(57)【要約】コアドリルビットは、第１の領域と、第２の領域と、を含むことができる。第１の領域は、第１の結合マトリックス中に研磨粒子を含むことができ、第２の領域は、第２の結合マトリックス中に研磨粒子を含むことができる。第１の領域は、第２の領域に接続される。第１の結合マトリックスの組成は、第２のマトリックスの組成とは異なることができる。特定の実施形態では、第１の結合マトリックスは、Ｃｏ含有材料を含むことができる。
2019535550.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨チップおよびドリル本体を備えるコアドリルビットであって、前記研磨チップが、第１の領域および第２の領域を含み、前記第１の領域が、第１の結合マトリックス内に砥粒を含み、前記第２の領域が、第２の結合マトリックス内に砥粒を含み、前記第１の結合マトリックスの組成が、前記第２の結合マトリックスの組成とは異なる、コアドリルビット。
【請求項２】
ドリルビットの長手に延びる長手方向軸線と、
第１の結合マトリックス内に砥粒を含む第１の領域と、
第２の結合マトリックス内に砥粒を含む第２の領域とを含む、コアドリルビットであって、
前記第１の領域は、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする環状断面を含み、前記第２の領域は、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする環状断面を含み、前記第１の結合マトリックスの組成が、前記第２の結合マトリックスの組成とは異なる、コアドリルビット。
【請求項３】
前記第１の領域が、前記第２の領域に接合されている、請求項１または２に記載のコアドリルビット。
【請求項４】
前記第１の領域が、第１の硬度ＲＨ１を有し、前記第２の領域が、第２の硬度ＲＨ２を有し、ＲＨ１が、ＲＨ２とは異なる、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項５】
ＲＨ１が、ＲＨ２よりも大きい、請求項４に記載のコアドリルビット。
【請求項６】
前記第１の結合マトリックスが、Ｆｅ含有材料を含む、請求項１〜５のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項７】
前記第１の結合マトリックスが、Ｃｏ含有合金を含む、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項８】
前記第１の結合マトリックスが、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＣｕを含む、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項９】
前記第２の結合マトリックスが、Ｃｏ、Ｓｎ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１〜８のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項１０】
前記第１の領域が、前記第２の領域から遠位の端部に傾斜縁部を含む、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項１１】
前記第１の結合マトリックスの組成と前記第２の結合マトリックスの組成との間に９０％以下の元素重量百分率差をさらに含む、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項１２】
前記第２の領域の最大外径が、前記第１の領域の外径よりも大きい、請求項１〜１１のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項１３】
前記第２の領域が、面取りを含む、請求項１〜１２のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項１４】
前記第１の領域が、前記第１の結合材料の全重量に対して約１０％から約９０％の濃度のＦｅを含む、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【請求項１５】
前記第１の領域が、前記第１の結合材料の全重量に対して約５％〜約４０％の濃度のＣｏ、前記第１の結合材料の全重量に対して約２％〜約６０％の濃度のＣｕ、またはそれらの組み合わせを含む、請求項１〜１４のうちいずれか一項に記載のコアドリルビット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、全般的には、コアドリルビットおよび形成方法に関する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
コアドリルビットは、材料に孔を開けるために使用できる。ガラスなどの脆性材料を穿孔する用途では、穿孔中の縁部の形成およびガラスの性質に対するより良好な制御ができないために、欠けた領域が穿孔された孔の縁部の周りに形成されることが多い。ガラスコアドリルビットは、急速に摩耗され、耐用年数が縮まることが多い。産業界では、特に脆性材料の穿孔用途のために、改善したコアドリルビットが引き続き求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
本開示は、添付の図面を参照することによって、より良好に理解することができ、その多数の特徴および利点が当業者にとって明らかとなるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】ある実施形態に係るドリルビットの側面図である。
【図２】ある実施形態に係るドリルビットの領域の側面図である。
【図３】別の実施形態に係るドリルビットの領域の側面図である。
【図４】ある実施形態に係るドリルビットの領域の断面図である。
【図５】ある実施形態に係るドリルビットの異なる領域の断面図である。
【図６】ある実施形態に係るドリルビットの一部の拡大側面図である。
【図７】ある実施形態に係るプロセスを示すフローチャートである。
【図８】ある実施形態に係るドリルビットの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
以下は、全般的には、ガラスなどの脆弱材料を切断するのに特に好適なコアドリルビットに関する。
【０００６】
実施形態は、改善された性能を有するコアドリルビットに関する。コアドリルビットは、第１の領域と、第２の領域とを有することができ、その両方とも結合マトリックス内に含まれる研磨粒子を含むことができる。第１および第２の領域は、結合材料の連続三次元マトリックスならびに結合マトリックス内に含まれる研磨粒子および他の材料を含む結合研磨材料とすることができる。第１の領域および第２の領域は、穿孔作業中に基材と接触するコアドリルビットの表面を画定することができる。第１の領域および第２の領域は、異なる組成、特性、またはその両方を有することができる。第１および第２の領域は、ドリルビットの摩耗の低減および加工品の縁部の品質向上を容易にし得る。コアドリルビットは、自動車ガラスおよび板ガラスなどのガラスを穿孔する作業に特に好適であり、縁部の形成をより良好に制御することができ、耐用年数を改善することができる。
【０００７】
図１は、コアドリルビット１００の側面図を示す。コアドリルビットは、シャフト１３０を含むことができる。シャフト１３０は、ドリル本体１２０に接続することができる。コアドリルビットは、研磨チップ１１０をさらに含むことができ、研磨チップ１１０は、ドリル本体１２０に接続することができる。研磨チップ１１０は、第１の領域１０１と、第２の領域１０２と、を含むことができる。
【０００８】
ある実施形態では、第１の領域１０１は、第１の結合マトリックス内に砥粒を含むことができる。第１の結合マトリックスは、コアドリルビットの改善した形成、特性、および／または動作を容易にすることができる特定の組成を含む材料を含むことができる。ある実施形態では、第１の結合マトリックスは、金属元素、金属合金、またはそれらの組み合わせを含むことができる。さらなる実施形態では、第１の結合マトリックスは、少なくとも１種の遷移金属元素を含むことができる。特に、第１の結合マトリックスは、少なくとも１種の遷移金属元素を含む合金材料を含むことができる。例えば、第１の領域は、Ｆｅを含む材料を含むことができる。別の例では、第１の結合マトリックスは、Ｆｅと、追加の遷移金属元素と、を含むことができる。追加の遷移金属元素は、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。一例では、第１の領域は、ＦｅおよびＣｕを含むことができる。別の例では、第１の結合マトリックスは、Ｆｅ、ＣｏおよびＣｕを含む材料を含むことができる。さらに別の例では、第１の結合マトリックスは、Ｆｅと、青銅または真鍮などの合金と、を含むことができる。より具体的な例では、第１の結合マトリックスは、Ｃｏ含有材料を含むことができる。Ｃｏ含有材料は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。特に、Ｃｏ含有材料は、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＣｕを含む合金を含むことができる。いくつかの他の例では、第１の結合マトリックスは、Ｃｏ含有材料と、青銅または真鍮などの合金と、を含むことができる。
