(57)【要約】【課題】プリント基板の穴あけなどに利用される小径のドリルであって、耐折損性に優れるドリルとその製造方法を提供する。【解決手段】WC及びCoを主成分とする超硬合金からなるドリルである。このドリルは、0.5mm以下の刃径Dを有し、ドリルの少なくとも刃溝部の表面側にCo低減層を、その内側に内周部を備える。この内周部におけるCo含有量をCo(i)（質量％）、Co低減層におけるCo含有量をCo(o)（質量％）とするとき、両者の比率Co(o)/Co(i)が80％以上95％以下であり、Co低減層の厚さが10μm未満である。【選択図】図1
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
WC及びCoを主成分とする超硬合金からなるドリルであって、
0.5mm以下の刃径を有し、
前記ドリルの少なくとも刃溝部の表面側にCo低減層を、その内側に内周部を備え、
このCo低減層におけるCo含有量をCo(o)（質量％）、内周部におけるCo含有量をCo(i)（質量％）とするとき、両者の比率Co(o)/Co(i)が80％以上95％以下であり、
Co低減層の厚さが10μm未満であることを特徴とするドリル。
【請求項２】
前記内周部のドリル径方向の組成分布が実質的に均一であることを特徴とする請求項1に記載のドリル。
【請求項３】
前記超硬合金はCrを含有しており、
この超硬合金におけるCo含有量（質量％）に対するCr含有量（質量％）の比率Cr/Coが7％以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載のドリル。
【請求項４】
前記超硬合金はVを含有しており、
超硬合金におけるCrとVの合計含有量が0.3〜0.8質量％であることを特徴とする請求項3に記載のドリル。
【請求項５】
前記超硬合金中のWCの平均粒径が0.5μm以上1.5μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載のドリル。
【請求項６】
WC及びCoを主成分とする超硬合金からなって刃径が0.5mm以下のドリルの素材を用意する工程と、
この素材の少なくとも刃溝部を酸に浸漬して、刃溝部の表面側にCo低減層を形成する工程とを含み、
前記Co低減層は、
Co低減層におけるCo含有量をCo(o)（質量％）、Co低減層よりも内側の内周部におけるCo含有量をCo(i)（質量％）とするとき、両者の比率Co(o)/Co(i)が80％以上95％以下であり、
厚さが10μm未満であることを特徴とするドリルの製造方法。
【請求項７】
前記酸がpH4〜6の弱酸であることを特徴とする請求項6に記載のドリルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、WC-Co基超硬合金からなる小径のドリルとその製造方法に関するものである。特に、耐折損性に優れるドリルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、穴開け加工には、WC(炭化タングステン)を主たる硬質相とし、この硬質相をCo(コバルト)といった結合相で結合したWC-Co基超硬合金からなるドリルが利用されている(例えば、特許文献1)。特に、プリント基板などの穴開け加工には、ドリル径が0.5mm(500μm)以下といった小径のドリル(以下、マイクロドリルと呼ぶ)が利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2006-167856号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、切削環境が益々苛酷なものとなってきている。上記プリント基板の穴開け加工に用いられるマイクロドリルでは、複数の基板を積層させて一度に加工する加工数を増加したり、プリント基板の構成材料に切削し難い材料が用いられたり、1本のマイクロドリルの加工穴数を多くしたり、といった環境が挙げられる。しかし、従来のマイクロドリルでは、上記要求に十分に対応できていない。この原因の一つとして、従来のマイクロドリルでは、耐折損性に劣ることが挙げられる。
