KR100424780B1 - Method for one step synthesis and densification of tungsten carbide hard metal - Google Patents
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Abstract
본 단일 공정에 의한 치밀한 텡스텐 카바이드 초경 합금의 제조 방법은, 단일 공정인 가압 통전 활성 연소법을 이용하여 텡스텐 카바이드계 초경 합금을 제조하는 방법으로서, (A) W, C, Co 원료 분말을 균일하게 혼합하여 미반응 혼합 분말을 만들고 이 혼합 분말을 다이에 충전하고 진공 상태로 유지하는 단계; (B) 상기 미반응 혼합 분말이 충전된 상기 다이에 일정 압력을 부가해 치밀한 성형체로 만드는 단계; (C) 상기 일정 압력이 부가된 상태에서 일정 전류를 상기 성형체가 충전된 상기 다이에 인가해 전기적 주울열과 자체 화학적 생성열에 의해 가열하여 합성된 소결체로 만드는 단계; (D) 상기 소결체의 치밀화에 따른 길이 변화가 안정화되는 시점에서 상기 일정 압력과 일정 전류를 제거하는 단계; 및 (E) 상기 소결체를 일정 속도로 상온까지 냉각하는 단계; 를 포함한다.The manufacturing method of the dense tungsten carbide cemented carbide by this single process is a method of manufacturing a tungsten carbide cemented carbide using the pressurized energization active combustion method which is a single process, Comprising (A) W, C, Co raw material powder uniformly Mixing to make an unreacted mixed powder, filling the die with the mixed powder and maintaining the vacuum; (B) applying a constant pressure to the die filled with the unreacted mixed powder to form a compact compact; (C) applying a constant current to the die filled with the molded body in the state where the constant pressure is applied to form a sintered body synthesized by heating by electric joule heat and self chemically generated heat; (D) removing the constant pressure and the constant current at a time point when the change in length due to densification of the sintered compact is stabilized; (E) cooling the sintered body to room temperature at a constant rate; It includes.
Description
본 발명은 텡스텐 카바이드(WC)계 초경 합금의 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가압 통전 활성 연소법을 이용하여 단일 공정으로 치밀한 WC계 초경 합금을 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the production of tungsten carbide (WC) cemented carbide alloy, and more particularly to a method for producing a dense WC cemented carbide alloy in a single process using a pressurized energized active combustion method.
최근, 반도체, 전자 및 정밀 산업의 발달에 따라 보다 고성능의 초경 합금이 요구되고 있다.Recently, with the development of the semiconductor, electronics and precision industries, higher performance cemented carbides are required.
일반적으로, 초경 합금(hard metal)은 고경도의 탄화물과 인성이 우수한 금속의 혼합물로서, 주로 탄화 텡스텐(WC)계 재료를 의미한다.In general, a hard metal alloy (hard metal) is a mixture of a hard carbide and a metal excellent in toughness, and mainly means a tungsten carbide (WC) -based material.
초경 합금을 구성하는 탄화물은 경도는 우수하나 취성이 높고, 또한 소결이 어려워, 코발트(Co)와 같은 금속 결합제를 첨가함으로써 낮은 인성과 소결성을 동시에 향상시키고 있다.The carbides constituting the cemented carbide have excellent hardness but high brittleness and are difficult to sinter, thereby improving low toughness and sinterability simultaneously by adding a metal binder such as cobalt (Co).
종래, WC계 초경 합금의 제조는 W와 C의 혼합 분말을 수소 분위기의 1,500∼2,000℃의 고온으로 장시간 가열하여 WC 분말을 우선 제조하고, 이 WC 분말에 Co 분말을 금속 결합제로서 첨가하여 1,400℃ 이상의 고온에서 장시간 소결한 후, 치밀화를 위해 열간 정수압 처리(HIP : Hot Isostatic Pressing)하는 다단계 공정으로 이루어졌다.Conventionally, the production of WC-based cemented carbide is a mixture of W and C heated for a long time at a high temperature of 1,500 to 2,000 ℃ in a hydrogen atmosphere to produce WC powder first, and Co powder is added to the WC powder as a metal binder to 1,400 ℃ After sintering for a long time at the above high temperature, it was made of a multi-step process of hot hydrostatic pressure treatment (HIP: Hot Isostatic Pressing) for densification.
