KR20140032414A - 보편적 유용성을 갖는 FeNi 결합제 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 복합 재료를 생산하기 위한 공정에 관한 것으로서, a) 적어도 하나의 경도 캐리어, 및 b) 기재 결합제 합금으로서, α) 66 내지 93중량% 의 니켈, β) 7 내지 34중량% 의 철, 및 γ) 0 내지 9중량% 의 코발트를 포함하는, 상기 기재 결합제 합금을 함유한 조성물을 소결하는 단계를 포함하며, 기재 결합제 합금의 중량 비율은 최대 100중량% 까지 추가된다.

Description

보편적 유용성을 갖는 FeNi 결합제{FeNi BINDER HAVING UNIVERSAL USABILITY}
본 발명은 경도 캐리어(hardness carrier)와 FeCoNi 또는 FeNi 를 기반으로 하는 기재 결합제 합금(base binder alloy)을 포함하는 조성물의 소결(sintering)에 의해 얻을 수 있는 복합 재료(복합물)를 생산하기 위한 공정에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기 공정에 의해 얻어질 수 있는 소결된 복합 재료, 및 공구 또는 부품, 특히 성형(forming) 공구, 분쇄(comminution) 공구, 또는 가공(machining) 공구(절단 가공 공구)를 위한 그 사용에 관한 것이다.
초경합금(hard metal)[침탄된(cemented) 탄화물: 침탄된 경질(hard) 재료]은 탄화물과 같은 경도 캐리어 및 결합제 합금으로 구성된 소결된 복합 재료이다. 초경합금은 매우 광범위한 사용을 가지며, 또한 예를 들어 실질적으로 모든 알려진 재료를 가공하기 위해 사용된다. 또한, 초경합금은 예를 들어 구조적 부재(structural component)로서, 성형 공구 또는 분쇄 공구로서, 또는 마모 저항, 기계적 강도, 또는 고온 저항이 특히 중요한 광범위한 다른 목적을 위해 사용될 수 있다. 빈번한 적용 분야는 금속 재료의 가공이다. 여기서, 절단, 성형, 및 마찰 공정의 결과로서 800℃ 보다 높은 온도가 국부적으로 발생한다. 다른 경우에 있어서, 금속 작업부재의 성형은 고온에서, 예를 들어 단조(forging), 와이어 드로잉(wire drawing), 또는 압연(rolling)에 사용된다. 여기서, 공구는 초경합금 공구의 변형을 유발시킬 수 있는 기계적 강도를 받는다. 따라서, 고온 크리이프(creep) 저항[실제로, 고온 경도(hot hardness)가 보통 대체 인자(substitute)로서 결정된다]이 초경합금 공구의 주요한 특성이다. 그러나, 파괴 인성(fracture toughness)(K1C)도 모든 적용에서 중요한 매개변수인데, 그 이유는 그렇지 않으면 공구 또는 부품이 최대(peak) 기계적 응력을 견딜 수 없어서 파괴될 수 있기 때문이다. 마모 저항, 고온 경도, 파괴 인성, 및 그 관련된 강도[후자는 보통 이송파열(transrupture) 강도로 보고된다]는 초경합금 조성물에서 탄화물 상(phase)의 크기 및 그 비율(proportion)을 통해 조정될 수 있다.
또한, 초경합금의 특성은 사용된 결합제 합금에 크게 의존한다. 파괴 인성, 부식, 및 고온 경도는 주로, 결합제 합금의 속성(nature) 및 주성분(basis)에 의해 결정된다. 본 발명은 FeNi- 또는 FeCoNi-기반 결합제 합금을 갖는 신규한 초경합금에 관한 것이며, 이것은 경도[ISO 3878 에 따른 비커스(Vickers) 경도], 파괴 인성[K1C, 비커스 경도 자국의 크기 및 크랙(crack) 길이로부터 쉐티의 식(formula of Shetty)에 의해 계산된], 및 고온 경도의 관점에서 Co-기반 결합제 합금을 갖는 지금까지 의례적인 초경합금의 특성에 대응한다.
다양한 이유로 인해, 코발트는 특정한 초경합금에서 기재 합금으로서 다른 기재 결합제 합금으로 대체된다. 또한, 용어 "기재 결합제 합금"은, 예를 들어 상용으로 입수할 수 있는 Ni 및 코발트 금속 분말로서 얻을 수 있는, 피할 수 없는 불순물(impurity)을 구비하는 순수 금속들을 아우른다.
예를 들어, Ni 금속 분말은 산(acid)에서의 내식성(corrosion-resistant), 내산화성, 또는 비자화성(nonmagnetizable)인 초경합금을 생산하기 위한 기재 합금으로서 사용된다. 액상(liquid-phase) 소결은 Ni 를 기반으로 하는 결합제 합금의 형성으로 나타난다. 이 결합제 합금은 W, Co, Mo 와 같은 요소, 또는 예를 들어 초경합금 혼합물에 금속 분말로서 또는 탄화물로서 추가되는 다른 것들을 포함하며, 또한 그들의 함량들(content)은 액상 소결 중 합금화(alloying)에 의해 순수 Ni 로부터 형성되는, Ni-기반 합금으로 이어진다. 순수 니켈에 비해, 이들 요소는 더 좋은 내식성으로 이어진다. 기재 결합제 합금으로서 Ni 를 갖는 초경합금은, Co-기반 합금을 사용하여 결합된 재료에 비해 그 낮은 경도값 때문에 보편적으로 사용될 수 없다. 또한, Ni-기반 합금을 사용하여 결합된 초경합금은 비교적 낮은 고온 경도를 갖는다. 따라서, 이것들은 금속 재료의 가공에 사용되지 않는다.
또한, FeCoNi-기반 합금이 초경합금 결합제로서 알려져 있다. 그러나, 이것들은 약 12중량%의 결합제 함량까지 그리피스(Griffith) 방정식에 따른 이송파열 강도에 비례하는 낮은 K1C 값이라는 단점을 갖고 있다. 따라서, 7.5%의 FeCoNi 40/20/40 과 함께 텅스텐 탄화물(평균 분말 직경: 0.6㎛)을 기반으로 하는 경질 캐리어로 구성된 초경합금의 K1C 값은, 8.2 내지 9.5 MPa m1/2 의 범위에 있으며, 반면 동일한 체적 비율의 코발트(FeCoNi 40/20/40 에 비해 고밀도의 코발트로 인해 8중량%에 대응하는)를 갖는 초경합금은 9.5 MPa m1/2 의 K1C 를 달성한다.
