공정 결합제인 Paraffin, PEG(Poly Ethylene Glycol), PVA(Poly Vinyl Alcohol) 등 유기물 첨가제를 달리하며 초경합금 공구소재의 특성변화에 대해 관찰하였다. PVA경우 공정 결합제 양이 증가함에 따라 성형밀도가 감소하는 경향이 나타난 반면, Paraffin, PEG 경우는 공정 결합제 양에 따라 성형밀도가 증가하였다. 이중 Paraffin의 경우는 공정 결합제 양이 4wt% 이상에서는 결합제량 증가함에 따라 성형밀도가 감소하였으며, 이로부터 성형체 특성에서도 최적의 결합제양이 존재함을 알 수 있었다. 상대적으로 밀도가 낮은 결합제를 첨가함에도 성형밀도가 증가하는 것은 결합제가 분말 입자 사이에 존재하여 결합력을 제공하고 입자간의 유동성을 증가시켜 성형밀도를 높이기 때문으로 판단된다.
성형체 강도는 Paraffin 결합제를 사용할 때 가장 높게 나타났으며, PEG, PVA 결합제 경우는 성형체강도의 높은 향상은 관찰할 수 없었다. 하지만 PEG 경우 PEG4000과 PEG400을 혼합하여 사용할 경우 성형체강도가 크게 향상될 수 있음을 관찰할 수 있었다. 이는 결합제가 분말입자에 흡착성이 높으면서 결합제 분자간의 상호작용이 높게 나타날 때 성형체 강도의 향상이 크게 나타날 수 있기 때문으로 생각된다. 결합제 양이 많을수록 강도가 높아지는 것은 성형체기공률이 작아져 나타나는 현상으로 판단되며 PEG4000과 PEG400의 혼합한 결합제 대비 Parafiin의 경우 성형체강도가 높은 것도 상대적으로 성형체기공률이 낮기 때문으로 판단되었다. 탈지 후 ...
공정 결합제인 Paraffin, PEG(Poly Ethylene Glycol), PVA(Poly Vinyl Alcohol) 등 유기물 첨가제를 달리하며 초경합금 공구소재의 특성변화에 대해 관찰하였다. PVA경우 공정 결합제 양이 증가함에 따라 성형밀도가 감소하는 경향이 나타난 반면, Paraffin, PEG 경우는 공정 결합제 양에 따라 성형밀도가 증가하였다. 이중 Paraffin의 경우는 공정 결합제 양이 4wt% 이상에서는 결합제량 증가함에 따라 성형밀도가 감소하였으며, 이로부터 성형체 특성에서도 최적의 결합제양이 존재함을 알 수 있었다. 상대적으로 밀도가 낮은 결합제를 첨가함에도 성형밀도가 증가하는 것은 결합제가 분말 입자 사이에 존재하여 결합력을 제공하고 입자간의 유동성을 증가시켜 성형밀도를 높이기 때문으로 판단된다.
성형체 강도는 Paraffin 결합제를 사용할 때 가장 높게 나타났으며, PEG, PVA 결합제 경우는 성형체강도의 높은 향상은 관찰할 수 없었다. 하지만 PEG 경우 PEG4000과 PEG400을 혼합하여 사용할 경우 성형체강도가 크게 향상될 수 있음을 관찰할 수 있었다. 이는 결합제가 분말입자에 흡착성이 높으면서 결합제 분자간의 상호작용이 높게 나타날 때 성형체 강도의 향상이 크게 나타날 수 있기 때문으로 생각된다. 결합제 양이 많을수록 강도가 높아지는 것은 성형체기공률이 작아져 나타나는 현상으로 판단되며 PEG4000과 PEG400의 혼합한 결합제 대비 Parafiin의 경우 성형체강도가 높은 것도 상대적으로 성형체기공률이 낮기 때문으로 판단되었다. 탈지 후 기공률의 경우 Paraffin 결합제를 사용할 경우보다 PEG4000과 PEG400을 혼합한 것이 높게 관찰 되었는데, 이는 소결 중 탈지공정에서 결합제가 제거됨에 따라 소결 후 기공으로 남을 확률이 높음을 의미한다.
소결 후 합금 특성에서 Paraffin의 경우 결합제를 6% 첨가하였을 때 시편이 파괴되는 형상을 나타내었는데, 이는 열처리 중 응집된 결합제가 팽창하여 파괴되는 것으로 생각된다. Paraffin 결합제 6%를 제외한 나머지 1~4%의 경우 합금 특성은 모두 만족하였고, 이로 인해 결합제 첨가량은 4%이하가 최적임을 알 수 있었다. PEG 결합제의 경우 첨가량 1~8%에서 모두 양호한 합금 특성을 나타내었다. 이는 PEG결합제의 경우 혼합시에도 액체 형태로 존재하여 다른 결합제 대비 고른 분포를 갖게 되어 8%의 많은 양의 결합제를 첨가하여도 양호한 합금특성이 나타나는 것으로 판단할 수 있었다. PVA 결합제의 경우 1-6% 첨가량 모두에서 기공, 밀도, 경도 등 대부분의 합금특성이 Paraffin이나 PEG 대비 저하되는 것으로 나타났으며, 결합제 첨가량 증가에 따라 합금특성치의 저하는 보다 크게 나타났다. 성형체 특성이나 소결 후 합금특성으로부터 PVA는 초경합금 제조시 사용되는 공정 결합제로는 부적합한 것으로 판단할 수 있었다. 이러한 결과들로부터 공정결합제의 경우 혼합시 고르게 분포하며, 결합제와 혼합분말 사이에 흡착력이 우수하면서 결합제 분자간 상호작용이 높게 나타나는 것이 우수한 성형체 및 합금특성을 나타낼 수 있음을 알 수 있었다.
