KR101053879B1 - Cemented carbide-steel bonding body and method for manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A cemented carbide-steel assembly and a method for manufacturing the same are provided to prevent delamination or cracking on the boundary surface between a steel layer and a cemented carbide layer by bonding the steel layer and the cemented carbide layer with superior bonding strength. CONSTITUTION: A method for manufacturing a cemented carbide-steel assembly is as follows. A sintering apparatus having a mold and a punch part which applies current and pressure to a material put in the mold is prepared. A raw material is put in the mold of the sintering apparatus so that a compound sintered layer(30), which is formed of compound powder including cemented carbide powder and steel powder, is formed between a cemented carbide layer(10) and a steel layer(20). Current and pressure are added to the raw material to generate spark plasma, thereby sintering the raw material.

Description

초경합금-스틸 접합체 및 그 제조방법{CEMENTED CARBIDE-STEEL BONDING BODY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME} Cemented carbide-steel joints and manufacturing method thereof {CEMENTED CARBIDE-STEEL BONDING BODY AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은 초경합금-스틸 접합체 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 초경합금과 스틸의 사이에 두 물질의 혼합분말을 개재한 다음, 방전 플라스마 소결(SPS)법으로 접합함으로써, 초경합금과 스틸 소재간의 접합강도를 향상시킨 초경합금-스틸 접합체 및 그 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a cemented carbide-steel assembly and a method of manufacturing the same, and more particularly, to cemented carbide and steel materials by interposing a mixed powder of two materials between cemented carbide and steel, and then bonding the same by discharge plasma sintering (SPS). It relates to a cemented carbide-steel assembly with improved joint strength between and a method of manufacturing the same.

각종 공구나 금형 등에는 내마모성이 우수한 초경합금이 널리 사용되고 있다. 초경합금은 금속 탄화물 분말과 금속을 고온, 소성하여 제조한 합금으로서, 이는 내마모성이 우수함은 물론 고강도 특성을 갖는다. Carbide alloys having excellent wear resistance are widely used in various tools and molds. Cemented carbide is an alloy produced by firing metal carbide powder and metal at high temperature, which is excellent in wear resistance and has high strength.

예를 들어, 텅스텐카바이드-코발트(WC-Co) 합금강 초경합금은 텅스텐카바이드 분말과 코발트 분말을 프레스 성형한 다음, 약 1,400 ℃ 정도에서 고온 소결하여 제조하고 있다. 이러한 WC-Co 초경합금은 텅스텐과 카바이드가 코발트 속으로 확산하여 들어가 강한 고용체가 되며, 이로 인하여 텅스텐카바이드의 입자가 결합되어 강한 경도의 조직이 형성된다. For example, tungsten carbide-cobalt (WC-Co) alloy steel cemented carbide is manufactured by press molding tungsten carbide powder and cobalt powder, followed by high temperature sintering at about 1,400 ° C. The WC-Co cemented carbide is a solid solution of tungsten and carbide diffused into the cobalt to form a solid solution, thereby forming a structure of strong hardness by the particles of tungsten carbide combined.

초경합금은 상기의 WC-Co 외에 WC-TiC-TaC-Co, WC-TiC-Co 등의 WC-Co계, WC-Ni계, TiC-Fe계 등의 다양한 형태가 제조되고 있다. 초경합금은 조직이 견고하고 경도가 높아 내마모성 및 강도 등이 우수하므로 금속제품을 자르거나 깎는 절삭 공구나 다이스 등에 주로 사용되고 있다. 또한, 초경합금은 광산이나 토목용에서 바위에 구멍을 뚫는 착암용 공구의 선단 등에도 사용된다.The cemented carbide is produced in various forms, such as WC-Co-based, WC-Ni-based, TiC-Fe-based, such as WC-TiC-TaC-Co and WC-TiC-Co. Cemented carbide is used mainly for cutting tools or dies for cutting or cutting metal products because of its high structure and high hardness, and excellent wear resistance and strength. The cemented carbide is also used for the tip of rock drilling tools for drilling holes in rocks in mines and civil engineering.

그러나 초경합금은 내마모성 및 고강도 등의 특성을 가지는 반면 가공성이나 용접성 등이 떨어진다. 이러한 단점을 보완하기 위하여 공구나 금형 등을 제작할 때, 일반적으로 초경합금에 SUS(스테인레스강) 등의 스틸(steel)을 접합하여 사용한다. 스틸은 가공성 및 용접성 등은 물론 내식성을 보강한다. However, cemented carbide has characteristics such as wear resistance and high strength, but is inferior in workability and weldability. In order to compensate for these disadvantages, when manufacturing tools or molds, generally, cemented carbide is used to bond steel (steel) such as stainless steel. Steel reinforces corrosion resistance as well as workability and weldability.

초경합금과 스틸의 접합방법으로는 브레이징(brazing) 방식과 열박음 방식 등이 많이 사용되고 있다. 브레이징 방식은 초경합금과 스틸 소재의 접합부에 용재를 사용하여 열을 가함으로써 양 소재를 접합하는 방법으로서, 경납땜이라고도 한다. 열박음 방식은 접합하고자 하는 초경합금과 스틸 소재를 인접하게 놓고, 소결하여 접합시키는 방법이다. 이러한 접합 방식은 다수의 선행 특허문헌에도 제시되어 있다. As a joining method of cemented carbide and steel, a brazing method and a shrink fit method are widely used. The brazing method is a method of joining both materials by applying heat to a joining portion of a cemented carbide and a steel material, also called brazing. Shrinkage is a method in which a cemented carbide and a steel material to be bonded are placed adjacent to each other and sintered together. Such a joining method is also shown in many prior patent documents.

예를 들어, 일본 공개특허 JP 2000-326077호(선행 특허문헌 1)에는 Ni-B-Si-Mo-WC 초경합금에 강재(스틸)를 밀착시킨 다음, 적정 압력과 온도 조건하에서 확산에 따라 접합시키는 내식/내마모 부품의 제조방법이 제시되어 있다. 또한, 대한민국 등록특허 제10-0306493호(선행 특허문헌 2)에는 초경재료로 된 하부몸체에 홈을 형성하고, 상기 홈에 Ni계 재료 분말을 삽입한 다음, 고온으로 가열하여 원소의 상호 확산에 의해 초경재료와 스틸(철강재료 또는 고속도강)을 접합시키는 초경재료의 확산 접합 방법이 제시되어 있다. 아울러, 대한민국 등록특허 제10-0587495호(선행 특허문헌 3)에는 초경합금(Fe-TiC, WC-Co 등)과 스틸을 진공 소결법으로 접합하거나, 열가압(HIP)법으로 접합한 초경합금-스틸 접합체 및 그 제조방법이 제시되어 있다. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. JP 2000-326077 (Previous Patent Document 1) adheres steel (steel) to Ni-B-Si-Mo-WC cemented carbide, and then joins it with diffusion under appropriate pressure and temperature conditions. A method for producing corrosion resistant / wear resistant parts is presented. In addition, Korean Patent No. 10-0306493 (Previous Patent Document 2) forms a groove in the lower body made of cemented carbide material, inserts a Ni-based material powder into the groove, and then heats it to a high temperature for mutual diffusion of elements. The diffusion bonding method of the cemented carbide which joins cemented carbide and steel (steel material or high speed steel) is proposed. In addition, the Republic of Korea Patent No. 10-0587495 (prior patent document 3), cemented carbide (Fe-TiC, WC-Co, etc.) and steel bonded by vacuum sintering method, or cemented carbide-steel bonded by thermal pressure (HIP) method And a preparation method thereof.

