KR100419995B1 - 다이아몬드 입자의 배열 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다이아몬드 공구에서 금속 벌크 상에 다이아몬드 입자를 배열하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크린 지그를 사용하여 골곡이 있는 형상을 갖는 금속 벌크 상에 다이아몬드 입자를 일정간격으로 정렬시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 다이아몬드 입자의 배열 방법은, (a) 비닐 코팅이 된 종이의 상면에 점착제를 도포하는 단계; (b) 복수개의 개구가 형성된 망을 갖는 스크린 지그를 상기 종이 상면에 위치시키는 단계; (c) 복수개의 다이아몬드 입자를 상기 스크린 지그 상에 분산시켜 상기 개구를 통하여 상기 점착제 상에 점착시키는 단계; (d) 상기 스크린 지그를 상기 종이로부터 제거하는 단계; (e) 금속 벌크의 상면에 점착제를 도포하는 단계; (f) 상기 종이에 점착된 상기 다이아몬드 입자가 상기 금속 벌크를 향하도록 상기 종이를 상기 금속 벌크에 밀착시키는 단계; (g) 상기 종이를 제거하여 상기 다이아몬드 입자가 상기 금속 벌크 상에 점착되도록 하는 단계; (h) 상기 금속 벌크의 상면에 필러를 도포하는 단계; 및 (i) 상기 필러를 용융 및 냉각시켜 상기 다이아몬드 입자가 상기 필러에 의해 고정되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

다이아몬드 입자의 배열 방법{Method of arranging diamonds}

본 발명은 다이아몬드 공구에서 금속 벌크 상에 다이아몬드 입자를 배열하는 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크린 지그를 사용하여 골곡이 있는 형상을 갖는 금속 벌크 상에 다이아몬드 입자를 일정 간격으로 정렬시키는 방법에 관한 것이다.

다이아몬드 공구는 토목, 건설 및 석재 산업에서 이용되며 재료의 절삭 즉, 드릴링(drilling), 쏘잉(sawing) 및 그라이딩(grinding) 등을 위한 각종 공구로서 제작된다.

도 1은 종래의 다이아몬드 공구의 사시도로서 다이아몬드 지립 분말(1)을 분말야금법을 이용하여 다이아몬드 소결체(2)로 제작한 뒤에 금속 벌크(3)에 접합한 것이다.

이러한 종래의 다이아몬드 공구는 피삭재의 조건, 기계 조건 및 작업 조건에 따라 다이아몬드 입자를 고정하고 있는 매트릭스(matrix)의 물성을 조정하거나 다이아몬드 입자의 초기 매입량 등을 조정해야 하고, 제조 공정이 길고, 피삭재의 가공 중에 다이아몬드 소결체가 마모됨에 따라 다이아몬드 입자가 탈락되거나 가공부위에 남아 다이아몬드 소결체의 급마모 또는 과도한 내마모를 초래하여 가공성능을 저하시키는 단점이 존재한다.

도 2에는 이러한 문제점을 해결하기 위해 다이아몬드 입자(11)를 금속 벌크(13)에 1개씩 직접 부착한 후 브레이징법(brazing)으로 고정시킨 다이아몬드 공구가 도시되어 있다.

그러나, 종래의 브레이징법에 의한 다이아몬드 공구는 다이아몬드 입자(11)가 무작위로 금속 벌크(13) 상에 배열됨으로서 다이아몬드 입자(11)와 금속 벌크(13) 간의 접합 강도가 저하되고, 피삭재 가공시 각 다이아몬드 입자(11)에 균일한 가공 부하가 적용되지 않게 되고, 사용 조건에 따른 최적의 다이아몬드 집중도 조정이 불가능하여 가공 성능이 저하되는 문제점이 존재한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 굴곡이 있는 형상을 갖는 금속 벌크 상에 다이아몬드 입자를 균일하게 배열함으로서 접합 강도 및 가공 성능을 향상시키도록 하는 다이아몬드 입자의 배열 방법을 제공하는데 있다.

도 1은 종래의 다이아몬드 공구의 사시도.

