KR101901396B1 - 절삭공구용 Ti계 소결합금 및 그 제조방법 - Google Patents

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sintered alloy
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이대기
김홍은
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Abstract

TiC5N5 분말 0초과~20중량%, TiWCN 분말 20~50중량%, WC 분말 20~30중량%와 Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 5~15중량% 및 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 10~20중량%를 포함하여 소결된 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금을 제공한다.

Description

절삭공구용 Ti계 소결합금 및 그 제조방법{Ti-based sintered alloy for cutting tool and fabricating method of the same}
본 발명은 코어-림(core rim)구조를 포함하는 Ti계 소결합금 및 그의 제조방법에 관한 것으로, 코어의 크기와 밀도를 조절함으로써 기계적인 마모성과 열충격에 대한 저항성 및 절삭성능이 우수한 절삭공구에 적용되는 절삭공구용 Ti계 소결합금 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
내마모성 공구나 절삭공구의 절삭재로써 세라믹, WC-Co 초경합금, Ti계 소결합금(써메트, cermat) 등이 주로 사용된다.
코발트와 텅스텐으로 이루어진 WC-Co 초경합금은 절삭성능은 우수하지만, 가격이 높은 단점이 있어 세라믹-금속의 소결체인 써메트(cermat)를 대체물질로 개발해오고 있다.
써메트는 세라믹 경질상과 금속 결합상으로 이루어지며, 예를 들어 절삭공구에 있어서 TiC 또는 Ti(C,N)을 기본 재료로 WC, TaC, NbC와 같은 경질 세라믹을 일부 혼합하고, Ni, Co, Fe과 같은 금속 분말을 혼합하여 소결함으로써 Ti계 소결합금 써메트가 제조된다.
일반적으로 Ti계 소결합금은 코어-림(core-rim)구조의 미세조직이 형성된다. 즉 TiC 또는 Ti(C, N)계 소결합금의 미세조직에는 TiC 또는 Ti(C, N)으로 이루어진 코어(core)와 상기 코어를 감싸는 탄질화물 고용상의 림(rim)이 형성된다. 상기 코어-림 구조는 코어를 이루는 TiC 또는 Ti(C, N)에 비해 높은 인성을 갖는 조직이므로 Ti계 소결합금이 적용된 절삭공구의 인성 향상에 도움을 줄 수 있다.
그러나 코어-림 구조의 미세조직이 형성된다 할지라도 취성을 유발하는 코어가 존재하므로 WC-Co 초경합금에 비해 인성이 낮아 완전하게 대체하기는 어려움이 있다.
상기의 문제를 해결하기 위해 코어(Ti계)의 분율을 감소시켜 인성을 향상 시킬 수 있지만, 코어의 개수를 너무 많이 줄이면 즉 코어의 밀도가 낮아지면 인성은 증가시킬 수 있으나 경도가 감소되어 내마모성이 감소할 수 있다. 또한 코어의 분율이 높은 경우 외부의 충격에 쉽게 깨질 수 있다.
즉, 코어의 개수가 적은 경우 인성(파괴인성)은 높아지지만, 경도(Hv)는 감소하게 되며, 반대로 코어의 개수가 일정 이상인 경우 경도(Hv)값은 증가하지만 써메트의 취약점인 인성(파괴인성)이 현저하게 떨어지게 되어 절삭공구로 사용하기 어려울 수 있다.
한국등록특허 제 10-1694528 호(등록일; 2017. 01.03.)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 코어의 크기와 밀도를 조절함으로써, 기계적인 마모성과 열충격에 대한 저항성 및 절삭성능이 우수한 절삭공구에 적용되는 절삭공구용 Ti계 소결합금 및 그 제조방법을 제공하는 것에 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 TiC5N5 분말 0초과~20중량%, TiWCN 분말 20~50중량%, WC 분말 20~30중량%와 Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 5~15중량% 및 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 10~20중량%를 포함하여 소결된 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금을 제공한다.
