KR20090048127A - 굴착 공구용 인서트 - Google Patents

굴착 공구용 인서트 Download PDF

Info

Publication number
KR20090048127A
KR20090048127A KR1020070114351A KR20070114351A KR20090048127A KR 20090048127 A KR20090048127 A KR 20090048127A KR 1020070114351 A KR1020070114351 A KR 1020070114351A KR 20070114351 A KR20070114351 A KR 20070114351A KR 20090048127 A KR20090048127 A KR 20090048127A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
support member
insert
drilling tool
coating
film
Prior art date
Application number
KR1020070114351A
Other languages
English (en)
Inventor
오장욱
박병준
최동익
Original Assignee
일진다이아몬드(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 일진다이아몬드(주) filed Critical 일진다이아몬드(주)
Priority to KR1020070114351A priority Critical patent/KR20090048127A/ko
Publication of KR20090048127A publication Critical patent/KR20090048127A/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/06—Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of composite workpieces or articles from parts, e.g. to form tipped tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
    • C01B32/25—Diamond
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C29/00—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides
    • C22C29/02—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides
    • C22C29/06—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds
    • C22C29/08—Alloys based on carbides, oxides, nitrides, borides, or silicides, e.g. cermets, or other metal compounds, e.g. oxynitrides, sulfides based on carbides or carbonitrides based on carbides, but not containing other metal compounds based on tungsten carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/32—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer
    • C23C28/321—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one pure metallic layer with at least one metal alloy layer
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/30—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer
    • C23C28/34—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates
    • C23C28/343—Coatings combining at least one metallic layer and at least one inorganic non-metallic layer including at least one inorganic non-metallic material layer, e.g. metal carbide, nitride, boride, silicide layer and their mixtures, enamels, phosphates and sulphates with at least one DLC or an amorphous carbon based layer, the layer being doped or not
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F2005/001—Cutting tools, earth boring or grinding tool other than table ware

Abstract

내구성을 향상하고 굴착 공구와의 결합력을 강화하기 위하여 본 발명은 제1 경도를 갖고, 제1 면, 제2 면 및 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 제3 면을 구비하는 지지 부재, 상기 지지 부재의 제1 면과 결합하고 제2 경도를 갖는 초경질층, 및 제3 경도를 갖고, 상기 제3 면상에 형성되며 상기 제1 면 및 제2 면상에는 형성되지 않는 제1 피막을 포함하는 굴착 공구용 인서트를 제공한다.

