【事件の表示】
　特許第３２６７８２８号「耐チッピング性が優れた超硬製ドリル」の請求項１乃至５に係る特許に対する特許異議の申立てについて、次のとおり決定する。
【結　論】
　訂正を認める。
　特許第３２６７８２８号の請求項１乃至５に係る特許を取り消す。
【理　由】
第１　手続の経緯
　本件特許第３２６７８２８号に係る発明は、平成７年３月９日に特許出願され、平成１４年１月１１日にその特許権の設定登録がなされ、その後、日立ツール株式会社、東芝タンガロイ株式会社、京セラ株式会社及び住友電気工業株式会社より特許異議の申立てがなされ、取消しの理由が通知され、その指定期間内である平成１５年４月１日に意見書の提出と同時に訂正請求がなされたものである。
　
第２　特許異議の申立ての理由の概要
１　日立ツール株式会社の申立
　異議申立人日立ツール株式会社は、証拠として甲第１号証（ナノダイン社カタログ）、甲第２号証（STUDY OF NANOSTRUCTURED WC-Co COMPOSITES , Zhigang Fang and Jimmy W. Eason , Proceedings of 13th International Plansee Seminar　１９９３年　Vol３　６２５−６３８頁）、甲第３号証（Nanostructured W-Base Materials Synthesis Processing and Properties , B.H.Kear and L.E.McCandlish , JOURNAL OF ADAVANCED MATERIALS OCTOBER 1993）、甲第４号証（特公平３−２７６２１号公報）、甲第５号証（米国特許第５３６８６２８号明細書）、甲第６号証（Coercivity,hardness and microstructure in WC-Co composites , Journal of Materials Science Letters4(1985)P.211-216）、甲第７号証（特開昭６３−２３０８４６号公報）、甲第８号証（特公平１−１８１３７号公報）及び甲第９号証（特開平１−３０６１１２号公報）を提出し、本件請求項１乃至５に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してなされたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　
２　東芝タンガロイ株式会社の申立
　異議申立人東芝タンガロイ株式会社は、証拠として甲第１号証（STUDY OF NANOSTRUCTURED WC-Co COMPOSITES , Zhigang Fang and Jimmy W. Eason , Proceedings of 13th International Plansee Seminar　１９９３年　Vol３　６２５−６３７頁）及び甲第２号証（タンガロイ切削工具カタログ１９９１年版　１３頁、４３９頁）を提出し、本件請求項１乃至５に係る発明の特許は、特許法第２９条第１項又は第２項の規定に違反してなされたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　また、明細書に記載不備があり、特許法第３６条第４項の規定に違反して特許されたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　
３　京セラ株式会社の申立
　異議申立人京セラ株式会社は、証拠として甲第１号証（特開平４−１６０１３２号公報）及び甲第２号証（特開平３−２４５９０８号公報）を提出し、本件請求項１乃至５に係る発明の特許は、特許法第２９条第１項又は第２項の規定に違反してなされたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　また、明細書に記載不備があり、特許法第３６条第４項及び第５項の規定に違反して特許されたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　
４　住友電気工業株式会社の申立
　異議申立人住友電気工業株式会社は、証拠として甲第１号証（特開平６−３３１８３号公報）、甲第２号証（特開昭６１−１２８４７号公報）、甲第３号証（Nondestructive Evaluation of WC-Co Composites Using Magnetic Properties , Zhigang Fang and Jimmy W. Eason , THE INTERNATIONAL JURNAL OF POWDER METALLURGY - VOL.29,NO.3,1993 , P.259-265）、甲第４号証（STUDY OF NANOSTRUCTURED WC-Co COMPOSITES , Zhigang Fang and Jimmy W. Eason , Proceedings of 13th International Plansee Seminar　１９９３年　Vol３　６２５−６３８頁）、甲第５号証（「ＷＣ−Ｃｏ合金の組織中に生じる結合相プール」土屋等、「粉体および粉末冶金」、Ｖｏｌ．３６、Ｎｏ．４）及び甲第６号証（The American Society for Testing and Materials、Ｂ２７６−９１）を提出し、本件請求項１及び２に係る発明の特許は、特許法第２９号第１項又は第２項の規定に違反してなされたものであるから、特許を取り消すべき旨主張している。