그러나 위와 같은 종래의 초경합금-스틸 접합체는, 접합강도가 낮아 초경합금과 스틸 양 소재의 접합 계면에서 박리 현상과 균열이 쉽게 발생되는 문제점이 있다.
However, the conventional cemented carbide-steel assembly as described above has a problem in that peel strength and cracking are easily generated at the bonding interface between the cemented carbide and the steel material, due to low bonding strength.

[선행 특허문헌 1] 일본 공개특허 JP 2000-326077호[Patent Document 1] Japanese Laid-Open Patent Publication JP 2000-326077

[선행 특허문헌 2] 대한민국 등록특허 제10-0306493호[Previous Patent Document 2] Republic of Korea Patent No. 10-0306493

[선행 특허문헌 3] 대한민국 등록특허 제10-0587495호
[Previous Patent Document 3] Korean Patent Registration No. 10-0587495

본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 초경합금과 스틸의 사이에 두 물질의 혼합분말을 개재한 다음, 방전 플라스마 소결(SPS)법으로 접합함으로써, 초경합금과 스틸 양 소재간의 접합강도를 향상시킨 초경합금-스틸 접합체 및 그 제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.
The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by interposing a mixed powder of the two materials between the cemented carbide and steel, and then bonded by the discharge plasma sintering (SPS) method, between the cemented carbide and steel It is an object of the present invention to provide a cemented carbide-steel assembly with improved bonding strength and a method of manufacturing the same.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, The present invention to achieve the above object,

초경합금층;Cemented carbide layer;

스틸층; 및Steel layer; And

상기 초경합금층과 스틸층의 사이에, 초경합금 분말과 스틸 분말을 포함하는 혼합 분말이 소결되어 형성된 적어도 2층 이상의 혼합물 소결층을 포함하되, Between the cemented carbide layer and the steel layer, a mixed powder comprising cemented carbide powder and steel powder is sintered to include a mixture sintered layer of at least two or more layers,

상기 혼합물 소결층은 초경합금층에 인접하는 층일수록 스틸보다 초경합금의 함량(중량비)이 많고, 스틸층에 인접하는 층일수록 초경합금보다 스틸의 함량(중량비)이 많은 초경합금-스틸 접합체를 제공한다. The mixture sintered layer provides a cemented carbide-steel joint in which the amount of cemented carbide is greater than that of steel in the layer adjacent to the cemented carbide layer, and the amount (in weight ratio) of steel is higher in the layer adjacent to the steel layer.

이때, 상기 혼합물 소결층은 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 다른 2 ~ 10개의 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 혼합물 소결층은, 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 5 ~ 9 : 1 ~ 5인 상부층; 및 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 1 ~ 5 : 5 ~ 9인 하부층을 포함할 수 있다. 다른 예를 들어, 상기 혼합물 소결층은, 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 7 ~ 9 : 3 ~ 1인 (a)층; 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 6 ~ 5 : 4 ~ 5인 (b)층; 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 4 ~ 5 : 6 ~ 5인 (c)층; 및 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 1 ~ 3 : 9 ~ 7인 (d)층을 포함할 수 있다. In this case, the mixture sintered layer may include 2 to 10 layers having different contents (weight ratio) of cemented carbide and steel. For example, the mixture sintered layer, the upper layer of the content (weight ratio) of cemented carbide and steel 5 ~ 9: 1 ~ 5; And the content (weight ratio) of cemented carbide and steel may include a lower layer of 1 to 5: 5 to 9. In another example, the mixture sintered layer may include a (a) layer having a content (weight ratio) of cemented carbide and steel of 7 to 9: 3 to 1; (B) the layer of the cemented carbide and steel content (weight ratio) of 6-5: 4-5; (C) the layer of the cemented carbide and steel content (weight ratio) of 4-5: 6-5; And the content (weight ratio) of cemented carbide and steel may include a layer (d) of 1 to 3: 9 to 7.

또한, 본 발명은, In addition, the present invention,

몰드와, 상기 몰드 내에 투입된 원료에 전류 및 압력을 가하는 펀치부를 가지는 소결장치를 준비하는 장치 준비단계; An apparatus preparation step of preparing a sintering apparatus having a mold and a punch unit for applying current and pressure to the raw materials introduced into the mold;

초경합금층, 스틸층 및 상기 초경합금층과 스틸층의 사이에 초경합금 분말과 스틸 분말을 포함하는 혼합 분말이 소결되어 형성된 혼합물 소결층이 형성되도록 상기 소결장치의 몰드 내에 원료를 투입하는 원료 투입단계; 및 A raw material input step of inputting a raw material into a mold of the sintering apparatus such that a mixed sintered layer formed by sintering a cemented carbide layer, a steel layer, and a mixed powder including cemented carbide powder and steel powder is formed between the cemented carbide layer and the steel layer; And

상기 원료에 전류 및 압력을 가하여 스파크(방전) 플라즈마 소결법(SPS법)으로 소결하는 소결단계를 포함하고, Sintering step of sintering by the spark (discharge) plasma sintering method (SPS method) by applying current and pressure to the raw material,

상기 원료 투입단계는, 상기 혼합물 소결층이 초경합금과 스틸의 함량이 다른 적어도 2층 이상이 되도록 하되, 초경합금층에 인접하는 층일수록 스틸보다 초경합금의 함량(중량비)이 많고, 스틸층에 인접하는 층일수록 초경합금보다 스틸의 함량(중량비)이 많도록 원료를 투입하는 초경합금-스틸 접합체의 제조방법을 제공한다.
In the raw material input step, the mixture sintered layer is at least two or more layers of different contents of cemented carbide and steel, but the more adjacent to the cemented carbide layer, the more cemented carbide content (weight ratio) than the steel, and the layer adjacent to the steel layer. The present invention provides a method for producing a cemented carbide-steel conjugate in which a raw material is added so that the content (weight ratio) of steel is greater than that of cemented carbide.

본 발명에 따르면, 초경합금층과 스틸층 양 소재 간이 우수한 접합강도로 접합되는 효과를 갖는다. 이에 따라, 초경합금층과 스틸층의 접합 계면에서 박리 현상이나 균열이 방지된다.
According to the present invention, there is an effect that the cemented carbide between the cemented material and the steel material of both materials is bonded with excellent bonding strength. Thereby, peeling phenomenon and a crack are prevented at the joining interface of a cemented carbide layer and a steel layer.

