CN109311102A - 棒材、钻头体、棒材制造方法以及钻具制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种棒材，其包括在长度方向上占据预定区域的第一棒材部分以及在长度方向上占据这样的区域的第二棒材部分，所述区域不同于第一棒材部分的区域，其中：第一棒材部分的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬和0至0.5质量％的钒，余量为碳化钨和不可避免的杂质；第二棒材部分的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬和0至0.5质量％的钒，余量为碳化钨和不可避免的杂质；第一棒材部分和第二棒材部分中的钴含量满足关系1质量％≤B＜A≤20质量％；第一棒材部分和第二棒材部分各自包含至少0.1质量％的铬和钒中的至少一者；并且在长度方向上，第二棒材部分的长度为第一棒材部分的长度的10％至1000％。

Description

棒材、钻头体、棒材制造方法以及钻具制造方法
技术领域
本发明涉及棒材、钻头体、棒材制造方法以及钻具制造方法。本申请要求基于2016年6月6日提交的日本专利申请No.2016-112669的优先权。该日本专利申请中所描述的所有内容通过引用并入本说明书。
背景技术
通常，使用称为迷你钻具或微型钻具的小型钻具来对半导体器件等的印刷基板进行钻孔。日本专利特开No.2002-346816(专利文献1)公开了一种硬质合金迷你钻具，据称该硬质合金迷你钻具在高速钻孔加工中表现出优异的耐磨性。此外，日本专利特开No.2004-160591(专利文献2)公开了一种兼具耐破损性和耐磨性的微型钻具。
引用列表
专利文献
专利文献1：日本专利特开No.2002-346816
专利文献2：日本专利特开No.2004-160591
发明内容
根据本发明的一个方面的棒材包括：第一棒材部分，其在长度方向上占据预定区域；以及第二棒材部分，其在长度方向上占据与第一棒材部分不同的区域。第一棒材部分的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第二棒材部分的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第一棒材部分和第二棒材部分中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系。第一棒材部分和第二棒材部分各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。在长度方向上，第二棒材部分相对于第一棒材部分具有10％至1000％的长度。
根据本发明的一个方面的钻头体是包括棒材的钻头体。钻头体的长度为0.5mm至15mm，并且垂直于长度方向的截面中的最大直径为0.03mm至3.175mm。第二棒材部分占据钻头体的前端。
根据本发明的一个方面的棒材制造方法是这样一种用于制造棒材的棒材制造方法。所述棒材制造方法包括：第一步骤，其中制备第一粉末和第二粉末，第一粉末的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，第二粉末的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质；第二步骤，其中将第一粉末装入模具中，并以第一压力压制所述第一粉末；以及第三步骤，其中将第二粉末装入模具中，并以等于或低于第一压力的第二压力压制所述第二粉末。第一粉末和第二粉末中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系。第一粉末和第二粉末各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。
根据本发明的一个方面的钻具制造方法是通过使用所述棒材来制造钻具的钻具制造方法。所述钻具制造方法包括：α步骤，其中通过切削所述棒材来确定中心轴；以及β步骤，其中以所述中心轴为基准在所述棒材上形成凹槽。
附图简要说明
图1A为示意性地示出根据本实施方案的棒材的第一棒材部分至第四棒材部分在长度方向上所占据的区域的示例的示意图。
图1B为示意性地示出根据本实施方案的棒材的第一棒材部分至第四棒材部分在长度方向上所占据的区域的另一示例的示意图。
图1C为示意性地示出根据本实施方案的棒材的第一棒材部分至第五棒材部分在长度方向上所占据的区域的示例的示意图。
图1D为示意性地示出根据本实施方案的棒材的第一棒材部分至第五棒材部分在长度方向上所占据的区域的另一示例的示意图。
图2为根据本实施方案的钻具的侧视图。
图3为沿图2中的线II-II截取得到的截面图。
具体实施方式
[本公开要解决的问题]
还如专利文献1和专利文献2中所述，需要可用于高速加工的钻具来对半导体器件等的印刷基板进行钻孔。具体而言，要求钻头体的前端部分具有基于足够硬度的耐磨性，并且要求钻头体的主体部分具有基于一定柔韧性的耐破损性(所谓的韧性)。然而，已知耐磨性和耐破损性通常是相反的物理性质，并且尽管正在进行技术开发以同时实现这些物理性质，但仍存在改进的空间。因此，还没有实现能够同时获得理想的耐磨性和耐破损性的迷你钻具或微型钻具，并且强烈期望对其进行开发。
本发明是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于提供能够实现耐磨性和耐破损性这两者的棒材、钻头体、棒材制造方法以及钻具制造方法。
[本公开的有益效果]
根据以上所述，可以提供实现耐磨性和耐破损性这两者的棒材。
[实施方案的说明]
首先，将依次描述本发明的实施方案。
[1]根据本发明的一个方面的棒材包括：第一棒材部分，其在长度方向上占据预定区域；以及第二棒材部分，其在长度方向上占据与第一棒材部分不同的区域。第一棒材部分的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第二棒材部分的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第一棒材部分和第二棒材部分中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系。第一棒材部分和第二棒材部分各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。在长度方向上，第二棒材部分相对于第一棒材部分具有10％至1000％的长度。通过具有这种特征，当将该棒材用于(例如)钻头体时，可以使钻头体的前端部分具有耐磨性，并且可以使钻头体的主体部分具有耐破损性。
[2]优选的是，在第一棒材部分和第二棒材部分中的每一者中，铬和钒的总量为0.2质量％至1.5质量％。其结果是，当将该棒材用于(例如)钻头体时，钻头体的前端部分的耐磨性和钻头体的主体部分的耐破损性能够得到改善。
[3]优选的是，棒材还包括第三棒材部分和第四棒材部分，第三棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，第三棒材部分中的碳化钨的平均粒径为Xμm，第四棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，第四棒材部分中的碳化钨的平均粒径为Yμm，在第三棒材部分和第四棒材部分中，碳化钨的平均粒径满足X≤Y的关系，第三棒材部分占据这样的区域，该区域在长度方向上部分地或完全地与第一棒材部分重合，第四棒材部分占据这样的区域，该区域在长度方向上部分地或完全地与第二棒材部分重合，并且在长度方向上，第四棒材部分相对于第三棒材部分具有10％至1000％的长度。其结果是，当将该棒材用于(例如)钻头体时，钻头体的前端部分的耐磨性能够得到改善，并且钻头体的主体部分的耐破损性能够得到改善。
