• 제목/요약/키워드: 초경합금:텅스텐 카바이드

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방전 플라즈마 소결 공법을 이용한 FSW-Tool 용 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체 제조와 기계적 특성 평가

  • 윤희준;박현국;이승민;방한서;방희선;오익현
    • 한국재료학회:학술대회논문집
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    • 한국재료학회 2011년도 추계학술발표대회
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    • pp.40.2-40.2
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    • 2011
  • 초경합금은 경도가 높은 재료를 말하며 일반적으로는 탄화텅스텐(WC)계 재료를 말한다. 국내 현재 초경합금 동향은 반도체 산업, 내마모성 공구, 절삭공구, 금형 등 많은 분야에 사용되어지고 있다. 또한 최근 들어 FSW (Friction Stir Welding, FSW)기술이 발전함에 따라 접합기술개발이 다양화되면서 FSW Tool의 고성능의 초경 재료가 요구되어지며 장수명의 Tool개발이 되어야 한다. 국내에서는 초경 합금 재료로 사용되어지고 있는 텅스텐 카바이드(WC)와 코발트(Co)를 이용하여 많은 연구가 진행되었다. 본 실험에서는 텅스텐 카바이드와 코발트 및 몰르브덴 카바이드를 혼합하여 소결체를 제조하였다. 실험에 사용된 텅스텐 카바이드는 높은 경도를 가지고 강한 취성을 나타내며, 소결에 어려운 단점이 있다. 이러한 단점을 코발트와 몰리브덴 카바이드를 첨가하여 소결온도를 낮춰주는 역할과 액상 소결시 텅스텐카바이드 입자사이에 침투하여 액상소결에 의한 치밀화가 가능하게 해주며 인성이 향상되어 고인성 재료를 만들 수 있었다. 본 실험에서는 합성과 치밀화가 동시에 진행되는 SPS (Spark Plasma Sintering:SPS) 장비를 이용하여 실험을 진행하였다. 이 방법은 방전플라즈마 소결 공법으로, 기존의 연소법과 열간 가압기술(Hot-press, HIP)을 결합한 방식으로 단 시간, 단일공정으로 치밀한 소결체를 얻을 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 $WC-5Mo_2C$-5wt%Co 소결체 제조를 위해 원소 분말을 Horizontal ball milling 혼합하였다. 균일하게 혼합된 분말을 흑연다이에 충진하여 펄스전류와 기계적 압력을 동시에 가하여 $WC-5Mo_2C-5Co$ 복합재료를 제조하고 소결체의 밀도, 순도, 상변태, 미세조직 등을 분석 및 평가하였다. SPS공정 조건은 고진공하에서 $1,200^{\circ}C$-60MPa, 펄스비 12:1 조건으로 수행하였으며, 얻어진 $WC-5Mo_2C-5Co$ 소결체의 상대 밀도는 98%이상 이였다. 또한, 결정립 크기는 약 400 nm였으며, 경도는 $2,453kg/mm^2$를 나타내었다.

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밀리미터파 간섭계용 타원 반사경의 공구 변화에 따른 고속절삭 특성 연구 (A Study on the characteristics of the High Speed Machining for several Tool Materials change of Ellipse Mirror Machining to be used in Millimeter Wave Interferometer System)

  • 이상용;김건희;김효식;양순철;홍창덕;조병무;원종호
    • 한국기계가공학회지
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    • 제6권4호
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    • pp.22-27
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    • 2007
  • This study aims to find the optimal cutting conditions, when ellipse mirrors consisted Aluminum alloy were made it the Millimeter-Wave Interferometer System mirror with several tools on the High-Speed Machine. Machining technique for precision machining characteristics of ellipse mirrors consisted Al6061 matter by Ball endmill is reported in this paper., Results of machining on the High-Speed Machine(using NCD(Natural Crystalline diamond), WC and coated TiAlN ${\phi}6mm$ ball endmill tool) had measurement of surface roughness and form accuracy with cutting conditions(the Feed rate, the Depth of cut and the Cutting speed). the Millimeter-Wave Interferometer System ellipse mirror had been machined foundational precision machining characteristics of aluminum.

