KR20120055026A

KR20120055026A - 내마모성과 내치핑성이 우수한 초경합금

Info

Publication number: KR20120055026A
Application number: KR1020100116489A
Authority: KR
Inventors: 한대석; 조성우; 이성구; 안선용; 박동복
Original assignee: 한국야금 주식회사
Priority date: 2010-11-22
Filing date: 2010-11-22
Publication date: 2012-05-31
Also published as: KR101302374B1

Abstract

본 발명은 내마모성이 우수하고 특히 절삭가공시 피삭재와의 용착에 의한 입자탈락(즉 치핑)이 일어나는 것을 최대한 억제할 수 있어 스테인리스강과 같은 난삭재 가공용 절삭공구에 적합하게 사용될 수 있는 초경합금에 관한 것이다.
본 발명에 따른 초경합금은 WC : 70 ~ 95중량%, Co : 5 ~ 12중량%, 5a족 탄화물 : 0.1 ~ 3.0중량% 및 불가피한 불순물을 포함하는 초경합금으로서, 미세조직상 상기 5a족 입방탄화물의 입자크기는 1.5㎛ 이하이며, WC의 평균입자크기는 3.0 ~ 5.0㎛인 것을 특징으로 한다.

Description

내마모성과 내치핑성이 우수한 초경합금 {CEMENTED CARBIDE HAVING GOOD WEAR RESISTANCE AND CHIPPING RESISTANCE}

본 발명은 절삭공구용으로 사용될 수 있는 초경합금에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 내마모성이 우수하고 특히 절삭가공시 피삭재와의 용착에 의한 입자탈락(즉 치핑)이 일어나는 것을 최대한 억제할 수 있어 스테인리스강과 같은 난삭재 가공용 절삭공구에 적합하게 사용될 수 있는 초경합금에 관한 것이다.

1929년 독일의 슈레터에 의해 탄화텅스텐(WC)과 코발트(Co)를 주성분으로 하는 초경합금이 개발된 이래, 여러 분야에 적합한 물성을 갖게 하기 위한 다양한 방법이 연구되어 왔으며, 탄화텅스텐(WC)과 코발트(Co)를 주성분으로 하는 초경합금은 특히 절삭공구 및 내마모 재료로 널리 사용되어 지고 있다.

절삭공구는 철, 강(탄소강, 합금강) 등의 소재를 절삭 가공하는 용도로서 사용되는데, 가공되는 다양한 종류의 피삭재의 특성에 맞는 내마모성과 인성을 구비하도록 하는 모재로 사용되는 초경합금의 제조 방법도 다양하게 개발되어 왔다.

한편, 절삭공구의 내마모성과 인성을 보다 향상시키기 위하여, CVD(Chemical Vapor Deposition) 또는 PVD(Physical Vapor Deposition) 방법을 이용하여, 모재로 사용되는 초경합금의 표면에 Ti나 Al과 같은 금속 탄화물, 탄질화물, 탄산질화물, 산화물 등의 피복층을 형성한 피복 절삭 공구가 널리 사용되고 있고, 피복층의 물성 개선을 통한 절삭공구의 성능 향상을 위한 연구가 집중되고 있다.

그런데, 실제 절삭 작업 중 발생하는 충격 및 고온을 극복하는 역할은 주로 절삭공구의 모재 부분이 담당하고 있으며, 지금까지 알려진 절삭공구 모재의 물성을 향상시키는 방법으로는, 경질상 입도 제어, 첨가제 종류 및 함량 제어 또는 결합상 함량 제어 등의 방법이 알려져 있다.

예를 들어, 한국공개특허공보 제2006-0110811호에는, WC와 Co, Ni 또는 Fe계 바인더상 및 감마상을 포함하며 감마상이 실질적으로 없는 바인더상 부화(rich) 표면 영역을 가지고 감마상의 평균입자 크기를 1㎛ 미만으로 한정함으로써 절삭 공구 모재의 내소성변형성과 인성을 개선한 방법이 개시되어 있다.

