\¥0 2020/174922 1 卩（：17 2020 /001437 明 細 書

発明の名称 ： 立方晶窒化硼素多結晶体及びその製造方法 技術分野

[0001 ] 本開示は、 立方晶窒化硼素多結晶体及びその製造方法に 関する。 本出願は 、 2 0 1 9年 2月 2 8日に出願した日本特許出願である特願 2 0 1 9 - 0 3 6 2 6 2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。

背景技術

[0002] 立方晶窒化硼素 （以下、 「〇巳1\1」 とも記す。 ） はダイヤモンドに次ぐ硬 度を有し、 熱的安定性及び化学的安定性にも優れる。 このため、 立方晶窒化 硼素焼結体は工具の材料として用いられてき た。

[0003] 立方晶窒化硼素焼結体としては、 バインダーを 1 〇〜 4 0体積％程度含む ものが用いられていた。 しかし、 バインダーは焼結体の強度、 熱拡散性を低 下させる原因となっていた。

[0004] この問題を解決するために、 バインダーを用いずに、 六方晶窒化硼素を超 高圧高温下で立方晶窒化硼素へ直接変換させ ると同時に焼結させることによ り、 バインダーを含まない立方晶窒化硼素焼結体 を得る方法が開発されてい る。

[0005] 特開平 1 1 —2 4 6 2 7 1号公報 （特許文献 1） には、 低結晶性の六方晶 窒化硼素を超高温高圧下で立方晶窒化硼素焼 結体に直接変換させ、 かつ焼結 させて、 立方晶窒化硼素焼結体を得る技術が開示され ている。

先行技術文献

特許文献

[0006] 特許文献 1 :特開平 1 1 —2 4 6 2 7 1号公報

発明の概要

[0007] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、

立方晶窒化硼素を 9 6体積％以上含む立方晶窒化硼素多結晶体で� �って、 〇 2020/174922 2 卩（：170? 2020 /001437

前記立方晶窒化硼素の転位密度は 8 X 1 0 ¹⁵ / ² より大きく、 前記立方晶窒化硼素多結晶体は、 複数の結晶粒を含み、

前記複数の結晶粒の円相当径のメジアン径 50は 1 00 n 未満である 、 立方晶窒化硼素多結晶体である。

[0008] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 は、

上記に記載の立方晶窒化硼素多結晶体の製造 方法であって、

円相当径のメジアン径 90が〇. 3 以下の六方晶窒化硼素粉末を準 備する工程と、

前記六方晶窒化硼素粉末を、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力を通過して、 1 500 ^° 〇以上 2200 ^° 〇以下の温度、 及び、 1 0〇 3 以上の圧力まで加熱加圧する工程と、 を備え、

前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域は、 温度を丁 （ ^° 〇 、 圧力を （〇 a） とした時に、 下記式 1及び下記式 2を同時に満たす領域であり、 式 1 : ³-0· 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

前記加熱加圧する工程において、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への 突入温度は 500 ^° 〇以下であり、

前記加熱加圧する工程は、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度 及 び圧力で 1 0分以上保持する工程を含む、 立方晶窒化硼素多結晶体の製造方 法である。

[0009] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 は、

上記に記載の立方晶窒化硼素多結晶体の製造 方法であって、

熱分解窒化硼素を準備する工程と、

前記熱分解窒化硼素を、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力 を通過して、 最終焼結領域内の温度及び圧力まで加熱加圧 する工程と、 を備 え、

前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域は、 温度を丁 （ ^° 〇 、 圧力を （〇 a） とした時に、 下記式 1及び下記式 2を同時に満たす領域であり、 \¥02020/174922 3 卩（：171?2020/001437

式 1 : ³-0· 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

前記最終焼結領域は、 温度を丁 （ ^° 〇） 、 圧力を （〇 ₃ ） とした時に、 下記式 4、 下記式 5及び下記式 6を同時に満たす領域であり、

式 4 : ³ 1 2

式 5 _: ³-0· 0851+ 1 25. 5

式 6 : £-0· 085丁+ 1 5 1

前記加熱加圧する工程において、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への 突入温度は 500 ^° 〇以下である、 立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法である 図面の簡単な説明

［0010］ ［図 1］図 1は、 窒化硼素の圧力一温度相図である。

［図 2］図 2は、 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 の一例を説明する ための図である。

［図 3］図 3は、 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 の他の一例を説明 するための図である。

［図 4］図 4は、 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 の他の一例を説明 するための図である。

［図 5］図 5は、 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 の他の一例を説明 するための図である。

［図 6］図 6は、 立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法の従来例 を説明するための 図である。

発明を実施するための形態

［0011］ ［本開示が解決しようとする課題］

近年、 特に金型の分野において、 精密加工が増加している。 立方晶窒化硼 素多結晶体を精密加工に用いた場合、 刃先の摩耗が生じて、 工具寿命が短く なる傾向がある。 従って、 精密加工においても、 優れた工具寿命を示すこと のできる工具が求められている。 〇 2020/174922 4 卩（：170? 2020 /001437

[0012] そこで、 本目的は、 工具として用いた場合に、 特に精密加工においても、 長い工具寿命を有することのできる立方晶窒 化硼素多結晶体を提供すること を目的とする。

[本開示の効果]

本開示によれば、 立方晶窒化硼素多結晶体は、 工具として用いた場合に、 特に精密加工においても、 長い工具寿命を有することができる。

[0013] [本開示の実施形態の説明]

最初に本開示の実施態様を列記して説明する 。

[0014] ( 1 ) 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素を 96体積％ 以上含む立方晶窒化硼素多結晶体であって、

前記立方晶窒化硼素の転位密度は 8 X 1 0 ¹⁵ / ² より大きく、 前記立方晶窒化硼素多結晶体は、 複数の結晶粒を含み、

前記複数の結晶粒の円相当径のメジアン径 50は 1 00 n 未満である

[0015] 本開示によれば、 立方晶窒化硼素多結晶体は、 工具として用いた場合に、 特に精密加工においても、 長い工具寿命を有することができる。

[0016] (2) 前記転位密度は 9 X I 0 ¹⁵ /〇1 ² 以上であることが好ましい。 これに よると、 工具の耐摩耗性が向上する。

[0017] (3) 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 は、 上記の立方晶窒化 硼素多結晶体の製造方法であって、

円相当径のメジアン径 90が〇. 3 以下の六方晶窒化硼素粉末を準 備する工程と、

前記六方晶窒化硼素粉末を、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力を通過して、 1 500 ^° 〇以上 2200 ^° 〇以下の温度、 及び、 1 0〇 3 以上の圧力まで加熱加圧する工程と、 を備え、

前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域は、 温度を丁 ( ^° 〇 、 圧力を (〇 a) とした時に、 下記式 1及び下記式 2を同時に満たす領域であり、

式 1 : ³-0· 0037丁+ 1 1. 301 〇 2020/174922 5 卩（：170? 2020 /001437

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

前記加熱加圧する工程において、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への 突入温度は 500 ^° 〇以下であり、

前記加熱加圧する工程は、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度 及 び圧力で 1 0分以上保持する工程を含む。

[0018] この製造方法で得られた立方晶窒化硼素多結 晶体は、 工具として用いた場 合に、 特に精密加工においても、 長い工具寿命を有することができる。

[0019] (4) 前記突入温度は 300°〇以下であることが好ましい。 これによると

、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工 具の寿命が更に向上する。

[0020] (5) 前記加熱加圧する工程は、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の 温度及び圧力で 1 5分以上保持する工程を含むことが好ましい� � これによる と、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工 具の寿命が更に向上する。

[0021] (6) 前記加熱加圧する工程は、 温度を丁 ( ^° 〇 、 圧力を (〇 ₃ ) と した時に、 下記式 1、 下記式 2及び下記式 3を同時に満たす領域内の温度及 び圧力で 1 0分以上保持する工程を含むことが好ましい� �

[0022] 式 1 : 9³-0. 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

式 3 : £-0· 0037丁+ 1 1. 375。

[0023] これによると、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工 具の寿命が更 に向上する。

(7) 前記加熱加圧する工程の後に、 前記加熱加圧する工程により得られ た立方晶窒化硼素多結晶体を、 1 500 ^° 〇以上 2200 ^° 〇以下の温度、 及び 、 1 0〇 ₃ 以上の圧力条件下で 1 0分以上 30分以下保持する工程を備え ることが好ましい。 これによると、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体を用い た工具の寿命が更に向上する。

[0024] (8) 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 は、 上記の立方晶窒化 硼素多結晶体の製造方法であって、

熱分解窒化硼素を準備する工程と、 〇 2020/174922 6 卩（：170? 2020 /001437

前記熱分解窒化硼素を、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力 を通過して、 最終焼結領域内の温度及び圧力まで加熱加圧 する工程と、 を備 え、

前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域は、 温度を丁 （ ^° 〇 、 圧力を （〇 a） とした時に、 下記式 1及び下記式 2を同時に満たす領域であり、 式 1 : ³-0· 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

前記最終焼結領域は、 温度を丁 （ ^° 〇） 、 圧力を （〇 ₃ ） とした時に、 下記式 4、 下記式 5及び下記式 6を同時に満たす領域であり、

式 4 : ³ 1 2

式 5 _: ³-0· 0851+ 1 25. 5

式 6 : £-0· 085丁+ 1 5 1

前記加熱加圧する工程において、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への 突入温度は 500°〇以下である。

[0025] この製造方法で得られた立方晶窒化硼素多結 晶体は、 工具として用いた場 合に、 特に精密加工においても、 長い工具寿命を有することができる。

[0026] （9） 前記突入温度は 300°〇以下であることが好ましい。 これによると

、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工 具の寿命が更に向上する。

[0027] （1 0） 前記加熱加圧する工程の後に、 前記加熱加圧する工程により得ら れた立方晶窒化硼素多結晶体を、 前記最終焼結領域内の温度及び圧力条件下 で 1 0分以上 30分以下保持する工程を備えることが好まし� ��。 これによる と、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工 具の寿命が更に向上する。

[0028] [本開示の実施形態の詳細]

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体及びその製 造方法を、 以下に図面を参照 しつつ説明する。

[0029] [実施の形態 1 :立方晶窒化硼素多結晶体]

本開示の一実施の形態に係る立方晶窒化硼素 多結晶体について説明する。

[0030] ＜立方晶窒化硼素多結晶体＞ 〇 2020/174922 7 卩（：170? 2020 /001437

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素を 9 6体積％以上含 む立方晶窒化硼素多結晶体であって、 該立方晶窒化硼素の転位密度は 8 X 1 より大きく、 該立方晶窒化硼素多結晶体は、 複数の結晶粒を含み、 該複数の結晶粒の円相当径のメジアン径 5 0は 1 0 0 n 未満である。

[0031 ] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は焼結体で あるが、 通常焼結体とはバイ ンダーを含むことを意図する場合が多いため 、 本開示では 「多結晶体」 とい う用語を用いている。

[0032] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、 工具として用いた場合、 特に精密加 エにおいても、 長い工具寿命を有することができる。 この理由は明らかでは ないが、 下記の （丨） 〜 （丨丨丨） の通りと推察される。