따라서, 매우 복잡하고, 고온 공정이어서 필연적으로 불균일 입자 성장이 수반되며, 제조 설비 또한 복잡한 단점이 있었다.Thus, it is a very complex, high temperature process, which inevitably involves heterogeneous particle growth, and the manufacturing equipment also has a complex disadvantage.
한편, 세라믹스, 세라믹스 복합체, 금속간 화합물 등의 합성에 연소 합성이 활발히 이용되고 있으며, 연소 합성(combustion synthesis)이란, 재료의 발열 반응시 발생하는 강력한 생성열을 재료 합성에 적극적으로 이용하는 것으로서, 혼합된 시료에 일단 압력을 가해 성형체를 만들고 발열체를 이용해서 이 성형체의 일단을 점화시키면 연소파가 자체 생성열에 의해 타단으로 자동 전파해 가면서 합성이 진행되어, 초기 점화시에만 적은 외부 에너지가 필요되고 일단 반응이 개시되면 더 이상의 외부 에너지의 공급없이도 반응이 자발적으로 진행되어 자전 합성(self-propagating synthesis)이라고도 한다.On the other hand, combustion synthesis is actively used for the synthesis of ceramics, ceramic composites, intermetallic compounds and the like. Combustion synthesis is an active use of strong generated heat generated during the exothermic reaction of materials for the synthesis of materials. Once the sample is pressurized to form a molded body and the heating element is used to ignite one end of the molded body, the combustion wave is automatically propagated to the other end by self-generated heat, and the synthesis proceeds. Once initiated, the reaction proceeds spontaneously without further supply of external energy, also referred to as self-propagating synthesis.
따라서, 연소 합성법을 이용하면 에너지와 제조 시간을 대폭 절감할 수 있으며, 또한, 고온의 생성열에 의해 불순물이 휘발되어 고순도의 생성물이 얻어지는 장점도 있다.Therefore, the use of the combustion synthesis method can greatly reduce the energy and manufacturing time, and also has the advantage that the impurities are volatilized by the generated heat of high temperature to obtain a high purity product.
한편, 화학적 생성열이 적어 연소파가 스스로 전파될 수 없는 화합물계에 대해서는 추가적으로 외부에서 전기장을 가해 주울열에 의한 전기적 에너지를 발생시킴으로서 연소파를 전파시키는 통전 활성 연소법(field-activated combustion)이 이용된다.Meanwhile, a field-activated combustion method in which a combustion wave propagates by additionally applying an electric field from outside to generate electric energy by Joule heat is applied to a compound system in which the chemically generated heat cannot be propagated by itself.
이와 같은 통전 활성 연소법에 의해 제조되는 생성물내에는 기본적으로 가스 방출 및 열이동에 의한 기공이 다수 존재하며, 이를 제거하기 위해 추가적으로 기계적 압력을 가하는 공정을 일체화시킨 것을 별도의 가압 통전 활성연소법(pressure-assisted field-activated combustion)이라 하며, 원료 분말로부터 발생되는 화학적 에너지와 전기장에 의한 주울열로 합성 반응과 소결을 진행시킴과 동시에 치밀화를 위해 기계적 압력을 가하는 단일 공정으로 치밀한 합성물을 제조하는 새로운 합성법으로서 주목받고 있다.In the product produced by the energized active combustion method, there are basically many pores by gas discharge and heat transfer, and in order to remove them, a separate pressurized energized active combustion method (pressure- assisted field-activated combustion) is a new synthesis method that produces dense composites in a single process by synthesizing and sintering with chemical energy generated from raw powder and joule heat by electric field and applying mechanical pressure for densification. It is attracting attention.
본 발명은 상기와 같은 점들을 감안하여 창안된 것으로서, 새로운 합성법인 가압 통전 활성 연소법을 이용하여 단일 공정으로 텡스텐 카바이드(WC)계 초경 합금을 제조하는 방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a method for producing a tungsten carbide (WC) cemented carbide alloy in a single process using a pressurized energized active combustion method.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 첨부된 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.Other objects and advantages of the invention will be described below and will be appreciated by the practice of the invention. Furthermore, the objects and advantages of the present invention can be realized by means and combinations indicated in the appended claims.