또한, 한국공개특허공보 제2007-0000358호에는, WC, 바인더상, 및 입방 탄화물상을 포함하고 기본적으로 입방 탄화물상이 없는 바인더상 부화 표면영역을 가지며, 3 ~ 20 중량%의 코발트, 0.1 ~ 20 중량%의 바나듐 및 나머지로서 70 ~ 95 중량%의 WC를 포함하고, 상기 바나듐 및 4a족과 5a족 원소인 타 입방 탄화물 형성제(former)의 총 함량은 1 ~ 20 중량% 이고, WC의 평균입도는 1.5㎛ 미만이며, 기재 조직에는 유리흑연(free graphite)이 없도록 함으로써, 서브마이크론 조직을 갖도록 첨가된 바나듐이나 크롬과 같은 결정립성장 억제제에 의한 인성 저하를 막도록 한 초경합금 모재가 개시되어 있다.

또한, 한국공개특허공보 제2008-0019571호에는, WC, 바인더상, 및 입방상을 포함하며 또한 본질적으로 입방상이 없는 바인더상 부화 표면 영역을 갖고, 3 ~ 20중량%의 코발트, 1 ~ 15중량% 의 바나듐, 1중량% 미만의 티타늄, 바나듐과 티타늄을 제외한 4A 및/또는 5A 족의 다른 입방상 형성 원소, 및 WC의 평균 소결 입도가 1.5㎛보다 큰 WC 입자를 70 ~ 92중량% 포함하며, 첨가된 4A 및/또는 5A 족의 원소의 총 함량이 1 ~ 15중량%가 되도록 함으로써, 인성과 함께 내열균열성을 높인 모재가 개시되어 있다.

그런데 상기 3가지 선행기술은 모두 바인더 부화층을 표면에 형성한 것으로, 일반적으로 강의 절삭가공시에는 절삭성능을 높이기 위해 입방 탄화물상의 함량을 많이 형성하도록 하는데, 강의 절삭시 발생하는 롱칩이 배출되는 과정에서 절삭공구인 인서트의 상면에 부딪치는 과정에서 인서트의 상면에 고온/고압의 마찰에 의한 화학적 마모로 인한 크레이터(crater) 마모가 쉽게 일어나는 문제가 있는데, 고온물성이 우수한 입방 탄화물상의 첨가가 크레이터 마모를 억제하는데 유리하다. 그러나 이러한 입방 탄화물이 첨가되면 입성장억제 효과 및 경질상 분포증가로 상대적으로 취성이 높아져서 충격에 견디는 저항성(내충격성)이 나빠지는 경우가 많다. 이를 보완하기 위하여 입방상이 없는 바인더 부화층을 형성하여 내충격성 저하 현상을 억제하는 것이다.

한편, 스테인리스강은 일반 강 또는 합금강과 달리 난삭재로 분류되는데, 스테인리스강의 절삭시에는 절삭공구와 피삭재의 친화성이 우수하여 절삭공구에 피삭재인 스테인리스강이 용착되어 탈락하는 이른바 치핑이 주요 문제가 되므로, 탄화텅스텐(wc)보다 상대적으로 결합상과의 결합력이 약한 입방 탄화물상의 함량을 최소화한 모재가 유리한데, 상기 선행기술들의 모재는 다량의 입방 탄화물상을 포함하는 것이므로, 우수한 내치핑성을 구현하는데에는 한계가 있다.

본 발명은 내마모성은 물론 내치핑성이 우수하여 스테인리스강과 같은 난삭재 가공을 위한 절삭공구용 모재에 적합하게 사용될 수 있는 초경합금을 제공하는 것을 해결하려는 과제로 한다.

