KR102431093B1 - 초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법 - Google Patents

초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고비중, 고경도, 높은 내마모성을 가지면서 0.5mm 이하 사이즈인 분쇄 분산용 초경합금 비드의 생산율을 높일 수 있도록, 텅스텐 카바이드 86~94 wt%; 코발트 4~12 wt%; 전체 100 wt%가 되도록, 크롬 카바이드를 포함하는 입자성장억제제;를 포함하는 초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법에 관한 것이다.

Description

초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법{Composition of raw materials for cemented carbide bead, and Manufacturing method of cemented carbide bead}
본 발명은 초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법에 관한 것으로서, 특히 고비중, 고경도, 높은 내마모성을 가지면서 0.5mm 이하 사이즈인 분쇄 분산용 초경합금 비드를 생산할 수 있는 초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 10~1,000nm인 입자를 얻기 위해서는, 고에너지 밀링이 필요하며, 고에너지 밀링에 필요한 분쇄 분산용 비드의 크기 역시 0.03~0.5mm 크기로 극소화되고 있다. 또한, 고에너지 밀링에 있어 적정 효율을 달성하기 위해서는 분쇄 분산용 비드의 밀도가 높아야만 목표 입자 사이즈를 획득할 수 있을 뿐만 아니라, 단위 시간당 분쇄 분산의 효율을 극대화시킬 수 있다.
현재 분쇄 분산용 비드로 가장 널리 사용되고 있는 지르코니아 비드는, 6.0g/cm 이상의 고밀도를 가지나, 0.03~0.5mm와 같이 분쇄 분산용 비드의 사이즈가 극소화됨에 따라 고에너지 밀링 과정에서 충돌에너지가 저하되고, 이로 인해 최적의 분쇄 분산 효율을 달성하기 어려운 실정이다.
따라서, 기존 비드 재료(지르코니아 등) 보다 밀도와 경도가 높아 고경도 물질의 분쇄 분산에 적합한 초경합금 비드가 등장하였다. 이러한 초경합금 비드는 통상 원재료의 혼합 및 분쇄 분산, 분말 건조, 프레스 성형, 진공 가압 소결, 연마, 선별을 순차적으로 거쳐 제조된다. 이와 같은 방법으로 0.5mm이하 사이즈인 초경합금 비드를 제조시, 목표 사이즈 생산율이 60~70% 밖에 되지 않는다는 문제가 있다.
대한민국 등록특허 제10-2093031호 '초경합금 비드 제조장치'
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 고비중, 고경도, 높은 내마모성을 가지면서 0.5mm 이하 사이즈인 분쇄 분산용 초경합금 비드의 생산율을 높일 수 있는 초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법을 제공함에 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물은, 텅스텐 카바이드 86~94 wt%; 코발트 4~12 wt%; 전체 100 wt%가 되도록, 크롬 카바이드를 포함하는 입자성장억제제;를 포함한다.
또한, 상기 입자성장억제제는, 크롬 카바이드를 0.5~1.2 wt% 포함하며, 나머지가 니오븀 카바이드(NbC), 탄탈륨 카바이드(TaC), 바나듐 카바이드(VC) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법은, 상기 초경합금 비드용 원재료 조성물을 혼합하여 원재료 혼합물을 형성하는 제1 단계; 상기 원재료 혼합물을 분쇄 및 분산하고 고형분 함량이 50~65%인 1차 슬러리를 형성하는 제2 단계; 상기 1차 슬러리에 대하여, 상기 1차 슬러리의 고형분 함량 대비 1.0~1.8%의 함량을 가지는 이온치환 바인더를 첨가하여 2차 슬러리를 형성하는 제3 단계; 상기 2차 슬러리에 대하여 전하 또는 정전기를 이용한 드랍(drop) 방식의 이온치환반응을 하여 구형화 및 고형화된 비드를 형성하는 제4 단계; 상기 비드를 수세(水洗)하고 열풍 건조하는 제5 단계; 건조된 비드를 진공 소결하여 비드 내부의 칼슘 성분을 제거하고, 가압 소결하여 비드를 치밀화 시키는 제6 단계; 상기 비드를 연마재와 함께 연마용기에 투입하고 연마하여 표면에 형성된 코발트 성분을 제거하는 제7 단계; 일정 수준 이상의 구형도를 가지는 비드를 선별하는 제8 단계;를 포함한다.
