KR101222061B1 - 다이아몬드 공구 및 그 제조방법 - Google Patents

다이아몬드 공구 및 그 제조방법 Download PDF

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KR101222061B1
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성낙주
박상욱
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이화다이아몬드공업 주식회사
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Abstract

본 발명은 사파이어 기판, 석재, 벽돌, 콘크리트, 아스팔트와 같은 취성이 있는 피삭재를 절단하거나 연마하는데 사용되는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자가 부착되는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.

Description

다이아몬드 공구 및 그 제조방법{Diamond tool and method of fabricating the same}
본 발명은 사파이어 기판, 석재, 벽돌, 콘크리트, 아스팔트와 같은 취성이 있는 피삭재를 절단하거나 연마하는데 사용되는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자가 부착된 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 사파이어 기판 및 석재와 같은 고경도 재료의 절삭가공에 사용되는 절삭공구에는 내마멸성과 강인성 및 고온에서도 경도를 유지할 수 있는 고온경도 등의 기계적 성질이 요구되고 있으며, 상기와 같은 기계적 성질을 향상시키기 위해서 그 표면에 다이아몬드 입자가 고착되어 있는 다이아몬드 공구(Diamond Tool)를 사용하고 있는 실정이다.
통상적으로, 다이아몬드 공구는 공업용 다이아몬드를 연마하여 만든 절삭날에 미립자를 고압 소결한 팁이나, 초경 합금 모재위에 상기 미립자를 엷은 층으로 접착시켜 연강대에 부착한 바이트로서, 절삭날의 수명이 길고 매우 평활하여 미려한 다듬질면을 얻을 수 있으며 세라믹과 같은 난삭재(難削劑)의 절삭 가공에 적합한 특성을 가진다.
상기와 같이 다이아몬드 공구를 제조하는 기술은 여러 특허에 이미 공지되어 있으며, 한국공개특허 제10-2004-0079149호는 모재의 커팅부에만 다이아몬드 입자를 전착시키는 다이아몬드 공구용 다이아몬드 입자 전착장치에 관한 것으로서, 모재 고정부를 이용하여 다수개의 모재를 셋팅하고 이를 케이스의 내측에 설치한 후, 미세한 다이아몬드 입자(약 0.3㎜)를 주입하고 상기 케이스의 상부를 캡으로 밀봉한 다음, 상기 케이스를 수조내의 도금액에 침지시켜, 전기도금방식으로 모재의 노출면에 다이아몬드 입자가 전착되도록 하는 기술을 제시한다.
도 1은 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구 제조방법을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 금속막(111)이 코팅된 다이아몬드(110)를 미립자 부착층(120)을 통해 모재(100)에 부착한다. 이어서, 상기 미립자 부착층(120)의 고정력 향상을 위하여 니켈 등을 이용하여 도금층(130)을 형성한다. 이 후, 다이아몬드(120) 부분에 코팅된 금속막을 일부 제거하기 위하여 에칭 공정인 드레싱(dressing) 공정(140)을 수행한다.
상기와 같은 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구 제조방법에서는 다이아몬드의 전착 방향으로 용이하게 조절하기 위하여 금속막(111)이 코팅되어 있는 다이아몬드(110)를 이용하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따르면 금속막(111)이 코팅되어 있는 다이아몬드(110)에 대해서 다이아몬드의 일부를 노출시키기 위한 에칭 공정인 드레싱 공정(140)을 수행하게 되는데, 상기 모재(100)에 부착되는 다이아몬드의 크기들이 일정하지 않은 이유로 인하여 다이아몬드의 일부를 노출하기 위한 드레싱 공정시 불균일하게 금속막이 제거되는 문제점이 발생할 수 있고, 이로 인해 상기 다이아몬드에서 원하는 노출 및 절삭력을 구현하기가 어려운 문제점이 있게 된다.
일반적으로, 다이아몬드 공구에서 사용되는 다이아몬드는 30～40㎛의 다양한 입자 크기 분포를 가지고 있으므로, 종래 기술에 따른 드레싱 공정으로는 다이아몬드의 노출 정도를 일정하게 조절할 수 없게 되어 공정 중에 일정한 절삭력을 유지하는 것이 어렵다.
또한, 상기 드레싱 공정으로 인해 공정이 복잡해지고 공정 단계가 늘어나는 문제점도 있게 된다.
