KR101690516B1 - 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법은 제1 다이아몬드 분말을 준비하는 제1 단계; 압력 5 내지 6GPa 및 온도 1300 내지 1500?의 조건에서 상기 제1 다이아몬드 분말을 소결하여 상기 초경기판의 직경에 비하여 작은 크기의 직경을 갖는 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 제2 단계; 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 상기 초경기판 상의 중심부에 위치시키고 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체의 주위에 제2 다이아몬드 분말을 조립하는 제3 단계; 및 압력 5 내지 6GPa 및 온도 1300 내지 1500?의 조건에서 소결하여 상기 제2 다이아몬드 분말을 제2 다결정 다이아몬드 소결체로 형성하는 제4 단계;를 포함한다.
본 발명에 따르면 다결정 다이아몬드 소결체의 내부 및 외부의 소결을 각각 진행함으로써 다결정 다이아몬드 소결체의 중심부와 테두리의 소결 특성이 동일하도록 제조될 수 있도록 한다.
본 발명에 따르면 다결정 다이아몬드 소결체의 내부 및 외부의 소결을 각각 진행함으로써 다결정 다이아몬드 소결체의 중심부와 테두리의 소결 특성이 동일하도록 제조될 수 있도록 한다.
Description
본 발명은 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 다결정 다이아몬드 소결체의 내외부 특성의 차를 최소화할 수 있는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
금속/목공 절삭 가공 등에는 다양한 절삭 공구가 이용된다. 특히 석유, 가스 시추 분야에서는 지반을 절삭 및 굴착하여야 하므로 내마모성이 최대한 보장될 수 있는 시굴, 굴착 장비가 이용된다.
이러한 장비의 말단에는 도 1에 도시된 바와 같은 절삭 공구(1)가 구비된다. 절삭 공구(1)의 단부에는 다이아몬드 소결체(2)를 이용하여 지반과의 마찰에도 불구하고 내마모성이 충분히 보장될 수 있도록 하는 것이 일반적이다.
도 2에 일반적인 다결정 다이아몬드 컴팩트(2)의 모습을 도시하였다. 도 2에 도시된 바와 같이 다결정 다이아몬드 컴팩트는 초경층(4)과 초경기판(4) 상에 다이아몬드 분말을 이용하여 소결된 다결정 다이아몬드 소결체(3)를 포함한다. 초경기판(4)은 다결정 다이아몬드 소결체(3)가 부착된 상태에서 다결정 다이아몬드 컴팩트(2)가 다양한 공구 등에 부착 가능하도록 지지하는 기능을 한다.
한편, 다결정 다이아몬드 컴팩트는 고온고압 소결 공정의 특성상 테두리부분이 먼저 가열된다. 이러한 이유로 소결 시에 다결정 다이아몬드 컴팩트의 중심부와 테두리부의 온도차이가 발생하여 소결성의 차이를 갖는다.
소결 시에는 목적하는 최종 다결정 다이아몬드 소결체의 특성에 따라 최적의 소결 온도를 설정하게 된다. 이 때 소결 온도가 너무 낮거나 높은 경우 내충격성이나 내마모성과 같은 다결정 다이아몬드 소결체의 특성이 목적하는 특성의 범위로부터 벗어나게 되어 제품의 불량이 발생한다.
본 발명은 중심부와 테두리의 소결 특성이 동일하도록 제조될 수 있는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법 및 그에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제공한다.
또한 본 발명은 다결정 다이아몬드 소결체의 내부 및 외부 소결도의 차이를 최소화함으로써 내충격성 및 내마모성 등의 특성을 최대한 균일하게 형성할 수 있는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법 및 그에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제공한다.
초경기판 상에 다이아몬드 소결체가 형성되는 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제조하는 방법에 있어서, 본 발명에 따른 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법은 제1 다이아몬드 분말을 준비하는 제1 단계; 상기 제1 다이아몬드 분말을 소결하여 상기 초경기판의 직경에 비하여 작은 크기의 직경을 갖는 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 제2 단계; 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 상기 초경기판 상의 중심부에 위치시키고 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체의 주위에 제2 다이아몬드 분말을 조립하는 제3 단계; 및 상기 제2 다이아몬드 분말을 제2 다결정 다이아몬드 소결체로 형성하기 위하여 소결하는 제4 단계;를 포함한다.