또한, 상기 제4 단계는, 니들블럭에 형성된 니들을 통해 반응용액이 수용된 1차 반응수조로 비드가 낙하되는 제4-1 단계; 상기 1차 반응수조로 낙하된 비드 및 반응용액이 1차 반응수조의 하부에 구비된 밸브를 통해 1차 반응수조의 하측에 위치한 2차 반응수조를 향해 이동되는 제4-2 단계; 상기 밸브와 연결된 배관을 통해 토출된 비드 및 반응용액이 상기 밸브와 2차 반응수조 사이에 구비된 절연장치를 지나 2차 반응수조로 낙하되는 제4-3 단계; 상기 2차 반응수조로 낙하된 반응용액이 상기 1차 반응수조보다 높게 위치된 3차 용액수조로 낙하되고, 3차 용액수조에 수용된 반응용액이 상기 1차 반응수조로 재공급되는 제4-4 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제5 단계는, 1차 건조통의 중앙에 구비되고 통공이 형성된 건조판에 수세된 비드를 놓고, 1차 건조통의 하부로 50~90℃인 열풍이 유입시켜 상부로 열이 전달되도록 하며, 비드의 건조에 따라 발생된 수증기가 외부로 강제 배출되도록 하여, 비드를 1차 건조하는 제5-1 단계; 외통과 상기 외통 내에 회전가능하게 구비되고 1차 건조된 비드가 수용되는 내통을 포함하는 2차 건조통을 이용하되, 외통으로 100~120℃인 열풍을 유입시켜 내통으로 전달되도록 하여, 비드를 2차 건조하는 제5-2 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 고비중, 고경도, 높은 내마모성을 가지면서 0.5mm 이하 사이즈인 분쇄 분산용 초경합금 비드의 생산율이 90% 이상 나오는바, 생산성과 상업성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법을 보여주는 흐름도,
도 2는 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법의 구형화 및 고형화된 비드 형성 단계에서 사용되는 1차 반응수조 및 2차 반응수조의 구조를 보여주는 개략도,
도 3은 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법의 구형화 및 고형화된 비드 형성 단계에서 사용되는 1차 반응수조 및 3차 용액수조의 구조를 보여주는 개략도,
도 4는 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법의 열풍 건조 단계에서 사용되는 1차 건조통의 구조를 보여주는 개략도,
도 5는 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법의 열풍 건조 단계에서 사용되는 2차 건조통의 구조를 보여주는 개략도,
도 6은 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법의 비드 선별 단계에서 사용되는 진동 구형선별기의 구조를 보여주는 개략도.
본 발명에서는 고비중, 고경도, 높은 내마모성을 가지면서 0.5mm 이하 사이즈인 분쇄 분산용 초경합금 비드의 생산율을 높일 수 있도록, 텅스텐 카바이드 86~94 wt%; 코발트 4~12 wt%; 전체 100 wt%가 되도록, 크롬 카바이드를 포함하는 입자성장억제제;를 포함하는 초경합금 비드용 원재료 조성물을 제안한다.
또한, 상기 초경합금 비드용 원재료 조성물을 혼합하여 원재료 혼합물을 형성하는 제1 단계; 상기 원재료 혼합물을 분쇄 및 분산하고 고형분 함량이 50~65%인 1차 슬러리를 형성하는 제2 단계; 상기 1차 슬러리에 대하여, 상기 1차 슬러리의 고형분 함량 대비 1.0~1.8%의 함량을 가지는 이온치환 바인더를 첨가하여 2차 슬러리를 형성하는 제3 단계; 상기 2차 슬러리에 대하여 전하 또는 정전기를 이용한 드랍(drop) 방식의 이온치환반응을 하여 구형화 및 고형화된 비드를 형성하는 제4 단계; 상기 비드를 수세(水洗)하고 열풍 건조하는 제5 단계; 건조된 비드를 진공 소결하여 비드 내부의 칼슘 성분을 제거하고, 가압 소결하여 비드를 치밀화 시키는 제6 단계; 상기 비드를 연마재와 함께 연마용기에 투입하고 연마하여 표면에 형성된 코발트 성분을 제거하는 제7 단계; 일정 수준 이상의 구형도를 가지는 비드를 선별하는 제8 단계;를 포함하는 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법을 제안한다.
