KR100472642B1 - 소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구 - Google Patents

소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구 Download PDF

Info

Publication number
KR100472642B1
KR100472642B1 KR10-2003-0016262A KR20030016262A KR100472642B1 KR 100472642 B1 KR100472642 B1 KR 100472642B1 KR 20030016262 A KR20030016262 A KR 20030016262A KR 100472642 B1 KR100472642 B1 KR 100472642B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sintering
diamond particles
coating layer
sintering tool
tool
Prior art date
Application number
KR10-2003-0016262A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20040081651A (ko
Inventor
남승우
Original Assignee
일진디스플레이(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 일진디스플레이(주) filed Critical 일진디스플레이(주)
Priority to KR10-2003-0016262A priority Critical patent/KR100472642B1/ko
Priority to PCT/KR2004/000451 priority patent/WO2004083337A1/en
Priority to US10/548,808 priority patent/US20070051050A1/en
Publication of KR20040081651A publication Critical patent/KR20040081651A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100472642B1 publication Critical patent/KR100472642B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25—Diamond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/009—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone characterised by the material treated
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
    • B22F1/18—Non-metallic particles coated with metal
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23B—TURNING; BORING
    • B23B27/00—Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/18—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing
    • B23B27/20—Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with cutting bits or tips or cutting inserts rigidly mounted, e.g. by brazing with diamond bits or cutting inserts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00—Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/45—Coating or impregnating, e.g. injection in masonry, partial coating of green or fired ceramics, organic coating compositions for adhering together two concrete elements
    • C04B41/4584—Coating or impregnating of particulate or fibrous ceramic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B41/00—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone
    • C04B41/80—After-treatment of mortars, concrete, artificial stone or ceramics; Treatment of natural stone of only ceramics
    • C04B41/81—Coating or impregnation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1409—Abrasive particles per se
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K3/00—Materials not provided for elsewhere
    • C09K3/14—Anti-slip materials; Abrasives
    • C09K3/1436—Composite particles, e.g. coated particles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14—Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/18—Metallic material, boron or silicon on other inorganic substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/06—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of metallic material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005—Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C22C2026/006—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes with additional metal compounds being carbides

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

본 발명은, 소결 후에도 표면부식이 적은 소결공구용 다이아몬드 입자에 관한 것으로서,
중량%로 Cr: 1~6%, Al: 3~11%, Si: 4~14%를 포함하며, 잔부는 Ti 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 코팅층을 가지는 것을 특징으로 하므로,
내식성 및 내산화성이 우수하여 표면부식이 적으면서도, 소결공구에 사용될 경우에도 보유력이 우수하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다이아몬드 입자를 포함하는 소결공구는, 공구수명 및 절삭속도가 뛰어난 효과가 있다.