【０００９】
別の特定の実施形態では、第１の結合マトリックスは、Ｃ、Ｃａ、Ｃｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｓｉ、またはそれらの組み合わせなどの不純物を含んでもよく、全ての不純物の総濃度は、第１の結合マトリックスの全重量に対して０．５％以下など、１％以下であってもよい。一態様によれば、第１の結合マトリックスは、本質的に、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＣｕからなることができる。本明細書で使用される場合、用語「本質的になる」は、明示的に含まれる成分、第１の結合マトリックスにおいてはＣｏ、Ｆｅ、およびＣｕ以外に、１％以下の不純物を含むことができることを意味するように意図される。
【００１０】
ある実施形態では、第１の結合マトリックスは、コアドリルビットの改善した形成、特性、および／または動作を容易にすることができる特定の濃度のＣｏを含むことができる。例えば、Ｃｏの濃度は、第１の結合マトリックスの全重量に対して、少なくとも８％、少なくとも１０％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２３％、少なくとも２５％、少なくとも２６％、または少なくとも２７％など、少なくとも５％とすることができる。別の例では、Ｃｏの濃度は、第１の結合マトリックスの全重量に対して、最大３８％、最大３２％、最大３１％、最大２９％、最大２８％、最大２７％、最大２５％、または最大２０％など、最大４０％とすることができる。第１の結合マトリックス中のＣｏの濃度は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第１の結合マトリックスは、少なくとも１５％から２９％以下を含む範囲内など、少なくとも５％から４０％以下を含む範囲内の濃度のＣｏを含むことができる。別の実施形態では、第１の結合マトリックスは、Ｃｏを含まなくてもよい。
【００１１】
ある実施形態では、第１の結合マトリックスは、コアドリルビットの改善した形成、特性、および／または動作を容易にすることができる特定の濃度のＦｅを含むことができる。例えば、Ｆｅの濃度は、第１の結合マトリックスの全重量に対して、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、少なくとも５０％、少なくとも５５％、少なくとも６０％、少なくとも６５％、少なくとも７０％、少なくとも７５％、少なくとも８０％、少なくとも８５％、または少なくとも９０％など、少なくとも１０％とすることができる。別の例では、Ｆｅの濃度は、第１の結合マトリックスの全重量に対して、最大９０％、最大８５％、最大８０％、最大７５％、最大６０％、最大５５％、最大５０％、最大４５％、最大４０％、最大３５％、または最大３０％とすることができる。第１の結合マトリックス中のＦｅの濃度は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第１の結合マトリックスは、少なくとも２０％から８０％以下を含む範囲内など、少なくとも１０％から９０％以下を含む範囲内のＦｅの濃度を含むことができる。
【００１２】
ある実施形態では、第１の結合マトリックスは、コアドリルビットの改善した形成、特性、および／または動作を容易にすることができる特定の濃度のＣｕを含むことができる。例えば、Ｃｕの濃度は、第１の結合マトリックスの全重量に対して、少なくとも５％、少なくとも８％、少なくとも１０％、少なくとも１２％、少なくとも１５％、少なくとも２０％、少なくとも２５％、少なくとも３０％、少なくとも３５％、少なくとも４０％、少なくとも４５％、または少なくとも５０％など、少なくとも２％とすることができる。別の例では、Ｃｕの濃度は、結合マトリックスの全重量に対して、最大６０％、最大５５％、最大５０％、最大４５％、最大４０％、最大３５％、最大３０％、最大２５％、最大２０％、または最大１５％とすることができる。第１の結合マトリックス中のＣｕの濃度は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第１の結合マトリックスは、少なくとも５％から５０％以下を含む範囲内など、少なくとも２％から６０％以下を含む範囲内の濃度のＣｕを含むことができる。
【００１３】
ある実施形態では、第１の領域は、コアドリルビットの改善した形成および特性を容易にすることができる特定の濃度の第１の結合マトリックスを含むことができる。例えば、第１の結合マトリックス濃度は、第１の領域の全重量に対して、少なくとも８８％、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９９％など、少なくとも８５％とすることができる。別の実施形態では、第１の領域は、第１の領域の全重量に対して、９５％以下または９０％以下など、９９％以下の第１の結合マトリックス濃度を有することができる。第１の結合マトリックス濃度は、本明細書に記載の最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第１の結合マトリックス濃度は、少なくとも８５％から９９％以下を含む範囲内とすることができる。
【００１４】
ある実施形態では、第１の領域は、超砥粒材料を含む研磨粒子を含むことができる。超砥粒材料の例としては、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、またはそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。特定の実施形態では、超砥粒材料は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、またはそれらの任意の組み合わせからなることができる。
【００１５】
ある実施形態では、研磨粒子は、少なくとも３５マイクロメートル、少なくとも４０マイクロメートル、少なくとも４５マイクロメートル、少なくとも５０マイクロメートル、少なくとも５５マイクロメートル、少なくとも６０マイクロメートル、少なくとも７０マイクロメートル、少なくとも８０マイクロメートル、少なくとも８５マイクロメートル、少なくとも９５マイクロメートル、少なくとも１００マイクロメートル、少なくとも１２５マイクロメートル、または少なくとも１４０マイクロメートルなど、少なくとも３０マイクロメートルの平均粒径を有することができる。別の実施形態では、研磨粒子は、最大１４５マイクロメートル、最大１２０マイクロメートル、最大１１０マイクロメートル、最大１０５マイクロメートル、最大１００マイクロメートル、最大９５マイクロメートル、最大９０マイクロメートル、最大８５マイクロメートル、最大８０マイクロメートル、最大７５マイクロメートル、最大７０マイクロメートル、最大６５マイクロメートル、最大６０マイクロメートル、最大５０マイクロメートル、最大４５マイクロメートル、最大４０マイクロメートルなど、最大１５０マイクロメートルの平均粒径を有することができる。第１の領域内の研磨粒子は、本明細書に開示されている最小値および最大値のいずれかを含む範囲内の平均粒径を有することができることを理解されたい。例えば、第１の領域内の研磨粒子の平均粒径は、少なくとも３０マイクロメートルから最大１５０マイクロメートルを含む範囲内とすることができる。
【００１６】
ある実施形態では、第１の領域は、コアドリルビットの改善した形成および特性を容易にすることができる特定の研磨粒子濃度を有することができる。例えば、第１の領域は、第１の領域の全重量に対して、少なくとも３％、少なくとも４％、少なくとも５％、少なくとも６％、少なくとも８％、または少なくとも１０％など、少なくとも１％の研磨粒子濃度を有することができる。さらなる実施形態では、第１の領域は、第１の領域の全重量に対して、約８％以下、約５％以下または約３％以下など、約１０％以下の研磨粒子濃度を有することができる。第１の領域は、本明細書に記載の最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内の研磨粒子濃度を有することができることを理解されたい。例えば、第１の領域は、第１の領域の全重量に対して、少なくとも１％から１０％以下を含む範囲内の研磨粒子濃度を有することができる。
【００１７】
第１の領域は、コアドリルビットの改善した形成、特性、および／または動作を容易にし得る特定の多孔度を有することができる。ある実施形態では、第１の領域は、第１の領域の全体積に対して、４体積％以下、または３体積％以下など、５体積％以下の多孔度を有してもよい。別の実施形態では、第１の領域は、第１の領域の全体積に対して、少なくとも０．５体積％、少なくとも０．８体積％、少なくとも１体積％、少なくとも１．５体積％、または少なくとも２体積％など、第１の領域の全体積に対して少なくとも０．２体積％の多孔度を有することができる。第１の領域は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内の多孔度を有することができることを理解されたい。例えば、第１の領域は、第１の領域の全体積に対して、少なくとも０．２体積％から５体積％以下を含む範囲内の多孔度を有することができる。
