KR20050120758A - 멀티-카바이드 물질의 제조 및 용도 - Google Patents

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Abstract

약 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의, 예를 들면 구 또는 봉 같은 형상화된 매질을 포함하는 연마 매질은 2 종 이상의 카바이드-형성 원소 및 탄소를, 유리 원소 상태인 카바이드-형성 원소와 함께, 그것이 없이, 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 형성된다. 매질은 매우 높은 밀도, 매우 높은 경도 및 매우 높은 기계적 인성을 갖는다.

Description

멀티-카바이드 물질의 제조 및 용도 {MULTI-CARBIDE MATERIAL MANUFACTURE AND USE}
관련 출원의 상호 참조
본 출원은 2003년 3월 11일에 "높은 마모율을 부여하는 구"라는 명칭으로 출원되었고, 본원에 참조로 인용된 미국 가출원 제 60/453,427호에 대한 우선권을 주장한다.
본 발명은 일반적으로 연마 매질 조성물의 분야, 및 더 특별하게는 구형 또는 다른 형상의 매질 내에 형성된 연마 매질로서 사용하기 위한 멀티-카바이드 물질에 관한 것이다.
카바이드 물질은 물질 과학 분야에서 널리 공지되어 있다. 그들은 탄소 및 하나 이상의 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 지르코늄 등과 같은 카바이드-형성 원소로 구성된 화합물의 범위를 포함한다. 카바이드는 그 극단적인(extreme) 경도 및 고온 내성, 그것을 절삭 공구, 드릴링 비트, 및 유사한 용도로서의 응용에 적합하게 하는 성질로 알려져 있다. 멀티-원소 카바이드는 단일 원소 카바이드에 비해 개선된 인성 및 경도로 알려져 있다. 단일 원소 카바이드는 전형적으로 인성을 부여하기 위해 금속 결합제와 함께 사용된다.
멀티-카바이드는 2종 이상의 카바이드-형성 원소와 탄소를 결합하여 형성된다. 일부 멀티-카바이드는 조성물 내에, 질소와 같은 다른 비-카바이드 형성 원소를 갖지만, 여기서는 지배적인 성분이 카바이드-형성 원소이기 때문에 단순하게 멀티-카바이드를 의미한다. 예를 들면, 텅스텐 및 티탄과 탄소 및 질소의 결합은 상기 멀티-카바이드 물질일 것이다. 일부 멀티-카바이드 조성물은 카본이 결핍된 상태에서 형성되어 약간의 퍼센트의 카바이드-형성 원소가 카바이드로 전환되는 대신 결합하지 않은 원소 금속으로 남는 것을 초래한다. 이들 결합은 카바이드의 어떤 바람직한 질을, 어떤 결합들은 경도를, 다른 것들은 인성을 증강할 수 있다. 조성물 내의 매우 작은 변경인 물질의 성질에 큰 영향을 미친다. 대다수의 이런 변경들은 당업계에 종사하는 사람들에게 잘 이해되고 상세하게 공개되어 있다.
카바이드의 또는 멀티-카바이드의 구 및 다른 구체적인 형상의 고상 몸체는 그들을 유용하게 하는 바로 그 성질들 때문에 제조하기 어렵다. 그들의 높은 녹는점은 온도 조절 및 효과에 있어 어려움을 가지면서 강력한 에너지원을 필요로 하고, 그들의 경도는 그들을 규격화하는데 많은 비용이 들게 한다.
예를 들면, 카바이드를 제조하기 위한 일차 제조 방법은 융합될 원소를 큰 전극의 오목한 표면상에 위치시키는 것이다. 매우 높은 전류가, 물질에 전기 아크 가열을 가하면서, 전극으로부터 물질을 통과하여 다른 전극으로 근접하여 흐른다. 이 방법은 물질의 융합에 효과적이지만, 생성되는 화합물의 성질을 조절되지 않고 예측할 수 없는 방법으로 크게 손상시킬 수 있는 현상인, 화합물 내에서의 원소의 조화롭지 못한 혼합 및 증발로 인한 물질의 일부 조절되지 않은 손실을 초래한다. 제조 공정이, 일반적으로 지름이 몇 인치밖에 안 되는, "카우 칩(cow chip)"으로 다채롭게 알려진, 생성되는 화합물의 불규칙하게-형상화된 럼프(lump)를 초래하기 때문에, 경도 또한 도전(challenge)이다. "칩"은 매우 단단하고, 충돌 충격 또는 칩을 유용한 크기로 쪼개는 다른 압착 방법에 의해서만 더욱 작은 형상으로 가공된다. 이들 공정들은 최종 제품에 그 경도 및 그 기계적 인성을 모두 많이 감소시키는 작은 균열을 남긴다. 압착 후의 물질의 재-용융은 높은 비용을 부과하고, 규칙적인 입자 크기 또는 형상을 효율적으로 달성할 수 없다. 따라서, 카바이드가 작은 구 및 다른 바람직한 형상으로 사용 가능하다 하더라도, 그 구는 최적으로 구성되지 않고, 그것은 불규칙한 크기를 갖고, 비싸고, 유효성이 없다.
공지된 기술은 일반적으로 멀티-카바이드 물질이, 형상화 동안의 물질의 제조 또는 분해에 있어서의 방법 변경으로 인한 최적화된 성질의 손실 없이, 작고 규칙적인 형상으로 형성될 수 있게 하는 방법을 포함하지 않는다.
분쇄라고도 알려진 입자의 감소는, 예를 들면 옛사람들에 의해 숫돌 연마에 의해 곡물로부터 가루를 제조하기 위해 실시된 매우 오래된 기술이다. 최신의 실시는 다양한 산업 응용을 위해 보다 작고 보다 규칙적인 분말을 요구하였고, 더욱 정교한 기술들이 매질 밀링과 같은 그 제품을 제조하기 위해 개발되었다. 근대 기술들 및 실시는 이제 미크론, 수천 미크론, 및 심지어는 옹스트롬 단위로 측정된; 및 입자 크기의 보다 높은 규칙성 및 이들 감소한 디멘션에서의 순도를 갖는 더-미세한 입자를 요구한다.
숫돌 연마가 초기의 산업 공정에 필요한 분말을 신뢰성 있게 제공할 수 없었던 것처럼, 통상적인 매질 밀(mill) 및 유사한 기술은 현재 특정 응용에 요구되는 초-미세 및 초-규칙적인 입자를 신뢰성 있게 제공할 수 없다.
입자의 크기를 감소시키는 다양한 방법들이 사용되었다. 대다수가 감소할 물질("제품 물질")을 압착 또는 두들겨서 연마, 밀링, 분쇄, 또는 분산으로 알려진 방법에 의해 더욱 작은 디멘션으로 만들기 위해 구, 로드 또는 더 불규칙한 물체("연마 매질")와 같은 물질을 사용한다. 연마 매질은 현저하게 몇몇 인치 지름의 광석 파쇄기로부터 그 자체가 훨씬 더 작은 입자를 제분하기 위해 사용되는 미크론-크기의 입자까지의 크기의 범위를 가진다. 연마 매질은 또한 현저하게 구형, 반-구형, 타원형, 원통형, 대각선, 로드, 및 다른 모양(이하 "형상화된 매질"), 및 모래 한 알과 같은 불규칙적 천연 형상을 포함하는 형상의 범위 내에서 변한다.
연마 매질은 볼 밀, 로드 밀, 마모(attritor) 밀, 교반된 매질 밀, 페블(pebble) 밀 등과 같은 다양한 장치에 사용된다. 그들의 디자인에서의 차이에도 불구하고, 모든 밀들은 제품 물질을 연마 매질 주위에 분포시키고 연마 매질 단위 사이에서 발생할 충돌을 야기하여 제품 물질 입자가 충돌하는 연마 매질 단위 사이에 위치되도록 하는 것에 의해 작동한다. 이들 충돌들은, "크기 감소" 또는 "분쇄"으로 기술적으로 알려진 효과인, 제품 물질 입자들의 보다 작은 디멘션으로의 분열을 야기한다.
연마 매질로 사용된 물질들은 또한 자주 응용된 연삭제로서 사용된다. 예를 들면, 상기 물질들은 주형에 집합되고 주형 내로 부어지고 냉각되는 용융 금속과 같은 결합제에 의해 결합하고, 결합제 물질에 의해 함침된 "경질 몸체"가 되게 한다. 이런 종류의 경질 몸체 물질들("경질 몸체들"로도 알려짐)은 딥-웰(deep-well) 드릴링 및 다른 응용에 사용된다. 유사한 공정이 물질들을 연마 디스크 및 숫돌에 함침시키는데 사용된다. 다양한 접착제들이 물질들을 직물, 종이 및 사포, 샌딩 벨트(sanding belt), 및 유사한 제품으로 사용하기 위한 다른 층에 결합하는데 사용된다.
여러 가지 연마 및 밀링 기술들은 여러 가지 매질 제품 물질 입자 크기 및 균일성을 생성한다. 결과적인 큰 차이들이 연마 매질의 크기 및 형상의 작용으로서 일차적으로 얻어진다. 큰 연마 매질은 조악한 공정 또는 더 좋은 공정에 의한 추가의 정제에 적합한 상대적으로 크고 불규칙한 제품 물질 입자들을 생성한다. 작은 연마 매질이 그 자체를 목적으로 보다 미세하고 보다 규칙적인 입자들을 제조하거나, 또는 결정질 집합체를 변경하거나, 또는 기계화학적 합금, 또는 그 조합물 일부를 야기하는데 사용될 수 있다. 작은 연마 매질은 또한 연마, 윤내기, 및 디버링(deburring)에 사용된다. 밀은 종종, 단계 내에서 제품 물질 입자 크기를 추가로 감소하는데 사용되는 점진적으로 더 작은 연마 매질과 함께, 연속하여 사용된다. 연마 매질의 형상의 변경은 일반적으로 입자 크기의 규칙성, 밀링 공정의 효율, 주어진 크기의 감소를 얻기 위한 총 비용, 및 다른 인자에 영향을 미친다. 이들 효과들은 당업계에 공지되어 있다.
매우 작은 입자 크기는 다양한 새로운 응용에 있어서 유용하도록 제공된다. 그러나, 표준화되기 위해 필요한 크기 감소 및 규칙성, 허용가능한 결과는 임의의 현재의 밀링 방법으로 달성될 수 없다. 제조는 현재 화학적 침전과 같은 교대식 입자 가공 방법을, 수용할 수 없는 공정 변경을 동반하는 높은 속도로, 또는 매우 낮은 속도로, 수용할 수 없는 시간 및 비용으로 요구한다.