도 1은 본 발명의 제1형태에 따른 초경합금-스틸 접합체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제2형태에 따른 초경합금-스틸 접합체의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 소결장치(SPS 장치)의 단면 구성도이다.
도 4는 상기 도 3에 보인 SPS 장치를 구성하는 몰드(mold)의 예시적인 모습을 보인 사시도이다.1 is a cross-sectional view of a cemented carbide-steel assembly according to a first aspect of the present invention.
2 is a sectional view of a cemented carbide-steel assembly according to a second aspect of the present invention.
3 is a cross-sectional view of a sintering apparatus (SPS apparatus) that can be usefully used in the present invention.
FIG. 4 is a perspective view illustrating an example of a mold constituting the SPS device shown in FIG. 3.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명한다. 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시예를 도시한 것으로서, 이는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The accompanying drawings show exemplary embodiments of the present invention, which are provided only to assist in understanding the present invention, and thus the technical scope of the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 제1형태에 따른 초경합금-스틸 접합체의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 제2형태에 따른 초경합금-스틸 접합체의 단면도이다. 1 is a cross-sectional view of a cemented carbide-steel assembly according to a first aspect of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a cemented carbide-steel assembly according to a second aspect of the present invention.

먼저, 도 1을 참조하여 설명하면, 본 발명에 따른 초경합금-스틸 접합체(이하, '접합체'라 약칭한다.)는 초경합금층(10), 스틸층(20) 및 상기 초경합금층(10)과 스틸층(20)의 사이에 형성된 혼합물 소결층(30)을 포함한다. First, referring to FIG. 1, the cemented carbide-steel assembly according to the present invention (hereinafter, abbreviated as 'junction') is a cemented carbide layer 10, a steel layer 20, and the cemented carbide layer 10 and steel. And a mixture sintered layer 30 formed between the layers 20.

상기 초경합금층(10)은 경도가 높은 초경합금이면 본 발명에 포함하며, 통상과 같은 초경재료의 합금강으로 구성될 수 있다. 상기 초경합금층(10)은, 예를 들어 금속탄화물(M1C)과 금속(M2) 분말을 포함하는 초경재료를 고온, 소성하여 제조한 합금강으로서, 이는 M1C-M2 결정을 포함할 수 있다. 여기서, M1과 M2는 서로 다른 금속으로서, 하나 또는 2 이상의 금속으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 상기 M1은 W, Ti, Ta 및 Si 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2종 이상의 금속으로 구성될 수 있으며, 상기 M2는 Co, Ni, Fe, Mo, Al, Bi, Te, Zr 및 Ti 등으로 이루어진 군중에서 선택된 하나 또는 2종 이상의 금속으로 구성될 수 있다. 또한, 상기 초경합금층(10)은 금속 원소 이외에, 붕소(B)나 질소(N) 등의 비금속 원소를 더 포함할 수 있다. The cemented carbide layer 10 is included in the present invention as long as the cemented carbide is a high hardness, it may be composed of an alloy steel of a cemented carbide material as usual. The cemented carbide layer 10 is, for example, an alloy steel produced by burning a cemented carbide material containing metal carbide (M 1 C) and metal (M 2 ) at high temperature, which may include M 1 CM 2 crystals. have. Here, M 1 and M 2 are different metals, and may be composed of one or two or more metals. For example, the M 1 may be composed of one or two or more metals selected from the group consisting of W, Ti, Ta, and Si, and the M 2 is Co, Ni, Fe, Mo, Al, Bi, Te It may be composed of one or two or more metals selected from the group consisting of, Zr, Ti and the like. In addition, the cemented carbide layer 10 may further include a nonmetallic element such as boron (B) or nitrogen (N) in addition to the metal element.

상기 초경합금층(10)은, 보다 구체적인 예를 들어 WC-Co계(WC-Co, WC-TiC-TaC-Co, WC-TiC-Co 등), WC-Fe계(WC-Fe, WC-Fe-Al 등), WC-Ni계(WC-Ni, WC-Mo-Si-B-Ni 등) 및 TiC-Fe계(TiC-Fe, TiC-Al-Fe 등) 등으로부터 선택된 하나 이상의 초경합금을 포함할 수 있으나, 이들에 의해 한정되는 것은 아니다. 또한, 초경합금층(10)이 WC-Co계의 경우, 이때 Co의 함량은 5 ~ 20 중량%가 될 수 있다. The cemented carbide layer 10 is, for example, WC-Co-based (WC-Co, WC-TiC-TaC-Co, WC-TiC-Co, etc.), WC-Fe-based (WC-Fe, WC-Fe) -Al, etc.), WC-Ni-based (WC-Ni, WC-Mo-Si-B-Ni, etc.) and TiC-Fe-based (TiC-Fe, TiC-Al-Fe, etc.) and one or more cemented carbides Although it is possible, it is not limited to these. In addition, when the cemented carbide layer 10 is WC-Co-based, the content of Co may be 5 to 20% by weight.

상기 스틸층(20)은 가공성 및 용접성 등은 물론 내식성을 갖도록 스테인레스강(SUS)으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 스틸층(20)은, 예를 들어 통상적으로 사용되거나 시판되고 있는 SUS304, SUS316L, SUS416L, SUS420J2, S45C 및 SKD61 등으로부터 선택된 스틸로 구성될 수 있으나, 이들에 의해 제한되는 것은 아니다.The steel layer 20 is preferably selected from stainless steel (SUS) to have corrosion resistance as well as workability and weldability. The steel layer 20 may be made of, for example, steel selected from SUS304, SUS316L, SUS416L, SUS420J2, S45C, SKD61, and the like, which are commonly used or commercially available, but are not limited thereto.

상기 혼합물 소결층(30)은 초경합금 분말과 스틸 분말을 포함하는 혼합분말이 소결되어 형성된다. 보다 구체적으로, 상기 혼합물 소결층(30)은 초경합금층(10)과 동일한 재질의 초경합금(초경재료) 분말과 스틸층(20)과 동일한 재질의 스틸 분말을 포함하는 혼합분말이 소결되어 형성된다. 이때, 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 혼합물 소결층(30)은 적어도 2층 이상의 다수의 층으로 구성되되, 초경합금층(10)에 인접하는 층일수록 스틸보다 초경합금의 함량(중량비)이 많고, 스틸층(20)에 인접하는 층일수록 초경합금보다 스틸의 함량(중량비)이 많다. The mixture sintered layer 30 is formed by sintering a mixed powder including cemented carbide powder and steel powder. More specifically, the mixture sintered layer 30 is formed by sintering a mixed powder including cemented carbide (carbide material) powder of the same material as the cemented carbide layer 10 and steel powder of the same material as the steel layer 20. At this time, referring to Figures 1 and 2, the mixture sintered layer 30 is composed of at least two or more layers, the layer adjacent to the cemented carbide layer 10 is more cemented carbide content (weight ratio) than steel The more adjacent to the steel layer 20, the more steel content (weight ratio) than the cemented carbide.

