KR102605417B1 - 소결된 보디의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 바인더 상중에 하나 이상의 경질 성분을 포함하는 소결된 보디의 제조 방법에 관한 것으로, 이 방법은, - 하나 이상의 경질 성분, 금속 바인더 상 및 유기 바인더 시스템을 적어도 포함하는 분말 조성물로부터 그린 보디를 형성하는 단계, - 그린 보디의 개별 식별을 가능하게 하는 태그를 제공하기 위해 그린 보디의 표면에 패턴을 형성하는 단계, - 태그를 갖는 그린 보디를 소결하여 그린 보디보다 부피가 더 작은 소결된 보디를 형성하는 단계를 포함하고, 소결 작업후에 태그가 판독될 수 있도록 패턴이 형성된다.
Description
본 발명은 소결된 보디의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 소결된 보디를 형성하기 위한 그린 보디, 및 소결된 보디에 관한 것이다.
금속 공작물의 칩 제거 기계가공을 위한 절삭 인서트 또는 공구 헤드와 같은 절삭 공구는, 일반적으로, 소결된 보디를 얻기 위해, 일축 또는 다축 프레싱에 의해 복합 분말을 그린 보디로 프레싱한 다음에, 그린 보디를 소결하여 제조된다. 대안적으로, 그린 보디는, 예를 들어, 분말 사출 성형 (PIM), 적층 가공 또는 압출에 의해 형성될 수 있다. 그 후, 그린 보디는 소결되고, 소결된 보디는 연마 및 코팅과 같은 다양한 소결후 처리 작업을 거칠 수 있다. 소결 공정에서, 그린 보디는 일반적으로 약 40~50% 의 부피 수축에 해당하는 약 15~20% 의 길이 수축으로 수축된다. 유기 바인더의 적어도 일부를 제거하기 위한 디바인딩 단계는 일반적으로 소결 단계 전에 그리고/또는 온도를 소결 온도까지 연속적으로 증가시킴으로써 수행된다.
그린 보디는 일반적으로 대량 (large batches) 으로 생산된다. 배치 (batch) 크기는 상이한 처리 단계들에 대해 상당히 다를 수 있으며, 따라서 동일한 배치로부터의 그린 보디들은 일반적으로 소결 및 소결후 처리 전에 다른 배치로부터의 그린 보디와 함께 재그룹화될 수 있다. 따라서, 일 배치의 최종 소결된 보디 또는 절삭 공구는 다양한 배치들의 그린 보디로부터 유래할 수 있다.
소결후 처리의 최종 단계에서, 절삭 공구에는 절삭 공구의 수명주기 동안 절삭 공구의 개별 식별을 허용하도록 구성된 판독가능한 태그가 제공될 수 있다. 개별 마킹의 이점은 다양하며, 예를 들어 절삭 공구의 개별적인 추적가능성, 및 사용, 절삭 데이터 등에 관한 정보를 개별적으로 기록할 수 있는 가능성을 포함할 수 있다.
소결된 보디의 추적가능성이 적어도 일부 측면에서 더욱 개선되는 소결된 보디의 제조 방법을 제공하는 것이 바람직하다. 또한 적어도 일부 측면에서 추적가능성이 개선된 소결된 보디를 제공하는 것이 바람직하다.
이러한 문제를 더 잘 해결하기 위해, 본 발명의 제 1 양태에 따르면, 청구항 1 에 따른 금속 바인더 상중에 하나 이상의 경질 성분을 포함하는 소결된 보디를 제조하는 방법이 제공된다. 바람직한 실시형태들은 종속 청구항들에서 규정된다.
제안된 방법은,
- 하나 이상의 경질 성분, 금속 바인더 상 및 유기 바인더 시스템을 적어도 포함하는 분말 조성물로부터 그린 보디를 형성하는 단계,
- 그린 보디의 개별 식별을 가능하게 하는 태그를 제공하기 위해 그린 보디의 표면에 패턴을 형성하는 단계,
- 태그를 갖는 그린 보디를 소결하여 그린 보디보다 부피가 더 작은 소결된 보디를 형성하는 단계를 포함하고,
패턴은 소결 작업후에 태그가 판독될 수 있도록 형성된다.
