KR870001443B1 - 농축된 결합제를 가지는 초경합금체 및 그의 제조방법 - Google Patents

농축된 결합제를 가지는 초경합금체 및 그의 제조방법 Download PDF

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디.비.아놀드
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Abstract

내용 없음.

Description

농축된 결합제를 가지는 초경합금체 및 그의 제조방법
제1도는 본 발명의 피복된 금속 절삭용 삽입편의 개략도.
제2도는 본 발명의 초경합금체에 생성된 코발트 농축의 정도를 삽입편의 경사면 아래의 깊이의 함수로 나타내는 도표.
제3도는 결합제와 고용체 탄화물의 상대적인 농도외변화를 실시예 12의 시료의 경사면(rake surface) 아래의 깊이의 함수로 도시한 그래표.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 삽입편 4 : 경사면(rake surface)
6 : 측면(flank face) 8 : 절단날
10 : 내화피복제 12 : 초경합금체
14 : 농축된 결합제층 16 : 소모된 결합제층
[기술분야]
본 발명은 결합제로서 코발트, 니켈, 철이나 이들의 합금을 가지는 초경합금체 및 이들의 제조에 관한 것이다. 좀더 상술하면, 본 발명은 표면위에 경질 내화성의 산화물, 질화물, 붕화물이나 탄화물을 가지는 초경 합금 금속 절삭 삽입편에 관한 것이다.
기술적 배경
과거에는 절삭날의 내마모성을 개선하기 위해 초경합금 절삭삽입편의 표면에 여러가지 경질 내화성의 피복물을 피부함으로써, 삽입편의 절삭 수명을 증가시켜 왔다. 예를들면, 미합중국 특허 공보 제4,035,514호(출원인 회사에 양도 되었음), 제3,564,683호, 제3,616,506호, 제3,882,581호, 제3,914,473호, 제3,736,107호, 제3,967,035호, 제3,955,038호, 제3,836,392호와 재발행 특허 제29,420호에 나타나 있다. 그러나, 불행하게도 이들 내화 피복물들은 정도는 다르지만 초경합금 삽입편의 인성을 감소시킨다.
상기 삽입편 인성의 저하 정도는 적어도 부분적으로, 피복물의 조성과 구조 및 피복융착에 사용되는 방법에 의존한다.
그러므로, 내화 피복물이 금속 절삭 삽입편의 내마모성을 개선시키기는 하지만, 특히 단속(斷續)되는 잘삭 작업시에 치핑(chipping) 또는 파괴에 의한 절삭날의 손상의 위험을 감소시키지는 못 하였다.
피복된 절단 삽입편의 인성의나 절삭날의 강도를 개선시키기 위한 종래의 노력으로서 기부(基部 : substrate)와 피복물의 접촉면으로 부터 내측으로 뻗치는 농축된 코발트층을 제조하려하였다. 진공소결 과정중 C형 기공의 다공성 기부 표층에서 코발트 농축이 얻어질 수 있음이 발견되었다. 코발트가 농축된 이들 구역은 A형 기공에 의해 특징지어지는 반면에 기부의 대부분은 C기공을 가졌다. 고용체 탄화물 소모는 보통 코발트 농축 구역에서 변화하는 깊이와 정도로 존재하였다. 코발트 농축이 바람직한 이유는 증가하는 코발트 함량이 초경합금의 인성이나 내충 격성을 증가시킨다는 것이 잘 알려져 있기 때문이다. 불행하게도, 생성된 농축의 정도는 C기공 기부의 조절을 어렵게 한다.
전형적으로, 코발트와 탄소의 피복을 기부 표면에 형성시켰다. 코발트와 탄소의피복은 피복제와 기부사이의 부착 결합을 얻기 위하여, 기부위에 내화재의 용착 이전에 제거된다.
때때로 기부 표면 아래층의 코발트 농축 정도는 너무 높아서 측면마모(flank wear)에 역효과를 나타낸다. 결과적으로 때때로 기부의 측면(flank)상의 코발트 농축 층은 연마에 의하여 제거하고 경사면(rake surface)에만 코발트 농축을 남겼다. A나 B형 기공 기부와 비교하여 보면, C기공 기부는 화학적으로 균일하지 않다. 이는 피복 기부 계면에서의 η상(인성에 영향을 끼치는 경질의 취약상)의 형성, 피복의 부착성의 감소와 불균일한 피복층의 성장의 증가를 조절하기 어렵게 한다.
초경합금에서 관찰된 기공은 ASTM에 의해 정해진 3개의 범주중에 하나로 분류되며, 이들은 다음과 같이 정의 되어있다.
형A : 기공 크기가 직경 10미크론 이하
형B : 기공 크기가 직경 10-40미크론 사이
형C : 탄소가 내포되어 발생한 불규칙한 기공인바
이와같은 탄소를 야금학적인 준비중에 제거하면, 상술한 바와같은 불규칙한 기공을 남기게 된다.
상기의 분류에 첨가하여, 관찰된 기공에 1번 내지 6번이라는 번호를 붙여서 관측된 기공의 정도나 빈도를 표시한다. 이 분류법은 피.슈발쯔코프 박사와 알.키이페트 박사 저작한 뉴욕 맥릴란 컴페니사가 1960년 뉴욕에서 발간한 초경합금이란 책 116-120페이지에 기재되어 있다.
또한, 초경합금은 이들의 결합재인 탄소와 텅스텐 함량에 따라 분류될 수도 있다. 전술된 바와같이, 실제적으로 과잉탄소를 가지는 텅스텐 탄화물-코발트 합금은 C기공에 의해 특징지어지는바, 이는 위에서도 언급한 바와같이, 유리탄소를 내포하지는 않는다. 저탄소이며 코발트가 텅스텐에 포화된 텅스텐 탄화물-코발트 합금은 η상인 M12C나 M6C 탄화물의 존재에 의해 특징지어지면, 여기에서 M은 코발트와 텅스텐을 나타낸다.
C기공과 η상의 양극단 사이에서, 텅스텐과 탄소가 여러비율로 고용되어 있으나 유리탄소나 η상은 존재하지 않는 중간 결합제 합금 조성들을 갖는 구역이 있다. 텅스텐 탄화물 코발트 합금에 존재하는 텅스텐 수준은 코발트 합금의 자기포화가 그의 조성의 함수이기 때문에, 결합제 합금의 자기 포화에 의해 특징지어질 수 있다. 포화된 탄소 코발트는 158 gauss-cm3/gm 코발트의 자기 포화를 가지는 것으로 알려져 있고, 이는 C형기공을 갖는 것이며, 반면에 125 gauss-cm3/gm 코발트와 이 이하의 자기포화는 η상의 존재를 나타낸다.
그러므로, 본 발명의 목적은 초경합금체의 표면 주변에 결합제가 농축된 층을 제조하기 위한 조절이 용이하고 경제적인 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 초경합금체 전반에 결쳐 기공이 모두 A 또는 B형이며, 포면 근처에 농축된 결합제층을 가지는 초경합금체를 제공하는데 있다.
본 발명은 또다른 목적은, 외주 표면 근처에 결합제가 농축된 층을 가지며, C기공으로부터 η상까지 범위의 탄소함량을 가지는 초경합금체를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 높은 내마모성과 인성을 가지는 피복된 절단 삽입편을 제공하기 위해, 본 발명에 따른 전술된 초경합금체에 내화 피복제를 결합시키는데 있다.
기타 목적은 아래의 설명으로 부터 알 수 있다.
본 발명에 따르면, 농축된 결합제층은 다음 방법으로서 초경 합금체의 외주면 근처에 형성될 수 있음이 발견되었다. 탄화물이 결합제 융점 근처에서 제1탄화물 보다 음의 형성자유 에너지를 가지는 전이원소의 금속, 합금, 수소화합물, 질화물과 질화탄소로부터 선택된 화학제 분말, 제1탄화분말, 및 결합제 분말을 분쇄하고 혼합한 다음, 최소한 부분적으로 상기 화학제를 이의 탄화물로 변화시키기 위해, 혼합된 재료의 압분체를 소결하거나 열처리 한다.