상기 혼합물 소결층(30)은, 예를 들어 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 다른 2 ~ 10개의 층을 포함할 수 있다. 도 1은 혼합물 소결층(30)이 2개의 층(30A)(30B)을 포함하는 것을 예시한 것이며, 도 2는 혼합물 소결층(30)이 4개의 층(30a)(30b)(30c)(30d)을 포함하는 것을 예시한 것이다. The mixture sintered layer 30 may include, for example, two to ten layers having different contents (weight ratios) of cemented carbide and steel. FIG. 1 illustrates that the mixture sintered layer 30 includes two layers 30A and 30B, and FIG. 2 illustrates that the mixture sintered layer 30 includes four layers 30a, 30b and 30c ( 30d) is illustrated.

먼저, 도 1에 예시한 바와 같이, 상기 혼합물 소결층(30)은 2개의 층(30A)(30B)으로서, 초경합금층(10)에 인접한 상부층(30A)과, 스틸층(20)에 인접한 하부층(30B)을 포함할 수 있다. 이때, 상기 상부층(30A)은 스틸 분말보다 초경합금 분말의 함량(중량비)이 더 많은 혼합분말이 소결되어 형성되며, 상기 하부층(30B)은 초경합금 분말보다 스틸 분말의 함량(중량비)이 더 많은 혼합분말이 소결되어 형성된다. 예를 들어, 상기 상부층(30A)은 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 5 ~ 9 : 1 ~ 5(즉, 초경합금 : 스틸 = 5 ~ 9 : 1 ~ 5의 중량비)로 구성되고, 상기 하부층(30B)은 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 1 ~ 5 : 5 ~ 9(즉, 초경합금 : 스틸 = 1 ~ 5 : 5 ~ 9의 중량비)로 구성될 수 있다. 보다 구체적인 예를 들어, 상기 상부층(30A)은 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 6 : 4(즉, 초경합금 : 스틸 = 6 : 4의 중량비)로 구성되고, 상기 하부층(30B)은 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 4 : 6(즉, 초경합금 : 스틸 = 4 : 6의 중량비)로 구성될 수 있다. First, as illustrated in FIG. 1, the mixture sintered layer 30 includes two layers 30A and 30B, an upper layer 30A adjacent to the cemented carbide layer 10 and a lower layer adjacent to the steel layer 20. 30B. At this time, the upper layer (30A) is formed by sintering the mixed powder content of the cemented carbide powder (steel weight ratio) more than the steel powder, the lower layer (30B) is mixed powder with more content (weight ratio) of steel powder than the cemented carbide powder It is sintered and formed. For example, the upper layer 30A is composed of cemented carbide and steel content (weight ratio) of 5 to 9: 1 to 5 (that is, cemented carbide: steel = 5 to 9: 1 to 5 by weight ratio), the lower layer ( 30B) may be composed of cemented carbide and steel content (weight ratio) of 1 to 5: 5 to 9 (that is, cemented carbide: steel = 1 to 5: 5 to 9 by weight). More specifically, the upper layer 30A is composed of cemented carbide and steel content (weight ratio) of 6: 4 (that is, cemented carbide: steel = 6: 4 weight ratio), the lower layer 30B is cemented carbide and steel The content (weight ratio) may be composed of 4: 6 (ie, cemented carbide: steel = weight ratio of 4: 6).

또한, 도 2에 예시한 바와 같이, 상기 혼합물 소결층(30)은 4개의 층(30a)(30b)(30c)(30d)으로서, 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 7 ~ 9 : 3 ~ 1인 (a)층(30a); 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 6 ~ 5 : 4 ~ 5인 (b)층(30b); 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 4 ~ 5 : 6 ~ 5인 (c)층(30c); 및 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 1 ~ 3 : 9 ~ 7인 (d)층(30d)을 포함할 수 있다. 이때, 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 (a)층(30a)이 초경합금층(10)에 인접하도록 위치하여 각층들(30a)(30b)(30c)(30d)이 순차적으로 형성된다. 보다 구체적인 다른 예를 들어, 상기 혼합물 소결층(30)은 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 7 : 3인 제1층, 6 : 4인 제2층, 5 : 5인 제3층, 4 : 6인 제4층, 및 3 : 7인 제5층을 포함하여 5개의 층으로 구성될 수 있다. In addition, as illustrated in FIG. 2, the mixture sintered layer 30 is four layers 30a, 30b, 30c, and 30d, and the content (weight ratio) of cemented carbide and steel is 7 to 9: 3 to (A) layer 30a for one person; (B) layer 30b having a content (weight ratio) of cemented carbide and steel of 6 to 5: 4 to 5; (C) layer 30c having a content (weight ratio) of cemented carbide and steel of 4 to 5: 6 to 5; And (d) layer 30d having a content (weight ratio) of cemented carbide and steel of 1 to 3: 9 to 7. At this time, as shown in Figure 2, the (a) layer (30a) is located adjacent to the cemented carbide layer 10, each layer 30a (30b) 30c (30d) is formed sequentially. For another specific example, the mixture sintered layer 30 is a cemented carbide and steel content (weight ratio) of the first layer of 7: 3, the second layer of 6: 4, the third layer of 5: 5, 4: It may consist of five layers, including a fourth layer of six, and a fifth layer of 3: 7.

본 발명에 따르면, 위와 같은 혼합물 소결층(30)에 의해 초경합금층(10)과 스틸층(20)은 우수한 접합강도를 갖는다. 이를 도 1의 확대도를 참조하여 설명하면 다음과 같다. According to the present invention, the cemented carbide layer 10 and the steel layer 20 by the mixture sintered layer 30 as described above has excellent bonding strength. This will be described with reference to the enlarged view of FIG. 1.

도 1을 참조하면, 상기한 바와 같이 상부층(30A)은 스틸보다 초경합금 분말의 함량이 많다. 이에 따라, 소결 과정에서 초경합금층(10)과 상부층(30A)을 구성하는 초경합금이 서로 접촉율이 높아 우수한 접합강도를 갖는다. 예를 들어, 초경합금이 WC-Co 재료(15)인 경우, 두층(10)(30A)의 접합면(S1)에서 WC-Co 재료(15) 간의 접촉율이 높아 우수한 소결 접합성을 갖는다. 또한, 상기한 바와 같이 하부층(30B)은 초경합금보다 스틸 분말의 함량이 많다. 이에 따라, 소결 과정에서 스틸층(20)과 하부층(30B)을 구성하는 스틸이 서로 접촉율이 높아 우수한 접합강도를 갖는다. 예를 들어, 스틸이 SUS304 재료(25)인 경우, 두층(20)(30B)의 접합면(S2)에서 SUS304 재료(25) 간의 접촉율이 높아 우수한 소결 접합성을 갖는다. 그리고 상부층(30A)과 하부층(30B)은 양자 모두 동일한 재료, 즉 초경합금과 스틸을 포함하고 있어 동일 재료 간의 소결 접합성으로 우수한 접합강도를 갖는다. Referring to FIG. 1, as described above, the upper layer 30A has more content of cemented carbide powder than steel. Accordingly, in the sintering process, the cemented carbide layer 10 and the cemented carbide constituting the upper layer 30A have a high contact ratio and have excellent bonding strength. For example, when the cemented carbide is the WC-Co material 15, the contact ratio between the WC-Co material 15 is high at the bonding surface S1 of the two layers 10 and 30A, and thus has excellent sintered bonding property. In addition, as described above, the lower layer 30B has a higher content of steel powder than the cemented carbide. Accordingly, in the sintering process, the steel constituting the steel layer 20 and the lower layer 30B have a high contact ratio with each other and thus have excellent bonding strength. For example, when steel is SUS304 material 25, the contact ratio between SUS304 material 25 is high in the bonding surface S2 of the two layers 20 and 30B, and it has the outstanding sintering bonding property. In addition, the upper layer 30A and the lower layer 30B both contain the same material, that is, cemented carbide and steel, and thus have excellent bonding strength due to sintered bonding between the same materials.

