KR101917834B1 - 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 및 그 제조방법 - Google Patents

다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 다이아몬드 표면에 순수한 Ni 또는 인(P) 함량이 낮은 저인 NiㆍP 금속 합금층을 도금 또는 코팅하고 이어서 상기 저인 NiㆍP 금속 합금층 표면에 인(P) 함량이 높은 고인 NiㆍP 금속 합금층을 도금함으로서 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 및 이의 제조방법을 제공한다.

Description

다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 및 그 제조방법 {DiamondㆍNi CompositeㆍStructured Particle with Multiㆍlayered Metallic Alloy, and Method for Producing the Particle Thereof}
본 발명은 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 다이아몬드 표면에 순수한 Ni 또는 인(P) 함량이 낮은 저인 NiㆍP 금속 합금층을 도금 또는 코팅하고 이어서 상기 금속 합금층 표면에 인(P) 함량이 높은 고인 NiㆍP 금속 합금층을 도금함으로서 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자는 레진 본드와 혼합하여 절단용 휠에 부착하거나 전착 결합을 통해 와이어에 부착해 실리콘 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼 등 고경도 소재 등을 절단하거나 연마하는데 사용된다. 니켈층이 없는 다이아몬드 입자를 사용하면 가공시 발생하는 다이아몬드 표면의 열이 금속 기지 소재로 빠르게 전달되지 않으므로 휠 또는 와이어의 기지소재로부터 다이아몬드가 쉽게 떨어져 탈락된다. 또한 다이아몬드 표면층의 물성과 기지 소재의 물성 차이가 커서 기지 소재와 접착력이 높지 못해 가공시 발생하는 전단응력에 의해 쉽게 떨어져 탈락되는 문제가 있다.
이를 개선하기 위해 다이아몬드 입자 표면에 금속을 균일하게 코팅한 복합 구조 입자를 사용한다. 즉 인조 다이아몬드 또는 CBN 분말 표면에 니켈 등 금속을 코팅한 복합 구조 입자를 휠 또는 와이어의 기지소재에 전착공정으로 부착하여 고경도 소재 가공 공정에 적용하고 있다.
특허문헌 1 내지 특허문헌 2 등의 종래 기술에서는 다이아몬드 입자에 SnCl2로 예민화 처리하고 PdCl2로 활성화 처리하는 전처리 단계를 거쳐, 황산니켈염과 착화제가 용해된 도금 용액에 전처리된 분말을 투입하고 일정 온도가 도달한 후 차아인산나트륨이 용해된 환원제를 공급하여 인(P) 함량이 높은 고인 NiㆍP 단일 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 제조하고 있다. SnCl2 물질은 환경에 유해하고 PdCl2 물질은 귀금속 촉매제이므로 원가상승에 영향을 크게 미친다. 더욱이 상기 물질로 표면처리하는 예민화, 활성화 등 전처리와 이어지는 도금 단계 등 각 단계 사이에 물로 세정하여 다이아몬드 표면에 잔존하는 시약을 제거하는 세정 공정이 존재하므로 이 과정 중에 미세한 크기의 다이아몬드 입자의 손실이 불가피하게 발생하므로 원가상승에 큰 영향을 미치게 된다.
또한 종래 기술에서는 인(P) 함량이 높은 고인 NiㆍP 금속 단일층으로 다이아몬드 표면을 무전해 도금하므로, 해당 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자가 산성용액에서 높은 내부식성을 가지는 반면, 전기전도도가 낮아 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 휠 또는 와이어에 부착하기 위한 전해 도금 공정에서 전착 속도를 높이는데 한계를 가지고 있었다.