Description

소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를 사용한 소결공구{DIAMOND PARTICLES FOR SINTERING TOOL AND PRODUCTION METHOD THEREOF AND THE SINTERING TOOL USING THE SAME}
본 발명은, 소결 후에도 표면부식이 적은 소결공구용 다이아몬드 입자에 관한 것이다.
다이아몬드는 지구상에서 가장 경도와 열전도율이 높은 물질이며, 석재, 콘크리트, 아스팔트, 세라믹 제품 등의 절단 및 연마에 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 목적을 위하여, 통상 상기 다이아몬드 입자는, Co, Br, Cu, Ni, Fe, W, Sn 등의 매트릭스 금속(이하, 금속본드라 함)과 소결된 소결공구의 형태로 이용되고 있다.
그러나, 순수한 다이아몬드 입자를 그대로 금속본드와 소결시킬 경우, 금속본드가 다이아몬드 입자를 잡고 있는 힘인 보유력(retention force)이 약할 뿐 아니라, 고온소결 시에 다이아몬드가 금속본드의 촉매작용에 의하여 다시 흑연으로 변하는 이른바 재흑연화반응을 일으켜서 표면이 부식되는 문제가 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 종래에는 다이아몬드 입자에 Ti코팅을 하여 금속본드와 소결하는 방식이 사용되고 있었다. Ti코팅층은, 금속본드 및 다이아몬드와의 결합성이 우수하여 금속본드의 다이아몬드 보유력을 증가시킬 뿐 아니라, 금속본드에 의한 영향을 차단시켜 재흑연화반응을 방지하므로, 공구의 수명을 증가시켜주는 장점을 가진다.
하지만, 재흑연화반응은 온도가 높을수록 활발해지므로, Co, Br, Cu와 같이 소결온도가 높지 않은 금속본드에서는 Ti코팅이 장점을 가지지만, Fe 또는 W과 같이 소결온도가 850℃ 이상의 고온인 극심한 소결조건을 가지는 금속본드에서는, Ti코팅에 의한 재흑연화방지효과는 한계가 있다. 뿐만 아니라, 이러한 고온에서는 Ti과 금속본드와의 반응성이 매우 커지므로 상당량의 Ti이 금속본드와 반응하여 소모됨으로써, 코팅층으로서의 기능이 대폭 감소되어 다이아몬드의 표면부식의 문제가 더욱 심각해진다.
본 발명은 상기의 과제를 해결하기 위하여 안출된 것으로서, Ti과 Cr 외에 내식성과 내산화성이 우수한 Al과 Si이 일정량 첨가된 코팅층을 형성함으로써, 표면부식이 적게 되는 소결공구용 다이아몬드 입자 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기 다이아몬드 입자를 이용하여 금속본드와 소결시킴으로써, 극심한 소결조건의 소결을 거친 후에도 성능이 우수하게 유지되는 소결공구를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 소결공구용 다이아몬드 입자는, 중량%로 Cr: 1~6%, Al: 3~11%, Si: 4~14%를 포함하며, 잔부는 Ti 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 코팅층을 가지는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, Ti은 금속본드 및 다이아몬드와의 결합성이 우수하므로, 소결공구에 요구되는 다이아몬드 보유력을 유지하기 위하여 코팅층에 첨가되어야 할 필수적인 성분이다. 하지만, 고온 소결시에는 오히려 금속본드와 더 활발하게 결합하여 코팅층의 Ti가 소모되는 문제가 있기 때문에, 이를 해결하기 위하여 금속본드와 반응성은 Ti에 비하여 떨어지지만, 내식성 및 내부식성은 우수한 Cr을 첨가하여 종래의 Ti코팅의 단점을 해결하고자 하는 방법이 제안되었다.
그러나, Cr은 그 첨가비율이 많아지면, Ti과 화학적으로 결합하여 깨지기 쉬운(brittle) 결합상을 형성하므로, 일정비율 이상으로 첨가하기 곤란하며, 따라서 Ti코팅층이 가지는 단점을 해결하기에는 무리가 있다.
본 발명은, 이러한 사실에 기초한 것으로, 종래의 Ti-Cr코팅층에, 고온 소결시에 금속본드와의 반응성은 떨어지지만 더 우수한 내식성 및 내산화성을 가지며 깨지기 쉬운 결합상을 형성하지도 않는 Si과 Al을 형성하여 고온 소결시의 표면부식 문제를 해결함으로써, 소결공구의 성능을 향상시키고자 한 것이다.