또한 상기 제2 단계는, 상기 제1 다이아몬드 분말을 소결하여 상기 초경기판의 직경에 비하여 큰 크기의 직경을 갖는 중간 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 제2-1단계; 및 상기 중간 다결정 다이아몬드 소결체를 가공하여 상기 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 제2-2단계;를 포함할 수 있다.
또한 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체는 단일의 상기 중간 다결정 다이아몬드 소결체로부터 적어도 둘 이상 가공형성 될 수 있다.
또한 상기 중간 다결정 다이아몬드 소결체는 직경이 60 내지 75mm의 크기로 형성되고, 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체는 직경이 3 내지 15mm의 크기로 형성되며, 상기 제2 다결정 다이아몬드 소결체는 직경이 13 내지 20mm의 크기로 형성되되, 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체의 직경은 상기 제2 다결정 다이아몬드 소결체의 직경 크기의 70% 이내로 형성될 수 있다.
또한 상기 제1 단계 및 상기 제3 단계에서는 상기 제1 다이아몬드 분말 및 상기 제2 다이아몬드 분말에 각각 금속 바인더가 더 포함될 수 있다.
또한 상기 금속 바인더는 코발트(Co)일 수 있다.
또한 상기 제1 단계에서는 제1 다이아몬드 분말에 금속 바인더 분말을 더 혼합하는 단계를 포함할 수 있다.
또한 상기 제3 단계에서 상기 제2 다이아몬드 분말에 금속 바인더의 혼합을 하지 않고, 상기 제4 단계에서는 상기 초경기판으로부터 용출되는 금속 바인더 성분을 이용하여 상기 제2 다이아몬드 분말을 소결할 수 있다.
본 발명에 따르면 다결정 다이아몬드 소결체의 내부 및 외부의 소결을 각각 진행함으로써 다결정 다이아몬드 소결체의 중심부와 테두리의 소결 특성이 동일하도록 제조될 수 있도록 한다.
또한 본 발명에 따르면 다결정 다이아몬드 소결체의 내부 및 외부 소결도의 차이를 최소화함으로써 내충격성 및 내마모성 등의 특성을 최대한 균일하게 형성할 수 있다.
도 1은 다결정 다이아몬드 컴팩트를 이용한 절삭공구의 모습을 나타내는 개략도이다.
도 2는 종래의 다결정 다이아몬드 컴팩트의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 중간 다결정 다이아몬드 소결체의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 중간 다결정 다이아몬드 소결체로부터 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 가공하는 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7 내지 도 10은 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 이용하여 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10의 다결정 다이아몬드 컴팩트를 A-A선으로 잘라본 단면도이다.
도 12는 비교예에 따른 다결정 다이아몬드 소결체의 모습을 나타내는 사진이다.
도 13은 도 12의 B-B선을 따라 잘라본 R1 부분의 절단면에 대한 SEM 사진이다.
도 14는 도 12의 B-B선을 따라 잘라본 R2 부분의 절단면에 대한 SEM 사진이다.
도 15는 비교예에 따른 다결정 다이아몬드 소결체의 측면 부분(R3)에 과소결이 나타나는 모습을 나타내는 단면도이다.
도 2는 종래의 다결정 다이아몬드 컴팩트의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 4는 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트의 제조방법을 나타내는 순서도이다.
도 5는 중간 다결정 다이아몬드 소결체의 모습을 나타내는 사시도이다.
도 6은 중간 다결정 다이아몬드 소결체로부터 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 가공하는 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 7 내지 도 10은 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 이용하여 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 사시도이다.
도 11은 도 10의 다결정 다이아몬드 컴팩트를 A-A선으로 잘라본 단면도이다.
도 12는 비교예에 따른 다결정 다이아몬드 소결체의 모습을 나타내는 사진이다.
도 13은 도 12의 B-B선을 따라 잘라본 R1 부분의 절단면에 대한 SEM 사진이다.
