JP5257793B2 - Drill and its manufacturing method - Google Patents

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Description

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、耐摩耗性に優れるドリルに関するものである。   The present invention relates to a small-diameter drill made of a WC—Co-base cemented carbide and a method for producing the same. In particular, the present invention relates to a drill having excellent wear resistance.

従来、穴あけ加工には、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あけ加工には、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。   Conventionally, drilling made of a WC-Co based cemented carbide in which WC (tungsten carbide) is the main hard phase and this hard phase is bonded with a bonding phase such as Co (cobalt) is used for drilling (for example, Patent Document 1). In particular, for drilling a printed circuit board or the like, a drill having a small diameter (hereinafter referred to as a micro drill) having a drill diameter of 0.5 mm (500 μm) or less is used.

特開2006-167856号公報JP 2006-167856 A

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あ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(難削材)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、耐摩耗性に劣ることが挙げられる。   In recent years, the cutting environment has become increasingly severe. In the micro drill used for drilling the printed circuit board, the number of processes to be processed at a time by laminating a plurality of substrates is increased, or a material that is difficult to cut (hard-to-cut material) is used as a constituent material of the printed circuit board. , Increase the number of holes drilled in one micro drill, and so on. However, conventional micro drills cannot sufficiently meet the above requirements. One reason for this is that conventional micro drills have poor wear resistance.

例えば、WCの粒成長の抑制効果を有する元素を添加した超硬合金とし、WCの平均粒径を0.5μm未満といった非常に微粒にすることで、耐摩耗性を向上することが考えられる。しかし、超硬合金中のWCの粒径が微細過ぎることで、切削加工時に耐摩耗性に劣るCoが摩耗により脱落する際に、WC粒子も脱落し易くなり、耐摩耗性の向上効果を十分に得ることが難しい。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の摩耗が著しい。   For example, it is conceivable to improve the wear resistance by making a cemented carbide added with an element having an effect of suppressing grain growth of WC and making the average grain size of WC very small such as less than 0.5 μm. However, since the particle size of WC in the cemented carbide is too fine, when Co, which is inferior in wear resistance at the time of cutting, falls off due to wear, the WC particles also easily fall off, and the effect of improving wear resistance is sufficient. Difficult to get to. In particular, when the workpiece (work material) is made of a difficult-to-cut material, the wear of Co having a low hardness is significant.

また、上記粒成長抑制効果を有する元素を単に増加させた場合、超硬合金自体の硬度が高くなり、チッピングが生じ易くなる。   Moreover, when the element which has the said grain growth inhibitory effect is only increased, the hardness of cemented carbide itself will become high and it will become easy to produce chipping.

一方、特許文献1では、ドリル表面の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、折損し易くなり、耐摩耗性を向上することが難しい、との知見を得た。   On the other hand, Patent Document 1 proposes reducing cutting resistance by removing Co on the drill surface. However, as a result of investigation by the present inventors, in the case of a micro drill, if Co is excessively dropped as described in Patent Document 1, it is easy to break and it is difficult to improve wear resistance. Obtained knowledge.

そこで、本発明の目的の一つは、耐摩耗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。   Accordingly, one of the objects of the present invention is to provide a small-diameter drill excellent in wear resistance and a method for manufacturing the same.

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、特に耐摩耗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。   The present inventors have found that, in a small-diameter drill made of a cemented carbide, by specifying the extent and area where Co is reduced on the drill surface, it is particularly effective in improving wear resistance. As a result, the present invention has been completed.

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50%以上80%未満であり、Co低減層の厚さが10μm未満であることを特徴とする。   The drill of the present invention relates to a drill made of a cemented carbide mainly composed of WC and Co. This drill has a blade diameter of 0.5 mm or less, and is provided with a Co reducing layer at least on the surface side of the blade groove portion and an inner peripheral portion on the inside thereof. When the Co content in the inner peripheral portion is Co (i) (mass%) and the Co content in the Co reduced layer is Co (o) (mass%), the ratio of both Co (o) / Co ( i) is 50% or more and less than 80%, and the thickness of the Co reducing layer is less than 10 μm.

この構成によれば、ドリルの表面部の極薄い領域に、Co含有量が適度に低減されたCo低減層を形成することで、高い耐摩耗性を有するドリルとすることができる。   According to this structure, it can be set as the drill which has high abrasion resistance by forming the Co reduction layer in which Co content was reduced moderately in the very thin area | region of the surface part of a drill.

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。   As one form of the drill of this invention, it is mentioned that the composition distribution of the said inner peripheral part of the drill radial direction is made substantially uniform.

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。   According to this configuration, since the composition distribution in the drill radial direction of the inner peripheral part, particularly the distribution of Co content, is substantially uniform, the composition greatly changes in the radial direction of the inner peripheral part that occupies most of the drill. There is no place, and the strength of the entire drill can be stabilized.

