KR20120070550A

KR20120070550A - 초경 합금 공구 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR20120070550A
Application number: KR1020120062753A
Authority: KR
Inventors: 마리안네 콜린; 수산네 노리렌
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2003-12-15
Filing date: 2012-06-12
Publication date: 2012-06-29
Also published as: CN1636654A; US20050129951A1; KR20050060024A; DE602004012521T2; US20090110817A1; ES2301959T3; DE602004012521D1; CN1636654B; US7708936B2; PT1548136E; US7449043B2; EP1548136A1; ATE389737T1; IL165665A0; JP2005177981A; EP1548136B1; DE602004012521T8

Abstract

본 발명은 Co 및/또는 Ni 의 바인더상으로 경질 성분을 포함하며, 표면부 결정립 크기가 내부 결정립 크기 보다 작은 일 이상의 표면영역 및 내부영역을 포함하는 초경 합금 공구에 관한 것이다. 미세한 결정립 크기를 지닌 표면영역은 내부영역 보다 낮은 바인더상 함량을 가진다.

Description

초경 합금 공구 및 그 제조 방법{CEMENTED CARBIDE TOOL AND METHOD OF MAKING THE SAME}

본 발명은 소결 기술로 만들어지며 금속 절삭 또는 금속 성형을 위한 초경 합금 공구에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 소결 기술로 만들어지며, 상호보완적인 특성을 가지는 두개의 개별 미세조직 영역이 존재하는 초경 합금 공구에 관한 것이다.

초경 합금에서, 바인더상 (예컨대, 코발트) 의 양 뿐만 아니라 결정립 크기는 복합재료의 성능에 영향을 미친다. 예컨대, 텅스텐 카바이드의 결정립 크기가 더 작거나 미세하면 내마모성이 더 큰 재료가 얻어진다. 코발트 함량의 증가는 일반적으로 인성의 증가를 초래한다.

미세한 결정립 크기를 가지는 초경 합금은 초기 분말 혼합에서 결정립 미세제를 혼합하여 제조된다. 상기 초경 합금은 그 미세조직 전체에 걸쳐 미세한 결정립 크기를 가진다. WC-Co 복합재료와 같은 초경 합금에서는 소결 중에 WC 결정립이 조대화되는 경향이 있기 때문에, 조대한 결정립 크기를 지니는 초경 합금은 어떤 결정립 미세제의 혼합 없이도 소결을 통하여 제조된다. 이러한 초경 합금은 그 미세조직 전체에 걸쳐 조대한 결정립 크기를 가진다. 이러한 경질체는 전체적으로 균일한 미세조직을 갖게 된다.

초경 합금 제품은 강, 구리 합금, 복합 재료 등과 같은 재료의 냉간성형 작업 뿐아니라 금속 기계가공용 공구에 폭넓게 사용된다. 후자 타입의 공구의 예를들면 선재 인발 다이가 있는데, 이 다이는 강재 또는 금속 홀더에 일반적으로 끼워 맞춰지는 초경 닙 (nib) 이다. 이러한 공구는 경질의 내마모성 표면을 가져야 하며 또한, 이 표면은 우수한 열 전도성; 저 마찰 계수 (즉, 자가 윤활성이 있거나 또는 냉각제로 윤활을 도울수 있는) ; 우수한 내부식성; 미세균열에 대한 저항성; 및 높은 인성을 가져야 한다.

두개 이상의 개별 미세조직 영역을 가지는 초경 합금체가 이 기술분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 인성을 지닌 초경 합금 등급의 코어 및 보다 높은 내마모성 등급의 커버를 구비한 드릴이 EP-A-951576 에 개시되어 있다.

EP-A-194018 은 조대한 결정립의 텅스텐 카바이드 입자를 지닌 중심층 및 미세 결정립의 텅스텐 카바이드 입자를 지닌 외주층으로 만들어진 선재 인발 다이에 관한 것이다. 초기에, 상기 두 층들은 동일한 코발트 함량을 갖는다. 소결 후에, 중심에 있는 조대한 결정립층은 코발트 함량이 감소된다.

