JPS62142704A - プリント基板用ドリル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は硬質な頭部を有する複合焼結材料に関する。

更に詳細には本発明は、ダイヤモンド焼結体或いは高圧
相窒化硼素焼結体の如き硬質な頭部と、該頭部と一体に
構成される超硬合金からなる支持部とを具備する小断面
の複合焼結材料に関する。

このような本発明の対象となる小断面の複合焼結材料は
、高性能な小径ドリルの素材或いはドツトプリンタのヘ
ッド部として用いることができる。

従来の技術 超硬合金よりなるドリルが金属、非金属材料の穴あけ用
に多用されている。特に近年急激に需要が伸びているプ
リント基板の穴あけには直径１ｍｍ前後或いはこれより
細い超硬合金製ドリルが使われている。プリント基板の
集積度は今後も上昇すると予想され、それに伴ないより
細径のドリルの使用割合が増えていくと考えられる。

一方、プリント基板には各種の材料が使われているが、
主として用いられているのはガラス繊維にエポキシ樹脂
を含浸させた強化樹脂で、一般にガラエポ基板と称され
ている。

このようなプリント基板の穴あけは剛性の高いドリルで
通常回転数５〜６万ｒｐｍの条件で行われているが、基
板に含まれるガラス繊維は超硬工具を非常に早く摩耗さ
せ、一般的に３０００〜５０００ヒツト（ヒツトとは穴
あけ回数のこと）で超硬ドリルは寿命となる。こうした
ドリル盤には自動工具交換装置がついており、寿命とな
ったドリルは自動的に交換される。しかしながら、上述
のようにプリント基板の集積度が高まるにつれ、生産効
率向上のためにはこの自動工具交換のための時間も問題
であり、ドリル寿命をのばして工具交換回数すなわち交
換時間を減少させるたいという要求が強い。

プリント基板の特性からみると、更に耐熱性等を向上さ
せて高機能化を計りたいという要求も強く、このような
基板材料は実際に製造可能であるが、一般にこのような
高機能材料は難削で、従来の超硬質ドリルでは非常に短
寿命となってしまい、このためこの種の基板材料の実用
化が出来ないのが実情である。

更に、通常のガラエポ基板に対しても更に高能率の穴あ
けを行うため穴あけドリルの回転数の上昇が望まれてい
るが、これも従来の超硬合金製ドリルでは切削速度の上
昇と共に急激に寿命が低下してしまうのでドリル回転数
上昇による高能率化を達成できない。

一方、近年使用量が急激に増加しつつある焼結ダイヤモ
ンド工具は超硬工具に対して飛躍的に硬度が高く、耐摩
耗性がすぐれており、上記強化樹脂などの切削に於いて
は非常な高性能を発揮する。

ところが第１図に示すように、現在市販されている焼結
ダイヤモンド素材は焼結ダイヤモンド層１１が超硬合金
の支持部１２に１４の部分で貼り合わされた形状のもの
である。

この複合焼結体１３を使用してドリルを作製する場合に
は第２図に示すようにシャンク１５の先端部に複合焼結
体１３を何らかの方法により固着させて作らざるを得な
い。

ところが例えばプリント基板用に使われるドリルの径は
一般に１ｍｍ程度より細く、場合によっては０．１ｍｍ
位であり、このような小径のものではシャンク１５と余
程強力な接合強度をもたせないと接合後の刃先研削加工
で接合部１６からはずれてしまい、良好なドリルが製造
できない。特に焼結ダイヤモンドは難研削であり、研削
抵抗が高く、通常の銀ロウ付は程度の強度では強度不足
である。接合伸度の高い接合方法として例えば電子ビー
ム溶接が考えられるが、電子ビーム溶接を実施するとな
ると、ドリルの製造工程が複雑且つ原価が高くなり、高
性能ドリルの需要の近年の急激な増加に対応できなかっ
た。

一方、支持部について説明すると特に小径の製品の場合
には支持部の強度は非常に重要である。

前に述べたようにプリント基板の集積度は近年上がって
来ており、将来盤々この現象は加速されると考えてよい
。すなわちスルー・ホール・メッキされる孔の径はどん
どん小径へ移行する。今後プリント基板の製造にＱ、１
ｍｍφとか０．３ｍｍφの小径のドリルの使用量は増大
する。このとき特に問題となるのはドリルの折損であり
、刃先の摩耗で寿命となる前に折損してしまっては高価
な焼結ダイヤモンドドリルを使用する意味がなくなる。