Description

굴착 공구용 인서트{Excavating tool insert}
본 발명은 굴착 공구용 인서트에 관한 것으로 더 상세하게는 내구성 및 굴착 공구와의 결합력이 향상되어 수명이 연장된 굴착 공구용 인서트에 관한 것이다.
굴착 공구용 인서트는 유정 굴착 등에 사용되는 공구 조립체에 결합되어 지하에 존재하는 암반 등을 깎아내는 굴착작업을 수행하는 데에 사용된다. 굴착 공구용 인서트는 통상적으로 굴착 공구에 복수개가 장착되어 사용된다.
굴착 공구용 인서트는 기둥 형상의 지지 부재 및 지지 부재의 일단부에 형성된 초경질층을 포함한다. 텅스텐계의 재료를 이용하여 소결처리등과 같은 방법으로 지지 부재를 형성한다. 지지 부재상에 초경질층을 형성하기 위하여 초경질층의 재료인 다이아몬드 등을 분말형태로 일정한 틀에 넣은 후 그 틀안에 지지 부재를 넣고, 고온 및 고압의 소결로에서 소결처리를 하여 지지 부재와 초경질층을 일체로 결합하여 형성한다.
굴착 공구용 인서트는 굴착 작업 수행 중에 굴착 공구가 회전함에 따라 초경질층의 외주면에 의하여 암반등을 절삭하게 된다. 이 때 초경질층을 지지하는 지지 부재도 역시 암반등과 접촉하면서 회전하게 된다. 지속적인 굴착 공구의 사용에 따 라 초경질층 및 지지 부재는 마모가 일어난다. 특히 지지 부재는 초경질층에 비해 강도가 적어 내마모성이 떨어지므로 초경질층에 비해 마모가 심하여 변형되기 쉽다. 지지 부재의 변형으로 지지 부재와 초경질층의 결합력이 약화되어 초경질층이 분리된다. 결과적으로 굴착 공구용 인서트의 수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은 지지 부재의 내마모성을 향상하여 내구성이 향상되고 수명이 연장된 굴착 공구용 인서트를 제공할 수 있다.
본 발명은 제1 경도를 갖고, 제1 면, 제2 면 및 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 제3 면을 구비하는 지지 부재, 상기 지지 부재의 제1 면과 결합하고 제2 경도를 갖는 초경질층 및 제3 경도를 갖고, 상기 제3 면상에 형성되며 상기 제1 면 및 제2 면상에는 형성되지 않는 제1 피막을 포함하는 굴착 공구용 인서트를 개시한다.
본 발명에 있어서 상기 제1 피막은 상기 제2 면의 연장선과 이격되거나 적어도 접할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 피막의 제3 경도가 상기 지지 부재의 제1 경도보다 클 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 초경질층은 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 피막은 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 다이아몬드 라이크 카본, 티타늄 카바이드, 나이트라이드 및 카보나이트라이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 피막은 상기 초경질층의 적어도 일면을 덮을 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 제1 피막은 3 마이크로 미터 내지 150 마이크로 미터의 두께를 가질 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 지지 부재는 코발트계 텅스텐 카바이드(WC-Co)합금을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 지지 부재의 상기 제1 피막과 접하는 표면은 코발트 코발트가 결핍된 제2 피막을 포함할 수 있다.
본 발명에 있어서 상기 지지 부재의 상기 제2 면은 굴착 공구와 결합하도록 접합부를 포함할 수 있다.
본 발명에 관한 굴착 공구용 인서트는 내구성이 향상되어 수명이 향상된 굴착 공구용 인서트를 제공한다.
도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다
이하 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 분리 사시도이고 도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절취한 단면도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트(60)는 지지 부재(10), 초경질층(20) 및 제1 피막(30)을 포함한다.
지지 부재(10)는 기둥 형상으로 형성되고 제1 면(11), 제2 면(12) 및 제3 면(13)을 포함한다. 도 1 및 도 2를 참조하면 지지 부재(10)는 원기둥 형상이나 지지 부재(10)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 제1 면(11)은 초경질층(20)과 결합하는 면이고 제2 면(12)은 제1 면(11)과 마주보는 면으로 굴착 공구에 결합하는 면이다. 제3 면(13)은 제1 면(11)과 제2 면(12)을 연결하는 면으로 기둥의 옆면을 이룬다.
지지 부재(10)는 코발트계 텅스텐 카바이드(WC-Co)합금을 포함한다. 코발트계 텅스텐 카바이드물질을 소결 처리하여 지지 부재(10)를 형성할 수 있다.
초경질층(20)은 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 포함할 수 있다. 특히 다결정질 다이아몬드(polycrystalline diamond)를 포함하여 강도를 향상할 수 있다. 초경질층(20)은 지지 부재(10)보다 경도가 높은 재질로 형성하여 굴착 공정을 수행한다.
