KR20080046597A

KR20080046597A - 소결체를 제조하는 방법, 분말 혼합물 및 소결체

Info

Publication number: KR20080046597A
Application number: KR1020070119330A
Authority: KR
Inventors: 제니트 페르손; 레이프 다알; 예롤드 베인; 울프 롤란데르
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2007-11-21
Publication date: 2008-05-27
Also published as: JP4773416B2; US7713468B2; EP1925383A3; EP1925383A2; US20080127776A1; IL187226A0; JP2008133181A; CN101195163A; CN101195163B; SE0602494L; EP1925383B1

Abstract

경질 성분을 형성하는 일 종 이상의 분말을, 코발트 분말을 포함하는 바인더 상 형성 분말과 혼합하는 단계를 포함하는 소결체를 제조하는 방법으로서, 상기 코발트 분말은, 베이스 라인과 최대 정점 높이 사이에서, 2θ/θ 집속 형상의 Cu-Kα방사선으로 XRD 에 의해 측정된, Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥3/2 의 정점 높이 비로서 규정된 fcc 구조를 주로 가지는 코발트를 포함한다. 본 발명은 또한 주로 fcc 구조를 가지는 코발트를 포함하는, 즉시 가압 가능한 분말에 관한 것이며, 상기 코발트 분말은 0.2 ~ 2.9㎛ 의 입도 (FSSS) 를 가진다. 본 발명은 또한 본 방법에 따라 제조된 소결체에 관한 것이다. 본 발명에 따른 소결체에는 기공이 감소되며 크랙이 덜 형성된다.

Description

소결체를 제조하는 방법, 분말 혼합물 및 소결체{METHOD OF MAKING A SINTERED BODY, A POWDER MIXTURE AND A SINTERED BODY}

본 발명은 경질 성분을 형성하는 일 종 이상의 분말과, 코발트를 포함하는 바인더 상 형성 분말을 혼합하는 단계를 포함하는 소결체의 제조 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 일 종 이상의 경질 성분을 포함하는 입상화 (granulation) 된 "즉시 가압가능한 (ready-to-press)" 분말, 유기 바인더 및, 코발트를 포함하는 바인더 상 형성 분말에 관한 것이며, 상기 코발트 분말은 주로 면심 입방체 (face centered cubic; fcc) 를 가진다. 본 발명은 또한 본 발명의 방법에 따라 제조된 소결체에 관한 것이다.

라운드 툴 (round tool), 절삭 인서트 등의 소결체는 일반적으로 초경 합금 또는 티타늄계 탄질화물 합금 (소위 서멧 (cermet)) 을 함유하는 재료로 제조된다. 이러한 재료는 바인더 상과 함께, 예컨대 텅스텐, 티타늄, 탄탈, 니오브, 크롬 등의 탄질화물 또는 탄화물과 같은 일 종 이상의 경질 성분을 함유한다. 조성 및 입도에 따라, 경도와 인성이 결합되는 넓은 범위의 재료가 많은 용도, 예컨대 착암 드릴링 및 금속 절삭 공구의 마모부 등에 사용될 수 있다. 상기 소결체 는 분쇄 (milling), 입상화, 압축 성형 및 소결 등의 분말 야금에서의 일반적인 기술에 의해 제조된다.

초경 및 서멧을 제조할 때에 바인더 상으로서 코발트를 사용하는 것은 본 기술분야에 공지된 것이다.

코발트는 동소체 (allotropic) 이며, 이 동소체에서 순수한 코발트 원자는 약 417℃ 미만의 온도에서 조밀육방정 (hexagonal close packed; hcp) 구조로 배치되며, 순수한 코발트는 약 417℃ 를 초과하는 온도에서 면심입방체 (fcc) 구조로 배치된다. 그래서, 417℃ 초과시에, 순수 코발트는 동소체 변환 즉, 상기 hcp 구조가 fcc 구조로 변환된다.