상기 Ti계 소결합금은, 코어-림 구조를 가지며, 코어는 TiWxCN(1-x)(0<x≤1) 성분으로 이루어질 수 있다.
상기 Ti계 소결합금은, 15×15㎛2 면적 내에 직경 1.5㎛ 이하의 코어가 100 내지 200 개가 포함될 수 있다.
상기 Ti계 소결합금은, X선 입사각 72~73°에서 회절 피크가 분리되지 않을 수 있다.
상기 Ti계 소결합금은, 비커스 경도 1500 내지 1600의 값을 가질 수 있다.
또한 상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 TiC5N5 분말 0초과~20중량%, TiWCN 분말 20~50중량%, WC 분말 20~30중량%, Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 5~15중량% 및 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 10~20중량%를 준비하는 단계; 상기 원료분말들을 불활성 분위기에서 탈지하는 단계; 상기 탈지된 원료분말들을 불활성분위기에서 1550~1700℃에서 2.5 내지 4시간 동안 가압소결하는 단계; 및 상기 소결 후 형성된 Ti계 소결합금을 불활성 분위기에서 냉각하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법을 제공한다.
상기 Ti계 소결합금은 TiWxCN(1-x)(0<x≤1) 성분의 코어를 포함하는 코어-림 구조로 형성될 수 있다.
상기 Ti계 소결합금의 제조방법은, 상기 Ti계 소결합금 15×15㎛2 내에 직경 1.5㎛ 이하의 크기로 100 내지 200개의 코어를 형성할 수 있다.
상기 준비된 원료분말들을 불활성 분위기에서 탈지하는 것은, 400 내지 600℃의 온도에서 수행하는 것일 수 있다.
상기 소결된 Ti계 소결합금을 불활성 분위기에서 냉각하는 것은, 1~5℃/min의 냉각속도로 수행할 수 있다.
상기 가압소결하는 단계에서 압력은 80bar 이상일 수 있다.
본 발명에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금 및 그 제조방법은 크기와 밀도를 조절함으로써 기계적인 마모성과 열충격에 대한 저항성이 우수하고, 절삭성능이 향상된 절삭공구를 제공할 수 있는 장점이 있다.
도 1a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금의 코어-림을 나타내는 미세구조 사진,
도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금의 코어-림을 나타내는 미세구조 사진,
도 2a는 도 1a의 이미지 PRO 프로그램을 적용한 사진,
도 2b는 도 1b의 이미지 PRO 프로그램을 적용한 사진,
도 3a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금의 XRD 그래프,
도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금의 XRD 그래프,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법을 나타낸 단계도,
도 5a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 연속 절삭 후 절삭면의 사진,
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 연속 절삭 후 절삭면의 사진,
도 6a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 외부 충격 시 절삭면의 사진,
도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 외부 충격 시 절삭면의 사진,
도 7a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 수명 종료 시점의 30% 지점에서의 절삭날 사진,
도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 수명 종료 시점의 30% 지점에서의 절삭날 사진이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 실시예들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되어지는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 그리고, 도면들에 있어서, 층 및 영역의 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금의 코어-림을 나타내는 미세구조 사진이고, 도 1b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금의 코어-림을 나타내는 미세구조 사진이고, 도 2a는 도 1a의 이미지 PRO 프로그램을 적용한 사진이고, 도 2b는 도 1b의 이미지 PRO 프로그램을 적용한 사진이고, 도 3a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금의 XRD 그래프이며, 도 3b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금의 XRD 그래프이다.
도1a 내지 도 3b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금은 TiC5N5 분말 0초과~20중량%, TiWCN 분말 20~50중량%, WC 분말 20~30중량%와 Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 5~15중량% 및 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 10~20중량%를 포함하여 소결된 것이다.