본 발명자들은 상기한 종래기술의 문제인 스테인리스강과 같은 난삭재 가공시 피삭재에 절삭공구가 용착되어 발생하는 치핑의 문제를 해결하기 위해 연구한 결과, WC를 제외한 탄화물(이하, '입방 탄화물상'이라 함)의 함량을 소정범위로 제한하고 입방 탄화물상을 구성하는 원소를 주기율표상 5a족으로 제한하며, 형성된 입방 탄화물상 입자의 크기를 소정 범위로 제한하고, WC의 입자크기를 소정범위로 제한함으로써, 종래에 비해 우수한 내치핑성이 구현될 수 있음을 밝혀내어 본 발명에 이르게 되었다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로 본 발명은, WC : 70 ~ 95중량%, Co : 5 ~ 12중량%, 5a족 탄화물 : 0.1 ~ 3.0중량% 및 불가피한 불순물을 포함하는 초경합금으로서, 미세조직상 상기 5a족 입방탄화물의 입자크기는 1.5㎛ 이하이며, WC의 평균입자크기는 3.0 ~ 5.0㎛인 것을 특징으로 하는 초경합금을 제공한다.

본 발명에서 상기와 같이 초경합금의 조성과 미세 조직상 특징을 한정한 이유는 다음과 같다.

출발 원료 조합에서 WC의 함량이 70중량% 미만이면, 초경합금의 장점인 경도가 현저히 저하되고, 95중량%를 초과하면 초경합금의 인성 및 내열성이 크게 떨어져 절삭 인성 및 내마모성의 동시 향상을 꾀하기 어렵기 때문에, 그 함량을 70 ~ 95중량%로 하는 것이 바람직하다.

또한, 결합상인 Co의 함량이 5중량% 미만이면 액상 소결 시 액상 부피비의 부족으로 치밀한 소결체를 얻기 어렵고 12중량%를 초과하면 상대적으로 경도가 떨어지는 결합상이 차지하는 부피가 늘어나 절삭시 내마모성의 급격한 저하를 초래하기 때문에, 5 ~ 12중량%의 범위로 함유하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에서는 입성장 억제제로 5a족 탄화물을 사용하는데, 본 발명에 있어서 5a족 탄화물이란 V, Nb 및 Ta의 탄화물을 의미하며, 5a족 탄화물은 0.1 ~ 3.0 중량%의 범위로 함유되는 것이 바람직한데, 0.1중량% 미만으로 첨가될 경우에는 즉 입방 탄화물상이 거의 첨가되지 않을 경우에는 난삭재가 열전도도가 낮아서 저속절삭 가공 시에도 상대적으로 많은 열이 발생하므로 내열성 측면에서 더 우수한 효과를 나타낼 수 없고, 3.0중량%를 초과하여 첨가될 경우에는 탄화텅스텐(wc)보다 상대적으로 결합상과의 결합력이 약한 입방 탄화물상의 함량이 많아져서 용착에 의한 입자 탈락(치핑) 현상이 증가하여 결국 공구수명에 악영향을 주기 때문이다.

또한, 본 발명에 따른 초경합금은 상기한 조성을 이용하여 아래와 같은 미세 조직적 특성을 갖도록 진공 소결 방법으로 제조함이 바람직하다.

본 발명은 상기와 같이 초경합금의 미세 조직적 특징을 한정하는 것에 구성적 특징이 있으며, 5a족 입방탄화물 및 WC의 입자크기는 도 1에 도시된 바와 같이, 상 형태 내부에 최대 내접원의 직경으로 규정한다.

먼저, 초경합금을 구성하는 주재료인 WC 크기가 3㎛ 미만인 미립WC의 분포가 너무 많아지면 소결체의 인성을 저하시키고, 5㎛를 초과하는 조립WC의 분포가 너무 많아질 경우 소결체의 내마모성이 떨어지고 절삭 시 용착에 의한 입자탈락 현상이 크게 일어날 수 있기 때문에, 평균입자크기는 3.0 ~ 5.0㎛의 범위로 유지하는 것이 가장 바람직하다.