折損をさけるために軟い材料や剛性の低い材料で支持部
を製造すると屈曲し易くなり真直な穴があかないという
問題がある。又切粉による支持部の摩耗の問題も生ずる
。

発明が解決しようとする問題点 本発明は、上記従来技術の問題を解決することを目的と
し、更に詳細には、硬質な頭部と強度および抗折力の高
い支持部とを有する小径の複合焼結材料を提供し、これ
より切削性、耐摩耗性および剛性が優れ且つ長寿命のド
リル等を容易に製造可能とすることを目的とする。

更に本発明の目的は、ガラエポ基板の如き難削性の基板
の穴あけを容易且つ高性能で実現する、長寿命のドリル
を低価格で提供することにある。

更に、本発明の目的は、ドツトプリンタのヘッドの如き
超硬質の先端部を必要とする細長の部材を容易に製造し
得る中間製品としての小径の複合焼結材料を提供するこ
とにある。

更に詳細には、本発明の目的は、本出願人による特願昭
５９−４２０２１８号に開示した複合焼結材料の支持部
の耐摩耗性および剛性を改善することにある。

問題点を解決する手段 上記の目的を達成するため、本発明に従い、ダイヤモン
ド粉末または高圧相窒化硼素粉末のいずれか一方または
双方を５０％以上含有する硬質焼結部と、その１端部で
該硬質焼結部と接合している支持部とを具備する複合焼
結材料であって、該硬質焼結部と該支持部との接合は該
硬質焼結部の焼結過程で形成されたものであり；更に、
該複合焼結材料の直径あるいは相当直径は３ｍｍ以下で
あり； 該硬質焼結部の軸方向長さが０．３〜２ｍｍであり；該
支持部の軸方向長さが該硬質焼結部の軸方向長さの５倍
以上であり； 該支持部はＷＣを主成分とした炭化物を硬化された鋼で
結合した超硬合金からなり、結合金属量が１５重量％以
上であることを特徴とする硬質な頭部を有する複合焼結
材料が提供される。

ダイヤモンド粉末または高圧相窒化硼素粉末の平均粒度
は好ましくは３０μｍ以下であり、この範囲の粒度のダ
イヤモンドまたは高圧相窒化硼素焼結体で耐摩耗性およ
び剛性に優れた複合焼結材料が得られる。

ただし、ダイヤモンド粉末を使用して切削工具のチップ
を作製するときは、平均粒度が１０μｍを越えるダイヤ
モンド粉末を原料として使用すると、この複合焼結材料
を加工して得た切削工具の切刃が鋭利に成形できず、こ
のため高性能とならないので、硬質焼結部は１０μｍ以
下のダイヤモンドまたは高圧相窒化硼素からなるのが好
ましい。

硬質焼結部がダイヤモンド粉末を主成分として焼結され
たものであるときは、ダイヤモンド粉末単独、或いは７
０％以上のダイヤモンドを含み、残部がＦｅ、　Ｃｏま
たはＮｉを主成分とする結合材により焼結したものであ
る。このような硬質焼結部の好ましい例としては、７０
％以上のダイヤモンドとｌｌＩｃ−５〜１５％Ｃｏとの
焼結体がある。

尚、硬質焼結部の材料としてダイヤモンド単独の粉末を
使用する場合は、硬質焼結部の焼結時に支持部材料中の
結合材成分もしくはダイヤモンド粉末に隣接しておいた
溶浸材が硬質焼結部材料扮束中に溶浸することによって
硬質焼結部の焼結が達成される。

硬質焼結部が高圧相窒化硼素粉末を主成分とする場合は
、高圧相窒化硼素粉末単独、或いは５０％以上の高圧相
窒化硼素に４ａ、　５ａ、　６ａ族元素の炭化物、窒化
物、炭窒化物及びアルミニウムおよび／またはシリコン
を結合材として添加して焼結したものがある。なお、高
圧相窒化硼素単独の粉末はそれに隣接して置いた溶浸材
から溶浸されて焼結が達成される。ここで、高圧相窒化
硼素とは、立方晶型窒化硼素およびウルツ鉱型窒化硼素
を意味する。