따라서 본 발명에 따르면, 상기 혼합물 소결층(30)에 의해 초경합금층(10)과 스틸층(20)의 양 소재 간에 우수한 접합강도를 갖는다. 즉, 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 다른 적어도 2이상의 층으로 구성되되, 초경합금층(10)에 인접하는 층일수록 스틸보다 초경합금의 함량(중량비)이 많고, 스틸층(20)에 인접하는 층일수록 초경합금보다 스틸의 함량(중량비)이 많은 혼합물 소결층(30)을 포함하여, 초경합금층(10)과 스틸층(20)의 양 소재 간에 우수한 접합강도를 갖는다. 이에 따라, 초경합금층(10)과 스틸층(20)의 접합 계면에서 발생될 수 있는 박리 현상이나 균열이 방지된다. Therefore, according to the present invention, the mixture sintered layer 30 has excellent bonding strength between the cemented carbide layer 10 and the steel material 20 of both materials. That is, the cemented carbide is composed of at least two layers having different contents (weight ratios) of steel, and the layer adjacent to the cemented carbide layer 10 has a higher content (weight ratio) of cemented carbide than steel and is adjacent to the steel layer 20. Including the mixture sintered layer 30 having a higher content (weight ratio) of steel than that of cemented carbide, it has excellent bonding strength between the materials of the cemented carbide layer 10 and the steel layer 20. As a result, a peeling phenomenon or a crack which may occur at the bonding interface between the cemented carbide layer 10 and the steel layer 20 is prevented.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 접합체는 다양한 소결법을 통해 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 접합체는, 예를 들어 진공 소결, 저항 소결 및 열가압(HP, HIP) 등의 소결법을 통해 제조될 수 있다. 바람직하게는, 이하에서 설명되는 본 발명의 제조방법에 따라 제조되는 것이 좋다. 즉, 본 발명에 따른 접합체는 스파크(방전) 플라스마 소결(SPS ; Spark Plasma Sintering)법을 통해 제조되는 것이 좋다. 이하, 본 발명에 따른 접합체의 제조방법을 설명한다. The conjugate according to the present invention described above may be manufactured through various sintering methods. The joined body according to the present invention can be produced by, for example, a sintering method such as vacuum sintering, resistive sintering and thermal pressing (HP, HIP). Preferably, it is prepared according to the production method of the present invention described below. In other words, the conjugate according to the present invention is preferably prepared by a spark (discharge) plasma sintering (SPS; Spark Plasma Sintering) method. Hereinafter, the manufacturing method of the joined body which concerns on this invention is demonstrated.

본 발명에 따른 접합체의 제조방법은, 소결장치를 준비하는 장치 준비단계; 상기 소결장치에 원료를 투입하는 원료 투입단계; 및 상기 원료를 소결하는 소결단계를 포함한다. 각 단계별로 설명하면 다음과 같다.
Method for producing a joined body according to the invention, the device preparation step of preparing a sintering apparatus; A raw material input step of inputting a raw material to the sintering apparatus; And a sintering step of sintering the raw material. Each step is described as follows.

(1) 장치 준비단계(1) Device Preparation Step

도 3은 본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 소결장치(SPS 장치)의 단면 구성도이고, 도 4는 상기 도 3에 보인 SPS 장치를 구성하는 몰드(mold)의 예시적인 모습을 보인 사시도이다. 3 is a cross-sectional configuration diagram of a sintering apparatus (SPS apparatus) that can be usefully used in the present invention, Figure 4 is a perspective view showing an example of a mold (mold) constituting the SPS apparatus shown in FIG.

먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명에 유용하게 사용될 수 있는 소결장치(SPS 장치)는 원료(1)가 투입되어 소결되는 몰드(110)와, 상기 몰드(110) 내에 투입된 원료(1)에 전류 및 압력을 가하는 펀치부(120a)(120b)를 갖는다. 이때, 펀치부(120a)(120b)는 한 쌍이다. 즉, SPS 장치는 몰드(110)의 상부에서 전류와 압력을 가하는 상부 펀치부(120a)와, 몰드(110)의 하부에서 전류와 압력을 가하는 하부 펀치부(120b)를 갖는다. 또한, 상기 몰드(110)는 진공 챔버(130) 내에 설치될 수 있다. 아울러, SPS 장치는 전원 공급부(140)를 포함하여, 상기 펀치부(120a)(120b)에는 전원 공급부(140)에서 소결전원이 인가된다. First, referring to FIG. 3, a sintering apparatus (SPS apparatus) that may be usefully used in the present invention includes a mold 110 into which the raw material 1 is injected and sintered, and a raw material 1 introduced into the mold 110. And punch portions 120a and 120b for applying current and pressure. At this time, the punch parts 120a and 120b are a pair. That is, the SPS apparatus has an upper punch portion 120a for applying current and pressure at the top of the mold 110 and a lower punch portion 120b for applying current and pressure at the bottom of the mold 110. In addition, the mold 110 may be installed in the vacuum chamber 130. In addition, the SPS apparatus includes a power supply unit 140, and sintered power is applied from the power supply unit 140 to the punch units 120a and 120b.

상기 펀치부(120a)(120b)는 도전성의 내열금속 등으로 구성되며, 이는 보다 구체적으로 몰드(110) 내에 장입되는 한 쌍의 상하부 펀치(122a)(122b)와, 상기 상하부 펀치(112a)(112b)를 가압하는 한 쌍의 상하부 프레스판(124a)(124b)과, 상기 프레스판(124a)(124b)을 누르는 한 쌍의 상하부 가압로드(126a)(126b)를 포함할 수 있다. 아울러, 펀치부(120a)(120b)는 가압로드(126a)(126b)에 밀착 설치된 한 쌍의 상하부 가압판(128a)(128b)을 더 포함할 수 있다. 이러한 펀치부(120a)(120b)는 전술한 바와 같이 몰드(110) 내에 투입되는 원료(1)에 전류와 압력을 인가하며, 이러한 전류와 압력의 인가에 의해 원료(1)는 소결된다. The punch parts 120a and 120b are made of a conductive heat-resistant metal, and more specifically, a pair of upper and lower punches 122a and 122b and the upper and lower punches 112a and (b) charged in the mold 110. A pair of upper and lower press plates 124a and 124b for pressing 112b and a pair of upper and lower press rods 126a and 126b for pressing the press plates 124a and 124b may be included. In addition, the punch parts 120a and 120b may further include a pair of upper and lower pressure plates 128a and 128b installed in close contact with the pressure rods 126a and 126b. As described above, the punch parts 120a and 120b apply current and pressure to the raw material 1 introduced into the mold 110, and the raw material 1 is sintered by the application of the current and pressure.

