KR101352020B1 - 다이아몬드 공구 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
다중 블레이징 본드층을 이용하여, 내구성 및 절삭성을 향상시킬 수 있는 다이아몬드 공구 및 그 제조 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 샹크(shank); 상기 샹크 상에, 제1 블레이징 본드(brazing bond)가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 형성되는 제1 블레이징 본드층; 및 상기 제1 블레이징 본드층 상에, 제2 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 형성되는 제2 블레이징 본드층;을 포함하되, 상기 제1 블레이징 본드는 제1 파우더가 용융되어 형성되고, 상기 제2 블레이징 본드는 상기 제1 파우더보다 용융점이 낮은 제2 파우더가 용융되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 샹크(shank); 상기 샹크 상에, 제1 블레이징 본드(brazing bond)가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 형성되는 제1 블레이징 본드층; 및 상기 제1 블레이징 본드층 상에, 제2 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 형성되는 제2 블레이징 본드층;을 포함하되, 상기 제1 블레이징 본드는 제1 파우더가 용융되어 형성되고, 상기 제2 블레이징 본드는 상기 제1 파우더보다 용융점이 낮은 제2 파우더가 용융되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 다이아몬드 공구 제조 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 다중 블레이징 본드층을 이용함으로써 내구성 및 절삭성을 향상시킬 수 있는 다이아몬드 공구 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적인 다이아몬드 공구는 공구의 몸체가 되는 샹크(shank)에 다이아몬드 입자가 분산된 금속파우더 소결체를 용접하여 제조된다. 여기서 금속 파우더 소결체는 다이아몬드 입자를 고정하는 본드로서의 역할을 한다.
상기의 다이아몬드 공구 제조 방법에 의해 제조된 다이아몬드 공구의 경우, 충격 등에 의한 강도가 좋지 못한 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 공개특허공보 제10-2000-0053707호(2000.09.05. 공개)에서는 블레이징 금속 본드의 슬러리액을 기판상에 도포하고, 다이아몬드를 분산시킨 후, 약 1300℃ 이하로 가열하여 블레이징 본드를 형성하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 상기 문헌으로 제조된 다이아몬드 공구의 경우, 기판 상에 단층의 블레이징 본드층이 형성된다. 따라서, 다이아몬드 입자가 깨지거나, 블레이징 본드로부터 다이아몬드 입자가 탈락할 경우, 더이상 다이아몬드 공구를 사용할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은 샹크(shank) 표면에 블레이징 본드층(brazing bond layer)이 2층 이상 형성되어, 절삭성 및 내구성을 향상시킬 수 있는 다이아몬드 공구를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 블레이징 본드를 이용하여 다이아몬드 공구를 제조하되, 다중 블레이징 본드층을 형성할 수 있는 다이아몬드 공구 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구는 샹크(shank); 상기 샹크 상에, 제1 블레이징 본드(brazing bond)가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 형성되는 제1 블레이징 본드층; 및 상기 제1 블레이징 본드층 상에, 제2 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 형성되는 제2 블레이징 본드층;을 포함하되, 상기 제1 블레이징 본드는 제1 파우더가 용융되어 형성되고, 상기 제2 블레이징 본드는 상기 제1 파우더보다 용융점이 낮은 제2 파우더가 용융되어 형성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 파우더는 니켈(Ni)을 주성분으로 포함하는 니켈 중심의 파우더이고, 상기 제2 파우더는 구리(Cu)를 주성분으로 포함하는 구리 중심의 파우더일 수 있다.
상기 다이아몬드 공구는 평판 브레이드형(flat blade type) 다이아몬드 공구, 컵형(cup type) 다이아몬드 공구, 비드형(bead type 다이아몬드 공구, 코어드릴형(core drill type) 다이아몬드 공구 및 핀드릴형(pin drill type) 다이아몬드 공구 중에서 선택될 수 있다.
상기 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조 방법은 (a) 샹크 상에, 제1 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 제1 블레이징 본드층을 형성하는 단계; 및 (b) 상기 제1 블레이징 본드층 상에, 제2 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 제2 블레이징 본드층을 형성하는 단계;를 포함하되, 상기 제1 블레이징 본드는 제1 파우더를 용융시켜 형성하며, 상기 제2 블레이징 본드는 상기 제1 파우더보다 용융점이 낮은 제2 파우더를 용융시켜 형성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 (a) 단계 이전에, 상기 샹크를 세척하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 (a) 단계 또는 상기 (b) 단계는 파우더 코팅, 다이아몬드 입자 세팅, 블레이징 본드 형성 및 냉각 과정을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조 방법은 용융점이 상대적으로 높은 니켈 중심의 파우더와 같은 제1 파우더를 이용하여 제1 블레이징 본드를 형성한 후, 구리 중심의 파우더와 같은 제2 파우더를 이용하여 제2 블레이징 본드를 형성한다.