본 발명에 의하면 상기 방법은 바람직하게는, 초경합금체 전체에 걸쳐 A와 B형 기공만을 가지는 결합제 농축층을 외주면 부근에 제조 하는데 사용될 수 있다. 또한 이와같은 농축은 η상으로부터 C기공까지 범위의 탄소함량을 가지는 초경합금체에서 행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 초경합금체는, 상술한 결합제 농축층밑에 부분적으로 결합제가 부족한 층을 갖는다는 것이 발견되었다.
제1탄화물은 턴스텐 탄화물이 바람직하다. 결합제 합금은 코발트, 니켈, 철이나 이들의 합금이바 람직하나 가장 바람직한 것은 코발트이다.
화학 반응물은 IVB 족과 VB 족 원소의 수소화합물, 질화물과 질화 탄소로부터 선택되는 것이 바람직하며, 소량이나 효과적인 양으로 첨가하는 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 장입된 불말의 0.5-2중량%이다. 화학 반응물로는 티탄질화물이나 티탄질화탄화물이 가장 바람직하다.
또한, 본 발명의 초경합금체는 그의 의주면에 최소한 부분적으로 고용체 탄화물이 소모된 층을 가짐이 발견되었다. 또한, 본 발명의 초경합금체는 상술한 고용체 탄화물이 소모된 층 아래에 고용체 탄화물이 농축된 층을 가짐이 발견되었다.
본 발명의 초경합금체는 경사면(rake face)과 측면(flank face)의 접합부에서 이들면에 접착 결합된 견고한 농측된 내화성 피막을 가진 절삭 날을 가짐이 바람직하다. 농축된 결합제층의 측면(flank face)은 피복 이전에 연마하여 제거한다.
내화 피복제는 금속 산화물, 탄화물, 질화물, 붕화물이나 질화 탄소의 하나나 그 이상의 층으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명은 첨부 도면을 참조로한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백하게 될 것이다.
본 발명의 전술된 목적은, 결합제 융점에 가깝거나 그 이상의 상승된 온도에서, 텅스텐 탄화물보다 좀더 음의 생성 자유 에너지를 가진 탄화물을 가지는 원소를 함유하는 초경합금 입분체의 열처리를 통하여 성취된다. 절단 삽입편의 경우는 상기의 원소나 화학 약품은 IVB 족과 VB 족 전이금속, 이들의 합금 질화물, 질화탄소, 수소화합물로부터 선택될 수 있다.
초경합금체의 의주에 인접한 재료층은 IVB 족과 VB 족 질화물, 수소화합물이나 질화탄소를 장입 분말에 첨가하여 혼합시킴에 의해 결합제 금속의 융점이상의 온도에서 소결이나 재가열을 행하는 중에 농축된 결합제어, 보통의 경우, 부분적으로 소묘되어 있는 고용체탄화물 이라는 것이 발견되었다.
소결중 이들 IVB 족과 VB 족 첨가물은 탄소와 작용하여 탄화물이나 질화탄소를 형성한다. 이들 탄화물이나 질화탄소는 텅스텐 탄화물과 다른 탄화물을 가진 고용체중에 부분적으로 또는 전체적으로 존재한다. 최종적으로 소결된 탄화물에 존재하는 질소의 수준은 질화물이다 질화탄소로서 첨가된 질소의 수준으로 부터 전형적으로 감소되며, 이 이유는 소결분위기가 평형 중기압 이하 농도로 질소를 함유한다면 상기 첨가물은 결합제 합금 부근의 상승된 온도에서 불안정하고 이는 샘플로부터 적어도 일부의 질소를 휘발시키게 될 것이다. 화학 약품의 금속, 합금 또는 수소화합물 형태로서 첨가된다면, 텅스텐 탄화물과 다른 탄화물을 가진 고용체 중에서 일방형 탄화물로 변형될 것이다. 첨가된 수소화합물중의 수소는 소결중에 휘발된다.
탄탈, 티탄. 니오비움, 하표늄의 금속, 수소화합물, 질화물과 질화탄소는 광범위한 탄소를 가지는 텅스텐 탄화물-코발트 지금 합금의 소결이나 잇따른 열처리에 의해 일관성 있는 코발트 농축을 조장히기 위해 단독으로 사용되거나 조합으로 사용된다. 첨가물의 유용한 총량은 약 15중량 %이다. 상기의 목적으로 지르콘과 바나등의 금속, 질화물, 질화탄소와 수소화합물 또한 적당하다고 믿어진다. η상을 함유하는 탄소가 부족한 합금 A와 B기공 합금에서 코발트 농축은 주위의 코발트나 탄소 캐핑(capping)없이 일어나며, 따라서 내화제 피복 이전에 초경합금 표면으로부터 과잉 코발트나 탄소를 제거할 필요를 제거시킨다.
텅스텐 탄화물-코발트 기본 합금에 특히 질화티탄이나 티탄 질화탄소의 형태로 티탄을 약 0.5-2중량% 첨가하는 것이 바람직하다. 질화티탄은 진공 소결중에 완전히 안정되지 않아 적어도 일부의 질소휘발을 일으키기 때문에 텅스텐이 소량 함유된 코발트 결합제 합금을 위해 필요한 탄소비율을 유지하기 위해 초기질소 몰(mole)당 탄소 1/2 몰은 첨가하는 것이 바람직하다.
텅스텐탄화물-코발트 지금 합금의 열처리에 의해 코발트 농축이 합금이 텅스텐이 적은 코발트 결합제를 함유할 때 좀더 용이하게 일어난다는 사실이 발견되었다. 텅스텐이 소량인 코발트 결합제는 145-157gauss-cm3/gm 코발트의 자기 포화를 갖는 것이 바람직하다. 텅스텐 탄화물-코발트 지금 분말에 필요탄소 첨가에 따른 질화 티탄의 첨가는 일반적으로 성취되기 어려운 145-157 자기포화 코발트 결합제 금속의 형성을 조장한다.
비록 코발트 결합제 합금이 145-157 gauss-cm3/gm 코발트의 자기 포화를 가지는 것이 바람직하지만, 포화된 텅스텐 코발트 결합제 합금을 함유하는 합금(125 gauss-cm3/gm 코발트 이하) 또한 농축될 수 있다.
두께가 6 미크론 이상의 코발트 농축층은 내화물 피복된 초경합금 삽입편의 절단 용날의 강도를 상당히 개선시킴이 발견되었다. 깊이 124 미크론의 코발트 농축을 얻을수는 있으나, 절단용 피복 삽입편으로 사용하기는 두께 1-50 미크론의 농축된 코발트층이 바람직하다. 또한, 내화재 피복된 삽입편위의 농축된 코발트층의 코발트 함량은 표면에서 에너지 분산 X-선 분석으로 측정된 평균 코발트 함량의 150-300% 사이로 되는 것이 바람직하다.
결합제 농축은 연속적인 탄화물 골격으로 소결되지 않은 모든 텅스텐 탄화물-결합제-입방형 탄화물(즉, 탈탈, 니오비움, 티탄, 바나듐, 하표늄, 지르콘) 합금에서 일어나는 것으로 이해된다. 3% 이상의 결합제를 함유하는 이들 합금은 상술된 공정으로 농축된다. 그러나, 절단 삽입편으로 사용키 위해서는 결합제 함량은 5-10중량 %코발트, 총 입방형 탄화물 함량은 20중량 이하로 함이 바람직하다. 코발트는 양호한 결합제이지만, 니켈, 철과 다른 금속 또는 코발트가 포함된 미들의 합금이 코발트 대신 사용될 수 있다. 니켈 또는 코발트 혹은 철을 함유하는 다른 결합제 합금 또한 적절하다.
결합제 농축은 얻기위해 사용되는 소결과 열처리 온도는 전형적인 액상 소결온도이다.
코발트 기본 합금을 위한 이들 온도는 1285-1540℃이다. 소결 주기는 상기온도에서 적어도 15분 이어야 한다.
결과는 열처리 온도로부터 결합제합금 융점 이하의 온도에 이르기까지 조절된 냉각 속도의 사용에 의해 만족스럽게 될 수 있다. 이 냉각속도는 25-85℃/시간 사이어야 하며, 바람직하게는 40-70°/시간이다. 코발트 견합제를 가지는 절단 삽입된 기부를 위한 열처리 주기는 30-150분간 1370-1500℃이고, 다음에 1200℃까지 40-70CC/시간의 냉각을 행한다.
