KR100448465B1 - Fabrication of diamond wheel for precision cutting using bronze powder-base metal bonder - Google Patents

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KR100448465B1 KR10-2001-0046340A KR20010046340A KR100448465B1 KR 100448465 B1 KR100448465 B1 KR 100448465B1 KR 20010046340 A KR20010046340 A KR 20010046340A KR 100448465 B1 KR100448465 B1 KR 100448465B1
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Abstract

개시된 내용은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 크롬(Cr)이 각 각 10%(mass%)이하 첨가된 청동(bronze)에 다이아몬드(diamond)가 3에서 15%(Volume%)첨가된 청동다이아몬드 분말(powder)을 소결(sintering)하여 형성하는 것을 특징으로 한다.Disclosed is a bronze with 3 to 15% (Volume%) of diamond added to a bronze with nickel (Ni), cobalt (Co) and chromium (Cr) added up to 10% (mass%), respectively. Diamond powder (powder) is characterized in that formed by sintering (sintering).

또한, 본 발명은 다이아몬드분말의 입자는 5-40㎛을 사용하고, 니켈, 코발트, 크롬 분말입자 5-10㎛를 첨가하여 분말입자의 충진율을 최대화하고, 진공, 수소 혹은 불활성가스분위기(Ar, N2 등)에서 700-900℃온도에 10-40MPa압력으로 가압하면서 소결하는 것을 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the particles of the diamond powder is used 5-40㎛, nickel, cobalt, chromium powder particles 5-10㎛ added to maximize the filling rate of the powder particles, vacuum, hydrogen or inert gas atmosphere (Ar, N2, etc.) characterized in that the sintering while pressing at a pressure of 10-40MPa at 700-900 ℃ temperature.

상기의 구성의 본 발명에 의하면, 청동합금계 계 분말결합재를 이용한 다이아몬드 휠의 특성이 우수하며 간단한 공정 및 낮은 비용으로 제작할 수 있는 이점이 있다.According to the present invention having the above-described configuration, the diamond wheels using the bronze alloy-based powder binder material is excellent in characteristics, there is an advantage that can be produced in a simple process and low cost.

Description

청동합금계 분말결합재를 이용한 절삭가공용 다이야몬드 휠의 제조방법 {Fabrication of diamond wheel for precision cutting using bronze powder-base metal bonder}Fabrication method of diamond wheel for cutting using bronze alloy powder binder {Fabrication of diamond wheel for precision cutting using bronze powder-base metal bonder}

본 발명은 주석(Sn)이 10% 첨가된 청동분말에 니켈, 코발트, 크롬과, 다이아몬드를 동시에 첨가하여 우수한 절삭가공력을 갖는 청동합금계 분말결합재를 이용한 절삭가공용 다이야몬드 휠의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a diamond wheel for cutting using a bronze alloy powder binder having excellent cutting power by simultaneously adding nickel, cobalt, chromium and diamond to a bronze powder to which tin (Sn) is added 10%. .

종래에는 재료 가공용 공구로서 초경합금, 코팅초경합금, TIC계 , TIN계 서멧등이 사용되고 있으나 이송속도(mm/rev)에 대한 절삭속도(m/min)비가 낮기 때문에 피삭재의 표면의 거칠기가 크고, 고 정밀도의 가공에는 적합하지 못하다는 단점을 가지고 있다. 이에 다이아몬드를 이용한 다이아몬드휠의 개발이 요구되어 왔다.Conventionally, cemented carbide, coated cemented carbide, TIC, and TIN cermet are used as materials processing tools, but the cutting surface (m / min) to feed rate (mm / rev) is low, so the surface of the workpiece has a high roughness and high precision. Has the disadvantage of not suitable for processing. Therefore, the development of a diamond wheel using diamond has been required.