次に支持部について説明すると、ＷＣを主成分とする超
硬合金は高い剛性のみならず高い耐摩耗性を有し、また
高い耐摩耗性を示す割りに強度の高い優れた工業材料で
あるため本発明に於いても支持部にはＷＣを主成分とす
る超硬合金を採用した。

鋼切削用の超硬合金に含まれているＴｉＣやＴａＣは本
発明の支持部の場合には耐摩耗性の向上には役立たずむ
しろ強度を低下するので有効でない。

しかし焼結時にＷＣの粒成長を抑制するに有効な数％以
下程度の少量のＴａ　Ｃ、Ｃｒ＋　Ｃ２やＶＣは特に微
細なＷＣを主成分とする超硬合金を得るのに有効である
。また結合金属としてＣｏが最も好ましく、Ｎｉがそれ
に次いで好ましい。

本発明の好ましい態様に従うと、超硬合金中の炭化物の
粒度が３μｍ以下で、結合金属量が１５重量％以上であ
り、結合相の組成が４〜３０重潰％のＮｉを含み、必要
に応じて１〜２５重量％のＣｏ、　１〜１５重量％のＭ
ｏ、　１〜１０重量％のＣｒを含み残部Ｆｅからなる、
マルテンサイトとオーステナイトの混在組織である。

更に、本発明の１つの態様に従うと、硬質焼結部と支持
部とは、厚さ０．５ｍｍ以下の中間接合層を介して接合
されている。

中間接合層としては、７０％未満の高圧相窒化硼素と残
部が周期律表第４ａ族のＴ１、Ｚｒ、　Ｈｆの炭化物、
窒化物、炭窒化物あるいはホウ化物の１種もしくはこれ
らの混合物または相互固溶体化合物を主体としたものと
、これにＡ１および／またはＳｉを０．１重量％以上含
有するものが好ましい。

上記した如く、本発明に於いては硬質焼結部と支持部の
接合が硬質焼結部の焼結時に形成されることが肝要であ
る。このために、硬質焼結部のホットプレス（焼結処理
）時に硬質焼結部の材料粉末を支持部材料の上に配置し
てホットプレスを行うことが必要である。このとき、支
持部となる材料は、既に焼結済みの固形超硬合金であっ
てもよく、或いは超硬合金材料の粉末であってもよい。

次ぎに、本発明の複合焼結材料円柱体の寸法上の特徴を
説明する。

本発明の複合焼結材料の断面は３ｍｍ以下の直径あるい
は相当直径であることが必要である。３ｍｍを越える直
径の複合焼結材料はプリント基板の穴あけドリル用素材
としては不適格である。また研削して使用するにしても
研削代が大きくなり不経済である。ここで、相当直径と
は断面積の等しい円の直径に換算した値を意味する。

また、硬質焼結部の軸方向の長さは０．３〜２化の範囲
である。０．３ｍｍ未満では、ドリル先端部として使用
した場合には必要な切刃を形成できず、２ｍｍを越える
長さでは高価なダイヤモンド粉末等を多量に使用するこ
とになり不経済であり、また折損の危険が増加する。

更に、本発明の複合焼結材料の支持部の長さは硬質焼結
部の長さの５倍以上であることが必要である。ドリルを
作製する場合に、ドリルの刃先長さを確保し、末端をシ
ャンクに埋込む必要があるので、上記の通り、硬質焼結
部の長さの５倍以上の長さの支持部が必要となる。複合
焼結材料の断面形状としては円形が一般に望ましいが、
ドリルにしても平切りドリルもあり、必ずしも円形にこ
だわらなく、角形であってもよい。これは製造上の難易
や最終製品の形状によって決められる。

九月 本発明は上述した如く特願昭５９−１２０２１８号およ
び特願昭５９−１２０２１９号に開示した複合焼結材料
の支持部を改良したものである。すなわち、上記した如
く本発明の複合焼結材料に於いては支持部の軸方向長さ
は硬質焼結部の長さの５倍以上ある。

