KR101251599B1 - Sintered body for a cutting tool and manufacturing method for the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 TiC계 혹은 Ti(C,N)계 고용체 분말을 이용한 초경재료로서, 미세조직상에 취성을 유발하는 코어(Core)가 없고 코어가 없는 입자를 상호 합체시키는 방법을 통해 입자의 결합력을 증가시킴으로써, 종래에 비해 인성이 향상된 초경재료와 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is a cemented carbide material using TiC-based or Ti (C, N) solid solution powder, the core of the particles through the method of incorporating the core without particles (Core) that causes brittleness on the microstructure without core It is an object of the present invention to provide a cemented carbide material having improved toughness and a method of manufacturing the same.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초경재료는, 금속의 탄화물, 질화물 또는 탄질화물로 이루어지는 경질상 분말과, 상기 경질상 분말을 결합시키는 결합상 금속 분말을 혼합하여 소결한 소결체로서, 상기 경질상 분말의 평균입도는 0.5㎛ ~ 3㎛이고, 상기 소결체의 미세조직 내에서 상기 경질상 분말을 구성하는 입자들의 평균 입자 크기는 1.0㎛ ~ 5.0㎛이며, 입자간의 합체율이 70% 이상인 것을 특징으로 한다.The cemented carbide material according to the present invention for achieving the above object is a sintered body obtained by mixing and sintering a hard phase powder composed of carbide, nitride or carbonitride of a metal, and a binder phase metal powder combining the hard phase powder. The average particle size of the phase powder is 0.5㎛ ~ 3㎛, the average particle size of the particles constituting the hard phase powder in the microstructure of the sintered body is 1.0㎛ ~ 5.0㎛, characterized in that the coalescence rate between the particles is 70% or more It is done.
초경재료, 합체 Cemented carbide materials, coalescing
Description
본 발명은 경질상 세라믹 분말과 결합상 금속 분말을 혼합하여 가압소결한 소결체와 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 상기 경질상 세라믹 분말은 평균입경이 500nm 이상이어서 대량생산에 적합하고, 소결체의 미세조직에 코어를 갖지 않는 경질상의 조직을 형성하며 경질상 입자의 합체 비율을 높임으로써 인성과 내마모성을 개선하여 특히 절삭공구용 재료에 적합한 소결체 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a sintered compact sintered by mixing hard ceramic powder and a binder metal powder and a method of manufacturing the same. More specifically, the hard ceramic powder has an average particle diameter of 500 nm or more, which is suitable for mass production. The present invention relates to a sintered compact and a method for manufacturing the same, which are particularly suitable for cutting tool materials by improving the toughness and abrasion resistance by forming a hard tissue having no core in the microstructure and increasing the coalescence ratio of the hard phase particles.
금속의 절삭 가공에 사용되는 내마모성 공구나 절삭 공구 들은, 주로 WC-Co 초경합금, TiC나 Ti(C,N) 계열의 써메트(cermet), 기타 세라믹 또는 고속도강 등이 사용된다.Wear-resistant tools and cutting tools used in metal cutting are mainly WC-Co cemented carbide, TiC or Ti (C, N) -based cermet, and other ceramic or high speed steel.
상기 WC-Co 초경합금은 전략 물질적 성격이 강한 코발트와 텅스텐으로 이루어져 있고 가격이 높은 단점이 있다.The WC-Co cemented carbide is made of cobalt and tungsten having a strong strategic material property and has a high price disadvantage.
한편, 상기 써메트는 세라믹 경질상과 금속 결합상으로 이루어진 복합체를 의미하는데, 특히 절삭공구 분야에서는, TiC 또는 Ti(C,N)을 바탕으로, WC, NbC, TaC, Mo2C와 같은 경질 세라믹을 일부 혼합한 경질상 분말과 니켈(Ni), 코발트(Co) 및/또는 철(Fe)과 같은 금속을 주성분으로 하는 결합상 분말을 혼합하여 진공 또는 수소 분위기, 아르곤 분위기 하에서 소결한 세라믹-금속 복합 소결체를 말한다.On the other hand, the cermet refers to a composite consisting of a ceramic hard phase and a metal bonded phase, in particular in the field of cutting tools, based on TiC or Ti (C, N), hard such as WC, NbC, TaC, Mo 2 C Ceramics sintered under vacuum, hydrogen or argon atmosphere by mixing a hard phase powder containing some ceramics and a binder phase powder composed mainly of metals such as nickel (Ni), cobalt (Co) and / or iron (Fe). It means a metal composite sintered body.
써메트는 높은 경도와 고온에서의 화학적 안정성, 낮은 비중과 저렴한 원료 가격 등의 장점이 있어, WC-Co계 초경합금을 대체하기 위한 물질로 주목을 받아 왔고 일부 분야에서 대체 물질로서의 사용이 시도되고 있으나, WC-Co계 초경합금에 비해 상대적으로 인성이 낮은 점이 적용 확대에 제한 요소로 작용하고 있다.Cermet has attracted attention as a substitute for WC-Co cemented carbides because of its high hardness, chemical stability at high temperatures, low specific gravity, and low raw material prices. In addition, the low toughness of WC-Co cemented carbide is a limiting factor in application expansion.
한편, TiC를 이용하여 써메트를 제조하는 경우, 소결 시 니켈(Ni), 코발트(Co) 및/또는 철(Fe) 등의 결합상 금속을 사용하게 되는데, 이 경우, WC-Co 조합에 비해서 젖음각(wetting angle)이 크기 때문에, TiC의 급속한 입성장이 일어나게 되어 그 결과로 인성이 떨어지는 문제점이 있었다.On the other hand, in the case of manufacturing the cermet using TiC, a sintered metal such as nickel (Ni), cobalt (Co) and / or iron (Fe) is used, in this case, compared to the WC-Co combination Since the wetting angle is large, rapid grain growth of TiC occurs, resulting in a drop in toughness.
이러한 TiC를 이용한 써메트의 문제점은, TiC에 TiN을 첨가하여 열역학적으로 보다 안정하며 미세한 조직을 갖는 Ti(C,N)을 형성함으로써, 어느 정도 인성의 증가를 얻을 수 있었다.The problem with the cermet using TiC is that TiN is added to TiC to form Ti (C, N), which is more thermodynamically stable and has a finer structure, thereby increasing the toughness to some extent.