드릴, 절삭 공구 인서트 등과 같은 소결체 제작 시에 일반적으로 사용되는 코발트 분말은 일반적으로 hcp 구조를 가진다. 그러나, 소결체에서 상기 코발트 바인더 상은, 소결 작업 동안에 얻어진 fcc 구조를 가진다.

소결체의 제조 시에, 코발트 분말은 분쇄 또는 혼합 동안에 쉽게 분산되는 것이 중요하다. 이는, 강도 높은 분쇄에 의해 물성이 파괴될 수 있는 원재료를 사용하거나 또는 낮은 바인더 양을 지닌 미세 입자 재료의 소결체를 제조할 때에 특히 중요하다. 가압된 대상체의 가압 크랙, 비정상적 마모, 심지어 압축 공구 파괴의 위험이 있기 때문에, 미세 입자화된 원재료는 일반적으로 원치않는 높은 압축 성형 압력을 필요로 한다. 이러한 이유로, 압축 성형 압력의 감소가 요구된다.

코발트 분말을 더 분산시키기 위해, 코발트 분말 품질을 향상시키려는 여러 방법이 행해졌었다. 보다 작게 0.5㎛ 까지의 입자를 가지는 코발트가 산업상 개발되었으며, 또한 기다란 형태로부터 구형 형태로 바뀌었다. 또한, 경질 성분을 코팅하여 분쇄 없이 잘 분포된 복합 분말을 얻기 위하여 다른 기술이 개발되었다.

EP 0578720 A 에는 구형의 비응집 입자를 지닌 바인더 상 분말을 사용하여 초경 물질을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 상기 바인더 분말, 바람직하게 코발트 분말을 사용하면, 감소된 기공을 지닌 소결체가 얻어진다.

WO 98/03691 에는 폭이 좁은 입도 분포를 지닌 초경 물질을 제조하는 방법이 개시되어 있다. 폭이 좁은 입도 분포를 지닌 재료를 얻기 위해서, 텅스텐 카바이드는 다른 성분과 혼합되기 전에 코발트로 코팅된다. 또한, 입도 또는 입도 분포의 변화가 없도록 혼합법이 선택된다.

그러나, 크랙, 기공, 코발트 등의 분포에 관한 다른 개선이 더 요구된다. 본 명세서에 개시된 본 발명은 분포성, 가압 크랙 및 기공성 등의 특성을 더 향상시킨다.

본 발명의 목적은 잘 분포된 코발트를 지닌 분말로부터 최적의 압축 성형력으로 소결체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 감소된 기공을 지니는 소결체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 크랙 량이 감소된 소결체를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 강도 높은 분쇄 (milling) 작업 없이도 잘 분포된 코발트를 지니는 분말 혼합물을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 본 발명의 방법에 따라 제조된 소결체를 제공하는 것이다.

주로 fcc 구조를 가지는 코발트 분말은 소결체를 제조할 시에 사용될 수 있다는 것과, 주로 hcp 구조를 가지는 코발트 대신에 fcc 코발트 등을 사용하면 소결체뿐만 아니라 소결체의 제조 동안에 여러 가지 이점이 제공된다는 것이 놀랍게도 밝혀졌다. 상기 fcc 코발트 분말을 사용하면, 소결된 물질은 더 적은 기공을 가지게 되며, 복합체의 압축 성형에 의해 형성된 크랙을 용이하게 회피할 수 있어, 결과적으로, 더 적은 크랙을 지닌 복합 형상으로 이루어진 경질 금속의 소결 압축 성형체가 되어 hcp 코발트 분말로 제조된 대응 물질에 비하여 덜 왜곡된 형상을 갖는다.

또한, 주로 fcc 구조를 가지는 코발트를 사용하면, 동일 물성을 달성하기 위해서 hcp 구조를 주로 가지는 코발트가 사용될 때 보다 분쇄 시간이 짧아지게 되는 것을 발견하였다.