소결 전과 소결 후에 태그를 판독할 수 있는 방식으로 그린 보디의 표면에 태그를 제공함으로써, 그린 보디 및 이후에 형성된 해당 소결 보디의 추적가능성이 크게 향상될 수 있다. 예를 들어, 개별 그린 보디/소결된 보디는 전체 생산 라인에서 추적가능하다. 소결된 보디의 제조 방법에 포함된 생산 단계로부터 데이터를 읽고 쓰도록 구성된 중앙 데이터 수집 시스템에 의해, 태그를 읽고 예를 들어 온도, 날짜, 시간, 생산 장비 등에 관한 정보를 데이터베이스에 저장함으로써 각 개별 보디에 대해 제조 조건과 관련된 정보가 기록될 수 있다. 또한, 그린 보디의 제조에 사용된 분말의 재료 조성에 관한 정보가 저장될 수 있다. 이 정보는 사용된 절삭 인서트가 재활용될 때에 유용하다.
또한, 소결된 보디의 사용에 관한 정보, 예를 들어 절삭 공구용의 절삭 인서트인 경우의 절삭 조건이 개별적으로 기록될 수 있다. 절삭 인서트를 사용하는 기계가공 작업에 사용되는 절삭 데이터는 이러한 방식으로 개별 절삭 인서트에 결합될 수 있다. 또한 절삭 조건에 관한 권장 사항이 데이터베이스에 저장될 수 있다. 그럼으로써 절삭 인서트를 사용하는 기계가공 작업의 작업자는 태그를 읽음으로써 권장된 절삭 조건에 액세스할 수 있다.
데이터베이스에 저장된 정보는 예를 들어 품질 제어를 위해 나중에 액세스될 수 있다. 개별 그린/소결된 보디는 전체 생산 공정을 통해 그리고 후속 사용 사이클을 통해 추종될 수 있기 때문에, 사전 설정된 사양으로부터의 모든 편차는 비교적 간단한 방식으로 추적될 수 있다. 데이터베이스의 정보는 이전 생산 단계로부터의 저장된 정보에 따라 특정 생산 단계의 파라미터들을 조정하는데도 사용될 수 있다.
데이터베이스로부터의 개별화된 정보는 또한 품질 향상을 위해 사용될 수 있는데, 왜냐하면 예를 들어 배치당 최대 10,000 개의 개별 소결 보디의 화학 기상 증착 (CVD) 코팅 동안에 소결된 보디의 대량 배치 내에서 발생하는 품질 변화를 정보를 통해 더 잘 이해할 수 있기 때문이다. 개별화된 정보를 통해 CVD 코팅 공정의 파라미터들을 조정하여 편차를 좁힐 수 있다.
태그를 구성하는 패턴은, 소결 과정 및 소결중에 발생하는 수축, 즉 약 40~50% 의 부피 수축에 해당하는 약 15~20% 의 길이 수축을 견딜 수 있도록 형성된다.
태그가 판독가능하다는 것은, 태그가 예를 들어 스캐닝 장비를 사용하여 판독될 수 있어서 태그를 읽을 때에 소결된 보디 또는 그린 보디가 식별될 수 있다는 것으로 이해되어야 한다.
소결된 보디는 서멧, 입방정 질화 붕소 또는 초경합금 재료와 같이 하나 이상의 경질 성분을 금속 바인더 상에 포함한다. 경질 성분은 텅스텐 카바이드 (WC), 또는 일반 조성 (Ti, Nb, Ta, W)C 를 갖는 다른 금속 카바이드, 또는 이들의 조합일 수 있다. 경질 성분은 또한 Ti(C, N) 과 같은 금속 탄질화물을 포함할 수 있다. 금속 바인더 상은 Co, Ni 또는 Fe, 또는 이들의 조합일 수 있으며, Co 가 바람직하다.