도 1은 본 발명에 사용되는 가압 통전 활성 연소 장치의 주요 부분의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the principal part of the pressurized energization active combustion apparatus used for this invention.
도 2는 본 발명에 따른 가압 통전 활성 연소법으로 텡스텐 카바이드 초경 합금을 제조하는 과정을 설명하는 도면이다.2 is a view for explaining a process for producing a tungsten carbide cemented carbide by the pressurized energizing active combustion method according to the present invention.
도 3은 본 발명에 따라 소정 전류와 압력을 가해 WC-Co 초경 합금의 제조시 시간과 Co 함량에 따른 흑연 다이의 표면 온도와 시편의 수축 길이 변화를 나타내는 그래프이다.3 is a graph showing the surface temperature of the graphite die and the shrinkage length change of the specimen according to the time and Co content during the preparation of the WC-Co cemented carbide by applying a predetermined current and pressure according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 가압 통전 활성 연소법으로 제조한 WC-Co 초경 합금에 대한 X선 회절 패턴도이다.4 is an X-ray diffraction pattern diagram of the WC-Co cemented carbide prepared by the pressurized energizing combustion method according to the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 가압 통전 활성 연소법으로 제조한 WC-Co 초경 합금에 대한 주사 전자 현미경 사진이다.5 is a scanning electron micrograph of the WC-Co cemented carbide prepared by the pressurized energizing active combustion method according to the present invention.
도 6은 본 발명에 따른 가압 통전 활성 연소법으로 제조한 WC-Co 초경 합금과 종래 방법에 의해 제조된 일반 초경 합금의 평균 자유 행로에 따른 비커스 경도의 변화를 비교하여 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a comparison of Vickers hardness according to the average free path of the WC-Co cemented carbide produced by the pressurized energizing active combustion method according to the present invention and the conventional cemented carbide manufactured by the conventional method.
도 7은 본 발명에 따른 가압 통전 활성 연소법으로 제조한 WC-Co 초경 합금과 종래 방법에 의해 제조된 일반 초경 합금의 비커스 경도에 따른 파괴 인성의 변화를 비교하여 나타내는 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a change in fracture toughness according to Vickers hardness of WC-Co cemented carbide according to the present invention and a cemented carbide manufactured by a conventional method.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 단일 공정에 의한 치밀한 텡스텐 카바이드 초경 합금의 제조 방법은, 단일 공정인 가압 통전 활성 연소법을 이용하여 텡스텐 카바이드계 초경 합금을 제조하는 방법으로서, (A) W, C, Co 원료 분말을 균일하게 혼합하여 미반응 혼합 분말을 만들고 이 혼합 분말을 다이에 충전하고 진공 상태로 유지하는 단계; (B) 상기 미반응 혼합 분말이 충전된 상기 다이에 일정 압력을 부가해 치밀한 성형체로 만드는 단계; (C) 상기 일정 압력이 부가된 상태에서 일정 전류를 상기 성형체가 충전된 상기 다이에 인가해 전기적 주울열과 자체 화학적 생성열에 의해 가열하여 합성된 소결체로 만드는 단계; (D) 상기소결체의 치밀화에 따른 길이 변화가 안정화되는 시점에서 상기 일정 압력과 일정 전류를 제거하는 단계; 및 (E) 상기 소결체를 일정 속도로 상온까지 냉각하는 단계; 를 포함한다.The method for producing a dense tungsten carbide cemented carbide cemented carbide by a single process according to the present invention for achieving the above object is a method of producing a tungsten carbide cemented carbide alloy using a pressurized energized active combustion method of a single process, ( A) uniformly mixing the W, C, Co raw powder to form an unreacted mixed powder, filling the die with the mixed powder and maintaining in vacuum; (B) applying a constant pressure to the die filled with the unreacted mixed powder to form a compact compact; (C) applying a constant current to the die filled with the molded body in the state where the constant pressure is applied to form a sintered body synthesized by heating by electric joule heat and self chemically generated heat; (D) removing the constant pressure and the constant current at a time point when the change in length due to densification of the sintered body is stabilized; (E) cooling the sintered body to room temperature at a constant rate; It includes.
