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텅스텐 대체재료를 위한 서미트재료 및 코팅기술개발

전문가 제언: ○ 절삭공구와 내마모공구로 사용하고 있는 초경합금 중에 탄화텅스텐이 약 80%를 점유하고 있다. 텅스텐(W)은 희소한 원소이고 고가이며 WC계 초경합금은 강도, 인성 및 내열충격성이 양호하지만 경도가 낮은 약점이 있어서, NEDO 프로젝트 대체재료개발 담당자들은 경도가 높은 Ti(C,N)계 서미트재료로 대체하거나 또는 WC 초경공구에 Ti(C,N)계나 Al2O3를 코팅하여 경도도 증가시켜서 우수하고 경제성 있는 초경공구에 대하여 연구하고 있다.

○ 초경합금의 내마모, 절삭가공성이 우수한 초경합금개발은 다이아몬드 의 모스경도 10(8,000HK), 탄성율 830~1,000GPa인 최대 성능을 지향하여, WC의 경도 1,800~2,400HK, 탄성율 520~700GPa, TiC는 경도 1,800 ~3,200HK, 탄성율 310~410GPa이 현재 공구용 탄화물 중에서 물성과 경도가 높기 때문에 이들과 기타 합금원소의 장점을 이용하여 여러 가지 방법으로 초경합금을 지속적으로 개발될 것이라고 생각된다.

○ 각 공구의 절삭속도를 ISO번호로 비교하면, 서미트는 900~2,400ft/min, TiC는 300~1,500ft/min, Ti(C,N)코팅은 200~1,200ft/min이며 WC공구는 50~800ft/min이다. 성능에서 보는바와 같이 경도도 낮고 절삭속도도 낮지만 다른 기계적 물성이 좋기 때문에 WC를 베이스로 한 초경합금 대체재료가 개발되리라고 생각된다.

○ 서미트의 표준조성은 Ti(C,N)-WC-TaC-Mo2C-Ni-Co 합금으로써 WC의
함유율은 5~20%이며 절삭용 공구로 사용되고 있다. 여러 가지 탄화물들이나 Al2O3를 WC기지에 코팅하는 방법은 PVD, CVD법 및 기타 기상증착법으로 멀티코팅한다. 새로운 코팅법으로는 서미트기재에 하드코팅기술개발과 코팅재료의 특성 평가에 대한 기반연구가 필요하다.

○ 초경합금제조는 우리나라의 대구테크(구 대한중석)와 한국야금이 1970년대부터 제조하였고 기계공업이 번창함에 따라 중소기업도 많이 생겨났다. 생산공장에서는 WC초경합금을 중심으로 각종 절삭공구와 다이스 및 마모용 공구를 생산하고 있다. 초경공구계통 기업이 융성하기를 기대하는 바이다.

저자: H.MATSUBARA, T.MATSUDA
자료유형: 학술정보