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전해 가공을 이용한 텅스텐 카바이드 미세축 제작 (Fabrication of Tungsten Carbide Microshaft Using Electrochemical Machining)

  • 강명주;오영탁;주종남
    • 한국정밀공학회지
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    • 제19권3호
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    • pp.80-87
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    • 2002
  • Tungsten carbide microshaft is used as micro-punch, electrode of MEDM (micro-electro-discharge machining), and micro-tool because it has high hardness and high rigidity. In this study, the tungsten carbide microshaft was fabricated using electrochemical machining. Concentration of material removal at the sharp edge and metal corrosion layer affect the shape of the microshaft. Control of microshaft shape was possib1e through conditioning the machining voltage and electrolyte concentration. By applying periodic voltage, material removal rate increased and surface roughness improved. The fabricated microshaft in $H_2 SO_4$ electrolyte maintained sharper end edge and better surface finish than those fabricated by other electrolytes.

오일샌드 플랜트용 초경합금과 스테인레스강의 진공브레이징 특성평가 (Evaluation of Vacuum Brazed WC and Stainless Steel for Oil Sands Plant)

  • 장세훈;조승현;안성우;허중식;김인표;오익현
    • 한국유체기계학회 논문집
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    • 제19권3호
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    • pp.48-52
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    • 2016
  • Microstructure and tensile strength of the vacuum brazed stainless steel(STS304) and WC-8 %Co were investigated. For brazing, the BNi-2, 3(A.W.S standard) were used as filler metals. It was found that metallic compounds of W-Ni were observed at the between WC metrix and brazed layer. Among these filler metals, the BNi-2 showed excellent wettability, but tensile strength was lower than BNi-3. The fracture of the brazed specimens with BNi-2 was occurred at the between WC metrix and brazed layer. The fracture of the brazed specimens with BNi-3 was occurred at the between WC metrix and brazed layer, and between brazed layer and stainless steel.

AlCr계 절삭공구 코팅의 미세조직 및 우수한 기계적 물성 분석 (Analysis microstructure and mechanical properties of AlCr-based cutting tool coatings)

  • 임기성;김영석;박혜진;문상철;정세일;김광식;박영군;김기범
    • 한국표면공학회:학술대회논문집
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    • 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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    • pp.131-131
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    • 2018
  • 최근 절삭공구산업은 자동차, 항공기, IT, 선박, 에너지 등 첨단산업의 증가로 인해 CGI, CFRP, 내열합금 등 난삭재의 수요가 증가하고 있다. 난삭재는 고내열, 고경도, 초경량 같은 특성을 지니며 우수한 기계적 물성을 갖지만 가공의 어려움이 있어 산업에 적용하는데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 개발된 가공기술 중 하드 코팅은 공구코팅비용 대비 공구의 표면경도와 수명을 효율적으로 향상시킬 수 있다고 알려져 있다. 대표적인 하드코팅으로는 AlN계, TiN계 코팅이 있다. 이러한 코팅의 경우 높은 기계적 물성과 우수한 내마모성으로 인해 절삭공구의 성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 많은 연구가 진행되고 있으며 절삭공구산업에서 각광받고 있다. 기존 선행연구 결과에 따르면 질화물 코팅의 우수한 물성은 질화물(Nitride) 생성 및 질화 공정에 의한 코팅층의 고밀도화에 의해 나타난다고 알려져 있다. 그 중에서 AlCrN coating은 우수한 내마모성 및 향상된 고온경도를 갖고 있다. AlCrN based coating에 미량의 원소를 첨가하여 기존 AlCrN coating의 기계적 특성을 더욱 향상 시킨 coating은 일반적인 고성능 코팅 대비 공구수명이 길다고 알려져 있으며, 전반적으로 우수한 특성에 의해 전 세계적으로 습식 및 건식 기계 가공 용도로 사용되고 있다. 본 연구에서는 AlCrN based coating에 미량의 원소를 첨가한 coating의 우수한 기계적 특성의 원인을 규명하기 위해 텅스텐카바이드(WC) 기판 위에 아크 이온 플레이팅 장비를 이용하여 AlCrN based coating을 증착 시킨 sample을 분석하였다. 결정구조 및 상 분석을 위해 X선 회절분석(XRD)을 실시하였으며, 미세 구조를 분석하기 위해 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM), 투과 전자현미경(TEM) 분석을 실시하였다. 또한 코팅층의 화학적 성분 분석을 위해 EDX분석을 실시하였으며 기계적 특성 평가를 위해 나노압입시험(Nano-indentation test)을 진행하였다.

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