소결 작업 전에 그리고/또는 소결 작업의 일부로서, 방법은 그린 보디로부터 유기 바인더 시스템을 제거하는 것을 포함할 수 있다. 이는 일반적으로 디바인딩이라고 하며, 예를 들어 적합한 용매에서의 추출에 의해 그리고/또는 소결 온도보다 낮은 온도에서의 가열에 의해 촉매 공정에서 달성될 수 있다. 디바인딩은 예를 들어 온도를 연속적으로 증가시킴으로써 소결 작업과 관련하여 적어도 부분적으로 수행될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 패턴을 형성하는 것은 그린 보디의 표면을 선택적으로 개질하기 위해 레이저를 사용하는 것을 포함한다. 레이저를 사용하여 표면을 선택적으로 개질함으로써 소결 공정 및 이와 관련된 수축을 견디는 패턴이 형성될 수 있음이 밝혀졌다. 레이저 마킹에 대한 가능한 대안은 그린 보디의 표면에 패턴을 기계적으로 찍어서 패턴을 형성하는 것일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 표면을 선택적으로 개질하는 것은 유기 바인더 시스템을 선택적으로 연소시켜서 표면에 만입부를 형성하는 것을 포함한다. 연소된 유기 바인더 시스템을 갖는 개질된 표면은 소결 전후 모두에서 그리고 CVD 또는 물리적 기상 증착 (PVD) 을 사용하는 가능한 코팅 프로세스 이후에도 태그를 읽을 수 있도록 콘트라스트를 제공한다. 콘트라스트는 대부분의 경우에 표면 높이의 차이에 기인할 수 있으며, 만입부는 태그를 읽을 때에 개질되지 않은 표면보다 더 어둡거나 더 밝게 나타날 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 태그는 데이터 매트릭스 코드의 형태이다. 데이터 매트릭스 코드는 점 또는 정사각형 형태의 미리 결정된 크기의 개별 모듈로 구성된 정사각형 또는 직사각형 기호의 형태일 수 있는 2 차원 바코드이다. 개별 모듈들은 기호의 방향과 구조를 지정하는데 사용되는 파인더 패턴에 의해 경계가 지정된, 대조 (예를 들어, 어둡거나 밝은) 모듈들의 정렬된 격자를 형성한다. 이 경우, 태그는, 데이터 매트릭스 코드의 크기에 따라, 매우 많은 양의 개별 소결된 보디들에 대한 정보를 저장하는데 사용될 수 있다. 크기는 일반적으로 필요에 따라 12x12 이거나, 또는 더 클 수 있다. 오류 수정 알고리즘에서는, 여러 손상되거나 흐릿한 모듈들이 수정될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 태그는 동일한 모듈 크기의 복수의 제 1 유형 모듈 및 제 2 유형 모듈을 포함하고, 각각의 제 1 유형 모듈은 태그를 둘러싸는 그린 보디의 표면과 수평을 이루고, 각각의 제 2 유형 모듈은 상기 표면에 대해 만입부를 포함하고, 패턴을 형성하는 것은 만입부를 선택적으로 형성하는 것을 포함한다. 예를 들어, 레이저는 위에서 논의된 바와 같이 만입부를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 이 실시형태에서 태그는 바람직하게는 데이터 매트릭스 코드일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 패턴을 형성하는 것은 그린 보디의 소결 후에 인접한 제 1 유형 모듈과 제 2 유형 모듈 사이에 콘트라스트가 달성되도록 만입부의 의도된 크기를 조정하는 것을 포함한다. 콘트라스트는 특정 감도를 가진 스캔 장비를 사용하여 읽기에 충분해야 한다. 이는 예를 들어 충분한 깊이의 만입부를 제공함으로써 달성될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 의도된 크기를 조정하는 것은 의도된 크기를 모듈 크기보다 작은 값으로 설정하는 것을 포함한다. 이는, 태그가 소결 과정에서 견디고 소결 전후에 판독가능하도록, 소결 중 발생하는 수축을 보상하는 효율적인 방법임이 입증되었다. 레이저를 사용하여 표면을 선택적으로 개질하는 경우, 레이저는 예를 들어 개질된 영역 주변에 개질되지 않은 프레임을 남겨둠으로써 실제 모듈 크기보다 작은 각 모듈 내의 영역을 개질하도록 프로그래밍될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 방법은 소결된 보디의 소결후 처리를 더 포함하고, 패턴은 소결후 처리 후에 태그가 판독가능하도록 형성된다. 소결후 처리는 예를 들어 다음 중 하나 이상을 포함한다: CVD 및/또는 PVD 를 사용한 소결된 보디의 코팅, 절삭 날의 연삭, 쇼트 피닝, 블라스팅 및 브러싱.