결합제로서 FeCoNi-기반 합금을 갖는 초경합금의 고온 경도는 보통 고온에서 코발트-기반 합금을 사용하여 결합된 초경합금의 고온 경도보다 낮다.
FeCoNi-기반 합금은 결합제로도 알려져 있다. US-A1-2002/0112896호는 35 내지 65% 의 Ni 및 65 내지 35% 의 Fe 를 기반으로 하는 FeNi 합금을 서술하고 있다. 그러나, 서술된 FeNi 50/50 기재 합금의 실온(room-temperature) 강도는 비교적 낮으며, 따라서 7.4% 의 FeNi 50/50(결합제의 체적 비율이 FeNi 50/50 의 저밀도로 인해 8중량%의 코발트에 대응하는)를 함유하는 초경합금은 단지 8.5 MPa m1/2 의 K1C 를 갖는다.
또한, 10 내지 50% 의 Ni 및 90 내지 50% 의 Fe 를 포함하는 FeNi-기반 합금은 위트만(Wittmann)(비엔나 기술 종합대학)의 논문으로부터 알려져 있다. 이들은 예를 들어 15% 의 Ni 및 85% 의 Fe 에서 매우 높은 K1C 값(그 위는 기재 결합제 합금으로서 코발트를 사용하여 달성될 수 있다; 위트만에 의해 얻어지고, 평가되고, 발행된 결과 참조; L. Prakash and B. Gries, 제17회 플란제(Plansee) 세미나 회의록 2009, 2권, HM 5/1)을 갖는다. 또한, 이것은 FeNi 75/25 에 적용된다(거기에서 "A2500"으로서 표기된, 상기 문헌 참조). 그러나, 400℃ 위에서 Fe 가 풍부한 FeNi-기반 결합제 합금을 갖는 초경합금의 고온 경도는, Co-기반 합금을 사용하여 결합된 재료의 고온 경도보다 상당히 낮고; 이는 FeNi 82/18 의 기재 합금(텅스텐, 내화 및 경질 금속에 관한 국제 컨퍼런스 회의록, 워싱턴, 2008, 거기에서 "M1800"으로서 표기된)의 예에 의해 명확해진다.
사용된 FeCoNi-기반 합금의 조성물에 대한 초경합금의 고온 경도의 의존성(dependence)을 설명하기 위한 시도는, 초경합금의 소결 후 설정될 수 있는 결합제 금속 합금에서 텅스텐의 최대 용해도(solubility)를 검토하는 것이다(B. Gries, EUROPM 2009 코펜하겐 의사록, 10월 10-12일, 2009). 그러나, 이에 따르면, FeNi-기반 합금을 갖는 초경합금의 최대 고온 경도는, 결합제 합금에서의 텅스텐의 최대 용해도, 약 25중량% 가 여기에서 달성되기 때문에, 순수 Ni 로 구성된 결합제 합금의 고온 경도이어야만 한다. 그러나, 실제로, 19.4% 를 넘지 않는 결합제 합금에서 텅스텐의 용해도를 갖는 FeNi 50/50 기재 합금을 갖는 초경합금은, 고온 경도의 관점에서 코발트-기반 합금을 갖는 것과 등가(equivalent)이다. 텅스텐의 아직 높은 용해도에도 불구하고, Ni-기반 합금을 갖는 초경합금은 고온 경도의 관점에서 위에 언급한 것 모두 보다 열세(inferior)이며, 따라서 예를 들어 금속의 절단 가공 시 높은 고온 경도가 중요한 용도로는 사용되지 않는다.
또한, EP-B1-1 488 020호는 초경합금 결합제로서 10 내지 75%의 Co 를 함유하며 또한 특정한 가공 목적을 위한 fcc 구조를 갖는 FeCoNi-기반 합금을 서술하고 있으며, 이들 합금은 특정한 강철의 절단 가공 시 발생하는 고착 마모(adhesion wear)를 감소시킨다고 한다. 오스테나이트계(austenitic) FeCoNi-기반 합금을 포함하는 이런 초경합금의 고온 경도는 코발트-기반 합금을 포함하는 재료의 고온 경도 보다 상당히 열세이다. 또한, 이들 오스테나이트계 결합제 합금을 포함하는 초경합금의 강도 값은 코발트-기반 합금을 사용하여 결합된 초경합금의 강도 값 보다 더 낮을 것으로 예상될 수 있다.
WO-A2-2010/046224호는, 몰리브덴과 합금된 FeCoNi, CoNi, 및 Ni 주성분을 갖는, 몰리브덴-도핑된 가루 형태의(pulverulent) 금속 분말의 사용을 서술하고 있다. 그러나 400℃ 위에서, 82%의 최대 자기 포화(magnetic saturation)를 갖는 8% 의 Co 및 WC 의 고온 경도가 완전히 얻어질 수 없다(WO-A2-2010/046224호의 도 2). 또한 K1C 는 초경합금의 탄소 농도에 매우 크게 의존하며(WO-A2-2010/046224호의 예4), 이것은 소결의 산업상 실무에서 변동(fluctuate)하는 경향을 나타낸다. 따라서, 경도, K1C, 및 고온 경도의 요구된 특성의 신뢰성 있는 달성은 탄소 평형의 제어에 민감하게 의존하며, 이것은 산업상 조건 하에서는 항상 보장될 수 있는 것이 아니다.
요약하면, 초경합금 결합제로서 Ni-, FeNi- 또는 FeCoNi-기반 합금 그 어느것도 K1C, 경도, 및 고온 경도의 관점에서 코발트를 기반으로 하는 결합제 합금에 의해 결합된 것에 동시에 필적할 수 있는, 보편적으로 그리고 산업적으로 사용 가능한 초경합금으로 이어지지 않는다고 할 수 있다. 그러나, 코발트에 의해 제기된 건강 위험으로 인해 또한 자원의 보존이라는 이유로, 가능한 한 완벽하게 결합제 합금 주성분으로서, 코발트를 FeNi 로 또는, 가능하다면 10% 이하로 적은 비율의 코발트를 갖는 FeNi 로 교체하는 것이 바람직하다. 결합제 합금에서 또한 기재 결합제 합금에서 철의 함량은, 특히 물과 산소가 있는 곳에서 WC 와 코발트와의 접촉 부식의 경우에 형성되는 바와 같은, 초산화물(hyperoxide) 라디칼(radical)의 발생의 감소 또는 회피로 이어진다.