바람직하게, 상기 일정 압력은 치밀화를 위해 10MPa∼100MPa 범위의 특정값을 갖으며, 상기 일정 전류는 1,500Α∼4,000Α범위의 특정값을 갖는다.Preferably, the constant pressure has a specific value in the range of 10 MPa to 100 MPa for densification, and the constant current has a specific value in the range of 1,500 A to 4,000 A.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention;
도 1은 본 발명에 사용된 가압 통전 활성 연소 장치의 주요 부분의 개략적인 구성을 나타내는 도면이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows schematic structure of the principal part of the pressurized energization active combustion apparatus used for this invention.
가압 통전 활성 연소 장치는 수냉 진공 챔버(chamber), 다이 어셈블리(die assembly), 고전류 공급 장치, 가압 장치, 진공 장치, 냉각 장치, 각종 제어 및 측정 장치 등으로 구성된다.The pressurized energized active combustion device is composed of a water-cooled vacuum chamber, a die assembly, a high current supply device, a pressurization device, a vacuum device, a cooling device, various control and measurement devices, and the like.
수냉 진공 챔버는 소결시 분위기 조절을 위한 용기로서, STS340의 스테인레스 재질이며, 내부 감시를 위한 투시창과 다이 어셈블리의 장착을 위한 문(door)이 구비되며, 이중 용기로 되어 있으며 그 용기 내부에 냉각수가 흐른다.The water-cooled vacuum chamber is a container for controlling the atmosphere during sintering. It is made of stainless steel of STS340, and has a viewing window for internal monitoring and a door for mounting the die assembly. Flow.
다이 어셈블리는 고순도 흑연제의 펀치(punch), 다이(die), 블록(block)으로 구성되며, 혼합된 원료 분말은 상하의 펀치와 원통 다이로 생기는 내부 공간에 충전된다.The die assembly consists of a punch, a die, and a block made of high purity graphite, and the mixed raw powder is filled in the internal space formed by the upper and lower punches and the cylindrical die.
고전류 공급 장치는 시편에 전기 에너지를 공급하며, 가압 장치는 다이 어셈블리에 일축 압력을 가하는 유압 장치로서, 유압 실린더의 가동 부분에는 시편의 길이 변화를 측정하는 LVDT(Linear Variable Differential Transformer)가 부착된다.The high current supply device supplies electrical energy to the specimen, and the pressurization device is a hydraulic device that applies uniaxial pressure to the die assembly. The movable part of the hydraulic cylinder is attached with a linear variable differential transformer (LVDT) for measuring the change in the length of the specimen.
진공 장치와 냉각 장치는 각각 통상적인 로터리 펌프, 냉각수 펌프 등을 포함하며, 제어 및 측정 장치는 압력, 전류 등의 공정 인자를 제어하고 공정 진행상의 각종 데이터를 측정한다.The vacuum device and the cooling device each include a conventional rotary pump, a cooling water pump, and the like, and the control and measurement device controls process factors such as pressure and current and measures various data in the process progress.
도 2에 본 발명에 따른 단일 공정에 의한 치밀한 텡스텐 카바이드(WC) 초경 합금의 제조 과정을 설명하는 도면을 나타낸다.2 is a view illustrating a manufacturing process of the dense tungsten carbide (WC) cemented carbide alloy by a single process according to the present invention.
도면을 참조하면, 제조 과정은 4 단계로 이루어지며, 각 단계는 다음과 같다.Referring to the drawings, the manufacturing process consists of four steps, each step is as follows.
1 단계 : W, C, Co 원료 분말을 균일하게 혼합한 미반응 혼합 분말 약 15g을 흑연 다이(높이 40 × 외경 45 ×내경 20mm)에 충전하여 장착하고 약 0.4torr의 진공 상태로 만든다.Step 1: About 15 g of unreacted mixed powder obtained by uniformly mixing the W, C, and Co raw material powders was filled into a graphite die (height 40 x outer diameter 45 x inner diameter 20 mm) and mounted in a vacuum state of about 0.4 torr.
2 단계 : 미반응 혼합 분말에 10MPa/sec의 속도로 60MPa의 압력을 부가해 성형체를 만든다.Step 2: Applying a pressure of 60 MPa to the unreacted mixed powder at a rate of 10 MPa / sec to form a molded body.