　
第３　取消しの理由の概要
　当審で通知した取消しの理由の概要は、次のとおりである。
１　取消しの理由１
　本件特許の請求項１乃至５に係る発明は、その出願前日本国内または外国において頒布された特開平４−１６０１３２号公報（異議申立人京セラ株式会社が提出した甲第１号証。以下「刊行物１」という。）及びProceedings of 13th International Plansee Seminar,1993,Vol3,P625-638（異議申立人日立ツール株式会社が提出した甲第２号証：異議申立人東芝タンガロイ株式会社が提出した甲第１号証：異議申立人住友電気工業株式会社が提出した甲第４号証。以下「刊行物２」という。）に記載された発明に基いて、当業者が容易に発明をすることができたものである。
　よって、本件請求項１乃至５に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものである。
　
２　取消しの理由２
  本件特許に係る出願の明細書は、記載不備があり、本件特許は、特許法第３６条第４項に規定する要件を満たしていない特許出願に対してされたものである。
　
第４　訂正の適否についての判断
１　訂正の内容
　平成１５年４月１日付けの訂正請求は、願書に添付した明細書を以下、ａ乃至ｃのとおり訂正するものである。
（１）　訂正事項ａ
　特許請求の範囲の【請求項１】の記載
「【請求項１】　Ｃｒ、Ｔａ若しくはＶの炭化物又は炭窒化物からなる群から選択された１種又は２種以上の物質を総量で０．２乃至３．０重量％、Ｃｏを４．０乃至１０．０重量％含有し、残部がＷＣ及び不可避的不純物であって、その抗磁力が４３０乃至５８０（Ｏｅ）である超硬合金を素材とすることを特徴とする耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。」
を
「【請求項１】　Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物を総量で０．２乃至３．０重量％、Ｃｏを４．０乃至１０．０重量％含有し、残部がＷＣ及び不可避的不純物であって、その抗磁力が４３０乃至５８０（Ｏｅ）である超硬合金を素材とすることを特徴とする耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。」
と訂正する。
　
（２）　訂正事項ｂ
　発明の詳細な説明の段落【０００７】の
「Ｃｒ、Ｔａ若しくはＶの炭化物又は炭窒化物からなる群から選択された１種又は２種以上の物質を総量で」
という記載を
「Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物を総量で」
と訂正する。
　
（３）　訂正事項ｃ
　発明の詳細な説明の段落【００１９】の
「Ｃｒ（クロム）、Ｔａ（タンタル）及びＶ（バナジウム）の炭化物又は炭窒化物：１種又は２種以上、且つ、総量が０．２乃至３．０重量％」
という記載を
「Ｃｒ（クロム）及びＴａ（タンタル）の炭化物又は炭窒化物：総量が０．２乃至３．０重量％」
と訂正する。
　
２　訂正の目的の適否
　上記訂正事項ａは、請求項１において、「Ｃｒ、Ｔａ若しくはＶの炭化物又は炭窒化物からなる群から選択された１種又は２種以上の物質」という択一的な記載から、その一部である「Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物」に限定したものであるから、特許請求の範囲の減縮を目的とするものに該当する。
　また、上記訂正事項ｂ及びｃは、上記訂正された特許請求の範囲に整合させるため、発明の詳細な説明の記載を訂正したものであるから、明りょうでない記載の釈明を目的とするものに該当する。
　
３　新規事項の有無及び実質的な拡張・変更の存否
　上記訂正事項ａ乃至ｃは、択一的な記載を、その一部に限定したものであるから、いずれも、新規事項の追加には該当しない。
　また、明らかに、実質的に特許請求の範囲を拡張又は変更するものでもない。
　
４　むすび
　したがって、上記訂正は、特許法第１２０条の４第２項ただし書並びに同条第３項で準用する同法第１２６条第２項及び第３項の規定に適合するので、当該訂正を認める。