이러한 다이아몬드공구는 내구성이 우수하여 교환주기가 증가되어 생산성에도 기여할 수 있으므로 자동차 부품생산 시 자동차의 실린더블럭과 같은 주철부품의 고속절삭가공에서도 사용하여 생산성 향상에도 기여할 수 있다.Since the diamond tool is excellent in durability and the replacement cycle can be increased, it can also contribute to productivity. Therefore, it can also be used in high-speed cutting processing of cast iron parts such as cylinder blocks of automobiles, thereby improving productivity.

절삭 가공용 다이아몬드 휠은 다이아몬드 분말과 이를 지지해주는 결합제로 구성된다. 다이아몬드 분말을 지지해주는 결합제로는 금속성분을 주체로 하는 메탈본드(metal bond), 합성수지를 주체로 하는 레진본드(resin bond), 산화물계 무기 재료를 주체로 하는 비트리파이드(vitrified bond)등이 있는데 청동합금계을 결합재로 하는 메탈본드의 경우 일반적으로 사용되는 레진본드에 비해 결합제가 다이아몬드를 확고히 붙잡을 수 있어 상당히 무리한 연삭을 해도 결합재가 열화되지 않고 고온에서 견딜 수 있으므로 수명이 긴 특징을 가지고 있다.Diamond wheels for cutting consist of diamond powder and binders that support it. Binders that support diamond powder include metal bonds mainly composed of metals, resin bonds mainly composed of synthetic resins, and vitrified bonds mainly composed of oxide-based inorganic materials. In the case of metal bonds based on bronze alloys, binders can hold diamonds more firmly than resin bonds, which are commonly used, and have a long service life because they can withstand high temperatures without deterioration even after excessive grinding.

실리콘웨이퍼 가공에 사용되는 웨이퍼톱(Wafer Saw)은 절삭성능 및 절삭가공 후 정밀도가 요구되는 공구들로 전자 산업에 기여하는 바가 매우 크다.Wafer saws used in silicon wafer processing are tools that require cutting performance and precision after cutting, which contributes greatly to the electronics industry.

그리고 다이싱톱(Dicing Saw)은 웨이퍼가공 등에 사용되는 다이아몬드 공구로 실리콘 웨이퍼(Silicon Wafer)절단용으로 가장 널리 사용되며 일반적으로 전착식으로 제조되어 사용된다.Dicing Saw is a diamond tool used in wafer processing, and is most widely used for cutting silicon wafers, and is generally manufactured by electrodeposition.

그러나 전착식의 경우 휠의 두께가 매우 얇아 절삭 성능은 우수하나 장시간가공을 하면 공구의 마모가 심하여 수명이 매우 짧아 자주 교체해야하는 단점이 있다.However, in the case of electrodeposition type, the thickness of the wheel is very thin, so the cutting performance is excellent. However, if the processing is performed for a long time, the wear of the tool is severe and the life is very short.

일반적으로 연삭성이 뛰어난 다이아몬드휠을 얻기 위해서는 결합제는 적당히 마모할 것, 다이아몬드 입자를 강고히 붙잡을 것, 윤활작용을 가질 것, 절분은 융착하지 않을 것, 그리고 전연성이 큰 성분을 포함할 것이 요구된다.In general, in order to obtain a diamond wheel with excellent grinding ability, the binder should be appropriately worn, firmly caught diamond particles, lubricated, not fused, and contain a malleable component. .

따라서 상기의 기능을 충족시키기 위한 결합제를 찾아내는 것이 본 발명을 이루는 기술적 과제이며, 이를 위하여 강한 메탈본드를 중심으로 결합성분을 조정하여 결합제의 강도를 조절하는 것이 바람직하다.Therefore, to find a binder to satisfy the above function is a technical problem to achieve the present invention, for this purpose it is preferable to adjust the strength of the binder by adjusting the binding component around a strong metal bond.