지지 부재(10)의 일단 즉 도 1을 참고하면 제1 면(11)에 초경질층(20)을 형성한다. 초경질층(20)을 형성할 재료를 분말형태로 일정한 틀에 넣는다. 그리고 초경질층(20)과 결합할 지지 부재(10)의 면이 초경질층(20)을 형성할 재료와 접하도록 그 틀에 지지 부재(10)를 넣는다. 초경질층(20)을 형성할 재료들이 충진되도록 고온 및 고압으로 소결하여 지지 부재(10) 및 초경질층(20)을 결합한다.
이 때 대략 1500℃, 6GPa까지 고온 고압을 유지하면서 소절 처리를 수행 할 수 있다. 이러한 고온 고압을 유지하기 위하여 상술한 지지 부재(10)와 초경질층(20)의 재료가 들어간 틀을 다시 커다란 셀로 밀봉하여 공정을 수행할 수 있다. 소결 공정을 거친뒤에는 외곽의 틀, 밀봉 셀을 제거하고 가공하여 사용할 수 있다.
제1 피막(30)은 지지 부재(10)의 제3 면(13)상에 형성된다. 제1 피막(30)은 제2 면(12)의 연장선과 이격되거나 적어도 접하도록 형성된다. 도 2를 참조하면 제1 피막(30)은 제2 면(12)의 연장선(X)과 접하고 있다. 제1 피막(30)은 지지 부재(10)보다 경도가 큰 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 다이아몬드 라이크 카본, 티타늄 카바이드, 나이트라이드 및 카보나이트라이드(carbonitride)로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하도록 형성할 수 있다. 제1 피막(30)은 CVD(chemical vapor deposition)법 및 PVD(physical vapor deposition)을 이용하여 형성할 수 있고 다양한 박막 형성 방법들도 이용할 수 있다.
굴착 공구용 인서트(60)는 굴착 공구에 결합하여 지하 암반등과 접촉하면서 굴착 작업을 수행하므로 지지 부재(10) 및 초경질층(20)은 암반 등과의 접촉으로 인하여 시간이 지남에 따라 마모되어 교체가 필요하다. 지지 부재(10)는 초경질층(20)에 비하여 경도가 낮은 재질로 형성되므로 초경질층(20)보다 마모되는 속도가 빠르다. 초경질층(20)보다 지지 부재(10)가 빨리 마모되면 지지 부재(10)의 손상 및 변형으로 초경질층(20)과 지지 부재(10)의 결합력이 약화된다. 결과적으로 초경질층(20)도 분리되어 손상되고 굴착 공구용 인서트를 교체해야 한다. 그러나 본 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트(60)는 지지 부재(10)의 제3 면(13)상에 제1 피막(30)을 형성하여 지지 부재(10)의 내마모성을 향상한다. 지지 부재(10)의 내마모성을 향상하여 굴착 공구용 인서트의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한 제1 피막(30)은 지지 부재(10)의 제2 면(12)의 연장선과 이격되거나 적어도 접하도록 형성된다. 굴착 공구용 인서트(60)를 사용하기 위하여 지지 부재(10)의 제2 면(12)이 굴착 공구의 접합부와 용접등의 방법으로 접합될 수 있다. 이 경우에 제1 피막(30)이 제2 면(12)의 연장선을 넘도록 형성되면 제2 면(12)을 굴착 공구에 접합하기가 용이하지 않다.
제1 피막(30)을 제2 면(12)상에는 형성하지 않아서 굴착 공구용 인서트(60)와 굴착 공구와의 접합력을 강화한다. 통상적으로 굴착 공구용 인서트(60)와 굴착 공구를 접합하기 위하여 굴착 공구용 인서트(60)의 외주면 중 일부를 굴착 공구와 접합한다. 굴착 공구용 인서트(60)의 측면인 제3 면(13) 또는 제2 면(12)이 접합면이 될 수 있다. 제2 면(12)과 굴착 공구의 접합 능력은 제3 면(13)과 굴착 공구의 접합 능력보다 중요하다.
초경질층(20)은 굴착 공구를 사용시 절삭에 사용되는 면으로 그와 반대면인 제2 면(12)에 많은 힘이 가해진다. 또한 제3 면(13)은 굴착 공구와 접합 하지 않는 경우도 있고, 있다 하더라도 제3 면(13)의 일부만을 굴착 공구와 접합한다. 제3 면(13)의 연장선상에 놓인 초경질층(20)의 측면이 굴착시 사용되기 때문에 초경질층(20)을 노출시키기 위함이다. 이러한 까닭으로 제2 면(12)과 굴착 공구의 접합은 굴착 공구용 인서트(60)와 굴착 공구와의 결합을 유지하는데 있어 가장 큰 영향을 끼친다.
지지 부재(10)의 제2 면(12)과 굴착 공구가 직접 접합하는 경우가 지지 부재(10)와 굴착 공구 사이에 제1 피막(30)을 사이에 두고 접합하는 경우보다 결합력이 향상된다. 본 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트(60)는 지지 부재(10)의 내마모성을 향상하면서도 굴착 공구와의 결합력은 감소되지 않아 효과가 증대된다.
제1 피막(30)은 3 내지 150 마이크로 미터의 두께를 갖도록 형성할 수 있다. 지나치게 제1 피막(30)이 얇으면 제1 피막(30)이 박리되기 쉬워 지지 부재(10)의 내마모성 증대효과에 한계가 있다. 그러므로 제1 피막(30)을 3 마이크로 미터 이상으로 형성한다. 제1 피막(30)의 두께가 지나치게 두꺼우면 지지 부재(10)와 제1 피막(30)의 열팽창 계수의 차이로 인하여 굴착 공정 진행 중에 각각에 응력이 존재하여 지지 부재(10)와 제1 피막(30)간의 결합력이 약화될 수 있다. 그러므로 제1 피막(30)은 150 마이크로 미터이하로 형성한다.
또한 지지 부재(10)에 제1 피막(30)을 형성하려면 전술한대로 CVD 법 및 PVD법등을 이용하는데 제1 피막(30)을 형성시 지지 부재(10)를 평평한 기판상에 놓고 공정을 진행한다. 즉 공정 진행시 지지 부재(10)의 바닥면인 제2 면(12)을 CVD장비등의 챔버내의 기판상에 놓고 공정을 진행 하면 제2 면(12)은 자연스럽게 제1 피막(30)이 형성되지 않게 할 수 있어 공정 수행이 용이하다.
