KR101151809B1 - 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법 - Google Patents

다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101151809B1
KR101151809B1 KR1020100010778A KR20100010778A KR101151809B1 KR 101151809 B1 KR101151809 B1 KR 101151809B1 KR 1020100010778 A KR1020100010778 A KR 1020100010778A KR 20100010778 A KR20100010778 A KR 20100010778A KR 101151809 B1 KR101151809 B1 KR 101151809B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
diamond
composite powder
carbide
powder
post
Prior art date
Application number
KR1020100010778A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20110091112A (ko
Inventor
정기정
변서봉
이상도
이용희
최한신
지율권
Original Assignee
신한다이아몬드공업 주식회사
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 신한다이아몬드공업 주식회사 filed Critical 신한다이아몬드공업 주식회사
Priority to KR1020100010778A priority Critical patent/KR101151809B1/ko
Publication of KR20110091112A publication Critical patent/KR20110091112A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101151809B1 publication Critical patent/KR101151809B1/ko

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/04—Gullies inlets, road sinks, floor drains with or without odour seals or sediment traps
    • E03F5/06—Gully gratings
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/04—Gullies inlets, road sinks, floor drains with or without odour seals or sediment traps
    • E03F5/0401—Gullies for use in roads or pavements
    • E03F5/0405—Gullies for use in roads or pavements with an odour seal
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/04—Gullies inlets, road sinks, floor drains with or without odour seals or sediment traps
    • E03F5/041—Accessories therefor
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E03—WATER SUPPLY; SEWERAGE
    • E03F—SEWERS; CESSPOOLS
    • E03F5/00—Sewerage structures
    • E03F5/04—Gullies inlets, road sinks, floor drains with or without odour seals or sediment traps
    • E03F2005/0416—Gullies inlets, road sinks, floor drains with or without odour seals or sediment traps with an odour seal
    • E03F2005/0417—Gullies inlets, road sinks, floor drains with or without odour seals or sediment traps with an odour seal in the form of a valve

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

본 발명은 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초경합금과 다이아몬드를 포함하는 복합분말을 다이아몬드 공구의 절삭부에 초음속 화염용사하여 코팅하는 기술에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 다이아몬드 및 초경합금을 포함하는 슬러리를 분무 건조하여 분말을 얻는 분무건조단계와 상기 분무건조단계의 실시 중 상기 분말에 유입된 유기물 제거 및 입자의 강도를 확보하기 위한 후열처리단계와 상기 후열처리단계를 거쳐 얻어진 복합분말을 모재에 코팅하는 초음속 화염용사단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법이 제공된다.