즉, 금속본드층과의 소결시 중요한 역할을 하는 Ti을 최대한 포함하면서도, Cr, Si, Al을 적정량으로 첨가하여 소결 후에도 표면부식이 발생하지 않는 최적의 조건을 가지는 코팅층을 가지는 다이아몬드 입자를 제공하는 것에 본 발명의 특징이 있는 것이다.
이하에서는, 본 발명에 따른 코팅층을 구성하는 성분 및 그 한정이유에 대해 설명한다.
Cr: 크롬은, 금속본드와의 반응성은 티타늄에 비하여 떨어지지만, 다이아몬드의 탄소성분과 카바이드를 형성하여 다이아몬드와의 결합성이 우수하며 내식성 및 내산화성도 우수하다. 또한, 상술한 바와 같이, 고온소결시에 재흑연화방지효과도 가진다. 그러나, 지나치게 많이 첨가하면, 티타늄과 반응하여 깨지기 쉬운 결합상을 형성하므로, 1~6% 범위로 첨가한다.
Si: 실리콘은, 금속본드와 반응성은 약하지만, 내식성과 내산화성이 우수하며, 티타늄과 반응하지 않기 때문에 표면부식방지효과가 뛰어나다. 그러나, 많은 양을 첨가하면 소결 시에 금속본드의 보유력을 저하시키므로 4~14% 범위로 첨가한다.
Al: 알루미늄, 역시 금속본드와 반응성은 약하지만, 내식성과 내산화성이 우수하므로 표면부식방지효과가 뛰어나다. 그러나, 소결 시에 금속본드의 보유력 저하방지차원에서 3~11% 첨가시킨다.
잔부는 필수원소인 Ti이 되며, 이러한 조성을 가지는 코팅층을, 소결공구용으로 사용되는 평균입경 10~1000㎛ 의 다이아몬드 입자에 형성시키면, 우수한 소결공구용 다이아몬드 입자를 얻을 수 있다.
본 발명의 소결공구용 다이아몬드 입자는, 코팅층의 조성이, 중량%로 Cr: 1~6%, Al: 3~11%, Si: 4~14% 및 나머지는 Ti과 기타 불가피한 불순물이 되도록, 상기 Cr, Al, Si 및 Ti 분말을 가열증발시킴으로써, 코팅층을 형성할 수 있다.
금속분말의 가열증발 코팅방법으로서는, 일반적으로 사용되는 CVD(chemical vapor deposition)방법이나, PVD(physical vapor deposition)방법이 사용될 수 있으며, 그 중에서도 상대적으로 낮은 온도에서 코팅이 가능한 MVD(metal vapor deposition)방법이 바람직하다.
MVD란, 금속분말을 진공 분위기 하에서 가열증발시켜 금속분말의 표면으로부터 증발된 금속증기를 목표로 하는 증착대상의 표면에 증착시키는 방법으로서, 낮은 온도에서 코팅이 가능하기 때문에 선택할 수 있는 실험온도범위가 넓은 장점이 있다.
가열증발온도는, 750~1000℃인 것이 바람직하다. 금속분말의 증발을 위해서 최소한 750℃ 이상의 가열온도가 요구되며, 1000℃를 초과하면, 다이아몬드 입자 내부의 금속 불순물에 의한 재흑연화반응이 활발해지므로, 상기의 범위로 할 필요가 있다. 본 발명의 또 하나의 장점은, 종래의 Ti코팅에 비하여 다성분의 코팅층을 형성함으로써, 가열증발온도를 낮출 수 있다는데 있다.
한편, 증발시간을 줄이고, 만족할 만한 수준의 코팅층을 얻기 위해서 가열증발압력은, 10-2torr 이하로 유지하는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 실시예를 통하여 구체적으로 설명한다. 그러나, 아래의 실시예는 오로지 본 발명을 설명하기 위한 것으로, 본 발명의 요지에 따라 본 발명의 범위가 아래의 실시예에 국한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명할 것이다.
[실시예]
다이아몬드 입자(주식회사 일진다이아몬드의 ISD-1700 제품)에 표 1의 조성을 가지는 코팅층을 MVD 방법에 의하여 형성시킨 후, 소결시 Ti과 반응이 심하게 일어나는 90% Fe-10% Co 조성의 Fe계 금속본드와 소결하여 소결공구를 제조하였다. 소결조건은, 소결온도/시간이 910oC/3분, 소결압력이 350kg/cm2 이며, 진공가압소결방식의 소결을 하였다.
소결 후에 다이아몬드 입자를 회수하여 표면부식상태를 조사한 것을 표 1에 나타내었다.
번호 성분비 (wt%) 코팅 wt% 소결 후 다이아몬드의표면 부식상태
Ti Cr Al Si
비교예 1 98 2 - - 0.30 부식 발생