TiC5N5 분말의 함량으로 인해 C와 N의 첨가량을 높여줌으로써 소결합금의 결질상 형성에 더욱 도움을 줄 수 있으며, 20중량%를 초과하게 되면 취성이 나타나게 되어 부서지기 쉬울 수 있다. 또한 TiWCN 분말이 20~50중량%의 범위를 벗어나게 되면 절삭날의 조건에 맞지 않은 취성 또는 인성이 나타나게 되어 원하는 절삭공구를 제조할 수 없다. 나아가서, 상기 Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말은 Ti계 소결합금의 고온 특성을 향상시키기 위해 포함될 수 있으며, 상기 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말은 금속 바인더로써 Ti계 소결합금의 인성을 부여하기 위해 포함될 수 있다.
상기 Ti계 소결합금은 코어-림 구조를 가지며, 코어는 TiWxCN(1-x)(0<x≤1) 성분으로 이루어질 수 있고, 상기 Ti계 소결합금 15×15㎛2 내에 직경 1.5㎛ 이하의 크기로 100 내지 200 개의 코어를 포함한다. 코어의 밀도가 상기 범위 를 초과하게 되면 파괴인성이 낮아져 외부충격에 약해지기 쉬우며, 상기 범위 미만이 되면 경도가 낮아져 내마모성이 감소될 수 있다. 상기 림은 탄질화물, 메탈질화물, 메탈탄화물 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 Ti계 소결합금은 상온 대비 고온에서의 항절력(TRS) 비율이 0.66 내지 0.76의 값을 가질 수 있다. 나아가서, 상기 Ti계 소결합금은 비커스 경도 1500 내지 1600의 값을 가질 수 있다.
항절력(TRS;transverse rupture strength)은 휘게 하는 힘을 가할 때 부러지지 않는 정도를 표현하는 힘을 나타내며, 연성, 취성을 재는 척도이다. 소결성에 따른 기공률은 항절력 강도에 영향을 주며, 항절력 시험으로 소결체의 소결 정도(굽힘능력, 연신률)를 파악할 수 있다. 실제 절삭 공구가 작동하는 동안 절삭날에 가해지는 온도는 700℃ 안팎의 고온이므로, 상온의 항절력 값과 비교하여 고온의 항절력과의 비율이 높을수록 실제 절삭공구로써 내구성이 향상된 것이라 할 수 있다. 또한, 항절력은 소재의 고용상 형태에 따라 그 특성에 영향을 받으며, 완전 고용상일 경우 고온에 대한 내구성이 향상되어 고온 항절력은 더욱 우수해질 수 있다.
Ti계 소결합금이 완전 고용상이 아닌 경우 도 3a의 그래프와 같이 입사각 72~73°에서 XRD 그래프의 피크가 2개로 분리될 수 있다. 이는 미세조직이 도 1a와 같은 종래의 Ti계 소결합금의 XRD 그래프이며, 고온에서의 항절력 향상에 제한이 있을 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예인 미세조직이 도 1b와 같은 경우, 즉 TiWxCN(1-x)(0<x≤1) 성분의 코어를 포함하되 Ti계 소결합금이 완전 고용상에 가까워질 경우, 도 3b와 같이 X선 입사각 72~73°에서 회절 피크가 분리되지 않을 수 있다.
즉, 도 3b와 같이 Ti계 소결합금이 완전 고용상에 가까워진 경우 고온에서의 항절력 또한 향상될 수 있으며, 이로 인해 고온의 환경에서 작업을 수행하는 절삭공구의 내구성을 증가시킬 수 있고, 절삭공구의 수명을 향상시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법을 나타낸 단계도이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 Ti계 소결합금의 제조방법은먼저 원료분말을 준비한다(S101). 즉, TiC5N5 분말 0초과~20중량%, TiWCN 분말 20~50중량%, WC 분말 20~30중량%, Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 5~15중량% 및 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 10~20중량%를 준비하고, 이를 혼합한다. 혼합 후 유기 용매와 함께 볼밀로 혼합 분쇄한 후 건조하여 혼합분말을 제조하는 공정을 포함할 수 있다.