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4%以上7%未満とすることが挙げられる。   As one form of the drill of the present invention, the cemented carbide contains Cr, and the ratio of Cr content (mass%) to Co content (mass%) in the cemented carbide is 4% or more. It may be less than 7%.

この構成により、超硬合金の耐食性を適度に調整し、酸によりドリルの表面部からCoの除去を行う際に、Coの除去量を調整しやすくできる。   With this configuration, the corrosion resistance of the cemented carbide can be appropriately adjusted, and the amount of Co removed can be easily adjusted when removing Co from the surface portion of the drill with an acid.

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。   As an embodiment of the drill of the present invention, the average particle diameter of WC in the cemented carbide may be 0.5 μm or more and 1.5 μm or less.

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、耐摩耗性の高いドリルとすることができる。   According to this structure, it can be set as a drill with high abrasion resistance by comprising a drill with the cemented carbide alloy with a fine hard phase.

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50%以上80%未満であり、厚さが10μm未満である。
On the other hand, the manufacturing method of the drill of this invention is characterized by including the following processes.
A process of preparing a drill material made of a cemented carbide containing WC and Co as the main component and having a blade diameter of 0.5 mm or less.
A step of immersing at least a blade groove portion of this material in an acid to form a Co reducing layer on the surface side of the blade groove portion.
In this Co-reduced layer, the Co content in the Co-reduced layer is Co (o) (mass%), and the Co content in the inner periphery inside the Co-reduced layer is Co (i) (mass%). When the ratio Co (o) / Co (i) is 50% or more and less than 80%, the thickness is less than 10 μm.

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。   According to this structure, the drill of this invention can be manufactured by the simple method of immersing the raw material of a drill in an acid.

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。   As one form of the manufacturing method of the drill of this invention, it is mentioned that the said acid is a weak acid of pH 4-6.

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。   If a weak acid having a pH of 4 to 6 is used, excessive removal of Co from the surface portion of the drill can be suppressed, and the amount of Co removal in the Co reduction layer can be easily adjusted. Specific examples of weak acids include tartaric acid, citric acid, glutaric acid and the like.

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、耐摩耗性を向上させることができる。   The drill of the present invention can improve wear resistance by providing an extremely thin Co reducing layer on the surface portion.

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。   Moreover, the manufacturing method of the drill of this invention can manufacture the drill of this invention easily.

実施形態に係る本発明のドリルを示す側面図である。It is a side view showing a drill of the present invention concerning an embodiment. 実施例A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。2 is a graph showing a composition distribution obtained by performing a line analysis on the cross section of Example A with EDX.

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

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。   The drill of the present invention is a drill with a predetermined small diameter composed of a WC-Co based cemented carbide. For example, as shown in FIG. 1, the drill 1 includes a blade groove portion 10 on the distal end side of the shank portion 12. The blade groove portion 10 is a portion having a spiral flute. A Co reducing layer is formed on the surface side of the blade groove portion 10, and an inner peripheral portion is provided on the inner side. Then, it is a feature of the drill of the present invention that the ratio of the Co content in the Co reducing layer and the inner peripheral portion and the thickness of the Co reducing layer are specified. Hereinafter, the constituent requirements of the drill of the present invention will be described in more detail, and the manufacturing method of the drill will also be described.

[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で耐摩耗性を向上でき、さらにはチッピングの抑制にも効果的である。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、耐摩耗性の向上効果が高いと考えられる。
[drill]
<Type of drill>
<Blade diameter>
The blade diameter D (see FIG. 1) of the drill of the present invention is 0.5 mm or less. That is, a drill generally called a micro drill is an object of the present invention. In such a small-diameter drill, even if the Co-reducing layer described later is extremely thin, the presence of the Co-reducing layer greatly affects the cutting characteristics of the drill. For this reason, in such a small-diameter drill, by providing a predetermined Co-reducing layer, the wear resistance can be improved, and further, it is effective for suppressing chipping. The diameter of the drill may be, for example, 300 μm or less. In particular, it is considered that the effect of improving the wear resistance is high in a drill having a blade diameter of 100 μm or less in which the presence of the Co-reducing layer greatly affects the cutting characteristics.

《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。
《Blade shape》
The cutting edge shape of the drill is not particularly limited, and may be either a straight type or an undercut type. FIG. 1 shows an undercut type drill.

