연마재-인공 입방정질 질화붕소CBN 소개

현대 산업에서 고경도 재료 가공에 대한 수요가 날로 증가함에 따라 기존 연마재로는 고효율·고정밀 가공의 요구를 충족시키기 어렵습니다. 이러한 배경 속에서 슈퍼 연마재의 등장은 산업 기술 발전의 중요한 이정표가 되었습니다.

입방정질 질화붕소(CBN)는 다이아몬드 다음으로 경도가 높은 인공 합성 소재로, 뛰어난 내구성, 고온 안정성 및 화학적 안정성을 바탕으로 고경도 소재 가공에 있어 중요한 연마재로 빠르게 자리잡고 있습니다.

CBN의 광범위한 응용은 가공 효율을 높였을 뿐만 아니라, 특정 소재 및 고온 가공에서 다이아몬드 연마재가 가지는 한계를 극복하며 자동차, 항공우주 및 절삭 공구 제조 산업에서 핵심 기술로 자리잡고 있습니다.

본 문서에서는 CBN 질화붕소의 특성, 응용 분야 및 산업 발전에 끼치는 영향을 자세히 설명하며, 독자들이 질화붕소 연마재를 어떻게 효과적으로 활용할 수 있을지 이해하는 데 도움을 드리고자 합니다.

초경 연마재의 역사적 발전

더 높은 품질과 가공 효율을 추구하는 산업계의 요구에 따라, 인류는 초경 연마재—다이아몬드 연마재 및 입방정 질화붕소(CBN)를 개발하게 되었습니다.

천연 다이아몬드의 초기 응용 (1950년대 이전)

20세기 1950년대 이전까지는 산업적으로 천연 다이아몬드만을 연마재로 사용할 수 있었습니다. 고품질 천연 다이아몬드는 단결정 공구로 가공되어 정밀 작업에 사용되었으며, 저품질 다이아몬드는 분쇄되어 연마용 또는 절단용 연마재로 활용되었습니다.

인조 다이아몬드의 발명과 응용 (1950년대 후반)

1950년대 후반, 인류는 인조 다이아몬드 합성에 성공하였고, 이는 연마재 기술에 있어 혁신적인 전환점이 되었습니다.

천연 다이아몬드와 달리, 인조 다이아몬드는 용도에 따라 정밀하게 설계·제조할 수 있어 산업 전반에 걸쳐 주류 연마재로 빠르게 자리잡았습니다. 연삭, 절단, 호닝, 천공, 드레싱, 선삭 등 다양한 가공 공정에 널리 사용되었습니다.

인조 다이아몬드의 소비량 (현대)

오늘날 전 세계에서는 매년 1억 캐럿이 넘는 인조 다이아몬드 연마재가 소비되고 있으며, 이 중 약 3분의 1이 연삭용으로 사용됩니다. 그리고 연삭용 연마재 중 약 절반은 텅스텐 카바이드 및 기타 경질 소재의 가공에 사용됩니다.

입방정 질화붕소의 등장 (1960년대 후반)

1960년대 후반, 기술적으로 또 한 번의 중대한 돌파구가 열렸습니다. 다이아몬드 다음으로 높은 경도를 지닌 초경 연마재인 입방정 질화붕소(CBN)의 합성에 성공한 것입니다. CBN은 그 독특한 성능과 높은 부가가치로 인해 곧바로 산업 분야에서 주목받는 신소재로 자리매김하였습니다.

CBN 연마재의 발전 (1980년대 이후)

1980년대 초에는 전 세계적으로 매년 1,000만 캐럿 이상의 CBN 연마재가 소비되었으며, 그 중요성은 지속적으로 확대되었습니다. 이 시기를 기점으로 CBN은 점차 산화알루미늄 연마재를 대체하기 시작하였으며, 향후에는 인조 다이아몬드 연마재와 함께 산업용 연마재 시장을 주도할 것으로 예상됩니다.

다음으로는 입방정 질화붕소 연마재의 특성과 응용 분야에 대해 중점적으로 소개하겠습니다.

입방정 질화붕소(CBN) 소개

CBN은 원자 구조가 다이아몬드와 매우 유사하기 때문에 매우 높은 경도를 가지며, 이는 다이아몬드 바로 다음 수준입니다. 그러나 CBN은 완전히 인공적으로 합성된 물질로, 자연 상태에서는 존재하지 않습니다.

CBN의 제조 과정은 백색 질화붕소(BN)를 고온(1500~2000℃) 및 고압(59만 기압) 환경에서 촉매의 작용을 통해 육방정계 구조에서 입방정계 구조로 전환시키는 방식으로 이루어집니다. 이러한 특별한 제조 공정을 통해 CBN은 고성능 초경 연마재로 만들어집니다.