【０００５】
マイクロドリルの最表面にCoが存在すると、高硬度なWCに比較して低硬度なCoが摩耗し易く、偏摩耗やチッピングが生じ易い。この結果、マイクロドリルは折損し易くなる。特に、加工対象(被削材)が難削材からなる場合、硬度が低いCoの摩耗が著しく、この摩耗に起因して折損率が高くなる傾向にある。
【０００６】
一方、特許文献1では、ドリル表面部のCoを脱落させることで、切削抵抗を低減することを提案している。しかし、本発明者らが調べたところ、マイクロドリルの場合、特許文献1に記載されるようにCoを過剰に脱落させると、マイクロドリル表面部において、Coの含有量にばらつきができ、切削時に受ける折損に対する抵抗力が不安定になることで折損し易くなる、との知見を得た。
【０００７】
そこで、本発明の目的の一つは、耐折損性に優れる小径のドリルとその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、超硬合金からなる細径のドリルにおいて、ドリル表面部のCoの低減される程度と領域とを特定することで、特に耐折損性の向上に効果があるとの知見を得て本発明を完成するに至った。
【０００９】
本発明のドリルは、WC及びCoを主成分とする超硬合金からなるドリルに係るものである。このドリルは、0.5mm以下の刃径を有し、前記ドリルの少なくとも刃溝部の表面側にCo低減層を、その内側に内周部を備える。そして、この内周部におけるCo含有量をCo(i)（質量％）、Co低減層におけるCo含有量をCo(o)（質量％）とするとき、両者の比率Co(o)/Co(i)が80％以上95％以下であり、Co低減層の厚さが10μm未満であることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、ドリルの表面部の極薄い領域に、Co含有量が僅かに低減されたCo低減層を形成することで、ドリル表面部のCo含有量を均一化し、切削時に受ける折損に対する抵抗力を安定化して、高い耐折損性を有するドリルとすることができる。
【００１１】
本発明のドリルの一形態として、前記内周部のドリル径方向の組成分布が実質的に均一とすることが挙げられる。
【００１２】
この構成によれば、内周部のドリル径方向の組成分布、特にCoの含有量の分布が実質的に均一であるため、ドリルの大半を占める内周部の径方向に組成が大きく変化する箇所がなく、ドリル全体としての強度を安定させることができる。
【００１３】
本発明のドリルの一形態として、前記超硬合金はCrを含有しており、この超硬合金におけるCo含有量（質量％）に対するCr含有量（質量％）の比率Cr/Coを7％以上とすることが挙げられる。
【００１４】
この構成により、超硬合金に適切な耐食性を付与し、ドリル素材を酸で洗浄してCo低減層を形成した際、このCo低減層における比率Co(o)/Co(i)を安定して80％以上とすることができる。
【００１５】
本発明のドリルの一形態として、前記超硬合金はCrとVを含有しており、この超硬合金におけるCrとVの合計含有量を0.3〜0.8質量％とすることが挙げられる。
【００１６】
この構成により、超硬合金の硬度が高くなることを抑え、チッピングの発生を抑制することができる。
【００１７】
本発明のドリルの一形態として、前記超硬合金中のWCの平均粒径を0.5μm以上1.5μm以下とすることが挙げられる。
【００１８】
この構成によれば、微細な硬質相を持つ超硬合金でドリルを構成することにより、耐折損性の高いドリルとすることができる。
【００１９】
一方、本発明のドリルの製造方法は、以下の工程を含むことを特徴とする。
WC及びCoを主成分とする超硬合金からなって刃径が0.5mm以下のドリルの素材を用意する工程。
この素材の少なくとも刃溝部を酸に浸漬して、刃溝部の表面側にCo低減層を形成する工程。
なお、このCo低減層は、Co低減層におけるCo含有量をCo(o)（質量％）、Co低減層よりも内側の内周部におけるCo含有量をCo(i)（質量％）とするとき、両者の比率Co(o)/Co(i)が80％以上95％以下であり、厚さが10μm未満である。