다른 중요한 효과는 연마 매질 그 자체의 조성물을 변경하는 것에 의해 얻어진다. 세 가지 물질 성질들이 현저하게 연마 매질 성능: 경도, 질량 밀도, 및 기계적 인성에 영향을 미친다. 연마 매질의 경도는 밀링 효과를 결정하고, 질량 밀도는 밀링 효율을 결정하는 반면, 기계적 인성은 제품 순도 및 전체적인 공정 효율을 결정한다. 경질 물질들은 효과적인 밀링을 위해 제품 물질과의 충돌에 있어서 에너지를 효율적으로 전달하고, 고-밀도 물질들은 제품 물질과의 충돌 당 에너지 전달을 증가시키고 따라서 밀링 효율, 특히 작은-차원 연마 매질에 대한 밀링 효율을 증가시키고, 질긴(tough) 물질들은 그들이 파손되고 제품 물질을 손상시키거나 또는 다르게는 대체를 필요로 하기 전에 장기간 동안 사용될 수 있다. 이상적인 밀링 물질은 따라서 매우 경질이고, 매우 높은 질량 밀도를 갖고, 매우 질기다. 바람직하게는, 이들 품질들은 연마 매질의 크기가 감소할 때, 연마 매질의 선택된 형상에 불구하고 유지될 것이다.
연마 매질용 공업용 물질의 역사는 이들 물질 성질들 사이의 수용되는 교환의 역사인데, 이는 이들 인자들 중 하나의 개선이 이전에 다른 것들 중 하나 이상에서 상쇄하는 감소를 생성했기 때문이다. 예를 들면, 산화이트륨-안정화된 지르코니아는 양호한 기계적 인성을 보이지만, 낮은 질량 밀도를 가진다. 다양한 금속 매질은 상대적으로 높은 질량 밀도를 갖지만, 낮은 기계적 인성을 가진다. 카바이드는, 작은 디멘션에서조차도 극단적인 경도 및 질량 밀도를 보였지만, 수용할 수 없는 제품 손상을 야기하는 피할 수 없는 매질 결점 및 많은 응용과 양립할 수 없는 보다 일반적인 공정 결점을 보였다.
미국 특허 제 5,407,564호(칼리스키(Kaliski))가 예시적이다. 칼리스키는 높은 질량 밀도의 범위, 텅스텐, 탈륨, 니오븀, 및 바나듐으로부터 선택되고 10 내지 100미크론 사이의 범위의 크기를 갖고 높은 이론적인 밀도의 요구 조건을 갖는 단일-원소 카바이드를 개시한다. 칼리스키가 설명한 바와 같이, 높은 이론적인 밀도, 즉, 비다공성 물질들이 필요하다. 이들 물질들은 미세하고 규칙적인 제품 물질을 조절된 실험실 조건하에서 적은 양으로 제조하는데 있어서 인상적인 결과를 보여주었다. 그의 예의 복제품은 그의 발명이 밀링된 제품의 손상을 야기하는 것을 보여주었는데, 이는 더 긴-기간 및 더 큰 부피의 제조 시도가, 제품 물질의 금속성 및 다른 손상을 야기하는, 기계적 인성의 결핍으로 인해 실패하였기 때문이었다. 금속 결합제가 없는 고 밀도 세라믹, 예를 들면 텅스텐 디-카바이드와 결합한 텅스텐 카바이드가 또한 칼리스키에 의해 연마 매질로부터 높은 밀링 효율 그러나 제품 물질의 손상을 얻는 수단으로 개시된다. 칼리스키는 구체적으로 오염 물질이 밀링된 제품에 가장 양호한, 또는 적어도 최소한의 손상을 제공하는 그의 청구된 물질들 중에서 선택하는 것을 추천한다. 이들 물질들은 그 성질을 바꾸었지만 제품 물질 손상 문제를 해결하지 않았고, 기계적 인성 문제점을 해결하지 않았다. 오히려, 이들 물질들은, 제품을 손상시키고 때때로 밀 그 자체를 심각하게 손상시키면서, 매질 밀에 있어서 연삭제로서 작용하는 경질의, 미세하고 불규칙한 파편으로 분해되는 것에 의해 파손되려는 경향을 보였다.
미국 특허 제 5,704,556호(맥러플린(McLaughlin))는 금속 결합제가 없는 100미크론 지름 미만의 디멘션을 갖는 세라믹 연마 매질을 개시한다. 이들 물질들은 수용할 수 있게 경질이고, 칼리스키에 개시된 것들보다 더 큰 기계적 인성을 보여주지만, 그들은 많은 응용에 대한 또는 다른 것들에 있어서의 최적의 효율에 대한 적당한 밀도를 갖지 않는다.
본 발명의 발명가는 사용가능한 구형 카바이드(단지 단일 원소 카바이드만이 당업계에 공지됨)로부터 적합한 연마 매질을 제조하려는 시도를 했었다. 텅스텐 카바이드/텅스텐 디-카바이드 구는 칼리스키의 명세서와 일치되어 구입되었고 진탕기 밀 내에서 사용되었지만, 칼리스키에 의해 인용된 정도의 분쇄는 명백하지 않았다. 플라즈마-처리된 구형 텅스텐 카바이드/텅스텐 디-카바이드가 또한, 칼리스키의 명세서와 일치되어, 제조 스케일 상에서 시험하기에 충분한 양으로 다른 공급원으로부터 구입되었다. 이 연마 매질은 불충분한 기계적 인성으로 인해 쪼개졌고, 제품을 손상시켰으며 광범위하게 매질 밀을 손상시켰다. 텅스텐 카바이드는 매질 속도, 유량, 물질 부피, 및 다른 밀링 변수의 실험적인 변경에도 불구하고 기계적 인성의 부재로 인해 파손되었다. 칼리스키의 명세서와 일치하는 연마 매질 물질은 전세계 여러 상이한 공급원으로부터 얻었지만, 공급원의 차이는 결과에 있어서 어떠한 현저한 차이도 생성하지 않았다. 칼리스키의 명세서에 제공된 모든 물질을 사용한 모든 시도에 있어서, 제품 손상의 수준은 유용성을 제한하였다.
미국 특허 제 2,581,414호(호치버그(Hochberg)), 미국 특허 제 5,478,705호(체카이(Czekai)), 및 미국 특허 제 5,518,187호(브루노(Bruno))는 높은 기계적 인성을 보이고 연마 매질 파손 시에 상대적으로 양호한 제품 물질 손상을 야기하는 중합체 연마 매질을 개시한다. 그러나, 그들은 세라믹보다 낮은 경도 및 밀도를 보인다. 중합체 연마 매질을 따라서 제품 오염에 민감한 상대적으로 부드러운 제품 물질을 밀링하는데, 및 가공 비용에 상대적으로 민감하지 않은 산업들, 예를 들면, 약물 가공 또는 분석을 위한 생물학적 세포의 분산에 유용할 수 있지만, 그들은 대부분의 산업적 응용에 대해 적합하지 않다.
미국 특허 제 3,690,962호, 제 3,737,289호, 제 3,779,745호, 및 제 4,006, 451호(모두 루디(Rudy))는 절삭 공구로서 사용하기 위한 특정 멀티-카바이드를 개시한다. 개시된 멀티-카바이드들이 밀링에 대해 유용할 것 같은 경도, 밀도 및 기계적 인성의 조합을 보였지만, 사용가능한 멀티-카바이드 물질에 대한 공지된 형상들은 그들을 상기 용도와 양립 불가능하게 하였다. 어려움은 현재의 제조 방법에 의해 제조된 큰 크기의 멀티-카바이드 물질, 및 일부 그 경도 및 기계적 인성으로 인한, 밀링에 유용한 크기 및 형상으로 물질을 기계 가공 또는 다른 방법으로 가공하는데 있어서의 어려움을 포함하였다.
문헌[V. N. Eremenko, et al, "Investigations of alloys or the ternary systems W-HfC-C and W-ZrC-C at subsolidus temperatures", Dokl. Akad. Nauk. Ukr. SSSR, Ser. A NO. 1, 83-88 (1976)]; 문헌[L. V. Artyukh, et al, "Physicochemical reactions of tungsten carbide with hafnium carbide", Izv. Akad. Nauk SSSR, Neorg. Mater., No. 4, 634-637 (1976)]; 및 문헌[T. Ya. Velikanova, et al, "Effect of alloying on the structure and properties of cast WCl-x Materials", Poroshkovaya Metallurgiya, No. 2 (218), 53-58, (1981)]은 단일 원소 카바이드의 성질이 다른 카바이드 형성 원소의 적은 양의 첨가에 대해 얼마나 민감한지를 가르친다. 이 사실은 멀티-카바이드 원소 내로의 연구를 크게 억제하였다.
상기 요약한 바와 같이, 선행기술의 연마 매질을 모두 약간의 현저한 경제적 부담을 창조하는 연마 매질 물질의 확산을 야기하고 또한 손상으로 인한 기술적으로 열등한 밀링된 제품을 야기하는 기술적인 단점을 가진다.
발명의 요약
간략하게 언급하면, 연마 매질은 구 또는 로드 같은, 0.5미크론 내지 100mm의 지름 크기 범위의 형상화된 매질을 포함한다. 매질은, 카바이드-형성 원소의 원소 상태로든지 아니든지 간에, 두 가지 상이한 카바이드-형성 원소 및 탄소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질이다. 매질은 매우 높은 질량 밀도, 극단적인 경도, 및 극단적인 기계적 인성을 가진다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 연마 매질은 탄소 및 2종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하고, 상기 멀티-카바이드 물질은 0.5미크론 내지 100mm의 지름 크기 범위의 형상화된 연마 매질로 형성된다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 연마 매질을 제조하는 방법은 탄소 및 2종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 매질을 형성하고, 상기 멀티-카바이드 물질은 매질 밀에서 사용하기 위한 연마 매질로 형성되는 것인 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 클래딩(cladding) 물질에 사용하기 위한 구의 제조 방법은 탄소 및 2종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 표면용착(surfacing) 물질에 사용하기 위한 구의 제조 방법은 탄소 및 2종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 경질 몸체 물질에 사용하기 위한 구의 제조 방법은 탄소 및 2종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 연마 매질의 제조 방법은 탄소 및 크롬, 하프늄, 니오븀, 탄탈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐, 및 지르코늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 매질을 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 클래딩 물질에 사용하기 위한 구의 제조 방법은 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 표면용착 물질에 사용하기 위한 구의 제조 방법은 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 경질 몸체 물질에 사용하기 위한 구의 제조 방법은 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 매질 밀에서의 제품 밀링 방법은 탄소 및 2종 이상의 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 필수로 포함하는 매질을 사용하고, 상기 멀티-카바이드는 매질 밀에서 사용하기 위한 매질로 형성되는 것인 단계를 포함한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 매질 밀에서의 제품 밀링 방법은 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 구성된 군으로부터 선택되는 1종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 카바이드 매질을 사용하는 단계를 포함한다.
도 1은 선행 기술에 의해 제조된 입자들을 도시한다.
도 2는 본 발명의 실시태양에 의해 제조된 입자들을 도시한다.
본 발명에 의하면, 화합물은 탄소 및 이종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소("멀티-카바이드 물질", 아래 더 완전히 정의됨)의 결합으로부터 형성된다. 멀티-카바이드 물질은 극단적인 경도, 극단적인 밀도, 및 극단적인 기계적 인성을 가진다. 본 발명에 있어서, 멀티-카바이드 물질들의 카바이드-형성 원소들의 선택, 및 그들 원소들의 임의의 조합에 대한 정확한 비례의 조성은 물질의 성질들을 변경하기 위해 변경된다. 멀티-카바이드 물질은 선택된 카바이드의 1종 이상의 원소 금속과 결합하여 연성 및 물질의 다른 성질을 변경한다. 멀티-카바이드 물질은 새로운 제조 방법을 사용하여 다양한 형상화된 매질, 바람직하게는 구로 효과적 및 효율적으로 형성된다.
