KR0165923B1 - 피복 절삭공구 및 그 제조방법 - Google Patents

피복 절삭공구 및 그 제조방법

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Abstract

본 발명은 고속 절삭조건에 적합한 피복절삭공구 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 특징은, 텅스텐 카바이드 기초 초경합금 등과 같은 초경합금으로 구성되어 있는 기재의 표면상에 있는 내부층 및 외부층으로 구성되어 있는 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타늄 카보니트리드의 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 2중층 또는 그 위에 피복되는 티타늄 카바이드 등으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되는데, 여기서 내부층의 염소함량이 내부층 전반에 걸쳐서 최대 0.05원자%, 상술한 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서의 특정 면의 피크 강도 비율이 규정된 범위에 존재하며, 내부층으로서, 기재와 접촉하는 티타늄 니트리드의 제1층 및 경도 1,600∼2,400㎏/㎟의 제2층으로 구성되는 피복층이 구비되는 피복절삭공구와 그 제조방법에 있다. 본 발명의 피복절삭공구는 피복층 자체의 높은 내마모성, 피복필름과 기재 사이의 강인한 접착성 및 절삭중의 우수한 박리저항성을 나타낸다.

Description

[발명의 명칭]
피복절삭공구 및 그 제조방법
[기술분야]
본 발명은 초경합금과 같은 기재의 표면상에 형성된 내마모성이 강인한 피복층을 갖고 있는 피복 절삭공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.
[배경기술]
절삭공구의 유효수명을 개선하기 위하여는, 초경합금, 써멧트 또는 세라믹의 표면상에 탄화티탄늄(Tic)의 피복층을 증착시키는 방법이 수행되어 왔는데, 일반적으로, 열 또는 열지원 화학증착방법(이하 열지원 CVD법이라 한다)또는 플라스마 CVD법에 의하여 형성된 피복층을 지닌 피복 절삭공구가 널리 분포되어 있다.
그러나, 고속 절삭작업과 같이, 고온에서 피복층의 내마모성이 요구되는 작업 및 크기가 작은 부분의 작업과 같이 몇번의 작업이 요구되는 작업과 같은 것을 이들 피복 절삭공구를 이용하여 수행하는 경우에는, 피복층의 내마모성 부족 및 피복층에 발생되는 손상으로 인하여 공구의 유효수명이 감소하게 된다.
열지원 CVD법에 의한 피복 필름에 있어서, 기재에 대한 그 접착성이 우수하며, 기재의 종류에 따라, 메짐성 층(brittle layer)으로서의 η상이 기재와의 경계면에, 구체적으로는 성능을 좌우하는 절삭에찌능선 부근에 두껍게 침착되기 쉽게 된다. 절삭중에, 피복층은 이 η상과 함께 떨어져나가, 마모를 진행시키게 되며, 공구의 유효수명을 단축시키고 및 때로는 피복층이 내마모성의 개선에 충분한 기여를 한다고 할 수 없게 된다.
이들 피복 절삭공구에 있어서, 내마모성 및 박리저항성에 영향을 미치는 요소는 피복층을 형성하는 성분 중의 염소함량과 정향성(preferred orientation)이다.
열지원 CVD법에 의한 탄화티타늄 또는 질화티타늄(Tin)의 피복은, 일반적으로 티타늄 공급원으로서 4염화티타늄(TiCl₄),탄소공급원으로서 메탄(CH₄) 및 질소공급원으로서 질소가스를 이용하여 수행된다. 따라서 이들 가스를 사용하는 피복에 있어서, 4염화티타늄으로부터 발생되는 염소가 피복층에 개입되어 필름의 품질에 악영향을 미치게 된다.
필름중의 염소에 관한 보고로서, 표면기술(Surface Techniques)Vol.40, No.10,1889,P51-55, 표면기술 Vol.40,No.4,1889,P33-36, etc등 에서와 같이, 피복을 플라스마 CVD법을 이용하여 저온측에서 수행하는 방법이 개시되어 있다. 이 문헌은, 플라스마 CVD법으로 필름을 제조함으로써 필름의 염소함량 수준을 약 1원자%로 저하시켜서, 양질의 필름을 얻을 수 있다고 보고하고 있다.
일본 특허공개공보 제13874/1992호는, 우수한 필름 접착성 및 양호한 내마모성을 지닌 탄화티타늄 필름이, 염소함량 0.025~0.055원자%까지 및 기재표면으로부터의 두께가 0.5㎛ 미만인 것과 염소함량 0.055∼1.1원자%에 두께가 0.5㎛ 이상인 2개의 티타늄 피복층으로 구성되어 있다고 기술하고 있다. 이 공보에 기술된 방법에 있어서 4염화티타늄이 원료가스로서 사용되고 메탄으로부터의 유리탄소(C)가 탄소공급원으로서 사용되기 때문에, 4염화티탄으로부터의 염소(C1)와 메탄으로부터의 유리 탄소가 필름에 개입되어 필름의 물성에 악영햐을 미치게 된다. 특히, 필름중의 C의 침전은 내 마모성을 저하시키므로, 이는 반드시 회피하는 것이 바람직하나, 0.055원자%이상의 염소의 존재는 C의 침전을 억제함으로써, 탄소를 침전시킴이 없이 탄화티탄 필름의 성능을 우수하게 한다. 따라서 이 방법에 따라서, 염소함량을 기재 경계면 부근에는 0.025~0.055원자% 및 경계면에서 멀리에는 0.055원자% 이상으로 조절하여 접착성을 증가시키는 것이 요구된다. 또한, 이 경우에 있어서, 염소 자체의 존재가 내마모성을 저하시키므로, 제조된 필름의 내마모성이 충분하다고는 말할 수 없다.
열지원CVD법체 의한 피복층이 구비된 피복 절삭공구를 이용하여 단속 작업 또는 부분작업이 수행될 경우, 기재 및 필름의 분열 및 필름 자체의 파열이 발생하여 기재의 노출 및 파열이 자주 일어나고, 필름 자체의 하나의 파열 원인 때문에, 피복층의 정향성이 고려된다. 통상정으로, 열지원 CVD법에 의한 탄화티타늄 등의 피복층은 (220)면으로 강하게 배향되어 있으나 [일본금속학회지(Journal of Japaness Metallurgical Society) Vol.41, No.6, 1977, P542-545]. 암염형 구조의 탄화티탄에 있어서는, (220)면은 그와 같은 작업에 있어서 절삭 에찌의 에찌 온도에 해당하는 최대 약 600℃의 온도에서 주 미끄럼면이 되며, 이 면의 방향으로 파열이 발생하기 쉽게 된다고 알려져 있다. 또한, 기재와의 경계면 부근에서, 기재 및 피복층 사이의 열팽창 계수의 차이로 인한 큰 인장잔류응력이 피복층에 걸려서, 절삭공구가 작업중에 가공물 또는 칩에 의하여 필름표면과 평행방향으로 마찰되고, 전단응력이 필름에 걸릴 때, 기재와의 경계면 부근에서 필름이 파열할 가능성이 있다고 생각된다.
η상에 대한 상술한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 아세토니트릴(CH₃CN)등과 같은 유기 CN화합물을 이용하여 열지원 CVD법으로 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하는 방법이 예의 주시되어 왔다(일본 특허공개공보 No. 117809/1975, 일본특허공개공보 No.109828/1975 등).
이 방법에 의하여, 열지원 CVD법에 비하여 저온에서 피복이 가능하게 되는데, 이것을 일반적으로 중간온도 CVD법(MT-CVD법)이라 한다. 종전기술의 열지원 CVD법(고온 CVD법: HT-CVD법이라 함)에 있어서는, 원소, 구체적으로는 탄소가 , 티타늄 함유 필름 형성중에 기재로부터 필름으로 이전되어 변형된 층(η상이라 불리우는 Co₃W₃C 등과 같은 복합 탄화물)을 형성한다. 상술한 바와 같은 HT-CVD법에서의 원소의 전이는 아마도 피복 온도가 보다 높기 때문일 것이다(통상 1,000~1,050℃). 탄소의 전이에 관하여, 고온외에 특히 플름형성 중에 가스상으로부터 불충분한 탄소공급 때문에, 형성된 필름과 기재표면 사이에 탄소의 농도층이 형성되고 필름이 기재로부터 탄소를 흡수하는 등의 현상이 일어난다.
한편, MT-CVD법에 있어서는, 피복 온도가 어느 정도 낮으며(800~900℃), 가스상으로부터의 C 및 N의 공급이 충분하기 때문에 절삭 에찌 능선부의 경계면에서도 η상이 형성되지 않는다고 생각된다.