열처리중 압력은 10-3토르(torr)로부터 열간 등압압축에 전형적으로 사용된 상승된 압력까지 변화한다. 양호한 압력은 0.1 내지 0.15 토르이다. 질화물이나 질화탄소가 사용된다면, 기부로 부터 질소를 휘발시키기 위해 소결 분위기중의 질소 증기합은 그의 평형압력 이하로 하는 것이 바람직하다.
초기 농축은 소결하자마자 생겨나지만, 이와같은 농축은 금속절단 삽입편 제조 공정중 ·후에 이를 연마하여 제거할 수 있다. 따라서, 후에 이러한 열처리를 하여 의주표면 아래에 새로운 농축층을 형성할 수 있다.
피복된 절단 삽입편에 사용될 농축된 결합제 기부의 경사면과 측면 양쪽에 결함제를 농축시킬 시 있다. 그러나, 삽입편의 형태에 따라 측면상에 형성된 결합제 농축은 때때로 제거할 수 있으나, 이는 모든 경우에서 최적의 성과를 얻는데 필요한 것은 아니다.
농축된 결합제 기부는 공지의 내화재 피복기술로 피복될 수 있다. 사용된 내화 피복제가 IVB 족과 VB 족탄화물·질화물 붕화물·질화탄소와 알루미늄의 산화문이나 산질화물로 부터 선택된 재료로 구성되는, 하는 이상의 층을 가질 수 있는 반면, 양호한 절단용날의 강도와 동시에 양호한 측면 마모를 얻으려면 티탄 탄화물의 내부층 위의 알루미늄 산화물, 혹은 티탄 질화물의 외부층에 결합되는 티탄 질화탄소의 중간층에 결합된 티탄 탄화물의 내부층에 결합되는 티탄 질화물의 피복제와 본 발명의 농축된 결합제 층을 갖는기부에 조합시킴으로써 성취될 수 있다.
티탄 탄화물/알루미늄 산화물 피복제와 조합된 본 발명의 농축된 결합제층을 가지는 초경합금체가 가장 바람직하다.
이 경우 피복제의 총두께는 5-8미크론이다.
제1도를 참조하면, 본 발명의 피복된 금속 절단 삽입편 2의 실시예가 도식적으로 나타나 있다.
삽입편 2는 농축된 결합제층 14를 가지는 기부 또는 초경합금체 12와 원래의 혼합분말과 대체적으로 같은 화학적 성질을 가지는 기부 12의 몸통 18위에 소모된 결합제층 16으로 구성된다.
농축된 결합제층 14는 초경합금체의 경사면 4위에 존재하며, 몸체의 측면 6에서는 이를 연마하여 제거한다. 농축된 결합제층 14의 안쪽으로 소모된 결합제 구역 16이 있다. 이 소모된 결합제 구역 16은 초경합금체가 상술된 공정에 따라 제조될 때, 농축된 결합제층과 함께 생겨 남이 발견되었다.
소모된 결합제 구역 16은 고용체 탄화물 중에서 농축되는 도안 결합제 재료내에서 부분적으로 소모된다. 농축된 층 14는 고용체 탄화물 중에서 부분적으로 소모된다.
소모된 결합제 구역 16의 내부에 위치한 것은 기부 재료 18이다.
경사면과 측면 6의 접점에서 절단 용날이 형성된다. 절단 날(모서리) 8이 여기에서는 연마 되었으나, 절단 날(모서리)의 연마는 모든 경우에 필요한 것은 아니다. 제1도에는 농축된 결합제층 14가 절단날 구역으로 뻗치고 전부는 아니더라도 연마된 날(모서리) 8에 최대한 접근하는 것이 나타나 있다.
소모된 결합제 구역16은 절단 날8 바로 아래의 측면 6으로 뻗어있다. 내화 피복제 10은 초경합금체 12의 외면에 부착되어 있다.
본 발명의 장점들은 다음 실시예로 더욱 명백해질 것이다.
[실시예 1]
7000g의 분말을 함유하는 혼합물을 분쇄하고 16시간동안 파라핀, 계면활성제, 용매와 코발트 결합된 텅스텐 탄화물 사이클로이드(cycloid)를 아래에 나타난 비율의 양으로 혼합시킨다.
Figure kpo00001
* : 첨가된 금속의 중량 %
15.1mm×15.1mm×5.8 내지 6.1mm의 크기와 11.6g의 중량을 가지는 정사각형 삽입편 블랭크(blank)를 8200kg의 힘으로 압축하였다. 이들 삽입편은 1496℃에서 30분간 진공 소결되고, 실내온도에서 로내에서 냉각된다.
소결후 삽입편의 중량은 11.25kg이고 크기는 13.26mm×13.26mm×4.95mm이었다.
이들 삽입편은 다음 SNG 433 크기로 압축되었다(상기 번호는 어메리칸 스쿰다아드 어쪼시에이션에 의해 개발된 삽입편 검중 시스템을 기초로 한 것이며, 이는 일반적으로 절단 공구 산업에서 채택되어 왔다. 국제 지정번호는 SNGN 12 04 12 이다.
1. 삽입편의 상면과 저면(경사면)은 두께 4.75mm까지 마모된다.
2. 삽입편은 100미크론 진공하에서 60분간 1427℃에서 열처리된 다음, 1204℃까지 56℃/시간의 속도로 냉각되고, 다음에 실내온도에서 로내에서 냉각된다.
3. 외주면(측면)은 12.70mm2까지 연삭하고, 이와같이 연삭한 절단날은 반경 0.064mm까지 갈아(연마)했다.
다음에 티탄 탄화물/티탄 질화탄소/티탄 질화물 피복제를 아래의 화학 증착법(CVD)으로 하기한순서로 연삭된 삽입편에 가하였다.
[표 1]
Figure kpo00002
상기한 삽입편과 함께, 동일한 분말 혼합물로 만들었으나, TIN과 이에 따른 탄소첨가 없이 만든 삽입편을 동시에 가공하였다. 피복된 삽입편으로부터 얻어진 미세 구조 데이타는 하기와 같다.
Figure kpo00003
[실시예 2]
압분된 채로의 생형 삽입편을 TiN과 부수적인 탄소첨가물을 첨가하거나 또는 첨가하지 않고 실시예 1의 혼합물을 사용하여 실시예 1에 따라 제조하였다. 이들 삽입편은 25미크론 진공하에서 30분간 1496℃에서 소결되고, 다음에 실내온도에서 로내에서 냉각하였다. 다음이 이들은 직경 0.064mm까지 마삭되고, 표 1의 방법인 TiC/TiCN/TiN 화학 증착법으로 피복하였다. 본 실시예에서 농축된 코발트층이 측변과 경사면 모두에 존재함에 주목해야 한다.
피복된 삽입편을 검토한 결과는 다음과 같다.
Figure kpo00004
[실시예 3]
다음의 재료로 구성되는 혼합물을 계면활성제, 이동성 결합제, 용매와 사이클로이드 114kg를 원통용 분쇄기에 장입시킨다.
Figure kpo00005
Figure kpo00006
분말 장입물을 장입물중에 전탄소가 6.25 중량 %가 되도록 평량하였다. 혼합물은 교반하고 0.9미크론의 입자크기를 얻기 위하여 90.261 회전시켜 분쇄된다. 혼합물은 습식으로 스크린하고, 건조되며, 망치로 분쇄하였다. 압분체를 압축한 다음 1454℃에서 30분간 소결하고, 실내온도에서 로내에서 냉각시킨다.
이러한 처리로 전체의 117-121 gauss-cm3/g 코발트의 자기 포화(즉, 내포된 시료 전체와 농축된 결합제를 포괄해서 측정)를 가지는 소결된 블랭크를 제조했다. 소결된 블랭크의 미세구조 관찰결과 블랭크를 통해 η상, A-2에서 B-3에르르는 기공, 약 26.9 미크론의 두께를 가지는 농축된 코발트 구역과 약 31.4 미크론의 두께를 가지는 소모된 고용체 구역을 나타냈다.
[실시예 4]
다음 재료들을 텅스텐 탄화물 코발트 합금으로 라이닝을 한 내부 직경 190mm×길이 194mm의 분쇄통에 장입하였다.
또한, 3.2 텅스텐 탄화물-코발트 사이클로이드 17.3kg을 상기통에 넣었다. 이들 재료를 분쇄하고 분쇄통을 축방향으로 72시간 동안 1분당 85회전(즉, 367.200회전)시킴에 의해 혼합시켰다.
