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세라믹스는 일반적으로 금속과 플라스틱보다 단단하지만, 그중 특히 경도(硬度)가 높은 것이 초경질 세라믹스이다. 근데 기계공업의 발전과 더불어 절삭가공은 고정밀과 빠른 절삭속도가 요구되었다. 이 요청에 따라 개발된 초경질 세라믹스는 다이아몬드 소결체와 입방정(立方晶) 질화붕소(C-BN)소결체에 이은 경도를 보이고 있다.

절삭공구재료로 처음 등장한 것은 고속도강. 뒤이어 초경합금이 출현했다. 이것은 세라믹스인 탄화텅스텐에 금속인 코발트를 섞어 소결시킨 '서밋'(세라믹과 메탈의 중간 성질을 가진 물질)이다. 그후 탄화티탸늄-질화티타늄계(Tic-TiN) 의 서밋이 개발되어 초경합금보다도 고속 절삭이 가능하게 되었고, 나아가 인성(靭性)이 향상된 질화티타늄을 주성분으로 한 서밋이 개발되었다(그림 참조).

보통 '세라믹공구'라 함은 알루미나(Al₂O₃)계 세라믹공구를 가리킨다. 이것은 고온경도는 높지만 인성이 부족하다. 이를 보완하기 위헤 질화규소(Si₃N₄)계 세라믹공구가 개발되었다.
 

초경질 세라믹스의 용도는 절삭공구, 연미재, 내마모부품 등 최고경도 특성의 활용에만 국한되지는 않는다. 예컨대 탄화규소계 세라믹스는 훌륭한 열전도성과 절연성으로 반도체소자의 기판용으로 주목되고 있다.
 

각종 절삭공구의 특성
 

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1987년 10월 과학동아 정보

  • 동아일보사 편집부

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