【００１８】
図２は、第１の領域の例示的な実施形態の側面図を示す。第１の領域２００は、第２の領域（例えば、１０２）に接続され得る上端部２０１を含むことができる。周壁２０２は、上端部２０１および上端部と反対側の下端部２０３に対して垂直とすることができる。図３は、第１の領域の別の実施形態の側面図を示す。第１の領域３００は、上端部２０１と同様の上端部３０１を含むことができる。周壁３０２は、上端部３０１に対して垂直とすることができ、傾斜縁部３０４によって下端部３０３に接続される。下端部２０３および３０３は、穿孔作業中に加工品と直接接触することができる。側面から見ると、傾斜縁部は、直線状または曲線状とすることができる。いくつかの特定の用途では、傾斜縁部は、側面から見て曲線とすることができる。コアドリルビットの先端に傾斜縁部を有することは、ボール盤の負荷を低減し、コアドリルの適応を改善するのに役立つことができる。
【００１９】
別の実施形態では、第２の領域は、第２の結合マトリックス内に砥粒を含むことができる。第１の結合マトリックスおよび第２の結合マトリックスは、異なる組成、特性、またはその両方を有する。特定の実施形態では、第２の結合マトリックスは、第１の領域と比較して異なる組成を有することができる。第２の結合マトリックスは、遷移元素を含む材料を含むことができる。遷移元素は、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、またはそれらの任意の組み合わせを含むことができる。特定の実施形態では、第２の結合マトリックスは、Ｃｏ、Ｓｎ、またはそれらの組み合わせを含むことができる。別の実施形態では、第２の結合材料は、Ｃｏ含有材料を含むことができる。一実施形態では、第２の結合マトリックスは、Ｃｏ含有材料と、コバルトとは異なる遷移金属元素と、を含むことができる。ある特定の例では、第２の結合マトリックスは、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、およびＳｎのうちの少なくとも２種の組み合わせを含む合金材料を含むことができる。特定の実施形態では、第２の結合マトリックスは、本質的に、ＣｏおよびＳｎからなることができる。
【００２０】
さらに別の実施形態では、第２の結合マトリックスは、Ｃ、Ｃａ、Ｃｌ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎａ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｏ、またはそれらの組み合わせなどの不純物を含むことができ、全ての不純物の総濃度は、０．５％以下など、１％以下としてもよい。
【００２１】
一態様によれば、第２の結合材料は、コアドリルビットの改善した形成および特性を容易にすることができる特定の濃度のＳｎを含むことができる。例えば、Ｓｎの濃度は、第２の結合マトリックスの全重量に対して、少なくとも１．２％、少なくとも１．５％、少なくとも２．５％、少なくとも３％、少なくとも３．５％または少なくとも４．５％など、少なくとも１％のＳｎとすることができる。別の実施形態では、第２の結合マトリックスは、第２の結合マトリックスの全重量に対して、最大９％、最大８．５％、最大７．５％、最大７％、最大６．５％、最大５．５％、最大４．５％、最大３．５％、または最大３％のＳｎなど、第２の結合マトリックスの全重量に対して最大１０％のＳｎを含むことができる。第２の結合マトリックス中のＳｎの濃度は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第２の結合マトリックスは、少なくとも１％から１０％以下を含む範囲内の濃度でＳｎを含むことができる。
【００２２】
一態様によれば、第２の結合材料は、コアドリルビットの改善した形成および特性を容易にすることができる特定の濃度のＣｏを含むことができる。例えば、Ｃｏの濃度は、第２の結合マトリックスの全重量に対して、少なくとも９０％、少なくとも９５％、または少なくとも９７％など、少なくとも６０％とすることができる。別の実施形態では、第２の結合マトリックスは、第２の結合マトリックスの全重量に対して、最大９７％、最大９５％、最大９０％、最大８５％、最大７５％、最大７０％、または最大６５％のＣｏなど、第２の結合マトリックスの全重量に対して最大９９％のＣｏを含むことができる。第２の結合マトリックス中のＣｏの濃度は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第２の結合マトリックスは、少なくとも６０％から９９％以下を含む範囲内の濃度でＣｏを含むことができる。
【００２３】
ある実施形態では、第２の領域は、コアドリルビットの改善した形成、特性、および／または動作を容易にすることができる特定の濃度の第２の結合マトリックスを含むことができる。例えば、第２の結合マトリックス濃度は、第２の領域の全重量に対して、少なくとも８０％、少なくとも８５％または少なくとも９０％など、少なくとも７５％とすることができる。別の実施形態では、第２の領域は、第２の領域の全重量に対して、９５％以下、９２％以下、または９０％以下など、９９％以下の第２の結合マトリックス濃度を有することができる。さらなる実施形態では、第２の結合マトリックス濃度は、第１の結合マトリックス濃度と異なるか、または同じであってもよい。第２の結合マトリックス濃度は、本明細書に記載の最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第２の結合マトリックス濃度は、少なくとも９０％から９９％以下を含む範囲内など、少なくとも７０％から最大９９％を含む範囲内とすることができる。
【００２４】
ある実施形態では、コアドリルビットは、第１の結合マトリックスの組成と第２の結合マトリックスの組成との間の元素重量百分率差を含むことができる。元素重量百分率差は、第２の結合マトリックスに対する第１の結合マトリックスに含まれる各元素の重量濃度の差の絶対値である。単なる一例として、第１の結合マトリックスが２７％のＣｏ、６６％のＦｅ、および７％のＣｕを含み、第２の結合マトリックスが９７％のＣｏ、および３％のＳｎを含む、ある実施形態では、Ｃｏについての第１の領域結合マトリックス組成と第２の領域結合マトリックス組成との間の元素重量百分率差は、７０％であり、Ｆｅについては６６％であり、Ｃｕについては７％であり、Ｓｎについては３％である。したがって、第１の結合マトリックスの組成と第２の結合マトリックスの組成との間の最大元素重量百分率差は、７０％である。
【００２５】
ある実施形態では、第１の結合マトリックスの組成と第２の結合マトリックスの組成との間の元素重量百分率差は、９０％以下、または８５％以下、８０％以下、７５％以下、または７０％以下など、約９９％以下であってもよい。別の実施形態では、コアドリルビットは、少なくとも２％、少なくとも３％、少なくとも５％、少なくとも１０％、少なくとも２５％、または少なくとも３５％など、少なくとも約１％の第１の結合マトリックスの組成と第２の結合マトリックスの組成との間の元素重量百分率差を含むことができる。第１の結合マトリックスの組成と第２の結合マトリックスの組成との間の元素重量百分率差は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第１の結合マトリックスの組成と第２の結合マトリックスの組成との間の元素重量百分率差は、少なくとも１％から９９％以下を含む範囲内とすることができる。
【００２６】
ある実施形態では、第１の領域は、第１の硬度ＲＨ１を有することができ、第２の領域は、第２の硬度ＲＨ２を有することができる。第２の硬度ＲＨ２は、第１の硬度ＲＨ１と異なることができる。特に、第１の硬度ＲＨ１は、第２の硬度ＲＨ２よりも大きくすることができる。本明細書に開示されるように、第１および第２の硬度は、１／１６インチ（１．５８８ｍｍ）の直径を有する鋼球圧子で１００ｋｇｆの負荷を用いて、ロックウェル硬さスケールＢに従って測定することができる。いくつかの例では、第１の硬度ＲＨ１は、少なくとも１０２ＨＲＢなど、少なくとも１０１ＨＲＢとすることができる。他の例では、ＲＨ１は、最大１０７ＨＲＢまたは最大１０５ＨＲＢなど、最大１１０ＨＲＢとすることができる。ＲＨ１は、本明細書に開示されている最小値および最大値のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、ＲＨ１は、少なくとも１０１ＨＲＢから最大１１０ＨＲＢを含む範囲内とすることができる。別の実施形態では、ＲＨ２は、少なくとも９７ＨＲＢまたは少なくとも９８ＨＲＢなど、少なくとも９５ＨＲＢとすることができる。さらなる実施形態では、ＲＨ２は、９９ＨＲＢ以下など、１０１ＨＲＢ以下としてよい。ＲＨ２は、本明細書に開示されている最小値および最大値のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、ＲＨ２は、少なくとも９７ＨＲＢから最大１０１ＨＲＢを含む範囲内とすることができる。
【００２７】