또한, 초경합금의 취급 먼지와 관련된 폐섬유증(pulmonary fibrosis)의 통계적으로 중요한 증가된 발생이 초경합금 산업에서 관찰되었다. 상기 질병은 "초경합금 폐(lung)"로도 지칭된다. 분말-야금(powder-metallurgical) 생산 공정, 즉 가루 형태의 초경합금 제제(formulation)의 가압 및 소결을 통한 초경합금의 종래 생산에 있어서, 호흡할 수 있는 먼지가 공정의 결과로서 유리(遊離)(liberate)된다. 소결된 또는 예비소결된 상태의 초경합금의 연마(grinding)가 사용된다면, 매우 미세한 호흡할 수 있는 먼지(연마 먼지)가 마찬가지로 형성된다. 특히, 대부분 코발트-함유 초경합금의 경우에, 예비소결된 초경합금 또는 소결된 초경합금의 연마 시 급성 흡입 독성(inhalation toxicity)이 추가적으로 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명의 목적은, 급성 독성을 감소시킨 초경합금, 즉 소결된 복합 재료를 제공함으로써, 노동 위생(occupational health)을 개선하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 복합 재료를 생산하기 위한 공정을 제공하는 것이며, 이것은 고온 경도와 경도 및 파괴 인성 모두의 관점에서 종래 기술에서 일상적인 바와 같은 코발트-기반 합금을 갖는 복합 재료와 적어도 등가인 초경합금으로 이어진다.
이제 Ni 가 풍부한 FeNi-기반 결합제 합금을 갖는 특정한 초경합금이 경도, 고온 경도, 및 파괴 인성(K1C)의 관점에서 코발트-기반 결합제 합금을 사용하여 결합된 초경합금에 필적할 수 있는 것으로 예기치않게 발견되었다. 이들 결과들이 기재로서의 순수 니켈의 성질(behavior) 및 FeNi 50/50 의 성질로부터 선형적으로 보간(interpolate)될 수 없기 때문에, 이것은 전혀 예측되지 않는다. 이것은 아마도 이 방법으로 결합된 초경합금이 지금까지 알려지지 않은 이유이다.
놀랍게도 이제 종래 기술로부터 발생하는 문제점이 본 발명에 따라 생산된 복합 재료에 의해 해결될 수 있는 것으로 발견되었다.
도 1은 고온 경도 곡선을 도시하고 있다.
도 2는 고온 경도값들이 기재 결합제 합금으로서 코발트를 갖는 대응하는 초경합금의 경도값에 대응하는 것을 도시하고 있다.
도 3은 FeNi 50/50 를 기반으로 하는 결합제 합금을 갖는 초경합금은 적어도 동일한 고온 경도를 갖지만 그러나 비교적 낮은 K1C 값을 디스플레이하는 것을 도시하고 있다.
본 발명은 복합 재료를 생산하기 위한 공정을 제공하며,
상기 공정은,
a) 적어도 하나의 경도 캐리어, 및
b) 기재 결합제 합금으로서,
α)66 내지 93중량% 의 니켈,
β)7 내지 34중량% 의 철,
γ)0 내지 9중량% 의 코발트를 포함하는, 기재 결합제 합금을 함유한 조성물을 소결하는 단계를 포함하며,
기재 결합제 합금의 중량 비율은 100중량% 까지 추가된다.
본 발명의 목적을 위해, 용어 "초경합금"(또는 "침탄된 탄화물" 또는 "침탄된 경질 재료") 및 "소결된 복합 재료"(또는 "소결된 복합물")은 동의어로 사용된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 기재 결합제 합금은 1:2 내지 1:13, 바람직하기로는 1:2.5 내지 1:12, 더욱 바람직하기로는 1:3 내지 1:10, 또한 특히 1:3 내지 1:9, 특별히 바람직하기로는 1:4 내지 1:8, 예를 들어 1:4 내지 1:7 의 철:니켈의 중량비를 갖는다.
특히 바람직한 결과는 66 내지 90중량%, 바람직하기로는 70 내지 90중량% 의 니켈을 갖는 기재 결합제 합금을 사용하여 얻어질 수 있다.
10 내지 34중량% 의 철을 갖는 기재 결합제 합금이 바람직하다. 10 내지 30중량% 의 기재 결합제 합금에서 철 함량이 특히 바람직하다.
코발트의 독성 특성으로 인해, 기재 결합제 합금에서의 그 함량을 가능한 한 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 따라서, 기재 결합제 합금은 8중량% 보다 작게, 바람직하기로는 5중량% 보다 작게, 특히 1중량% 보다 작게 코발트를 함유하는 것이 바람직하다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 기재 결합제 합금은 기본적으로 코발트로부터 자유롭다. 다른 바람직한 실시예에 있어서, 기재 결합제 합금은 기본적으로 다른 요소로부터, 특히 기본적으로 니켈 및 철이 아닌 금속으로부터 자유롭다. 탄소, 산소, 및 질소와 같은 비금속은 기재 결합제 합금에 존재할 수 있으며, 또한 소결된 복합 재료에서의 그 함량이 바람직할 수 있고 또한 소결 중 완전히 또는 부분적으로 휘발(volatilize)할 수 있기 때문에 허용될 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 본질적으로 자유는, 기재 결합제 합금의 전체 중량을 기반으로 하는 각각의 경우에 있어서, 상기 요소가 0.5중량% 보다 작은, 바람직하기로는 0.1중량% 보다 작은, 더욱 바람직하기로는 0.08중량% 보다 작은, 또한 특히 0.02중량% 보다 작은, 더욱 특별히 0.01중량% 보다 작은, 예를 들어 0.005중량% 보다 작은 양으로 존재하는 것을 의미한다.
본 발명의 공정의 다른 바람직한 실시예에 있어서, 기재 결합제 합금은 0.1중량% 보다 작은, 바람직하기로는 0.08중량% 보다 작은, 특히 0.02중량% 보다 작은, 특별히 0.01중량% 보다 작은 몰리브덴을 포함한다.
조성물의 추가적인 중요한 구성요소(constituent)는 경도 캐리어이다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 경도 캐리어는 탄화물, 질화물, 붕소화물(boride), 및 탄화질화물(carbonitride)로 구성된 그룹으로부터 선택된다. 이들은 주기율표의 4A, 5A, 또는 6A의 전이 그룹(transition group)들의 하나 이상의 원소를 특히 바람직하게 포함한다. 경도 캐리어는 3원(ternary) 경도 캐리어, 예를 들어 탄탈륨-니오븀 혼합된 탄화물, 티타늄 탄화질화물 또는 텅스텐-티타늄 탄화물, 또는 심지어 4원(quaternary) 경도 캐리어, 예를 들어 텅스텐-티타늄 탄화질화물, 또는 텅스텐-티타늄-니오븀-탄탈륨 탄화물 뿐만 아니라, 2원(binary) 경도 캐리어, 특히 텅스텐 탄화물일 수 있다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 경도 캐리어는 티타늄 탄화물, 크롬(chromium) 탄화물, 탄탈륨 탄화물, 니오븀 탄화물, 바나듐 탄화물, 몰리브덴 탄화물, 탄탈륨-니오븀 혼합된 탄화물, 티타늄 탄화질화물, 텅스텐-티타늄 탄화물, 텅스텐-티타늄 탄화질화물, 및 특히 텅스텐 탄화물로 구성된 그룹으로부터 선택된다.