본 발명은 모재의 표면에 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자가 부착되는 다이아몬드 공구를 제공하되, 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 코팅막 부분이 모재를 향하도록 부착되는 다이아몬드 공구 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 다이아몬드 공구는, 모재; 상기 모재의 표면에 전해도금법에 의해 형성된 부착도금층; 상기 부착도금층을 매개로 상기 모재에 부착되며, 상기 모재에 부착되는 부분에 코팅막이 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자; 및 상기 부착도금층의 표면에 전해도금법에 의해 형성되며, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 상부면이 노출되도록 형성된 육성도금층;을 포함한다.
상기 모재는 와이어 형태 또는 플레이트 형태이고,
상기 코팅막은 스퍼터링 방법으로 다이아몬드 입자에 부분적으로 형성되고,
상기 코팅막은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고,
상기 부착도금층 및 상기 육성도금층은 코팅막이 형성되어 있는 다이아몬드 입자 부분과 접하고,
상기 부착도금층과 육성도금층은 각각 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고,
상기 육성도금층은 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자에 형성되어 있는 코팅막의 높이 보다 얇은 두께를 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조방법은 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 모재 표면에 배열하는 단계; 전해도금법으로 상기 모재 표면에 부착도금층을 형성하여 상기 코팅막이 형성된 다이아몬드 입자 부분이 상기 모재를 향하도록 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 상기 모재 표면에 부착시키는 단계; 및 전해도금법을 사용하여 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 상부면이 노출되도록 상기 부착도금층 표면에 육성도금층을 형성하는 단계;를 포함한다.
상기 모재에 대해서 탈지 및 산세 단계를 더 수행하고,
상기 모재에 대해서 스트라이크 단계를 더 수행하고,
상기 모재는 와이어 형태 또는 플레이트 형태이고,
상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 부착은, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 코팅막이 상기 모재를 향하는 경우에는 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 입자는 모재에 부착되고, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 노출된 부분이 상기 모재를 향하는 경우에는 부분 코팅된 다이아몬드의 입자는 상기 모재에 미부착되고,
상기 코팅막은 스퍼터링 방법으로 다이아몬드 입자에 부분적으로 형성하고,
상기 코팅막은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고,
상기 부착도금층과 육성도금층은 각각 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하고,
상기 육성도금층은 상기 다이아몬드 입자에 형성된 코팅막 부분의 높이 보다 얇은 두께를 갖도록 형성한다.
본 발명은 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 이용하여 다이아몬드 공구를 제작함으로써, 다이아몬드 입자의 상부면을 노출시키기 위한 드레싱 공정을 생략할 수 있게 되어 종래 기술 대비 공정의 단순화를 얻을 수 있게 되므로, 이로 인해, 공정 비용이 절감되는 효과를 가져올 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 다이아몬드 입자가 부착된 다이아몬드 공구를 제공함으로써, 종래 기술 대비 절삭력이 크고, 특히, 초기 절삭력이 우수한 다이아몬드 공구를 제공할 수 있게 되어 쾌삭이 필요한 경우에 매우 효과적으로 사용되는 다이아몬드 공구를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 다이아몬드 공구 제조방법을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구를 나타낸 단면도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조방법에 대한 프로세스.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조방법을 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 전착 장치.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 부착 및 미부착된 모습을 나타낸 도면.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다이아몬드 공구 및 그 제조방법에 대한 바람직한 실시의 예를 상세히 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구는 모재(200), 상기 모재(200)의 표면에 전해도금법에 의해 형성된 부착도금층(220), 상기 부착도금층(220)을 매개로 상기 모재(200)에 부착되며, 상기 모재(200)에 부착되는 부분에 코팅막(211)이 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210) 및 상기 부착도금층(220)의 표면에 전해도금법에 의해 형성되며, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)의 상부면이 노출되도록 형성된 육성도금층(230)을 포함한다.
상기 모재(200)는 와이어 형태 또는 플레이트 형태로 형성될 수 있다. 또한, 상기 모재(200)는 정해진 형태를 갖는 공구재가 될 수 있다.