본 발명에서 사용되는 구리합금은 연삭 및 절삭가공 시 발생하는 열의 우수한 전도특성과 구리(Cu)에 주석(Sn)을 첨가하면 강도 및 경도가 향상되므로 다이아몬드 휠의 기지합금으로 구리-주석합금이 메탈본드로서 역할을 할 수 있다. 동시에 구리-주석계 합금은 장래의 메탈본드재료로서 주목받기 시작하였으며, 코발트, 니켈, 철에 비해 탄소와 반응성은 좋지 않지만 소결공정시 분말을 결합하는 젖음성이 우수하다.The copper alloy used in the present invention has excellent conductivity of heat generated during grinding and cutting, and the addition of tin (Sn) to copper (Cu) improves strength and hardness, so that the copper-tin alloy is a base alloy of the diamond wheel. Can act as a bond. At the same time, copper-tin-based alloys have attracted attention as future metal bond materials, and are less reactive with carbon than cobalt, nickel, and iron, but have excellent wettability for bonding powders in the sintering process.

따라서 본 발명에서는 현재 가장 많이 응용되고 있는 메탈본드로 구리-주석계 합금사용하여 다이아몬드 휠의 제조공정에 따른 기계적 특성을 소결작업 조건 및 최적의 합금분말 조성 및 첨가원소의 영향을 파악하여 우수한 다이아몬드휠을 제공하고자 한다.Therefore, in the present invention, the most widely applied metal bonds are excellent diamond wheels by grasping the mechanical properties according to the manufacturing process of diamond wheels using copper-tin alloys and sintering operation conditions, optimum alloy powder composition, and the effects of additive elements. To provide.

본 발명은 상기의 결합재가 가지는 문제점을 해결하고 가격이 비교적 저렴한결합재를 이용하여 우수한 다이아몬드 휠을 제조하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned binders and to produce an excellent diamond wheel using a relatively inexpensive binder.

도 1은 본 발명에 의해 청동합금계 분말결합재를 이용한 소결체의 이론밀도에 대한 상대밀도값을 니켈, 코발트, 크롬의 첨가량에 따른 변화를 나타낸 그래프.1 is a graph showing a change in the relative density of the sintered body using the bronze alloy powder binder according to the present invention according to the addition amount of nickel, cobalt and chromium.

도 2은 본 발명에 의해 청동합금계 분말결합재를 이용한 소결체의 경도값을 니켈, 코발트, 크롬의 첨가량에 따른 변화를 나타낸 그래프.Figure 2 is a graph showing the change in hardness value of the sintered body using the bronze alloy powder binder according to the present invention according to the addition amount of nickel, cobalt, chromium.

도 3은 본 발명에 의해 청동합금계 분말결합재를 이용한 소결체의 마모값을 니켈, 코발트, 크롬의 첨가량에 따른 변화를 나타낸 그래프.Figure 3 is a graph showing a change in the wear value of the sintered body using the bronze alloy powder binder according to the present invention according to the addition amount of nickel, cobalt, chromium.

도 4은 본 발명에 의해 청동합금계 분말결합재를 이용한 소결체의 전단강도값을 니켈, 코발트, 크롬의 첨가량에 따른 변화를 나타낸 그래프.Figure 4 is a graph showing the change in shear strength value of the sintered body using the bronze alloy powder binder according to the present invention according to the addition amount of nickel, cobalt, chromium.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에서 사용된 청동분말은 경도 및 강도가 우수한 구리중에 주석이 최대고용조성인 Cu-10wt%Sn을 사용하였고, 기계적인 특성 및 젖음성을 향상시키기 위하여 탄소와 화학적인 친화력이 우수한 니켈, 크롬, 코발트를 첨가하였다.In order to achieve the above object, the bronze powder used in the present invention uses Cu-10wt% Sn, which is the maximum employment composition of tin in copper having excellent hardness and strength, and has a chemical affinity with carbon to improve mechanical properties and wettability. This excellent nickel, chromium, cobalt was added.

본 발명에서는 분말혼합공정 혹은 고온압축(Hot pressing)공정 중에 시편내부에 구리와 주석이 국부적으로 편석이 극심하고 균일한 특성을 나타내지 않기 때문에, 구리와 주석의 혼합분말을 이용하지 않고, 청동(Bronze)합금분말를 사용하여 소결을 실시하였다.In the present invention, since copper and tin do not locally exhibit segregation and extreme characteristics in the specimen during powder mixing or hot pressing, bronze and bronze are not used. Sintering was carried out using an alloy powder.