바람직한 실시예에 있어서, 경도 캐리어는, 경도 캐리어의 전체 중량을 기반으로 하여, 적어도 50중량%의 텅스텐 탄화물을 포함한다. 다른 바람직한 실시예에 있어서, 경도 캐리어는, 경도 캐리어의 전체 중량을 기반으로 하여, 적어도 50중량%의 티타늄 탄화질화물을 포함한다.
경도 캐리어는 가루 형태가 바람직하다. 유리한 실시예에 있어서, 분말은 0.01 내지 150 ㎛, 바람직하기로는 0.1 내지 100 ㎛ 의 평균 입자 직경을 갖는다.
평균 입자 직경은 ASTM B330 에 따라 결정된다.
경도 캐리어는 800 kg/mm2 이상, 특히 1000 kg/mm2 이상(ISO 6507, part 2 에 따라 측정된)의 경도를 바람직하게 갖는다.
본 발명의 공정에 사용된 조성물은 다양한 가루 형태의 성분을 바람직하게 함유할 수 있다. FeNi 또는 FeCoNi 를 기반으로 하는 기재 결합제 합금은, 사전합금된 분말들 또는 용해(melt)로부터 얻은 분말들에 의해서 뿐만 아니라, 또한 금속 분말에 의해, 즉 예를 들어 철, 니켈 및 선택적으로 코발트 분말에 의해 제공될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 경도 캐리어 및/또는 기재 결합제 합금은 가루 형태이다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 기재 결합제 합금은 합금 분말로서 제공된다.
본 발명의 공정에 사용된 조성물들은 선택적으로 첨가제로서 추가적인 성분들을, 예를 들어 레늄(rhenium), 몰리브덴, 크롬, 및 알루미늄으로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 예를 들어 금속을 포함할 수도 있다. 특히, 텅스텐 원소 또는 탄소 원소가 바람직하게 사용될 수 있는데, 그 이유는 이들이 소결 후 복합 재료의 탄소 함량을 보정(correct)하기에 적합하기 때문이다. 그러나, 소결 중 소결되는 조성물로 분해하는 Ni3Al 또는 크롬 질화물과 같은 금속간 화합물을 추가하는 것도 가능하다. 이들 첨가제는 조성물의 전체 중량의 20중량% 까지, 바람직하기로는 10중량% 까지 형성할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 공정에 사용되는 조성물은, 조성물의 전체 중량을 기반으로 하는 각각의 경우에, 50중량% 내지 97중량% 의 경도 캐리어, 더욱 바람직하기로는 60중량% 내지 96중량%, 특히 70중량% 내지 96중량% 의 경도 캐리어를 포함한다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 조성물은, 조성물의 전체 중량을 기반으로 하는 각각의 경우에, 3 내지 50중량% 의 기재 결합제 합금, 바람직하기로는 4 내지 40중량%, 특히 4 내지 30중량% 의 기재 결합제 합금을 함유한다.
기재 결합제 합금, 경도 캐리어, 및 선택적으로 제공될 수 있는 첨가제의 전체 중량은 100중량% 이다.
소결은 바람직하기로는 1000℃ 위의, 특히 바람직하기로는 1110℃ 위의 온도에서, 또한 특히 1150℃ 내지 1600℃ 범위의 온도에서 바람직하게 실시된다. 소결은 액상(liquid phase)이 있는 곳에서 바람직하게 실시된다. 소결 공정 중 완전히 또는 부분적으로 액체 상태인 기재 결합제 합금이 특히 바람직하다.
소결 시간은 조성물의 함수로서 변할 수 있다. 소결은 보통 적어도 5분, 바람직하기로는 적어도 10분의 기간 동안 실시된다. 높은 소결 온도에서 완전 치밀화(densification)에 필요한 시간이 단축되기 때문에, 소결 시간 및 소결 온도가 관련된다. 또한, 필요한 소결 시간 및 특히 온도는, 기재 결합제 합금의 함량에 상당히 의존한다. 예를 들어 20중량%의 기재 결합제 합금의 함량에서는 소결 온도가 1250℃ 로 감소되지만, 5중량% 의 기재 결합제 합금의 함량에서는 1400℃ 위의 온도가 바람직하다. 실현될 수 있는 소결 시간은 소결로(sintering furnace)의 열 용량(heat capacity)에 따르는데, 그 이유는 소결로가 소결 온도로 가열될 수 없고 또한 임의의 원하는 비율로 냉각되기 때문이다. 그러나, 마이크로파(microwave) 소결 또는 SPS 에 의해 수 분의 매우 짧은 소결 시간이 실현될 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 공정은 하기의 단계를 포함한다.
a) 위에 서술한 바와 같이 용매에 경도 캐리어 및 기재 결합제 합금을 함유한 조성물을 포함하는 분산매(dispersion)의 제공.
b) 분산매의 분쇄(milling).
c) 분산매의 건조에 의해 분말의 생산
d) 분말의 가압에 의해 또는 가소제(plasticizing agent)의 도움을 받아 분말의 압출에 의해 가압물(compact)의 생산.
e)가압물 또는 압출물(extrudate)의 소결.
단계 a)에 서술된 분산매의 제공은, 바람직한 실시예에서 경도 캐리어 및 기재 결합제 합금 분말을 함유한 가루 형태의 조성물에 용매를 추가함으로써 실시된다. 바람직한 용매는, 1 bar 에서 < 250℃ 의 비등점을 갖는 것이다. 알콜, 특히 지방족 알콜, 예를 들어, 에탄올 및 물 또는 그 혼합물, 예를 들어 물과 유기 용매의 혼합물, 특히 물 및 알콜이 특히 바람직하다. 또한, 특히 케톤 및 탄화수소로 구성된 그룹으로부터 선택되는 유기 용매, 예를 들어 아세톤 그리고 헵탄 및 헥산과 같은 지방족 탄화수소가 바람직하다.
단계 a)에서 생산된 분산매의 분쇄는 본 기술분야의 숙련자에게 익숙한 밀링 공구를 사용하여 실시될 수 있다. 분산매의 분쇄는 볼 밀(ball mill) 또는 각각의 경우에 초경합금 볼이 특히 바람직하게 구비된 마쇄기(attritor)로 특히 바람직하게 실시된다.