상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)는 모재에 부착되는 부분에 코팅막이 감싸져 있는 형태로 형성된다, 여기서, 상기 코팅막(211)은 빔 직진성을 이용하는 스퍼터링 방식에 의해 형성되도록 한다. 상기 코팅막(211)을 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소로 사용하는 경우에 다이아몬드 입자를 쉽게 한 방향으로 배열하거나 움직일 수 있게 하여 다이아몬드 입자의 대량 처리와 배열을 용이하게 할 수 있다.
상기 부착도금층(220) 및 육성도금층(230)은 코팅막이 형성되어 있는 다이아몬드 입자 부분(210)과 접하는 형태로 형성되고, 상기 부착도금층(220)과 육성도금층(230)은 각각 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 사용하여 형성되도록 한다.
그리고, 상기 모재와 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 결합력을 높이기 위해 형성되는 상기 육성도금층(230)은 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자에 형성되어 있는 코팅막(211)의 높이, 즉, 상기 모재의 표면을 기준으로 하여 상기 부분 코팅된 다이아몬드에 형성되어 있는 코팅막의 높이(다이아몬드 입자의 수직 방향에 따라 형성되어 있는 코팅막의 높이) 보다 얇은 두께를 갖도록 형성된다.
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 상기 다이아몬드 공구의 중요한 특징은, 상기 모재(200)의 표면에 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)가 부착되어 있는 다이아몬드 공구를 제공하되, 상기 부분 코팅된 다이아몬드(210)의 코팅막(211) 부분이 상기 모재(200)를 향하는 형태로 부착되어 있는 다이아몬드 공구를 제공하는 것이다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 코팅막이 상기 모재의 표면에 직접 접하는 형태로 다이아몬드 입자가 부착된 다이아몬드 공구를 제공할 수 있고, 반면, 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 코팅막과 모재 사이에 부착도금층이 존재하는 형태로도 다이아몬드 입자가 부착된 다이아몬드 공구를 제공할 수 있다.
자세하게는, 빔 직진성을 이용하는 스퍼터링 방식으로 일면(모재를 향하지 않는 부분)은 코팅막이 형성되지 않고, 타면(모재를 향하는 부분)은 코팅막이 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)가 모재(200)에 부착되어 있는 형태의 다이아몬드 공구를 제공하는 것이다.
이처럼, 본 발명은 상기 모재를 향하지 않는 부분은 노출된 상태, 즉, 코팅막이 형성되지 않은 부분이고, 상기 모재를 향하는 부분은 코팅막(211)이 형성되어 있는 다이아몬드 입자(210)를 이용하여 다이아몬드 공구를 제작함으로써, 후속의 다이아몬드 입자의 상부면을 노출시키기 위한 에칭 공정인 드레싱 공정을 생략할 수 있게 된다.
통상, 종래에 따른 다이아몬드 공구 기술에서는 다이아몬드 입자의 배열 방향을 용이하게 조절하기 위해서 다이아몬드 입자의 전 표면에 금속막을 코팅하는 방법이 이용되고 있다. 그러나, 상기와 같은 종래 기술에 따르면 다이아몬드 입자의 일부, 즉, 상부면을 노출시키기 위한 금속막의 에칭 공정인 드레싱 공정에 수행하게 되는데, 이러한 공정은 공정 단계가 복잡하고 공정 단계가 늘어나는 문제점이 있게 된다.
또한, 상기 다이아몬드 입자를 노출시키기 위한 드레싱 공정시, 상기 모재에 부착되는 다이아몬드 입자들의 크기들이 일정하지 않은 이유로 인하여 다이아몬드 입자가 불균일하게 노출되는 문제점이 발생하게 되면서 상기 다이아몬드 입자에서 원하는 노출 및 절삭력을 구현하기가 어려운 문제점도 발생하게 된다.
이에, 본 발명에서는 상기 코팅막(211)이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)를 이용하여 코팅막(211)이 형성된 부분이 모재에 부착되어 있는 형태로 다이아몬드 공구를 제작함으로써, 다양한 입자 크기의 분포를 갖는 다이아몬드 입자의 노출 정도를 일정하게 조절할 수 있어서 공정 중에 일정한 절삭력을 유지할 수 있게 되고, 후속의 다이아몬드 입자의 상부면을 노출시키기 위한 에칭 공정인 드레싱 공정을 생략할 수 있게 되어, 종래 기술 대비 공정의 단순화를 이룰 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)가 부착된 다이아몬드 공구에 제공함으로써, 종래 기술 대비 절삭력이 크고, 특히, 초기 절삭력이 우수한 다이아몬드 공구를 제공할 수 있게 되어 쾌삭이 필요한 경우에 매우 효과적으로 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조방법에 대한 프로세스이다.