따라서, 제1 블레이징 본드를 통하여 샹크와의 높은 결합력을 확보할 수 있으며, 상대적으로 용융점이 낮은 제2 파우더를 이용하여 제2 블레이징 본드를 형성함으로써 제1 블레이징 본드에 영향을 미치지 않으면서 다층의 블레이징 본드를 형성할 수 있다.
이에 따라, 제조된 다이아몬드 공구는 다층의 블레이징 본드를 가짐으로써 우수한 수명 특성 및 절삭성을 나타낼 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구로서, 평판 브레이드형 다이아몬드 공구를 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에 도시된 다이아몬드 공구에서 블레이징 본드층의 형성 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구로서, 컵형 다이아몬드 공구를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 다이아몬드 공구에서 블레이징 본드층의 형성 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 6은 바람직한 블레이징 본드층 형성 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 2는 도 1에 도시된 다이아몬드 공구에서 블레이징 본드층의 형성 예를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구로서, 컵형 다이아몬드 공구를 나타낸 것이다.
도 4는 도 3에 도시된 다이아몬드 공구에서 블레이징 본드층의 형성 예를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 6은 바람직한 블레이징 본드층 형성 과정을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 및 그 제조 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구로서, 평판 브레이드형(flat blade type) 다이아몬드 공구를 나타낸 것이다. 도 2는 도 1에 도시된 다이아몬드 공구에서 블레이징 본드층의 형성 예를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 도시된 다이아몬드 공구(100)는 공구 몸체를 이루는 샹크(shank)(110) 및 블레이징 본드층(120)을 포함한다. 이때, 본 발명에서는 블레이징 본드층(120)이 다층으로 형성되며, 보다 구체적으로는 도 2에 도시된 예와 같이, 제1 블레이징 본드층(brazing bond layer)(210) 및 제2 블레이징 본드층(220)을 포함한다. 각각의 블레이징 본드층(210, 220)에는 복수의 다이아몬드 입자(215)가 고정되어 있다.
이때, 제1블레이징 본드층(210) 및 제2 블레이징 본드층(220)은 샹크(110)의 일면 혹은 양면에 형성될 수 있으며, 또한 도 2에 도시된 예와 같이, 샹크(110)의 가장자리 부분을 둘러싸는 형태로 형성될 수 있다.
제1 블레이징 본드층(210)은 샹크(110) 상에 형성된다. 이러한 제1 블레이징 본드층(210)은 제1 블레이징 본드(brazing bond)가 다이아몬드 입자(215)를 고정하는 형태로 형성된다. 제1 블레이징 본드는 제1 파우더의 블레이징(brazing), 즉 제1 파우더의 용융 및 냉각에 의하여 형성될 수 있다.
제1 블레이징 본드층(210)는 샹크(110) 상에 형성되므로, 샹크(110)와 제1 블레이징 본드의 결합력을 높이는 것이 중요하다. 따라서, 제1 블레이징 본드는 니켈을 주성분으로 포함하는 니켈 중심의 파우더와 같이, 용융 온도가 높은 제1 파우더를 블레이징하여 형성하는 것이 바람직하다.
제1 파우더는 니켈(Ni)을 주성분으로 포함하는 니켈 중심의 파우더를 이용할 수 있다. 니켈 중심 파우더의 경우, 샹크의 주된 소재인 스틸과의 결합력이 우수한 장점이 있다.
다음으로, 제2 블레이징 본드층(220)은 제1 블레이징 본드층(210) 상에 형성된다. 이러한 제2 블레이징 본드층(220)은 제2 블레이징 본드가 다이아몬드 입자(215)를 고정하는 형태로 형성된다. 여기서, 다이아몬드 입자(215)는 제1 블레이징 본드층(210)에도 포함되고, 제2 블레이징 본드층(220)에도 포함된다.
제2 블레이징 본드 역시 제1 블레이징 본드와 마찬가지로, 제2 파우더의 블레이징에 의하여 형성될 수 있다.