従っそ、ドリルとして用いられる際には支持部の折損ま
たは屈曲の恐れがあり、更に高速回転による摩耗を考慮
する必要があり、上記の如く支持部の成分を限定して苛
酷な使用条件でも折損または屈曲の恐れがなく、長寿命
のドリルを提供することに成功したものである。特に今
後需要の急増が予想されるＯ、’５ｍｍφ５ｍｍφ以下
リルにおいては支持部の強度が充分か否かがドリルの使
用可否をきめる重要点である。従って、本発明による支
持部の改良点およびその作用を以下に詳細に説明する。

本発明者らはこの支持部にＷＣ−Ｃｏ合金を使うことを
既に提案している。この用途に適合したＷＣ−Ｃｏ合金
を用いると１．０ｍｍφ前後のドリルで刃先の寿命は超
硬合金ドリルに比べ格段い長いにもかかわらず充分な強
度を示す。しかし今後高密度化が進むにつれ、その使用
量が増える０、５ｍｍφ以下のドリルとなるとダイヤモ
ンドによる寿命の増加に支持部の強度がついていけず、
使用途中で折損するという問題を生じることが分かって
きた。

この支持部に単に強度の高い例えば高速度鋼を使っても
剛性が低く、穴明は精度という点で不充分である。又Ｗ
Ｃ−ＣｏでＣｏ％の高い材質を用いれば、靭性は向上す
るが、延性も同時におおきくなり塑性変形して曲がり易
くなるという問題がある。

本発明者らはこの点からＷＣ合金において結合材の量は
多くても、これが高硬度であれば強度、剛性ともに満足
する性能が得られるとの着想のもとに、支持部に鋼を結
合材とするＷＣ合金の採用を考えた。鋼としてもこれが
Ｃｏの場合と同じように塑性変形し易いとＣｏと変らな
い。本発明はこの結合相を鋼の熱処理材と同じように硬
化したものを採用するものである。

一方、ＷＣ合金の結合材にＦｅを用いた試みは古くから
なされている。Ｆｅのみを用いて場合には、Ｗ、Ｆｅ、
Ｃ，の極めて脆い化合物を多く生じて、合金全体が脆く
なってしまう。これを避けるため２０％前後のＮｉを含
むＦｅ−Ｎｉ合金を用いることがすでに提案されている
。このＦｅ−Ｎｉ合金を用いた場合には、サブゼロ処理
を加えてマルテンサイトを生じさせると結合材は硬化す
る。これにより強度の高いＷＣ合金を得ることが出来る
。

しかしながら、焼結のまま、あるいは簡単な熱処理によ
りマルテンサイト組織を含む硬化した結合相を得ること
が出来れば更に好ましい。このため、本発明の結合相は
Ｃ０ｌＭｏ、　Ｃｒを含有するのが好ましい。本発明者
らの１人はこのＷＣ−鋼合金について過去研究し、米国
特許第３．７４６．５１９号により、４〜３０重量％Ｎ
ｉを基本とし、Ｆｅ−（４〜３０％）Ｎｉ−（１〜２５
％）Ｃｏ合金、更にこれに１〜１５％ＭＯ１１〜１０％
Ｃｒを加えた合金が、極めて優れた性能を示すことを開
示している。

これに従えば、例えば７０％ＷＣ−３０％（Ｆｅ−Ｎｉ
−Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ）合金の場合、３７０Ｋｇ／ｍｍ”
の抗折力を示している。これはＷＣ−Ｃｏ合金より数１
０％以上高い値である。更にこの結合相はマルテンサイ
トとオーステナイトの混在組織となっているので使用中
にオーステナイトからのマルテンサイトへの変態が生じ
、強度は更に向上するものと期待される。

本発明の目的、すなわち、支持部の抗折力を改善する主
旨から考えると結合金属量が少ない場合は、脆化して本
発明の目的を達成できない。少くとも結合相が１５重量
％以上の場合に、本発明の効果が得られる。

さらに、ＷＣの粒度の大きいものを用いると、硬質焼結
部の超高圧、高温の焼結の際に、これが破壊され、その
機械的特性が大幅に変わってしまい一定の機械的特性を
有する支持部の製造が困難となる。従って支持部の超硬
合金のＷＣ粒子の平均粒径は３μｍ以下が好ましい。

