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6B2

Vol.

February�2005■ 新商品・適用事例紹介
高硬度極細線材シリーズ「ミクロンハード」
マテリアル事業������������������������������������������������������
〈キーワード〉

粉末ハイス・超硬合金・極細線・線材・半導体・靱性・耐摩耗性・超微粒超硬合金・結晶粒

マテリアル事業部／材料開発部

吉 本 隆 志 �����������������
松永 卓
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高硬度極細線材シリーズ 「ミクロンハード」

要旨

1. はじめにマテリアル事業部では、各種工具用材料の技術

NACHIのマテリアル事業部は、1981年よりハイスＩＴおよび自動車関連などのシーズを、電機・電子・（焼入れ済線材φ0.5〜13.0mm）製プレハードンロッド

部品材料分野に展開するべく開発を推進してきた。の量産を始めた。プレハードンロッドは高硬度で高精

その結果生まれた ミクロンハード は、NACHIの度な品質によりドリル材などの工具用途を中心に用

プレハードン技術と粉末冶金技術を融合して生まれた高硬度極細線材の商品名である。

※1

いられ、長年広く使用されてきている。
一方、部品材料用途に進出する端緒として、プレプリンター用ドットピン、半導体関連の穴あけパンチ、ハードン技術を応用した粉末ハイス製高硬度極細

自動車排ガス規制に関連した放電電極材などのニ線材を開発し、インパクトプリンター用ドットピン（φ0.2ーズに対応し、部品材料の各分野に新たな市場を〜0.4mm）としてお客さまから好評を得てきている。

拡げつつある。

この技術シーズをもとに、ハイス、超硬合金などの工具材料をＩＴ関連や環境規制に対応した部品材

Abstract
Material Division has been working on the application of the seeding technology used forthe various tool materials to the developmentof materials for electric, electronic, IT and automobile parts.
"Micron Hard" is the result of such achievement, and it is the product name of ultra-finewire with high hardness for which the com,bined technologies of NACHI s pre-hardening
technology and powder metallurgy are used.
It is used in the dot pins for printers, drilling
punches for semiconductor parts, and materials for EDM electrodes that relate to automobile emission control, satisfying the market
need. Material Division is developing newmarkets for materials that can be used for various parts.

料分野に展開するため、一段と高強度化・極細化指向を推進し、名称を ミクロンハード とした高硬度
1）極細線材シリーズを完成した 。
ミクロンハードは表1に示す寸法範囲の粉末ハイ※2

スと超微粒超硬合金の高硬度極細線材シリーズの総称であり、OA機器、電子部材および精密金型用途に広く使用されている。

図1. ミクロンハードの外観（シャープペンシルとの比較）

表1.ミクロンハードシリーズ
φ0.05〜0.4
粉末ハイス
直径：
φ0.03〜0.8
超硬合金
直径：※超硬合金のφ0.03〜0.05は、〜300mm

1(mm)

長さ：10〜600
長さ：10〜400

���材種について（概要）

ミクロンハードは、粉末ハイス2材種、超硬合金4材

粉末ハイスのFAX40Dは一般耐摩耗部材に適し種からなる。各材種の特長について表2に、また各た高靭性の汎用鋼種で、主にドットピンやプローブピ材種相互の特性関係の位置付けを図2に示す。

ンに用いられる。また、FAX40SSは耐摩耗性をとくに※3要求される用途に用いられる。
超硬合金の材種は高靭性の超微粒超硬シリー

表2.材種の概要
材種名

粉末ハイス

FAX40D

ドットピン、プローブピンなどの高弾性を必要とする一般耐摩部材に適した高靭性汎用粉末ハイス

FAX40SS

とくに耐摩特性が要求される部材に適した高Ｖ系高耐摩粉末ハイス

超硬合
金

特ズ
（HF13T、14T、15T）と高剛性の低Co超硬（KF10D）

区分長からなる。この中でHF14Tは硬質相の微細化を図り従来のドットピン用材種（HF15T）の靭性を維持して耐摩耗性を高めた材種で、セラミック、非鉄加工用

HF13T

耐摩耗性、耐座屈性が要求される精密金型用
極細ピン・パンチに適した高強度の超微粒超硬合

HF14T

一般精密金型用途、とくに基板打ち抜き用極細パンチに適し、耐摩性と靭性を併せ持った
汎用超微粒超硬合金

HF15T

ハイスよりも耐久性が必要とされるドットピンなどの極細部材に適した高靭性超微粒超硬合金

KF10D

超硬の中でも最も剛性が高い種類に属し真直度が高く放電電極用途に適した高剛性超硬合金

パンチなどとして適用され汎用性が大である。
なおHF13Tは耐摩耗性をとくに要するピンとして、HF15Tは曲げ疲労と靱性を必要とするドットピンとして、KF10Dはヤング率が高くφ0.2mm以下の極小径穴の高能率高精度加工に好適な高剛性電極材として用いられる。