EP-A-257869 는 내마모성 선단부 및 인성을 지닌 코어로 만들어진 암반 비트 버튼 (bit button) 을 개시한다. 선단부는 저 Co-함량 및 미세한 WC 결정립 크기를 지닌 분말로 만들어지며, 코어부는 고 Co 함량 및 조대한 WC 결정립을 지닌 분말로 만들어진다. 소결 후의 두 부분에서의 Co-함량에 대해서는 어떠한 언급도 없다. 그러나, 또한 이 경우에, 조대한 결정립부분의 Co-함량은 미세 결정립층의 Co-함량의 도움으로 감소된다. 유사한 경우가 US 4,359,335 에 도시되어 있다.

금속 기계가공용 절삭 공구 인서트를 위한 바람직한 초경 합금체를 개시하는 US 4,843,039 에 다른 대안이 소개되어 있다. 이 초경 합금체는 η- 상이 없는 초경 합금의 표면 영역에 의해 둘러싸여진 η- 상을 함유하는 초경 합금 코어를 포함하며, 상기 표면영역은 표면에서 저함량의 코발트를 함유하며 η- 상 영역의 옆에서는 고함량의 코발트를 함유한다. US 4,743,515 도 유사하나, 이것은 암반 드릴링 및 광물 절삭에 관한 것이다.

US 5,623,723 은 내마모성 표면영역을 지니는 초경 합금체를 제조하는 방법을 개시한다. 이 방법은, 초경 합금 압착체 (compact) 를 제공하는 단계; 결정립 미세제의 분말을 압착체의 노출된 표면의 한곳 이상의 부분에 배치하는 단계; 압착체 및 결정립 미세제 분말을 열처리하여, 결정립 미세제를 생형 압착체 (green compact) 의 중심을 향하여 확산시켜 결정립 미세제가 배치된 노출된 표면으로 부터 내측으로 표면 영역 및 내부 영역을 형성하는 단계를 포함한다. 결과적으로, 초경 합금체는 결정립 크기는 내부 영역 보다 더 작으나 Co-함량은 보다 높은 표면 영역을 갖게된다. 이것은 더 작은 WC 결정립 크기의 결과로 얻어진 증가된 내마모성이 Co-함량의 증가에 의해 어느 정도 손실됨을 의미한다.

본 발명의 목적은, 바인더상의 함량이 낮고 WC 결정립 크기가 미세하며 이렇게 해서 높은 내마모성을 지니는 표면 영역을 갖는 초경 합금 공구 및 이 초경 합금 공구를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

놀랍게도, 텅스텐 카바이드와 바인더상의 단일 혼합물로 부터 내부 영역 보다 결정립 크기가 작고 코발트 함량도 적은 표면영역을 갖는 초경합금체를 얻을 수 있음을 알아냈다.

본 발명에 따르면, 금속 절삭 또는 금속 성형을 위한 초경 합금 공구는 Co 및/또는 Ni 의 바인더상 중에 경질 성분을 포함하며, 0 ~ 2000 ㎛ 의 두께, 바람직하게는 5 ~ 1200 ㎛ 의 두께, 보다 바람직하게는 10 ~ 800 ㎛ 의 두께, 가장 바람직하게는 10 ~ 300 ㎛ 의 두께를 갖는 하나 이상의 표면영역 및 내부영역을 포함하며, 표면영역에서 결정립 크기는 내부영역 보다 작으며 또한, 바인더상의 함량도 내부영역 보다 낮으며, Cr-함량은 내부 영역 보다 높다. 보다 구체적으로, 표면영역의 바인더상 함량은 내부영역의 바인더상 함량의 1 미만이며, 바람직하게는 0.92 미만이며, 보다 바람직하게는 0.85 미만이며, 표면영역의 WC 결정립 크기는 내부영역의 WC 결정립 크기의 1 미만이며, 바람직하게는 0.9 미만이며, 보다 바람직하게는 0.8 미만이다. 바람직하게는, 표면영역은 표면영역에서의 파라메타 A=((Cr 중량%/바인더상 중량%)+ 0.01) 와 Cr 함량이 가장 적은 합금체의 일부분에서 취한 파라메타 B=(Cr 중량%/바인더상 중량%)+0.01) 사이의 비, A/B 가 1.5 보다 크며, 바람직하게는 3.0 보다 크게되도록 Cr 을 함유한다.