3 단계 : 성형체에 계속적으로 60MPa의 압력이 부과되는 상태에서, 일정한 3,000A의 전류를 흑연 다이와 시편에 인가해 주울열에 의해 1,200℃/min의 가열 속도로 시편을 가열하고, 이 때 시편 길이 변화를 LVDT로 관찰하여 길이 변화가 안정화되는 시점에서 전류와 압력을 제거한다.Step 3: Applying a constant 3,000 ampere current to the graphite die and the specimen under constant pressure of 60 MPa, and heat the specimen at a heating rate of 1,200 ° C / min by Joule heat. Observe with LVDT to remove current and pressure when the length change stabilizes.
4 단계 : 시편을 600℃/min의 냉각 속도로 상온까지 냉각한다.Step 4: Cool the specimen to room temperature at a cooling rate of 600 ° C / min.
여기서, 공정 인자인 진공도는 약 0.01torr∼1torr가 바람직하며, 압력은 시편을 충분히 치밀화시킬 수 있을 정도로 실험적으로 결정되며 보통 10MPa∼100MPa가 바람직하다.Here, the vacuum factor, which is a process factor, is preferably about 0.01 to 1 tor, and the pressure is experimentally determined to sufficiently densify the specimen, and usually 10 MPa to 100 MPa.
그리고, 전류는 1,500Α∼4,000Α의 범위가 적당하며, 전류 인가는 금속 결합제인 Co의 용융 온도인 최고 온도에 도달할 때까지 계속되며, 가열 속도는 분당 100℃∼5,000℃가 바람직하다.The current is suitably in the range of 1,500 A to 4,000 A, and current application is continued until the maximum temperature, which is the melting temperature of Co, the metal binder, is reached, and the heating rate is preferably 100 ° C. to 5,000 ° C. per minute.
본 발명에 따르면, 추후 생성되는 소결체의 높이를 5mm 정도로 하기 위해 초기 미반응 혼합 분말의 양을 약 15g 정도로 하였으나 바람직하게 일반적인 초경 합금 팁(tip)의 높이가 약 2.5mm에서 7.5mm 정도이므로 초기 미반응 혼합 분말의 양은 15g 보다 적거나 많을 수 있으며, 이에 따라 공정 변수의 값은 적정 범위내에서 적절히 채용될 수 있다.According to the present invention, the amount of the initial unreacted mixed powder is set to about 15 g in order to increase the height of the sintered body to be about 5 mm. Preferably, since the height of a general cemented carbide tip is about 2.5 mm to 7.5 mm, The amount of the reaction mixture powder may be less than or more than 15 g, so that the value of the process variable may be appropriately employed within an appropriate range.
도 3에 본 발명에 따라 3,000A의 전류와 60MPa의 압력으로 WC-Co 초경 합금의 제조시 시간과 Co 함량에 따른 흑연 다이의 표면 온도와 시편의 수축 길이 변화를 나타낸다.3 shows the surface temperature of the graphite die and the shrinkage length of the specimen according to the time and the Co content during the preparation of the WC-Co cemented carbide at a current of 3,000 A and a pressure of 60 MPa according to the present invention.
여기서, 흑연 다이의 표면 온도는 디지털 광온도계로 측정하였으며, 시편 길이 변화는 LVDT로 관찰 측정하였다.Here, the surface temperature of the graphite die was measured by a digital photometer, and the change in specimen length was observed and measured by LVDT.
도면을 참조하면, 시편에 전류가 인가되어 시간이 경과함에 따라 시편의 온도는 상승되며, 이에 따라 초기 완만하게 열팽창하다가 약 900℃ 이상의 온도에서 급격한 수축이 발생하였다.Referring to the drawings, as the current is applied to the specimen, the temperature of the specimen increases as time elapses. Accordingly, the initial thermal expansion of the specimen gradually causes a sudden shrinkage at a temperature of about 900 ° C. or more.
그리고, Co 함량(5, 10, 15, 20vol.%)의 증가에 따라 흑연 다이의 표면 온도가 낮아지는 경향을 보였으며, 이와 동시에 급격한 수축이 발생하는 시간이 지연되고, 최대 수축 길이가 증가하는 경향을 보였다.In addition, as the Co content (5, 10, 15, 20 vol.%) Increased, the surface temperature of the graphite die tended to be lowered, and at the same time, the time for rapid shrinkage was delayed, and the maximum shrink length was increased. Showed a tendency.
