초록 ▼

3. 개발결과 요약

최종목표
○ (W,Ti)C 초미립 복합탄화물 분말
- 입자크기 : 0.5㎛ 이하
- 탄소 함량 : ± 0.5%
- 산소함량 : 0.8%
○ Steel 가공용 고특성 소재 개발
- 경도 : Hv 1,830 이상
- 항절력 : 2,500N/mm² 이상
- 밀도 : 99.9%
○ Sandvik社 인서트 공구 대비, 공구수명 100% 이상

개발내용 및 결과
○ 초미립 (W,Ti)C 복합탄화물 분말 개발
- (W,Ti)

3. 개발결과 요약

최종목표
○ (W,Ti)C 초미립 복합탄화물 분말
- 입자크기 : 0.5㎛ 이하
- 탄소 함량 : ± 0.5%
- 산소함량 : 0.8%
○ Steel 가공용 고특성 소재 개발
- 경도 : Hv 1,830 이상
- 항절력 : 2,500N/mm² 이상
- 밀도 : 99.9%
○ Sandvik社 인서트 공구 대비, 공구수명 100% 이상

개발내용 및 결과
○ 초미립 (W,Ti)C 복합탄화물 분말 개발
- (W,Ti)C 복합탄화물 분말 합성용 원재료 및 환원제 선정
∙ 원재료 : 경제적인 WO3, TiO2, Carbon
∙ 환원제 : 환원력이 우수하고 취급이 용이한 Calcium
- (W,Ti)C 복합탄화물 분말 합성공정 최적화
∙ 혼합조건 : 3차원 혼합기를 적용하여 RPM, 시간 최적화
∙ 환원/침탄 : TG-DTA를 통한 반응온도 도출
∙ 수세조건 : D.I Water 및 HCl을 활용한 CaO 제거
○ 초미립 (W,Ti)C 복합탄화물 분말 30kg/batch 준양산공정 개발
- 준양산 혼합공정 최적화
∙ 응집현상 최소화
∙ 원재료 및 환원제 혼합효율 최대화 조건 확립
- 준양산 환원/침탄공정 최적화
∙ 반응온도, 분위기에 따른 (W,Ti)C 분말 합성
∙ Calcium 및 Carbon 장입량에 따른 환원/침탄공정 최적화
- 준양산 수세공정 최적화
∙ 수세 횟수에 따른 잔존 Calcium량 확인
∙ (W,Ti)C 분말 내 잔존 Calcium 500ppm이하 조건 최적화
- (W,Ti)C 복합탄화물 분말 합성결과
∙ 입자사이즈 < 0.5㎛ 달성
∙ 탄소함량 이론함량 ± 0.5% 달성
∙ 산소함량 < 0.8% 달성
∙ 불순물함량 < 500ppm 달성
∙ 위치별 조성편차 ± 0.5% 달성
○ Steel 가공용 초미립 인서트 개발
- 상용 Steel 가공용 인서트 분석
∙ GC1115, GC1125, GC1515, GC2025
∙ 상용제품의 물리적/화학적 특성 분석
∙ NANO 인서트 준양산 공정 개발
- Steel 가공용 인서트 성형 공정 개발
∙ 과립화 기술 개발 : 바인더 선정, ATR혼합 및 Spray Dryer 조건 최적화
∙ 성형 기술 개발 : 인서트 형상 및 칩브레이커 개발
- Steel 가공용 인서트 준양산 소결 공정 개발
∙ 탈지 공정 최적화 : 온도 및 시간 변경
∙ 진공 소결 공정 최적화 : 온도 및 시간 변경
∙ 가압 소결 공정 최적화 : 온도 및 시간, 압력조건 변경
∙ 준양산 소결 공정 최적화 : 탈지, 진공, 가압 조건에 기초한 준양산 소결조건 확립
- Steel 가공용 초미립 인서트 개발결과
∙ 경도 1,852HV, 항절력 3,110N/mm² 달성
○ Steel 가공용 초미립 인서트 내마모 테스트
- 내마모 특성 분석
∙ SUS, Alumina, Diamoind Ball을 활용한 내마모 테스트를 통한 마찰계수 및 마모량 측정
∙ 마모메커니즘 : 부분파단 및 미세홈의 혼합, 연마 마모
∙ GC1115 대비 우수한 마찰계수 및 내마모량 달성
○ Steel 가공용 초미립 인서트 코팅기술 개발
- 개발목표 소재의 코팅층 및 밀착력 분석
∙ 목표 소재 : Sandvik社 GC1115 소재
∙ 코팅층 : TiAlN//AlCrO//TiN, 밀착력 : HF1~2
- 코팅 선정
∙ LATUMA(Ti-Al계) : 우수한 내산화성 및 고온경도
∙ HELICA(Al-Cr계) : 우수한 내산화성 및 내마모성
- 준양산 코팅 프로세스 최적화
∙ 입고, 세척, 코팅, 출고 4단계 공정 최적화
∙ 생산 CAPA 및 코팅 Maintenance 최적화
○ Steel 가공용 초미립 인서트 공구수명평가
- 공구수명평가 조건 확립
∙ 테스트 규격 : KS B ISO 3685
∙ 테스트 조건
- 공구수명 평가방법
∙ 현장에서의 절삭공구날 교체 주기를 고려하여 가공길이 2m에서 마모량, Chip, 절삭온도, 가공부하량 분석
- 공구수명 테스트 결과
∙ Sandvik社 GC1115 대비 공구수명 100%이상 달성
∙ Carbon Steel : NVL3 > TSL3 > GC1115
∙ Stainless Steel : ATL4 > NVL3 > GC1115

