혁신적 초경질 재료의 제조

○ 공구용도에 주로 쓰이는 소결 다이아몬드(PCD)나 소결 질화붕소 (cBN) 초경재료는 분말에 코발트 등의 금속이나 경질세라믹스를 결합재로 첨가하여 압력 5～6㎬, 온도 1300～1500℃의 고압고온 조건에서 소결하여 제조한다. 이때 결합재의 존재가 경도와 내열온도에 영향을 크게 미친다. 이를 개선하기 위하여, 결합재 없이 상압 상의 흑연이나 질화붕소를 초고압(8～20㎬)․초고온(2000～2500℃)하에서 직접변환에 의해 고압 상인 입방정계로 변환시켜 높은 경도(다이아몬드의 경우 1000℃에서 단결정의 2배)와 항절력(TRS)을 가지는 제품을 개발하였다.   ○ 소결체 cBN은 다이몬드 다음가는 경도와 열전도율을 가지고 있으며 열과 화학적 안정성이 다이아몬드보다 뛰어나다. cBN 소결체는 미세한 원료분말을 HPHT(High Pressure and High Temperature)공정기술을 이용하여 제조한다. 소결 시 입자간의 결합강도와 소결체 전체의 강도를 향상시키기 위하여 결합재를 사용한다. 최근에는 무결합재(binder less) CBN이 초고압 초고온 프로세스에 의해 개발되고 있는 추세이다.   ○ 최근에 종래기술로는 가공이 곤란하였던 초정밀․미세 가공기술의 필요성과 고능률화․저비용의 요구가 강화되어 절삭성능을 향상시킬 수 있는 새로운 공법이나 장치 가공기술이 개발되고 있다. 코팅된 초경합금과 cBN 소결체 볼 엔드밀로 고경도강의 절삭에서 장수명화를 이루고 있다. Mitsubishihi Materials 회사는 TiALN(티타늄 알루미늄 나이트라이드)막을 공구에 코팅함으로써 종래보다 4배의 수명을 달성했다고 보고했다.   ○ 국내에서는 다인정공, 대구택, 쌍용머터리얼, 씨엠티 등이 외국 업체와 경쟁하고 있다. 국내 세라믹 공구시장은 전체 초경공구 시장의 약 10%미만으로 추정된다. 국내 연구기관은 세라믹기술원 한국기계연구원 및 대구택과 일부대학에서 연구가 진행되고 있으나, 전반적으로 연구나 시장이 침체되어 있어 이에 대한 관심과 연구자의 분발이 기대된다.