그후로 MT-CVD법을 채용하는 몇몇 특허가 출원되었다. 예를 들면, 일본특허공개공보 제64469/1991호 및 87368/1991호는 각각, MT-CVD법에 의하여 초경합금 기재의 표면상에 티타늄 카보니트리드(TiCN)필름을 직접 형성 및 HT-CVD법에 의하여 알루미나(Al₂O₃)또는 티타늄 니트리드(TiN)의 복수층을 형성하여 제조된 공구를 제안하고 있다. 일본 특허공개공보 제99467/1987호에는, 단일층 필름 또는 각각 결정 입경 최대 0.5㎛, 두께 0.5㎛~5.0㎛으로 피복된 티타늄 카보니트리드 필름 및/또는 티타늄 니트리드 필름으로 구성되어 있는 라미네이트층 필름 및 700~900℃의 증착온도에서 MT-CVD법에 의하여 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하는 것을 포함하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 이 방법에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 필름은 티타늄 카보니트리드(TiCN)필름이다.
본 발명자들이 티타늄 카보니트리드 필름으로 피복된 초경합금 기재를 연구하는 중에, MT-CVD법에 의한 티타늄 카보니트리드 필름의 초경합금 기재에 대한 접착성이 흔히 불안정하다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자들은 이 현상을 분석한 결과, 이것읓 MT-CVD법에 의한 티타늅 카보니트리드 필름 형성중의 반응 생성물로서 형성된 염소가스를 지닌 초경합금 기재 표명상의 결합상으로서 코발트(Co)의 부식현상에 기인한다는 것을 발견하였다.
아세토니트릴과 같은 유기 CN 화합물의 열분해는 기재표면의 화학 결합 상태가 되기 쉬우며, 유기탄소의 형성을 유발한다. 이와 같이 형성된 유기탄소는 필름과 기재의 접착성을 저하시키며, 앞서 형성된 경계면 변형층과 함께 MT-CVD법에 의한 피복 절삭공구의 물성을 불안정하게 한다.
일본특허공개공보 제170559/1986호는 초경합금 기재를 포함하는 표면 피복초경합금을 개시하고 있는데, 그 표면은 티타늄 카바이드, 티타늄 니트리드 및 티타늄 카보니트리드의 복수층으로 피복되어 있으며, 기재와 접촉하고 있는 최내부층은 두께가 0.1~1.0㎛되는 티타늄 니트리드로 구성되어 있다. 이것은 PVD법에 의한 피복과 관련이 있으며, 필름층의 염소함량 및 결정의 정향성에 관하여는 언급이 없다.
필름의 경도에 관하여는, 경도가 높을수록 내마모성이 우수하나, 필름의 경도만이 높으면 필름의 인성이 저하되어 파열되기 쉬우며, 절삭공구의 경우 비정상적인 마모현상이 일어나 실용될 수 없는 것으로 일반적으로 판단된다. 따라서 경도와 인성의 양호한 균형이 요구된다.
필름의 마이크로 구조에 관하여는, 일본특허공개공보 제99467/1987호에 기술되어 있는 바와 같이, 결정 입경이 0.5㎛ 이하인 티타늄 카보니트리드 및/또는 티타늄 니트리드 필름이 피복층을 제조하는데 가장 적절하다고 제안되어 있으나, 결정입자의 모양 및 입경에 관한 평가방법에 관한 설명이 없기 때문에 이 제안은 실용적이 아니다.
본 발명의 목적은, 종전기술의 피복 절삭공구에 비하여 절삭중에 내마모성이 보다 높으며, 피복필름과 기재의 접착성이 보다 강인하며 박리저항성이 보다 우수한 피복 절삭공구 및 그 제조방법을 제공함으로써, 종전 기술의 상술한 문제점을 해결하는데 있다.
또한, 본 발명의 다른 하나의 목적은 종전기술의 절삭공구보다 신뢰성이 높은 피복 절산공구를 제공함으로써, MT-CVD법에 의한 티타늄 카보니트리드 필름의 장점을 최대한도로 살리는데 있다.
이들 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 피복의 형성중에 기재표면의 변형을 방지하며, 필름과 기재 사이의 경계면에 불필요한 물질의 침착을 억제할 수 있는 필름구조를 지닌 피복 절삭공구를 제공하며, 최적 상태의 마크로 필름 구조 뿐만 아니라 미시적 구조 및 경도에 있어서 최적상태의 구조 및 최적 범위의 기계적 강도를 지닌 피복 절삭공구를 제공한다.
[발명의 개시]
본 발명자들은 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드층 및 티타늄 니트리드층 바로 위의 티타늄 카보니트리드층으로 구성되어 있는, 기재와 접촉하고 있는 최내부층을 포함하는 피복층을 지닌 피복 절삭공구에 있어서의 상술한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 노력을 경주한 결과, 피복층, 구체적으로는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드를 구성하는 성분중의 염소함량이 규정량 이하로 조정되거나, 티타늄 카보니트리드의 정향성이 규정된 범위에서 유지됨으로써, 절삭중의 절삭공구의 내마모성이 종전기술의 피복 절삭공구보다 개선될 수 있으며, 필름 자체의 내마모성 및 필름의 파열강도의 개선이 가능하게 되며, 공구의 유효수명이 안정되고 크게 연장될 수 있다는 것을 발견하였다. 본 발명은 이와 같은 사실에 기초하고 있다.
또한, 본 발명자들은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 다양한 연구를 한 결과, 기재표면을 MT-CVD법으로 티타늄 카보니트리드로 직접 피복하지 않고, 우선 기재표면을 제1층으로서 티타늄 니트리드로 피복한 후, 그 위에 제2층으로서 티타늄 카보니트리드층을 피복하는 것이 문제점을 해결하는데 효과적이라는 것을 발견하였다.
또한 제2층으로서의 티타늄 카보니크리드의 물성은 그 미크로 경도, 결정구조, 입경에 크게 영향을 받는다는 것을 알았다.
본 발명은 이들 발견 및 지식에 의하여 완성되었다.
첫째, 본 발명은 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라믹 또는 산화 알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재의 표면상에 있는 내부층 및 외부층을 포함하는 피복 절삭공구를 제공하는데, 그 내부층은 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 단일층, 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의타타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 2중층 또는 티타늄의 탄화물,질화물,탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 구룹으로부터 선택된, 단일층 또는 2중층상의 티타늄 카보니트리드상의 하나 이상의 층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산호 알루미늄, 산화 지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늅 니트리드로 구성되어 잇는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되는데, 하기(1)~(18)중의 하나의 구성으로 되어 있다;
(1)상술한 내부층 중의 염소함량이 내부층 전반에 걸쳐서 평균 최대 0.05원자%인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구,
(2) 상술한 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 염소함량 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 평균 염소함량이 최대 0.05원자%인 것을 특징으로 하는 (1)항의 피복 절삭공구,
(3)상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드에 있어서, X선 회절각 2θ=20°~ 140°사이에 나타난 회절 피크의 면의, I(hkl)/I(220),(220)면과 30°~60°의 면간 간격을 지닌 면(hkl)의 회절 피크 강도의 합계 I와 (220)면의 피크 강도 I(220)의 비가 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서;
2.5 ≤ I(hkl) /I(220) ≤ 7.0
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
2.5 ≤ I(hkl) /I(220) ≤ 15.0
(4) 상기 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드에 있어서, X선 회절각 2θ=20°~140°사이에 나타난 회절 피크의 면의, I(hkl)/I(220),(220)면과 30°~60°의 면간 간격을 지닌 면(hkl)의 회절 피크 강도의 합계 I와 (220)면의 피크 강도 I(220)의 비가 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 (1)항 또는 (2)항의 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서:
2.5 ≤ I(hkl) /I(220) ≤ 7.0
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
2.5 ≤ I(hkl) /I(220) ≤ 15.0,
(5)상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서, (311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때 I(311)/I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서:
0.5 ≤ I(311) /I(220) ≤ 1.5
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
0.5 ≤ I(311) /I(220) ≤ 6.0,
(6) 상기 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서,(311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, I(311)/I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 (1)항 내지 (4)항 중의 임의의 하나의 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서:
0.5 ≤ I(311) /I(220) ≤ 1.5
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
0.5 ≤ I(311) /I(220) ≤ 6.0,
(7) 상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서,(111)면의 피크 강도가 I(111)이고, (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, I(111)/I(220)의 값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서:
1.0 ≤ I(111) /I(220) ≤ 4.0
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
1.0 ≤ I(111) /I(220) ≤ 8.0,
(8)상기 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서, (111)면의 피크 강도가 I(111)이고, (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, I(111)/I(220)의 값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 (1)항 내지 (6)항 중의 임의의 하나의 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서:
1.0 ≤ I(111) /I(220) ≤ 4.0
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
1.0 ≤ I(111) /I(220) ≤ 8.0,
(9)상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서, (311)면의 피크 강도가 I(311)이고, (111)면의 피크 강도가 I(111)이며, (220)면의 피크강도가 I(220)일 때, [I(111) + I(311)] / I(220)의 값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서:
2.0 ≤ [I(111) +I(311)/ I(220)] ≤ 5.5
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
2.0 ≤ [I(111) +I(311)/ I(220)] ≤ 14.0,
(10)상기 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서, (311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, [I(111) + I(311)]/ I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 (1)항 내지 (8)항중의 임의의 하나의 피복 절삭공구;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~3㎛까지의 평균에서:
2.0 ≤ [I(111) +I(311)]/ I(220) ≤ 5.5
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0~20㎛까지의 평균에서:
2.0 ≤ [I(111) +I(311)]/ I(220) ≤ 14.0,
(11)상기 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 두께가 1~20㎛인 것을 특징으로 하는 (1)항 내지(10)항 중의 임의의 하나의 피복 절삭공구,
(12)상술한 기재가 텅스텐 카바이드 기초 초경합금 또는 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트로 구성되어 있으며, 절삭 에찌 능선 부근의 피복층 및 기재 사이의 경계면에 있는 최외부 표면상의 η상의 두께가 최대 1㎛인 것을 특징으로 하는 (1)항 내지 (11)항 중의 임의의 하나의 피복 절삭공구.