장 입 물 조 성
TaC 283g (4.1 중량 %) WC 5946g (85.8 중량 %)
NbC 205g (3.0 중량 %) 수노코(Sunoco)
TiN 105g (1.5 중량 %) 3420 105g
C 7.91g (0.1 중량 %) 에로인(Ethomeen) 14g
S-15
Co 381g (5.5 중량 %) 퍼크로로에틸렌 2500ml
이 혼합물을 2중량 % W-98 중량 % Co 결합제 합금이 생산되도록 평향하였다. 분쇄와 혼합후, 큰입자와 오염물을 제거하기 위해 잔사를 습식으로 제거하고 질소분위기하 93℃에서 건조시키고, 피쯔 패트릭 컴페니(Fitzpatrick Co.)의 J-2 피쯔밀(Fitzmill)에서 덩어리를 분쇄하기 위해 망치로 분쇄를 행하였다.
상기 분말을 사용하여 압축제를 압축시키고 1454℃에서 30분간 소결시킨 다음 실내에서 냉각시킨다.
삽입편의 상부와 저부(즉, 경사면)을 최종두께까지 연하한다. 다음에 삽입편을 100미크론 진공하에서 1427℃로 열처리를 행한다. 상기온도에서 60분간 유지시킨후 삽입편을 1204℃까지 56℃/시간의 속도로 냉각시키고, 다음에 실내온도에서 로냉각시킨다.
외주면(측면)을 12.70mm2까지 연하시키고, 삽입편 절단날을 반경 0.064mm까지 연마시킨다. 이러한 처리는 경사면만이 농축된 코발트 구역과 소모된 고용체 구역을 가지는 삽입편을 초래하는 바 이들 구역의 측면은 마삭한다.
다음에 삽입편을 피복반응기에 넣고, 하기한 화학 증착법을 사용하여 얇은 티탄 탄화물 층으로 피복시킨다. 삽입편을 포함하는 고온 구역은, 실온으로부터 900℃까지 먼저 가열된다. 이 가열 작업중에 수소가스가 반응기를 통해 11.55 1/분의 속도로 흐르도록 하였다. 반응기내의 압력은 1기압보다 약간 작게 유지된다. 다음에 고온구역은 900℃로부터 982℃까지 가열되었다. 제2가열 단계중에 반응기 압력은 180토르로 유지되고, 티탄 테트라크로라이드와 수소의 혼합물과 손수 수소개스가 각기 151/분과 331/분의 속도로 반응기로 흘러들어갔다.
티타 테트라크로라이드와 수소가스와의 혼합물은 47℃의 온도에서 티탄 테트라크로라이드를 보유하고 있는 기화기를 통해 수소가스를 통과 시킴에 의해 얻어졌다. 982℃에 도달하면 메탄올 2.51/분의 속도로 반응기에 들어보냈다. 반응기의 압력은 140토르까지 감소되었다. 이러한 조건하에 티탄 테트라크로라이드는 고온의 불활성 삽입편위에 티탄 탄화물을 생성키 위해 수소의 존재하에서 메탄과 반응한다. 상기 조건은 75분간 유지되었고, 티탄 테트라 크로라이드의 흐름후에 수소와 메탄을 막는다. 다음에 반응기는 아르곤을 1기압보다 약간 낮은 기압하에서 1.53 1/분의 유속으로 반응기속을 통과시켜 냉각되었다.
최종적인 삽입편의 미세구조를 조사결과 기부 경사면으로부터 안쪽으로 22.9미크론까지 뻗치는 농축된 코발트 구역과, 안쪽으로 19.7미크론까지 뻗치는 소모된 입방형의 탄화물 고용체층이 나타났다. 기부의 농축된 구역과 잔부에서의 기공은 A-1과 A-2사이인 것으로 추정되었다.
[실시예 5]
본 실시예의 재료를 다음의 장입재료를 가진 2단계의 분쇄공정을 사용하여 혼합하고 분쇄시켰다.
단계 1 (689,600 회전) 에로민 S-15 14g
TaH 141.6g (2.0 중량 %) 퍼크로로에틸렌 1500ml
TiN 136.4g (1.9 중량 %) 단계 2 (81,600 회전)
NbC 22.9g (3.1 중량 %) WC 6098g (84.9 중량 %)
TaC 134.3g (1.9 중량 %) 수노코 3420 140g
Co 422.6g (5.9 중량 %) 퍼크로로에틸렌 1000ml
C 31.2g (0.4 중량 %)
상기의 것을 2중량 % W-98 중량 % Co 결합제 합금을 산출하도록 평량되었다.
다음에 시험 삽입편을 제조하고 실시예 4에 따라 TiC 피복을 시켰다.
피복된 삽입편의 미세구조 조사결과 삽입편의 부피와 코발트 농축부에서의 기공이 A-1임이 밝혀졌다. 농축된 코발트 구역과 소모된 고용체 구역은 경사면으로부터 안폭으로 각기 깊이 약 32.1미크론과 36미크론까지 뻗혀있었다.
[실시예 6]
다음 재료들을 내부직경 190mm의 분쇄통에 장입시켰다.
TaC 283g (4.1 중량 %) WC 5946g (85.8 중량 %)
NbC 205g (3.0 중량 %) 수노코 3420 140g
TiN 105g (1.5 중량 %) 에로민 S-15 14g
C 7.91g (0.1 중량 %) 퍼크로로에틸렌 2500ml
C 381g (5.5 중량 %)
상기 혼합물을 2중량 % W-98 중량 % Co 결합제 합금을 생성하기 위해 평향하였다.
또한, 사이클로이드를 분쇄기에 첨가시켰다. 다음에 혼합물을 4일간 분쇄시켰다. 혼합물을 40 메쉬체를 통하여 피프밀 기로분쇄후, 부분적인 진공하에서 121℃로 시그마 혼합기에서 건조시켰다.
다음에 실시예 4의 기술을 사용하여 SNG 433 삽입편을 제조했다. 그러나 본 실시예는 삽입편을 TiC/TiN 피복제로 CVD 피복하였다. 사용된 피복 공정은 다음과 같다.
1. TiC 피복-피복 반응기중의 샘불을 125토르 진공하에서 약 1026-1036℃로 유지시켰다. 수소운반가스를 44.73 1/분의 속도로 TiCl4휘발기에 유입시켰다. 휘발기를 진공하 33-35℃ 유지시켰다. TiCl4증기를 H2운반 가스에 실어 피복반응기에 운반하였다. 유리수소와 유리메탄을 각기 19.88 1/분과 3.98 1/분의 속도로 피복 반응기에 유입시켰다. 이들 조건을 100분간 유지시키고, 기부 부착시켜 결합되는 조밀한 TiC 피복을 형성했다.
2. TiC 피복-반응기내로의 메탄유입을 중지하고 N2를 2.98 1/분의 속도로 반응기에 유입시켰다. 이들 조건을 30분간 유지시키고 TiC 피복제에 정착적으로 결합되는 조밀한 TiN 피복제를 제조시켰다.
제조된 피복 삽입편의 관찰 결과는 다음과 같다.
기공 전반적으로 A-1
농축된 코발트 구역(두께) 17.0-37.9미크론
소모된 고용체 구역(두께) 32.7미크론까지
TiC/기부 계면의 η상(두께) 3.9미크론까지
피복제 두께
TiC 3.9미크론
TiN 2.6미크론
전체 몸통의 평균 로크웰 "A" 경도 91.0
보자력, HC 98 에르스텐
[실시예 7]
재료의 혼합은 다음의 2단계로 이루어진다.
1단계에서, 다음재료를 4.8mm의 WC-Co 사이클로이드, 173kg을 가진 내부직경 181mm, 길이 194mm의 WC-Co 라이닝 된 분쇄통에 첨가시켰다. 분쇄통을 원통축 방향으로 85회전/분의 속도로 48시간(244.800 회전)동안 회전시켰다.
