使用磁场制造复合材料的方法和复合材料与流程

使用磁场制造复合材料的方法和复合材料
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2021年8月23日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请no.10-2021-0110824的优先权，其公开内容以引用方式并入本文。
技术领域
3.本公开涉及一种使用磁场制造复合材料的方法和该复合材料，具体地说，涉及这样一种使用磁场制造复合材料的方法和该复合材料，其中该方法可以通过如下方式有效地应用于需要清洁度和精度的显示器、半导体和汽车零部件的制造过程，即，在不锈钢表面上形成硬质合金涂层，也就是说，通过向填充有硬质合金粉末的模具施加直流电流以形成磁场，由此形成硬质合金涂层，从而防止镀覆产品出现白化现象。


背景技术：

4.这里，本部分提供与本公开相关的背景信息，这些背景信息不一定是现有技术。
5.在现代工业中，硬质合金由于其独特的高耐磨性而作为代表性工具材料与高速钢、金刚石复合物等一起以各种方式主要用于切削加工、切削工具、耐磨零部件、模具材料等，并且存在这样的趋势：即使在诸如超导体和光学通信之类的高技术行业中，它也作为核心材料而逐渐地受到瞩目。
6.通常，可通过在诸如碳化钨(wc)、碳化钛(tic)等粉末中使用5％至10％的钴(co)作为粘结剂执行挤压成型并且然后执行烧结的方法制造硬质合金。已知能够经受高于高速钢的高速切割，并且其主要特性取决于碳化钨(wc)和钴(co)的组成，使得当前正在生产用于各种目的的产品。
7.对诸如低碳绿色生长和绿色再循环过程的生态友好过程的技术发展的需要在世界周围不断涌现。在用于硬化不锈钢的铬镀覆过程中已经发生了环境问题，使得随着镀覆工厂具有强化的环境处理设施，存在过程单位价格增加并且产品单位价格因而上升的问题。
8.为了解决这种诸如环境、单位成本等问题，需要一种能够替换镀铬的新涂覆工艺技术。
9.同时，当通常在大气环境中使用镀覆产品时，发生导致表面变成白色的白化现象。当从其发生白化现象的环境打开时，白化现象本身消失，并且抗腐蚀性不受影响，因为在镀覆表面上形成有致密保护膜。随着时间的推移，外观差异也消失，并且不是作为镀覆质量中的缺陷而需要处理的问题，但是在由于半导体生产线的性质尤其是腐蚀产物(例如，生锈、白化等)而必须消除粉末或灰尘污染的条件下，确实需要解决该问题。
10.[现有技术文献]
[0011]
[专利文献]
[0012]
(专利文献0001)1.韩国注册专利公开号10-1425952(于2014年7月28日注册)


技术实现要素：

[0013]
本公开的目的是提供一种使用磁场制造复合材料的方法和复合材料，其中该方法可以通过如下方式有效地应用于需要清洁度和精度的显示器、半导体和汽车零部件的制造过程，即，在不锈钢表面上形成硬质合金涂层，也就是说，通过向填充有硬质合金粉末的模具施加直流电流以形成磁场，由此形成硬质合金涂层，从而防止镀覆产品出现白化现象。
[0014]
这里，本部分提供了本公开的总体概述，并且不是其全部范围或其全部特征的全面公开。
[0015]
为了解决上述问题，根据描述本公开的各个方面中的任何一个方面的使用磁场制造的复合材料包括：不锈钢；以及硬质合金涂层，所述硬质合金涂层包含硬质合金并通过使用磁场形成在所述不锈钢的表面上。
[0016]
在根据本公开的一个方面的使用磁场制造的复合材料中，所述硬质合金可以包括选自碳化钨(wc)、碳化钛(tic)、碳化钒(vc)和碳化钽(tac)中的至少一种。
[0017]
在根据本公开的一个方面的使用磁场制造的复合材料中，所述硬质合金还可以包括选自钴(co)、镍(ni)、铁(fe)、碳化铬(cr2c3)和碳(c)中的至少一种。
[0018]
在根据本公开的一个方面的使用磁场制造的复合材料中，所述硬质合金涂层可以在通过在模具的外周表面上缠绕线圈而使所述模具具有电磁体结构并且将硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂填充到所述模具中之后通过向所述线圈施加直流电流而形成的磁场形成在所述模具的内壁上。
[0019]
在根据本公开的一个方面的使用磁场制造的复合材料中，所述不锈钢可以通过在将不锈钢粉末填充到在其内壁上形成有所述硬质合金涂层的所述模具中之后施加在10mpa至100mpa的压力范围内的压力而形成。
[0020]