공개특허 제10ㆍ2005ㆍ0034027호 공개특허 제10ㆍ2017ㆍ0110174호
본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점과 과거로부터 요청되어온 기술적 과제를 해결하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은, 다이아몬드 표면에 다중 금속층을 구현함으로서, 높은 내부식성과 높은 전기전도도를 동시에 제공하는 것으로 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 기지 소재에 부착하는 공구 제조 공정에서 전해도금의 전착속도를 높이는 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, SnCl2로 처리하는 예민화 단계 및 PdCl2로 처리하는 활성화 단계를 생략하여 환경유해 물질과 고가의 귀금속 촉매제를 사용하지 않고, 각 단계 마다 필수공정으로서, 다이아몬드 표면에 잔존 물질을 제거하는 물 세정 공정을 추가적으로 생략할 수 있는 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자는,
다이아몬드 심재;
상기 심재 표면에 형성된 적어도 2개의 금속 합금층;을 포함하고,
상기 금속 합금층 중 적어도 하나의 층은 전체 100 중량부에 대하여, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 10 내지 80 중량부 및 인(P), 붕소(B) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 0.1 내지 20 중량부로 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 금속 합금층 중 적어도 하나의 층은 전체 100 중량부에 대하여, 상기 니켈을 1 내지 50 중량부 및 인(P)을 0.001 내지 5 중량부로 포함하는 제 1 금속층; 및
상기 제 1 금속층 적어도 일면에 상기 니켈을 5 내지 70 중량부 및 인(P)을 0.1 내지 20 중량부로 포함하는 제 2 금속층;을 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 심재는 질화붕소, 탄화규소, 탄화붕소, 알루미나, 질화규소, 탄화텅스텐, 지르코니아 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 금속 합금층은 약 3 nm 내지 약 3㎛의 두께를 갖을 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 복합 구조 입자는 직경이 1 내지 30 ㎛ 범위를 갖을 수 있다.
한편, 본 발명은 상기의 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 포함하여 제조되는 초경 공구를 제공한다.
또, 본 발명은 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 제조하는 방법을 제공하는 바,
(a) 다이아몬드 심재 분말의 표면 세정 단계;
(b) 제조된 상기 니켈 금속 분말을 이용하여 상기 다이아몬드 심재 분말 표면에 제 1 금속층을 형성시키는 단계; 및
(c) 상기 제 1 금속층에 제 2 금속층을 형성시키는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 단계(a) 내지 단계(b) 중 적어도 어느 하나의 단계 이후에는, 인 및 붕소 원소에서 선택된 적어도 하나가 함유된 니켈 금속 분말을 제조하는 단계(d);를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 하나의 바람직한 예에서, 상기 단계 (b) 내지 단계 (c) 중 적어도 하나의 단계는 무전해도금 방법 또는 건식 코팅 방법으로 수행될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자는, 다이아몬드 표면에 다중 금속층을 구현함으로서, 높은 내부식성과 높은 전기전도도를 동시에 제공하는 것으로, 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 기지 소재에 부착하는 공구 제조 공정에서 전해도금의 전착속도를 높일 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자는 SnCl2로 처리하는 예민화 단계, PdCl2로 처리하는 활성화 단계를 생략하여 환경유해 물질과 고가의 귀금속 촉매제를 사용하지 않고, 각 단계 마다 필수공정으로서, 다이아몬드 표면에 잔존 물질을 제거하는 물 세정 공정을 추가적으로 생략하여 생산 비용을 크게 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 다중 금속층 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 다이아몬드 심재에 제 1 금속층을 도금 또는 코팅한 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 SEM 관측사진이다;
도 3는 본 발명의 일실시예에 따라 다이아몬드 심재에 제 1 금속층을 도금 또는 코팅한 후, 이어서 제 2 금속층을 도금한 다중 금속층 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 SEM 관측사진이다;
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 다이아몬드 심재로부터 순차적으로 저인 NiㆍP 합금층, 순수 Ni 금속층, 고인 NiㆍP 합금층으로 이루어진 다중 금속층 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 단면도이다.
후술하는 본 발명에 대한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 기술적 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다.
따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다.
또한, 본 발명에서는 비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
상술한 바와 같이, 종래에는 인조 다이아몬드 또는 CBN 분말 표면에 니켈 등 금속을 코팅한 복합 구조를 구현하여 고경도 소재 가공 공정을 수행하는 복잡한 과정 중 각 단계 과정에서 다이아몬드 입자의 손실이 발생되어 원가가 상승되고 도금 과정에서 전기전도도가 낮아 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 휠 또는 와이어에 부착하기 위한 전해 도금 공정에서 전착 속도를 높이는데 한계가 있었다.