(13)상술한 내부층 및 외부층의 총 필름 두께가 2~100㎛인 것을 특징으로 하는 (1)항 내지 (12)항 중의 임의의 하나의 피복 절삭공구,
(14)주성분으로서, 주기율표의 IVa, Va 및 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 및 VIII족 금속성분으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 성분의 합금으로 구성되어 있는 기재의 표면에 형성된, 내부층 및 외부층으로 구성되어 있는 경질 피복층을 포함하고 있는 피복 절삭공구에 있어서, 내부층이, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드의 제1층, 제1층 위에 경도 1,600~2,400㎏/㎜²의 티타늄 카보니크리드의 제2층 및 다시 그 위에 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 붕소질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되어 있으며, 외부층은 산화 알루미늄, 산화 지르코늄,산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되어 있는 것으 특징으로 하는 피복 절삭공구.
(15)주성분으로서, 주기율표의 IVa, Va 및 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 및 VIII족 금속성분으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 성분의 합금으로 구성되어 있는 기재의 표면에 형성된, 내부층 및 외부층으호 구성되어 있는 경질 피복층을 포함하고 있는 피복 절삭공구에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 내부층의 제1층으로서, 두께0.1~2.0㎛의 티타늄 니트리드가 피복되고, 제2층으로서는 경도 1,600~2,400㎏/㎜²의 티타늄 카보니트리드가 제1층 위에 피복되고 다시 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 붕소질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 그 위에 피복되며, 내부층 위의 외부층으로서는, 산화 알루미늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 피복되는 것을 특징으로 한는 피복 절삭공구.
(16)제2층의 티타늄 카보니트리드가 주상 결정입자로 구성되며, 제2층의 필름두께가 최대 4.0㎛일 때 티타늄 카보니트리드의 평균 결정입경이 0.1~1㎛이며, 제2층의 필름 두께가 4.0㎛이상 20㎛이하일 때는 평균 결정입경이 0.5~3.0㎛인 것을 특징으로 하는 (14)항 또는 (15)항의 피복 절삭공구.
(17)상술한 내부층의 염소함량이, 내부층 전반에 걸쳐서 평균 최대 0.05원자%인 것을 특징으로 하는 (14)항 또는 (15)항의 피복 절삭공구 및
(18)상술한 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트 리드의 염소함량 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 평균 염소 함량이 최대 0.05원자%인 것을 특징으로 하는 (17)항의 피복 절삭공구.
다음에, 본 발명은, 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라믹 또는 산화 알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재표면상에 있는 내부층 및 외부층으로 구성되어 있으며, 내부층이 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 단일층, 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 2중층 또는 티타늄 카보니트리드의 상기 단일층 또는 2중층상에 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구정되며, 외부층은 산화 알루미늄, 산화 지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성 되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되는 것을 포함하는 피복 절삭공구의 제조방법을 제공하는데, 다음(19)내지 (24)중 임의의 하나의 구성을 갖느다:
(19) 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하며 온도 800~950℃,질소농도 26% 이상의 분위기 중에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
(20)상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하며 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
(21)상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하며 온도 800~950℃, 질소농도 26% 이상의 분위기 중에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는 (1)항 내지(13)항 중 임의의 한 항에 기술된 피복 절삭공구의 제조방법.
(22)상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하여 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는, (1)항 내지 (13)항 중 임의의 한 항에 기술된 피복 절삭공구의 제조방법.
(23)상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하며 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는; 주성분으로서, 주기율표의 IVa, Va 및 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 및 VIII족 금속성분으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 성분의 합금으로 구성되어 있는 기재의 표면에 형성된, 내부층 및 외부층으로 구성되어 있는 경질 피복층을 포함하고 있는 피복 절삭공구에 있어서, 내부층이, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드의 제1층, 제1층 위에 경도 1,600~2,400㎏/㎜²의 티타늄 카보니트리드의 제2층 및 다시 그 위에 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 붕소질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되어 있으며, 외부층은 산화 알루미늄, 산화 지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또느 다중층으로 구성되어 있는 피복 절삭공구의 제조방법.
(24)상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로성 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하여 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는; 주성분으로서, 주기율표의 IVa,Va 및 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 및 VIII족 금속성분으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 성분의 합금으로 구성되어 있는 기재의 표면에 형성된, 내부층 및 외부층으로 구성되어 있는 경질 피복층을 포함하고 있느 피복 절삭공구에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 내부층의 제1층으로서, 두께 0.1~2.0㎛의 티타늄 니트리드가 피복되고, 제2층으로서는 경도 1,600~2,400㎏/㎜²의 티타늄 카보니트리드가 제1층 위에 피복되고 다시 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 붕소질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 그 위에 피복되며, 내부층 위의 외부층으로서는, 산화 알루미늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 피복되는 피복 절삭공구의 제조방법.
[발명을 실시하기 위한 최상의 구체예]
본 발명의 피복 절삭공구에 있어서, 피복층의 염소함량을 매우 소량, 즉 내부층의 평균 최대 0.05원자 %로 억제함으로써, 공구의 유효수명의 현저한 개선뿐만 아니라 안전성이 우선 가능하게 된다.
이것은 우선, 피복층의 염소함량을 이와 같은 수준으로 저하시킴으로써, 필름의 경도가 대폭 개선되고 필름 자체의 내마모성이 현저히 개선되기 때문이며, 둘째로는 기재와 필름 사이 및 내부층과 외부층 사이의 접착성이 대폭 개선되어, 절삭중 그 경계면에서의 박리현상으로 인한 마모의 진행을 억압하기 때문이다. 절삭 중의 기재와 피복층 간의 경계면에서의 박리현상은 기재를 노출시켜서, 공구의 유효수명을 현저히 저하시키기 때문에, 상술한 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티나늄 카보니트리드의 염소함량 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 나트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 염소함량을 최대 0.05원자%로 억제하는 것이 요망스럽다.
필름 중의 염소함량 측정방법으로서는, 표준 샘플로서 AgCl 및 전자 빔프로우브 미량 분석기(EPMA, Electronic Beam Probe Microanalyser)를 사용하는 방법이 수행된다.
현재까지는, 상술한 바와 같이 피복필름의 염소함량 수준을 약 1원자%로 감소시켜서 양질의 필름을 제조하고, 염소함량이 다른 티타늄 카바이드 2중층을 피복하는 방법이 보고되어 있으나, 전 피복층에 걸쳐서 염소의 함량의 최대 0.05원자%인 정도의 낮은 수준은 검토되고 있지 않다. 대조적으로, 본 발명은 전 피복층의 염소함량을 최대 0.05원자%의 수준으로 감소시킴으로써, 절삭중에 기재와 필름사이의 경계면에서 현저한 내마모성 및 박리저항성의 개선이 가능하게 된다는 사실의 발견에 기초를 두고 있다. 본 발명에 있어서, 염소함량을 이 정도로 낮게 규정하는 것이 필수적인 것으로서, 보다 높은 경도, 내마모성 및 접착성을 지닌 피복층을 지닌 피복층이 처음으로 얻어질 수 있게 된다.
본 발명의 피복 절삭공구는, 티타늄 카보니트리드가 내부층으로서 기재 위에 직접 피복되거나 또는 티나늄 니트리드가 0.1∼2μm의 두께로 피복되고 그 위에 티타늄 카보니트리드가 피복됨으로써, 필름제조중에 핵 형성을 안정화 시킴로써 염소의 악영향이 제거될 수 있는 구조를 갖는데, 이는 본 발명의 하나의 장점이다.