또한, 분산매는 건조 단계 전에 왁스(wax), 분산제(dispersant), 억제제(inhibitor), 접착제, 또는 유화제(emulsifier)와 같은 유기 보조제(auxiliary)를 선택적으로 함유할 수 있다.
바람직한 실시예에 있어서, 단계 b)에 이어 분산매의 건조에 의한 분말의 생산이 뒤따른다. 분산매는 예를 들어 감소된 압력 하에서 스프레이 건조 또는 건조될 수 있다. 여기에서는 감소된 압력 하에서 용매로서 용이하게 증류(distill)될 수 있는 낮은 비등 온도를 갖는 용매를 사용하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 단계 c)로부터 건조된 분말은 가압물(가압된 물체) 또는 압출물을 생산하는데 사용된다. 건조된 분말의 가압은 이 목적을 위해 적합한 공구로 또는 등압적으로(isostatically) 바람직하게 실시된다.
가압물 또는 압출물은 그 후에 단계 e)에서 소결된다. 바람직한 실시예에 있어서, 소결은 보호 가스 분위기 하에서 또는 감소된 압력 하에서 실시된다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 소결된 복합 재료는 증가된 압력 하에서 별도의 또는 일체의 후-가압(post-compaction) 단계에서 추가로 가압된다.
다른 바람직한 실시예에 있어서, 가압 및 소결은 바람직하게 전기장 또는 전류의 추가적인 사용에 의해 동시에 실시된다. 이들은 소결 및 가압 중 상승된 온도를 보장할 수 있다.
본 발명의 공정에 의해 얻어진 복합 재료는, 보통 화학 기상 증착(CVD) 기술 또는 물리적 기상 증착(PVD) 또는 조합된 공정들에 의해 추가로 코팅될 수 있는, 금속의 절단 가공을 위한 공구에 의해, 원하는 형상으로 나중에 선택적으로 연마된다.
본 발명은 본 발명의 공정에 의해 얻어질 수 있는 소결된 복합 재료를 추가로 제공한다.
본 발명의 복합 재료는, 결합제 합금으로서 Fe, Ni, 및 선택적으로 Co 로 구성된 그룹으로부터 하나 이상의 원소를 포함한다. 이 주성분과는 별도로, 결합제 합금은 위에 언급한 것과는 달리 결합제 합금의 함량이 자유롭게 선택될 수 없지만, 그러나 소결 중 용해도와 그리고 평형의 설정의 결과를 대신하는 요소를 함유한다. 이들은 특히 W, Mo, 및 Cr 이며, 또한 소량의 다른 탄화물-형성 금속(예를 들어, V, Ti, Zr, Hf, Ta, Nb) 및 특히 탄소이지만, 그러나 탄화물을 형성하지 않는 금속, 예를 들어 레늄 및 루테늄일 수도 있다. 따라서, 소결된 초경합금에 존재하는 결합제 합금은, 기재 합금 및 초경합금에 아직 존재하는 다른 성분과의 평형의 설정으로부터 소결 중에만 형성된다. 이런 요소는 기재 합금에 이미 존재할 수도 있다. 그러나, 결합제 합금의 궁극적인 조성은 초경합금의 소결 및 후속의 냉각 중에만 설정된다.
또한, 결합제 합금은, W, Mo, Cr, V, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Ru, Al, Mn, C 로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 하나 이상의 원소를 함유할 수도 있다. 이들 요소는 FeNi 기재 합금과 다른 기재 합금 모두에서 오직 제한된 용해도를 가지며, 또한 그 함량은 그 열역학적 안정성의 함수로서 탄화물의 용해도 곱(solubility product)의 원리에 따른 탄소 함량에 추가적으로 의존하는 그 온도-의존 용해도의 결과로서 소결 중 및 냉각 중 설정된다. 따라서, 본 발명에 따른 결합제 합금에서 이들 요소의 총합(sum)은, 소결된 복합 재료의 결합제 합금의 전체 중량을 기반으로 하여, 일반적으로 30중량% 아래이다.
바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 소결된 복합 재료의 결합제 합금은, W, Mo, Cr, V, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Ru, Al, Mn, B, N, 및 C 로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 하나 이상의 원소를 30중량% 까지 포함한다.
위의 원소들의 선택 및 함량은 결합제 합금의 특성에 영향을 끼친다. 따라서, 예를 들어 W, Cr, 및 Mo 는 최대 5 내지 25중량% 크기의 그 용해도 때문에 고온 경도를 증가시킨다. 따라서, 이들 요소의 함량이, (eta 상 으로 알려진) 해로운 탄소-고갈 상의 발생 없이, 결합제 합금에서 가능한 한 높도록, 초경합금의 탄소 함량을 설정하기 위한 산업적 실천에 노력이 경주되었다. Co-기반 합금을 함유하는 초경합금의 실제 용해된 텅스텐 함량은 자기 포화를 통해 결정된다. 순수 WCCo 초경합금의 Co 함량의 자기 포화가 순수 코발트의 자기 포화의 70% 보다 낮다면, eta 상이 형성된다. 그러나, 산업적으로, 공정 신뢰성의 이유로 이 제한으로부터 안전 거리가 유지된다.
본 발명의 소결된 복합 재료(초경합금)는 예상되는 사용의 요구사항에 따라 연마 및 코팅될 수 있다. 또한, 이것들은 공구 홀더 내로 삽입, 인접, 납땜, 또는 확산-용접될 수 있다.
본 발명의 초경합금은, 현재 코발트, 니켈, CoNi, FeNi, 또는 FeCoNi 를 기반으로 하는 결합제 합금을 갖는 초경합금이 사용되는, 모든 용도를 위해 사용될 수 있다.