제 1 실시형태에서, 표면 영역의 WC 결정립 크기는 미크론 이하이다.

제 2 실시형태에서, 내부영역의 WC 결정립 크기는 1 ~ 3 ㎛ 이다.

제 3 실시형태에서, 초경합금의 조성은 1.5 중량 % 보다 크고, 바람직하게는 5 중량 % 보다 크나 25 중량 % 미만이며 바람직하게는 15 중량 % 미만인 바인더상을 지닌 WC+Co 이다.

제 4 실시형태에서, 초경합금은 추가로 γ- 상을 0 ~ 30 부피 %, 바람직하게는 0.2 ~ 16 부피 %, 가장 바람직하게는 0.4 ~ 9 부피 % 의 양으로 함유한다.

제 5 실시형태에서 초경 합금 공구는 금속 기계가공용 절삭공구 인서트이다. 당업자라면 본 발명이 엔드밀 및 드릴과 같은 다른 초경 합금 절삭 공구에도 적용될 수 있음을 알 수 있다.

제 6 실시형태에서, 초경 합금 공구는 냉간성형 공구이다. 성형분야에 있어서 초경합금의 다른 사용예는 음료캔, 볼트, 못 및 당업자에게 공지된 다른 적용 분야가 있다.

모든 이러한 실시형태는 VC 및 Cr₃C₂ 와 같은 결정립 미세제를 포함할 수 있다.

초경 합금 공구에는 당기술 분야에 공지된, 바람직하게는 1 ~ 40 ㎛ 두께, 더욱 바람직하게는 1 ~ 15 ㎛ 두께의 내마모성 코팅을 추가로 제공할 수 있다.

본 발명은 또한 내 마모성 표면 영역을 지니며 칩 형성 기계가공 또는 냉간성형 공구를 위한 절삭 공구 인서트와 같은 금속 절삭 또는 금속 성형을 위한 초경 합금체를 제조하는 방법에 관한 것이며, 본 방법은,

경질 성분의 분말과 필요에 따라서는, VC 및 Cr₃C₂ 와 같은 결정립 미세제 및 Co 및/또는 Ni 의 바인더상을 포함하는 일종의 분말로 만들어진 초경합금의 압착체를 제공하는 단계,

얇은 테이프를 붙이거나, 담금, 스프레이 페인팅 하거나 또는 다른 방법으로 압착체의 노출된 표면의 한 곳 이상의 부분에 결정립 미세제 (바람직하게는 어떤 크롬 카바이드 (Cr₃C₂ _,Cr₂₃C₆ 및Cr₇C₃ 또는 이들의 혼합물) 또는 크롬과 탄소의 혼합물 또는 크롬 및 탄소 및/또는 질소를 함유하는 다른 화합물) 의 분말을 배치하는 단계,

결정립 미세제의 적용 표면으로 부터 멀어지는 방향으로 결정립 미세제가 확산되어 내부영역에 비하여 코발트 함량이 낮고 크롬 함량은 높으며 또한 WC 결정립 크기는 작은 구배 영역이 형성되도록, 압착체 및 결정립 미세제 분말을 소결하는 단계,

필요에 따라 조밀한 초경합금체를 얻기 위해서 소결의 마지막 단계 동안에 아이소스테틱 가스 압력을 가하는 단계,

필요에 따라, 연삭 또는 다른 기계적 방법을 사용하여 표면영역의 두께를 감소시키는 단계,

필요에 따라 연삭 또는 다른 기계적 방법을 사용하여 표면으로 부터 원치 않는 카바이드 및 흑연을 제거하는 단계,

필요에 따라 당 기술 분야에 공지된 내마모성 코팅을 형성하는 단계 및,

공구가 절삭 인서트인 경우에는 당 기술 분야에 공지된 바와 같은 에지 처리를 실시하는 단계를 포함한다.