도 3은 도 2의 변형예를 도시한 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
굴착 공구용 인서트(160)는 지지 부재(110), 초경질층(120) 및 제1 피막(130)을 포함한다. 도 1 및 도 2에 도시된 굴착 공구용 인서트(60)와의 차이점은 지지 부재(110)의 제1 면(111)과 초경질층(120)의 결합면의 형태이다. 도 3을 참조하면 지지 부재(110)의 제1 면(111)의 단면은 도 2와 달리 굴곡면을 포함한다. 이를 통하여 지지 부재(110)와 초경질층(120)의 접합면의 면적은 증가하여 결합력이 향상된다. 결과적으로 굴착 공구용 인서트(160)의 내구성이 향상될 수 있다.
도 4는 도 1의 A방향에서 본 저면도이다. 지지 부재(10)의 제2 면(11)은 접합부(12a)를 포함한다. 접합부(12a)는 굴착 공구용 인서트(60)와 굴착 공구가 접합되는 부분이다. 접합부(12a)는 제2 면(11)과 동일한 크기일 수 있고, 도 4에 도시한 것처럼 제2 면(11)의 내부에 형성될 수 있다. 제2 면(12)의 접합부(12a)가 굴착 공구와 접합하는 경우에 전술한대로 제1 피막(30)은 제2 면(12)의 연장선을 넘어서지 않으므로 제2 면(12)과 굴착 공구가 용이하게 접합될 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 단면도이다. 본 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트(260)는 지지 부재(210), 초경질층(220) 및 제1 피막(230)을 포함한다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
지지 부재(210)는 기둥 형상으로 형성되고 제1 면(211), 제2 면(212) 및 제3 면(213)을 포함한다. 도 5를 참조하면 지지 부재(210)는 원기둥 형상이나 지지 부재(210)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양한 형태의 기둥 형상으로 형성될 수 있다. 제1 면(211)은 초경질층(20)과 결합하는 면이고 제2 면(212)은 제1 면(211)과 마주보는 면으로 굴착 공구에 결합하는 면이다. 제3 면(213)은 제1 면(211)과 제2 면(212)을 연결하는 면으로 기둥의 옆면을 이룬다. 지지 부재(210)는 코발트계 텅 스텐 카바이드(WC-Co)합금을 포함한다.
지지 부재(210)의 일단 즉 제1 면(211)에 초경질층(220)을 형성하는 재료를 분말형태로 적층하여 고온 및 고압으로 소결하여 지지 부재(210) 및 초경질층(220)을 결합한다.
제1 피막(230)은 지지 부재(210)의 제3 면(213)상에 형성된다. 그리고 초경질층(220)의 측면을 덮도록 형성된다. 제1 피막(230)은 제2 면(212)의 연장선과 이격되거나 적어도 접하도록 형성된다. 도 5를 참조하면 제1 피막(230)은 제2 면(212)의 연장선(Y)과 접하고 있다. 제1 피막(230)은 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 다이아몬드 라이크 카본, 티타늄 카바이드, 나이트라이드 및 카보나이트라이드(carbonitride)로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하도록 형성할 수 있다. 제1 피막(30)은 CVD(chemical vapor deposition)법 및 PVD(physical vapor deposition)을 이용하여 형성할 수 있고 다양한 박막 형성 방법들도 이용할 수 있다.
본 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트(260)는 지지 부재(210)의 제3 면(213)상에 제1 피막(230)을 형성하여 지지 부재(210)의 내마모성을 향상한다. 지지 부재(210)의 내마모성을 향상하여 굴착 공구용 인서트의 수명을 향상시킬 수 있다. 또한 초경질층(220)의 측면을 덮도록 제1 피막(230)을 형성하여 초경질층(220)의 내구성을 향상하고 초경질층(220)과 지지 부재(210)간의 결합력도 향상한다.
또한 제1 피막(230)은 지지 부재(210)의 제2 면(212)의 연장선(Y)과 이격되거나 적어도 접하도록 형성된다. 제2 면(212)이 굴착 공구의 접합부와 용접 등의 방법으로 접합될 수 있다. 이 경우에 제1 피막(230)이 제2 면(212)상에 형성되면 굴착 공구와의 접합력이 약화된다. 지지 부재(210)의 제2 면(212)과 굴착 공구가 직접 접합하는 경우가 지지 부재(210)와 굴착 공구 사이에 제1 피막(230)을 사이에 두고 간접적으로 접합하는 경우보다 결합력이 향상되기 때문이다. 특히 굴착 공구는 큰 압력과 마찰력을 받게 되어 굴착 공구와 굴착 공구용 인서트간의 결합력이 중요하다. 본 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트(260)는 지지 부재(210)의 내마모성을 향상하면서도 굴착 공구와의 결합력은 감소되지 않아 효과가 증대된다.