いくつかの例では、ＲＨ１およびＲＨ２は、ピラミッド型ダイヤモンド圧子で２００ｇの負荷を用いて、ビッカース硬さ試験に従って測定することができる。したがって、いくつかの実施形態では、ＲＨ１は、少なくとも２６５ＧＰａ、少なくとも２６９ＧＰａ、少なくとも２７１ＧＰａ、または少なくとも２７３ＧＰａなど、少なくとも２６０ＧＰａのビッカース硬さを有することができる。いくつかの他の実施形態では、ＲＨ１は、最大２９５ＧＰａ、最大２９２ＧＰａ、最大２８６ＧＰａ、または最大２８４ＧＰａなど、最大２９８ＧＰａのビッカース硬さを有することができる。ＲＨ１は、本明細書に開示されている最小値および最大値のいずれかを含む範囲内のビッカース硬さを有することができることを理解されたい。例えば、ＲＨ１は、少なくとも２６０ＧＰａから最大２９８ＧＰａを含む範囲内とすることができる。
【００２８】
いくつかの実施形態では、ＲＨ２は、少なくとも２１５ＧＰａ、少なくとも２１８ＧＰａ、少なくとも２２１ＧＰａ、少なくとも２２５ＧＰａ、少なくとも２２８ＧＰａ、または少なくとも２３２ＧＰａなど、少なくとも２１０ＧＰａのビッカース硬さを有することができる。いくつかの他の実施形態では、ＲＨ２は、最大２６５ＧＰａ、最大２６２ＧＰａ、最大２６０ＧＰａ、最大２５８ＧＰａまたは最大２５６ＧＰａなど、最大２６８ＧＰａのビッカース硬さを有することができる。ＲＨ２は、本明細書に開示されている最小値および最大値のいずれかを含む範囲のビッカース硬さを有することができることを理解されたい。例えば、ＲＨ２は、少なくとも２１０ＧＰａから最大２６８ＧＰａを含む範囲内とすることができる。本開示を読んだ後、当業者は、所望によりまたは特定の用途に好適であるように、ロックウェル硬さスケールＢまたはビッカース硬さによって第１および第２の硬度を測定することができることを理解するであろう。
【００２９】
ある実施形態では、第２の領域は、第１の領域と比較して、同じ材料または異なる材料を含む研磨粒子を含むことができる。例えば、第２の領域は、超砥粒材料を含む研磨粒子を含むことができる。超砥粒材料の例としては、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、またはそれらの任意の組み合わせを挙げることができる。特定の実施形態では、超砥粒材料は、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、またはそれらの任意の組み合わせからなることができる。ある実施形態では、第２の領域は、少なくとも３５マイクロメートル、少なくとも４０マイクロメートル、少なくとも４５マイクロメートル、少なくとも５０マイクロメートル、少なくとも５５マイクロメートル、少なくとも６０マイクロメートル、少なくとも７０マイクロメートル、少なくとも８０マイクロメートル、少なくとも８５マイクロメートル、少なくとも９５マイクロメートル、少なくとも１００マイクロメートル、少なくとも１２５マイクロメートル、または少なくとも１４０マイクロメートルなど、少なくとも３０マイクロメートルの平均粒径を有する研磨粒子を含むことができる。別の実施形態では、研磨粒子は、最大１４５マイクロメートル、最大１２０マイクロメートル、最大１１０マイクロメートル、最大１０５マイクロメートル、最大１００マイクロメートル、最大９５マイクロメートル、最大９０マイクロメートル、最大８５マイクロメートル、最大８０マイクロメートル、最大７５マイクロメートル、最大７０マイクロメートル、最大６５マイクロメートル、最大６０マイクロメートル、最大５０マイクロメートル、最大４５マイクロメートル、最大４０マイクロメートルなど、最大１５０マイクロメートルの平均粒径を有することができる。第２の領域内の研磨粒子は、本明細書に開示されている最小値および最大値のいずれかを含む範囲内の平均粒径を有することができることを理解されたい。例えば、第２の領域内の研磨粒子の平均粒径は、少なくとも３０マイクロメートルから最大１５０マイクロメートルを含む範囲内とすることができる。
【００３０】
さらなる実施形態では、第２の領域は、コアドリルビットの改善した形成、特性および／または動作を容易にすることができる特定の研磨粒子濃度を有することができる。例えば、第２の領域は、第２の領域の全重量に対して、少なくとも約２％、少なくとも約４％、少なくとも約５％、少なくとも７％、少なくとも９％、または少なくとも１０％など、少なくとも約１％の研磨粒子濃度を有することができる。さらなる実施形態では、第２の領域は、第２の領域の全重量に対して、約１３％以下、１１％以下、約９％以下、約８％以下、約６％以下、約４％以下など、約１５％以下の研磨粒子濃度を有してもよい。第２の領域は、本明細書に記載の最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内の研磨粒子濃度を有することができることを理解されたい。例えば、第２の領域は、第２の領域の全重量に対して少なくとも１％から１５％以下を含む範囲内の研磨粒子濃度を有することができる。
【００３１】
ある実施形態では、第２の領域は、コアドリルビットの改善した形成、特性、および／または動作を容易にすることができる特定の多孔度を有することができる。第２の領域の多孔度は、第１の領域の多孔度と同じか、または異なってもよい。ある実施形態では、第２の領域は、第２の領域の全体積に対して、少なくとも０．３体積％、少なくとも０．５体積％、少なくとも０．９体積％、または少なくとも１．５体積％など、第２の領域の全体積に対して少なくとも０．１体積％の多孔度を有することができる。別の実施形態では、第１の領域は、第２の領域の全体積に対して、９体積％以下、または８体積％以下など、１０体積％以下の多孔度を有してよい。第２の領域は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内の多孔度を有することができることを理解されたい。例えば、第２の領域は、第２の領域の全体積に対して少なくとも０．１体積％から１０体積％以下を含む範囲内の多孔度を有することができる。
【００３２】
ある実施形態では、研磨チップは、コアドリルビットの外面領域を画定することができる。材料除去作業において、コアドリルビットの外面領域は、加工品と接触することができる。別の実施形態では、研磨チップは、第１および第２の領域からなることができる。さらなる実施形態では、第１および第２の領域は、ドリルビットの外面領域を画定することができ、より具体的には、第１および第２の領域の両方は、コアドリルビットの本体の異なる外面領域を画定することができる。第１および第２の領域は、研磨チップの本体の外面を画定することができ、材料除去作業中に加工品と接触するように構成されている。
【００３３】
図１に示すように、長手方向軸線１５０は、コアドリルビット１００に沿って延び、コアドリルビット１００の長さＬを画定する。コアドリルビット１００は、長手方向軸線１５０の方向に延びる中央開口１０６を含むことができる。図示のように、開口１０６は、第１の領域１０１、第２の領域１０２、および本体１２０を通って延びることができる。開口１０６は、動作中に冷却剤がドリルビットを通って流れることを可能にするためにシャフト１３０（図示せず）を通ってさらに延びることができる。
【００３４】
図１に示すように、第１の領域は、リング状要素を画定することができる。したがって、第１の領域は、長手方向軸線１５０を中心とする環状断面を有することができる。別の実施形態では、第２の領域１０２は、長手方向軸線１５０を中心とする環状断面を有することができる。特定の実施形態では、第１の領域および第２の領域の両方は、長手方向軸線１５０を中心とする環状断面を有することができる。
【００３５】
図２は、コアドリルビット１００の第１の領域１０１の環状断面図を示す。開口１０６は、第１の領域１０１の中央にある。第１の領域は、第１の内径ｄｉｎ１および外径ｄｏを有することができる。第１の内径（ｄｉｎ１）は、長手方向軸線１５０の方向に延びる第１の領域の厚さにわたって実質的に均一とすることができる。外径（ｄｏ）もまた、第１の領域の厚さにわたって実質的に均一とすることができる。本明細書で使用される場合、用語「実質的に均一」は、設定された円周Ｃ０に対して、直径が円周Ｃ０に対する理論上の直径Ｄ０の±２０％の最大偏差を有することを意味する（Ｃ０＝π×Ｄ０）。
【００３６】
ある実施形態では、第１の内径（ｄｉｎ１）は、少なくとも５ｍｍ、少なくとも７．５ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、または少なくとも１５ｍｍなど、少なくとも３．２ｍｍとすることができる。別の実施形態では、第１の内径は、１１５ｍｍ以下、１０５ｍｍ以下、９５ｍｍ以下、８０ｍｍ以下、または７５ｍｍ以下など、１２３．２ｍｍ以下であってもよい。第１の内径は、本明細書に記載の最小値および最大値のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第１の内径は、少なくとも２．２ｍｍから１２３．２ｍｍ以下の範囲内とすることができる。
【００３７】
