KR102286383B1 - 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트 - Google Patents

코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트 Download PDF

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Abstract

본 발명은 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)로 구성된 합금분말의 본드재에 다이아몬드지석 혼합하여 가압소결한후 공냉하여 세그멘트로 제조되어 고가의 코발트를 사용하지않고 텅스텐을 이용하여 세그멘트를 고가비용을 소요하지 않고 제조하여서, 이 세그멘트에 내마모성 및 경도성과 절삭성 및 연마성을 높이고 세그멘트의 수명을 장기간 연장하도록 한 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트용 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트에 관한 것이다.

Description

코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트{Bond material for diamond segments without cobalt and its diamond segments}
본 발명은 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)로 구성된 합금분말의 본드재에 다이아몬드지석 혼합하여 가압소결한 후 공냉하여 세그멘트로 제조되어 고가의 코발트를 사용하지 않고 텅스텐을 이용하여 세그멘트를 고가비용을 들이지 않고 제조하여서, 이 세그멘트에 내마모성 및 경도성과 절삭성 및 연마성을 높이고 세그멘트의 수명을 장기간 연장하도록 한 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트에 관한 것이다.
주지하는 바와 같이, 다이아몬드공구는 천연 또는 공업용 다이아몬드를 소재로 제조되어, 세라믹, 석재, 금속 등 난삭재를 절단 및 연마하는 공구로, 건설, 석재, 자동차, 반도체 산업 등 다양한 산업에서 사용되고 있다.
이러한 다이아몬드공구는 회전하는 몸체인 샹크(shank)와, 다이아몬드 입자를 잡아주는 금속 본드로 구성된 세그멘트로 구성되어 있으며, 상기 세그멘트는 다이아몬드공구의 날 부분으로서 실제 부품을 절삭 및 연마하는 역할을 한다.
일반적인 다이아몬드 공구는 다이아몬드 입자와 코발트와 같은 금속 분말이 혼합된 금속본드를 일정비율로 혼합한 후, 일차적으로 고압에서 냉간 성형하여 세그멘트 성형체를 만든 후 이를 700 ~ 900℃ 온도에서 가압하여 세그멘트 소결체를 만든다. 그리고 샹크와 세그멘트 소결체를 붙이는 용접 공정과 다이아몬드를 돌출시키기 위한 드레싱 연마 공정, 기타 가공 및 도장 등의 여러 공정을 거쳐 다이아몬드공구가 제조된다.
그러나, 상기 다이아몬드 공구는 고가의 코발트를 이용한 금속 분말에 다이아몬드 입자로 세그멘트를 제조하여서, 이 세그멘트를 제조하는데 고가의 비용이 소모되어 이를 제작하는 제작자에 많은 경제적 부담을 증대시키는 많은 문제점이 있었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)로 구성된 합금분말의 본드재에 다이아몬드지석 혼합하여 가압소결한후 공냉하여 세그멘트로 제조되어 고가의 코발트를 사용하지 않고 텅스텐을 이용하여 고가비용을 소요하지 않고 세그멘트를 제조하여, 이 세그멘트에 내마모성 및 경도성과 절삭성 및 연마성을 높이고 세그멘트의 수명을 장기간 연장하도록 한 새로운 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트를 제공하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따른 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재는;
텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)의 조성을 갖는 합금분말로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합금분말 조성비는 상기 텅스텐(W) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 니켈(Ni) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 철(Fe) 20중량부 ~ 40중량부와, 상기 구리(Cu) 15중량부 ~ 45중량부와, 상기 브론즈(bronze) 30중량부 ~ 35중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트는; 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)의 조성을 갖는 합금분말에 다이아몬드지석 혼합하여 800℃ ~ 900℃ 가압소결한후 공냉하여 세그멘트(10)로 제조되는 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드를 첨가하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합금분말 조성비는 상기 텅스텐(W) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 니켈(Ni) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 철(Fe) 20중량부 ~ 40중량부와, 상기 구리(Cu) 15중량부 ~ 45중량부와, 상기 브론즈(bronze) 30중량부 ~ 35중량부와, 다이아몬드지석 15중량부 ~ 25중량부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이하일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 