KR960004629B1 - 피복절삭공구용 모재의 표면처리 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

피복절삭공구용 모재의 표면처리 방법

첨부된 도면은 전기화학적 표면처리 장치의 개략도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 전해조 2 : 양극

3 : 음극 4 : 전해액

본 발명은 피복절삭공구용 모재의 표면처리방법에 관한것으로, 보다 상세하게는 절삭공구용 모재인 소결체를 얻기위한 소결과정에서 표면에 형성된 결합상의 막을 표면처리하여 제거함으로서 그후의 코팅시의 코팅 부착력 강화로 내마모성 및 내충격성을 증대시키는데 적당한 코팅전의 표면처리에 관한 것이다.

피복절삭공구를 얻기위한 종래의 제조방법은 그 모재로서 초경합금, 써메트(cermet), 세라믹, 고속도강등의 분말원료를 소결하여 소결체를 얻고 이를 통상적인 초음파 세척공정을 거친후 내마모 및 내충격성을 부여하기 위해 소결체 표면에 탄화물, 질화물, 탄질화물과 같은(예로서 : TiC, Tin, TiCN)피복층을 코팅한다.

이와같은 공정에서 소결체를 얻기위한 소결과정에서는 모재의 일부성분 또는 소결분위기에 포함되어 있는 성분등이 화합물로 형성되어 소결체 표면에 결합상(예 : Co)의 막이 존재하게 되므로 코팅시 코팅층이 부분적으로 불균일하게 되는 현상과 코팅반응중에 금속간 화합물인 에타()상이 코팅층 직하에 형성된다.

따라서 이러한 막을 제거하지 않고(즉, 표면처리하지 않고) 초음파 세척과정만을 거쳐 피복층을 코팅할 경우는 절삭공구로서 불리한 여러가지 현상들이 초래한다.

즉 이들은 코팅층과 모재사이의 경계부위에 원하지 않은 화합물막, 산화막, 각종 이물질막이 형성되므로서, 코팅조직 및 그 두께의 불균일성에 기인하여 코팅부착력의 저하로 내마모성에 문제가 있고, 에타()상의 존재로 내파손성 저하를 초래하는등의 문제가 있어 피복절삭공구의 사용수명이 떨어지게 된다.

이에 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 소결체 표면에 존재하는 화합물상을 제거하는 표면처리를 하여 양호한 피복층을 형성함으로서 피복층의 결합력 증대로 내마모성 및 내충격성을 갖는 피복절삭공구용 모재의 표면처리방법을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

이하 본 발명을 설명한다. 본 발명은 피복 절삭 공구용 모재인 소결체 표면에 피복층을 코팅함에 있어서, 상기한 피복층 코팅전에 소결체 표면에 존재하는 화합물 피막이나 산화피막, 각종 이물질막을 제거하기 위한 표면처리하는 공정으로 이루어진다.

이때 주로 사용되는 소결체의 코팅모재는 초경합금으로서 철쪽금속(Fe, Co, Ni)을 결합상으로 하고, 여기에 주기율표상 IVa, Va, VIa쪽에 속하는 9가지금속(Ti, Zr, Hr, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W)의 탄화물, 질화물, 탄질화물의 1종 또는 수종을 사용한 합금이며, 분산상인 금속탄화물 1종 또는 수종을 사용한 합금이다. 또한 세라믹 절삭공구나, 써메트, 고속도감과 같은 모재의 분말을 소결하여 얻는다. 그리고 이소결체를 아래의 표면처리방법으로 표면처리한 후 그 표면에 공지의 코팅방법인 화학증착법(CVD)이나 물리증착법(PVD)으로 피복층을 형성하여 피복절삭공구를 얻게 된다.

상기한 CVD, PVD외에 여러가지 변형된 화학증착법이나 물리증착법이 사용될 수 있음은 물론이다. 본 발명의 특징인 표면처리로서는 화학처리법, 물리적처리법, 전기화학처리법이 사용된다.

화학적 처리방법으로는 액체의 화학약품(황산, 인산, 염산, 질산, 과산화수소)을 단독 혹은 물, 알콜, 유기용제등과 혼합하여 얻은 용액에 소결체를 담구어 반응시킨다. 물리적 처리방법으로 소결체 표면에 샌드(sand), 글라스비드(Glass bead)등과 같은 단단한 입자를 분사시켜 표면의 막을 제거한다.