Ta 140.8g (2.0 중량 %)
TiH 72.9% (1.0 중량 %)
C 23.52g (0.3 중량 %)
Co 458.0g (6.5 중량 %)
에토민 S-15 30g
수노코 3420 120g
솔트롤(Soltrol) 130(용매) 1000ml
제2단계에서, WC를 6314g(90.2중량 %)과 솔트롤 130을 1500ml 첨가시키고, 전장입물을 부가적으로 16시간(81.600 회전)동안 회전시켰다. 상기 혼합물을 5중량 % W-9 중량 % Co 결합제 합금을 생산키 위해 평량했다. 분쇄후 슬러리를 400메쉬의 체로 습식 스크린을 행하고, 93℃에서 24시간동안 질소하에서 건조시키고, 40메쉬 체로 분쇄시켰다.
시험 샘플을 단일축으로 16.400kg으로 압축하여 15.11mm×15.11mm×5.28로 되게하였다(비중 : 8.6g/cc).
상기의 생형 시험 샘플을 1 미크론 진공하에서 150분간 1.468℃로 소결시킨다. 다음에 삽입편을 실온의 로조건하에서 냉각시켰다. 이들 시험 삽입편와 흑연 소결그릇 사이의 분리제로서 편상흑연을 사용했다.
소결된 삽입편을 0.064mm까지 연마했다. 다음에 삽입편을 다음 공정에 따른 TiC/TicN/TiN 피복제로 피복시켰다.
1. 삽입편을 반응기에 놓고 수소로써 반응기내의 공기를 제거시켰다.
2. 삽입편을 약 1038℃까지 가열시키며, 반응기내에 수소 흐름을 유지시켰다. 핍고 반응기 압력을 1기압보다 약간 높게 유지했다.
3. TiC 피복-25분간, H2+TiCl4혼합물을 약 921/분의 속도로 반응기에 유입시키고, 메탄올 3.1 1/분의 속도로 반응기에 유입했다. TiCl4휘발기를 약 6psi와 30℃로 유지시킨다.
4. TiCN 피복-13분간, H2+TiCl4혼합물의 흐름을 유지시키고, 메탄 흐름을 반감시키고, N2를 7.13 1/분의 속도로 반응기에 유입시켰다.
5. TiN 피복-12분간, 메탄올 분연속적으로 흐르게하고, 질소의 유속을 2배로 증가시켰다. TiN 피복의 완성단게에 H2+TiCl4혼합물과 N2의 흐름을 불연적으로 되게 하고, 반응기 가열 원소를 차단하고 반응기를 약 250℃까지 냉각될 때 유리 H2로 정화시킨다. 250℃에서 반응기를 질소로 정화시킨다.
삽입편 기부가 비농축층이나 용적재료중에 A-1-A-2기공을 가지고 있음이 관찰되었다. 농축된 코발트 구역과 소모된 고용체 구역은 각기 표면으로부터 약 25미크론과 23미크론까지 뻗쳐 있다. 비농축층은 평균 91.7의 로크웰 "A" 경도를 가진다.
기부의 보자력 Hc는 186 에르스텟이다.
[실시예 8]
최종 기부중에 C3/C4 기공을 가지도록 조절된 탄소를 가지는 혼합 분말 260kg을 다음 2단계인 혼합과 분쇄공정을 사용하여 제조하였다.
단계 1
다음을 장입조성물을 96시간 동안 분쇄하였다.
TaC 10,108g( 6.08 중량 % 탄소)
NbC 7,321g(11.28 중량 % 탄소)
TiN 3,987g
C(모로코블랙-인더스트리알카본 1,100g
코오도레이숀사제품)
에토민 S-15 500g
4.8mm의 Co-WC 사이클로이드 나프타 364kg
단계 2
상기 혼합물에 다음의 것을 첨가하고, 이 혼합물을 12시간동안 분쇄시켰다.
WC 221.75kg (6.06 중량 % 탄소)
수노코 3420 나프타 5.0kg
최종혼합물을 습식 스크린하고, 건조시킨다음 분쇄시켰다.
삽입편 블랭크를 압축하고 145℃에서 30분간 소결시켰다. 이 소결 공정은 C3/C4 기공을 가지는 용적재료위에 놓이는 농축된 코발트구역을 제조하였다. 소결된 블랭크를 SNG 433 삽입편 크기까지 연마시키고 이는 결과적으로 농축된 코발크구역을 제거시켰다.
소결된 삽입편을 열려진 흑연 깡통의 내부에 판상 흑연으로 싼다. 상기 접합체를 25체적 % N2와 75체적 % He 분위기 하에서 8.76×108dyne/cm2로 한시간동안 1371-1377℃에서 고온등압 압축(HIP)을 시킨다. 고온 등압 압축을 시킨 샘플의 미세구조 관찰 결과 고온 등압 압축 시행중 약 19.7미크론의 농축된 코발트 구역이 생성되었음이 나타났다. 사용된 C형기공 기부에 기인하여 약 4미크론의 코발트 표면과 2미크론의 탄소 표면이 생성되었다.
[실시예 9]
다음 재료를 보올 분쇄시킨다.
30.0 중량 % WC(평균입자크기 : 1.97 미크론) 750kg
51.4 중량 % WC(평균입자크기 : 4.43 미크론) 1286kg
6.0 중량 % CO 150kg
5.0 중량 % WC-TiC 고용체 탄화물 124.5kg
6.1 중량 % TaW 고용체 탄화물 152kg
1.5 중량 % W 37.5kg
상기 혼합물을 총 탄소 6.00 중량 % 장입시켰다. 이 재료를 사이클로이드 3409kg과 나트라 7981와 함께 51,080 회전 동안 분쇄시켰다. 0.82미크론의 최종입자크기가 생성됐다.
분말 5,000g을 혼합물로부터 나누고, 각 1회 처리량을 분쇄시킨다음 다음 재료를 첨가시켰다.
1.9 중량 % TiN(약, 1.4-1.7미크론까지 예비 분쇄된 것) 96.9g
0.2 중량 % C(라빈 (Ravin) 40) 9.4g
1500ml 퍼크로로에틸렌
이들 재료를 50체적 %의 사이클로이드(17.3%)를 함유하는 내부 직경 19mm의 텅스텐 탄화물 라이닝을 가진 분쇄통에서 16시간 동안 분쇄시킨다. 분쇄 완료시 분말을 40메쉬체로 습식스크린을 행하고, 시그마 혼합기에서 부분적인 진공으로 121℃에서 건조된후 40메취체를 통해 피쯔 분쇄시켰다.
SNG 433 블랭크를 3600kg의 힘을 사용하여 압축시켜 밀도 8.24g/cc, 높이 5.84-6.10mm의 블랭크를 생산했다.
블랭크를 10-25미크론 진공하에서 NbC 분말 분리제 위에서 1454℃로 30분간 소결시키고 로냉시킨다. 소결된 시편은 크기가 4.93mm×13.31mm이고, 밀도가 13.4g/cc이고, 전체 자기 포화값이 146-150gauss-cm3/g Co 이다. 샘플의 미세구조 관찰결과 전체를 통해 A기공이 나타나 있고, 약 21미크론 두께의 농축된 코발트층이 나타나 있다.
삽입편의 상부와 저부를 전체 두께 4.75mm까지 연마시킨다. 다음에 삽입편을 100미크론 진공하에서 60분간 1427℃로 가열처리하고, 1204℃까지 56℃/시간의 속도로 냉각시키고, 다음에 로냉시켰다.
각 삽입편의 측면을 12.7mm2까지 연마시키고, 날은 반경 0.064mm까지 연마시켰다.
삽입편을 다음의 기술을 사용하여 티탄 탄화물/알루미늄 산화물로 CVD 피복시켰다.
삽입편을 피복 반응기에 놓고 약 1026-1030℃까지 가열하고, 88-125토르 진공하에 유지시켰다. 수소가스를 44.73 1/분의 속도로 진공하 35-38℃에서 TiCl4를 함유하는 휘발기를 통하여 통과시켰다. TiCl4증기를 수소에 실어 피복 반응기로 향하게 했다.
동시에 수소와 메탄올 각기 19.88 1/분과 2.98 1/분의 속도로 반응기에 유입시켰다. 이들 진공, 온도, 유속의 조건을 180분간 유지시켜 삽입편위에 점착성 TiC 피복제를 형성시켰다. 휘발기로의 수소흐름과 반응기로의 메탄 흐름을 막는다. 수소와 염소를 380-400℃와 0.5psi의 압력하에서 알루미늄 입자를 함유하는 발생기에 유입시켰다. 수소와 염소를 각기 19.88 1/분과 0.8-1 1/분의 속도로 발생기에 유입시켰다.