5:5구성비로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이상일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 6:5구성비로 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)로 구성된 합금분말의 본드재에 다이아몬드지석 혼합하여 가압소결한후 공냉하여 세그멘트로 제조되어 고가의 코발트를 사용하지 않고 텅스텐을 이용하여 세그멘트를 고가비용을 소요하지 않고 제조하여서, 이 세그멘트에 내마모성 및 경도성과 절삭성 및 연마성을 높이고 세그멘트의 수명을 장기간 연장하도록하여 종래의 경도성과 절삭성 및 연마성을 저하된 세그멘트를 장기간 사용하지 못하고 새로운 세그멘트를 구입하는 구입비용을 예방하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 다이아몬드 세그멘트를 나타낸 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 세그멘트의 다이아몬드입자와 그 입자의 후방에 형성된 합금분말지지층을 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명에 따른 다이아몬드입자가 세그멘트에 박혀 있는 것을 보인 톱날 실물사진으로
도3a는 본 발명의 세그멘트에 다이아몬드입자가 박혀 있는 것을 보인 톱날 실물사진
도 3b는 세그멘트에 다이아몬드입자가 박혀 있는 것을 보인 세그멘트 실물사진
도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드입자가 세그멘트에서 빠진 것을 보인 톱날 실물사진으로
도 4a는 본 발명의 세그멘트에서 다이아몬드입자가 빠진 것을 보인 톱날 실물사진
도 4b는 세그멘트에 다이아몬드입자가 빠진 것을 보인 세그멘트 실물사진
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.
본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 안전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 다이아몬드 세그멘트를 나타낸 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 세그멘트의 다이아몬드입자와 그 입자의 후방에 형성된 합금분말지지층을 나타낸 개략도이다.
본 발명에 따른 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트용 본드재 및 그 다이아몬드 세그멘트는 도 1 및 도 2에 도시된 것을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트용 본드재는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)의 조성을 갖는 합금분말로 구성된다.
이러한 상기 합금분말의 조성비는 상기 텅스텐(W) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 니켈(Ni) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 철(Fe) 20중량부 ~ 40중량부와, 상기 구리(Cu) 15중량부 ~ 45중량부와, 상기 브론즈(bronze) 30중량부 ~ 35중량부로 구성된다.
또한, 상기 텅스텐(w)은 1.5중량부 ~ 10중량부로 구성된다.
상기와 같은 구성비로 상기 합금분말을 이루는 고유의 구성비를 갖는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 다아아몬드지석을 혼합하여 소결성형하여 세그멘트(10)로 제조되어 세그멘트(10)의 경도성과 절삭성을 높이고 세그멘트(10)의 수명을 최대화하여 사용할 수 있다.
이러한 상기 텅스텐(w)은 회중석이라고 불리는 광석을 1700년대에는 텅스텐이라고 불렀다.
무거운 돌이라는 스웨덴 말에서 유래했다. 녹는점이 높으며, 고온에서 기계적 강도가 우수하고 합금으로서의 특성이 좋아서 백열전구의 필라멘트, 용접용 전극, 전기 접점, 고속도강이나 내열내식강 등의 합금 원소로 사용된다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 텅스텐(w)의 효과를 최대화하기 위해 텅스텐(w)분말을 사용함에 있어서 상기 텅스텐의 중량비를 1.5중량부 ~ 10중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 1.5중량부 이하를 사용하면 텅스텐(w)과 함께 합금분말을 이루는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결온도가 낮아지고, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 수명은 짧아지고 절삭성이 떨어져서 상기 텅스텐(w)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 10중량부이상 사용시에는 텅스텐(w)과 함께 합금분말을 이루는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결온도가 높아지고, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트의 수명은 길어지고, 세그멘트(10)의 경도성은 높아지나 절삭성이 떨어져서 상기 텅스텐(w)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
따라서 본 발명에서는 종래 다이아몬드공구의 세그멘트(10)로 제조시 사용되는 고가의 코발트(W)를 전혀 사용하지 않고, 상기 코발트(W)를 대신하여 고가가 아닌 상기 텅스텐(W)으로 상기 합금분말의 구성으로서 상기 다이아몬드지석에 혼합되어 다이아몬드공구의 세그멘트(10)로 제조되어서 이 세그멘트의 제조비용을 현저하게 낮추어서 세그멘트의 제작비가 작게 들어 세그멘트(10)의 제조비에 대한 경제적효율을 높이게 하여준다.
그리고 상기 니켈(Ni)은 1.5중량부 ~ 10중량부로 구성된다.