以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、これら
の実施例は本発明の単なる例示であり、本発明の技術的
範囲を何等制限するものではない。

実施例 添付図面の第３図（ａ）及びら〕は、それぞれ本発明の
複合焼結材料の外観を示す。

第３図（ａ）に示す複合焼結材料円柱体２３は硬質焼結
部２１と支持部２２とからなり、硬質焼結部２１と支持
部２２とは硬質焼結部２１の焼結過程で一体に接合され
ている。

他方、第３図（ｂ）に示す複合焼結材料円柱体２３では
、硬質焼結部２１と支持部２２とは、それらの間に中間
接合層２４を介在させて接合している。

次に本発明の複合焼結材料円柱体の製造方法を説明する
。

本出願人による特願昭５９−１２０２１９号に詳細に記
載の如く、本発明者らは、まず断面積の大きな複合材料
ブロックのホットプレスを行って複合焼結体ブロックを
製造し、これを放電ワイヤカッティングで小断面の棒状
体に切断することにより小径で細長の、硬質な頭部を有
する複合焼結材料を与えることに成功したものである。

すなわち、上記特願昭５９−１２０２１９号に記載の方
法では、ダイヤモンド粉末または高圧相窒化硼素粉末を
５０％以上含有する硬質焼結体用の第１の材料層と、該
第１の材料層の焼結過程で該第１の材料の硬質焼結体と
接合する第２の材料層とを同一のホットプレスコンテナ
内に加圧方向に重ねて装入し、高温高圧下でホットプレ
スして該第１の材料層を焼結すると同時に、（尋られた
硬質焼結体を該第２の材料層側と接合せしめて、所定厚
さの硬質焼結体の層を有する複合材料ブロックを形成し
、該複合材料ブロックを放電ワイヤカッティング等の方
法により材料層厚方向に切断して、頭部に硬質焼結体を
備える細長の複合材料棒状体を２本以上切り取る。

この複合材料をホットプレスして焼結するに際し、本発
明に従うと、複合材料ブロックの軸方向長さはその相当
直径の３倍、好ましくは２倍以下の必要がある。３倍を
越える軸方向長さの複合材料ブロックのホットプレスを
行うと複合材料ブロック内の圧力分布が変則的となり、
曲がりなどを生ずるからである。

第３図に示す複合材料円柱体の切り出し方法を説明する
。上述の如くホットプレスして得られた複合焼結体ブロ
ック３３は、第４図（ａ）に示す如く、厚さＪ　ｍｍの
ダイヤモンド焼結体層３１と、これに接合した超硬合金
層３２とからなり、中間接合層を含む場合では第４図（
ｂ）に示す如くダイヤモンド焼結体層３１と超硬合金層
３２とが中間接合層３４を介して接合されている。図示
の例では円柱状の複合焼結体ブロックを示しているが、
複合焼結体ブロックは円柱体でも角柱体でもよいことは
勿論である。

これらの複合焼結体ブロックを第５図に示す如く、複合
焼結体ブロックと同軸方向の相当直径３ｍｍ以下の断面
の棒状体に放電ワイヤカッティング等の方法により切断
して第３図（ａ）および（ｂ）に示す如き硬質の頭部を
有する複合材料棒状体に切断する。

この放電ワイヤカッティング法では、ワイヤと複合焼結
体ブロックとの間に高電圧をかけ、ワイヤを緊張した状
態で走行させてブロックを切断するものであり、その方
法の詳細は例えば米国特許第４．１０３．１３７号を参
照されたい。

以下、本発明の頭部に硬質な焼結体を有する複合焼結材
料の具体的な製造例を説明する。

製造例１ 外径１１３ｍｍ、内径１４ｍｍ、高さ１５ｍｍの超硬合
金製リング、外径１４ｍｍ、高さ１２ｍｍの超硬合金製
円柱ブロック、外径１４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの超硬合
金製円板と粒径０．５μｍのダイヤモンド粉末８５％と
残余が粒径０．５μｍ以下のＷＣ−１５％Ｃｏ超硬合金
粉末よりなる混合粉末を用意した。