Spray dryer를 이용하여 구형의 조립분말을 제조할 때, 적합한 조립의 제조조건을 알아보기 위해, Paraffin을 사용하여 제조한 조립분말 크기에 따른 초경합금 특성변화에 대해 관찰하였다. 일축 프레스로 성형할 경우 50㎫의 약한 압력하에서도 대부분의 조립이 파괴되어 조립 기공과 같은 성형체의 결함을 관찰하기 어려웠다. 하지만, 정수압성형의 경우에는 150㎫의 높은 압력을 가하여도 조립이 파괴되지 않는 결과를 나타내었다. 따라서 정수압 성형과 일축성형 시에 분말 혹은 성형 조건을 다르게 가하는 것이 조립 기공이 발생하지 않는 성형체를 제조하는데 필요함을 알 수 있었다. 또한 일부 조립이 파손된 10-350㎛ 크기의 전체 혼합조립 보다 100-212㎛ 크기의 분류된 조립에서 우수한 합금특성이 나타남을 관찰할 수 있었다. 이로부터 조립의 적합한 평균입도는 100-200㎛로, 제조된 조립은 운반 및 보관 중 파손이 일어나지 않도록 적절한 강도를 갖는 것이 필요함을 알 수 있었다.
공정 결합제인 Paraffin, PEG(Poly Ethylene Glycol), PVA(Poly Vinyl Alcohol) 등 유기물 첨가제를 달리하며 초경합금 공구소재의 특성변화에 대해 관찰하였다. PVA경우 공정 결합제 양이 증가함에 따라 성형밀도가 감소하는 경향이 나타난 반면, Paraffin, PEG 경우는 공정 결합제 양에 따라 성형밀도가 증가하였다. 이중 Paraffin의 경우는 공정 결합제 양이 4wt% 이상에서는 결합제량 증가함에 따라 성형밀도가 감소하였으며, 이로부터 성형체 특성에서도 최적의 결합제양이 존재함을 알 수 있었다. 상대적으로 밀도가 낮은 결합제를 첨가함에도 성형밀도가 증가하는 것은 결합제가 분말 입자 사이에 존재하여 결합력을 제공하고 입자간의 유동성을 증가시켜 성형밀도를 높이기 때문으로 판단된다.
성형체 강도는 Paraffin 결합제를 사용할 때 가장 높게 나타났으며, PEG, PVA 결합제 경우는 성형체강도의 높은 향상은 관찰할 수 없었다. 하지만 PEG 경우 PEG4000과 PEG400을 혼합하여 사용할 경우 성형체강도가 크게 향상될 수 있음을 관찰할 수 있었다. 이는 결합제가 분말입자에 흡착성이 높으면서 결합제 분자간의 상호작용이 높게 나타날 때 성형체 강도의 향상이 크게 나타날 수 있기 때문으로 생각된다. 결합제 양이 많을수록 강도가 높아지는 것은 성형체기공률이 작아져 나타나는 현상으로 판단되며 PEG4000과 PEG400의 혼합한 결합제 대비 Parafiin의 경우 성형체강도가 높은 것도 상대적으로 성형체기공률이 낮기 때문으로 판단되었다. 탈지 후 기공률의 경우 Paraffin 결합제를 사용할 경우보다 PEG4000과 PEG400을 혼합한 것이 높게 관찰 되었는데, 이는 소결 중 탈지공정에서 결합제가 제거됨에 따라 소결 후 기공으로 남을 확률이 높음을 의미한다.
소결 후 합금 특성에서 Paraffin의 경우 결합제를 6% 첨가하였을 때 시편이 파괴되는 형상을 나타내었는데, 이는 열처리 중 응집된 결합제가 팽창하여 파괴되는 것으로 생각된다. Paraffin 결합제 6%를 제외한 나머지 1~4%의 경우 합금 특성은 모두 만족하였고, 이로 인해 결합제 첨가량은 4%이하가 최적임을 알 수 있었다. PEG 결합제의 경우 첨가량 1~8%에서 모두 양호한 합금 특성을 나타내었다. 이는 PEG결합제의 경우 혼합시에도 액체 형태로 존재하여 다른 결합제 대비 고른 분포를 갖게 되어 8%의 많은 양의 결합제를 첨가하여도 양호한 합금특성이 나타나는 것으로 판단할 수 있었다. PVA 결합제의 경우 1-6% 첨가량 모두에서 기공, 밀도, 경도 등 대부분의 합금특성이 Paraffin이나 PEG 대비 저하되는 것으로 나타났으며, 결합제 첨가량 증가에 따라 합금특성치의 저하는 보다 크게 나타났다. 성형체 특성이나 소결 후 합금특성으로부터 PVA는 초경합금 제조시 사용되는 공정 결합제로는 부적합한 것으로 판단할 수 있었다. 이러한 결과들로부터 공정결합제의 경우 혼합시 고르게 분포하며, 결합제와 혼합분말 사이에 흡착력이 우수하면서 결합제 분자간 상호작용이 높게 나타나는 것이 우수한 성형체 및 합금특성을 나타낼 수 있음을 알 수 있었다.