[4]优选的是，棒材还包括第五棒材部分，该第五棒材部分在长度方向上占据第一棒材部分和第二棒材部分之间的预定区域，所述第五棒材部分的组成包含C质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，第五棒材部分中的钴的含量满足A≥C或C≥B的关系，第五棒材部分包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，并且第五棒材部分占据这样的区域，该区域在长度方向上与第三棒材部分和第四棒材部分这两者或两者中的任一者重合。同样的，由于具有这种特征，当将该棒材用于(例如)钻头体时，钻头体的前端部分的耐磨性和钻头体的主体部分的耐破损性能够得到改善。
[5]根据本发明的一个方面的钻头体是包括所述棒材的钻头体。钻头体的长度为0.5mm至15mm，并且垂直于长度方向的截面中的最大直径为0.03mm至3.175mm。第二棒材部分占据钻头体的前端。通过具有这种特征，钻头体可以在钻头体的前端部分处具有耐磨性，并且钻头体可以在钻头体的主体部分处具有耐破损性。
[6]优选的是，当R表示最大直径并且r表示截面中的钻芯厚度时，钻头体满足0.05R≤r≤0.6R的关系。其结果是，可以改善切屑的可排出性。
[7]根据本发明的一个方面的棒材制造方法是用于制造上述棒材的方法，并且包括：第一步骤，其中制备第一粉末和第二粉末，第一粉末的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，第二粉末的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质；第二步骤，其中将第一粉末装入模具中，并以第一压力压制所述第一粉末；以及第三步骤，其中将第二粉末装入模具中，并以等于或低于第一压力的第二压力压制所述第二粉末。第一粉末和第二粉末中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系。第一粉末和第二粉末各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。通过具有这种特征，可以制造这样的棒材，当将该棒材用作(例如)钻头体时，可以使钻头体的前端部分具有耐磨性，并且使钻头体的主体部分具有耐破损性。
[8]优选的是，在第一粉末和第二粉末中的每一者中，铬和钒的总量为0.2质量％至1.5质量％。其结果是，可以制造这样的棒材，当将该棒材用作(例如)钻头体时，可以改善钻头体的前端部分的耐磨性和钻头体的主体部分的耐破损性。
[9]优选的是，棒材制造方法还包括：第四步骤，其中制备第三粉末，所述第三粉末的组成包含C质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质；以及第五步骤，其中将第三粉末装入模具中，并以等于或低于第一压力且等于或高于第二压力的第三压力压制所述第三粉末，第三粉末中的钴的含量满足A≥C或C≥B的关系，并且第三粉末包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。同样地，由于具有这种特征，可以制造这样的棒材，当将该棒材用于(例如)钻头体时，可以改善钻头体的前端部分的耐磨性和钻头体的主体部分的耐破损性。
[10]根据本发明的一个方面的钻具制造方法是通过使用所述棒材来制造钻具的方法。钻具制造方法包括：α步骤，其中通过切削所述棒材来确定中心轴；以及β步骤，其中以所述中心轴为基准在所述棒材上形成凹槽。通过具有这种特征，可以制造这样的钻具，其中钻头体可以在钻头体的前端部分处具有耐磨性，并且钻头体可以在钻头体的主体部分处具有耐破损性。
[11]优选的是，钻具制造方法还包括在所述α步骤之前，将钻杆附接到所述棒材的γ步骤。通过制造这种钻具，也可以改善钻头体的前端部分的耐磨性和钻头体的主体部分的耐破损性。
[本发明实施方案的详细说明]
在下文中，将描述实施方案。在用于描述以下实施方案的附图中，相同的附图标记表示相同的部件或相应的部件。
这里，在本说明书中，“A至B”形式的描述表示范围的上限和下限(即，大于或等于A小于或等于B)，并且在没有描述A的单位而仅描述了B的单位的情况下，A的单位与B的单位相同。此外，在本说明书中，当由化学式表示化合物等时，当对于原子比没有特别限制时，假定包括所有常规已知的原子比，并且原子比不必限于化学计量范围内的原子比。
<<棒材>>
根据本实施方案的棒材包括在长度方向上占据预定区域的第一棒材部分，以及在该长度方向上占据与第一棒材部分不同的区域的第二棒材部分。第一棒材部分的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第二棒材部分的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。特别地，第一棒材部分和第二棒材部分中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系。第一棒材部分和第二棒材部分各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。在长度方向上，第二棒材部分相对于第一棒材部分具有10％至1000％的长度。
也就是说，根据本实施方案的棒材由硬质合金等制成，该硬质合金等包含碳化钨(WC)作为硬质相且包含钴(Co)作为结合相。棒材的形状不应受到特别的限制，只要其为棒状即可，但假设在用于后面描述的钻头体的情况下，棒材优选为圆棒材。
例如，在棒材用于钻头体的情况下，其中第二棒材部分是钻头体的前端部分，该前端部分与加工对象物体直接接触并进行钻孔等，并且第一棒材部分是钻头体的主体部分，该主体部分负责排出在钻头体的前端部分处产生的加工对象物体的切屑等，可以使钻头体的前端部分具有耐磨性。可以使钻头体的主体部分具有耐破损性。因此，当将这种棒材用于钻头体时，由于可以改善耐破损性和耐磨性，因此可以显著提高高速钻孔加工中的加工次数。
<第一棒材部分和第二棒材部分>
第一棒材部分在棒材的长度方向上占据预定区域。当用于后面将描述的钻头体时，第一棒材部分占据待成为图2所示的钻具1的钻头主体部分22的区域。第二棒材部分在棒材的长度方向上占据与第一棒材部分不同的区域。当用于后面将描述的钻头体时，第二棒材部分占据待成为图2所示的钻具1的钻头前端部分21(钻具的前端)的区域。
第一棒材部分的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第二棒材部分的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第一棒材部分和第二棒材部分各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。此外，优选的是，在第一棒材部分和第二棒材部分中的每一者中，铬和钒的总量为0.2质量％至1.5质量％。在第一棒材部分和第二棒材部分中，铬的含量小于或等于1质量％并且钒的含量小于或等于0.5质量％。
特别地，第一棒材部分和第二棒材部分中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系。1质量％≤B＜A≤20质量％的关系表明当用于后面描述的钻头体时，图2所示的钻具1的钻头主体部分22中的钴的含量在1质量％至20质量％的范围内，并且钻头主体部分22中的钴的含量高于钻头前端部分21中的钴的含量。已知钴有助于提高棒材的韧性。因此，具有更高的钴含量的钻具1的钻头主体部分22具有改善的韧性。因此，可以使钻具1的钻头主体部分22具有基于该韧性的优异耐破损性。此外，在钻头前端部分21中，由于作为余量的碳化钨的含量增加而钴的含量减少，因此基于碳化钨的硬度的物理性质，可以使钻具1的钻头前端部分21具有耐磨性。
