三菱매터리얼은 초경공구의 수명을 종래의 2~3배로 높이는 피막을 개발했다. 결정립의 크기가 5나노미터로 미세하여, 알루미늄, 티탄, 실리콘, 질소 화합물로만 된 고순도 피막을 만드는데 성공했다. 경도나 내열성이 종래 피막에 비해 20~30% 향상된다. 자사의 초경공구에 개발한 피막을 씌워서 금형 메이커 등에 판매한다.
공작기계에 부착하여 금형 등을 가공하는 공구는 코발트나 텅스텐 등 초경합금으로 만들어져 있고, 산소에 닿으면 산화되어 열화된다. 따라서 티탄이나 알루미늄 등의 피막을 씌우는 것이 일반적. 최근에는 실리콘을 더해 화학반응으로 피막의 결정립을 미세화, 산소의 침입 경로를 좁히는 방법을 취하지만, 실리콘 결정 그대로 남는 부분이 있어 거기로부터 산소가 침입하여 열화를 방지할 필요가 있었다.
三菱매터리얼은 일반적인 피막방법인 물리증착법(PVD)을 활용하여 새 피막을 개발했다. 기화한 티탄 등 피막원료에 플라즈마 속에서 플러스 전하를 띄게 하여 마이너스 전하를 띤 공구에 질화가스와 함께 부착시킨다.
이 회사 종합연구소 大宮연구센터(埼玉縣 사이타마시)의 피막해석장치를 사용하여 기화시키는 온도와 가스의 성분, 기화 후의 티탄분자 등의 움직임을 제어하는 자장장치의 배치 등에 의한 피막의 생성방식에 대한 데이터를 축적. 그 분석을 통해서 내열성이 높고 고경도인 알루미늄, 티탄, 실리콘, 질소 화합물의 결정만으로 구성된 피막을 만들고, 실리콘 결정을 없애는데 성공했다.
피막의 산화 개시 온도는 종래보다 200℃ 높은 섭씨 1300℃까지 높아져, 고경도 소재인 열처리한 냉간(冷間)다이즈강(鋼)을 종래의 2배 이상에 해당하는 35분 연속으로 가공해도 공구는 이가 빠지지 않았다고 한다.
개발한 피막을 씌운 공구를 지난달부터 상품화하여 자동차 관련 금형 메이커 등에 판매한다. 가격은 종래품보다 높게 설정할 예정이지만, 공구의 교환회수를 줄일 수 있기 때문에 가공비용을 낮출 수 있다. 마찰열에 강하므로 냉각용 절삭유의 사용을 줄일 수 있어 환경대책으로도 연결된다.
자동차 메이커에서는 성능향상을 위해서 냉간다이즈강 등 통상의 초경공구로는 몇 분 가공하는 것만으로 이가 빠질만한 고경도 소재를 사용한 부품과 금형의 사용이 늘고 있다. 공구교환을 줄여서 가공시간을 단축시킬 수 있는 고경도이며 수명이 긴 공구가 요구되고 있다. (일경산업)
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