도 14는 도 12의 B-B선을 따라 잘라본 R2 부분의 절단면에 대한 SEM 사진이다.
도 15는 비교예에 따른 다결정 다이아몬드 소결체의 측면 부분(R3)에 과소결이 나타나는 모습을 나타내는 단면도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다. 특별한 정의나 언급이 없는 경우에 본 설명에 사용하는 방향을 표시하는 용어는 도면에 표시된 상태를 기준으로 한다. 또한 각 실시예를 통하여 동일한 도면부호는 동일한 부재를 가리킨다. 한편, 도면상에서 표시되는 각 구성은 설명의 편의를 위하여 그 두께나 치수가 과장될 수 있으며, 실제로 해당 치수나 구성간의 비율로 구성되어야 함을 의미하지는 않는다.
도 3을 참조하여 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트를 설명한다. 도 3은 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트의 모습을 나타내는 사시도이다.
본 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트(20)는 초경기판(21) 및 다결정 다이아몬드 소결층(23)을 구비한다.
초경기판(21)은 초경합금으로 만들어진 기판으로서 다결정 다이아몬드 소결층(23)이 부착된 상태에서 다결정 다이아몬드 컴팩트(20)가 다양한 공구 등에 부착가능하도록 지지하는 기능을 한다. 초경합금은 공구 등에 사용되는 초경질 합금으로 금속의 탄화물 분말을 소성해서 만든 경도가 대단히 높은 합금이다. 초경기판(21)은 탄화 텅스텐, 탄화티탄 등의 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을 결합제로 사용해 고압으로 압축하고 금속이 용해되지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 형성시킨것으로서 이외에도 WC-TiC-Co, WC-TiC-Ta(NbC)-Co, WC-TaC(NbC)-Co 등이 이용될 수 있다.
다결정 다이아몬드 소결층(23)은 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)와 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)를 포함한다.
제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)와 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)는 각각 다결정 다이아몬드 분말을 소결하여 형성된다. 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)는 초경기판(21)의 직경보다 작은 직경을 갖도록 형성되며, 초경기판(21)의 상부 중앙측에 위치한다. 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)는 초경기판(21)의 상부면 및 제1 다결정 다이아몬드 소결체(232)의 둘레에 형성된다.
또한 다결정 다이아몬드 소결층(23)의 소결성을 향상시키기 위하여 금속 바인더가 이용된다. 금속 바인더로서는 예를 들면 코발트(Co) 등을 이용할 수 있다. 이 때 코발트(Co)는 다결정 다이아몬드 분말과 함께 혼합하여 소결시킬 수도 있고, 소결시 초경기판(21)으로부터 용출되는 코발트 성분을 이용하여 소결을 진행하는 것도 가능하다. 다만, 다결정 다이아몬드 소결체의 제조 후 절삭 가공 등의 후속 공정이 필요한지의 여부에 따라 금속 바인더 분말을 소결 전에 다결정 다이아몬드 분말에 미리 혼합할 수 있다. 예를 들어 다결정 다이아몬드 소결체의 제조 후 일정한 크기 또는 형상으로 가공할 필요가 있는 경우에는 다결정 다이아몬드 분말에 금속 바인더 분말을 혼합하여 소결을 진행하는 것이 바람직하다.
도 4 내지 도 11을 참조하여 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 소결체의 제조방법을 설명한다. 도 4는 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제조하는 방법을 나타내는 순서도이다.
먼저 준비 단계에서는 본 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트의 제조에 필요한 재료들을 준비한다(S10). 이 때 초경 기판, 제1 다이아몬드 분말, 제2 다이아몬드 분말 및 필요한 경우 금속 바인더를 준비할 수 있다.
이 때 제1 다이아몬드 분말에는 금속 바인더 분말, 예컨대 코발트 분말을 혼합할 수 있다. 제1 다이아몬드 분말에 금속 바인더를 혼합하는 경우 소결 후 절단 등의 가공을 하기에 용이하다. 절단의 필요성이 없는 경우에는 금속 바인더 분말의 혼합을 생략할 수 있다.