따라서 본 발명은 니켈(Ni), 코발트(Co) 및 크롬(Cr)이 각 각 10%이하 첨가 된 청동(bronze)에 다이아몬드(diamond)가 3에서 15%(Volume%)첨가된 청동(bronze) 다이아몬드 분말(powder)을 소결(sintering)하여 형성하는 것을 특징으로 한다.Therefore, the present invention is a bronze in which 3 to 15% (Volume%) of diamond is added to a bronze to which nickel (Ni), cobalt (Co) and chromium (Cr) are added to 10% or less, respectively. Diamond powder (powder) is characterized in that formed by sintering (sintering).

다이아몬드가 첨가된 휠 소결체의 특성은 다이아몬드의 입자의 크기(㎛)와 결합제의 크기(㎛) 및 성분에 따라 영향을 받는다.The properties of the diamond sintered wheel sintered body are influenced by the size (μm) of the particles of the diamond and the size (μm) of the binder and the components.

따라서 본 발명에서는 다이아몬드와 기지결합제로서 기존의 분말조성이 아닌 Cu-Sn의 분말조성으로 Hot Pressing으로 다이아몬드 입자와 소결한다.Therefore, in the present invention, sintered with the diamond particles by hot pressing in the powder composition of Cu-Sn, rather than the conventional powder composition as diamond and the matrix binder.

제품생산공정에 주조법이 이용되지 않고 있는 이유로서는 초연마제가 부유하거나 가장자리로 편석되기 때문이다.The reason why the casting method is not used in the production process is that the super abrasive is suspended or segregated to the edge.

따라서 본 발명은 다이아몬드분말의 입자는 5-40㎛을 사용하고, 니켈, 코발트, 크롬 분말입자 5-10㎛를 첨가하여 분말입자의 충진율을 최대화하고, 진공, 수소 혹은 불활성가스분위기(Ar, N2 등)에서 700-900℃온도에 10-40MPa압력으로 가압하면서 소결한다.Therefore, in the present invention, the particles of the diamond powder is used 5-40㎛, nickel, cobalt, chromium powder particles 5-10㎛ added to maximize the filling rate of the powder particles, vacuum, hydrogen or inert gas atmosphere (Ar, N2 Sintering under pressure at 700-900 ° C at a pressure of 10-40 MPa.

절삭작업 중 절삭공구와 피삭재와의 접촉면절삭작업 중 절삭공구와 피삭재와의 접촉면에서 발생하는 높은 절삭온도로 인하여 일반공구의 기능이 약화될 수 있으나, 다이아몬드의 경우에는 작업 중 발생되는 열을 순구리(Cu)에 비해 6배정도 높은 우수한 열전도성으로 초연마재를 통하여 연삭휠이나 공구로 빨리 전달되므로 피삭재가 받는 열적 손상을 줄일 수 있고, 가공부품의 표면에 압축잔류 응력을 감소시켜 가공품의 피로강도 및 내부식성을 향상시킬 수 있다.Contact surface between cutting tool and work piece during cutting operation Due to the high cutting temperature generated at the contact surface between cutting tool and work piece during cutting operation, the function of the general tool may be weakened, but in case of diamond, It has a high thermal conductivity of about 6 times higher than that of (Cu), so it can be quickly transferred to the grinding wheel or tool through the superabrasive material, reducing the thermal damage to the workpiece and reducing the compressive residual stress on the surface of the workpiece. Corrosion resistance can be improved.

분말야금(Powder Metallurgy)공정은, 금속 및 다이아몬드 분말의 준비, 냉간압축, 다이아몬드와 금속성형체의 소결이 있으며, 금속을 결합재를 이용하여 다이아몬드 휠 제조를 위해서는 매우 중요하다.Powder metallurgy processes include the preparation of metals and diamond powders, cold compression, and sintering of diamonds and metal forming bodies, and are very important for the manufacture of diamond wheels using metal as a binder.