전기화학적인 처리방법으로서는 첨부된 도면에 도시한 바와 같이, 전해조(1)내에서 표면처리할 도체의 시험편(코팅모재 : 소결체)을 양극(2)에 연결시키고, 흑연이나 금속판을 음극(3)으로 하여 전해액(4)속에서 0~200V사이의 맥류 또는 직류의 전압을 걸어줌으로써 전기 화학적인 반응을 일어나게 하여 모재의 표면에 존재하는 피막들을 제거하는 방법이다.

이때 전해액은 각종(황산, 인산, 염산, 질산, 코롬산등)의 전리가 일어나는 화학용액을 단독 또는 물, 알콜, 글리세린 등과 액체와 혼합하여 만든다. 여기서 도면부호(5)는 교반기이고, (6)은 온도조절장치이다.

상기한 표면처리방법에서, 화학처리방법은 대량의 제품을 용이하게 처리할 수 있고, 제 성질도 양호하지만 반응정도가 과도하게 공구의 내충격성이 저하되는 경우가 있을수 있다.

물리적처리방법은 공구의 내파손성 측면에서 장점이 있으나 모재의 표면 전체에 결쳐 균일성을 유지하기 어렵고 일부제품의 외형손상이 발생될 우려가 있다. 그러나 이들 방법은 실시예에서 나타낸(표 2)바와 같이 표면처리하지 않는 종래의 통상 세척법에 비해 공구성능이 월등히 우수함을 알수 있다.

특히 전기화학적인 처리방법은 코팅용 모재의 표면상태를 가장균일하게 조절할 수 있으며, 미세조직, 부착력 및 절삭성능 공정의 안정성등을 고려하여 종합적으로 평가할때 이 방법이 가장 우수하였다.

다음은 실시예에 따라 설명한다. 코팅용 모재로 분말야금방법에 의해 제조된 초경합금소결체를 만들어 예비실험을 거쳐 채택한 (표 2)와 같은 4가지 방법으로 코팅전 표면처리를 실시하고 저압화학증착법(LPCVD)으로 코팅처리를 한다음, 피복층의 미세조직, 두께, 결합력을 비교하였다. 또한 절삭공구로서의 성능을 평가하기 위하여 (표 1)과 같은 절삭조건으로 공구의 내마모성 시험과 내파손성(인성)시험을 실시하여 비교하였다.

상기 실험의 미세조직 분석결과에 의하면 종래와 같은 통상적인 초음파 세척만을 실시했을 경우에는 초경합금 모재의 표면부재에 소결과정에서 형성된 결합상(Co)의 막이 존재하므로써 코팅층이 부분적으로 불균일하게 되는 현상과 코팅반응 중에 금속간 화합물인 에타()상이 코팅층 직하에 형성되는 경우가 관찰되었다. 따라서 코팅부착력의 저하는 코팅조직의 불균일성에 기인한 것으로, 그리고 내파손성 저하는 에타상의 존재에 기인한 것으로 판단되었다.

즉, (표 2)에 나타낸 바와 같이 내마모성 및 내충격성이 종래에는 각각 0.32mm 와 5000회수인데 반해 화학적 처리 및 물리적 처리한 경우 0.22~0.28mm와 8000~ 12000회수로서 우수하였다.

특히 전기화학적 처리방법은 종합적으로 내마모성과 내충격성이 가장 우수하였다.

Claims (4)

1. 절삭공구용 모재로 사용되는 소결체 표면에 피복층을 코팅함에 있어서, 상기한 피복층코팅(coating)전에 소결체 표면에 존재하는 화합물막, 산화피막, 각종이 물질막 제거를 위한 표면처리를 함을 특징으로 하는 피복절삭공구용 모재의 표면처리방법.
2. 제1항에 있어서 소결체를 양극으로 하고 흑연이나 금속판을 음극으로 하여, 황산, 인산, 질산, 크롬산과 같은 산용액중에서 선택한 1종 또는 상기한 1종의 산용액에 물, 알콜, 글리세린중에서 선택한 액체를 혼합한 전해액속에서 맥류 또는 직류의 전압을 걸어 전기화학적인 반응을 일으켜 표면처리함을 특징으로 하는 피복절삭공구용 모재의 표면처리방법.
3. 제1항에 있어서, 소결체를 황산, 질산, 인산, 염산, 과산화수소와 같은 산용액중에서 선택한 1종 또는 상기한 1종의 산용액에 물, 알콜, 유기용제 중에서 선택한 액체를 혼합한 용액에 담구어 표면처리함을 특징으로 하는 피복절삭공구용모재의 표면처리 방법.
4. 제1항에 있어서, 소결체 표면에 샌드(sand) 또는 글라스비드(Glass bead)와 같은 단단한 입자를 분사시켜 표면처리함을 특징으로 하는 피복절삭공구용 모재의 표면처리방법.