CBN의 주요 용도는 다이아몬드 연마재가 가진 한계를 보완하는 데 있으며, 특히 철계, 니켈계, 코발트계 등의 고경도 특수 재료 가공에서 중요한 역할을 합니다. 이들 재료는 다이아몬드와 화학적으로 잘 맞지 않기 때문에, CBN이 산업 가공에 이상적인 선택이 됩니다.

지식 플러스: 촉매는 촉진제라고도 하며, 반응 경로의 활성화 에너지를 낮추는 대체 경로를 제공함으로써 화학 반응 속도를 증가시키는 물질입니다. 촉매는 화학 반응에 참여하기 전과 후의 질량, 조성, 화학적 성질이 변하지 않는 것이 특징입니다.

입방정 질화붕소(CBN)의 특성

고경도

• CBN은 경도가 다이아몬드 바로 다음으로 높으며, 탄화규소보다 단단하고 산화알루미늄보다 약 두 배 이상 단단합니다.
• 날카롭고 오래 유지되며 내구성이 뛰어난 절삭날을 갖추고 있는 것이 강인형 CBN 초경 연마재의 가장 큰 특징입니다.

화학적 안정성

• CBN은 상온에서 매우 안정한 화학적 특성을 가지며, 가공 재료와 쉽게 화학 반응을 일으키지 않습니다.
• 다이아몬드에 비해 CBN은 고온 환경에서의 화학적 안정성이 뛰어나 산화 및 기타 화학적 부식에 효과적으로 저항할 수 있습니다.

고온 안정성

• 약 900℃에서 CBN 표면에는 산화 질화붕소 보호막이 형성되며, 이 보호막은 추가적인 산화를 방지합니다.
• CBN은 최대 1300℃까지 열 안정성을 유지할 수 있으며, 고온 가공 환경에서도 우수한 성능을 발휘하고 열로 인한 성능 저하가 거의 없습니다.

다이아몬드 연마재의 한계 극복

• 철계, 니켈계, 코발트계 등 고경도 금속의 연삭 및 가공에 특히 적합합니다.
• 고온 또는 특정 소재 가공 시 다이아몬드가 쉽게 산화되거나 화학 반응을 일으키는 한계를 CBN은 극복할 수 있습니다.

우수한 가공 성능

• CBN은 기존 연마재보다 절삭 효율이 높아 재료를 빠르게 제거할 수 있으며, 높은 정밀도의 가공 효과를 제공합니다.
• 연삭휠이 마모되는 과정에서 CBN 입자는 자연스럽게 쪼개지며 새로운 날카로운 절삭 모서리를 형성하여, 수명을 연장하고 가공 성능을 안정적으로 유지합니다.

우수한 내마모성

• CBN 연삭휠은 마모량이 적어, 연삭휠의 사용 수명을 효과적으로 연장시키고 교체 빈도 및 비용을 줄일 수 있습니다.

입방정 질화붕소CBN와 다이아몬드의 화학적 안정성과 고온 특성 비교

연마재의 화학적 안정성은 그 성능을 평가하는 데 있어 중요한 요소입니다. 다이아몬드는 Knoop 경도가 약 7000으로 CBN의 경도(약 4700)보다 높지만, 강재 연마에서는 CBN이 화학적 및 열적 안정성이 더 뛰어나기 때문에 더 우수한 성능을 발휘합니다.

다이아몬드의 고온 문제:

• 상온에서는 다이아몬드와 CBN 모두 화학적으로 안정하지만, 고온 환경에서는 다이아몬드가 산화 및 흑연화되기 쉽습니다.
• 다이아몬드는 약 600~700℃에서 산화를 시작하며, 최종적으로 이산화탄소로 전환되어 경도가 낮아지고 연마 능력을 상실하게 됩니다.
• 또한, 다이아몬드는 탄소 기반 소재이기 때문에 공작물에 포함된 텅스텐, 몰리브덴, 크롬, 바나듐 등의 원소와 탄화물을 형성하면서 열화학적 결합 및 확산 반응이 일어나고, 이로 인해 연삭휠의 마모량이 급격히 증가합니다.

CBN의 고온 성능:

• CBN은 약 900℃에서 표면 산화가 시작되지만, 생성된 산화 질화붕소 보호막이 결정 구조를 보호하여 추가 산화를 줄여줍니다.
• 이 보호막은 약 1300℃까지 유지되며, CBN이 고온 환경에서도 열적 안정성을 유지하고 연삭 열의 영향을 거의 받지 않도록 합니다.

CBN은 다이아몬드보다 우수한 화학적 및 열적 안정성을 가지고 있으며, 철, 코발트, 니켈 등으로부터 화학적 침식을 받지 않습니다. 이러한 특성 덕분에 CBN은 철합금, 코발트계 및 니켈계 초합금 등의 연마에 가장 적합한 선택입니다.