【００２０】
この構成によれば、ドリルの素材を酸に浸漬するという簡易な方法にて、本発明のドリルを製造することができる。
【００２１】
本発明のドリルの製造方法の一形態として、前記酸がpH4〜6の弱酸であることが挙げられる。
【００２２】
pH4〜6の弱酸を用いれば、ドリルの表面部から過度にCoが除去されることを抑制でき、Co低減層におけるCoの除去量を調整しやすくできる。弱酸の具体例としては、酒石酸、クエン酸、グルタル酸などが挙げられる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のドリルは、表面部に極薄いCo低減層を設けることで、耐折損性を向上させることができる。
【００２４】
また、本発明のドリルの製造方法は、本発明のドリルを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施形態に係る本発明のドリルを示す側面図である。
【図２】洗浄Ａ・材質Ａの試料の横断面をEDXにて線分析した組成分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００２７】
本発明のドリルは、WC-Co基超硬合金から構成される所定の細径のドリルである。このドリル1は、例えば、図1に示すように、シャンク部12の先端側に刃溝部10を備える。刃溝部10は、らせん状のフルートを有する箇所である。この刃溝部10の表面側にCo低減層が形成され、その内側に内周部が設けられている。そして、このCo低減層と内周部におけるCo含有量の比率と、Co低減層の厚みとを特定することが本発明ドリルの特徴の一つとするところである。以下、本発明のドリルの構成要件をより詳しく説明すると共に、そのドリルの製造方法も併せて説明する。
【００２８】
[ドリル]
＜ドリルの種類＞
《刃径》
本発明のドリルの刃径D（図１参照）は、0.5mm以下とする。すなわち、一般にマイクロドリルと呼ばれるドリルが本発明の対象である。このような細径のドリルは、後に詳述するCo低減層が極薄い場合であっても、そのCo低減層の存在がドリルの切削特性に大きく影響を及ぼす。そのため、このような細径のドリルにおいて、所定のCo低減層を設けることが折損の抑制に効果的である。このドリルの刃径は、例えば300μm以下でもよい。特に、Co低減層の存在が切削特性に及ぼす影響が大きくなる100μm以下の刃径のドリルにおいて、耐折損性の向上効果が高いと考えられる。
【００２９】
《刃先形状》
ドリルの刃先形状は、特に限定されず、ストレートタイプやアンダーカットタイプのいずれでもよい。図１では、アンダーカットタイプのドリルを示している。
【００３０】
＜Co低減層と内周部＞
《Co含有量の比率》
Co低減層におけるCo含有量をCo(o)（質量％）、内周部におけるCo含有量をCo(i)（質量％）とするとき、両者の比率Co(o)/Co(i)は、80％以上95％以下である。この比率Co(o)/Co(i)を80％以上とすることで、ドリルの表面部におけるCo相を維持してCo低減層におけるCo含有量を安定させる。それにより、切削時の折損に対する抵抗力を安定化し、ドリルの折損を抑制することができる。また、この比率Co(o)/Co(i)を95％以下とすることで、Coを主成分とする結合相から硬質相のWC粒子の一部を露出させ、切削性を向上することができる。より好ましい比率Co(o)/Co(i)の上限値は90％以下である。
【００３１】
Co低減層及び内周部におけるCo含有量の測定は、EDXの面分析にて行うことができる。より具体的には、Co低減層のCo含有量は、ドリルの外周面から電子線を照射してEDXによる分析を行い、その結果からCo低減層のCo含有量を求めればよい。また、内周部のCo含有量は、ドリルの横断面を形成し、この横断面におけるドリルの中心箇所に電子線を照射して、その分析結果から内周部のCo含有量を求めればよい。この内周部のCo含有量は、Co低減層以外の箇所であれば、どの位置から求めてもよい。