Description

다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법{MANUFACTURING METHOD OF DIAMOND-TOOL USING THE DIAMOND-HARD METAL COMPOSITE POWDER}
다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 초경합금과 다이아몬드를 포함하는 복합분말을 다이아몬드 공구에 초음속 화염용사하여 코팅하는 기술에 관한 것이다.
최근 여러 산업에 걸쳐 신소재의 급격한 시장확대에 따라 피삭재나 마모 상대재의 가공이 어려워지고 있어 새로운 가공방법 또는 강도가 우수한 내마모 소재의 필요성이 증가하고 있다.
다이아몬드는 경도가 우수하여 연마재로서 가장 각광받는 소재이다. 다이아몬드 공구에는 다이아몬드 드레서(연삭숫돌 눈세우기용 공구), 다이아몬드 바이트(절삭용 공구), 다이아몬드 다이스(금긋기용 공구), 다이아몬드 드릴비트(천공용 공구), 다이아몬드 휠(연삭용 공구), 다이아몬드 유리칼, 다이아몬드 바늘 등이 있다. 모두 다이아몬드의 굳기, 마모도가 우수하고, 열팽창계수가 낮은 특징을 공업생산에 이용한 것으로, 공업제품의 정밀도를 높여 품질 향상을 도모하는 데 공헌하고 있다.
하지만 다이아몬드는 분말형태로 공급되는 것이 일반적인데 다른 물질과의 결합력이 약하여 그 자체는 원하는 형태로 소결하거나 성형할 수가 없다. 따라서 바인더 금속과 함께 다이아몬드 분말을 가공하게 된다.
이때 종래부터 사용되던 가공방법으로 소결법이 있다. 예를 들면 다이아몬드 휠을 제조할 때 다이아몬드와 바인더 금속의 혼합물을 샹크(shank) 주위의 형틀에 부어 넣고 샹크와 함께 열과 압력을 가하여 공구 형태로 소결하는 방법을 말한다. 하지만 이러한 소결법은 형틀에 혼합물을 충진하는 1단계와 열과 압력을 가하는 2단계로 나누어지는 2단계 공정 구조를 가지기 때문에 대량생산에 불리한 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 용사(metal spraying) 공정을 이용하여 다이아몬드와 바인더 금속의 혼합물을 분사하여 코팅하는 방법이 최근 활용되고 있다.
용사 공정은 가스 유동장에 코팅물질을 입자의 형태로 가속하여 충돌에 의해서 성막이 이루어지는 공정으로 가스 유동장의 특성, 특히, 가스 유동장의 온도에 따라서 크게 열 용사 공정기술(thermal spraying process)과 저온 용사 공정기술(cold spraying process)로 구분이 가능하다. 열 용사공정기술(thermal spraying process)은 고온-고속의 가스 유동장을 특징으로 하며 비행입자가 가스 유동장을 비행하는 과정에 가속되고 가열되어 충돌 직전 부분용융 혹은 완전용융된 상태에 도달하게 된다.
열 용사공정기술은 열원의 특성에 따라서 플라즈마 공정기술, 아크 공정기술 및 화염용사 공정기술로 구분이 가능하며, 화염용사 공정 중 특히 초고속의 가스 유동장이 가능한 초음속 화염용사(high velocity oxy-fuel spraying) 공정이 치밀한 후막의 형성이 가능하여 고기능성 후막 용사코팅에 폭 넓게 적용되고 있다.
하지만 다이아몬드와 초경합금의 복합분말을 용사 공정 중 특히 초음속 화염용사 공정(high velocity oxy-fuel spraying)을 이용하여 연마공구 및 절삭공구에 코팅하는 기술은 소개된 적이 없다.
공개특허공보 제10-2009-0098414호에는 플라즈마 용사 공정을 이용하여 코팅하는 방법이 명시되어 있다. 하지만 다이아몬드와 금속 바인더를 플라즈마 용사공정을 적용하여 코팅하는 경우 플라즈마의 높은 열원과 플라즈마 화염의 중심축에 수직한 방향으로 분말을 주입하는 특성으로 인해서 코팅 형성의 한계요인이 될 수 있다.
나아가 10,000k 이상의 플라즈마 열원을 비행하는 과정에 열분해 반응이 발생할 수 있고, 특히 대기 플라즈마 용사공정의 경우 플라즈마 제트 주위의 공기가 플라즈마 제트내로 와류를 통해 유입되고 유입된 공기내의 함유된 산소가 입자와의 반응을 유발할 수 있다. 특히, 다이아몬드 입자의 경우 고온에서 산소가 함유된 분위기에서 흑연화 반응(graphitization)이 촉진되는 특성을 가지고 있어 다이아몬드의 탄화가 발생할 가능성이 높다. 아울러, 가스유동장의 중심축과 분말 주입축의 수직교차는 분말의 비행궤적이 상당히 넓은 범위를 형성하게 되고, 비행입자가 각각의 비행궤적에 따라서 열원과 상이한 상호작용을 하게 되므로, 다양한 형태의 개별입자 적층이 이루어지고 기공과 같은 결함조직(defective microstructures)의 발생 빈도가 높아 코팅특성을 저하시키는 요인이 될 수 있다.
또한 공개특허공보 제10-2008-0076431호에는 열 용사공정기술과 저온 용사공정기술을 기술적으로 접목한 하이브리드 공정기술이 개시되어 있다. 하지만 하이브리드 공정기술의 경우에는 다이아몬드와 바인더 금속의 소재가 각기 독립적인 가스 유동장을 통해서 동시 적층이 이루어질 수 있어, 최적의 비행입자 특성을 설계할 수 있는 장점이 있으나, 코팅시 비행입자의 가스 유동장내 수직 단면의 수밀도 분포가 상이하여 균일한 미세조직과 상조성의 제어가 어려운 한계가 있다.
