KR20000017127A - 연마용 성형체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 커터 전면에 큰 칩이 형성되는 것을 방지할 수 있는 다결정 다이아몬드 커터에서의 새로운 표면의 기하학적 형상을 개시하고 있다. 표면의 기하학적 형상은 칩의 분쇄기로 작용할 뿐만 아니라 커터 면을 가로질러 난류를 증가시켜 열 전달 계수를 증가시키며 드래그를 감소시킬 수 있는 리세스 및/또는 상승된 영역을 포함한다. PCD 면의 기하학적 형상은 고온/고압 공정에서 형성되는 것이므로, 커터와 일체가 된다. 따라서, 본 발명은 칩의 형성을 방지하는 것을 통해 개선된 커팅력을 가지며, 향상된 열 전달에 의해 보다 낮은 온도의 절단부를 갖는 다결정 커터를 제공한다.

Description

연마용 성형체{POLYCRYSTALLINE DIAMOND COMPACT CUTTER WITH IMPROVED CUTTING BY PREVENTING CHIP BUILD UP}

본 발명은 고온/고압 공정 조건하에서 제조되는 지지 다결정 다이아몬드(polycrystalline diamond, PCD) 성형체에 관한 것으로, 특히 개선된 전단 강도, 충격 저항성 및 커팅 성능을 갖는 지지 PCD 성형체에 관한 것이다.

성형체는 일반적으로 다이아몬드, CBN, CBN 화합물 및 세라믹 또는 다른 유사 화합물과 같은 연마재 입자를 소결하여 다결정 매스(mass)를 형성하므로써, 일체로 본딩된 구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 성형체는 본딩 매트릭스 또는 2차 상(second phase)의 도움없이 자기 본딩(self-bonding)될 수도 있지만, 미국 특허 제 4,063,909 호 및 제 4,601,423 호에 기재되어 있는 바와 같이, 대체로 코발트, 철, 니켈, 플라티늄, 티타늄, 크롬, 탄탈 또는 이들의 합금 또는 혼합물과 같은 금속인 적절한 본딩 매트릭스를 채용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 부피적으로 대략 10%∼30% 공급되는 본딩 매트릭스는 CBN에 대한 알루미늄 또는 다이아몬드에 대한 코발트와 같은 재결정 또는 성장 촉매를 부가적으로 포함할 수도 있다.

연마용 성형체는 커팅, 밀링, 그라인딩, 드릴링 및 다른 연마 작업에 광범위하게 사용된다. 연마용 성형체는 일반적으로, 응집성 경질 역암(coherent hard conglomerate)으로 본딩된 다결정 다이아몬드, CBN 또는 이들과 유사한 입자로 구성된다. 연마용 성형체에서는 연마재 입자 용적이 높으며, 직접적인 입자 대 입자의 본딩이 광범위하게 존재한다. 연마용 성형체는 연마재 입자가, 예를들어 다이아몬드, CBN, CBN 화합물 또는 세라믹 또는 이와 유사한 화합물이라면, 결정학적으로 안정적인 상승된 온도 및 압력 조건하에서 제조된다.

연마용 성형체는 취성을 갖는 경향이 있으므로, 사용할 때 초경 합금 기판에 의해 종종 지지된다. 이러한 지지 연마 성형체는 당 분야에서는 혼합 연마 성형체(composite abrasive compacts)로서 알려져 있다. 혼합 연마 성형체는 연마 도구의 작업면과 같은 곳에 사용될 수도 있다. 또한, 특히 드릴링 및 채광 작업에 있어서는 길게 연장된 초경 합금 핀에 혼합 연마용 성형체를 본딩하여 스터드 커터(stud cutter)로 알려진 것을 제조하는데 장점이 있다. 스터드 커터는 예를들면 드릴 비트(drill bit) 또는 채광용 곡괭이(mining pick)의 작업 면에 설치된다.

혼합 성형체의 제조는 초경 합금 기판을 프레스의 용기에 넣는 것에 의해 달성된다. 다이아몬드 그레인 또는 다이아몬드 그레인과 촉매 결합제의 혼합물을 기판의 상부에 배치하여 고온, 고압 조건하에서 압축한다. 이렇게 하므로써, 금속 결합제는 기판으로부터 이동하고 다이아몬드 그레인을 "침투"(sweep through)하여 다이아몬드 그레인의 소결을 촉진시킨다. 따라서, 다이아몬드 그레인은 서로 결합됨과 동시에 종래 평평한 경계면을 따라 기판에 결합되는 다이아몬드 층을 형성한다. 금속 결합제는 다이아몬드 층의 다이아몬드 그레인 사이에 규정된 작은 구멍(pore) 내에 잔존한다.