염소는 알루미늄과 반응하여 AlCl3증기를 만들며 이는 반응기로 유입된다. 수소와 AlCl2가 반응기로 유입되는 동안, CO2는 0.5 1/분의 속도로 반응기에 유입된다. 이들 유속은 180분간 유지되며, 이때 삽입편은 약 88토르의 진공하에서 1026-1028℃로 유지된다. 상기 공정은 TiC 내부 피복제에 점착적으로 결합되는 조밀한 Al2O3피복제를 산출시켰다.
피복된 삽입편의 관찰결과는 다음과 같다.
Figure kpo00007
[실시예 10]
재료 5000g을 실시예 9에서 얻은 초기재료로 부터 분리시켰다. 예비 분쇄된 95.4g(1-9 중량 %)의 TiCN과 1.98(0.02 중량 %)의 라빈 410 카본 블랙을 상기재료에 첨가하고, 실시예 9에서와 같이 16시간동안 혼합하고, 스크린하고, 건조시키고 피쯔분쇄 시켰다.
시험시편을 필압연시키고, 1496℃에서 30분간 진공소결시킨 다음 로냉시킨다. 소결된 샘플의 관찰 결과는 다음과 같다.
기공 전반적으로 A-1
농축된 코발트 구역두께 약 14.8 미크론
소모된 고용체 구역 두께 19.7 미크론까지
기부몸통의 평균 로크웰 "A" 경도 92.4
자기 포화 130 gauss-cm3/g Co
보자력(HC) 230 에르스텟
[실시예 11]
실시예 9에서 제조된 초기 재료로부터 부가적으로 5000g의 재료를 분리시켰다. 예비 분쇄된 95.4g(1.9 중량 %)의 TiCN을 첨가시키고, 실시예 9에서와 같이 16시간동안 혼합시키고, 스크린을 행하여, 건조시킨다음 피프분쇄시켰다. 시험시편을 압축하고, 실시예 10의 시편같이 1496℃에서 소결시켰다.
소결된 샘플의 관찰결과는 다음과 같다.
기 공 전반적으로 다량의 η상을 가진
농축된 코발트 구역 두께 약 12.5 미크론
소모된 고용체 구역두께 16.4 미크론까지
용적재료의 평균 로크웰 "A" 경도 92.7
자기 포화 120 gauss-cm3/g Co
보자력, HC 260 에르스텟
[실시예 12]
다음 혼합물을 하기에 나타난 2단계의 분쇄 주기를 사용하여 장입시켰다.
단계 1
다음 재료를 4.8mm의 WC-Co 사이클로이드 17.3kg을 가지며, WC-Co가 나란히 배열된 내부직경 181mm, 길이 194mm의 분쇄통에 첨가시켰다. 분쇄통을 원통형 축방향으로 85회전 분의 속도로 48시간(244,800 회전)동안 회전시켰다.
Ni 455g(6.5 중량 %) 탄소 42.7g(0.6 중량 %)
TaN 280g(4.0 중량 %) 에토민 S-15 14.0g
TiN 112g(1.6 중량 %) 퍼크로로에틸렌 1500ml
NbN 266g(3.8 중량 %)
단계 2
분쇄통에 다음 재료를 첨가하고 16시간(81,600 회전)동안 회전시켰다.
WC 5890g (83.6 %)
수노코 3420 105g
퍼크로로에틸렌 100ml
상기 혼합물을 10 중량 % W-90 중량 % Ni 결합제 합금을 산출시키기 위해 평량했다. 분쇄통으로부터 혼합 슬러리를 배출시킨후, 400 메쉬체(Tyler)로 습식 스크린을 행하고, 질소분위기하 93℃에서 건조시키고, 40 메쉬체를 통해 퍼프 분쇄시켰다.
시험 샘플을 필압면시키고, 6.9×104dynes/cm2질소분위기하에서 1450℃로 30분간 소결시키고, 로냉시킨다.
소결후, 샘플을 1×109dynes/cm2헴륨 분위기하에서 1370℃로 60분간 고온 등압 압축시켰다. 고온 등압 압축된 샘플의 광학적인 금속 조직학적 관찰 결과 전반적으로 A-3기공과 약 25.8 미크론의 고용체 소모구역을 가짐에 나타났다.
샘플을 다시 준비하고 경사면으로부터 여러가지로 에너지 분산 X-선 주사분석(EDX)으로 검사했다. 제3도는 샘플의 경사면 거리에 대한 니켈, 텅스텐, 티탄, 탄탈의 상대적인 농도변화를 나타내는 그래프이다. 여기에 텅스텐 탄화물을 가지는 고용체인 탄화물을 형성하는 티탄과 탄탈이 적어도 부분적으로 소모된 표면 근처의 층이 존재함을 명확히 알 수 있다.
이 수모된 고용체 구역은 안폭으로 약 70 미크론 정도 뻗친다. 이값과 전술된 값의 불일치는 샘플이 상기 값들 사이로 재준비되어 샘플을 통한 다른면들이 각 값으로 검사된다는 사실에 기인된다고 믿어졌다.
비탄과 탄탈소모와 일치하는 것은 니켈 농축층이다(제3도 참조). 농축층의 니켈농도는 경사연으로부터의 거리가 30에서 40 미크론까지 감소됨에 따라 감소되었다. 이는 상기구역의 니켈이 진공소결중 부분적으로 휘발된다는 것을 나타낸다.
110 미크론에서 티탄과 탄탈 농도의 스파이크(spike)는 이들 원소의 높은 농도를 가지는 불규칙한 커다란 입자의 주사에 기인하는 때문이라고 믿어진다.
두개의 평행한 수평선은 샘플의 용적부(몸통부)의 분석에 얻어진 전형적인 산포를 나타낸다.
[실시예 13]
다음 재료를 하기에 설명된 2단계 분쇄주기를 사용하여 장입시켰다.
단계 1
다음 재료를 실시예 12의 단계 1과 같이 분쇄했다.
Ni 455g(6.4 중량 %) C 라빈 410,5026 61.6g(0.9 중량 %)
TaH 280g(3.0 중량 %) 에토민 S-15 14g
TiN 112g(1.6 중량 %) 퍼크로로에틸렌 2500ml
NbN 266g(3.7 중량 %)
단계 2
다음 재료를 분쇄통에 첨가하고 16시간동안 회전시켰다.
WC 5980g(83.6 중량 %)
수노코 3420 140g
상기 혼합물을 10 중량 % W-90 중량 % Ni 결합제 합금을 산출시키기 위해 평량했다.
혼합물을 배출시키고, 실시예 12에서 처럼 스크린, 건조, 피쯔분쇄시켰다.
압축된 시험 샘플을 35 미크론 분위기하에서 1466℃로 30분간 진공 소결시킨다.
소결된 샘플은 전반적으로 A-3 기공을 가지고, 13.1 미크론 두께가지의 고용체 소모구역을 가졌다.
[실시예 14]
혼합물을 다음의 2단계 분쇄주기를 사용하여 장입시켰다.
단계 1
다음 재료를 4.8mm의 WC-Co 사이클로이드를 17.3kg 가지며 이 WC-Co가 일렬로 정돈된 내부직경 190mm, 길이 194mm의 분쇄통에 첨가했다. 분쇄통을 85회전/분의 속도로 48시간(244,800 회전)동안 축에 관하여 회전시켰다.
HfH2177g(2.5 중량 %)
TiH2182.3g(2.5 중량 %)
탄소 55.3g(0.8 중량 %)
Co 459g(6.4 중량 %)
에토민 S-15 14g
퍼크로로에틸렌 2500ml
단계 2
다음 재료를 분쇄통에 첨가시키고, 16시간동안(81,600 회전) 회전시켰다.
WC 6328g(87.9 중량 %)
수노크 3420 140g
상기 혼합물을 10 중량 % W-90 중량 % Co 결합제 합금을 산출시키기 위해 평량했다.
분쇄통으로부터 슬러리를 배출시킨후, 400 메쉬체로 습식 스크린을 행하고, 질소 분위기하에서 93℃로 건조시키고, 40 메쉬체를 통해 피쯔 분쇄했다.