　
第５　特許異議の申立てについての判断
１　本件発明
　第４の４で示したように本件については訂正が認められるから、本件の請求項１乃至５に係る発明は、上記訂正に係る訂正明細書の特許請求の範囲の請求項１乃至５に記載された以下のとおりのものであると認める。
「【請求項１】　Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物を総量で０．２乃至３．０重量％、Ｃｏを４．０乃至１０．０重量％含有し、残部がＷＣ及び不可避的不純物であって、その抗磁力が４３０乃至５８０（Ｏｅ）である超硬合金を素材とすることを特徴とする耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
　【請求項２】　前記超硬合金は組織中のＣｏプール量が体積率で０．０２％以下であることを特徴とする請求項１に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
　【請求項３】　ねじれ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との関係において、０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
　【請求項４】　前記δと前記ｄとの関係が０．８ｄ＋２１°≦δ≦０．８ｄ＋２３°を満足することを特徴とする請求項３に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
　【請求項５】　直径ｄが３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。」
　
２　証拠の認定
（１）　刊行物１
　刊行物１（特開平４−１６０１３２号公報）には、
「Ｃｏ：４〜２０％（重量％の意味、以下同じ）、
　ＴａＣ又は（Ｔａ、Ｎｂ）Ｃ：Ｔａ又はＴａ及びＮｂに換算して０．２〜３％、
　ＶＣ：Ｖに換算して０．０１Ｃｏ（％）≦Ｖ≦０．０９Ｃｏ（％）を満足する様に含有せしめ、
　残部が平均粒径０．８μｍ以下のＷＣと不可避不純物からなり、
　且つ抗磁力が２４０エルステッド以上であることを特徴とする耐チッピング性に優れた超硬合金」（特許請求の範囲）
「本発明は工具先端における微小な欠け（以下チッピングという）が問題となる各種の工具に適用可能な超硬合金に関し、詳細には特にプリント基板穴明け用ドリルやエンドミル用の素材として耐チッピング性の良好な超硬合金に関するものである。」（第１頁左欄下から４行〜同右欄第２行）
「抗磁力は組織の均質性を表すパラメータであり、混合、焼結等の条件によってＣｏプールや粗大粒子を含む混粒組成などが生じるとその値が低下することが知られている。」（第３頁左上欄第５〜８行）
「従って本発明では抗磁力をパラメータとして採用することによって耐チッピング性を評価する目安としたものである。」（第３頁右上欄下から３行〜同末行）
　
（２）　刊行物２
　刊行物２（STUDY OF NANOSTRUCTURED WC-Co COMPOSITES , Zhigang Fang and Jimmy W. Eason , Proceedings of 13th International Plansee Seminar　１９９３年　Vol３　６２５−６３８頁）には、
「Ｎａｎｏ構造のＷＣ／Ｃｏ粉（商品名Ｎａｎｏカルブ）がＮａｎｏｄｙｎｅ，Ｉｎｃ．から供給された。Ｎａｎｏカルブの粒子サイズは２０〜５０ナノメータの範囲であった。この研究で使用したＮａｎｏカルブのコバルト含有量は７重量％であった。Ｎａｎｏカルブを使った試料を”ｎａｎｏ”と呼び、更に粒成長抑制剤（ＶＣ）を入れた試料を”ｎａｎｏ−ＶＣ”と呼ぶ。また６重量％コバルトを含有する商用粉末を使った試料も用意し、これを”ＷＣ５”と呼ぶ。」（住友電気工業株式会社が提出した異議申立書第５頁下から１０〜６行）
「（これらの粉末を）焼結した試料で、物理的な寸法、密度、飽和磁気量、抗磁力の測定を行った。」（同第５頁下から４〜３行）
「Ｈｃは測定された抗磁力である。第５図は、Ｈｃと粒子径の変化との関係を示す。」（同第６頁第５〜６行）
　そして、第５図を参酌すると、抗磁力が、４４０（Ｏｅ）程度となっている実験例が示されている。
「ＲＴＷでは、Ｎａｎｏカルブ粉末を使用してプリント基板用ドリルを製造してきた。」（同第６頁第１１〜１２行）
　以上を整理すると、刊行物２には、次の発明が記載されていると認められる。
　焼結するとその抗磁力が４４０（Ｏｅ）程度になる、ＶＣを含有し、Ｃｏを７重量％含有するＷＣ／Ｃｏ粉から製造されるドリル。
　
３　対比・検討
（１）　請求項１に係る発明について
ア　対比