아래 표 1에는 대표적인 열 용사 공정기술의 공정특성을 나타내었다. 그 중에서 특히 플라즈마 용사(Plasma spray)와 초음속 화염용사(HVOF)를 비교하면 초음속 화염용사의 경우가 플라즈마 용사의 경우보다 입자의 비행속도가 훨씬 빠르다. 따라서 입자가 다이아몬드일 경우 열원에 직접적으로 노출되어 있는 시간이 짧아지므로 탄화가 일어날 가능성을 줄일 수 있으며 입자의 높은 속도로 인해 코팅층내에 압축 잔류 응력이 발생할 수도 있다. 또한 기공율이 초음속 화염용사의 경우가 플라즈마 용사의 경우보다 훨씬 작으므로 치밀한 코팅층을 형성할 수 있다는 장점이 있다. 그리고 초음속 화염용사의 경우가 플라즈마 용사의 경우보다 증착력이 우수하기 때문에 코팅층이 모재에 대하여 높은 접합강도를 가질 수 있다.
입자 비행속도
(m/s)		 증착력
(MPa)		 산소량(%) 기공율(%) 증착율
(kg/hr)		 증착두께
(mm)
화염용사 40 8미만 10~15 10~15 1~10 0.2~10
아크용사 100 10~30 10~20 5~10 6~60 0.2~10
플라즈마 용사 200~300 20~70 1~3 5~10 1~5 0.2~2
초음속 화염용사 600~1000 70초과 1~2 1~2 1~5 0.2~2
결국, 고기능성 후막 용사코팅에 사용되는 초음속 화염용사 공정(high velocity oxy-fuel spraying)의 우수한 효과에도 불구하고 특히 다이아몬드와 초경합금을 포함하는 복합분말을 이용하여 코팅하는 기술 및 이때 최적의 용사조건 등은 아직까지 소개된 바 없다.
이러한 종래의 문제점들을 해결하기 위한 본 발명은, 다이아몬드-초경합금 복합분말 및 그 복합분말을 초음속 화염용사법을 이용하여 모재 표면에 코팅하여 기공이 거의 없는 치밀한 코팅층을 형성하고 높은 경도를 가질 수 있는 다이아몬드 공구를 제조하는 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따르면, 다이아몬드 및 초경합금을 포함하는 슬러리를 분무 건조하여 분말을 얻는 분무건조단계와; 상기 분무건조단계의 실시 중 상기 분말에 유입된 유기물 제거 및 복합분말의 적절한 강도를 획득하기 위하여 상기 분말을 열처리하는 후열처리단계; 및 상기 후열처리단계를 거쳐 얻어진 복합분말을 초음속 화염용사 공정으로 모재에 코팅하는 초음속 화염용사단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법이 제공된다.
상기 초음속 화염용사단계는 연료가스의 유량은 4.2 ~ 6.0 gph, 산소유량은 1400 ~ 2000 scfh, 용사거리는 330 ~ 430 ㎜, 복합분말의 송급량은 30 ~ 70 g/min 이며 상기 연료가스는 수소, 등유, 천연가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.
상기 초경합금은 탄화텅스텐, 바인더 금속을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 바인더 금속은 코발트 또는 니켈인 것이 바람직하다.
상기 다이아몬드의 표면에는 니켈 또는 티타늄이 코팅된 것이 바람직하다.
상기 후열처리단계는 500 ~ 1250 ℃의 범위에서 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 후열처리단계는 플라즈마 열원을 사용하는 분위기가 제어된 열 플라즈마 공정을 실시하는 것이 바람직하다.
삭제
삭제
상술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 다이아몬드-초경합금 복합분말 및 그 복합분말을 초음속 화염용사법을 이용하여 모재 표면에 코팅하여 기공이 거의 없는 치밀한 코팅층을 형성하고 높은 경도를 가질 수 있는 다이아몬드 공구를 제조하는 방법이 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 다이아몬드 입자가 초경합금내 탄화물을 부분대체하게 되어 밀도저감과 경도상승이 가능하여 내마모성이 개선될 수 있다. 나아가 다이아몬드 입자를 초경합금에 복합화하여 다이아몬드 공구의 수명연장을 통해 초경합금에 포함될 수 있는 텅스텐과 코발트 등 희유금속의 산업 전반적인 사용량 저감이 가능하다.
도 1은 본 발명에 따라 다이아몬드 공구를 제조하는 방법을 나타낸 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된 다이아몬드 소 블레이드(diamond saw blade)를 나타낸 사진이다.
도 3은 후열처리한 복합분말 단면의 전자현미경 사진이다.
도 4는 본 발명에 따라 분무 건조한 복합분말의 표면 및 단면 미세조직을 나타낸 전자현미경 사진이다.
도 5는 저온에서 후열처리를 실시한 복합분말을 이용하여 초음속 화염용사 코팅하였을 때 코팅의 상조성을 X선 회절분석(X-ray diffraction ,XRD)한 결과도이다.
도 6은 고온에서 후열처리를 실시한 복합분말을 이용하여 초음속 화염용사 코팅하였을 때 코팅층의 전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)사진이다.
도 7은 고온에서 후열처리를 실시한 복합분말을 이용하여 초음속 화염용사 코팅하였을 때 코팅의 상조성을 X선 회절분석(X-ray diffraction ,XRD)한 결과도 이다.
도 8은 본 발명에 따른 초음속 화염용사 공정으로 복합분말을 모재에 코팅하였을 때의 경도를 측정한 값을 나타낸 결과도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법을 제공한다. 제조하는 방법은 아래와 같은 단계들, 즉,