다양한 응용을 위해, 성형체는 그의 기판 물질에 본딩되어 지지되므로써, 적층의 또는 지지 성형체 구성을 갖는 것이 바람직하다. 일반적으로, 기판물질은 초경 금속 합금(cemented metal carbide)으로써 제공되며, 이 초경 금속 합금은 코발트, 니켈 또는 철 또는 이들의 혼합물 또는 합금과 같은 금속이 중량적으로 대략 6%∼대략 25%를 차지하는 결합제를 이용하여, 예를들어 텅스텐, 티타늄 또는 탄탈 카바이드 입자 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 예를들어 미국 특허 제 3,381, 3,852 호 및 제 3,876,751 호에 기재된 바와 같이, 성형체 및 지지 성형체는 드릴 비트와 같이 커팅 및 드레싱하기 위한 부품 또는 블랭크와 마모 부품 또는 표면으로서 다양한 응용 분야에 사용될 수 있다.

여기에 기재된 형태의 다결정 성형체 및 지지 성형체를 제조하기 위한 기본적인 고온/고압 방법은, 미국 특허 제 2,947,611 호, 제 2,941,241 호, 제 2,941,248 호, 제 3,609,818 호, 제 3,767,371 호, 제 4,289,503 호, 제 4,673,414 호 및 제 4,954,139 호에 또한 기재된 형태의 고온/고압 장치의 반응셀 내에 배치되는 보호용 차폐 금속 밀폐물 내에, 다이아몬드, CBN, CBN 화합물, 세라믹과 다른 화합물과 같은 연마재, 다결정 입자의 소결되지 않은 매스를 위치시키는 것을 필요로 한다. 또한, 다이아몬드 입자의 소결이 요구되는 경우, 금속 촉매는 연마재 입자 뿐만 아니라 연마재 입자를 지지하여 지지 성형체를 형성하는 이미 형성된 초경 금속 합금 매스와 밀폐물 내에 배치될 수도 있다. 그후, 셀의 내용물은 연마재 입자의 인접 그레인 사이는 입간 결정 본딩(intercrystalline bonding)되고, 추가적으로 소결된 입자가 초경 금속 합금 지지물과 결합하는데 충분하도록, 선택된 처리 조건하에 놓인다. 이러한 공정은 일반적으로, 적어도 1300℃의 온도, 적어도 20kbar의 압력에서 대략 3∼120분 동안 실행된다.

다결정 다이아몬드 성형체 또는 지지 성형체의 소결에 있어서, 촉매 금속은 이미 통합된 형태로 결정 입자 근방에 제공될 수도 있다. 예를들어, 금속 촉매는 연마재 결정 입자의 실린더를 수용하는 환형 또는 결정 매스의 상부 또는 하부에 배치되는 디스크 형태로 형성될 수도 있다. 또한, 금속 촉매 또는 공지의 용매는 분말 형태로 공급되어 연마재 결정 입자와 혼합되거나, 어떤 형상으로 냉간 압출될 수도 있는 초경 금속 합금 또는 카바이드 몰딩 분말로서 공급될 수도 있으며, 여기에서 경화제(cementing agent)는 다이아몬드 재결정 또는 성장용 촉매 또는 용매로서 공급된다. 일반적으로, 금속 촉매 또는 용매는 코발트, 철 또는 니켈, 또는 이들의 합금 또는 혼합물 층에서 선택되지만, 로테늄, 로듐, 팔라듐, 크롬, 망간, 탄탈 및 이들의 합금 및 혼합물과 같은 다른 금속이 채용될 수도 있다.