　本件の請求項１に係る発明と刊行物２に記載された発明とを比較すると、刊行物２に記載された発明における、「ＷＣ／Ｃｏ粉から製造されるドリル」は、ＷＣ／Ｃｏ粉を焼結することにより、超硬合金製工具を製造することが技術常識であることから、本件の請求項１に係る発明における、「超硬合金を素材とする超硬製ドリル」に相当する。
　また、工具の素材となるＷＣ／Ｃｏ粉に不可避的不純物が含まれることは、技術常識であるから、刊行物２に記載されたＷＣ／Ｃｏ粉も不可避的不純物を含有していることは自明である。
　そして、本件の請求項１に係る発明における「Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物を総量で０．２乃至３．０重量％含有」するという構成は、ＷＣ結晶粒の成長を抑制するための粒成長抑制剤を含有するという限りにおいて、刊行物２に記載された発明における、「ＶＣを含有」するという構成に対応している。
　してみると、両者は、
　ＷＣ結晶粒の成長を抑制するための粒成長抑制剤を含有し、Ｃｏを７重量％含有し、残部がＷＣ及び不可避的不純物であって、その抗磁力が４４０（Ｏｅ）程度である超硬合金を素材とする超硬製ドリルであるという点で一致しており、本件請求項１に係る発明は、粒成長抑制剤として、Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物を総量で０．２乃至３．０重量％含有しているのに対して、刊行物２記載の発明は、ＶＣを含有している点（以下「相違点１」という。）及び前者では、「耐チッピング性が優れた」としているのに対して、後者では、そのような言及がない点（以下「相違点２」という。）で相違している。
　
イ　検討
　前記相違点１及び２について検討する。
　ＷＣを主成分とする超硬合金に加える粒成長抑制剤として、Ｃｒ、Ｔａ若しくはＶの炭化物から１種または２種以上を選択すること、また、その添加量として、０．数重量％〜３重量％程度とすることは、当業者において従来周知（必要があれば、特公平１−１８１３７号公報及び特開平６−３３１８３号公報を参照されたい。）である。
　また、願書に添付された明細書及び平成１５年４月１日付け特許異議意見書を参酌しても、粒成長抑制剤としてＣｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物を採用した点に基づいて、抗磁力の調整あるいは耐チッピング性の向上に関して、格別な効果が生じていると認めることができない。
　したがって、刊行物２に記載された粒成長抑制剤たるＶＣに代えて、Ｃｒ及びＴａの炭化物を総量で０．２乃至３．０重量％加えるようにすることは、当業者が容易になし得たことと認められる。
　また、刊行物１にも記載されているとおり、超硬合金製の工具において、耐チッピング性に考慮すべきであることは、当業者において自明の課題である。
　してみると、耐チッピング性に関して、本件請求項１に係る発明と刊行物２記載の発明との間に、前記相違点２に基づく格別な差異は見いだせない。
　したがって、本件請求項１に係る発明は、上記刊行物２に記載された発明に、上記周知技術を適用することにより、当業者が容易に発明をすることができたものである。
　
（２）　請求項２に係る発明について
ア　対比
　本件の請求項２に係る発明と刊行物２に記載された発明とを比較すると、両者は、上記相違点１及び２に加えて、前者では、前記超硬合金は組織中のＣｏプール量が体積率で０．０２％以下であるという構成を備えているの対して、後者では、そのような構成を備えていない点（以下「相違点３」という。）で相違している。
　
イ　検討
　前記相違点３について検討する。
　刊行物１には、Ｃｏを含有するＷＣを主成分とした超硬合金において、Ｃｏプールは極力少なくすべきであることが示唆されている。
　そして、その量を体積率で０．０２％以下とすることによって、臨界的意義のある格別な効果が生じていると認めることはできない。
　したがって、前記相違点３としての構成を採用することは、当業者が容易になし得たことと認められる。
　よって、本件請求項２に係る発明は、上記刊行物１及び２に記載された発明並びに上記周知技術に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものである。
　
（３）　請求項３乃至５に係る発明について
ア　対比
　本件の請求項３に係る発明と刊行物２に記載された発明とを比較すると、両者は、上記相違点１乃至３に加えて、前者では、ねじれ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との関係において、０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°を満足しているの対して、後者では、そのような構成を備えていない点（以下「相違点４」という。）で相違している。
