焼成後の立方晶配向値および圧縮型窒化硼素配向値を制御することができる。一軸プレスで成形するときに扁平な六方晶窒化硼素粉末が配向し、六方晶窒化硼素粉末の００２面がプレスの加圧軸方向と垂直になるように配向する。一軸プレスの際に、同一の成形体に繰り返し、圧力を加えるように行うと成形体における六方晶窒化硼素粉末の配向性が高い。
　次に、上記方法で作製した成形体を、１８００～２２００度の温度、８～１０ＧＰａの圧力で焼成することで、本開示の窒化硼素焼結体を得ることができる。窒化硼素焼結体に含まれる圧縮型窒化硼素の割合は、焼成時の温度と圧力により、制御することができる。更に上記の製造方法により、窒化硼素質焼結体上に被覆層を形成することができる。
　以上、本開示の窒化硼素焼結体、インサートおよび切削工具について説明したが、上述の実施形態に限定されず、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよい。
　平均粒径が、０．３μｍ、６μｍ、１６μｍで、酸素不純物量が０．３質量％の扁平形状の六方晶窒化硼素粉末を一軸プレスで成形し、成形体を得た。また、同じ六方晶窒化硼素粉末を等圧加圧して成形体を作製した。これらの成形体を表１に示す条件で焼成した。
　次に、得られた焼結体を、焼結体の第１面に垂直な方向に切断し、第１面に対して直角に交わる面を有する厚さ約０．５ｍｍの試験片を作製した。この試験片の第１面に垂直な断面を基準として、株式会社リガク製の湾曲ＩＰＸ線回折装置ＲＩＮＴ　ＲＡＰＩＤ２を用いて圧縮型窒化硼素含有値、立方晶配向値、圧縮型窒化硼素配向値を求めた。得られた各値を表１に示す。さらに、得られた焼結体の一部を切り出し、インサートを作製した。また、インサートの表面に被覆層を設けた試料も作製した。この被覆層の構成を表２に示す。なお、下記の試験では、被覆層のないインサートと、２種類の被覆層を設けたインサートとを評価した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　これらのインサートの第１面をすくい面として切削試験を行った。以下に切削試験の条件を示す。
＜切削試験の条件＞
被削材：Ｔｉ合金（Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ）
切削条件：Ｖｃ＝１００ｍ／ｍｉｎ、ｆ＝０．１ｍｍ／ｒｅｖ、ａｐ＝０．４ｍｍ、Ｗｅｔ
使用工具：ＣＮＧＡ１２０４０８
　等圧成形した成形体から得られた試料である試料Ｎｏ．１～３、７、１１、１５は、いずれも、本開示のインサートにおける窒化硼素焼結体の構成を有していない。また、１軸加圧した成形体を用いた場合であっても、焼成温度が２１００℃であり、焼成圧力が１１ＧＰａの試料Ｎｏ．８～１０では、圧縮型窒化硼素が含まれていなかった。１軸加圧した成形体を用いて、焼成温度が２３００℃であり、焼成圧力が７．７ＧＰａの試料Ｎｏ．１６では、圧縮型窒化硼素を含有していたが、圧縮型窒化硼素配向値が立方晶配向値よりも小さかった。
　一方、一軸プレスで成形した試料のうち、試料Ｎｏ．４～６、１２～１４は、圧縮型窒化硼素含有値が０．００５よりも小さく、立方晶配向値が０．５よりも大きく、圧縮型窒化硼素配向値が立方晶配向値よりも大きく、長寿命であった。なお、試料Ｎｏ．４～６、１２～１４の立方晶窒化硼素の平均粒径は、いずれも２００ｎｍ以下であった。特に、平均粒径が小さい原料粉末を用いた試料Ｎｏ．４および試料Ｎｏ．１２の平均粒径は、１００ｎｍ以下であった。
　立方晶配向値が０．５５以上である試料Ｎｏ．５、６、１２、１３、１４は、立方晶配向値が０．５５未満である試料Ｎｏ．４よりも長寿命であった。圧縮型窒化硼素配向値が０．８以上である、試料Ｎｏ．１３、１４は、圧縮型窒化硼素配向値が０．８未満の試料Ｎｏ．１２よりも長寿命であった。
　本開示のインサートにおける窒化硼素焼結体の構成要件を満たさない試料は、本開示のインサートである試料Ｎｏ．４～６、１２～１４よりも寿命が短かった。いずれの試料においても、被覆層を有するインサートは被覆層を有さないインサートよりも寿命が長かった。特に、金属層を有するインサートは寿命が長かった。