또한 지지 부재(210)에 제1 피막(230)을 형성하려면 전술한대로 CVD 법 및 PVD법등을 이용하는데 제1 피막(230)을 형성시 지지 부재(210)를 평평한 기판상에 놓고 공정을 진행하면 제2 면(212)은 자연스럽게 제1 피막(230)이 형성되지 않게 할 수 있어 공정 수행이 용이하다. 비록 도시하지 않았으나 본 실시예의 굴착 공구용 인서트(260)도 도 3에 도시한 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심을 설명한다. 본 실시예의 굴착 공구용 인서트(360)는 지지 부재(310), 초경질층(320) 및 제1 피막(330)을 포함한다. 본 실시예의 굴착 공구용 인서트(360)는 도 5에 도시한 굴착 공구용 인서트(260)과 유사하나 제1 피막(330)의 구성이 다르다. 제1 피막(330)이 초경질층(320)의 측면 및 상면을 모두 덮는 구조이다. 이를 통하여 초경질층(320)의 내마모성을 향상하고 초경질층(320)과 지지 부재(310)간의 결합력을 향상한다. 기타 각 부재에 대한 설명은 전술한 실시예와 동일하므로 생략한다. 또 한 비록 도시하지 않았으나 본 실시예의 굴착 공구용 인서트(360)도 도 3에 도시한 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 굴착 공구용 인서트(460)는 지지 부재(410), 초경질층(420), 제1 피막(430) 및 제2 피막(415)을 포함한다. 본 실시예의 굴착 공구용 인서트(460)는 도 1에 도시한 굴착 공구용 인서트(60)와 유사하나 제1 피막(430)과 접하는 지지 부재(410)의 표면의 구성이 다르다.
지지 부재(410)는 제1 면(411), 제2 면(412) 및 제3 면(413)을 포함한다. 지지 부재(410)는 코발트계 합금일 수 있는데 바람직하게는 코발트계 텅스텐 카바이드(WC-Co)합금을 포함한다. 제1 피막(430)을 형성하기 전에 제1 피막(430)과 접하는 지지 부재(410)의 표면인 제3 면(413)에서 코발트(Co)성분을 침출(leaching)한다. 지지 부재(410)의 표면에서 코발트를 침출하는 방법은 다양할 수 있다. 산을 이용하거나 무라카미 용액(Murakami's regent)과 같은 화학적 방법으로 지지 부재(410)의 표면을 처리하여 코발트를 침출할 수 있다. 이와 같이 화학적 처리를 하여 지지 부재(410)의 표면의 코발트를 추출하여 소정의 두께로 코발트가 제거된 코발트 결핍층인 제2 피막(415)이 형성된다.
초경질층(420)은 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 포함할 수 있다. 특히 다결정질 다이아몬드(polycrystalline diamond)를 포함하여 강도를 향상할 수 있 다. 초경질층(220)은 지지 부재(210)보다 경도가 높은 재질로 형성하여 굴착 공정을 수행한다. 지지 부재(410)의 일단 즉 제1 면(411)상에 초경질층(420)을 형성하는 재료를 분말 형태로 적층하여 고온 및 고압으로 소결하여 지지 부재(410) 및 초경질층(420)을 결합한다.
제1 피막(430)은 지지 부재(410)의 제3 면(413)상에 형성된다. 제1 피막(430)은 제2 면(412)의 연장선과 이격되거나 적어도 접하도록 형성된다. 제1 피막(430)은 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 다이아몬드 라이크 카본, 티타늄 카바이드, 나이트라이드 및 카보나이트라이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하도록 형성할 수 있다. 제1 피막(430)은 CVD(chemical vapor deposition)법 및 PVD(physical vapor deposition)을 이용하여 형성할 수 있고 다양한 박막 형성 방법들도 이용할 수 있다.
본 실시예의 굴착 공구용 인서트(460)는 지지 부재(410)의 면 중 제1 피막(430)과 접하는 면의 표면 처리를 하여 코발트 성분이 제거된 제2 피막(415)을 포함한다. 이를 통하여 지지 부재(410)와 제1 피막(430)간의 접착력을 향상할 수 있다. 특히 제1 피막(430)이 다이아몬드 성분을 포함하는 경우에 지지 부재(410)의 코발트 성분으로 인하여 지지 부재(410)와 제1 피막(430)간의 결합력이 약화될 우려가 있는데 지지 부재(410)의 표면에 코발트 성분이 결핍된 제2 피막(415)을 형성하여 이러한 문제를 방지할 수 있다. 기타 각 부재에 대한 설명은 전술한 실시예와 동일하므로 생략한다. 또한 비록 도시하지 않았으나 본 실시예의 굴착 공구용 인서트(460)도 도 3에 도시한 구조를 적용할 수 있음은 물론이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트가 굴착 공구와 접합된 것을 도시한 개략적인 단면도이다. 이하에서는 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예의 굴착 공구용 인서트(560)는 지지 부재(510), 초경질층(520) 및 제1 피막(530)을 포함한다. 지지 부재(510)는 제1 면(511), 제2 면(512) 및 제3 면(513)을 포함한다. 도 8에 도시된 굴착 공구용 인서트(560)는 도 1 및 도 2에 도시된 굴착 공구용 인서트(60)와 동일하므로 각각 부재들의 구성에 대한 설명은 생략한다.
지지 부재(510)의 제2 면(512)과 굴착기의 접합부(600)와 결합한다. 제1 피막(510)은 제3 면(530)상에 형성되고 제2 면(512)의 연장선과 이격되거나 접하도록 형성된다. 그러므로 굴착 공구의 접합부(600)와 제2 면(512)이 접하는 면적을 최대로 확보할 수 있다. 결과적으로 제1 피막(530)으로 지지 부재(510)의 내마모성을 향상하면서도 굴착 공구와 굴착 공구용 인서트(560)간의 결합력을 확보하여 굴착 공구용 인서트(560)의 수명이 연장된다.