これらの超硬合金製リング、超硬合金製円柱ブロックお
よび超硬合金製円板は次のようにして作った。即ちＷＣ
粉末７０．０重量％、カーボニル鉄粉２０．２重量％、
カーボニルＮｉ粉４．８重景％、コバルト粉末３，０重
機％、ＭＯ２Ｃ粉末１．４重世％、Ｃｒ３Ｃ２粉末０．
６重世％およびカーボン粉末０．４５重量％を湿式ボー
ルミル混合して混合粉末を作り、成形後通常の方法で焼
結した。焼結後の超合金の抗折力は４４０Ｋｇ／ｍｍ２
硬さはＲＡで８７，０であった。又結合相の組織を電子
顕微鏡を用いて観察したところマルテンサイトとオース
テナイトの混在組織であることを確Ｓ忍した。

超硬合金リングの内径に超硬合金円柱ブロックを挿入し
、超硬合金リング内面と超硬合金円柱ブロックの上面と
で形成される直径１４ｍｍ、深さ３ｍｍの凹所に前記ダ
イヤモンド粉末と超硬合金粉末との混合粉末を充填後加
圧して、混合粉末の高さを１、５ｍｍとし、超硬合金円
板で蓋をした後、超高圧焼結装置中に配置し、圧力５５
ｋｂ、温度１３７０℃の条件で１５分間焼結を行った。

冷却後、減圧して取り出した封入容器の上部超硬合金円
板を研削により除去すると高さ１２ｍｍの超硬合金支持
部の上面に厚さ１ｍｍの焼結ダイヤモンド層が接合して
形成され、周囲に超硬合金製リングがやはり支持部及び
焼結ダイヤモンド層に結合した複合体ブロックが得られ
た。

この複合体ブロックを第５図に示すように、放電ワイヤ
カット加工機に装着し、放電ワイヤカッティングして、
複合体ブロックの軸方向より直径１ｍｍ、長さ１３ｍｍ
の丸棒で支持部は平均粒度２μｍのＷ　Ｃ−３’０％（
Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｏ−Ｃｒ　）超硬合金よりなり、
その一端に長さ１ｍｍの焼結ダイヤモンド層が固着形成
された円柱体を得た。

製造例２ それぞれ超硬合金よりなる■外径１８ｍｍ、内径１４ｍ
ｍ、高さ２０ｍｍのリング、■外径１４ｍｍ　、高さ１
８ｍｍの円柱ブロック、■外径１４ｍｍ、厚さ１ｍｍの
円板と、粒径３μｍのダイヤモンド粉末９０％と残余が
Ｃｏ粉末よりなる混合粉末、粒径３μｍの高圧相窒化硼
素（以下、立方晶型窒化硼素をＣＢＮと略記する）粉末
６０％と残余が（ＴｉＮ−１０重量％Ａｔ）の組成の粉
末よりなる混合粉末を用意した。

これらの超硬合金製リング、超硬合金製円柱ブロックお
よび超硬合金製円板はは次のようにして作った。すなわ
ち、ＷＣ粉末７５重量％、カーボニル鉄粉１６．８重量
％、カーボニルＮｉ粉４．０重量％、Ｃｏ粉２．５重量
％、Ｍｏ、Ｃ粉末１．２重量％、Ｃｒ３Ｃ２粉末０．５
重量％を混合し製造例１と同様にして焼結した。得られ
た合金の抗折力は４１０Ｋｇ７ｍｍ”　、硬さはＲ，で
８９．５であった。結合相の組織はマルテンサイトとオ
ーステナイトの混在組織であった。

超硬合金製円柱ブロックの上面に前記ＣＢＮ混合粉末を
溶媒に溶かしたものを厚さ５０μｍに塗付した後、溶媒
を加熱除去し、この処理を行った超硬合金内柱ブロック
を超硬リング内径に挿入した。

次に、超硬合金リング内面とＣＢＮ混合粉末を塗付した
超硬合金円柱ブロックの上面とで形成される凹所に前記
ダイヤモンド混合粉末を充填した後、加圧成型して厚さ
１ｍｍのダイヤモンド混合粉末層を形成した後、超硬合
金円板で蓋をした。