특정의 고온/고압 조건하에서, 금속 촉매는 어떤 형태로 공급되더라도, 확산, 모세 작용 또는 압력 구배에 의해 연마 층으로 스며들거나 통과하는 현상이 발생하여, 재결정 또는 결정 입간 성장용 촉매 또는 용매로서 유용하게 된다. 다이아몬드와 그래파이트 상 사이의 평행 위의 다이아몬드가 열역학적으로 안정한 영역에서 바람직하게 작용하는 고온/고압 조건은, 입간 결정의 다이아몬드 대 다이아몬드 본딩으로 특징지어지는 연마재 결정 입자의 충전에 영향을 미치며, 여기에서 결정 격자의 각 부분은 인접 결정 그레인 사이에서 공유된다. 바람직하게는 성형체 또는 지지 된 성형체의 연마 테이블에서의 다이아몬드 농도는 부피적으로 적어도 대략 70%이다. 다이아몬드 성형체 및 지지 성형체의 제조방법은 미국 특허 제 3,141,746호, 제 3,745,623 호, 제 3,609,818 호, 제 3,850,591 호, 제 4,394,170 호, 제 4,403,015 호, 제 4,797,326 호 및 제 4,954,139 호에 보다 자세히 기재되어 있다.

다결정 CBN 성형체, CBN 세라믹 및 지지 성형체에 있어서, 이러한 성형체 및 지지 성형체는 일반적으로, 다이아몬드 성형체에 적합한 방법에 따라 제조된다. 그러나, 상술한 "침투(sweep-through)" 방법을 통한 CBN 성형체 또는 세라믹의 형성에 있어서, 결정 매스를 통해 침투되는 금속이 반드시 CBN 재결정용 촉매 또는 용매일 필요는 없다. 따라서, CBN 화합물의 다결정 매스는, 코발트가 CBN 화합물의 다결정용 촉매 또는 용매가 아님에도 불구하고, 기판에서 결정 매스의 틈새로의 코발트의 "침투"에 의해 코발트로 초경화된 텅스텐 합금 기판에 결합될 수도 있다. 오히려, 틈새의 코발트는 다결정 CBN 성형체 또는 세라믹 및 초경화된 텅스텐 합금기판 사이에서 결합제로 작용한다.

다이아몬드 경우와 마찬가지로, CBN용 고온/고압 소결 처리는 CBN이 열역학적으로 안정한 상인 조건하에서 이루어진다. 이들 조건 하에서, 인접한 결정 그레인 사이의 입간 본딩이 이루어진다고 고찰된다. 성형체 또는 지지 성형체의 연마 테이블에 있어서의 CBN 농도는 바람직하게는 부피적으로 적어도 대략 50%이다. CBN 성형체 및 지지 성형체의 제조방법은 미국 특허 제 2,947,617 호, 제 3,136,615 호, 제 3,233,988 호, 제 3,743,489 호, 제 3,745,623 호, 제 3,831,428 호, 제 3,918,219 호, 제 4,188,194 호, 제 4,289,503 호, 제 4,673,414 호, 제 4,797,326 호 및 제 4,954,139 호에 보다 상세하게 기재되어 있다. 예시적인 CBN 성형체는 미국 특허 제 3,767,371 호에 기재되어 있으며, 부피적으로 대략 70%이상의 CBN과 부피적으로 대략 30%이하의 코발트와 같은 결합 금속을 포함한다. 이러한 성형체는 General Electric Company의 상표 BZN 6000으로 상업적으로 제조된다.

미국 특허 제 4,334,928 호에 기재된 바와 같이, 직접 또는 입간 결정 본딩일 필요가 있는 것은 아닌 다결정 성형체의 다른 형태는 금속 또는 합금, 세라믹 또는 이들의 혼합물의 2차 상을 갖는 다이아몬드 또는 CBN 입자의 다결정 매스를 포함한다. 2차 물질상은 연마재 결정 입자용 본딩제로서 작용하는 것으로 여겨진다. 초경 합금의 2차 상을 포함하는 다결정 다이아몬드 및 다결정 CBN 성형체는 결합한(conjoint) 또는 혼합의(composite) 다결정 연마 성형체의 예이다. 이러한 성형체는 대략 700℃ 이상의 서비스 온도를 갖기 때문에 금속을 포함한 성형체에 비해 "열적으로 안정적"이라고 볼 수 있다. 미국 특허 제 4,334,928 호에 기재되어 있으며, 부피적으로 80∼10%의 CBN 및 부피적으로 20∼90%의 질화티타늄과 같은 질화물 결합제를 포함하는 성형체는 열적으로 안정적인 물질의 예로 생각할 수도 있다. 이러한 성형체는 General Electric Company의 상표 BZN 8100으로 상업적으로 제조된다.