이 실험 결과로부터, 제조 과정의 3 단계에서 전류와 압력을 제거하는 시점은 완전한 치밀화가 이루어져 시편의 길이 변화가 안정화되는 약 250sec 시점 전후 부근이 바람직함을 알 수 있다.From the experimental results, it can be seen that the time to remove the current and pressure in the three stages of the manufacturing process is preferably around about 250 seconds before and after the complete densification to stabilize the change in the length of the specimen.
도 4에 본 발명의 가압 통전 활성 연소법으로 제조한 WC-Co 초경 합금에 대한 X선 회절 패턴도를 나타낸다.4 shows the X-ray diffraction pattern diagram of the WC-Co cemented carbide manufactured by the pressurized energizing active combustion method of the present invention.
모든 조성에서 미반응물인 W, C의 피크는 관찰되지 않았으며, 생성물인 WC와 고온에서 안정한 FCC(면심 입방정) Co의 피크만이 관찰되었으며, Co 함량이 높을 수록 FCC Co의 상대 강도가 증가함을 알 수 있다.The peaks of unreacted W and C were not observed in all compositions, and only the peaks of WC and FCC (face-centered cubic) Co stable at high temperatures were observed.The higher the Co content, the higher the relative strength of FCC Co. It can be seen.
도 5는 본 발명의 가압 통전 활성 연소법으로 제조한 WC-Co 초경 합금에 대한 주자 전자 현미경(SEM : Scanning Electron Microscope) 사진이며, 선형 분석법으로 측정한 WC 입자 크기는 Co 함량(5, 10, 15, 20vol.%) 순서대로 0.94, 0.91, 0.90, 0.92㎛였으며, 모든 조성에서 삼각 프리즘 형태의 WC 입자가 관찰되었다.Figure 5 is a runner electron microscope (SEM: Scanning Electron Microscope) photograph of the WC-Co cemented carbide prepared by the pressurized energetic active combustion method of the present invention, WC particle size measured by linear analysis is Co content (5, 10, 15 , 20 vol.%) In the order of 0.94, 0.91, 0.90, 0.92㎛, WC particles in the form of a triangular prism was observed in all compositions.
다음으로, 표 1에 본 발명에 따른 WC-Co 초경 합금의 각 제조 과정에서의 밀도, 부피 및 부피 변화율을 나타낸다.Next, Table 1 shows the density, volume, and volume change rate in each manufacturing process of the WC-Co cemented carbide according to the present invention.
표 1을 참조하면, Co 함량을 5, 10, 15, 20vol.%로 변화시켰을 때, 60MPa의 가압 상태에서 초기 시편의 밀도는 각각 6.50, 6.95, 6.98, 7.13g/cm3로서 계산되는 이론 밀도(각각 13.65, 13.08, 12.59, 12.16g/cm3)에 비해 다공질 상태임을 알 수 있으며, 연소 합성 직전 온도에서 시편의 밀도는 각각 6.37, 6.77, 6.79, 6.92g/cm3이고 부피는 각각 2.36, 2.21, 2.21, 2.17cm3로서 초기 상태에 비해 각각 2.04,2.62, 2.78, 2.99%의 열팽창을 나타냈다.Referring to Table 1, when the Co content is changed to 5, 10, 15, 20 vol.%, The initial density at 60 MPa under pressure is 6.50, 6.95, 6.98 and 7.13 g / cm 3 , respectively. it can be seen that the (respectively 13.65, 13.08, 12.59, 12.16g / cm 3) porous than the density of the specimen just before the combustion synthesis temperature is respectively 6.37, 6.77, 6.79, 6.92g / cm 3 and the volume of each of 2.36, The thermal expansion of 2.21, 2.21, 2.17 cm 3 was 2.04, 2.62, 2.78, and 2.99%, respectively, compared to the initial state.