본 발명의 권리범위는 이하에서 설명하는 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 기술분야의 통상적인 지식을 가진자에 의하여 다양하게 변형 실시될 수 있다.
이하, 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물 및 이를 이용한 초경합금 비드 제조방법은 첨부된 도 1 내지 도 6을 참고로 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명인 초경합금 비드용 원재료 조성물은, 텅스텐 카바이드(WC), 코발트(Co) 및 입자성장억제제를 포함하며, 구체적으로, 텅스텐 카바이드 86~94 wt%, 코발트 4~12 wt%, 전체 100 wt%가 되도록, 크롬 카바이드(
Figure 112021113174420-pat00001
)를 포함하는 입자성장억제제를 포함한다. 입자성장억제제는, 보다 자세하게, 크롬 카바이드를 0.5~1.2 wt% 포함하며, 나머지가 니오븀 카바이드(NbC), 탄탈륨 카바이드(TaC), 바나듐 카바이드(VC) 중 적어도 하나로 구성될 수 있다.
상술한 바와 같은 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 원재료 혼합물 형성 단계(S10), 1차 슬러리 형성 단계(S20), 2차 슬러리 형성 단계(S30), 구형화 및 고형화된 비드 형성 단계(S40), 수세 및 열풍 건조 단계(S50), 진공 소결 및 가압 소결 단계(S60), 비드 연마 단계(S70), 비드 선별 단계(S80)를 포함한다.
원재료 혼합물 형성 단계(S10)는, 텅스텐 카바이드 86~94 wt%, 코발트 4~12 wt%, 전체 100 wt%가 되도록, 크롬 카바이드(
Figure 112021113174420-pat00002
)를 포함하는 입자성장억제제를 혼합하여 원재료 혼합물을 형성한다.
1차 슬러리 형성 단계(S20)는, 상기 원재료 혼합물을 분쇄 및 분산 설비에 투입하여, 약 12~72시간 동안 분쇄 및 분산한다. 이때, 입자 사이즈는 평균입도가 0.5~1.0㎛이고, 최대 입자 크기(Max Particle size)가 2.0㎛ 이하가 되도록 원재료 혼합물을 분쇄 및 분산함이 바람직하다. 분쇄 및 분산된 원재료 혼합물을 교반하여 고형분 함량이 50~65%인 1차 슬러리를 형성한다. 이는 적정 점도 및 효율적인 드랍(drop) 조건을 완성하기 위함이다.
2차 슬러리 형성 단계(S30)는, 1차 슬러리에 대하여, 1차 슬러리의 고형분 함량 대비 1.0~1.8%의 함량을 가지는 이온치환 바인더를 첨가하여 교반함으로써, 2차 슬러리를 형성한다. 이때, 이온치환 바인더는 최소 12시간 이상 교반하여 100㎛ 메쉬 필터(mesh filter)를 전량 통과되도록 함이 바람직하다. 이는 추후 드랍 방식의 성형시, 액주의 늘어짐 현상이 발생되거나 타원형으로 드랍되는 것을 방지하고, 건조시 비중에 의해 비드 간의 짓눌림 현상이 일어나는 것을 방지하기 위함이다.