【００３２】
《Co低減層の厚み》
Co低減層の厚みは、10μm未満とする。このような薄いCo低減層とすることで、ドリルの切削性を向上できると共に、耐折損特性を改善することができる。より好ましいCo低減層の厚みは5μm以下、さらに好ましいCo低減層の厚みは3μm以下である。
【００３３】
このCo低減量の厚みは、EDXによる分析結果を利用して推定している。一般に、EDXによる分析において、電子線の試料に対する浸透深さは、加速電圧にもよるが0.5〜3.0μm程度である。また、後述する実施例で示すように、ドリルの横断面をEDXで径方向に線分析した場合、ドリルの表面側と内周側とで有意的なCo含有量の差異は認められなかった。一方で、ドリルの外周面から電子線を照射した面分析と、ドリル横断面の中央部に電子線を照射した面分析とでは、明らかにCo含有量に差異が認められた。これらの結果から推測すると、Co低減層の厚みは、せいぜい10μmであり、おそらくは5μm以下、さらには3μm以下であると考えられる。
【００３４】
このCo低減層の厚みは、上述した刃径のドリルであれば、刃径に関わらず10μm未満で構わない。但し、刃径が小さくなると、Co低減層がドリルの切削特性に及ぼす影響が大きくなると考えられるため、刃径が小さい場合は、Co低減層の厚みも小さくすることが考えられる。
【００３５】
《Co低減層の形成領域》
Co低減層の形成領域は、少なくとも刃溝部の全体とする。つまり、刃溝部の根元側（シャンク側）から先端のチゼルエッジまでの全周にCo低減層を形成する。この刃溝部は、切削に直接関与する箇所であり、その刃溝部にCo低減層を設けることで、ドリルの耐折損性を改善できる。なお、シャンク部にCo低減層が形成されていることは、直接切削特性に影響しないが、シャンク部の表面側にCo低減層が形成されていても構わない。後述するように、ドリルの工業生産性を考慮すれば、Co低減層の形成は刃溝部だけでなくシャンク部も含めたドリル素材の全体を酸に浸漬することで行うため、この浸漬により、結果的にシャンク部にもCo低減層が形成される。
【００３６】
《内周部の組成分布》
内周部の組成分布は、通常、ドリルの径方向に亘って実質的に均一である。つまり、ドリルの横断面の径方向に並ぶ複数箇所に対してEDXによる面分析を行った場合、各分析箇所における組成に有意的な差が見られない。換言すれば、Co低減層のみCo含有量が相対的に低くなっており、Co低減層以外の箇所は実質的に均一な組成を有する。このような内周部を備えることで、ドリル全体としての強度が安定し、折損の低減に寄与すると考えられる。
【００３７】
＜ドリルの構成材料の組成＞
このドリルの構成材料は、WC-Co基超硬合金である。例えば、所定量のCoと残部がWC及び不可避的不純物からなる超硬合金によりドリルを構成する。さらに、CrやVなど、他の添加元素を含有する場合もある。
【００３８】
《WC》
WCは、超硬合金における構成材料のうち、次述するCo（添加元素がある場合はCoと添加元素の合計）以外を占める。このWCの平均粒径は、0.5μm以上1.5μm以下であることが好ましい。平均粒径が0.5μm未満と小さ過ぎると、WCのCoに対する保持力が小さく、切削時にWCが脱落して表面に凹凸ができ切削抵抗が集中することによる折損が発生する場合がある。逆に、平均粒度が1.5μm超であると、粗大なWCが折損の起点になり、折損する可能性がある。より好ましいWCの平均粒径は、0.7μm以上1.2μm以下である。
【００３９】
《Co》
Coの含有量は、5〜12質量％とすることが好ましい。5質量％以上Coを含有することで、ドリルの靭性を高め、チッピングや折損を抑制することができる。また、12質量％以下のCoを含有することで、相対的にWCの含有量を高め、耐摩耗性も兼ね備えたドリルとすることができる。より好ましいCoの含有量は、6.0質量％以上、8.0質量％以下である。
【００４０】
《Cr》