상기와 같은 구성비로 상기 합금분말을 이루는 고유의 구성비를 갖는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 다아아몬드지석을 혼합하여 소결성형하여 세그멘트(10)로 제조되어 세그멘트(10)의 경도성과 절삭성을 높이고 세그멘트의 수명을 최대화하여 사용할 수 있다.
이러한, 상기 니켈(Ni)은 주기율표 10족 4주기 철족에 속하는 전이금속원소로 원소기호 Ni, 원자번호 28, 원자량 58.70g/mol , 녹는점 1455℃, 끓는점 2732℃, 밀도는 8.9 g/cm3이다. 은백색의 강한 광택이 있는 금속이다. 공기 중에서 변하지 않고 산화 반응을 일으키지 않아 도금이나 합금 등을 통해 동전의 재료로 사용된다
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 니켈(Ni)의 효과를 최대화하기 위해 니켈(Ni)분말을 사용함에 있어서 상기 니켈(Ni)의 중량비를 1.5중량부 ~ 10중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 1.5중량부 이하를 사용하면 니켈(Ni)과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결시 소결온도가 낮아지고 상호간의 재료들이 서로 결합이 안 되며, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트(10)의 절삭은 개선되나 그 수명은 짧아져 상기 니켈(Ni)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 니켈(Ni)을 10중량부이상 사용시에는 텅스텐과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결온도가 높아지고, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 수명은 길어지고, 마모성 및 경도성은 높아지나 절삭성이 떨어져서 상기 니켈(Ni)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
또한, 상기 철(Fe)은 20중량부 ~ 40중량부로 구성된다.
이러한 상기 철(Fe)은 주기율표 8족 4주기에 속하는 철족원소로 원소기호 Fe, 원자량 55.845g/mol, 녹는점 1538℃, 끓는점 2862℃, 밀도 7.874g/cm3 이다. 철은 순수한 금속의 상태로 산출되는 일은 극히 드물며 수백 개의 광물에서 다른 원소와 결합된 상태로 발견되며 α, γ, δ의 동소체가 존재한다. 우리 인체에는 평균적으로 약 4.5g(약 0.004％)의 철이 들어 있다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 철(Fe)의 효과를 최대화하기 위해 철(Fe)의 분말을 사용함에 있어서 상기 철(Fe)의 중량비를 20중량부 ~ 40중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 20중량부 이하를 사용하면 철(Fe)과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트의 수명은 연장되나 절삭력이 떨어져 상기 철(Fe)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 40중량부이상 사용시에는 텅스텐과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 절삭력은 높아지나 수명이 짧아져 상기 철(Fe)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
그리고 상기 구리(Cu)는 15중량부 ~ 45중량부로 구성된다.
이러한 상기 구리(Cu)는 원자번호 29번 원소인 구리는 한자어로 銅(동)이다. 동(銅)이 들어간 말이 여럿 있는데, 이는 구리가 그만큼 다양한 용도로 유용하게 사용됨을 나타낸다. 예로, 청동(靑銅), 황동(黃銅), 백동(白銅)이 있는데, 우리말로 고쳐 부르면 푸른 구리, 누런 구리, 흰 구리가 된다. 이들은 각각 주석, 아연, 니켈이 들어간 구리의 합금인데 띠는 색깔에 따라 붙여진 이름이다. 우리는 또한 ‘구리로 만든 돈’이란 뜻의 동전(銅錢)이란 말을 사용하는데, 이는 주화가 주로 구리의 합금으로 만들어지기 때문에 붙여진 말이다. 구리는 전성과 연성이 좋으며, 무르기는 하나 다른 원소를 첨가하면 단단해진다. 인류는 구리와 이의 합금인 청동을 사용함으로써, 석기 시대에서 청동기 시대라는 새로운 문명 시대를 개척하였으니, 구리는 고대 시대에 인류의 문명 발달에 크게 기여한 매우 중요한 금속이다. 구리는 현대 사회에서도 여러 용도로 중요하게 사용되는데, 우리와 친숙한 구리 제품의 예로는 전선, 난방용 배관, 자동차 라디에이터, 지붕 재료, 조리 기구, 주화(鑄貨, 동전) 등이 있다. 구리는 항균 작용이 있으며, 인체 독성은 거의 없다. 고등식물과 동물에게는 필수 영양소로, 예를 들어, 새우, 게, 오징어, 소라, 전복 등의 혈액에서는 철 대신에 구리가 포함된 화합물이 산소 운반에 관여하고 따라서 이들의 혈액은 푸른색을 띤다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 구리(Cu)의 효과를 최대화하기 위해 구리(Cu)의 분말을 사용함에 있어서 상기 구리(Cu)의 중량비를 15중량부 ~ 45중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 15중량부 이하를 사용하면 철(Fe)과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트(10)의 절삭력은 높아지나 경도성은 낮아지고 그 수명은 짧아져 상기 철(Fe)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 40중량부이상 사용시에는 과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 수명은 길어지나 절삭성이 떨어져서 상기 구리(Cu)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
또한, 상기 브론즈(bronze)는 30중량부 ~ 35중량부로 구성된다.