이후 상기 혼합분말을 금형에서 일정한 압력으로 프레스하여 성형체를 제조할 수 있다.
다음으로, 상기 원료분말들, 즉 혼합분말을 불활성 분위기에서 탈지한다(S103). 상기 탈지공정으로 유기용매를 제거할 수 있으며, 불활성 분위기에서 탈지하는 것은, 400 내지 600℃의 온도에서 수행할 수 있다. 상기 온도범위보다 낮은 온도에서 처리하면 유기 용매가 잔존할 수 있으며, 상기 온도범위보다 높으면 소결과정에서 탈탄/탈질이 상대적으로 많이 일어나게 되어 미세조직으로 경질상인 코어가 현저하게 감소하게 되어 절삭공구로 사용시 급격한 마모는 물론 소성변형성을 유발하게 된다.
다음으로, 상기 탈지된 원료분말들, 즉 혼합분말을 아르곤(Ar) 분위기에서 1550~1700℃에서 2.5 내지 4시간 동안 가압소결한다(S105). 완전한 소결과 효율적인 반응을 위해 상기의 조건으로 가압소결할 수 있으며, 나아가서, 압력은 80bar 이상일 수 있다.
이후 상기 소결 후 형성된 Ti계 소결합금을 불활성 분위기에서 냉각한다(S107). 상기 소결된 Ti계 소결합금을 불활성 분위기에서 냉각하는 것은, 1~5℃/min의 냉각속도로 수행할 수 있다. 냉각속도가 빠르면 급격히 냉각되어 세라믹의 팽창 결함이 늘어날 수 있으므로 상기의 조건으로 냉각하는 것이 바람직하다.
상기의 과정으로 제조된 Ti계 소결합금은 TiWxCN(1-x)(0<x≤1) 성분의 코어를 포함하는 코어-림 구조로 형성되며, 상기 Ti계 소결합금 15×15㎛2 내에 직경 1.5㎛ 이하의 크기로 100 내지 200개의 코어가 형성될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 Ti계 소결합금을 하기 실시예를 통해 설명하겠는 바, 하기 실시예는 본 발명을 설명하기 위한 예시일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
Ti계 소결합금 제조
TiC5N5 분말, TiWCN 분말, WC 분말, Ta/Nb/Mo 분말, Co/Ni/Fe 분말을 하기의 표 1과 같은 중량%로 혼합하였다.
TiC5N5(wt%) TiWCN(wt%) WC(wt%) Ta/Nb/Mo(wt%) Co/Ni/Fe(wt%) 계
성분비1 30 20 24 10 16 100
성분비2 20 30 24 10 16 100
성분비3 10 40 24 10 16 100
성분비4 0 50 24 10 16 100
상기 성분비로 혼합된 분말을 성형체로 제조한 후 다음과 같은 조건으로 비교예와 실시예 각각 소결 및 냉각하여 Ti계 소결합금을 제조하였다. 탈지, 소결 및 냉각조건은 하기의 (표 2) 및 (표 3)과 같다.
비교예 1 내지 4
탈지온도(℃) 탈지시간(h) 소결온도(℃) 소결시간(h) 냉각속도
(℃/min)		 가압방식 냉각범위
(℃)
비교예1 350 1 1500 2 6 Ar 50 bar 1500-900
비교예2 700 1 1500 2 6 Ar 50 bar 1500~900
비교예3 700 1 1550 2 6 Ar 60 bar 1500-950
비교예4 800 1 1550 2 6 Ar 60 bar 1500-1000
실시예 1 내지 4
탈지온도(℃) 탈지시간(h) 소결온도(℃) 소결시간(h) 냉각속도
(℃/min)		 가압방식 냉각범위
(℃)
실시예1 400 1 1600 3 3 Ar 100bar 1500-600
실시예2 500 1 1600 3 3 Ar 80bar 1500~600
실시예3 550 1 1620 3 4 Ar 80 bar 1500-600
실시예4 600 1 1620 3 4 Ar 100bar 1500-600
연속평가
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 Ti계 소결합금으로 탄소강 내마모 시험을 하였다. 피삭재는 길이 600mm, 직경 200mm의 SM45C 탄소강을 이용하였고, 절삭속도는 250m/min, 이송(공급)은 0.18mm/rev, 절삭 깊이는 편측 1.0mm, 절삭유는 습식 조건으로, 절삭 인써트 형상은 CNMG120408-VQ(외경 가공)이었다. 절삭날의 마모가 0.2mm가 되는 시점까지 시간을 측정하였다.