또한, 상기 5a족 입방탄화물의 입자크기가 1.5㎛를 초과하게 되면 하기 본 발명의 실시예와 비교예의 절삭시험결과에서 확인되는 바와 같이, 내치핑성과 내마모성이 저하되므로, 1.5㎛ 이하가 바람직하며, 0.01 ~ 1.5㎛의 범위로 유지하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 초경합금은, 바인더상 부화 표면영역을 형성하지 않는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 초경합금에 있어서, 상기 초경합금 단면에서 1.0 ~ 6.0㎛ 크기의 WC 입자의 면적비율이 단면 전체 WC 입자 면적의 80% 이상이 되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 따른 초경합금 모재 상에는 CVD 또는 PVD 방법으로 형성되는 금속의 탄화물, 탄질화물, 탄산질화물 또는 산화물로 이루어진 1개 이상의 코팅층이 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 초경합금은 기존의 절삭공구용 초경합금에 비해 특히 내치핑성이 우수하여, 우수한 내치핑성이 요구되는 스테인리스강과 같은 난삭재 가공에 유용하게 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

도 1은 초경합금의 미세조직을 구성하는 입자와 본 발명의 실시예에서 탄화물의 크기 측정에 사용된 방식을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 초경합금의 단면에 대한 광학현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따라 제조한 초경합금의 단면조직을 나타낸 사진이다.
도 4는 비교예에 따라 제조한 초경합금의 단면조직을 나타낸 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따라 제조한 초경합금을 사용한 절삭공구의 절삭시험 후 상태를 나타낸 사진이다.
도 6은 비교예에 따라 제조한 초경합금을 사용한 절삭공구의 절삭시험 후 상태를 나타낸 사진이다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 기초하여 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 하기 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 일 예에 불과한 것으로 이에 의해 본 발명의 권리범위가 축소 및 한정되는 것은 아니다.

초경합금의 제조

본 발명자들은 하기 표 1과 같이 서로 다른 입도와 조성을 갖는 소결체를 제조하였다.

모든 조성에 대하여 배합방식은 배합 외팔보가 용기(jar) 내에 있어 강제 분쇄효과가 있는 어트리션밀(Attrition mill)로 특성에 맞게 6 ~ 9시간 동안 배합하였다. 배합 시에는 출발조성 원료에, 용기(jar) 전체부피의 30부피%에 해당하는 초경 볼과, 용기 전체 부피의 30부피%에 해당하는 에탄올을 사용하였다.

이와 같은 과정을 통해 배합한 슬러리를 스프레이드라이를 통하여 조립화한 후 CNMG120408 형태로 프레스하고 소결하였다.

본 발명의 실시예와 비교예에 따른 소결체의 원료조성 및 소결방법

구분	조성(중량%)							소결
구분	WC	Co	NbC	TaC	TaNbC	TiC	ZrC	온도 (℃)	소결 방법
실시예1	90.0	8.0	2.0					1450	진공
실시예2	90.0	8.0		2.0				1450	진공
실시예3	90.0	8.0			2.0			1450	진공
비교예1	90.0	8.0	2.0					1450	진공
비교예2	86.0	8.0		6.0				1450	진공
비교예3	90.0	8.0				2.0		1450	진공
비교예4	90.0	8.0					2.0	1450	진공
비교예5	90.0	8.0	2.0					1450	진공
비교예6	90.0	8.0	1.0			1.0		1450	진공
비교예7	92.0	8.0						1450	진공

이하에서는 본 발명의 실시예 1 ~ 3과, 비교예 1 ~ 7의 제조조건의 차이에 대해 구체적으로 설명한다.

<실시예 1 ~ 3>

실시예 1 ~ 3은 5a족 입방탄화물의 입도는 같고 조성이 다를 경우 절삭 공구의 물성에 미치는 영향을 확인하기 위한 것으로, WC와 Co의 조성은 모두 같게 하고 입방탄화물의 조성만 다르게 함으로써, 5a족 입방탄화물의 조성변화에 따른 절삭성능 변화를 확인하기 위하여 상기 표 1과 같은 소결방법으로 소결하여 얻은 초경합금이다.