지지 성형체에 대해서는 미국 특허 제 4,797,326 호에 상세하게 기재되어 있는 바와 같이, 다결정 연마재 매스에 대한 지지물의 본딩은 각 층을 형성하는 물질이 상호 작용하는 경우 본딩 선에서 발생하는 화학 성분과 물리적 성분을 포함한다고 고찰된다. 본딩의 물리적 성분은 초경화된 금속 지지층에 비해서 열팽창계수(CTE)가 상대적으로 낮은 다결정 연마 층으로부터 발달하는 것으로 보인다. 즉, 고온/고압 처리조건으로부터 대기 조건으로 지지 성형체를 냉각할 때, 지지 층에 잔류 인장 응력이 존재하여 그 위에 지지 다결정 성형체에 반경방향의 압축 부하를 부여한다는 것이 관찰되었다. 이 부하는 다결정 성형체를 압축 상태로 유지하여, 래미네이트의 파괴 인성, 충격 및 전단 강도 성질을 향상시킨다.

지지 성형체의 상업 제품에 있어서, 고온/고압 장치의 반응 셀로부터 재생되는 생산품 또는 블랭크는 방전 가공 또는 레이저와 같은 것에 의한 커팅, 밀링 특히, 성형체의 외부 면에서 어떤 점착성의 차폐 금속을 제거하기 위한 그라인딩 작업등과 같은 여러 종류의 마무리 작업을 거친다. 이러한 마무리 작업은 다이아몬드 또는 CBN 연마 테이블 두께 및/또는 카바이드 지지물 두께에 대한 제품 명세표를 충족시키는 원통형 또는 유사한 형태로 성형체를 가공하기 위해 부가적으로 채용된다. 특히, 다이아몬드, CBN 지지 성형체 및 세라믹에 있어서, 블랭크 상의 연마 테이블은 용도에 따라 사용자에 의해 적절하게 재단되는 형상을 갖는 최종 제품으로 가공되기 때문에, 거의 균일한 연마층 두께가 요망된다. 그러나, 이러한 마무리 작업을 하는 동안, 고온/고압 처리 및 실온으로의 냉각시, 열적 순환(thermal cycle)에 이미 노출된 블랭크의 온도는 그라인딩 또는 커팅 작업의 열적 효과로 인하여 상승될 수 있다. 또한, 블랭크 또는 그로부터 마무리된 제품은 충진 금속을 용융시키기 위해 대략 750℃∼800℃의 온도를 요구하는 납땜 또는 용접 기술을 통해 다양한 커팅 또는 드릴링 도구의 강철 자루(steel shank)에 설치될 수도 있다. 이것은 다시 성형체 및 지지물이 열적 구배 및 응력을 받게 한다. 지지 블랭크가 열적으로 순환하는 동안, 카바이드 지지물은 상대적으로 높은 CTE 때문에 그 위에 지지 연마용 성형체 보다 더 광범위하게 팽창될 것이다. 가열 및 냉각 할 때, 응력은 연마 테이블의 균열 및/또는 그의 지지물로부터 연마 테이블의 분리를 발생시킬 수도 있다.

특히, PCD 성형체와 이들의 경화 금속 합금 지지물 사이의 경계면에서의 결합 강도를 향상시키기 위해서, PCD와 카바이드 층 사이에 중간 층을 개재시키는 것이 제안되어 있다. 미국 특허 제 4,403,015 호 및 제 5,037,704 호에 상세하게 기재되어 있는 바와 같이, 부피적으로 대략 70%이하의 CBN 및 나머지는 TiN과 같은 질화물을 포함한 중간층이 제공되며, 일반적인 고온/고압 방법에 의해 PCD와 카바이드 층 사이에서 직접 소결된다. 개재물인 CBN-TiN 결합층은 카바이드 층으로부터 PCD층으로 다이아몬드가 그래파이트로 변환되는 것을 촉진하여 PCD와 카바이드 층 사이의 경계면을 약화시킬 수 있는 코발트 결합제의 유입 또는 침투를 방지한다는 것이 관찰되었다.