粉末ハイス系は、超極細線材に対応した高強度化を図り、超硬合金系はパンチ用と放電電極用に高靭性と高剛性に対応した材種を開発、ミクロンハードをシリーズ化：ハイスミクロンハード：超硬ミクロンハード

結晶粒微細化ハイス系焼結合金セミハイス
強440C

度

SKH51

超微粒超硬シリーズ

FAX40D（改良）高強度化
FAX40D
HS53M

高耐摩化

HF15T
ドットピン用FAX40SS

HF14T
パンチ用
HF13T

高剛性低Co超硬KF10D
電極用

耐摩耗性

図2. 材種特性の位置付け

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6 B22高硬度極細線材シリーズ 「ミクロンハード」（材種紹介）［高強度改良材種：FAX40D］

近年、IT関連を主体に高硬度ピン、パンチ部材とFAX40D従来材

FAX40D改良材

して超極細域（φ0.1mm以下）の線材の要求が高まっ（ＨＩＰ）法ている。
しかし、従来の熱間静水圧プレス
では超極細線の製造は線材の強度不足により不可能であるため、特殊製法により結晶粒、炭化物の微細化を図り、同一鋼種において高強度化を実現した（図3）。その結果φ0.1mm以下の超極細ミクロ
ンハードの製造が可能となり、最小径でφ0.05mmま4μm2）での商品化に成功した 。

図3. ハイスミクロンハードのミクロ組織（SEM写真）［パンチ用材種：HF14T］

φ0.1mm以下の極小径パンチによるセラミックグリー

従来超硬材

HF14T

ンシートの穴あけ加工に対応するために、従来のドットピン材種より耐摩耗性を高めてパンチ用に適した材種の成分設計を実施すると同時に、従来よりもさ（ＷＣ）粉末（平らに超微粒のタングステンカーバイド
均粒度0.3μm）を用いることにより靭性を維持して硬さを高めた材種を実現した。図4に従来材との組織の比較を示す。結合材も少なく炭化物粒度は均2μm

一微細となっている。これは微細なタングステンカーバイド（ＷＣ）粉末の使用と特殊な粒成長抑制剤の図4. 超硬ミクロンハードのミクロ組織（SEM写真）配合によって達成されたものである。

（機械的性質）粉末ハイスと超硬合金シリーズの機械的性質を6.0

表3と図5に示す。粉末ハイスは降伏強度と弾性域5.0

ね性に優れている。超硬合金は高硬度でヤング率が高い。
表3.ミクロンハードの機械的性質
区

分材 種 名ＦＡＸ40Ｄ
ＦＡＸ40ＳＳ
ＨＦ13Ｔ
ＨＦ14Ｔ
超硬合金
ＨＦ15Ｔ
ＫＦ10Ｄ

粉末ハイス

3

曲げ強度 電気抵抗率
硬さ
ヤング率（GPa） （HV） （GPa）（μΩcm）
230230520
510470630

900
900
1850
1600
1250
18005.04.54.04.6
4.82.5545238363420応力（GPa）

でのたわみ量が超硬合金に比べ大きく、
いわゆるば

超硬合金
（HF14T）

4.0

粉末ハイス（FAX40D）

3.0
試験条件
支点間距離：12.7mm
φ0.3×L
試験材寸法：
曲げ速度：10mm／min

2.0
1.0
00

1.0

2.0

3.0

たわみ量（mm）

図5. 粉末ハイスと超硬合金の代表材種の特性比較図（曲げ応力−ひずみ曲線）

3. 形状・寸法について（代表的な形状例）
超硬ミクロンハードのパッケージ打ち抜きパンチ見本

素材形状・精度は図6に、完成品形状・精度事例を図7に示す。またハイスミクロンハードの国内最小品の実体写真を図9に示す。

径の焼入れ線材（φ0.05mm）の実体写真を図8に、
(mm)