[0033] （_〇 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素を 9 6体積％以 上含み、 バインダー、 焼結助剤、 触媒等の含有量が非常に低減されている。 このため、 立方晶窒化硼素同士が強固に結合しており、 立方晶窒化硼素多結 晶体の強度及び熱拡散性が向上している。 従って、 該立方晶窒化硼素多結晶 体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することができ る。

[0034] （丨丨） 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体において、 立方晶窒化硼素の転位 密度は 8 X 1 0 ^{1 5} / ² より大きい。 該立方晶窒化硼素多結晶体は、 多結晶体 中に比較的多くの格子欠陥を有し、 歪みが大きいため、 耐摩耗性が向上して いる。 従って、 該立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は、 精密加工におい ても、 長い工具寿命を有することができる。

[0035] （丨丨丨） 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、 これに含まれる複数の結晶粒 の円相当径のメジアン径 5 0 （以下、 「粒径」 とも記す。 ） が 1 O O n m 未満である。 立方晶窒化硼素多結晶体は、 結晶粒の粒径が小さいほど強度が 大きくなる。 よって、 該立方晶窒化硼素多結晶体は強度が高く、 該立方晶窒 化硼素多結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有す ることができる。

[0036] なお、 上記では本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は 、 精密加工において長 〇 2020/174922 8 卩（：170? 2020 /001437

い工具寿命を有することを説明したが、 加工方法はこれに限定されない。 加 エ方法としては、 ミリング加工、 旋削加工等が挙げられる。 また、 被削材と しては、 ステンレスエ具鋼等が挙げられる。

[0037] <組成 >

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素を 9 6体積％以上含 む。 これにより、 立方晶窒化硼素多結晶体は、 強度及び熱拡散性が向上し、 優れた硬度を有し、 熱的安定性及び化学的安定性にも優れる。

[0038] 立方晶窒化硼素多結晶体は、 本開示の効果を示す範囲において、 立方晶窒 化硼素に加えて、 六方晶窒化硼素、 圧縮型六方晶窒化硼素及びウルツ鉱型窒 化硼素のうち、 1つ、 2つ又は全てを含むことができる。 この場合、 立方晶 窒化硼素多結晶体における、 六方晶窒化硼素、 圧縮型六方晶窒化硼素及びウ ルツ鉱型窒化硼素の含有量の合計は 4体積％以下とすることができる。 ここ で、 「圧縮型六方晶窒化硼素」 とは、 通常の六方晶窒化硼素と結晶構造が類 似し、 〇軸方向の面間隔が通常の六方晶窒化硼素の 面間隔 （〇. 3 3 3 1^ 01 ） よりも小さいものを示す。

[0039] 立方晶窒化硼素多結晶体は、 本開示の効果を示す範囲において不可避不純 物を含んでいても構わない。 不可避不純物としては、 例えば、 水素、 酸素、 炭素、 アルカリ金属元素 （リチウム （1_ 丨） 、 ナトリウム （1\1 3） 、 カリウ ム （<） 等） 及びアルカリ土類金属元素 （カルシウム （〇 3） 、 マグネシウ ム 等） 等の金属元素を挙げることができる。 立方晶窒化硼素多結晶 体が不可避不純物を含む場合は、 不可避不純物の含有量は〇. 1体積％以下 であることが好ましい。 不可避不純物の含有量は、 二次イオン質量分析 （3 により測定することができる。

[0040] 立方晶窒化硼素多結晶体は、 実質的にバインダー、 焼結助剤、 触媒等を含 まない。 これにより、 立方晶窒化硼素多結晶体の強度及び熱拡散性 が向上し ている。

[0041 ] 立方晶窒化硼素多結晶体中の立方晶窒化硼素 の含有率は、 9 6体積％以上

1 0 0体積％以下が好ましく、 9 7体積％以上 1 0 0体積％以下がより好ま 〇 2020/174922 9 卩（：170? 2020 /001437

しく、 9 8体積％以上 1 0 0体積％以上以下が更に好ましい。

[0042] 立方晶窒化硼素多結晶体中の六方晶窒化硼素 、 圧縮型六方晶窒化硼素及び ウルツ鉱型窒化硼素の含有率の合計は、 0体積％以上 4体積％以下が好まし く、 〇体積％以上 3体積％以下がより好ましく、 0体積％以上 2体積％以下 が更に好ましく、 〇体積％が最も好ましい。 すなわち、 立方晶窒化硼素多結 晶体には、 六方晶窒化硼素、 圧縮型六方晶窒化硼素及びウルツ鉱型窒化硼 素 のいずれも含まれないことが最も好ましい。

[0043] 立方晶窒化硼素多結晶体中の六方晶窒化硼素 の含有率は 0体積％以上 4体 積％以下が好ましく、 0体積％以上 3体積％以下がより好ましく、 0体積％ 以上 2体積％以下が更に好ましく、 0体積％が最も好ましい。 すなわち、 立 方晶窒化硼素多結晶体には、 六方晶窒化硼素が含まれないことが最も好ま し い。

[0044] 立方晶窒化硼素多結晶体中の圧縮型六方晶窒 化硼素の含有率は 0体積％以 上 4体積％以下が好ましく、 0体積％以上 3体積％以下がより好ましく、 0 体積％以上 2体積％以下が更に好ましく、 0体積％が最も好ましい。 すなわ ち、 立方晶窒化硼素多結晶体には、 圧縮型六方晶窒化硼素が含まれないこと が最も好ましい。

[0045] 立方晶窒化硼素多結晶体中のウルツ鉱型窒化 硼素の含有率は 0体積％以上 4体積％以下が好ましく、 0体積％以上 3体積％以下がより好ましく、 0体 積％以上 2体積％以下が更に好ましく、 0体積％が最も好ましい。 すなわち 、 立方晶窒化硼素多結晶体には、 ウルツ鉱型窒化硼素が含まれないことが最 も好ましい。

[0046] 立方晶窒化硼素多結晶体中の立方晶窒化硼素 、 六方晶窒化硼素、 圧縮型六 方晶窒化硼素及びウルツ鉱型窒化硼素の含有 率 （体積％） は、 X線回折法に より測定することができる。 具体的な測定方法は下記の通りである。

[0047] 立方晶窒化硼素多結晶体をダイヤモンド砥石 電着ワイヤーで切断し、 切断 面を観察面とする。

[0048] X線回折装置 （[¾ I 9 3 !＜リ社製 「M i n i F l e x 6 0 0」 （商品名） 〇 2020/174922 10 卩（：170? 2020 /001437

） を用いて立方晶窒化硼素多結晶体の切断面の X線スペクトルを得る。 この ときの X線回折装置の条件は、 下記の通りとする。

[0049] 特性 X線： （波長 1 . 5 4 ）

管電圧： 4 5 1＜ V

管電流： 4 0 八

フィルター： 多層ミラー

光学系： 集中法

X線回折法： 0— 2 0法。

[0050] 得られた X線スペクトルにおいて、 下記のピーク強度八、 ピーク強度巳、 ピーク強度＜3、 及び、 ピーク強度口を測定する。

[0051 ] ピーク強度八 ：回折角 2 0 = 2 8 . 5 ° 付近のピーク強度から、 バックグ ランドを除いた圧縮型六方晶窒化硼素のピー ク強度。

[0052] ピーク強度巳 ：回折角 2 0 = 4 0 . 8 ° 付近のピーク強度から、 バックグ ラウンドを除いたウルツ鉱型窒化硼素のピー ク強度。

[0053] ピーク強度〇 ：回折角 2 0 = 4 3 . 5 ° 付近のピーク強度から、 バックグ ラウンドを除いた立方晶窒化硼素のピーク強 度。

[0054] ピーク強度口 ：回折角 2 0 = 2 6 . 8 ° 付近のピーク強度から、 バックグ ラウンドを除いた六方晶窒化硼素のピーク強 度。

[0055] 圧縮型六方晶窒化硼素の含有率は、 ピーク強度 / （ピーク強度 十ピー ク強度巳 +ピーク強度 0 +ピーク強度 0） の値を算出することにより得られ る。 ウルツ鉱型窒化硼素の含有率は、 ピーク強度巳/ （ピーク強度 十ピー ク強度巳 +ピーク強度 0 +ピーク強度 0） の値を算出することにより得られ る。 立方晶窒化硼素の含有率は、 ピーク強度＜3 / （ピーク強度 十ピーク強 度巳 +ピーク強度 0 +ピーク強度 0） の値を算出することにより得られる。 六方晶窒化硼素の含有量は、 ピーク強度口 / （ピーク強度 十ピーク強度巳 +ピーク強度〇 +ピーク強度口） の値を算出することにより得られる。

[0056] 圧縮型六方晶窒化硼素、 ウルツ鉱型窒化硼素、 立方晶窒化硼素及び六方晶 窒化硼素は、 全て同程度の電子的な重みを有するため、 上記の X線ピーク強 〇 2020/174922 11 卩（：170? 2020 /001437

度比を立方晶窒化硼素多結晶体中の体積比 と見なすことができる。

[0057] <転位密度 >

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体において、 立方晶窒化硼素の転位密度は 8X 1 0 ¹⁵ /〇1 ² より大きい。 該立方晶窒化硼素多結晶体は、 多結晶体中に比 較的多くの格子欠陥を有し、 歪が大きいため、 耐摩耗性が向上している。 従 って、 該立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長 い工具寿命を有することができる。 転位密度は、 9X 1 0 ¹⁵ /〇1 ² 以上が好ま しく、 1. 〇 1 0 ¹⁶ / ² 以上が更に好ましい。 転位密度の上限は特に限定 されないが、 製造上の観点から、 ·！ . 4 1 〇 ¹⁶ /〇! ² とすることができる。 すなわち、 転位密度は 8 X 1 0 ¹⁵ / ² より大きく 1. 4X 1 〇 ¹⁶ / ² 以下 が好ましく、 9 X 1 0 ¹⁵ /〇1 ² 以上·！ . 4 X 1 0 ¹⁶ /〇1 ² 以下がより好ましく 、 1. 0 X 1 0 ¹⁶ /〇1 ² 以上·！ . 4 X 1 0 ¹⁶ /〇1 ² 以下が更に好ましい。

[0058] 本明細書において、 転位密度とは下記の手順により算出される。

立方晶窒化硼素多結晶体からなる試験片を準 備する。 試験片の大きさは、 観察面が 2. 001111X2. 00101であり、 厚みが 1. 00101である。 試験片 の観察面を研磨する。

[0059] 該試験片の観察面について、 下記の条件で X線回折測定を行い、 立方晶窒 化硼素の主要な方位である （1 1 1） 、 （200） 、 （220） 、 （3 1 1

） 、 （400） 、 （33 1） 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。

[0060] （X線回折測定条件）

X線源：放射光

装置条件：検出器 1\13 I （適切な [¾〇 I により蛍光をカッ トする。 ） エネルギー： （波長： 〇. 6888 ）

分光結晶： 3 丨 （1 1 1）

入射スリッ ト ：幅5〇1〇1 高さ〇.