비교예 2 91 1 8 - 0.36 부식 발생
비교예 3 75 9 16 - 0.19 부식 발생
비교예 4 90 2 1 7 0.31 부식 발생
비교예 5 67 22 - 11 0.16 부식 발생 없음
비교예 6 53 4 13 30 0.05 부식 발생 없음
발명예 1 79 4 7 10 0.13 부식 발생 없음
발명예 2 73 6 9 12 0.15 부식 발생 없음
발명예 3 79 4 8 9 0.23 부식 발생 없음
발명예 4 83 2 11 4 0.27 부식 발생 없음
표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명조성을 벗어나는 비교예 1~4는 부식이 발생하였다. 비교예 5는, 부식이 발생하지 않았지만, Cr의 함량이 지나치게 높아 코팅층이 깨지기 쉽게 되어, 소결공구용 다이아몬드 입자로서는 적합하지 않다. 또한, 비교예 6도 부식이 발생하지 않았으나, Si의 함량이 높아서 금속본드의 보유력이 크게 저하되므로, 소결공구용 다이아몬드 입자로는 쓸 수가 없다.
이에 반하여, 본 발명예 1~4는, Ti의 함량이 비교적 높아 소결공구에 사용시 보유력이 우수할 뿐 아니라, 표면부식발생도 거의 없어, 우수한 소결공구를 만들 수 있음을 알 수 있다.
도 1은, 비교예 1과, 본 발명예 1의 다이아몬드 입자의 코팅층을 제거한 뒤 그 표면부식상태를 SEM 현미경으로 찍은 사진이다.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 코팅층이 형성되었던 다이아몬드 입자가 종래의 Ti코팅층이 형성되었던 다이아몬드 입자에 비하여 양호한 표면상태를 유지하고 있으며, 종래의 다이아몬드 입자는 그 표면에 심각한 부식이 발생하고 있음을 알 수 있다.
도 2는, 비교예 1과, 본 발명예 1의 조성을 가지는 다이아몬드 입자를 40% Fe-25% Cu-35% W의 조성을 가지는 금속본드와 소결하여 3.5인치 코어드릴을 제조한 후, 철근 콘크리트제의 시편을 절삭하여 공구수명과 절삭속도를 측정하여 이를 상대비교한 것이다.
도시된 바와 같이, 비교예 1의 공구수명 및 절삭속도를 100%로 잡았을 때, 발명예 1의 공구수명 및 절삭속도가 더 우수함을 알 수 있다.
도 3은, 본 발명의 코팅층이 형성된 다이아몬드 입자의 오제(Auger) 전자현미경분석결과를 나타낸 그래프이다.
상기 그래프에서 알 수 있는 바와 같이, 다이아몬드 입자의 바깥쪽에 실리콘과 알루미늄이 존재하고, 그 내측에 티타늄이 존재하고 있다. 또한, 탄소는 코팅층에 티타늄 카바이드형태로 존재하고 있음을 알 수 있다. 크롬은 분석상 나오지는 않았지만, EDX 분석시에 2% 정도가 존재하고 있음을 확인할 수 있었다.
코팅층의 형성과정은 이하와 같은 것으로 생각된다.
먼저, 코팅온도까지 온도가 상승되는 과정에서 다이아몬드 표면에 비정질의 탄소층이 형성되고, 이후 발생된 티타늄증기가 상기 탄소층에 붙어 티타늄 카바이드가 형성되고, 이후 계속적으로 발생하는 미량의 크롬, 알루미늄 및 실리콘 증기가 코팅층에 붙어가면서 코팅층이 두꺼워지는 것으로 판단된다. 이와 같이, 본 발명의 코팅층에 첨가된 실리콘과 알루미늄은, 티타늄의 외측에 주로 존재하고 있어, 티타늄이 금속본드와 반응하여 소모되는 것을 억제하여 다이아몬드 입자를 보호함으로써, 소결시의 다이아몬드 입자의 표면부식을 방지하는 것으로 생각된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, Ti과 Cr 외에 Al과 Si이 일정량 첨가된 코팅층을 다이아몬드 입자에 형성하므로, 내식성 및 내산화성이 우수하여 표면부식이 적으면서도, 소결공구에 사용될 경우에도 보유력이 우수하다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 다이아몬드 입자를 포함하는 소결공구는, 공구수명 및 절삭속도가 뛰어난 효과가 있다.
도 1은, 본 발명과 종래의 다이아몬드 입자의 코팅층을 제거한 뒤의 표면부식상태를 찍은 SEM 현미경사진이고,
도 2는, 본 발명과 종래의 다이아몬드 입자로 제조한 소결공구의 성능을 비교한 그래프이고,
도 3은, 본 발명의 코팅층이 형성된 다이아몬드 입자의 오제(Auger) 전자현미경분석결과를 나타낸 그래프이다.