일 실시형태에 따르면, 방법은 중앙 데이터베이스에서 소결된 보디의 제조에 관한 데이터를 저장하고 검색하는 것을 더 포함한다. 앞서 언급했듯이, 이는 제조 방법에 포함된 생산 단계에서 사용되는 처리 파라미터일 수 있다. 예를 들어, 소결 공정 및 소결후 처리와 관련된 정보가 중앙 데이터베이스에 저장될 수 있다. 소결된 보디 또는 그린 보디를 식별하고 중앙 데이터베이스로부터 특정 보디와 관련된 데이터를 검색함으로써, 보디의 이전 처리에 따라 적절한 처리 파라미터가 선택되도록 보디가 생산 단계 전에 분류될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 금속 바인더 상에 하나 이상의 경질 성분을 포함하는 소결된 보디를 형성하기 위한 그린 보디가 제공되며, 그린 보디는 하나 이상의 경질 성분, 금속 바인더 상, 및 유기 바인더 시스템을 적어도 포함하는 분말 조성물로부터 형성되고, 그린 보디의 표면에는 태그를 형성하는 패턴이 제공되며, 태그는 그린 보디의 개별 식별을 가능하게 한다. 이러한 그린 보디의 장점 및 유리한 특징은 전술한 방법으로부터 나타난다.
본 발명의 또 다른 양태에 따르면, 제안된 그린 보디를 소결하여 형성된 소결된 보디가 제공되며, 그린 보디에 형성된 태그는 소결된 보디상에서 판독가능하고 소결된 보디의 개별 식별을 가능하게 한다. 소결된 보디는 전술한 실시형태들 중 어느 하나에 따른 제안된 방법에 의해 제조될 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 소결된 보디는 코팅을 포함한다. 이는 예를 들어 PVD 또는 CVD 코팅일 수 있다.
일 실시형태에 따르면, 소결된 보디는 절삭 공구이거나 또는 절삭 공구의 일부이고, 절삭 공구는 칩 제거 기계가공을 위해 구성된다. 여기서 절삭 공구는 밀링, 선삭 및 드릴링 응용분야, 솔리드 드릴 또는 솔리드 엔드 밀을 위한 인덱서 블 절삭 인서트로서 이해될 수 있다. 이 경우, 소결된 보디에는 바람직하게는 PVD 및/또는 CVD 코팅이 제공된다.
제안된 발명의 추가적인 이점 및 유리한 특징은 다음의 상세한 설명으로부터 나타날 것이다.
본 발명의 실시형태는 첨부된 도면을 참조하여 예로서 이하에서 설명될 것이다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2a 는 데이터 매트릭스 코드의 예를 나타낸다.
도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 그린 보디에 형성된 태그의 일부의 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 2c 는 도 2b 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 2d 는 도 2b 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 3a 는 소결 후에 도 2b-2d 의 태그의 일부의 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 3b 는 도 3a 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 4a 는 CVD 코팅을 적용한 후에 도 3a-3b 의 태그의 일부의 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 4b 는 도 4a 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 그린 보디를 나타낸다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 소결된 보디를 나타낸다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법을 예시하는 흐름도이다.
도 2a 는 데이터 매트릭스 코드의 예를 나타낸다.
도 2b 는 본 발명의 일 실시형태에 따라 그린 보디에 형성된 태그의 일부의 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 2c 는 도 2b 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 2d 는 도 2b 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 3a 는 소결 후에 도 2b-2d 의 태그의 일부의 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 3b 는 도 3a 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 4a 는 CVD 코팅을 적용한 후에 도 3a-3b 의 태그의 일부의 주사 전자 현미경 이미지이다.