다이아몬드 및 초경합금을 포함하는 슬러리를 분무 건조하여 분말을 얻는 분무건조단계(1단계);
상기 분무건조단계의 실시 중 상기 분말에 유입된 유기물 제거 및 입자의 강도를 확보하기 위하여 상기 분말을 열처리하는 후열처리단계(2단계); 및
상기 후열처리단계를 거쳐 얻어진 복합분말을 초음속 화염용사 공정으로 모재에 코팅하는 초음속 화염용사단계(3단계); 를 포함한다. 이에 관한 모식도는 도 1에 도시되어 있다.
1단계는 다이아몬드와 초경합금을 포함하는 복합분말을 얻기 위한 단계로서 다이아몬드 및 초경합금을 포함하는 슬러리를 분무 건조하여 구상의 분말로 만들게 된다. 초경합금은 탄화텅스텐(WC)과 바인더 금속을 포함할 수 있다. 바인더 금속은 코발트 또는 니켈인 것이 바람직하다.
2단계는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 얻기 위하여 분무 건조하는 과정에서 유입된 유기물 제거 및 입자의 강도를 확보하기 위한 후열처리하는 단계이다. 후열처리시 온도는 500 ~ 1250 ℃인 것이 바람직하다. 온도가 500℃미만이면 추후 서술할 3단계에서의 코팅효율이 낮아지며 온도가 1250℃를 초과하면 분말입자가 손상될 우려가 있기 때문이다. 바인더 금속의 입도와 함량에 따라 처리온도는 달라질 수 있다.
상기 후열처리단계는 플라즈마 열원을 사용하는 분위기가 제어된 열 플라즈마 공정을 실시하여 치밀한 조직을 가지는 구상의 복합분말을 얻을 수 있다. 또한 다이아몬드의 표면에는 니켈 또는 티타늄을 코팅하여 고온의 공정시 탄화나 산화에 의해 열화가 발생하는 것을 감소시킬 수 있다.
3단계는 후열처리과정을 거친 다이아몬드-초경합금 복합분말을 모재인 다이아몬드 공구에 초음속 화염용사 공정으로 코팅하는 초음속 화염용사 단계이다.
3단계에서는 모재에 치밀한 코팅층을 형성할 필요가 있다. 이를 위해 특히 코팅층의 경도와 실수율이 중요하다. 코팅층의 경도와 용사되는 복합분말의 실수율에는 연료가스의 유량, 산소유량, 용사거리 및 복합분말의 송급량 등 여러 가지 조건들이 중요한 변수로 작용한다.
이때 연료가스의 유량이 많아지면 온도가 높아지고 용사속도도 높아진다. 또한 산소유량이 많아지면 용사온도는 떨어지고 용사속도는 약간 높아진다. 결국 연료가스의 유량과 산소유량은 상호 복합적으로 작용할 수 있다. 용사속도가 높아지면 경도가 높아지고, 온도가 상승하면 모재에 코팅되는 복합분말의 밀착력이 좋아진다.
상술한 사항을 고려할 때, 연료가스의 유량은 4.2 ~ 6.0 gph, 산소유량은 1400 ~ 2000 scfh, 용사거리는 330 ~ 430 ㎜, 복합분말의 송급량은 30 ~ 70 g/min 인 것이 바람직하다. 또한 상기 연료가스는 수소, 등유, 천연가스 중 어느 하나일 수 있으며 바람직하게는 등유를 사용할 수 있다.
상기 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 제조방법에 의해 제조된 다이아몬드 공구를 살펴본다.
도 2의 경우 기존의 언더컷(under-cut)을 방지하기 위한 초경팁이 부착된 다이아몬드 소우 블레이드(diamond saw blade)의 사진이 (a)에 도시되어 있으며, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 다이아몬드 소우 블레이드(diamond saw blade)의 사진이 (b)에 도시되어 있다.
도 2의 (a)와 같이 기존제품의 경우 사진에는 하나의 초경팁만이 나타나 있지만 실제로는 언더컷 방지용 초경팁이 다이아몬드 소우 블레이드의 원주상에 형성된 각각의 샹크(shank) 슬릿 홈에 부착되어 있다. 하지만 다수의 초경팁을 부착하는 과정에서 추가적인 제품 가격 상승을 유발한다. 또한 절삭 작업 중 열적으로 불안정해진 초경팁이 떨어져 나갈 우려가 있어 용접성의 취약한 문제를 가지고 있다.
하지만 도 2의 (b)와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 다이아몬드-초경합금 복합분말을 초음속 화염용사 공정으로 코팅한 제품의 경우에는 다이아몬드-초경합금 복합분말이 샹크의 외주에 코팅되어 있기 때문에 절삭 작업 중 다이아몬드-초경합금 복합분말의 코팅층이 우선적으로 마모되어 언더컷 현상을 방지할 수 있다.
다만 본 발명의 일 실시예에서는 다이아몬드 공구로서 다이아몬드 소우 블레이드(diamond saw blade)를 예시하였지만 시추용 공구 중 다이아몬드 비트에서 로드(Rod) 및 리밍셀(reaming shell) 부분 등 다이아몬드 코팅이 필요한 부위를 가지는 공구라면 어떠한 공구라도 가능할 수 있다.
상기 본 발명의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 상기 다이아몬드-초경합금 복합분말을 살펴본다.
상기 다이아몬드-초경합금 복합분말은 상술한 바와 같이 다이아몬드 공구의 제조에 이용되는 복합분말로서, 복합분말은 다수의 입자들을 포함하며, 상기 다수의 입자들 각각은 다이아몬드, 탄화텅스텐 및 코발트를 포함할 수 있다.
이때 상기 복합분말은 다이아몬드, 탄화텅스텐 및 코발트를 포함하는 슬러리를 분무 건조하여 제조할 수 있다. 또한 복합분말 입자의 입도는 1차적으로 유기바인더의 투입량 및 용매량 등을 포함하는 분무공정의 변수조절을 통하여, 2차적으로는 체질(sieving)을 통해 조절할 수 있다. 복합분말의 평균입도는 45㎛ 일 수 있다.
