WO2019231058A1 - 다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼 - Google Patents

다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼 Download PDF

Info

Publication number
WO2019231058A1
WO2019231058A1 PCT/KR2018/012030 KR2018012030W WO2019231058A1 WO 2019231058 A1 WO2019231058 A1 WO 2019231058A1 KR 2018012030 W KR2018012030 W KR 2018012030W WO 2019231058 A1 WO2019231058 A1 WO 2019231058A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
iron
knife
ingot
multilayer material
molded body
Prior art date
Application number
PCT/KR2018/012030
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
조남철
한정욱
조성모
Original Assignee
공주대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 공주대학교 산학협력단 filed Critical 공주대학교 산학협력단
Publication of WO2019231058A1 publication Critical patent/WO2019231058A1/ko
Priority to US17/107,120 priority Critical patent/US20210094132A1/en

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J1/00—Preparing metal stock or similar ancillary operations prior, during or post forging, e.g. heating or cooling
    • B21J1/02—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough
    • B21J1/025—Preliminary treatment of metal stock without particular shaping, e.g. salvaging segregated zones, forging or pressing in the rough affecting grain orientation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21J—FORGING; HAMMERING; PRESSING METAL; RIVETING; FORGE FURNACES
    • B21J5/00—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor
    • B21J5/06—Methods for forging, hammering, or pressing; Special equipment or accessories therefor for performing particular operations
    • B21J5/12—Forming profiles on internal or external surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K11/00—Making cutlery wares; Making garden tools or the like
    • B21K11/02—Making cutlery wares; Making garden tools or the like knives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/28—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools
    • B23P15/40—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass cutting tools shearing tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B3/00—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools
    • B24B3/36—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of cutting blades
    • B24B3/54—Sharpening cutting edges, e.g. of tools; Accessories therefor, e.g. for holding the tools of cutting blades of hand or table knives
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B26—HAND CUTTING TOOLS; CUTTING; SEVERING
    • B26B—HAND-HELD CUTTING TOOLS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B26B3/00—Hand knives with fixed blades
    • B26B3/02—Table-knives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/18—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for knives, scythes, scissors, or like hand cutting tools
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/02—Local etching
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23F—NON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F1/00—Etching metallic material by chemical means
    • C23F1/10—Etching compositions
    • C23F1/14—Aqueous compositions
    • C23F1/16—Acidic compositions
    • C23F1/28—Acidic compositions for etching iron group metals
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/56—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering characterised by the quenching agents
    • C21D1/58—Oils