<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、50%以上80%未満である。この比率Co(o)/Co(i)を50%以上とすることで、Co低減層における過剰なCoの脱落を回避し、Coを含む結合相にてWCを適切に保持することで、耐摩耗性の改善効果を得ることができる。また、この比率Co(o)/Co(i)を80%未満とすることで、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。加えて、ドリルの最表面にCoが相対的に少量しか存在しないことにより、耐摩耗性を向上することができ、ドリルの偏摩耗も抑制できる。より好ましいCo(o)/Co(i)の下限値は60%以上である。
<Co reduction layer and inner circumference>
《Co content ratio》
When the Co content in the Co reduced layer is Co (o) (mass%) and the Co content in the inner periphery is Co (i) (mass%), the ratio Co (o) / Co (i) is 50% or more and less than 80%. By setting this ratio Co (o) / Co (i) to 50% or more, it is possible to avoid excessive Co detachment in the Co-reduced layer, and to appropriately retain WC in the binder phase containing Co, thereby improving resistance. An effect of improving wearability can be obtained. Further, by making this ratio Co (o) / Co (i) less than 80%, it is possible to expose a part of the WC particles of the hard phase from the binder phase mainly containing Co, and to improve the machinability. it can. In addition, since a relatively small amount of Co is present on the outermost surface of the drill, wear resistance can be improved and uneven wear of the drill can be suppressed. A more preferable lower limit of Co (o) / Co (i) is 60% or more.

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。   The measurement of the Co content in the Co reduced layer and the inner periphery can be performed by EDX surface analysis. More specifically, the Co content of the Co reduced layer may be determined by performing EDX analysis by irradiating an electron beam from the outer peripheral surface of the drill, and obtaining the Co content of the Co reduced layer from the result. In addition, the Co content of the inner peripheral portion may be obtained by forming a cross section of the drill, irradiating the central portion of the drill in this cross section with an electron beam, and determining the Co content of the inner peripheral portion from the analysis result. . The Co content in the inner peripheral portion may be obtained from any position as long as it is a place other than the Co reducing layer.

《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、切削時のCoの摩耗に伴う硬質相粒子の脱落を抑制し、ドリルの耐摩耗性を向上できると共に、ドリルの靭性も確保することができる。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。
《Co reduction layer thickness》
The thickness of the Co reducing layer is less than 10 μm. By using such a thin Co-reducing layer, it is possible to suppress the falling of the hard phase particles accompanying the wear of Co during cutting, to improve the wear resistance of the drill and to ensure the toughness of the drill. A more preferable thickness of the Co reducing layer is 5 μm or less, and a more preferable thickness of the Co reducing layer is 3 μm or less.

このCo低減の厚みは、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。 The thickness of the Co reduced layer is estimated using the analysis result by EDX. In general, in the analysis by EDX, the penetration depth of the electron beam into the sample is about 0.5 to 3.0 μm although it depends on the acceleration voltage. Moreover, as shown in the Example mentioned later, when the cross-section of the drill was subjected to line analysis in the radial direction by EDX, no significant difference in Co content was observed between the surface side and the inner peripheral side of the drill. On the other hand, there was clearly a difference in Co content between the surface analysis in which the electron beam was irradiated from the outer peripheral surface of the drill and the surface analysis in which the electron beam was irradiated to the center of the drill cross section. Presuming from these results, the thickness of the Co-reducing layer is at most 10 μm, probably 5 μm or less, and further 3 μm or less.

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。   The thickness of the Co reducing layer may be less than 10 μm regardless of the blade diameter as long as it is a drill having the above-described blade diameter. However, if the blade diameter is reduced, it is considered that the effect of the Co reducing layer on the cutting characteristics of the drill is increased. Therefore, when the blade diameter is small, the thickness of the Co reducing layer may be reduced.

《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、ドリルの耐摩耗性を改善できる。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。
《Co reduction layer formation region》
The region where the Co reduction layer is formed is at least the entire blade groove. That is, the Co reducing layer is formed on the entire circumference from the root side (shank side) of the blade groove to the chisel edge at the tip. This blade groove part is a part directly involved in cutting, and the wear resistance of the drill can be improved by providing a Co reducing layer in the blade groove part. Note that the formation of the Co reducing layer in the shank portion does not directly affect the cutting characteristics, but the Co reducing layer may be formed on the surface side of the shank portion. As will be described later, considering the industrial productivity of the drill, the formation of the Co reduced layer is performed by immersing the entire drill material including not only the blade groove part but also the shank part in acid. In particular, a Co reducing layer is also formed in the shank portion.

《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すると考えられる。
《Composition distribution of inner circumference》
The composition distribution of the inner peripheral part is usually substantially uniform over the radial direction of the drill. That is, when surface analysis is performed by EDX on a plurality of locations arranged in the radial direction of the cross section of the drill, no significant difference is found in the composition at each analysis location. In other words, only the Co reduced layer has a relatively low Co content, and the portions other than the Co reduced layer have a substantially uniform composition. By providing such an inner peripheral portion, it is considered that the strength of the entire drill is stabilized.