材種

形状例

(mm)

精度（レンジ）

品目

材種

形状例
［パッケージ用］［バレル肌、センタレス品］

精度（レンジ）
φ０.09

φ０.2

φ０.０５〜０.４

径 0.005
偏径差 0.005
真直度
0.2／100

10〜600ハイス ［コイル］

15

打ち抜きパンチ 超硬 ［ノズル用］

φ０.1

φ０.5

径 0.003
先端面粗度0.2Ｓ

40［ファイナル工程用］
25°

径 0.005

10〜60

φ０.3〜０.8

超硬φ０.07〜0.2

プローブピン ハイス

［焼肌］
径 0.1

250〜400［センタレス品］
φ０.05〜０.7

10〜400径 0.005
真直度
0.1／100（注）角形も要望に応じ対応可能

φ０.1

φ０.25

フェルール
成型ピン

超硬ゲージ

超硬径 0.0001
50
φ０.０５〜０.2

径 0.002
真円度 0.001

10〜30

ドットピン

ハイス
超硬φ０.3[テーパ] φ０.2

φ０.2[ストレート]

径 0.014040図7. ミクロンハードの完成品形状例

図6. ミクロンハードの素線形状例5mm
図8. φ0.05mmハイスミクロンハードコイルの実体写真

図9. 超硬ミクロンハードの打ち抜きパンチ見本品
φ0.15−φ0.38×13.5mm）（寸法：（未研削品の寸法・形状）
粉末ハイスにおいては、線引き後、無酸化雰囲気で焼入れ・焼もどしを行なっており、光輝（ブライト）肌での提 供を標 準としている。なお小 切り材（ 長さ60mm以下）については要望に応じてバレル肌でも提供している。また線径はφ0.05〜0.4mm、長さは10〜600mmの範囲で任意の寸法に対応可能である。

表4.未研削品の直径と公差
材

種

超硬合金においては無酸化雰囲気の焼結肌となっを標準とし、最大400mmの提供が可能である。真
直度は0.1mm/100mm以下での対応が可能である。
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公差

表 面 肌

φ０.０５〜０.４±０.００２バレル肌
ブライト肌

超硬合金

φ０.３
φ０.4
φ０.6
φ０.8±０.０７

焼結肌

表5.未研削品の長さと公差
材

種

φ0.4、φ0.6、ている。また線径は呼称寸法でφ0.3、φ0.8mmの４区分を標準としており、長さは300mm

法

粉末ハイス

また線径公差は5μm以下と研削品レベルである。
真直度は0.2mm/100mm以下で対応可能である。

寸(mm)

長 さ

公(mm)

差

備

考

粉末ハイス

１０〜８０８０〜１５０
１５０〜６００±０.１±０.５±３･規定長さ範囲内で公差に応じて任意の寸法の対応可。

超硬合金

２５０〜４００±５･焼結肌･砥石切断4高硬度極細線材シリーズ 「ミクロンハード」（研削品の寸法・形状）研削品（ストレート品）においては、粉末ハイスでφ0.05〜0.4mm、超硬合金でφ0.05〜0.7mmの範囲で製造が可能である。またストレート品以外に加工ピンも製造しており段付きピン、テーパーピン、ボールフックタイプのピンなどの加工が可能である。
研削形状区分に応じた線径範囲と公差の関係を表6に、長さ区分と公差の関係を表7に示す。

表6.研削品の直径と公差
材

種形状

ストレートテーパ
粉末ハイス
段付
ボールフックストレートテーパ
超硬合金
段付(mm)

呼称線径

直径公差 偏径差φ０.０５〜０.４
先端 φ０.０５〜±０.００２ ０.００５
後端 φ０.２０〜０.４
φ０.２〜０.４
φ０.０５〜０.７
先端 φ０.０５〜±０.００２ ０.００５
後端 φ０.２０〜０.7

表7.研削品（ストレート品）の長さと公差
材

種

粉末ハイス

超硬合金

長 さ
１０〜８０８０〜１５０
１５０〜６００１０〜８０８０〜１５０１５０〜28０

公差

備(mm)