이때, 제2 블레이징 본드 형성에 이용되는 파우더는 제1 블레이징 본드를 형성하기 위한 제1 파우더보다 용융점이 낮은 것을 이용하는 것이 바람직하다. 이는 제2 블레이징 본드 형성시, 제1 블레이징 본드에 영향을 미치지 않도록 하기 위함이다. 즉, 제2 블레이징 본드 형성을 위한 제2 파우더의 용융점이 제1 블레이징 본드 형성을 위한 제1 파우더의 용융점보다 높을 경우, 제2 블레이징 본드 형성시 제1 블레이징 본드가 용융되어, 샹크(110)와 결합하지 못하고 불량이 발생할 수 있다.
제2 블레이징 본드에 의한 제2 블레이징 본드층(220)이 형성됨으로써, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 다이아몬드 입자를 포함하는 블레이징 본드층(120)을 두껍게 형성할 수 있다. 이에 따라 블레이징 본드층(120)에 포함되는 다이아몬드 입자의 개수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 절삭 등의 사용에 의하여 제2 블레이징 본드층에 포함된 다이아몬드 입자가 마모되거나 탈락되더라도 제1 블레이징 본드층에 포함된 다이아몬드 입자가 그대로 유지될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 다이아몬드 공구에서 필요로 하는 내구성 및 절삭성이 우수하다고 볼 수 있다.
제2 파우더는 구리(Cu)를 주성분으로 포함하는 구리 중심의 파우더를 이용할 수 있다. 구리 중심의 파우더의 경우, 니켈 중심의 파우더에 비하여 상대적으로 낮은 용융점을 갖는다. 따라서, 샹크(110) 상에 형성된 제1 블레이징 본드층(220)에 영향을 미치지 않으면서, 제2 파우더로 제2 블레이징 본드층(220)을 형성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 다이아몬드 공구로서, 컵형 다이아몬드 공구를 나타낸 것이다. 도 4는 도 3에 도시된 다이아몬드 공구에서 블레이징 본드층의 형성 예를 나타낸 것이다.
도 3을 참조하면, 도시된 컵형 다이아몬드 공구(300)는 컵 형태의 샹크(301)과 가장자리에 형성되는 블레이징 본드층(320)을 포함한다. 또한, 도 4를 참조하면, 블레이징 본드층(320)은 각각 다이아몬드 입자(415)가 분산 및 고정된 제1 블레이징 본드층(410) 및 제2 블레이징 본드층(420)을 포함한다.
도 1 및 도 3에 도시된 예와 같이, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 다양한 형태로 활용될 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 석재나 건설재의 절삭, 드릴링 등에 이용되는 평판 브레이드형(flat blade type) 다이아몬드 공구, 컵형(cup type) 다이아몬드 공구에 활용될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 도면에는 도시하지 않았지만, 비드형(bead type) 다이아몬드 공구, 코어드릴형(core drill type) 다이아몬드 공구, 핀드릴형(pin drill type) 다이아몬드 공구 등 다양한 형태의 다이아몬드 공구로 활용될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 다이아몬드 공구 제조 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 5를 참조하면, 도시된 다이아몬드 공구 제조 방법은 제1 블레이징 본드층 형성 단계(S510) 및 제2 블레이징 본드층 형성 단계(S520)를 포함한다.
또한, 도 5를 참조하면, 제1 블레이징 본드층 형성 단계(S510) 이전에 샹크를 미리 세척하는 단계(S505)를 포함할 수 있다. 세척에 의하여, 샹크 표면의 이물질 등을 제거할 수 있다. 세척은 플라즈마를 이용한 세척, 알코올이나 물을 이용한 세척 등 다양한 방식이 적용될 수 있다.
제1 블레이징 본드층 형성 단계(S510)에서는 샹크 상에, 제1 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 제1 블레이징 본드층을 형성한다.
이때, 상기 제1 블레이징 본드는 니켈 중심의 파우더와 같이 용융 온도가 상대적으로 높아 샹크와의 결합력을 향상시킬 수 있는 제1 파우더로부터 형성될 수 있다.
제1 블레이징 본드층 형성을 위하여, 다이아몬드 입자 및 제1 파우더를 미리 혼합하여 샹크 상에 코팅할 수 있다. 다만, 이 경우 제1 파우더와 다이아몬드의 비중 차이가 커서 제1 파우더 및 다이아몬드 입자 혼합시 편석이 발생하여, 다이아몬드 입자의 고른 분산이 어려워질 수 있다. 따라서, 제1 블레이징 본드층 형성을 위하여, 제1 파우더를 샹크 상에 코팅한 후 별도로 다이아몬드 입자를 지그에 의한 방식, 다이아몬드 입자 낙하에 의한 방식 등으로 세팅할 수 있다.