도 3을 참조하면, 모재에 대해서 탈지 및 산세하는 단계(S301), 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 상기 모재에 배열하는 단계(S302), 상기 모재 표면에 부착도금층을 형성하여 상기 모재에 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 부착시키는 단계(S303), 상기 모재와 상기 부분 코팅된 다이아몬드 간의 높은 결합력을 위해 육성도금층(S304)을 형성하는 단계로 이루어진다.
보다 구체적으로, 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조방법을 자세하게 설명하도록 한다.
도 4a를 참조하면, 제작하고자하는 형상으로 모재(200)를 준비한다. 상기 모재(200)는 와이어 형태 또는 플레이트 형태가 될 수 있다. 또한, 상기 모재(200)는 정해진 형태를 갖는 공구재가 될 수 있다.
그런 다음, 상기 모재(200)에 다이아몬드 입자를 부착시키기 전에 상기 모재 표면의 유기물 등을 제거하기 위한 탈지 과정을 수행하고, 이어서, 상기 모재 표면의 산화물 등을 제거하고 모재 표면의 활성화를 위한 산세 과정을 수행한다. 상기 모재는 산세 과정을 통하여 그 표면에 요철이 발생하게 되고, 이러한 현상으로 인해 상기 모재(200)와 다이아몬드 입자 간의 밀착도는 높아지게 된다.
한편, 상기 모재(200)와 다이아몬드 입자 간의 밀착도를 더 높이기 위하여 상기 모재(200)에 대해 스트라이크 과정을 더 수행할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 코팅막(211)이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)를 모재(200) 표면에 배열시킨다. 도 5에 도시된 바와 같이, 다이아몬드 공구 전착 장치의 용기(501) 내에서 다이아몬드 입자(210)와 음극 사이의 기계적 충돌에 의해 상기 다이아몬드 입자들이 상기 모재에 도달하면서 모재(200)의 표면에 배열이 이루어지게 된다.
상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)는 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 등의 금속원소로 이루어진 코팅막(211)이 형성되어 있으므로, 모재(200) 표면에 다이아몬드 입자의 배열을 용이하게 할 수 있다.
여기서, 상기 코팅막(211)은 빔 직진성을 이용하는 스퍼터링 방식에 의해 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 등의 금속원소를 다이아몬드 입자 표면에 증착시키는 것으로 다이아몬드 입자에 부분적으로 형성하게 된다.
간략하게 상기 스퍼터링 방식을 이용하는 코팅막(211) 형성방법을 살펴보면, 상기 방법은 스퍼터링 장치를 준비한 상태에서 다이아몬드 입자 표면이 스퍼터의 타겟에 정확하게 향하도록 다이아몬드 입자를 배열시키고, 스퍼터링 방법을 이용하여 금속 또는 전도성 피막의 재료, 예를 들어, 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 등의 금속원소를 다이아몬드 입자의 원하는 부분에 정확하게 증착시키는 방법으로 이루어진다.
이와 같이, 금속 또는 전도성의 코팅막(211)을 스퍼터링 방식으로 형성함으로써, 스퍼터링 타겟에 대향하는 다이아몬드 입자의 표면에는 코팅막이 형성되고, 스퍼터링 타켓에 대향하지 않는 다이아몬드 입자의 표면에는 코팅막이 형성되지 않게 되어 코팅막이 부분적으로 형성된 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)를 제조할 수 있게 된다.
이처럼, 본 발명에서는 코팅막(211)이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210), 즉, 일면은 코팅막이 형성되지 않고, 타면은 코팅막이 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 얻게 된다.
도 4c를 참조하면, 전해도금법으로 상기 모재(200) 표면에 부착도금층(220)을 형성하여 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)를 상기 모재(200) 표면에 부착시킨다. 상기 부착도금층(220)은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 사용하고, 도 5와 같은 다이아몬드 전착 장치의 용기(501) 내에서 세팅된 전압과 전류를 인가시키는 것으로 상기 모재 표면에 형성시키도록 한다.