본 발명의 제조 방법은 바람직한 물질 성질을 최적화하기 위해 적절한 원소 조성을 유지하고, 유용한 형상화된 매질을 제조하고, 상기 형상화된 매질을 생성하기 위해 물질의 압착 또는 다른 분해를 피하고, 수득되는 물질의 품질은 개선하면서 상기 물질로부터 형성되는 형상화된 매질의 제조 비용을 많이 감소시킨다. 제조 방법은 매질 밀에서 연마 매질("멀티-카바이드 연마 매질")로 사용하기에 적합한, 작고 규칙적인 구의 최적화된 멀티-카바이드 물질을 생성한다. 본 발명의 멀티-카바이드 연마 매질은 그 효과적인 물질 성질들을 유지하면서 100mm 이상 내지 0.5미크론 이하로의 크기 범위의 형상화된 매질에 사용된다. 멀티-카바이드 연마 매질은 매질 밀 및 디자인 및 용량을 변경한 다른 현존하는 밀링 공정에 사용된다. 상기 멀티-카바이드 연마 매질의 상기 사용에 의해, 현존하는 밀링 매질 물질의 사용에 의한 것보다 큰 제품 물질 크기 감소, 크기 규칙화, 및 순도가 얻어질 수 있다.
상기 사용은 현재의 입자 크기 감소 방법의 효율 및 결과를 개선한다. 덜 효과적인 방법이 상대적으로 큰 크기 및 불규칙성을 갖는 입자들을 생성하기 위한 예비 가공 단계로서 사용될 수 있고, 이들 입자들은 본 발명에 의해 더 정제된다.
본 발명의 멀티-카바이드 연마 매질은 매질 밀 이외의 다양한 응용, 예를 들면, 경질 몸체, 연마 숫돌, 연삭제 종이 및 직물, 클래딩 물질, 및 경질 코팅 물질의 제조에 효과적으로 사용된다.
본 발명은 이전에 얻어질 수 없었던("극-미세 입자") 디멘션 및 순도로 물질을 제조하는 것을 가능하게 한다. 극-미세 입자는 이전에 얻어질 수 없었던, 또는 덜 효과적이거나 더 비용이 드는 방법에 의해서만 얻어질 수 있었던 제품의 제조를 가능하게 할 것이다. 예들은 티탄의 산화물과 같은 1미크론 미만의 크기의 산화물을 포함한다. 티타니아의 특정 산화물을 충분히 낮은 불순물과 함께 감소시키는 것은 화합물이 높은 투명도를 보이는 것을 야기한다. 안료의 미세 크기 감소는 염료 및 페인트에서의 색 분포의 효율을 개선한다. 유사한 결과가 바니쉬 및 다른 피니쉬의 고도의 정제에 의해 얻어진다. 코발트, 수소화물, 몰리브덴, 질화물, 티탄, 텅스텐, 및 다양한 합금 및 그들의 다른 화합물과 같은 특정 금속 및 다른 물질들의 극-미세 입자는 이전에 얻지 못한 경제 또는 성능 성질로 및 초합금 및 이전에 수득할 수 없었던 다른 조합체로 그들 물질들의 제조를 가능하게 할 것이다. 다이아몬드 입자가, 감소한 비용으로 다이아몬드 입자의 더 효율적인 사용을 가능하게 하면서, 공지된 연마 매질에 대해 그들의 경도로 인해 이전에 얻을 수 없었던 디멘션으로 감소할 수 있다. 극-미세 입자는 사용가능하게 될 것이고 성형, 정전기 침착 및 다른 공지된 방법에 의해 미세전기화학적 제품 및 이전에는 유리 또는 규소 또는 다른 반도체의 에칭에 의해서만 수득할 수 있었던 다른 미크론-스케일의 장치로 형성될 수 있다. 극-미세 입자는 특정 액체에 도입되어 열 전달, 용해도 및 다른 성질들의 구체적인 성지들을 보이는 유체를 형성할 수 있다.
본 발명의 사용을 통해, 더 조악한 밀링 또는 높은-속도의 침전 중 어느 하나에 의해 제조된 샘플들은 멀티-카바이드 연마 매질을 사용한 밀링 공정을 통해 높은 속도 및 상대적으로 낮은 비용으로 바람직한 규격으로 추가로 정제된다. 다른 가치있는 물질들은 본 발명의 청구된 방법에 의해 특이하게 가능해진다.
본 발명은 또한 공지된 제조 방법에 의해 얻어진 것들보다 우수한 형상을 갖는 극-미세 입자의 제조를 가능하게 한다. 예를 들면, 화학적 침전은 극히 작은 디멘션의 특정 물질의 입자들을 생성할 수 있다. 그들 입자들은, 그러나, 일반적으로 부드럽고 원형인 형상을 보인다. 도 1은 침전에 의해 원자론적으로(atomistically) 조립된 입자들을 도시한다. 상기 입자들은 또한 졸 겔, 기상 응축 등과 같은 공지된 수단에 의해 제조된 전형적인 입자들이다. 입자들의 표면 지형학을 다루는 과학은 틈새 패시트(facet) 및 틈새 계단을 갖는 쪼개진 표면에 관해 언급한다. 이들 두 특징은 특별하게 매우 작은 입자들을 제조하기 위한 공지된 가공 방법에 의해 제조된 입자들에게는 없다. 선행 기술의 방법에 의해 제조된 입자들에 없는 다른 특징은 오목한 부분이다. 오목한 부분은 표면의 일부분이 주위 표면의 아래에 위치하는 상태로서 정의된다. 침전된 입자들에 있어서, 표면은 구의 경우 언제나 사실인 바와 같이 표면의 일부분이 주위 표면 위로 튀어나온 것을 의미하는 불불러스(bulbulous)이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 의한 밀링에 의해 제조된 극-미세 입자들은, 극-미세 밀링된 입자들이 침전 및 유사한 방법에 의해 제조된 유사한 크기 및 디멘션의 입자들에 비해 우수한 화학적 및 기계적 성질들을 보이는 경향을 갖도록 하는, 쪼개진 표면을 갖는 더 각진 형상 및 다른 수단에 의해 형성된 물질들보다 더 높은 활성을 보이는 각진 교차 표면을 보인다. 본 발명의 밀링 방법에 의해 제조된 매우 작은 입자들의 모퉁이, 평평한 에지 등을 주목한다.
본 발명에 의해 제조된 촉매는 모든 디멘션에 있어 30×10-9미터 미만이고 쪼개진 표면을 갖고, 촉매는 우세한 틈새 패시트 및(또는) 틈새 계단을 갖는 그 입자 표면 특징에 의해 독특하게 구별할 수 있고, 촉매는 에지의 원호 길이가 에지의 반경 미만인 우세한 교차 표면의 첨예도에 의해 별법으로 독특하게 구별할 수 있고, 촉매는 입자 지름의 5%보다 큰 표면 오목한 부분에 의해 별법으로 독특하게 구별할 수 있고, 촉매는 에지 반경의 포함된 각이 대략 교차 표면의 포함된 각이거나 그 미만인 우세한 교차 표면의 첨예도에 의해 별법으로 독특하게 구별할 수 있다.
본 발명에 의해 제조된 금속간 입자들은 모든 디멘션에 있어 30×10-9미터 미만이고 쪼개진 표면을 가진다. 제품은 우세한 틈새 패시트 및(또는) 틈새 계단을 갖는 그 입자 표면 특징에 의해 독특하게 구별할 수 있고, 제품은 에지의 원호 길이가 에지의 반경 미만인 우세한 교차 표면의 첨예도에 의해 별법으로 독특하게 구별할 수 있고, 제품은 입자 지름의 5%보다 큰 표면 오목한 부분에 의해 별법으로 독특하게 구별할 수 있고, 제품은 에지 반경의 포함된 각이 대략 교차 표면의 포함된 각이거나 그 미만인 우세한 교차 표면의 첨예도에 의해 별법으로 독특하게 구별할 수 있다.
본 발명의 연마 매질은 또한 다른 분야에 유용하다. 예들은 드릴링 또는 연마를 위한 "경질 몸체"의 제조, 레이저 클래딩 및 다른 클래딩 공정, 표면 물질로서의 사용, 및 다른 응용들을 포함한다. 예를 들면, 연마 매질은 방수성을 개선하기 위해 표면에 도포되는 합금의 성분으로서 매질 밀 없이 사용된다. 상기 보호 코팅을 도포하는 두 가지 통상적인 방법은 클래딩 및 표면용착으로 알려져 있다. 이들 각각은 처리될 대상 및 합금에 의존하는 선택인 다수의 사용된 방법들을 포함한다. 일반적으로, 중합체 같은 결합제 물질들 또는 금속들은 연마 매질을 처리되는 대상의 표면상에 클래딩 또는 표면용착에 의해 유지하는데 사용된다. 결합제 물질은 그 자체로는 클래딩 또는 표면용착 작업 동안 용융되지 않는 연마 매질 물질에 따른 위치 내로 용융되거나 주조된다. 전형적인 용융 방법은 레이저, 노 용융, 융착 튜브 및 플라즈마 열 공급원을 포함한다. 사용되는 경우에 있어서, 결합제 물질 그 자체는 종종 기름 웰 드릴링 같은 작업 환경에 의해 표면상에 부여된 마모를 견딜 수 없다. 이 결합제 마모는 연마 매질을 표면에 노출하고, 그로 인해 내마모성 표면 보호를 제공한다. 이들 동일한 표면들은 종종 연마 매질이 견딜 수 있는 매우 높은 충격 충돌에 노출된다.
멀티-카바이드 연마 매질을 생성하기 위해, 화합물("멀티-카바이드 물질")이 탄소 및 2종 이상의 카바이드-형성 원소들로부터 형성된다. 본원에 참조로 인용된 미국 특허 제 3,690,962호, 제 3,737,289호, 제 3,779,745호, 및 제 4,066,451호(모두 루디)는 절삭 공구로 사용하기 위한 상기 멀티-카바이드 물질의 제조 방법을 개시한다.
본 발명의 하나의 실시태양에 있어서, 멀티-카바이드 물질은 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오븀, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 지르코늄, 및 임의의 다른 카바이드 형성 원소로 구성된 군으로부터 선택된 카바이드-형성 원소들로부터 형성된다. 멀티-카바이드 물질은 완전히 탄소로 처리되지 않고 따라서 원소 상태로 물질 내에 남아있는 일부 카바이드-형성 원소를 가지거나 갖지 않은 채 형성될 수 있다. 멀티-카바이드 물질은 특정 양의 불순물 및 다른 이질적인 원소들을 그 물질 성질들에 현저하게 영향을 미치지 않으면서 함유할 수 있다.