입방정 질화붕소(CBN)의 응용 분야

CBN 질화붕소는 연마, 호닝, 절삭, 래핑, 폴리싱 등의 공정을 위해 설계된 초경 연마재입니다. 그 높은 경도와 우수한 가공 성능 덕분에 정밀 연삭 및 절삭 분야에서 기존 연마재인 백색 산화알루미늄을 능가하는 성능을 발휘합니다.

CBN 질화붕소는 다음과 같은 고경도 및 내마모성 소재에 적합합니다:

• 공구강 및 금형강
• 탄소강 및 합금강
• 주철
• 스테인리스강
• 항공 우주용 합금
• 기타 내마모 합금

CBN 질화붕소는 높은 효율성과 내구성 덕분에 대량 생산 또는 공구 간 반복 사용에 특히 적합하며, 다음과 같은 산업 분야에서 주로 활용됩니다:

• 자동차 및 오토바이 산업: 엔진 부품, 구동계 시스템 및 차량 구성 요소 가공에 사용됩니다.
• 유압 부품 산업: 고정밀 부품 가공에 적합합니다.
• 베어링 제조: 안정적인 고정밀 가공 품질을 제공합니다.
• 항공우주 산업: 고강도 및 내마모 항공 소재 가공에 적합합니다.
• 절삭 공구 제조 산업: 공구 및 관련 도구의 고경도 가공에 적합합니다.

다이아몬드와 질화붕소는 모두 고경도 및 고강도 가공에 적합한 초경 연마재이지만, 철계 금속을 연마할 경우에는 질화붕소가 최상의 선택입니다.

결론

마CBN 질화붕소는 탁월한 경도, 내구성, 고온 안정성 및 화학적 안정성을 바탕으로 현대 산업에서 없어서는 안 될 초경 연마재로 자리매김하고 있습니다. CBN은 다이아몬드 연마재가 가지는 고온 및 특정 소재 가공의 한계를 극복하며, 연마, 호닝, 절삭, 래핑, 폴리싱 등의 다양한 공정에서 기존 연마재를 뛰어넘는 성능을 발휘합니다. 특히 공구 및 금형강, 탄소강 및 합금강, 스테인리스강, 항공 우주용 합금, 기타 내마모 소재의 가공에 강력한 효과를 보입니다.

CBN 질화붕소의 독보적인 성능은 자동차 산업, 유압 부품 산업, 베어링 제조, 항공우주 산업, 절삭 공구 제조 분야의 대량 생산 및 공구 제작에 있어 핵심적인 역할을 수행합니다.

CBN 질화붕소는 고경도 소재 가공을 위한 최적의 솔루션으로, 현대 산업의 정밀 가공 기술을 한 단계 더 높은 수준으로 이끌고 있습니다.

행동

1. 연삭휠은 어떻게 선택해야 할까요?>>>다이아몬드 연삭휠과 CBN 연삭휠의 선택 기준은 무엇인가요?
2. 반드시 알아야 할 연마재의 기초 지식>>>연마재 소개
3. 연삭휠 성능의 핵심 요소>>결합제 소개
4. 현재 측정된 표면 거칠기가 기대 목표에 도달했습니까?>>>연마·폴리싱과 표면 거칠기 대응표
5. 연삭휠 연마입자의 다양한 형태>>연삭휠 연마입자의 연마 작용
6. 꼭 알아야 할 초경 연마재 다이아몬드 >>연마재-다이아몬드 소개
7. 적절한 전통 연마재 선택 방법>>연마재 선택
8. 절삭날에 따른 다양한 연마 상태 >>연삭휠 절삭날 형상, 변화, 자생적 날세움 메커니즘의 심층 이해
9. 실행>>>다이아몬드 및 CBN 연삭휠、폴리싱 연마재、폴리싱 장비、폴리싱 공구
10. 복기

연마 분야에서 저희는 고객 맞춤형 조정을 제공하며, 가공 요구에 따라 비율을 조정하여 최고의 효율을 달성할 수 있습니다.

본문을 모두 읽었는데도 여전히 가장 적합한 제품을 어떻게 선택해야 할지 모르시겠다면,

언제든지 저희에게 문의해 주십시오. 전문 상담원이 친절하게 안내해 드리겠습니다.

맞춤 견적이 필요하신 경우에도 언제든지 연락 주시기 바랍니다.

고객센터 운영시간: 월요일 ~ 금요일 09:00 ~ 18:00

전화번호:07 223 1058

궁금한 주제가 있거나 전화로 설명하기 어려운 내용이 있다면, 언제든지 페이스북 메시지로 편하게 문의해 주세요~

HONWAY 페이스북:https://www.facebook.com/honwaygroup

관심 있을 만한 글…