　また、本件の請求項４に係る発明と刊行物２に記載された発明とを比較すると、両者は、上記相違点１乃至４に加えて、前者では、前記δと前記ｄとの関係が０．８ｄ＋２１°≦δ≦０．８ｄ＋２３°を満足しているの対して、後者では、そのような構成を備えていない点（以下「相違点５」という。）で相違している。
　そして、本件の請求項５に係る発明と刊行物２に記載された発明とを比較すると、両者は、上記相違点１乃至５に加えて、前者では、直径ｄが３ｍｍ以下であるの対して、後者では、そのような構成を備えていない点（以下「相違点６」という。）で相違している。
　
イ　検討
　前記相違点４乃至６について検討する。
　そもそも、ドリルの直径やねじれ角を特定すること自体は、当業者において設計的事項であり、しかも、前記相違点４乃至６に係る構成は、従来から通常に使用されている範囲内のものであるから（必要があれば、特開平３−２４５９０８号公報参照）、これらの数値限定を行うことは、当業者が容易になし得たことと認められる。
　したがって、本件請求項３乃至５に係る発明は、上記刊行物１及び２に記載された発明並びに上記周知技術に基づいて、当業者が容易に発明をすることができたものである。
　
第５　むすび
　以上のとおりであるから、本件請求項１乃至５に係る発明の特許は、特許法第２９条第２項の規定に違反してされたものであり、同法第１１３条第２号に該当し、その他の理由について検討するまでもなく、取り消されるべきものである。
　よって、結論のとおり決定する。
【異議決定日】
平成１５年５月２３日（２００３．５．２３）
【訂正の要旨】
審決（決定）の【理由】欄参照。
（５４）【発明の名称】
耐チッピング性が優れた超硬製ドリル
（５７）【特許請求の範囲】
　【請求項１】　
Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物
　【請求項２】　前記超硬合金は組織中のＣｏプール量が体積率で０．０２％以下であることを特徴とする請求項１に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
　【請求項３】　ねじれ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との関係において、０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
　【請求項４】　前記δと前記ｄとの関係が０．８ｄ＋２１°≦δ≦０．８ｄ＋２３°を満足することを特徴とする請求項３に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
　【請求項５】　直径ｄが３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項３又は４に記載の耐チッピング性が優れた超硬製ドリル。
【発明の詳細な説明】
　【０００１】
　【産業上の利用分野】
　本発明は、電子部品、機械部品又は金型等に使用される樹脂製品又は金属製品に対する小径の穴開け加工に好適の耐チッピング性が優れた超硬製ドリルに関する。
　【０００２】
　【従来の技術】
　超硬合金を使用するミニチュアドリルのような小径ドリルにおいて、ドリルの寿命を左右するのは耐チッピング性である。この耐チッピング性を向上させるために、主として材質面におけるその組織、硬さ及び靱性等について改良が行われている。例えば、Ｃｏ量の最適化、ＷＣの微粒化又はＴａＣ若しくはＣｒ３Ｃ２等の微量炭化物の添加等により、材質面における機械的性質の向上が図られている。
　【０００３】
　【発明が解決しようとする課題】
　しかしながら、例えば、ＷＣを微粒化することは、一般に耐摩耗性及び抗折強度を向上させることはできるが、逆に靱性が低下してしまう等、必要とされる種々の特性には相反するものが多く、定量的な材質上の設計指針を明確化することは困難である。
　【０００４】
　また、超硬合金をドリル等の工具として使用する場合において、上述のように材質を向上させることは、必ずしも工具の寿命の向上には直接結びつかないことが、経験上知られている。それにまた、工具の寿命を支配している材質のパラメータが的確には把握されていない。
　【０００５】
　更に、超硬製ドリルは、従来から広く使用されている高速度鋼と材質が異なるだけではなく、寸法の点においてもミニチュアドリルと同様に、一般のドリルに比べて極めて小さいものであることが要求される。このため、従来の中径又は太径ドリルの設計方法を基にした工具の形状では、超硬合金の特性を十分に活用した工具を設計することができない。
　【０００６】
　本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、超硬製ドリルとしての材質及び形状の特性を明確にして、使用時におけるチッピング量を抑制できると共に、ドリルの寿命を向上させることができる耐チッピング性が優れた超硬製ドリルを提供することを目的とする。