소결 후 그리고 선택적으로 연마 또는 최종 전자침식(electroeroding) 후 제공되는 초경합금 부분은 유익하게, 한정된 형상을 갖는다. 이것은 특히 바람직하게 가늘고 길어질 수 있지만[예를 들어 둥근 소결된 막대(rod)로부터 연마되어], 그러나 금속, 돌, 및 복합 재료와 같은 재료를 둥글게 깎기(turning)하거나 또는 밀링하기 위해 특히 바람직하게 판-형상(plate-shaped)일 수도 있다. 모든 경우에 있어서, 초경합금 공구는, 질화물, 붕소화물, 산화물, 및 초경질(superhard) 층[예를 들어, 다이아몬드, 입방정계 질화붕소(cubic boron nitride)]의 등급(class)으로부터 선택된, 하나 또는 그 이상의 코팅을 바람직하게 가질 수 있다. 이들은 PVD 또는 CVD 공정 또는 그 조합 또는 변경에 의해 적용될 수 있으며, 또한 적용 후 바뀐 잔류 응력 상태를 갖는다. 그러나, 이것들은, 예를 들어 단조 공구, 성형 공구, 코어 드릴, 건축 부품, 칼, 박리 판, 롤, 스탬핑 공구, 내부 결합(soldering-in)을 위한 5각형 드릴 비트, 광산 끌(chisel), 콘크리트 및 아스팔트의 가공을 위한 분쇄 공구(milling tool), 슬라이딩 링 밀봉부, 및 임의의 다른 형상 및 용도와 같은, 임의의 다른 형상 및 임의의 다른 용도의 초경합금 부품일 수도 있다.
일부 적용들을 위해, 초경합금은 소결 중에 형성된 표면을 가질 수 있으며, 또한 선택적으로 코팅된 또는 코팅되지 않은 형태로 나중에 사용될 수도 있다.
본 발명은 공구 또는 부품을 위해 본 발명의 소결된 복합 재료의 사용을 추가로 제공한다. 특히, 본 발명의 소결된 복합 재료는 성형 또는 분쇄 공구를 위해 사용될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 공구는 금속 공구의 절단 가공을 위한 또는 고온에서 금속 작업부재의 성형을 위한 공구, 예를 들어 단조, 와이어 드로잉, 또는 압연을 위한 공구이다.
본 발명은, 복합물 또는 공구를 생산하기 위한,
α) 66 내지 93중량% 의 니켈,
β) 7 내지 34중량% 의 철, 및
γ) 0 내지 9중량% 의 코발트를 포함하는,
기재 합금의 용도를 추가로 제공한다..
본 발명은, 이에 국한됨 없이, 하기의 예들에 의해 예시될 것이다.
예들
예 1(본 발명에 따르지 않은 비교예)
ASTM B330 에 따라 0.6 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 460g 의 텅스텐 탄화물(타입 WC DS60, 제조업자: 독일 고슬라르 소재의 H.C. GmbH)이 0.57 리터의 94% 에탄올에서 40g 의 상용 코발트 분말(타입 "efp"; 벨기에 소재의 Umicore)과 함께, 14시간 동안 볼 밀(ball mill) 내에서 63 rpm 으로 혼합-분쇄(mixed-mill)되었다. 5 kg의 초경합금 볼들이 사용되었다. 상이한 탄소 함량("고탄소" 및 "저탄소")을 갖는 2개의 무더기(batch)가 생산되었으며, 그 결과 상이한 탄소 함량들 및 그에 따른 존재하는 코발트-기반 결합제 합금들 각각에 대한 초경합금들의 상이한 자기 포화들이 소결 후 얻어진다.
에탄올은 감소된 압력 하에서 증류에 의해 결과적으로 생성되는 부유물(suspension)로부터 분리되었으며, 또한 얻어진 초경합금 분말은 150 MPa 로 단일축 방향으로 가압되었으며 또한 1420℃ 로 소결되었다. 판-형상의 초경합금 부재는 그 특성을 결정하기 위해 연마, 폴리싱, 및 검사되었다. 소결된 본체(body)로서, 두 무더기는 eta 상도 아니고 탄소 침전(precipitate)도 아닌 것으로 나타났다. 결합제 금속 합금에서, 소결 후의 상이한 탄소 함량 및 관련된 상이한 텅스텐 함량은, 소결 중 질량 전이(mass transfer)의 결과이다. 따라서, 결합제 금속 합금은, 텅스텐 및 가능하기로는 탄소의 비율을 갖는 주성분으로서, 코발트로 구성된다.
탄소 "저탄소" "고탄소"
경도(HV 30)(kg/㎟) 1626 1597
자기 포화(Gㆍ㎤/g) 123 132
다공도(ISO 4505) <A02B00C00 <A02<B02C00
파괴 인성(MPaㆍm1/2) 9.3 9.5
밀도(g/㎤) 14.78 14.74
두 경우에서, 실온 경도는, 고온 경도가 경도 테스팅 장치(도 1)의 보호 가스 하에서 최대 800℃ 까지의 선택된 온도에서 결정되는 것과 마찬가지로, ISO 3878 에 따라 비커스 경도 HV30 으로서 결정되었다. 이런 목적을 위해, 두 초경합금 무더기가 다시 소결되며, 또한 얻어진 부재는 14.79 g/㎤ 의 밀도 및 "저탄소" 변형예의 경우 이론적으로 가능한 자기 포화의 78.5% 에 대응하는 127 (+/- 1) G㎤/g 의 자기 포화를 갖는다. "고탄소" 변형예는 평균적으로 14.75 (+/- 0.01) g/㎤ 의 밀도 및 이론적 포화의 82% 에 대응하는 133 (+/- 1) G㎤/g 의 자기 포화를 갖는다.
파괴 인성(K1C)은 쉐티의 식에 따라 결정되었다.
K1C = 0.0028 × 9.81 × (HV30/R)1/2 (MPa m1/2)
R = 크랙 저항 = 30/크랙 길이의 총합(㎛) × 1000
HV30 = 30kg 의 부하 아래서의 비커스 경도(kg/㎟)
예 2(본 발명에 따른)
예 1이 반복되었지만, 이 경우에, 2개의 무더기는 0.6 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 461.5g 의 텅스텐 탄화물로 구성되었고, 또한 결합제 금속 주성분은 15중량% 의 Fe 및 85중량% 의 Ni 를 함유하는 38.5g 의 합금 분말로 구성되었다. 이들 초경합금 무더기의 탄소 함량은, 카본 블랙(carbon black)("저탄소" 변형예를 위한 5.55% 및 "고탄소" 변형예를 위한 5.65%)의 추가에 의해 설정되었고, 따라서 1440℃ 에서 60분간 소결 후에 eta 상도 얻어지지 않고 또한 탄소 침전도 얻어지지 않았다. 결합제 금속 합금에서, 소결 후의 상이한 탄소 함량 및 관련된 상이한 텅스텐 함량은 소결 중 질량 전이의 결과이다. 따라서, 결합제 금속 합금은, 텅스텐 및 가능하기로는 탄소의 비율을 갖도록 합금되는, 주성분으로서 1:5.7 의 중량비의 철 및 니켈로 구성된다.
1420℃ 에서 60분간 소결 후의 결과 및 금속 조직 시험(metallographic examination)이 아래의 표 2에 나타난다.