<비교예 1>

비교예 1은 5a족 입방탄화물 Nb의 입도가 실시예 1과 다를 경우 절삭공구의 물성에 미치는 영향을 확인하기 위한 것으로, WC, Co 및 입방 탄화물의 조성을 동일하게 하고 밀링조건만 다르게 함으로써, 5a족 입방탄화물의 입도의 상한을 실시예 1보다 높게 0.01 ~ 4.0㎛ 수준으로 만든 후, 실시예 1과 동일한 소결방법으로 소결하여 얻은 초경합금이다.

<비교예 2>

비교예 2는 5a족 입방탄화물 Ta의 함량이 실시예 2와 다를 경우 절삭공구의 물성에 미치는 영향을 확인하기 위한 것으로, 실시예 2와 비교할 때 WC의 중량을 86중량%로 하고 5a족 입방탄화물Ta의 함량을 6.0중량%로 함유하고, 그 외의 조건은 실시예 2와 동일한 소결방법으로 소결하여 얻은 초경합금이다.

<비교예 3 ~ 4>

비교예 3 ~ 4는 입방탄화물의 종류가 실시예 1과 다를 경우 절삭공구의 물성에 미치는 영향을 확인하기 위한 것으로, 4a족 입방탄화물 TiC와 ZaC를 사용하여 실시예 1과 동일한 소결방법으로 소결하여 얻은 초경합금이다.

<비교예 5>

비교예 5는 WC의 입도가 실시예 1과 다를 경우 절삭공구의 물성에 미치는 영향을 확인하기 위한 것으로, WC의 입도를 6.0㎛로 본 발명에 비해 크게 하고, 나머지 조건은 실시예 1과 동일하게 하여 소결하여 얻은 초경합금이다.

<비교예 6>

비교예 6은 실시예 1과 다르게 5a족과 4a족의 입방탄화물을 혼합하였을 때 절삭공구의 물성에 미치는 영향을 확인하기 위한 것으로, WC의 평균입도는 4.2㎛ 로 하고 4a족 입방탄화물TiC 1중량%, 5a족 입방탄화물NbC 1중량%를 각각 첨가하고 그 입도는 실시예 1과 동일하게 하여 소결하여 얻은 초경합금이다.

<비교예 7>

비교예 7은 WC를 제외한 입방탄화물을 첨가하지 않고, WC의 입도도 실시예 1과 동일하게 적용하여 실시예 1과 동일한 소결방법으로 소결하여 얻은 초경합금이다.

초경합금 미세조직 분석

상기 표 1에 나타낸 바와 같이 제조된 실시예 1과 비교예 1에 따른 초경합금의 단면을 경면 연마한 후 미세 조직을 광학현미경을 이용하여 관찰하였다.

도 2는 본 발명의 실시예 1에 따라 제조된 초경합금의 단면을 보여주는데, 도 2에 보여진 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 초경합금은 표면영역에 바인더 부화층이 없이 모든 영역에서 입방탄화물이 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다.

또한, 도 3과 4는 각각 실시예 1과 비교예 1의 미세조직을 광학현미경으로 관찰한 사진인데, 사진에서 진한 갈색으로 보여지는 입방탄화물의 입자의 크기가 비교예 1의 경우 실시예 1에 비해 상대적으로 큼을 알 수 있다.

이와 같은 미세조직 상의 WC, Co 및 첨가 입방탄화물의 입도와 면적비율을 이미지 분석기를 사용하여 정량적으로 측정하였으며, 그 결과는 하기 표 2와 같았다.

본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 초경합금을 구성하는 탄화물의 평균입도 및 입도분포

구분	WC		Co	5a족 탄화물		4a족 탄화물
구분	중량%	평균입도 (um)	중량%	중량%	입도분포 (um)	중량%	입도분포 (um)
실시예 1	90.0	4.0	8.0	2.0	0.01~1.5
실시예 2	90.0	4.1	8.0	2.0	0.01~1.5
실시예 3	90.0	4.0	8.0	2.0	0.01~1.5
비교예 1	90.0	4.3	8.0	2.0	0.01~4.0
비교예 2	86.0	4.0	8.0	6.0	0.01~1.5
비교예 3	90.0	4.1	8.0			2.0	0.01~1.5
비교예 4	90.0	4.0	8.0			2.0	0.01~1.5
비교예 5	90.0	6.0	8.0	2.0	0.01~1.5
비교예 6	90.0	4.2	8.0	1.0	0.01~1.5	1.0	0.01~1.5
비교예 7	92.0	4.5	8.0

