[학위논문]Co 첨가에 의한 WC의 비정상입자성장과 WC-Co계 미세조직에 따른 CVD 다이아몬드 코팅막의 밀착력 변화 Effect of Co additive on the abnormal grain growth of WC and dependence of the diamond coating adhesion on the microstructure of WC-Co substrate원문보기
WC에 소량의 Co를 첨가하여 그에 따른 미세조직의 변화를 관찰하였다. 즉, 순수한 WC를 성형하고 그 윗부분에 소량의 Co를 올려놓고 1950℃에서 소결을 행한 결과 시편의 각 영역별로 미세조직에 커다란 차이를 보였다. Co상이 놓인 시편의 위 영역에서는 비정상입성장이 관찰되었으며, 액상의 형성으로 전체 입자의 성장이 진행되었다. Co상이 소량 존재하는 시편의 중간영역에서는 매우 적은 수의 입자가 매우 커다랗게 성장하는 활발한 비정상입성장이 일어났다. 그러나 Co의 액상이 존재하지 않는 시편의 아래 영역에서는 낮은 치밀화와 함께 비정상입성장은 일어나지 않았다. 즉, WC에서의 비정상입성장은 소량의 Co상이 존재할 경우 매우 크고 활발히 진행되었으며, 이러한 비정상입성장 현상은 2차원 핵생성 기구와 그에 따른 입성장기구로 설명이 가능하였다. 또한, 평균입자크기가 서로 다른 WC-Co계를 모재로 고온 열처리법과 화학적 에칭방법을 이용하여 다이아몬드 막을 코팅하고 압흔법을 통해 그 접착력(...
WC에 소량의 Co를 첨가하여 그에 따른 미세조직의 변화를 관찰하였다. 즉, 순수한 WC를 성형하고 그 윗부분에 소량의 Co를 올려놓고 1950℃에서 소결을 행한 결과 시편의 각 영역별로 미세조직에 커다란 차이를 보였다. Co상이 놓인 시편의 위 영역에서는 비정상입성장이 관찰되었으며, 액상의 형성으로 전체 입자의 성장이 진행되었다. Co상이 소량 존재하는 시편의 중간영역에서는 매우 적은 수의 입자가 매우 커다랗게 성장하는 활발한 비정상입성장이 일어났다. 그러나 Co의 액상이 존재하지 않는 시편의 아래 영역에서는 낮은 치밀화와 함께 비정상입성장은 일어나지 않았다. 즉, WC에서의 비정상입성장은 소량의 Co상이 존재할 경우 매우 크고 활발히 진행되었으며, 이러한 비정상입성장 현상은 2차원 핵생성 기구와 그에 따른 입성장기구로 설명이 가능하였다. 또한, 평균입자크기가 서로 다른 WC-Co계를 모재로 고온 열처리법과 화학적 에칭방법을 이용하여 다이아몬드 막을 코팅하고 압흔법을 통해 그 접착력(adhesion strength)을 평가하였다. 1450℃의 고온 열처리 방법에 의해 시편표면에서 WC 입자가 성장하였으며, 그 결과 20㎛ 이상의 다이아몬드 막이 증착된 경우에도 100kg의 하중에서도 우수한 접착력이 얻어졌다. 그러나, 모재 표면입자의 과도한 입성장으로 시편 인선부에는 변형이 발생하였으며, 증착된 다이아몬드 막은 거친 표면조도를 보였다. 이와 비교하여, 화학적 부식의 경우 submicron 크기의 WC 입자를 제외하고, 2㎛ 이상의 WC 입자를 가지는 모재의 경우 10㎛의 다이아몬드 코팅막이 증착된 경우 60kg의 하중에서도 양호한 접착력이 유지되었다. 특히, WC 입자가 클수록 접착력의 신뢰성이 대폭 향상되었다. 이는 수 ㎛ 이내의 비교적 얇은 두께의 다이아몬드 막을 증착하는 경우 화학적 에칭방법이 시편 형상의 변형을 방지하고, 양호한 표면조도를 얻을 수 있어 고온 열처리 방식에 비해 효과적임을 의미한다.