次にこの容器を超高圧焼結装置中に配置し、圧力５５ｋ
ｂ、温度１４００℃で１０分間焼結を行った後、冷却、
減圧して容器を取り出した。容器の上部超硬合金円板を
研削除去すると高さ１８ｍｍの超硬合金支持体の上面に
厚さ０．５ｍｍの焼結ダイヤモンド層が厚さ２５μｍの
焼結ＣＢＮ層を介して接合され、周囲に超硬合金リング
が支持体及び焼結ダイヤモンド層に結合した複合体ブロ
ックが得られた。

この複合体ブロックを放電ワイヤカット、加工機に装着
し、放電ワイヤカッティングにより複合体の軸方向より
直径０．３ｍｍ、長さ１８．５ｍｍの丸棒で支持部は平
均粒度０．７μｍの微細なりＩＣ超硬合金よりなり、そ
の一端に長さ０．５ｍｍの焼結ダイヤモンド層が厚さ２
５μｍの焼結ＣＢＮ界面層を介して接合形成された円柱
体を得た。

製造例３ 外径１８ｎ＋ｍ、内径１４ｍｍ　、高さ１５ｎ＋＋＋＋
の製造例１と同じＷＣＣ超超硬合金リング外径１４ｍｍ
　、高さ１２ｍｍの同合金よりなる円柱ブロック、外径
１４ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの同合金よりなる円板と粒径
３μｍのＣＢ　Ｎ８５％と残余がＴｌＮｏ、ａ２粉末と
ＡＩ粉末を重量比で８０：２０として混合した後、１０
００℃で３０分真空炉内で加熱処理を行った後、０．３
　μｍに粉砕した粉末とよりなるＣＢＮ混合粉末を用意
した。

超硬合金リングの内径に円柱ブロックを挿入して、超硬
合金リング内面と円柱ブロック上面とで形成される直径
１４ｍｍ、深さ３ｍｍの凹所に前記ＣＢＮ混合粉末を充
填し、加圧して高さ１．７ｍｍのＣＢＮ混合粉末層を形
成した。次いで、超硬合金円板をかぶせて蓋をし、超硬
合金容器全体を超高圧焼結装置中に配置し、しかる後圧
力５０ｋｂ、温度１２５０℃で２０分間焼結を行った。

焼結後、超硬合金容器を取り出し、上面のＷＣ超硬合金
蓋を研削除去すると高さ１２ｍｍの支持部の上面に厚さ
１ｍｍの焼結ＣＢＮ層が接合して形成され周囲に超硬合
金製リングが支持体および焼結ＣＢＮ層に接合した複合
体ブロックが得られた。

この複合体ブロックを放電ワイヤカット加工機に装着し
、放電ワイヤカッティングにより複合体ブロックの軸方
向より一辺が１ｍｍ、長さ１３ｍｍの角棒で支持部はＷ
Ｃ相が硬化された鋼合金により結合された超硬合金から
なり、その一端に長さ１ｍｍの焼結ＣＢＮが固着形成さ
れた細長角棒が得られた。

適用例 本発明の複合焼結材料をドリルに適用した例を第６図に
示す。

第６図（ａ）に示す如く、ドリルのシャンク２５の先端
に、断面円形の複合焼結材料とは望同−径の孔２６を穿
設する。この孔２６に本発明の複合焼結材料２３の支持
部の一端部を押し込み、固定する。このとき、孔２６内
にロウ材を滴下しておき、ロウ付けしてもよい。

この第６図（ａ）に示す如く、シャンクに固定された複
合焼結材料２３を刃付は加工し、第６図ら）に示す如き
ドリルを得た。この本発明の複合焼結材料を用いて製造
したドリルは複雑な電子ビーム溶接による接合部分を含
まず、しかも全体として強固且つ堅牢な構造である。従
って、ガラエポ基板の如き高性能のプリント基板に対し
ても高能率の穴あけを行うことが可能である。

更に、本発明の複合焼結材料は断面が任意の形状にカッ
トされているので、断面が円形の場合は第６図（ａ）に
示す如くドリルのシャンクの先端に穿孔された穴に押し
込む際にも特別な加工を必要とせずに取り付けることが
でき、更に刃先加工の削り代も少量であり経済的である
。