본 발명에 따른 방법은 경질 성분을 형성하는 분말을, 코발트를 포함하는 바인더 상 및 다른 존재가능한 혼합물을 함유하는 분말과 혼합하여 분쇄하는 단계를 포함한다. 상기 분쇄 혼합물은 건조 및 가압되어서, 소결체를 형성하게 된다.

주로 fcc 구조를 가지는 코발트 양은 XRD 를 특징으로 하며, 공개 PDF 데이터 베이스 (회절 데이터에 대한 국제 센터; International Centre for Diffration Data (ICCD) 에 의한 분말 회절 파일 (Powder Diffraction File)) 로부터 취해진 구조적 정보로 식별되었고, 이러한 식별은 fcc 코발트 (PDF 15-806) 및 hcp 코발트 (5-727) 의 화학적 성분을 나타낸다. 추가적으로, 각각의 정점 위에 각각의 금속 상의 Miller 인덱스가 제공된다. 베이스 라인과 각각의 최대 정점 높이 사이에서, 2θ/θ 집속 형상을 지닌, 일련의 배경 차분 (background subtraction) 및 Kα₂스트립핑 (stripping) 의 Cu-Kα 방사선으로, XRD 측정될 때에 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 의 정점 높이 비는 Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥3/2, 바람직하게는 Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥7/4, 가장바람직하게는 Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥2 이다. fcc 코발트의 최대량은 100% 이며, 이는 상기 언급된 정점 높이 비가 무한대인 경우이다. 본 발명에 따른 방법에 사용된, 상기 설명된 코발트 분 말을 이제부터 "fcc 코발트" 라 한다.

본 발명에 따른 방법에 사용된 코발트 분말은 1.5 중량% 미만, 바람직하게는 0.8 중량% 미만, 가장 바람직하게는 0.4 중량% 미만의 철을 포함하는 것이 바람직하다. 상기 코발트 분말은 100 ppm 이상의 Mg, 보다 바람직하게는 150 ppm 이상의 Mg, 가장 바람직하게는 200 ~ 500 ppm 의 Mg 을 함유하는 것이 더 바람직하다.

상기 코발트 분말은 다른 성분을 함유할 수 있으나 기술적인 불순물의 양은 바람직하게 800 ppm 미만, 보다 바람직하게는 700 ppm 미만, 가장 바람직하게는 600 ppm 미만이다.

FSSS (Fischer grain size) 로 측정된 코발트 분말의 입도는 0.2 ~ 2.9㎛, 보다 바람직하게는 0.3 ~ 2.0㎛, 가장 바람직하게는 0.4 ~ 1.5㎛ 가 바람직하다.

레이저 회절로 측정된 코발트 분말의 평균 입도 (d50) 는 약 0.8 ~ 5.9㎛ 가 바람직하며, 보다 바람직하게는 0.8 ~ 4.0㎛, 가장 바람직하게는 0.8 ~ 3.0㎛ 이다.

경질 성분을 형성하는 분말 및 fcc 코발트 분말은 일련의 입상화 작업을 용이하게 하기 위해서, 유기 용액 (예컨대, 에틸 알콜, 아세톤 등) 및 유기 바인더 (예컨대, 파라핀, 폴리에틸렌 글리콜, 장쇄 지방산 등) 하에서 분쇄 (mill) 된다. 분쇄는 바람직하게 밀 (회전 볼 밀, 진동 밀, 애트리터 (attritor) 밀 등) 을 사용하여 실행된다.

분쇄된 혼합물의 입상화는 공지된 기법, 특히 스프레이 건조에 따라 실행되 는 것이 바람직하다. 유기 액체 및 유기 바인더와 혼합된 분말화된 물질을 함유하는 부유물은 건조 타워 (이 건조 타워에서 작은 액적은 뜨거운 가스의 증기, 예컨대 질소 증기에 의해 즉시 건조된다) 에서 적절한 노즐을 통하여 분무된다. 특히, 일련의 단계에 사용되는 압축 성형 공구 (compact tool) 로의 자동 공급을 위하여 입상 (granule) 이 형성되어야 한다.