탄소 "저탄소" "고탄소"
경도(HV 30)(kg/㎟) 1574 1591
자기 포화(Gㆍ㎤/g) 51 66.8
다공도(ISO 4505) <A02B00C00 <A02B00C00
파괴 인성(MPaㆍm1/2) 10.2 11
밀도(g/㎤) 14.83 14.74
실온 경도값은 예 1로부터의 경도값 보다 다소 낮으며, 이것은 오스테나이트계 기재 합금의 낮은 경도 및 높은 가소성(plasticity)으로 인한 것이다. 그러나, 파괴 인성은 다소 낮은 경도를 고려하더라도 예 1과 적어도 동일한 레벨로 있다. 소결된 본체의 탄소값의 증가는 증가된 자기 포화와 그리고 흑연(graphite)의 낮은 밀도로 인한 밀도 감소를 연관시킨다.
고온 경도는 이전처럼 결정되었다(결과에 대해, 도 1 참조). 이 목적을 위해, 새로운 소결된 본체가 유용한 초경합금 무더기로부터 생산되었다. 여기서, "저탄소" 변형예는 14.81 g/㎤ 의 밀도 및 54 내지 55 G㎤/g 의 자기 포화를 달성하였다. "고탄소" 변형예는 14.77 내지 14.79 g/㎤ 범위의 밀도 및 70.5 내지 72.5 G㎤/g 범위의 자기 포화를 제공하였다. eta 상에 대한 경계(boundary)는 51 G㎤/g 아래이며, 또한 탄소 침전에 대한 경계는 약 75 G㎤/g 이다. 따라서, 소결된 부재는 eta 상 및 탄소 침전으로부터 자유롭다. 따라서, 2개의 소결된 무더기는 탄소 성분에 대해 중간 및 높은 범위에 있었지만, 그러나 낮은 범위에는 없었으며, 이것은 높은 고온 경도에 유리하였다.
도 1은 고온 경도 곡선을 도시하고 있으며, 또한 FeNi 를 기반으로 하는 기재 결합제 합금을 갖는 본 발명에 따른 초경합금은, 중간 및 높은 탄소 함량에도 불구하고 코발트 주성분을 사용하여 결합된 초경합금의 고온 경도의 범위에 있으며, 동일한 체적 비율의 기재 결합제 합금을 구비하며, 또한 탄소 윈도우(window)의 낮은 절반부에 있으고 따라서 좋은 고온 경도를 갖는 것을 나타내고 있다. 따라서, 고온 경도를 위해 이 방법으로 얻어진 결과는 기재 결합제 합금의 속성에 의해 결정된다. 심지어 경도의 초기 레벨이 예 1에 비해 낮은 경우에도, 이 효과가 일어난다는 것이 강조되어야 한다.
또한, 이 기재 결합제 합금의 경우에 있어서, 특성들(K1C) 및 고온 경도는 단지 약간 유익하게 초경합금의 탄소 함량에 의존한다는 것을 확인할 수 있다.
고온 경도 곡선에서 실온 경도값은, 경도값들이 상이한 경도 테스팅 장치, 즉 고온 경도 시험기에 의해 결정되기 때문에, 예 1 및 예 2에 대한 이상의 표들로부터의 경도값들과 동일하지 않다.
예 3(본 발명에 따르지 않은 비교예)
예 2와 유사한 방식으로, 다양한 무더기들이, 0.6㎛ 입자 크기의 텅스텐 탄화물 및 결합제 금속 주성분으로서 7.5% 의 FeCoNi 합금 분말(Ampersint® MAP A6050, 제조업자: 독일 소재의 H.C. Starck GmbH, 조성물: Fe 40%, Co 20%, Ni 40%)로 생산되었다. 기재 결합제 합금의 체적 비율은 예 1의 비율에 대응한다.
eta 상도 함유되지 않고 또한 탄소 침전도 함유되지 않은 얻어진 초경합금은, 1626 내지 1648 범위의 HV30 을 갖는다. K1C 값은 대부분 8.5 내지 8.9 MPa m1/2 범위에 있었다. K1C 에 대해 확인된 9.3 내지 9.5 의 값들은, 탄소 침전의 영역에 대한 경계에서 높은 탄소 함량에서의 매우 협소한 범위에만 있었다.
고온 경도에 관점에서 FeCoNi-기반 합금의 열세(inferiority)는 이미 WO 2010/046224호(거기에서, 예 1 및 도 1)로 공개되었다.
요약하면, FeCoNi 40/20/40 기재 결합제를 갖는 초경합금은, K1C 및 고온 경도의 관점에서, 결합제 합금을 위한 주성분으로서 코발트에 의해 결합된 초경합금에 대해 열세이다.
예 4(본 발명에 따르지 않은 비교예)
예 1과 유사한 방식으로, 초경합금은, 기재 결합제 합금으로서 7.4 중량% 의 FeNi 50/50 합금 분말(Ampersint® MAP A5000, 제조업자: 독일 소재의 H.C. Starck GmbH)을 사용하여 생산되었다. 기재 결합제 합금의 체적 비율은 예 1의 비율에 대응한다. eta 상 또는 탄소 침전으로부터 자유로운 얻어진 초경합금은, 1619 내지 1636 범위의 HV30 값을 갖는다. K1C 값은 8.3 내지 8.6 MPa m1/2 범위에 있었다. 도 2는 고온 경도값이 기재 결합제 합금으로서 코발트를 갖는 대응하는 초경합금의 경도값에 대응하는 것을 도시하고 있다.
따라서, FeNi 50/50 을 기반으로 하는 결합제 합금을 갖는 초경합금은 적어도 동일한 고온 경도를 갖지만 그러나 비교적 낮은 K1C 값을 보여주므로, 이런 결합제 주성분을 갖는 초경합금은 보편적으로 사용될 수 없다(도 3). 따라서, 이 기재 결합제 합금을 갖는 초경합금이 금속의 둥글게 깎기를 위해 사용될 수 있더라도, 이들은 그 낮은 K1C 값 때문에 밀링을 위해 사용될 수 없는데, 그 이유는 기계적 충격 저항이 불충분하기 때문이다.
예 5(부분적으로 본 발명에 따른, 후자의 경우 "*"로 도시된다)
예 1과 유사한 방식으로, 35/65 내지 0/100 범위의 상이한 Fe/Ni 비율을 갖는 초경합금이 생산되었다. 모든 경우에 있어서, 기재 결합제 합금의 체적 비율은 예 1의 비율에 대응한다. 기재 결합제 합금의 Fe:Ni 비율은, 원하는 Fe:Ni 비율이 얻어지고 또한 예 1의 체적 비율이 달성되는 그러한 양으로, 예 4에서와 같은 Fe/Ni 50/50(Fe:Ni 비율 1:1) 및 Ni 분말(제조업자: Vale-Inco, 영국, 타입 255)을 사용함으로써 변경되었다. 무더기에서 탄소 함량의 추가적인 변경은, 모든 초경합금이 탄소 침전 및 소결 후 eta 상으로부터 자유로운 것을 보장한다. 모든 초경합금은 1420℃ 에서 60분간 함께 소결되었다.