第一棒材部分的优选组成包含3质量％至20质量％的钴、0.2质量％至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。第二棒材部分的优选组成包含1质量％至15质量％的钴、0.2质量％至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。这里，在本实施方案中，在棒材的制造中不可避免地混入的元素统称为不可避免的杂质。作为不可避免的杂质的各元素的含量为0至0.1质量％，并且各元素合计(即不可避免的杂质的含量)为0至0.2质量％。
在第一棒材部分的组成中，当钴少于1质量％时，耐破损性变得不足，而当钴超过20质量％时，刚性变得不足。当既不包含铬也不包含钒时，碳化钨在烧结过程中粗大化，并且耐破损性可能不足。因此，第一棒材部分的组成包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，优选包含铬和钒这两者，并且最优选包含总计0.4质量％至1.2质量％的铬和钒。然而，当铬超过1质量％或钒超过0.5质量％时，强度显著降低。
在第二棒材部分的组成中，当钴小于1质量％时，发生由于碎裂引起的磨损，而当钴超过20质量％时，耐磨性变得不足。当既不包含铬也不包含钒时，碳化钨在烧结过程中粗大化，并且取决于粗大化的程度，耐磨性可能不足。因此，第一棒材部分的组成包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，优选包括铬和钒这两者，并且最优选包含总计0.4质量％至1.2质量％的铬和钒。然而，当铬超过1质量％或钒超过0.5质量％时，耐磨性降低。
此外，优选的是，第一棒材部分和第二棒材部分中的钴的含量满足3质量％≤B＜A≤13质量％的关系。特别地，更优选满足B/A≤0.9的关系。这是因为使钻头体的前端部分具有耐磨性的效果和使钻头体的主体部分具有耐破损性的效果变得更加显著。
这里，可以使用具有场发射扫描电子显微镜(FE-SEM：场发射扫描电子显微镜)的波长色散X射线分析仪(WDS：波长色散X射线光谱仪)，通过以下测定方法来测定棒材的第一棒材部分和第二棒材部分的组成。
首先，在棒材的长度方向上使用树脂包埋棒材并以露出棒材的中心轴附近的方式进行打磨，从而制造用于观察第一棒材部分的打磨面和用于观察第二棒材部分的打磨面。此外，对于这些用于观察的打磨面中的每一者设定后面描述的观察范围，通过使用WDS以1,000倍的放大倍率在观察范围内的任意五个位置(5个视野)处进行组成分析，并且获得组成分析的值。最后，通过获得五个视野中的每一者的组分分析值的平均值，可以确定第一棒材部分和第二棒材部分的组成。
将观察范围设定为包括第一棒材部分和第二棒材部分的长度方向上的长度的中间部分附近的矩形区域。具体而言，用于观察第一棒材部分的打磨面具有这样的矩形区域，将该矩形区域设定在从第一棒材部分的长度方向上的一端开始的整个第一棒材部分的30％至70％的位置处。用于观察第二棒材部分的打磨面具有这样的矩形区域，将该矩形区域设定在从第二棒材部分的长度方向上的一端开始的整个第二棒材部分的30％至70％的位置处。可以将这些矩形区域设定为WDS的观察范围。
例如，在第一棒材部分在长度方向上具有10mm的长度并且在垂直于长度方向的方向上具有1mm的长度的情况下，从垂直于长度方向的方向上的一端开始向内部打磨0.4mm至0.6mm，以暴露其截面。通过在距离该截面的长度方向上的一端3mm至7mm的位置处设定矩形区域，可以将该矩形区域设定为观察范围。酚醛树脂、环氧树脂等可用作包埋棒材的树脂。此外，可以使用常规已知的方法沿着长度方向打磨第一棒材部分的截面和第二棒材部分的截面。
在根据本实施方案的棒材中，在长度方向上，第二棒材部分相对于第一棒材部分具有10％至1000％的长度。当用于如上所述的钻头体时，第二棒材部分占据钻具的前端(图2中的钻具1的钻头前端部分21)。因此，通过在长度方向上使第二棒材部分短于第一棒材部分(小于第一棒材部分的100％)，可以提高整个钻头体的耐破损性。同时，通过在长度方向上使第二棒材部分长于第一棒材部分(大于第一棒材部分的100％)，可以提高整个钻头体的刚性，并且钻孔加工中的孔位置精度可以得到改善。此外，通过在上述范围内适当地改变第二棒材部分的尺寸，可以大大扩展加工对象物体的适用类型等。在长度方向上，第二棒材部分的长度优选为第一棒材部分的50％至200％。这是因为显著地表现出了上述效果。
<第三棒材部分和第四棒材部分>
根据本实施方案的棒材优选包括第三棒材部分和第四棒材部分。第三棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，其中碳化钨的平均粒径为Xμm。第四棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，其中碳化钨的平均粒径为Yμm。第三棒材部分占据这样的区域，该区域在长度方向上部分地或完全地与第一棒材部分重合，并且第四棒材部分占据这样的区域，该区域在长度方向上部分地或完全地与第二棒材部分重合。特别地，当棒材用于后面描述的钻头体时，第四棒材部分占据这样的区域，该区域至少在钻具1的钻头前端部分21的前端侧与占据钻头前端部分21的区域的第二棒材部分重合。
此外，第三棒材部分的组成与第一棒材部分(其区域部分地或完全地重合)在部分地或完全地重合第一棒材部分的区域中相同。第四棒材部分的组成与第二棒材部分(其区域部分地或完全地重合)在部分地或完全地重合第二棒材部分的区域中相同。
在第三棒材部分和第四棒材部分中，碳化钨的平均粒径满足X≤Y的关系。X≤Y的关系表明当用于后面描述的钻头体时，图2所示的钻具1的钻头主体部分22中的碳化钨的平均粒径(X)等于或小于钻具1的钻头前端部分21中的碳化钨的平均粒径(Y)。本发明人发现，通过提高钻具1的钻头前端部分21中的碳化钨的平均粒径，表现出了防止由加工期间的摩擦所造成的脱落的效果。通过抑制脱落，提高了钻具1的钻头前端部分21的耐磨性。因此，可以使钻具1的钻头前端部分21具有优异的耐磨性。此外，通过降低钻具1的钻头主体部分22中的碳化钨的平均粒径，提高了耐破损性。因此，可以使钻具1的钻头主体部分22具有优异的耐破损性。具体而言，碳化钨的平均粒径优选为0.1μm至2μm。在该范围内，X优选为0.1μm至0.8μm，Y优选为0.2μm至2μm。
在第三棒材部分和第四棒材部分中，碳化钨的平均粒径更优选地满足X＜Y的关系。此外，在第三棒材部分和第四棒材部分中的碳化钨的平均粒径的关系中，甚至更优选满足Y/X≥1.4的关系。这是因为抑制脱落的效果和对耐破损性的效果变得显著。当碳化钨的平均粒径的关系为X＞Y时，难以获得抑制脱落的效果，并且耐破损性也降低，因此不是优选的。
可以使用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)和市售可得的图像分析软件，并通过以下测定方法来测定第三棒材部分和第四棒材部分中的碳化钨的平均粒径。
首先，通过与测定棒材的组成的方法相同的方法来制造用于观察第一棒材部分的打磨面和用于观察第二棒材部分的打磨面。这里，假定用于观察第一棒材部分的打磨面也作为用于观察第三棒材部分的打磨面，并且用于观察第二棒材部分的打磨面也作为用于观察第四棒材部分的打磨面。这是因为，如上所述，由于第三棒材部分占据了部分地或完全地与第一棒材部分重合的区域，并且第四棒材部分占据了部分地或完全地与第二棒材部分重合的区域，因此通过利用上述用于观察的打磨面，可以获得碳化钨的平均粒径。