한편, 종래의 TiC계 또는 Ti(C,N)계 써메트 소결체의 미세조직에는, 통상 TiC 또는 Ti(C,N)으로 존재하는 코어(core)와 상기 코어를 둘러싸고 첨가된 다른 탄화물 간의 고용체(solid-solution:(Ti,M1,M2…)(C,N)으로 나타난다)로 이루어진 림(rim)이 형성된 유심구조(core/rim structure)가 생성된다. 이와 같이, 코어(core)를 둘러싼 림(rim) 조직은 코어를 이루는 TiC 또는 Ti(C,N)에 비해 높은 인성을 갖는 조직이므로, 써메트의 인성 향상에 도움을 줄 수 있다.On the other hand, in the microstructure of a conventional TiC-based or Ti (C, N) -based cermet sintered body, a solid solution between a core usually present as TiC or Ti (C, N) and other carbides added surrounding the core ( A core / rim structure is formed with a rim composed of solid-solution: (Ti, M1, M2 ...) (C, N). As such, since the rim structure surrounding the core is a tissue having higher toughness than TiC or Ti (C, N) constituting the core, it may help to improve the toughness of the cermet.
그러나 유심구조의 써메트도 취성을 유발하는 코어가 존재하기 때문에, WC-Co계 초경합금에 비하면 인성이 떨어져 WC-Co계 초경합금을 완전하게 대체하지 못하는 문제점이 있다.However, since there is a core that causes brittle cermet brittleness, there is a problem that the toughness is lowered compared to the WC-Co cemented carbide, so that the WC-Co cemented carbide cannot be completely replaced.
이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로, 한국공개특허 제2004-0009859호, 제2007-0099056호, 제2005-0038163호, 제2005-0032533호 및 제2007-0017564호 등에는, 주기율표 중 IVa, Va, 및 VIa 족 금속으로부터 티타늄을 포함하여 선택되는 둘 이상의 금속의 탄화물, 탄질화물, 또는 이들의 혼합물로 이루어지고, 유심구조가 없는 완전 고용상으로 이루어진 경질상 분말과, 이를 이용하여 유심구조가 없는 소결체와 이의 제조방법이 개시되어 있다.As a method for solving this problem, Korean Patent Publication Nos. 2004-0009859, 2007-0099056, 2005-0038163, 2005-0032533, 2007-0017564, etc., include IVa, Va, And a hard phase powder composed of carbide, carbonitride, or a mixture of two or more metals selected from Group VIa metals, including titanium, consisting of a solid solution phase without a core structure and a sintered body without a core structure. And a method for producing the same are disclosed.
한편, 상기 공개특허 들에 개시된 소결체의 경우, 출발물질로 유심구조가 없는 고용상 분말의 입도를 200nm 이하로 한정하여 조직의 미세화와 소결온도를 낮추는 방법을 사용하고 있다.On the other hand, in the case of the sintered body disclosed in the published patents, the particle size of the solid solution powder having no core structure as the starting material is limited to 200nm or less to use the method of miniaturizing the structure and lowering the sintering temperature.
그런데, 최소 100Kg 이상의 대량 생산시에는 상기 공개특허들에 제시된 바와 같이, 소결체의 출발물질로 200nm 이하의 나노 사이즈 분말을 사용할 경우, 분말이 응집되고 산화되기 쉽기 때문에, 상기 공개특허들에 제시된 소결체의 제조방법은 대량생산에 적합하지 않은 단점이 있다.However, when the mass production of at least 100Kg or more, as disclosed in the above-mentioned patents, when the nano-size powder of 200 nm or less is used as the starting material of the sintered body, since the powders are easily aggregated and oxidized, The manufacturing method has disadvantages that are not suitable for mass production.
더욱이, 상기 공개특허에 개시된 소결체의 경우, 고용상 분말의 입도를 200nm 이하로 한정하면서도, 높은 파괴인성을 얻기 위해 금속 결합상을 20중량% 정도 함유시키고 있는데, 금속 결합상의 함량이 20중량%인 경우, 절삭 공구로서 요구 되는 경도와 내마모성을 얻기 어렵게 만들기도 한다. 예를 들어 최근의 절삭공정에는 고속, 고이송에 대한 요구가 높아지고 있는데, 고속, 고이송 절삭환경에 대응하기 위해서는 최소 15GPa 이상의 경도를 확보해야만 하나 상기 공개 특허들에 개시된 소결체들의 경우 이를 충족시키기 어렵다.Moreover, in the case of the sintered compact disclosed in the above-mentioned patent, the particle size of the solid solution powder is limited to 200 nm or less, but the metal binder phase contains about 20% by weight in order to obtain high fracture toughness. In some cases, the hardness and wear resistance required as cutting tools may be difficult to obtain. For example, the demand for high speed and high feed is increasing in recent cutting processes. In order to cope with the high speed and high feed cutting environment, at least 15 GPa of hardness must be secured, but it is difficult to satisfy the sintered bodies disclosed in the above-mentioned patents. .
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 연구개발된 것으로서, 200nm 이하의 초미립자를 사용하지 않아 대량생산이 용이하면서도 종래의 써메트 재료에 비해 인성이 개선되어 WC-Co계 초경합금을 대체할 수 있는 소결체를 제공하는 것을 해결하고자 하는 과제로 한다.The present invention has been researched and developed in order to solve the above-mentioned problems of the prior art, it is easy to mass production by using ultra-fine particles of less than 200nm, but toughness is improved compared to conventional cermet materials to replace WC-Co cemented carbide The problem to be solved is to provide a sintered compact.
또한, 본 발명의 다른 과제는 상기한 소결체를 얻을 수 있는 제조방법을 제공하는 것이다.Moreover, another subject of this invention is providing the manufacturing method which can obtain said sintered compact.
본 발명자들은 경질상으로 대량생산이 용이하지 않은 200nm 이하의 초미립자를 사용하지 않으면서도, 인성과 내마모성이 우수하여 절삭공구용으로 적합한 소결체를 얻기 위하여 연구개발한 결과, 소결 시 출발 분말의 평균입도가 커지면 절삭 공구에서 인성이라는 항목을 대변해 주는 "파괴인성값"이 증가하여 절삭 공구에 유리하고, 특히 가압 소결 방식을 적용하여 소결체의 미세조직 내에서 경질상 입자들 사이에 입자 조대화가 되지 않을 정도로 합체시키는 비율을 소정 비율 이상으로 높일 경우 절삭 공구로 활용 시 깨짐이나 입자 탈락에 의한 인선부 파손에 대한 저항성이 현저하게 증가한다는 점을 알게 되어 본 발명에 이르게 되었다.The present inventors have researched and developed to obtain a sintered compact suitable for cutting tools because of excellent toughness and wear resistance without using ultra-fine particles of 200 nm or less, which are not easy to mass-produce in a hard phase, and have an average particle size of starting powder during sintering. As it increases, the "breaking toughness value" representing the item of toughness in the cutting tool increases, which is advantageous to the cutting tool, and in particular, the pressure sintering method is applied to the extent that grain coarsening does not occur between the hard particles in the microstructure of the sintered body. When the ratio of coalescence is increased to a predetermined ratio or more, the present inventors have found that resistance to breakage of the edge portion due to cracking or particle fallout is significantly increased when used as a cutting tool.