<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。
<Composition of drill material>
The constituent material of this drill is a WC-Co based cemented carbide. For example, a drill is made of a cemented carbide made of a predetermined amount of Co and the balance of WC and inevitable impurities. Further, it may contain other additive elements such as Cr and V.

《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が脱落して耐摩耗性の向上効果が小さい。逆に、平均粒度が1.5μm超であると、微細な硬質相を用いたことによる耐摩耗性の向上効果がやはり小さい上、粗大なWCが折損の起点になる可能性がある。より好ましいWCの平均粒径は、0.7μm以上、1.2μm以下である。
《WC》
WC occupies the constituent materials in the cemented carbide other than Co described below (the sum of Co and additive elements when there is an additive element). The average particle diameter of the WC is preferably 0.5 μm or more and 1.5 μm or less. If the average particle size is too small, less than 0.5 μm, the holding power of WC against Co is small, and the effect of improving wear resistance is small due to WC falling off during cutting. On the other hand, if the average particle size exceeds 1.5 μm, the effect of improving the wear resistance by using the fine hard phase is still small, and coarse WC may be the starting point of breakage. A more preferable average particle diameter of WC is 0.7 μm or more and 1.2 μm or less.

《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に効果的である。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、耐摩耗性に優れ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。
《Co》
The Co content is preferably 5 to 12% by mass. Containing 5% by mass or more of Co is effective in increasing drill toughness and suppressing chipping and breakage. Further, by containing Co of 12% by mass or less, a WC content can be relatively increased, and a drill having excellent wear resistance can be obtained. A more preferable Co content is 6.0% by mass or more and 8.0% by mass or less.

《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。
《Cr》
The cemented carbide constituting the drill preferably contains Cr. By containing a predetermined amount of Cr in the cemented carbide, it is possible to impart moderate corrosion resistance to the cemented carbide and facilitate the formation of the Co reduced layer. As will be described later, the Co reduced layer is formed by immersing a cemented carbide drill material in an acid. At this time, by adding appropriate corrosion resistance to the cemented carbide by adding Cr, excessive corrosion of the binder phase by the acid can be suppressed, and the Co-reducing layer defined by the present invention can be easily formed. Cr also effectively suppresses the growth of WC grains, reduces the generation of coarse WC, and stabilizes the manufacture of cemented carbides in which fine and uniform WC is uniformly dispersed. Contribute.

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4%以上7%未満となるようにすることが好適である。この比率が4%未満では、超硬合金の耐食性を向上させる効果が少なく、逆に7%以上になると、耐食効果が高いため、比率Co(o)/Co(i)が適正な範囲のCo低減層を形成しにくい。また、比率Cr/Coが4%以上7%未満であれば、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。 The Cr content is preferably such that the ratio Cr / Co of Cr content (mass%) to Co content (mass%) in the cemented carbide is 4% or more and less than 7%. If this ratio is less than 4%, the effect of improving the corrosion resistance of the cemented carbide is small. Conversely, if it exceeds 7%, the corrosion resistance is high, so the ratio Co (o) / Co (i) is within the appropriate range of Co. It is difficult to form a reduction layer. Further, if the ratio Cr / Co is 4% or more and less than 7%, the effect of suppressing grain growth of WC can be obtained. Note that Cr can be contained in the cemented carbide by using, for example, Cr 3 C 2 powder as a raw material powder. And as content with respect to the cemented carbide of Cr, about 0.3-0.8 mass% is suitable.

《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。
《V》
The cemented carbide constituting the drill of the present invention may further contain V in addition to Cr. V, like Cr, is highly effective in suppressing grain growth of WC, and by containing both Cr and V, grain growth of WC can be more effectively suppressed. The V content is preferably such that the total content of Cr and V in the cemented carbide is about 0.3 to 0.8 mass%. Below the lower limit, it is difficult to impart adequate corrosion resistance and grain growth suppressing effect to the cemented carbide, and it is difficult to form a Co-reducing layer with a ratio Co (o) / Co (i) in an appropriate range. On the other hand, if the upper limit is exceeded, V tends to precipitate as carbide, the hardness of the cemented carbide increases, and chipping tends to occur. V can be contained in the cemented carbide by using, for example, VC powder as a raw material powder. The content of the VC powder in the raw material powder or the content of V in the cemented carbide is preferably about 0 (including 0) to 0.3% by mass.

[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。
[Drill manufacturing method]
The manufacturing method of this drill has a preparation process of the drill raw material which has a blade groove part, and an immersion process which immerses this raw material in an acid and forms a Co reduction layer.