此外，分别在这些用于观察的打磨面中设定与测定棒材的组成的方法中所用的观察范围相同的观察范围，并且通过使用具有20000倍的放大倍率的FE-SEM在每个观察范围中的任意5个位置(5个视野)处进行图像捕获，并且对于用于观察第一棒材部分的打磨面和用于观察第二棒材部分的打磨面，分别获取五个显微图像。
随后，通过上述图像分析软件分析显微图像，并且使在这些显微图像中出现的碳化钨颗粒近似为圆形，并确定该圆形的直径。在显微镜图像中的一个视野中出现三千个以下的碳化钨颗粒，并且得到所有这些颗粒的直径。最后，通过分别计算所得颗粒的直径的平均值，可以确定第三棒材部分和第四棒材部分中的碳化钨的平均粒径。
在根据本实施方案的棒材中，在长度方向上，第四棒材部分相对于第三棒材部分具有10％至1000％的长度。当棒材如上所述用于钻头体时，第四棒材部分占据钻具的前端(图2中的钻具1的钻头前端部分21)。因此，通过在长度方向上使第四棒材部分比第三棒材部分短(小于第三棒材部分的100％)，可以提高整个钻头体的耐破损性。同时，通过在长度方向上使第四棒材部分比第三棒材部分长(大于第三棒材部分的100％)，可以提高钻具的前端的耐磨性。此外，通过在上述范围内适当地改变第四棒材部分的尺寸，可以大大扩展加工对象物体的适用类型等。在长度方向上，第四棒材部分相对于第三棒材部分优选具有50％至200％的长度。这是因为显著地表现出了上述效果。
<第五棒材部分>
根据本实施方案的棒材可包括第五棒材部分，该第五棒材部分在长度方向上占据第一棒材部分和第二棒材部分之间的预定区域。第五棒材部分占据这样的区域，该区域在长度方向上与第三棒材部分和第四棒材部分这两者或两者中的任一者重合。也就是说，如将在后面描述的示例等中描述的，在制造这样的棒材的情况下，在该棒材中，垂直于棒材的长度方向并且其中钴含量发生变化的边界的边界面的位置与垂直于棒材的长度方向并且其中碳化钨的平均粒径发生变化的边界的边界面的位置不同(不重合)，则该棒材包括第五棒材部分。
第五棒材部分的组成包含C质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。在第五棒材部分中，在A质量％(第一棒材部分中的钴的含量)和B质量％(第二棒材部分中的钴的含量)的关系中，钴的含量满足A≥C或C≥B的关系。此外，第五棒材部分包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。
具体而言，在满足A≥C或C≥B的关系的范围内，第五棒材部分中的钴的含量C质量％为1质量％至20质量％，并且优选为2质量％至18质量％。铬和钒的含量根据第一棒材部分和第二棒材部分中铬和钒的含量来确定，铬和钒的含量分别在0至1质量％和0至0.5质量％的范围内。
在第五棒材部分的组成中，当钴小于1质量％时，耐破损性变得不足，而当钴超过20质量％时，刚性变得不足。当既不包含铬也不包含钒时，碳化钨在烧结过程中粗大化，并且耐破损性可能不足。因此，第五棒材部分的组成包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，优选包含铬和钒这两者，并且最优选包含总计0.4质量％至1.2质量％的铬和钒。然而，当铬超过1质量％或钒超过0.5质量％时，强度显著降低。
可以通过与测定第一棒材部分和第二棒材部分的组成的方法类似的方法来测定第五棒材部分的组成。具体而言，以露出棒材的中心轴附近的方式进行打磨，并且将从第五棒材部分露出的截面在长度方向上的一端开始的30％至70％的部分设定为矩形区域。使用该矩形区域作为观察范围，通过使用WDS以1000的放大倍率在上述观察范围内的任意五个位置(5个视野)处进行组成分析。这使得可以确定第五棒材部分的组成。
这里，图1A至图1D示意性地示出了根据本实施方案的棒材在长度方向上分别由第一棒材部分至第五棒材部分所占据的区域的示例。在这些图中，各自用实线、虚线或单点划线表示垂直于棒材的长度方向的截面并且作为棒材部分之间的边界的边界面。实线示出了钴含量和碳化钨的平均粒径发生变化的边界面。虚线表示钴含量或碳化钨的平均粒径恒定的边界面。单点划线表示通过在概念上上下地划分区域，各棒材部分以重合的方式占据该区域。
在图1A所示的棒材10中，第三棒材部分13占据与第一棒材部分11完全重合的区域。第四棒材部分14占据与第二棒材部分12完全重合的区域。钴含量满足A＞B的关系，并且碳化钨的平均粒径满足X＝Y的关系。因此，图1A所示的棒材10中，作为钴含量发生变化的边界的边界面存在于第一棒材部分11和第二棒材部分12之间的边界处。不存在这样的边界面，该边界面为碳化钨的平均粒径发生变化的边界。
在图1B所示的棒材10中，第三棒材部分13占据与第一棒材部分11完全重合的区域。第四棒材部分14占据与第二棒材部分12完全重合的区域。钴含量满足A＞B的关系，并且碳化钨的平均粒径满足X＜Y的关系。因此，图1B所示的棒材10中，作为钴含量发生变化的边界的边界面存在于第一棒材部分11和第二棒材部分12之间的边界处。作为碳化钨的平均粒径发生变化的边界的边界面存在于第三棒材部分13和第四棒材部分14之间的边界处。这些边界面的位置重合。
在图1C所示的棒材10中，第三棒材部分13占据与第一棒材部分11部分重合的区域。第四棒材部分14占据与第二棒材部分12完全重合的区域。第五棒材部分15占据这样的区域，该区域在长度方向上位于第一棒材部分11和第二棒材部分12之间并且与第三棒材部分13重合。钴含量满足A＞C＝B的关系，并且碳化钨的平均粒径满足X＜Y的关系。因此，图1C所示的棒材10中作为钴含量发生变化的边界的边界面存在于第一棒材部分11和第五棒材部分15之间的边界处。作为碳化钨的平均粒径发生变化的边界的边界面存在于第三棒材部分13和第四棒材部分14之间的边界处。也就是说，这些边界的位置不同。
在图1D所示的棒材10中，第三棒材部分13占据与第一棒材部分11完全重合的区域。第四棒材部分14占据与第二棒材部分12部分重合的区域。第五棒材部分15占据这样的区域，该区域位于第一棒材部分11和第二棒材部分12之间并与第四棒材部分14重合。钴含量满足A＝C＞B的关系，并且碳化钨的平均粒径满足X＜Y的关系。因此，图1D所示的棒材10中作为钴含量发生变化的边界的边界面存在于第二棒材部分12和第五棒材部分15之间的边界处。作为碳化钨的平均粒径发生变化的边界的边界面存在于第三棒材部分13和第四棒材部分14之间的边界处。也就是说，这些边界的位置不同。
在根据本实施方案的棒材中，即使在作为钴含量发生变化的边界的边界面的位置和作为碳化钨的平均粒径发生变化的边界的边界面的位置彼此重合的情况下，也可以包括第五棒材部分。此外，根据本实施方案的棒材包括第五棒材部分，并且包括(例如)这样的情况，其中形成有两个作为钴含量发生变化的边界的边界面，并且钴的含量满足B＜C＜A的关系。
(不可避免的杂质)
根据本实施方案的棒材可以包含或不包含至少一种不可避免的杂质，所述杂质选自由元素周期表中的第4族元素(Ti、Zr、Hf等)、第5族元素(Nb、Ta等)以及第6族元素(Mo、W等)、镍(Ni)和铁(Fe)等的金属、硼(B)等的半金属和碳(C)、氮(N)、氧(O)和氯(Cl)等的非金属组成的组，只要同时实现耐磨性和耐破损性这两者的效果不受影响即可。如上所述，作为不可避免的杂质的各元素的含量为0至0.1质量％，并且各元素合计(即，不可避免的杂质的含量)为0至0.2质量％。
<<钻头体>>
根据本实施方案的钻头体是包括上述棒材的钻头体。由于钻头体包括上述棒材，因此钻头体包含作为硬质相的碳化钨和作为结合相的钴。钻头体的长度为0.5mm至15mm，并且垂直于长度方向的截面中的最大直径为0.03mm至3.175mm。此外，钻头体的前端被第二棒材部分占据。由于第四棒材部分也如上所述，所以第四棒材部分至少占据被第二棒材部分占据的钻头体的前端的前端侧。在本实施方案中，钻头体中被第二棒材部分占据的区域被称为钻头体的前端部分。钻头体中被第一棒材部分占据的区域被称为钻头体的主体部分。