슬러리 내 기포는 밀도(Density), 경도(Hardness), 마모율(Wear Rate), 압축 강도(Compression Strength) 등 초경합금의 물성을 결정하는 중요 요소이다. 따라서, 기포가 제거된 2차 슬러리를 형성하기 위하여, 진공탱크 내에 2차 슬러리를 주입한 후 진공도(Ultimate Vaccum) 5×
Figure 112021113174420-pat00003
Torr인 상태로, 2~3시간 동안 교반한다. 이때, 교반 속도는, 2차 슬러리 내에 함유된 기초가 충분히 부상될 수 있도록 5~15rpm 을 이루도록 함이 바람직하다.
구형화 및 고형화된 비드 형성 단계(S40)는, 2차 슬러리에 대하여 전하 또는 정전기를 이용한 드랍(drop) 방식의 이온치환반응을 하여 구형화 및 고형화된 비드를 형성한다. 이때, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같은, 니들블럭(110), 1차 반응수조(120), 절연장치(130), 2차 반응수조(140), 3차 용액수조(150)가 이용될 수 있다.
(S40) 단계에서 대하여 구체적으로 살펴보면, 먼저 니들블럭(110)에 형성된 니들(Needle)을 통해 반응용액이 수용된 1차 반응수조(120)로 비드가 낙하(드랍)될 수 있다(S41). 이때, 니들블럭(110)에 형성된 니들의 내경은, 초경합금 비드의 목표 사이즈별로 달라질 수 있다. 일 예로, 목표 사이즈가 0.2mm이면 0.1mm 내경인 니들을 사용하고, 목표 사이즈가 0.3mm이면 0.2mm 내경인 니들을 사용하며, 목표 사이즈가 0.5mm이면 0.3mm 내경인 니들을 사용할 수 있다. 또한, 니들의 상부는 2차 슬러리가 채워지는 것을 확인하기 위하여 반투명 재질로 형성됨이 바람직하며, 니들을 구성하는 SUS튜브가 40~60mm의 길이를 가지는 일자 형태임이 바람직하다. 그리고 SUS튜브의 끝단이 건조되는 것을 방지하기 위하여, WD40과 같은 스프레이 분사형 윤활유를 분사함이 바람직하다.
1차 반응수조(120)로 낙하되는 2차 슬러리가 니들의 끝단에서 구형인 비드를 형성한 후 낙하될 수 있도록, 니들블럭(110)에는 양전하가 공급되고 1차 반응수조(120)에는 음전하가 공급될 수 있다. 이때, 양전하와 음전하의 세기는, 초경합금 비드의 목표 사이즈별로 달라질 수 있다. 일 예로, 목표 사이즈가 0.2mm이면, 양전하와 음전하의 세기가 18~22Kv이고, 목표 사이즈가 0.3mm이면, 양전하와 음전하의 세기가 18~20Kv이며, 목표 사이즈가 0.5mm이면, 양전하와 음전하의 세기가 16~18Kv일 수 있다.
그리고 니들의 끝단과 반응용액 간의 거리는 40~60mm가 되도록 함이 바람직하다. 이는 낙하되는 구형인 비드가 반응용액으로 유입될 때 충격으로 인해 타원형으로 변형되는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 니들의 끝단과 반응용액 간의 거리 조절을 위해, 니들블럭(110)은 높낮이가 조절되도록 구성될 수 있다. 일 예로, 양전하와 음전하의 세기가 셀수록 비드의 낙하 속도가 빨라지는바, 반응용액으로 유입될 때의 충격을 줄이기 위하여 니들의 끝단과 반응용액 간의 거리가 짧아지도록 니들블럭(110)의 높낮이가 조절될 수 있다.
1차 반응수조(120)로 낙하된 비드와 더불어 1차 반응수조(120)에 수용된 반응용액은, 도 2에 도시된 바와 같이 1차 반응수조(120)의 하부에 구비된 밸브를 통해 1차 반응수조(120)의 하측에 위치한 2차 반응수조(140)를 향해 이동된다(S42).