이러한 상기 브론즈(bronse)는 구리합금 중에서 가장 오래전부터 사용되어 왔던 구리-주석계의 합금이다. 어느 양까지는 주석이 구리의 결정격자 속에 균일하게 녹아 있는 고용체로 되어 있다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 브론즈(bronse)의 효과를 최대화하기 위해 브론즈(bronse)의 분말을 사용함에 있어서 상기 브론즈(bronse)의 중량비를 30중량부 ~ 35중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 30중량부 이하를 사용하면 브론즈(bronse)와 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 철(Fe)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트(10)의 절삭력은 높아지나 경도성은 낮아져서 그 수명은 짧아져 상기 브론즈(bronse)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 35중량부이상 사용시에는 과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 철(Fe)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 수명은 길어지나 절삭성이 떨어져서 상기 브론즈(bronse)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
본 발명에 따른 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)의 조성을 갖는 합금분말에 다이아몬드지석 혼합하여 800℃ ~ 900℃ 가압소결한후 공냉하여 세그멘트(10)로 제조되어 구성된다.
이러한 상기 합금분말 조성비는 상기 텅스텐(W) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 니켈(Ni) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 철(Fe) 20중량부 ~ 40중량부와, 상기 구리(Cu) 15중량부 ~ 45중량부와, 상기 브론즈(bronze) 30중량부 ~ 35중량부와, 다이아몬드지석 15중량부 ~ 25중량부로 구성된다.
또한, 상기 텅스텐(w)은 1.5중량부 ~ 10중량부로 구성된다.
상기와 같은 구성비로 상기 합금분말을 이루는 고유의 구성비를 갖는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 다아아몬드지석을 혼합하여 소결성형하여 세그멘트(10)로 제조되어 세그멘트(10)의 경도성과 절삭성을 높이고 세그멘트(10)의 수명을 최대화하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 텅스텐(w)의 효과를 최대화하기 위해 텅스텐(w)분말을 사용함에 있어서 상기 텅스텐의 중량비를 1.5중량부 ~ 10중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 1.5중량부 이하를 사용하면 텅스텐(w)과 함께 합금분말을 이루는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결온도가 낮아지고, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트를 제조시 수명은 짧아지고 절삭성이 떨어져서 상기 텅스텐(w)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 10중량부이상 사용시에는 텅스텐(w)과 함께 합금분말을 이루는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결온도가 높아지고, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트(10)의 수명은 길어지고, 세그멘트의 경도성은 높아지나 절삭성이 떨어져서 상기 텅스텐(w)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
따라서 본 발명에서는 종래 다이아몬드공구의 세그멘트로 제조시 사용되는 고가의 코발트(W)를 전혀 사용하지 않고, 상기 코발트(W)를 대신하여 고가가 아닌 상기 텅스텐(W)으로 상기 합금분말의 구성으로서 상기 다이아몬드지석에 혼합되어 다이아몬드공구의 세그멘트로 제조되어서 이 세그멘트(10)의 제조비용을 현저하게 낮추어서 세그멘트(10)의 제작비가 작게 들어 세그멘트(10)의 제조비에 대한 경제적효율을 높이게 하여준다.
그리고 상기 니켈(Ni)은 1.5중량부 ~ 10중량부로 구성된다.
