KR20120084570A - 버용 텅스텐 카바이드 합금 - Google Patents

Abstract

본 발명은 Co 5.0~13.0중량%와 WC 87.0~95.0중량%로 이루어지고, 여기서 WC는 W 93.5~94.2중량%와 C 5.8~6.5중량% 이루어져 내마모성과 취성이 우수한 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금에 관한 것이다.

Description

버용 텅스텐 카바이드 합금{Tungsten Carbide Alloy for Bur}

본 발명은 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 Co 5.0~13.0중량%와 WC 87.0~95.0중량%로 이루어지고, WC는 W 93.5~94.2중량%와 C 5.8~6.5중량% 이루어져 내마모성과 취성이 우수한 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금에 관한 것이다.

일반적으로 치과나 치과 기공소 그리고 보석을 가공하는 곳에서는 절삭 가공을 위하여 버가 이용된다.

이러한 버는 치과 치료시 저속 또는 고속으로 회전하면서 치아의 상아질, 법랑질 또는 금속 세라믹으로 제조된 인공치아의 일부를 삭제하거나 연마하고, 치과 기공소에서 인공치아, 보철물 등을 제조할 때에 정밀가공을 위하여 사용되며, 보석세공용으로도 사용된다.

버는 환자의 입안에서 사용되거나 정밀한 형상가공을 위하여 사용되기 때문에 그 크기가 작고, 신속한 작업을 위하여 고속회전으로 작동된다.

버는 크기가 작고, 고속회전으로 작동되기 때문에 버용 소재는 취성이 강해야 하며, 또한, 내마모성이 우수해야 한다는 특성을 가져야 한다.

종래의 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금은 바인더인 Co 3.0중량%와 모소재인 WC 97.0중량%로 이루어지고, WC는 W 97.87중량%와 C 6.13중량% 로 이루어져 있다.

하지만, 이러한 종래의 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금은 내마모성이 약하여 이 합금으로 제작된 버는 사용시에 쉽게 마모된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 점을 감안하여 안출한 것으로, 내마모성 및 취성이 우수한 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금을 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금은 Co 5.0~13.0중량%와 WC 87.0~95.0중량%로 이루어지고, WC는 W 93.5~94.2중량%와 C 5.8~6.5중량% 이루어진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금은 종래의 텅스텐 카바이드(WC) 합금에 비하여 취성을 악화시키지 않으면서 내마모성을 향상시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 텅스텐 카바이드(WC) 합금으로 제작된 버와 비교예에 따른 텅스텐 카바이드(WC) 합금으로 제작된 버의 내구성 상태를 보여주기 위한 사진이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명에 따른 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금은 바인더(Binder)인 Co 5~13중량%, 모소재인 WC 87~95중량% 성분으로 구성되고, 여기서 WC는 W93.5~94.2중량%,

C5.8~6.5중량%로 구성된다.

먼저 본 발명에서 사용한 모소재인 텅스텐 카바이드 재료의 W, C의 성분비를 결정하기 위하여,

1. W94.7중량%/C5.3중량%, 2. W94.2중량%/C5.8중량%. 3. W93.87%/C6.13중량%,

4. W93.5중량%/C6.5중량%, 5. W93.2중량%/C6.8중량%를 선택하여 2.5Ø 봉의 압출성형실험을 행하였으며, 여기서 C 함량의 공차는 ±0.1이다.

압출성형실험결과 C함량이 낮은 1번은 강도가 높아 압출과정 중 취성을 보여 압출에 실패하였으며, C 함량이 높은 5번은 너무 강도가 약해 늘어지는 현상이 발생해 압출성형에 실패했다. 그러나 2, 3, 4번은 압출성형결과 중간에 끊어짐이 없이 성형이 잘되었다.

이어서 압출성형실험결과 가장 우수한 텅스텐 카바이드 #3 을 택하여 바인더 역할을 하는 Co 함량에 따른 경도 측정과 내마모성 실험을 행하였다.

여기서 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금 소재의 입자 크기는 0.4~0.5㎛를 사용하였으며, 2.5Ø봉을 압출성형 후 소결하였다.

Co 함량에 따라서 A. Co 3중량%/WC97중량%, B. Co 5중량%/WC95중량%, C. Co 8중량%/WC 92중량%, D. Co 13중량%/WC 87중량%, E. Co 15중량%/WC 85중량%등 5가지 소재를 택해 경도 실험을 하여 [표 1]과 같은 결과를 얻었다.

합금 소재의 종류	경 도(Hv)	입 자 사이즈(㎛)
A	1100~1250	0.4~0.5
B	1500~1700	0.4~0.5
C	1795~2005	0.4~0.5
D	2210~2260	0.4~0.5
E	2400~2520	0.4~0.5

이 실험결과 A 합금의 경도는 1100~1250Hv, B 합금의 경도는 1500~1700Hv, C 합금의 경도는 1795~2005Hv, D 합금의 경도는 2210~2260이며, E 합금의 경도는 2400~2520으로써 경도면에서는 우수함을 나타내었다.

이어서 내마모성 즉 버의 수명을 테스트 하기 위하여 A, B, C, D, E 소재를 Round 형 버 제품으로 가공 후, 메탈재질인 니켈합금 요철부분을 10분간 가공하였으며, 가공 후 버의 상태를 촬영한 사진이 도 1에 나타나 있다.

도 1(A)는 A 소재로 제작한 Round형 버 제품으로 실시한 실험결과를 나타낸 것으로 날이 쉽게 마모되는 것이 보였으며, 도 1(B)는 B, C, D 소재로써 제작한 Round형 버 제품으로 실시한 실험결과를 나타낸 것으로 거의 날 손상이 없었고, 도 1(C)는 E 소재로 제작한 Round형 버 제품으로 실시한 실험결과를 나타낸 것으로 날이 전체적으로 손상되었다.

경도와 내구실험결과를 종합하면 A 소재는 경도가 가장 낮았으며, 내마모성 또한 가장 안 좋았으며, A 소재로 버 제품 제작시 flute(날) 가공 단계에서 약간에 뜯기는 현상이 보이기도 하였다.

E 소재는 경도면에서는 월등하였으나 높은 경도로 인하여 취성이 강하여 쉽게 깨지는 것이 보여 무른 재질 가공시에는 양호 하나 메탈제질 가공시에는 쉽게 깨져 낮은 수명이 판단된다.

B, C, D 소재는 쉽게 깨지지도 않았으며 경도면에서도 우수하여 무른 재질이나 메탈제질 가공시에 버용 합금소재로 적합하였다.

따라서 바인더(Binder)인 Co 5~13중량%, 모소재인 WC 87~95중량% 성분으로 구성되고, 여기서 WC는 W93.5~94.2중량%, C5.8~6.5%중량%로 이루어진 텅스텐 카바이드(WC) 합금이 버용 합금소재로 적합하다.

Claims (1)

1. 바인더인 Co 5~13중량%, 모소재인 WC 87~95중량% 성분으로 구성되고, 여기서 상기 WC는 W 93.5~94.2중량%, C 5.8~6.5중량%로 이루어진 버용 텅스텐 카바이드(WC) 합금.
   
   
   
   
   

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