초경 합금 압착체의 탄소 함량은 적용된 크롬 카바이드로 부터 탄소 기여를 고려하여 결정된다. γ- 상을 갖는 초경합금의 경우에, γ- 상에서 크롬 용해도는 보상되어져야 한다. 또한 η- 상을 갖는 미세조직이 얻어지는 압착체도 사용될 수 있다. 요구되는 조직과 폐세공을 지닌 합금체, 바람직하게는 조밀한 합금체를 얻기 위해 소결은 최적 시간 동안에 수행된다. 이 최적 시간은 WC 의 결정립 크기 및 초경합금의 조성에 따르며, 따라서 더 구체적으로 한정될 수 없다. 당업자라면 필요한 조직이 얻어졌는지를 결정하거나 또는 본 발명에 따라 소결 조건을 변경할 수 있을 것이다. 만약 필요다면, 합금체는 소결온도에 비하여 낮은 HIP-온도 및 1 ~ 100 MPa 의 압력에서 후 HIP 처리 될 수 있다.

대안으로, 결정립 미세제 분말은 예비 소결 온도 보다 더 높은 온도에서 바람직한 조직을 얻기 위해 열처리될 소결체에 배치된다.

본 발명으로 높은 내마모성을 지니는 표면 영역을 지닌 초경 합금 공구를 제공한다.

도 1 은 본 발명에 따른 인서트의 에지로 부터의 거리에 따른 경도 (HV3) 및 코발트 함량을 도시하는 그래프,
도 2 는 본 발명에 따른 인서트의 에지로 부터의 거리에 따른 크롬 함량을 도시하는 그래프,
도 3 은 본 발명에 따른 인서트의 에지로 부터 100㎛ 거리에서의 미세조직 을 도시하는 현미경 사진 (FEG-SEM, 20000X, BSE 모드) ,
도 4 는 본 발명에 따라 인서트의 에지로 부터 3 mm 거리에서의 미세조직 을 도시하는 현미경 사진 (FEG-SEM, 20000X, BSE 모드) ,
도 5 는 본 발명의 다른 실시 형태에서, 미리 Cr₃C₂로 덮힌 표면으로 부터의 거리에 따른 코발트 함량 및 미리 Cr₃C₂로 덮힌 표면으로 부터의 거리에 따른 크롬 함량을 도시하는 그래프.
도 6 은 Cr₃C₂-분말이 배치된 표면으로 부터 100 ㎛ 거리에서의 미세조직을 도시하는 현미경 사진 (FEG-SEM, 15000X, BSE 모드) 및,
도 7 은 Cr₃C₂-분말이 배치된 표면으로 부터 3 mm 거리에서의 미세조직을 도시하는 현미경 사진 (FEG-SEM, 15000X, BSE 모드).

예 1

B-SNGN120408 형 초경합금 압착제를 다음과 같이 만들었다. 90 중량 % 의 WC 및 10 중량 % 의 Co 의 조성을 지닌 분말을 가압하여 생형 압착제를 만들었다. WC 원료는 0.25 ㎛ (FSSS) 의 평균 결정립 크기로 미립자화 되었다. 레이크 (rake) 면은 Cr₃C₂ 을 함유하는 얇은 층 (0.02 g Cr₃C₂/㎠) 으로 덮었다. 그후 압착체를 1370℃ 에서 30 분 동안 소결하고, 연삭으로 1 ㎜ 깊이의 외측 부분을 얻었다. 소결된 연삭 블랭크 (ground blank) 의 단면을 관찰하였다. 도 1 은 에지로 부터의 거리에 따른 경도 및 코발트 함량의 그래프를 도시한다. 경도는 에지 근처에서 가장 높으며 에지로 부터 거리가 증가할수록 감소하는 반면, 코발트 함량은 에지 근처에서 가장 낮으며 에지로 부터 거리가 증가할수록 증가한다. 도 2 는 에지로 부터의 거리에 따른 크롬 함량의 그래프를 도시한다. 크롬 함량은 에지 근처에서 가장 높으며, 에지 근처로 부터 거리가 증가할수록 감소한다. 코발트 및 크롬 함량은 EPMA (전자 프로브 마이크로 분석기) 를 사용하여 측정하였다. 도 3 은 에지로 부터 100 ㎛ 거리에서의 미세조직을 보여주는 현미경 사진이다 (FEG-SEM, 20000X, BSE 모드). 도 4 는 에지로 부터 3 mm 거리에서의 미세조직을 보여주는 현미경 사진이다 (FEG-SEM, 20000X, BSE mode) . 에지로 부터 100 ㎛ 인 곳의 WC-결정립 크기 및 에지로 부터 3 ㎜ 인 곳 WC-결정립 크기는 0.28 ㎛ 및 0.36 ㎛ 로 각각 측정되었다 (리니어 인터셉트 (linear intercept) 의 산술평균값) .