ある実施形態では、第１の領域は、少なくとも６．５ｍｍ、少なくとも８ｍｍ、少なくとも１０ｍｍ、少なくとも１５ｍｍ、または少なくとも１８ｍｍなど、少なくとも５ｍｍの外径（ｄｏ）を有することができる。別の実施形態では、第１の領域は、１２０ｍｍ以下、１１５ｍｍ以下、１１０ｍｍ以下、１０５ｍｍ以下、９０ｍｍ以下、８０ｍｍ以下、７５ｍｍ以下、６５ｍｍ以下、６０ｍｍ以下、５５ｍｍ以下など、１２５ｍｍ以下の外径を有してよい。第１の領域は、本明細書に記載の最小値および最大値のいずれかを含む範囲内の外径を有することができることを理解されたい。例えば、第１の領域は、少なくとも５ｍｍから１２５ｍｍ以下の範囲内の外径を有することができることを理解されたい。
【００３８】
ある実施形態では、第１の領域は、第２の領域に結合することができる。さらなる実施形態では、第１の領域および第２の領域は、第１の結合マトリックスおよび第２の結合マトリックスの共焼結および相互拡散によって結合することができる。別の実施形態では、コアドリルビットは、第１の領域と第２の領域とを接続する接合領域を含むことができる。例えば、接合領域は、第１の結合マトリックスと第２の結合マトリックスとの混合物を含む結合マトリックスを含むことができる。一実施形態では、接合領域は、第１の領域、第２の領域、またはその両方由来の研磨粒子などの、研磨粒子を含むことができる。
【００３９】
さらなる実施形態では、接合領域は、界面層を含むことができる。界面層は、第１および第２の結合マトリックス材料の両方由来の元素を有する結合マトリックス材料の領域を画定することができる。界面層は、第１の領域と第２の領域との間に共焼結境界を画定することができる。少なくとも一実施形態では、界面層は、第１および第２の結合マトリックス材料由来の元素の相互拡散領域を画定することができる。
【００４０】
界面層は、コアドリルビットの改善した形成、特性および／または動作を容易にすることができる特定の厚さを有してもよい。例えば、界面層は、少なくとも４マイクロメートル、少なくとも６マイクロメートル、少なくとも９マイクロメートル、少なくとも１１マイクロメートル、少なくとも１３マイクロメートル、少なくとも１５マイクロメートル、少なくとも１８マイクロメートル、または少なくとも２０マイクロメートルなど、少なくとも２マイクロメートルの厚さを有することができる。別の例では、界面層は、最大３２マイクロメートル、最大３０マイクロメートル、最大２８マイクロメートル、最大２５マイクロメートル、最大２３マイクロメートル、または最大２０マイクロメートルなど、最大３５マイクロメートルの厚さを有することができる。界面層は、本明細書に記載の最小値および最大値のいずれかを含む範囲内の厚さを有することができることを理解されたい。例えば、界面層は、少なくとも１１マイクロメートルから最大２８マイクロメートルを含む範囲内または少なくとも１５マイクロメートルから最大２５マイクロメートルを含む範囲内など、少なくとも２マイクロメートルから最大３５マイクロメートルを含む範囲内の厚さを含むことができる。
【００４１】
ある実施形態では、コアドリルビットは、第１の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差を含むことができる。元素重量百分率差は、界面層に対する第１の結合マトリックスに含まれる各元素の重量濃度の差の絶対値である。
【００４２】
ある実施形態では、第１の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、６０％以下など、７０％以下であってもよい。ある実施形態では、第１の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、少なくとも０．５％、少なくとも１％など、少なくとも０．２％とすることができる。第１の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第１の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、少なくとも０．２％から６０％以下を含む範囲内とすることができる。
【００４３】
ある実施形態では、コアドリルビットは、第２の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差を含むことができる。元素重量百分率差は、界面層に対する第２の結合マトリックスに含まれる各元素の重量濃度の差の絶対値である。
【００４４】
ある実施形態では、第２の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、５５％以下など、約６０％以下であってもよい。ある実施形態では、第２の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、少なくとも０．５％、少なくとも１％、少なくとも５％、または少なくとも１０％など、少なくとも０．２％とすることができる。第２の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、本明細書に開示されている最小および最大百分率のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第２の結合マトリックスの組成と界面層の組成との間の元素重量百分率差は、少なくとも０．２％から６０％以下を含む範囲内とすることができる。
【００４５】
ある実施形態では、第１の領域は、中空コア切断要素を含むことができる。中空コア切断要素は、結合マトリックス内に砥粒を含むことができる。特定の実施形態では、第１の領域は、中空コア切断要素を画定することができる。さらなる実施形態では、中空コア切断要素は、リング形状とすることができる。
【００４６】
別の実施形態では、第２の領域は、シーマ要素を含むことができ、シーマ要素はコア切断要素に接続することができる。特定の実施形態では、第２の領域は、シーマ要素を画定することができる。シーマ要素は、結合マトリックス内に砥粒を含むことができる。ある実施形態では、シーマ要素およびコア切断要素は、同じまたは異なる組成を含むことができる。例えば、シーマ要素およびコア切断要素は、異なる組成を含むことができる。特定の実施形態では、コア切断要素およびシーマ要素のマトリックスは、異なる組成を含むことができる。
【００４７】
図３を参照すると、コアドリルビット１００の第２の領域１０２の環状断面図が示される。開口１０６は、第２の領域の中心にあり、内径ｄｉｎ２を有することができる。ｄｉｎ２は、ｄｉｎ１と同じにすることができる。ある特定の設計において、第２の領域のｄｉｎ２は、第１の領域のｄｉｎ１と比較して異なることができる。
【００４８】
ある実施形態では、第２の内径（ｄｉｎ２）は、少なくとも３．５ｍｍ、少なくとも４．５ｍｍ、少なくとも５．５ｍｍ、または少なくとも７ｍｍなど、少なくとも３．２ｍｍとすることができる。別の実施形態では、第２の内径は、１１５ｍｍ以下、１０５ｍｍ以下、９５ｍｍ以下、または９０ｍｍ以下など、１２３．２ｍｍ以下であってもよい。第２の内径は、本明細書に記載の最小値および最大値のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、第２の内径は、少なくとも３．２ｍｍから１２３．２ｍｍ以下の範囲内とすることができる。
【００４９】
図６は、コアドリルビット６００の一部の拡大側面図を示す。コアドリルビット６００は、第１の領域６０１、接合領域６０５、および第２の領域６０２を含むことができる。中央開口６０６は、長手方向軸線６５０の方向に第１の領域６０１および第２の領域６０２を通って延びることができる。ある実施形態では、接合領域６０５は、長手方向軸線６５０を中心とする環状断面図を有することができる。
【００５０】
第１の領域６０１は、中空コア切断要素６０３を含むことができ、第２の領域は、シーマ６０９を含むことができる。シーマは、面取り６０７およびシーマ角６０８を有することができる。ある実施形態では、シーマ角は、少なくとも４６°、少なくとも４７°または少なくとも４８°など、少なくとも４５°とすることができる。別の実施形態では、シーマ角は、５３°以下、５２°以下、または５１°以下など、５５°以下であってもよい。さらなる実施形態では、シーマ角は、本明細書に開示されている最小値および最大値のいずれかを含む範囲内とすることができる。例えば、シーマ角は、少なくとも４５°から５５°以下を含む範囲内とすることができる。
【００５１】
第２の領域は、最大外径ｄｍａｘを有することができる。第２の領域の最大外径ｄｍａｘは、第１の領域の外径ｄｏよりも大きくすることができる。ある実施形態では、最大外径（ｄｍａｘ）は、ｄｏよりも少なくとも３ｍｍ大きい、ｄｏよりも少なくとも４ｍｍ大きい、またはｄｏよりも少なくとも６ｍｍ大きいなど、第１の領域の外径（ｄｏ）よりも少なくとも２ｍｍ大きくすることができる。
【００５２】
ある実施形態では、第２の領域は、少なくとも約９ｍｍ、少なくとも１０．５ｍｍ、少なくとも１２ｍｍ、または少なくとも１６ｍｍなど、少なくとも約７ｍｍの最大外径ｄｍａｘを有することができる。別の実施形態では、第２の領域は、２３０ｍｍ以下、２１０ｍｍ以下、２００ｍｍ以下、または１８０ｍｍ以下など、２５０ｍｍ以下の最大外径ｄｍａｘを有してもよい。第２の領域の最大外径ｄｍａｘは、本明細書に記載の最小値および最大値のいずれかを含む範囲内とすることができることを理解されたい。例えば、最大外径ｄｍａｘは、少なくとも７ｍｍから２５０ｍｍ以下の範囲内とすることができる。いくつかの用途では、第２の領域の最大外径（ｄｍａｘ）は、本明細書に記載の値または範囲とは異なることができ、任意の特定の用途に所望となるように形成することができる。