因此，在钻头体的前端部分中，钴含量(B质量％)低于钻头体的主体部分中的钴含量(A质量％)。此外，钻头体的前端部分中的碳化钨的平均粒径(Yμm)倾向于大于钻头体的主体部分中的碳化钨的平均粒径(Xμm)。这使得可以使钻头体的前端部分具有耐磨性。因为钻头体的主体部分中的钴含量(A质量％)高并且碳化钨的平均粒径(Xμm)小，所以钻头体的主体部分可以具有耐破损性。
<钻头体的形状(长度方向)>
如图2所示，在本实施方案中，钻具1的钻头体对应于钻具结构中的切削刃部分2，该钻具包括由用于向钻具1施加旋转力的机构把持的钻杆3以及附接到钻杆3的切削刃部分2。在钻具1的钻头体(切削刃部分2)中，沿长度方向螺旋地雕刻有凹槽，并且在凹槽的边缘处形成有切削刃。钻具1的钻头体包括钻头前端部分21和钻头主体部分22，其中钻头前端部分21与加工对象物体直接接触以进行钻孔，并且钻头主体部分22通过上述凹槽排出由钻头前端部分21产生的加工对象物体的切屑等。在本实施方案中，钻具1可以具有这样的结构，该结构中与钻具1分离的钻杆3通过焊接等与切削刃部分2(钻头体)一体化，并且可以具有单一体结构，其中钻杆3和切削刃部分2切割自单一棒材。
根据本实施方案的钻具1的钻头体的长度为0.5mm至15mm，并且该钻头体的垂直于长度方向的截面中的最大直径为0.03mm至3.175mm。钻具1的钻头体的长度为包括钻头前端部分21和钻头主体部分22的长度方向上的长度，并且是沿着长度方向雕刻螺旋凹槽的范围。因此，钻具1的钻头体的长度不包括钻杆3的长度。钻具1的钻头体的垂直于长度方向的截面中的最大直径对应于钻头前端部分21和钻头主体部分22的垂直于长度方向的截面中，其外接圆最大的部分的直径。根据钻具1的钻头体的用途，在上述范围内适当地确定钻具1的钻头体的长度及其最大直径。
钻头体的长度小于0.5mm的钻具不是优选的，这是因为该钻具的用途和目的非常有限。长度超过15mm的钻具不是优选的，这是因为其耐破损性低。难以制造钻头体的最大直径小于0.03mm的钻具，而最大直径超过3.175mm的钻具的直径通常大于钻杆的直径，这不是优选的，这是因为制造该钻具倾向于需要更多的步骤或该钻具的质量倾向于不稳定。
如上所述，在钻具1的钻头体中，第二棒材部分占据钻头前端部分21的区域，并且与该第二棒材部分重合的第四棒材部分至少占据钻头前端部分21的前端侧的区域。此外，第一棒材部分占据钻具1的钻头主体部分22的区域，并且对于占据了部分地或完全地与第一棒材部分重合的区域的第三棒材部分，其在该重合范围内占据钻头主体部分22。
<钻头体的形状(垂直于长度方向的截面)>
优选的是，当R表示最大直径并且r表示截面中的钻芯厚度时，钻具1的钻头体满足0.05R≤r≤0.6R的关系。钻芯厚度对应于在垂直于钻具1的钻头体的长度方向的截面中螺旋地雕刻凹槽之后保留的中心部分。因此，钻芯厚度由用虚拟线连接凹槽的最深部分而形成的虚拟圆(即，图3中用实线表示的虚拟圆)表示，并且将该虚拟圆的直径表示为钻芯厚度的厚度r。
由于满足0.05R≤r≤0.6R的关系，可以说该钻头体具有比常规钻头体更深的凹槽深度。作为结果，钻头体在钻头主体部分22中具有良好的切屑可排出性。在本实施方案中，由于通过使用上述棒材使钻具1的钻头主体部分22具有足够的耐破损性，因此可以形成更深的凹槽，并且可以满足上述关系。从可排出性和强度的观点来看，更优选的是，最大直径R与钻芯厚度的厚度r之间的关系满足0.1R≤r≤0.5R的关系。
这里，可以通过SEM进行观察和测量来计算钻芯厚度的厚度r。具体而言，使作为SEM的视野的观察面和垂直于钻具的长度方向的截面平行，将SEM的焦点调整到钻头体的前端，通过虚拟线连接钻头体的凹槽的最深部分以形成虚拟圆，并且通过测量该虚拟圆的直径来计算钻芯厚度的厚度r。钻芯厚度的厚度r优选表示为由五个以上所制备的钻具计算的值的平均值。可以通过常规已知的方法来测定最大直径R。
<作用>
如上所述，根据本实施方案的钻头体可以满足高速加工(例如，在对半导体器件的印刷基板进行钻孔时)的要求。具体而言，由于钻头体的前端部分具有耐磨性并且钻头体的主体部分具有耐破损性，因此可以满足上述要求。因此，根据本实施方案的钻头体可以实现耐磨性和耐破损性这两者。
<<棒材制造方法>>
根据本实施方案的棒材制造方法是用于制造上述棒材的方法，并且该方法包括第一步骤，其中制备第一粉末和第二粉末，第一粉末的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，第二粉末的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。此外，棒材制造方法包括：第二步骤，其中将第一粉末装入模具中，并以第一压力压制所述第一粉末；以及第三步骤，其中将第二粉末装入所述模具中，并以等于或低于第一压力的第二压力压制第二粉末。
<第一步骤>
在第一步骤中，制备第一粉末和第二粉末，其中第一粉末的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，第二粉末的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质。
第一粉末用作棒材的第一棒材部分的原料，而第二粉末用作棒材的第二棒材部分的原料。因此，第一粉末也用作第三棒材部分的一部分或全部的原料，第二粉末也用作第四棒材部分的一部分或全部的原料。此外，在第一粉末和第二粉末中，钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系。第一粉末和第二粉末各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，并且第一粉末和第二粉末优选各自包含总计0.2质量％至1.5质量％的铬和钒。在第一粉末和第二粉末中，铬的含量小于或等于1质量％并且钒的含量小于或等于0.5质量％。在下文中，将具体描述制备第一粉末和第二粉末的第一步骤。
(原料粉末混配步骤)
在原料粉末混配步骤中，通过使用常规已知的方法将第一棒材部分和第二棒材部分所含的元素和化合物混配。换言之，通过常规已知的混配方法以预定比例将各元素和化合物混配，以满足上述第一粉末的组成，并满足上述第二粉末的组成。此时，钴含量被设定为满足上述1质量％≤B＜A≤20质量％的关系的量。
(湿式混合步骤)
随后，在湿式混合步骤中，将用于第一粉末的混配物和用于第二粉末的混配物各自进行湿式混合，其中所述混配物中各元素和化合物以预定比例混配。常规已知的方法也可用于湿式混合。具体而言，可以通过常规已知的方法将用于第一粉末的混配物和用于第二粉末的混配物混合5小时至20小时以上，从而制备第一粉末和第二粉末。例如，通过使用市售可得的湿式磨碎机装置对用于第一粉末的混配物和用于第二粉末的混配物进行湿式混合约15小时，可以制备其中各元素和化合物的浓度不是局部不均衡的第一粉末和第二粉末。
<第二步骤>
在第二步骤中，将第一粉末装入模具中，并以第一压力进行压制。首先，准备用于获得直径为0.03mm至3.175mm的棒材(例如，圆棒材)的模具，将第一粉末装入该模具中，并在49MPa至200MPa的压力下进行压制成形。此时，由于第一粉末的成形体在后面将描述的烧结步骤中会通过烧结而收缩以形成第一棒材部分，因此优选准备这样的模具，该模具具有考虑到该收缩的程度而确定的直径。
<第三步骤>
在第三步骤中，将第二粉末装入上述模具中，并在等于或低于第一压力的第二压力下进行压制。具体而言，将第二粉末装入模具中(在该模具中，第一粉末作为成形体而保留在底部)，并且在等于或低于第一压力的49MPa至200MPa的压力下进行压制成形。