考

±０.１ ･規定長さ範囲内で公差±０.5 に応じて任意の寸法の対応可。
±3±０.１ ･規定長さ範囲内で公差±０.5 に応じて任意の寸法の対応可。
±24. 用途について（用途分野と市場動向）表8に示すように、
ＩＴ・光通信・自動車に関連した従来のφ0.2mm近辺の寸法からφ0.1mm以下の超周辺部材としてミクロンハードの需要が近年増加傾極細域の寸法に対するニーズが高まってきている。

向にある。そして、これらのいずれの分野においても
表8.ミクロンハードの用途とニーズ
分

野用

途

基板打ち抜きパンチ
半導体
プローブピン
製造
Ｃ検査端子）
プロセス （Ｉ周辺部材
突上げピン
プリンタ ドットピン

5適用材種

動 向 及 び ニ ー ズ

超硬Ｉ
Ｃパッケージ小型化進展→スルーホール径φ0.1以下へ→研削取代の少ない素線および高強度材種ニーズ大ハイス

Ｉ
Ｃの高集積度化進展 → 狭ピッチ化(0.1mm以下) →従来のＷ線に代る高強度の超極細線（φ70μm以下）
ニーズ大ハイス
超硬ハイス
超硬セラミックコンデンサーの切断・分割
電子部品小型化→突上げピンの小径化
減要因：インクジェット、レーザーへ転換
増要因：ＡＴＭ需要、中国および欧州での複写式業務機需要

光通信

フェルール成型用コア−ピン
光スイッチ用ピン超硬超高精度研削ニーズ（サブミクロン）自動車

燃料噴射装置のノズル穴
放電加工用電極

超硬環境規制→ＣＯ2低減→燃焼効率アップ→高圧噴射→ノズル穴極小径化→
高剛性超硬電極ニーズ

医療カテーテルガイドワイヤー

ハイス

心臓などの細い血管への適用増に対し操作性向上方向（Ni-Ti合金代替）

その他

ゲージ他

超硬フェルール穴検査用など高精度品のニーズ大（代表的用途事例）（1）インパクトプリンターに使用されるドットピン

紙（適用材種：粉末ハイス、超硬合金）

るため、図10に示した伝票打ち、発券、レジスター、ＡＴＭ機の印字部に使用されるインパクトプリンター用ドットピンとして、線径はφ0.2〜0.4mm、形状はストレート、段付・テーパ加工品、ボールフックタイプが用いられる。また超硬合金は高品位の印

アマーチュア

インクリボン
ドットピン

φ0.2

粉末ハイスは曲げ疲労寿命が大で安定してい

ガイド

コイル

40
板バネ
【印字ヘッド部概略図】【プリンター用ピン形状例】

図10. インパクトプリンターに使用されるドットピン

字を必要とする場合に使用される。
飛び出したインク（2）インクジェットプリンターのインクノズルオリフィス用パンチ

圧電体形状を成型するための成型パンチとして使用さオリフィスプレート（多層プレート）れる。オリフィスプレートはステンレス箔などが用

インク室【ヘッド部概略図】

いられ、先端径が約φ0.1mm前後のパンチで穴φ0.1

図11に示したインクジェットプリンターのオリフィス

φ0.5（適用材種：超硬合金）

40【オリフィス用パンチの形状例】

図11. インクジェットプリンターのインクノズルオリフィス成形パンチ加工される。
（3）積層セラミックパッケージの打ち抜きパンチ（適用材種：超硬合金）を行なう。穴加工には図12に示したφ0.1mm前スルーホール積層セラミックパッケージ【積層セラミックパッケージ模式図】
φ0.09

後のパンチが使用され、高硬度でヤング率が高い超硬合金（HF14T）が適している。その他、
プ

φ0.2

ト製造中にスルーホール加工と呼ばれる穴あけめっき

LSIチップ半導体の多層セラッミクパッケージは、グリーンシー

ラスチックなどの非金属、SUS系難削材、Al合

15金などの非鉄材料の穴あけや射出成型の金型【スルーホール用パンチ形状例】

用ピンなどにもこのようなパンチが使用される。

図12. 積層セラミックパッケージの打ち抜きパンチ（4）
ＩＣチップおよびパッケージ検査用プローブピン（適用材種：粉末ハイス）

φ0.07〜0.2

ダイシング前のウエハーにおけるＩＣチップおよび25°

CPUパッケージなどの電気的特性の検査は、図13に示すように各々の電極部に触針（プローブを接触させて良否を判断する。
ピン）

10〜60
プローブピン【電気的特性測定治具】【プローブピン形状例】

治具

ＩＣの高密度化により狭ピッチ化が要求され、プロープローブピン

ブピンもφ0.1mm以下の極細化の方向にある。

パッケージ

降伏強度と復元力が従来のタングステンに比べて、大きい高強度ワイヤーの粉末ハイスが座屈方式主体に使用されている。
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【被測定物例（CPUパッケージ）】【測定模式図（断面）】【プロービングユニット例（垂直接触タイプ）】