　【０００７】
　【課題を解決するための手段】
　本発明に係る耐チッピング性が優れた超硬製ドリルは、
Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物
　【０００８】
　【作用】
　本願発明者等は、合金の成分がＷＣ、ＴａＣ、Ｃｒ３Ｃ２、ＶＣ及びＣｏからなり、また抗磁力Ｈｃの値を系統的に変化させた合金を素材として製作した各超硬製ドリルについて、次のような試験を行った。
　【０００９】
　即ち、プリント基板用に使用される樹脂系材料を初めとして、金型として使用される炭素鋼又は合金鋼等の種々の金属材料を対象として、前記超硬製ドリルにより数千回〜１万回の穴開け試験を行った。そして、穴開けを一回行う毎に高分解能電子顕微鏡を使用して、刃先の損傷状況について丹念に観察を繰り返した。その結果、ドリルは以下のような損傷過程を経てチッピングに至ることを知見した。
　【００１０】
　先ず、第１に切削開始直後において、すくい面側に、幅が材料中の炭化物寸法の数倍程度である初期摩耗が生じる。なお、以下、この初期摩耗の幅をＤとする。
　【００１１】
　第２に、特に材質の組織が不均一である部分、例えば炭化物が不均一分布している部分又は粗大Ｃｏプール（Ｃｏ相）の部分において局所的に大きな摩耗が生じる。なお、以下、局所的摩耗の幅をａ０とする。
　【００１２】
　第３に、穴開け回数が増加すると共に、炭化物が欠落してしまい、摩耗幅が漸増する。これにより、刃先に作用する切削抵抗値の変動幅が増大するため、上述の局所的に摩耗する部分に亀裂が発生し、この亀裂は疲労により次第に進展する。なお、以下、穴開け回数をＮ、切削抵抗値の変動幅をΔＴとする。
　【００１３】
　第４に、進展中の亀裂長さと切削抵抗の変動幅ΔＴとにより決定される応力拡大係数Ｋが材料固有の疲労破壊靱性Ｋｆｃに到達すると、マクロ的なチッピングが発生する。
　【００１４】
　以上のことから、ドリルによる穴開けが可能な穴開け回数、即ちドリル寿命Ｎは、以下の要因により支配されていることを知見した。即ち、ドリル寿命は、▲１▼炭化物の寸法に関係する初期摩耗幅Ｄ、▲２▼炭化物の不均一又はＣｏプールに起因する局部摩擦幅ａ０、▲３▼疲労亀裂進展抵抗ｄａ／ｄＮ、▲４▼疲労破壊靱性Ｋｆｃ、▲５▼切削抵抗の変動幅ΔＴにより支配されている。従って、超硬製ドリルの寿命を向上させるには、Ｄ及びａ０を低減し、ｄａ／ｄＮ及びＫｆｃを向上させ、ΔＴを低減することが効果的である。
　【００１５】
　しかしながら、本願発明者等は種々の超硬合金について実験を重ねた結果、上記▲１▼、▲２▼及び▲３▼のドリル寿命の要因については合金の組織、炭化物の粒度、炭化物の分散状態及びＣｏ量等が複雑に関与しているため、例えば炭化物の粒度の縮小又は炭化物量の増加のみではドリル寿命を改善できないことも知見した。このようなことから、ドリル寿命を向上させる素材の要素を総合的に反映するパラメータが必要であり、本願発明者等はそのパラメータとして抗磁力Ｈｃが最も適切であることを見い出した。
　【００１６】
　図１は横軸に抗磁力Ｈｃをとり、縦軸にドリルが穴開けの使用に耐え得る穴開け回数をとって、抗磁力とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。また、この図１のデータを取得するために使用されたドリルの素材の成分組成は、ＴａＣを０．０５重量％、Ｃｒ３Ｃ２を１．２重量％、Ｃｏを８．０重量％含有し、残部がＷＣ及び不可避的不純物のものである。この図１に示すように、抗磁力を４３０乃至５８０（Ｏｅ）に最適化することにより、ドリル寿命を大幅に向上させることが可能となることがわかる。
　【００１７】
　また、図２は横軸にＣｏプール量（体積％）をとり、縦軸に穴開け回数をとって、Ｃｏプール量とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。この図２に示すように、局所摩耗の原因となるＣｏプール量を０．０２％以下に制限することにより、さらに安定したドリル寿命が得られることもわかった。なお、この図２のデータを取得するために使用されたドリルの素材の成分組成は、図１のグラフ図のデータ取得のために使用されたドリルと同様のものである。
　【００１８】
　次に、これらのデータを基に、以下、本発明に係る超硬製ドリルの素材の成分組成、抗磁力、Ｃｏプール量並びにねじれ角及びドリル径の限定理由について説明する。
　【００１９】
　　
Ｃｒ（クロム）及びＴａ（タンタル）の炭化物又は炭窒化物：総量が０．２乃至３．０重量％
　ドリルとしての基本的な硬度は、後述するＷＣを添加することにより確保することができるが、ＷＣのみでは、焼結中のＷＣ結晶粒を成長させるために必要な抗磁力を得ることができない。このため、