삽입편 블랭크를 압축하고, 35 미크론 진공하에서 1468℃로 30분간 소결하고, 샘플중의 수소의 대부분을 증발시켰다. 소결중에 샘플을 NbC 분말 분리제위에 지지시켰다.
소결된 샘플은 농축된 구역에서 A-2 기공과 비농축 몸통에서 A-4 기공을 가졌다. 샘플은 평균 로크웰 "A" 강도 90, 9.8 미크론 두께의 소모된 고용체 구역과 150 에르스텟의 보자력(Hc)을 가졌다.
[실시예 15]
실시예 9와 동등한 조성을 가지는 재료를 혼합, 분쇄하여 삽입편 블랭크로 압축시켰다. 블랭크를 소결연마, 열처리하고 실시예 9에서의 방법으로 측면만을 연마시켰다. 그러나, 최종 열처리에서는 69℃/시간의 냉각속도를 사용했다.
삽입편을 삽입편 경사면으로부터 여러가지에서 EDX선 주사 분석으로 분석했다. 분석의 결돠는 제2도의 그래프에 나타나 있다. 이는 농축된 코발트층이 결사면으로부터 안쪽으로 약 25 미크론 깊이까지 뻗치며, 부분적으로 소모된 코발트 재료층이 경사면으로 부터 안쪽으로 약 90 미크론까지 뻗친다는 것을 나타낸다. 제2도 그래프에는 나타나 있지 않지만, 부분적인 고용체 소모가 농축된 코발트층에서 발견되었고, 고용체 농축이 부분적으로 소모된 코발트층에서 발견되었다.
두 수평선은 재료 몸통 분석의 전형적인 분산을 나타낸다.

Claims (72)

  1. 제Ⅰ탄화물. 금속 결합제 합금. 제2탄화물과 제1탄화물의 고용체, 및 본체의 외주면 근처의 결합제 농축층(14)으로 구성되며, 본체내에 대체적으로 기공크기가 직경 40 미크론 이하인 기공들을 가짐을 특징으로 하는 초경합금제.
  2. 제1항에 있어서, 상기 본체의 외주면 근처의 층(14)에서 상기 고용체가 적어도 부분적으로 소모된것을 특징으로 하는 초경합금제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 제1탄화물은 텅스텐 탄화물로서 70중량%이상이며, 제2탄화물은 생성 에너지가 결합제 합금의 융점보다 높은 온도에서 상기 제1탄와물의 것보다 더 음의값인 전이금속의 탄화물이며, 상기 결합제는 코발트, 니켈, 철 및 이들의 합금으로 부터 선택됨을 특징으로 하는 초경합금체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서 상기 고용체 중에 질소 탄화물로서 존재하는 질소를 포함함을 특징으로하는 초경 합금체.
  5. 텅스텐 탄화물, 금속 결합제 IVB 족 및 VB 족의 전이금속으로부터 선택된 금속과 텅스텐의 질화탄소 고용체, 상기 질화 탄소 고용체가 적어도 부분적으로 소모되어 있는 본체의 외주면 근처의 재료층(14)으로 구성됨을 특징으로 하는 초경합금체.
  6. 제5항에 있어서, 질화 탄소 고용체가 텅스텐 티탄질화 탄소임을 특징으로 하는 초경합금체.
  7. 적어도 70 중량 % 이상의 텅스텐 화합물, 급속 결합제, 본체의 외주면 근처의 결합제 금속 농축층(14)으로 구성되며 전체를 통해 대체전으로 40 미크론 이하의 기공들을 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  8. 전어도 70 중량 % 이상의 텅스텐 탄화물, 금속 결합제, IVB 족과 VB. 전이 금속 탄화물로부터 선택된 금소 탄화물, 및 본체의 외주면 근처의 전어도 부분전으로 고용체 탄화물이 소모된 재료층(14)으로 구성되며, 본체내에 대체전으로 40 미크론 이하의 기공들을 가지며, 상기 금속 탄화물이 상기의 텅스텐 탄화물과 고용체를 형성함을 특징으로하는 초경합금체.
  9. 제5항에 있어서, 결합제가 코발트, 니켈, 철과 이들의 합금으로부터 선택됨을 특징으로하는 초경합금체.
  10. 전어도 70 % 이상의 텅스텐 탄화물, 코발트 결합체 함금, 본체의 외주면 근처의 결합제 금속 농축층(14)으로 구성되고, 여기에서 코발트 결합제 합금이 158gauss-cm3/g 코발트 이하의 전체 자기포화 값을 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  11. 제10항에 있어서, 코발트 합금이 약 145-157gauss-cm3/g 코발트의 전체자기 포화값을 가짐을 특징으로 하는 초경합금체.
  12. 제10항에 있어서, 코발트 결합제 합금이 126gauss-cm3/g 코발트 이하의 전체 자기 포화값을 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  13. 전어도 70 중량 % 이상의 텅스텐 탄화물, 코발트 결합제 합금, IVB 족과 VB 족 전이금속 탄화물로부터 선택된 금속 탄화물, 본체의 외주면 근처의 전어도 부분전으로 고용체가 소모된 재료층(14)으로 구성되며, 상기 금속 탄화물이 텅스텐 탄화물과 고용체를 형성하며 상기 코발트 결합제 합금이 158gauss-cm3/g 코발트의 전체 자기 포화값을 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  14. 제13항에 있어서, 코발트 결합제 합금이 약 145-157gauss-cm3/g 코발트의 전체 자기 포화값을 가짐을 특징으로 하는 초경합금체.
  15. 제13항에 있어서, 코발트 결합제 합금이 126gauss-cm3/g 코발트 이하의 전체 자기 포화값을 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  16. 전어도 70 중량 % 이상의 텅스텐 탄화물, 코발트 IVB 족과 VB 족 전이금속 탄화물로부터 선택된 금속 탄화물, 본체의 외주면 근처의 코발트 농축층(14)으로 구성되며, 본체를 통하여 대체전으로 상술된 40 미크론 이하의 기공들을 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  17. 제16항에 있어서, 코발트 농축층(14)의 전이 금속 탄화물의 함량이 전어도 부분전으로 소모됨을 특징으로 하는 초경합금체.
  18. 제16항이나 17항에 있어서, 금속 탄화물이 티탄, 하프늄, 탄탄과 니오비움으로부터 선택됨을 특징으로하는 초경합금체.
  19. 제16항이나 17항에 있어서, 금속 탄화물이 전어도 0.5 중량 % 정도로 존재함을 특징으로하는 초경합금체.
  20. 제18항에 있어서, 금속 탄화물이 전어도 0.5 중량 % 정도로 존재함을 특징으로하는 초경합금체.
  21. 제16항이나 17항에 있어서, 코발트가 농축된 층(14)이 외주면에서 본체의 평균 코발트 함량의 1.5-3배에 상당하는 코발트 함량을 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  22. 제16항에 있어서, 코발트 농축된 층(14)이 본체의 외주면으로부터 안폭으로 최소한 6미크론 깊이까지 뻗침을 특징으로하는 초경합금체.
  23. 제21항에 있어서, 코발트 농축된 층(14)이 본체의 외주면으로부터 안쪽으로 최소한 6미크론 깊이까지 뻗침을 특징으로하는 초경합금체.
  24. 제22항에 있어서, 코발트 농축된 층(14)이 본체의 외주면으로부터 안쪽으로 12-59 미크론 깊이까지 뻗침을 특징으로하는 초경합금체.
  25. 제23항에 있어서, 코발트 농축된 층(14)이 본체의 외주면으로부터 안쪽으로 12-50 미크론 깊이까지 뻗침을 특징으로하는 초경합금체.
  26. 제1항에 있어서, 본체의 외주면이 측면에 결하보디는 경사면(4) 및 경사면(4)과 측면(6)의 접합점에 위치한 점단날(8)로 구성되고, 농축층(14)이 경사면으로부터 안쪽으로 뻗침을 특징으로하는 초경합금체.
  27. 제26항에 있어서, 본체의 외주면에 결합되는 하나이상의 층으로 피복되는 경질의 조밀 내화 피복제(10)를 추가전으로 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  28. 제27항에 있어서, 피복제층(10)을 구성하는 재료가 탄화물, 질화물, 붕화물과 티탄, 지르본, 하프늄, 니오비움, 탄탈륨, 바나듐의 질화탄소와 알루미늄의 산화물과 산질화물로부터 선택됨을 특징으로하는 초경합금체.