여기서, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)는 상기 부착도금층(220)을 매개로 상기 모재(200)의 표면에 부착하게 되는데, 이때, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 부착은 코팅막(211)이 형성된 다이아몬드 입자 부분이 모재(200) 표면에 부착되도록 이루어진다.
다시 말하면, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 부착시, 상기 모재(200)에 배열되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자들 중에서 코팅막이 형성되지 않은 부분이 상기 모재를 향하는 형태로 배열된 다이아몬드 입자에서는 모재 표면에 부착이 이루어지지 않게 되고, 상기 코팅막(211) 부분이 상기 모재를 향하는 형태로 배열된 다이아몬드 입자(210)에서만 모재 표면에 부착이 이루어지게 된다.
도 6에서와 같이, 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 코팅막(211) 부분이 모재(200)의 표면 방향으로 배열되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)는 양이온의 흡착으로 양으로 대전되어 상기 모재의 표면에 부착하게 되고, 코팅막이 형성되지 않은 부분이 모재의 표면 방향으로 배열되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자는 양으로 대전되는 현상이 발생하지 않게 되면서 상기 모재의 표면에 부착되지 않게 된다.
자세하게 설명하면, 상기 다이아몬드 입자의 부착 메카니즘은 3단계로 이루어질 수 있는데, 먼저, 다이아몬드 입자와 음극 사이의 기계적 충돌로 인하여 상기 다이아몬드 입자가 상기 모재에 도달하는 제1단계, 전해도금법에 의해 양(+)으로 대전된 다이아몬드 입자가 음극과의 정전기적 상호 작용에 의해 모재의 표면에 잠시 머물러 있게 되는 제2단계, 금속 이온의 석출에 의해 다이아몬드 입자가 모재에 부착하게 되는 제3단계로 이루어지게 된다.
즉, 본 발명에 따르면 1단계에서는 교반에 의하여 부유된 분말들이 음극 부근의 전기 이중층(Helmholtz's layer)에 까지 도달하게 되고, 2단계에서는 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 경우에만 음극 주위의 높은 전위 구배에 의하여 양이온의 흡착으로 양(+)으로 대전된 다이아몬드 입자만이 피도금체인 모재에 잠시 머물러 있다가 3단계에서 금속 이온의 석출에 의해 다이아몬드 입자의 일부분이 매립되어 공석되는 것으로 이루어지게 된다.
한편, 본 발명의 실시예에서는 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 코팅막이 상기 모재의 표면에 직접 접하는 형태로 다이아몬드 입자를 부착시킬 수 있고, 반면, 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 코팅막과 모재 사이에 부착도금층이 존재하는 형태로도 다이아몬드 입자를 부착시킬 수 있다.
도 4d를 참조하면, 상기 모재(200)와 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자 (210)간의 결합력을 높이기 위해서 전해도금법을 사용하여 상기 부착도금층(220) 표면에 육성도금층(230)을 형성한다. 상기 육성도금층(230)은 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 사용하도록 하고, 도 5와 같은 다이아몬드 공구 전착 장치의 용기(501) 내에서 세팅된 전압과 전류를 인가시키는 것으로 상기 부착도금층(220)의 표면에 형성시키도록 한다.
여기서, 상기 육성도금층(230)은 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자(210)의 상부면을 노출시키는 범위 내에서 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자에 형성된 코팅막(211) 부분의 높이 보다 얇은 두께를 갖도록 형성한다. 바람직하게, 상기 모재의 표면을 기준으로 하여 상기 부분 코팅된 다이아몬드에 형성되어 있는 코팅막(211)의 높이(다이아몬드 입자의 수직 방향에 따라 형성되어 있는 코팅막의 높이) 보다 얇은 두께를 갖도록 형성한다.
상기에 전술한 바와 같이, 본 발명은 코팅막이 부분적으로 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 이용하여 코팅막이 형성된 다이아몬드 입자 부분을 모재에 부착시키는 방법을 수행함으로써, 다양한 입자 크기의 분포를 갖는 다이아몬드 입자의 노출 정도를 일정하게 조절할 수 있어서 공정 중에 일정한 절삭력을 유지할 수 있게 되고, 다이아몬드 입자의 상부면을 노출시키기 위한 에칭 공정인 드레싱 공정을 생략할 수 있게 되어, 종래 기술 대비 공정의 단순화를 얻을 수 있게 된다.