당 분야에서 지금까지 알려진 지지 PCD 성형체가 커팅 및 드레싱 도구, 드릴 비트등에 광범위하게 사용되어 왔기 때문에, 이러한 물질의 강도 및 충격 성질을 향상시키는 것은 산업상 환영받을 것이다. 가공성, 기계적 성능 및 마모 성질을 향상시키는 것에 의해 그에 대한 적용 범위를 확대시키는, 개선된 파괴 인성, 충격 및 전단 강도를 갖는 지지 다이아몬드 성형체가 특히 요망된다. 따라서, 개선된 물리적 성질을 갖는 지지 PCD 성형체에 대한 요구는 현재까지도 계속되고 있다.

최근, 다이아몬드/카바이드 경계면의 기계적, 열적 응력에 대한 민감성을 감소시키기 위한 다수의 융기부, 그루브 또는 다른 오목부를 갖는 다양한 PCD 성형체 구조물이 제안되어 있다. 미국 특허 제 4,784,023 호의 PCD 성형체는 성형체 표면과 대략 평행한 상부와 하부 및 성형체 표면과 대략 수직인 측면을 갖고 번갈아 형성된 다수의 그루브와 융기부를 갖는 경계면을 포함한다.

미국 특허 제 4,972,637 호는 분리되어 서로 떨어져 있으며 초경 합금층으로 연장하는 리세스를 갖는 경계면을 포함하는 PCD 성형체를 제공하며, 상술한 리세스는 연마 물질(예를들면, 다이아몬드)을 포함하고, 일련의 열로 배열되며, 리세스 각각은 인접한 열의 가장 근접한 것에 대해 교차적으로 배치되어 있다. 미국 특허 제 4,972,637호에 의하면, 마모가 다이아몬드/카바이드 경계면에 도달하면 다이아몬드로 충진된 리세스는 초경 합금보다 마모가 다소 느리게 진행되어 사실상 커팅 융기부 또는 돌출부로서 작용한다고 한다. PCD 성형체가 미국 특허 제 4,972,637 호의 도 5에 도시한 바와 같이 스터드 커터에 장착될 경우, 마모 면은 리세스의 다이아몬드 물질 보다 더 빨리 마모하는 카바이드 영역을 노출시킨다. 따라서, 함몰부는 다이아몬드로 충진된 리세스 사이의 영역에 형성된다. 미국 특허 제 4,972,637호에 의하면, 다이아몬드 물질의 부가적인 가장자리를 노출시키는 이들 함몰 영역이 PCD 성형체의 커팅 작업을 향상시킨다고 한다.

미국 특허 제 5,007,207 호에는 카바이드 층에 그의 각각이 다이아몬드로 충진된 리세스를 갖는 또 다른 PCD 성형체 구조물이 개시되어 있으며, 이 리세스는 방사형 또는 동심원 패턴으로 형성된다(디스크 형상의 성형체를 위에서 아래로 보는 경우). 그러므로, 다수의 분리된 리세스를 채용한 미국 특허 제 4,972,637 호에 비해 미국 특허 제 5,007,207 호의 구조물은 방사형 또는 동심원 패턴을 형성하는 하나 또는 몇 개의 길게 연장한 리세스를 채용한다는 면에서 미국 특허 제 4,972,637 호와는 다르다. 미국 특허 제 5,007,207 호의 도 5에는 PCD가 스터드 커터에 장착되어 사용될 때 전개되는 마모면이 도시되어 있다. 미국 특허 제 4,972,637 호의 구조물과 같이, 마모 공정은 미국 특허 제 5,007,207 호 구조물의 다이아몬드로 충진된 리세스 사이의 카바이드 물질에 함몰부를 형성한다. 미국 특허 제 5,007,207 호와 유사하게, 미국 특허 제 4,972,637 호에 의하면, 마모 공정 동안 형성되는 이들 함몰부가 커팅 작업을 향상시킨다고 한다.

상술한 미국 특허들에 의하면, 암석의 커팅 작업에 바람직하며 부분적으로 내부 잔류 응력으로 인하여 발생하는 파열 또는 파편에 대한 다이아몬드 층의 민감성을 최소화하는 것이 바람직하다고 한다.

상술한 모든 미국특허를 본 명세서에서 참고로 인용한다.

