• Title/Summary/Keyword: 초경합금소재

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기계적 합금화 방법으로 제조된 WC-Co 분말 및 소결체 특성 관찰

  • Lee, Han-Chan;Pyeon, Jin-Ho;Mun, Gyeong-Il;Byeon, Cheol-Ung;Sin, Baek-Gyun
    • Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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    • 2013.02a
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    • pp.255-255
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    • 2013
  • WC-Co 초경합금은 실온경도, 고온경도, 강도, 내마모, 내충격 등 기계적 특성이 우수하여 공구재료, 절삭공구 및 고압용 부품 등 다양한 응용분야를 가지고 있으며 WC-Co 분말 코팅같은 경우 항공분야, 일반 공업 분야에 내마모 특성 및 내열특성 향상을 위한 코팅용 소재로서 활용되어 지고 있다. 활용분야가 넓은 WC-Co 초경합금의 제조방법은 WC, Co 분말을 혼합하여 약 900도에서 1차 예비소결 후 원하는 형상 가공 후 약 1,300~1,600도에서 2차 소결을 진행한다. 지금 현재 초경분말의 조성, 크기와 같은 변수들에 따른 초경합금의 기계적 특성 변화에 대한 연구가 계속적으로 진행되고 있다. 본 연구에서는 WC-Co 분말의 소결 특성을 향상시키고자 Planetary ball mill 장비를 활용하여 볼 밀링 공정을 진행하였고 Spark plasma sintering 장비를 활용하여 빠른 소결을 진행하였다. WC-Co 분말의 미세구조, 입도, 조성 및 분산의 변화를 관찰하기 위해 볼 밀링 전, 후 분말을 분석하였고 제조된 분말의 소결 특성을 확인하기 위해 상용화 된 WC-Co 분말의 소결 특성과 비교 평가하였다. 분석 결과 볼 밀링 공정 후 분말은 약 15 ${\mu}m$에서 4.4 ${\mu}m$로 미세해지는 것을 확인하였고 밀링 후 분말로 초경합금을 제작하였을 때 기존 상용화 초경합금제작 온도보다 약 100~400도 낮아지면서 경도 값은 약 20% 향상된 것을 확인할 수 있었다.

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Synthesis of Nanostructured WC Powders by Chemical Vapor Condensation process (상압 기상반응법에 의한 나노 WC 분말 제조 연구)

  • 하국현;김진천;김병기
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2003.11a
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    • pp.43-43
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    • 2003
  • WC/Co계 초경 합금은 각종 공구 및 내마모 부품으로서 널리 사용되고 있다. 초경 합금의 특성은 WC 분말 크기에 크게 좌우되며 일반적으로 입자의 크기가 미세해 질수록 기계적 특성이 향상되는 것으로 알려지고 있다. 이를 위하여 지금까지 많은 연구가 진행되고 있으나, 현재 액상 공정을 이용하여 약 100nm급의 초경 분말이 개발되어지고 있으며, 그보다 미세한 분말의 제조는 아직 이루어지고 있지 않은 실정이다. 그러나 최근 기상 반응을 이용하여 수nm급의 분말 제조가 가능하게 되었으나, 주로 산화물계에 분말 제조에 국한되고 있다. 본 연구에서는 이러한 기상 반응법을 이용하여 초경 합금의 핵심 소재인 WC분말을 합성하고자 하였으며, 이를 위하여 장치의 설계 및 제작, 그리고 공정별 특성에 대하여 연구하였다.

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Analysis of Characteristic Evaluation of Microdrilling for the Cemented Carbides Materials (초경합금 소재 마이크로드릴의 가공특성 평가)

  • 김건회
    • Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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    • v.11 no.6
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    • pp.52-59
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    • 2002
  • Resently, reduction of industrial products in size and weight has increased by the application of micro-drill for gadgets of high precision and gave rise to a great interest in a micro-drilling. Due to the lack of tool stiffness and the chip packing, micro-drilling requires not only the robust tool structure which has not affected by the vibration, but also the effective drilling methods designed to prevent tool fracture from cutting troubles. Firstly, this paper presents a optimum characteristic evaluation method of 0.15mm microdrill in consideration of new manufacturing processes for improving the product rate and extend the tool life, and secondly suggest between microdrilling characteristic properties of tool md evaluation of workpiece quality through experiment.

Optimum Shape Design of Cemented Carbide Micro-drill in Consideration of Productivity (생산성을 중시한 초경합금 소재 마이크로 드릴의 최적 형상설계)

  • 김건회
    • Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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    • v.13 no.3
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    • pp.133-140
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    • 2004
  • Recently reduction of industrial products in size and weight has been increased by application of micro-drills in gadgets of high precision and a great interest of a micro-drilling has been raised. Due to the lack of tool stiffness and the chip packing, the micro-drilling requires not only the robust tool structure which has not affected by vibration but also effective drilling methods designed to prevent tool fracture from cutting troubles. This paper presents an optimum design shape of a 0.15 mm micro-drill associated with a new manufacturing process to improve the production rate and to lengthen the tool life and suggestions on the micro-drilling characteristic properties associated with the tool life and workpiece quality.