상기 과제를 해결하는 수단으로 본 발명은, 금속의 탄화물, 질화물 또는 탄질화물로 이루어지는 경질상 분말과, 상기 경질상 분말을 결합시키는 결합상 금속 분말을 혼합하여 소결한 소결체로서, 상기 경질상 분말의 평균입도는 0.5㎛ ~ 3㎛ 이고, 상기 소결체의 미세조직 내에서 상기 경질상 분말을 구성하는 입자 간의 합체율이 70% 이상인 것을 특징으로 하는 소결체를 제공한다.As a means for solving the above problems, the present invention is a sintered body obtained by mixing and sintering a hard phase powder composed of a carbide, nitride or carbonitride of a metal and a binder phase metal powder which combines the hard phase powder. The average particle size is 0.5㎛ ~ 3㎛ provides a sintered compact, characterized in that the coalescence rate between the particles constituting the hard phase powder in the microstructure of the sintered compact is 70% or more.
본 발명에 있어서, "입자 간의 합체"란, 도 1에 도시된 바와 같이, 소결에 의해 경질상 입자와 입자가 상호 결합되어 넥(neck)을 형성하고, 형성된 넥의 내각중 하나 이상이 90°이하로 이루어진 결합 상태로 정의한다.In the present invention, as shown in Fig. 1, "integration between particles" means that the hard particles and the particles are bonded to each other by sintering to form a neck, and at least one of the cabinets of the formed neck is 90 °. It defines as the bonding state which consists of the following.
또한, 본 발명에 있어서, "합체율"은 소결체의 미세조직을 3000배율의 주사전자현미경(SEM)으로 관찰하였을 때, 관찰된 경질상 입자 총 수에 대해 합체된 입자의 수의 백분율로 정의한다.In addition, in the present invention, "consolidation rate" is defined as the percentage of the number of particles coalesced to the total number of hard particles observed when the microstructure of the sintered body is observed with a scanning electron microscope (SEM) of 3000 magnification. .
본 발명에서 상기와 같이 합체를 정의한 것은, 넥의 내각이 90°를 초과하는 경우 양 입자가 하나의 입자처럼 작용하여 입자가 조대해진 것과 같은 결과를 초래하여 절삭공구로 적용시 오히려 조대 입자의 탈락 등에 의해 내마모성이 저하될 수 있음에 반해, 결합된 입자 간의 내각이 90°이하를 유지할 경우 입자 상호간의 결합력을 이용하여 충격에 대한 저항성을 높이면서도, 입자 조대화시 나타날 수 있는 악영향은 최소화할 수 있어, 소결체의 인성을 증대시킬 수 있기 때문이다.The definition of coalescence in the present invention as described above is that when the internal angle of the neck exceeds 90 °, both particles act as one particle, resulting in coarse particles. Abrasion resistance may be lowered due to the lowering of the particles. However, when the interior angle of the particles to be combined is maintained at 90 ° or less, the resistance between impacts can be enhanced by using the bonding force between the particles, and the adverse effects that may occur during grain coarsening can be minimized. This is because the toughness of the sintered compact can be increased.
또한, 상기 경질상 입자 간의 합체율이 70% 미만일 경우, 인선부 파손에 대한 저항성이 충분하지 못하므로, 경질상 입자 간의 합체율은 70% 이상이 되도록 유지해야 한다.In addition, when the coalescence rate between the hard phase particles is less than 70%, the resistance against edge breakage is not sufficient, so the coalescence rate between the hard phase particles should be maintained to be 70% or more.
또한, 본 발명에 따른 소결체에 있어서, 상기 경질상은, 티타늄과, 주기율표 중 IVa, Va, 및 VIa족 금속에서 선택된 1종 이상의 금속의 탄화물, 질화물 또는 탄질화물로 이루어지며, 상기 소결체는 유심구조(core-rim 구조)가 없는 것을 특징으 로 한다. In the sintered compact according to the present invention, the hard phase is composed of titanium and carbides, nitrides or carbonitrides of at least one metal selected from Groups IVa, Va, and Group VIa of the periodic table, and the sintered compact has a core structure ( core-rim structure).
소결체에 유심구조가 형성될 경우, 취성이 강하여 균열전파 경로로 작용하는 코어(core)의 존재에 의해, 소결체의 파괴인성이 저하되므로, 소결체의 미세조직에는 유심구조가 형성되지 않는 것이 바람직하다.When the core structure is formed in the sintered compact, the fracture toughness of the sintered compact decreases due to the presence of a core that is brittle and acts as a crack propagation path. Therefore, it is preferable that the core structure is not formed in the microstructure of the sintered compact.
또한, 본 발명에 따른 소결체에 있어서, 상기 경질상 분말을 구성하는 금속들은 하기 [화학식 1]의 비율로 이루어지는 것을 특징으로 한다.In addition, in the sintered compact according to the present invention, the metals constituting the hard phase powder may be formed in the ratio of the following [Formula 1].
[화학식 1][Formula 1]
Tix,Wy,Mz Ti x , W y , M z
(여기서, M은 Ti와 W를 제외한 주기율표상 IVa, Va, 및 VIa족의 원소이고, x+y+z ≤ 1, 0.1 ≤ y+z ≤ 0.5, 0 ≤ z ＜ 0.5임)(Where M is an element of groups IVa, Va, and VIa on the periodic table excluding Ti and W, where x + y + z ≦ 1, 0.1 ≦ y + z ≦ 0.5, 0 ≦ z <0.5)
상기 [화학식 1]과 같이, 티타늄(Ti)을 주 원소로 하는 탄화물, 질화물 또는 탄질화물에서 코발트(Co), 니켈(Ni) 또는 철(Fe)과 같은 결합상을 제외한 핵심 원소들이 2 이상의 고용체 상태를 생성할 때, 티타늄(Ti)과 텅스텐(W)의 몰 비율의 차이에 의해서 소결 후 취성이 강한 코어(Core)의 형성 유무를 결정하는 미세조직적 차이점을 갖게 된다.As shown in [Formula 1], in the carbide, nitride or carbonitride mainly composed of titanium (Ti), the core elements excluding solid phases such as cobalt (Co), nickel (Ni) or iron (Fe) are two or more solid solutions When generating the state, the difference in the molar ratio of titanium (Ti) and tungsten (W) has a microstructural difference that determines the formation of a brittle core after sintering.