예 2

B-SNGN120408 형 초경합금 압착체를 다음과 같이 만들었다. 94 중량 % 의 WC 및 6 중량 % 의 Co 의 조성을 지닌 분말을 가압하여 생형 압착제를 만들었다. WC 원료는 0.25 ㎛ (FSSS) 의 평균 결정립 크기로 비교적 미립자화 되었다. 레이크면은 0.007 g/㎠ Cr₃C₂로 덮혔다.

Cr₃C₂-층을 지닌 압착체는 1350℃ 에서 30 분 동안 소결 및 1300℃ 에서 6 MPa 로 30 분 동안 후 HIP 처리 되었다. 소결된 블랭크의 단면을 관찰하였다. Cr₃C₂ 는 표면에서 발견되지 않았다. 이하의 표는 본 예에 대한 HV3, 코발트 함량, 크롬 함량 및 WC 결정립 크기를 나타낸다.

HV3 에지로 부터 100 ㎛ 1720

HV3 에지로 부터 3 ㎜ 1520

Co 함량 에지로 부터 100 ㎛ 4.0 중량 %

Co 함량 에지로 부터 3 ㎜ 6.5 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 100 ㎛ 0.7 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 3 ㎜ 0.05 중량 % 미만

WC 결정립 크기 에지로 부터 100 ㎛ 0.7 ㎛

WC 결정립 크기 에지로 부터 3 ㎜ 0.9 ㎛

예 3

B-SNGN120408 형 초경합금 압착체를 다음과 같이 만들었다. 90 중량 % 의 WC 및 10 중량 % 의 Co 의 조성을 지닌 분말을 가압하여 생형 압착체를 만들었다. 레이크면은 Cr₃C₂를 함유하는 얇은 층 (0.01 g Cr₃C₂/㎠) 으로 덮혔다. 그후 압착체는 1370℃ 에서 30 분 동안 소결되었다. 소결된 블랭크의 단면을 관찰하였다. Cr₃C₂ 는 표면에서 발견되지 않았다. 이하의 표는 본 예에 대한 HV3, 코발트 함량, 크롬 함량 및 WC 결정립 크기를 나타낸다.

HV3 에지로 부터 100 ㎛ 1450

HV3 에지로 부터 3 ㎜ 1280

Co 함량 에지로 부터 100 ㎛ 7.5 중량 %

Co 함량 에지로 부터 3 ㎜ 11 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 100 ㎛ 0.4 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 3 ㎜ 0.05 중량 % 미만

WC 결정립 크기 에지로 부터 100 ㎛ 1.1 ㎛

WC 결정립 크기 에지로 부터 3 ㎜ 1.4 ㎛

예 4

B-SNGN120408 형 압착체를 초경합금 압착체를 다음과 같이 만들었다. 90 중량 % 의 WC 및 10 중량 % 의 Co 의 조성을 지닌 분말을 가압하여 생형 압착체를 만들었다. WC 원료는 0.25 ㎛ (FSSS) 의 평균 결정립 크기로 미립자화 되었다. 레이크 면은 Cr₃C₂를 함유하는 얇은 층 (0.018 g Cr₃C₂/㎠) 으로 덮혔다. 그후 압착체는 1410℃ 에서 60 분 동안 소결되었다. 소결된 블랭크의 단면을 관찰하였다. Cr₃C₂ 는 표면에서 발견되지 않았다. 이하의 표는 본 예에 대한 HV3, 코발트 함량, 크롬 함량 및 WC 결정립 크기를 나타낸다.