이에 본 발명에서는 다이아몬드 심재; 상기 심재 표면에 형성된 적어도 2개의 금속 합금층;을 포함하고, 상기 금속 합금층 중 적어도 하나의 층은, 상기 다이아몬드 심재 전체 100 중량부에 대하여, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 망간(Mn), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 10 내지 80 중량부 및 인(P), 붕소 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 0.1 내지 20 중량부로 포함하는 다중 금속층 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 제공하여 전술한 문제의 해결을 모색하였다.
이를 통해 높은 내부식성과 높은 전기전도도를 동시에 구현하여 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 기지 소재에 부착하는 공구 제조 공정에서 전해도금의 전착속도를 높일 수 있는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 제공할 수 있다.
도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 금속층 다이아몬드ㆍ니켈 입자의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중 금속층 다이아몬드ㆍ니켈 입자는 다이아몬드 심재(10); 다이아몬드 심재(10)의 표면에 형성된 순수한 Ni 또는 인(P) 함량이 낮은 저인 NiㆍP 금속 합금층(20); 저인 NiㆍP 금속 합금층(20) 표면에 형성된 인(P) 함량이 높은 고인 NiㆍP 금속 합금층(30);을 포함하여 구성되어 있다.
여기서, 본 발명에 따르면, 상기 저인 NiㆍP 금속 합금층(20)의 니켈은 1 내지 50 중량부와 인(P)을 0.001 내지 5 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는 니켈은 20 내지 30 중량부와 인(P)을 0.01 내지 0.1 중량부로 포함할 수 있다. 이 때, 상기 니켈이 1 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 미도금 및 박리 문제가 있을 수 있고, 50 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 입자간 도금응집 문제가 있을 수 있으므로 상기의 범위가 적합하다.
또한, 상기 고인 NiㆍP 금속 합금층 (30)의 니켈은 5 내지 70 중량부와 인(P)을 0.1 내지 20 중량부로 포함할 수 있다. 바람직하게는 니켈은 30 내지 40 중량부와 인(P)을 7 내지 15 중량부로 포함할 수 있다. 이 때, 상기 니켈이 5 중량부 미만으로 포함되는 경우에는 미도금 및 박리 문제가 있을 수 있고, 70 중량부를 초과하여 포함되는 경우에는 입자간 도금응집 문제가 있을 수 있으므로 상기의 범위가 적합하다.
본 발명에 따르면, 상기 심재 분말은 상기에 명시된 다이아몬드 이외에 높은 경도를 가지는 질화붕소, 탄화규소, 탄화붕소, 알루미나, 질화규소, 탄화텅스텐, 지르코니아 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4에는 본 발명의 일실시예에 따른 다중 금속층 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 단면도가 모식적으로 도시되어 있다.
도 4를 참조하면, 다이아몬드 심재(10)로부터 저인 NiㆍP 합금층(20), 순수 Ni 금속층(50) 및 고인 NiㆍP 합금층(30)이 순차적으로 형성되어 있다는 점을 제외하고 전술한 구조와 동일하다.
한편, 본 발명에 따르면, 다이아몬드 심재 분말의 표면 세정 단계, 인 및 붕소 원소에서 선택된 적어도 하나가 함유된 니켈 금속 분말을 제조하는 단계, 제조된 상기 니켈 금속 분말을 이용하여 상기 다이아몬드 심재 분말 표면에 제 1 금속층을 형성시키는 단계 및 상기 제 1 금속층의 적어도 일면에 제 2 금속층을 형성시키는 단계를 포함하여 구성되어 있다.
본 발명의 다중 금속층을 가지는 다이아몬드 복합 구조체를 얻기 위해서는 상기 금속 성분을 균일하게 분포 시키고, 불필요한 성분을 포함하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 이 점을 고려하여 다이아몬드 분말의 각 입자를 상기 금속층을 피복하는 방법으로서는, CVD(Chemical Vapor Deposition)법, PVD(Physical Vapor Deposition)법 또는 용액 침전법을 사용할 수 있으나, 특별히 이에 한정되는 것이 아님은 물론이다.