이하에서는 본 실시예에 대한 설명의 편의를 위하여 다이아몬드 분말의 소결에 이용되는 금속 바인더(촉매)로서 코발트(Co)를 일 예로 들어 설명한다. 코발트 이외에도 니켈(Ni)이나 실리콘(Si) 등의 성분이 바인더로서 이용될 수 있다.
초경기판은 앞서 설명한 바와 같이 초경합금으로 만들어진 기판으로서 탄화 텅스텐, 탄화티탄 등의 화합물의 분말과 코발트 등의 금속 분말을 결합제로 사용해 고압으로 압축하고 금속이 용해되지 않을 정도의 고온으로 가열하여 소결 형성시킨것으로서 이외에도 WC-TiC-Co, WC-TiC-Ta(NbC)-Co, WC-TaC(NbC)-Co 등이 이용될 수 있다.
제2 다이아몬드 분말은 기본적으로 제1 다이아몬드 분말의 조성과 동일하나, 소결 후 후 가공의 필요가 없다. 따라서 제2 다이아몬드 분말에는 별도의 금속 바인더를 혼합할 필요가 없다.
다만, 제2 다이아몬드 분말의 소결에 의하여 생성되는 제2 다결정 다이아몬드 소결체의 경우 작업 시 직접 작업 대상물과 접촉하는 인선부로서 기능하기 때문에 내열성 및 내마모성 등을 향상시키기 위하여 조성의 변화를 주는 것은 가능하다.
다음으로 제1 다결정 다이아몬드 분말을 이용하여 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 제조한다(S20~S40). 제1 다결정 다이아몬드 소결체의 제조 단계는 다시 조립 단계(S20), 1차 소결단계(S30) 및 가공단계(S40)를 포함한다.
조립 단계(S20)에서는 제1 다결정 다이아몬드 분말을 이용하여 제조하고자 하는 중간 다결정 다이아몬드 소결체의 형상으로 조립하며, 1차 소결단계(S30)에서는 압력 5 내지 6GPa 및 온도 1300 내지 1500?의 조건에서 제1 다이아몬드 분말을 소결하여 조립된 제1 다결정 다이아몬드 분말을 소결하여 중간 다결정 다이아몬드 소결체를 형성한다. 가공단계(S40)에서는 중간 다결정 다이아몬드 소결체를 가공하여 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 형성한다.
이후, 재조립 단계(S50)와 2차 소결단계(S60)를 더 수행한다.
재조립 단계(S50)에서는 형성된 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 초경기판 상에 위치시킨 후 제1 다결정 다이아몬드 소결체의 주위에 제2 다결정 다이아몬드 분말을 재조립한다. 2차 소결단계(S60)에서는 압력 5 내지 6GPa 및 온도 1300 내지 1500?의 조건에서 상기 제1 다이아몬드 분말을 소결하여 재조립된 초경기판, 제1 다결정 다이아몬드 소결체 및 제2 다결정 다이아몬드 분말을 소결하여 최종적인 다결정 다이아몬드 컴팩트를 형성한다.
이하에서는 각 단계들을 구체적으로 설명한다.
도 5 및 도 6을 참조하여 중간 다결정 다이아몬드 소결체로부터 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 과정을 설명한다. 도 5는 중간 다결정 다이아몬드 소결체의 모습을 나타내는 사시도이고, 도 6은 중간 다결정 다이아몬드 소결체로부터 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 가공하는 모습을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
중간 다결정 다이아몬드 소결체(2311)는 앞서 설명한 바와 같이 1차 소결(S30) 단계에서 제1 다결정 다이아몬드 분말을 소결하여 형성한다.
본 실시예에서의 중간 다결정 다이아몬드 소결체(2311)는 직경이 60 내지 75mm의 크기로 형성되며 적어도 둘 이상의 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)로 가공된다. 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)는 직경이 3 내지 15mm의 크기로 형성될 수 있다. 이 때 제 1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 직경은 앞서 설명한 초경기판의 직경에 비하여 작은 크기로 형성된다. 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 직경이 필요 이상으로 크거나 너무 작은 경우에는 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 제조에 의하여 얻고자하는 효과를 얻기가 어렵다. 즉, 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 크기가 너무 큰 경우에는 다시 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 중앙 부근에 치밀도가 낮은 부분이 발생하게 되며, 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 크기가 너무 작은 경우에는 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)의 내측에 치밀도가 낮은 부분이 발생하거나 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 외측부분이 과소결되어 입자 성장이 발생할 수 있다.