상기와 같은 구성비로 상기 합금분말을 이루는 고유의 구성비를 갖는 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 다아아몬드지석을 혼합하여 소결성형하여 세그멘트로 제조되어 세그멘트의 경도성과 절삭성을 높이고 세그멘트의 수명을 최대화하여 사용할 수 있다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 니켈(Ni)의 효과를 최대화하기 위해 니켈(Ni)분말을 사용함에 있어서 상기 니켈(Ni)의 중량비를 1.5중량부 ~ 10중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 1.5중량부 이하를 사용하면 니켈(Ni)과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결시 소결온도가 낮아지고 상호간의 재료들이 서로 결합이 안 되며, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트를 제조시 세그멘트의 절삭은 개선되나 그 수명은 짧아져 상기 니켈(Ni)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 10중량부이상 사용시에는 텅스텐과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)와 합금되는 소결온도가 높아지고, 이와 같은 합금분말에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 수명은 길어지고, 마모성 및 경도성은 높아지나 절삭성이 떨어져서 상기 니켈(Ni)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
또한, 상기 철(Fe)은 20중량부 ~ 40중량부로 구성된다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 철(Fe)의 효과를 최대화하기 위해 철(Fe)의 분말을 사용함에 있어서 상기 철(Fe)의 중량비를 20중량부 ~ 40중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 20중량부 이하를 사용하면 철(Fe)과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트를 제조시 세그멘트의 수명은 연장되나 절삭력이 떨어져 상기 철(Fe)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 40중량부이상 사용시에는 텅스텐과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 절삭력은 높아지나 수명은 길이가 짧아져 상기 철(Fe)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
그리고 상기 구리(Cu)는 15중량부 ~ 45중량부로 구성된다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 구리(Cu)의 효과를 최대화하기 위해 구리(Cu)의 분말을 사용함에 있어서 상기 구리(Cu)의 중량비를 15중량부 ~ 45중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 15중량부 이하를 사용하면 철(Fe)과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트(10)의 절삭력은 높아지나 경도성은 낮아지고 그 수명은 짧아져 상기 철(Fe)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 40중량부이상 사용시에는 과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 브론즈(bronze)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 수명은 길어지나 절삭성이 떨어져서 상기 구리(Cu)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
또한, 상기 브론즈(bronze)는 30중량부 ~ 35중량부로 구성된다.
이러한 상기 브론즈(bronse)는 구리-주석계의 합금으로 주석이 구리의 결정격자 속에 균일하게 녹아 있는 고용체로 되어 있는 합금이다.
본 발명에서는 상기 합금분말의 구성인 상기 브론즈(bronse)의 효과를 최대화하기 위해 브론즈(bronse)의 분말을 사용함에 있어서 상기 브론즈(bronse)의 중량비를 30중량부 ~ 35중량부로 사용하는 것이 바람직하며, 약 30중량부 이하를 사용하면 브론즈(bronse)와 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 철(Fe)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 세그멘트(10)의 절삭력은 높아지나 경도성은 낮아져서 그 수명은 짧아져 상기 브론즈(bronse)의 특유의 적정효과를 보기 어렵고 약 35중량부이상 사용시에는 과 함께 합금분말을 이루는 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 구리(Cu)와, 철(Fe)에 다이아몬드지석을 혼합하여 세그멘트(10)를 제조시 수명은 길어지나 절삭성이 떨어져서 상기 브론즈(bronse)의 특유의 적정효과를 보기 어려워 상기 합금분말을 이루는 재료 상호간의 적정량을 초과할 뿐더러 경제적 부담이 크다.
한편, 상기 합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이하일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 5:5구성비로 구성된다.
또한, 상기 합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이상일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 6:5구성비로 구성된다.
상기와 같이, 상기 합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이하일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 5:5구성비로 구성되고, 상기 합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이상일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 6:5구성비로 구성되는 것은,
상기 구리(Cu)의 함량을 30중량부의 이상 또는 이하로 상기 합금분말의 구성으로 하여 굵은 다이아몬드지석 또는 작은 다이아몬드지석을 상기와 같이 5:5, 6:5의 혼합비로 하여 세그멘트(10)를 제조하여 절삭력이 우수하고 경도성이 높고, 장기간 사용에 대한 피로도를 극복하여서 장기간 사용할 수 있게 하기 위함이다.