<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。
<Preparation of material>
Preparation of the material should just prepare the material of the drill which has a blade groove part. When producing this material, it is usually manufactured by the steps of raw material preparation → mixing and crushing of raw materials → drying → molding → sintering → processing.

《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。
<Preparation of raw material powder>
As the raw material powder, it is preferable to use a fine powder so that the particle diameter after sintering becomes a predetermined fine particle. WC is preferably WC powder having an average particle size smaller than the average particle size of WC in the sintered body. For example, WC powder having an average particle size of about 0.2 μm to 1.0 μm can be suitably used. Co is preferably used as fine as WC powder so that Co can be easily mixed with WC powder. Specifically, Co powder having an average particle size of 0.2 μm or more and 0.6 μm or less is preferable. If it is less than 0.2 μm, Co is easy to re-aggregate because Co is too small, and Co is not uniformly dispersed. As a result, sinterability decreases and sintering temperature increases due to decrease in sinterability. It is difficult to obtain a uniform particle size distribution by promoting grain growth. If it exceeds 0.6 μm, it is difficult to uniformly mix with the fine WC powder, and this causes a non-uniform presence of Co. In addition, Cr or V may be Cr 3 C 2 or VC powder as raw material powder.

《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。
<Mixing and grinding of raw material powder>
For mixing and crushing the raw material powder, mixing and crushing are performed by a crushing and dispersing machine having rotating blades such as an attritor, a ball mill, and a bead mill. In general, when the entire mixing and pulverization process is performed at high speed, Co agglomerates, the dispersion state becomes worse, and WC tends to grow, which may lead to uneven structure. On the other hand, if the mixing and pulverization process is performed at a low speed, the pulverization and mixing may be insufficient and the structure may become non-uniform.

《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分以上、120分以下での真空焼結、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。
<< Drying / Molding / Sintering / Processing >>
Drying, molding, sintering / processing, etc. can use conditions comparable to general conditions. For example, the molding is performed by pressurizing the dried raw material powder to form a round bar having a predetermined outer diameter. Examples of the sintering conditions include sintering temperature: 1360 to 1450 ° C., sintering time: 30 minutes or more and 120 minutes or less, vacuum sintering, Ar atmosphere sintering, or CO atmosphere sintering. It is preferable to perform HIP after this sintering. By performing HIP, the fine nests (pores) remaining in the sintered cemented carbide can be eliminated, and a dense cemented carbide can be obtained. Further, the obtained sintered material is processed into a drill shape by processing.

<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。
<Immersion of material in acid>
A predetermined Co reduction layer is formed by immersing the drill material in the acid. Adjustment of the Co content in the Co-reducing layer can be realized mainly by adjusting “acid type”, “acid temperature”, and “immersion time”. In addition, as described above, the adjustment of the Co content may include changing the Cr content.

《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、4〜6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。
<Types of acids>
As the acid for forming the Co reducing layer, weak acids such as tartaric acid, citric acid and glutaric acid are suitable. These are weak acids and can suppress excessive removal of Co from the cemented carbide. The index of acid strength is pH, but preferred pH of the acid used in the production method of the present invention is about 4-6. If the pH is lower than this lower limit, Co tends to be excessively removed. If the pH is higher than the upper limit, a Co reduced layer with an appropriate Co content cannot be formed or a Co reduced layer is formed. It is easy to cause troubles such as taking time.

《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。
《Acid temperature》
The acid temperature generally tends to promote the reduction of Co from the cemented carbide as the temperature increases. For simplicity, it is possible to immerse the material in an acid at room temperature, but considering the productivity, it is preferable to heat the acid to some extent. For example, use of an acid heated to about 40 to 45 ° C can be mentioned.

《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。
《Immersion time》
In general, the time for immersing the drill material in the acid tends to promote the reduction of Co from the cemented carbide as the length increases. Considering the productivity of the drill, the immersion time is preferably about 5 minutes or less, and more preferably 3 minutes or less.

《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。
《Immersion range》
The immersion range of the drill material is at least the region of the blade groove. By immersing the blade groove in an acid, a Co reduced layer can be formed over the entire surface. Of course, the entire drill material may be immersed in an acid, and the Co reducing layer may be formed on the entire surface of the drill including the shank portion. In consideration of the productivity of the drill, it is easier to immerse the whole in the acid than to immerse only a specific portion of the material in the acid.

<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。
<Others>
In addition, washing with water can be mentioned as a subsequent process of the dipping process. By washing with water, the acid attached to the material is removed. Thereby, further removal of Co is suppressed.

[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。
[Test Example 1]
A predetermined raw material powder was prepared to produce a drill material made of cemented carbide, and the obtained material was immersed in an acid under different conditions to produce a plurality of types of micro drills. And while analyzing the composition in the surface and inside of this drill, the drilling test was done with this drill and cutting evaluation was performed.