受光スリッ ト ：ダブルスリッ ト （幅 3〇!〇! X高さ〇. 5〇!〇!）

ミラー： 白金コート鏡 〇 2020/174922 12 卩（：170? 2020 /001437

入射角 ： 2. 5〇! 「 8〇1

走査方法： 20-030311

測定ピーク ：立方晶窒化硼素の （1 1 1） 、 （200） 、 （220） 、 （

3 1 1） 、 （400） 、 （33 1） の 6本。 ただし、 集合組織、 配向により 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。

[0061] 測定条件：半値幅中に、 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 2000〇〇 3以上とする。 ピークの裾も解析に使用するため、 測 定範囲は半値幅の 1 〇倍程度とする。

[0062] 上記の X線回折測定により得られるラインプロファ� �ルは、 試料の不均一 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。 不均一ひずみや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 〇 †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、 ！_ 3巳 ₆ を用いた。 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〇とみなすことが できる。

[0063] 得られた真のラインプロファイルを修正 法及び修正 1«3「「6门 -八 「 3（^法を用いて解析することによって転位密� ��を算出する。 修正 I 丨 3 1113（^- 1 I法及び修正 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。

[0064] 法の式は、 下記式 （丨） で示される。

[0065] [数 1]

〇 2020/174922 13 卩（：170? 2020 /001437

[0066] (上記式 ( I ) において、 AKはラインプロファイルの半値幅、 Dは結晶子 サイズ、 Mは配置パラメータ、 bはバーガースベクトル、 _| 〇は転位密度、 K は散乱ベクトル、 〇 (K ² C) は K ² Cの高次項、 Cはコントラストファクタ —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。

[0067] C = C _h00 [1 -q(h ² k ² +h ² l ² + k ² l ² )/(h ² + k ² + I ² ) ² ] (II) ₀

上記式 (ID 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 C_およびコントラストファクターに関する係� �� は、 計算 コード AN 丨 ZCを用い、 すべり系が <1 1 0> {1 1 1 } 、 弾性スティフ ネス C„が 8. 44G P a、 C ₁₂ が 1. 9G P a、 C ₄₄ が 4. 83 G P aとして 求める。 コントラストファクター C_は、 らせん転位は 0. 203であり、 刃 状転位は 0. 2 1 2である。 コントラストファクターに関する係数 qは、 らせ ん転位は 1. 65であり、 刃状転位は 0. 58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。

[0068] また、 転位と不均一ひずみ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。

[0069] <£ (L) ² >=(p C b ² /47c)ln(R _e /L) (III)

(上記式 (III) において、 R _e は転位の有効半径を示す。 )

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 _| 〇及び結晶子サイ ズを求めることができる。

[0070] InA (L) =lnAs(L)-(7C L ² _P b ² / 2 ) ln( R _e / L ) ( K ² C ) + 0 ( K ² C ) ²

(IV) (上記式 (IV) において、 A(L)はフーリエ級数、 AML)は結晶子サイ ズに関するフーリエ級数、 Lはフーリエ長さを示す。 )

修正 Wi U iamson-HaU法及び修正 Warren-Averbach法の詳細は、 “T. Ungar and A. Borbe Ly, ihe effect of dislocation contrast on x- ray Une broadening: A new approach to Une profile analysis

” Appl. Phys. Lett. , vo L. 69, no. 21, p. 3173, 1996.” 及び \¥02020/174922 14 卩（：17 2020 /001437

“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。

[0071] <結晶粒 >

（メジアン径 d 50）

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体に含まれる 複数の結晶粒は、 円相当径の メジアン径 d 50 （以下、 「メジアン径 d 50」 とも記す。 ） が 1 00 n m 未満である。 立方晶窒化硼素多結晶体は、 結晶粒の粒径が小さいほど強度が 大きくなる。 よって、 該立方晶窒化硼素多結晶体は強度が大きく、 該立方晶 窒化硼素多結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有 することができる。

[0072] 結晶粒のメジアン径 d 50の下限値は特に限定されないが、 製造上の観点 から、 例えば 1 0 n mとすることができる。

[0073] （メジアン径 d 50の測定方法）

本明細書において、 立方晶窒化硼素多結晶体に含まれる複数の結 晶粒の円 相当径のメジアン径 d 50とは、 任意に選択された 5箇所の各測定箇所にお いて、 複数の結晶粒のメジアン径 d 50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 。

[0074] なお、 出願人が測定した限りでは、 同一の試料においてメジアン径 d 50 を測定する限り、 立方晶窒化硼素多結晶体における測定視野の 選択個所を変 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く、 任意に測定 視野を設定しても恣意的にはならないことが 確認された。

[0075] 立方晶窒化硼素多結晶体が工具の一部として 用いられている場合は、 立方 晶窒化硼素多結晶体の部分を、 ダイヤモンド砥石電着ワイヤー等で切り出し て、 切り出した断面を研磨し、 当該研磨面において 5箇所の測定箇所を任意 に設定する。 〇 2020/174922 1 5 卩（：170? 2020 /001437

[0076] 各測定箇所における複数の結晶粒の円相当径 のメジアン径 5 0の測定方 法について下記に具体的に説明する。

[0077] 測定箇所が露出するように立方晶窒化硼素多 結晶体をダイヤモンド砥石電 着ワイヤー等で切断し、 切断面を研磨する。 当該研磨面上の測定箇所を 3巳 IV! （日本電子株式会社社製 「」 3 1\/1 - 7 5 0 0 」 （商品名） ） を用いて観 察し、 3巳 IV!画像を得る。 測定視野のサイズは 1 2 1 5 とし、 観 察倍率は 1 0 0 0 0倍とする。

[0078] 5つの 3巳1\/1画像のそれぞれについて、 測定視野内に観察される結晶粒の 粒界を分離した状態で、 画像処理ソフト 0« _ 〇† \^「. 7. 4. 5） を用いて 、 各結晶粒の円相当径の分布を算出する。

[0079] メジアン径 5 0は、 測定視野の全体を分母として算出する。 結晶粒の円 相当径の分布から、 メジアン径 5 0を算出する。

[0080] <用途 >

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体は、 切削工具、 耐摩工具、 研削工具など に用いることが好適である。

[0081 ] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた切 削工具、 耐摩工具および研削 工具はそれぞれ、 その全体が立方晶窒化硼素多結晶体で構成さ れていても良 いし、 その一部 （たとえば切削工具の場合、 刃先部分） のみが立方晶窒化硼 素多結晶体で構成されていても良い。 さらに、 各工具の表面にコーティング 膜が形成されていても良い。

[0082] 切削工具としては、 ドリル、 エンドミル、 ドリル用刃先交換型切削チップ 、 エンドミル用刃先交換型切削チップ、 フライス加工用刃先交換型切削チッ プ、 旋削加工用刃先交換型切削チップ、 メタルソー、 歯切工具、 リーマ、 夕 ップ、 切削バイ トなどを挙げることができる。

[0083] 耐摩工具としては、 ダイス、 スクライパー、 スクライビングホイール、 ド レッサーなどを挙げることができる。 研削工具としては、 研削砥石などを挙 げることができる。

[0084] [実施の形態 2 :立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法] 〇 2020/174922 16 卩（：170? 2020 /001437

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方 法を、 図 1〜図 6を用いて説明 する。 図 1は、 窒化硼素の圧力一温度相図である。 図 2〜図 5は、 本開示の 立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法を説明す るための図である。 図 6は、 立 方晶窒化硼素多結晶体の製造方法の従来例を 説明するための図である。

[0085] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 の詳細な説明を行う前に、 そ の理解を助けるため、 立方晶窒化硼素多結晶体の圧力一温度相図、 並びに、 立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法の従来例 及び参考例について説明する。

[0086] ＜圧カー温度相図＞

図 1 に示されるように、 窒化硼素には、 常温常圧の安定相である六方晶窒 化硼素、 高温高圧の安定相である立方晶窒化硼素、 及び、 六方晶窒化硼素か ら立方晶窒化硼素への転位の間の準安定相で あるウルツ鉱型窒化硼素の 3つ の相が存在する。

[0087] 各相の境界は一次関数で表すことができる。 本明細書において、 各相の安 定領域内の温度及び圧力は、 一次関数を用いて示すことができるものとす る

[0088] 本明細書において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力 （図

1 において、 「 巳1\!安定領域」 と記す。 ） は、 温度を丁 （°〇） 、 圧力を （◦ 3） とした時に、 下記式 1及び下記式 2を同時に満たす温度及び圧力 として定義する。

[0089] 式 1 : 9³-0. 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7 ₀

[0090] 本明細書において、 六方晶窒化硼素の安定領域内の温度及び圧力 （図 1 に おいて、 「11巳1\1安定領域」 と記す。 ） は、 温度を丁 （°〇） 、 圧力を （◦ 3） とした時に、 下記式八及び下記式巳を同時に満たす温度及 び圧力、 又 は下記式＜3及び下記式 0を同時に満たす温度及び圧力として定義す� �。

[0091] 式八 ： £-〇. 0037丁+ 1 1. 301

式巳 ： £-0. 085丁+ 1 1 7

式〇 ： £0· 0027丁 +〇. 3333 〇 2020/174922 17 卩（：170? 2020 /001437

式 0 : ³ - 0 . 0 8 5丁+ 1 1 7 ₀

[0092] 本明細書において、 立方晶窒化硼素の安定領域内の温度及び圧力 （図 1 に おいて、 「〇巳1\1安定領域」 と記す。 ） は、 温度を丁 （°〇） 、 圧力を （◦ 9 a） とした時に、 下記式口及び下記式巳を同時に満たす温度及 び圧力とし て定 する。

[0093] 式 0 : ³— 0 . 0 8 5 1 + 1 1 7

[0094] <立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法の従� �例 >

従来、 六方晶窒化硼素を、 立方晶窒化硼素の安定領域内の温度及び圧力 ま で到達させるための加熱加圧経路として、 図 6に示される経路 （以下、 「図 6の経路」 とも記す。 ） が検討されていた。

[0095] 図 6の経路では、 開始点 3の温度及び圧力 （常温常圧） から、 立方晶窒化 硼素の安定領域内の温度 （以下、 「目的温度」 とも記す。 ） 及び圧力 （以下 、 「目的圧力」 とも記す。 ） まで加熱加圧する際に、 まず、 圧力を目的圧力 （図 6では約 1 0〇 3） まで上げ （図 6の矢印巳 1） 、 その後に、 温度を 目的温度 （図 6では約 1 9 0 0 °〇 まで上げる （図 6の矢印巳 2） 。 図 6の 経路は、 加熱と加圧がそれぞれ 1回ずつ行われるため、 加熱加圧操作の制御 が単純であり、 従来採用されていた。

[0096] 図 6の経路では、 開始点 3から立方晶窒化硼素の安定領域内の温度及� �圧 力へ到達する途中で、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域を通過する。 従来は、 製造工程のサイクルタイムを短くするために 、 開始点 3から立方晶窒化硼素 の安定領域内へ到達するための時間は短い方 が良いと考えられていた。 また 、 加熱加圧工程において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力 で一定時間保持することにより、 得られる立方晶窒化硼素多結晶体の品質が 向上するという知見も存在しなかった。 このため、 加熱加圧条件は、 ウルツ 鉱型窒化硼素の安定領域を通過する時間がよ り短くなるように設定されてい た。