한편, 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 다이아몬드공구(10)의 상기 샹크(20)에 고정설치되고, 본드재인 상기 합금분말(10a)과 다이아몬드입자(30)들이 혼합되어 성형소결되어 형성된 상기 세그멘트(10)가 절삭 또는 연마가공을 장기간 사용되어 지면, 상기 세그멘트(10)의 상부에 다이이몬드입자(30)들이 다수개로 노출되고, 상기 다이아몬드입자(30)의 전진방향의 반대방향인 상기 다이아몬드입자(30)의 후방부에 본드재인 합금분말지지층(40)이 상기 세그멘트(10)의 상부면에 형성되어 구성된다.
이러한 상기 합금분말지지층(40)이 상기 다이아몬드입자(30)가 전진하는 후방지지하여 절삭 또는 연마하도록 하고 상기 다이아몬드입자(30)가 절삭 또는 연마시 상기 합금분말지지층(40)에 의해 상기 세그멘트(10)에서 이탈되지 않고, 상기 다이아몬드입자(30)들로 절삭 또는 연마를 보다 안정적으로 하여서, 상기 세그멘트(10)의 수명을 연장하고 경도성 및 내마모성을 갖도록 구성된다.
또한, 상기 다이아몬드입자(30)들이 상기 세그멘트(10)의 상부면에 상기 합금분말지지층(40)으로 인해 이탈되지 않고 상기 세그멘트(10)에 상기 다이아몬드입자(30)들이 안정적으로 고착되어서 상기 세그멘트(10)에 대한 절삭력 및 연마력을 우수하게 하여준다.
상술하는 본 발명은 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)로 구성된 합금분말의 본드재에 다이아몬드지석 혼합하여 가압소결한후 공냉하여 세그멘트로 제조되어 고가의 코발트를 사용하지 않고 텅스텐을 이용하여 세그멘트를 고가비용을 소요하지 않고 제조하여서, 이 세그멘트에 내마모성 및 경도성과 절삭성 및 연마성을 높이고 세그멘트의 수명을 장기간 연장하기 위함이다.
이상에서 설명된 본 발명에 따른 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 세그멘트 10a : 합금분말
20 : 샹크 30 : 다이아몬드입자
40 : 합금분말지지층 100 : 다이아몬드 공구

Claims (6)

  1. 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)의 조성을 갖는 합금분말로 구성되는 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재에 있어서,
    합금분말 조성비는 상기 텅스텐(W) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 니켈(Ni) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 철(Fe) 20중량부 ~ 40중량부와, 상기 구리(Cu) 15중량부 ~ 45중량부와, 상기 브론즈(bronze) 30중량부 ~ 35중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 코발트를 사용하지 않는 다이아몬드 세그멘트를 이용한 본드재.
  2. 삭제
  3. 텅스텐(W)과, 니켈(Ni)과, 철(Fe)과, 구리(Cu)와, 브론즈(bronze)의 조성을 갖는 합금분말에 다이아몬드지석 혼합하여 800℃ ~ 900℃ 가압소결한후 공냉하여 세그멘트(10)로 제조되는 코발트를 사용하지 않고 제조된 다이아몬드 세그멘트에 있어서,
    합금분말 조성비는 상기 텅스텐(W) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 니켈(Ni) 1.5중량부 ~ 10중량부와, 상기 철(Fe) 20중량부 ~ 40중량부와, 상기 구리(Cu) 15중량부 ~ 45중량부와, 상기 브론즈(bronze) 30중량부 ~ 35중량부와, 다이아몬드지석 15중량부 ~ 25중량부로 구성되는 것을 특징으로 하는 코발트를 사용하지 않고 제조된 다이아몬드 세그멘트.
  4. 삭제
  5. 제 3항에 있어서,
    합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이하일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 5:5구성비로 구성되는 것을 특징으로 하는 코발트를 사용하지 않고 제조된 다이아몬드 세그멘트.
  6. 제 3항에 있어서,
    합금분말인 상기 구리(Cu)가 30중량부 이상일 경우 굵은 상기 다이아몬드지석과 작은 상기 다이아몬드지석을 6:5구성비로 구성되는 것을 특징으로 하는 코발트를 사용하지 않고 제조된 다이아몬드 세그멘트.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013536764A (ja) * 2010-09-03 2013-09-26 サンーゴバン アブレイシブズ，インコーポレイティド 結合研磨物品および形成方法
JP2020511317A (ja) * 2017-02-28 2020-04-16 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー メタルボンド研磨物品及びメタルボンド研磨物品の製造方法

Patent Citations (2)

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