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a knife that can be used as a kitchen knife and the knife prepared thereby, more specifically, a method for manufacturing a knife using a multi-layered material, such as a material obtained by repeatedly performing the refining and welding process on the iron ingot and It relates to a knife produced thereby.
  • the kitchen knife is an essential tool used to cut or trim foods such as meat, fish, vegetables, and fruits in the kitchen.It is made in various forms depending on the type of food ingredients to be cut and the cutting method.
  • the blade part which is fixed to one side and the knife part which is located is included as an essential component.
  • the knife blade of the kitchen knife as described above is generally manufactured using stainless steel.
  • the knife blade of the conventional kitchen knife made of ordinary stainless steel has a low hardness and the blade easily wears even in a relatively short use time. There is a hassle to change frequently.
  • the present invention has been made to solve the problems of the prior art as described above, using a multilayer material such as a multilayer structure material obtained by repeating the refining and single-bonding process in the iron ingot not only has a significantly improved hardness compared to the prior art, but also beautiful It is intended to provide a method for manufacturing a knife having an appearance.
  • a multilayer material such as a multilayer structure material obtained by repeating the refining and single-bonding process in the iron ingot not only has a significantly improved hardness compared to the prior art, but also beautiful It is intended to provide a method for manufacturing a knife having an appearance.
  • the present invention comprises the steps of (a) preparing a multilayer material for knife production; (b) heating and forging the multilayer material for preparing a knife to produce a knife-shaped molded body including a blade part and a knife part; (c) grinding the blade to form a blade; (d) applying mud including kaolin and clay on the entire surface of the knife-shaped molded body and removing the mud applied to the blade; (e) heating and cooling the mud-coated knife-shaped molded body and then quenching the oil; (f) etching the quenched knife shaped surface to form a pattern on the surface; And (g) provides a method for producing a knife using a multilayer material comprising the step of grinding the surface-etched knife-shaped molded body to a final shape of the knife.
  • step (a) provides a method of manufacturing a knife using a multi-layer material, characterized in that it comprises the following steps:
  • step (a-2) manufacturing iron iron ingot by forging the iron iron ingot heated in step (a-1);
  • step (a-4) heating the iron ingot coated in step (a-3), and then laminating the iron ingot along the length direction, and then welding the iron ingot to produce a single iron ingot;
  • the iron iron in the step (a-1) is 85 to 95% by weight of iron oxide (FeO), 3 to 7% by weight of silica (SiO 2 ), 2 to 4% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO) 0.1 to 0.5% by weight, manganese oxide (MnO) 0.1 to 0.5% by weight, titanium dioxide (TiO 2 ) 0.4 to 0.7 wt% and vanadium oxide (V 2 O 5 ) It provides a method for producing a knife using a multilayer material, characterized in that it comprises 0.2 to 0.5% by weight.
  • steps (a-4) and (a-5) provides a method for producing a knife using a multi-layered material, characterized in that performed in a danya furnace maintained at 1250 °C.
  • a knife manufacturing method using a multilayer material characterized in that the step (a-5) is carried out 11 times.
  • the mud in step (d) provides a method of manufacturing a knife using a multi-layer material, characterized in that containing kaolin and clay in a weight ratio of 1: 1.
  • step (f) provides a method for producing a knife using a multilayer material, characterized in that the quenched knife-shaped molded body is immersed in an aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ).
  • the present invention provides a kitchen knife prepared by the method of manufacturing a knife using the multilayer material in another aspect of the invention.
  • a knife is manufactured through a process such as forging, polishing, quenching, etching, etc. using a multilayer material such as a multilayer structure material obtained by repeatedly performing a process of refining and contacting iron iron ingots produced using iron iron as a raw material.
  • a knife having a significantly improved hardness as compared to a knife having a blade made of stainless steel can be manufactured for a long time and have excellent durability.
  • the knife manufactured using a multilayer material obtained from iron sand according to the present invention has a beautiful wavy pattern, also known as a Damascus knife, and also has a surface etching process is added to bring a beautiful surface to bring aesthetic to the user.
  • 1a to 1g is a photograph showing each step of the kitchen knife manufacturing process using a steel scrap in accordance with an embodiment of the present application.
  • FIG. 2 is a schematic view (right side view) of a side view (left side view) of the kitchen knife manufactured using the iron ingot manufactured in the embodiment of the present invention, and a surface pattern formed on the side surface of the blade portion.
  • Figure 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the microstructure of the blade portion of the kitchen knife prepared using the iron ingot prepared in the present example.
  • Embodiments according to the concepts of the present invention may be variously modified and have various forms, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the present specification or application. However, this is not intended to limit the embodiments in accordance with the concept of the present invention to a particular disclosed form, it should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
  • the present invention comprises the steps of (a) preparing a multilayer material for knife production; (b) heating and forging the multilayer material for preparing a knife to produce a knife-shaped molded body including a blade part and a knife part; (c) grinding the blade to form a blade; (d) applying mud including kaolin and clay on the entire surface of the knife-shaped molded body and removing the mud applied to the blade; (e) heating and cooling the mud-coated knife-shaped molded body and then quenching the oil; (f) etching the quenched knife shaped surface to form a pattern on the surface; And (g) provides a method for producing a knife using a multilayer material comprising the step of grinding the surface-etched knife-shaped molded body to a final shape of the knife.
  • the step (a) is the (a-1) step of heating the iron iron wrought iron obtained by smelting iron sand in a danya furnace; (a-2) manufacturing iron iron ingot by forging the iron iron ingot heated in step (a-1); (a-3) coating the outer surface of the iron ingot prepared in step (a-2) with charcoal and loess; (a-4) heating the iron ingot coated in step (a-3), and then laminating the iron ingot along the length direction, and then welding the iron ingot to produce a single iron ingot; And (a-5) coating the outer surface of the single-bonded iron ingot with charcoal and loess, heating the coated single-bonded iron ingot, and then superimposing the single-bonded iron ingot along the longitudinal direction to perform the step of at least two times. Characterized in that it comprises a step.
  • the step (a-1) is a step of heating the iron-ferrous wrought iron obtained by smelting iron-iron in a danya furnace.
  • the iron sand wrought iron injects air into the smelting furnace supplied with charcoal through the tuyeres of the smelting furnace to light the charcoal and heat the smelting furnace to about 1300 ° C. to 1800 ° C., about 1: 2 to 1: 3 degree.
  • Iron and charcoal are alternately added to the smelting furnace at a weight ratio of to reduce the ferrous iron while discharging slag.
  • the iron iron wrought iron is manufactured by primary smelting iron iron in a smelting furnace, and is porous, has a very uneven microstructure, and has a large amount of impurities, so that material properties are not suitable for manufacturing various tools using the iron iron wrought iron directly. not.
  • the ferrous iron can be heated in a danya furnace to form a semi-molten state, and in the step to be described later, the ferrous iron can be refined and welded to improve the characteristics of iron iron.
  • the iron iron wrought iron When the iron iron wrought iron is heated to a high temperature in the danya furnace as described above, impurities can be dissolved in the iron iron and eluted to the outside of the iron iron wrought iron, and the iron iron wrought iron is preferably in the 1250 ° C. It can be configured to heat.
  • Charcoal may be used to heat Danya furnace as described above, and charcoal may be preferably made of white charcoal made of pine charcoal with high thermal power and low impurity, and may be appropriately sized to maintain sufficient high temperature in the interior of Danya furnace. A slice of charcoal can be used to heat the danya furnace.