도 2는 브레이징법에 의해 제작된 다이아몬드 공구의 사시도.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 배열 방법에 사용되는 스크린 지그의 사시도.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 배열 방법을 단계적으로 도시한 측면도.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 다이아몬드 입자의 배열 방법은, (a) 비닐 코팅이 된 종이의 상면에 점착제를 도포하는 단계; (b) 복수개의 개구가 형성된 망을 갖는 스크린 지그를 상기 종이 상면에 위치시키는 단계; (c) 복수개의 다이아몬드 입자를 상기 스크린 지그 상에 분산시켜 상기 개구를 통하여 상기 점착제 상에 점착시키는 단계; (d) 상기 스크린 지그를 상기 종이로부터 제거하는 단계; (e) 금속 벌크의 상면에 점착제를 도포하는 단계; (f) 상기 종이에 점착된 상기 다이아몬드 입자가 상기 금속 벌크를 향하도록 상기 종이를 상기 금속 벌크에 밀착시키는 단계; (g) 상기 종이를 제거하여 상기 다이아몬드 입자가 상기 금속 벌크 상에 점착되도록 하는 단계; (h) 상기 금속 벌크의 상면에 필러를 도포하는 단계; 및 (i) 상기 필러를 용융 및 냉각시켜 상기 다이아몬드 입자가 상기 필러에 의해 고정되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 다이아몬드 입자의 배열 방법은 상기 (a)단계에 앞서서, 상기 다이아몬드 입자의 비점착 영역를 생성하기 위하여 마스킹 지그를 상기 종이의 상면에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것이 바람직하다.

상기 (b)단계에서 상기 개구는 균일한 간격으로 상기 망 상에 배열되어 상기 다이아몬드 입자가 상기 점착제 상에 균일하게 배열되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 (h)단계에서 상기 필러는 니켈계 또는 은납계 필러인 것이 바람직하다.

이하 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 배열 방법에 사용되는 스크린 지그의 사시도를 나타낸다.

스크린 지그(101)는 복수개의 개구(102)가 형성된 망(103) 및 망(103)의 가장자리를 고정시키는 프레임(104)으로 구성되어 있다.

개구(102)는 다이아몬드의 입자가 통과할 수 있는 크기로 형성되어 있으며, 원형의 형상이 바람직하다. 또한 개구(102)는 균일한 간격으로 형성되어 금속 벌크 상에 다이아몬드 입자가 균일하게 배열되도록 한다. 망(103)은 SUS계 재질로 이루어지며, 프레임(104)은 알루미늄으로 이루어지는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 다이아몬드 입자의 배열 방법을 단계별로 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 4a에 도시된 바와 같이 비닐 코팅(121)이 된 종이(120)의 상면에 점착제(122)를 도포한다. 점착제(122)는 통상적인 점착제로서 점착 대상물이 반복적으로 분리 및 점착이 가능하도록 성분이 구성되어 있다.

이어 스크린 지그(101)를 점착제(122)가 도포된 종이(120) 상에 밀착시켜 위치시킨다(도 4b). 이에 따라 스크린 지그(101)의 망(103)에 형성된 개구(102) 부분만이 다이아몬드 입자의 점착이 가능한 부분으로 존재하게 된다. 개구(102)의 크기는 다이아몬드 입자 1 개가 통과할 수 있는 정도로 크기가 형성된다. 또한 망(103)은 점착제(122)에 대하여 비점착성을 가지므로 쉽게 제거가 가능하다.

이러한 상태에서 스크린 지그(101) 위로 다이아몬드 입자를 뿌리게 되면 개구(102) 부분으로 다이아몬드 입자가 통과하여 각 개구(102)에 대응하는 점착제에다이아몬드 입자가 1개씩 점착이 되고, 점착되지 않은 다이아몬드 입자는 솔 등으로 쓸어내어 제거한다. 도 4c에는 다이아몬드 입자(111)가 개구(102)를 통하여 점착제(122)에 점착된 모습을 도시하고 있다.

이어 도 4d에 도시된 바와 같이 스크린 지그(101)를 제거한다. 스크린 지그(101)를 제거하면 종이(120)의 상면에는 다이아몬드 입자(111)만이 균일하게 배열된 형상으로 남게 된다.

다이아몬드 입자(111)가 배열될 금속 벌크(113)는 다이아몬드 입자(111)의 점착을 위해 세척되며, 도 4e에 도시된 바와 같이 굴곡이 형성된 금속 벌크(113)의 상면에 점착제(114)를 도포한다. 금속 벌크(113)의 상면에 도포된 점착제(114)는 종이(120)의 상면에 도포된 점착제(122)와 동일한 성분인 것이 바람직하다.

이렇게 점착제(114)가 도포된 금속 벌크(113)에 대하여 다이아몬드 입자(111)가 점착된 종이(120)를 다이아몬드 입자(111)가 금속 벌크(113)를 향하도록 밀착시킨다(도 4f). 종이(120)의 상면에는 비닐(121)이 코팅되어 있으므로 종이(120)를 금속 벌크(113)에 밀착 시켜 일정한 압력을 가한 후 떼어내면 다이아몬드 입자(111) 및 점착제(122)가 종이(120)에 코팅된 비닐(121)로부터 쉽게 떨어져 나가게 되고, 다이아몬드 입자(111)는 금속 벌크(113)의 점착제(114)상에 균일하게 배열된다(도 4g).