[0097] しかし、 図 6の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体� �は、 加工時に欠 〇 2020/174922 18 卩（：170? 2020 /001437

損が生じやすく、 工具寿命が短くなる傾向があった。 本発明者らは、 その理 由を究明すべく図 6の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体� �ついて分析 評価を行ったところ、 立方晶窒化硼素多結晶体中の立方晶窒化硼素 の含有率 が工具寿命に影響を与えると推察された。 ここで、 立方晶窒化硼素多結晶体 中の立方晶窒化硼素の含有率とは、 立方晶窒化硼素多結晶体が立方晶窒化硼 素とともに、 六方晶窒化硼素及び/又はウルツ鉱型窒化硼� �を含む場合、 立 方晶窒化硼素、 六方晶窒化硼素及びウルツ鉱型窒化硼素の含 有率の合計を分 母とした場合の立方晶窒化硼素の含有率を意 味する。

[0098] 具体的には、 図 6の経路では、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内での保持 時間が短いため、 六方晶窒化硼素からウルツ鉱型窒化硼素への 変換率が低下 し、 結果として立方晶窒化硼素への変換率も低下 する傾向があると推察され た。 このため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体では、 立方晶窒化硼素の含 有率が低下し、 加工時に欠損が生じやすく、 工具寿命が短くなる傾向がある と推察された。

[0099] 更に本発明者らが検討を重ねた結果、 立方晶窒化硼素多結晶体の製造工程 において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 が、 立方晶窒化硼素 の転位密度と関係し、 結果として、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体の耐摩 耗性に影響を与えることが推察された。

[0100] 本発明者らは上記の状況、 並びに、 立方晶窒化硼素多結晶体に含まれる複 数の結晶粒の粒径が靱性に与える影響を考慮 しつつ、 立方晶窒化硼素多結晶 体の製造工程における圧力及び温度の経路を 鋭意検討した。 この結果、 本発 明者らは、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することができる立方晶 窒化硼素多結晶体を得ることができる加熱加 圧条件を見いだした。 本開示の 立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法の詳細に ついて、 以下に説明する。

[0101 ] ＜立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （1） ＞

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （ 1） は、 実施の形態 1の立 方晶窒化硼素多結晶体の製造方法である。 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体 の製造方法 （1） は、 円相当径のメジアン径 9 0が〇. 3 以下の六方 〇 2020/174922 19 卩（：170? 2020 /001437

晶窒化硼素粉末を準備する工程 （以下、 「六方晶窒化硼素粉末準備工程」 と も記す。 ） と、 前記六方晶窒化硼素粉末を、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域 内の温度及び圧力を通過して、 1 500 ^° 〇以上 2200 ^° 〇以下の温度、 及び 、 1 〇〇 ₃ 以上の圧力まで加熱加圧する工程 （以下、 「加熱加圧工程 （1 ） 」 とも記す。 ） と、 を備える。 ここで、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域は 圧力を 〇 3とした時に、 下記式 1及び下記式 2を同時に 満たす領域であり、

式 1 : ³-0· 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

加熱加圧する工程において、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入 温 度は 500 ^° 〇以下であり、 加熱加圧する工程は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定 領域内の温度及び圧力で 1 〇分以上保持する工程を含む。

[0102] 上記の製造方法により、 実施の形態 1の立方晶窒化硼素多結晶体を製造す ることができる。 すなわち、 この製造方法により得られる立方晶窒化硼素 多 結晶体は、 立方晶窒化硼素を 96体積％以上含み、 それを構成する立方晶窒 化硼素の粒径が微細 （すなわち平均粒径が 1 00 n m未満） で、 かつ、 立方 晶窒化硼素の転位密度が大きい （すなわち 8X 1 0 ¹⁵ /〇! ² を超える） 多結晶 体となる。

[0103] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （ 1） は、 加熱加圧する工程 の後に、 加熱加圧する工程により得られた立方晶窒化 硼素多結晶体を、 1 5 00 °〇以上 2200 °〇以下の温度、 及び、 1 0◦ 3以上の圧力条件下で 1 0分以上 30分以下保持する工程 （以下、 「最終焼結工程」 とも記す。 ） を 備えることができる。

[0104] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （ 1） の各工程の詳細につい て、 図 2〜図 4を用いて下記に説明する。 なお、 図 2〜図 4において、 矢印 は加熱加圧経路を示す。 また、 矢印の先端に丸が記載されている場合は、 そ の温度及び圧力で一定時間保持されることを 示す。 また、 図 2〜図 4で示さ れる経路は一例であり、 これに限定されるものではない。 〇 2020/174922 20 卩（：170? 2020 /001437

[0105] （六方晶窒化硼素粉末準備工程）

立方晶窒化硼素多結晶体の原料として、 円相当径のメジアン径 9 0 （以 下、 「メジアン径 9 0」 とも記す。 ） が〇. 3 以下の六方晶窒化硼素 粉末を準備する。

[0106] 六方晶窒化硼素粉末としては、 そのメジアン径 9 0 （〇. 3 以下） が、 得られる立方晶窒化硼素多結晶体に含まれる 結晶粒のメジアン径 5 0 （1 0 0 n m未満） よりも少し大きいものを用いる。 これは、 六方晶窒化硼 素から立方晶窒化硼素へと転位する際に、 II巳 1\1間の結合を切って原子の組 み換えを経て再結合するために、 原料の粒径よりも立方晶窒化硼素の粒径が 小さくなるためである。 原料の粒径が小さいほど、 本来の 巳 1\1間の結合が 無い粒界が多くなるため、 変換後の立方晶窒化硼素の粒径は小さくなる 。 逆 に原料の粒径が大きいほど、 変換後の立方晶窒化硼素の粒径が大きくなる 。

[0107] 六方晶窒化硼素粉末の円相当径のメジアン径 9 0は、 〇. 3 以下で あり、 〇. 2 以下が好ましい。 六方晶窒化硼素粉末の円相当径のメジア ン径 9 0の下限は特に限定されないが、 製造上の観点から〇. 0 5 と することができる。 六方晶窒化硼素粉末の円相当径のメジアン径 9 0は、

以下がより好ましい。

[0108] 上記の六方晶窒化硼素粉末は、 従来公知の合成法により製造したもの、 及 び、 市販の六方晶窒化硼素粉末のいずれも用いる ことができる。

[0109] （加熱加圧工程 （1） ）

次に、 六方晶窒化硼素粉末を、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及 び圧力を通過して、 1 5 0 0 ^° 〇以上 2 2 0 0 ^° 〇以下の温度 （以下、 「到達温 度」 とも記す。 ） 、 及び、 1 〇〇 ₃ 以上の圧力 （以下、 「到達圧力」 とも 記す。 ） まで加熱加圧する （図 2では矢印八 1、 八 2及び八 3、 図 3では矢 印巳 1、 巳 2、 巳3及び巳4、 図 4では矢印〇 1、 〇2、 〇3及び〇4） 。 加熱加圧工程 （1） において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 は 5 0 0 ^° 〇以下である。 更に、 加熱加圧工程 （1） は、 ウルツ鉱型窒化硼素 〇 2020/174922 21 卩（：170? 2020 /001437

の安定領域内の温度及び圧力で 1 〇分以上保持する工程を含む （図 2では a

I、 図 3では b 1、 図 4では c 1及び c 2） 。

[0110] 本明細書中、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 とは、 加熱加圧 工程において、 初めてウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内へ到 達した時点での 温度を意味する。 該突入温度は、 図 2では、 矢印 A2と P = _0. 0037 T+ 1 1. 301の線との交点における温度 （約 250°C） であり、 図 3で は、 矢印 B 2と P = _0. 0037 T+ 1 1. 301の線との交点における 温度 （約 250°C） であり、 図 4では、 矢印 C2と P =— 0. 0037 T +

I I . 301の線との交点における温度 （約 250 ^° 〇 である。

[0111] 加熱加圧工程 （1） において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温 度は 500 ^° C以下である。 これによると、 六方晶窒化硼素粉末は原子拡散が 起こり難い環境で、 ウルツ鉱型窒化硼素に変換され、 その後、 立方晶窒化硼 素に変換される。 このため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体は、 多結晶体 中に比較的多くの格子欠陥を有し、 立方晶窒化硼素の転位密度が大きく、 歪 みが大きいため、 耐摩耗性が向上している。 よって、 該立方晶窒化硼素多結 晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することがで きる。

[0112] ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 は 300°C以下が好ましく、

1 00 ^° C以下が更に好ましい。 突入温度が低いほど原子拡散が起こりにくく 、 格子欠陥が増加する傾向がある。 突入温度の下限は、 例えば 1 o ^° cとする ことができる。 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 は 1 0 ^° C以上 5 00 °C以下が好ましく、 1 0 °C以上 300 °C以下がより好ましく、 1 0 °〇以 上 1 0 o°c以下が更に好ましい。

[0113] 加熱加圧工程 （1） は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力 で 1 0分以上保持する工程を含む。 これによると、 ウルツ鉱型窒化硼素の安 定領域内での保持時間が長いため、 六方晶窒化硼素からウルツ鉱型窒化硼素 への変換率が向上し、 結果として立方晶窒化硼素への変換率も向上 する。 こ のため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が増 〇 2020/174922 22 卩（：170? 2020 /001437

加し、 強度及び熱拡散性が向上している。 よって、 該立方晶窒化硼素多結晶 体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することができ る。

[0114] ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力での保持時間は、 1 5分 以上が好ましく、 30分以上がより好ましい。 保持時間の上限は、 製造上の 観点から、 60分が好ましい。 保持時間は 1 0分以上 60分以下が好ましく 、 1 5分以上 60分以下がより好ましく、 30分以上 60分以下が更に好ま しい。

[0115] 加熱加圧工程 （1） は、 下記式 1、 下記式 2及び下記式 3を同時に満たす 領域内の温度及び圧力で 1 〇分以上保持する工程 （以下、 「加熱加圧工程八 」 とも記す。 ） を含むことが好ましい。

[0116] 式 1 : ³— 0. 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

式 3 : £-0· 0037丁+ 1 1. 375。

[0117] 上記式 1、 式 2及び式 3を同時に満たす領域とは、 ウルツ鉱型窒化硼素の 安定領域内で、 六方晶窒化硼素の安定領域とウルツ鉱型窒化 硼素の安定領域 との境界近傍の領域である。 この領域で 1 0分以上保持することにより、 格 子欠陥が更に生じやすくなる。 このため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体 は、 多結晶体中に多くの格子欠陥を有し、 歪みが大きいため、 更に耐摩耗性 が向上すると考えられる。 よって、 該立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具 は、 精密加工においても、 更に長い工具寿命を有することができる。