표 3은 이 방법으로 얻어진 결과를 아래에 요약하고 있다.
Fe/Ni 비율 HV30(kg/㎟) K1C(MPaㆍm1/2) 밀도(g/㎤) 자기 포화(G ㎤/g)
35/65★ 1618 9.2 14.75 102
25/75★ 1626 9.3 14.67 94.7
15/85★ 1608 9.4 14.74 98.4
10/90★ 1618 11.3 14.84 42.3
5/95 1541 10.7 14.79 38.2
0/100 1478 12.4 14.81 42.7
도 2 및 도 3은 예 4의 결과를 도시하며 또한 예 1 및 예 4를 비교하고 있다.
경도는 니켈 함량의 증가 시 단지 미세하게 감소되며, 반면에 K1C 는 미세하게 증가하고 또한 65% 의 Ni 에서 예 1로부터의 비교하는 초경합금의 값에 도달하는 것이 명백하다. 또한, 이것은 K1C 에 적용하며, 10 이상의 값은 큰 상대 오차(relative error)로의 경향을 갖는다. K1C 값은 쉐티의 식에 따라 크랙 길이로부터 계산되었다. 매우 짧은 크랙 길이의 경우, 현미경 아래에서 크랙 길이를 판독할 때 큰 상대 오차가 발생하지만, 그러나 짧은 크랙 길이가 높은 K1C 값을 산출하기 때문에, K1C 의 상대 오차는 도면에서 용이하게 볼 수 있는 바와 같이 측정된 값 자체와 함께 지속적으로 증가한다.
그러나, 놀랍게도 경도는 50% 의 Ni 로부터 90% 의 예기치 않은 높은 Ni 함량으로 거의 감소되지 않는다. 경도는 놀랍게도 실질적으로 Ni 의 90% 의 값까지 일정하게 남아 있으며, 그 후 갑자기 감소된다. 비교예 1의 상대적으로 낮은 경도값에 의해 주어진 요구되는 경도 레벨은 93% 까지의 Ni 함량으로 달성되는 것으로 보간될 수 있다.
예 1로부터의 WCCo 초경합금의 특성들의 조합은, 대략 34/66(약 1:2 에 대응하는)으로부터 7/93(약 1:13 에 대응하는)까지의 범위의 Fe/Ni 비율로 달성되며, 이 아래에서 K1C 는 감소하고 또한 이 위에서 경도는 매우 상당히 그리고 급격히 감소한다.

Claims (15)

  1. 복합 재료를 생산하기 위한 공정으로서,
    a) 적어도 하나의 경도 캐리어, 및
    b) 기재 결합제 합금으로서,
    α) 66 내지 93중량% 의 니켈,
    β) 7 내지 34중량% 의 철, 및
    γ) 0 내지 9중량% 의 코발트를 포함하는, 기재 결합제 합금을 함유한 조성물을 소결하는 단계를 포함하며,
    상기 기재 결합제 합금의 중량 비율은 최대 100중량% 까지 추가되는 것인 복합 재료 생산 공정.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 기재 결합제 합금은, 1:2 내지 1:13, 바람직하기로는 1:2.5 내지 1:12, 더욱 바람직하기로는 1:3 내지 1:10, 및 특히 1:3 내지 1:9, 특별히 바람직하기로는 1:4 내지 1:8, 예를 들어 1:4 내지 1:7 의 철:니켈의 중량비를 갖는 것을 특징으로 하는 복합 재료 생산 공정.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 기재 결합제 합금은 66 내지 90중량%, 바람직하기로는 70 내지 90중량% 의 니켈을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 생산 공정.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 결합제 합금은 8중량% 보다 작은 코발트, 바람직하기로는 5중량% 보다 작은 코발트를 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 생산 공정.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 결합제 합금은 0.1중량% 보다 작은 몰리브덴, 바람직하기로는 0.08중량% 보다 작은, 특히 0.02중량% 보다 작은 몰리브덴을 함유하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 생산 공정.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경도 캐리어는, 탄화물, 질화물, 붕소화물, 및 탄화질화물로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 생산 공정.
  7. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 경도 캐리어는, 주기율표의 4A, 5A, 및 6A의 전이 그룹들의 하나 이상의 원소들을 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 재료 생산 공정.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기재 결합제 합금은 합금 분말로서 제공되는 것을 특징으로 하는 복합 재료 생산 공정.
  9. 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    a)용매에 경도 캐리어(들) 및 기재 결합제 합금 분말을 함유한 조성물을 포함하는 분산매의 제공 단계,
    b) 분산매의 분쇄 단계,
    c) 분산매의 건조에 의해 분말의 생산 단계,
    d) 분말의 가압에 의해 또는 가소제의 도움을 받아 분말의 압출에 의해 가압물의 생산 단계, 및
    e) 가압물 또는 압출물의 소결의 단계를 포함하는 것인 복합 재료 생산 공정.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 따른 공정에 의해 얻을 수 있는 소결된 복합 재료.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 결합제 합금은, W, Mo, Cr, V, Ta, Nb, Ti, Zr, Hf, Re, Ru, Al, Mn, B, N, 및 C 로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 하나 이상의 원소를 30중량% 까지 함유하는 것을 특징으로 하는 소결된 복합 재료.
  12. 공구들 또는 부품들을 위한 제 10항 또는 제 11항에 따른 소결된 복합 재료의 용도.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 공구들은 성형 또는 분쇄 공구인 것을 특징으로 하는 소결된 복합 재료의 용도.
  14. 제 12항 또는 제 13항에 있어서,
    상기 공구는, 금속 공구의 절단 가공을 위한 또는 고온에서 금속 작업부재의 형성을 위한 공구, 예를 들어 단조, 와이어 드로잉, 또는 압연을 위한 공구인 것을 특징으로 하는 소결된 복합 재료의 용도.
  15. 기재 결합제 합금의 용도로서,
    복합 재료 또는 공구를 생산하기 위한,
    α) 66 내지 93중량% 의 니켈,
    β) 7 내지 34중량% 의 철, 및
    γ) 0 내지 9중량% 의 코발트를 포함하는,
    기재 결합제 합금의 용도.
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