HV3 에지로 부터 100 ㎛ 1750

HV3 에지로 부터 4 ㎜ 1480

Co 함량 에지로 부터 100 ㎛ 9.0 중량 %

Co 함량 에지로 부터 4 ㎜ 10.5 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 100 ㎛ 0.5 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 4 ㎜ 0.1 중량 %

WC 결정립 크기 에지로 부터 100 ㎛ 0.32 ㎛

WC 결정립 크기 에지로 부터 4 ㎜ 0.58 ㎛

예 5

B-SNGN120408 형 초경합금 압착체를 다음과 같이 만들었다. 94 중량 % 의 WC 및 6 중량 % 의 Co 의 조성을 지닌 분말을 가압하여 생형 압착체를 만들었다. WC 원료는 미크론 이하이었다. 압착체는 1370℃ 에서 소결되었다. 소결된 블랭크는 연삭되어 SNKN 1204 EN 형으로 되었고, 여유면에서 얇은 Cr₃C₂-함유 테이프 (0.01 g/㎠) 로 덮힌 다음 15 분 동안 1390 ℃ 온도의 소결온도에서 재소결되었다. 소결된 블랭크의 단면을 관찰하였다. Cr₃C₂ 는 표면에서 발견되지 않았다. 이하의 표는 본 예에 대한 HV3, 코발트 함량, 크롬 함량 및 WC 결정립 크기를 나타낸다.

HV3 에지로 부터 100 ㎛ 1820

HV3 에지로 부터 3 ㎜ 1700

Co 함량 에지로 부터 100 ㎛ 5.0 중량 %

Co 함량 에지로 부터 3 ㎜ 6.5 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 100 ㎛ 0.22 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 3 ㎜ 0.05 중량 % 미만

WC 결정립 크기 에지로 부터 100 ㎛ 0.4 ㎛

WC 결정립 크기 에지로 부터 3 ㎜ 0.6 ㎛

예 6

B-SNGN120408 형 초경합금 압착체를 다음과 같이 만들었다. 77 중량 % 의 WC, 6 중량 % 의 TaC, 2 중량 % 의 NbC, 4 중량 % 의 TiC 및 11 중량 % 의 Co 의 조성을 지닌 분말을 가압하여 생형 압착체를 만들었다. 압착체는 얇은 Cr₃C₂-함유 테이프 (0.02 g/㎠) 로 덮혀 30 분 동안 1370 ℃ 의 소결온도에서 소결된 후에 60 분 동안 100 MPa 로 1200 ℃ 에서 HIP 처리 되었다. 소결된 블랭크 의 단면을 관찰하였다. 코발트 함량 및 WC 결정립 크기는 이하의 HV3 값으로 부터 알수 있듯이 내부영역과 비교해 보면 에지 근처에서 상당히 작다.

HV3 에지로 부터 100 ㎛ 1470

HV3 에지로 부터 3 ㎜ 1300

예 7

인서트는 이하에 따라 제조된다.

조성: 91.6 중량 % 의 WC + 0.23 중량 % 의 TaC + 0.16 중량 % 의 NbC + 8.0 중량 % 의 Co

형식: CNMG120408-QM

소결 온도: 1370 ℃

인서트에 둥근 절삭 날을 부여했으며 두개의 경우로 구분하였다. 경우 A 는 페인팅 기술 (0.01 g/㎠) 을 사용하여 본 발명에 따라 레이크면에 Cr₃C₂로 덮혔다. 경우 B 는 Cr₃C₂로 덮히지 않았다.

나머지 제조 부분에 대해서는, 두개의 경우는 15 분 동안 1390 ℃ 에서의 재소결, 블래스팅, 세정 및 4 ㎛ 두께의 TiAlN PVD-층으로의 코팅을 포함하여 함께 동일한 방식으로 처리되었다. 각 경우의 단면을 관찰하였다. 경우 A 에서 TiAlN-층과 초경합금재 사이에 Cr₃C₂ 가 관찰되지 않았다. 다음의 표는 본 예에 대한 코발트 함량, 크롬 함량 및 WC 결정립 크기를 나타낸다.

