KR970027339A - 초경질 복합부재 및 이의 제조방법 - Google Patents

초경질 복합부재 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

초경합금이나 서멧트 등의 매트릭스 속에 다이아몬드 입자를 분산시켜 보유하는 소결체를 통전가압소결하여 수득한다. 소결은 액성 발생온도에서 단시간에 수행되고 다이아몬드 입자는 입자 상호간의 직접 결합이 없다. 이로써, 초고압 용기를 사용하지 않고 경도와 내마모성이 뛰어난 고강도 복합부재를 수득할 수 있다.

Description

초경질 복합부재 및 이의 제조방법
본 내용은 요부공개 건이므로 전문내용을 수록하지 않았음
제3도는 초경질 복합부재의 원료 분말과 강철제 기체(基體)를 일체로 소결 접합하는 장치의 개략도이다.
제4도는 제3도와는 별도 구성된 장치의 개략도이다.

Claims (37)

  1. WC, TiC, TiN 및 Ti(C, N)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 1종 이상 포함하는 재료로 이루어진 경질상, 철족 금속을 주성분으로 하는 결합상 및 경질상과 결합상을 갖춘 조직 속에 분산된 복수의 다이아몬드 입자를 구비하고, 경질상, 결합상 및 다이아몬드 입자가 통전가압소결에 의해 형성된 구성을 갖추고 있는 초경질 복합부재.
  2. 제1항에 있어서, 경질상이 WC이고 결합상 금속이 Co인 초경질 복합재료.
  3. 제1항에 있어서, 다이아몬드가 열역학적으로 준안정하고, 또한 액상이 존재하는 조건하에서 통전가압소결을 수행함으로써 수득되는 초경질 복합부재.
  4. 제3항에 있어서, 결합상이 Co를 포함하고, Co의 주된 결정계가 fcc인 초경질 복합부재.
  5. 제3항에 있어서, 치밀도가 ISO 규격으로 A00 내지 A08 및 B00 내지 B08까지의 범위를 만족시키는 초경질 복합부재.
  6. 제3항에 있어서, 액상이 출현하는 온도가 1300℃보다도 고온인 초경질 복합부재.
  7. 제3항에 있어서, Ir, Os, Pt, Re, Rh, Cr, Mo 및 W로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속으로 이루어진 외층 피복이 다이아몬드 입자에 구비되어 있는 초경질 복합부재.
  8. 제7항에 있어서, 외층 피복과 다이아몬드 입자 사이에 Co 및 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 1종 이상으로 이루어진 내층 피복이 구비되어 있는 초경질 복합부재.
  9. 제7항에 있어서, 외층 피복 속에 W, Ti, Co 및 Ni로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 원소의 확산이 생긴 구성을 갖고 있는 초경질 복합부재.
  10. 제2항에 있어서, 결정 입자 직경이 3㎛보다 큰 WC를 임의의 단면 조직에서 전체 WC 중 면적률로 50% 이상 함유하는 초경질 복합부재.
  11. 제2항에 있어서, 결정 입자 직경이 1㎛보다 작은 WC를 임의의 단면 조직에서 전체 WC 중 면적률로 10 내지 35% 함유하는 초경질 복합부재.
  12. 제2항에 있어서, WC의 평균 입자 직경이 1㎛보다 작은 초경질 복합부재.
  13. 제2항에 있어서, WC의 평균 입자 직경이 3㎛보다 작고, 또한 다이아몬드 입자이 평균 입자 직경이 10㎛ 보다도 작은 초경질 복합부재.
  14. 제2항에 있어서, 내부에 존재하는 WC 결정의 (001) 면이 특히 발달한 단면을 갖는 초경질 복합부재.
  15. 제14항에 있어서, 통전가압소결의 가압축에 수직인 단면에서의 X선 회절법에 의한 WC 결정의 (001)면의 피크 강도를 V(001)로 하고 (101)면의 피크 강도를 V(101)로 하였을 때, V(001)/V(101)이 0.5보다 크고, 가압축에 수평인 단면에서의 X선 회절법에 의한 WC 결정의 (001)면의 피크 강도를 H(001)로 하고 (101)면의 피크 강도를 H(101)로 하였을 때, H(001)/H(101)이 0.45보다 작은 초경질 복합부재.
  16. 제1항에 있어서, 내부에 유리 탄소가 존재하고 있는 초경질 복합부재.
  17. 제1항에 있어서, 경질상과 다이아몬드 입자의 경계면의 최소한 일부에 IVa, Va 또는 VIa족 원소의 탄화물 및 SiC로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상이 석출되어 있는 초경질 복합부재.
  18. 제1항에 있어서, 다이아몬드 입자의 평균 입자 직경이 10 내지 1000㎛인 초경질 복합부재.