또한, 상기 몰드(110)는 서밋(cermet)이나 흑연 등의 전기저항이 클 뿐 아니라 내열충격성이 높은 내열재료로 구성되면, 이러한 몰드(110)는 다양한 형상을 가질 수 있다. 도 4에 예시한 바와 같이, 상기 몰드(110)는 원통형의 형상을 가질 수 있다. 또한, 몰드(110)는 다면체형(육면체, 팔면체 등)나 뿔형(원뿔형, 사각뿔형 등) 등의 형상을 가질 수 있다. 이러한 몰드(110)는 목적하고자 하는 접합체의 형상에 따라 다양한 형상을 가질 수 있다.
In addition, when the mold 110 is made of a heat resistant material having high thermal shock resistance as well as high electrical resistance such as cermet or graphite, the mold 110 may have various shapes. As illustrated in FIG. 4, the mold 110 may have a cylindrical shape. In addition, the mold 110 may have a shape such as a polyhedron (hexahedron, octahedron, etc.) or a horn shape (conical, square pyramid, etc.). The mold 110 may have various shapes according to the shape of the assembly to be desired.

(2) 원료 투입단계(2) Raw material input stage

위와 같이 SPS 장치를 준비한 다음, 상기 SPS 장치의 몰드(110) 내에 원료(1)를 투입한다. 구체적으로, 몰드(110) 내에 초경합금층(10), 스틸층(20) 및 상기 초경합금층(10)과 스틸층(20)의 사이에 혼합물 소결층(30)이 형성되도록 원료(1)를 투입한다. 이와 같은 원료 투입과정에서는, 몰드(110) 내에 초경합금층(10)을 위한 초경합금(초경재료)을 먼저 투입하고, 상기 초경합금(초경재료) 위에 순차적으로 혼합물 소결층(30)을 위한 혼합 분말과 스틸층(20)을 위한 스틸을 투입할 수 있다. 상기 초경합금층(10)을 구성하는 초경합금(초경재료)과 상기 스틸층(20)을 구성하는 스틸은 벌크(bulk) 상태 또는 분말 상태이어도 좋다. 그리고 초경합금(초경재료)과 스틸의 구체적인 종류는 전술한 바와 같다. After preparing the SPS device as above, the raw material 1 is introduced into the mold 110 of the SPS device. Specifically, the raw material 1 is injected into the mold 110 so that the cemented carbide layer 10, the steel layer 20, and the mixture sintered layer 30 are formed between the cemented carbide layer 10 and the steel layer 20. do. In this raw material input process, the cemented carbide (carbide material) for the cemented carbide layer 10 is first introduced into the mold 110, and the mixed powder and steel for the mixture sintered layer 30 are sequentially placed on the cemented carbide (carbide material). Steel for layer 20 may be introduced. Carbide alloy (carbide material) constituting the cemented carbide layer 10 and steel constituting the steel layer 20 may be in a bulk state or a powder state. And the specific kind of cemented carbide (carbide material) and steel is as described above.

상기 혼합물 소결층(30)이 형성되도록 하는 혼합 분말은 초경합금 분말과 스틸 분말의 함량(중량비)이 다른 적어도 2층 이상이 되도록 혼합 분말을 2회 이상 적층 투입하되, 초경합금층(10)에 인접하는 층일수록 스틸보다 초경합금의 함량(중량비)을 많게 하여 투입하고, 스틸층(20)에 인접하는 층일수록 초경합금보다 스틸의 함량(중량비)을 많게 하여 투입한다. 이때, 상기 혼합물 소결층(30)이 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 다른 2 ~ 10개의 층을 포함하도록 원료(1)를 투입할 수 있다. 투입되는 초경합금과 스틸 분말의 함량(중량비)은 상기 예시한 바와 같다. The mixed powder to form the mixture sintered layer 30 is injected into the mixed powder two or more times so that the content (weight ratio) of the cemented carbide powder and steel powder is at least two layers, adjacent to the cemented carbide layer 10 The more the layer, the more the content (weight ratio) of cemented carbide than the steel, and the more adjacent to the steel layer 20, the more the content (weight ratio) of the steel than the cemented carbide. At this time, the raw material 1 may be added such that the mixture sintered layer 30 includes 2 to 10 layers having different contents (weight ratios) of cemented carbide and steel. The content (weight ratio) of the cemented carbide and steel powder to be added is as exemplified above.

구체적으로, 상기 혼합 분말을 투입함에 있어서, 초경합금층(10)을 구성하는 초경합금(초경재료) 위에 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 5 ~ 9 : 1 ~ 5(즉, 초경합금 : 스틸 = 5 ~ 9 : 1 ~ 5의 중량비)인 혼합 분말을 먼저 투입하여, 소결 후 전술한 바와 같은 상부층(30A)이 형성되도록 하고, 이후 상기 상부층(30A)을 구성하는 혼합 분말 위에 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 1 ~ 5 : 5 ~ 9(즉, 초경합금 : 스틸 = 1 ~ 5 : 5 ~ 9의 중량비)인 혼합 분말을 투입하여, 소결 후 전술한 바와 같은 하부층(30B)이 형성되도록 할 수 있다. Specifically, in the input of the mixed powder, the content (weight ratio) of cemented carbide and steel on the cemented carbide (carbide material) constituting the cemented carbide layer 10 is 5 ~ 9: 1 ~ 5 (that is, cemented carbide: steel = 5 ~ 9: 1 to 5 weight ratio of the mixed powder) is first put, after the sintering to form the upper layer (30A) as described above, and then the content of cemented carbide and steel on the mixed powder constituting the upper layer (30A) (weight ratio ) Is 1 to 5: 5 to 9 (that is, cemented carbide: steel = 1 to 5: the weight ratio of 5 to 9) by adding a mixed powder, it is possible to form the lower layer 30B as described above after sintering.