굴착 공구의 접합부(600)는 드릴 비트의 블레이드에 구비된 소켓 형태일 수 있고 굴착 공구에 따라 기타 다양한 형태를 가질 수 있다.
비록 도시하지 않았으나 도 3, 도 5, 도 6 및 도 7의 굴착 공구용 인서트들을 적용하여 굴착 공구와 결합할 수 있음은 물론이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트가 굴착 공구에 결합된 것을 도시한 개략적인 사시도이고, 도 10은 도 9의 굴착 공구용 인서트를 포함하는 하나의 블레이드를 확대 도시한 도면이며, 도 11은 도 9의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선을 따라 절취한 단면도이다. 설명의 편의를 위하여 전술한 실시예와 상이한 점을 중심으로 설명하기로 한다.
본 실시예에서 굴착 공구용 인서트(660)는 굴착 공구(1000)에 복수 개가 포함된다. 굴착 공구용 인서트(660)는 지지 부재(610), 초경질층(620) 및 제1 피막(630)을 포함한다.
본 실시예의 굴착 공구용 인서트(660)는 굴착 공구(1000)의 몸체부(1110)에 구비된 복수 개의 블레이드(1120)에 접합된다. 굴착 공구용 인서트(660)는 각 블레이드(1120)에 복수 개가 접합될 수 있다.
제1 피막(630)은 지지 부재(610)의 제3 면(613)상에 형성되고, 굴착 공구(1000)와 결합하는 접합부에는 형성되지 않는다.
도 9 내지 도 11을 참조하면 굴착 공구용 인서트(660)는 굴착 공구(1000)의 블레이드(1120)에 결합한다. 구체적으로 지지 부재(610)가 블레이드(1120)와 접합된다. 지지 부재(610)의 바닥면인 제2 면(612)은 블레이드(1120)와 접합된다. 또한 지지 부재(610)의 옆면인 제3 면(613)의 일부도 블레이드(1120)와 접합된다. 이를 통하여 지지 부재(610)와 블레이드(1120)의 결합력을 향상할 수 있다.
제1 피막(630)은 제3 면(613)상의 소정에 영역에 형성된다. 도 11에 도시한 것과 같이 제1 피막(630)은 제3 면(613)의 영역 중 블레이드(1120)와 접합하지 않고 노출된 영역에만 형성한다.
도 12 및 도 13은 도 9에 도시한 굴착 공구용 인서트를 개략적으로 도시한 사시도들이다. 도 12와 도 13은 제1 피막(630)이 형성되는 예를 도시한 것이다. 그러나 이에 한정되지 않는다. 즉 굴착 공구용 인서트(660)는 블레이드(1120)와 다양한 형태로 결합할 수 있다. 특히 굴착 공구용 인서트(660)의 옆면에 해당하는 제3 면(613)이 블레이드(1120)와 접합하는 형태가 다양하다.
제3 면(613)이 블레이드(1120)와 접합하는 형태에 따라 제3 면(613)의 영역 중 블레이드(1120)로 덮이지 않고 노출되는 영역이 달라진다. 또한 그러한 노출되는 영역에 제1 피막(630)이 형성되므로 제1 피막(630)이 형성되는 형태도 달라질 수 있다.
제1 피막(630)을 이와 같이 지지 부재(610)의 제3 면(613)상의 일부에 형성하는 방법은 다양할 수 있다. 제3 면(613)상에 제1 피막(630)을 형성하려고 하는 부분만 마스킹하고 제1 피막(630)을 형성한다. 마스킹을 하기 위하여 제3 면(613)상에 원하는 형태로 탈부착이 용이하고 이물 보호 특성이 좋은 테이프를 붙일 수 있다.
또한 제1 피막(630)을 형성할 면 이외의 영역에 코팅막을 형성할 수 도 있다. 이 때 테프론을 이용한 막을 사용할 수 있다.
그외에도 다양한 방법으로 제3 피막(630)을 형성할 수 있고, 제3 면(613)상에 원하는 넓이와 형태로 제1 피막(630)을 형성할 수 있다면 그 방법에 제한이 없음은 물론이다.
본 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트(660)도 전술한 실시예들과 마찬가지로지지 부재(610)의 내마모성을 향상하여 굴착 공구용 인서트의 수명을 향상시킬 수 있다.
또한 제1 피막(630)은 굴착 공구(1000)와 접합되는 영역에는 형성하지 않아서 굴착 공구용 인서트(660)와 굴착 공구(1000)의 결합력 약화를 방지한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 분리 사시도이다.
도 2는 도 1의 Ⅱ-Ⅱ를 따라 절취한 단면도이다.
도 3은 도 2의 변형예를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 1의 A방향에서 본 저면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트가 굴착 공구와 접합된 것을 도시한 개략적인 단면도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에 관한 굴착 공구용 인서트가 굴착 공구에 결합된 것을 도시한 개략적인 사시도이다.
도 10은 도 9의 굴착 공구용 인서트를 포함하는 하나의 블레이드를 확대 도시한 도면이다.
도 11은 도 9의 ⅩⅠ-ⅩⅠ선을 따라 절취한 단면도이다.
도 12 및 도 13은 도 9에 도시한 굴착 공구용 인서트를 개략적으로 도시한 사시도들이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명>
10, 110, 210, 310, 410, 510, 610: 지지 부재
20, 120, 220, 320, 420, 520, 620: 초경질층
21, 121: 제1 면
22: 제2 면
22a: 접합부
23: 제3 면
30, 130, 230, 330, 430, 630: 제1 피막
60, 160, 260, 360, 660: 인서트
500; 굴착 공구의 접합부
1000: 굴착 공구