[0118] 上記式 1、 式 2及び式 3を同時に満たす領域内の温度及び圧力での� �持時 間は、 20分以上がより好ましい。 保持時間の上限は、 製造上の観点から、 60分が好ましい。 保持時間は 1 0分以上 60分以下が好ましく、 1 5分以 上 60分以下がより好ましく、 20分以上 60分以下が更に好ましい。

[0119] 加熱加圧工程 （1） が上記式 1、 式 2及び式 3を同時に満たす領域内の温 度及び圧力で 1 〇分以上保持する工程を含む場合、 加熱加圧工程は、 その後 、 更に下記式 2及び下記式 4を満たす領域内の温度及び圧力で 1分以上保持 〇 2020/174922 23 卩（：170? 2020 /001437

する工程 （以下、 「加熱加圧工程巳」 とも記す。 ） を含むことができる。

[0120] 式 2 : 9£-0. 0851+ 1 1 7

式 4 : ＞-0. 0037丁+ 1 1. 375。

[0121] これによると、 六方晶窒化硼素からウルツ鉱型窒化硼素への 変換率が更に 向上し、 結果として立方晶窒化硼素への変換率も向上 する。 このため、 得ら れた立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が増加し、 強度及 び熱拡散性が向上している。 よって、 該立方晶窒化硼素多結晶体を用いたエ 具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することができる。

[0122] 上記式 2及び式 4を満たす領域内の温度及び圧力での保持時� �は、 1 0分 以上がより好ましく、 1 5分以上が更に好ましい。 保持時間の上限は、 製造 上の観点から、 60分が好ましい。 保持時間は 1分以上 60分以下が好まし く、 1 0分以上 60分以下がより好ましく、 1 5分以上 60分以下が更に好 ましい。

[0123] 加熱加圧工程 （1） において、 上記の加熱加圧工程 のみを行っても良い し、 上記の加熱加圧工程 の後に、 上記の加熱加圧工程巳を行っても良い。 また、 加熱加圧工程は、 上記式 2及び上記式 4を満たす領域内で 1 0分以上 保持する工程とすることもできる。

[0124] 加熱加圧工程 （1） における到達圧力は 1 〇〇 3以上であり、 1 2〇

3以上が好ましく、 1 5◦ 3以上が更に好ましい。 該到達圧力の上限は特 に限定されないが、 例えば、 20◦ 3とすることができる。 加熱加圧工程 （ 1） における到達圧力は、 1 0〇 3以上 20〇 3以下が好ましく、 1 209 a以上 2009 a以下がより好ましく、 1 5〇 3以上 20◦ 3以 下が更に好ましい。

[0125] 加熱加圧工程 （1） において、 図 2〜図 4の経路では、 加熱を行った後に 加圧を行い、 更に加熱を行っているが、 加熱加圧の経路はこれに限定されな い。 加熱加圧の経路は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 を 50 0 ^° 〇以下とし、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力で 1 〇分以 上保持でき、 到達温度を 1 500°〇以上 2200°〇以下、 到達圧力を 1 0◦ 〇 2020/174922 24 卩（：170? 2020 /001437

3以上とすることができる経路であればよ� �。 例えば、 加熱と加圧を同時 に行ってもよい。

[0126] 上記の通り、 六方晶窒化硼素粉末に加熱加圧工程を行うこ とにより、 立方 晶窒化硼素多結晶体を得ることができる。

[0127] （最終焼結工程）

上記の加熱加圧工程 （1） の後に、 加熱加圧工程 （1） により得られた立 方晶窒化硼素多結晶体を、 1 500 ^° 〇以上 2200 ^° 〇以下の温度 （以下、 「 最終焼結温度」 とも記す。 ） 、 及び、 1 〇〇 ? ₃ 以上の圧力 （以下、 「最終 焼結圧力」 とも記す。 ） 条件下で 1 〇分以上 30分以下保持する工程を行う ことができる。 これにより、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒 化硼素の含有率が大きくなり、 更に長い工具寿命を達成することができる。

[0128] 最終焼結温度は 1 500°〇以上 2000°〇以下が好ましい。 最終焼結圧力 は 1 0◦ 3以上 2009 a以下が好ましく、 1 2◦ 3以上 20◦ 3以 下がより好ましい。 最終焼結工程における焼結時間は 1 0分以上 30分以下 が好ましく、 1 〇分以上 20分以下がより好ましい。

[0129] ＜図 2〜図 4の経路により得られる立方晶窒化硼素多結� �体の特性＞

[図 2の経路]

図 2の経路では、 まず、 開始点 3から 500 °〇以下の所定温度 （図 2では 約 250°〇） まで昇温し （矢印八 1） 、 その後、 温度を維持したままウルツ 鉱型窒化硼素の安定領域内の圧力 （図 2では約 1309 a） まで加圧し （矢 印八2） 、 該温度 （約 250°〇 及び該圧力 （約 1309 a） において、 1 0分以上保持する （図 2の ₃ 1） 。 その後、 該圧力 （約 1 3〇 ₃ ） を維持 したまま、 温度を 1 500 ^° 〇以上 2200 ^° 〇以下 （図 2では約 2000 ^° 〇 に昇温し （矢印 3） 、 該温度 （約 2000 ^° 〇 及び該圧力 （約 1 30 ₃ ） において、 1 〇分以上 30分以下保持する （図 2の ₃ 2） 。 図 2では、 加 熱加圧工程は、 矢印 1、 2及び 3、 並びに で示され、 最終焼結エ 程は 32で:^される。

[0130] 図 2の経路では、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 が 500°〇 〇 2020/174922 25 卩（：170? 2020 /001437

以下 （約 250 ^° C） である。 これによると、 六方晶窒化硼素粉末は原子拡散 が起こり難い環境で、 ウルツ鉱型窒化硼素に変換され、 その後、 立方晶窒化 硼素に変換される。 このため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体は、 多結晶 体中に比較的多くの格子欠陥を有し、 立方晶窒化硼素の転位密度が大きく、 歪みが大きいため、 耐摩耗性が向上している。 よって、 該立方晶窒化硼素多 結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することが できる。

[0131] 図 2の経路では、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧力で 1 0 分以上保持する。 これによると、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内での保持 時間が長いため、 六方晶窒化硼素からウルツ鉱型窒化硼素への 変換率が向上 し、 結果として立方晶窒化硼素への変換率も向上 する。 このため、 得られた 立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が増加し、 強度及び熱 拡散性が向上している。 よって、 該立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は 、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することができる。

[0132] 図 2の経路では、 加熱加圧工程により得られた立方晶窒化硼素 多結晶体を 、 1 500°C以上 2200°C以下の温度、 及び、 1 0 G P a以上の圧力条件 下で 1 〇分以上 30分以下保持する。 これにより、 得られた立方晶窒化硼素 多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が大きくなり、 強度及び熱拡散性が向 上するため、 更に長い工具寿命を有することができる。

[0133] [図 3の経路]

図 3の経路では、 まず、 開始点 Sから 500 ^° C以下の所定温度 （図 3では 約 250°C） まで昇温し （矢印 B 1） 、 その後、 温度を維持したまま、 下記 式 1、 下記式 2及び下記式 3を同時に満たす領域内の圧力 （図 3では約 1 0 . 4G P a） まで昇圧し （矢印 B 2） 、 該温度 （約 250°C） 及び該圧力 （ 約 1 0. 4 G P a） において、 1 0分以上保持する （図 3の b 1） 。

[0134] 式 1 : P ³- 0. 0037 T+ 1 1. 301

式 2 : P£-0. 085 T+ 1 1 7

式 3 : P£-0. 0037 T+ 1 1. 375。 〇 2020/174922 26 卩（：170? 2020 /001437

[0135] 次に、 該温度 （約 2 5 0 ^° 〇 を維持したまま、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定 領域内で昇圧する （図 3では約 1 3 0 9 a） （矢印巳3） 。 続いて、 該圧力 （約 1 3 0 9 a） を維持したまま、 温度を 1 5 0 0 °〇以上 2 2 0 0 °〇以下 （ 図 3では約 2 0 0 0 °〇 に昇温し （矢印巳4） 、 該温度 （約 2 0 0 0 °〇 及 び該圧力 （約 1 3 0 3） において、 1 0分以上 3 0分以下保持する （図 3 の匕 2） 。 図 3では、 加熱加圧工程は、 矢印巳 1、 巳 2、 巳 3及び巳 4、 並 びに、 13 1で示され、 最終焼結工程は匕 2で示される。

[0136] 図 3の経路では、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 が 5 0 0 °〇 以下 （約 2 5 0 ^° 〇 である。 これによると、 六方晶窒化硼素粉末は原子拡散 が起こり難い環境で、 ウルツ鉱型窒化硼素に変換され、 その後、 立方晶窒化 硼素に変換される。 このため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体は、 多結晶 体中に比較的多くの格子欠陥を有し、 立方晶窒化硼素の転位密度が大きく、 歪みが大きいため、 耐摩耗性が向上している。 よって、 該立方晶窒化硼素多 結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することが できる。

[0137] 図 3の経路では、 上記式 1、 上記式 2及び上記式 3を同時に満たす領域内 の温度及び圧力で 1 〇分以上保持する工程を含む。 すなわち、 図 3の経路は 、 図 2の経路に比べて、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内で、 より六方晶窒 化硼素の安定領域に近い温度及び圧力 （すなわち、 ウルツ鉱型窒化硼素の安 定領域と六方晶窒化硼素の安定領域の境界近 傍の温度及び圧力） で 1 〇分以 上保持している。 このため、 図 2の経路よりも、 格子欠陥が更に生じやすく 、 図 3の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体� �、 図 2の経路で得られた 立方晶窒化硼素多結晶体に比べて、 多結晶体中により多くの格子欠陥を有し 、 歪みが大きいため、 更に耐摩耗性が向上すると考えられる。 よって、 図 3 の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体を 用いた工具は、 精密加工におい ても、 更に長い工具寿命を有することができる。

[0138] 図 3の経路では、 加熱加圧工程により得られた立方晶窒化硼素 多結晶体を 、 1 5 0 0 °〇以上 2 2 0 0 °〇以下の温度、 及び、 1 0◦ 3以上の圧力条件 〇 2020/174922 27 卩（：170? 2020 /001437

下で 1 〇分以上 30分以下保持する。 これにより、 得られた立方晶窒化硼素 多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が大きくなり、 更に長い工具寿命を有 することができる。

[0139] [図 4の経路]

図 4の経路では、 まず、 開始点 3から 500 °〇以下の所定温度 （図 4では 約 250 ^° 〇） まで昇温し （矢印〇 1） 、 その後、 温度を維持したまま、 下記 式 1、 下記式 2及び下記式 3を同時に満たす領域内の圧力 （図 4では約 1 0 . 409 a） まで昇圧し （矢印 02） 、 該温度 （約 250°〇 及び該圧力 （ 約 1 〇. 40 3） において、 1 0分以上保持する （図 3の〇 1） 。

