KR0156899B1 - 절삭가공용 피복 초경합금 공구 - Google Patents

절삭가공용 피복 초경합금 공구 Download PDF

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양수제
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Abstract

본 발명은 강 및 주철 등의 각종 금속의 절삭가공시 사용되는 피복 초경합금 공구표면을 여러종류의 증착법으로 번갈아 가면서 피착시키므로써 내충격성과 내마모성을 증대시키는데 적합한 다층 피복을 갖는 초경합금 공구에 관한 것으로, 피복 초경합금 공구에 있어서, 다중의 중온 화학 증착법으로 코팅된 층사이에 고온 화학 증착법으로 코팅된 삽입층이 구성됨을 특징으로 하는 절삭가공용 피복 초경합금 공구에 관한 기술이다.

Description

절삭가공용 피복 초경합금 공구
제1도는 종래의 중온 화학 증착법/고온 화학 증착법에 의한 코팅시의 균열 전파 상태를 나타낸 그래프.
제2도는 본 발명은 고온 화학 증착법/중온 화학 증착법/고온 화학 증착법/중온 화학 증착법에 의한 코팅시의 균열 전파상태를 나타낸 그래프.
제3도는 제1실시예에 따른 내마모성 시험을 나타낸 그래프.
제4도는 제2실시예에 따른 내충격성 시험을 나타낸 그래프.
제5도는 제3실시예에 따른 내마모성 시험을 나타낸 그래프.
제6도는 제4실시예에 따른 내마모성 시험을 나타낸 그래프.
제7도는 제5실시예에 따른 내마모성 시험을 나타낸 그래프.
제8도는 제6실시예에 따른 내충격성 시험을 나타낸 그래프.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
C 및 E : 중온 화학 증착층 D 및 F : 고온 화학 증착층
본 발명은 강 및 주철등의 각종 금속의 절삭가공시 사용되는 피복 초경합금 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공구표면을 여러 종류의 증착법으로 번갈아 가면서 피착 시키므로써 내충격성과 내마모성을 증대시키는데 적합한 다층 피복을 갖는 초경합금 공구에 관한 것이다.
자동차 산업, 기계 및 금속 조립, 부품등의 절삭 가공에는 각종 피복 초경합금 공구등이 사용되고 있는데, 이들 대부분은 고온 화학 증착법(또는 고온 증착법) 또는 중온 화학 증착법에 의해 제조되는데, 이는 사염화 티타늄, 삼염화 지르코늄, 사염화 하프늄, 삼염화 알루미늄 등을 수소, 질소, 메탄, 이산화탄소 등과 900℃-1050℃사이의 온도로 진공 또는 상압분위기하에서 탄화물, 탄질화물, 질화물, 산화알루미늄을 1층이상 증착하는 기술이다.
이 고온 화학 증착법은 모재와의 확산 결합으로 모재와 코팅층 계면에 Eta-Phase(W3Co3C, W6Co8C, W12Co12C)라는 취약한 경계층을 생성시켜 인성 저하를 초래하는 단점이 있다.
이를 개선하기 위하여 아세토나이트라일 (CH3CN)이라는 유기화합물을 사용하여 700℃-900℃의 온도로 진공분위기하에서 탄질화 티타늄층을 증착시킨 중온 화학 증착법에 의하여 피복 초경 공구들이 최근 개발되고 있다.
이들 피복공구는 제1도와 같이 단일층의 중온 화학 증착법에 의한 TiCN층(A)과 고온 화학 증착법에 의한 TIN, TiCN, TiC, AL2O3층(B)의 조합으로 구성되어 있으며, 중온 화학 증착법에 으한 TiCN층은 증착속도가 고온 증착법보다 빠르다.
그러나 층 두께가 증가할수록 (6-12㎛)표면의 Roughness가 불균일하게 되고 결정립 크기도 증가되어 절삭시 반복적인 충격에 의한 균열의 전파에 대한 저항력이 감소된다.
즉, 제1도와 같이 단일층의 중온 증착법에 의한 TICN층(A)/고온 증착법에 의한 층(B)은 절삭시 발생되는 균열의 전파가 중간 장애물의 영향없이 결정립의 경게를 따라 발생하여 모재(Substrate)까지 이르게 되는 등의 문제가 있다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 다중의 중온 화학 증착법에 의한 층사이에 고온 증착법에 의한 층을 삽입하므로서 내마모성을 유지하면서 절삭시 반복적인 충격에 의한 균열의 전파에 대한 저항력을 증대시키는데 적합한 적층 피복 초경합금 공구를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
이와 같은 목적 달성을 위한 본 발명은 피복 초경합금 공구에 있어서, 다중의 중온 화학 증착법으로 코팅된 층사이에 고온 화학 증착법으로 코팅된 삽입층이 구성됨을 특징으로 한다.