A Study on Ultra Precision Grinding of Aspheric SIC Molding Core for Camera Phone Module (카메라폰 모듈용 비구면 Glass렌즈 성형용 Silicon Carbide(SiC) 코어 초정밀 연삭가공에 관한 연구)

  • Kim, Hyun-Uk;Cha, Du-Hwan;Lee, Dong-Kil;Kim, Sang-Suk;Kim, Hye-Jeong;Kim, Jeong-Ho
    • Proceedings of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers Conference
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    • 2007.11a
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    • pp.428-428
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    • 2007
  • 최근 고화질 카메라폰이 경박단소화 되는 경향에 따라 Plastic렌즈 또는 구면 Glass렌즈만으로는 요구되는 광학적 성능 구현이 힘들기 때문에 비구면 Glass렌즈에 대한 요구가 증가하고 있다. 이러한 비구면 Glass렌즈는 일반적으로 초경합금 성형용 코어를 이용한 고온압축 성형방식으로 제작되어지기 때문에 코어면의 초정밀 연삭가공 및 코어면 코팅기술 개발이 시급한 상황이다. 한편, 대표적인 난삭재 Silicon Carbide(SiC)는 광학적 특성 및 기계적 특성, 전기적 특성 등 우수한 특성을 가진 재료로서 우주망원경, 레이저 광 및 X선 반사용 미러 등 다종, 다양한 용도로 이용되고 있으며 전기, 전자, 정보, 정밀기기의 급격한 발전으로 SiC의 수요가 급격히 증가하고 있다. 비구면 Glass렌즈 성형용 코어를 SiC소재로 제작할 경우 성형용 코어의 수명향상, 렌즈 생산원가의 절감 및 코팅 과정의 간소화 등의 다양한 장점을 가지므로 SiC를 이용한 성형용 코어의 나노 정밀도급 초정밀 연삭가공기술의 개발이 필요하다. 본 논문에서는 3 메가픽셀, 2.5배 광학 줌 카메라폰 모듈용 비구면 Glass렌즈 개발을 목적으로 실험계획법을 적용하여 초경합금 성형용 코어의 연삭조건을 규명하였다. 초경합금 비구면 성형용 코어의 초정밀 연삭가공조건 및 결과를 바탕으로 난삭재인 Silicon Cabide(SiC)의 연삭가공조건을 구하고 이를 이용하여 비구면 Glass렌즈 성형용 코어를 초정밀 연삭가공하였다.

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Analysis and Mechanical Behavior of Coating Layer in Metallic Glass Matrix Composite (비정질 기지 복합재 코팅층의 미세조직 분석 및 기계적 거동)

  • Jang, Beom Taek;Yi, Seong Hoon
    • Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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    • v.38 no.6
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    • pp.629-636
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    • 2014
  • For surface modification, bulk metallic glass coatings were fabricated using metallic glass powder and a mixture of a self-fluxing alloy or/and hard metal alloys with a heat-resisting property using a high velocity oxy-fuel coating thermal spraying process. Microstructural analyses and mechanical tests were carried out using X-ray diffraction, a scanning electron microscope, an atomic force microscope, a three-dimensional optical profiler, and nanoindenation. As a result, the monolithic metallic glass coating was found to consist of solid particle and lamellae regions that included many pores. Second phase-reinforced composite coatings with a self-fluxing alloy or/and hard metal alloy additives were employed with in-situ $Cr_2Ni_3$ precipitate or/and ex-situ WC particles in an amorphous matrix. The mechanical behaviors of the solid particles and lamella regions showed large hardness and elastic modulus differences. The mechanical properties of the particle regions in the metallic glass composite coatings were superior to those of the lamellae regions in the monolithic metallic glass coatings, but indicated similar trends in matrix region of all the coating layers.