Claims (8)

  1. 중량%로 Cr: 1~6%, Al: 3~11%, Si: 4~14%를 포함하며, 잔부는 Ti 및 기타 불가피한 불순물로 이루어진 코팅층을 가지는 것을 특징으로 하는 소결공구용 다이아몬드 입자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 다이아몬드 입자의 평균입경이 10~1000㎛ 인 것을 특징으로 하는 소결공구용 다이아몬드 입자.
  3. 코팅층의 조성이, 중량%로 Cr: 1~6%, Al: 3~11%, Si: 4~14% 및 나머지는 Ti과 기타 불가피한 불순물이 되도록, 상기 Cr, Al, Si 및 Ti 분말을 가열증발시켜 다이아몬드 입자에 코팅시키는 것을 특징으로 하는 소결공구용 다이아몬드 입자의 코팅방법.
  4. 제3항에 있어서,
    가열증발온도는, 750~1000℃인 것을 특징으로 하는 소결공구용 다이아몬드 입자의 코팅방법.
  5. 제3항에 있어서,
    가열증발압력은, 10-2torr 이하인 것을 특징으로 하는 소결공구용 다이아몬드 입자의 코팅방법.
  6. 제1항의 다이아몬드 입자를 포함하는 소결공구.
  7. Fe계 합금에 제1항의 다이아몬드 입자가 포함된 것을 특징으로 하는 소결공구.
  8. W계 합금에 제1항의 다이아몬드 입자가 포함된 것을 특징으로 하는 소결공구.
KR10-2003-0016262A 2003-03-15 2003-03-15 소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구 KR100472642B1 (ko)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0016262A KR100472642B1 (ko) 2003-03-15 2003-03-15 소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구
PCT/KR2004/000451 WO2004083337A1 (en) 2003-03-15 2004-03-03 Diamond particle for sintering tool and manufacturing method thereof and sintering tool using the same
US10/548,808 US20070051050A1 (en) 2003-03-15 2004-03-03 Diamond particle for sintering tool and manufacturing method thereof and sintering tool using the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2003-0016262A KR100472642B1 (ko) 2003-03-15 2003-03-15 소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20040081651A KR20040081651A (ko) 2004-09-22
KR100472642B1 true KR100472642B1 (ko) 2005-03-10

Family

ID=33028811

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR10-2003-0016262A KR100472642B1 (ko) 2003-03-15 2003-03-15 소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20070051050A1 (ko)
KR (1) KR100472642B1 (ko)
WO (1) WO2004083337A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011018607A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 H.C. Starck Gmbh Granulat zur Herstellung von Verbundbauteilen durch Spritzgiessen
CN102242341B (zh) * 2011-07-01 2013-08-21 中南钻石股份有限公司 一种耐高温钛膜超硬复合材料及其生产工艺