発明の効果 以上に説明の如く本発明は、特願昭５９−１２０２１８
号及び特願昭５９−１２０２１９号に記載の複合焼結材
料に於いてその支持部の組成を改善して強度および抗折
力の高い支持部を提供することに成功したものである。

すなわち、本出願人は特願昭５９−１２０２１８号でガ
ラエポ基板の如き難削性の基板の穴あけを容易且つ高性
能で実現する長寿命のドリル用の複合焼結材料を開示し
たが、これに更に支持部の改善を行い耐摩耗性および剛
性を高め高速回転等の苛酷な使用条件でも長寿命のドリ
ル等を容易に製造可能としたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の複合ダイヤモンド焼結体の構造を示
す。 第２図は従来技術の複合焼結体を刃先に固着したドリル
を示す。 第３図（ａ）及び（５）はそれぞれ本発明の実施例の複
合焼結材料円柱体を示す。 第４図（ａ）および（ハ）はそれぞれ本発明の複合焼結
材料円柱体を切り出す前の状態の複合焼結材料ブロック
の斜視図である。 第５図は、複合材料ブロックから小断面の円柱体を切り
出す位置を示す。 第６図（ａ）は本発明の複合焼結材料円柱体をドリルの
シャンクに固着した状態を示し、第６図ら）はこのよう
にして得られたドリルを示す。 （主な参照番号） １１・・・従来のダイヤモンド工具の焼結ダイヤモンド
層、１２・・・超硬合金製の支持部、１３・・・従来の
複合焼結ダイヤモンドのチップ、１５・・・シャンク、 ２１・・・本発明の複合焼結材料の硬質焼結部、２２・
・・支持部、２３・・・本発明の複合焼結材料、２４・
・・中間接合部、 ３１・・・複合材料ブロックの硬質焼結部、３２・・・
支持部、３３・・・複合材料ブロック、３４・・・中間
接合部、 特許出願人　住友電気工業株式会社 代　理　人　弁理士　新居　正彦 第１図　　　　第２図 第３図 （實）（ｂ） 第４図 第５図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイヤモンド粉末または高圧相窒化硼素粉末のい
   ずれか一方または双方を５０％以上含有する硬質焼結部
   と、その１端部で該硬質焼結部と接合している支持部と
   を具備する複合焼結材料であって、該硬質焼結部と該支
   持部との接合は該硬質焼結部の焼結過程で形成されたも
   のであり； 更に、該複合焼結材料の直径あるいは相当直径は３ｍｍ
   以下であり； 該硬質焼結部の軸方向長さが０．３〜２ｍｍであり；該
   支持部の軸方向長さが該硬質焼結部の軸方向長さの５倍
   以上であり； 該支持部はＷＣを主成分とした炭化物を硬化された鋼で
   結合した超硬合金からなり、結合金属量が１５重量％以
   上であることを特徴とする硬質な頭部を有する複合焼結
   材料。
2. （２）上記硬質焼結部のダイヤモンド粉末または高圧相
   窒化硼素粉末は平均粒度３０μｍ以下であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の硬質な頭部を有する
   複合焼結材料。
3. （３）上記硬質焼結部のダイヤモンド粉末または高圧相
   窒化硼素粉末は平均粒度１０μｍ以下であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の硬質な頭部を有する
   複合焼結材料。
4. （４）上記超硬合金中の結合相がマルテンサイトとオー
   ステナイトの混在組織であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の硬質な頭部
   を有する複合焼結材料。
5. （５）上記超硬合金中の炭化物の粒度が３μｍ以下であ
   り、結合金属量が１５重量％以上であり、結合相組成が
   ４−３０重量％Ｎｉ、必要に応じて１−２５重量％Ｃｏ
   、１−１５重量％Ｍｏ、１−１０重量％Ｃｒ、からなる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のい
   ずれかに記載の硬質な頭部を有する複合焼結材料。
6. （６）上記硬質焼結部と支持部との接合は厚さが０．５
   ｍｍ以下の中間接合層を介してなされていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第５項のいずれかに記
   載の硬質な頭部を有する複合焼結材料。