WC에 소량의 Co를 첨가하여 그에 따른 미세조직의 변화를 관찰하였다. 즉, 순수한 WC를 성형하고 그 윗부분에 소량의 Co를 올려놓고 1950℃에서 소결을 행한 결과 시편의 각 영역별로 미세조직에 커다란 차이를 보였다. Co상이 놓인 시편의 위 영역에서는 비정상입성장이 관찰되었으며, 액상의 형성으로 전체 입자의 성장이 진행되었다. Co상이 소량 존재하는 시편의 중간영역에서는 매우 적은 수의 입자가 매우 커다랗게 성장하는 활발한 비정상입성장이 일어났다. 그러나 Co의 액상이 존재하지 않는 시편의 아래 영역에서는 낮은 치밀화와 함께 비정상입성장은 일어나지 않았다. 즉, WC에서의 비정상입성장은 소량의 Co상이 존재할 경우 매우 크고 활발히 진행되었으며, 이러한 비정상입성장 현상은 2차원 핵생성 기구와 그에 따른 입성장기구로 설명이 가능하였다. 또한, 평균입자크기가 서로 다른 WC-Co계를 모재로 고온 열처리법과 화학적 에칭방법을 이용하여 다이아몬드 막을 코팅하고 압흔법을 통해 그 접착력(adhesion strength)을 평가하였다. 1450℃의 고온 열처리 방법에 의해 시편표면에서 WC 입자가 성장하였으며, 그 결과 20㎛ 이상의 다이아몬드 막이 증착된 경우에도 100kg의 하중에서도 우수한 접착력이 얻어졌다. 그러나, 모재 표면입자의 과도한 입성장으로 시편 인선부에는 변형이 발생하였으며, 증착된 다이아몬드 막은 거친 표면조도를 보였다. 이와 비교하여, 화학적 부식의 경우 submicron 크기의 WC 입자를 제외하고, 2㎛ 이상의 WC 입자를 가지는 모재의 경우 10㎛의 다이아몬드 코팅막이 증착된 경우 60kg의 하중에서도 양호한 접착력이 유지되었다. 특히, WC 입자가 클수록 접착력의 신뢰성이 대폭 향상되었다. 이는 수 ㎛ 이내의 비교적 얇은 두께의 다이아몬드 막을 증착하는 경우 화학적 에칭방법이 시편 형상의 변형을 방지하고, 양호한 표면조도를 얻을 수 있어 고온 열처리 방식에 비해 효과적임을 의미한다.
The effect of Co additive on the microstructural evolusion of WC was investigated. A small amount of Co powder was placed on the top-center of the pure WC powder compact and then sintered at 1950℃. During sintering three quite separate regions of different grain size and shape observed depending on ...
The effect of Co additive on the microstructural evolusion of WC was investigated. A small amount of Co powder was placed on the top-center of the pure WC powder compact and then sintered at 1950℃. During sintering three quite separate regions of different grain size and shape observed depending on the distance from the liquid source. In the region of Co liquid phase, the grain growth occurred and showed a typical microstructure of abnormal grain growth (AGG). In the region closed of Co phase, a small number of elongated and exaggerated grains were observed. The third region represented the microstructure which was unaffected by the liquid. In this region the grains are very small and uniform in size and equiaxed. AGG of WC occurred at the region where the Co liquid content is very limited and it has been explained in terms of 2-D nucleation and growth mechanism. The effect of microstructure of WC-Co substrates which have different WC grain sizes from submicron to 5㎛ on the diamond-substrate adhesion strength was investigated. The substrates were pre-treated by two methods : chemical etching with Murakami's solution and subsequently with H_(2)SO_(4), and thermal heat-treatment. The adhesion strength was estimated by degree of peeling after Rockwell indentation. Diamond films of 20㎛ thickness deposited on the heat-treated substrates showed an excellent adhesion strength at the load of 100kg, which ascribed to the large and elongated WC grains. However, the cutting edge of insert was deformed after heat treatment and the surface morphology of heat treated substrate strongly affected on the surface roughness of the deposited diamond films. On the contrary, the diamond film of 10㎛ in thickness on the chemically etched substrates of average WC grain size over 2㎛ showed good adhesion strength enough not to peel-off under a load of 60kg. Especially, the substrate of average WC grain size over 5㎛ exhibited a much improved the reliability of adhesion strength comparing with the substrate of average grain sizes under 2㎛. No substrate deformation was observed in this case after the chemical etching, which is more advantageous and more practical in terms of precious machining than the heat treatment case.
The effect of Co additive on the microstructural evolusion of WC was investigated. A small amount of Co powder was placed on the top-center of the pure WC powder compact and then sintered at 1950℃. During sintering three quite separate regions of different grain size and shape observed depending on the distance from the liquid source. In the region of Co liquid phase, the grain growth occurred and showed a typical microstructure of abnormal grain growth (AGG). In the region closed of Co phase, a small number of elongated and exaggerated grains were observed. The third region represented the microstructure which was unaffected by the liquid. In this region the grains are very small and uniform in size and equiaxed. AGG of WC occurred at the region where the Co liquid content is very limited and it has been explained in terms of 2-D nucleation and growth mechanism. The effect of microstructure of WC-Co substrates which have different WC grain sizes from submicron to 5㎛ on the diamond-substrate adhesion strength was investigated. The substrates were pre-treated by two methods : chemical etching with Murakami's solution and subsequently with H_(2)SO_(4), and thermal heat-treatment. The adhesion strength was estimated by degree of peeling after Rockwell indentation. Diamond films of 20㎛ thickness deposited on the heat-treated substrates showed an excellent adhesion strength at the load of 100kg, which ascribed to the large and elongated WC grains. However, the cutting edge of insert was deformed after heat treatment and the surface morphology of heat treated substrate strongly affected on the surface roughness of the deposited diamond films. On the contrary, the diamond film of 10㎛ in thickness on the chemically etched substrates of average WC grain size over 2㎛ showed good adhesion strength enough not to peel-off under a load of 60kg. Especially, the substrate of average WC grain size over 5㎛ exhibited a much improved the reliability of adhesion strength comparing with the substrate of average grain sizes under 2㎛. No substrate deformation was observed in this case after the chemical etching, which is more advantageous and more practical in terms of precious machining than the heat treatment case.
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