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6283447A (ja) * 1985-10-04 1987-04-16 Sumitomo Electric Ind Ltd 焼結ダイヤモンドおよびその製造方法
US5024680A (en) * 1988-11-07 1991-06-18 Norton Company Multiple metal coated superabrasive grit and methods for their manufacture
JP2678083B2 (ja) * 1990-08-28 1997-11-17 日産自動車株式会社 Ｔｉ―Ａｌ系軽量耐熱材料
US5232469A (en) * 1992-03-25 1993-08-03 General Electric Company Multi-layer metal coated diamond abrasives with an electrolessly deposited metal layer
DE19844397A1 (de) * 1998-09-28 2000-03-30 Hilti Ag Abrasive Schneidkörper enthaltend Diamantpartikel und Verfahren zur Herstellung der Schneidkörper
JP3641794B2 (ja) * 1999-07-14 2005-04-27 きみ子 末田 ダイヤモンド入り刃材
US6416560B1 (en) * 1999-09-24 2002-07-09 3M Innovative Properties Company Fused abrasive bodies comprising an oxygen scavenger metal
US6319608B1 (en) * 2000-05-15 2001-11-20 General Electric Company Titanium chromium alloy coated diamond crystals for use in saw blade segments and method for their production
ZA200104825B (en) * 2000-06-28 2001-12-13 Gen Electric CVD Titanium-Boron and Chromium-Boron Coating of Diamond.

Also Published As

Publication number Publication date
US20070051050A1 (en) 2007-03-08
KR20040081651A (ko) 2004-09-22
WO2004083337A1 (en) 2004-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2684721B2 (ja) 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具およびその製造法
US20020095875A1 (en) Abrasive diamond composite and method of making thereof
JPH04232282A (ja) 多層コーチングを有するダイヤモンド及びその製造方法
IE920811A1 (en) "Multigrain abrasive particles"
FR2715929A1 (fr) Synthèse d'un nitrure de bore cubique polycristallin.
EP2201154B1 (en) Method of producing a layer by arc-evaporation from ceramic cathodes
CA2327634A1 (en) Abrasive particles with metallurgically bonded metal coatings
JP4861831B2 (ja) 被覆研磨剤
JP2007517954A (ja) 被覆された研磨材
US20070214727A1 (en) Coated Abrasives
JPH0568548B2 (ko)
JP4731645B2 (ja) 超硬合金および被覆超硬合金とその製造方法
KR100472642B1 (ko) 소결공구용 다이아몬드 입자와 그 제조방법 및 이를사용한 소결공구
JPS6053721B2 (ja) 切削工具用複合焼結部材
JPH08134635A (ja) ドライプロセス蒸着用Ａｌ−Ｔｉ合金ターゲット材
JP2000328170A (ja) 立方晶窒化硼素含有硬質部材及びその製造方法
US20090031637A1 (en) Coated abrasives
JPH1121651A (ja) 耐熱衝撃性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
JP3648758B2 (ja) 窒素含有焼結硬質合金
KR100489547B1 (ko) 구리계 매트릭스 합금과의 소결성이 우수한 다이아몬드그릿과 그 제조방법 및 이를 사용한 소결공구
JP2001162411A (ja) すぐれた耐摩耗性と耐チッピング性を具備した表面被覆超硬合金製切削工具
JP4863070B2 (ja) 高硬度鋼の高速断続切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆切削工具
JP2000246507A (ja) 硬質被覆層がすぐれた高温熱伝導性を発揮する表面被覆超硬合金製切削工具
JP3167374B2 (ja) 高密着性ダイヤモンド被覆焼結合金
JP3899500B2 (ja) 高熱発生切削ですぐれた耐摩耗性を発揮する表面被覆超硬材料製切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20121227

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131216

Year of fee payment: 10

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141215

Year of fee payment: 11

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160104

Year of fee payment: 12

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170104

Year of fee payment: 13

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 14

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191223

Year of fee payment: 16