도 6은 바람직한 블레이징 본드층 형성 과정을 개략적으로 나타낸 순서도로서, 제1 블레이징 본드층은 도 6에 도시된 바와 같은 과정으로 형성될 수 있다.
즉, 샹크 상에 제1 파우더를 코팅하고(S610), 코팅된 제1 파우더에 다이아몬드 입자를 세팅한 후(S620), 제1 파우더의 용융점 이상 및 샹크의 용융점 미만의 온도에서 제1 파우더를 용융시켜 제1 블레이징 본드를 형성하고(S630), 제1 블레이징 본드를 상기 제1 파우더의 용융점 미만의 온도로 냉각(S640)하여 상기 다이아몬드 입자를 상기 제1 블레이징 본드에 고정함으로써 제1 블레이징 본드층을 형성할 수 있다. 냉각은 강제냉각, 자연냉각 등 다양한 방식으로 실시될 수 있으며, 제1 블레이징 본드를 형성하기 위한 로(furnace) 내에서 실시될 수 있다.
다음으로, 제2 블레이징 본드층 형성 단계(S520)에서는 제1 블레이징 본드층 상에, 제2 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 제2 블레이징 본드층을 형성한다.
이때, 제2 블레이징 본드는 제1 파우더보다 용융점이 낮은 제2 파우더를 용융시켜 형성할 수 있다.
제2 블레이징 본드층 역시, 도 6에 도시된 바와 같이, 파우더 코팅(S610), 다이아몬드 입자 세팅(S620), 제2 파우더 블레이징(S630) 및 냉각(S640)을 포함하는 일련의 과정을 포함하여 형성될 수 있다.
보다 구체적으로는 제2 블레이징 본드층은 다음과 같은 과정으로 형성될 수 있다.
우선, 제1 블레이징 본드층 상에 제2 파우더를 코팅하고, 코팅된 제2 파우더에 다이아몬드 입자를 세팅한다. 전술한 제1 블레이징 본드층 형성 단계(S510)과 마찬가지로, 제2 파우더와 다이아몬드 입자를 미리 혼합하여 코팅하는 경우, 금속 기반의 제2 파우더와 다이아의 비중차이가 커서 혼합시 편석이 생긴다. 따라서, 제2 파우더를 미리 코팅한 후 다이아몬드 입자를 세팅하는 것이 다이아몬드 입자의 분산성이 더 우수하다.
이후, 제1 블레이징 본드에 영향을 미치지 않게 하기 위하여, 제2 파우더의 용융점 이상 및 제1 파우더의 용융점 미만의 온도에서 제2 파우더를 용융시켜 제2 블레이징 본드를 형성한 후, 이를 제2 파우더의 용융점 미만의 온도로 냉각하여 다이아몬드 입자를 제2 블레이징 본드에 고정함으로써 제2 블레이징 본드층을 형성한다.
전술한 바와 같이, 제1 파우더는 니켈(Ni)을 주성분으로 포함하는 니켈 중심의 파우더를 이용할 수 있다. 니켈 중심의 파우더의 경우, 샹크와의 결합력이 높고, 후술하는 제2 파우더보다 용융온도가 높아 제2 파우더를 이용한 제2 블레이징 본드 형성시 영향을 받지 않는 특징이 있다.
보다 구체적으로, 제1 파우더는 실리콘(Si) : 1~10중량%, 크롬(Cr) : 5~15중량% ,코발트(Co) : 5~15중량%를 포함하고, 나머지 니켈(Ni)로 이루어지는 것을 제시할 수 있다.
코발트 및 크롬은 제1 블레이징 본드와 다이아몬드 입자 및 샹크 간의 화학적인 결합을 시켜주는 역할을 한다.
상기 크롬 및 코발트는 제1 파우더 전체 중량에 대하여, 각각 5~15중량%로 첨가되는 것이 바람직하다. 크롬 또는 코발트의 함량이 5중량% 미만이면 제1 블레이징 본드와 다이아몬드 입자 혹은 샹크와의 결합력이 낮아서, 제품의 수명 특성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 크롬 또는 코발트의 함량이 15중량%를 초과하면 다이아몬드 입자에 과다한 화학결합이 발생하여 다이아몬드 입자의 강도를 저하시키는 문제점이 있다.
실리콘은 제1 파우더의 용융에 의하여 형성되는 제1 블레이징 본드의 흐름성을 향상시켜 주는 역할을 한다.