  29. 제27항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 탄화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  30. 제27항에 있어서, 피복제(10)가 티타 질화탄소 층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  31. 제27항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 탄화물층과 티탄 질화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  32. 제31항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 질화탄소층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  33. 제27항에 있어서, 피복제(10)가 산화 알루미늄층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  34. 제33항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 탄화물층 (10)으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  35. 제1항에 있어서, 본체의 외주면에 결합되는 하나이상의 층으로 피복되는 경질의 조밀 내화 피복제(10)를 포함함을 특징으로하는 초경합금제.
  36. . 1탄화물, 결합제 금속, 및 결합제와 탄소의 공용 온도이상의 온도에서 제1탄화물보다 음의 생성 자유 에너지를 가지는 전이금속의 금속, 합금, 수소화합물, 지화물과 질화 탄소로부터 선택된 화합 약품이 대체전으로 균일하게 분포된 압본체를 얻고, 다음에 압본체를 치밀하게 하고, 전어도 부분전으로 1285℃-1540℃ 온도에서의 열처리에 의해 상술한 화학 약품을 제1탄화물과의 고용체로 변형시키고 상기한 열처리 중 외주면 근처에서 결합제 함량을 증가시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 초경합금체의외주면 부근에 농축된 결합제 층(14)을 형성하는 방법.
  37. IVB 족과 VB 족 전이금속의 수소화합물, 지화물과 질화탄소로부터 구성된 금속화합물, 텅스텐 탄화물과 코발트로 구성되는 분말을 분쇄시키고, 혼합시키며, 상기 분말을 압분체로 압축시키고, 결합제의 융점 이상 1285℃-1540℃의 온도에서 상기 압분체를 소결시키는 단계로 구성됨을 특징으로하는 사실상 10미크론 이하의 기공을 가진 초경합금체의 외주면 부근에 코발트 결합제 농축층(14)을 형성하는 방법.
  38. 제36항에 있어서, 외주면의 선택된 구역에서 농축된 결합제층(14)을 제거시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  39. 제36항에 있어서, 외주면 위에 티탄, 지르곤, 하프늄, 니오비움, 탄탈과 바나둠의 탄화물, 질화물, 붕화물과 질화탄소와 알루미늄의 산화물과 산질화물로부터 선택되는 재료로 구성된 한층이상의 점착성 경질 내마모 피복제(10)를 융착시키는 단계로 구성됨을 특징으로하는 방법.
  40. 제37항에 있어서, 상기한 압축된 압분체가 IVB 족과 VB 족 금속탄화물로 구성된 제2탄화물분말과 그들의 고용체를 포함함을 특징으로하는 방법.
  41. 제36항에 있어서, 상기한 압축된 압분체가 IVB 족과 VB 족 금속탄화물로 구성된 제2탄화물분말과 그들의 고용체를 균일하게 분포하며, 이같은 제2탄화물을 확산시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  42. 제37항에 있어서, 소결중에 수소와 질소로 구성된 그룹으로부터 선택된 원소를 부분전으로 휘발시키는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 방법.
  43. 제38항에 있어서, 소결된 압분체에 텅스텐이 소량 함유된 코발트 결합제를 생산하기 위해 분쇄 및 혼합공정중에 충분한 양의 유리 탄소를 첨가시키는 단계로 구성됨을 특징으로하는 방법.
  44. 제1탄화물, 금속 결합제 합금, 본체(18)의 외주면으로부터 아래에 분리된 부분적인 결합제 소모층(16)으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  45. 제44항에 있어서, 제1탄화물이 텅스텐 탄화물로 구성되고, 금속 결합제가 코발트로 구성되며, 본체는 코발트 농축층(14)아래에 부분적인 코발트 소모층(16)을 포함함을 특징으로하는 초경합금체.
  46. 제1탄화물, 금속결합제 합금, 제2탄화물과 제1탄화물의 고용체, 본체의 외주면으로부터 아래에 분리된 제1고용체 농축층(16)으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  47. 제46항에 있어서, 제1탄화물이 텅스텐 탄화물로 구성되고, 금속결합제가 코발트로 구성되고, 고용체중의 제2탄화물은 IVB 족과 VB 족 원소의 탄화물로부터 선택되고, 본체는 외주면과 제1층 사이의 고용체에 최소한 부분전으로 소모된 층(14)으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  48. 텅스텐 탄화물, 코발트, IVB 족과 VB 족 원소의 탄화물로부터 선택된 제2탄화물과 텅스텐 탄화물의 고용체, 본체의 외주면 근처에 존재하는 고용체가 전어도 부분전으로 소모되어 있는 코발트의 제1농축층(14), 제1층의 아래에 존재하며, 고용체는 농축되어있고, 코발트는 부분전으로 소모되어 있는 제2층(16)으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  49. 제44항에 있어서, 본체의 외주면에 결합된 하나 이상의 층(10)으로 되는 경질의 조밀한 내화 피복제를 포함함을 특징으로하는 초경합금체.
  50. 청구범위 제49항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 탄화물 층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  51. 청구범위 제49항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 질화탄소층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  52. 청구범위 제49항에 있어서, 피복제가 티탄 질화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  53. 청구범위 제49항에 있어서, 피복제가 산화알루미늄층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  54. 제7항에 있어서, 결합체가 코발트, 니켈, 철과 이들의 합금으로부터 선택됨을 특징으로하는 초경합금체.
  55. 제3항에 있어서, 본체의 외주면이 측면에 결합되는 경사면(4) 및 경사면(4)과 측면(96)의 접합점에 위치한 접단날(8)로 구성되고, 농축층이 경사면으로부터 안쪽으로 뻗침을 특징으로하는 초경합금체.
  56. 제55항에 있어서, 본체의 외주면에 결합되는 하나이상의 층(10)을 가지는 경질의 조밀 내화 피복제를 추가전으로 가짐을 특징으로하는 초경합금체.
  57. 제56항에 있어서, 층(10)을 구성하는 재료가 탄화물, 질화물, 봉화물과 티탄, 지르콘, 하프늄, 니오비움, 탄탈륨, 바나둠의 질화탄소와 알루미늄의 산화물과 산질화물로부터 선택됨을 특징으로하는 초경합금체.
  58. 제55항에 있어서, 피복제가 티탄 탄화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  59. 제55항에 있어서, 피복제가 티탄 질화탄소층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  60. 제55항에 있어서, 피복제가 티탄 탄화물층과 티탄 질화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  61. 제60항에 있어서, 피복제가 티탄 질화탄소층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  62. 제55항에 있어서, 피복제가 산화 알루미늄층으로 구성됨을 특징으르하는 초경합금체.
  63. 제62항에 있어서, 피복제가 티탄 탄화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  64. 제3항에 있어서, 본체의 외주면에 결합되는 하나이상의 층(10)을 가지는 경질의 조밀 내화피복제됨로 구성을 특징으로하는 초경합금체.
  65. 제37항에 있어서, 외주면의 선택된 구역에서 농축된 결합제층을 제거시키는 단계로 구성됨을 특징으로하는 방법.
  66. 제37항에 있어서, 외주면 위에 티탄, 지르콘, 하프늄, 니오비움, 탄탈과 바나둠의 탄화물, 질화물, 붕화물과 질화 탄소와 알루미늄의 산화물과 산질화물로부터 선택되는 재료로 구성된 한층 이상의 점착성경질 내마모 피복제(10)를 용착시키는 단계로 구성됨을 특징으로하는 방법.
  67. 제65항에 있어서, 초결된 압분체에 텅스텐이 소량 함유되 결합제를 생산하기 위해 분쇄 및 혼합공정중에 충분한 양의 탄소를 첨가시키는 단계로 구성됨을 특징으로하는 방법.
  68. 제46항에 있어서, 본체의 외주면에 결합된 하나 이상의 층을 가지는 경질의 조밀한 내화 피복제(10)로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  69. 제68항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 탄화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  70. 제68항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 질화탄소층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  71. 제68항에 있어서, 피복제(10)가 티탄 질화물층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
  72. 제68항에 있어서, 피복제(10)가 산화알루미늄층으로 구성됨을 특징으로하는 초경합금체.
KR8201316A 1981-03-27 1982-03-26 농축된 결합제를 가지는 초경합금체 및 그의 제조방법 KR870001443B1 (ko)

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