ドリルを構成する超硬合金には、Crを含有することが好ましい。超硬合金に対してCrを所定量含有することで、超硬合金に適度な耐食性を付与し、Co低減層の形成を容易にすることができる。後述するように、Co低減層の形成は、超硬合金のドリル素材を酸に浸漬することで行う。その際、Crの添加により超硬合金に適度な耐食性を付与することで、酸による結合相の過度な浸食を抑制し、本発明が規定するCo低減層を容易に形成することができる。また、CrはWCの粒成長を効果的に抑えて粗大なWCの発生を低減し、微細で均等な大きさのWCが均一的に分散される超硬合金を安定して製造することにも寄与する。
【００４１】
このCrの含有量は、超硬合金におけるCo含有量（質量％）に対するCr含有量（質量％）の比率Cr/Coが7％以上となるようにすることが好適である。この比率が7％未満では、超硬合金の耐食性を向上させる効果が少なく、比率Co(o)/Co(i)が適正な範囲のCo低減層を形成することが難しい。また、比率Cr/Coが7％以上であれば、より効果的なWCの粒成長抑制効果も得られる。なお、Crは、例えばCr3C2粉末を原料粉末として用いることで超硬合金中に含有させることができる。そして、Crの超硬合金に対する含有量としては、0.3〜0.8質量％程度が好適である。
【００４２】
《V》
本発明のドリルを構成する超硬合金には、Crに加えて、さらにVを含有していてもよい。VもCrと同様にWCの粒成長の抑制効果が高く、CrとVとの双方を含有することで、WCの粒成長を更に効果的に抑えられる。このVの含有量は、超硬合金に対するCrとVの合計含有量が0.3〜0.8質量％程度となるようにすることが好ましい。下限を下回ると超硬合金に適度な耐食性と粒成長抑制効果を付与することが難しく、比率Co(o)/Co(i)が適正な範囲のCo低減層を形成しにくい。逆に、上限を超えると、Vが炭化物として析出し易くなり、超硬合金の硬度が高くなって、チッピングを生じやすくなる。なお、Vは、例えばVC粉末を原料粉末に用いることで超硬合金中に含有させることができる。原料粉末におけるVC粉末の含有量、又は超硬合金中におけるVの含有量は、0(0を含む)〜0.3質量％程度が好適である。
【００４３】
[ドリルの製造方法]
このドリルの製造方法は、刃溝部を有するドリル素材の準備工程と、この素材を酸に浸漬してCo低減層を形成する浸漬工程とを有する。
【００４４】
＜素材の準備＞
素材の準備は、刃溝部を有するドリルの素材を用意できればよい。この素材を作製する場合、通常、原料の準備→原料の混合・粉砕→乾燥→成形→焼結→加工という工程で製造される。
【００４５】
《原料粉末の準備》
原料粉末は、焼結後の粒径が所定の微細な粒子になるように、微細なものを用いることが好ましい。WCは上述した焼結体におけるWCの平均粒径よりも小さな平均粒径のWC粉末を用いることが好適である。例えば、平均粒径が0.2μm以上1.0μm以下程度のWC粉末が好適に利用できる。CoもWC粉末と均一に混合されやすいように、WC粉末と同程度の微細なものを利用することが好ましい。具体的には、平均粒径が0.2μm以上0.6μm以下のCo粉末が好ましい。0.2μm未満であると、Coが小さ過ぎることで再凝集し易くなってCoが均一的に分散されず、焼結性の低下や、焼結性の低下に伴う焼結温度の高温化によりWCの粒成長を促して、均一的な粒度分布が得られ難くなる。0.6μm超であると、微細なWC粉末と均一的に混合され難くなり、Coが不均一に存在することの要因となる。その他、CrやVは、Cr3C2やVCの粉末を原料粉末として用いればよい。
【００４６】
《原料粉末の混合・粉砕》
原料粉末の混合・粉砕には、アトライター、ボールミル、ビーズミルといった回転翼を有する粉砕分散機により、混合・粉砕を行う。一般に、混合・粉砕工程の全体に亘って高速回転で行うと、Coの凝集が生じて分散状態が悪くなり、WCが成長し易くなるなど、組織の不均一化を招くことがある。一方、混合・粉砕工程の全体に亘って低速回転で行うと、粉砕や混合が不十分で組織の不均一化を招くことがある。
【００４７】
《乾燥・成形・焼結・加工》