상기 복합분말은 유기물 제거 및 적절한 분말 강도를 위해 500 ~ 1250 ℃범위에서 후열처리를 진행할 수 있다.
도 3에는 후열처리한 복합분말 단면의 전자현미경 사진이 도시되어 있다. 보다 상세하게는 반사전자 이미지(Backscattered Electron Image)이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복합분말의 단면 이미지를 보면 검정색(다이아몬드), 회색(코발트), 흰색(초경)의 3가지 구성 파우더가 확인된다. 무엇보다 바인더인 코발트가 후열처리 과정에서 단순한 응집 상태로 머물러 있는 게 아니라, 소결 초기 단계인 목 성장 (neck growth) 및 입자성장 과정을 확인할 수 있다. 이러한 과정을 통해 입자의 치밀화 및 강도가 높아질 수 있다.
코발트는 후열처리를 거친 후 입자 전체적으로 골고루 분포함을 단면이미지를 통해 확인할 수 있다.
[실시예]
(1단계)
초경합금-다이아몬드 복합분말을 얻기 위하여 분무 건조하는 단계이다. 본 발명의 일 실시예에서는 탄화텅스텐(WC), 코발트(Co) 및 다이아몬드 그릿을 이용하여 분무 건조 방법으로 복합분말을 제조하였다.
도 4에는 분무 건조하여 제조된 탄화텅스텐(WC), 코발트(Co) 및 다이아몬드를 포함하는 복합분말의 주사 전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)사진이 도시되어 있다. (a)는 복합분말의 표면 미세조직이며 (b)는 그 확대도이며 (c)는 복합분말의 단면 미세조직이며 (d)는 그 확대도이다.
도시된 바와 같이, 제조된 복합분말은 구상이며 직경이 대략 30㎛~80㎛ 인 고른 입도분포를 가진다. 또한 다이아몬드(1)와 탄화텅스텐(2)이 적절하게 혼합되어 있음을 확인할 수 있었다.
(2단계)
분무 건조하는 단계에서 복합분말에 유입된 유기물을 제거하고 복합분말의 강도를 높이기 위하여 후열처리를 실시하는 단계이다.
도 5에는 250℃미만의 저온에서 후열처리를 실시한 복합분말을 이용하여 초음속 화염용사 코팅하였을 때 코팅의 상조성을 X선 회절분석(X-ray diffraction ,XRD)한 결과가 도시되어 있다.
코팅을 한 대상인 모재는 크롬을 19% 함유하고 니켈을 11% 함유한 오스테나이트계 스테인리스강(Cr0.19Fe0.7Ni0.11)을 사용하였다.
도 5의 XRD 측정결과를 보면 사용된 모재인 오스테나이트계 스테인리스강의 상분율이 지배적으로 나타나므로 코팅이 거의 형성되지 않음을 확인할 수 있었다. 이는 복합분말의 분말강도가 낮아 복합분말이 화염을 비행하는 과정에서 입자 파괴에 따라 코발트(Co)가 액상용융의 바인더 기능을 구현하지 못하기 때문이다. 따라서 고온에서 후열처리를 할 필요가 있으며 이때 최적의 조건으로 바인더 금속의 입도와 함량에 따라서 500℃~1250℃범위인 것을 도출하였다.
도 6에는 고온에서 후열처리를 실시한 복합분말을 이용하여 초음속 화염용사 코팅하였을 때 코팅층의 주사 전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)사진이 도시되어 있다. (a)는 이차전자 이미지(Secondary Electron Image)이며 (b)는 반사전자 이미지(Backscattered Electron Image)이다. 코팅층은 코발트(Co) 바인더가 형성하는 기지에 다이아몬드(Diamond)와 탄화텅스텐(WC)이 포함된 형태를 나타내며, 기공(Pore)이 거의 없는 치밀한 미세조직을 가짐을 확인할 수 있었다.
도 7에는 고온에서 후열처리를 실시한 복합분말을 이용하여 초음속 화염용사 코팅하였을 때 코팅의 상조성을 X선 회절분석(X-ray diffraction ,XRD)한 결과가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 코팅층이 탄화텅스텐과 코발트가 주요 상을 형성하고 있으므로 모재에 코팅이 골고루 되어있음을 확인할 수 있다.
(3단계)
후열처리를 마친 복합분말을 이용하여 모재에 초음속 화염용사 공정기술(HVOF)을 이용하여 코팅하는 단계이다. 연료가스로는 등유를 사용하였으며 등유의 유량범위는 4.2 ~ 6.0 GPH, 산소유량의 범위는 1400 ~ 2000 SCFH, 용사거리는 330 ~ 430 ㎜, 용사재인 복합분말의 송급량은 30 ~ 70 g/min에서 실시하였다.
도 8은 본 발명에 따른 초음속 화염용사 공정으로 복합분말을 모재에 코팅하였을 때의 경도를 측정한 값으로 최대 Hv 2000 이상의 값을 가지는 것을 확인할 수 있다. 일반적으로 다이아몬드를 포함하지 않는 초경합금만으로 초음속 화염용사 하였을 때는 Hv 1200 ~ Hv 1500 수준의 경도를 얻을 수 있다. 하지만 본 발명에 따른 다이아몬드-초경합금 복합분말을 초음속 화염용사법을 이용하여 코팅하게 되면 더 높은 수준의 경도를 가질 수 있음을 확인할 수 있었다.
이상과 같이 본 발명에 따른 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법을, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였다. 하지만 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.
1: 다이아몬드 2:탄화텅스텐