최종체에 요구되는 치수에 가능한 가까운 형상 및 치수를 재료에 제공하기 위해서 (수축 형상을 고려해 볼 때) 펀치로 매트릭스에서 압축 작업이 실행되는 것이 바람직하다. 압축 성형 동안에, 상기 압축 성형 압력은 적절한 범위에 있어야 하며, 본 대상체 내의 국소 압력은 적용된 압력으로부터 가능한 한 이탈이 없어야 한다. 이는 복합 형상에 대하여 특히 중요하다. fcc 코발트를 함유하는 이러한 분말은 앞서 고려된 어려움이 있는 형상으로 압축 성형체 (compact) 를 압축 성형하는데 특히 적합하다는 것을 발견하였다.

적절한 구조적 균질성을 지니는 밀집체를 얻는데 적합한 온도 및 시간의 불활성 분위기 또는 진공 상태에서 상기 압축 성형체를 소결한다. 상기 소결은 고압 가스 (뜨거운 정압 하에서) 에서 동일하게 실행될 수 있으며, 즉 상기 소결은 적절한 가스 압력 하에서의 소결 처리 (일반적으로, SINTER-HIP 으로 공지된 공정) 에 의해 실행될 수 있다. 상기 기술은 본 기술분야에 공지된 것이다.

소결체에 포함된 코발트는 소결된 대상체의 특성에 큰 영향을 미친다. 특정 용도에 대한 중요 특성에 따라, 코발트 양 또한 바뀐다. 본 발명에 따른 방법에 사용된 fcc 코발트 양은 2 ~ 30 중량% 가 바람직하다.

본 발명에 따른 방법에서, 경질 성분은 일 종 이상의 붕소화물, 탄화물, 텅스텐, 티타늄, 탄탈, 니오브, 크롬의 질화물 또는 탄질화물 (carbonitride) 및 주기율 표의 IVa, Va 및 VIa 족으로부터의 다른 금속인 것이 바람직하다. 경질 성분을 형성하는 분말의 입도는 합금의 용도에 따르며, 0.2 ~ 30㎛ 인 것이 바람직하다.

본 발명은 코발트의 바인더 상을 지닌, 소결체의 제조에 관하여 설명한다. 또한, 본 발명은 경질 성분을 지닌 다른 복합재로 이루어진 물품의 제조에 적용될 수 있을 뿐만 아니라, 다른 바인더 상 재료에 의해 일부 코발트가 교체될 수 있는 물질에 적용될 수 있다.

또한, 소결체의 제조에 공통적으로 사용된 다른 혼합물, 즉, 입자 성장 억제제, 정방형 탄화물 등은 본 발명에 따른 방법에 추가될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 본 방법은 초경 소결체의 제조에 관한 것이다. 추가된 fcc 코발트의 양은 용도에 따라 상당히 바뀐다. 예컨대, 소결체가 절삭 공구 인서트라면, 상기 fcc 코발트는 2 ~ 20 중량%, 보다 바람직하게는 4 ~ 17 중량%, 가장 바람직하게는 5 ~ 11 중량% 의 양으로 추가되는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 소결체가 예컨대, 열간 압연된 롤 (roll) 이라면, 상기 fcc 코발트는 15 중량% 초과, 바람직하게는 20 중량% 초과로 추가될 수 있다. 암반 드릴링 공구에 대한 코발트 함량은 6 ~ 30 중량% 의 범위 내에서 바뀔 수 있으며, 예컨대, 충격 암반 드릴링에 대한 fcc 코발트 양은 5 ~ 10 중량% 인 것이 바람직하며, 광물 공구에 대한 fcc 코발트 양은 6 ~ 13 중량% 인 것이 바람직하다.

