회사 소식 초경 합금이란 무엇인가?

제조, 광업 또는 툴링 분야에 종사하는 경우 "초경합금"이라는 용어를 들어보셨을 것입니다. 그런데 정확히 무엇입니까? 텅스텐카바이드랑 같은건가요? 그리고 왜 힘든 산업 작업에 그렇게 널리 사용됩니까?초경합금(종종 "초경금속"이라고도 함)은 경질 세라믹 입자(텅스텐 카바이드 등)와 연질 금속 바인더(코발트 또는 니켈 등)를 높은 열과 압력을 통해 결합하여 만든 복합 재료입니다.. 세라믹 입자의 극도의 경도와 금속 바인더의 인성을 결합하여 내마모성 및 절단 용도에 가장 내구성이 뛰어난 소재 중 하나입니다. 이 기사에서는 구성, 제작 방법, 주요 속성, 일반적인 유형 및 실제 용도를 자세히 설명합니다. 모든 내용은 업계 전문가가 공감할 수 있는 실제 사례를 통해 명확성을 위해 단순화되었습니다.

초경합금의 성능은 두 가지 주요 구성 요소인 "경질상" 입자와 "결합제 상" 금속에서 비롯됩니다. 이는 단일 재료(예: 순수 금속 또는 세라믹)만으로는 달성할 수 없는 경도와 인성의 균형을 유지하기 위해 함께 작동합니다.

메모: 텅스텐 카바이드(WC)는 가장 널리 사용되는 경질상입니다. 산업용 초경합금 제품의 90% 이상이 WC를 주요 경질 성분으로 사용합니다. 이것이 바로 "초경합금"이 구어체로 "텅스텐 카바이드"라고 불리는 이유입니다(기술적으로 텅스텐 카바이드는 복합재의 한 부분일 뿐입니다).

초경합금은 금속처럼 주조되거나 단조되지 않습니다.분말 야금, 미세한 분말을 조밀하고 단단한 물질로 바꾸는 공정입니다. 품질을 보장하기 위해 단계는 간단하고 엄격하게 제어됩니다.

1. 분말 준비:

   • 단단한 상(예: WC)과 결합제(예: Co)를 초미세 분말(입자 크기: 0.5~10 마이크로미터, 사람 머리카락 너비의 약 1/20)로 분쇄합니다.
   • 분말을 건조하여 수분을 제거하고(수분은 최종 제품에 기공을 유발함) 체로 걸러 덩어리를 제거합니다.

2. 분말 혼합:

   • 볼밀을 사용하여 분말을 정확한 비율(예: 94% WC + 6% Co)로 혼합합니다. 액체(예: 알코올) 또는 윤활제(예: 왁스)를 첨가하여 단단한 입자 주위에 바인더가 균일하게 분포되도록 합니다.
   • 혼합에는 4~24시간이 소요됩니다. 여기서는 균일성이 중요합니다. 바인더 분포가 고르지 않으면 최종 제품에 약한 부분이 생깁니다.

3. 압축:

   • 혼합된 분말을 유압 프레스를 사용하여 "그린 컴팩트"(최종 제품의 거친 모양)로 압축합니다. 압력 범위는 150~600MPa(대기압의 1,500~6,000배)로 분말을 단단히 포장합니다.
   • 녹색 콤팩트는 깨지기 쉬우나(마른 모래성처럼) 모양을 유지하므로 이제 소결할 준비가 되었습니다.

4. 소결("경화" 단계):

   • 압분체를 용광로에 넣고 보호 대기(산화 방지를 위한 아르곤 또는 질소)에서 1,300~1,600°C(2,372~2,912°F)로 가열합니다.
   • 고온에서 바인더 금속은 녹아서 단단한 상 입자 주위로 흐르면서 서로 "접착"됩니다. 분말 사이의 간격이 좁아짐에 따라 압축물은 5~20% 정도 수축됩니다.
   • 용광로는 균열을 방지하기 위해 천천히 냉각됩니다(분당 2~5°C). 이 단계에서는 깨지기 쉬운 압축물을 조밀하고 단단한 초경합금 부품으로 바꿉니다.

5. 후처리(선택사항):

   • 절삭공구, 실링 등 정밀부품의 경우, 초경합금이 강철보다 단단하기 때문에 소결된 부품을 다이아몬드 휠로 연삭하여 크기와 형태를 미세화합니다.
   • 일부 부품은 내마모성을 높이거나 마찰을 줄이기 위해 연마 또는 코팅(예: 질화 티타늄, TiN) 처리됩니다.

초경합금의 인기는 열악한 산업 조건에 이상적으로 사용할 수 있는 4가지 탁월한 특성에서 비롯됩니다.