상기 실리콘은 1~10중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 실리콘의 함량이 1중량% 미만이면 그 효과가 불충분하고, 반대로 10중량%를 초과하면 너무 흐름성이 좋아 다이아몬드 입자를 잡지 못하고 흘러내리는 문제점이 있다.
또한, 니켈 중심의 제1 파우더에는 제1 파우더의 용융에 의하여 형성되는 제1 블레이징 본드의 흐름성을 향상시키기 위하여, 보론, 인, 주석 등의 금속들이 더 포함될 수 있으며, 이 경우 추가되는 금속의 함량에 대응하여 니켈의 함량이 줄어든다. 이러한 추가 금속들은 제1 파우더 전체 중량의 10중량% 이하로 첨가되는 것이 바람직하다. 추가 금속들의 함량이 10중량%를 초과하는 경우, 제1 블레이징 본드의 흐름성이 과다하여 다이아몬드 입자를 고정하지 못하고 흘러내리는 문제점이 있다.
이때, 니켈 중심의 제1 파우더의 용융은 980~1200℃에서 실시되는 것이 바람직하다. 980℃ 미만의 온도에서는 용융이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 1200℃를 초과하는 온도에서는 다이아몬드 탄화 문제점 및 고온 사용에 따른 비용 증가 문제점이 발생할 수 있다.
상기 제2 파우더는 구리(Cu)를 주성분으로 포함하는 구리 중심의 파우더를 이용할 수 있다. 구리 중심의 제2 파우더는 니켈 중심의 제1파우더에 비하여, 용융점이 낮아 제2 블레이징 본드 형성시 제1 블레이징 본드에 영향을 미치지 않을 수 있다.
보다 구체적으로, 제2 파우더는 티타늄(Ti) : 10~20중량% 및 주석(Sn) : 8~17중량%를 포함하고, 나머지 구리(Cu)로 이루어지는 것을 제시할 수 있다.
티타늄(Ti)은 제2 블레이징 본드와 다이아몬드 입자 간의 화학적인 결합을 시켜주는 역할을 한다.
상기 티타늄은 제2파우더 전체 중량의 10~20중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 티타늄의 함량이 10중량% 미만이면 제2 블레이징 본드와 다이아몬드 입자 간의 결합력이 낮아서, 제품의 수명 특성이 저하되는 문제점이 있다. 반대로, 티타늄의 함량이 20중량%를 초과하면 다이아몬드 입자에 대하여 과도한 화학 결합이 발생하여 다이아몬드의 강도를 저하시키는 문제점이 있다.
주석(Sn)은 제2 파우더의 용융점을 낮추며, 제2 블레이징 본드 형성시 본드의 흐름성을 향상시키는 역할을 한다.
상기 주석의 함량은 제2 파우더 전체 중량의 8~17중량%인 것이 바람직하다. 주석의 함량이 8중량% 미만이면 제1 파우더의 용융점보다 낮은 저온에서 제2 블레이징 본드 형성이 제대로 이루어지지 않는 문제점이 있고, 주석의 함량이 17중량%를 초과하면 제2 블레이징 본드의 흐름성이 과도하여 다이아몬드 입자를 고정하지 못하고 흘러내리는 문제점이 있다.
이때, 상기 구리 중심의 제2 파우더의 용융은 800~970℃에서 실시되는 것이 바람직하다. 800℃ 미만의 온도에서는 제2 파우더의 용융이 이루어지지 않을 수 있다. 또한, 970℃를 초과하는 온도에서는 제2 파우더의 과용융으로 인하여, 형성되는 제2 블레이징 본드가 점도 감소에 의하여 흘러내릴 수 있다.
표 1은 제1 파우더 및 제2 파우더의 조성 및 파우더 용융시 적용된 공정 온도에 따른 블레이징 본드층의 특성을 육안으로 평가한 결과를 나타낸 것이다.
[표 1] (조성 단위 : 중량%, Bal : 나머지 성분)
상기 표 1을 참조하면, 제1 파우더가 니켈 중심 파우더이고, 제2 파우더가 구리 중심의 파우더일 경우, 본 발명에서 제시한 조건을 충족하는 실시예 1~2의 경우, 제1 블레이징 본드층 및 제2 블레이징 본드층이 잘 형성되었다.
