코팅된 연마제 document_id A220623042819

본 발명은 코팅된 연마제, 이의 제조 방법 및 연마제-함유 도구에서 사용하기 위한 코팅된 연마제에 관한 것이다. [배경기술] 다이아몬드 및 cBN(입방 질화붕소) 입자와 같은 연마 입자는 절삭, 그라인딩, 드릴링, 톱질 및 폴리싱 용도에 흔히 사용되고 있다. 이런 용도에서 연마 입자는 금속 분말 혼합물과 혼합된 후, 고온에서 하소되어 결합된 절삭 요소를 형성한다. 전형적인 결합 매트릭스는 철, 코발트, 구리, 니켈 및/또는 이의 합금을 함유한다. 이런 용도에서 흔한 문제는 결합 매트릭스 중의 입자의 보유, 및 하소 과정과 후속적인 도포 과정 동안의 산화적 공격에 대한 저항성이다. 이런 문제는 흔히, 연마 입자를, 입자에 화학적으로 결합하는 금속 또는 합금, 및 결합 매트릭스에 화학적으로 결합하는 합금으로 코팅하여 해결된다. 전형적으로, 화학적 증착(CVD) 또는 물리적 증착(PVD 스퍼터 코팅) 기술이 사용된다. 티탄 카바이드가 이의 다이아몬드에의 우수한 접착성 때문에 연마 입자용 코팅으로서 제안되어온 물질의 한 예이다. 크롬 카바이드가, 사용될 수 있는 유사한 코팅 물질이다. 결합 매트릭스가 청동이나 Cu를 함유하는 경우 티탄 카바이드의 사용과 연관된 문제점은, 이들 물질이 티탄 카바이드와 반응하여, 사라져 임의의 가능한 개선된 입자 보유를 감소시키거나 중화시킬 수 있을 정도로 반응하는 경향이 있다는 점이다. 높은 온도나 시간이 관련되는 경우, 다이아몬드 입자는 결합 매트릭스가 또한 다이아몬드 합성용 용매/촉매로서 흔히 사용되는 금속을 함유하는 다이아몬드 입자 표면의 흑연화에 민감하다. 이런 금속의 예는 Fe, Co 및 Ni이다. 용융된 상태에서, 이들 금속은 다이아몬드를 용해시킬 수 있고, 이는 냉각시 흑연을 형성한다. 다이아몬드 표면의 흑연화 과정은 입자를 약화시킬 뿐 아니라 결합 매트릭스 중의 입자의 보유를 불량하게 할 수 있다. 또한, 코팅이 다이아몬드 입자를 보호하기 위해서는, 결합 매트릭스와 입자 사이에 차단벽을 형성해야만 한다. 달리 말하자면, 불투과성이고 고밀도이어서 결합 매트릭스의 성분이 이를 통과하여 입자 표면과 접촉할 수 없어야 한다. 성분들이 코팅을 통과할 수 있는 한가지 방법은 코팅을 통한 고체-상태 확산에 의한 것이다. 다르게는, 코팅이 불완전한 경우, 균열되거나 다공성인 성분이 코팅을 통과하여 입자 표면에 도달할 수 있다. 코팅은 초기에는 조밀하고 불투과성이지만, 하소 과정동안, 결합 매트릭스와의 혼합으로 인해 상 변이가 일어날 수 있어, 예를 들면 이로 인해 덜 조밀한 합금이 형성되거나, 아마도 다공성 코팅이 형성되어, 결합 매트릭스 성분이 코팅을 통과하여 입자 표면에 도달할 수 있다. 미국 특허 제 5,024,680 호는 도구 매트릭스중의 보유성이 개선된 다중 코팅된 다이아몬드 그릿을 개시하고 있다. 코팅된 그릿은 다이아몬드에 화학적으로 결합된, 강한 카바이드 형성자, 바람직하게는 크롬의 금속 카바이드로 된 제 1 코팅 층, 및 제 1 금속 층에 화학적으로 결합한, 내산화성 카바이드 형성자, 바람직하게는 텅스텐, 탄탈 또는 몰리브데늄으로 된 제 2 금속 코팅을 포함한다. 니켈과 같은 합금 금속으로 된 제 3 금속 코팅 층을 추가할 수 있다. 금속 증착에 의해 제 1 금속 층을 그릿에 도포한 후, 화학적 증착에 의해 제 2 금속 층을 도포함으로써 코팅된 그릿을 제조한다. Fe, Co 및 Ni와 같은 원소가 다이아몬드를 흑연화할 수 있다는 것은 잘 알려져 있다. 크롬 카바이드가 코팅 물질로서 사용되는 경우, 이런 흑연화 방지에 특히 효과적이지 않고, 예를 들면 철의 경우, 이의 유효성을 제한한다. 제 2 층은 또한 특히 두꺼운 층이다. 따라서, 제 2 층이 제 1 층에 화학적으로 결합되어야만 하므로, 고온 코팅 공정이나 개별적인 가열 단계중 하나를 이용하여 이런 화학적 결합을 생성할 것을 요구한다. 발명의 요약 본 발명은, 초-경질 연마 물질인 코어; 초-경질 연마 물질의 외부 표면에 화학적으로 결합된, 금속 카바이드, 나이트라이드 또는 카보나이트라이드로 된 내부 층; 및 상기 내부 층에 물리적으로 증착된 텅스텐 외부 층을 포함하는 코팅된 초-경질 연마제에 관한 것이다. 외부 층은 바람직하게는 물리적 증착에 의해 도포된다. 초-경질 연마 물질은 전형적으로 다이아몬드계 또는 cBN계 물질일 수 있다. 내부 층은 바람직하게는 다이아몬드 연마 코어의 경우 티탄 카바이드 코팅이거나, 또는 cBN 연마 코어의 경우 티탄 나이트라이드 또는 보라이드 코팅이다. 외부 텅스텐 코팅이 물리적 증착에 의해 도포되기 때문에 이의 일부, 특히 이의 내부 부분은 카바이드화되지 않는다. 따라서, 이는 내부 층과 기재를 보호하기 위한 우수한 차단벽을 형성한다. 외부 층의 두께는 전형적으로 약 0.05㎛ 내지 약 10㎛, 특히 약 0.2㎛ 내지 약 1㎛이다.