根据描述本公开的各个方面中的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法包括以下步骤：混合硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂；将所述硬质合金粉末、所述粘结剂粉末和所述添加剂填充到模具中；通过向所述模具施加磁场来形成硬质合金涂层；通过将不锈钢粉末填充到形成有所述硬质合金涂层的所述模具中来模制所述不锈钢粉末；以及在模制步骤中获得的模制主体上执行脱脂过程和烧结过程。
[0021]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，所述硬质合金粉末可以包括选自碳化钨(wc)、碳化钛(tic)、碳化钒(vc)和碳化钽(tac)中的至少一种。
[0022]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，所述粘结剂粉末可以还包括选自钴(co)、镍(ni)和铁(fe)中的至少一种。
[0023]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，相对于包括所述硬质合金粉末、所述粘结剂粉末和所述添加剂的总重量而言，所包含的所述钴的量可以为1至20重量份。
[0024]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，相对于所述总重量而言，所包含的所述镍的量可以为1至20重量份。
[0025]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，相对于所述总重量而言，所包含的所述铁的量可以为1至30重量份。
[0026]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，所述添加剂还可以包括选自碳化铬(cr2c3)和碳(c)中的至少一种。
[0027]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，相对于所述总重量而言，所包含的所述碳化铬的量可以为0.1至1重量份。
[0028]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，相对于所述总重量而言，所包含的所述碳的量可以为0.1至5重量份。
[0029]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，混合所述硬质合金粉末、所述粘结剂粉末和所述添加剂的步骤可以通过在100rpm至500rpm的旋转速度范围内进行1至5小时的时间范围的球磨过程来执行。
[0030]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，形成所述硬质合金涂层的步骤可以包括通过在所述模具的外周表面上缠绕线圈使所述模具具有电磁体结构、将所述硬质合金粉末、所述粘结剂粉末和所述添加剂填充到所述模具中并且然后将直流电流施加到所述线圈以形成所述硬质合金涂层。
[0031]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，通过将不锈钢粉末填充到所述模具中来模制所述不锈钢粉末的步骤可以包括将所述不锈钢粉末填充到在其内壁上形成有所述硬质合金涂层的所述模具内并且然后施加在10mpa至100mpa的压力范围内的压力以模制所述不锈钢粉末。
[0032]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，可以在真空气氛中在650℃到750℃的温度范围内将所述脱脂过程执行30到120分钟的时间范围。
[0033]
在根据本公开的另一方面的使用磁场制造复合材料的方法中，可以在真空气氛中在1000℃至1350℃的温度范围内将所述烧结过程执行30至120分钟的时间范围。
[0034]
根据本公开，使用磁场制造复合材料的方法可以通过如下方式有效地应用于需要清洁度和精度的显示器、半导体和汽车零部件的制造过程，即，在不锈钢表面上形成硬质合金涂层，也就是说，通过向填充有硬质合金粉末的模具施加直流电流以形成磁场，由此形成硬质合金涂层，从而防止镀覆产品出现白化现象。
附图说明
[0035]
图1和图2是示出根据本公开的另一实施例的使用磁场制造的复合材料的视图；图3是示出根据本公开的实施例的使用磁场制造复合材料的过程的流程图；以及
[0036]
图4和图5是用于说明根据本公开的实施例的使用磁场制造复合材料的过程的图。
具体实施方式
[0037]
