텅스텐 카바이드 절삭공구 제조: 채광부터 코팅까지 전 공정

절삭공구는 전단 변형으로 공작물에서 재료를 제거하는 모든 장치입니다. 작업에 따라 단일 절삭날(선삭·성형)이나 다중 날(밀링, 드릴링, 연삭)을 씁니다. 연마 입자 하나도 미세 단일점 커터로 고정밀 전단 가공이 가능합니다.

금속 절삭용 공구 소재는 공작물보다 인성이 높고 절삭 열과 힘을 견뎌야 합니다. 정밀 설계된 지오메트리, 클리어런스 앵글로 날만 공작물에 접촉하게 하고 나머지 공구는 끌리지 않게 합니다. 절삭 속도·이송 자동화는 공구 수명 극대화와 일관 성능 유지에 필수입니다.

텅스텐 카바이드(통칭 '카바이드')는 고성능 절삭공구 업계 표준입니다. 텅스텐과 탄소의 독특한 조합으로 우수한 경도, 내열성, 내마모성을 제공해 더 빠른 절삭속도, 높은 이송, 긴 공구 수명을 가능케 합니다.

텅스텐 카바이드 절삭공구 제조 여정은 텅스텐 광석 채광에서 시작해 극한 조건에서 날을 보호하는 첨단 표면 코팅으로 완성됩니다. 아래는 각 단계 상세 안내입니다.

채광

텅스텐 광석은 전 세계 여러 매장지에서 채굴됩니다. 광석은 파쇄, 분쇄, 화학 처리로 텅스텐 산화물로 변환됩니다. 고온 반응(1200°C 이상)에서 산화물을 흑연과 카버라이징(탄소 결합)해 산소 제거, 탄소가 텅스텐과 결합해 텅스텐 카바이드 생성.

생성된 텅스텐 카바이드 분말 입자는 통상 0.5~10µm 범위입니다. 분말 코발트(바인더)와 선택적으로 티타늄, 탄탈럼, 니오븀 같은 2차 카바이드를 배합해 기계적 물성 조정. 철저 혼합 후 스프레이 드라이어(스테인리스 챔버)에서 잔류 용매 제거.

건조 혼합물을 금형에 프레싱해 그린 컴팩트 만들고, 흑연/몰리브덴 기판 위에서 퍼니스 소결. 1100~1300°C 저압 수소-분위기에서 산화 최소화하며 치밀화. 냉각 후 품질 검사, 연마/폴리싱으로 요구 치수와 예리한 날 확보.

가혹 절삭 조건에서 공구 수명 연장을 위해 화학기상증착(CVD) 또는 물리기상증착(PVD)으로 표면 코팅. 두 기법 모두 경도 향상, 마찰 저감, 내열성 부여하는 박막 형성.

CVD 코팅 두께 통상 5~20µm. 밀링·드릴 인서트는 5~8µm 층으로 표면 조도와 날 인성 향상.

PVD 층 보통 2~4µm, 일부 제조사는 다층 적층으로 특정 성능 구현. PVD는 니켈, 코발트, 티타늄, 각종 스테인리스강 같은 고온 합금 절삭에 특히 효과적.

텅스텐 카바이드 공구 설계 지속 개선과 코팅 기술 발전으로 업계의 고이송, 고속, 긴 기계 수명, 저운영비 요구를 충족시키고 있습니다.

금속