또한, 상기 표 2에는 표시하지 않았으나, 이미지 분석기를 사용하여 실시예 1 ~ 3의 초경합금의 모든 단면에 대해 WC의 입도를 분석한 결과, 1.0 ~ 6.0㎛ 크기를 갖는 입자가 전체 WC 면적의 80%를 초과하는 것으로 확인되었다.

상기 표 2에서 4a족 및 5a족의 입도분포는 0.01 ~ 1.5㎛로 표시한 것은, 4a족 및 5a족의 입방탄화물의 입자크기가 실질적으로 1.5㎛ 이하이고, 하한치인 0.01㎛는 본 발명의 실시예에서 사용한 이미지 분석기로 식별가능한 최소한의 크기를 의미한다. 따라서 0.01㎛ 미만의 입자가 존재하지 않는 것을 의미하는 것은 아니다.

CVD 코팅 절삭공구의 제조

상기와 같은 조성 및 미세조직적 특징을 갖는 초경합금을 모재로 하여, 이 기술분야에서 일반적으로 사용되는 CVD 방법을 이용하여 초경합금의 표면에 경질 박막층을 형성하여 피복 절삭공구를 제조하였다.

박막의 구조는 TiN - TiCN - Al₂O₃ - TiN의 4층 구조로 이루어지고, 첫 번째 TiN층은 0.5㎛ 두께로 형성하였고, TiCN층은 중온(700 ~ 950℃) CVD법으로 4.5㎛의 두께로 형성하였으며, Al₂O₃층은 1.5㎛의 두께로 형성하였고, 최외각의 TiN층은 0.5㎛의 두께로 형성하였다.

절삭 성능 평가

절삭 시험은 절삭공구의 내마모성과 인성(내치핑성)을 평가하기 위한 것으로 아래와 같은 2가지 방법으로 실시하였다.

(1) 내마모성 평가용 절삭 조건

피삭재 : STS316

절삭 속도 : 200 m/min.

이송(공급) : 0.25 mm/rev

절삭 깊이 : 1.5 mm

절삭팁 형상 : CNMG120408

습식 절삭 평가 : 6분 절삭 후 측면 마모량(Flank Wear, VB)

(2) 인성(내치핑성) 평가용 절삭 조건

피삭재 : STS361-2홀

절삭속도 : 200 m/min.

이송(공급) : 0.25 mm/rev.

절삭 깊이 : 1.5 mm

절삭팁 형상 : CNMG120408

습식 절삭 평가 : 치핑 및 파손에 의한 수명 종료까지의 시간(측정값은 5회 평균값)

이상과 같은 절삭 성능 평가 후의 결과를 하기 표 3에 나타내었다.

본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 절삭공구의 내마모성 및 인성(내치핑성) 평가 결과

구분	절삭성능
	내마모성	인성
	마모량(mm)	수명종료시간(초)
실시예 1	0.180	225
실시예 2	0.182	220
실시예 3	0.181	225
비교예 1	0.220	200
비교예 2	0.230	160
비교예 3	0.240	190
비교예 4	0.243	195
비교예 5	0.230	183
비교예 6	0.235	191
비교예 7	0.255	200

상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1 ~ 3에 따른 초경합금으로 제조된 피복절삭공구의 경우, 비교예 1 ~ 7에 비해 내마모성은 물론 인성(내치핑성)이 크게 향상되었음을 알 수 있다.