【００５３】
コアドリルビットの耐用年数を向上させることができる。ある実施形態では、コアドリルビットは、従来のコアドリルビットと比較して、同じ穿孔条件およびガラス加工品において、その耐用年数内により多くの孔を形成することが期待され得る。例えば、コアドリルビットは、少なくとも４０００個の孔、少なくとも５０００個の孔、少なくとも５５００個の孔、または少なくとも６０００個の孔など、コアドリルビットが通常動作すると期待される穿孔条件で少なくとも３２００個の孔を形成することができる。別の実施形態では、コアドリルビットは、１００００個超の孔を形成することができない。
【００５４】
さらなる実施形態では、コアドリルビットは、特定の摩耗度を有することができる。本明細書に開示されているように、摩耗度は、本明細書に開示されている条件を使用して測定される。加工品は、厚さ４ｍｍのガラス片である。一対の２つのドリルビットをＴＡＣボール盤とともに使用し、直径１１．５ｍｍの４８０個の孔を形成する。一方のドリルビットは、ガラスの下からガラスの厚さの半分まで穿孔するのに使用する。次いで、他方のドリルビットは、上から穿孔して孔を開けるのに使用される。各穿孔について、ドリルビットは、６０００ｒｐｍの速度で動作する。第１の領域は、８０ｍｍ／分の送り速度を有し、第２の領域は、４０ｍｍ／分の送り速度を有する。４８０個の孔を形成した後、下部コアドリルビットの摩耗長さを摩耗度として測定する。ある実施形態では、コアドリルビットは、約０．０８５ｍｍ以下、約０．０８ｍｍ以下、約０．０７５ｍｍ以下、約０．０７ｍｍ以下、約０．０６５ｍｍ以下、または約０．０６ｍｍ以下など、約０．０９ｍｍ以下の摩耗度を有することができる。別の実施形態では、コアドリルビットは、０よりも大きい摩耗度を有することができる。当業者は、異なる穿孔条件において、コアドリルビットの摩耗度が変化し得ることを理解するであろう。
【００５５】
図７は、本明細書の実施形態に係るコアドリルビットを形成するプロセスを示すフローチャートを示す。図示のように、プロセスは、ステップ７０１において開始して、研磨粒子と、第１の結合マトリックス材料と、を含む第１の混合物を形成することができる。第１の結合マトリックス材料は、最終的に形成されるコアドリルビット内に第１の結合マトリックスを形成することができる。ステップ７０２において、研磨粒子と、第２の結合マトリックス材料と、を含む第２の混合物を形成することができる。第２の結合マトリックス材料は、最終的に形成されるコアドリルビット内に第２の結合マトリックスを形成することができる。
【００５６】
ステップ７０３において、第１の混合物が処理されて所望の形状を形成することができる。例えば、第１の混合物を、所望の寸法を有する金型などの好適な成形装置に入れることができる。ある実施形態では、第１の混合物の第１の部分を成形装置に入れることができる。第１の部分は、成形装置の下部に入れることができる。別の実施形態では、第１の部分は、第１の混合物の大部分を含むことができる。さらなる実施形態では、第１の部分は、第１の混合物の８０体積％以下、または７５体積％以下など、９５体積％以下を含んでもよい。別の実施形態では、第１の混合物の５０体積％以上９５体積％以下を成形装置の下部に入れることができる。第１の部分は、必要に応じて、好適な多孔度または密度を有するように圧縮することができる。
【００５７】
ステップ７０４の前に、第１の混合物の残りの部分を第１の部分の上部に入れることができ、続いて、図７のステップ７０５に示すように、第１の混合物の残りの部分の上部に第２の混合物を加えることができる。ステップ７０６において、第１および第２の混合物は、圧縮、加圧および加熱などによってさらに処理することができる。別の実施形態では、第１および第２の結合マトリックス材料が他の領域に浸透して接合領域を形成することができるように、第１および第２の混合物を処理することができる。別の実施形態では、積層された混合物は、冷間静水圧プレス成形、熱間プレス成形、または熱間静水圧プレス成形を使用してプレス成形することができる。特定の実施形態では、混合物は、焼結されて第２の領域に接続された第１の領域を形成することができる。ある実施形態では、焼結は、第１の結合マトリックスおよび第２の結合マトリックスが形成できるのに十分な温度で行うことができる。例えば、焼結は、少なくとも８００℃から１０００℃以下の温度で行うことができる。１０００ｐｓｉから３０００ｐｓｉの圧力をかけることができる。さらなる実施形態では、焼結は、少なくとも３０分から４時間以下の間行うことができる。
【００５８】
焼結された第１および第２の領域は、本体が第２の領域に結合されるようにろう付けまたは焼結することによって、図１の本体１２０などのコアドリルビット本体に接続することができる。シャフトが本体にねじ止めされるか、またはろう付けによって本体に結合することができる。本体およびシャフトは、機械加工などの当該技術分野において公知の方法によって形成することができる。シャフトは、図１に示すような形状、または図８に示すコアドリルビット８００のシャフト８３０など、当該技術分野において使用されるボール盤に適合する任意の形状もしくは幾何学的形状を有してもよい。シャフト８３０の一端は、本体８２０に接続される。あるいは、本体およびシャフトは、単一部品として形成され、ろう付けによって第２の領域に接続することができる。
【００５９】
多くの異なる態様および実施形態が可能である。それらの態様および実施形態のいくつかは、本明細書に記載している。本明細書を読んだ後、当業者は、その態様および実施形態が例示にすぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解するだろう。実施形態は、以下に列挙されるような項目のうちの任意の１つ以上に従ってもよい。
【００６０】
実施形態
【００６１】
実施形態１。研磨チップおよびドリル本体を備えるコアドリルビットであって、前記研磨チップが、第１の領域および第２の領域を含み、前記第１の領域が、第１の結合マトリックス内に砥粒を含み、前記第２の領域が、第２の結合マトリックス内に砥粒を含み、前記第１の結合マトリックスの組成が、前記第２の結合マトリックスの組成とは異なる、コアドリルビット。
【００６２】
実施形態２。ドリルビットの長さに延びる長手方向軸線と、
第１の結合マトリックス内に砥粒を含む第１の領域と、
第２の結合マトリックス内に砥粒を含む第２の領域と、を含む、コアドリルビットであって、
前記第１の領域は、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする環状断面を含み、前記第２の領域は、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする環状断面を含み、前記第１の結合マトリックスの組成が、前記第２の結合マトリックスの組成とは異なる、コアドリルビット。
【００６３】
実施形態３。第１の結合マトリックス内に砥粒を含む中空コア切断要素と、
前記コア切断要素に接続され、かつ第２の結合マトリックス内に砥粒を含むシーマ要素と、を含む、コアドリルビットであって、
前記第１の結合マトリックスの組成が、前記第２の結合マトリックスの組成とは異なる、コアドリルビット。
【００６４】
実施形態４。前記第１の領域が、第１の硬度ＲＨ１を有し、前記第２の領域が、第２の硬度ＲＨ２を有し、ＲＨ１が、ＲＨ２とは異なる、実施形態１または２のコアドリルビット。
【００６５】
実施形態５。ＲＨ１が、ＲＨ２よりも大きい、実施形態４のコアドリルビット。
【００６６】
実施形態６。前記第１の領域が、リング形状要素を画定する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【００６７】
実施形態７。前記第１の領域が、中空のコア切断要素を画定する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【００６８】
実施形態８。前記第１の領域が、外径および内径を有する、実施形態６または７のコアドリルビット。
【００６９】
実施形態９。前記第１の領域が、均一の外径を有する、実施形態８のコアドリルビット。
【００７０】
実施形態１０。前記第１の領域が、均一の内径を有する、実施形態８のコアドリルビット。
【００７１】
実施形態１１。前記第１の領域の前記外径が、少なくとも５ｍｍ、少なくとも６．５ｍｍ、または少なくとも８ｍｍである、実施形態８または９のコアドリルビット。
【００７２】
実施形態１２。前記第１の領域の前記外径が、１２５ｍｍ以下、１２０ｍｍ以下、または１１５ｍｍ以下である、実施形態８または９のコアドリルビット。
【００７３】
実施形態１３。前記第１の領域の前記内径が、少なくとも３．２ｍｍ、少なくとも５ｍｍ、少なくとも７．５ｍｍ、または少なくとも１０ｍｍである、実施形態８または９のコアドリルビット。
【００７４】
実施形態１４。前記第１の領域の前記内径が、１２３．２ｍｍ以下、１１５ｍｍ以下、１０５ｍｍ以下、９５ｍｍ以下、または８０ｍｍ以下である、実施形態８または９のコアドリルビット。