구체적으로, 티타늄(Ti)을 주 원소로 할 경우, 본 발명에서 정한 금속원소 상호 간의 몰비를 유지할 경우, 소결체에 포함되는 코발트(Co), 니켈(Ni) 또는 철(Fe)과 같은 결합상을 제외한 핵심 원소들이, 티타늄(Ti) 단독의 TiC 또는 Ti(C,N) 의 단일상(single phase)으로 존재하는 것보다 티타늄(Ti)과 첨가된 다른 경질상 금속원소 간의 고용체 상태로 존재하는 것이 열역학적으로 안정하기 때문에 고용체를 형성하여 유심구조가 형성되지 않는다.Specifically, in the case of using titanium (Ti) as a main element, when maintaining the molar ratio between the metal elements defined in the present invention, a bonded phase such as cobalt (Co), nickel (Ni), or iron (Fe) included in the sintered body is used. Except for the core elements present in solid solution between titanium (Ti) and other hard phase metals added, rather than the single phase of Ti (C) or Ti (C, N) alone. Since it is thermodynamically stable, a solid solution is not formed, so a core structure is not formed.
반면, 티타늄(Ti)을 주 원소로 할 때, 본 발명에서 정한 금속원소 상호 간의 몰비를 벗어날 경우, 예를 들어, 상기 [화학식 1]에서 z가 0인 2원계나 z가 0이 아닌 3원계에 있어서 y 또는 y+z값이 0.1 미만인 경우 경질상 내에 티타늄(Ti) 성분이 많아지게 되어 소결 후 단독으로 존재하는 티타늄(Ti)이 발생하고 단독으로 존재하는 티타늄(Ti)은 취성이 강한 TiC 또는 Ti(C,N)으로 이루어진 코어를 생성하여 유심구조를 형성하게 된다. 한편, y 또는 y+z값이 0.5를 초과할 경우 취성이 강한 코어는 생성되지 않으나 텅스텐(W)을 포함한 IVa, Va, 및 VIa 원소의 탄화물들이 2차 상을 형성하여 고용상 조직 내에 잔류하게 되어, 고용상 입자 간 결합력을 감소시켜 충격에 대한 저항성을 떨어뜨린다. 그러므로 상기 경질상 분말을 구성하는 금속들은 상기 [화학식 1]의 비율로 이루어지는 것이 바람직하다.On the other hand, when using titanium (Ti) as the main element, when the molar ratio between the metal elements defined in the present invention deviates from, for example, in the [Formula 1] z or 0 in the binary system or z is a non-zero ternary system In the case of y or y + z value of less than 0.1, the titanium (Ti) component increases in the hard phase, so that titanium (Ti) which exists alone after sintering is generated, and titanium (Ti) which is present alone is very brittle. Alternatively, a core made of Ti (C, N) may be formed to form a core structure. On the other hand, if the y or y + z value exceeds 0.5, brittle cores are not formed, but carbides of IVa, Va, and VIa elements including tungsten (W) form secondary phases and remain in solid solution tissue. This reduces the bonding strength between the solid solution particles and lowers the resistance to impact. Therefore, the metal constituting the hard phase powder is preferably made of the ratio of [Formula 1].
또한, 본 발명에 따른 소결체에 있어서, 상기 결합상 금속 분말은 코발트(Co), 니켈(Ni) 및 철(Fe) 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물로서, 4 ~ 18중량%의 범위로 함유되는 것을 특징으로 하는데, 이는 상기 결합상 금속의 함량이 4중량% 미만일 경우 금속 결합상이 충분치 못하여 경질상인 WC 및 Ti계 탄,질화물과의의 결합력이 떨어지게 되어 소결 후 미세 기공과 같은 결함을 갖는 소결체가 될 가능성이 크다. In addition, in the sintered compact according to the present invention, the bonding phase metal powder is one or a mixture of two or more selected from cobalt (Co), nickel (Ni) and iron (Fe), contained in the range of 4 to 18% by weight. This is characterized in that, when the content of the metal in the binding phase is less than 4% by weight, the metal bonding phase is insufficient, the bonding strength with the hard phase WC and Ti-based carbon, nitride is reduced, the sintered body having defects such as fine pores after sintering Is likely to be
또한 18중량%를 초과할 경우 경질상 대비 다량이 금속 결합상 존재로 인하여 경도가 저하되어 고속, 고이송 조건이 요구되는 최근 절삭 가공 조건을 만족할 수 없게 된다. In addition, when it exceeds 18% by weight, the hardness is reduced due to the presence of the metal-bonded phase in a large amount compared to the hard phase, and thus it may not satisfy the recent cutting processing conditions requiring high speed and high feed conditions.
또한, 본 발명에 따른 소결체의 표면에는 추가로 하나 이상의 코팅층이 형성될 수 있으며, 상기 코팅층은 공지된 모든 코팅방법을 적용할 수 있으며, 일반적으로 화학적 또는 물리적 증착법을 사용한다.In addition, at least one coating layer may be further formed on the surface of the sintered body according to the present invention, and the coating layer may apply all known coating methods, and generally, chemical or physical vapor deposition methods are used.
또한, 본 발명에 따른 소결체에 있어서, 소결체의 미세조직 내에서 상기 경질상 분말을 구성하는 입자들의 평균 입자 크기는 소결과정을 통해 1.0㎛ ~ 5.0㎛의 범위를 유지하는 것을 특징으로 한다. 이때 “평균 입자 크기”는 각 입자의 길이방향 크기의 평균을 의미한다.In addition, in the sintered compact according to the present invention, the average particle size of the particles constituting the hard powder in the microstructure of the sintered compact is characterized in that it maintains the range of 1.0㎛ ~ 5.0㎛ through the sintering process. "Average particle size" means the average of the longitudinal size of each particle.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, 평균입도가 0.5㎛ ~ 3.0㎛이며 금속의 탄화물, 질화물 또는 탄질화물로 이루어지는 경질상 분말과 상기 경질상을 결합시키는 결합상 금속 분말을 혼합 및 성형한 후 가압 소결하여, 제조된 소결체의 미세조직에서 상기 경질상 분말을 구성하는 입자 간의 합체율이 70% 이상이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 소결체의 제조방법을 제공한다.As a means for solving the other problems, the present invention, the average particle size of 0.5㎛ ~ 3.0㎛, mixing and forming a hard phase powder made of metal carbide, nitride or carbonitride and the combined phase metal powder to combine the hard phase After the pressure sintering, there is provided a method for producing a sintered compact characterized in that the coalescence rate between the particles constituting the hard phase powder in the microstructure of the manufactured sintered compact is 70% or more.
또한, 본 발명에 따른 소결체의 제조방법을 통해 제조된 소결체의 경질상은 유심구조를 형성하지 않는 것을 특징으로 한다.In addition, the hard phase of the sintered body produced through the method for producing a sintered body according to the present invention is characterized in that it does not form a core structure.