如上所述，包括用于压制第二粉末的第二压力低于用于压制第一粉末的第一压力的情况。其原因是基于这样的事实，需要通过将第一粉末的成形体和第二粉末的成形体的收缩率设定为大致相同的程度来制造内部致密并且表面上没有凹凸的平滑棒材。在第一粉末中所含的碳化钨的平均粒径与第二粉末中所含的碳化钨的平均粒径不同的情况下，如果将第一压力和第二压力设定为相同的压力值，则在后面将描述的烧结步骤中，在第一粉末的成形体和第二粉末的成形体之间，通过烧结而收缩的成形体的收缩率不同。由此难以制造内部致密且表面上没有凹凸的平滑棒材。
也就是说，如上所述，碳化钨的平均粒径满足X≤Y的关系。因此，由于第一粉末中的碳化钨的平均粒径为Xμm，因此第一粉末含有所谓的碳化钨细颗粒，而由于第二粉末中的碳化钨的平均粒径为Yμm，因此第二粉末含有所谓的碳化钨粗颗粒。由于第一粉末中的碳化钨是细颗粒形式，因此在颗粒之间产生大量空隙，因此第一粉末的每单位质量的体积大于其中碳化钨是粗颗粒形式的第二粉末的每单位质量的体积(即，第一粉末比第二粉末体积更大)。因此，当将第一压力和第二压力设定为相同的压力值时，第一粉末会成为比第二粉末体积更大的状态的成形体(即，第一粉末会成为缺乏致密性的成形体)。同时，由于通过烧结步骤制造的棒材具有预定尺寸(即，第一粉末的成形体与第二粉末的成形体之间的收缩率不同)，因此可能不能制造在第一棒材部分中平滑的、内部致密的且表面上没有凹凸的棒材。
(烧结步骤)
在烧结步骤中，对处于这样的状态的成形体进行烧结，其中该状态为在第二步骤和第三步骤中获得的第一粉末的成形体和第二粉末的成形体是一体化的状态。可以通过使用常规已知的方法进行该烧结。也就是说，通过以常规已知的方法在1350℃至1450℃烧结上述成形体，可以制备包含第一粉末和第二粉末的烧结体。例如，通过使用市售可得的烧结装置在约1380℃和约1小时的条件下烧结上述成形体，可以制备内部致密且其表面上没有凹凸的平滑的烧结体。
<其他步骤>
在根据本实施方案的棒材制造方法中，优选通过热等静压法(HIP法)对烧结体进行精加工。具体而言，通过在约1350℃和1小时的条件下进行热等静压法，可以制造根据本实施方案的棒材。作为结果，可以可靠地获得内部致密且表面上没有凹凸的平滑棒材。
此外，根据本实施方案的棒材制造方法可以进一步包括：第四步骤，其中制备第三粉末，第三粉末的组成包含C质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质；和第五步骤，其中将第三粉末装入模具中，并以等于或低于第一压力且等于或高于第二压力的第三压力压制第三粉末。由于第三粉末用作上述棒材的第五棒材部分的原料，因此在第一粉末和第二粉末之间的关系中，钴含量满足A≥C或C≥B的关系。此外，第三粉末包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。在第三粉末中，铬的含量小于或等于1质量％，并且钒的含量小于或等于0.5质量％。
(第四步骤)
在第四步骤中，通过使用与第一步骤中制备第一粉末和第二粉末的步骤类似的方法，可以制备满足上述组成的第三粉末。换言之，可以通过原料粉末混配步骤和湿式混合步骤来制备满足上述组成的第三粉末。
(第五步骤)
此外，可以在第二步骤之后且第三步骤之前的时机进行第五步骤。首先，将第三粉末装入模具中(在该模具中，在第二步骤之后第一粉末作为成形体而保留在底部)，并且在49MPa至200MPa且等于或低于第一压力的压力(第三压力)下进行压制成形。此后，作为第三步骤，可以将第二粉末装入模具中(在该模具中，第一粉末的成形体和第三粉末的成形体保留在底部)，并且可以在等于或低于第一压力且等于或低于第三压力的第二压力下进行压制成形。按照第二步骤、第五步骤和第三步骤的顺序进行压制成形的原因是，如上所述，第三粉末是第五棒材部分的原料，并且该第五棒材部分占据棒材中的第一棒材部分和第二棒材部分之间的预定区域。此外，如上所述的控制压制成形时的压力的原因是为了使各种成形体在烧结步骤中的收缩率为几乎相同的程度。
在第五步骤中，当用于压制第三粉末的第三压力等于第一压力时，可以将第三压力设定为高于第二压力。此外，当用于压制第三粉末的第三压力等于第二压力时，可以将第三压力设定为低于第一压力。因此，在将各种成形体在烧结步骤中的收缩率设定为几乎相同的程度的同时，可以制造这样的棒材，在该棒材中，作为钴含量发生变化的边界的边界面和作为碳化钨的平均粒径发生变化的边界的边界面分别形成在所需位置处。
如上所述，根据本实施方案的棒材制造方法，在将棒材用于钻头体(其中第二棒材部分是钻头体的前端部分，其与加工对象物体直接接触并进行钻孔等，并且第一棒材部分是钻头体的主体部分，其负责排出在钻头体的前端部分处产生的加工对象物体的切屑等)的情况下，可以制造这样一种棒材，其中钻头体的前端部分具有耐磨性，并且钻头体的主体部分具有耐破损性。
<<钻具制造方法>>
根据本实施方案的钻具制造方法是通过使用上述棒材制造钻具的方法。钻具制造方法包括通过切削棒材来确定中心轴的α步骤，以及以中心轴为基准在棒材上形成凹槽的β步骤。
<α步骤>
在α步骤中，通过切削上述棒材来确定中心轴。这里，中心轴是沿着钻具的长度方向穿过垂直于钻具的长度方向的截面的中心的轴。通过限定中心轴，当钻具旋转时钻头体不会摇晃，从而可以提高待加工的孔的位置精度。可以使用常规已知的方法作为对于棒材确定钻具的中心轴的方法。
<β步骤>
在β步骤中，以在α步骤中确定的中心轴为基准而在棒材上形成凹槽。另外，对于在棒材上形成凹槽的方法，可以使用常规已知的方法。此时，当R表示钻头体的最大直径并且r表示钻芯厚度时，优选满足0.05R≤r≤0.6R的关系。此外，还可以通过常规已知的方法对是否形成了所期望的凹槽进行评估。
<γ步骤>
此外，根据本实施方案的钻具制造方法优选包括在α步骤之前，将钻杆附接到棒材的γ步骤。在钻具具有钻杆与钻具分离且钻杆附接到切削刃部分(钻头体)以形成单一体的结构的情况下，通过进行γ步骤，在γ步骤之后进行的α步骤和β步骤能够有效进行。这是因为在α步骤和β步骤中，可以通过提供旋转力的机构来把持钻杆。
在γ步骤中，在α步骤之前将钻杆附接到棒材上。在α步骤之前进行γ步骤的原因是，在α步骤中确定的棒材的中心轴会受到钻杆的附接的影响。作为将钻杆附接到棒材的方法，除了上述焊接方法之外，还可以使用常规已知的方法。对于钻杆是否已牢固地附接到棒材的评价也可以通过常规已知的方法进行。
如上所述，在根据本实施方案的钻具制造方法中，由于通过使用上述棒材进行制造，因此可以制造这样的钻具，其中使钻头体的前端部分具有耐磨性，并使钻头体的主体部分具有耐破损性。
实施例
下面，将通过实施例具体描述本发明；然而，应注意的是，本发明不限于这些实施例。
在本实施例中，使用具有FE-SEM的WDS(商品名：“Inca Wave”，由OxfordInstruments制造)通过上述测定方法来测定第一棒材部分至第五棒材部分的组成。此外，通过使用FE-SEM和市售可得的图像分析软件(商品名：“Mac-View”，由Mountech Co.，Ltd.制造)并通过上述测定方法获得碳化钨的平均粒径。
此外，在本实施例中，制造了14种如表1所示的名称为样品No.1至No.14的钻具，并评价了这些钻具的钻头体的耐磨性和耐破损性。由于样品No.1至No.14的钻具是基于钻芯厚度的厚度r等的测定和评价试验中的平均值来评价的，因此为每个样品制备多个所需的钻具。这将在下面详细描述。
<<棒材的制造>>
<样品No.1>
(第一步骤)
在第一步骤中，制备具有表1所示的组成和碳化钨平均粒径的第一粉末和第二粉末，以用于制造用作样品No.1的钻具的棒材的圆棒材(在下文中，“用作样品No.X的钻具的棒材的圆棒材”有时被称为“样品No.X的圆棒材”)。特别地，至少制备满足表1所示的钻具形状(长度、最大直径R以及在长度方向上的相对于第一棒材部分的长度的第二棒材部分的长度[第二棒材部分的长度/第一棒材部分的长度(％)])的所需量的第一粉末和第二粉末。在表1中，由于第一粉末是棒材的第一棒材部分的原料，并且第一粉末的组成和第一棒材部分的组成相同，因此将第一粉末的组成表示为第一棒材部分的组成。同样地，由于第二粉末是棒材的第二棒材部分的原料，并且第二粉末的组成和第二棒材部分的组成相同，因此将第二粉末的组成表示为第二棒材部分的组成。