한편, 본 실시예와는 달리 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)은 별도의 가공공정 없이 직접 소결을 통하여 해당 크기로 형성되는 것도 가능하나, 제조상의 번거로움과 기존의 장비를 이용한 가공이 용이한 점 등의 이유로 크기가 큰 중간 다결정 다이아몬드 소결체(2311)를 제조한 후 가공을 통하여 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)를 제조하는 것이 바람직하다.
도 7 내지 도 10을 참조하여 제조된 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 이용하여 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제조하는 과정을 설명한다. 도 7 내지 도 10은 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 이용하여 일 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제조하는 방법을 순차적으로 나타내는 사시도이다.
재조립 단계(S50)에서는 먼저 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이 초경기판(21) 상에 제조된 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)를 위치시킨다. 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)는 초경 기판(21)의 상단면 중앙에 위치한다.
이어서 도 9에 도시된 바와 같이 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 둘레에 제2 다결정 다이아몬드 분말(232)이 위치하도록 조립한다.
한편, 제2 다결정 다이아몬드 분말(232)의 소결에 의하여 형성되는 제2 다결정 다이아몬드 소결체는 직경이 13 내지 20mm의 크기로 형성될 수 있다. 제2 다결정 다이아몬드 소결체의 직경은 초경기판(21)의 직경과 동일하며, 제조하고자 하는 다이아몬드 컴팩트의 직경에 따라 결정된다. 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)는 제조하고자 하는 최종 다결정 다이아몬드 컴팩트의 직경에 따라 결정된다. 앞서 설명한 바와 같이 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)는 3mm 내지 15mm 이내의 크기로 형성될 수 있다. 이 때 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)는 본 발명에 따른 효과, 즉 치밀도가 낮은 부분을 최소화하기 위한 효과를 얻기 위하여 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232) 직경 크기의 약 70% 이내의 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
이어서 2차 소결단계(S60)를 수행함으로써 도 10에 도시된 다결정 다이아몬드 컴팩트가 형성된다.
도 10 및 도 11을 참조하여 최종적으로 제조된 다결정 다이아몬드 컴팩트를 설명한다. 도 10는 최종적으로 제조된 다결정 다이아몬드 컴팩트를 나타내는 사시도이고, 도 11은 도 10의 다결정 다이아몬드 컴팩트를 A-A선으로 잘라본 단면도이다.
도 10 및 도 11에 도시된 바와 같이 초경기판(21) 상에 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)와 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)가 형성된다. 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)는 내측에 위치하며, 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)는 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)의 둘레에 형성된다.
소결 시에는 목적하는 최종 다결정 다이아몬드 소결체의 특성에 따라 최적의 소결 온도를 설정하게 된다. 이 때 소결 온도가 너무 낮거나 높은 경우 내충격성이나 내마모성과 같은 다결정 다이아몬드 소결체의 특성이 목적하는 특성의 범위로부터 벗어나게 되어 제품의 불량이 발생한다.
이러한 예를 도 12 내지 도 15에 도시하였다. 도 12에 도시된 다결정 다이아몬드 소결체 중 B-B선을 따라 절개하였을 때 R1 부분의 절단면에 대한 SEM 사진을 도 13에 표시하였고, R2 부분에 대한 절단면 SEM 사진을 도 14에 표시하였다. 도 13의 경우 입자간의 치밀도가 양호한 편이나, 도 14의 경우 온도 부족으로 입자간 치밀도가 낮은 부분이 다수 발생하게 된다.
역으로 가운데 부분의 소결 치밀도를 높이기 위하여 소결 온도를 더 높이는 경우에는 도 15에 도시된 바와 같이 측면 부분(R3)이 과소결되어 입자 성장이 발생하게 되어 추가적인 불량이 발생하게 된다.