또한, 본 발명에 따른 소결체의 제조방법에 있어서, 상기 가압소결은, 소결온도 1380 ~ 1450℃, 가압력 40 ~ 120MPa에서, Ar, N2, CH4, H2중 1종 또는 2종 이상의 혼합 가스 분위기 하에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.In the method for producing a sintered compact according to the present invention, the pressurized sintering is one or two or more kinds of mixed gases of Ar, N 2 , CH 4 , and H 2 at a sintering temperature of 1380 to 1450 ° C. and an applied pressure of 40 to 120 MPa. Characterized in that the atmosphere is made.
본 발명에 있어서, 경질상 분말의 출발 평균입도를 0.5㎛ ~ 3.0㎛로 정한 것 은, 평균입도가 0.5㎛ 미만일 경우 입자의 크기가 미세하여 합체가 용이하게 이루어지지 않고, 평균입도가 3㎛를 초과할 경우, 절삭공구로서 요구되는 기계적 특성을 얻기 어렵기 때문이다.In the present invention, the starting average particle size of the hard phase powder is set to 0.5 μm to 3.0 μm. When the average particle size is less than 0.5 μm, the particle size is fine and coalescing is not easily performed, and the average particle size is 3 μm. If exceeded, it is because it is difficult to obtain the mechanical properties required as the cutting tool.
또한, 소결온도를 1380℃ 미만으로 할 경우 경질상과 금속 결합상간의 정상 치밀화가 일어나지 않기 때문에 기공 및 불건전 조직이 발생하여 물성 저하를 야기 시킬 수 있다. 또한 소결온도를 1450℃ 초과로 할 경우 과도한 비정상 입자 성장을초래하기 때문에 소결온도는 상기 범위로 유지하는 것이 바람직하다.In addition, when the sintering temperature is less than 1380 ℃, since the normal densification between the hard phase and the metal bonding phase does not occur, pores and unhealthy structure may occur, which may cause a decrease in physical properties. In addition, when the sintering temperature is higher than 1450 ° C, excessive abnormal grain growth is caused, so that the sintering temperature is preferably maintained in the above range.
또한, 가압력은 40MPa 미만으로 할 경우 경질상 입자 간의 합체율 70% 이상을 충족시킬 수 없으며, 상대밀도 역시 감소하여 정상적인 복합화의 구현이 어렵게 된다. 반대로 가압력을 120MPa 초과로 할 경우에는 합금내 잔류하는 카본 및 질소의 분해가 충분하지 못하여 기공과 같은 결함 및 불건전상인 유리탄소(Free Carbon)의 발생 가능성이 높다. 또한 소결 공정상 상기와 같은 120MPa 이상의 가압력을 가하기 위해서 추가 소결 공정비용이 발생하여 생산비용 증가의 단점을 갖게 된다.In addition, when the pressing force is less than 40MPa, the coalescence rate between the hard phase particles may not be satisfied more than 70%, and the relative density is also reduced, making it difficult to implement normal complexation. On the contrary, when the pressing force exceeds 120 MPa, the decomposition of carbon and nitrogen remaining in the alloy is insufficient, and thus there is a high possibility of generating defects such as pores and free carbon, which are unhealthy. In addition, in order to apply a pressing pressure of 120MPa or more in the sintering process, an additional sintering process cost is generated, which has the disadvantage of increasing production cost.
본 발명에 따른 소결체 및 이의 제조방법은 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다.The sintered compact and its manufacturing method according to the present invention can be expected the following effects.
첫째, 본 발명에 따른 소결체는 출발 원료의 입자 크기가 0.5㎛ ~ 3.0㎛의 분포를 갖는 것을 사용하기 때문에, 200nm 이하의 초미립자를 사용하는 종래의 소결체에 비해 산화가 적고 응집현상이 줄어들 뿐 아니라 불순물의 혼입을 제어하기 용이하여 대량생산에 적합하다.First, since the sintered compact according to the present invention uses a particle size of 0.5 μm to 3.0 μm of the starting raw material, it is less oxidized and less coagulates as compared to the conventional sintered compact using ultra-fine particles of 200 nm or less. It is easy to control the mixing, so it is suitable for mass production.
둘째, 출발 원료의 입자 크기가 500nm 이상이 되면서 가압 소결 방식으로 소결할 경우 200nm 이하의 원료를 사용한 소결체에 비해, 소결 후 미세조직상 경질상 입자의 크기가 상대적으로 증가하여 경질상 입자 간 합체 현상이 증가하게 되어, 경질상을 구성하는 입자 간의 합체율을 70% 이상으로 유지할 수 있게 된다. 이에 따라, 입자 간 결합력이 증가하여 절삭 공구로 활용시 깨짐 혹은 입자 탈락에 의한 인선부 파손에 대한 저항성이 커지게 되므로, 종래의 써메트이나 WC-Co 초경합금 재료를 대체할 수 있다.Second, when the particle size of the starting raw material is 500 nm or more and sintered by pressure sintering, compared to the sintered body using the raw material of 200 nm or less, the size of the microstructured hard phase particles after sintering relatively increases the size of the hard phase particles. This increases, so that the coalescence rate between the particles constituting the hard phase can be maintained at 70% or more. Accordingly, since the bonding force between particles increases, resistance to breakage of the edge part due to cracking or dropping of particles when used as a cutting tool increases, so that it is possible to replace the conventional cermet or WC-Co cemented carbide material.
셋째, 본 발명에 따른 소결체는 금속 결합상의 함량을 18중량% 이하로 유지할 수 있기 때문에, 금속 결합상 함량의 높아짐에 따른 소결체의 내마모성 저하 등의 문제를 제거할 수 있다.Third, since the sintered compact according to the present invention can maintain the content of the metal bonded phase at 18% by weight or less, it is possible to eliminate a problem such as a decrease in wear resistance of the sintered compact due to the increase in the content of the metal bonded phase.
넷째, 본 발명에 따른 소결체의 제조방법은, 가압소결 방식을 통해 입자 간의 합체율을 70% 이상으로 형성할 수 있으며, 동시에 절삭공구로 활용 가능한 99.8% 이상의 상대 밀도를 달성할 수 있다.Fourth, the manufacturing method of the sintered compact according to the present invention can form a coalescing ratio of particles of 70% or more through a pressure sintering method, and at the same time can achieve a relative density of 99.8% or more that can be used as a cutting tool.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 소결체에 대하여 상세하게 설명하겠지만 본 발명이 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다. 따라서 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 변경할 수 있음은 자명하다.Hereinafter, the sintered compact according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited to the following examples. Accordingly, it is obvious that those skilled in the art can variously change the present invention without departing from the technical idea of the present invention.
또한, 본 발명의 실시예를 설명하기 위해 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함하는 것을 의미한다.Also, the singular forms used to describe the embodiments of the present invention are intended to include the plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite.