마모부에 대하여, fcc 코발트는 용도에 따라 폭 넓게 추가될 수 있으나, 2 ~ 30 중량% 가 바람직하다.

입자 성장 억제제 또한 초경에 선택적으로 첨가되며, 예컨대 Cr 및 V 가 일반적으로 0.1 ~ 3 의 양 및 바람직하게는 0.1 ~ 1 중량% 의 양으로 첨가된다. Ta, Ti 및 Nb 의 정방형 탄화물 또한 첨가될 수 있으며, 일반적으로 0.1 ~ 10 중량% 및 잔여 텅스텐 탄화물의 양으로 첨가될 수 있다.

본 발명의 다른 실시형태에서, 본 방법은 티타늄계 탄화물 합금의 소결체 (소위 서멧 (cermet)) 의 제조에 관한 것이다. 서멧은 금속성 바인더 상에 내장된 탄질화물 경질 성분을 포함한다. 티타늄 이외에, VIa 족 원소, 일반적으로 몰리브덴 및 텅스텐 및 때때로 크롬이 바인더와 경질 성분 간의 습식성을 향상시키며 방식 경화에 의한 바인더를 강화시키기 위해서 추가된다. 또한, IVa 족 및/또는 Va 족의 원소, 즉, Zr, Hf, V, Nb 및 Ta 가 오늘날 시중에서 구입가능한 모든 합금에 추가되어 있다. 모든 이러한 추가 원소는 일반적으로 탄화물, 질화물 및/또는 탄질화물로서 추가된다. 경질 성분을 형성하는 분말의 입도는 일반적으로 2㎛ 미만이다. 서멧의 바인더 상은 fcc 코발트 및 니켈을 포함할 수 있으며 소결 이전에 개별 금속 분말로서 추가된다. 바인더 상의 전체 양은 3 ~ 30 중량% 인 것이 바람직하며, 상대비 Co/(Co+Ni)*100 는 50 ~ 100%, 보다 바람직하게는 75 ~ 100%, 가장 바람직하게는 95 ~ 100% 인 것이 바람직하다. 본 발명에 따른 서멧의 소결체를 제조할 때에 fcc 코발트를 사용하면, 코발트만을 바인더 상으로서 가지는 서멧에 있어 특히 유리하다. 특히, 상기 등급에 있어서, 본 발명에 따른 코발트의 특성은 상당히 중요하다. 또한, 다른 원소, 예컨대, 바인더 상을 경화시키거나 및/또는 경질 성분과 바인더 상 간의 습식성을 향상시킨다는 알루미늄이 때때로 추가된다.

또한, 본 발명은 경질 성분을 형성하는 일 종 이상의 분말 및 바인더 상을 형성하는 분말을 포함하는 분말 혼합물에 관한 것이며, 이 분말 혼합물을 가압하여 일련의 소결을 거쳐 소결체를 얻는다. 상기 분말 혼합물은 분쇄되어 상기 설명된 기술에 따라 바람직하게 입상화 된다. 경질 성분을 형성하는 분말은 일 종 이상의 붕소화물, 탄화물, 텅스텐의 질화물 또는 탄질화물, 티타늄, 탄탈, 니오브, 크롬 및, 주기율 표의 IVa, Va 및 VIa 족으로부터의 다른 금속인 것이 바람직하다. 분말 혼합물은 70 ~ 98 중량% 의 양으로 경질 성분을 형성하는 분말을 포함한다. 상기 분말 혼합물은 fcc 구조, 상기 규정된 바와 같은 fcc 코발트를 주로 가지는 코발트를 포함하는 바인더 상을 형성하는 분말을 더 함유한다. 분말 혼합물에서 fcc 코발트의 양은 상기 설명된 바와 같이 XRD 로 특정되며, 그 양은 2 ~ 30 중량% 인 것이 바람직하다. 상기 분말 혼합물은 입자 성장 억제제, 유기 바인더 등과 같은, 소결체를 제조하는데 사용된 분말 혼합물에 공통적으로 사용되는 다른 혼합물을 더 포함한다.