  • the iron iron wrought iron is preferably, 85 to 95% by weight of iron oxide (FeO), 3 to 7% by weight of silica (SiO 2 ), 2 to 4% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), calcium oxide (CaO) 0.1 to 0.5% by weight, manganese oxide (MnO) 0.1 to 0.5% by weight, titanium dioxide (TiO 2 ) 0.4 to 0.7 wt% and vanadium oxide (V 2 O 5 ) It may be formed by using iron iron containing 0.2 to 0.5% by weight, and the iron iron wrought iron produced by primary smelting of iron iron has a significant amount of coarse non-metallic inclusions such as glassy slag, and the ratio of impurities and voids It is 25% or more, and not only has a constant carbon content, but also shows a structure in which the Wiedmanstatten, which is a coarse grain, is intricately interlocked. Accordingly, the primary iron smelting iron smelted as described above can not be
  • the step (a-2) is a step of forging the iron iron wrought iron heated in the step (a-1), forging the iron iron ingot heated as described above to a lengthwise direction to form a iron iron ingot. Can be.
  • the step (a-3) is a step of coating the outer surface of the forged iron ingot in the step (a-2) with charcoal and ocher.
  • the charcoal and loess are coated on the outer surface of the bonded steel ingots as described above to prevent decarburization occurring in the steel ingots during the refining and welding process, so as to prevent softening by the decarburization generated in the steel ingots.
  • the charcoal may be a powder of pine charcoal pulverized, the sulfur water may be used by mixing a certain ratio of ocher, clay and water, it is not limited to the ratio.
  • the step (a-4) is a step of heating the iron ingot coated in the step (a-3), laminating the iron ingot along the length direction, and then welding the iron ingot, and the strength of the iron ingot having many impurities and voids.
  • the single hot iron ingot can be manufactured by removing impurities contained in the iron ingot through a single step of overlapping and forging the heated iron ingot in the longitudinal direction.
  • this step by a mechanical method of tapping or pressing the iron iron ingot coated with charcoal and loess as a hammer, or the like, it is possible to form a single iron iron ingot through a single step of stretching the iron ingot in the longitudinal direction.
  • Continuous pressurization of the iron ingot by the mechanical method as described above has the effect that impurities are eluted to the outside of the ingot by pressure, the non-metallic inclusions are stretched along the single contact, and the grains are refined, thereby increasing the strength and toughness.
  • impurities and voids can be removed to form single-bonded iron ingots with dramatically improved material properties.
  • one part of the iron ingots can be cut and stacked in half, and the two parts can be cut and stacked in three stages, and several parts are cut and stacked in multiple stages. It is also possible, but it is more preferable to superimpose the iron ingot in half.
  • a cutting tool such as an axe, but is not limited thereto.
  • the step (a-5) after coating the outer surface of the intricate iron ingot coated with charcoal and ocher, heating the coated iron ingot, and then overlapping the iron ingot in half along the longitudinal direction, and the step Step (a-5) can be performed several times. As the number of times of the above step is increased, the grain size of the iron ingot becomes finer, and the content of impurities and voids can be lowered. In the present invention, the step (a-5) is performed several times using the prepared single iron ingot. By constructing can be treated in a single weld to further improve the material properties of the single-bonded iron ingot, it can be configured to perform a single weld at least 12 times by repeating the step (a-5) at least 11 times.
  • the step (d) is characterized in that the mud comprises kaolin and clay in a weight ratio of 1: 1.
  • the quenched knife-shaped molded body in the step (f) is immersed in an aqueous solution of iron chloride (FeCl 3 ) to be etched.
  • a multi-layered material such as a multi-layered material obtained by repeatedly performing the process of refining and contacting the iron ingot produced by using iron iron as a raw material several times through a process such as forging, polishing, quenching, etching
  • a process such as forging, polishing, quenching, etching
  • the knife manufactured using a multilayer material obtained from iron sand according to the present invention has a beautiful wavy pattern, also known as a Damascus knife, and also has a surface etching process is added to bring a beautiful surface to bring aesthetic to the user.
  • the materials prepared for refining and cutting were 1.16kg and 1kg of charcoal, charcoal and rice straw, respectively, and 1.16kg and 10.52kg of ocher and water, respectively. After preparing the danyaro to bundle the process of heating the wrought iron and forging on the anvil one time, it was repeated to produce a multi-layered material.
  • the fabrication of the multilayer material through the refining ingot process of the iron was performed in the following order.
  • the furnace was heated to 1250 ° C. with the first char (20 kg). After that, the first refining iron was charged and primary refining was performed. After removing the combustible wrought iron, forging was performed using a hammer, and again forged using a mechanical hammer. Thereafter, the forged wrought iron was carburized by loess, and the wrought iron was put in a place where charcoal and rice straw were combined to prevent decarburization, and the charcoal was further charged. The above process is named as the first round. Thereafter, this step was carried out a total of 12 times, the shape was made into a rectangle. From the 2nd time, except the 1st time, the process of making a groove in the center of the heated wrought iron and attaching irons on both sides of the groove was added. Through the above steps, a multi-layered material was produced in the final step.
  • the ratio of impurities and voids in the material was calculated using the equation shown below. According to the result, the ratio of impurities and voids in single unimetallic ingot was 26.09% but 12 times In the case of ingots, the ratio of impurities and voids was found to decrease by 1.8%.
  • the produced steel ingot was reheated and knocked with a hammer to form a rough knife.
  • the blade was then polished using a grinding machine (FIG. 1B).
  • mud mixed with kaolin and white clay in a 1: 1 ratio was applied to the entire knife, and the mud on the blade portion was removed in a wavy pattern. This is to adjust the heating rate during the heat treatment (Fig. 1c).
  • the knife was put in a danya furnace and heated (FIG. 1D). After completion of the heat treatment, the strength of the knife was increased through quenching into soybean oil (FIG. 1E).
  • micropolishing was performed (FIG. 1g), and finally, a kitchen knife (hereinafter, referred to as a steel ingot knife) was obtained (FIG. 1H).
  • Iron iron ingot knife prepared as described above has a wavy pattern on the blade surface (see Fig. 2).
  • FIG. 3 is a scanning electron microscope (SEM) photograph showing the microstructure of the blade portion of the kitchen knife manufactured using the iron ingot manufactured in the present example.
  • SEM scanning electron microscope
  • Table 2 shows the results of XRF measurement of four times of iron ingot used for iron ingot kitchen knife in the present example, and it can be seen that the Fe content is more than 97.98wt%, and a small amount of component such as Al It can be seen that it is detected. Through this, it can be seen that the kitchen knife manufactured using the iron ingot manufactured in the present embodiment is a pure iron product having a high Fe content.
  • Table 3 below shows a high hardness value of 278.60 as a result of Vickers hardness measurement at three different points of the blade portion of the kitchen knife manufactured using the iron ingot manufactured in the present example.
  • Carbon dish and sulfur content measurement results for the kitchen blade portion prepared in this example are as shown in Table 4 below, the carbon was measured to contain an average of 0.49wt%.
  • Table 5 is a result of the wear measurement using the Rubbing Test (left and right reciprocating wear test, KS D8314), according to the results of the blade wear measurement of the iron ingot kitchen knife manufactured in the present Example showed that the mass reduction rate was reduced to 0.307% on average.
  • the knife is cut through a process such as forging, polishing, quenching, and etching.
  • a process such as forging, polishing, quenching, and etching.
  • the knife manufactured using a multilayer material obtained from iron sand according to the present invention has a beautiful wavy pattern, also known as a Damascus knife, and also has a surface etching process is added to bring a beautiful surface to bring aesthetic to the user.
  • Knife manufacturing method using a multi-layered material according to the present invention has a significantly improved hardness compared to a knife having a knife made of a conventional stainless steel, long lasting cutting ability and excellent durability, beautiful wavy pattern and surface etching process of the multi-layered material It is possible to produce a kitchen knife and the like having a beautiful surface formed by the film.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Knives (AREA)