  19. 제1항에 있어서, 다이아몬드 입자의 함유량이 5 내지 50체적%인 초경질 복합부재.
  20. 제1항에 있어서, 결합상의 함유량이 10 내지 50체적%인 초경질 복합부재.
  21. 제1항에 있어서, 한 면이 다이아몬드 입자가 많아지고 다른 면이 적어지도록 두께 방향으로 다이아몬드 입자의 함유량이 변화되어 이루어지는 초경질 복합부재.
  22. 제1항에 있어서, WC 기본 초경질 합금, TiC(N) 기본 서멧트 및 금속 재료 중의 적어도 하나를 포함하는 기체(基體)위에 접합되어 이루어지는 초경질 복합부재.
  23. 제1항에 있어서, 다이아몬드 입자의 적어도 일부가 입방정 질화붕소 및 우르쯔광(wurtzite)형 질화붕소 중의 적어도 하나로 치환되는 초경질 복합부재.
  24. WC, TiC, TiN 및 Ti(C, N)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것을 1종 이상 포함하는 재료로 이루어진 경질상, 철족 금속을 주성분으로 하는 결합상 및 경질상과 결합상을 갖춘 조직 속에 분산된 복수의 다이아몬드 입자를 구비하고, 복수의 다이아몬드 입자가 최소한 스켈톤을 형성하지 않는 구성 및 다이아몬드 입자끼리 직접 결합한 부분이 존재하지 않는 구성 중의 적어도 하나를 갖추고 있는 초경질 복합부재.
  25. 제2항에 있어서, 시일드 굴진기용 컷터 비트로서 사용되는 초경질 복합부재.
  26. WC를 주성분으로 하는 경질상, Co를 주성분으로 하는 결합상 및 경질상과 결합상을 갖춘 조직 속에분산된 복수의 다이아몬드 입자를 구비하고, Co의 주된 결정계가 fcc이고 다이아몬드 입자를 5체적% 이상 50체적% 이하 함유하고 다이아몬드 입자가 직접 결합한 부분이 존재하지 않으며, 치밀도가 ISO 규격으로 A00 내지 A08 및 B00 내지 B08까지의 범위를 만족시키는 초경질 복합부재.
  27. 다이아몬드 분말, 경질상 분말 및 결합상 분말을 포함하는 원료 분말을 혼합하여 혼합 원료를 수득하는 공정과 소정의 압력을 가한 상태에서 혼합 원료에 직접 통전하여 혼합 원료를 소정의 온도까지 가열하여 소결하는 공정을 구비한, 초경질 복합부재의 제조방법.
  28. 제27항에 있어서, 소정의 온도가 1100℃ 이상 1350℃ 이하이고 소정의 압력이 5MPa 이상 200MPa 이하인 초경질 복합부재의 제조방법.
  29. 제27항에 있어서, 혼합 원료를 수득하는 공정이 다이아몬드 분말 및 경질상 분말 중의 어느 하나를 Co 및 Ni 중의 어느 하나로 피복하는 공정을 갖춘 초경질 복합부재의 제조방법.
  30. 제27항에 있어서, 혼합 원료를 수득하는 공정이 다이아몬드 분말을 Ir, Os, Pt, Re, Rh, Cr, Mo 및 W로 이루어진 그룹으로부터 선택된 금속 1종 이상으로 피복하는 공정을 갖춘 초경질 복합부재의 제조방법.
  31. 제27항에 있어서, 원료 분말이 IVa, Va 또는 VIa족 원소 및 Si로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 금속을 추가로 포함하는 초경질 복합부재의 제조방법.
  32. 제27항에 있어서, 원료 분말을 혼합하는 공정에서 기계적 합금화법을 이용하는 초경질 복합부재의 제조방법.
  33. 제27항에 있어서, 소결 시간이 10분 이내인 초경질 복합부재의 제조방법.
  34. 제27항에 있어서, 소결이 액상을 출현시켜 수행되는 초경질 복합부재의 제조방법.
  35. 제27항에 있어서, 혼합 원료를 수득하는 공정이 다이아몬드 분말의 혼합 비율이 상이한 복수 종류의 혼합 원료를 수득하는 공정을 구비하고, 소결하는 공정에 있어서 복수 종류의 혼합 원료가 다이아몬드 분말의 혼합량 순서로 배치되어 소결됨으로써, 다이아몬드 입자의 함유량이 두께 방향으로 변화되는 초경질 복합부재의 제조방법.
  36. 제27항에 있어서, 소결하는 공정이 혼합 원료를 기체(1)위에 배치된 상태에서 혼합 원료와 기체와의 혼합체를 통전에 의해 가열하여 혼합 원료를 소결하여 소결체를 수득하는 동시에 소결체를 기체 위에 소결 접합하는 공정을 구비하는 초경질 복합부재의 제조방법.
  37. 제27항에 있어서, 혼합 원료를 수득하는 공정이 다이아몬드 분말의 혼합 비율이 상이한 복수 종류의 혼합 원료를 수득하는 공정을 구비하고, 소결하는 공정에 있어서 복수 종류의 혼합 원료가 다이아몬드 분말의 혼합량 순서로 기체(1)위에 배치되어 소결됨으로써, 다이아몬드 입자의 함유량이 두께 방향으로 변화되는 초경질 복합부재의 제조방법.
    ※ 참고사항 : 최초출원 내용에 의하여 공개하는 것임.
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