• 경도: 모스 경도 척도에서 8.5-9(다이아몬드, 입방정 질화붕소 및 기타 몇 가지만 더 단단함)
• 내마모성: 마모가 심한 작업에서는 고탄소강보다 5~10배 더 오래 지속됩니다. 예를 들어, 초경합금 채굴 라이너는 모래가 많은 광석을 6~24개월 동안 처리할 수 있는 반면 강철 라이너는 1~3개월만 지속됩니다.

• 충격에 부서지는 순수 세라믹과 달리, 금속 바인더는 초경합금을 충격을 견딜 수 있을 만큼 튼튼하게 만듭니다. 초경합금 드릴 비트는 깨지지 않고 단단한 암석을 칠 수 있는 반면, 세라믹 비트는 즉시 깨집니다.

• 이는 고온(바인더에 따라 최대 500~800°C, 932~1,472°F)에서도 경도를 유지합니다. 이로 인해 절삭 공구에 적합합니다. 금속을 가공할 때 공구 팁이 뜨거워지지만 초경합금은 부드러워지거나 가장자리를 잃지 않습니다.

• 녹, 부식 및 화학적 공격(특히 니켈 결합 초경합금)에 대한 저항력이 있습니다. 해수(예: 펌프 씰) 또는 화학 공장(예: 밸브 부품)에서 분해되지 않고 작동합니다.

모든 초경합금이 동일한 것은 아닙니다. 결합제에 대한 경질상의 비율과 경질상의 유형은 특정 작업에 맞게 조정됩니다. 업계에서 가장 일반적으로 사용되는 유형은 다음과 같습니다.

초경합금은 중공업 분야 어디에서나 사용됩니다. 부품이 단단하고 견고하거나 내마모성이 필요한 경우 초경합금으로 제작될 가능성이 높습니다. 가장 일반적인 용도는 다음과 같습니다.

• 가장 큰 응용 분야: 금속, 목재 또는 콘크리트 가공용 드릴 비트, 선반 도구, 밀링 인서트 및 톱날. 초경합금 절삭 인서트는 교체가 필요하기 전에 수천 개의 금속 부품을 가공할 수 있습니다.

• 분쇄기 톱니, 컨베이어 벨트 스크레이퍼 및 광산 드릴 비트와 같은 부품을 착용하십시오. 이 부품은 연마성 광석과 암석을 처리합니다. 초경합금의 내마모성은 교체 비용을 줄여줍니다.

• 펌프용 씰 링(누출 방지 및 마모 방지), 베어링 부시(중장비의 마찰 감소) 및 압출 다이(마모되지 않는 금속 또는 플라스틱 성형).

• 노즐(3D 프린팅 또는 연료 분사용), 시계 기어(단단하고 긁힘 방지), 의료 도구(예: 단단하고 멸균되어야 하는 치과용 드릴)와 같은 소형, 고정밀 부품.

1. 신화: “초경합금은 초경합금과 같습니다.”
   사실: 텅스텐 카바이드(WC)는 대부분의 초경합금에서 단단한 상입니다. 초경합금은 복합재입니다. WC 입자를 서로 결합하려면 바인더(코발트와 같은)가 필요합니다. 쿠키처럼 생각해보세요. WC는 초콜릿 칩이고 코발트는 반죽입니다.

2. 신화: “초경합금은 너무 비싸서 사용하기 어렵습니다.”
   사실: 강철에 비해 초기 비용은 비싸지만 수명은 5~10배 더 깁니다. 예를 들어, 50달러짜리 초경합금 드릴 비트는 10달러짜리 강철 비트보다 10배 더 오래 지속됩니다. 시간이 지나면 교체 빈도가 줄어들기 때문에 가격이 더 저렴해집니다.

초경합금은 경도, 인성 및 내열성이 독특하게 혼합되어 있어 거친 산업 작업에서 대체할 수 없습니다. 금속 가공, 광석 채굴, 펌프 제작 등 무엇을 하든 장비를 더 오래, 더 안정적으로 작동하게 해주는 소재입니다.

초경합금을 최대한 활용하는 열쇠는 응용 분야에 적합한 유형을 선택하는 것입니다. 다용도성을 위한 WC-Co, 내식성을 위한 WC-Ni, 고속 가공을 위한 WC-TiTaC-Co.

귀하의 프로젝트에 어떤 초경합금 유형이 가장 적합한지 확실하지 않은 경우(예: 새 절삭 공구 또는 마모 부품),편하게 연락해. 우리는 귀하의 필요와 예산에 맞는 자료를 제공할 수 있습니다.