Abstract

본 발명은 (a) 칼 제조용 다층소재를 제조하는 단계; (b) 상기 칼 제조용 다층소재를 가열한 후 단조하여 칼날부 및 칼자루부를 포함하는 칼 형상의 성형체를 제조하는 단계; (c) 상기 칼날부를 연마해 칼날을 형성하는 단계; (d) 상기 칼 형상의 성형체 전면(全面)에 고령토 및 백토를 포함한 진흙을 도포하고 칼날에 도포된 진흙을 제거하는 단계; (e) 상기 진흙이 도포된 칼 형상의 성형체를 가열한 후 유냉해서 담금질하는 단계; (f) 상기 담금질한 칼 형상의 성형체 표면을 에칭하여 표면에 무늬를 형성시키는 단계; 및 (g) 상기 표면 에칭된 칼 형상의 성형체를 연마하여 최종 형상의 칼로 가공하는 단계를 포함하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법에 대한 것이다.

Description

다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼
본 발명은 주방용 식칼 등으로 사용 가능한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 칼에 대한 것으로서, 보다 상세하게는 사철강괴에 정련 및 단접 공정을 반복 수행해 얻어진 소재 등 다층소재를 이용해 칼을 제조하는 방법 및 이에 의해 제조된 칼에 관한 것이다.
주방용 칼은 주방에서 고기, 생선, 채소, 과일 등의 음식 재료를 자르거나 다듬는데 사용되는 필수도구로서, 절단하고자 하는 음식 재료의 종류, 절단방법 등에 따라 여러 형태로 제작되지만, 사용자가 파지할 수 있는 칼자루와 칼자루에 일측이 고정되는 칼날부는 필수 구성부로 포함한다.
상기와 같은 주방용 칼의 칼날은 일반적으로 스테인리스강(stainless steel)을 이용해 제조되는데, 이와 같이 일반 스테인리스강으로 제조된 기존 주방용 칼의 칼날은 낮은 경도를 가져 비교적 짧은 사용 시간에도 칼날이 쉽게 마모되어 칼날을 자주 갈아 사용하여야 하는 번거로움이 존재한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 사철강괴에 정련 및 단접 공정을 반복 수행해 얻어진 다층구조 소재 등과 같은 다층소재를 이용해 종래기술 대비 현저히 향상된 경도를 가질 뿐만 아니라 수려한 외관까지 구비한 칼을 제조할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 (a) 칼 제조용 다층소재를 제조하는 단계; (b) 상기 칼 제조용 다층소재를 가열한 후 단조하여 칼날부 및 칼자루부를 포함하는 칼 형상의 성형체를 제조하는 단계; (c) 상기 칼날부를 연마해 칼날을 형성하는 단계; (d) 상기 칼 형상의 성형체 전면(全面)에 고령토 및 백토를 포함한 진흙을 도포하고 칼날에 도포된 진흙을 제거하는 단계; (e) 상기 진흙이 도포된 칼 형상의 성형체를 가열한 후 유냉해서 담금질하는 단계; (f) 상기 담금질한 칼 형상의 성형체 표면을 에칭하여 표면에 무늬를 형성시키는 단계; 및 (g) 상기 표면 에칭된 칼 형상의 성형체를 연마하여 최종 형상의 칼로 가공하는 단계를 포함하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (a)는 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다:
(a-1) 사철을 제련하여 얻어진 사철 괴련철을 단야로에서 가열하는 단계;
(a-2) 상기 단계 (a-1)에서 가열한 사철 괴련철을 단조하여 사철강괴를 제조하는 단계;
(a-3) 상기 단계 (a-2)에서 제조한 사철강괴의 외면을 숯과 황토로 코팅하는 단계;
(a-4) 상기 단계 (a-3)에서 코팅한 사철강괴를 가열한 후, 상기 사철강괴를 길이방향을 따라 포갠 후, 단접하여 단접 사철강괴를 제조하는 단계; 및
(a-5) 상기 단접 사철강괴의 외면을 상기 숯과 황토로 코팅하고, 코팅한 단접 사철강괴를 가열한 후, 상기 단접 사철강괴를 길이방향을 따라 포개어 단접하는 공정을 2회 이상 실시하는 단계.
또한, 상기 단계 (a-1)에서 상기 사철은 산화철(FeO) 85 내지 95 중량%, 실리카(SiO2) 3 내지 7 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 2 내지 4 중량%, 산화칼슘(CaO) 0.1 내지 0.5 중량%, 산화망간(MnO) 0.1 내지 0.5 중량%, 이산화티탄(TiO2) 0.4 내지 0.7 중량% 및 산화바나듐(V2O5) 0.2 내지 0.5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (a-4) 및 (a-5)는 1250 ℃로 유지되는 단야로에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (a-5)를 11회 실시하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (d)에서 상기 진흙은 고령토 및 백토를 1 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다.
또한, 상기 단계 (f)에서 상기 담금질한 칼 형상의 성형체를 염화철(FeCl3) 수용액에 침지시켜 에칭하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다.
그리고, 본 발명은 발명의 다른 측면에서 상기 다층소재를 이용한 칼의 제조방법으로 제조된 주방용 칼을 제공한다.
본 발명에 의하면, 사철을 원료로 하여 생산한 사철강괴를 정련 및 단접하는 공정을 수회 반복수행하여 얻어지는 다층구조의 소재 등 다층소재를 이용해 단조, 연마, 담금질, 에칭 등의 공정을 통해 칼을 제조함으로써, 종래 스테인레스강으로 이루어지는 칼날을 가지는 칼에 비해 현저히 향상된 경도를 가져 절삭성이 장기간 지속되고 뛰어난 내구성을 가지는 칼을 제조할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따라 사철로부터 얻어진 다층소재를 이용해 제조된 칼은 일명 다마스커스(Damascus) 칼로도 불리는 수려한 물결무늬를 가지며, 또한 표면 에칭 공정이 부가되어 미려한 표면을 가져 사용자에게 심미감을 불러 일으킨다.
도 1a 내지 도 1g는 본원 실시예에 따른 사철강괴를 이용한 주방용 칼 제작 과정의 각 단계를 보여주는 사진이다.
도 2는 본원 실시예에서 제조된 사철강괴를 이용해 제조된 주방용 칼의 측면도(좌측 도면) 및 칼날부 측면에 형성된 표면무늬가 묘사된 상기 주방용 칼의 모식도(우측 도면)이다.
도 3은 본원 실시예에서 제조된 사철강괴를 이용해 제조된 주방용 칼의 칼날부의 미세조직을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
상기한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위해서, 본 발명은 (a) 칼 제조용 다층소재를 제조하는 단계; (b) 상기 칼 제조용 다층소재를 가열한 후 단조하여 칼날부 및 칼자루부를 포함하는 칼 형상의 성형체를 제조하는 단계; (c) 상기 칼날부를 연마해 칼날을 형성하는 단계; (d) 상기 칼 형상의 성형체 전면(全面)에 고령토 및 백토를 포함한 진흙을 도포하고 칼날에 도포된 진흙을 제거하는 단계; (e) 상기 진흙이 도포된 칼 형상의 성형체를 가열한 후 유냉해서 담금질하는 단계; (f) 상기 담금질한 칼 형상의 성형체 표면을 에칭하여 표면에 무늬를 형성시키는 단계; 및 (g) 상기 표면 에칭된 칼 형상의 성형체를 연마하여 최종 형상의 칼로 가공하는 단계를 포함하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법을 제공한다.