[0140] 式 1 : 9³-0. 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

式 3 : £-0· 0037丁+ 1 1. 375。

[0141] 次に、 該温度 （約 250°〇） を維持したまま、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定 領域内で昇圧し （図 4では約 1309 a） （矢印〇3） 、 該温度 （約 250 °〇） 及び該圧力 （約 1309 a） （図 4の〇 2で示される温度及び圧力） に おいて、 1分以上保持する。 すなわち、 図 4の経路では、 上記式 1、 上記式 2及び上記式 3を同時に満たす温度及び圧力で 1 0分以上保持する工程の後 に、 更に下記式 2及び下記式 4を満たす領域内の温度及び圧力で 1分以上保 持する工程を含む。

[0142] 式 2 : £_〇. 0851+ 1 1 7

式 4 : ＞-0. 0037丁+ 1 1. 375。

[0143] 続いて、 上記の圧力 （約 1 30 3） を維持したまま、 温度を 1 500 ^° 〇 以上 2200 °〇以下 （図 4では約 2000°〇 に昇温し （矢印〇4） 、 該温 度 （約 2000°〇 及び該圧力 （約 1309 a） において、 1 0分以上 30 分以下保持する （図 4の〇 3） 。 図 4では、 加熱加圧工程は、 矢印 01、 〇 2、 03及び 04、 並びに、 及び〇 2で示され、 最終焼結工程は〇 3で される。

[0144] 図 4の経路では、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 が 500°〇 〇 2020/174922 28 卩（：170? 2020 /001437

以下 （約 2 5 0 ^° C） である。 これによると、 六方晶窒化硼素粉末は原子拡散 が起こり難い環境で、 ウルツ鉱型窒化硼素に変換され、 その後、 立方晶窒化 硼素に変換される。 このため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体は、 多結晶 体中に比較的多くの格子欠陥を有し、 立方晶窒化硼素の転位密度が大きく、 歪みが大きいため、 耐摩耗性が向上している。 よって、 該立方晶窒化硼素多 結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することが できる。

[0145] 図 4の経路では、 上記式 1、 上記式 2及び上記式 3を同時に満たす領域内 の温度及び圧力で 1 〇分以上保持する工程を含む。 すなわち、 図 4の経路は 、 図 2の経路に比べて、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内で、 より六方晶窒 化硼素の安定領域に近い温度及び圧力 （すなわち、 ウルツ鉱型窒化硼素の安 定領域と六方晶窒化硼素の安定領域の境界近 傍の温度及び圧力） で 1 〇分以 上保持している。 このため、 図 4の経路では、 図 2の経路よりも、 格子欠陥 が更に生じやすく、 図 4の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体� �、 図 2 の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体に 比べて、 多結晶体中に多くの格 子欠陥を有し、 歪みが大きいため、 更に耐摩耗性が向上すると考えられる。 よって、 図 4の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体� �用いた工具は、 精 密加工においても、 更に長い工具寿命を有することができる。

[0146] 図 4の経路では、 上記式 1、 上記式 2及び上記式 3を同時に満たす領域内 の温度及び圧力で 1 0分以上保持する工程の後、 更に、 ウルツ鉱型窒化硼素 の安定領域内で昇圧し （図 4では約 1 3 G P a） （矢印 C 3） 、 該温度 （約 2 5 0 °〇 及び該圧力 （約 1 3 G P a） において、 1分以上保持する （図 4 の c 2） 。 すなわち、 図 4の経路では、 上記式 1、 上記式 2及び上記式 3を 同時に満たす温度及び圧力で 1 〇分以上保持する工程の後に、 更に上記式 2 及び上記式 4を満たす領域内の温度及び圧力で 1分以上保持する工程を含む

[0147] このため、 図 4の経路では、 図 3の経路よりも、 六方晶窒化硼素からウル ツ鉱型窒化硼素への変換率が更に向上し、 結果として立方晶窒化硼素への変 〇 2020/174922 29 卩（：170? 2020 /001437

換率も更に向上する。 このため、 図 4の経路で得られた立方晶窒化硼素多結 晶体は、 図 3の経路で得られた立方晶窒化硼素多結晶体� �比べて、 立方晶窒 化硼素の含有率が増加し、 強度及び熱拡散性が向上している。 よって、 該立 方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 更に長い工具 寿命を有することができる。

[0148] 図 4の経路では、 加熱加圧工程により得られた立方晶窒化硼素 多結晶体を 、 1 500°〇以上 2200°〇以下の温度、 及び、 1 0◦ 3以上の圧力条件 下で 1 〇分以上 30分以下保持する。 これにより、 得られた立方晶窒化硼素 多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が大きくなり、 更に長い工具寿命を達 成することができる。

[0149] <立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （2） >

本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （2） は、 実施の形態 1の立 方晶窒化硼素多結晶体の製造方法である。 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体 の製造方法 （2） は、 熱分解窒化硼素を準備する工程 （以下、 「熱分解窒化 硼素準備工程」 とも記す。 ） と、 熱分解窒化硼素を、 ウルツ鉱型窒化硼素の 安定領域内の温度及び圧力を通過して、 最終焼結領域内の温度及び圧力まで 加熱加圧する工程 （以下、 「加熱加圧工程 （2） 」 とも記す。 ） とを備える 。 ここで、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域は、 温度を丁 （ ^° 〇） 、 圧力を （ 09 a） とした時に、 下記式 1及び下記式 2を同時に満たす領域であり、 式 1 : ³-0· 0037丁+ 1 1. 301

式 2 : £-0. 085丁+ 1 1 7

最終焼結領域は、 温度を丁 （ ^° 〇） 、 圧力を （〇 ₃ ） とした時に、 下記 式 4、 下記式 5及び下記式 6を同時に満たす領域であり、

式 4 : ³ 1 2

式 5 _: ³-0· 0851+ 1 25. 5

式 6 : £-0· 085丁+ 1 5 1

加熱加圧する工程において、 前記ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入 温度は 500°〇以下である。 〇 2020/174922 30 卩（：170? 2020 /001437

[0150] なお、 上記式 2、 上記式 5及び上記式 6は、 以下の関係を示している。 式

2において、 圧力が 1 （〇 3） の時の温度を丁 1 （°〇 とする。 この場 合、 式 5において、 圧力が 1 （〇 3） の時の温度は、 丁 1 + 1 0 0 （°〇 ） となる。 また、 式 6において、 圧力が 1 （〇 3） の時の温度は、 丁 1 + 4 0 0 （ ^° 〇 となる。 すなわち、 圧力を一定に保ったまま昇温した場合、 上記式 5を満たす温度は、 上記式 2を満たす温度よりも 1 0 0 °〇高く、 上記 式 6を満たす温度は、 上記式 2を満たす温度よりも 4 0 0 °〇高い。

[0151 ] 上記の製造方法により、 実施の形態 1の立方晶窒化硼素多結晶体を製造す ることができる。 すなわち、 この製造方法により得られる立方晶窒化硼素 多 結晶体は、 立方晶窒化硼素を 9 6体積％以上含み、 それを構成する立方晶窒 化硼素の粒径が微細 （すなわち平均粒径が 1 0 0 n m未満） で、 かつ、 立方 晶窒化硼素の転位密度が大きい （すなわち 8 X 1 0 ^{1 5} /〇! ² を超える） 多結晶 体となる。

[0152] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （2） は、 加熱加圧する工程 の後に、 加熱加圧する工程により得られた立方晶窒化 硼素多結晶体を、 最終 焼結領域内の温度及び圧力条件下で 1 〇分以上 3 0分以下保持する工程 （以 下、 「最終焼結工程」 とも記す。 ） を備えることができる。

[0153] 本開示の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （2） の各工程の詳細につい て、 図 5を用いて下記に説明する。 なお、 図 5において、 矢印は加熱加圧経 路を示す。 また、 矢印の先端に丸が記載されている場合は、 その温度及び圧 力で一定時間保持されることを示す。 また、 図 5で示される加熱加圧経路は 一例であり、 これに限定されるものではない。

[0154] （熱分解窒化硼素準備工程）

立方晶窒化硼素多結晶体の原料として、 熱分解窒化硼素を準備する。 熱分 解窒化硼素は、 その粒径が熱分解により非常に細かくなって おり、 粒成長し にくいため、 転位密度が入りやすく、 転位密度が大きくなり易いと考えられ る。 熱分解窒化硼素は従来公知の合成法により製 造したもの、 及び、 市販の 熱分解窒化硼素のいずれも用いることができ る。 〇 2020/174922 31 卩（：170? 2020 /001437

[0155] （加熱加圧工程 （2） ）

次に、 上記の熱分解窒化硼素を、 例えば、 常温常圧 （図 5の 3で示される 温度及び圧力） からウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度 及び圧力を通過 して、 最終焼結領域内の温度及び圧力まで加熱加圧 する （矢印口 1、 及 び口3） 。 加熱加圧工程 （2） において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域へ の突入温度は 500 ^° 〇以下である。 図 5では、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領 域への突入温度は、 矢印口 2と =_0. 0037丁+ 1 1. 301の線と の交点における温度 （約 400 ^° 〇） である。

[0156] 加熱加圧工程 （2） において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温 度は 500 ^° 〇以下 （約 200 ^° 〇） である。 これによると、 六方晶窒化硼素粉 末は原子拡散が起こり難い環境で、 ウルツ鉱型窒化硼素に変換され、 その後 、 立方晶窒化硼素に変換される。 このため、 得られた立方晶窒化硼素多結晶 体は、 多結晶体中に比較的多くの格子欠陥を有し、 立方晶窒化硼素の転位密 度が大きく、 歪みが大きいため、 耐摩耗性が向上している。 よって、 該立方 晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は、 精密加工においても、 長い工具寿命を 有することができる。

[0157] ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 は 300°〇以下が好ましく、

1 00 ^° 〇以下が更に好ましい。 突入温度が低いほど原子拡散が起こりにくく 、 格子欠陥が増加する傾向がある。 突入温度の下限は、 例えば 1 0 ^° 〇とする ことができる。 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 は 1 0 ^° 〇以上 5 00 °〇以下が好ましく、 1 0 °〇以上 300 °〇以下がより好ましく、 1 0 °〇以 上 1 00°〇以下が更に好ましい。

[0158] 加熱加圧工程 （2） で到達する温度及び圧力は、 上記式 4、 上記式 5及び 上記式 6を同時に満たす。 熱分解窒化硼素を、 上記式 4、 上記式 5及び上記 式 5を同時に満たす最終焼結領域の温度及び圧� �まで加熱加圧することによ り、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が大きく 、 かつ、 結晶粒のメジアン径 50が小さくなり、 更に長い工具寿命を達成 することができる。 〇 2020/174922 32 卩（：170? 2020 /001437

[0159] 加熱加圧工程 （2） で到達する圧力は、 上記式 3 2） で示される

。 すなわち、 1 2 0 3以上である。 該圧力の上限は特に限定されないが、 例えば、 2 0◦ 3とすることができる。

[0160] 加熱加圧工程 （2） において、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及 び圧力での保持時間は、 例えば 5分以上 6 0分以下とすることができる。