일 실시형태에서, 본 발명은 fcc 코발트를 포함하는 초경 분말 혼합물에 관한 것이다. fcc 코발트의 양은 용도에 따라 상당히 바뀐다. 예컨대, 분말 혼합물이 절삭 공구 인서트 등의 소결체를 제조하는데 사용된다면, fcc 코발트 함량은 2 ~ 20 중량%, 보다 바람직하게는 4 ~ 17 중량%, 가장 바람직하게는 5 ~ 11 중량% 인 것이 바람직하다. 그러나, 상기 분말 혼합물이 열간 압연용 롤 등과 같은 소결체를 제조하는데 사용된다면, 상기 fcc 코발트 함량은 15 중량% 이상, 바람직하게는 20 중량% 이상이다. 암반 드릴링 공구에 사용된 분말 혼합물에 대한, 코발트 함량은 6 ~ 30 중량% 의 범위 내에서 변할 수 있으며, 착암 드릴링에 대한 fcc 코발트의 양은 5 ~ 10 중량%, 광물 공구에 대한 fcc 코발트의 양은 6 ~ 13 중량% 인 것이 바람직하다. 분말 혼합물이 마모부 등의 소결체를 제조하는데 사용된다면, fcc 코발트 함량은 용도에 따른 폭 넓은 범위 내에서 변할 수 있지만, 그 함량은 2 ~ 30 중량% 인 것이 바람직하다.

또한, 상기 분말 혼합물은 입자 성장 억제제를 포함하며, 예컨대 Cr 및 V 를 0.1 ~ 5 중량% 의 양, 가장 바람직하게는 0.1 ~ 3 중량% 의 양으로 포함한다. 또한, 0.1 ~ 10 중량% 의 Ta, Ti 및 Nb 정방향 탄화물 및 잔여 텅스텐 탄화물이 존재할 수 있다.

다른 실시형태에서, 본 발명은 티타늄계 탄화물, 소위 서멧을 포함하는 분말 혼합물에 관한 것이다. 티타늄 이외에, VIa 족 원소, 일반적으로 몰리브덴 및 텅스텐 및 때때로 크롬이 존재한다. IVa 및/또는 Va 족 원소, 즉, Zr, Hf, V, Nb 및 Ta 또한 존재하는 것이 바람직하며, 그 이유는 이들이 오늘날 사용가능한, 시중에서 구입가능한 합금의 일반적인 모든 첨가물이기 때문이다. 모든 이러한 추가 원소는 일반적으로 탄화물, 질화물 및/또는 탄질화물로서 존재한다. 서멧 분말 혼합물의 바인더 상을 형성하는 분말은 fcc 코발트 및 니켈을 포함하는 것이 바람직하다. 서멧 분말 혼합물에서 바인더 상의 전체 양은 3 ~ 30 중량% 가 바람직하며, 상대비 Co/(Co+Ni)*100 는 50 ~ 100%, 보다 바람직하게는 75 ~ 100%, 가장 바람직하게는 95 ~ 100% 인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명은 본 명세서에 개시된 방법에 따라 제조된 소결체에 관한 것이다. 소결체는 일 종 이상의 경화 성분 및, 압축 및 소결 이전에 상기 설명된 바와 같이 XRD 에 의해 특징지어지는 fcc 구조를 주로 가지는 코발트를 포함하는 바인더 상을 포함한다. 소결체에서의 코발트 함량은 용도에 따라 상당히 바뀌나, 2 ~ 30 중량% 가 바람직하다.

본 발명에 따른 소결체는 라운드 툴 (round tool), 절삭 공구 인서트, 마모부, 롤러, 착암 드릴링 공구 등과 같은 많은 용도에 사용될 수 있다.

본 발명은 이하의 실시예와 함께 더 설명되어 있으나, 이러한 실시예로 한정되지는 않는다.