乾燥、成形、焼結・加工などは、一般的な条件と同等程度の条件を利用することができる。例えば、成形は、乾燥後の原料粉末を加圧して、所定の外径を有する丸棒に成形することで行う。焼結条件は、焼結温度:1360〜1450℃、焼結時間：30分〜120分での真空焼結、Ar雰囲気焼結、又はCO雰囲気焼結などが挙げられる。この焼結後に、HIPを行うことが好ましい。HIPを行うことで、焼結後の超硬合金中に残存する微細な巣(ポア)を消滅することができ、緻密な超硬合金とすることができる。さらに、加工により、得られた焼結材をドリルの形状に加工する。
【００４８】
＜酸への素材の浸漬＞
酸にドリル素材を浸漬することで、所定のCo低減層を形成する。このCo低減層におけるCo含有量の調整には、主として「酸の種類」、「酸の温度」及び「浸漬時間」を調整することで実現できる。その他、このCo含有量の調整には、前述したように、Crの含有量を変えることも挙げられる。
【００４９】
《酸の種類》
Co低減層を形成するための酸としては、酒石酸、クエン酸、グルタル酸などの弱酸が好適である。これらは弱い酸であり、超硬合金から過度にCoが除去されることを抑制できる。酸の強弱の指標としてはpHがあるが、本発明の製造方法で用いる酸の好ましいpHとしては、4.0〜6.0程度が挙げられる。この下限よりもpHが小さければ、Coが過剰に除去される傾向にあり、上限よりもpHが大きければ、適切なCo含有量のCo低減層が形成できなかったり、Co低減層を形成するのに時間がかかるなどの不具合が生じやすい。
【００５０】
《酸の温度》
酸の温度は、一般に、高温にするほど超硬合金からCoの低減を促進する傾向がある。簡便には、常温の酸に素材を浸漬することが挙げられるが、生産性を考慮すると、ある程度酸を加熱することが好ましい。例えば、40〜45℃程度に加熱した酸を用いることが挙げられる。
【００５１】
《浸漬時間》
ドリル素材を酸に浸漬する時間は、一般的に、長くなるほど超硬合金からCoの低減を促進する傾向がある。ドリルの生産性を考慮すると、この浸漬時間は5分以下程度が好ましく、さらには3分以下が好ましい。
【００５２】
《浸漬範囲》
ドリル素材の浸漬範囲は、少なくとも刃溝部の領域とする。刃溝部を酸に浸漬することで、その全面にわたってCo低減層を形成することができる。勿論、ドリル素材全体を酸に浸漬し、シャンク部も含むドリルの全体の表面にCo低減層を形成してもよい。ドリルの生産性を考慮すれば、素材の特定箇所のみ酸に浸漬するよりも、全体を酸に浸漬する方が簡便である。
【００５３】
＜その他＞
その他、浸漬工程の後工程として、水洗いを行うことが挙げられる。この水洗いを行うことで、素材に付着した酸を除去する。それにより、さらにCoの除去が進行することを抑制する。
【００５４】
［試験例１］
所定の原料粉末を用意して超硬合金製のドリル素材を作製し、得られた素材を異なる条件で酸に浸漬して、複数種のマイクロドリルを作製した。そして、このドリルの表面及び内部における組成を分析すると共に、このドリルで穴あけ試験を行い、切削評価を行った。
【００５５】
＜ドリル素材の作製条件＞
表1の上段に示す原料粉末をアトライターで10〜20時間混合し、得られた混合粉末をスプレードライヤーで乾燥・造粒して造粒粉末を作製した。得られた造粒粉末を成形型に投入して加圧し、丸棒状の成形体を成形した。得られた成形体を焼結炉内に配置し、真空中にて1360〜1450℃で2時間焼結する。この焼結体中の各元素の含有量は、表1の下段に示す通りである。さらに、得られた焼結体に1400℃、10気圧(約10MPa)のAr雰囲気中でHIPを行い超硬合金の丸棒材を得た。そして、この丸棒材に所定のフルート加工を行い、刃径0.2mm、シャンク径3mmのドリル素材を製造した。この素材の材質は3種類ある。材質Ａは超硬合金におけるCo含有量（質量％）に対するCr含有量（質量％）の比率Cr/Coが7％未満、材質Ｂは比率Cr/Coが7％以上10％未満、材質Ｃは比率Cr/Coが10％以上である。比率Cr/Coの求め方については後述する。
【００５６】
【表１】
2011167777.tif 000003
【００５７】
＜洗浄条件＞