Claims (9)

  1. 다이아몬드 및 초경합금을 포함하는 슬러리를 분무 건조하여 분말을 얻는 분무건조단계;
    상기 분무건조단계의 실시 중 상기 분말에 유입된 유기물 제거 및 입자의 강도를 확보하기 위하여 상기 분말을 열처리하는 후열처리단계; 및
    상기 후열처리단계를 거쳐 얻어진 복합분말을 초음속 화염용사 공정으로 모재에 코팅하는 초음속 화염용사단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 초음속 화염용사단계는 연료가스의 유량은 4.2 ~ 6.0 gph, 산소유량은 1400 ~ 2000 scfh, 용사거리는 330 ~ 430 ㎜, 복합분말의 송급량은 30 ~ 70 g/min 이며 상기 연료가스는 수소, 등유, 천연가스 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 초경합금은 탄화텅스텐, 바인더 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 바인더 금속은 코발트 또는 니켈인 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 다이아몬드의 표면에는 니켈 또는 티타늄이 코팅된 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 후열처리단계는 500 ~ 1250 ℃의 범위에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 후열처리단계는 플라즈마 열원을 사용하는 분위기가 제어된 열 플라즈마 공정을 실시하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
KR1020100010778A 2010-02-05 2010-02-05 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법 KR101151809B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100010778A KR101151809B1 (ko) 2010-02-05 2010-02-05 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100010778A KR101151809B1 (ko) 2010-02-05 2010-02-05 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20110091112A KR20110091112A (ko) 2011-08-11
KR101151809B1 true KR101151809B1 (ko) 2012-06-01