在下文中，将参照附图详细描述根据本公开的实施使用磁场制造硬质合金的方法的实施例。
[0038]
然而，本公开的固有技术思想不可以被认为是通过下面描述的实施例来限制其可行的形式，并且揭示了基于本公开的固有技术思想而包括可以容易地被本领域技术人员建议为下文描述的实施例的替换或改变方法的范围。
[0039]
此外，由于以下使用的术语是为了便于解释而选择的，因此在掌握本公开的固有技术思想时它们应当被适当地解释为与本公开的技术精神一致的含义，而不限于字典含义。
[0040]
在下文中，将参考附图详细描述本公开的实施例。
[0041]
图1和图2是示出根据本公开的实施例的使用磁场制造的复合材料的视图。
[0042]
参考图1和图2，根据本公开的实施例的使用磁场制造的复合材料可以包括不锈钢110、硬质合金涂层120等。
[0043]
不锈钢110可通过将不锈钢粉末填充到模具10中来形成，模具10具有形成在其内壁上的硬质合金涂层120，然后施加在10mpa至100mpa的压力范围内的压力。
[0044]
硬质合金涂层120包含硬质合金，但可通过使用磁场形成在不锈钢110的表面上。硬质合金可包括选自例如碳化钨(wc)、碳化钛(tic)、碳化钒(vc)和碳化钽(tac)中的至少一种。
[0045]
此外，硬质合金还可以包括选自例如钴(co)、镍(ni)、铁(fe)、碳化铬(cr2c3)和碳(c)中的至少一种，其中作为粘结剂可以进一步添加选自钴(co)、镍(ni)和铁(fe)中的至少一种，并且作为添加剂可以进一步添加选自碳化铬(cr2c3)和碳(c)中的至少一种。
[0046]
这种硬质合金涂层120可在通过在模具10的外周表面上缠绕线圈20而使模具10具有电磁体结构并且向模具10填充硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂之后通过向线圈20施加直流电流形成的磁场而形成在模具10的内壁上。
[0047]
这里，硬质合金涂层120的形成可以通过调节线圈的形式和电流的强度来调节磁场的分布和强度，并且通过该手段可以调节硬质合金涂层120的厚度。
[0048]
此时，惰性气体(例如氩(ar)气体等)可以注入，以便使所填充的硬质合金粉末均匀地附接至模具10的内表面(即，内壁)。
[0049]
因此，根据本公开的实施例，使用磁场制造复合材料的方法可以通过如下方式有效地应用于需要清洁度和精度的显示器、半导体和汽车零部件的制造过程，即：通过在不锈钢表面上形成硬质合金涂层，也就是说，向填充有硬质合金粉末的模具施加直流电流以形成磁场，由此形成硬质合金涂层，从而防止镀覆产品出现白化现象。
[0050]
接下来，为了使用磁场制造复合材料，将详细描述将硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂填充到模具中、将直流电流施加到模具以形成磁场、通过所形成的磁场在模具的内壁上形成硬质合金涂层、将不锈钢粉末填充到模具中并施加压力以产生模制主体，并且在模制主体上执行脱脂过程和烧结过程。
[0051]
图3是示出根据本公开的另一实施例的使用磁场制造复合材料的过程的流程图，并且图4和图5是用于说明根据本公开的另一实施例的使用磁场制造复合材料的过程的图。
[0052]
参考图3至图5，可以将硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂混合(步骤310)。
[0053]
这里，硬质合金粉末可以包括例如选自碳化钨(wc)、碳化钛(tic)、碳化钒(vc)和碳化钽(tac)中的至少一种。
[0054]
此外，粘结剂粉末还可以包括例如选自钴(co)、镍(ni)和铁(fe)中的至少一种，其中相对于包括硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂的总重量可以包含1至20重量份的量的钴，相对于该总重量可以包含1至20重量份的量的镍，并且相对于该总重量可以包含1至30重量份的量的铁。
[0055]
此外，添加剂还可以包括例如选自碳化铬(cr2c3)和碳(c)中的至少一种，其中相对于该总重量可以包含0.1至1重量份的量的碳化铬，并且相对于该总重量可以包含0.1至5重量份的量的碳。
[0056]
例如，硬质合金粉末可提供为：碳化钨(wc)、钴(co)、碳化铬(cr2c3)和碳(c)的混合
粉末；碳化钨(wc)、铁(fe)、碳化铬(cr2c3)和碳(c)的混合粉末；或碳化钨(wc)、钴(co)、铁(fe)、碳化铬(cr2c3)和碳(c)的混合粉末。
[0057]