소결체의 제조Preparation of sintered body
본 발명의 실시예에 따른 소결체의 제조를 위하여, 먼저 출발 원료로 평균 입도가 0.5 ~ 3.0㎛인 (TixWy)C 분말 1,368g과, 금속 결합상으로서 코발트(Co)와 니켈(Ni)의 혼합 분말을 252g 준비하였다.In order to prepare a sintered compact according to an embodiment of the present invention, first, a mixed powder of cobalt (Co) and nickel (Ni) as a metal bonding phase and 1,368 g of (TixWy) C powder having an average particle size of 0.5 to 3.0 µm as a starting material 252 g was prepared.
또한, 본 발명의 실시예에 따라 제조된 소결체의 특성을 비교 평가하기 위하여, 상용 TiC, TiN 혹은 TiCN-WC-Co/Ni을 사용한 조성과 (Ti,W)C-Co/Ni로 구성된 조성으로 비교예 1 ~ 6의 소결체를 제조하였는데, 구체적으로 비교예 1의 경우 평균 입도가 1.2 ~ 2.0㎛인 TiC와 TiN 분말 각각 684g, 비교예 2, 3 4 및 6의 경우 입도가 각각 500nm이상이고 y값을 하기 표 1과 같이 상이하게 조절한(TixWy)C 분말 각각 1,368g, 비교예 5의 경우 평균입도가 350nm인 (TixWy)C 분말 1,368g을 칭량하여 경질상 분말로 사용하였다. 이때 금속 결합상 분말의 조성과 함량은 본 발명의 실시예와 동일하게 하였다.In addition, in order to compare and evaluate the characteristics of the sintered body manufactured according to the embodiment of the present invention, a composition using commercial TiC, TiN or TiCN-WC-Co / Ni and (Ti, W) C-Co / Ni Sintered bodies of Comparative Examples 1 to 6 were prepared. Specifically, in Comparative Example 1, 684 g of TiC and TiN powder having an average particle size of 1.2 to 2.0 μm, respectively, and in the case of Comparative Examples 2, 3 4 and 6, the particle sizes were respectively 500 nm and higher. 1,368 g of (TixWy) C powder, each of which was adjusted to different values as shown in Table 1, and 1,368 g of (TixWy) C powder having an average particle size of 350 nm in the case of Comparative Example 5, was used as a hard phase powder. At this time, the composition and content of the metal-bonded phase powder were the same as in the embodiment of the present invention.
이외에 ßt(티타늄(Ti)과 텅스텐(W)을 제외한 원소로 일반적으로 소량 첨가되는 주기율표상 IVa, Va, 및 VIa족 중 한 가지 이상이 포함된 탄화물의 함량)함량도 본 발명의 실시예나 비교예 1~6의 물성 비교를 위하여, 모두 동일하게 180g씩 준비하였다.In addition, ßt (content of carbides containing at least one of the groups IVa, Va, and VIa on the periodic table, which is generally added in small amounts as elements other than titanium (Ti) and tungsten (W)) is also an embodiment or comparative example of the present invention. In order to compare the physical properties of 1 to 6, all were prepared in the same 180g.
이와 같이 준비된 분말을 알코올을 용매로 사용하고 직경 5mm의 초경 구석을 통해 어트라이터(Attritor)를 이용하여 약 20시간 밀링하였다. 이러한 밀링공정을 통해 경질상 분말과 금속 결합상 분말이 혼합된 슬러리를 얻었다.The powder thus prepared was milled for about 20 hours using an alcohol as a solvent and an Attritor through a carbide corner having a diameter of 5 mm. Through this milling process, a slurry in which the hard phase powder and the metal binder phase powder were mixed was obtained.
혼합된 슬러리는 스프레이 드라이어(spray dryer)를 이용하여 건조한 후, 1000kg/㎠의 압력으로 SNMG120408 및 SPCN1203EDTR 형번으로 형압하여 성형체를 제조하였다.The mixed slurry was dried using a spray dryer, and then molded into a SNMG120408 and SPCN1203EDTR models at a pressure of 1000 kg / cm 2.
이와 같이 제조한 성형체를 99.5% Ar과 99.8% H2의 혼합가스 분위기 하에서 이 분야에 통상적으로 사용되는 가압소결장치를 이용하여 가압소결방식으로 소결하였다. 이때 가압소결은 소결온도 1380℃, 소결시간 1시간, 가압력 60MPa의 조건을 실시하였다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 분위기 가스로 아르곤(Ar)과 수소(H2)의 혼합가스를 사용하였으나, 필요에 따라 진공 상태로 소결하거나, 아르곤(Ar), 질소(N2), 수소(H2) 및 메탄(CH4)과 같은 가스 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합 가스를 사용할 수도 있다.The molded product thus prepared was sintered by pressure sintering using a pressure sintering apparatus commonly used in this field under a mixed gas atmosphere of 99.5% Ar and 99.8% H 2 . At this time, the pressure sintering was performed under conditions of sintering temperature of 1380 ° C., sintering time of 1 hour, and pressing force of 60 MPa. Meanwhile, in the embodiment of the present invention, a mixed gas of argon (Ar) and hydrogen (H 2 ) is used as the atmosphere gas, but if necessary, sintering in a vacuum state, or argon (Ar), nitrogen (N 2 ), hydrogen ( One or two or more mixed gases selected from gases such as H 2 ) and methane (CH 4 ) may be used.
이러한 공정을 통해 하기 표 1에 나타낸 조성을 갖고, 도 2에 도시된 바와 같은 미세조직을 나타내는 소결체를 제조하였다. 한편, 본 발명의 실시예에서는 티타늄(Ti)과 텅스텐(W)을 주 원소로 하는 고용체 탄화물을 사용하였으나, 이 탄화물 외에 WC, NbC, TaC, Mo2C 등 절삭공구용 소결체에 통상 첨가되는 경질상도 함께 포함될 수 있다.Through this process, a sintered compact having a composition shown in Table 1 below and showing a microstructure as shown in FIG. 2 was prepared. On the other hand, in the embodiment of the present invention, a solid solution carbide mainly composed of titanium (Ti) and tungsten (W) was used, but in addition to this carbide, hard carbide is usually added to a sintered body for cutting tools such as WC, NbC, TaC, and Mo 2 C. Awards may also be included.
각 소결체의 경질상을 구성하는 금속 성분의 몰비는 플라즈마 방전 성분분석기(GDOES)를 이용하여 측정하였다.The molar ratio of the metal component which comprises the hard phase of each sintered compact was measured using the plasma discharge component analyzer (GDOES).