続いて、この素材の全体を酸又は有機溶媒に浸漬して、素材の表面側にCoが低減されたCo低減層を形成する。具体的な洗浄条件は、次の通りである。また、酸の温度又は有機溶媒は、いずれも45℃とした。
洗浄Ａ：pH5の酒石酸に素材を1分浸漬
洗浄Ｂ：pH5の酒石酸に素材を2分浸漬
洗浄Ｃ：pH5の酒石酸に素材を3分浸漬
洗浄Ｄ：極性のない有機溶媒に素材を浸漬して超音波振動をかける
【００５８】
＜組成分析条件＞
得られたドリルの組成分析は、EDXにより面分析を行う。具体的には、ドリルの外周面に電子線を照射して、その照射領域の組成を分析し、さらにドリルの横断面における中心部（内周部）に電子線を照射して、その照射領域の組成を分析する。前者からCo低減層のCo含有量(Co(o))を検出でき、後者から内周部のCo含有量(Co(i))を検出できる。そして、両者の比率Co(o)/Co(i)を演算で求めた。併せて、ドリル全体におけるCoの含有量（原料粉末としてのCo粉末の含有量）とドリル全体におけるCrの含有量（原料粉末としてのCr3C2粉末から求めたCrの含有量）から、両含有量の比率（Cr/Co）も求めた。その他、参考のため、ドリルの横断面に対して、径方向に線分析にて組成分析を行った。
【００５９】
＜穴あけ試験条件＞
被削材：CCL（銅張り積層板：Copper  clad  laminate）  0.4mm厚×5枚
回転数：150000r.p.m
送り量f：5μm/rev.
切削油：不使用（乾式）
評価基準
折損：10本のドリルの各々で15000HITの加工を行い、何本折損するかを調べる。
穴位置精度：穴あけ試験において、被削材に設けた基準穴から試験穴までの距離の平均をx、その標準偏差をσとし、「x＋３σ」（μm）を比較する。
【００６０】
材質・洗浄条件ごとのドリルの比率Co(o)/Co(i)を表２に、穴あけ試験結果を表３に示す。
【００６１】
【表２】
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【００６２】
【表３】
2011167777.tif 000005
【００６３】
表２に示すように、洗浄Ａ〜Ｃによるドリル表面付近の比率Co(o)/Co(i)の相違を見ると、比率Cr/Coが高いほど、比率Co(o)/Co(i)が高いことがわかる。これは、Crの含有量が高くなると、超硬合金の耐食性が向上し、酸によるCoの除去が阻害されるためと考えられる。特に、酒石酸による酸洗いは、軽度にCoの除去を行うことが可能であると考えられる。また、洗浄Ｄでは、比率Co(o)/Co(i)は材質によらず高い値で一定であった。これは、有機溶媒による洗浄では、ほとんどドリル表面部のCoの除去ができなかったためと考えられる。
【００６４】
一方、同じ材質同士で洗浄Ａ〜Ｃの相違による比率Co(o)/Co(i)の相違を見ると、酸に素材を浸漬する時間を変えても、比率Co(o)/Co(i)に対する相関はあまり見られない。また、次の点を考慮すると、Co低減層の厚みはいずれも5μm未満であると推測される。
・EDXにおける電子線の試料への浸透深さが3μm程度である。
・図２に示すように、洗浄Ａ・材質Ａの試料に対する線分析ではドリルの内周部と外周面近傍で、Co含有量の有意的な差異が認められなかった。
・洗浄Ａ・材質Ａ以外の試料でも図２と同様の傾向のグラフであった。
・表２に示すように、表面から約10μm以上の深さにおける比率Co(o)/Co(i)が100％であった。
【００６５】
なお、図２において、横軸はドリルの中心からの径方向の距離を、縦軸は検出した特性X線の強度を示しており、グラフの右端近傍でタングステンの波形が大きく低下している箇所が素材の表面である。このグラフを見れば、素材表面から内側に5μmの領域は、他の領域に比べてCo含有量が有意的に減少しているとはいい難い。
【００６６】