실시예 1

A: 6.0 중량% 의 Co, 0.23 중량% 의 TaC, 0.16 중량% 의 NbC 및 93.6 중량% 의 WC 의 조성으로 초경 공구 인서트를 제조하며, 여기서 코발트 원재료는 2.12 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비율 및 1.08㎛ 의 FSSS 를 가지는 본 발명에 따른 초미분 fcc 코발트이다. 상기 원재료는 0.5 l 의 에탄올/물 (90/10) 혼합물로 25 시간 동안 볼밀 (ball mill) 되었다. 고형분의 총중량은 1000g 이었다. 부유물은 분사 건조되었고, 입상화된 분말은 일축 (uniaxial) 프레스에서 가압되어 표준 절차에 따라 소결되었다.

B: 인서트 A 와 동일한 조건 하에서 동일 조성 및 동일 제법으로 초경 공구 인서트를 제조하였으나, 본 발명에 따른 fcc 코발트 대신에, 0.08 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비율 및 0.7㎛ 의 FSSS 를 가지는, 시중에서 구입가능한 초미분 코발트가 사용되었다.

ISO 표준 4505 (기공 및 비결합 탄소의 경질 메탈로그래픽 (metallografic) 결정) 에 따라 금속 인서트 A 및 B 를 평가하였다. 결과를 이하 표 1 에 나타내었다.

	소결된 밀도 (g/㎤)	기공 ISO 4505	18% 수축에서의 압축 성형 압력 (Mpa)
샘플 A	14.92	A02; B02	107
샘플 B	14.91	A04; B04	125

실시예 2

A: 2.24 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비율 및 1.45㎛ 의 FSSS 를 가지는 본 발명에 따른 초미분 코발트를 사용하여, 18% 의 WC, 12% 의 NbC, 30% 의 TiC, 26% 의 TiN 및 14% 의 Co 의 조성으로 서멧 분말을 제조하였다. 원재료 (1000g) 를 0.5 l 의 에탄올/물 (90/10) 혼합물과 25 시간 동안 볼밀하여, 분무 건조하였다.

B: 분말 A 와 동일한 조건 하에서 동일 조성 및 제법으로 등가의 분말을 제조하였으나, fcc 코발트 대신에 0.14 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비율 및 1.4㎛ 의 FSSS 를 갖는 초미분 코발트를 사용하였다.

A 및 B 분말을 가압하고 표준 절차를 따라 소결하여, 형상 R245-12T3E-L 을 가지는 인서트가 되었다.

	소결된 밀도 (g/㎤)	기공 ISO	경도 HV3	18% 수축율에서의 압축 성형 압력 (MPa)
샘플 A	6.56	A06; B00	1600	110
샘플 B	6.54	A08; B00	1550	110

실시예 3

A: 6.0 중량% 의 Co, 0.23 중량% 의 TaC, 0.16 중량% 의 NbC 및 93.6 중량% 의 WC 의 조성으로 초경 분말을 제조하였으며, 여기서, 코발트 원재료는 본 발명에 따른 2.12 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비율 및 1.08㎛ 의 FSSS 를 가지는 초미분 fcc 코발트이다. 분말의 총 중량은 28kg 이었다. 분말 재료를 15 시간 동안 볼밀하고 부유물을 스프레이 건조시켰다.

B: 분말 A 과 동일한 조건 하에서 동일 조건 및 동일 제법으로 등가의 분말을 제조하였으나, fcc 코발트 대신에, 0.08 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비율 및 0.7㎛ 의 FSSS 를 가지는, 시중에서 구입가능한 초미분 코발트를 사용하였다.

표준 절차에 따라 가압 및 소결되어 형상 ZDGT200504R 을 가지는 인서트가 되었다. 분말 B 로 제조된 상기 인서트는 가압하에서 절삭 날 아래에 수평 크랙이 발생되었으나, 분말 A 로 제조된 인서트 상에서는 크랙이 발견되지 않았다. 결과를 이하의 표 3 에 나타낸다.