[0161 ] 加熱加圧工程 （2） において、 図 5の経路では、 加熱を行った後に加圧を 行い、 更に加熱を行っているが、 これに限定されない。 加熱加圧の方法は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域への突入温度 を 5 0 0 °〇以下とすることがで き、 最終焼結領域内の温度及び圧力まで昇温昇圧 することができる経路であ ればよい。

[0162] 上記の通り、 六方晶窒化硼素粉末に加熱加圧工程 （2） を行うことにより 、 立方晶窒化硼素多結晶体を得ることができる 。

[0163] （最終焼結工程）

上記の加熱加圧工程 （2） の後に、 加熱加圧工程 （2） により得られた立 方晶窒化硼素多結晶体を、 最終焼結領域内の温度及び圧力条件下で 1 〇分以 上 3 0分以下保持する工程を備えることができる� � これにより、 得られた立 方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が大きくなり、 更に長い 工具寿命を達成することができる。

実施例

[0164] 本実施の形態を実施例によりさらに具体的に 説明する。 ただし、 これらの 実施例により本実施の形態が限定されるもの ではない。

[0165] [実施例 1 ]

実施例 1では、 立方晶窒化硼素多結晶体の製造条件 （1） と、 得られる立 方晶窒化硼素多結晶体の構成 （組成、 結晶粒のメジアン径、 転位密度） と、 該立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具で精 密加工を行った場合の工具寿命 との関係を調べた。

[0166] <立方晶窒化硼素多結晶体の作製 >

試料 1 _ 1〜試料 8の立方晶窒化硼素多結晶体を、 下記の手順に従って作 〇 2020/174922 33 卩（：170? 2020 /001437

製した。

[0167] （六方晶窒化硼素粉末準備工程）

六方晶窒化硼素粉末 （メジアン径 9 0 : 〇. 3 ^ ^） を 6 9準備した。 上記の六方晶窒化硼素粉末を、 モリブデン製のカプセルに入れ、 超高圧高温 発生装置に設置した。

[0168] （加熱加圧工程 （ 1 ） 及び最終焼結工程）

[試料 1 _ 1、 試料 1 _ 2、 試料 4 _ 3、 試料 4 _ 4、 試料 7、 試料 8 ] 上記の六方晶窒化硼素粉末を、 超高圧高温発生装置を用いて、 表 1 の 「開 始点」 の 「温度」 及び 「圧力」 欄に記載される温度及び圧力から、 「第 1段 階」 の 「到達温度」 及び 「到達圧力」 欄に記載される温度及び圧力まで昇温 及び/又は昇圧し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持した。 なお、 保持欄の記載が 「一」 の場合は、 第 1段階の 「第 1段階」 の 「到達温度」 及 び 「到達圧力」 において保持せず、 第 2段階へ移行したことを示す。

[0169] 続いて、 温度を維持したまま、 表 1 の 「第 2段階」 の 「到達圧力」 欄に記 載される圧力まで昇圧し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持した。

[0170] 続いて、 圧力を維持したまま、 表 1 の 「第 3段階」 の 「到達温度」 欄に記 載される温度まで昇温し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持して立 方晶窒化硼素多結晶体を得た。 試料 1 _ 1、 試料 1 _ 2、 試料 4 _ 3、 試料 4— 4、 試料 7及び試料 8では、 「第 3段階」 に記載されている 「到達温度 」 、 「到達圧力」 及び 「保持時間」 での高温高圧処理は最終焼結工程に該当 する。

[0171 ] [試料 1 _ 3、 試料 1 _ 4 ]

上記の六方晶窒化硼素粉末を、 超高圧高温発生装置を用いて、 表 1 の 「開 始点」 の 「温度」 及び 「圧力」 欄に記載される温度及び圧力から、 温度を維 持したまま、 「第 1段階」 の 「到達圧力」 欄に記載される圧力まで昇圧し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持した。

[0172] 続いて、 圧力を維持したまま、 表 1 の 「第 2段階」 の 「到達温度」 欄に記 載される温度まで昇温し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持して立 〇 2020/174922 34 卩（：170? 2020 /001437

方晶窒化硼素多結晶体を得た。 試料 1 _ 3及び試料 1 _ 4では、 「第 2段階 」 に記載されている 「到達温度」 、 「到達圧力」 及び 「保持時間」 での高温 高圧処理は最終焼結工程に該当する。

[0173] [試料 2、 試料 3、 試料 4 1、 試料 4 2、 試料 5、 試料 6 ]

上記の六方晶窒化硼素粉末を、 超高圧高温発生装置を用いて、 表 1の 「開 始点」 の 「温度」 及び 「圧力」 欄に記載される温度及び圧力から、 圧力を維 持したまま、 「第 1段階」 の 「到達温度」 欄に記載される温度まで昇温した

[0174] 続いて、 温度を維持したまま、 表 1の 「第 2段階」 の 「到達圧力」 欄に記 載される圧力まで昇圧し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持した。

[0175] 続いて、 温度を維持したまま、 表 1の 「第 3段階」 の 「到達圧力」 欄に記 載される圧力まで昇圧し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持した。

[0176] 続いて、 圧力を維持したまま、 表 1の 「第 4段階」 の 「到達温度」 欄に記 載される温度まで昇温し、 「保持時間」 の欄に記載される長さで保持して立 方晶窒化硼素多結晶体を得た。 試料 2、 試料 3、 試料 4 _ 1、 試料 4 _ 2、 試料 5、 試料 6では、 「第 4段階」 に記載されている 「到達温度」 、 「到達 圧力」 及び 「保持時間」 での高温高圧処理は最終焼結工程に該当する 。

[0177] <評価 >

（組成の測定）

上記で得られた立方晶窒化硼素多結晶体中の 立方晶窒化硼素の含有率を、

X線回折法により測定した。 X線回折法の具体的な方法は、 実施の形態 1 に 示される通りであるため、 その説明は繰り返さない。 結果を表 1の 「〇巳 含有率」 欄に示す。

[0178] なお、 全ての試料において、 立方晶窒化硼素、 六方晶窒化硼素、 圧縮型六 方晶窒化硼素、 及び、 ウルツ鉱型窒化硼素以外の成分は同定されな かった。

[0179] （転位密度の測定）

上記で得られた立方晶窒化硼素多結晶体中の 立方晶窒化硼素の転位密度を 、 X線回折測定により得られるラインプロファ� �ルを修正 1 1 1 1 法 〇 2020/174922 35 卩（：170? 2020 /001437

及び修正 13「「6^八¥6 3〇11法を用いて解析することにより算出した 。 転位密度 の具体的な算出方法は、 実施の形態 1 に示される通りであるため、 その説明 は繰り返さない。 結果を表 1の 「転位密度」 欄に示す。

[0180] （結晶粒のメジアン径〇150の測定）

上記で得られた立方晶窒化硼素多結晶体に含 まれる結晶粒について、 円相 当径のメジアン径 50を測定した。 具体的な方法は、 実施の形態 1 に示さ れる通りであるため、 その説明は繰り返さない。 結果を表 1の 「メジアン径 （ 50） 」 欄に示す。

[0181] （切削試験）

上記で得られた立方晶窒化硼素多結晶体を、 レーザにより切断して仕上げ 加工し、 ボールエンドミルを作製した。 該ボールエンドミルを用いて、 以下 の切削条件で 3丁 乂 （登録商標） （ II 00巳 1 ^~ 1〇 !_ IV!社製の ステンレスエ具鋼） の球面加工を行い、 工具性能を評価した。

[0182] （切削条件）

被削材： 3丁八 八乂 （登録商標） （ II 00巳 1 ^~ 1〇 !_ IV!社製のス テンレスエ具鋼）

工具形状：ボールエンドミル、

回転数

送り ： 1 000111111/111 1 门

切込み深さ （8 ） ： 〇. 005111111

切削幅 （86） : 〇. 005111111

オイルミストあり

ø 1 0半球形状に加工

なお、 上記の切削条件は、 精密加工に該当する。

[0183] （工具性能評価）

被削材を上記の切削条件で切削し、 被削材の加工面の面粗さ 3が 0. 2 を超えるまでの 01 0半球形状の加工穴数を測定した。 加工穴数が大き いほど、 耐摩耗性に優れ、 工具寿命が長いことを示している。 加工面の面粗 〇 2020/174922 36 卩（：170? 2020 /001437

の具体的な測定方法は下記の通りである。

[0184] まず、 加工して得られた半球形状を上面から観察す る。 この時、 半球形状 は円形として観察される。 該円形の中心から、 半径方向に沿って、 半径の 1 / 3の長さ離れた位置を含むように、 〇. 53001111X0. 0706111111の 測定視野を設定する。

[0185] 上記の測定視野を走査型白色干渉計 （ ソ 9〇社製の

（登録商標） ） を用いて測定し、 表面形状データを取り込み、 ピックフィー ド方向に〇. の範囲での 8を計算させた。

[0186] 結果を表 1の 「加工穴数」 欄に示す。

[0187]

\¥0 2020/174922 37 卩（：17 2020 /001437

[0188] <考察 > 〇 2020/174922 38 卩（：170? 2020 /001437

[試料 1 _ 1〜試料 1 _ 3 ]

試料 1 _ 1〜試料 1 _ 3の製造方法は、 いずれも実施例に該当する。 試料 1 - 1〜試料 1 _ 3の立方晶窒化硼素多結晶体は、 いずれも立方晶窒化硼素 を 9 6体積％以上含み、 立方晶窒化硼素の転位密度が

きく、 結晶粒のメジアン径 5 0が 1 0 0 n 未満であり、 実施例に該当す る。 試料 1 _ 1〜試料 1 _ 3の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は� � 精 密加工においても、 長い工具寿命を有することが確認された。

[0189] なお、 試料 1 _ 1〜試料 1 _ 3の加工穴数を比べると、 試料 1 _ 1及び試 料 1 _ 2は、 試料 1 _ 3よりも多かった。 これは、 試料 1 _ 1及び試料 1 —

2は、 第 1段階での到達温度及び到達圧力が、 上記式 1、 式 2及び式 3を同 時に満たす温度及び圧力であり、 該温度及び該圧力で 1 0分以上保持するエ 程を含むため、 該工程を含まない試料 1 _ 3よりも格子欠陥が生じやすく、 立方晶窒化硼素の転位密度が大きいため、 耐摩耗性が向上しているためと考 えられる。

[0190] 更に、 試料 1 _ 1及び試料 1 _ 2の加工穴数を比べると、 試料 1 — 1は、 試料 1 _ 2よりも多かった。 これは、 試料 1 — 1は、 試料 1 —2に比べて、 第 2段階での到達温度及び到達圧力 （すなわち、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定 領域内） での保持時間が長いため、 六方晶窒化硼素からウルツ鉱型窒化硼素 への変換率が更に向上し、 結果として立方晶窒化硼素への変換率が試料 1 _

2よりも高く、 立方晶窒化硼素の含有率が大きいためと考え られる。

[0191 ] [試料 1 _ 4 ]