이와같이 하나의 다결정 다이아몬드 소결체로서 1회의 소결에 의하여 형성되는 경우에는 소결 시 소결체의 둘레부터 가열되는 특성 상 다결정 다이아몬드 소결체의 내부 및 외부의 온도가 다르게 적용되고, 이로 인하여 다결정 다이아몬드 소결체의 내부 및 외부의 열적 및 기계적 특성의 차가 발생하게 된다.
그러나 본 실시예에 따른 다결정 다이아몬드 컴팩트(20)의 경우에는 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)와 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)가 순차적으로 소결되어 내부 및 외부의 특성을 일치시키는 데에 용이하다. 1차 소결에 의하여 내측의 제1 다결정 다이아몬드 소결체(231)가 소결되어 일정한 특성을 구비하도록 한 후 2차 소결 시에는 외측의 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232) 부분에 열이 상대적으로 집중됨으로써 제2 다결정 다이아몬드 소결체(232)의 특성이 구현된다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 상술한 바람직한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 구체화된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범주에서 다양하게 구현될 수 있다.
20: 다결정 다이아몬드 컴팩트
21: 초경기판
23: 다결정 다이아몬드 소결층
231: 제1 다결정 다이아몬드 소결체
232: 제2 다결정 다이아몬드 소결체
2311: 중간 다결정 다아아몬드 소결체
21: 초경기판
23: 다결정 다이아몬드 소결층
231: 제1 다결정 다이아몬드 소결체
232: 제2 다결정 다이아몬드 소결체
2311: 중간 다결정 다아아몬드 소결체
Claims (8)
- 초경기판 상에 다이아몬드 소결체가 형성되는 다결정 다이아몬드 컴팩트를 제조하는 방법에 있어서,
제1 다이아몬드 분말을 준비하는 제1 단계;
상기 제1 다이아몬드 분말을 소결하여 상기 초경기판의 직경에 비하여 작은 크기의 직경을 갖는 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 제2 단계;
상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체를 상기 초경기판 상의 중심부에 위치시키고 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체의 주위에 제2 다이아몬드 분말을 조립하는 제3 단계; 및
상기 제2 다이아몬드 분말을 제2 다결정 다이아몬드 소결체로 형성하기 위하여 소결하는 제4 단계;를 포함하는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제2 단계는,
상기 제1 다이아몬드 분말을 소결하여 상기 초경기판의 직경에 비하여 큰 크기의 직경을 갖는 중간 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 제2-1단계; 및
상기 중간 다결정 다이아몬드 소결체를 가공하여 상기 다결정 다이아몬드 소결체를 제조하는 제2-2단계;를 포함하는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법. - 제2항에 있어서,
상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체는 단일의 상기 중간 다결정 다이아몬드 소결체로부터 적어도 둘 이상 가공형성되는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법. - 제3항에 있어서,
상기 중간 다결정 다이아몬드 소결체는 직경이 60 내지 75mm의 크기로 형성되고, 상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체는 직경이 3 내지 15mm의 크기로 형성되며, 상기 제2 다결정 다이아몬드 소결체는 직경이 13 내지 20mm의 크기로 형성되되,
상기 제1 다결정 다이아몬드 소결체의 직경은 상기 제2 다결정 다이아몬드 소결체의 직경의 70% 이내의 크기로 형성되는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 단계 및 상기 제3 단계에서는 상기 제1 다이아몬드 분말 및 상기 제2 다이아몬드 분말에 각각 금속 바인더가 더 포함되는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법. - 제5항에 있어서,
상기 금속 바인더는 코발트(Co)인 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법. - 제1항에 있어서,
상기 제1 단계에서는 제1 다이아몬드 분말에 금속 바인더 분말을 더 혼합하는 단계를 포함하는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법. - 제7항에 있어서,
상기 제3 단계에서 상기 제2 다이아몬드 분말에 금속 바인더의 혼합을 하지 않고, 상기 제4 단계에서는 상기 초경기판으로부터 용출되는 금속 바인더 성분을 이용하여 상기 제2 다이아몬드 분말을 소결하는 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 제조방법.
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