또한, 제조한 소결체의 미세조직에서 입자 간의 합체 여부의 판정은 3천배 배율의 주사전자현미경(SEM) 이미지에서 도 1에 도시된 바와 같이 결합된 입자 간에 형성된 넥(neck) 부분의 내각이 90°이하인지 여부를 판정하여 내각이 90°이하인 입자 수를 측정하여, 다음과 같이 백분율로 산출하였다.In addition, in the microstructure of the manufactured sintered body, the determination of coalescence between particles is performed by scanning electron microscope (SEM) images of 3000 times magnification. As shown in FIG. It judged whether it was below or not, and measured the number of particle | grains whose cabinet angle is 90 degrees or less, and calculated it as the percentage as follows.
합체율(%) = (합체된 경질상 입자수/관찰된 전체 경질상 입자수)× 100% Coalescing = (number of hard phase particles coalesced / total number of hard phase particles observed) x 100
(코어유무)Microstructure
(With or without core)
(%)Coalescing rate
(%)
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예의 경우, 출발 원료물질의 조성을 조절하고 평균입도를 0.5 ~ 3㎛로 하며 가압소결조건을 전술한 바와 같이 함으로써, 미세조직상 유심구조를 갖지 않고 경질상 입자의 합체율이 70%를 상회하는 소결체를 얻을 수 있었다.As shown in Table 1, in the embodiment of the present invention, by adjusting the composition of the starting raw material, the average particle size is 0.5 ~ 3㎛ and the pressure sintering conditions as described above, hard without having a microstructured core structure The sintered compact in which the coalescence rate of phase particle | grains exceeded 70% was obtained.
이에 비해, 본 발명의 실시예와 동일한 조성을 가지는 비교예 5 및 6은 소결조건을 가압을 하지 않는 진공소결 또는 가압소결조건을 본 발명의 실시예의 범위를 벗어나는 조건(진공 소결의 경우 본 발명과 동일한 소결 온도와 시간을 적용하였고, 가압 소결조건의 경우 소결 조건은 본 발명과 동일한 조건이지만 고용상 분말의 입도 크기를 만족하지 못한 결과, 미세조직상 유심구조는 나타나지 않으나 경질상 입자의 합체율이 각각 50% 미만, 60% 미만으로 측정되었다.On the contrary, Comparative Examples 5 and 6 having the same composition as the embodiment of the present invention are conditions that sinter the vacuum sintering or pressure sintering conditions that do not pressurize the conditions outside the range of the embodiment of the present invention (the same as the present invention in the case of vacuum sintering). The sintering temperature and time were applied, and in the case of pressure sintering conditions, the sintering conditions were the same as in the present invention, but the particle size of the solid solution powder was not satisfied. It was measured to be less than 50% and less than 60%.
또한, 비교예 1 ~ 4의 경우, y+z의 비율이 본 발명에서 한정한 조건에 맞지 않아, 미세조직상 유심구조를 나타낼 뿐 아니라, 경질상의 합체율도 모두 50% 미만으로 측정되었다.In addition, in the case of Comparative Examples 1 to 4, the ratio of y + z did not meet the conditions defined in the present invention, and not only showed a microstructured core structure, but also the percentage of coalescence of the hard phase was measured to be less than 50%.
소결체의 특성 평가Characterization of Sintered Body
본 발명자들은 상기와 같은 본 발명의 실시예와 비교예 1 ~ 6의 미세조직의 차이(유심구조의 유무, 합체율의 차이)가 소결체의 물성(경도 및 파괴인성)에 미치는 영향과 함께 실제 절삭공구에 적용하였을 때 미치는 영향을 평가하였다.The inventors of the present invention show that the difference between the microstructures of the examples of the present invention and Comparative Examples 1 to 6 (the presence of the core structure and the difference in coalescence ratio) on the physical properties (hardness and fracture toughness) of the sintered body is actually cut. The impact on application to the tool was evaluated.
구체적으로, 경도는 로크웰 경도기를 사용하여 HRA 타입으로 60Kg의 하중으로 평가하였으며, 파괴인성은 인덴터(indentor)에 의한 방법으로 비커스 경도 측정후 압흔 끝에 발생한 crack의 길이를 각각 측정하여 평가하였고, 실제 절삭성능은 이하와 같이 평가하였다Specifically, the hardness was evaluated using a Rockwell hardness tester with a load of 60 kg in the HRA type, and the fracture toughness was evaluated by measuring the length of cracks generated at the end of the indentation after Vickers hardness measurement by the indentor method. Cutting performance was evaluated as follows.
(1) 선삭 내마모성 평가(1) Turning wear resistance evaluation
선삭 내마모성 시험은 피삭재로 SCM440 합금강을 사용하여, 절삭속도(vc)는 230 m/min, 이송(fn)은 0.25mm/rev, 절삭깊이(ap)는 2.0mm, 절삭 인서트 형상은 SNGN120408, 절삭유 사용 무의 조건으로 실시하였으며, 평가는 상기와 같은 시험 조건에서 15분간 절삭을 수행한 후, 공구 현미경에서 사진촬영을 하여, 상면부 및 측면부의 마모 상태를 비교하는 방식을 사용하였다.Turning wear resistance test is made of SCM440 alloy steel as workpiece, cutting speed (vc) is 230 m / min, feed (fn) is 0.25mm / rev, cutting depth (ap) is 2.0mm, cutting insert shape is SNGN120408, cutting oil is used. Evaluation was carried out in an unconditional condition, and the evaluation was performed for 15 minutes under the above-described test conditions, and then photographed with a tool microscope to compare the wear state of the upper and side portions.
(2) 선삭 인성(내결손성) 평가(2) Evaluation of turning toughness
내결손성 평가는, 피삭재로 SCM440-4구홈을 사용하여, 절삭속도는 200m/min, 이송(공급)은 0.1 mm/rev ~ 0.25 mm/rev의 가변이송, 절삭깊이는 2.0 mm, 절삭 인서트 형상은 SNGN120408의 조건을 수행하였고, 평가는 상기 조건에서 60초간 절삭을 실시한 후 인선부가 깨지지 않고 유지되는 시점의 이송을 내결손성 이송으로 결정하였다. 이때 인성(내결손성)이 우수한 소결체는 내결손성 이송이 높게 나타난다.The damage resistance was evaluated by using the SCM440-4 groove as a workpiece, cutting speed 200 m / min, feed (feeding) variable feed of 0.1 mm / rev to 0.25 mm / rev, cutting depth 2.0 mm, cutting insert geometry Carried out the conditions of SNGN120408, and the evaluation determined that the feed at the point where the edge was kept unbreakable after cutting for 60 seconds under the above conditions was determined as fault-resistant feed. At this time, the sintered compact having excellent toughness (break resistance) shows high defect resistance transfer.