본 발명은 새로운 커팅 면의 형상을 갖는 PCD 성형에 관한 것으로, 이것에 의해, 커터 전면에서의 큰 칩의 형성이 사용중 감소 또는 제거되는 것에 관한 것이다. 커팅 면의 기하학적 형상은 평평하지 않은 영역을 포함하며, 이 평평하지 않은 영역은 칩의 분쇄기로 작용할 뿐만 아니라 커터 면을 가로질러 난류를 발생시키는 하나 이상의 리세스 및/또는 하나 이상의 상승된 영역을 포함할 수 있으며, 이것에 의해 PCD의 절단부에서의 열 전달을 증대시키며 온도를 감소시킬 수 있다. PCD 면의 기하학적 형상은 바람직하게는 고온/고압 공정에서 형성되는 것이므로, 커터와 일체로 된다. 그러나, 그라인딩 또는 방전 가공과 같은 후처리 공정을 통해 이러한 면의 기하학적 형상을 형성하는 것도 본 발명의 범주내에 속한다.

도 1은 칩을 파쇄하고 난류를 발생시키기 위해, PCD 테이블 중앙 또는 그 근방의 돌출부 또는 융기부와 같은 영역을 갖는 커터를 도시한 도면,

도 2는 사용 도중 형성된 칩을 파쇄하는데 효과적인 리세스를 절단부 뒤에 갖는 커터를 도시한 도면,

도 3은 도 2 PCD 커터의 기하학적 형상이 칩을 어떻게 파쇄하는지를 나타내는 도면,

도 4는 칩을 파쇄하고 난류를 발생시키기 위해, PCD 테이블 상에 다수의 융기부를 갖는 커터의 단면도,

도 5는 도 4 커터의 평면도.

도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 커터 12 : 초경 합금 기판

16 : 융기부 20 : 리세스

본 발명은 드릴용으로 사용되는 비트의 관통 비율 및 중량에 영향을 미치는 PCD 성형체 전면에서의 큰 암석 칩의 형성을 감소시킨다. 암석의 길고, 연속적인 칩은 또한 커팅 작업을 방해할 수 있다. 또한, 커터 끝단에서 발생되는 열은 커터의 수명을 단축시키는 고온이 초래할 수 있다. 커핑(kerfing)은 때때로 절단부(cutting edge)의 암석을 전복시키는데 사용된다. 본 발명은 이미 형성된 칩을 파쇄하며 또한, 커터 면의 절단부로 부터의 열 전달을 증가시킨다. 따라서, 본 발명은 칩 형성을 방지하고 보다 국부적인 난류를 도입하는 것을 통하여 개선된 커팅력을 갖는 다결정 커터를 제공한다.

바람직하게는, 본 발명의 다결정 성형체는 후처리 공정에 의해서 보다는 고온/고압 공정시에 소망하는 형상으로 형성된다. 본 발명의 성형체를 제조하기 위한 적절한 고온/고압 장치는 당업자에게는 공지의 사실이며, 여러개 중에 본 명세서에 참고로 인용된 미국 특허 제 2,941,948 호에 기재된 바와 같은 벨트 형태의 장치 및 큐빅 장치를 포함한다. 유사하게, 상술한 미국 특허는 본 발명의 성형체를 형성하는데 요구되는 작동 조건이 기재되어 있으며, 이 또한 당업자에게는 공지의 사실이다.

본 발명의 성형체는 대략 평탄한 연마 층(14)을 포함하며, (a) 이러한 연마 층의 절단부 뒤에 위치하는 리세스 또는 (b) 절단부 뒤에 위치하며 주위 영역의 중간 높이 또는 두께 보다 수직 방향으로 더 높거나 더 두꺼운 상승된 표면 영역(bump), 또는 상술한 (a)의 리세스 및 (b)의 상승 표면 영역을 더 포함한다.

도 1을 다시 참조하면, 커터(10)는 예를들면 텅스텐 카바이드, 탄탈 카바이드와 같은 초경 합금 기판(12) 또는 당업자에게 공지인 유사한 다른 기판을 포함한다. 기판(12)의 표면상에는 연마 층 또는 테이블(14)이 배치된다. 연마 테이블(14)은 바람직하게는 다결정 다이아몬드, 큐빅의 붕소질화물 또는 이들의 혼합물이며, 가장 바람직하게는 다결정 다이아몬드이다.