이어 금속 벌크(113) 상에 필러(115)를 도포한다(도 4h). 필러(115)는 접합 강도가 좋은 니켈계 또는 은납계 필러가 바람직하며, 겔(gel) 형태로 도포된다. 필러(115)가 도포된 금속 벌크(113)를 일정시간 대기 중에서 건조시키면 필러(115)는굳어지게 된다.

여기서 니켈계 필러는 BNi-2 (Cr 7%, B 3%, Si 4.5%, C 0.05%, Fe 3%, Ni 82.45%), BNi-7 (Cr 13%, P 10%, Ni 77%)가 바람직하며, 은납계 필러는 BAg-8T (Ag 70%, Cu 28%, Ti 2%)가 바람직하다.

이 상태에서 브레이징 장치 내부로 금속 벌크(113)를 공급하고, 필러(115)를 용융시킨 후에 냉각시키는 브레이징 단계를 수행한다(도 4i). 이러한 브레이징 단계를 통해 금속 벌크(113)의 형상에 관계없이 다이아몬드 입자(111)는 냉각된 필러(115)에 의해 균일한 배열 상태로 금속 벌크(113)와 견고하게 결합하게 된다. 한편, 브레이징 단계를 통해 점착제(114, 122)는 연소되어 사라지게 된다.

한편, 필요에 따라 금속 벌크(113)의 일부에 다이아몬드 입자(111)가 점착되지 않도록 하기 위해서는 종이(120) 상에 점착제(122) 도포하기 전에 해당 부분을 마스킹 지그(masking jig)를 이용해 종이(120)의 상면을 가린 후 점착제(122)를 도포한다. 마스킹 지그는 스틸 또는 아크릴로 이루어진 플레이트이며, 점착제(122)가 도포된 후에 마스킹 지그를 제거하고 상기의 다이아몬드 입자 배열 방법을 동일하게 수행하면 마스킹 지그에 의해 점착제가 도포되지 않은 부분에는 다이아몬드 입자가 점착되지 않게 되어 원하는 부분에만 다이아몬드 입자(111)를 배열할 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 다이아몬드 입자의 배열 방법은 금속 벌크 상에 다이아몬드 입자가 균일하게 배열되도록 하여 브레이징 후에 다이아몬드 공구가 충분한 접합 강도를 갖게 하고, 피삭재 가공시 다이아몬드 입자에 균일한 가공 부하가 적용되도록 하여 절삭 조건에 영향을 받지 않는 효과를 갖는다.

특히 금속 벌크의 형상이 복잡한 경우에도 형상과 상관없이 균일하게 다이아몬드 입자의 배열이 가능하도록 하며, 생산비가 절감되는 효과를 갖는다.

Claims (4)

1. (a) 비닐 코팅(121)이 된 종이(120)의 상면에 점착제(122)를 도포하는 단계;

   (b) 복수개의 개구(102)가 형성된 망(103)을 갖는 스크린 지그(101)를 상기 종이(120) 상면에 위치시키는 단계;

   (c) 복수개의 다이아몬드 입자(111)를 상기 스크린 지그(101) 상에 분산시켜 상기 개구(102)를 통하여 상기 점착제(122) 상에 점착시키는 단계;

   (d) 상기 스크린 지그(101)를 상기 종이(120)로부터 제거하는 단계;

   (e) 금속 벌크(113)의 상면에 점착제(114)를 도포하는 단계;

   (f) 상기 종이(120)에 점착된 상기 다이아몬드 입자(111)가 상기 금속 벌크(113)를 향하도록 상기 종이(120)를 상기 금속 벌크(113)에 밀착시키는 단계;

   (g) 상기 종이(120)를 제거하여 상기 다이아몬드 입자(111)가 상기 금속 벌크(113) 상에 점착되도록 하는 단계;

   (h) 상기 금속 벌크(113)의 상면에 필러(115)를 도포하는 단계; 및

   (i) 상기 필러(115)를 용융 및 냉각시켜 상기 다이아몬드 입자(111)가 상기 필러(115)에 의해 고정되도록 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 입자의 배열 방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 (a)단계에 앞서서, 상기 다이아몬드 입자(111)의 비점착 영역를 생성하기 위하여 마스킹 지그를 상기 종이(120)의 상면에 위치시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 입자의 배열 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 (b)단계에서

   상기 개구(102)는 균일한 간격으로 상기 망(103) 상에 배열되어 상기 다이아몬드 입자(111)가 상기 점착제(122) 상에 균일하게 배열되도록 하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 입자의 배열 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 (h)단계에서

   상기 필러(115)는 니켈계 또는 은납계 필러인 것을 특징으로 하는 다이아몬드 입자의 배열 방법.