또한, 본 발명의 다이아몬드 소결체에서는 다이아몬드 입자 표면에 피복되는 상기 금속층의 균일성이 다이아몬드 분말의 소결성과 소결체 강도 향상에 매우 중요하고, 또한 경제성이 우수한 방법이어야 한다는 것 등을 고려하면 무전해 도금법을 사용하는 것이 가장 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예(example)를 제시한다. 다만, 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 하기의 실험예에 의해 한정되는 것은 아니다.
[실시예]
<실시예 1>
다이아몬드 심재 20g을 순수 1L 기준으로 질산 10wt%, 염산 30wt%를 혼합해 제조한 희석된 왕수에 투입하여 1시간 교반 처리하여 다이아몬드 표면의 금속 불순물을 제거한다. 이후 다이아몬드 표면에 금속 이온 및 산성 성분이 잔존하지 않도록 물로 수회 충분히 세정하였다.
여기서, 다이아몬드 심재 분말을 왕수에 처리함으로서 다이아몬드 결정 표면에 여러 결함을 발생시키게 되는데, 이후 무전해도금 공정에서 나타나는 금속이온 환원반응에서 핵생성을 촉진하는 위치로서 역할을 하게 된다.
왕수 처리에 따른 다이아몬드 결정 표면의 결함들은 carbonyl, hydroxyl, carboxylic, aldehyde 및 epoxide, peroxy, brigdeㆍbonded oxygen ether group 등의 기능단을 포함하여 화학적 활성도를 높이게 된다.
상기에서 획득한 다이아몬드 전처리 분말을 순수 1L 기준으로 황산니켈 10wt%, 구연산 1wt%과 용해된 도금 수용액에 투입하고 60도 항온을 유지하면서 1시간 교반한다. 여기에 순수 1L 기준으로 하이드라진 10wt%, 차아인산염(NaH2PO2) 0.5wt%를 혼합하여 제조한 환원용액을 30분간 점적 형태로 공급하여 다이아몬드 표면에 순수 Ni 금속 또는 낮은 함량의 인(P) 원소가 함유된 저인 니켈 금속층을 무전해도금 공정으로 구현하였다.
상기와 같이 제조한 seed 금속층이 형성된 다이아몬드 도금 분말을, 순수 1L 기준으로 황산니켈 20wt%, 사과산 2wt%, 초산납 50ppm이 용해된 도금액에 투입하고 60도 항온을 유지하면서 1시간 교반 하였다. 이러한 슬러리 도금액에 순수 1L 기준으로 차아인산나트륨 40wt%가 용해된 환원액을 50분동안 점적 형태로 공급하여 높은 함량의 인(P) 원소가 함유된 니켈 금속층을 무전해도금 공정으로 구현한다. 이로부터 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 제조하였다.
여기서, 다이아몬드 표면에 도금된 저인 NiㆍP 금속 합금층은 이어지는 고인 NiㆍP 금속 합금층을 구현하는 무전해도금 공정에서 고인 NiㆍP 금속층을 형성하는데 필요한 씨드(Seed) 금속층으로서 역할하며, 제조된 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자가 높은 내부식성과 높은 전기전도성 특성을 동시에 갖도록 해준다.
<실시예 2>
다이아몬드 심재분말 20g을 희석 왕수에 처리한 후 세정하는 공정은 실시예 1과 동일하다.
상기에서 획득한 다이아몬드 전처리 분말을 순수 1L 기준으로 황산니켈 15wt%, 구연산 2wt%과 용해된 도금 수용액에 투입하고 65도 항온을 유지하면서 1시간 교반한다. 여기에 순수 1L 기준으로 DMAB(dimethylamine borane) 3wt%를 혼합하여 제조한 환원용액을 30분간 점적 형태로 공급하여 다이아몬드 표면에 순수 Ni 금속 또는 낮은 함량의 붕소(B) 원소가 함유된 니켈 금속층을 무전해도금 공정으로 구현하였다.