Ｃｒ及びＴａ
Ｃｒ及びＴａの炭化物又は炭窒化物を
　【００２０】
　　
Ｃｏ（コバルト）：４．０乃至１０．０重量％
　Ｃｏは超硬製ドリルの疲労破壊靱性Ｋｆｃを向上させる元素である。Ｃｏの添加量を４．０重量％未満とすると、そのドリルの疲労破壊靱性を向上させることができず、一方Ｃｏの添加量が１０．０重量％を超えると、必要な抗磁力を確保することができない。また、ドリルの硬さが不十分なものとなり、更にＣｏプール量が増加してしまう。従って、Ｃｏの添加量は４．０乃至１０．０重量％とする。
　【００２１】
　　
ＷＣ（タングステンカーバイト）：残部
　ＷＣはドリルの摩耗幅Ｄ及び切削抵抗の変動幅ΔＴが増大することを抑制すると共に、必要な抗磁力を得ることができる化合物である。従って、このような効果を最大限発揮するため、残部をできる限りＷＣとする。
　【００２２】
　次に抗磁力及びＣｏプール量の限定理由について説明する。
　【００２３】
　　
抗磁力Ｈｃ：４３０乃至５８０（Ｏｅ）
　図１は上述したように、抗磁力とドリル寿命との関係を示すグラフ図であり、この図１に示すように、抗磁力Ｈｃが５４０（Ｏｅ）以下の範囲では、抗磁力Ｈｃの増加に伴い、ドリル寿命が単調に向上する。このようにドリル寿命が向上するのは、炭化物の微細化により初期摩耗幅Ｄを低減したり、また炭化物及びＣｏの二相組織の均質化、又は炭化物の均一分散による局部摩擦幅ａ０を低減したり、更に疲労亀裂進展抵抗ｄａ／ｄＮ特性を向上したりすることが総合的に寄与するためである。これらの複合的効果が有効に作用するためには、図１に示すように、抗磁力Ｈｃが４３０（Ｏｅ）以上であることが必要である。一方、抗磁力Ｈｃが５８０（Ｏｅ）より大きくなると、初期摩耗幅Ｄ及び局部摩擦幅ａ０が低減されることによるドリル寿命を向上させる効果よりも、疲労破壊靭性Ｋｆｃが低下することによるマイナス効果の方が大きくなり、ドリル寿命が低下してしまう。従って、超硬製ドリルの超硬合金素材の抗磁力は４３０乃至５８０（Ｏｅ）とする。また、図１に示すように、ドリル寿命を向上させるためのより一層好ましい抗磁力は、４９０乃至５５０（Ｏｅ）である。
　【００２４】
　　
Ｃｏプール量：体積率０．０２％以下
　Ｃｏプールの体積率は、例えばＡＳＴＭ　Ａ０２に規定する方法により、顕微鏡観察することによって計測することができる。図２はＣｏプール量とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。この図２に示すように、Ｃｏプール量が多いほどドリル寿命の上限値と下限値の差が大きく、またドリル寿命が短くなってしまう。従って、Ｃｏプール量を体積率０．０２％以下とすることにより、ドリル寿命の大きなばらつきを防止すると共に、ドリル寿命を向上させることができる。
　【００２５】
　次にねじれ角及びドリル径の限定理由について説明する。
　【００２６】
　　
ねじれ角δ（°）と直径ｄ（ｍｍ）との関係：０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°
　疲労亀裂進展速度はその原動力となる切削抵抗の変動幅ΔＴのべき乗に比例するため、ΔＴを低減させることは、ドリル寿命の向上に極めて大きな影響を与える。このΔＴの大きさはＷＣ量等の材料の組成によっても変動するが、それ以上にドリルの形状によってその値は大きく左右される。特にΔＴは、ドリルのねじれ角δによって変化するため、ドリル径に応じたねじれ角の最適化を試みた。
　【００２７】
　先ず、直径が１乃至１２ｍｍである各超硬合金の中実棒に種々のねじれ角を施しドリルを製作した。次に、各ドリルにより穴開け加工を行い、その時の切削抵抗を動力計により計測した。なお、ドリルの素材の成分組成はＴａＣ：０．０５重量％、Ｃｒ３Ｃ２：１．２重量％及びＣｏ：８重量％を含有し、残部がＷＣであるものを使用した。
　【００２８】
　分析結果の一部を図３に示す。図３は、横軸にねじれ角をとり、縦軸に切削抵抗をとって、ドリルの直径毎のねじれ角と切削抵抗との関係を示すグラフ図である。図３の上部グラフ図には直径７ｍｍ及び１１ｍｍのドリルについて、図３の下部グラフ図には直径３．２ｍｍのドリルについて、ねじれ角と切削抵抗との関係を示す。
　【００２９】
　この図３に示すように、これらのグラフ図で示すドリルと同様に、直径が１乃至１２ｍｍであるドリルは、いずれも切削抵抗が最小となるねじれ角を有する。図４は、最適ねじれ角も含み、切削抵抗が小さくなる場合のドリル径とねじれ角との関係を示すグラフ図である。この図４は横軸にドリル径をとり、縦軸にねじれ角をとって、図３に示すようなグラフ図において、ねじれ角が良好な範囲における最小値及び最大値並びに最適値についてプロットしており、それらの点を直線で結んだものである。図４に示すように、点を結んだ直線は一本の直線により表すことができる。