그리고, 연소 합성 직전과 직후의 구간에서는 각각 56.97, 53.03, 52.02, 49.98%의 부피 변화에 의한 급격한 수축이 발생하였으며, 최종 생성물의 밀도는 각각 15.10, 14.80, 14.55, 14.25g/cm3로서 계산되는 이론 밀도(15.36, 15.02, 14.68, 14.33g/cm3)에 가까운 치밀한 생성물이 생성되었음을 알 수 있다.In the sections immediately before and after the combustion synthesis, abrupt shrinkage occurred due to volume changes of 56.97, 53.03, 52.02, and 49.98%, respectively, and the final product density was calculated as 15.10, 14.80, 14.55, 14.25 g / cm 3 , respectively. It can be seen that a dense product was produced close to the theoretical density (15.36, 15.02, 14.68, 14.33 g / cm 3 ).
도 6은 본 발명의 가압 통전 활성 연소법에 의해 제조한 WC-Co 초경 합금과 종래 방법에 의해 제조된 일반 초경 합금의 평균 자유 행로에 따른 비커스 경도의 변화를 비교하여 나타내는 그래프이다.6 is a graph showing a comparison of Vickers hardness according to the average free path of the WC-Co cemented carbide produced by the pressurized energizing active combustion method of the present invention and the conventional cemented carbide manufactured by the conventional method.
그래프상에 본 발명의 가압 통전 활성 연소법(Pressure-Assisted Field-Activated Combustion)으로 제조된 시편은 "PAFAC"로 나타내며, 종래 공정에 의해 제조된 일반 초경 합금은 "RTW사"와 "FC(Federal Carbide)사"의 것을 대표적으로 나타낸다.Specimen prepared by the pressure-assisted field-activated combustion method of the present invention on the graph is represented by "PAFAC", the general cemented carbide prepared by the conventional process is "RTW" and "FC (Federal Carbide) ") Company" representatively.
도면을 참조하면, Co 함량이 증가할수록 평균 자유 행로(mean free path)는 증가하며, 평균 자유 행로가 증가함에 따라 비커스 경도(Hv)는 감소하며, 본 발명의 가압 통전 활성 연소법으로 제조한 WC-Co 초경 합금이 평균 자유 행로가 유사한 종래 공정에 의해 제조된 초경 합금들에 비해 우수한 경도를 나타내었다.Referring to the drawings, as the Co content increases, the mean free path increases, and as the average free path increases, the Vickers hardness H v decreases, and the WC manufactured by the pressurized energizing active combustion method of the present invention. The -Co cemented carbide showed superior hardness compared to cemented carbides produced by conventional processes with similar mean free paths.
도 7은 본 발명의 가압 통전 활성 연소법에 의해 제조한 WC-Co 초경 합금과 종래 방법으로 제조된 일반 초경 합금의 비커스 경도에 따른 파괴 인성의 변화를 비교하여 나타낸 그래프이다.FIG. 7 is a graph illustrating a change in fracture toughness according to Vickers hardness of a WC-Co cemented carbide manufactured by the pressurized energizing active combustion method of the present invention and a conventional cemented carbide manufactured by a conventional method.
도면을 참조하면, 본 발명에 의해 제조한 WC-Co 초경 합금의 경도와 파괴 인성은 Co 함량이 유사한 종래 방법에 의해 제조된 일반 초경 합금에 비해 유사하거나 우수한 값을 갖음을 알 수 있다.Referring to the drawings, it can be seen that the hardness and fracture toughness of the WC-Co cemented carbide prepared according to the present invention have a similar or superior value than that of a conventional cemented carbide manufactured by a conventional method having a similar Co content.
본 발명의 단일 공정에 의한 치밀한 텡스텐 카바이드 초경 합금의 제조 방법에 따르면, W, C, Co 분말을 동시에 혼합하여 전기적 주울열에 의해 고상 분말간의 연소 합성 반응을 유도하고 이 때 발생하는 화학적 생성열을 적극적으로 이용하여 수분 이내의 짧은 시간내에 단일 공정으로 경도와 파괴 인성이 우수한 WC-Co 초경 합금을 제조할 수 있어 매우 경제적이고 효율적이다.According to the method for producing a dense tungsten carbide cemented carbide by a single process of the present invention, W, C, and Co powders are mixed at the same time to induce the combustion synthesis reaction between the solid phase powders by electric Joule heat and actively generate the chemical heat generated at this time. It is very economical and efficient because WC-Co cemented carbide with excellent hardness and fracture toughness can be manufactured in a single process within a short time within minutes.
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- 2001-07-19 KR KR10-2001-0043559A patent/KR100424780B1/en not_active IP Right Cessation
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