따라서 본 발명에서는 다이아몬드와 금속분말은 믹스기를 이용하여 1시간이상 교반하여 금속분말을 균일하게 분산시키며, 이들 분말을 냉간압축 시 분말의 유동성 및 압축성을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, the diamond and the metal powder are stirred for at least 1 hour using a mixer to uniformly disperse the metal powder, and when the powder is cold pressed, the flowability and compressibility of the powder can be improved.

혼합이 완료된 후에는 최종적으로 제조 될 휠의 크기 및 형상을 소결 주형에 장입하여 냉간압출 시킨 뒤, 진공, 환원성분위시 혹은 불활성가스 분위기에서 고온 압축하여 다이야몬드 휠은 완성되고 제조된 다이아몬드 휠은 압력, 소결온도 및 시간 에 따라서 특성이 결정된다. 이때, 가열은 저항가열이나 유도가열이 이용되고 성형주형으로는 스텐인레스(stainless), 주철(carbon steel), 흑연(graphite)중 어떤 것이 사용되어도 무방하다.After the mixing is completed, the size and shape of the wheel to be finally manufactured is charged into a sinter mold and cold-extruded, and the diamond wheel is finished by pressing under high temperature in a vacuum, reducing component or inert gas atmosphere. The characteristics are determined by the sintering temperature and time. In this case, resistance heating or induction heating may be used, and any of stainless steel, cast steel, and graphite may be used as the molding mold.

본 발명에서는 Cu-10%Sn조성의 청동합금계분말이 이용되었다. 청동분말의 금속기지(metal matrix)와 다이아몬드 입자의 계면결합특성을 향상시키기 위하여 코발트, 니켈, 크롬을 첨가하여 기계적유지력(mechanical retention) 및 화학 결합(chemical bonding) 등을 향상시켰다. 이때 기계적 유지력은 마모시 다이아몬드가 청동분말의 로부터 이탈되는 특성을 의미하며 인장응력에 의해서 향상된다. 또한 화학적 결합력은 금속기지 성분이 다이아몬드 입자와 화학적으로 결합하는 것을 의미하며 탄소와 결합력이 강한 금속(탄화물 형성 원소) 혹은 탄소를 고용하기 쉬운 금속의 경우가 유리하다.In the present invention, a bronze alloy powder of Cu-10% Sn composition is used. Cobalt, nickel, and chromium were added to improve the interfacial bonding properties of the metal matrix and the diamond particles of the bronze powder, thereby improving mechanical retention and chemical bonding. In this case, the mechanical holding force means that the diamond is separated from the bronze powder during wear and is improved by tensile stress. In addition, the chemical bonding force means that the metal base component is chemically bonded to the diamond particles, it is advantageous in the case of a metal (carbide forming element) having a strong bonding force with carbon or a metal that is easy to employ carbon.

청동합금계분말에 코발트, 니켈을 첨가하면 인장력이 향상되고, 크롬은 탄소와의 친화력 때문에 크롬탄화물의 형성이 쉬워 내충격특성 및 안정한 화합물이 형성되어 마모(wear)현상이 발생하는 절삭가공면에서 휠의 수명 유지에 우수한 영향을 미친다.When cobalt and nickel are added to bronze alloy powder, tensile strength is improved, and chrome is easy to form chromium carbide due to its affinity with carbon, so that impact resistance and stable compound are formed. Has an excellent impact on the maintenance of its life.

본 발명에서는 이전의 예비 실험을 통해 다음과 같은 10종류의 시편의 조성을 이용하여 본 발명을 행하였다. 청동합금계에 다이아몬드가 10Vol%가 첨가된 시편에 바이첨가재로 니켈, 크롬, 코발트를 각각 3, 5, 10 wt% 첨가하였다.In the present invention, the present invention was carried out using the composition of the following ten specimens through the previous preliminary experiment. Nickel, chromium, and cobalt were added as 3, 5, and 10 wt%, respectively, as biadditives to the specimen in which 10 vol% of diamond was added to the bronze alloy.