상기와 같이 제조한 seed 금속층이 형성된 다이아몬드 도금 분말을, 순수 1L 기준으로 황산니켈 25wt%, 사과산 1wt%, 초산납 150ppm이 용해된 도금액에 투입하고 65도 항온을 유지하면서 1시간 교반 하였다. 이러한 슬러리 도금액에 순수 1L 기준으로 차아인산나트륨 60wt%가 용해된 환원액을 60분동안 점적 형태로 공급하여 높은 함량의 인(P) 원소가 함유된 니켈 금속층을 무전해도금 공정으로 구현한다. 이로부터 다중 금속층을 가진 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 제조하였다.
[비교예]
다이아몬드 코어 입자에 니켈을 도금하는 기존 기술을 적용하여 도금분말을 제조한 것이다. 먼저 코어 입자로 사용할 다이아몬드 분말을 1wt% SnCl2 용액으로 예민화 처리한 후 0.1wt% PdCl2 용액으로 활성화 처리하였다.
순수 1L 기준으로 황산니켈염 0.6wt%, Na acetate 5wt%, 초산 0.5wt%를 혼합하여 황산니켈염 도금 수용액을 제조한 후 60도 항온을 유지한 상태에서 상기에서 활성화 처리한 다이이몬드 분말 20g을 투입하고 500rpm으로 교반하였다.
순수 1L 기준으로 차아인산염(NaH2PO2) 50wt%, 구연산(citric acid) 5wt%로 이루어진 환원용액을 제조한 후, 상기의 도금 수용액에 50분간 점적하여 다이아몬드 니켈 도금 분말을 획득하였다.
[실험예]
실시예 1 내지 실시예 2 및 비교예에서 제조된 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자 분말에 대하여 하기의 측정방법으로 내부식성, 전기전도도 및 공구 제조과정중 와이어 기지소재에 도금분말이 전해도금공정으로 부착되는 전착속도를 정량 또는 정성적으로 측정한 후에 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
1. 내부식성 측정
대략 80도 표준 Watt 용액에 도금분말 20g을 투입하여 담지한 후 지속적으로 교반시켜 pH4.0 수준의 강산용액내에서 다이아몬드 도금입자의 표면도금층이 부식되지 않고 유지되는 저항력을 시간으로 측정하였다. 여기서, 표준 Watt 용액은 순수 1L 기준으로 황산니켈 450g, 염화니켈 10g, 붕산 40g을 혼합하여 제조하였다.
2. 전기전도도
epoxy 고형분 20g, 톨루엔 50g을 혼합하여 제조한 슬러리에 다이아몬드 도금입자 20g을 투입하고 페이스트 믹서로 10분간 처리한 후 이를 PET 필름에 코팅, 건조, 경화시켜 측정하였다.
3. 전착속도
대략 pH4.5 수준의 니켈 전해도금조에 피아노 와이어를 담지하고 전극을 연결한 후 다이아몬드 도금입자 100g을 투입하고 교반시켜 다이아몬드 도금입자가 와이어에 전착되도록 한 상태에서 10wt% 무게증가가 나타나는 시간으로 측정하였다.
실시예 1 실시예 2 비교예
내부식성
(시간) 		49 48 48
표면저항{전기전도도역수(Ω/sqm)} 10 11 22
전착속도
(시간) 		4 3.5 6
상기 표 1에서 확인되는 바와 같이, 내부식성은 기존 기술에 의해 제조된 다이아몬드 도금분말과 유사하면서도 공구제조에 소요되는 공정시간과 밀접한 관계에 있는 전착속도는 30% 이상 크게 단축되는 결과를 얻었다. 이는 공구제조에 소요되는 비용을 크게 절감하는 효과를 가진다. 그리고 상기에 전술한 바와 같이 SnCl2, PdCl2 등의 고가의 환경유해성 화학물질을 사용하지 않고 각 처리단계 중간에 수행하는 세정과정을 생략하게 되므로 다이아몬드 미세입자의 손실을 줄여 총 25% 이상의 원가절감 효과를 가지게 된다.