기술개발 배경
○ Steel 피삭재는 자동차, 우주/항공, 선박, IT 등의 주요 산업 전반에 걸쳐서 사용되고 있는 재료임.
○ 최근 Steel 대체 재료들이 개발됨에 따라 고특성을 갖는 다양한 합금강들이 개발되면서 가공환경이 혹독해짐.
○ 이에 따라 고경도, 고강도, 내마모성과 함께 인성을 갖는 고특성의 절삭공구에 대한 수요가 높아지고 있는 추세임.

핵심개발 기술의 의의
○ 국내 유일 0.5㎛급 (W,Ti)C 복합탄화물 분말 합성 기술 확보
○ 고특성 초미립 인서트 공구 제조 기술 확립
○ 수입 비중이 높은 고성능 절삭공구의 수입 대체 효과
○ 기존 국내 산업에 없던 제품으로 국내 절삭공구 매출 향상
○ 절삭공구는 우주/항공, 자동차, 에너지, 조선, IT 등 기계 부품산업 전반에 사용되는 제품으로 수출 유망 품목

적용 분야
자동차, 우주/항공, 선박, IT 등 주요산업의 Steel 피삭재 가공

(출처 : 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 4
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 10
• 목차 ... 13
• 제1장 서론 ... 14
• 제1절 과제의 개요 ... 14
• 제2장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 16
• 제1절 최종 목표 및 평가 방법 ... 16
• 제2절 개발 내용 및 개발 범위 ... 22
• 제3절 수행 결과의 보안등급 ... 288
• 제4절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 289
• 제3장 결과 ... 290
• 제1절 연구개발 최종결과 ... 290
• 1. 연구개발 추진 일정 및 실적 ... 290
• 2. 기술개발 결과 ... 292
• 제2절 연구개발 추진 체계 ... 294
• 제3절 고용 창출 효과 ... 297
• 제4절 자체보안관리진단표 ... 298
• 제4장 사업화 계획 ... 302
• 제1절 시장 현황 및 전망 ... 302
• 제2절 사업화 계획 ... 304
• 제3절 향후 추가 기술 개발 계획 ... 306
• 끝페이지 ... 308