NO.NO. Bronze(wt%)Bronze (wt%) Ni(wt%)Ni (wt%) Cr(wt%)Cr (wt%) Co(wt%)Co (wt%) diamond(vol%)diamond (vol%) 1One 100100 -- 1010 22 9797 33 33 9595 55 44 9090 1010 55 9797 33 66 9595 55 77 9090 1010 88 9797 33 99 9595 55 1010 9090 1010

바이첨가재로 사용된 분말 니켈, 크롬, 코발트는 99%이상의 순도 및 크기가 5㎛미만의 분말을 사용하여 소결작업 시 소결체의 기공의 양을 감소시켜 밀도를 증가시켰다.Powder nickel, chromium, and cobalt used as bi-additives increased the density by reducing the amount of pores in the sintered body during the sintering process using a powder of more than 99% purity and less than 5㎛.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거 구체적으로 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

첨부 도면중 도 1은 본 발명에 의한 다이아몬드 및 니켈, 크롬, 코발트를 청동기지에 첨가함에 따른 이론밀도에 대한 상대밀도의 비의 변화를 나타낸 그래프이다. 전체적으로 다이아몬들를 첨가하지 않은 경우에 비해 밀도가 약 10%감소하고 다이아몬드가 첨가된 청동합금계의 이론밀도는 크롬이 첨가된 경우가 가장 크고 코발트와 니켈은 거의 유사하였다.1 is a graph showing a change in the ratio of the relative density to the theoretical density according to the addition of diamond, nickel, chromium, cobalt in the bronze base according to the present invention. In general, the theoretical density of the bronze-alloy system with diamonds decreased by about 10% compared to the case without adding diamonds, and the chromium-added bronzes were the largest, and cobalt and nickel were almost similar.

도 2는 본 발명에 의해 다이아몬드 분말이 첨가된 청동합금계 경도값에 미치는 니켈, 크롬, 코발트의 영향을 나타낸 그래프이다.Figure 2 is a graph showing the effect of nickel, chromium, cobalt on the hardness value of the bronze alloy added diamond powder according to the present invention.

도 2에서 알 수 있듯이 다이아몬드를 포함하고 있는 청동합금계의 경우에는 모든 조성합금에서 경도값은 다이아몬드를 첨가하기 전에 비해 전체적으로 150%이상 급격히 증가하였다.As can be seen in FIG. 2, in the case of the bronze alloy system containing diamond, the hardness value of all the composition alloys increased by more than 150% overall compared to before adding diamond.

니켈, 크롬, 코발트를 포함하고 있는 소결된 청동합금계의 각 각 첨가 원소의 양이 증가 할 수록 경도값은 모두 증가하고 있다. 니켈, 코발트의 경우 청동합금계내의 구리와 어느 정도의 고용도를 가지고 있으므로 이러한 원소의 첨가는 청동 합금의 고용강화기구로써 작용함을 알 수가 있다.As the amount of each added element in the sintered bronze alloy system containing nickel, chromium and cobalt increases, the hardness value increases. Nickel and cobalt have a certain degree of solid solubility with copper in the bronze alloy system. Therefore, the addition of these elements acts as a solid solution strengthening mechanism for the bronze alloy.

그러나, 본 발명에서 첨가된 크롬은 청동에 거의 고용하지 않고 있으며 이전 문헌에서 알 수 있듯이 소결된 청동합금계내에 크롬이 석출상으로 관찰되었다. 청동합금계에 크롬의 첨가량이 증가하면 증가할수록 경도값은 급격히 증가하고 있다. 이를 통해 니켈 또는 코발트에 의한 고용강화 효과보다는 구리와 고용도가 극히 적은 크롬에 의한 석출경화효과가 훨씬 더 크게 나타남을 알 수가 있다.However, chromium added in the present invention is hardly dissolved in bronze and chromium was observed as a precipitated phase in the sintered bronze alloy system, as can be seen from the previous literature. As the amount of chromium added to the bronze alloy increases, the hardness increases rapidly. It can be seen that the precipitation hardening effect by chromium and copper having a very low solubility is much larger than the solid solution strengthening effect by nickel or cobalt.