Spray dryer를 이용하여 구형의 조립분말을 제조할 때, 적합한 조립의 제조조건을 알아보기 위해, Paraffin을 사용하여 제조한 조립분말 크기에 따른 초경합금 특성변화에 대해 관찰하였다. 일축 프레스로 성형할 경우 50㎫의 약한 압력하에서도 대부분의 조립이 파괴되어 조립 기공과 같은 성형체의 결함을 관찰하기 어려웠다. 하지만, 정수압성형의 경우에는 150㎫의 높은 압력을 가하여도 조립이 파괴되지 않는 결과를 나타내었다. 따라서 정수압 성형과 일축성형 시에 분말 혹은 성형 조건을 다르게 가하는 것이 조립 기공이 발생하지 않는 성형체를 제조하는데 필요함을 알 수 있었다. 또한 일부 조립이 파손된 10-350㎛ 크기의 전체 혼합조립 보다 100-212㎛ 크기의 분류된 조립에서 우수한 합금특성이 나타남을 관찰할 수 있었다. 이로부터 조립의 적합한 평균입도는 100-200㎛로, 제조된 조립은 운반 및 보관 중 파손이 일어나지 않도록 적절한 강도를 갖는 것이 필요함을 알 수 있었다.
The processing binder effects on the properties of submicron WC-Co alloys were observed using paraffin, PEG (polyethylene glycol) and PVA (polyvinyl alcohol) binder systems. Paraffin binder system has the superior green density and strength to that of other binder system in WC-Co hard materials. It ...
The processing binder effects on the properties of submicron WC-Co alloys were observed using paraffin, PEG (polyethylene glycol) and PVA (polyvinyl alcohol) binder systems. Paraffin binder system has the superior green density and strength to that of other binder system in WC-Co hard materials. It has also the excellent physical and mechanical properties after sintering except more than 6 wt% addition.
However PEG as well as paraffin can be recommendable binder system in WC-Co hard materials. The green density and strength of submicron WC-Co alloys used mixture of PEG4000 and PEG400 binder were superior to that single-handed PEG4000 or PEG400 separately. The physical and mechanical properties of sintered body as well as green body were comparative with that of paraffin. Granule powders used PEGs as a binder system can be easily prepared in mass production system because they can be soluble in alcohol and water solvent. The heat-treatment for debinding PEGs compared with paraffin can be partly changed to obtain superior properties of WC-Co alloys due to their different thermal characteristics.
Most of spray-dried granule powders with paraffin binder were easily deformed at low pressure, 50 MPa under uniaxial pressing, However, the granule pores were observed in green body hydrostatically pressured at high pressure, 150 MPa because granule powders were not deformed. The spray-dried granule powders with 100-200㎛ average granule size have a superior physical and mechanical properties after pressing and sintering process. The spray-dried granule powders should have an adequate strength to avoid fraction of granules during treatment and transportation.
The processing binder effects on the properties of submicron WC-Co alloys were observed using paraffin, PEG (polyethylene glycol) and PVA (polyvinyl alcohol) binder systems. Paraffin binder system has the superior green density and strength to that of other binder system in WC-Co hard materials. It has also the excellent physical and mechanical properties after sintering except more than 6 wt% addition.
However PEG as well as paraffin can be recommendable binder system in WC-Co hard materials. The green density and strength of submicron WC-Co alloys used mixture of PEG4000 and PEG400 binder were superior to that single-handed PEG4000 or PEG400 separately. The physical and mechanical properties of sintered body as well as green body were comparative with that of paraffin. Granule powders used PEGs as a binder system can be easily prepared in mass production system because they can be soluble in alcohol and water solvent. The heat-treatment for debinding PEGs compared with paraffin can be partly changed to obtain superior properties of WC-Co alloys due to their different thermal characteristics.
Most of spray-dried granule powders with paraffin binder were easily deformed at low pressure, 50 MPa under uniaxial pressing, However, the granule pores were observed in green body hydrostatically pressured at high pressure, 150 MPa because granule powders were not deformed. The spray-dried granule powders with 100-200㎛ average granule size have a superior physical and mechanical properties after pressing and sintering process. The spray-dried granule powders should have an adequate strength to avoid fraction of granules during treatment and transportation.
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