이때, 상기 단계 (a)는 (a-1) 사철을 제련하여 얻어진 사철 괴련철을 단야로에서 가열하는 단계; (a-2) 상기 단계 (a-1)에서 가열한 사철 괴련철을 단조하여 사철강괴를 제조하는 단계; (a-3) 상기 단계 (a-2)에서 제조한 사철강괴의 외면을 숯과 황토로 코팅하는 단계; (a-4) 상기 단계 (a-3)에서 코팅한 사철강괴를 가열한 후, 상기 사철강괴를 길이방향을 따라 포갠 후, 단접하여 단접 사철강괴를 제조하는 단계; 및 (a-5) 상기 단접 사철강괴의 외면을 상기 숯과 황토로 코팅하고, 코팅한 단접 사철 강괴를 가열한 후, 상기 단접 사철강괴를 길이방향을 따라 포개어 단접하는 공정을 2회 이상 실시하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 사철을 원료로 하여 생산한 사철강괴를 정련 및 단접 처리하는 공정을 수회 반복하여 수행함으로써 사철강괴의 강도 및 인성이 증가되고, 불순물 및 공극이 제거된 다층재료를 고수율로 제조할 수 있다.
상기 단계 (a-1)은 사철을 제련하여 얻어진 사철 괴련철을 단야로에서 가열하는 단계이다. 일례로, 상기 사철 괴련철은 목탄이 공급된 제련로에 제련로의 송풍구를 통해 공기를 주입하여 목탄에 불을 붙여 제련로를 1300℃ 내지 1800℃ 정도로 가열하고, 1 : 2 내지 1 :3 정도의 중량비로 사철과 상기 목탄을 교대로 제련로에 투입하여 슬래그를 배출시키면서 사철을 환원시켜 형성시킨 것일 수 있다. 상기 사철 괴련철은 사철을 제련로에서 1차 제련하여 제조된 상태로, 다공질이며, 미세조직이 불균일하고, 불순물이 많아 상기 사철 괴련철을 직접 이용하여 다양한 도구를 제작하기에는 재료적 성질이 적합하지 않다. 본 단계에서는 상기 사철 괴련철을 단야로에서 가열하여 반용융 상태로 만든 후, 후술할 단계에서 상기 사철 괴련철을 정련 및 단접하여 사철 괴련철의 특성을 향상시킬 수 있다. 상기와 같이 단야로에서 사철 괴련철을 고온으로 가열하면, 괴련철 내부에 불순물들이 녹아서 사철 괴련철의 외부로 용출되는 효과를 기대할 수 있으며, 상기 사철 괴련철을 바람직하게는 1250 ℃의 단야로에서 가열하도록 구성할 수 있다.
상기와 같이 단야로를 가열하기 위해서는 숯을 사용할 수 있는데, 숯은 화력이 세고 불순물이 적은 소나무 숯을 백탄으로 만든 것을 바람직하게 사용할 수 있으며, 단야로의 내부에서 충분한 고온을 유지할 수 있도록 적당한 크기로 쪼개진 숯의 절편을 사용하여 단야로를 가열할 수 있다.
또한, 상기 사철 괴련철는 바람직하게는, 산화철(FeO) 85 내지 95 중량%, 실리카(SiO2) 3 내지 7 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 2 내지 4 중량%, 산화칼슘(CaO) 0.1 내지 0.5 중량%, 산화망간(MnO) 0.1 내지 0.5 중량%, 이산화티탄(TiO2) 0.4 내지 0.7 중량% 및 산화바나듐(V2O5) 0.2 내지 0.5 중량%를 포함하는 사철을 사용하여 형성시킨 것일 수 있으며, 상기 사철을 1차 제련하여 제조한 사철 괴련철은 유리질 슬래그 등의 조대한 비금속개재물이 상당량 존재하고, 불순물 및 공극의 비율이 25% 이상이며, 탄소함량이 일정하지 않을 뿐만 아니라, 복잡하게 맞물린 조대한 결정립인 비테만스테튼 조직(Widmanstatten)이 잔류하는 구조를 나타낸다. 이에 따라, 상기와 같이 1차 제련된 사철 괴련철은 도구를 만들기에 적합한 소재가 될 수 없어 사철 괴련철을 정련하는 과정이 필수적이다.
상기 단계 (a-2)는 상기 단계 (a-1)에서 가열한 사철 괴련철을 단조하는 단계로서, 상기와 같이 가열한 사철강괴를 미리 설정된 길이에 맞게 길이방향으로 단조하여 사철강괴를 형성시킬 수 있다.
상기 단계 (a-3)는 상기 단계 (a-2)에서 단조한 사철강괴의 외면을 숯과 황토로 코팅하는 단계이다. 본 단계에서는 상기와 같이 접합한 사철강괴의 외면에 숯과 황토를 코팅하여 정련 및 단접 공정 중에 사철 강괴에 발생하는 탈탄을 방지하도록 구성하여, 사철강괴에 발생되는 탈탄에 의한 연화를 방지하도록 구성할 수 있다. 상기 숯은 소나무 숯이 분쇄된 분말을 사용할 수 있고, 황톳물은 황토, 백토 및 물을 일정한 비율로 혼합하여 사용할 수 있으며, 상기 비율에 제한받는 것은 아니다.
상기 단계 (a-4)는 상기 단계 (a-3)에서 코팅한 사철 강괴를 가열한 후, 상기 사철강괴를 길이방향을 따라 포갠 후, 단접하는 단계로서, 불순물 및 공극이 많은 사철강괴의 강도를 향상시킬 수 있도록, 가열된 사철강괴를 길이방향을 따라 포개어 단조하는 단접공정을 통해 사철강괴에 포함된 불순물을 제거하여 단접 사철강괴를 제조할 수 있다. 본 단계에서는 상기와 같이 숯과 황토로 코팅된 사철 강괴를 해머 등으로 두들기거나 가압하는 기계적인 방법으로, 상기 사철강괴를 길이방향으로 연신시키는 단접공정을 통해 단접 사철강괴를 형성시킬 수 있다. 상기와 같이 기계적인 방법으로 사철강괴를 지속적으로 가압하면, 압력에 의해 강괴의 외부로 불순물이 용출되는 효과가 있으며, 비금속개재물이 단접면을 따라 연신하고, 결정립이 미세화되어, 강도 및 인성의 증가와 함께 불순물 및 공극을 제거되어 재료적 특성이 획기적으로 향상된 단접 사철강괴를 형성시킬 수 있다. 또한, 본 단계에서는 1250 ℃의 단야로에서 상기 사철강괴를 가열하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기한 사철강괴를 포개기 위해서는 사철강괴의 1부분을 절단하여 반으로 포개어 접합할 수 있고, 2부분을 절단하여 3단으로 포개어 접합할 수 있고, 여러 부분을 절단하여 다단으로 포개어 접합하는 것 또한 가능한데, 사철강괴를 반으로 포개어 접합하는 것이 보다 바람직하다. 사철강괴를 절단하기 위해서는, 도끼 등의 절단 도구를 사용할 수 있으나, 이에 제한 받는 것은 아니다.
상기 단계 (a-5)에서는, 상기 단접한 사철강괴의 외면을 상기 숯과 황토로 코팅하고, 코팅한 사철강괴를 가열한 후, 상기 사철강괴를 길이방향을 따라 반으로 포개어 단접하는 단계이고, 상기 단계 (a-5)를 수회 수행할 수 있다. 상기한 단접공정은 횟수가 증가할수록, 사철강괴의 결정립이 미세해지고, 불순물 및 공극의 함량이 낮아질 수 있어, 본 발명에서는, 제조한 단접 사철강괴를 이용해 상기 단계 (a-5)를 수회 수행하도록 구성하여 상기 단접 사철강괴의 재료적 특성을 더욱 향상시키도록 단접처리 할 수 있으며, 상기 단계 (a-5)를 11회 이상 반복수행하여 총 12회 이상 단접처리 하도록 구성할 수 있다.
한편, 상기 단계 (d)에서는 상기 진흙은 고령토 및 백토를 1 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 단계 (f)에서 상기 담금질한 칼 형상의 성형체를 염화철(FeCl3) 수용액에 침지시켜 에칭하는 것을 특징으로 한다.