	18% 의 수축율에서의 압축 성형 압력 (MPa)	크랙	기공 ISO
샘플 A	168	없음	A02, B02
샘플 B	199	절삭날 가까이에서의 크랙	A02, B02, 몇몇 큰 세공

도 1a 은 2.12 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비를 특징으로 하는 본 발명에 따른 초미분 코발트 분말로부터의 XRD 패턴을 나타내는 도면으로서, 상기 분말은 1.08㎛ 의 Fischer 입도 (FSSS) 를 가지는 도면.

도 1b 는 0.08 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비 및 및 0.7㎛ 의 FSSS 를 지니는, 시중에서 구입가능한 초미분 코발트 분말로부터의 XRD 를 나타내는 도면.

도 2a 는 2.24 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비를 특징으로 하는 본 발명에 따른 초미분 코발트 분말로부터의 XRD 패턴을 나타내는 도면으로서, 상기 분말은 1.45㎛ 의 Fischer 입도 (FSSS) 를 가지는 도면.

도 2b 는 0.14 의 Co-fcc(200)/Co-hcp(101) 비 및 1.4㎛ 의 FSSS 를 지니는, 시중에서 구입가능한 초미분 코발트 분말로부터의 XRD 를 나타내는 도면.

Claims

- 경질 성분을 형성하는 일 종 이상의 분말을, 코발트 분말을 포함하는 바인더 상을 형성하는 분말과 혼합하여 분쇄하는 단계,

- 상기 분쇄된 혼합물을 입상화하는 단계,

- 압축 성형체가 형성되도록 입상화된 혼합물을 압축 성형하는 단계,

- 상기 압축 성형체를 소결하는 단계를 포함하는 소결체를 제조하는 방법에 있어서,

상기 코발트 분말은, 베이스 라인과 최대 정점 높이 사이에서, 2θ/θ 집속 형상의 Cu-Kα 방사선으로 XRD 에 의해 측정된, Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥3/2, 바람직하게는 Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥7/4, 가장 바람직하게는 Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥2 의 정점 높이 비로서 규정된 fcc 구조를 주로 가지는 코발트를 포함하며, 상기 코발트 분말은 0.2 ~ 2.9㎛ 의 입도 (FSSS) 를 가지는, 소결체를 제조하는 방법.
제 1 항에 있어서, 추가된 코발트 분말의 양은 2 ~ 30 중량% 인, 소결체를 제조하는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 일 종 이상의 경질 성분은 텅스텐 카바이드인, 소결체를 제조하는 방법.
경질 성분 및 코발트를 포함하는, 소결이 뒤따르는 압축 성형체를 형성하기 위해서 압축 성형 작업에 사용되는 분말 혼합물에 있어서, 상기 분말 혼합물은, 베이스 라인과 최대 정점 높이 사이에서, 2θ/θ 집속 형상의 Cu-Kα 방사선으로 XRD 에 의해 측정된, Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥3/2, 바람직하게는 Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥7/4, 가장 바람직하게는 Co-fcc(200)/Co-hcp(101)≥2 의 정점 높이 비로서 규정된 fcc 구조를 주로 가지는 코발트를 포함하며, 상기 코발트 분말은 0.2 ~ 2.9㎛ 의 입도 (FSSS) 를 가지는, 압축 성형 작업에 사용되는 분말 혼합물.
제 4 항에 있어서, 분말 혼합물의 코발트의 양은 2 ~ 30 중량% 인, 압축 성형 작업에 사용되는 분말 혼합물.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 일 종 이상의 경질 성분은 텅스텐 카바이드인, 압축 성형 작업에 사용되는 분말 혼합물.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따라 제조되는 소결체.
제 7 항에 있어서, 코발트 함량은 2 ~ 30 중량% 인 소결체.