상기 중온 화학 증착법으로 코팅된 츠은 TiCN층으로 하고, 그 층의 조합은 제2도와 같이 2중 이상인 중온 화학 증착층(C)/고온 화학 증착층(D)/중온 화학 증착층(E)/고온 화학 증착층(F) 으로 하며, 이때 각각층의 두께는 1-6㎛으로서 그 전체 두께는 2-12㎛으로 함이 바람직 하다.
또한 중온 화학 증착법에 의한 층사이에 삽입되는 고온 화학 증착법에 의한 층은 질화물(예:TiN), 탄질화물(예:TiCN), 탄화물(예:Tic), 산화물(Al2O3)로 하며, 그 층의 두께를 0.2-2.0㎛으로 함이 바람직 하다.
다음은 실시예에 따라 설명한다.
[실시예 1 ]
초경합금 모재에 본 발명과 종래(고온 증착법, 중온 증착법/고온 증착법)의 3종류의 시편을 제조하여 습식선삭 절삭성능 시험을 행하여 평가를 실시하였다.
각 시편에 대한 사항은 표1과 같다.
* 시험에 대한 절삭조건
피삭재 : FCD45, 절삭속도 : 250 m/min, 이송 : 0.1 mm/rev,
절삭깊이 : 1.5mm
상기한 조건에 따른 실시결과 제3도와 같이 본 발명(시료1)과 종래(시료3)의 시편이 유사한 성능을 나타낸 반면 종래의 시료2는 다소 저하 하였다.
[실시예 2]
본 실시예는 시험에 대한 절삭조건을 제외 하고는 실시예 1과 동일하게 하였다.
시험에 대한 절삭조건은 피삭재: S45C, 절삭속도:100m/min, 삭깊이 : 2.0 mm, 이송량: 0.15→0.2 mm/rev로 변화시켜 (각 이송에서의 최대 충격수 :3000회) 내충격성 시험을 행하였으며 그 결과는 제4도에 나타낸 바와 같이 본 발명 (시료1)이 가장 우수하였다.
[실시예 3]
초경합금 모재에 본 발명과 종래 (고온 증착법, 중온 증착법/고온 증착법)의 3종류의 시편을 제조하여 Milling절삭 성능시험을 행하여 평가를 실시하였다.
각 시편에 대한 사항은 (표2)과 같다.
* 시험에 대한 절삭조건
피삭재 : FCD45, 절삭속도 : 200m/min, 이송: 0.2mm/rev, 절삭깊이 : 2.0mm
상기조건에 따른 실시결과 제5도와 같이 본 발명(시료4)이 가장 우수 하였다.
[실시예 4]
본 실시예는 시험에 대한 절삭조건을 제외 하고는 실시예 3과 동일하게 하였다.
시험에 대한 절삭조건은 피삭제: FD30, 절삭속도: 250m/min, 절삭깊이: 2.0 mm, 이송: 0.2mm/rev에서 시험을 행하였으며 그 결과는 제6도에 나타낸 바와같이 본 발명 (시료4)이 가장 우수하였다.
[실시예 5]
초경합금 모재에 본 발명과 종래(중온 증착법/고온 증착법)의 2종류의 시편을 제조하여 습식선삭 절삭성능 시험을 행하여 평가를 실시하였다.
각 시편에 대한 사항은 (표3)과 같다.
* 시험에 대한 절삭조건:
피삭재: S45C, 절삭속도: 240m/min, 이송: 0.35mm/rev, 절삭깊이 : 21.5mm
상기조건에 따른 실시결과 제7도와 같이 본 발명(시료7)이 우수 하였다.
[실시예 6]
본 실시예는 시험에 대한 절삭조건을 제외 하고는 실시예 5와 동일하게 하였다.
시험에 대한 절삭조건은 피삭재: S45C, 절삭속도: 70m/min, 절삭깊이: 2.0mm, 이송량: 0.2→0.3→0.4mm/rev로 변화시켜 (각 이송에서의 최대 충격수: 3000회) 내충격성 시험을 행하였으며 그 결과는 제8도에 나타낸 바와 같이 이송량이 비교적 낮은 0.2, 0.3에서는 차이가 없으나 0.4를보면 종래의 시편(시료8)은 3Corner중 2Corner가 파손 되었으나 본 발명의 시편(시료7)은 모두 양호하였다.
이상에서와 같이 본 발명품이 다층의 중온 화학 증착법에 의한 층과 그 사이에 결정립의 미세화와 균열 전파에 대한 억제층인 고온 화학 증착층을 삽입한 피복 구조층으로 함으로써 내마모성 및 내충격성이 개선된 피복 초경합금 공구를 얻게된다.

Claims (5)

  1. 피복 초경합금 공구에 있어서, 다중의 중온 화학 증착법으로 코팅된 층사이에 고온 화학 증착법으로 코팅된 삽입층이 구성됨을 특징으로 하는 절삭가공용 피복 초경합금 공구.
  2. 제1항에 있어서, 중온 화학증 착법으로 코팅된 층이 TiCN층임을 특징으로 하는 절삭가공용 피복 초경합금 공구.
  3. 제1항에 있어서, 중온 화학 증착법으로 코팅된 조합이 2중 이상으로 된것 임을 특징으로 하는 절삭가공용 피복 초경합금 공구.
  4. 제1항에 있어서, 중온 화학 증착법으로 코팅된 각각층의 두게가 1-6㎛이고, 그 전체 두께가 2-12㎛임을 특징으로 하는 절삭가공용 피복 초경합금 공구.
  5. 제1항에 있어서, 고온 화학 증착법으로 코팅된 삽입층의 두께가 0.2-2.0㎛임을 특징으로 하는 절삭가공용 피복 초경합금 공구.
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