<ドリル素材の作製条件>
Co粉末:6質量%、及び残部が実質的にWC粉末からなり、必要に応じてさらにCr3C2粉末:0.3〜0.7質量%、VC粉末:0.15質量%を含有する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。Cr3C2粉末、VC粉末を用いた場合、各粉末の含有量は、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%となるようにした。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。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。
<Production conditions for drill material>
Co powder: 6% by mass, and the balance is substantially made of WC powder. If necessary, raw powder containing Cr 3 C 2 powder: 0.3-0.7% by mass, VC powder: 0.15% by mass is obtained with an attritor After mixing for 10 to 20 hours, the obtained mixed powder was dried and granulated with a spray dryer to prepare a granulated powder. When Cr 3 C 2 powder and VC powder were used, the content of each powder was such that the total content of Cr and V in the cemented carbide after sintering was 0.3 to 0.8 mass%. The obtained granulated powder was put into a mold and pressed to form a round bar-shaped molded body. The obtained molded body is placed in a sintering furnace and sintered in a vacuum at 1360 to 1450 ° C. for 2 hours. Further, the obtained sintered body was subjected to HIP in an Ar atmosphere at 1400 ° C. and 10 atm (about 10 MPa) to obtain a cemented carbide round bar. Then, a predetermined flute processing was performed on this round bar, and a drill material having a blade diameter of 0.2 mm and a shank diameter of 3 mm was manufactured.

<酸洗い条件>
続いて、この素材の全体を酸に浸漬して、素材の表面側にCoが低減されたCo低減層を形成する。具体的な酸洗い条件は、表1に示す通りである。また、酸の温度は、いずれも45℃とした。
<Pickling conditions>
Subsequently, the entire material is immersed in an acid to form a Co reduced layer in which Co is reduced on the surface side of the material. Specific pickling conditions are as shown in Table 1. The acid temperature was 45 ° C. for all.

<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粉末の含有量から求めた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。
<Composition analysis conditions>
The composition analysis of the obtained drill is a surface analysis by EDX. Specifically, the outer peripheral surface of the drill is irradiated with an electron beam, the composition of the irradiated region is analyzed, and further, the central portion (inner peripheral portion) of the cross section of the drill is irradiated with the electron beam. Analyze the composition. From the former, the Co content (Co (o)) of the Co-reducing layer can be detected, and from the latter, the Co content (Co (i)) in the inner periphery can be detected. Then, the ratio Co (o) / Co (i) between them was obtained by calculation. In addition, the content of Co in the entire drill (content of Co powder as raw material powder) and the content of Cr in the entire drill (content of Cr obtained from the content of Cr 3 C 2 powder as raw material powder) From this, the ratio of both contents (Cr / Co) was also determined. In addition, for reference, composition analysis was performed by linear analysis in the radial direction on the cross section of the drill.

<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)
加工穴数:3000穴
評価基準
摩耗面積比:ドリルの先端側から端面画像を取得し、この画像から、穴あけ試験開始前のドリルの輪郭から消失した領域と、穴あけ試験後に残存しているが表面部に摩耗が見られる領域との合計を摩耗面積とし、前記端面全体の面積に対する摩耗面積の比率を求める。
チッピング:刃溝部でのチッピングの有無を確認する。
<Drilling test conditions>
Work material: CCL (Copper clad laminate) 0.4mm thickness x 5 Rotation speed: 150000r.pm
Feed rate f: 5μm / rev.
Cutting oil: Not used (dry type)
Number of drilled holes: 3000 Evaluation criteria Wear area ratio: An end face image was acquired from the tip side of the drill. From this image, the area disappeared from the contour of the drill before the drilling test started, and the surface that remained after the drilling test The total of the area where wear is observed in the part is defined as the wear area, and the ratio of the wear area to the entire area of the end face is obtained.
Chipping: Check for chipping at the blade groove.

ドリルの諸条件を表1に、穴あけ試験結果を表2に示す。   Table 1 shows the drill conditions and Table 2 shows the drilling test results.