Claims (10)

  1. 제1 경도를 갖고, 제1 면, 제2 면 및 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 제3 면을 구비하는 지지 부재;
    상기 지지 부재의 제1 면과 결합하고 제2 경도를 갖는 초경질층; 및
    제3 경도를 갖고, 상기 제3 면상에 형성되며 상기 제1 면 및 제2 면상에는 형성되지 않는 제1 피막을 포함하는 굴착 공구용 인서트.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 지지 부재의 상기 제2 면은 굴착 공구와 결합하도록 접합부를 포함하는 굴착 공구용 인서트.
  3. 제1 경도를 갖고, 제1 면, 제2 면 및 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 제3 면을 구비하고, 상기 제2 면 및 제3 면은 굴착 공구와 결합하는 접합부를 포함하는 지지 부재;
    상기 지지 부재의 제1 면과 결합하고 제2 경도를 갖는 초경질층; 및
    제3 경도를 갖고, 상기 제3 면상에 형성되며 상기 제1 면 및 상기 접합부상에는 형성되지 않는 제1 피막을 포함하는 굴착 공구용 인서트.
  4. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제1 피막은 상기 제2 면의 연장선과 이격되거나 적어도 접하는 굴착 공구용 인서트.
  5. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제1 피막의 제3 경도가 상기 지지 부재의 제1 경도보다 큰 굴착 공구용 인서트.
  6. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 초경질층은 다이아몬드 또는 입방정 질화붕소를 포함하는 굴착 공구용 인서트.
  7. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제1 피막은 다이아몬드, 입방정 질화붕소, 다이아몬드 라이크 카본, 티타늄 카바이드, 나이트라이드 및 카보나이트라이드로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나를 포함하는 굴착 공구용 인서트.
  8. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제1 피막은 상기 초경질층의 적어도 일면을 덮는 굴착 공구용 인서트.
  9. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 제1 피막은 3 마이크로 미터 내지 150 마이크로 미터의 두께를 갖는 굴착 공구용 인서트.
  10. 제1 항 또는 제3 항에 있어서,
    상기 지지 부재는 코발트계 합금을 포함하고, 상기 지지 부재의 상기 제1 피막과 접하는 표면은 코발트가 결핍된 제2 피막을 포함하는 굴착 공구용 인서트.
KR1020070114351A 2007-11-09 2007-11-09 굴착 공구용 인서트 KR20090048127A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070114351A KR20090048127A (ko) 2007-11-09 2007-11-09 굴착 공구용 인서트