밸브와 연결된 배관을 통해 토출된 비드와 반응용액은, 밸브와 2차 반응수조(140) 사이에 구비된 절연장치(143)를 지나 2차 반응수조(140)로 낙하된다(S43). 절연장치(130)를 지남에 따라, 1차 반응수조(120)에 형성되어 밸브를 통해 토출되는 음전하로 인해 드랍 조건이 변화되는 것을 방지할 수 있다. 밸브와 2차 반응수조(140) 사이에 구비되는 절연장치(130)는 도 2에 도시된 바와 같이 양방향으로 경사진 판 형태로 형성될 수 있으며, 반응용액이 지속적으로 이어져 배출되지 않고 샤워기와 같이 방울방울 끊어져 떨어지게 하여 절연을 유도한다. 또한, 절연장치(130)의 하단과 2차 반응수조(140) 간의 거리는 최소 400mm 이상으로 함이 바람직하다.
2차 반응수조(140)로 낙하된 비드는, 2차 반응수조(140)에 거치된 건조통에 소량으로 소분되어 건조되어 지며, 충분한 이온치환반응을 확보하기 위하여 최소 2시간 정도 반응용액에 담겨져 있도록 함이 바람직하다.
2차 반응수조(140)로 낙하된 반응용액은 도 3에 도시된 바와 같이 1차 반응수조(120)보다 높게 위치된 3차 용액수조(150)로 낙하되고, 3차 용액수조(150)에 수용된 반응용액이 1차 반응수조(120)로 재공급된다(S44). 즉, 반응용액이 지속적으로 순환되도록 하며, 이로 인해 1차 반응수조(120)의 수위를 지속적으로 유지할 수 있으며, 니들의 끝단과 1차 반응수조(120)에 수용된 반응용액 간의 거리 변동이 발생되지 않는다.
2차 반응수조(140)보다 높게 위치한 3차 용액수조(150)로 반응용액을 이동시키기 위해 펌프가 사용될 수 있으며, 펌프를 통해 3차 용액수조(150)로 반응용액이 유입될 때 샤워기를 이용하여 방울방울 끊어져 유입되도록 하여 추가적인 절연을 유도함이 바람직하다.
수세 및 열풍 건조 단계(S50)는, 상술한 (S40) 단계를 거쳐 구형화 및 고형화된 비드를 수세(水洗)하고, 열풍 건조한다. 이온치환 반응을 통해 고형화된 비드는 내외부에 미량의 칼슘(Ca) 성분이 잔존하는바, 물을 흘려 2~3회 세척하여 비드 표면에 묻어 있는 미량의 칼슘 성분을 제거함이 바람직하다. 이때, 건조시 사용되는 1차 건조통(200)을 수세용기로 사용할 수 있으며, 열풍이 유입되는 구멍으로 물을 유입시켜 상부로 흘러나오게 함으로써, 비드를 세척할 수 있다. 또한, 수세의 최종단계에서는 알코올에 비드를 담가 건조 과정에서 비드 간에 달라 붙는 현상을 방지함이 바람직하다.
(S50) 단계에서의 건조 과정은, 짓눌림으로 인해 비드의 구형도가 저하되거나, 이온치환용 바인더로 인해 건조시 비드 간에 달라 붙어 떼어내는 과정에서 비드의 표면이 떨어져 나가는 것을 최대한 방지하기 위하여, 도 4 및 도 5에 도시된 1차 건조통(200)과, 2차 건조통(400)을 이용할 수 있다.
(S50) 단계에 대하여 구체적으로 살펴보면, 먼저, 1차 건조통(200)의 중앙에 구비되고 통공이 형성된 건조판(210)에 수세된 비드를 놓고, 열풍기(300)를 이용하여 1차 건조통(200)의 하부로 50~90℃인 열풍이 유입시켜 상부로 열이 전달되도록 하며, 1차 건조통(200)의 상단에 구비된 환풍팬(220)을 이용하여 비드의 건조에 따라 발생된 수증기가 외부로 강제 배출되도록 함으로써, 비드를 1차 건조할 수 있다(S51).