전술한 본 발명에 따르면, 사철을 원료로 하여 생산한 사철강괴를 정련 및 단접하는 공정을 수회 반복수행하여 얻어지는 다층구조의 소재 등 다층소재를 이용해 단조, 연마, 담금질, 에칭 등의 공정을 통해 칼을 제조함으로써, 종래 스테인레스강으로 이루어지는 칼날을 가지는 칼에 비해 현저히 향상된 경도를 가져 절삭성이 장기간 지속되고 뛰어난 내구성을 가지는 칼을 제조할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따라 사철로부터 얻어진 다층소재를 이용해 제조된 칼은 일명 다마스커스(Damascus) 칼로도 불리는 수려한 물결무늬를 가지며, 또한 표면 에칭 공정이 부가되어 미려한 표면을 가져 사용자에게 심미감을 불러 일으킨다.
이하, 본 발명을 실시예를 들어 더욱 상세히 설명하도록 한다. 제시된 실시예는 본 발명의 구체적인 예시일 뿐이며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
< 실시예 >
(1) 괴련철의 정련 및 단접을 통한 주방용 칼 제조용 다층소재의 제조
사철을 제련하여 생산한 괴련철을 철물로 제작하여 사용하려면 불순물 제거와 공극률을 줄여야 한다. 이때 헤머링(hammering)을 뜻하는 단조(鍛造)를 통한 단접(鍛接)을 반복적으로 실시하고, 지속적으로 고온의 불에서 괴련철을 달궈 불순물을 녹이는 정련을 반복하여 실시하는 것으로 내부의 불순물 제거와 공극률을 줄일 수 있다. 또한 단접을 통하여 미세조직의 미세화를 통해 고강도의 강괴를 제작할 수 있다.
정련 및 단접을 위하여 준비한 재료는 숯, 숯과 볏짚을 각각 1.16kg 및 1kg씩 혼합한 것, 황토와 물을 각각 1.16kg 및 10.52kg 씩 혼합한 물, 사철이다. 이후 단야로를 준비하여 괴련철을 가열하고 모루 위에서 단조하는 과정을 1회로 묶어, 이를 반복하여 다층구조 소재를 제작하였다.
이때 정련 및 단접을 위해 장입되는 숯의 양과 단조횟수를 아래 표 1에 기재한 바에 따라 진행하였다. 12회의 총 과정을 실시한 후 최종적으로 다층구조 소재의 강괴를 생산하였다.
Figure PCTKR2018012030-appb-T000001
보다 구체적으로, 괴련철의 정련 단접과정을 통한 다층재료의 제작은 다음의 순서로 진행했다.
최초 숯(20kg)을 넣어 1250℃로 온도를 올려 노를 가열하였다. 이 후 최초 괴련철을 장입하여 1차 정련을 실시하였다. 가연된 괴련철을 꺼낸 후 망치를 이용하여 단조를 실시하고, 다시 기계식 헤머를 이용하여 단조하였다. 이 후 황토물에 단조한 괴련철을 넣어 침탄하고, 숯과 볏짚을 배합한 곳에 괴련철을 넣어 탈탄을 방지하고, 다시 노에 넣고 숯을 추가 장입하였다. 위의 과정을 1회차로 명명하였다. 이 후 이와 같은 단계를 총 12회 실시하고, 모양은 직사각형으로 제작하였다. 1회차를 제외하고 2회차부터는 가열된 괴련철의 중앙에 홈을 내고 홈을 중심으로 양쪽의 철을 단접하는 과정을 추가하였다. 위의 단계를 통해 최종단계에서 다층구조의 소재를 생산하였다.
상기 다층구조의 소재를 제조하는 과정에서 불순물과 공극이 소재에서 차지하는 비율을 하기에 나타낸 수학식을 이용해 계산하였으며, 그 결과에 따르면 1회 단접강괴의 불순물과 공극의 비율은 26.09%였으나 12회 단접강괴의 경우에는 불순물과 공극의 비율이 1.8%까지 감소한 것으로 확인되었다.
Figure PCTKR2018012030-appb-I000001
(2) 상기 ( 1)에서 제조된 다층소재를 이용한 주방용 칼의 제조
상기 (1)에서 제조된 다층소재를 이용하여 주방용 칼을 제작하였으며, 그 제조공정을 도 1을 참조해 다음과 같이 설명한다.
먼저 생산된 사철강괴를 재가열하여 망치로 두드려 대략적인 칼의 형태로 제작하였다. 이때 사철강괴를 최대한 두드려 두께를 얇게 하였다(도 1a). 이어서, 연삭기를 이용해 칼날을 연마하였다(도 1b). 칼날 연마가 완료되면 칼 전체에 고령토와 백토를 1:1로 혼합한 진흙을 바르고, 칼날 부분의 진흙을 물결무늬 모양으로 걷어냈다. 이는 열처리 시 가열되는 속도를 조절하기 위함이다(도 1c). 진흙을 다 바른 후 단야로에 칼을 넣고 가열하였다(도 1d). 열처리 완료 후 콩기름에 넣는 담금질을 통해 칼의 강도를 증가시켰다(도 1e). 열처리가 완료된 후 염화철 용액(염화철 : 물=1: 3)을 이용하여 에칭을 실시하여 칼의 표면에 무늬를 만들었다(도 1f). 마지막으로 미세연마를 시행해(도 1g), 최종적으로 주방용 칼(이하 '사철강괴 칼')이 얻어졌다(도 1h).
상기와 같이 제조된 사철강괴 칼은 칼날부 표면에 물결모양의 무늬를 가진다(도 2 참조).
도 3은 본원 실시예에서 제조된 사철강괴를 이용해 제조된 주방용 칼의 칼날부의 미세조직을 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진으로서, 도 3을 참조하면 칼 전체에 걸쳐 주로 Ferrite와 Pearlite가 관찰되었다. 또한, 각 시료별로 EDS 성분분석 결과 FeO의 함량이 높은 것으로 보아 순철 제품임을 알 수 있다. 그리고, 정련과 단접 과정을 통해 칼 내부의 불순물이 상당 부분 제거됨을 확인할 수 있으며, 단접과정을 거친 칼이기 때문에 조직이 상당히 미세해졌음을 알 수 있다.
아래 표 2는 본원 실시예에서 사철강괴 주방용 칼에 사용된 사철강괴를 4회에 걸쳐 XRF 측정을 실시한 결과이며, 이에 따르면 Fe 함량이 97.98wt%가 넘는 것으로 알 수 있으며, Al 등 소량의 성분이 검출됨을 알 수 있다. 이를 통해, 본원 실시예에서 제조된 사철강괴를 이용해 제조된 주방용 칼은 Fe 함량이 높은 순철제품임을 알 수 있다.
Figure PCTKR2018012030-appb-T000002
아래 표 3은 본원 실시예에서 제조된 사철강괴를 이용해 제조된 주방용 칼의 칼날부의 3개의 서로 다른 지점에서의 비커스 경도 측정결과로서 평균 278.60의 높은 경도값을 나타낸 것을 확인되었다.
Figure PCTKR2018012030-appb-T000003
본 실시예에서 제조된 주방용 칼날부에 대해 탄소량 및 유황 함량 측정 결과는 아래 표 4와 같으며, 탄소의 경우 평균 0.49wt% 포함된 것으로 측정되었다.
Figure PCTKR2018012030-appb-T000004
표 5는 Rubbing Test(좌우 왕복 마모시험, KS D8314)를 이용한 마모도 측정결과로서, 이에 따르면 본원 실시예에서 제조된 사철강괴 주방용 칼의 칼날 마모측정 결과 질량 감소율은 평균 0.307%로 감소한 것으로 나타났다..
Figure PCTKR2018012030-appb-T000005
본 발명에 의하면, 사철을 원료로 하여 생산한 사철강괴를 정련 및 단접처리하는 공정을 수회 반복수행하여 얻어지는 다층구조의 소재 등 다층소재를 이용해 단조, 연마, 담금질, 에칭 등의 공정을 통해 칼을 제조함으로써, 종래 일반 스테인레스강으로 이루어지는 칼날을 가지는 칼에 비해 현저히 향상된 경도를 가져 절삭성이 장기간 지속되고 뛰어난 내구성을 가지는 칼을 제조할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명에 따라 사철로부터 얻어진 다층소재를 이용해 제조된 칼은 일명 다마스커스(Damascus) 칼로도 불리는 수려한 물결무늬를 가지며, 또한 표면 에칭 공정이 부가되어 미려한 표면을 가져 사용자에게 심미감을 불러 일으킨다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
본 발명에 따른 다층소재를 이용한 칼의 제조방법은, 종래 스테인레스강으로 이루어지는 칼날을 가지는 칼에 비해 현저히 향상된 경도를 가져 절삭성이 장기간 지속되고 뛰어난 내구성을 가지며, 다층소재의 수려한 물결무늬 및 표면 에칭 공정에 의해 형성된 미려한 표면을 가져 상품성이 우수한 식칼 등을 제조할 수 있다.