필름형성 중의 핵형성이 기재의 상태에 따라 별로 영향을 받지 않기 때문에, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니티리드는 매우 균일하다. 만일 핵 형성이 균일하지 않으면, 필름형성 반응중에 4염화 티타늄의 반응에 의하여 형성된 염소가 분리되기가 쉬워서 피복층의 박리 저항성을 저하시키게 된다. 기제의 제질이 초경합금 또는 서멧트인 경우, 기재표면 부근의 결합상(코발트, 닉켈등)이 염소롤 부식되어 표면 부근의 기재의 강도가 저하되어 공구의 유효수명이 감소된다.
티타늄 니트리드가 기재와 접촉하게 되는 층으로서 피복되는 구조의 경우에 있어서, 티타늄 니트리드의 두께가 0.1㎛이하이면, 기재 위치와 상관없이, 티타튬 니트리의 필름형성의 균일성이 별로 충분하지 못해서, 그 위에 피복된 티타늄 카보니트리드가 직접 및 부분적인 핵형성의 영향을 받게 되는 부위가 발생하게 된다. 따라서, 티타늄 니트리드 및 티타늄 카보니트리드의 핵형성이 혼합적으로 발생하고 기재상에 불균일한 상태로 존재하게 되며, 염소로 인한 악영향의 제거 효과가 충분할 수 없게 된다. 이와는 반대로, 티타늄 니트리드의 두꼐가 2㎛를 초과하면, 절삭중의 내마모성이 불리한 영향을 받게 된다.
따라서, 기재와 접촉된 필름에 있어서는, 티타늄 카보니트리드가 직접 피복되거나 또는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드가 기제위에 직접 피복되고 티타늄 카보니트리드가 그 위에 피복되는 구조가 요구된다.
티타늄 니트리드 필름이 기재상에 직접 형성된 경우, 그 적절한 조건을 부여함으로써 필름입도가 보다 감소될수 있어서 그 위의 티타늄 카보니트리드의 입도도 보다 미세하기 쉽게 된다. 티타늄 카보니트리드 필름이 MT-CVD법으로 형성된 때에, 합금중의 탄소함량의 차이나 소결증의 표면근처의 탈탄량의 차이 때문에 기재 부근의 탄소함량이 상이한 합금을 기제로서 사용한 경우에, 일정한 가스상 조건하에서 경계면 부근에서 유리 타소의 침착이 일어날 가능성이 있으나. 티타늄 티트리드 필름이 존재하면 이들 영향을 완화시킬 수 있다.
본 발명의 피복 절삭공구의 하나의 특징은, 기재와 직접 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드층 또는 내부층으로서 기재와 직접 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위에 있는 티타늄 카보니트리드의 정항성이 규정된 범위에 있다는 점이다.
상술한 바와 같이 열지원 CVD법에 의한 티타늄 카바이드 등의 피복은 공구로서 주 미끄럼면으로서 (220)면으로 배향되기 쉬우며, 작업중 공구의 파열이 일어나기 쉽다.
본 발명에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 I(khl)/I(220)값은, X-선 회절각 2θ=20°∼40°사이에 나타난 회절 피크를 지닌 면의 (220)면의 피크 강도 I(220)에 대한, (22)면과 30°∼60°의 면간 간격을 지닌 면 (hkl)과의 비율로 얻어진다. (220)면과의 면각 ø은, 티타늄 카보니트리드가 입방체 결정구조를 갖느다는 점에서, 하기 식으로 표시된다.
즉, I(khl)은 I(khl)= I(111) +I(200) + I(422) + I(511)을 의미한다. [(220)면은 (111)면과 동일하기 때문에 생략된다. ].
(220)면에 경사된 면(30°∼60°) 즉, 주 미끄럼면의 정향성은, X-선 강도비율에 있어서,다음 관계식을 만족하도록 조정되어야 한다:
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서 및 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서:
2.5≤I(khl) / I(220)
따라서, 절삭 중 전단강도에 대한 강도는 매우 강화된다.
또한, 정향성이 피복층형성의 초기단계에 있어서 너무 강하면, 기재 표면상의 핵형성이 이 경우에 영행을 받아 접착성을 저하시키게 된다. 따라서, (khl)면의 정향성은, X-선 강도 비율에 있어서, 다음 관계식을 만족시키도록 조정되어야 한다.
기재 표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 두께 0∼3㎛의 평균위치에서:
I(khl) / I(220) ≤ 7.0
기재 표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 두께 0∼20㎛의 평균위치에서:
I(khl) / I(220) ≤ 15.0
본 발명의 절삭공구에 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 또는 기제표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛ 및 0∼20㎛ 범위에서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 (khl)면의 정행성은 상술한 범위내에서 조절되어, 기재와의 경계면에서의 접착성이 개선될 수있음과 동시에 절삭중의 필름 자체의 파열현상이 억제될 수 있다.
또한, 상술한 효과는, 기재와 접촉하고 잇는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타눔 카보니트리드 또는 하기 범위내에서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 정향성을 조절함으로써 강화될 수 있다.
본 발명에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 I(311) / I(200)의 값은, X-선 회절의 (311)면의 피크강도 비율에서 얻어진다. 배향-자유 티타늄 카보니트리드 분말의 X-선 강도비율이 I(311)/I(200) =0.5로 표시되기 때문에, 본 발명에 의한 0.5 이상의 범위는 (220)면에 대하여 보다는 (311)면에 대한 배향을 의미한다.
(311)면은 주 미끄럼면에 대하여 약 32°의 각을 이루는 면인데, 이 면의 배향은, X-선 강도비율에 잇어서, 다음 관계식을 만족하도록 조절되어야 한다:
기재 표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛ 및 0∼20㎛의 평균에서
0.5≤ I(311) / I(220)
이 되어, 절삭 중 전단강고에 대한 강도가 대폭 증가된다.
또한, 피복층의 정향성이, 피복층 형성의 초기 단계에서 너무 강하면, 기재표면상의 핵형성이 이 경우에 영향을 받아서 접착성을 저하시킨다. 따라서, (311)면의 정향성은, X-선 강도 비율에 있어서, 다음 관계식을 만족하도록 조절되어야 한다;
기재 표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 두께 0∼3㎛의 평균에서:
I(311) / I(220) ≤ 1.5 및
기재 표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 두께 0∼20㎛의 평균에서:
I(311) / I(220) ≤ 6.0
본 발명의 저삭공구에 있어서, 0∼3㎛ 및 0∼20㎛까지의 티타늄 카보니트리등층의 (311)면의 정향성이 상술한 범위에서 조절되어, 필름 및 기재간의 경계면에서의 접착성이 개선될 수 있습과 동시에 절삭중 필름자체의 파열현상이 억제될 수 있다.
본 발명의 특징은 X-선 회절에 있어서, (111)면의 피크 강도가 I(111)이고 (220)면의 피크강도가 I(220)일 때, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 I(111)/I(220)의 값이 다음과 같이 표시된다는데 있다:
0∼3㎛까지의 평균에서
1.0≤ I(111)/ I(220)≤ 4.0 및
0∼20㎛까지의 평균에서
1.0≤ I(111)/ I(220)≤ 8.0
내부층의 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 또는 0∼3㎛ 및 0∼20㎛ 범위에서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의(311)면의 정향성은 상술한 범위에서 조절됨으로써, (311)면의 배향의 경우와 유사하게, 절삭중의 필름자체의 파열현상이 억제될 수 있다.
또한, 다음 관계식을 만족시킴으로써 그 효과가 강화될 수 있다;
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서:
2.0 ≤ [I(111) + I(311)] / I(220) ≤ 5.5
기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균상에서:
2.0 ≤ [I(111) + I(311)] / I(220) ≤ 14.5
필름 두께가 20㎛를 초과하고, 6.0 I(311) / I(220), 8.0 I(111) / I(220) 또는 14.0 [I(111) + I(311)]의 관계를 만족하나, 정향성이 너무 강하여 외부층 형성중의 핵형성 상태가 영향을 받아서, 작업중에 피복층의 경계면에서 박리현상이 일어나게 된다. 이것은 바람직하지 못하다.
또한 피복층의 정향성이 피복층 형성의 초기단계에서 너무 강하면, 기재표면상의 핵형성이 이 경우에 영향을 받아서 그 경계면에서의 접착성을 저하시킨다. 따라서 (311)면의 정향성은, X-선 강도비율에 있어서, 다음 관계식을 만족하도록 조절되어야 한다:
I(311) / I(220) ≤ 1.5
I(111) / I(220) ≤ 4.0 또는
[I(111) / I(311)] / I(220) ≤ 5.5
기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 피복층의 필름 두께는 1∼20㎛의 범위가 바람직한데, 그것은 1㎛이하이면 경계면 부근의 필름의 파열현상의 방지효과가 감소되며, 20㎛이상이면 정향성이 너무 강하여 나쁜 영향이 나타나기 때문이다.