(S51) 단계 이후, 외통(410)과 상기 외통(410) 내에 회전가능하게 구비되고 1차 건조된 비드가 수용되는 내통(420)을 포함하면서 항아리 형상으로 형성된 2차 건조통(400)을 이용하되, 외통(410)으로 100~120℃인 열풍을 유입시켜 내통(420)으로 전달되도록 하여, 비드를 2차 건조할 수 있다(S52). 이때, 외통(410)과 내통(420) 간의 거리는 20mm이고, 내통(420)은 100㎛ 메쉬 소재로 이루어질 수 있다.
진공 소결 및 가압 소결 단계(S60)는, 건조된 비드를 진공 소결하여 비드 내부의 칼슘 성분을 제거하고, 가압 소결하여 비드를 치밀화 시킨다. 진공 소결시 1,350~1,500℃의 온도로 칼슘 성분이 완전히 기화되도록 하며, 가압 소결시 소결 용기에 담긴 비드 전체에 골고루 압력을 전달하기 위하여 질소 또는 아르곤 가스를 주입하여 가압하고, 5~50bar 정도로 가압함이 바람직하다. 그리고 진공 소결 및 가압 소결시, 비드 외부로 표출되는 코발트(Co) 성분으로 인해 0.5mm 이하 크기의 비드가 달라붙는 현상을 방지하기 위하여 1~10㎛ 크기의 알루미나(Alumina) 격벽 소재를 추가적으로 사용할 수 있다.
비드 연마 단계(S70)는, 비드를 연마재와 함께 연마용기에 투입하고 연마하여 표면에 형성된 코발트 성분을 제거한다. 먼저, 1~3mm 크기의 초경볼 일정량을 연마 용기에 투입하여 충격을 주어 1차적으로 코발트 성분을 제거함으로써 비드를 떼어낸 후, 10~25㎛ 입자 크기의 SiC와 같은 고경도 연마재를 연마 용기에 같이 투입하여 3~6시간 동안 연마하여 2차적으로 코발트 성분을 제거함으로써 비드를 떼어낼 수 있다.
비드 선별 단계(S80)는, 일정 수준 이상의 구형도를 가지는 비드를 선별한다. 분쇄 분산용 비드의 구형도는 제품의 수명을 결정하는 중요 요소로서 구형도가 우수한 비드일수록, 편마모 발생을 줄여 제품의 수명이 길어지며, 고에너지 밀링 과정에서 비드 간의 충돌 접점을 더욱 미세하게 하여 나노(Nano) 또는 마이크론(Micron) 입자 회득에 더욱 유리하다. 따라서, 구형도가 우수한 비드를 선별하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같은 선별기를 이용할 수 있다.
선별기는, 상부와 하부 간에 편차가 있는 선별벨트(510)가 모터에 의해 구동되며, 호퍼(520)에 수용된 비드가 선별벨트(510)의 상측으로 공급될 수 있다. 따라서, 구형도가 우수한 비드는 구르는 힘에 의해 하부로 굴러 떨어지고, 구형도가 나쁜 비드는 선별벨트(510)의 회전력에 의해 하부로 굴러 떨어지지 않고 선별벨트(510)를 타고 넘어가게 된다. 이때, 선별벨트(510)의 상부와 하부 간의 편차는 선별할 비드의 사이즈에 따라 조절될 수 있다.
그리고 0.5mm 이하 사이즈인 분쇄 분산용 초경합금 비드는 선별벨트(510)를 구르는 힘이 크지 않고, 매우 습한 환경에서 선별벨트(510)에 달라붙음을 감안하여, 선별기는 가로진동자(530)가 더 구비될 수 있다. 가로진동자(530)는 선별벨트(510)를 가로로 흔들어주게 되므로, 좀더 원활한 구형선별 조건을 구축할 수 있으며, 진동의 폭은 100mm이하로 설정됨이 바람직하고, 조절 게이지에 의해 진동의 폭이 조절될 수 있다.
상술한 바와 같은, 초경합금 비드 제조방법을 통해, 고비중, 고경도, 높은 내마모성을 가지면서 0.5mm 이하 사이즈인 분쇄 분산용 초경합금 비드의 생산율을 90% 이상으로 끌어올릴 수 있는바, 생산성과 상업성을 향상시킬 수 있다.