試料 1 _ 4の製造方法は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧 力で 1 0分以上保持する工程を含まず、 比較例に該当する。 試料 1 _ 4の立 方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素の転位密度が 7 . 6 1 〇 ^{1 5} /〇! ² であり、 比較例に該当する。 試料 1 _ 4の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた 工具は、 工具寿命が短かった。 これは、 試料 1 _ 4の立方晶窒化硼素多結晶 体において、 立方晶窒化硼素の転位密度が低いため、 硬度が下がり、 耐摩耗 性が低下することにより、 被削材の加工面の面粗さの悪化をもたらした ため 〇 2020/174922 39 卩（：170? 2020 /001437

と考えられる。 なお、 試料 1 _4において、 立方晶窒化硼素の転位密度が低 い理由は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内での保持時 間が短いためと推察 される。

[0192] [試料 2、 試料 3、 試料 4_ 1〜試料 4_3]

試料 2、 試料 3、 試料 4 _ 1〜試料 4 _ 3の製造方法は、 いずれも実施例 に該当する。 試料 2、 試料 3、 試料 4 _ 1〜試料 4 _ 3の立方晶窒化硼素多 結晶体は、 いずれも立方晶窒化硼素を 96体積％以上含み、 立方晶窒化硼素 の転位密度が 8X 1 0 ¹⁵ / ² より大きく、 結晶粒のメジアン径 50が 1 0 未満であり、 実施例に該当する。 試料 2、 試料 3、 試料 4 _ 1〜試料 4 _ 3の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は� � 精密加工においても、 長 い工具寿命を有することが確認された。

[0193] なお、 試料 4 _ 1〜試料 4— 3の工具寿命を比べると、 試料 4— 1及び試 料 4— 2は、 試料 4— 3よりも長かった。 これは、 試料 4— 1及び試料 4—

2は、 第 2段階での到達温度及び到達圧力が、 上記式 1、 式 2及び式 3を同 時に満たす温度及び圧力であり、 該温度及び該圧力で 1 0分以上保持するエ 程を含むため、 該工程を含まない試料 4 _ 3よりも格子欠陥が生じやすく、 耐摩耗性が大きいためと考えられる。

[0194] [試料 4_4]

試料 4 _ 4の製造方法は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内の温度及び 圧 力で 1 0分以上保持する工程を含まず、 比較例に該当する。 試料 4 _ 4の立 方晶窒化硼素多結晶体は、 立方晶窒化硼素の転位密度が 7. 2 1 〇 ¹⁵ /〇! ² であり、 比較例に該当する。 試料 4 _ 4の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた 工具は、 工具寿命が短かった。 これは、 試料 4 _ 4の立方晶窒化硼素多結晶 体において、 立方晶窒化硼素の転位密度が低いため、 硬度が下がり、 耐摩耗 性が低下することにより、 被削材の加工面の面粗さの悪化をもたらした ため と考えられる。 なお、 試料 4 _ 4において、 立方晶窒化硼素の転位密度が低 い理由は、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内での保持時 間が短いためと推察 される。 〇 2020/174922 40 卩（：170? 2020 /001437

[0195] [試料 5、 試料 6 ]

試料 5及び試料 6の製造方法は、 いずれもウルツ鉱型窒化硼素の安定領域 内への突入温度が 5 0 0 °〇を超えており、 比較例に該当する。 試料 5及び試 料 6の立方晶窒化硼素多結晶体は、 いずれも立方晶窒化硼素の転位密度が 8 X 1 0 ^{1 5} /〇1 ² 以下であり、 比較例に該当する。 試料 5及び試料 6の立方晶窒 化硼素多結晶体を用いた工具は、 工具寿命が短かった。 これは、 試料 5及び 試料 6の製造方法では、 ウルツ鉱型窒化硼素の安定領域内への突入温 度が 5 0 0 ^° 〇を超えているため、 格子欠陥が生じ難く、 得られた立方晶窒化硼素多 結晶体において立方晶窒化硼素の転位密度が 小さくなり、 耐摩耗性が低下し たためと考えられる。

[0196] [試料 7 ]

試料 7の製造方法は、 実施例に該当する。 試料 7の立方晶窒化硼素多結晶 体は、 立方晶窒化硼素を 9 6体積％以上含み、 立方晶窒化硼素の転位密度が 8 X 1 0 ^{1 5} / ² より大きく、 結晶粒のメジアン径 5 0が 1 0 0 n m未満で あり、 実施例に該当する。 試料 7の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は 、 精密加工においても、 長い工具寿命を有することが確認された。

[0197] [試料 8 ]

試料 8の製造方法は、 加熱加圧工程の到達圧力 （第 3段階の到達圧力） が 1 0〇 ₃ 未満であり、 比較例に該当する。 試料 8の立方晶窒化硼素多結晶 体は、 立方晶窒化硼素の含有率が 9 6体積％未満であり、 比較例に該当する 。 試料 8の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は� � 工具寿命が短かった。 これは、 試料 8の製造方法は、 加熱加圧工程の到達圧力 （第 3段階の到達圧 力） が 1 0◦ 3未満であり、 最終焼結圧力も 1 0◦ 3未満であり、 立方 晶窒化硼素への変換率が低くなり、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体の立方 晶窒化硼素の含有率が小さいためと考えられ る。

[0198] [実施例 2 ]

実施例 2では、 上記の立方晶窒化硼素多結晶体の製造方法 （2） の製造条 件と、 得られる立方晶窒化硼素多結晶体の構成 （組成、 結晶粒のメジアン径 〇 2020/174922 41 卩（：170? 2020 /001437

、 転位密度） と、 該立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具で精 密加工を行っ た場合の工具寿命との関係を調べた。

[0199] <立方晶窒化硼素多結晶体の作製 >

試料 9〜試料 1 2の立方晶窒化硼素多結晶体を、 下記の手順に従って作製 した。

[0200] （熱分解窒化硼素準備工程）

熱分解窒化硼素を 6 9準備した。 熱分解窒化硼素を、 モリブデン製のカブ セルに入れ、 超局圧局温発生装置に設置した。

[0201 ] [試料 9〜試料 1 2 ]

上記の熱分解窒化硼素を、 超高圧高温発生装置を用いて、 表 1の 「開始点 」 の 「温度」 及び 「圧力」 欄に記載される温度及び圧力から、 圧力を維持し たまま、 「第 1段階」 の 「到達温度」 欄に記載される温度まで昇温した。

[0202] 続いて、 温度を維持したまま、 表 1の 「第 2段階」 の 「到達圧力」 欄に記 載される圧力まで昇圧した。

[0203] 続いて、 圧力を維持したまま、 表 1の 「第 3段階」 の 「到達温度」 欄に記 載される温度まで昇温し、 1 5分間保持して、 立方晶窒化硼素多結晶体を得 た。 試料 9〜試料 1 2では、 「第 3段階」 に記載されている 「到達温度」 及 び 「到達圧力」 での 1 5分間の高温高圧処理は最終焼結工程に該当� �る。

[0204] <評価 >

（組成、 転位密度、 及び、 結晶粒のメジアン径 5 0の測定） 得られた立方晶窒化硼素多結晶体について、 立方晶窒化硼素の含有率、 立 方晶窒化硼素の転位密度、 及び、 結晶粒のメジアン径 5 0を測定した。 具 体的な測定方法は、 実施の形態 1 に示される通りであるため、 その説明は繰 り返さない。 なお、 組成の測定においては、 全ての試料において、 立方晶窒 化硼素、 六方晶窒化硼素、 圧縮型六方晶窒化硼素、 及び、 ウルツ鉱型窒化硼 素以外の成分は同定されなかった。

[0205] 結果を表 2の 「〇巳!\1含有率」 、 「転位密度」 、 「メジアン径 （〇1 5 0）

」 の欄に示す。 〇 2020/174922 42 卩（：170? 2020 /001437

[0206] （切削試験）

上記で得られた立方晶窒化硼素多結晶体を、 レーザにより切断して仕上げ 加工し、 ボールエンドミルを作製した。 該ボールエンドミルを用いて、 以下 の切削条件で 3丁 乂 （登録商標） （ステンレスエ具鋼） の球 面加工を行い、 工具性能を評価した。

[0207] （切削条件）

被削材： 3丁八 八乂 （登録商標） （ II 00巳 1 ^~ 1〇 1_ IV!社製のス テンレスエ具鋼）

工具形状：ボールエンドミル、 60 ₁₀₁ _ 1枚刃

回転数

送り ： 1 000111111/111 1 门

切込み深さ （8 ） ： 〇. 005111111

切削幅 （86） : 〇. 005111111

オイルミストあり

ø 1 2半球形状に加工

なお、 上記の切削条件は、 精密加工に該当する。

[0208] （工具性能評価）

被削材を上記の切削条件で切削し、 被削材の加工面の面粗さ 3が 0. 1 5 を超えるまでの ¢ 1 2半球形状の加工穴数を測定した。 加工穴数が大 きいほど、 耐欠損性に優れ、 工具寿命が長いことを示している。 加工面の面 粗さ 3の具体的な測定方法は実施例 1 に記載の方法と同一であるため、 そ の説明は繰り返さない。

[0209] 結果を表 2の 「加工穴数」 欄に示す。

[0210] \¥02020/174922 43 2020/001437

[表 2]

₃ I

[021 1] ＜考察＞

[試料 9 ]

試料 9の製造方法は、 加熱加圧工程の到達温度 （第 3段階の到達温度） が 低く、 最終焼結領域外であり、 比較例に該当する。 試料 9の立方晶窒化硼素 〇 2020/174922 44 卩（：170? 2020 /001437

多結晶体は、 立方晶窒化硼素の含有率が 9 6体積％未満であり、 比較例に該 当する。 試料 9の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は� � 工具寿命が短か った。 これは、 試料 9の製造方法は、 加熱加圧工程の到達温度 （第 3段階の 到達温度） が低く、 最終焼結温度も低いため、 立方晶窒化硼素への変換率が 低くなり、 得られた立方晶窒化硼素多結晶体の立方晶窒 化硼素の含有率が小 さく、 工具に欠損が生じたためと考えられる。

[0212] [試料 1 〇〜試料 1 2 ]

試料 1 〇〜試料 1 2の製造方法は、 いずれも実施例に該当する。 試料 1 0 〜試料 1 2の立方晶窒化硼素多結晶体は、 いずれも立方晶窒化硼素を 9 6体 積％以上含み、 立方晶窒化硼素の転位密度が 8 X 1 0 ^{1 5} / ² より大きく、 結 晶粒のメジアン径 5 0が 1 0 0 n m未満であり、 実施例に該当する。 試料 1 〇〜試料 1 2の立方晶窒化硼素多結晶体を用いた工具は� � 精密加工におい ても、 長い工具寿命を有することが確認された。

[0213] 以上のように本開示の実施の形態および実施 例について説明を行なったが 、 上述の各実施の形態および実施例の構成を適 宜組み合わせたり、 様々に変 形することも当初から予定している。

[0214] 今回開示された実施の形態および実施例はす べての点で例示であって、 芾 I」 限的なものではないと考えられるべきである 。 本開示の範囲は上記した実施 の形態および実施例ではなく請求の範囲によ って示され、 請求の範囲と均等 の意味、 および範囲内でのすべての変更が含まれるこ とが意図される。