　今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
　１・・・インサート
　３・・・窒化硼素焼結体
　５・・・基体
　７・・・すくい面
　９・・・逃げ面
１３・・・切刃
２０・・・被覆層
２１・・・硬質層
２２・・・金属層
２３・・・積層部
２３ａ・・第１金属窒化物層
２３ｂ・・第２金属窒化物層
２４・・・第３金属窒化物層
１０１・・切削工具
１０３・・ポケット
１０５・・ホルダ

Claims (11)

  1. 　第１面と、第２面と、前記第１面および前記第２面との稜部の少なくとも一部に位置する切刃とを有する窒化硼素焼結体を具備するインサートであって、
    　前記窒化硼素焼結体は、立方晶窒化硼素と圧縮型窒化硼素とを含有し、
    　前記第１面に垂直な前記窒化硼素焼結体の断面に対する、透過型Ｘ線回折において、
    　前記第１面に垂直な方向における、前記立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｖとし、前記圧縮型窒化硼素の００２回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｖとし、
    　前記第１面に平行な方向における、前記立方晶窒化硼素の１１１回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｃＢＮ（１１１）ｈとし、前記圧縮型窒化硼素の００２回折のピークの頂点におけるＸ線強度をＩｈＢＮ（００２）ｈとしたとき、
    　（ＩｈＢＮ（００２）ｖ＋ＩｈＢＮ（００２）ｈ）／（ＩｃＢＮ（１１１）ｖ＋ＩｃＢＮ（１１１）ｈ）で示される圧縮型窒化硼素含有値は、０．００２よりも大きく、０．０１よりも小さく、
    　ＩｃＢＮ（１１１）ｖ／（ＩｃＢＮ（１１１）ｖ＋ＩｃＢＮ（１１１）ｈ）で示される立方晶配向値は、０．５よりも大きく、
    　ＩｈＢＮ（００２）ｖ／（ＩｈＢＮ（００２）ｖ＋ＩｈＢＮ（００２）ｈ）で示される圧縮型窒化硼素配向値は、前記立方晶配向値よりも大きく、
    　前記窒化硼素焼結体における表面の少なくとも一部に被覆層を有する、インサート。
  2. 　前記立方晶配向値は、０．５５以上である、請求項１に記載のインサート。
  3. 　前記圧縮型窒化硼素配向値は、０．８以上である、請求項１または２に記載のインサート。
  4. 　前記窒化硼素焼結体は、ウルツ型窒化硼素を含有する、請求項１～３のいずれか一つに記載のインサート。
  5. 　前記断面における前記立方晶窒化硼素の平均粒径は、２００ｎｍ以下である、請求項１～４のいずれか一つに記載のインサート。
  6. 　前記被覆層の厚みは、０．１μｍ以上５．０μｍ以下である、請求項１～５のいずれか一つに記載のインサート。
  7. 　前記被覆層は、積層された複数の層を有しており、前記窒化硼素焼結体と接する前記被覆層が、金属で形成されている、請求項１～６のいずれか一つに記載のインサート。
  8. 　前記金属は、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ａｌの単体以外の金属からなる、請求項７に記載のインサート。
  9. 　前記金属は、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｙのうち少なくとも一種以上の元素を含有する、請求項８に記載のインサート。
  10. 　前記被覆層の少なくとも一部は、一層当たりの厚みが１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の複数の層が積層されている、請求項１～９のいずれか一つに記載のインサート。
  11. 　第１端から第２端に亘る長さを有し、前記第１端側にポケットを有するホルダと、
    　前記ポケットに位置する請求項１～１０のいずれか一つに記載のインサートと、を備えた切削工具。
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