図13. ICチップおよびパッケージ検査用プローブピン
6G▽▽▽

φdL（mm）※4

寸
直径（d） φ0.03〜0.05〜300
長さ（L）（5）放電加工用電極材（適用材種：超硬合金）

ディーゼルエンジン燃料噴射装置のノズル穴、法
φ0.05〜0.3〜400

公 差±0.001±5【放電加工用電極形状寸法例】

オリフィス穴、合成繊維紡糸口金の穴、電子部
放電加工によっ品用金型の微小穴などの加工は、て行なわれる。図14に示したφ0.2mm以下の極小径でかつ高精度深穴(1〜2mm)加工には高剛性でスパークによる振れが少ない超硬合金
KF10Dの電極が使用されている。

【燃料噴射装置のノズル穴加工模式図】

図14. 放電加工用電極材（比較データ）NACHIミクロンハードと極細の高硬度線材として現在市場に流通している材料との比較データを表9に示す。
表9.各種材料の特性一覧表
品 目NACHI比
較材
料

粉末ハイス
超硬合金
W
Re-W
Be-Cu

材

種

FAX40D
FAX40SS
HF13T
HF14T
HF15T
KF10D
WC-14%Co
W
3%Re-W
2.4%Be-Cu

比重（g/cm3）
8.2
8.2
13.7
13.3
12.7
15.1
14.0
19.3
19.4
8.8

曲げ強度
（GPa）
5.0
4.5
4.0
4.6
4.8
2.5
4.5
2.5
3.0
1.3

引張強度
（MPa）
3150
3150
1800
2000
2200940―15001800800

ヤング率（GPa）
230
230
520
510470630
510
400
―
127

硬さ（HV）
900
900
1850
1600
1250
1800
1600
700
800
350

電気抵抗率（μΩcm）
545238363420376610���おわりに以上、粉末ハイスと超硬合金のミクロ組織（結晶粒、を微細化することにより、性能の向上と極炭化物）細化を達成した高硬度極細線材シリーズ ミクロンハー
ド に関する開発の背景と特性、その具体的な用途例について解説した。
現在、ミクロンハードは機械部品、金型部品、電子・電機関連の部材として各方面から多様な引き合いをいただいている。微細寸法や角形などの異形状品の開発による製造可能範囲の拡大と、研削完成ユーザーニーズに応えていきたい。
品への展開に努め、用語解説※1 プレハードンロッド
あらかじめ焼入れ、焼もどしを施した線材という意味のNACHI独自の商品。
高速度鋼をはじめとして、φ0.5〜16×2000Ｌを標準寸法として商品化している。
※2 超微粒超硬ＷＣ（タングステンカーバイド）とＣｏ（コバルト）の粉末を焼結した合金を超この中でＷＣの平均粒子径が0.5〜1μmのものを超微粒硬合金といい、超硬（通常は1〜5μm）と呼ぶ。高硬度、高靭性のためエンドミル、極小径のピン、パンチなどに用いられる。
※3 プローブピン
ＩＣ（集積回路）
チップやＩ
Ｃ用パッケージの電気特性を測定するための端子。
※4 放電加工用電極材
φ0.1
Ｗ（タングステン）とＣｕ（銅）、Ａｇ（銀）などとの合金が用いられるが、ｍｍ以下の極小径電極については剛性を要するため、高硬度の超硬合金が開発され、使用されている。

参考文献
1）吉本隆志・島谷祐司：機械と工具、46-5（2002）、66-71
2）吉本隆志・松永 卓・和田敏秋：塑性と加工、45-527（2004）、1031-1038

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Vol.6 B2

February / 2005

〈発行〉 2005年2月1日
株式会社 不二越 開発本部 開発企画部
富山市不二越本町1-1-1 〒930-8511
Tel.076-423-5118 Fax.076-493-5213