Figure 0005257793
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Figure 0005257793
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表1に示すように、実施例A〜Cは、酒石酸による酸洗いであり、浸漬時間に関わらず、いずれもCo低減層における比率Co(o)/Co(i)が50%以上80%未満の範囲に入っている。また、EDXにおける電子線の試料への浸透深さが3μm程度であることや、図2に示すように、実施例A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こと、さらには実施例B、C、比較例3も同様の傾向のグラフであったことを考慮すると、Co低減層の厚みはいずれも5μm未満であると推測される。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。   As shown in Table 1, Examples A to C are pickling with tartaric acid, and the ratio Co (o) / Co (i) in the Co reduced layer is 50% or more and less than 80% regardless of the immersion time. Is in the range. In addition, the penetration depth of the electron beam into the sample in EDX is about 3 μm, and as shown in FIG. 2, in the line analysis for Example A, the Co content of the drill is close to the inner periphery and the outer periphery of the drill. Considering that no significant difference was observed, and that Examples B and C and Comparative Example 3 also had similar tendency graphs, the thickness of the Co-reduced layer was estimated to be less than 5 μm. Is done. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the radial distance from the center of the drill, the vertical axis indicates the intensity of the detected characteristic X-ray, and the location where the tungsten waveform is greatly reduced near the right end of the graph is the material. The surface. From this graph, it is difficult to say that the Co content is significantly reduced in the region of 5 μm inside from the surface of the material compared to other regions.

一方、硝酸にて酸洗いを行った比較例1では、浸漬時間が各実施例よりも短いにも関わらず、Co低減層における比率Co(o)/Co(i)が小さかった。これは、強い酸により、素材表面のCoが過剰に除去されているためと考えられる。また、比較例1ではCo低減層の厚さも厚い。このCo低減層の厚さは、線分析の結果、ドリルの内周部と外周面近傍で、Co含有量に有意的な変位点が認められたことから求めている。さらに、Co低減層の厚みには大きなばらつきがあったことから、硝酸による酸洗いでは、Co低減量の安定したCo低減層を得ることが難しいことがわかる。   On the other hand, in Comparative Example 1 in which pickling with nitric acid was performed, the ratio Co (o) / Co (i) in the Co-reducing layer was small although the immersion time was shorter than in each Example. This is presumably because Co on the surface of the material is excessively removed by the strong acid. In Comparative Example 1, the Co reducing layer is also thick. The thickness of the Co-reducing layer is determined from the fact that significant displacement points were found in the Co content in the vicinity of the inner and outer peripheral surfaces of the drill as a result of line analysis. Furthermore, since the thickness of the Co reduction layer varied greatly, it can be seen that it is difficult to obtain a Co reduction layer with a stable Co reduction amount by pickling with nitric acid.

また、実施例A〜C及び比較例3を対比すると、比率Cr/Coが4.0〜7.0%未満程度の場合に比率Co(o)/Co(i)を50%以上80%未満にできていることがわかる。これは、Crの添加により超硬合金の耐食性が向上し、酸に浸漬した際、Co低減量が緩和されたためと推測される。例えば、比較例2では、ドリルの内周部と外周面近傍で線分析によるCo含有量の差異が認められず、Co低減層の厚さが薄いものの、比率Cr/Coが2.5%と低いため、比率Co(o)/Co(i)も50%未満である。   Further, when Examples A to C and Comparative Example 3 are compared, the ratio Co (o) / Co (i) is made 50% or more and less than 80% when the ratio Cr / Co is about 4.0 to less than 7.0%. I understand that. This is presumably because the addition of Cr improved the corrosion resistance of the cemented carbide and reduced the amount of Co reduction when immersed in acid. For example, in Comparative Example 2, there is no difference in the Co content by linear analysis between the inner periphery and the outer periphery of the drill, and the Co reduction layer is thin, but the ratio Cr / Co is as low as 2.5%. The ratio Co (o) / Co (i) is also less than 50%.

そして、これら各試料の穴あけ試験結果を見れば、各実施例はいずれも折損を生じることなく穴あけ加工が行え、摩耗面積比が低く、かつチッピングも生じていないことがわかる。一方、比率Co(o)/Co(i)が小さい比較例1、2は試験途中で折損してしまい、比率Co(o)/Co(i)が大きい比較例3はチッピングが認められた。   From the drilling test results of these samples, it can be seen that each example can be drilled without breakage, the wear area ratio is low, and no chipping occurs. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 having a small ratio Co (o) / Co (i) were broken during the test, and Comparative Example 3 having a large ratio Co (o) / Co (i) was found to have chipping.

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。   In addition, when the average particle diameter of WC was determined from the cross section of the drill of each sample, Examples A to C were all 0.5 μm or more and 1.5 μm or less. The average particle diameter was obtained by observing the polished cross section at a magnification of about 5000 times using an EBSD (Electron Back-Scatter Diffraction) method by FESEM (Field Emission Scanning Electron Microscope). More specifically, a plurality of arbitrary visual fields (for example, three visual fields) are selected with respect to the polished surface, and all the WC crystal grains existing in each visual field are classified by color (mapping) for each crystal orientation. To make it possible to visually grasp the crystal grain size. Image analysis is performed on the obtained mapping image, and the equivalent circle diameter of each particle area is obtained for all WCs present in a plurality of visual fields, and the equivalent circle diameter is defined as the WC particle diameter. Average the WC grain size to the average grain size of the cemented carbide.