　【００３０】
　従って、ドリルの直径とねじれ角との関係は１次関数として表すことができ、図４に示すように、切削が良好となるねじれ角δはドリル径ｄとの関係において、直線δ＝０．８ｄ＋１９及びδ＝０．８ｄ＋２９の間であればよい。即ち、ねじれ角δが、０．８ｄ＋１９°≦δ≦０．８ｄ＋２９°の関係を満すと良好な切削が可能となる。また、ねじれ角δが、０．８ｄ＋２１°≦δ≦０．８ｄ＋２３°の関係を満すことにより最適な切削を行うことができる。
　【００３１】
　【実施例】
　以下、本発明の実施例について、本発明の特許請求の範囲から外れる比較例と比較して説明する。先ず、合金素材の成分組成、抗磁力、Ｃｏプール量並びにドリルの直径及びねじれ角が異なる１０種類のドリルを製作した。なお、合金素材の組成については、下記表１に示すＡ、Ｂ及びＣの３種類であり、素材Ａは本発明の特許請求の範囲内の組成であるが、素材Ｂ及びＣは本発明の特許請求の範囲外の組成である。
　【００３２】
　【表１】
　【００３３】
　上記の素材によって製作した各ドリルを使用してガラス・エポキシ系プリント基板の穴開け試験を行った。穴開けは前記基板に対して３０００回穴を開け、その後に刃先のチッピング量により性能評価を行った。つまり、チッピング量の少ないドリルが長寿命のドリルであるといえる。その結果を下記表２に示す。
　【００３４】
　【表２】
　【００３５】
　上記表２に示すようにＮｏ１、２、３、４、５、９及び１０のドリルが本発明の特許請求の範囲に属する。
　【００３６】
　実施例Ｎｏ１と比較例Ｎｏ６とを比較すると、いずれも素材Ａにより製造されたドリルであり、抗磁力以外の他の要素は全く同一である。しかし、抗磁力が特許請求の範囲内である実施例Ｎｏ１のドリルは、その範囲外である比較例Ｎｏ６のドリルに比べて性能が優れたものとなった。従って、抗磁力以外の他の要素が同一である場合は、抗磁力が特許請求の範囲内であるドリルの方が性能が優れているといえる。また、実施例Ｎｏ１及び２の比較から、抗磁力が最適な範囲であれば、より優れた性能を有するといえる。
　【００３７】
　実施例Ｎｏ２と比較例Ｎｏ７とを比較すると、組成以外の他の要素については全て同一のドリルであるが、チッピング量は実施例Ｎｏ２のドリルの方が優れている。従って、特許請求の範囲内である素材Ａは、特許請求の範囲外である素材Ｂに比べて優れているといえる。
　【００３８】
　また、実施例Ｎｏ１と比較例Ｎｏ８とを比較すると、この場合も組成以外の他の要素については全て同一のドリルであり、比較例Ｎｏ８の素材Ｃに含有されたＣｏの量は特許請求の範囲内ではあるが、素材ＣはＣｒ、Ｔａ及びＶの炭化物等を含んでいない。このため、それらを含む実施例Ｎｏ１の素材Ａに比べで性能が劣ってしまった。従って、組成以外の他の要素が同一であるドリルについては、素材Ａによるドリルが最も優れているといえる。
　【００３９】
　実施例Ｎｏ１と実施例Ｎｏ３とを比較すると、実施例Ｎｏ３のドリルのＣｏプール量が、より好ましい量であるため、そのような値ではない実施例Ｎｏ１のドリルに比べて実施例Ｎｏ３のドリルの方が高い性能を示した。従って、Ｃｏプール量を適切な値とすることにより、チッピング量の増加を抑制し、優れたドリルを製造することができる。
　【００４０】
　実施例Ｎｏ１と実施例Ｎｏ４とを比較すると、実施例Ｎｏ４のドリルのねじれ角が、より好ましい範囲内の値であるため、実施例Ｎｏ４のドリルはその範囲外である実施例Ｎｏ１のドリルに比べて高い性能を示した。従って、ドリルのねじれ角を適切な値とすることにより、チッピング量の増加を抑制し、優れたドリルを得ることができる。
　【００４１】
　また、実施例Ｎｏ１、３、４及び５を比較すると、本発明の特許請求の範囲を全て満たす実施例Ｎｏ５のドリルが最も優れた性能を有するものとなった。
　【００４２】
　【発明の効果】
　以上説明したように、本発明によれば、ドリルの素材が所定の成分組成を有し、抗磁力、ねじれ角及びドリル径を所定値とすることにより、その使用時におけるチッピング量を抑制することができると共に、ドリルの寿命を向上させることができる。また、ミニチュアドリルのような極めて小さなドリルを製造することができ、更にドリルを長期に亘って使用することができるため、ドリルの使用コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
　【図１】
　抗磁力とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。
　【図２】
　Ｃｏプール量とドリル寿命との関係を示すグラフ図である。
　【図３】
　切削抵抗とドリルのねじれ角との関係を示すグラフ図である。
　【図４】
　切削抵抗が小さくなるドリル径とねじれ角との関係を示すグラフ図である。