도 4b 는 도 4a 에 나타낸 태그를 확대한 것이다.
도 5 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 그린 보디를 나타낸다.
도 6 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 소결된 보디를 나타낸다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 소결된 보디의 제조 방법이 도 1 의 흐름도에 개략적으로 도시되어 있다. 소결된 보디는 금속 바인더 상에 하나 이상의 경질 성분을 포함하는 재료로 제조되거나 실질적으로 제조된다. 이러한 재료의 예로는 서멧, 다결정 입방정 질화 붕소 및 초경합금 (경질 금속) 이 있다. 경질 성분은 텅스텐 카바이드 (WC), 또는 일반 조성 (Ti, Nb, Ta, W)C 을 갖는 다른 금속 카바이드, 또는 이들의 조합일 수 있다. 경질 성분은 또한 Ti(C, N) 과 같은 금속 탄질화물을 포함할 수 있다. 금속 바인더 상은 Co, Ni 또는 Fe, 또는 이들의 조합일 수 있다. 예를 들어, 재료는 텅스텐 카바이드 (WC) 기반 경질 금속, 또는 티타늄 탄질화물 기반 경질 금속일 수 있다. 이 방법은 다음의 단계들을 포함한다:
(a) 하나 이상의 경질 성분, 금속 바인더 상 및 유기 바인더 시스템을 적어도 포함하는 분말 조성물로부터 그린 보디를 형성하는 단계. 그린 보디는 예를 들어, 압출, 분말 사출 성형 (PIM), 다축 또는 단축 프레싱 또는 적층 가공을 이용하여 형성될 수 있다. 유기 바인더 시스템은 그린 보디를 형성하는 방법에 따라 선택된다. 예를 들어, PIM 또는 압출을 사용하여 그린 보디를 형성하는 방법은 EP1510590 에 설명되어 있으며, 여기서 유기 바인더 시스템은 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트) 및 (폴리에틸렌)-블렌드-(폴리(옥시-l,2-에탄디일), .알파.-하이드로.-오메가.-하이드록시)-기반 왁스로 이루어진다. 올레핀계 중합체, 왁스 및 바셀린을 포함하는 PIM 또는 압출을 위한 또 다른 유기 바인더 시스템은 WO2010096003 에 기술되어 있다. 다축 또는 단축 프레스의 경우, 예를 들어 폴리(에틸렌 글리콜) 유기 바인더 시스템이 사용될 수 있다.
(b) 그린 보디의 표면에 패턴을 형성하여 그린 보디의 개별 식별을 가능하게 하는 태그를 제공하는 단계, 태그는 후속 소결 과정에서 견디고 소결 후에 판독가능하도록 형성됨. 패턴은 바람직하게는 유기 바인더 시스템을 연소시킴으로써 표면을 선택적으로 개질하도록 프로그래밍된 레이저를 사용하여 형성될 수 있으며, 그럼으로써 그린 보디의 표면에 만입 부를 형성할 수 있다. 태그는 동일한 모듈 크기의 복수의 제 1 유형 모듈 및 제 2 유형 모듈로 구성된 데이터 매트릭스 코드의 형태일 수 있으며, 각각의 제 1 유형 모듈은 태그를 둘러싼 그린 보디의 표면과 수평을 이루며, 각각의 제 2 유형 모듈은 그린 보디의 표면에 대해서 만입부를 포함한다.
(c) 태그를 갖는 그린 보디를 소결하여 그린 보디보다 부피가 작은 소결된 보디를 형성하는 단계. 소결 작업은 바람직하게는 액상 소결 작업, 즉 금속 바인더 상이 용융되고 고체 입자가 습윤 액체 바인더와 공존하는 소결 작업이다. 초경합금의 경우, 이는 텅스텐 카바이드 (WC) 와 액상 코발트 (Co) 의 고체 입자를 의미한다. 따라서 소결 온도는 WC-Co 기반 초경합금의 경우에 적어도 1250 ℃ 의 온도 이상이어야 한다. 유기 바인더 시스템은 소결 작업과 관련하여 그리고/또는 소결 작업전 별도의 공정 단계에서, 예를 들어 촉매 공정에서, 솔벤트에서의 추출에 의해 그리고/또는 소결 온도 이하의 고온에서의, 예를 들어 약 500 ℃ 에서의 열적 디바인딩에 의해 제거된다.