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020070114351A KR20090048127A (ko) 2007-11-09 2007-11-09 굴착 공구용 인서트

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090048127A true KR20090048127A (ko) 2009-05-13

Family

ID=40857356

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020070114351A KR20090048127A (ko) 2007-11-09 2007-11-09 굴착 공구용 인서트

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20090048127A (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104588A1 (ko) * 2012-12-28 2014-07-03 일진다이아몬드(주) 다결정 다이아몬드 소결체 및 그 제조방법
WO2015119406A1 (ko) * 2014-02-04 2015-08-13 일진다이아몬드 주식회사 열적 안정성이 향상된 다결정 다이아몬드 컴팩트
WO2015119408A1 (ko) * 2014-02-04 2015-08-13 일진다이아몬드 주식회사 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 및 그 제조방법

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014104588A1 (ko) * 2012-12-28 2014-07-03 일진다이아몬드(주) 다결정 다이아몬드 소결체 및 그 제조방법
KR101457066B1 (ko) * 2012-12-28 2014-11-03 일진다이아몬드(주) 다결정 다이아몬드 소결체 및 그 제조방법
WO2015119406A1 (ko) * 2014-02-04 2015-08-13 일진다이아몬드 주식회사 열적 안정성이 향상된 다결정 다이아몬드 컴팩트
WO2015119408A1 (ko) * 2014-02-04 2015-08-13 일진다이아몬드 주식회사 다중 다결정 다이아몬드 소결체를 구비하는 다결정 다이아몬드 컴팩트 및 그 제조방법
US10131582B2 (en) 2014-02-04 2018-11-20 Iljin Diamond Co.,Ltd. Polycrystalline diamond compact provided with multiple polycrystalline diamond sintered bodies and method for producing polycrystalline diamond compact
US10384979B2 (en) 2014-02-04 2019-08-20 Iljin Diamond Co., Ltd. Polycrystalline diamond compact with improved thermal stability

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10309157B2 (en) Cutting element incorporating a cutting body and sleeve and an earth-boring tool including the cutting element
CA2524106C (en) Dual-edge working surfaces for polycrystalline diamond cutting elements
US9957757B2 (en) Cutting elements for drill bits for drilling subterranean formations and methods of forming such cutting elements
EP1190791B1 (en) Polycrystalline diamond cutters with working surfaces having varied wear resistance while maintaining impact strength
US5533582A (en) Drill bit cutting element
US6601662B2 (en) Polycrystalline diamond cutters with working surfaces having varied wear resistance while maintaining impact strength
US9284790B2 (en) Innovative cutting element and cutting structure using same
US20090183925A1 (en) Thermally stable polycrystalline diamond cutting elements and bits incorporating the same
ITTO990551A1 (it) Inserto diamantato per punta di perforazione a frese rotolanti.
EP2029855B1 (en) Pcd cutters with enhanced working surfaces adjacent a cavity
CN103608544A (zh) 选择性浸取的切削器
KR20120016250A (ko) 초경질 인서트
MXPA03002472A (es) Diamante policristalino de alta densidad de volumen con superficies de trabajo empobrecida de material de catalizacion.
US11649682B1 (en) Multi-part superabrasive compacts, rotary drill bits including multi-part superabrasive compacts, and related methods
KR20090048127A (ko) 굴착 공구용 인서트
RU2270820C2 (ru) Поликристаллический алмаз с поверхностью, обедненной катализирующим материалом
JPS61270495A (ja) ロ−タリ・ドリル・ビツトとその製造方法
CN107206573B (zh) 具有带金属中间层的超硬材料切割元件及其制造方法
KR101211090B1 (ko) 절삭 공구용 인서트
KR20100054509A (ko) 절삭 공구용 인서트
WO2000001916A1 (en) Abrasive body
ZA200100475B (en) Abrasive body.
KR20100033295A (ko) 절삭 공구용 인서트
WO2008120937A1 (en) Sintered body for excavating tool

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application