I(hkl) / I(220) 등과 같은 각 면의 강도를 얻기 위한 목적을 위하여, Cr 또는 V의 X-선 튜브를 이용하는 통상의 X-선 회절법이 이용된다. 초경 합금 기재상에 피복된 티타늄 카보니트리드의 상대적으로 엷은 위치의 X-선 피크 강도가 얻어질 수 있으나, X-선이 기재를 투가하여 텅스텐 카바이드(WC)의 피크가 나타난다. 텅스텐 카바이드(111)면과 티타늄 카보니트리드의 (311)면의 피크 위치가 서오 겹치기 때문에, 그들은 분리될 수 없다(피크 분리에 최적인 V의 X-선 튜브를 사용한다 하여도 분리는 불가능하다). 따라서 I(311)은 통상적으로, 텅스텐 카바이드 분말의 회절 패턴을 이용(텅스텐 카바이드 기재는 통상적으로 배향이 없다)하고 및 (311)의 위치의 피크 강도에서 이를 빼어냄으로써, 텅스텐 카바이드의 최고 피크로서의 (101)면과 (111)면의 피크비율로부터 Iwc(111)을 찾아냄으로써 얻어진다[ASTM 카도,Iwc(111) =0.25 x Iwc(101)로부터, Iowc(101)/Iowc(111)= 0.25].
기재와 접촉하고 있는 하나의 층으로서의 0.1∼2㎛ 두께의 티타늄 니트리드 피복의 효과로서, 상술한 바와 같이 염소에 의한 악영향의 제거 효과외에, 티타늄 니트리드의 필름 제조중의 핵형성의 안정화 때문에(핵형성은 기재의 상태에 의하여는 별로 영향을 받지 않으며, 매우 조밀하고 불균일하다), 티타늄 니트리드 상의 티타늄 카보니트리드의 정향성이 조절된다. 따라서, 티타늄 카보니트리드의 정향성은, 기재의 다양성, 조성, 표면상태와는 무관하게 본 발명의 범위내에서 안정하게 조절될 수 있다. 층의 두께가 0.1㎛이하이면 이 효과는 나타나지 않으며 배향의 조절이 어려운 반면에 2㎛이상이면 절삭중의 내마모성이 나쁜 영향을 받는다. 따라서, 티타늄 니트리드의 두께는 0.1∼2㎛이 되어야 한다.
본 발명의 또다른 특징은, 티타늄 니트리드 필름 상에 형성된 티타늄 카보니트리드가 규정된 경도 또는 규정된 경도 및 구조를 갖는다는 점이다. 즉, 제2층으로서의 티타늄 카보니트리드는 경도가 1,600∼2,400㎏/㎜²이며, 가장 바람직하게는, 제2층의 필름 두께가 4.0㎛ 이하일 때 평균 입경이 0.1∼1㎛ 또는 제2층의 필름 두께가 4.0㎛∼20㎛일 때는 평균 입경이 0.5∼3.0㎛ 되는 원주형의 결정입자로 구성된다.
제1층 및 제2츨을 구성하고 있는 내부층의 염소함량은 바람직하게는 평균적으로 전체 내부층의 최대 0.05원자%이다.
본 명세서에 기술된 필름의 경도는 마이크로빅커스(Microvickers)경도 또는 크누프(Knoop)경도를 의미하는데, 구체적으로는 필름 표면을 기재와 평행하게 또는 적절한 강도로 연마하고, 예를 들면 10∼20초 동안 25∼50g의 하중을 거는 것과 같이, 연마된 표면에 빅커스 또는 크누프의 요면을 적용한 후 요면의 크기를 측정함으로써 측정된다. 공구용 박막 필름의 경도 측정에 있어서, 요면 조각의 침투 깊이가 필름 두께를 초과하면 올바른 경도 측정이 불가능하게 되므로, 침투 깊이가 최대 필름 두께의 절반이 되도록 측정방법 및 하중을 선택할 필요가 있다. 박막 필름 측정방법으로서 개발된 동적 경도 측정법(요면 조각의 침투깊이와 침투 하중의 관계로 경도를 측정하는 방법)은 피복 절삭 공구의 경도 측정방법으로서는 바람직하지 못한데, 그것은 측정치와 빅커스 경도(또는 크누프 경도)의 비교가 절대값으로서 어렵기 때문이다.
한편, 평균입경이란 원주형 결정의 단부에서의 결정 입자의 크기를 의미하는데, 즉 필름의 두께가 0.1∼20㎛로 조절되었을 때 필름 표면으로부터 주사 전자현미경으로 관측할 경우의 원주형 결정의 단부의 두께를 말한다. 평균입경의 측정은, 현미경을 통한 표면 사진을 취하여 수행되는데, 표면 사진의 예정된 가시적 분야에 100개의 결정 입자가 보인다면, 예를 들면 한변의 길이 10㎛을 100평방근에 해당하는 10으로 나누어 1㎛을 얻는다. 가시적 분야로부터 튀어나온 결정 입자의 크기가 작은 것은 0.5로 계산된다. 그러나 라미네이트층의 경우에 있어서는, 필름의 성장표면이 직접 관측될 수 없기 때문에 평균 입경의 측정은, 피복 초경합금의 피복흥을 기재와 평행하게 또는 적절한 각도(바람직하게는 10°)연마하고, 적절한 엣칭 용액(플루오르화수소산, 질산 및 증류수 등의 혼합용액)으로 처리하여 결정 입자 경계를 엠보스 처리한 후 주사전자현미경으로 관측하는 것을 포함하는 방법이나, 투과형 전자형미경으로 박편 샘플을 관측하는 것을 포함하는 방법으로 수행된다. 어떤 경우이든, 입경은 적절히 확대된 사진으로부터 계산된다. 그러나 X-선 회절법에 의한 평균입경의 계산은, 계산치가 필름의 잔류응력 등에 의하여 영향을 받기 쉽기 때문에 바람직하지 못하다.
상술한 바와 같이, 규정된 경도 또는 규정된 경도 및 구조를 지닌 니타늄 카보니트리드 필름은 MT-CVD법에 의하여 용이하게 형성될 수 있다. 이 제2층의 티타늄 바코니트리드 필름의 형성은, 주 원료로서의 아세토니트릴,수소가스,4염화 티타늄 등에 다시 질소 또는 아르곤이 첨가된 것을 사용하고, 혼합물을 800∼980℃의 기재 온도 및 40∼150토르의 반응기 압력을 유지하여 수행된다.
티타늄 카보니트리드의 경도 및 구조를 규정하는 이유는 다음과 같아:
우선 필름 경도에 있어서는, 일반적으로 경도가 높을수록 내마모성이 우수한 것으로 생각되나, 이것은 대략 실온에서의 온화한 마모에 있어서의 경향으로, 연삭마멸(abrasive wear)이라 한다. 따라서 티타늄 니트리드, 티나늄 카보니트리드 또는 티타늄 카바이드와 같은 티타늄형 세라믹이 절삭공구에 적용될 경우에는, 티타늄 카바이드가 가장 우수하여 연삭마멸에 맞도록 그 내구성을 개선한다.
절삭공구에서와 같이 충격 또는 열이 수반되는 마찰 마모에 있어서는, 단지 경도만이 높으면 인성 또는 내산화성이 열등하므로, 비정상적인 마모 현상이 일어나 절삭공구의 유효수명을 단축시킨다. 따사서, 안정되고 긴 수명을 얻기 위하여는, 적절한 경도 및 내산화성을 지닌, 파열되기 어려운 마이크로구조를 제공하는 것이 요망된다. 이와 같은 목적을 위하여, 우수한 내산화성을 지닌 티타늄 카바이드 및 우수한 경도를 지닌 티타늄 니트리드의 장점 모두를 지닌 티타늄 카보니트리드가 가장 적절하다.
본 발명에 있어서, 티타늄 카보니트리드의 경도 및 마이크로 구조는 상세히 검토되어 그 최적 범위가 결정된다.
즉, 티타늄 카보니트리드의 마이크로 구조는 앞으로 설명하겠으나, 티타늄 카보니트리드의 최적 범위의 경도는 본 발명의 목적을 위하여 1,600㎏/㎜² 이상 및 2,400㎏/㎜² 이하이다.
일반식 TiCxN₁0^x(0≤X≤1)로 표시되는 티타늄형 세라믹은, x가 클수록 경도가 높다는 특성이 있다. 경도는 x=0(즉 TiN)일 때의 2,000㎏f/㎜²로부터 x=1(즉 TiC)일 때의 3,000㎏f/㎜²까지, x의 값이 증가함에 다하 사실상 직선적으로 증가 된다고 생각된다. 그러나, 경도는 C와 N의 비율외에, Ti와의 비율, 불순물, 잔류응력, 마이크로 구조등에 좌우된다. 본 발명에 있어서, 티타늄 카보니트리드라고 부르는 필름이 어떻게 이들 다양한 인자의 영향을 받는지는 분명하기 않으나, 경도 1,600㎏/㎜² ∼ 2,400㎏/㎜²이 공구로서 가장 안정된 필름을 얻을 수 있다는 것이 판명되었다. 경도가 1,600㎏/㎜² 이하이면 마모진행이 빠른데, 이는 피하여야 할 사항이며, 경도가 2,400㎏/㎜²이상이면 인성이 극도로 저하되어 용이하게 파열된다. 이것은 바람직하지 못하다.