(d) 선택적 후처리, 예를 들어 소결된 보디의 표면에 PVD 및/또는 CVD 코팅을 제공하는 단계. PVD 또는 CVD 코팅은 태그가 덮이고 충분히 얇아서 태그가 코팅의 적용 후에도 판독될 수 있도록 제공될 수 있다. 후처리는 또한 소결된 보디에서의 절삭날의 연삭, 및 절삭 인서트의 표면의 블라스팅 또는 브러싱을 포함할 수 있다.
예
예 1
밀링 공구의 초경합금 (WC-Co) 교환가능한 공구 헤드의 형태의 소결된 보디가 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법을 사용하여 생산되었다. 단계 (a) 에서, 올레핀계 중합체, 왁스 및 바셀린을 포함하는 전술한 유기 바인더 시스템에 의해 분말 사출 성형을 사용하여 그린 보디가 형성되었다.
단계 (b) 에서, 그린 보디의 표면에 패턴을 형성하여, 동일한 모듈 크기 및 대략 사각형 형상의 복수의 제 1 유형 모듈과 제 2 유형 모듈로 구성된 12x12 데이터 매트릭스 코드 형태의 태그를 제공하였다. 이러한 데이터 매트릭스 코드의 예가 도 2a 에 도시되어 있다. 여기서 제 1 유형 모듈들은 태그를 둘러싼 그린 보디의 표면과 수평을 이루는 개질되지 않은 재료에 의해 형성되었으며, 제 2 유형 모듈들은 표면에서의 만입부에 의해 형성되었다. 패턴은 유기 바인더 시스템을 선택적으로 태우고 만입부를 형성하도록 레이저를 사용하여 형성되었다. 사용된 레이저는 50 kHz 에서 20 W 의 출력, 250 ns 의 펄스 길이 및 3000 mm/s 의 마킹 속도로 작동되는 펄스 YAG 레이저였다. 패턴을 만들기 위해 4 번의 반복이 사용되었다. 각 모듈의 크기는 0.25x0.25 mm2 이었다. 레이저는 흑백 (B/W) 비율 또는 충전 정도가 75 % 가 되도록 프로그래밍되었고, 즉, 레이저는 전체 모듈 영역의 5-35 % 영역을 갖는 프레임이 있는 각 모듈을 생성하도록 프로그래밍되었고, 따라서 만입부의 의도된 크기가 조정되어 충분한 콘트라스트가 달성될 수 있었다. 형성된 태그는 PowerScan PD9530 모델의 휴대용 Datalogic 스캐닝 장비를 사용하여 읽을 때에 충분한 콘트라스트를 제공하는 것으로 확인되었다. 증가하는 배율에서의 형성된 태그의 일련의 전자 현미경 이미지가 도 2b-2d 에 도시되어 있고, 이는 레이저에 의해 형성된 만입부 (도 2b-2c 의 어두운 영역) 를 나타낸다. 도 2c 는 만입부들 중 하나의 만입부내의 영역의 큰 확대를 보여준다. 태그가 형성된 그린 보디의 사진이 도 5 에 도시되어 있다.
단계 (c) 에서, 형성된 패턴을 갖는 그린 보디는 관련된 수축과 함께 Co 의 용융 온도보다 높은 온도에서 알려진 소결 공정 파라미터에 따라 소결되었다. 소결 전에, 초임계 이산화탄소 추출에 의해 디바인딩이 수행되고나서, 소결과 관련하여 열적 디바인딩이 수행되었다. 소결 후, 생성된 소결된 보디의 태그는 전술한 스캐닝 장비를 사용하여 여전히 판독가능했다. 소결된 보디상의 태그의 주사 전자 현미경 이미지는 도 3a-3b 에 도시되어 있고, 도 3b 는 만입부들 중 하나의 만입부 내의 영역의 큰 확대를 보여준다.