在第一粉末和第二粉末的制备中，首先通过常规已知的混配方法，将各元素和化合物以预定比例混配，以满足表1所示的第一粉末的组成，并且满足表1所示的第二粉末的组成(原料混配步骤)。随后，通过使用湿式磨碎机装置对第一粉末的混配物和第二粉末的混配物进行湿式混合15小时(湿式混合步骤)，制备第一粉末和第二粉末，其中各元素和化合物的浓度不是局部不均衡的。
(第二步骤)
在第二步骤中，准备模具，该模具用于获得在通过烧结而收缩之前直径为1.25mm的圆棒材，将所需量的第一粉末装入模具中，并且在98MPa的压力(第一压力)下进行压制成形。
(第三步骤)
在第三步骤中，将所需量的第二粉末装入上述模具(在该模具中，第一粉末作为成形体而保留在底部)，并且在等于第一压力的98MPa的压力(第二压力)下进行压制成形。
(烧结步骤)
在烧结步骤中，通过使用烧结装置在1380℃和1小时的条件下对处于这样的状态的成形体进行烧结，其中该状态为在第二步骤和第三步骤中得到的第一粉末的成形体和第二粉末的成形体是一体化的状态，从而得到烧结体。
(其他步骤：使用HIP法的精加工步骤)
在1350℃和1小时的条件下对烧结体进行HIP法，以制备样品No.1的圆棒材。
<样品No.2、3、10、13和14>
通过与制造样品No.1的圆棒材相同的方法来制造样品No.2、3、10、13和14的圆棒材，不同之处在于，如表1所示改变第一粉末和第二粉末的组成。
<样品No.4、5、6、8、9、11和12>
通过与制造样品No.1的圆棒材相同的方法来制造样品No.4、5、6、8、9、11和12的圆棒材，不同之处在于，如表1所示改变第一粉末和第二粉末的组成，并进行以下所述的第三步骤。
具体而言，在制造样品No.4、5、6、8、9、11和12的圆棒材的第三步骤中，将所需量的第二粉末装入模具(在该模具中，第一粉末作为成形体而保留在底部)，并且在低于第一压力的69MPa的压力(第二压力)下进行压制成形。
<样品No.7>
通过与制造样品No.1的圆棒材相同的方法来制造样品No.7的圆棒材，不同之处在于，如表1所示改变第一粉末和第二粉末的组成，根据表1所示的组成制备第三粉末，并且如下所述在第二步骤之后进行第五步骤和第三步骤。在表1中，由于第三粉末是棒材的第五棒材部分的原料，并且第三粉末的组成和第五棒材部分的组成相同，因此将第三粉末的组成表示为第五棒材部分的组成。
也就是说，在制造样品No.7的圆棒材时，首先制备第三粉末(第四步骤)。作为其制备方法，使用与制造样品No.1的圆棒材相同的方法。此外，在第二步骤之后进行第五步骤，然后进行第三步骤。在第五步骤中，将所需量的第三粉末装入模具(在该模具中，第一粉末作为成形体而保留在底部)中，并且在低于第一压力的69MPa的压力(第三压力)下进行压制成形。在此之后的第三步骤中，将第二粉末装入模具(在该模具中，第一粉末的成形体和第三粉末的成形体保留在底部)中，并且在等于第三压力的69MPa的压力(第二压力)下进行压制成形。
<<钻具的制造>>
<样品No.1至No.14>
(γ步骤)
在γ步骤中，对于样品No.1至No.14的各圆棒材，通过焊接将直径为3.175mm的钻杆附接到圆棒材的长度方向上被第一棒材部分占据的一侧的端部上(钻头主体部分一侧上)。
(α步骤)
在α步骤中，切削样品No.1至No.14的圆棒材以限定中心轴。具体而言，使提供旋转力的机构把持附接到样品No.1至No.14的圆棒材的钻杆，并且在通过该机构旋转棒材的同时剥离棒材的表面，由此限定钻具的中心轴。
<β步骤>
在β步骤中，以在α步骤中确定的中心轴为基准在棒材上形成凹槽。具体而言，使提供旋转力的机构把持附接到样品No.1至No.14的圆棒材的钻杆，并且通过切削工具来切削旋转的棒材，该切削工具分别在相对于中心轴的长度方向上以及垂直于该长度方向的方向上以预定的角度与棒材相接触，由此形成凹槽。此外，通过常规已知的方法对钻具的表面进行精加工，使得钻具的最大直径R为0.3mm，并且钻芯厚度的厚度r为0.08mm。计算最大直径R和钻芯厚度的厚度r的方法如上所述。
以上述方式，制造了样品No.1至No.14的钻具。样品No.1至No.14的钻具形状(长度、最大直径R、钻芯厚度的厚度r以及在长度方向上的相对于第一棒材部分的长度的第二棒材部分的长度[第二棒材部分的长度/第一棒材部分的长度(％)])如表1所示。表1示出了样品No.7的圆棒材在长度方向上的相对于第三棒材部分的长度的第四棒材部分的长度[第四棒材部分的长度/第三棒材部分的长度(％)]。
<<评价试验>>
在评价试验中，对样品No.1至No.14的钻具的耐磨性和耐破损性进行评价。
通过用环氧树脂层浸渍作为基材的玻璃布(组成：54质量％的SiO2、15质量％的Al2O3、17质量％的CaO、5质量％的MgO、8质量％的B2O3、0.6质量％的碱金属氧化物(R2O)和0.4质量％的杂质)，并且在其上层压并附着铜箔，从而准备厚度为1.6mm的印刷电路板。使用样品No.1至No.14的钻具在彼此叠加的两个这种印刷板上进行高速钻孔。在高速钻孔期间，样品No.1至No.14的钻具的转数为120000rpm，进给速率为5μm/rev。
为了评价耐破损性，在上述试验中测定直至各样品的钻具达到破损时钻孔的数量(“破损时钻孔的数量”[孔])。此外，为了评价耐磨性，将上述试验中当钻孔的数量达到3000时钻头体的磨损量[钻孔前后钻具的前端部分的直径减小率(％)]测定为“磨损率(％)”。对于样品No.1至No.14中的每一者，计算5个钻具的平均值来进行这些评价。其结果示于表1中。
<讨论>
样品No.1至No.9的钻具(其中第一棒材部分和第二棒材部分具有预定的组成并满足钴含量的预定关系，并且在长度方向上，第二棒材部分相对于第一棒材部分具有预定长度)表现出良好的钻孔的数量(大于或等于7200孔)以及良好的钻头体磨损量(小于或等于6％)，从而实现了耐磨性和耐破损性这两者。
特别地，从样品No.1至No.3的评价可知，当钴含量在1质量％至20质量％的范围内为约10质量％时，可以得到良好的结果。从样品No.1至No.3和样品No.4至No.6的评价可知，通过使第二棒材部分(钻头前端部分)所含的碳化钨的平均粒径粗大(0.8μm)，可以减少磨损量。
从样品No.7的评价可知，即使在这样的钻具情况下也能够实现耐磨性和耐破损性这两者，在该钻具中，作为钴含量发生变化的边界的边界面的位置和作为碳化钨的平均粒径发生变化的边界的边界面的位置不同。从样品No.8和样品No.9的评价可知，第一棒材部分的长度与第二棒材部分的长度之比存在合适的值(至少大于或等于10％且小于817％)。
相比之下，对于样品No.10至No.14的钻具，至少对于钻孔的数量和钻头体的磨损量这两者之一不能获得良好的结果，因此不能实现耐磨性和耐破损性这两者。
由于样品No.10中第一棒材部分和第二棒材部分中的钴的含量和碳化钨的平均粒径相同，因而样品No.10在耐磨性上不能获得足够好的评价。由于样品No.11和No.12中第一棒材部分的长度和第二棒材部分的长度之比不合适，因而样品No.11和No.12在耐磨性和耐破损性这两者上都不能获得足够好的评价。由于样品No.13和No.14中第一棒材部分和第二棒材部分中钴的含量不合适，因而样品No.13和No.14在耐磨性和耐破损性这两者上都不能获得足够好的评价。
尽管上文已经说明了本发明的实施方案和实施例，但是上述实施方案和实施例的构成的合适组合也是最初就有的意图。
