고정밀 엔지니어링 부품이 요구되는 모든 상황에서 탄화붕소 가공에 내재된 어려움을 인식하는 것이 중요합니다. 탄화붕소는 탁월한 비커스 경도와 내마모성을 지니지만, 본질적으로 취성이 강하고 파괴 인성이 낮아 다이아몬드 연마 가공 기술(예: 다이아몬드 연삭, 다이아몬드 래핑)을 통해서만 가공할 수 있는 전형적인 경질 취성 소재입니다.
따라서 가공 작업에는 숙련된 전문 지식과 풍부한 경험을 갖춘 작업자가 필수적입니다. 부적절한 가공 매개변수 또는 미흡한 공정 제어는 재료 매트릭스 내에서 표면 아래 손상(SSD) 및 미세 균열 전파를 유발할 수 있으며, 이는 사용 중 발생하는 기계적 응력 하에서 부품의 조기 파손으로 이어질 수 있습니다.
탄화붕소의 종류 및 합성
탄화붕소는 1899년 앙리 모이산이 전기 아크로에서 산화붕소와 탄소를 반응시켜 융합시켜 처음 합성했습니다. 용융된 혼합물이 식고 굳어지면서 탄소가 풍부한 물질이 되는데, 주로 탄화붕소와 흑연으로 구성됩니다. 상업 생산 과정에서 탄화붕소 분말은 잔류 금속 불순물을 제거하기 위해 분쇄 및 정제 과정을 거칩니다.
고밀도의 순수 탄화붕소를 소결하는 것은 소결 보조제의 사용을 필요로 하는 어려운 작업입니다. 이론값의 95%를 초과하는 밀도를 달성하기 위해서는 열간압착이나 HIP 소결과 같은 공정이 필요합니다. 이러한 첨단 기술을 사용하더라도 완전한 치밀화를 위해서는 미세 탄소나 탄화규소와 같은 소량의 첨가제가 필수적입니다.
탄화붕소의 주요 응용 분야
디자이너와 엔지니어에게 있어 탄화붕소의 가장 주목할 만한 특성은 경도와 그에 따른 내마모성입니다.
이러한 특성을 효과적으로 활용하는 대표적인 예는 연마재 분사 및 워터젯 절단 작업입니다. 이 분야에서는 알루미나 또는 탄화규소 그릿 및 슬러리와 같은 분사 매체로 인한 심각한 마모를 견디기 위해 탄화붕소 노즐이 사용됩니다. 여러 차례의 시험을 통해 동일한 분사 조건에서 탄화붕소 노즐이 표준 탄화텅스텐(경질 금속) 노즐보다 수명 면에서 최대 100배까지 우수한 성능을 발휘하는 것으로 입증되었습니다.
