질화규소계 세라믹스의 입계상 저감과 공구특성

전문가 제언

○ 질화규소(Si3N4)는 절삭공구, 베어링, 다이스 등의 내마모 부품, 자동차용 기계부품, 내화물 등의 내열부품 등에 이용되며 그 용도가 다양하다. 따라서 질화규소계 세라믹스는 시장규모가 크고 사용되는 영역이 넓다. 특히 고인성 및 내열충격 특성이 공구 요구 조건과 일치하여, 주철의 밀링작업에 사용되고 있다.

○ 질화규소는 공유결합성 때문에 고온강도와 고온 크리프 특성을 가지고 있으나, 난소결성 물질로 소결에서는 소결조제가 필요하다. 이 소결조제의 액상성분은 소결 후에 입계성분으로 남아있게 된다. 이 입계성분은 유리성분을 함유하고 있어, 경도나 내열성이 낮다.

○ 최근에는 고속으로 절삭할 때 발생하는 높은 열에 의한 공구와 피삭재 사이의 화학반응을 억제하기 위해 세라믹 공구 표면에 코팅(Al2O3/TiN 등)처리를 하여 수명을 향상시키고 있다. 이 문헌에서는 열충격 향상을 위해 알루미나 성분을 조제로 사용하지 않고, 소결성 및 입계상 저감을 시도하였다. 또한 내마모성에 영향을 미치는 표면부분의 입계 성분량을 저감하는 조성성분의 경사구조에 대해 연구를 하였다.

○ 공구규격은 CNGA 120408(ISO 표준규격)이며, 공구에는 다양한 세라믹 재질(A:Al2O3, B:Al2O3-TiC, C:Si3N4, D:Coated Si3N4)을 사용한다. 외국의 주요 세라믹 절삭공구 제조업체는 Kennametal, Greenleaf, NTK, Kyocera, Toshiba, Sumitomo, Sandvik 등이 있다. NGK가 국내에서 많은 시장을 점유하고 있다.

○ 국내 업체로는 Taegutec과 쌍용머트리얼이 있으며, 외국 업체와 경쟁을 하고 있다. 국내 시장은 초경공구 시장의 약 10% 미만으로 추정된다. 세라믹 공구는 가공장비의 고속화와 자동화로 생산성 향상과 원가절감을 위해 사용량이 증가하고 있다. 구조용 세라믹스 연구는 세라믹기술원, 한국기계연구원이나 일부 대학에서만 연구가 진행되고 있다. 그러나 전반적으로 연구나 시장이 침체되어 있어 이에 대한 관심과 연구자들의 분발을 기대한다.

저자

Takeshi MITSUOKA

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

재료

연도

2013

권(호)

48(1)

잡지명

セラミックス

과학기술
표준분류

재료

페이지

52~56

분석자

김*환

분석물

• 질화규소계 세라믹스의 입계상.pdf [316,988 byte]

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