[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摩耗面積比を求めた。各比率の求め方は試験例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3に示す。
[Test Example 2]
Next, a drill similar to that of Test Example 1 except for the composition of the cemented carbide was prepared to determine the ratio (Cr / Co) and ratio Co (o) / Co (i), and a similar cutting test was performed. The wear area ratio was determined. The method for obtaining each ratio is the same as in Test Example 1. In all samples, the average particle diameter of WC was 0.5 μm or more and 1.5 μm or less, and the pickling condition was pH 5 and immersed in tartaric acid at 45 ° C. for 1 minute. The thickness of the Co reducing layer of each sample is considered to be less than 5 μm. Table 3 shows the composition and test results of each drill.

Figure 0005257793
Figure 0005257793

表3から明らかなように、比率Co(o)/Co(i)が50%以上80%未満の場合に折損が生じることなく、かつ摩耗面積比も小さいことがわかる。また、比率Cr/Coは4%以上7%未満、特に4%以上6%未満が好ましいといえる。この比率が4%未満では、ドリル表面の摩耗が多く、折損しやすい。逆に、この比率が7%以上であると、ドリルの刃先の摩耗面積比が大きくなる傾向にある。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0.3質量%以上0.6質量%未満とすることが好ましいといえる。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。   As is apparent from Table 3, when the ratio Co (o) / Co (i) is 50% or more and less than 80%, no breakage occurs and the wear area ratio is small. Further, the ratio Cr / Co is preferably 4% or more and less than 7%, particularly preferably 4% or more and less than 6%. When this ratio is less than 4%, wear on the drill surface is large and breakage tends to occur. On the contrary, when this ratio is 7% or more, the wear area ratio of the cutting edge of the drill tends to increase. Furthermore, it can be said that the total content of Cr and V in the cemented carbide after sintering is preferably 0.3 to 0.8% by mass, particularly preferably 0.3% by mass or more and less than 0.6% by mass. In addition, similar results can be expected for weak acids such as citric acid and glutaric acid.

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。   The above-described embodiment can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention, and is not limited to the above-described configuration. For example, the composition of the cemented carbide, the average particle diameter of the raw material powder, and the like can be changed as appropriate, and a coating layer such as various ceramics may be formed on the surface of the drill.

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。   The drill of the present invention can be suitably used for drilling a printed circuit board.

1 ドリル
10 刃溝部
12 シャンク部
1 Drill
10 Blade groove
12 Shank

Claims (6)

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全体の表面側に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64%以上80%未満であり、
Co低減層の厚さが3μm以下(0μmを除く)であることを特徴とするドリル。
A drill made of a cemented carbide mainly composed of WC and Co,
Have a blade diameter of 0.5 mm or less,
A Co reducing layer is provided on the surface side of at least the entire blade groove portion of the drill, and an inner peripheral portion is provided on the inside thereof.
When the Co content in this Co-reduced layer is Co (o) (mass%) and the Co content in the inner periphery is Co (i) (mass%), the ratio of both Co (o) / Co (i) Is 64% or more and less than 80%,
A drill characterized in that the Co reducing layer has a thickness of 3 μm or less (excluding 0 μm) .
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。   2. The drill according to claim 1, wherein a composition distribution in a drill radial direction of the inner peripheral portion is substantially uniform. 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4%以上7%未満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。
The cemented carbide contains Cr,
3. The drill according to claim 1, wherein a ratio Cr / Co of Cr content (mass%) to Co content (mass%) in the cemented carbide is 4% or more and less than 7%.
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1〜3のいずれか1項に記載のドリル。   The drill according to any one of claims 1 to 3, wherein an average particle diameter of WC in the cemented carbide is 0.5 µm or more and 1.5 µm or less. 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全体を酸に浸漬して、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64%以上80%未満であり、
厚さが3μm以下(0μmを除く)であることを特徴とするドリルの製造方法。
A process of preparing a drill material made of a cemented carbide mainly composed of WC and Co and having a blade diameter of 0.5 mm or less;
Immersing at least the entire blade groove portion of this material in an acid, and forming a Co reducing layer on the surface side of the blade groove portion,
The Co reducing layer is
When the Co content in the Co reduced layer is Co (o) (mass%) and the Co content in the inner peripheral part inside the Co reduced layer is Co (i) (mass%), the ratio of both Co (o ) / Co (i) is 64% or more and less than 80%,
A method for manufacturing a drill, characterized in that the thickness is 3 μm or less (excluding 0 μm) .
前記酸がpH4〜6の弱酸であることを特徴とする請求項5に記載のドリルの製造方法。   6. The drill manufacturing method according to claim 5, wherein the acid is a weak acid having a pH of 4 to 6.
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