(3) 밀링 내마모성 평가(3) Milling wear resistance evaluation
밀링 내마모성 시험은 피삭재로 GC2500 주철을 사용하여, 절삭 속도(vc)는400 m/min, 이송(공급)은 0.2mm/tooth, 절삭깊이(ap)는 2.0mm, 절삭 인서트 형상은 SNGN120408, 절삭유는 습식 조건으로 수행하였으며, 평가는 상기 조건에서 30분간 절삭을 실시한 후 공구 현미경에서 사진 촬영을 하여, 상면부 및 측면부 마모 상태를 비교하고 여유면 마모량을 측정하는 방식을 사용하였다.The milling abrasion resistance test uses GC2500 cast iron as workpiece, cutting speed (vc) 400 m / min, feed (feed) 0.2 mm / tooth, depth of cut (2.0), cutting insert geometry SNGN120408, cutting oil Evaluation was performed under wet conditions, and the evaluation was performed for 30 minutes in the above conditions, and then photographed by a tool microscope to compare wear conditions of the upper and side surfaces and to measure the amount of wear on the ground.
(4) 밀링 인성(내결손성) 평가(4) Milling Toughness (Flaw Resistance) Evaluation
밀링 내결손성 평가는 상기 (3)의 조건으로 내마모성을 평가한 후 최종 파손시까지의 시간을 측정하는 방식을 사용하였으며, 최종 파손시까지의 시간이 길수록 절삭시 지속적인 단속에 의한 내치핑성 혹은 내결손성이 좋은 소결체로 간주하였다.The evaluation of milling fracture resistance was performed by evaluating wear resistance under the condition of (3) and measuring the time until the final failure. The longer the time to the final failure, the chipping resistance due to continuous interruption during cutting or It was regarded as a sintered compact having good fracture resistance.
이상과 같은 방법으로 평가한 소결체의 경도, 파괴인성 및 절삭성능의 평가결과를 하기 표 2 및 도 5 ~ 7에 나타내었다.Evaluation results of the hardness, fracture toughness and cutting performance of the sintered compact evaluated by the above method are shown in Table 2 and FIGS. 5 to 7.
(HRA)Hardness
(H R A)
(MPa·m1/2)Fracture toughness
(MPam 1/2 )
상기 표 2에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 소결체의 경도 의 경우 비교예 1 ~ 6과 대비할 때 동등하거나 그 이상이다. 더욱이 절삭공구의 내구성에 큰 영향을 미치는 파괴인성의 경우, 비교예 1 ~ 6에 비해 상당히 향상되었음을 알 수 있다. As confirmed in Table 2, the hardness of the sintered compact according to the embodiment of the present invention is equivalent to or greater than that of Comparative Examples 1 to 6. In addition, it can be seen that the fracture toughness, which greatly affects the durability of the cutting tool, was significantly improved compared to Comparative Examples 1 to 6.
구체적으로, 비교예 1 및 2의 경우 비고용체 원료 사용에 의한 영향으로, 비교예 3 및 4는 y+z의 몰비를 본 발명에서 규정한 범위를 만족하지 못한 영향으로 도 4에 도시된 바와 같이 미세조직상 유심구조를 나타내기 때문에, 본 발명의 실시예는 유심구조가 나타나지 않는 비교예 5 및 6에 비해서도 파괴인성이 낮음을 알 수 있다.Specifically, Comparative Examples 1 and 2 are influenced by the use of non-solid raw materials, Comparative Examples 3 and 4 are shown in Figure 4 due to the effect that the molar ratio of y + z does not satisfy the range specified in the present invention. Since the microstructure has a core structure, it can be seen that the Examples of the present invention have low fracture toughness as compared with Comparative Examples 5 and 6 in which no core structure is shown.
한편, 비교예 5 및 6은 본 발명의 실시예와 동일하게 유심구조가 나타나지 않음에도 불구하고, 본 발명의 실시예에 비해 파괴인성이 낮은데 이는 본 발명의 실시예에 따른 소결체의 미세조직상 경질상 입자의 합체율이 70%를 상회함에 비해 비교예 5 및 6은 합체율이 60% 미만임에 기인하는 차이로 판단된다.On the other hand, Comparative Examples 5 and 6 have a low fracture toughness compared to the embodiment of the present invention, despite the absence of the core structure in the same manner as the embodiment of the present invention, which is hard in the microstructure of the sintered body according to the embodiment of the present invention. Comparative examples 5 and 6 are considered to be a difference due to the coalescence rate of less than 60%, while the coalescence rate of the phase particles exceeds 70%.
또한, 실제 절삭성능 시험에 있어서도 모든 항목에 있어서 본 발명의 실시예에 따른 소결체는 비교예 1 ~ 6에 비해 인선부의 깨짐 시점이 약 20% 이상 지연되고 내마모성이 개선되는 결과를 보였다.In addition, even in the actual cutting performance test, the sintered body according to the embodiment of the present invention had a delay of about 20% or more in the break point of the edge portion compared to Comparative Examples 1 to 6 and improved wear resistance.
또한 본 발명의 실시예에 따른 소결체 상에 화학적 증착법 및 물리적 증착법을 사용한 코팅층을 형성할 경우, 보다 우수한 내마모성을 얻을 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 소결체는 종래의 써메트의 부족한 취성을 보완하고 나아가 WC계 초경 합금을 부분적으로 대체할 수 있음을 보여준다.In addition, when the coating layer using the chemical vapor deposition method and the physical vapor deposition method is formed on the sintered body according to the embodiment of the present invention, since excellent wear resistance can be obtained, the sintered body according to the present invention compensates for the poor brittleness of the conventional cermet and further It is shown that the WC-based cemented carbide can be partially replaced.
도 1은 본 발명에 있어서, 경질상 입자 간 합체율의 측정방법을 나타내는 개략도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS In this invention, it is schematic which shows the measuring method of the coalescence rate between hard phase particle | grains.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소결체의 미세조직 사진이다.2 is a microstructure photograph of a sintered body according to an embodiment of the present invention.
도 3은 종래의 방법에 의해 제조한 소결체의 미세조직 사진이다.3 is a microstructure photograph of a sintered body manufactured by a conventional method.
도 4는 본 발명에서 규정한 몰비를 만족하지 못한 소결체의 미세조직 사진이다.4 is a microstructure photograph of a sintered compact that does not satisfy the molar ratio defined in the present invention.
도 5는 선삭 내마모 시험을 수행한 후의 상태를 나타내는 사진이다.5 is a photograph showing a state after the turning wear resistance test is performed.
도 6은 밀링 내마모 시험을 수행한 후의 상태를 나타내는 사진이다.6 is a photograph showing a state after performing a mill wear resistance test.
도 7은 소결체의 표면에 코팅층을 형성한 후 내마모 시험을 수행한 후의 상태를 나타내는 사진이다.7 is a photograph showing a state after performing a wear resistance test after forming a coating layer on the surface of the sintered body.
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