Family

ID=44928595

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100010778A KR101151809B1 (ko) 2010-02-05 2010-02-05 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101151809B1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101443762B1 (ko) * 2012-12-28 2014-09-30 일진다이아몬드(주) 티타늄 코팅 다이아몬드 분말을 이용한 다결정 다이아몬드 소결체 및 그 제조방법
WO2019065677A1 (ja) * 2017-09-28 2019-04-04 日立金属株式会社 切断工具およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110091112A (ko) 2011-08-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3442728B1 (en) Cermet or cemented carbide powder and three dimensional printing thereof
KR101076353B1 (ko) 금속 광조형용 금속분말 및 그것을 이용한 금속 광조형법
CN104044308B (zh) 表面包覆切削工具
CN110202145A (zh) 基于激光增材制造高熵合金金刚石复合材料的制备方法
CN108588704B (zh) 一种采用定点输入能量快速冷却制备高熵合金/金刚石复合材料薄膜或涂层的方法
KR102441723B1 (ko) 서멧, 절삭 공구, 및 서멧의 제조 방법
HUT62830A (en) Method for producing diamond pellet, diamond pellet and method for producing diamond-pellet saw-tool segment
CN112553564B (zh) 一种进一步提高高熵合金涂层耐磨性的方法
CN103276340A (zh) 具有多尺度wc晶粒的金属陶瓷涂层及制备方法
CN100547114C (zh) 一种在金属表面上熔覆高硬度碳化钨涂层的方法
KR20210008147A (ko) 소결된 다결정성 입방정 질화 붕소 물질
CN108690946A (zh) 一种喷焊粉末材料及其制备方法和应用
EP2816138B1 (en) Cermet film, coated metal body having cermet film, method for producing cermet film, and method for producing coated metal body
JP2022551924A (ja) 粉末床系付加製造のための印刷可能かつ焼結可能な超硬合金およびサーメット粉末
KR101151809B1 (ko) 다이아몬드-초경합금 복합분말을 이용한 다이아몬드 공구의 제조방법
KR102241466B1 (ko) 펌프 축 슬리브 및 그 제조방법
CN114570939A (zh) 一种用于3d打印的硬质合金材料体系及3d打印方法
CN105463283A (zh) 一种硼化钨系热喷涂涂层材料的制备方法及其应用
KR100722249B1 (ko) 플라즈마 용사법에 의해 제조된 내마모성이 우수한알루미나-티타니아계 코팅층
JPWO2017150340A1 (ja) 複合粒子、複合粉末、複合粒子の製造方法、および複合部材の製造方法
EP3715017A1 (en) Additive manufacturing powder for a hard metal part and method for making the powder
WO2018141963A1 (en) Method for coating superhard particles and using the particles for fabricating a composite material
CN111018529B (zh) 一种耐高温冲刷的b4c陶瓷喷嘴及其制备方法
KR20080076431A (ko) 혼성 분사 공정을 이용한 다이아몬드 공구 제조방법
KR102009687B1 (ko) 경질피막이 형성된 절삭공구

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for 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: 20150511

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160405

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190415

Year of fee payment: 8