Claims (8)

  1. (a) 칼 제조용 다층소재를 제조하는 단계;
    (b) 상기 칼 제조용 다층소재를 가열한 후 단조하여 칼날부 및 칼자루부를 포함하는 칼 형상의 성형체를 제조하는 단계;
    (c) 상기 칼날부를 연마해 칼날을 형성하는 단계;
    (d) 상기 칼 형상의 성형체 전면(全面)에 고령토 및 백토를 포함한 진흙을 도포하고 칼날에 도포된 진흙을 제거하는 단계;
    (e) 상기 진흙이 도포된 칼 형상의 성형체를 가열한 후 유냉해서 담금질하는 단계;
    (f) 상기 담금질한 칼 형상의 성형체 표면을 에칭하여 표면에 무늬를 형성시키는 단계; 및
    (g) 상기 표면 에칭된 칼 형상의 성형체를 연마하여 최종 형상의 칼로 가공하는 단계를 포함하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (a)는 하기 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법:
    (a-1) 사철을 제련하여 얻어진 사철 괴련철을 단야로에서 가열하는 단계;
    (a-2) 상기 단계 (a-1)에서 가열한 사철 괴련철을 단조하여 사철강괴를 제조하는 단계;
    (a-3) 상기 단계 (a-2)에서 제조한 사철강괴의 외면을 숯과 황토로 코팅하는 단계;
    (a-4) 상기 단계 (a-3)에서 코팅한 사철강괴를 가열한 후, 상기 사철강괴를 길이방향을 따라 포갠 후, 단접하여 단접 사철강괴를 제조하는 단계; 및
    (a-5) 상기 단접 사철강괴의 외면을 상기 숯과 황토로 코팅하고, 코팅한 단접 사철강괴를 가열한 후, 상기 단접 사철강괴를 길이방향을 따라 포개어 단접하는 공정을 2회 이상 실시하는 단계.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 단계 (a-1)에서 상기 사철은 산화철(FeO) 85 내지 95 중량%, 실리카(SiO2) 3 내지 7 중량%, 산화알루미늄(Al2O3) 2 내지 4 중량%, 산화칼슘(CaO) 0.1 내지 0.5 중량%, 산화망간(MnO) 0.1 내지 0.5 중량%, 이산화티탄(TiO2) 0.4 내지 0.7 중량% 및 산화바나듐(V2O5) 0.2 내지 0.5 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 단계 (a-4) 및 (a-5)는 1250 ℃로 유지되는 단야로에서 수행되는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 단계 (a-5)를 11회 실시하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (d)에서 상기 진흙은 고령토 및 백토를 1 : 1의 중량비로 포함하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 단계 (f)에서 상기 담금질한 칼 형상의 성형체를 염화철(FeCl3) 수용액에 침지시켜 에칭하는 것을 특징으로 하는 다층소재를 이용한 칼의 제조방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 방법으로 제조된 주방용 칼.
PCT/KR2018/012030 2018-05-31 2018-10-12 다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼 WO2019231058A1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US17/107,120 US20210094132A1 (en) 2018-05-31 2020-11-30 Method for manufacturing kitchen knife by using multilayer material, and kitchen knife manufactured thereby

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180062886A KR102157162B1 (ko) 2018-05-31 2018-05-31 다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼
KR10-2018-0062886 2018-05-31

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/107,120 Continuation US20210094132A1 (en) 2018-05-31 2020-11-30 Method for manufacturing kitchen knife by using multilayer material, and kitchen knife manufactured thereby

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019231058A1 true WO2019231058A1 (ko) 2019-12-05

Family

ID=68697228

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/KR2018/012030 WO2019231058A1 (ko) 2018-05-31 2018-10-12 다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210094132A1 (ko)
KR (1) KR102157162B1 (ko)
WO (1) WO2019231058A1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210094132A1 (en) * 2018-05-31 2021-04-01 Kongju National University Industry-University Cooperation Foundation Method for manufacturing kitchen knife by using multilayer material, and kitchen knife manufactured thereby
CN113481509A (zh) * 2021-06-07 2021-10-08 广东欧欧优家居有限公司 防粘刀具及其加工方法
CN114054759A (zh) * 2021-11-17 2022-02-18 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 高端厨刀用复合板材及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10296548A (ja) * 1997-04-24 1998-11-10 Minoru Hakui 包丁の製造方法
KR100953360B1 (ko) * 2009-09-17 2010-04-20 한정욱 도검 제조방법
JP5108160B2 (ja) * 2011-02-28 2012-12-26 有限会社龍泉刃物 多層微細構造刃先を付けた打ち刃物およびその製造方法
KR101549101B1 (ko) * 2014-02-21 2015-09-01 공주대학교 산학협력단 사철 제련방법 및 이에 따라 제조된 철괴
KR101746837B1 (ko) * 2016-03-21 2017-06-14 공주대학교 산학협력단 제련된 사철을 이용한 불순물이 제거된 다층소재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다층소재