110 : 니들블럭 120 : 1차 반응수조
130 : 절연장치 140 : 2차 반응수조
150 : 3차 용액수조
200 : 1차 건조통 210 : 건조판
220 : 환풍팬
300 : 열풍기
400 : 2차 건조통 410 : 외통
420 : 내통
510 : 선별벨트 520 : 호퍼
530 : 가로진동자

Claims (5)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 초경합금 비드용 원재료 조성물을 혼합하여 원재료 혼합물을 형성하는 제1 단계(S10);
    상기 원재료 혼합물을 분쇄 및 분산하고 고형분 함량이 50~65%인 1차 슬러리를 형성하는 제2 단계(S20);
    상기 1차 슬러리에 대하여, 상기 1차 슬러리의 고형분 함량 대비 1.0~1.8%의 함량을 가지는 이온치환 바인더를 첨가하여 2차 슬러리를 형성하는 제3 단계(S30);
    상기 2차 슬러리에 대하여 전하 또는 정전기를 이용한 드랍(drop) 방식의 이온치환반응을 하여 구형화 및 고형화된 비드를 형성하는 제4 단계(S40);
    구형화 및 고형화된 비드를 수세(水洗)하고 열풍 건조하는 제5 단계(S50);
    건조된 비드를 진공 소결하여 비드 내부의 칼슘 성분을 제거하고, 가압 소결하여 비드를 치밀화 시키는 제6 단계(S60);
    상기 비드를 연마재와 함께 연마용기에 투입하고 연마하여 표면에 형성된 코발트 성분을 제거하는 제7 단계(S70);
    일정 수준 이상의 구형도를 가지는 비드를 선별하는 제8 단계(S80);를 포함하고,
    상기 초경합금 비드용 원재료 조성물은,
    텅스텐 카바이드 86~94 wt%;
    코발트 4~12 wt%;
    전체 100 wt%가 되도록, 크롬 카바이드를 포함하는 입자성장억제제;를 포함하며,
    상기 입자성장억제제는,
    크롬 카바이드를 0.5~1.2 wt% 포함하고, 나머지가 니오븀 카바이드(NbC), 탄
    탈륨 카바이드(TaC), 바나듐 카바이드(VC) 중 적어도 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제4 단계(S40)는,
    니들블럭에 형성된 니들을 통해 반응용액이 수용된 1차 반응수조로 비드가 낙하되는 제4-1 단계(S41);
    상기 1차 반응수조로 낙하된 비드 및 반응용액이 1차 반응수조의 하부에 구비된 밸브를 통해 1차 반응수조의 하측에 위치한 2차 반응수조를 향해 이동되는 제4-2 단계(S42);
    상기 밸브와 연결된 배관을 통해 토출된 비드 및 반응용액이 상기 밸브와 2차 반응수조 사이에 구비된 절연장치를 지나 2차 반응수조로 낙하되는 제4-3 단계(S43);
    상기 2차 반응수조로 낙하된 반응용액이 상기 1차 반응수조보다 높게 위치된 3차 용액수조로 낙하되고, 3차 용액수조에 수용된 반응용액이 상기 1차 반응수조로 재공급되는 제4-4 단계(S44);
    를 포함하는 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제5 단계(S50)는,
    1차 건조통의 중앙에 구비되고 통공이 형성된 건조판에 수세된 비드를 놓고, 1차 건조통의 하부로 50~90℃인 열풍이 유입시켜 상부로 열이 전달되도록 하며, 비드의 건조에 따라 발생된 수증기가 외부로 강제 배출되도록 하여, 비드를 1차 건조하는 제5-1 단계(S51);
    외통과 상기 외통 내에 회전가능하게 구비되고 1차 건조된 비드가 수용되는 내통을 포함하는 2차 건조통을 이용하되, 외통으로 100~120℃인 열풍을 유입시켜 내통으로 전달되도록 하여, 비드를 2차 건조하는 제5-2 단계(S52);
    를 포함하는 초경합금 비드용 원재료 조성물을 이용한 초경합금 비드 제조방법.
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