단속평가
상기 실시예 1 내지 4와 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 Ti계 소결합금으로 합금강 단속시험을 하였다. 피삭재는 길이 150mm, 직경 100mm의 SCM440 합금강을 이용하였고, 절삭속도는 200m/min, 이송(공급)은 0.23mm/rev, 절삭 깊이는 편측 0.5mm, 절삭유는 습식 조건으로, 절삭 인써트 형상은 CCMT09T304-VF(단면 가공)이었다. 외부의 충격에서 인써트 절삭날이 깨지는 시간을 체크하였다.
시험 결과
실시예 1 내지 4, 비교예 1 내지 4에서 얻어진 각각의 Ti계 소결합금의 특성들을 측정하여 비교한 결과 다음의 (표4)와 같다.
XRD분석
(픽분리
유무)		 15×15㎛2 내에 직경 1.5㎛ 이하의 크기 코어 개수(개) TRS비율
(고온/저온)		 비커스 경도
(Hv)		 절삭성능-연속시험(분) 절삭성능-단속시험(분)
비교예1 ○ 410 130/80 1600 22 15
비교예2 ○ 360 135/84 1580 18 20
비교예3 ○ 312 145/90 1540 15 20
비교예4 ○ 275 150/96 1500 10 15
실시예1 X 200 165/110 1560 50 25
실시예2 X 171 177/127 1542 46 35
실시예3 X 150 182/131 1510 30 41
실시예4 X 120 200/152 1500 24 45
상기 (표 4)를 참조하면, 상온의 물성인 비커스 경도에 있어서, 비교예와 실시예는 모두 우수한 특성을 가지고 있음을 알 수 있다.
하지만, 고온에서의 중요한 특성인 절삭성능은 연속시험과 단속시험 모두 실시예에서 우수한 특성이 나타났고, XRD 그래프의 픽분리가 나타나지 않았으므로, 실시예들의 Ti계 소결합금이 완전고용상에 가까운 것을 알 수 있다.
도 5a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 연속 절삭 후 절삭면의 사진이고, 도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 연속 절삭 후 절삭면의 사진이다.
도 5a는 비교예 2의 과정으로 제조된 Ti계 소결합금을 이용한 절삭공구의 절삭면을 보여준 것이고, 도 5b는 실시예 2로 제조된 Ti계 소결합금을 이용한 절삭공구의 절삭면으로, 모두 절삭 공정이 시작된 지 22분이 지난 후의 절삭면을 보여준 것이다. 두 사진을 비교해볼 때, 실시예 2의 절삭공구의 내마모성이 우수함을 알 수 있으며, 이는 (표 2)에서 나타난 바와 같이 다른 실시예들에 있어서도 내마모성이 향상되었음을 알 수 있다.
도 6a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 외부 충격 시 절삭면의 사진이고, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 외부 충격 시 절삭면의 사진이다.
도 6a는 비교예 2의 과정으로 제조된 Ti계 소결합금을 이용한 절삭공구의 사진이며, 도 6b는 실시예 2로 제조된 Ti계 소결합금을 이용한 절삭공구의 사진으로, 모두 외부의 충격(단속)에서 20분 경과 후 인써트 절삭날의 형태를 보여주는 사진이다. 두 사진을 비교해 볼 때, 외부의 충격(단속)에서 20분 경과 후에도 본 발명의 절삭날은 깨지지 않았으며, 최종적으로 깨지는 시간은 35분이 경과된 이후이었다. 이는 (표2)에서 나타난 바와 같이 다른 실시예들에서도 내구성이 향상된 결과를 보여주었다.