구체적으로, 실시예 1에 비해 5a족 입방탄화물의 입도가 큰 비교예 1의 경우, 내마모성과 인성(내치핑성)이 각각 측면마모량이 0.220mm이고 수명종료시간이 200초로 실시예 1에 비해 좋지 않은데, 이는 5a족 입방탄화물의 입자크기를 1.5㎛ 이하의 수준으로 유지하는 것이 내마모성과 인성(내치핑성)에 상당한 영향을 미치는 것을 의미한다. 한편, 도 5 및 6은 각각 실시예 1과 비교예 1의 초경합금으로 피복절삭공구를 제조한 후, 동일한 절삭시험을 수행한 후의 상태를 나타낸 것이다. 이들 도면에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1의 경우 절삭시험 후에도 치핑이 발생하지 않았으나, 비교예 1의 경우 인선부에 치핑이 심하게 발생하였음이 확인된다. 다시 말해, 실시예 1의 내치핑성이 비교예 1에 비해 우수하다는 것이 정성적으로도 확인된다.

또한, 실시예 2에 비해 5a족 입방탄화물의 함량이 6중량%로 높은 비교예 2의 경우, 측면마모량이 0.230mm이고 수명종료시간이 160초로 실시예 2에 비해 상당히 낮은 것으로 나타났다. 따라서, 내마모성 및 인성의 향상을 위해서는 5a족의 입방탄화물의 함량을 3중량% 이하로 유지하는 것이 요구된다.

또한, 실시예 1에 비해 WC 평균입도는 비슷하고 4a족 입방탄화물을 사용한 비교예 3 ~ 4의 경우, 측면마모량이 0.240 ~ 0.243mm이고 수명종료시간이 190 ~ 195초로 수준으로 본 발명의 실시예들에 비해 크게 떨어진다. 다시 말해, 입방탄화물의 종류도 절삭성능(내마모성과인성)에 영향을 미침을 알 수 있다.

또한, 실시예 1에 비해 WC 평균입도가 큰 비교예 5의 경우, 측면마모량이 0.230mm이고 수명종료시간이 183초로, WC의 입도도 내마모성과 인성(내치핑성)에 큰 영향을 미침을 알 수 있다.

또한, 실시예 1과 달리 4a족 5a족이 혼합된 입방탄화물을 사용하고 WC 평균입도가 비슷한 비교예 6의 경우, 수명종료시간은 191초로 실시예 1에 비해 다소 저하되는 수준이나, 측면마모량은 0.235mm 현저하게 저하되었음을 알 수 있다.

또한, 입방탄화물을 전혀 함유하지 않는 비교예 7의 경우, 인성(내치핑성)은 어느 정도 확보되나, 내마모성은 실시예 1은 물론 다른 비교예 1 ~ 6과 대비하여도 상당히 떨어짐이 확인되었다.

이상과 같은 실시예 1 ~ 3 및 비교예 1 ~ 7에 따른 절삭성능의 평가결과로부터 본 발명의 실시예와 같이, WC 입도, 타탄화물의 종류, 함량 및 입도의 제어를 통해 기존의 초경합금에 비해 내마모성과 함께 인성(내치핑성)이 상당히 향상된 초경합금을 얻을 수 있음이 확인되었으며, 이와 같은 초경합금은 특히 양호한 내치핑성이 요구되는 난삭재의 가공에 적합하게 사용될 수 있다.

Claims

WC : 70 ~ 95중량%, Co : 5 ~ 12중량%, 5a족 탄화물 : 0.1 ~ 3.0중량% 및 불가피한 불순물을 포함하는 초경합금으로서,
미세조직상 상기 5a족 입방탄화물의 입자크기는 1.5㎛ 이하이며, WC의 평균입자크기는 3.0 ~ 5.0㎛인 것을 특징으로 하는 초경합금.
제 1 항에 있어서,
상기 5a족 입방탄화물의 입자크기는 0.01 ~ 1.5㎛인 것을 특징으로 하는 초경합금.
제 1 항에 있어서,
상기 초경합금은 바인더 부화 표면영역이 존재하지 않는 것을 특징으로 하는 초경합금.
제 1 항에 있어서,
상기 초경합금 단면에서 1.0 ~ 6.0㎛ 크기의 WC 입자의 면적비율이 단면 전체 WC 입자 면적의 80% 이상인 것을 특징으로 하는 초경합금.