경우 A 경우 B

Co 함량 에지로 부터 100 ㎛ 7.0 중량 % 8.0 중량 %

Co 함량 에지로 부터 3 ㎜ 8.5 중량 % 8.0 중량 %

Cr 함량 에지로 부터 100 ㎛ 0.2 중량 % 0.05 중량 % 미만

Cr 함량 에지로 부터 3 ㎜ 0.05 중량 % 미만 0.05 중량 % 미만

WC 결정립 크기 에지로 부터 100 ㎛ 0.55 ㎛ 0.7 ㎛

WC 결정립 크기 에지로 부터 3 ㎜ 0.7 ㎛ 0.7 ㎛

인서트는 소성 변형에 대한 저항성을 비교하기 위해 특별히 설계된 정면절삭 (facing) 작업으로 이하의 조건에 따라 테스트 되었다.

작업물: Inconel 718

절삭 깊이: 1 ㎜

이송: 0.25 ㎜/rev

절삭 속도: 80 ~ 140 m/min

결과: (가소성 변형을 0.25 ㎜ 이하로 유지하기 위한 최대 절삭 속도)

경우 A: 120 m/min

경우 B: 100 m/min

이러한 결과는 본 발명에 따라 경우 A 를 처리하는 것이 소성 변형에 대한 최적의 저항성을 얻을 수 있음을 나타낸다.

예 8

초경 합금 압착제는 이하에 따라 만들어졌다. 원통형 생형 압착체는 96.7 중량 % 의 WC, 3.3 중량 % 의 Co 및 0.2 중량 % 의 VC 의 조성을 지닌 분말을 가압하여 만들었다. WC 원료는 0.8 ㎛ (FSSS) 의 평균 결정립 크기로 미립자화 되었다. 일면은 Cr₃C₂ 을 함유하는 얇은 층 (0.02 g Cr₃C₂/㎠) 으로 덮혔다. 그후 압착체는 1370℃ 에서 30 분 동안 소결되었다. 그후 소결체의 단면을 관찰하였다. 코발트 및 크롬 함량은 EPMA (electron probe microanalyser) 를 사용하여 측정하였다. 도 5 는 미리 Cr₃C₂로 덮힌 표면으로 부터의 거리에 따른 코발트 함량을 나타내는 그래프이다. 코발트 함량은 표면 근처에서 가장 낮으며, 표면으로 부터 거리가 증가할수록 증가하며 표면과 벌크 사이에는 Co 가 많은 영역이 생기는 경향을 보인다. 도 5 는 미리 Cr₃C₂로 덮힌 표면으로 부터의 거리에 따른 크롬 함량을 또한 나타낸다. 크롬 함량은 표면 근처에서 가장 높으며 표면으로 부터 거리가 증가할수록 감소한다. 도 6 은 Cr₃C₂ 분말이 배치된 표면으로 부터 100 ㎛ 거리에서의 미세조직을 보여주는 현미경 사진이다 (FEG-SEM, 15000X, BSE 모드) . 도 7 은 Cr₃C₂ 분말이 배치된 표면으로 부터 3 mm 거리에서의 미세조직을 보여주는 현미경 사진이다 (FEG-SEM, 15000X, BSE 모드) . 이하의 값은 코발트 함량, 크롬 함량 및 WC 결정립 크기를 나타낸다. WC 결정립 크기는 인터셉트 값의 산술 평균으로서 측정되었다.

Co 함량 표면으로 부터 100 ㎛ 2.6 중량 %

Co 함량 표면으로 부터 3 ㎜ 3.3 중량 %

Cr 함량 표면으로 부터 100 ㎛ 0.6 중량 %

Cr 함량 표면으로 부터 3 ㎜ 0.05 중량 % 미만

WC 결정립 크기 표면으로 부터 100 ㎛ 0.35 ㎛

WC 결정립 크기 표면으로 부터 3 ㎜ 0.44 ㎛

Claims

발명의 상세한 설명에 기재된 초경 합금 공구 및 그 제조 방법.