불규칙한 형상화된 입자들로부터의 구의 제조는 다양한 수단에 의해 달성될 수 있다. 하나의 통상적인 초고온 용융점 물질의 구로의 가공 방법은 열적 플라즈마 토치(torch)의 사용에 의한다. 상기 토치는 모든 멀티-카바이드 물질의 용융점을 초과하는 온도에서 양호하게 작동할 수 있다. 용융 기체분사법(atomization) 또는 아크 용융과 같은 다른 방법들이 당업자들에게 공지되어 있고 실시를 단지 이들 명명된 방법들의 사용으로 제한하려는 의도는 없다. 요컨대, 물질을 그것의 용융점에 도달시키는 열을 적용하는 임의의 공지된 기술이 작용할 것이다. 다른 형상화된 매질을 형성하는 방법 또한 당업계에 공지되어있다.
카바이드로부터 구를 형성하는 공지된 방법은 또한 공지된 방법이 멀티-카바이드 물질에 적용되는 경우 구를 형성하지만, 허용가능한 구의 양은 대략 제조된 총량의 40%이다. 그러므로 멀티-카바이드 물질로부터 구를 제조하는 새로운 방법이 개발되었다. 본 발명의 하나의 실시태양에 의하면, 멀티-카바이드 물질로부터 구를 제조하는 방법은 다음과 같다. 멀티-카바이드 물질이 바람직하게는 적절한 비율로 멀티-카바이드 물질을 포함하도록 의도된 원소의 미세 입자들을 혼합하고, 성분들을 적절하게 혼합하고, 불활성 결합제의 도입에 의한 혼합물의 안정성을 유지하고, 혼합물을 각각 형성되는 바람직한 구의 질량과 대략 동일한 질량을 갖는 집합체들로 나누고, 그 원소가 융합되는 것을 야기하기에 충분하게 열을 나누어진 집합체에 가하고, 그 구형 형상을 보존하는 방법으로 융합된 구를 냉각하여 구로 형성된다. 이 제조 공정은 멀티-카바이드 물질로 구성된 작고 규칙적인 구를 제조하는데 사용된다. 규칙적인 형상 및 예측 가능한, 최적화된 조성을 갖는 매우 작은 지름, 즉, 500미크론 미만 내지 0.5미크론 지름의 구가 제조될 수 있다.
멀티-카바이드 물질의 구는 그것이 플라즈마를 통해서 또는 튜브의 아래로 통과될 때 멀티-카바이드 물질의 온도를 그들의 용융점 이상으로 상승시키기 위해 열적 플라즈마 토치 또는 수직 열적 튜브를 사용하여 이 방법에 의해 제조될 수 있다. 용융 기체분사법 또는 아크 용융과 같은 멀티-카바이드의 온도를 그렇게 상승시킬 수 있는 다른 방법들 또한 효과적일 것이다.
상기 구들은 매질 밀에서의 연마 매질("멀티-카바이드 연마 매질")로서, 경질 몸체 드릴 비트 또는 연마 숫돌에서의 연마 매질로서, "모래 분사" 형상화 기술을 위한 연삭제 매질로서, 및 다른 응용에서 사용될 수 있다.
구 이외의 형상이 형성될 수 있다. 예를 들면, 다양한 형상들이 멀티-카바이드 물질의 충분히 작은 입자들을 성형 및 소결하여 형성될 수 있다. 상기 형상들의 형상은 여러 가지 연마 성질을 얻기 위해 거의 임의로 변할 수 있다. 제조 공정은 더 양호하게 혼합하고 제조 동안 원소들을 증발시키지 않고, 제조된 물질의 예측 가능성 및 성능 성질을 개선하는 공정 및 유용한 형상으로 형성된 물질을 깨거나 또는 다른 방법으로 분해하지 않고, 제조된 물질의 기계적 인성을 개선하는 공정에 의해 멀티-카바이드를 형성한다는 점에서 현재의 기술보다 개선된 것이다.
어떤 형상이든지 간에, 멀티-카바이드 연마 매질은, 물질의 극단적인 경도, 극단적인 밀도, 및 극단적인 인성으로 인해, 크기 또는 형상과 관계없이, 효율적이고 완전한 물질의 분쇄를 높은 순도로 달성하도록 매질 밀에서 사용될 수 있다. 상기 응용에 있어서, 크기가 감소할 제품 물질의 입자들은 충돌 연마 매질과 혼합된다. 연마 매질 단위들 사이에 산재한 제품 재료 입자들은 신속하게 크기에 있어서 감소한다. 10-9미터만큼 작은 조절된 디멘션으로의 감소가 달성될 수 있고 초기 공급원 물질, 연마 매질 및 매질 밀 도는 다른 감소 공정의 올바른 조합을 사용하여 손쉽게 재생성될 수 있다. 멀티-카바이드 연마 매질의 가공된 물질 성질로 인해, 연마 매질 단위의 마모 속도는 매우 낮으며 그 연마 유효성은 매우 높아서 높은 순도를 유지하면서 굵은 입자를 매우 작은 제품 크기로 효율적으로 전환하는 것을 가능하게 한다. 즉, 멀티-카바이드 연마 매질은 실질적으로 제품 물질에 아무런 손상을 입히지 않는다.
제품의 멀티-카바이드 연마 매질로부터의 분리는 당업계에 공지된 다양한 수단, 예를 들면, 세척 및 여과 도는 중력 분리에 의해 수행된다. 제품 입자들은 연마 매질보다 훨씬 더 작고, 따라서 분리는 효율적으로 및 효과적으로 수행될 수 있다.
적절한 연마 매질 물질을 선택하는 것이 결과에 대해 중요하다. 물질의 화학 조성에 있어서의 매우 적은 변경이 연마 또는 밀링 매질로서의 그 성능에 큰 영향을 미칠 수 있다. 카바이드 내에서 주어진 원소의 0.1 at% 미만의 변경은 40% 이상의 경도, 기계적 인성, 또는 화합물의 다른 중요한 성질의 변경을 야기하는 것으로 나타났다.
밀링을 위한 우수한 성능의 미세구를 제조하기 위한 상기 조성 및 공정 연구 모두는 또한 레이저 클래딩, 다른 표면용착 기술, 및 경질 몸체를 위한 본 발명의 구의 제조를 위해 응용된다.
예를 들면, 본 발명의 매질은 8gm/cc 초과의 밀도 및 800ppm을 초과하는 정도로 밀링된 제품의 손상 없이 매질 밀에서의 사용을 가능하게 하기에 충분한 경도 및 인성의 조합을 갖는 다양한 카바이드-형성 원소들과 탄소를 포함하는 임의의 형상의 밀 매질을 포함한다.
본 발명에 의하면, 이들 구들을 함유하는 밀 매질로서, 또는 클래딩 물질에, 표면용착 물질로서, 또는 경질 몸체 물질에 사용하기 위한, 다양한 카바이드-형성 원소들과 탄소를 포함하는 구의 제조 방법:
(a) 바람직한 조성물을 형성하기 위해 적절한 조성의 미세 입자를 얻는 단계;
(b) 바람직한 조성물을 형성하고 성분을 적합하게 혼합하기 위해 적절한 비율로 입자들을 혼합하는 단계;
(c) 혼합물을 각각 대략 바람직한 구 크기 범위의 중량을 갖는 집합체로 나누는 단계; 및
(d) 상기 집합체를 온도를 제공하는 임의의 수단, 및 성분의 융합에 적절한 온도에서의 시간에 의해 90% 이상의 이론적인 밀도로 융합하는 단계
를 포함한다.
본 발명에 의하면, 3미크론 내지 1×10-9의 크기의 임의의 금속 하지만 특별히 티탄의 미세 산화물을 보다 큰 티탄의 산화물 입자들을 사용하여 제조하는 방법은:
(a) 산화물, 특히 티탄의 산화물의 큰 입자들을 얻는 단계(상기 산화물은 티탄의 산화물의 미세 입자보다 전형적으로 훨씬 더 저렴하게 입수되며, 이하에서 상기 입자들은 공급 산화물로 불린다);
(b) 8gm/cc 초과의 질량 밀도 및 200ppm 초과의 정도로 밀링된 티탄의 산화물을 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 공급 산화물을 매질 밀 중에서 가공하는 단계; 및
(c) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 산화물의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 산화물을 가공하는 단계
를 포함한다. 상기 산화물은 안료, 충전제, 가스 센서, 옵트로닉(optronic) 장치, 촉매, 및 세라믹의 세조, 성분의 제조 같은 응용에 유용하고, 다른 방법에 의해 얻어진 것보다 제조하는데 더 경제적이다.
본 발명에 의하면, 고도로 투명한 티탄의 산화물을 제조하는 방법은:
(a) 적절하지 않게 투명한 티타니아의 슬러리를 얻는 단계;
(b) 8gm/cc 초과의 질량 밀도 및 100ppm 초과의 정도로 밀링된 티탄의 산화물을 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 티타니아 슬러리를 매질 밀 중에서 가공하는 단계; 및
(c) 입자들의 크기 분포가 90×10-9미터 이하의 D100을 가질 때까지 슬러리를 가공하는 단계
를 포함한다.
본 발명에 의하면, 티탄 금속을 제조하는 방법은:
(a) 손쉽게 입수 가능한 염화물 가공된 티타니아 같은 고 순도 공급원으로부터의 티타니아 공급 물질을 얻는 단계;
(b) 8gm/cc 초과의 질량 밀도 및 800ppm 초과의 정도로 밀링된 티탄의 산화물을 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 티타니아를 매질 밀 중에서 가공하는 단계; 및
(c) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 약 200×10-9미터 이하까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 산화물의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 티타니아를 가공하는 단계;
(d) 수소와 같은 환원제를, 필요하다면 CO 또는 탄소와 같은 탄소열환원제(carbothermic reduction agent)와 같은 다른 환원제와 함께, 사용하여 탄화티탄의 형성 없이 산화물 환원에 적합한 조건하에서 티타니아를 티탄 금속으로 화학적으로 환원시키는 단계;
(e) 극미세 티탄 금속의 산화 또는 질화를 야기하는 조건하에서 산소 또는 질소에의 노출 없이 티탄 금속을 환원 장치로부터 제거하거나 또는 극미세 티탄 금속의 온도를 상승시켜 환원 장치로부터 제거하기 전에 입자의 융합을 야기하는 단계
를 포함한다. 다른 환원제는 당업계에 공지되어있다.
본 발명은 모든 디멘션에 있어서 약 100×10-9미터 미만 및, 바람직하다면, 빈틈이 없는 입자 크기 분포의 다이아몬드 입자를 제조하기 위해 사용될 수 있고, 상기 다이아몬드 입자는 CMP(화학적 기계적 연마) 및 다른 연마 응용을 위해 사용할 수 있다. 본 발명에 의하면, 상기 다이아몬드를 제조하는 방법은:
(a) 적합한 공급 물질 크기의 산업적 다이아몬드를 얻는 단계;
(b) 8gm/cc 초과의 질량 밀도 및 다이아몬드 물질의 크기 감소를 야기하기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 다이아몬드를 매질 밀 중에서 가공하는 단계;
(c) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 약 100×10-9미터와 2×10-9미터 사이까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 다이아몬드 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 다이아몬드를 가공하는 단계;
(d) 불순물의 화학적 용해 또는 당업계에 공지된 다른 방법에 의해, 필요하다면 오염물질을 제거하여, 가공된 다이아몬드를 정제하는 단계
를 포함한다.