次に、表２、表３に示すように、比率Cr/Coが低い材質Ａは、洗浄Ａ〜洗浄Ｃにおいて、比率Co(o)/Co(i)が80％未満と低く、これら各洗浄条件において折損本数が比較的多かった。一方、材質Ｂ、特に材質Ｃは材質Ａに比べて折損本数が少ないことがわかる。これは、材質ＢやＣにおける試料の表面付近の比率Co(o)/Co(i)が80％以上90％以下であることから、Co低減層のCo含有量が均一的に安定しているためと考えられる。さらに、洗浄Ｄの試料では、折損本数が少ない。但し、これらの試料は、その表面付近の比率Co(o)/Co(i)が95％を超えて高い値であり、Co低減層のないドリルとの差異が非常に小さいと言える。そのため、洗浄Ｂや洗浄Ｃの試料に比べれば穴位置精度が著しく劣っている。これは、洗浄Ｄの試料はドリル表面部のCo含有量が多く、特にドリル表面部の剛性が洗浄ＢやＣに係る試料に比べて低いため、切削時にドリルにブレが発生し、穴位置精度が低下したためと考えられる。
【００６７】
その他、各試料のドリルの横断面からWCの平均粒径を求めたところ、実施例A〜Cはいずれも0.5μm以上1.5μm以下であった。この平均粒径は、研磨した横断面を約5000倍の倍率で、FESEM(Field  Emission  Scanning  Electron  Microscope)によるEBSD(Electron  Back-Scatter  Diffraction)法を用いて観察して求めた。より具体的には、研磨した面に対して任意の複数の視野(例えば3視野)を選択して、各視野中に存在する全てのWCの結晶粒について、結晶方位毎に色別(マッピング)を行い、結晶粒径を視覚的に把握できるようにする。得られたマッピング像に画像解析を行い、複数の視野に存在する全てのWCについて各粒子面積の円相当径を求め、この円相当径をWCの粒径とし、複数の視野に存在する全てのWCの粒径を平均して超硬合金の平均粒径とする。
【００６８】
［試験例２］
次に、試験例１とは超硬合金の組成以外が同様のドリルを作製して比率（Cr/Co）及び比率Co(o)/Co(i)を求め、さらに同様の切削試験を行って折損本数と穴位置精度を求めた。各評価項目の評価方法は試験例１の場合と同様である。また、いずれの試料もWCの平均粒径は0.5μm以上1.5μm以下であり、酸洗い条件はpH5で45℃の酒石酸に１分浸漬とした。各試料のCo低減層の厚さは5μm未満と考えられる。各ドリルの組成と試験結果を表４に示す。
【００６９】
【表１】
2011167777.tif 000006
【００７０】
表４から明らかなように、比率Co(o)/Co(i)が80％以上95％以下の場合に折損が少ないことがわかる。この比率が80％未満では、折損本数が多くなる傾向にあり、95％を超えると穴位置精度が劣る傾向にある。また、比率Cr/Coは7％以上が好ましいといえる。さらに、焼結後の超硬合金中のCrとVの合計含有量が0.3〜0.8質量％、特に0.4質量％以上0.7質量％以下とすることが好ましいといえる。このCrとVの合計含有量が0.8質量％を超えていると、硬度の上がりすぎによる折損が生じやすく、またCoの適度な除去が行えないことによる穴位置精度の低下が起こる傾向にある。その他、クエン酸、グルタル酸などの弱酸についても同様の結果となることが期待できる。
【００７１】
なお、上述した実施の形態は、本発明の要旨を逸脱することなく、適宜変更することが可能であり、上述した構成に限定されるものではない。例えば、超硬合金の組成や、原料粉末の平均粒径などを適宜変更することができる他、ドリルの表面に各種セラミックスなどの被覆層を形成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明のドリルは、プリント基板の穴あけ加工などに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００７３】
1  ドリル
10  刃溝部
12  シャンク部
【図１】
2011167777.tif 000007
【図２】
2011167777.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成22年10月12日(2010.10.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
【表４】
2011167777.tif 000009