따라서 본 발명을 통해, 다이아몬드 표면에 다중 금속층을 구현함으로서, 높은 내부식성과 높은 전기전도도를 동시에 제공함으로서 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 기지소재에 부착하는 공구 제조 공정에서 전해도금의 전착속도를 높이는 효과를 가진다는 것을 확인할 수 있었다.
또한, SnCl2로 처리하는 예민화 단계 및 PdCl2로 처리하는 활성화 단계를 생략하여 환경유해 물질과 고가의 귀금속 촉매제를 사용하지 않고, 각 단계마다 필수공정으로서, 다이아몬드 표면에 잔존 물질을 제거하는 물 세정 공정을 추가적으로 생략할 수 있는 높은 원가경쟁력을 제공하고 있다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.
10: 다이아몬드 심재 20: 저인 NiㆍP 금속 합금층
30: 고인 NiㆍP 금속 합금층 50: 순수 Ni 금속층

Claims (9)

  1. 다이아몬드 심재;
    상기 다이아몬드 심재 표면에 형성된 적어도 2개의 금속 합금층; 을 포함하고,
    상기 금속 합금층 중 적어도 하나의 층은 전체 100 중량부에 대하여, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 탄탈륨(Ta), 철(Fe), 코발트(Co), 구리(Cu), 은(Ag), 알루미늄(Al) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 10 내지 70 중량부 및 인(P), 붕소(B) 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 0.1 내지 20 중량부로 포함하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자에 있어서,
    상기 다이아몬드 심재 표면의 상부에 형성된 층은 전체 100 중량부에 대하여, 상기 니켈 1 내지 30 중량부 및 인(P)을 0.01 내지 5 중량부를 포함하는 저인 NiㆍP 금속 합금층으로 구성된 제 1 금속층; 및
    상기 제 1 금속층의 상부에 형성되는 층은 전체 100 중량부에 대하여, 니켈 10 내지 50 중량부 및 인(P)을 5 내지 20 중량부를 포함하는 고인 NiㆍP 금속 합금층으로 구성된 제 2 금속층; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 심재는 질화붕소, 탄화규소, 탄화붕소, 알루미나, 질화규소, 탄화텅스텐, 지르코니아 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 합금층은 3 nm 내지 3 ㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 복합 구조 입자는 직경이 1 내지 30 ㎛ 범위를 가지는 것을 특징으로 하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자.
  6. 제1항 및 제 3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자를 포함하여 제조되는 초경 공구.
  7. (a) 다이아몬드 심재 분말의 표면 세정 단계;
    (b) 인 및 붕소 원소에서 선택된 적어도 하나가 함유된 니켈 금속 분말을 제조하는 단계;
    (c)제조된 상기 니켈 금속 분말을 이용하여 상기 다이아몬드 심재 분말 표면에 제 1 금속층을 형성시키는 단계; 및
    (d) 상기 제 1 금속층의 상부에 제 2 금속층을 형성시키는 단계; 를 포함하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 제조방법에 있어서,
    상기 (c)단계의 제 1금속층은 전체 100 중량부에 대하여, 니켈 1 내지 30 중량부 및 인(P)을 0.01 내지 5 중량부로 포함하는 저인 NiㆍP 금속 합금층으로 구성된 제 1 금속층; 이며,
    상기 (d) 단계의 제2 금속층은 제 1금속층에 상부에 형성되며, 전체 100 중량부에 대하여, 니켈 10 내지 50 중량부 및 인(P)을 5 내지 20 중량부로 포함하는 고인 NiㆍP 금속 합금층으로 구성된 제 2 금속층;을 특징으로 하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 제조방법.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 단계 (c) 내지 단계 (d) 중 적어도 하나의 단계는 무전해도금 방법 또는 건식 코팅 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 다중 금속층을 포함하는 다이아몬드ㆍ니켈 복합 구조 입자의 제조방법.
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