또한, 본 발명은 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 다이아몬드 공구에 제공함으로써, 종래 기술 대비 절삭력이 크고, 특히, 초기 절삭력이 우수한 다이아몬드 공구를 제공할 수 있게 되어 쾌삭이 필요한 경우에 매우 효과적으로 사용될 수 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
200: 모재
210: 코팅막이 형성되어 있는 부분 코팅된 다이아몬드
211: 코팅막
220: 부착도금층
230: 육성도금층
501: 다이아몬드 입자 전착 장치의 용기

Claims (16)

  1. 모재;
    상기 모재 표면에 전해도금법에 의해 형성된 부착도금층;
    선택된 일면에만 금속 물질이 직접 코팅되어 부분적으로 코팅막이 형성되고 나머지 타면은 노출면으로 유지되며, 상기 코팅막은 전기가 인가되면 양이온의 흡착에 의해서 양(+)으로 대전되어 상기 모재를 향하도록 상기 부착도금층 및 코팅막을 매개로 상기 모재에 부착되는 부분 코팅된 다이아몬드 입자; 및
    상기 부착도금층의 표면에 전해도금법에 의해 형성되며, 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 노출면이 상기 모재와 대향되는 상부 방향으로 계속 노출되도록 형성되어 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 상기 모재에 결합하는 육성도금층;을 포함하고,
    상기 부착도금층 및 육성도금층은 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 코팅막과 직접 접하며, 상기 육성도금층은 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자에 형성된 코팅막 부분의 높이보다 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모재는 와이어 형태 또는 플레이트 형태인 다이아몬드 공구.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅막은 스퍼터링 방법으로 다이아몬드 입자에 부분적으로 형성되는 다이아몬드 공구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 금속 물질은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 다이아몬드 공구.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 부착도금층과 육성도금층은 각각 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 다이아몬드 공구.
  7. 삭제
  8. 선택된 일면에만 금속 물질이 직접 코팅되어 부분적으로 코팅막이 형성되고 나머지 타면은 노출면으로 유지되는 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 모재 표면에 배열하는 단계;
    전기를 인가하여 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 상기 코팅막을 양이온의 흡착에 의해서 양(+)으로 대전시키는 단계;
    전해도금법으로 상기 모재 표면에 부착도금층을 형성하여, 양(+)으로 대전된 상기 코팅막이 상기 모재를 향하도록 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 상기 모재 표면에 부착시키는 단계; 및
    전해도금법을 사용하여 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 노출면이 상기 모재와 대향되는 상부 방향으로 계속 노출되도록 상기 부착도금층 표면에 육성도금층을 형성하여 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 상기 모재 표면에 결합시키는 단계;를 포함하고,
    상기 부착도금층 및 육성도금층은 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 코팅막과 직접 접하며, 상기 육성도금층은 상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자에 형성된 코팅막 부분의 높이보다 얇은 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 모재에 대해서 탈지 및 산세 단계를 더 수행하는 다이아몬드 공구 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 모재에 대해서 스트라이크 단계를 더 수행하는 다이아몬드 공구 제조방법.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 모재는 와이어 형태 또는 플레이트 형태인 다이아몬드 공구 제조방법.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자를 상기 모재 표면에 부착시키는 단계는,
    상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 코팅막이 상기 모재를 향하는 경우에는 상기 부분 코팅된 다이아몬드의 입자는 모재에 부착되고,
    상기 부분 코팅된 다이아몬드 입자의 노출된 부분이 상기 모재를 향하는 경우에는 부분 코팅된 다이아몬드의 입자는 상기 모재에 미부착되는 다이아몬드 공구 제조방법.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 코팅막은 스퍼터링 방법으로 다이아몬드 입자에 부분적으로 형성하는 다이아몬드 공구 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 금속 물질은 니켈, 코발트, 망간, 철, 주석 및 티타늄 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하는 다이아몬드 공구 제조방법.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 부착도금층과 육성도금층은 각각 니켈, 아연, 철, 은, 코발트, 백금, 구리, 크롬 및 텅스텐 중에서 선택된 적어도 하나의 금속원소를 포함하여 형성하는 다이아몬드 공구 제조방법.
  16. 삭제
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