티타늄 카보니트리드의 경도가 상술한 범위내에 존재할 경우, 비교적 안정된 유효수면을 지닌 공구가 제조될 수 있으며, 필름의 마이크로 구조가 최적상태인 것이 또한 바람직하다.
MT-CVD법으로 피복된 티타늄 카보니트리드 필름은 피복 조건에 따라 다양한 마이크로 구조를 갖는다. 본 발명자들의 연구에 의하면, 전형적인 마이크로 구조는 다음의 3가지 형태로 분류될 수 있는 것으로 판명되었다:
(제1형태)필름 표면이, 집합된 돔 형태의 1차 입자로 구성되어 있는 2차 입자로 구성된다. 많은 경우에, 1차 입자의 입경은 0.1㎛이하이다. 필름 형성 분위기 중의 원료가스 농도는 너무 높아서, 필름의 성장속도가 시간당 2㎛이상이며, 증착온도가 보다 낮을 때 필름이 형성되다.
(제2형태)필름 표면이, 원주형 횡단면 구조를 지닌, 투명한 다각형의 1차 입자로 구성되는데, 각 칼럼의 크기는 작다. 즉, 원주형 결정입자의 성장은 초기단계에서는 테이퍼형으로 되며, 필름 두께가 2㎛를 넘으면 칼럼의 크기는 별로 변하지 않는다. 이것은 증착온도가 올바르고 원료가스의 농도 또는 비율이 올바를 때 나타난다. 특정 평균입경과 필름 두께간의 관계는 아래와 같이 설명된다.
필름두께 4.0㎛이하 : 입경 0.1~1㎛
필름두께 4.0㎛~20㎛ : 입경 0.5~3.0㎛
본 발명의 목정을 위하여, 이 형태는 바람직하다. 절삭 공구에 있어서, 두께가 20㎛이상인 티타늄 카보니트리드층은 실용적이 아닌데, 그것은 공구의 인성을 저하시키기 때문이다.)
(제3형태)필름 표면이, 원주형 횡단면 구조를 지닌, 투명한 다각형의 1차 입자로 구성되는데, 필름의 성장에 따라 각 칼럼은 두꺼워진다. 즉, 원주형 결정입자의 성장은 테이퍼형이며 칼럼의 두께는 제2형태에서의 입경과 필름 두께간의 관계를 만족시킴이 없이, 필름두께의 증가에 따라 증가된다. 이것은 증착온도가 높아지거나 또는 원료가스의 낮은 농도 때문에 성장 속도가 낮아질 때 나타난다.
상술한 바와 같이, 하부 피복 중간층으로서 기재상에 티타늄 카보니트리드 필름을 형성한 후, 그 위에 상술한 3가지 형태의 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하여, 절삭시험에서 플랭크 마모폭을 평가하여 실험적 규모로 공구가 제작된다. 결과적으로 이들 형태로 생성된 필름은 다음과 같은 특성이 있음이 판명 되었다:
(제1형태)필름의 내마모성이 낮아서, 필름의 정상마모로부터 기재가 노축될 때까지의 진행이 빠르며, 용착 및 비정상 마모가 나타난다.
(제2형태)필름의 높은 내마모성 때문에 필름이 정상적인 마모 및 매우 긴 유효수명을 보인다.
(제3형태)필름이 제2형태와 유사하게 높은 내마모성을 나타내며 상당히 긴 유효수명을 공구에 부여하나, 기재의 비정상적인 파열을 일으키게 되는 필름의 국부적인 파열 등, 가끔 비정상적인 마모현상이 발생한다.
제1형태의 필름의 경우, 티타늄 카보니트리드 필름의 결정성이 낮고, 서로 필름을 형성하고 있는 입자의 결합이 약하기 때문에 필름이 마손되는 것으로 보인다.
한편, 제3형태의 필름의 경우는, 내마모성이 우수하나 입경이 커서 비정상적인 마모, 즉 공구 에찌의 칩핑 등을 일으키기 때문에 필름이 광벙위하게 파열되기 쉬운 것으로 믿어진다.
이와는 대조적으로, 제2형태의 필름은 우수한 내마모성 및 안정된 정상 마모를 나타내어, 공구의 비정상 마모를 일으킴이 없이 본 발명의 목적이 달성될 수 있는 것이다.
기재에 대하여 접착성이 강하며 우수한 내마모성 및 양호한 박리 저항성을 지니며, 피복층의 염소함량이 최대 0.05원자% 및 /또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절의 피크 강도 비율이 상술한 범위내에 있는 티타늄 카보니트리드 필름의 바람직한 제조방법으로서, Ti 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소 공급원으로서 유기CN화합물을 사용하여 화학증착법으로 950∼1,050℃ 온도 범위에서 티타늄 카보니트리드의 피복층을 형성하는 것을 포함하는 방법이 있다.
필름을 형성하기 위한 온도범위 950∼1,050℃는, 탄소 및 질소공급원으로서 메탄 및 질소를 사용하는 종전 기술의 열지원 CVD법에서와 실질적으로 동일한 고온이기는 하나, 본 발명의 원료를 사용할 경우에 있어서 이와 같은 고온에 관한 연구와 관련하여서는 지금까지 어떤 보고도 없었다.
피복층이 종전 기술의 열지원 CVD법에 의하여950∼1,050℃의 온도범위에서 형성되는 경우, 기재의 종류에 따라 η상이 에찌 능선부에 두껍게 침착되며, η상을 포함하는 피복층은 절삭 중 박리되기 쉬워서 공구의 수명을 감소시키게 된다. 이와는 대조적으로 본 발명에 의하면, 탄소 및 질소 공급원으로서 유기CN화합물을 사용함으로써 이와 같은 온도 범위에서 피복한다 하더라도 에찌 능선부의 η상이 매우 작은 두께, 즉 1㎛이하로 조절될 수 있다. 이것은 본 발명의 하나의 유용한 특성이다.
또한, 이와 같은 온도범위에서 유기 CN 화합물을 사용함으로써, 피복층의 내마모성, 파열 저항성 및 기재와 피복층간의 경계면에서의 접착성이 우수한 티타늄 카보니트리드 형성이 가능하게 된다.
종전 기술에 있어서는, 티타늄 니트리드가 두껍게 피복되면 내마모성이 저하되기 때문에, 비교적 저온에서 필름 두께를 약 2㎛까지로 얇게 티타늄 니트리드(TiN)가 피복되어, 내마모성이 η상의 침착을 억제하기 위하여 영향받기 않으나, 열지원 CVD법으로 그 위에 티타늄 카보니트리드(TiCN)가 피복되면 η상이 침착된다는 문제점이 발생한다.
이와는 대조적으로, 본 발명에 따라 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드의 두께가 0.1~2㎛으로 조정되고, 종전기술에서 보다도 고온에서 CN화합물을 사용하여 그 위에 티타늄 카보니트리드가 피복되면, 티타늄 니트리드 0.1~2㎛ 두께로 얇게 피복되고 그 위에 티타늄 카보니트리드 피복된다 하더라도 η상의 형성이 괄목할 정도로 억제될수 있다는 것이 판명되었다.
본 발명의 또다른 특징은, 본 발명의 온도범위에서 유기CN화합물을 사용하여 티타늄 카보니트리드의 피복을 수행함으로써 피복층의 내마모성 및 파열 저항성이 매우 우수한 티타늄 카보니트리드가 형성될 수 있다는 것이다. 유기 CN 화합물을 이용하는 화학 증착법이 지급까지 사용되어 왔으나, 종전 기술의 특성은, 티타늄 카보니트리드가 비교적 저온에서 피복될 수 있고, 따라서 η상의 침착을 피할 수 있으며, 공정이 일반적으로 800`900℃의 저온에서 수행된다는 점에 있는 것으로 생각된다. 그러나 이와같은 온도범위에서 피복에 있어서는, 피복층의 염소함량이 보다 높아서, 경도 및 내마모성이 낮은 피복층만이 형성될 수 있게 된다. 이와 같은 저온범위 에서의 피복은 박리저항성이 불충한 결과를 낳는다.