그리고 코발트를 첨가했을 경우가 니켈을 첨가했을 경우보다 경도값이 더 높게 나타나는 이유는 코발트가 구리와 반응하여 미세한 양의 석출물이 생성되었기 때문이다.The reason why the hardness value is higher when cobalt is added than when nickel is added is that cobalt reacts with copper to produce a minute amount of precipitate.

첨부 도면중 도 3은 본 발명에 의해 다이아몬드가 첨가시켜 소결된 청동합금계의 마모특성에 미치는 니켈, 크롬, 코발트의 영향을 암스러식 마모실험기를 이용하여 비마모량을 구한 그래프롤 나타내었다.In the accompanying drawings, FIG. 3 is a graph showing the non-wear amount by using an Amsler abrasion tester for the effects of nickel, chromium, and cobalt on the wear characteristics of the bronze alloy system sintered by diamond according to the present invention.

청동합금계에 니켈, 크롬, 코발트의 함량이 5%까지는 내마모특성이 우수하지만 5%이상을 첨가하였을 경우에는 내마모특성이 감소함을 알 수 있다.Nickel, chromium, and cobalt content in the bronze alloy is excellent in wear resistance up to 5%, but wear resistance is reduced when more than 5% is added.

따라서 다이아몬드를 첨가시킨 청동합금계은 니켈, 크롬, 코발트의 함량이 5%일 때 가장 우수한 내마모특성을 나타냄을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the bronze alloy system added with diamond shows the best wear resistance when the content of nickel, chromium and cobalt is 5%.

첨부 도면중 도 4에서는 본 발명에 의해 다이야몬드와 니켈, 크롬, 코발트가첨가된 휠 소결재의 굽힘시험결과 그래프를 나타내었다. 다이아몬드 휠은 연삭작업 중에 피삭재와 마찰할 때 위에서 누르는 하중 및 연속적인 충격에 견디면서 작업상 기계적특성이 요구된다.In the accompanying drawings, Figure 4 shows a graph of the bending test results of the wheel sintered material added with diamond, nickel, chromium, cobalt according to the present invention. Diamond wheels require mechanical properties in order to withstand loads and continuous shocks from pressing above when rubbing against the workpiece during grinding.

니켈과 코발트가 첨가된 경우 400MPa 전후의 값을 나타내었다. 그러나, 크롬을 3%첨가했을 때 강도값은 600MPa까지 급격히 증가하지만 그 이상을 첨가하면 500MPa까지 감소하는 경향으로 나타나고 있다. 즉, 소결된 청동합금계계 다이야몬드 휠에 크롬 첨가하면 구리와의 적은 고용도로 인하여 크롬은 석출되어 강화상의 역할을 하고 있다.When nickel and cobalt were added, the values were around 400 MPa. However, when 3% of chromium is added, the strength value rapidly increases to 600 MPa, but when added, the strength value decreases to 500 MPa. That is, when chromium is added to the sintered bronze alloy-based diamond wheel, chromium is precipitated due to low solid solubility with copper, thereby playing a role of reinforcing phase.

상술한 바와 같이, 본 발명은 다이아몬드가 첨가된 청동합금계에 각각 니켈, 크롬, 코발트를 첨가하여 정밀절삭용 다이아몬드 휠을 제조한다. 따라서 크롬을 첨가한 경우 청동합금계에 경도값, 굽힘강도값의 향상을 도모하며 또한 이론밀도에 대한 상대밀도값을 향상시키며 기계적인 특성뿐 만 아니라 소결특성도 향상 시킨다.As described above, the present invention adds nickel, chromium, and cobalt to the bronze alloy system to which diamond is added, thereby producing a diamond wheel for precision cutting. Therefore, when chromium is added, the hardness value and the bending strength value are improved in the bronze alloy system, and the relative density value with respect to the theoretical density is also improved.