도 7a는 종래의 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 수명 종료 시점의 30% 지점에서의 절삭날 사진이고, 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 수명 종료 시점의 30% 지점에서의 절삭날 사진이다.
도 7a와 도 7b도 마찬가지로, 각각 비교예 2와 실시예 2의 Ti계 소결합금으로 제조된 절삭공구의 사진이며, 비교예 2의 절삭날은 열균열이 발생하였으나, 실시예 2의 절삭날은 열균열이 발생하지 않았음을 보여준다. 즉, 절삭과정 중 상온과 고온의 반복된 열충격에도 내구성이 향상되었으며 이는 (표2)처럼 다른 실시예에서도 유사한 결과를 나타내었다.
따라서, 상기 도 5a 내지 도 7b를 비교해볼 때, 본 발명의 실시예에 따른 절삭공구용 Ti계 소결합금은 종래와 대비하여 기계적인 내마모성이 우수하고, 절삭 가공 시 고온의 환경에서도 내구성이 향상되며, 상온과 고온의 반복된 열충격에 대한 저항성도 뛰어나 절삭날의 열균열이 발생하지 않는 장점이 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. TiC5N5 분말 0초과~20중량%, TiWCN 분말 20~50중량%, WC 분말 20~30중량%와 Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 5~15중량% 및 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 10~20중량%를 포함하여 소결된 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ti계 소결합금은 코어-림 구조를 가지며, 코어는 TiWxCN(1-x)(0<x≤1) 성분으로 이루어진 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ti계 소결합금은, 15×15㎛2 면적 내에 직경 1.5㎛ 이하의 코어가 100 내지 200 개가 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ti계 소결합금은, X선 입사각 72~73°에서 회절 피크가 분리되지 않는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 Ti계 소결합금은, 비커스 경도 1500 내지 1600의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금.
  6. TiC5N5 분말 0초과~20중량%, TiWCN 분말 20~50중량%, WC 분말 20~30중량%, Ta, Nb, Mo 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 5~15중량% 및 Co, Ni, Fe 중 선택된 하나 이상의 원료 분말 10~20중량%를 준비하는 단계;
    상기 원료분말들을 불활성 분위기에서 탈지하는 단계;
    상기 탈지된 원료분말들을 불활성분위기에서 1550~1700℃에서 2.5 내지 4시간 동안 가압소결하는 단계; 및
    상기 소결 후 형성된 Ti계 소결합금을 불활성 분위기에서 냉각하는 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 Ti계 소결합금은 TiWxCN(1-x)(0<x≤1) 성분의 코어를 포함하는 코어-림 구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 Ti계 소결합금의 제조방법은, 상기 Ti계 소결합금 15×15㎛2 내에 직경 1.5㎛ 이하의 크기로 100 내지 200개의 코어를 형성하는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 준비된 원료분말들을 불활성 분위기에서 탈지하는 것은, 400 내지 600℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 소결된 Ti계 소결합금을 불활성 분위기에서 냉각하는 것은, 1~5℃/min의 냉각속도로 수행하는 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 가압소결하는 단계에서 압력은 80bar 이상인 것을 특징으로 하는 절삭공구용 Ti계 소결합금의 제조방법.
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JP2012193430A (ja) 2011-03-17 2012-10-11 Dijet Industrial Co Ltd 超硬質合金
JP2012229138A (ja) 2011-04-26 2012-11-22 Nippon Tungsten Co Ltd 炭化タングステン基焼結体およびそれを用いた耐摩耗部材
JP2013014792A (ja) 2011-06-30 2013-01-24 Sumitomo Electric Ind Ltd 硬質材料とその製造方法、並びに切削工具
KR101609972B1 (ko) 2015-01-08 2016-04-06 한국야금 주식회사 절삭공구용 소결합금

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