본 발명에 의하면, 에칭 또는 다른 방법을 사용하여 고형 반도체 물질로부터 장치를 감산적으로(substractively) 형성하기보다는 극미세 입자로 장치를 구성하는 것에 의해, 전형적으로 MEMS로 불리는, 규소 또는 다른 반도체 또는 다른 물질의, 마이크로 또는 나노스케일 디멘션의 장치를 제조하는 방법은:
(a) 바람직한 조성의 미립자 공급 물질 또는 표적 조성물로 조립될 미립자 물질의 조합체를 얻는 단계;
(b) 8gm/cc 초과의 질량 밀도 및 200ppm 초과의 정도로 밀링된 공급 물질을 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 공급 물질을 매질 밀 중에서 가공하는 단계;
(c) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 약 200×10-9미터 이하 및 더 바람직하게는 50×10-9미터 이하까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 물질을 가공하는 단계;
(d) 가압 성형, 사출 성형, 냉동 성형, 전기영동 성형, 정전기 침착 및 다른 공지된 방법과 같은 당업계에 공지된 수단에 의해 가공된 미립자를 성형품으로 형성하고, 여기서 형성 방법은 독특한 MEMS 장치의 생성을 허용하고 그로 인해 구조물의 상이한 부분들은 구성의 상이한 물질을 가질 수 있는 것인 단계; 및
(e) 장치의 의도된 성능에 적합한 성질을 갖도록 성형품을 충분한 밀도로 융합하고, 상기 성질은 디자인 응용에 의해 구체적으로 결정되는 것인 단계
를 포함한다.
본 발명에 의하면, 1미크론 내지 0.001미크론의 크기의 미세 SiC를 보다 큰 SiC 입자를 사용하여 제조하는 방법은:
(a) SiC의 큰 입자를 얻는 단계(그러한 큰 입자는 SiC의 미세 입자보다 전형적으로 더 저렴하게 입수되며, 상기 입자들은 공급 입자라고 불린다);
(b) 8gm/cc 초과의 밀도 및 600ppm을 초과하는 정도로 밀링된 입자를 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 공급 입자를 매질 밀 중에서 가공하는 단계; 및
(c) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 입자를 가공하는 단계
를 포함하고; 상기 입자는 탄화규소 세라믹 몸체, 조성 내에 탄화규소를 함유하는 세라믹 몸체, 안료, 연마 화합물, 중합체 충전제, 센서, 촉매, 및 세라믹의 세조, 성분의 제조 같은 응용에 유용하고, 다른 방법에 의해 얻어진 것보다 제조하는데 더 경제적이다.
본 발명에 의하면, 1미크론 내지 0.001미크론 크기의 미세 Al2O3를 보다 큰 Al2O3 입자를 사용하여 제조하는 방법은:
(a) Al2O3의 큰 입자를 얻는 단계(그러한 큰 입자는 Al2O3의 미세 입자보다 전형적으로 더 저렴하게 입수되며, 상기 입자들은 "공급 입자"라고 불린다);
(b) 8gm/cc 초과의 밀도 및 600ppm을 초과하는 정도로 밀링된 입자를 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 공급 입자를 매질 밀 중에서 가공하는 단계; 및
(c) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 입자를 가공하는 단계
를 포함한다. 상기 입자는 알루미나 세라믹 몸체, 조성 내에 알루미나를 함유하는 세라믹 몸체, 안료, 연마 화합물, 중합체 충전제, 센서, 촉매, 및 세라믹의 세조, 성분의 제조 같은 응용에 유용하고, 다른 방법에 의해 얻어진 것보다 제조하는데 더 경제적이다.
본 발명에 의하면, D50=30×10-9 이하의 크기 분포를 갖는 현탁된 입자를 갖는 나노유체를 제조하는 방법은:
(a) 바람직한 조성의 미립자 공급 물질을 얻는 단계;
(b) 8gm/cc 초과의 밀도 및 400ppm을 초과하는 정도로 밀링된 공급 물질을 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 공급 입자를 매질 밀 중에서 가공하는 단계;
(c) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 약 200×10-9미터 이하 및 더 바람직하게는 50×10-9미터 이하 및 가장 바람직하게는 10×10-9미터 이하의 밀링된 제품까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 물질을 가공하는 단계;
(d) 밀링된 제품을 적합한 캐리어 유체 내에서 농축하고, 여기서 상기 캐리어 유체는 응용에 의해 특정되고 물, 기름, 및 유기 화합물을 응용에 의해 특정되는 유체 내의 미립자 물질의 농도의 정도로 포함하는 것인 단계
를 포함한다.
본 발명에 의하면, 400 x 10-9미터 내지 1 x 10-9미터의 크기의 미세 텅스텐 입자를 보다 큰 텅스텐 입자를 사용하여 제조하는 방법은:
(a) 텅스텐의 큰 입자를 얻는 단계(그러한 큰 입자는 텅스텐의 미세 입자보다 전형적으로 더 저렴하게 입수되며, 상기 입자들은 공급 입자라고 불린다);
(b) 공급 입자를 질화시키는 단계(약 500℃에서 해리된 암모니아 내에서 공급 물질의 크기에 비례하되, 질화를 시키기에 충분한 시간 동안, 텅스텐을 가열하는 것 같은 알려진 질화법에 의함, 그러한 질화물은 깨지기 쉬운 것으로 알려져 있다);
(c) 8gm/cc 초과의 밀도 및 900ppm을 초과하는 정도로 밀링된 입자를 손상시키지 않기에 충분한 경도 및 인성의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 질화된 공급 입자를 매질 밀 중에서 가공하는 단계;
(d) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 입자를 가공하는 단계; 및
(e) 필요하면, 당업계에 알려진 방법에 의해 약 600℃ 이상까지 가열하여 질화 텅스텐 미립자를 탈질화시키는 단계
를 포함한다. 그러한 입자는 텅스텐 몸체의 제조, 텅스텐 합금 몸체, 조성 내에 텅스텐을 함유하는 세라믹 몸체, 안료, 연마 화합물, 전자 잉크, 금속-유기 화합물, 중합체 충전제, 센서, 촉매 및 금속-세라믹의 제조, 성분의 제조와 같은 응용에 유용하고, 또한 다른 방법으로 얻어진 것보다 더 경제적이다.
본 발명에 따르면, 상기 단락에서 상세히 기술된 방법에 의해 제조된 미세 텅스텐 입자로부터 텅스텐 성분, 또는 텅스텐 합금 성분을 제조하는 방법은 이하의 단계를 포함한다:
(a) 400 x 10-9 미터 미만, 더욱 바람직하게는 100 x 10-9 미터 미만, 가장 바람직하게는 50 x 10-9 미터 미만의 크기의 질화된 텅스덴 밀링된 제품을 얻는 단계;
(b) 견고화(consolidation)에 의한 분말 야금 공정에 의해 텅스텐 금속 성분을 제조하고, 디질화 이전에 질화 텅스텐을 형성하는 단계;
(c) 입자간에 잔류 기체를 플러싱하는 데 기여하는 질소를 흘려가며, 소결 온도까지 가열하는 동안 질화 텅스텐 성분을 탈질화시키는 단계; 및
(d) 입자 크기에 비례하는 온도(이 온도는 상업적으로 입수가능한 텅스텐 분말에 대해 당분야에서 현재 요구되는 것보다 실질적으로 낮은 것임)에서 형성된 성분을 소결하는 단계.
본 발명에 따르면, 400 x 10-9 미터 내지 1 x 10-9 미터의 크기의 미세 몰리브덴 입자를 큰 몰리브덴 입자를 이용하여 제조하는 방법은 이하의 단계를 포함한다:
(a) 몰리브덴의 큰 입자를 얻는 단계 (그러한 큰 입자는 몰리브덴 미세 입자보다 전형적으로 더 싸게 입수되며, 상기 입자들은 공급 입자(feed particle)라고 불리운다);
(b) 공급 입자를 질화시키는 단계 (약 500℃에서 해리된 암모니아 내에서 공급 물질의 크기에 비례하되, 질화를 시키기에 충분한 시간 동안, 몰리브덴을 가열하는 것 같은 알려진 질화법에 의함, 그러한 질화물은 깨지기 쉬운(brittle) 것으로 알려져 있다);
(c) 8 gm/cc 초과의 밀도 및 900 ppm을 초과하는 정도로 밀링된 입자를 오염시키지 않기에 충분한 경도 및 인성(toughness)의 멀티-카바이드 물질을 이용하여 질화된 공급 입자를 매질 밀(mill) 중에서 가공하는 단계;
(d) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 입자를 가공하는 단계; 및
(e) 필요하면, 당분야에 알려진 방법에 의해 약 600℃ 또는 그 이상까지 가열하여 질화 몰리브덴 입자를 탈질화시키는 단계. 그러한 입자는 몰리브덴 바디의 제조, 몰리브덴 합금 바디, 조성물 중 몰리브덴을 함유하는 세라믹 바디, 전자 잉크, 금속-유기 화합물, 응용 예를 들어 안료, 연마 화합물, 중합체 충전제, 센서, 촉매 및 금속-세라믹의 제조, 금속-세라믹의 제조, 성분의 제조에 유용하고, 또한 다른 방법으로 얻어진 입자보다 더 경제적이다.
본 발명에 따르면, 선행하는 단락의 방법에 의해 제조된 입자로부터 몰리브덴 또는 몰리브덴 합금 성분을 제조하는 방법은 이하의 단계를 포함한다:
(a) 400 x 10-9 미터 미만, 더욱 바람직하게는 100 x 10-9 미터 미만, 가장 바람직하게는 100 x 10-9 크기의 질화 몰리브덴 밀링된 제품을 얻는 단계;
(b) 견고화에 의한 분말 야금 공정에 의해 몰리브덴 금속 또는 합금 성분을 제조하고, 탈질화 이전에 질화 몰리브덴을 형성하는 단계;
(c) 입자간에 잔류 기체를 플러싱하는 데 기여하는 질소를 흘려가며, 소결 온도까지 가열하는 동안 질화 텅스텐 성분을 탈질화시키는 단계; 및
(d) 입자 크기에 비례하는 온도(이 온도는 상업적으로 입수가능한 몰리브덴 분말에 대해 당분야에서 현재 요구되는 것보다 실질적으로 낮은 것임)에서 형성된 성분을 소결하는 단계.
