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친환경적인 초경 스크랩 재활용 기술 개발

   초경 합금(Cemented Carbide)은 일반적으로 경도가 높은 탄화물계 WC와 코발트(Co)의 결합체를 말한다. 초경 합금은 일반적으로 경도와 인성, 내마모성이 우수해 공구나 금형, 내마모 부품 등으로 많이 사용된다.

   초경 합금은 Co 등 고가의 원소를 함유하고 있어 국제 원자재가격 상승에 영향을 많이 받는다. 특히 최근에는 원료 조달의 어려움으로 원료 가격이 450% 이상 상승하기도 했다.

   이에 따라 초경 합금을 재활용 할 수 있는 기술 개발의 중요성이 높아지고 있다. 우리나라의 경우 초경 합금의 내수 시장 규모는 크지만 재활용 기반은 매우 취약한 편이다.    또한 기존 초경 합금의 재활용 공정은 고에너지, 환경 문제, 저품위 분말 생산 등의 문제점을 안고 있어 이를 해결할 신공정 및 기술이 절실하다.

   재료연구소 기능재료연구본부 하국현 박사팀은 친환경적이고 고품위, 저비용 공정인 건식 산화 공정에 의한 초경 스크랩 재활용 기술을 연구하고 있다.

   건식 산화 공정에 의한 초경 스크랩 재활용 기술은 산화, 분쇄, 탄소 첨가의 과정을 거쳐 미립 초경 분말을 만들어 내는 방식이다.

   초경 스크랩의 산화는 1200K이하, 공기 중에서도 가능하며 분쇄는 단순 밀링 공정으로 가능하다.

   하 박사팀은 연 10ton급 초경 분말을 생산할 수 있는 Pilot plant를 가동하는 데도 성공했다. Pilot plant는 초경 스크랩 산화 설비, 분쇄/혼합 설비, WC/Co 초경 분말 합성 설비 등이다.

   이 공정을 통해 재생된 초경 분말은 입자 크기가 300~400nm급이다.
   건식 산화 공정에 의한 초경 스크랩 재활용 기술은 환경 친화적인 공정이다. 주요 공정인 산화, 분쇄, 환원/침탄의 건식 공정이며 후처리 설비가 필요하지 않기 때문이다.

   또한 공정이 단순하고 생산설비 투자비가 적고 에너지 소비량도 줄일 수 있어 생산 원고를 감소시킬 수 있다.

   그리고 초경 스크랩을 초경 분말로 직접 변환하는 방식이라 고품위의 복합 초경 분말을 제조할 수 있으며 이는 미세, 복합 분말 제조를 통해 벌크, 용사용으로 활용 가능하다.

마지막으로 기존의 관련 기술을 활용하고 생산 원가 절감으로 가격 경쟁력을 확보하면 조기 산업화/실용화가 가능하다.

이 기술은 내마모용 소재나 무게 추, 공구용 소재 등 소결에 의한 벌크 소재에 적용될 수 있다. 또 내식, 내마모용(WC/Co-Ni,Cr) 코팅 소재로도 활용할 수 있다.