역으로, 본 연구에 의하면 피복이 유기 CN 화합물을 사용하여 1,050℃를 초과하는 고온에서 수행되면 기재표면상의 에찌의 능선부에η상이 두껍게 침착되고(22)면의 정향성의 강화가 필름의 파열을 초래하고 η상으로 피복상을 떨어뜨려서 공구의 수명을 감소시키게 된다는 것이 판명되었다. 따사서 필름형성 온도범위로서는, 본 발명에 의한 950~1,050℃의 온도범위가 양호한 필름을 제공하게 된다.
그러나, 혼합가스 중의 N₂ 비율을 26%이상으로 조정함으로써, 약800~950℃ 정도의 저온에서도 본 발명의 범위내에 존재하는 정향성 및 필름의 높은 파열 저항성 및 접착성을 지닌 필름을 제조할 수 있다.
본 발명의 방법에 의하여, 피복층의 결합력(기재와 내부층의 접착성 및 내부층과 외부층의 접착성) 및 절삭작업 중의 피복층의 파열 저항성이 개선 될 수 있기 때문에, 지금까지 실요되어 왔던 종저기술의 피복 절삭공구의 피복층의 두께가 최대 10~15㎛임에도 불구하고, 본 발명에 의하여 필름에 박리 및 파열현상이 일어남이 없이 100㎛까지의 보다 두꺼운 필름이 사용 가능하다는 것이 확인된다. 그러나 필름두께가 100㎛를 넘으면 소량의 작업중에서 피복층에 파열이 일어난다. 이것은 바람직하지 않다. 15㎛를 초과하는 두꺼운 필름 피복층의 경우에 있어서, 피복 후에 피복층의 잔류응력을 감소시키기 위한 처리를 하는 것이 특히 효과적이다.
이 처리 방법은, 피복후에 피복층 표면에 기계적 충격 또는 열 충격을 주어 피복층의 필름 두께 방향으로 균열을 증가시켜서 피복층의 잔류응력을 완화시키고 및 피복층의 파열 저항성을 개선시키는 방법을 포함한다. 특히, 이 처리방법은 피복층에 큰 부담이 되는 작업에 효과적이다.
본 발명은 하기 실시예에 의하여 구체적으로 설명된다:
[실시예 1]
기재로서 ISO P 10의 CNMG 120208형인 텅스텐 카바이드-기초 초경합금을 사용하여 기재표면에 표1에 표시된 A1에서 H1,P1,Q1 및 R1의 구조를 작는 피복층을 형성하였다. 동시에, 기재와 접촉하게 될 티타늄니트리드 내부층의 형성 (H₂)혼합가스 기류중에서 수행되었다. 티타뉴마조니트리드 내부층의 형성은 표1에 나타난 바와 같이 900 내지 1100℃에서 수행되었는데, 가스상 조건은 95%의 H₂,4%의 4염화 티타늄 및 1내지 3%의 아세토니트릴(CH₃CN)의 혼합가스 기류가 사용되었고 로(爐)의 압력은 60 토르이었다. 피복층 두께는 유지시간을 변화시켜 조절하였다.
본 발명의 각 제품의 에찌능선 부위에서의 η상 침착물 두께, 정향성 및 필름에서의 염소함량을 표2에 표시하였다. 대비를 위해서, 본 발명 A1제품과 동일한 필름구조를 갖는 비교제품 I이 표 2에 제시되었는데, 비교제품 I의 티타늄 카보니트리드 내부층은 탄소와 질소원으로서 메탄과 질소(N₂)를 사용하는 종래기술의 열지원 CVD 법에 의해 1000℃에서 형성되엇다.
필름의 염소함량은 AgCl표준샘플을 사용해서 EPMA방법으로 측정되었다.
이들 각 샘플들에 대해, 내마모성, 필름의 박리성 및 필름 자체의 파열성을 포함하는 내마모성 평가가 아래의 절삭조건 1 및 2의 조건에서 수행되었다. 그 결과를 표 2에 나타내었다. 이들 결과로부터, 본 발명의 A1 내지 H1,P1,Q1,R1제품이 비교제품 I에 비해 내마모성, 박리저항성 및 파열저항성이 월등함을 알 수 있다.
본 발명 제품에 있어서, G1 은 필름의 잔존염소함량이 약간 많고 필름의 내마모성과 박리저항성은 좀 떨어지지만 비교제품 I에 비해 필름의, 파멸저항성이 양호함을 보여준다. 이는 정향성을 본 발명의 범위로 한정한데 따른 효과이다./
본 발명의 제품 H1은 (311)면의 약한 정향성을 보여주고 필름의 파열 저항성이 약간 떨어지지만 비교제품 I 에 비해 내마모성이 개량되었는데, 이는 필름의 잔존 염소함량을 본 발명 범위로 한정한데 따른 결과이다. H1에 있어서, 피복층의 박리저항성은 필름의 염소함량이 적은데도 불구하고 약간 불량한데, 이는 η상의 두께에 기인하는 것으로 이해된다.
P1과 R1의 결과는 본 발명범위에 드는 (111)면의 정향성 효과를 보여주고, Q1 의 결과는 본발명 범위에 드는(311)면의 정향성 효과를 보여준다.
[절삭조건 1]
가공물:SCM415(HB=210)
절삭속도:300m/분 이송량: 0.35㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜ 절삭시간:30분
절삭유:수용성
[절삭조건 2]
가공물:SCM415(HB=180)
절삭속도:250m/분 이송량: 0.3㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜
절삭시간:1회=10초, 반복 300번
절삭유:수용성
(주) Sub. 이 표 및 다른 표에서 기재를 의미한다.
[실시예 2]
기재로서 ISO P10의 CNMG 120408형인 티타늄카보니트리드-기초 써멧트를 사용하여 기재표면에 표1에 표시된 바의 A1,C1,E1,P1 및 Q1 과 같은 구조를 갖는 피복층을 형성시켜 샘플 A2,C2,E2,P2및 Q2를 만들고 실시예 1과 같은 절삭조건 1 및 2의 조건하에서 분석평가하엿다. 그 결과를 표4에 나타내었다.
대비를 위해서, 표 1의 A1과 같은 필름구조를 갖는 샘릎 I2를 종래기술인 열지원 CVD법에 의해 1000℃에서 써멧트 기재에 코팅시켜 제조하고 분석 평가하엿다. 그 결과를 표4에 나타내었다. 이들 각 필름의 염소함량 및 정향성, 필름두께는 표1 및 2의 결과와 동일하나 어떤 시료에서도 에찌능선부위에서 η상이 발견되지 않았다(단지, 샘플 I2에서만 결합제인 Ni에 기인된 것으로 보이는 금속상의 침착이 피복층에서 발견되었다).
이들 결과로부터, 비교샘플 I2는 필름자체의 내마모성 및 필름의 박리 저항성이 열등하다는 것을 명백히 알 수 있는데, 이는 내부층 및 기재와 접촉괸 티타늄니트리드 그리고 이 티타늄니트리드 바로 위의 티타늄카보니드리드의 높은 염소함걍에 기인되는 것이고, 피복층 필름의 파열은 티타늄카보니트리드층의 정향성이 본 발명의 범위를 벗어나는데 기인되는 것이다. 이와 대조적으로, 본 발명의 샘플 A2,C2,E2,P2,와 Q2는 필름의 내마모성, 박리저항성, 파열저항성이 아주 우수하다.
[실시예 3]
기재로서 CNMG 120408 형태인 실리콘니트리드형 세라믹을 사용하여 기재표면에 표1에 표시된 바의 A1,C1,E1,P1및 Q1과 같은 구조를 갖는 피복층을 형성하여 샘플 A3,C3,E3,P3및 Q3를 만들고, 절삭조건 3 및 4의 조건하에서 분석평가하였다. 그 결과는 표5에 나타내었다.
대비를 위해서, 표 1의 A1과 같은 필름 구조를 갖는 샘플 I3를종래기술인 열지원 CVD법에 의해 1000℃에서 실리본니트리드형 세라믹기재에 피복시켜 제조하고 이를 분석평가하였다. 그결과는 표5에 나타내었다. 이들 각 필름의 염소함량과 정향성은 표1 및 표2와 같지만 에찌능선부위에서 η상은 발견되지 않았다. 필름 내층의니타늄카보니트리드의 두께는 샘플 I3에서만 6㎛이었고, 다른 것들은 표 1의 결과와 동일하였다.
이들 결과로부터, 비교샘플 I3는 필름자체의 내마모성 및 필름의 박리 저항성이 열등하다는 것을 명백히 알 수 있는데, 이는 내부층 및 기재와 접촉된 티타늄니트리드 그리고 이 티타늄니트리드 바로 위의 티타늄카보니트리드의 높은 염소함량에 기인되는 것이고, 피복층 필름의 파열은 티타늄카보니트리드층의 정향성이 본 발명의 법위를 벗어난는데 기인되는 것이다. 이와 대조적으로, 본 발명의 샘플 A3,C3,EC,P3와Q3는 필름의 내마모성, 박리저항성, 파열저항성이 아주 우수하다.