본 발명에 따르면, 5 미크론 내지 1 x 10-9 미터의 크기의 미세 코발트 입자 또는 질화 코발트 입자를 더 큰 크기의 코발트 입자를 이용하여, 제조하는 방법 이하의 단계를 포함한다:
(a) 코발트 또는 질화 코발트 큰 입자를 얻는 단계 (그러한 큰 입자는 가스 분무(gas atomize)된 것으로, 따라서 코발트 또는 질화 코발트 미세 입자 보다 훨씬 싸게 입수되며, 그러한 입자들은 공급 입자라고 불리운다);
(b) (만약, 이미 질화되어 있지 않으면) 공급 입자를 질화시키는 단계 (약 600℃에서 해리된 암모니아 내에서 공급 물질의 크기에 비례하되, 질화를 시키기에 충분한 시간 동안, 코발트를 가열하는 것 같은 질화 방법에 의함, 그러한 질화물은 깨지지 쉬운 것으로 알려져 있다);
(c) 8 gm/cc 초과의 밀도 및 500 ppm을 초과하는 정도로 밀링된 입자를 오염시키지 않기에 충분한 경도 및 인도(toughness)의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 질화된 공급 입자를 매질 밀(mill) 중에서 가공하는 단계;
(d) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 입자를 가공하는 단계; 및
(e) 필요하면, 당 분야에 알려진 방법에 의해 약 600℃ 또는 그 이상까지 가열하여 질화 코발트 입자를 탈질화 시키는 단계. 그러한 입자는 촉매의 제조, 코발트를 포함하는 합금 바디, 조성중 코발트를 포함하는 세라믹 바디, 전자 잉크, 금속-유기 화합물, 응용, 예를 들면 안료, 연마 화합물, 중합체 충전제, 센서, 촉매, 증진제, 코발트를 함유하는 초합금 성분의 제조, 코발트가 결합 금속인 초경합금(hard metal)에서의 용도에 유용하고, 또한 다른 방법으로 얻어진 입자보다 더 경제적이다.
본 발명에 따르면, 20 미크론 내지 1 x 10-9 미터의 크기인, 질화 금속으로부터의 미세 금속 입자를, 더 큰 크기의 금속 입자를 이용하여 제조하는 방법은 이하의 단계를 포함한다:
(a) 300℃ 내지 약 900℃로 가열될 때, 해리되는 질화물을 갖는 금속군으로부터의 질화 금속 또는 금속의 큰 입자를 얻는 단계 (그러한 입자는 전형적으로 가스 분무된 것으로, 따라서 금속 또는 질화 금속 미세 입자 보다 훨씬 싸게 입수되며, 그러한 입자들은 공급 입자라고 불리운다);
(b) (만약, 이미 질화 되어 있지 않으면) 공급 입자를 질화 시키는 단계 (공급 물질의 크기에 비례하되, 질화를 시키기에 충분한 시간 동안, 해리된 암모니아 내에서 금속 입자를 가열하는 것 같은 알려진 질화 방법에 의함, 그러한 질화물은 무른(ductile) 금속보다 더욱 깨지기 쉬운 것으로 알려져 있다);
(c) 8 gm/cc 초과의 밀도 및 900 ppm을 초과하는 정도로 밀링된 입자를 오염시키지 않기에 충분한 경도 및 인성)의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 질화된 공급 입자를 매질 밀(mill) 중에서 가공하는 단계;
(d) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 입자를 가공하는 단계; 및
(e) 필요하면, 당 분야에 알려진 방법에 의해 약 600℃ 또는 그 이상까지 가열하여 질화 금속 입자를 탈질화 시키는 단계. 그러한 입자는 촉매의 제조, 금속을 함유하는 합금 바디, 조성 중 금속을 함유하는 세라믹 바디, 전자 잉크, 금속-유기 화합물, 응용 예를 들어, 안료, 연마 화합물, 중합체 충전제, 센서, 촉매, 증진제 같은 응용, 초합금 성분의 제조, 본 청구에 따라 가공되는 다양한 금속을 결합하는 금속 성분의 제조, 금속이 결합 금속인 초경합금에서의 용도에 유용하고, 또한 다른 방법으로 얻어진 입자보다 더 경제적이다.
본 발명에 따르면, 300 x 10-9 미터 내지 1 x 10-9 미터의 크기인, 티탄 및 탄탈 같은, 수소화 금속으로부터 미세 수소화 금속 입자 또는 금속 입자를 더 큰 크기의 금속 입자를 이용하여 제조하는 방법은 이하의 단계를 포함한다:
(a) 가열될 때, 해리되는 수소화물을 형성하는 금속군으로부터 금속 히드리드의 큰 입자를 얻는 단계 (그러한 큰 입자는 전형적으로 압력 수소화된 것으로, 따라서 금속 또는 수소화 금속 미세 입자 보다 훨씬 싸게 입수되며, 그러한 입자들은 공급 입자라고 불리운다);
(b) 8 gm/cc 초과의 밀도 및 900 ppm을 초과하는 정도로 밀링된 입자를 오염시키지 않기에 충분한 경도 및 인도의 멀티-카바이드 물질의 구를 이용하여 수소화된 공급 입자를 매질 밀(mill) 중에서 가공하는 단계;
(d) 건식 또는 습식 매질 밀 중에서, 바람직한 크기까지 입자 크기를 감소시키기에 충분한 시간 동안, 공급 입자의 크기 감소를 일으킬 에너지 강도에서 공급 입자를 가공하는 단계; 및
(e) 필요하면, 당분야에 알려진 방법에 의해 탈수소화 온도까지 가열하여 매우 미세 수소화 금속 입자를 탈수소화시키는 단계. 그러한 입자는 촉매의 제조, 금속을 함유하는 합금 바디, 조성중 금속을 함유하는 세라믹 바디, 전자 잉크, 금속-유기 화합물, 응용, 예를 들면 안료, 연마 화합물, 중합체 충전제, 센서, 촉매, 증진제, 초합금 성분의 제조, 본 청구에 의해 가공되는 다양한 금속을 결합하는 금속 성분의 제조, 금속이 결합 금속인 초경합금에서의 용도에 유용하고, 또한 다른 방법으로 얻어진 입자보다 더 경제적이다.
배경기술 부분에서 논의한 바와 같이, 연마 매질로서 이용되기 위한 최적 물질에 대한 탐구는 계속되고 있다. 많은 실험 및 시험 후에, 본 발명자는 멀티-카바이드를 그 후보 물질로 확인하였다. 비록, 루디(Rudy) 특허에 의해 개시된 멀티-카바이드가 연마에 유용한 것으로 예상되는 강도, 밀도 및 기계적 강인성의 조합을 보여주지만, 가능한 멀티-카바이드 물질의 알려진 기하로는 그러한 용도를 맞출 수 없다. 현재 제조 방법에 의해 제조되는 멀티-카바이드 물질의 큰 크기를 포함하는 문제점들 및 그 물질을 연마에 유용한 크기 및 형상으로 가공하거나 또는 다룸에 있어서의 어려움은 부분적으로 그의 단단함과 기계적 인성 때문이다.
집중적인 분석 및 실험의 결과, 멀티-카바이드 연마 매질을 사용하는 효능을 이하의 실험에서 실험적으로 보였다. 본 발명에 따른 구는 Ti, W 및 C로 이루어진 물질을 취하고, 지름 150 미크론의 구로 제조하여 형성했다. 본 실시예에서 시험 조합은 86.7 wt% 텅스텐, 4.5 wt% 탄소, 및 나머지는 티탄이다. 이 시험 조성의 입자의 응집은 RF 플라즈마 스프레이 유닛에서 구화(spheridize)시켰다. 물질의 밀도는 만들고자 하는 멀티-카바이드 물질과 동일한 것으로 확인되었다.
이어서, 본 발명의 멀티-카바이드 구에 경도 시험을 했다. 압착시험을 이용하여, 단일의 작은 구를 두 조각의 그라운드 텅스텐 판 사이에 분리시키고, 한쪽 판에 힘을 가했다. 이는 구가 판과 구 사이에 접촉점에서의 극도의 하중 때문에 조각나기까지 가해지는 압력을 증가시키기 위함이다. 예기치않게, 시험 조성의 구는 조각 나지 않고, 대신 텅스텐 판에 파묻혀서, 순수한 텅스텐의 강도보다 훨씬 높은 시험 물질의 강도를 보여주었다. 두 번째 시험에서, 몇몇 구를 두 텅스텐 판 사이에 배치시키고, 구 상에 높은 잠시 동안의 g-힘을 유도하기 위해 상판에 추를 가지고 충격을 주었다. 어떠한 구도 손상되지 않았고, 많은 구가 텅스텐 판에 파묻혔다. 두 시험에서, 텅스텐 판이 부서지고, 금이 갔지만, 구에는 아무런 외관상 손상이 없었다. 다른 시험에서, 시험 조성의 구를 두 그라운드 유리판 사이에 놓았다. 압력을 가하면서, 구와 접촉한 지점 주위로 유리가 미세하게 조각났지만, 구에는 아무런 손상이 관찰되지 않았다.
멀티-카바이드 구에 기계적 인성 시험을 했다. 시험 조성의 구를 진동 밀(mill)에 칼슘 카바이드와 함께 넣고, 모든 알려진 연마 매질에 의해 충분한 연마 매질 분해를 야기할 만큼 충분한 시간 동안 교반했다. 결과 구의 그러한 사용으로부터는 연마 매질 분해에 의한 오염의 증거는 관찰되지 않았으며, 매우 곱고, 규칙적이고 순수한 칼슘 카바이드가 관찰되었다.
또한 멀티-카바이드 구에 표준 산업 공정에서의 사용에 의한 시험을 했다. 구를 큰 부피의 매질 밀(mill)에서 사용하고, 밀 티타니아에 이용되는 공칭 산업 제조 조건하에서 작업했다. 티타니아는 특히 오염에 의한 변색에 민감하며, 미세구가 그들 자신을 심하게 마모시키지 않고, 마모를 부여할 수 있는 지를 관찰하기 이한 민감한 지시제로서 선택되었다. 연마 매질 분해를 감지할 만한 증거가 없었고, 수십억 개의 티타니아 입자를 약 7 x 10-8 미터의 최종 입자 크기로 가공했다.
다양한 물질을 시험 및 가공하면서, 어떻게 가공이 진행되는 지를 보기 위해, 종종 불순물을 측정하였다. 칼슘 카보네이트를 가지고 한 시험은 표준 매질 밀 작업 조건을 이용하여, 100 nm 미만까지 가공했고, 본 발명의 연마 매질은 지름 120 미크론까지 되었다. 밀링된 제품에서의 오염 수준은 100 ppm 미만인 것으로 측정되었고, 일부 경우 10 ppm 미만이었다. 오염 수준은 언제나 300 ppm 미만일 것으로 예상되었다. 오염 수준은 상대적으로 부드러운 칼슘 카보네이트와 밀링되는 물질에 의존한다. 알루미나와 밀링될 때도 300 ppm 미만일 것으로 예상된다.
본 발명은 특별히 바람직한 실시태양을 참고로 기술되었지만, 당 분야에 숙련된 자들은 본 발명인 바람직한 실시태양에 한정되는 것이 아니고, 이하 청구항에서 정의되는 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고, 수많은 변형 및 기타 그에 행해질 수 있는 것임을 이해할 것이다.

Claims (73)

  1. 탄소 및 2종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하며, 상기 멀티-카바이드 물질이 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 형상화되는 연마 재질로 형성된 것인, 연마 매질.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카바이드-형성 원소가 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택되는 연마 매질.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연마 매질이 탄소 및 2 종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 필수로 포함하며, 상기 멀티-카바이드 물질이 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 형상화된 연마 매질로 형성되는 것인 연마 매질.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태(elemental state)인 카바이드-형성 원소를 더 포함하는 것인 연마 매질.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 상기 멀티-카바이드 물질의 상기 카바이드-형성 원소 1종 이상을 더 포함하는 것인 연마 매질.