【００７５】
実施形態１５。前記第２の領域が、シーマ要素を含む、実施形態１または２のコアドリルビット。
【００７６】
実施形態１６。前記第２の領域が、面取りを含む、実施形態１または２のコアドリルビット。
【００７７】
実施形態１７。前記第２の領域が、最大外径を有し、前記第２の領域の前記最大外径が、前記第１の領域の前記外径よりも大きい、実施形態８、１５および１６のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００７８】
実施形態１８。前記第２の領域の前記最大外径が、少なくとも７ｍｍ、少なくとも９ｍｍ、少なくとも１０．５ｍｍ、または少なくとも１２ｍｍである、実施形態１７のコアドリルビット。
【００７９】
実施形態１９。前記第２の領域の前記最大外径が、２５０ｍｍ以下、２３０ｍｍ以下、２１０ｍｍ以下、または２００ｍｍ以下である、実施形態１７のコアドリルビット。
【００８０】
実施形態２０。前記第１の領域が、前記第２の領域に結合されている、実施形態１または２のコアドリルビット。
【００８１】
実施形態２１。ガラスコアドリルビットが、前記第１の領域と前記第２の領域とを接続する接合領域をさらに含む、実施形態１または２のコアドリルビット。
【００８２】
実施形態２２。前記接合領域が、前記第１の結合マトリックスと前記第２の結合マトリックスとの混合物を含む、実施形態２１のコアドリルビット。
【００８３】
実施形態２３。前記接合領域が、界面層を含む、実施形態２２のコアドリルビット。
【００８４】
実施形態２４。前記界面層が、前記第１の領域と前記第２の領域の両方とは異なる相を含む、実施形態２３のコアドリルビット。
【００８５】
実施形態２５。前記コアドリルビットが、約９９％以下、９０％以下、８５％以下、８０％以下、７５％以下または７０％以下の前記第１の結合マトリックスの組成と前記第２の結合マトリックスの組成との間の元素重量百分率差を含む、実施形態２３のコアドリルビット。
【００８６】
実施形態２６。前記コアドリルビットが、少なくとも１重量％の前記第１の結合マトリックスの組成と前記第２の結合マトリックスの組成との間の元素重量百分率差を含む、実施形態２５のコアドリルビット。
【００８７】
実施形態２７。前記コアドリルビットが、約６０重量％以下の前記第１の結合マトリックスの組成と前記界面層の組成との間の元素重量百分率差を含む、実施形態２５のコアドリルビット。
【００８８】
実施形態２８。前記コアドリルビットが、少なくとも約０．２重量％の前記第１の結合マトリックスの組成と前記界面層の組成との間の元素重量百分率差を含む、実施形態２５のコアドリルビット。
【００８９】
実施形態２９。前記コアドリルビットが、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする少なくとも１つの環状断面を含む、実施形態１〜２８のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９０】
実施形態３０。前記第１の領域が、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする環状断面を含む、実施形態１〜２９のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９１】
実施形態３１。前記第２の領域が、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする環状断面を含む、実施形態１〜３０のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９２】
実施形態３２。前記接合領域が、前記ドリルビットの長手方向軸線を中心とする環状断面を含む、実施形態１〜３１のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９３】
実施形態３３。前記第１の結合マトリックスが、コバルト含有材料を含む、実施形態１〜３２のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９４】
実施形態３４。前記第１の結合マトリックスが、コバルト含有材料からなる、実施形態１〜３３のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９５】
実施形態３５。前記第１の結合マトリックスが、Ｃｏ含有合金を含む、実施形態１〜３４のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９６】
実施形態３６。前記第１の結合マトリックスが、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｕ、またはそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態１〜３５のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９７】
実施形態３７。前記第２の結合マトリックスが、ＣｏおよびＳｎを含む、実施形態１〜３６のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【００９８】
実施形態３８。前記第２の結合マトリックスが、前記第２の結合マトリックスの全重量に対して少なくとも約１％のＳｎを含む、実施形態３７のコアドリルビット。
【００９９】
実施形態３９。ＲＨ１が、少なくとも約１０１ＨＲＢである、実施形態４のコアドリルビット。
【０１００】
実施形態４０。ＲＨ２が、１０１ＨＲＢ以下である、実施形態４のコアドリルビット。
実施形態４１。前記研磨粒子が、超砥粒材料を含む、実施形態１〜４０のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【０１０１】
実施形態４２。前記超砥粒材料が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、またはそれらの任意の組み合わせを含む、実施形態４１のコアドリルビット。
【０１０２】
実施形態４３。前記超砥粒材料が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、またはそれらの任意の組み合わせからなる、実施形態４１のコアドリルビット。
【０１０３】
実施形態４４。前記研磨粒子が、３０マイクロメートル以上１５０マイクロメートル以下の平均粒径を有する、実施形態１〜４３のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【０１０４】
実施形態４５。前記第１の領域が、前記第１の領域の全重量に対して、少なくとも約１％、少なくとも約３％、少なくとも約４％および少なくとも約５％の研磨粒子濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１０５】
実施形態４６。前記第１の領域が、前記第１の領域の全重量に対して、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下および約８％以下の研磨粒子濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１０６】
実施形態４７。前記第２の領域が、前記第２の領域の全重量に対して、少なくとも約１％、少なくとも約３％、少なくとも約４％および少なくとも約５％の研磨粒子濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１０７】
実施形態４８。前記第２の領域が、前記第２の領域の全重量に対して、約２０％以下、約１５％以下、約１０％以下および約８％以下の研磨粒子濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１０８】
実施形態４９。前記第１の領域が、少なくとも９０％、少なくとも９２％、少なくとも９５％、または少なくとも９８％の第１の結合マトリックス濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１０９】
実施形態５０。前記第１の領域が、前記第１の領域の全重量に対して、９８％以下または９７％以下など、９９％以下の第１の結合マトリックス濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１１０】
実施形態５１。前記第２の領域が、少なくとも９０％、少なくとも９２％、少なくとも９３％、または少なくとも９４％の第２の結合マトリックス濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１１１】
実施形態５２。前記第２の領域が、前記第２の領域の全重量に対して、９８％以下または９７％以下など、９９％以下の第２の結合マトリックス濃度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１１２】
実施形態５３。前記第１の領域が、少なくとも０．２体積％、少なくとも０．３体積％、少なくとも０．４体積％、少なくとも０．５体積％、少なくとも０．８体積％、または少なくとも１体積％の多孔度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１１３】