또한, 혼합물 소결층(30)이 상기한 바와 같이 4개의 층(30a)(30b)(30c)(30d)을 포함하도록 혼합 분말을 투입할 수 있다. 구체적으로, 초경합금층(10)을 구성하는 초경합금(초경재료) 위에, 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 7 ~ 9 : 3 ~ 1인 (a)층(30a); 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 6 ~ 5 : 4 ~ 5인 (b)층(30b); 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 4 ~ 5 : 6 ~ 5인 (c)층(30c); 및 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 1 ~ 3 : 9 ~ 7인 (d)층(30d)이 순차적으로 형성되도록 혼합 분말을 투입할 수 있다. 아울러, 보다 구체적인 예로서, 상기 혼합물 소결층(30)이 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 7 : 3인 제1층, 6 : 4인 제2층, 5 : 5인 제3층, 4 : 6인 제4층, 및 3 : 7인 제5층이 순차적으로 형성되도록 혼합 분말을 투입할 수 있다.
In addition, the mixed powder can be added such that the mixture sintered layer 30 includes four layers 30a, 30b, 30c, 30d as described above. Specifically, on the cemented carbide (carbide material) constituting the cemented carbide layer 10, the content (weight ratio) of cemented carbide and steel is 7-9: 3-1 (a) layer (30a); (B) layer 30b having a content (weight ratio) of cemented carbide and steel of 6 to 5: 4 to 5; (C) layer 30c having a content (weight ratio) of cemented carbide and steel of 4 to 5: 6 to 5; And the mixed powder may be added such that the content (weight ratio) of the cemented carbide and the steel is 1 to 3: 9 to 7 (d) layer 30d is sequentially formed. In addition, as a specific example, the mixture sintered layer 30 is a cemented carbide and steel content (weight ratio) of the first layer of 7: 3, the second layer of 6: 4, the third layer of 5: 5, 4: The mixed powder may be added so that the fourth layer of 6 and the fifth layer of 3: 7 are sequentially formed.

(3) 소결단계(3) sintering step

위와 같이 몰드(110) 내에 원료(1)를 투입한 다음에는 스파크(방전) 플라즈마 소결법(SPS법)을 통해 소결 공정을 진행한다. 소결은 펀치부(120a)(120b)를 통해 원료(1)에 전원과 압력을 가하여 진행한다. 펀치부(120a)(120b)를 통해 전원에 가하면, 원료(1) 입자 간극에 펄스(pulse) 상태의 전기에너지가 투입되어 불꽃 방전에 의해 순간적으로 발생하는 고온 플라즈마(방전 플라즈마)가 원료(1)에 전달된다. 이러한 고온 플라즈마에 의해 수천 ~ 10,000℃의 국소적 고온상태가 생겨 원료(1) 입자 표면에서 기화와 용융 현상이 발생되어 원료(1) 입자들이 상호 용착된다. 이와 동시에 원료(1) 입자간의 공극에 존재하는 가스와 미립자는 방전 압력에 의해 분산되고, 또한 펄스(pulse) 전압이 가해져 2차 간접방전이 야기된다. 이에 따라 소결 초기단계에서 기중방전(氣中放電)이 연속적으로 진행되어 효과적인 결정성이 도모된다. After the raw material 1 is injected into the mold 110 as described above, the sintering process is performed through a spark (discharge) plasma sintering method (SPS method). Sintering proceeds by applying power and pressure to the raw material 1 through the punching portions 120a and 120b. When the electric power is applied to the power source through the punch parts 120a and 120b, high-temperature plasma (discharge plasma), which is generated instantaneously by spark discharge, is injected into the gap between the particles of the raw material 1 and the raw material 1 Is delivered). The high temperature plasma generates a local high temperature state of several thousand to 10,000 ° C. to cause vaporization and melting phenomenon on the surface of the raw material 1 particles, and the raw material 1 particles are mutually welded. At the same time, the gas and the fine particles present in the voids between the particles of the raw material 1 are dispersed by the discharge pressure, and a pulse voltage is applied to cause the secondary indirect discharge. As a result, air discharge continuously proceeds in the initial stage of sintering, thereby achieving effective crystallinity.

위와 같은 SPS법으로 소결하는 경우, 일반적인 진공 소결, 저항 소결 및 열가압(HP, HIP) 등의 소결법에 비해 낮은 온도에서 단 시간에 소결이 도모되며, 또한 우수한 접합강도를 갖게 할 수 있다. 구체적으로, 소결 온도의 경우 2000℃ 이상에서 진행해야 하는 일반적인 소결법에 비해 소결 온도를 1000 ~ 2000℃의 저온으로 유지하여도 효과적인 소결을 도모할 수 있다. 또한, 소결 시간은 5 ~ 20분 정도로서 단 시간 내에 소결될 수 있다. 바람직하게는, 소결 온도는 1000 ~ 1350℃로 하는 것이 좋다. 이때, 소결 온도가 1000℃ 미만인 경우 소결이 다소 어려울 수 있으며, 1350℃를 초과하는 경우 고온 유지에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 에너지 손실이 커 비용면에서도 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 소결 시간은, 바람직하게는 5 ~ 10분 정도 진행하는 것이 좋다. 이때, 소결 시간이 5분 미만인 경우 소결이 다소 어려울 수 있으며, 10분을 초과하는 경우 과잉 시간에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 에너지 손실이 커 비용면에서도 바람직하지 않을 수 있다. 또한, 위와 같은 소결과정에서 압력은 30 ~ 50MPa가 바람직하다. 즉, 상기 펀치부(120a)(120b)를 통해 원료(1)에 가해지는 압력은 30 ~ 50MPa가 바람직하다. 이때, 압력이 30MPa 미만인 경우 원료(1) 입자간의 밀집성이 다소 떨어져 고강도 등을 도모하기 어려우며, 50MPa를 초과하는 경우 과잉 압력에 따른 상승효과가 그다지 크지 않고 에너지 손실이 커 비용면에서도 바람직하지 않을 수 있다.When sintering by the SPS method as described above, the sintering can be achieved in a short time at a low temperature compared to the general sintering method such as vacuum sintering, resistance sintering and heat pressure (HP, HIP), and can also have excellent bonding strength. Specifically, the sintering temperature can be effectively sintered even if the sintering temperature is maintained at a low temperature of 1000 to 2000 ° C. as compared to the general sintering method which should proceed at 2000 ° C. or higher. In addition, the sintering time is about 5 to 20 minutes can be sintered within a short time. Preferably, the sintering temperature is preferably 1000 to 1350 ° C. At this time, when the sintering temperature is less than 1000 ℃ sintering may be somewhat difficult, if it exceeds 1350 ℃ synergistic effect due to the maintenance of high temperature may not be so large and energy loss may be undesirable in terms of cost. Moreover, as for sintering time, it is good to advance about 5 to 10 minutes preferably. In this case, when the sintering time is less than 5 minutes, the sintering may be somewhat difficult, and when the sintering time is more than 10 minutes, the synergistic effect according to the excess time is not very large and the energy loss is large, which may be undesirable in terms of cost. In addition, the pressure in the sintering process as described above is preferably 30 ~ 50MPa. That is, the pressure applied to the raw material 1 through the punch parts 120a and 120b is preferably 30 to 50 MPa. At this time, if the pressure is less than 30MPa, the density between the raw material (1) particles is somewhat low, so that it is difficult to achieve high strength.If the pressure is more than 50MPa, the synergistic effect due to the excess pressure is not so large and the energy loss is large, which may be undesirable in terms of cost. have.