  6. 제1항에 있어서, 상기 연마 매질이, 약 10 내지 90 at% 텅스텐, 약 2 내지 97 at% 티탄 및 나머지는 카본인 비율의 티탄, 텅스텐 및 탄소를 필수로 포함하는 것인 연마 매질.
  7. 제1항에 있어서, 상기 연마 매질이 약 10 내지 40 at%의 탄소, 약 5 내지 50 at%의 티탄, 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 것인 연마 매질.
  8. 제1항에 있어서, 약 10 내지 40 at%의 탄소, 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질; 및
    몰리브덴, 크롬 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 취한 1 종 이상의 물질을 더 포함하며,
    상기 1 종 이상의 물질은 0 내지 약 20 at%의 양이고, 조성 중 나머지 텅스텐은 10 at% 이상인 연마 매질.
  9. 제1항에 있어서, 약 20 내지 30 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄; 약 0 내지 30 at%의, 레늄, 지르코늄, 하프늄 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터의 적어도 제1 물질; 약 0 내지 10 at%의, 바나듐, 니오브 및 탄탈로 이루어진 군으로부터 취한 적어도 제2 물질; 약 0 내지 20 at%의 크롬; 나머지 그러나 10 at% 이상인 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하는 연마 매질.
  10. 제1항에 있어서,
    (a) 약 15 내지 60 at%의 티탄 및 제1 합금 치환체 (여기서, 상기 제1 합금 치환체는 하프늄, 니오브, 탄탈 및 지르코늄으로 이루어지며, 여기서, 티탄, 티탄 및 니오브, 또는 티탄 및 니오브 및 탄탈은 0 내지 20 at%로 존재하며, 여기서 티탄, 또는 티탄 및 지르코늄은 약 0 내지 10 at%로 존재하고, 여기서, 티탄 또는 티탄 및 하프늄은 약 0 내지 30 at%로 존재하며, 만약 있다면 나머지는 티탄임);
    (b) 약 3 내지 47 at%의 텅스텐 및 제2 합금 치환체 (여기서, 상기 제2 합금 치환체는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈 및 니오브로 이루어지며, 여기서 텅스텐 또는 텅스텐 및 크롬은 약 0 내지 5 at%로 존재하고, 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 몰리브덴은 약 0 내지 25 at%로 존재하고, 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 바다듐은 0 내지 5 at%로 존재하고, 여기서 텅스텐, 텅스텐 및 탄탈, 텅스텐 및 니오브, 또는 텅스텐 및 탄탈 및 니오브는 약 0 내지 20 at%로 존재하며, 만약 있다면 나머지는 텅스텐임);
    (c) 약 30 내지 55 at%의 탄소를 필수로 포함하며,
    (d) 여기서, 니오브 및 탄탈의 at%는 각각 단독으로 또는 조합하여 20 at%를 초과하지 않으며,
    (e) 여기서, 모든 구성 요소의 총 at%는 100 at%이고, 합금의 모든 구성 요소는 보통 상업적 순도인,
    멀티-카바이드 물질을 포함하는 연마 매질.
  11. 제1항, 제2항, 제3항, 제6항, 제7항, 제8항, 제9항 또는 제10항 중 어느 한항에 있어서, 상기 형상화된 매질이 구형으로 형상화된 것인 연마 매질.
  12. 탄소 및 2종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하며, 매질 밀(mill)에서 사용하기 위한 연마 매질로 형성되는 것인 멀티-카바이드 물질로부터 상기 연마 매질을 형성시키는 단계를 포함하는 연마 매질의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 카바이드-형성 원소가 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 방법.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 카바이드-형성 원소를 더 포함하는 것인 방법.
  15. 제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 상기 멀티 카바이드 물질의 상기 카바이드-형성 원소를 1 종 이상 더 포함하는 것인 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 매질이 약 10 내지 90 at% 텅스텐, 약 2 내지 97 at% 티탄 및 나머지는 탄소인 비율의 티탄, 텅스텐 및 탄소를 필수로 포함하는 것인 방법. 그 비가 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 매질이 약 10 내지 40 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 것인 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 매질이
    약 10 내지 40 at%의 탄소, 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질; 및
    몰리브덴, 크롬 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 취한 1 종 이상의 물질을 포함하며,
    여기서, 상기 1 종 이상의 물질은 0 내지 약 20 at%의 양이며, 조성 중 남은 텅스텐은 10 at% 이상인 것인 방법.
  19. 제12항에 있어서, 상기 매질이 약 20 내지 30 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄; 약 0 내지 30 at%의, 레늄, 지르코늄, 하프늄 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터의 적어도 제1 물질; 약 0 내지 10 at%의 바나듐, 니오브 및 탄탈로 이루어진 군으로부터 취한 적어도 제2 물질; 약 0 내지 20 at%의 크롬; 및 나머지 그러나 10% 이상인 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  20. 제12항에 있어서, 상기 매질이
    (a) 약 15 내지 60 at%의 티탄 및 제1 합금 치환체 (여기서 상기 제1 합금 치환체는 하프늄, 니오브, 탄탈 및 지르코늄으로 이루어지며; 여기서 티탄, 티탄 및 니오브, 또는 티탄 및 니오브 및 탄탈은 0 내지 20 at%로 존재하고; 여기서, 티탄 또는 티탄 및 지르코늄은 약 0 내지 10 at%로 존재하며; 여기서 티탄 또는 티탄 및 하프늄은 약 0 내지 30 at%로 존재하고; 만약 있다면 나머지는 티탄임);
    (b) 약 3 내지 47 at%의 텅스텐 및 제2 합금 치환체 (여기서, 상기 제2 합금 치환체는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈 및 니오브로 이루어지며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 크롬은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 몰리브덴은 약 0 내지 25 at%로 존재하며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 바나듐은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서 텅스텐, 텅스텐 및 탄탈, 텅스텐 및 니오브, 또는 텅스텐 및 탄탈 및 니오브는 약 0 내지 20 at%로 존재하며; 만약 있다면 나머지는 텅스텐임); 및
    (c) 약 30 내지 55 at%의 탄소를 필수로 포함하며,
    (d) 여기서, 니오브 및 탄탈의 at%는 각각 단독으로 또는 조합하여 20 at%를 초과하지 않으며;
    (e) 모든 구성요소의 총 at%는 100 at%이고, 합금의 모든 구성요소는 보통 상업적 순도인
    멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  21. 제12항, 제13항, 제16항, 제17항, 제18항, 제19항 또는 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매질을 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위로 형상화된 매질로 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  22. 제12항, 제13항, 제16항, 제17항, 제18항, 제19항 또는 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매질을 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 구로 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  23. 탄소 및 2 종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성시키는 단계를 포함하는, 클래딩(cladding) 물질에 사용하기 위한 상기 구의 제조방법.
  24. 제23항에 있어서, 상기 카바이드-형성 원소가 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  25. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 형성 물질이 원소 상태인 카바이드-형성 원소를 더 포함하는 것인 방법.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 상기 멀티-카바이드 물질의 상기 카바이드-형성 원소를 1 종 이상 더 포함하는 것인 방법.
  27. 제23항에 있어서, 상기 구가 약 10 내지 90 at% 텅스텐, 약 2 내지 97 at% 티탄, 나머지는 탄소인 비율의 티탄, 텅스텐 및 탄소를 필수로 포함하는 것인 방법.
  28. 제23항에 있어서, 상기 구가 약 10 내지 40 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄, 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 것인 방법.
  29. 제23항에 있어서, 상기 구가
    약 10 내지 40 at%의 탄소, 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질; 및
    몰리브덴, 크롬 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 취한 1 종 이상의 물질을 포함하며,
    여기서, 상기 1 종 이상의 물질이 0 내지 약 20 at%의 양이고, 조성 중 남은 텅스텐은 10 at% 이상인 것인 방법.
  30. 제23항에 있어서, 상기 구가 약 20 내지 30 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄; 약 0 내지 30 at%의, 레늄, 지르코늄, 하프늄 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터의 적어도 제1 물질; 약 0 내지 10 at%의 바나듐, 니오브 및 탄탈로 이루어진 군으로부터 취한 적어도 제2 물질; 약 0 내지 20 at%의 크롬; 나머지 그러나 10 at% 이상인 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하는 방법.
  31. 제23항에 있어서,
    (a) 약 15 내지 60 at%의 티탄 및 제1 합금 치환체 (여기서 상기 제1 합금 치환체는 하프늄, 니오브, 탄탈 및 지르코늄으로 이루어지며; 여기서 티탄, 티탄 및 니오브, 또는 티탄 및 니오브 및 탄탈은 0 내지 20 at%러 존재하고; 여기서, 티탄 또는 티탄 및 지르코늄은 약 0 내지 10 at%로 존재하며; 여기서 티탄 또는 티탄 및 하프늄은 약 0 내지 30 at%로 존재하고; 만약 있다면 나머지는 티탄임);
    (b) 약 3 내지 47 at%의 텅스텐 및 제2 합금 치환체 (여기서, 상기 제2 합금 치환체는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈 및 니오브로 이루어지며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 크롬은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 몰리브덴은 약 0 내지 25 at%로 존재하며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 바나듐은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서 텅스텐, 텅스텐 및 탄탈, 텅스텐 및 니오브, 또는 텅스텐 및 탄탈 및 니오브는 약 0 내지 20 at%로 존재하며; 만약 있다면 나머지는 텅스텐임); 및
    (c) 약 30 내지 55 at%의 탄소를 필수로 포함하며,
    (d) 여기서, 니오브 및 탄탈의 at%는 각각 단독으로 또는 조합하여 20 at%를 초과하지 않으며;
    (e) 모든 구성요소의 총 at%는 100 at%이고, 합금의 모든 구성요소는 보통 상업적 순도인
    멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  32. 제23항, 제24항, 제27항, 제28항, 제29항, 제30항 또는 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구가 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위인 것인 방법.
  33. 탄소 및 2 종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함하는, 표면용착(surfacing) 물질에 사용하기 위한 상기 구의 제조 방법.
  34. 제33항에 있어서, 상기 카바이드-형성 원소가 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  35. 제33항 또는 제34항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 카바이드-형성 원소를 더 포함하는 것인 방법.
  36. 제33항 또는 제34항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 카바이드-형성 물질의 상기 카바이드 형성-원소를 1 종 이상 더 포함하는 것인 방법.
  37. 제33항에 있어서, 상기 구가 약 10 내지 90 at% 텅스텐, 약 2 내지 97 at% 티탄 및 나머지는 탄소인 비율의 티탄, 텅스텐, 및 탄소를 필수로 포함하는 것인 방법.
  38. 제33항에 있어서, 상기 구가 약 10 내지 40 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 것인 방법.
  39. 제33항에 있어서, 상기 구가
    약 10 내지 40 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질; 및
    몰리브덴, 크롬, 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 취한 1 종 이상의 물질을 포함하며,
    여기서, 상기 1 종 이상의 물질이 0 내지 약 20 at%의 양이고, 조성 중 남은 텅스텐은 10 at% 이상인 것인 방법.