그러나, 제2 블레이징 본드층을 형성하기 위한 온도가 과도한 비교예 1의 경우, 하부의 제1 블레이징 본드층에 용융이 발생하였다. 또한, 제2 블레이징 본드층을 형성하기 위한 온도가 너무 낮은 비교예 2의 경우, 제2 파우더가 용융되지 않아, 제2 블레이징 본드층이 형성되지 않았다. 또한, 제2 파우더에 주석이 과도하게 첨가된 비교예 3의 경우, 제2 블레이징 본드층이 흘러내리는 현상이 나타났다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 다이아몬드 공구는 제1 블레이징 본드층 뿐만 아니라 제2 블레이징 본드층까지 형성함으로써, 본드층의 높이 및 다이아몬드 입자수를 증대시킬 수 있으므로, 다이아몬드 공구의 내구성 및 절삭성을 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100, 300 : 다이아몬드 공구
110, 310 : 샹크
120, 320 : 블레이징 본드층
210, 410 : 제1 블레이징 본드층
215, 415 : 다이아몬드 입자
220, 420 : 제2 블레이징 본드층
S505 : 샹크 세척 단계
S510 : 제1 블레이징 본드층 형성 단계
S520 : 제2 블레이징 본드층 형성 단계
S610 : 파우더 코팅 단계
S620 : 다이아몬드 입자 세팅 단계
S630 : 파우더 블레이징 단계
S640 : 냉각 단계
110, 310 : 샹크
120, 320 : 블레이징 본드층
210, 410 : 제1 블레이징 본드층
215, 415 : 다이아몬드 입자
220, 420 : 제2 블레이징 본드층
S505 : 샹크 세척 단계
S510 : 제1 블레이징 본드층 형성 단계
S520 : 제2 블레이징 본드층 형성 단계
S610 : 파우더 코팅 단계
S620 : 다이아몬드 입자 세팅 단계
S630 : 파우더 블레이징 단계
S640 : 냉각 단계
Claims (16)
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- (a) 샹크 상에, 제1 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 실리콘(Si) : 1~10중량%, 크롬(Cr) : 5~15중량%, 코발트(Co) : 5~15중량%를 포함하고, 나머지 니켈(Ni)로 이루어지는 제1 파우더를 980~1200℃ 온도에서 용융시켜 제1 블레이징 본드층을 형성하는 단계; 및
(b) 상기 제1 블레이징 본드층 상에, 제2 블레이징 본드가 다이아몬드 입자를 고정하는 형태로 티타늄(Ti) : 10~20중량% 및 주석(Sn) : 8~17중량%를 포함하고, 나머지 구리(Cu)로 이루어지는 제2 파우더를 800~970℃ 온도에서 용융시켜 제2 블레이징 본드층을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 (a) 단계는, (a1) 상기 샹크 상에 제1 파우더를 코팅하는 단계와, (a2) 상기 코팅된 제1 파우더에 다이아몬드 입자를 세팅하는 단계와, (a3) 상기 제1 파우더의 용융점 이상 및 상기 샹크의 용융점 미만의 온도에서 상기 제1 파우더를 용융시켜 제1 블레이징 본드를 형성하는 단계와, (a4) 상기 제1 블레이징 본드를 상기 제1 파우더의 용융점 미만의 온도로 냉각하여 상기 다이아몬드 입자를 상기 제1 블레이징 본드에 고정하는 단계를 포함하고,
상기 샹크는 철 재질로 형성되며, 상기 제1 블레이징 본드는 상기 철 재질의 샹크와의 결합을 위해, 니켈을 주성분으로 포함하는 니켈 중심의 상기 제1 파우더를 용융시켜 형성하고, 상기 제2 블레이징 본드는 상기 제1 파우더보다 용융점이 낮은 구리를 주성분으로 포함하는 구리 중심의 제2 파우더를 용융시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 (a) 단계 이전에, 상기 샹크를 세척하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조 방법.
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- 제11항에 있어서,
상기 (b) 단계는
(b1) 상기 제1 블레이징 본드층 상에 제2 파우더를 코팅하는 단계;
(b2) 상기 코팅된 제2 파우더에 다이아몬드 입자를 세팅하는 단계;
(b3) 상기 제2 파우더의 용융점 이상 및 상기 제1 파우더의 용융점 미만의 온도에서 상기 제2 파우더를 용융시켜 제2 블레이징 본드를 형성하는 단계; 및
(b4) 상기 제2 블레이징 본드를 상기 제2 파우더의 용융점 미만의 온도로 냉각하여 상기 다이아몬드 입자를 상기 제2 블레이징 본드에 고정하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 다이아몬드 공구 제조 방법.
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