도 1에 도시한 실시예에 있어서, 융기부(16)는 테이블(14)의 중앙 또는 중앙 근방에 위치하여 칩을 분쇄하며, 커터(10) 전면으로부터의 암석 부수러기를 제거하기 위해 난류를 발생시킨다. 융기부(16)에 인접한 영역(18)은 대략 평평하다. 융기부(16)는 바람직하게는 반원형이지만 칩을 파쇄하고 난류를 발생시키는데 효과적인 어떤 다른 형상이어도 좋다. 융기부(16)는 일반적으로, 대략 0.1㎜∼대략 3㎜ 영역의 높이 또는 두께를 가지며, 바람직하게는 대략 0.5㎜와 1.0㎜ 사이이다. 측면 치수는 매우 다양할 수 있으며, 많은 실험을 하지 않고도 기술자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 일반적으로, 반원형의 융기부(16)에 있어서는 융기부(16)와 테이블(14)의 경계에서의 직경이 대략 0.2㎜∼대략 5㎜이며, 바람직하게는 대략 1㎜∼대략 3㎜이다.

연마 층(14)과 기판(12) 사이의 경계면은 당업자에 공지인 어떠한 형상 또는 구조일 수도 있다. 그러나, 평평하지 않은 경계면이 가장 효과적인 성능을 제공한다는 것을 발견하였다.

도 2에는 본 발명의 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이 실시예의 커터(10)는 기판(12) 및 연마 테이블(14)을 포함하며, 리세스(20)는 그의 절단부(22) 뒤의 테이블(14)에 에칭된다. 리세스(20)는 바람직하게는 대략 0.1㎜∼대략 0.7㎜의 깊이를 가지지만, 테이블(14) 안으로 연장 또는 관통할 수도 있다. 리세스(20)는 일반적으로 테이블(14)의 표면에서 가장 넓거나 또는 균일한 단면을 갖는다. 리세스(20)는 또한, 사용중 마모되는 텅스텐 카바이드와 같은 초경 합금으로 충진될 수도 있다.

도 3에 도시한 바와 같이, 커터(10)는 암석(30)과 같은 작업편을 통과하여 칩(32)를 형성한다. 표면의 기학학적 형상 즉, 커터(10)의 도 1의 테이블(14)의 융기부(16) 또는 도 2의 테이블(14)의 리세스(18)는 형성된 칩(32) 내에 높은 응력을 유발시켜 파쇄한다.

도 4 및 도 5에는 본 발명의 또 다른 실시예가 도시되어 있으며, 이 실시예의 테이블(14)은 다수의 융기부(40)를 포함한다. 이 실시예는 커터(10)의 절단부가 사용중 또는 연속적인 사용시에 교체되어야 하는 경우, 특히 바람직하다.

상술한 실시예중 어또한 표면 기하학적 형상도 고온/고압 공정시에 형성될 수도 있다. 또한, 표면 기하학적 형상은 그라인딩 또는 방전 가공등의 후 처리 공정에 의해 형성될 수도 있다.

이상, 어떤 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 청구 범위 내에서 다른 여러 가지로 변경 가능함은 물론이다.

본 발명은 평평하지 않은 영역을 포함하므로써 PCD의 절단부에서의 열 전달을 증대시키며 온도를 감소시킬 수 있다.

Claims (10)

1. 연마용 성형체에 있어서,

   (a) 절단부, 대략적으로 평평한 영역 및 적어도 하나의 평평하지 않은 영역을 갖는 연마 층 및

   (b) 상기 연마 층에 결합된 초경 합금 기판을 포함하는

   연마용 성형체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 평평하지 않은 영역은 상기 연마 층의 절단부 뒤에 리세스를 포함하는

   연마용 성형체.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 평평하지 않은 영역은 적어도 하나의 융기부를 포함하는

   연마용 성형체.
4. 제 3 항에 있어서,

   단일의 융기부가 상기 연마 층의 중앙 또는 그의 근방에 위치하고 있는 융기부가 있는

   연마용 성형체.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 융기부는 반원형인

   연마용 성형체.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 하나 이상의 융기부는 대략 0.1㎜∼대략 3㎜의 최대 두께를 갖는

   연마용 성형체.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 융기부는 대략 0.5㎜∼대략 1.0㎜의 최대 두께를 갖는

   연마용 성형체.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 융기부의 직경은 대략 2㎜∼대략 5㎜인

   연마용 성형체.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 융기부의 직경은 대략 1㎜∼대략 3㎜인

   연마용 성형체.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 리세스는 대략 0.1㎜∼대략 0.7㎜의 깊이를 갖는

    연마용 성형체.