実施形態５４。前記第１の領域が、前記第１の領域の全体積に対して、４体積％以下、または３体積％以下など、５体積％以下の多孔度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１１４】
実施形態５５。前記第２の領域が、少なくとも約０．１体積％、少なくとも０．５体積％、少なくとも１体積％、少なくとも２体積％、少なくとも３体積％、または少なくとも４体積％の多孔度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１１５】
実施形態５６。前記第２の領域が、前記第１の領域の全体積に対して、９体積％以下、または８体積％以下など、１０体積％以下の多孔度を有する、実施形態１または２のコアドリルビット。
【０１１６】
実施形態５７。少なくとも４６°、少なくとも４７°または少なくとも４８°など、少なくとも４５°のシーマ角をさらに有する、実施形態１〜３のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【０１１７】
実施形態５８。５３°以下、５２°以下、または５１°以下など、５５°以下のシーマ角をさらに有する、実施形態１〜３のうちいずれか１つのコアドリルビット。
実施形態５９。前記研磨チップが、傾斜縁部を有する、実施形態１〜５８のうちいずれか１つのコアドリルビット。
【実施例】
【０１１８】
実施例１
【０１１９】
従来のコアドリルビットのセットである比較例１、実施形態を代表するサンプルＡ、および追加のサンプルであるサンプルＢを作製した。各サンプルについて、ドリルビットおよびシャフトの長さは、それぞれ、７５ｍｍおよび５５ｍｍであった。各サンプルの切断チップ部は、厚さ２ｍｍ、外径１１．５ｍｍ、および内径９．７ｍｍを有していた。各サンプルのシーマ部は、外径１５．５ｍｍ、および内径９．７ｍｍを有していた。結合マトリックス中の成分の濃度を、表１に記載する。各サンプルにて、切断チップおよびシーマに６％のダイヤモンド研磨粒子が含まれていた。
【表１】
2019535550.tif 000003
【０１２０】
サンプルの摩耗度を、厚さ４ｍｍのガラス基板でＴＡＣボール盤を用いて試験した。一対の２つの同じドリルビットサンプルを試験に使用し、下部ドリルビットの摩耗率を測定し、これも表１に記載した。各サンプルについて、穿孔前の元のドリルビット長と直径１１．５ｍｍの４８０個の孔を形成した後の長さとの差を摩耗率として使用した。同じ穿孔条件を、各対のサンプルおよび各対の下部および上部ドリルビットに使用した。穿孔は、６０００ｒｐｍの回転速度で動作され、切断チップの送り速度は、ＤＤ（チップ）について８０ｍｍ／分およびシーマについて４０ｍｍ／分であった。ドリルビットは、３０個の孔ごとにドレッシングした。表１に開示されるように、サンプルＡおよび比較例１の最大チッピングは、サンプルＢよりも低くて良好であると考えられるが、サンプルＡの平均摩耗度は、比較例１のサンプルよりも著しく改善し、サンプルＢよりも良好であった。
【０１２１】
実施例２
【０１２２】
追加のサンプル１のサンプルを、摩耗率について厚さ３．２ｍｍのガラスで試験した。ガラスを調製し、穿孔ステーションに置いた。下部ドリルビットサンプルをガラスの近くに移動させて、ガラスの厚さの約半分まで貫通し、次いで最初の場所に戻した。上部ドリルビットサンプルをガラスの近くに持ってきて厚さの残りの半分を貫通して孔を形成し、次いで最初の場所に戻した。穿孔作業を繰り返して、１１．５ｍｍの直径を有する９００個の孔を形成した。下部および上部ドリルビットサンプルは、２７３０ｒｐｍの回転速度を有していた。切断チップの送り速度は、１００ｍｍ／分であり、シーマについては、９０ｍｍ／分であった。９００個の孔を形成した後の下部ドリルビットの摩耗度は、０．０８１ｍｍであった。同じか、または同様の試験条件を使用して、サンプル１は、１０００個の孔を形成するために０．１ｍｍ未満の摩耗度を有することが期待され得る。
【０１２３】
本実施形態は、最新技術を示す。特に、本明細書の実施形態は、改善した耐用年数および低減したチッピング領域を有するコアドリルビット、特にガラスコアドリルビットに関する。いかなる理論によっても束縛されるものではないが、第１の部分と第２の部分との組み合わせは、コアドリルビットの摩耗度を向上させ、穿孔の縁部の周りの欠けた領域の形成を制御するのに役立つ。
【０１２４】
本明細書に記載された実施形態の明細書および例示は、様々な実施形態の構造の一般的な理解を提供することを意図している。明細書および例示は、本明細書に記載の構造または方法を使用する装置およびシステムの全ての要素および特徴の網羅的かつ包括的な説明として機能することを意図するものではない。別個の実施形態はまた、単一の実施形態において組み合わせて提供されてもよく、逆に、簡潔にするために、単一の実施形態の文脈で説明されている様々な特徴もまた、別個にまたは任意の副次的な組み合わせで提供されてもよい。さらに、範囲に記載された値への言及は、その範囲内のありとあらゆる値を含む。本明細書を読んだ後であれば、多くの他の実施形態が当業者にとって明らかであろう。本開示の範囲から逸脱することなく、構造的置換、論理的置換、または別の変更を行うことができるように、他の実施形態を使用して本開示から導き出すことができる。したがって、本開示は、限定的ではなく例示的とみなされるべきである。利益、他の利点、および課題に対する解決策は、具体的な実施形態に関して上述している。しかしながら、利益、利点、課題に対する解決策、およびいかなる利益、利点、または解決策も発生またはより顕著になり得るいかなる特徴も、いずれかまたは全ての特許請求の範囲の重要で、必須または本質的な特徴として解釈されるべきではない。
【０１２５】
図面と組み合わせた説明は、本明細書に開示された教示を理解するのを助けるために提供される。以下の検討は、本教示の具体的な実施および実施形態に焦点を合わせている。この焦点は、本教示を説明するのを助けるために提供されており、本教示の範囲または適用性に対する限定として解釈されるべきではない。しかしながら、他の教示は、確かに本願において使用することができる。
【０１２６】
本明細書で使用する場合、用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｓ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」またはそれらの任意の他の変形は、非排他的包含を網羅することを意図している。例えば、特徴のリストを含む方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの特徴のみに限定されるわけではなく、そのような方法、物品、または装置に明示的に列挙されていないか、または固有でない他の特徴を含んでもよい。さらに、そうでないことが明示的に記載されていない限り、「または」は、包含的論理和を意味し、排他的論理和を意味しない。例えば、条件ＡまたはＢは、以下のいずれかによって満たされる：Ａは真（または存在する）、Ｂは偽（または存在しない）、Ａは偽（または存在しない）およびＢは真（または存在する）、ならびにＡおよびＢの両方は真（または存在する）である。
【０１２７】
また、「ａ」または「ａｎ」は、本明細書に記載の要素および構成要素を説明するために使用される。これは、単に便宜上および本発明の範囲の一般的な意味を与えるために行われている。この説明は、１つまたは少なくとも１つを含むように読まれるべきであり、単数形はまた、そうでないことを意味することが明らかでない限り、複数を含み、またはその逆も同様である。例えば、本明細書に単一の項目が記載されている場合、単一の項目の代わりに、複数の項目が使用されてもよい。同様に、本明細書に複数の項目が記載されている場合、その複数の項目の代わりに、単一の項目が置き換えられてもよい。
【０１２８】
他に定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、本発明が属する技術分野における当業者によって一般に理解されるのと同じ意味を有する。材料、方法、および実施例は例示にすぎず、限定することを意図するものではない。本明細書に記載されていない範囲で、特定の材料および処理に関する多くの詳細は従来通りであり、構造的技術および対応する製造技術内の参考書および他の出典において見出すことができる。
【０１２９】
上記開示した主題は、限定的ではなく、例示的であると考えられるべきであり、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の範囲内に含まれる、そのような変更、拡張、および他の実施形態を全て網羅することを意図している。したがって、法律によって許容される最大限の範囲で、本発明の範囲は、以下の特許請求の範囲およびそれらの均等物の最も広い許容可能な解釈によって決定されるべきであり、前述の詳細な説明によって制限または限定されないものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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