这里，相对于混合粉末的总重量，混合粉末中包含的聚合物粘结剂粉末的量可以为0.1至10重量份。
[0058]
如上所述的混合硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂的步骤310可以通过在100rpm至500rpm的旋转速度范围内和1至5小时的时间范围内执行的球磨过程来执行，并且球磨过程可以在5小时内执行，以便提高过程效率。
[0059]
这里，执行球磨过程的罐和设置在研磨容器内的球可以包括硬质合金材料，因此，在球磨混合粉末时使用作为相同材料的硬质合金材料，使得由不同材料引起的污染可以最小化，并且可以有效地缩短球磨时间。
[0060]
接下来，可将硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂填充到模具10中(步骤320)。这样的模具10具有缠绕在其外周表面上的线圈20，使得当将直流电流施加到线圈20时，可以形成磁场，因此可以使填充到模具中的粉末附接到模具的内壁(即，内表面)。
[0061]
然后，可将磁场施加到模具10以形成硬质合金涂层120(步骤330)。
[0062]
在形成这种硬质合金涂层的步骤330中，硬质合金涂层120可以在通过在模具10的外周表面上缠绕线圈20以使模具10具有电磁体结构并且向模具10填充硬质合金粉末、粘结剂粉末和添加剂之后通过向线圈20施加直流电流形成，并且硬质合金涂层120可以以通过向线圈20施加直流电流以在模具10中形成磁场而将硬质合金粉末附接至模具10的内表面的方式形成。
[0063]
这里，硬质合金涂层120的形成可以通过调节线圈的形式和电流的强度来调节磁场的分布和强度，并且通过这种手段可以调节硬质合金涂层120的厚度。
[0064]
此时，惰性气体(例如氩(ar)气体等)可以注入，以便使所填充的硬质合金粉末均匀地附接至模具10的内表面(即，内壁)。
[0065]
例如，当解释根据在硬质合金涂层120的形成中的电流值对磁场强度进行的调节时，根据电流值的磁场的强度根据材料和结构而不同，但是已知的是磁场的强度与电流值成比例。当在根据本公开的实施例的模具10的结构中在模具10的外侧上缠绕200次线圈20的状态下提供线圈20时，磁场的强度如下表1所示。
[0066]
[表1]
[0067]
电流值(a)20406080100磁场强度(mt)100.48200.96301.44401.92502.4
[0068]
此外，根据磁场强度的硬质合金涂层120的厚度根据硬质合金粉末的大小和钴含量而不同，但是当所包含的钴的量为12重量份时，确认硬质合金涂层120被涂覆到如下表2中的厚度值。
[0069]
[表2]
[0070]
磁场强度(mt)5090240350厚度(mm)1.5468
[0071]
如上所述，硬质合金涂层120可通过根据电流强度的控制调节磁场强度而以大约0.1mm至5mm的厚度范围形成。因此，硬质合金粉末相对于混合粉末的总重量的含量可根据硬质合金涂层120的厚度调节至0.1至1.0重量份。
[0072]
接下来，可以通过将不锈钢粉末填充到形成有硬质合金涂层120的模具10中来模制(步骤340)。
[0073]
通过将这种不锈钢粉末填充到模具中来模制不锈钢粉末的步骤340可以包括将不锈钢粉末填充到在其内壁上形成有硬质合金涂层120的模具10中，然后施加在10mpa至100mpa的压力范围内的压力以模制不锈钢粉末。
[0074]
随后，可在模制步骤340中获得的模制主体上执行脱脂过程和烧结过程(步骤350)。
[0075]
这里，脱脂过程可以在真空气氛中在650℃到750℃的温度范围内执行30到120分钟的时间范围。
[0076]
此外，烧结过程可以在真空气氛中在1000℃至1350℃的温度范围内执行30至120分钟的时间范围。
[0077]
如上所述的脱脂过程和烧结过程可以在相同的腔室中顺序地执行，并且由于这些脱脂过程和烧结过程在高温下进行，所以可以改善硬质合金涂层120的紧密粘合力。
[0078]
由于通过这种制造过程使用不锈钢110的外部部分上的硬质合金粉末形成硬质合金涂层120而可以省去用于硬化现有不锈钢的镀铬过程，因此可以提供对环境来说更为优异的涂覆技术。
[0079]
因此，根据本公开的另一个实施例，使用磁场制造复合材料的方法可以通过如下方式有效地应用于需要清洁度和精度的显示器、半导体和汽车零部件的制造过程，即，在不锈钢表面上形成硬质合金涂层，也就是说，通过向填充有硬质合金粉末的模具施加直流电流以形成磁场，由此形成硬质合金涂层，从而防止镀覆产品出现白化现象。