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3280614A (en) * 1963-08-09 1966-10-25 Republic Steel Corp Method of texturing metal sheet
US3465419A (en) * 1964-05-22 1969-09-09 Engelhard Ind Inc Method of making decorative metal stock
US3574937A (en) * 1968-10-01 1971-04-13 Goodyear Tire & Rubber Knife for cutting rubber and the like
US4399611A (en) * 1980-11-10 1983-08-23 Maringer Thomas E Article of decorative metal manufacture
US5185044A (en) * 1992-01-29 1993-02-09 Verhoeven John D Method of making "Damascus" blades
SE503422C2 (sv) * 1994-01-19 1996-06-10 Soederfors Powder Ab Sätt vid framställning av en sammansatt produkt av rostfria stål
DE19938115A1 (de) * 1999-08-12 2001-02-22 Fein C & E Schneidmesser
JP2002361443A (ja) 2001-05-31 2002-12-18 Kanai Hiroaki 刃物材の製造方法及び刃物材並びに刃物
JP2005095359A (ja) 2003-09-25 2005-04-14 Yoshinori Niwa 刃物およびその製造方法
TWI252537B (en) * 2004-09-23 2006-04-01 Chia-Shun Lee Method for directly forming a cutter mould with double etching and apparatus thereof
PL2050532T3 (pl) * 2006-07-27 2016-11-30 Stal wielowarstwowa oraz sposób wytwarzania stali wielowarstwowej
JP2011212226A (ja) 2010-03-31 2011-10-27 Nisshin Steel Co Ltd 抗菌性に優れた刃物と刃物用材およびその製造方法
SE540060C2 (en) * 2016-10-27 2018-03-13 Damasteel Ab Method of making a patterned composite metal plate
US10350770B1 (en) * 2018-03-11 2019-07-16 Evergood Hardware Products Co., Ltd. Pattern knife assembly
KR102157162B1 (ko) * 2018-05-31 2020-09-17 공주대학교 산학협력단 다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼
US20200030998A1 (en) * 2018-07-30 2020-01-30 PA Wilderness Skills LLC Fine task friction grip on a multi-purpose knife
US20230381985A1 (en) * 2022-05-27 2023-11-30 Max Albert Feather-Indented Knives and Methods of Production

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10296548A (ja) * 1997-04-24 1998-11-10 Minoru Hakui 包丁の製造方法
KR100953360B1 (ko) * 2009-09-17 2010-04-20 한정욱 도검 제조방법
JP5108160B2 (ja) * 2011-02-28 2012-12-26 有限会社龍泉刃物 多層微細構造刃先を付けた打ち刃物およびその製造方法
KR101549101B1 (ko) * 2014-02-21 2015-09-01 공주대학교 산학협력단 사철 제련방법 및 이에 따라 제조된 철괴
KR101746837B1 (ko) * 2016-03-21 2017-06-14 공주대학교 산학협력단 제련된 사철을 이용한 불순물이 제거된 다층소재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다층소재

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210094132A1 (en) * 2018-05-31 2021-04-01 Kongju National University Industry-University Cooperation Foundation Method for manufacturing kitchen knife by using multilayer material, and kitchen knife manufactured thereby
CN113481509A (zh) * 2021-06-07 2021-10-08 广东欧欧优家居有限公司 防粘刀具及其加工方法
CN113481509B (zh) * 2021-06-07 2023-10-20 广东欧欧优家居有限公司 防粘刀具及其加工方法
CN114054759A (zh) * 2021-11-17 2022-02-18 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 高端厨刀用复合板材及其制备方法
CN114054759B (zh) * 2021-11-17 2023-09-01 成都先进金属材料产业技术研究院股份有限公司 高端厨刀用复合板材的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR102157162B1 (ko) 2020-09-17
KR20190136759A (ko) 2019-12-10
US20210094132A1 (en) 2021-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019231058A1 (ko) 다층소재를 이용한 칼의 제조방법 및 이에 의해 제조된 주방용 칼
CN102350476B (zh) 一种高碳高铬冷作模具钢大型饼类锻件的制造方法
CN110205547A (zh) 一种凸轮轴用非调质钢及其制备方法
CN106350714A (zh) 一种3c产业用高端阳极氧化用铝带及其生产方法
CN103436802A (zh) 轧制钛板用的热轧辊及其制造方法
CN105908086A (zh) 一种低压缩比特厚低合金钢板及其制造方法
KR101746837B1 (ko) 제련된 사철을 이용한 불순물이 제거된 다층소재의 제조방법 및 이에 의해 제조된 다층소재
CN112828256A (zh) 一种型钢轨梁万能轧机抗热裂铸钢辊环的制备方法
CN111041325B (zh) 一种手工工具用钢的生产方法
CN101428305B (zh) 铜铁合金板、排、棒、管的生产工艺
CN114774725B (zh) 一种3C电子产品用Gr4带材的制备方法
CN114774782B (zh) 一种穿孔辊及其制备方法
CN114318165A (zh) 一种精确控制硼、氮元素的转子合金的制备方法
CN114393055A (zh) 一种复合保温杯用钛带卷制备方法
CN107630169A (zh) 一种混凝土搅拌罐体用钢板及其生产方法
CN111441004A (zh) 一种硫-铅-铋-碲复合系易切削钢
CN1327181C (zh) 镁合金用复合坩埚材料的制备方法
CN110923505A (zh) Cu-Ni-Mn合金及其制备方法和应用
JP2004269981A (ja) 棒鋼の製造方法
JP2000190133A (ja) 主軸クランプ用部品およびその製造方法
SU1696508A1 (ru) Способ нагрева заготовок металла под гор чую обработку давлением
KR20190142295A (ko) 다층소재를 이용한 골프 퍼터 헤드의 제조방법 및 이에 의해 제조된 골프 퍼터 헤드
CN116987965A (zh) 一种高合金锻钢热轧r1工作辊及其制备方法
KR20190136758A (ko) 다층소재를 이용한 골프 퍼터 헤드의 제조방법 및 이에 의해 제조된 골프 퍼터 헤드
SU1504259A1 (ru) Способ модифицировани чугуна

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18921039

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18921039

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1