위와 같이 소결 공정을 진행한 다음에는 통상과 같이 냉각 공정을 진행한다.
After proceeding with the sintering process as above, the cooling process proceeds as usual.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 전술한 바와 같이 초경합금층(10)과 스틸층(20) 양 소재간이 우수한 접합강도로 접합된다. 그리고 SPS법으로 소결하는 경우, 저온에서 단 시간 내에 소결할 수 있어, 제조비용을 저감할 수 있다. 본 발명에 따른 접합체는 내마모성 등이 요구되는 각종 부품, 예를 들어 공구나 금형 등에 유용하게 사용될 수 있으나, 그 용도는 제한되지 않는다.
According to the present invention described above, as described above, the cemented carbide alloy layer 10 and the steel layer 20 both materials are bonded with excellent bonding strength. And when sintering by SPS method, it can sinter in a short time at low temperature, and manufacturing cost can be reduced. The joined body according to the present invention can be usefully used for various parts such as tools, molds, etc. requiring wear resistance, but the use thereof is not limited.

10 : 초경합금층 20 : 스틸층
30 : 혼합물 소결층 110 : 몰드
120a, 120b : 펀치부 130 : 진공 챔버
140 : 전원 공급부10: cemented carbide layer 20: steel layer
30 mixture sintered layer 110 mold
120a, 120b: Punch part 130: vacuum chamber
140: power supply

Claims (9)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 몰드와, 상기 몰드 내에 투입된 원료에 전류 및 압력을 가하는 펀치부를 가지는 소결장치를 준비하는 장치 준비단계;
초경합금층, 스틸층 및 상기 초경합금층과 스틸층의 사이에 초경합금 분말과 스틸 분말을 포함하는 혼합 분말이 소결되어 형성된 혼합물 소결층이 형성되도록 상기 소결장치의 몰드 내에 원료를 투입하는 원료 투입단계; 및
상기 원료에 전류 및 압력을 가하여 스파크(방전) 플라즈마를 발생시켜 소결하는 스파크(방전) 플라즈마 소결법(SPS법)으로 소결하는 소결단계를 포함하고,
상기 원료 투입단계는, 상기 혼합물 소결층이 초경합금과 스틸의 함량이 다른 적어도 2층 이상으로서, 초경합금층에 인접하는 층일수록 스틸보다 초경합금의 함량(중량비)이 많고, 스틸층에 인접하는 층일수록 초경합금보다 스틸의 함량(중량비)이 많도록 원료를 투입하되, 상기 혼합물 소결층이 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 7 ~ 9 : 3 ~ 1인 (a)층; 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 6 ~ 5 : 4 ~ 5인 (b)층; 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 4 ~ 5 : 6 ~ 5인 (c)층; 및 초경합금과 스틸의 함량(중량비)이 1 ~ 3 : 9 ~ 7인 (d)층을 포함하도록 원료를 투입하고,
상기 초경합금층은 금속탄화물과 금속 분말을 포함하는 초경재료를 고온, 소성하여 제조한 합금강으로서, WC-Co계, WC-Fe계, WC-Ni계 및 TiC-Fe계로부터 선택된 하나 이상의 초경합금이며,
상기 스틸층은 스테인레스강인 것을 특징으로 하는 초경합금-스틸 접합체의 제조방법.
An apparatus preparation step of preparing a sintering apparatus having a mold and a punch unit for applying current and pressure to the raw materials introduced into the mold;
A raw material input step of inputting a raw material into a mold of the sintering apparatus such that a mixed sintered layer formed by sintering a cemented carbide layer, a steel layer, and a mixed powder including cemented carbide powder and steel powder is formed between the cemented carbide layer and the steel layer; And
It includes a sintering step of sintering by the spark (discharge) plasma sintering method (SPS method) to generate a spark (discharge) plasma by applying current and pressure to the raw material,
In the raw material input step, the mixture sintered layer is at least two layers having different amounts of cemented carbide and steel, the more adjacent to the cemented carbide layer, the more cemented carbide content (weight ratio) than steel, and the more adjacent to the steel layer, the cemented carbide. Injecting the raw material so that the steel content (weight ratio) more than the above, the mixture sintered layer (a) layer of cemented carbide and steel content (weight ratio) of 7 ~ 9: 3 ~ 1; (B) the layer of the cemented carbide and steel content (weight ratio) of 6-5: 4-5; (C) the layer of the cemented carbide and steel content (weight ratio) of 4-5: 6-5; And the raw material is added so that the content (weight ratio) of cemented carbide and steel 1 to 3: (d) layer containing 9 to 7,
The cemented carbide layer is an alloy steel produced by burning a cemented carbide material containing metal carbide and metal powder at high temperature, and includes at least one cemented carbide selected from WC-Co, WC-Fe, WC-Ni, and TiC-Fe.
The steel layer is a manufacturing method of cemented carbide-steel assembly, characterized in that the stainless steel.
제8항에 있어서,
상기 소결단계는, 1000 ~ 1350℃의 온도와, 30 ~ 50MPa의 압력에서 소결하는 것을 특징으로 하는 초경합금-스틸 접합체의 제조방법.
The method of claim 8,
The sintering step is a method of producing a cemented carbide-steel assembly, characterized in that the sintering at a temperature of 1000 ~ 1350 ℃, pressure of 30 ~ 50MPa.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101559149B1 (en) * 2013-11-29 2015-10-12 조선대학교산학협력단 Hot working dies with control layer of thermal stress
KR101814665B1 (en) * 2016-07-26 2018-01-04 주식회사대영금속 Method for Manufacturing and Bonding the Different Composite Materials using Spark Plasma
KR20190011947A (en) * 2017-07-26 2019-02-08 주식회사대영금속 Method for Spark Plasma Sintering Method for Bonding the Different Composite Materials

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06287076A (en) * 1993-03-31 1994-10-11 Sumitomo Coal Mining Co Ltd Production of functionally gradient material
JPH11197852A (en) 1998-01-12 1999-07-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Member for joining cemented carbide to steel, and its manufacture

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06287076A (en) * 1993-03-31 1994-10-11 Sumitomo Coal Mining Co Ltd Production of functionally gradient material
JPH11197852A (en) 1998-01-12 1999-07-27 Sumitomo Electric Ind Ltd Member for joining cemented carbide to steel, and its manufacture

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101559149B1 (en) * 2013-11-29 2015-10-12 조선대학교산학협력단 Hot working dies with control layer of thermal stress
KR101814665B1 (en) * 2016-07-26 2018-01-04 주식회사대영금속 Method for Manufacturing and Bonding the Different Composite Materials using Spark Plasma
WO2018021650A1 (en) * 2016-07-26 2018-02-01 주식회사 대영금속 Method for manufacturing and bonding heterogeneous composite materials by using discharge plasma
KR20190011947A (en) * 2017-07-26 2019-02-08 주식회사대영금속 Method for Spark Plasma Sintering Method for Bonding the Different Composite Materials
KR102050390B1 (en) * 2017-07-26 2019-12-02 주식회사대영금속 Method for Spark Plasma Sintering Method for Bonding the Different Composite Materials

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