또한 코발트, 크롬의 경우도 기계적 특성의 향상 및 청동합금계에 연성의 향상을 도모하여 우수한 마모특성을 갖게 한다.In addition, in the case of cobalt and chromium, the mechanical properties and the ductility of the bronze alloy are improved, thereby providing excellent wear characteristics.

본 발명에 의해 기존의 초경합금을 이용한 재료가공용공구의 특성을 향상시킬 수 있으며 기존의 레진 본드 및 전착식으로 제조된 실리콘 와이퍼 절단용재료의 수명 향상, 재료비 감소 및 공정의 단순화를 도모할 수 있다.According to the present invention, it is possible to improve the characteristics of the material processing tool using the conventional cemented carbide, and to improve the life of the existing resin bond and electrodeposited silicon wiper cutting material, reduce the material cost and simplify the process.

Claims (7)

청동합금계 분말결합제를 이용한 절삭가공용 다이아몬드휠의 제조방법에 있어서,In the method of manufacturing a diamond wheel for cutting using a bronze alloy powder binder, 3-15Vol%의 다이아몬드가 첨가된 청동합금계를 진공분위기하에서, 소결온도가 700-900℃온도이고 10-40MPa압력으로 가압하면서 60분 이내로 소결하는 것을 특징으로 하는 청동합금계 분말결합제를 이용한 절삭가공용 다이아몬드휠의 제조방법.Bronze alloy powder containing 3-15 Vol% diamond is sintered in a vacuum atmosphere within 60 minutes while being sintered at 700-900 ° C and pressurized at 10-40 MPa pressure. Method of manufacturing a diamond wheel for processing. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 청동합금계의 청동분말은 주석이 최대고용조성인 Cu-10wt%Sn인 것을 특징으로 하는 청동합금계 분말결합제를 이용한 절삭가공용 다이아몬드휠의 제조방법.The bronze powder of the bronze alloy is a method of manufacturing a diamond wheel for cutting using a bronze alloy powder binder, characterized in that the tin is the maximum solid composition of Cu-10wt% Sn. 삭제delete 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 청동합금계은 니켈, 크롬, 코발트의 첨가량이 각각 10mass%미만으로 하는 것을 특징으로 하는 청동합금계 분말결합제를 이용한 절삭가공용 다이아몬드휠의 제조방법.The bronze alloy is a method for producing a diamond wheel for cutting using a bronze alloy powder binder, characterized in that the addition amount of nickel, chromium, cobalt is less than 10mass%. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 다이아몬드입자는 5-40㎛, 니켈, 크롬, 코발트의 입자는 5-10㎛의 크기인 것을 특징으로 하는 청동합금계 분말결합제를 이용한 절삭가공용 다이아몬드휠의 제조방법.The cutting method according to any one of claims 1 to 4, wherein the diamond particles have a size of 5-40 μm, and the particles of nickel, chromium and cobalt have a size of 5-10 μm. Method of manufacturing a diamond wheel. 제 1항에 있어서,The method of claim 1, 소결분위기가 수소분위기인 것을 특징으로 하는 청동합금계 분말결합제를 이용한 절삭가공용 다이아몬드휠의 제조방법.A method of manufacturing a diamond wheel for cutting using a bronze alloy powder binder, wherein the sintering atmosphere is a hydrogen atmosphere. 제 1항에 있어서, 소결분위기가 불활성가스분위기(Ar, N2등)인 것을 특징으로 하는 청동합금계 분말결합제를 이용한 절삭가공용 다이아몬드휠의 제조방법.The method of manufacturing a diamond wheel for cutting using a bronze alloy powder binder according to claim 1, wherein the sintering atmosphere is an inert gas atmosphere (Ar, N2, etc.).
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