  40. 제33항에 있어서, 상기 구가 약 20 내지 30 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄; 약 0 내지 30 at%의, 레늄, 지르코늄, 하프늄 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터의 적어도 제1 물질; 약 0 내지 10 at%의, 바나듐, 니오브 및 탄탈로 구성된 군으로부터 취한 적어도 제2 물질; 약 0 내지 20 at%의 크롬; 및 나머지 그러나 10 at% 이상인 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  41. 제33항에 있어서, 상기 구가
    (a) 약 15 내지 60 at%의 티탄 및 제1 합금 치환체 (여기서 상기 제1 합금 치환체는 하프늄, 니오브, 탄탈 및 지르코늄으로 이루어지며; 여기서 티탄, 티탄 및 니오브, 또는 티탄 및 니오브 및 탄탈은 0 내지 20 at%로 존재하고; 여기서, 티탄 또는 티탄 및 지르코늄은 약 0 내지 10 at%로 존재하며; 여기서 티탄 또는 티탄 및 하프늄은 약 0 내지 30 at%로 존재하고; 만약 있다면 나머지는 티탄임);
    (b) 약 3 내지 47 at%의 텅스텐 및 제2 합금 치환체 (여기서, 상기 제2 합금 치환체는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈 및 니오브로 이루어지며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 크롬은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 몰리브덴은 약 0 내지 25 at%로 존재하며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 바나듐은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서 텅스텐, 텅스텐 및 탄탈, 텅스텐 및 니오브, 또는 텅스텐 및 탄탈 및 니오브는 약 0 내지 20 at%로 존재하며; 만약 있다면 나머지는 텅스텐임); 및
    (c) 약 30 내지 55 at%의 탄소를 필수로 포함하며,
    (d) 여기서, 니오브 및 탄탈의 at%는 각각 단독으로 또는 조합하여 20 at%를 초과하지 않으며;
    (e) 모든 구성요소의 총 at%는 100 at%이고, 합금의 모든 구성요소는 보통 상업적 순도인
    멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  42. 제33항, 제34항, 제37항, 제38항, 제39항, 제40항 및 제41항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구가 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위인 것인 방법.
  43. 탄소 및 2 종 이상의 상이한 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함하는, 경질 몸체(hard body) 물질에 사용하기 위한 상기 구의 제조 방법.
  44. 제43항에 있어서, 상기 카바이드-형성 원소가 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  45. 제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 카바이드-형성 원소를 더 포함하는 것인 방법.
  46. 제43항 또는 제44항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 카바이드-형성 물질의 상기 카바이드 형성-원소를 1 종 이상 더 포함하는 것인 방법.
  47. 제43항에 있어서, 상기 구가 약 10 내지 90 at% 텅스텐, 약 2 내지 97 at% 티탄 및 나머지는 탄소인 비율의 티탄, 텅스텐, 및 탄소를 필수로 포함하는 것인 방법.
  48. 제43항에 있어서, 상기 구가 약 10 내지 40 at% 탄소; 약 5 내지 50 at% 티탄 및 나머지는 텅스텐을 필수로 포함하는 것인 방법.
  49. 제43항에 있어서, 상기 구가
    약 10 내지 40 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질; 및
    몰리브덴, 크롬, 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 취한 1 종 이상의 물질을 포함하며,
    상기 1종 이상의 물질은 0 내지 약 20 at% 양이며, 조성 중 남은 텅스텐은 10 at% 이상인 것인 방법.
  50. 제43항에 있어서, 상기 구가 약 20 내지 30 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄; 약 0 내지 30 at%의, 레늄, 지르코늄, 하프늄 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터의 적어도 제1 물질; 약 0 내지 10 at%의, 바나듐, 니오브 및 탄탈로 구성된 군으로부터 취한 적어도 제2 물질; 약 0 내지 20 at%의 크롬; 및 나머지 그러나 10 at% 이상인 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  51. 제43항에 있어서, 상기 구가
    (a) 약 15 내지 60 at%의 티탄 및 제1 합금 치환체 (여기서 상기 제1 합금 치환체는 하프늄, 니오브, 탄탈 및 지르코늄으로 이루어지며; 여기서 티탄, 티탄 및 니오브, 또는 티탄 및 니오브 및 탄탈은 0 내지 20 at%로 존재하고; 여기서, 티탄 또는 티탄 및 지르코늄은 약 0 내지 10 at%로 존재하며; 여기서 티탄 또는 티탄 및 하프늄은 약 0 내지 30 at%로 존재하고; 만약 있다면 나머지는 티탄임);
    (b) 약 3 내지 47 at%의 텅스텐 및 제2 합금 치환체 (여기서, 상기 제2 합금 치환체는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈 및 니오브로 이루어지며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 크롬은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 몰리브덴은 약 0 내지 25 at%로 존재하며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 바나듐은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서 텅스텐, 텅스텐 및 탄탈, 텅스텐 및 니오브, 또는 텅스텐 및 탄탈 및 니오브는 약 0 내지 20 at%로 존재하며; 만약 있다면 나머지는 텅스텐임); 및
    (c) 약 30 내지 55 at%의 탄소를 필수로 포함하며,
    (d) 여기서, 니오브 및 탄탈의 at%는 각각 단독으로 또는 조합하여 20 at%를 초과하지 않으며;
    (e) 모든 구성요소의 총 at%는 100 at%이고, 합금의 모든 구성요소는 보통 상업적 순도인
    멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  52. 제43항, 제44항, 제47항, 제48항, 제49항, 제50항 및 제51항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구가 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위인 것인 방법.
  53. 탄소 및 크롬, 하프늄, 니오브, 탄탈, 티탄, 텅스텐, 몰리브덴, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 연마 매질을 형성하는 단계를 포함하는 연마 매질의 제조 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 매질을 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 형상화된 매질로 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  55. 제53항에 있어서, 상기 매질을 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 구로 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  56. 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함하는, 클래딩 물질에 사용하기 위한 상기 구의 제조방법.
  57. 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함하는, 표면용착 물질에 사용하기 위한 상기 구의 제조 방법.
  58. 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질로부터 구를 형성하는 단계를 포함하는, 경질 몸체 물질에 사용하기 위한 상기 구의 제조 방법.
  59. 제56항, 제57항 및 제58항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구가 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위인 것인 방법.
  60. 탄소 및 2종 이상의 카바이드-형성 원소를 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 필수로 포함하는 매질을 이용하는 단계를 포함하며, 상기 멀티-카바이드는 매질 밀에서 사용하기 위해 매질로 형성되는 것인, 매질 밀에서의 제품 밀링 방법.
  61. 제60항에 있어서, 상기 카바이드-형성 원소가 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  62. 제60항 또는 제61항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 카바이드-형성 원소를 더 포함하는 것인 방법.
  63. 제60항 또는 제61항에 있어서, 상기 멀티-카바이드 물질이 원소 상태인 상기 멀티-카바이드 물질의 상기 멀티-카바이드 형성 원소를 1 종 이상 더 포함하는 것인 방법.
  64. 제60항에 있어서, 상기 매질이 약 10 내지 90 at% 텅스텐, 약 2 내지 97 at% 티탄 및 나머지는 탄소인 비율의 티탄, 텅스텐, 및 탄소를 필수로 포함하는 것인 방법.
  65. 제60항에 있어서, 상기 매질이 약 10 내지 40 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 것인 방법.
  66. 제60항에 있어서, 상기 매질이
    약 10 내지 40 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄 및 나머지 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질; 및
    몰리브덴, 크롬, 및 레늄으로 이루어진 군으로부터 취한 1 종 이상의 물질을 포함하며,
    상기 1종 이상의 물질은 0 내지 약 20 at% 양이며, 조성 중 남은 텅스텐은 10 at% 이상인 방법.
  67. 제60항에 있어서, 상기 매질이 약 20 내지 30 at%의 탄소; 약 5 내지 50 at%의 티탄; 약 0 내지 30 at%의, 레늄, 지르코늄, 하프늄 및 몰리브덴으로 이루어진 군으로부터의 적어도 제1 물질; 약 0 내지 10 at%의, 바나듐, 니오브 및 탄탈로 구성된 군으로부터 얻어지는 적어도 제2 물질; 약 0 내지 20 at%의 크롬; 및 나머지 그러나 10 at% 이상인 텅스텐을 필수로 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하는 멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  68. 제60항에 있어서, 상기 매질이
    (a) 약 15 내지 60 at%의 티탄 및 제1 합금 치환체 (여기서 상기 제1 합금 치환체는 하프늄, 니오브, 탄탈 및 지르코늄으로 이루어지며; 여기서 티탄, 티탄 및 니오브, 또는 티탄 및 니오브 및 탄탈은 0 내지 20 at%로 존재하고; 여기서, 티탄 또는 티탄 및 지르코늄은 약 0 내지 10 at%로 존재하며; 여기서 티탄 또는 티탄 및 하프늄은 약 0 내지 30 at%로 존재하고; 만약 있다면 나머지는 티탄임);
    (b) 약 3 내지 47 at%의 텅스텐 및 제2 합금 치환체 (여기서, 상기 제2 합금 치환체는 크롬, 몰리브덴, 바나듐, 탄탈 및 니오브로 이루어지며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 크롬은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 몰리브덴은 약 0 내지 25 at%로 존재하며; 여기서, 텅스텐 또는 텅스텐 및 바나듐은 약 0 내지 5 at%로 존재하고; 여기서 텅스텐, 텅스텐 및 탄탈, 텅스텐 및 니오브, 또는 텅스텐 및 탄탈 및 니오브는 약 0 내지 20 at%로 존재하며; 만약 있다면 나머지는 텅스텐임); 및
    (c) 약 30 내지 55 at%의 탄소를 필수로 포함하며,
    (d) 여기서, 니오브 및 탄탈의 at%는 각각 단독으로 또는 조합하여 20 at%를 초과하지 않으며;
    (e) 모든 구성요소의 총 at%는 100 at%이고, 합금의 모든 구성요소는 보통 상업적 순도인
    멀티-카바이드 물질을 포함하는 것인 방법.
  69. 제60항, 제61항, 제64항, 제65항, 제66항, 제67항 및 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매질을 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 형상화된 매질로 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  70. 제60항, 제61항, 제64항, 제65항, 제66항, 제67항 및 제68항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 매질을 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 구로 형성하는 단계를 더 포함하는 방법.
  71. 탄소 및 크롬, 하프늄, 몰리브덴, 니오브, 레늄, 탄탈, 탈륨, 티탄, 텅스텐, 바나듐, 및 지르코늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종의 원소를, 카바이드의 원소 금속과 함께 필수로 포함하는 카바이드 매질을 이용하는 단계를 포함하는, 매질 밀에서의 제품 밀링 방법.
  72. 제71항에 있어서, 상기 매질이 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 형상화된 매질로 형성되는 것인 방법.
  73. 제71항에 있어서, 상기 매질이 0.5 미크론 내지 100 mm의 지름 크기 범위의 구로 형성되는 것인 방법.
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