本文所公开的实施方案和实施例是在各个方面的示例，并且应被认为不是限制性的。本发明的范围不是由上述实施方案和实施例限定的，而是由权利要求书限定的，并且旨在包括与权利要求书等同的含义以及在此范围内的所有修改。
附图标记列表
1：钻具，2：切削刃部分，21：钻头前端部分，22：钻头主体部分，3：钻杆，10：棒材，11：第一棒材部分，12：第二棒材部分，13：第三棒材部分，14：第四棒材部分，15：第五棒材部分。

Claims (12)

1.一种棒材，包括：
第一棒材部分，其在长度方向上占据预定区域；以及
第二棒材部分，其在所述长度方向上占据与所述第一棒材部分不同的区域，
其中，
所述第一棒材部分的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，
所述第二棒材部分的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，
所述第一棒材部分和所述第二棒材部分中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系，
所述第一棒材部分和所述第二棒材部分各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，并且
在所述长度方向上，所述第二棒材部分相对于所述第一棒材部分具有10％至1000％的长度。
2.根据权利要求1所述的棒材，其中在所述第一棒材部分和所述第二棒材部分中的每一者中，铬和钒的总量为0.2质量％至1.5质量％。
3.根据权利要求1或2所述的棒材，还包括：
第三棒材部分；以及
第四棒材部分，
其中，
所述第三棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，所述第三棒材部分中的碳化钨的平均粒径为Xμm，
所述第四棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，所述第四棒材部分中的碳化钨的平均粒径为Yμm，
在所述第三棒材部分和所述第四棒材部分中，碳化钨的平均粒径满足X≤Y的关系，
所述第三棒材部分占据这样的区域，该区域在所述长度方向上部分地或完全地与所述第一棒材部分重合，
所述第四棒材部分占据这样的区域，该区域在所述长度方向上部分地或完全地与所述第二棒材部分重合，并且
在所述长度方向上，所述第四棒材部分相对于所述第三棒材部分具有10％至1000％的长度。
4.根据权利要求3所述的棒材，还包括第五棒材部分，所述第五棒材部分在所述长度方向上占据所述第一棒材部分和所述第二棒材部分之间的预定区域，
其中，
所述第五棒材部分的组成包含C质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，
所述第五棒材部分中的钴的含量满足A≥C或C≥B的关系，
所述第五棒材部分包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，并且
所述第五棒材部分占据这样的区域，该区域在所述长度方向上与所述第三棒材部分和所述第四棒材部分这两者或两者中的任一者重合。
5.一种钻头体，包括根据权利要求1至4中任一项所述的棒材，
其中，
所述钻头体的长度为0.5mm至15mm，并且垂直于所述长度方向的截面中的最大直径为0.03mm至3.175mm，并且
所述第二棒材部分占据所述钻头体的前端。
6.根据权利要求5所述的钻头体，其中当R表示所述最大直径并且r表示所述截面中的钻芯厚度时，所述钻头体满足0.05R≤r≤0.6R的关系。
7.一种棒材制造方法，其用于制造根据权利要求1至4中任一项所述的棒材，所述方法包括：
第一步骤，其中制备第一粉末和第二粉末，所述第一粉末的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，所述第二粉末的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质；
第二步骤，其中将所述第一粉末装入模具中，并以第一压力压制所述第一粉末；以及
第三步骤，其中将所述第二粉末装入所述模具中，并以等于或低于所述第一压力的第二压力压制所述第二粉末，
其中，
所述第一粉末和所述第二粉末中的钴的含量满足1质量％≤B＜A≤20质量％的关系，并且
所述第一粉末和所述第二粉末各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。
8.根据权利要求7所述的棒材制造方法，其中在所述第一粉末和所述第二粉末中的每一者中，铬和钒的总量为0.2质量％至1.5质量％。
9.根据权利要求7或8所述的棒材制造方法，还包括：
第四步骤，其中制备第三粉末，所述第三粉末的组成包含C质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒并且余量为碳化钨和不可避免的杂质；以及
第五步骤，其中将所述第三粉末装入所述模具中，并以等于或低于所述第一压力且等于或高于所述第二压力的第三压力压制所述第三粉末，
其中，
所述第三粉末中的钴的含量满足A≥C或C≥B的关系，并且
所述第三粉末包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者。
10.一种钻具制造方法，该方法用于通过使用根据权利要求1至4中任一项所述的棒材来制造钻具，所述方法包括：
α步骤，其中通过切削所述棒材来确定中心轴；以及
β步骤，其中以所述中心轴为基准在所述棒材上形成凹槽。
11.根据权利要求10所述的钻具制造方法，还包括在所述α步骤之前，将钻杆附接到所述棒材的γ步骤。
12.一种钻头体，包括：
第一棒材部分，其在长度方向上占据预定区域；以及
第二棒材部分，其在所述长度方向上占据与所述第一棒材部分不同的区域，
其中，
所述第一棒材部分的组成包含A质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，
所述第二棒材部分的组成包含B质量％的钴、0至1质量％的铬、0至0.5质量％的钒，并且余量为碳化钨和不可避免的杂质，
所述第一棒材部分和所述第二棒材部分中钴的含量满足3质量％≤B＜A≤13质量％和B/A≤0.9的关系，
所述第一棒材部分和所述第二棒材部分各自包含大于或等于0.1质量％的铬和钒中的至少一者，并且所述第一棒材部分和所述第二棒材部分各自包含总计0.4质量％至1.3质量％的铬和钒，
在所述长度方向上，所述第二棒材部分相对于所述第一棒材部分具有10％至1000％的长度，
所述钻头体还包括第三棒材部分和第四棒材部分，
所述第三棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，并且所述第三棒材部分中的碳化钨的平均粒径为Xμm，
所述第四棒材部分包含钴、铬、钒、碳化钨和不可避免的杂质，并且所述第四棒材部分中的碳化钨的平均粒径为Yμm，
在所述第三棒材部分和所述第四棒材部分中，碳化钨的平均粒径满足X＜Y和Y/X≥1.4的关系，
所述第三棒材部分占据这样的区域，该区域在所述长度方向上部分地或完全地与所述第一棒材部分重合，
所述第四棒材部分占据这样的区域，该区域在所述长度方向上部分地或完全地与所述第二棒材部分重合，
在所述长度方向上，所述第四棒材部分相对于所述第三棒材部分具有10％至1000％的长度，
所述钻头体的长度为0.5mm至15mm，并且垂直于所述长度方向的截面中的最大直径为0.03mm至3.175mm，
所述第二棒材部分占据所述钻头体的前端，并且
当R表示所述最大直径并且r表示所述截面中的钻芯厚度时，所述钻头体满足0.1R≤r≤0.5R的关系。
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