단계 (d) 에서 약 10 ㎛ 두께의 CVD 코팅이 소결된 보디에 적용되었다. 도 4a-b 는 코팅 적용 후의 태그의 주사 전자 현미경 이미지를 보여주고, 도 4b 는 만입부들 중 하나의 만입부 내의 영역의 큰 확대를 보여준다. 태그는 코팅의 적용 후에도 여전히 판독가능했다.
예 2
초경합금 (WC-Co) 인덱서블 절삭 인서트 형태의 소결된 보디가 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법을 사용하여 제조되었다. 단계 (a)에서, 폴리(에틸렌 글리콜) 유기 바인더 시스템에 의해 직접 프레싱을 사용하여 그린 보디가 형성되었다.
단계 (b) 에서, 그린 보디 표면에 패턴을 형성하여 예 1 과 같은 태그를 제공하였다. 펄스 길이는 100 ns, 마킹 속도는 500 mm/s, 전력은 20 W 및 주파수는 50 kHz 였다. 패턴은 B/W 비율을 95 % 로 하여 단일 반복을 사용하여 형성되었다. 형성된 태그는 예 1 에서와 동일한 스캐닝 장비를 사용하여 생성 후에 판독가능했다.
단계 (c) 에서, 소결 공정과 관련하여 열적 디바인딩과 함께, 알려진 소결 공정 파라미터를 사용하여 그린 보디를 소결하였다. 태그는 소결 후에도 판독가능했다. 도 6 은 태그가 형성된 소결된 절삭 인서트의 사진을 보여준다.
단계 (d) 에서, CVD 코팅이 적용되었다. 태그는 코팅의 적용 후에도 여전히 판독가능했다.
예 3
밀링 공구의 초경합금 (WC-Co) 교환가능한 공구 헤드 형태의 소결된 보디가 본 발명의 일 실시형태에 따른 방법을 사용하여 제조되었다. 단계 (a) 에서, 폴리(에틸렌-코-비닐아세테이트) 및 (폴리에틸렌)-블렌드-(폴리(옥시-1,2-에탄디일), .알파.-하이드로.-오메가.-하이드록시)-기반 왁스를 포함하는 전술한 유기 바인더 시스템에 의해 분말 사출 성형을 사용하여 그린 보디를 형성하였다.
단계 (b) 에서, 그린 보디 표면에 패턴을 형성하여 예 1 과 같은 태그를 제공하였다. 펄스 길이는 100 ns, 마킹 속도는 500 mm/s, 전력은 20 W 및 주파수는 50 kHz 였다. 패턴은 B/W 비율을 75 % 로 하여 2 회 반복을 사용하여 형성되었다. 형성된 태그는 예 1 에서와 동일한 스캐닝 장비를 사용하여 생성 후에 판독가능했다.
단계 (c) 에서, 소결 공정과 관련하여 열적 디바인딩과 함께, 알려진 소결 공정 파라미터를 사용하여 그린 보디를 소결하였다. 태그는 소결 후에도 판독가능했다.
단계 (d) 에서, CVD 코팅이 적용되었다. 태그는 코팅의 적용 후에도 여전히 판독가능했다.
모든 예들에서, 패턴을 생성할 때에 사용되는 파라미터들은 다양할 수 있다. 단계 (a) 에서, 레이저 주파수는 예를 들어 50-200 kHz 의 범위 내에서 변경될 수 있으며, 패턴을 생성하는데 1-6 회 반복이 사용될 수 있으며, 마킹 속도는 예를 들어 500-3000 mm/s 일 수 있다. B/W 비율은 예를 들어 65-95 % 일 수 있다. 모듈당 적어도 2x2 펄스 또는 3x3 펄스와 같이 각 모듈을 형성하는데 하나 초과의 펄스가 바람직하게는 사용될 수 있다.
본 발명은 물론 개시된 실시형태들에 제한되지 않고, 다음의 청구범위 내에서 변경 및 수정될 수 있다.