FeO, $TiH_2$, Carbon 원료분말을 이용한 Fe-TiC 나노 복합분말 제조 및 소결

  • An, Gi-Bong;Kim, Ji-Sun
    • Proceedings of the Materials Research Society of Korea Conference
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    • 2011.10a
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    • pp.26-26
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    • 2011
  • Fe계 TiC 합금은 미량의 합금원소를 첨가시켜 경화능, 내식성, 내마모성 성질을 개선한 특수 공구용 재료로서 현재 절삭, 내마모성, 광산, 금형재료 등의 분야에 널리 사용되고 있다. 금속과 세라믹의 복합재료인 초경합금은 비열처리용 공구강으로 WC, TiC 등의 4, 5, 6족 금속탄화물에 Co, Ni, Fe등의 철족이 결합금속으로 소결한 복합재료로 WC-Co계 초경합금이 주종을 이루고 있으나, 전략 소재로서 고가인 Co 원료를 대체하기 위한 재료로서 초경재료의 고경도와 공구강의 경제성 및 가공성의 장점을 이용한 Fe-TiC계 초경합금의 연구가 다양하게 진행되고 있다. 본 연구에서는 Fe기지에 서브마이크론 크기의 미세한 TiC 입자가 균일하게 분산된 Fe-TiC 복합분말을 경제적으로 제조하기 위해 순수한 Fe, Ti 원료분말에 비해 단가가 낮고 미세 분쇄가 용이한 FeO, $TiH_2$ 분말을 고에너지 밀링 후 반응 열처리 시키는 유사 기계화학적 공정을 시도하였다. 조성비 Fe-30wt%TiC 복합분말을 제조하기위해 마이크론(micron) 크기의 FeO, $TiH_2$, C 분말을 사용하였고, 1단계로 FeO와 C을 고에너지 밀링으로 혼합 후 반응시켜 환원시키는 공정과 2단계로 이렇게 환원된 분말과 TiH2를 고에너지 밀링으로 다시 혼합, 분쇄한 후 반응열처리 하는 두 단계 공정을 사용하였다. FeO의 환원 단계에서는 $700{\sim}1,000^{\circ}C$ 온도 범위에서 1시간 유지하였고, 고에너지 밀링 시 밀링시간, 회전속도를 변수로 두고 실험하였다. 환원된 분말은 수평관상로를 이용해 아르곤분위기에서 $1,000{\sim}1300^{\circ}C$까지 1시간 유지하여 반응열처리시켜 Fe-TiC 복합분말을 제조하였다. 준비된 복합분말을 XRD와 FE-SEM, EDS, 입도분석기 (LPSA) 등을 이용해 분말의 형태와 특성, 상, 조성, 입도, 분산도 등을 조사하였다. 제조된 Fe-TiC 나노복합분말을 방전플라즈마소결(SPS) 과 상압소결 실험을 진행하였다. Fe-TiC 복합분말 제조공정의 첫 번째 단계인 FeO의 환원반응은 $800^{\circ}C$이상의 온도에서 Fe로 환원이 진행됨을 확인하였다. 두 번째 단계인 반응열처리공정에서는 $1,000^{\circ}C$ 이상에서 TiC가 형성됨을 XRD 상분석을 통해 확인할 수 있었고, $1,100^{\circ}C$ 이상의 온도에서 반응열처리를 했을 때 XRD 분석결과와 산소 조성 분석 결과로부터 반응의 완결성과 순도에서 최적 온도 조건임을 확인하였다. 온도를 $1,300^{\circ}C$로 증가시킬 경우 반응의 완결성에 큰 변화가 없는 반면 분말입자간의 목형성이 일어나 가소결 되는 것을 FE-SEM을 통해 관찰하였다. 또한 최적조건으로 제조된 Fe-TiC 복합분말의 입도분석과 FE-SEM/EDS 관찰/분석을 시행한 결과 평균 입도 0.6 ${\mu}m$의 미세한 Fe-TiC 복합분말 내에 Fe분말 주변과 내부에 나노크기의 TiC입자가 균일하게 분산되어 존재하는 것을 확인하였다.

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A Study on Ultra Precision Grinding Characteristics of Tungsten Carbide $LCU\_CL$ Core (초경합금 소재 $LCU\_CL$ 코어의 초정밀 연삭 특성에 관한 연구)

  • Jeong Sanghwa;Cha Kyoungrae;Kim Hyunuk;Lee Bongju
    • Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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    • 2005.05a
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    • pp.307-312
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    • 2005
  • As the various manufacturing technology of optical glass is developed, the aspherical lenses are applied to many fields. However, It is still very difficult to manufacture glass lens because of the high cost and the short life of core. In recent years, the demands of the aspherical glass lenses increase since it is difficult to obtain the desirable performance in the plastic lens. In the glass mold lens, it has merits of high productivity and reproductivity since lens is manufactured by the only forming with high precision mold. The fabricating conditions for glass mold lens are glass surface that does not cause fusion, viscosity of 108-1013 poise for the $0.2{\mu}m$ accuracy, and viscoelasticity for the roughness less than 100 angstrom. In this thesis, ultra-precision grinding characteristics of tungsten carbide for forming the aspherical glass lens core were studied and the result of it is applied to manufacture the tungsten carbide-base core of the glass lens used to the laser scanning unit and the camera phone.

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Hydrometallurgical Processes for the Recovery of Tungsten from Ores and Secondary Resources (원광석 및 2차 자원으로부터 텅스텐 습식 제련 기술)

  • Ahn, Hyeong Hun;Lee, Man Seung
    • Resources Recycling
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    • v.27 no.6
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    • pp.3-10
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    • 2018
  • Tungsten is a metal with high melting point and used as a raw material for the production of super alloys. Tungsten exists as $WO{_4}^{2-}$ in alkaline solution. As solution pH decreases, polymerization reaction of $WO{_4}^{2-}$ occurs to result in the precipitation of tungstic acid. The hydrometallurgical process for the recovery of tungsten from ores or secondary resources can be classified as acid and alkaline leaching. In selecting a process for the recovery of pure tungsten from secondary resources, the nature and concentration of impurities in the secondary resources and the manufactured tungsten materials should be considered.