Claims (13)
- 금속 바인더 상중에 하나 이상의 경질 성분을 포함하는 소결된 보디의 제조 방법으로서,
- 상기 하나 이상의 경질 성분, 상기 금속 바인더 상 및 유기 바인더 시스템을 적어도 포함하는 분말 조성물로부터 그린 보디를 형성하는 단계,
- 상기 그린 보디의 표면에 패턴을 형성하여 상기 그린 보디의 개별 식별을 가능하게 하는 태그를 제공하는 단계로서, 상기 태그는 동일한 모듈 크기의 복수의 제 1 유형 모듈 및 제 2 유형 모듈을 포함하고, 각각의 제 1 유형 모듈은 상기 태그를 둘러싸는 상기 그린 보디의 표면 수준이고, 각각의 제 2 유형 모듈은 상기 표면에 대한 만입부를 포함하고, 상기 패턴을 형성하는 것은 상기 만입부를 선택적으로 형성하는 것을 포함하는, 태그를 제공하는 단계,
- 상기 태그를 갖는 그린 보디를 소결하여 상기 그린 보디보다 부피가 더 작은 소결된 보디를 형성하는 단계를 포함하고,
소결 작업후에 상기 태그가 판독될 수 있도록 상기 패턴이 형성되는, 소결된 보디의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 패턴을 형성하는 것은 레이저를 사용하여 상기 그린 보디의 표면을 선택적으로 개질하는 것을 포함하는, 소결된 보디의 제조 방법. - 제 2 항에 있어서,
상기 표면을 선택적으로 개질하는 것은 상기 유기 바인더 시스템을 선택적으로 연소시켜서 상기 표면에 만입부를 형성하는 것을 포함하는, 소결된 보디의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 태그는 데이터 매트릭스 코드의 형태인, 소결된 보디의 제조 방법. - 제 1 항에 있어서,
상기 패턴을 형성하는 것은, 상기 그린 보디를 소결한 후에, 이웃하는 제 1 유형 모듈과 제 2 유형 모듈 사이에 콘트라스트가 달성되도록, 상기 만입부의 의도 된 크기를 조정하는 것을 포함하는, 소결된 보디의 제조 방법. - 제 5 항에 있어서,
상기 의도된 크기를 조정하는 것은 상기 의도된 크기를 모듈 크기보다 작은 값으로 설정하는 것을 포함하는, 소결된 보디의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 소결된 보디의 소결후 처리를 더 포함하고, 상기 패턴은 상기 소결후 처리 후에 상기 태그가 판독될 수 있도록 형성되는, 소결된 보디의 제조 방법. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
중앙 데이터베이스에 상기 소결된 보디의 제조에 관한 데이터를 저장하고 검색하는 것을 더 포함하는, 소결된 보디의 제조 방법. - 금속 바인더 상중에 하나 이상의 경질 성분을 포함하는 소결된 보디를 형성하기 위한 그린 보디로서,
상기 그린 보디는 상기 하나 이상의 경질 성분, 상기 금속 바인더 상 및 유기 바인더 시스템을 적어도 포함하는 분말 조성물로부터 형성되고, 상기 그린 보디의 표면에는 상기 그린 보디의 개별 식별을 가능하게 하는 태그를 형성하는 패턴이 제공되고, 상기 태그는 동일한 모듈 크기의 복수의 제 1 유형 모듈 및 제 2 유형 모듈을 포함하고, 각각의 제 1 유형 모듈은 상기 태그를 둘러싸는 상기 그린 보디의 표면 수준이고, 각각의 제 2 유형 모듈은 상기 표면에 대한 만입부를 포함하는, 그린 보디. - 제 9 항에 따른 그린 보디를 소결하여 형성된 소결된 보디로서,
상기 그린 보디에 형성된 태그는 상기 소결된 보디상에서 판독가능하고, 상기 소결된 보디의 개별 식별을 가능하게 하는, 소결된 보디. - 제 10 항에 있어서,
상기 소결된 보디가 코팅을 포함하는, 소결된 보디. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 소결된 보디는 절삭 공구이거나 절삭 공구의 일부이고, 상기 절삭 공구는 칩 제거 기계가공을 위해 구성되는, 소결된 보디. - 삭제
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