[절삭조건 3]
가공물:FC25
절삭속도:500 m/분 이송량: 0.25㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜ 절삭시간:30분
절삭유;없음
절삭조건4
가공물:FC25
절삭속도:400 m/분 이송량: 0.3㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜
절삭시간:1회 = 10초, 반복 300번
절삭유;없음
[실시예 4]
기재로서 cnmg 120408 형태인 산화알미늄 기초 세라믹을 사용하여 기재 표면에 표 1에 표시된 바의 A1, C1, E1, P1 및 Q1과 같은 구조를 갖는 피복층을 형성하여 샘플 A4,C4,E4,P4 및 Q4를 만들고, 절삭조건 3 및 4 조건하에서 평가하였다. 그 결과를 표 6에 나타내었다.
대비를 위해서, 표 1의 A1과 같은 필름 구조를 갖는 샘플 I4를 종래기술인 열지원 CVD법에 의해 1000℃에서 산화알미늄형 기재에 피복시켜 제조하고 이를 분석 평가하였다. 그 결과는 표 6애 나타내었다. 이글 각 필름의 염소함량과 정향성은 표 1 및 2와 같지만 에찌능선부위에서 η상은 발견 되지 않았다. 내부층의 티타늄 카보니트리드의 두께는 6㎛이었고, 다른 것들은 표1의 결과와 동일하였다.
이들 결과로부터, 비교샘플 I4는 종단파열의 원인이 되는 필름자체의 내마모성 및 필름의 박리저항성이 열등하다는 것을 명백히 알 수있는데, 이는 내부층 및 기재와 접촉된 티타늄니트리드 그리고 이 티타늄니트리드 바로위의 티타늄카보니트리드의 높은 염소함량에 기인되는 것이고, 피복층 필름의 파열은 티타늄카보니트리드층의 정행성이 본 발명의 범위를 벗어나는데 기인되는 것이다. 이와 대조적으로, 본 발명의샘플 A4, C4, E4, P4,와 Q4는 필름의 내마모성, 박리저항성, 파열저항성이 아주 우수하다.
[실시예 5]
표 7에 표시된 바와 같은 두꺼운 층 필름구조를 갖는 샘플 J1내지 L1를 준비하기의해 기재로서 ISO P30 CNMG 120408형인 텅스텐카바이드 기초 초경합금을 사용하여 기재 표면에 실시 예 1과 동일한 가스조건으로 1000℃레서 피복을 수행하였다. 샘플 J2는 피복된 샘플 J1을 철분말을 이용해서 단기 피이닝(peening)처리하여 제조하였는데, 샘플 j2는 잔류 인장강도가 영으로 감소된 피복층을 갖는다.
대비를 위해서, 필름두께가 본 발명의 범위를 벗어나는 비교셈플M과 N 그리고 본 발명과 동일한 두께의 비교 샘플 0는 종래 기술인 열지원 CVD법에 의해 제조되었는데, 티타늄카보니트리드 내부층이 1000℃에서 피복되었으며 표 7에 나타내었다.
이들 샘플의 필름중 염소함량, 기재와 접촉한 티나늄니트리드 바로위의 티타늄카보니트리드의 정향성, 그리고 에찌능선부위의 η상의 참착물 두께는 표 8에 나타나있다.
이들 샘플을 아래의 조건 5와 6으로 절삭하고 그 결과를 표 9에 실었다. 이들 결과로부터, 내부층 티타늄카보니트리드의 필름두께가 크고 정향성이 본 발명범위를 벗어나는 비교샘플 M은 피복층에 박리현상이 일어나고 마모가 진행됨을 알 수 있고, 전체 두께가 본 발명범위를 벗어나는 비교 샘플 N은 피복층에 파열이 자주 일어남을 보여준다. 더욱이 종래 열지원 CVD법으로 제조된 비교샘플 0은 사용이 어렵다. 본 발명의 제픔 샘플 J1 및 J2는 피복의 잔류인장강도의 제거처리가, 그러한 두꺼운 필름두께에서도, 박리저항성 및 파열 저항성을 개량시키는데 효과가 있음을 보여준다.
[절삭조건 5 ]
가공물: SCM 415 (HB = 210)
절삭속도:500 m/분 이송량: 0.20㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜ 절삭시간:30분
절삭유;수용성
절삭조건 6
가공물:SCM 415(HB 180)
절삭속도:600 m/분 이송량: 0.15㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜
절삭시간: 1회 = 10초, 반복 150번
절삭유;수용성
(주) M∼O:비교샘플
[실시예 6]
기재로서 ISO P 10 CNMG 120408형인 턴스텐카바이드 기초 초경합금을 사용하여 기재표면에 표 10에 기재된 바와 같은 a1내지 h1과 p1 내지r1구조의 피복층을 현성시켰다.
동시에 표 10에 나타난 바와같이 900내지 1100℃의 온도에서 혼합가스의 기류를 사용하는 가스상 조건하에서 타타늄카보니트리드 제1층의 형성이 수행되는데, 혼합가스는 95%의 수소, 4%의 4염화 티타늄과 2%의 아세토니트릴(CH3CN)이었고 로압은 60토를 이었다. 피복층의 두꼐는 유지시간을 변화시켜 조절하였다.
본 발명의 각 제품의 염소함량, 정행성 및 에찌능선부의 η상의 침착물 두께는 표 11에 나와있다. 비교를 위해서, 본 발명의 제품 a1과 같은 필름 구조를 갖는 비교제품 i가 표 11과 같이 준비돠었는데 종래 기술의 열자원 CVD법에 의해 1000℃에서 메탄과 질소 (N2)를 타소 및 질소원으로 사용하여 제1층의 티타늄카보니트리드층을 형성시켜 제조하였다.
이들 샘플들에 대해, 내마모성, 필름 박리현상을 포함하는 내마모성 및 필름자체의 박리파열성이 다음의 절사조건 7과 8로 측정되었고, 그 결과를 표 12에 나타내었다. 이들 결과로부터, 본 발명의 제품 a1내지 h1 및 p1내지 r1은 비교제품 i에 비해 내마모성, 박리저항성, 파열저항성이 월등함을 알 수 있다.
본 발명의 제품중 g1은 필름의 잔류염소량이 더 많고 내마모성 및 박리저항성이 다소 떨어지지만 비교제품 i에 비해 필름의 파열저항성은 개량되었음을 보여준다. 이는 정향성을 본 발명의 범위에 들도록 한정한데 따는 효과이다.
본 발명의 제품 h1은 (311)면의 종향성이 약하고 필름의 파열저항성이 다소 떨어지지만 비교제품 I에 비해 내마모성은 개량되었음을 보여주는데, 이는 필름의 잔류염소함량을 본 발명의 범위에 들도록 한정한데 따는 효과이다. H1은 필름의 염소함량이 적은데도 불구하고 피복층의 박리저항성이 다소 열등한데, 이는 η상의 두께에 기인된 것 같다.
[절삭조건 7 ]
가공물: SCM 415 (HB = 210)
절삭속도:300 m/분 이송량: 0.35㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜ 절삭시간:30분
절삭유;수용성
[절삭조건 8]
가공물:SCM 415(HB 180)
절삭속도:250 m/분 이송량: 0.3㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜
절삭시간: 1회 = 10초, 반복 300번
절삭유;수용성
[실시예 7]
기재로서 ISO P 10 CNMG 120408형의 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트를 사용하여, 표 10의 a1,c1 및 e1과 동일한 구조를 지닌 피복층을 기재표면에 형성하여 샘플 a2, c2, 및 e2를 제조하고, 실시예 6의 절삭조건 7 및 8과 동일한 조건하에서 분석평가하였다. 그 결과를 표 13에 나타낸다.
비교하기 위하여 1000℃에서 종전기술의 열지원 CVD법으로 서멧트 기재를 피복하여 형성된, 표 10의 a1과 동일한 필름구조의 샘플 i2를 분석 평가하여 표 13과 같은 결과를 얻었다. 이들 필름의 염소함량 및 정향성은 표 10 및 11의 결과와 동일하였으나, 어떤 샘플에서도 에찌능선부에서 η상은 발견되지 않았다. (오직 샘플 I2에 있어서 피복층에서 결합제Ni 때문인 것으로 보이는, 금속상의 침착현상이 발견되었다. )
이들 결과로부터, 비교 샘플 i2에 있어서, 내부층의 다량의 염소함량 및 제1층의 다량의 염소함량으로 인하여 필름자체의 내마모성 불충분 및 필름의 박리현상이 일어나고, 제1층의 정행성이 본 발명의 범위밖에 있기 때문에 피복층에서 필름의 파열 현상이 발견되는 것을 알 수 있다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 샘플 a2, c2 및 e2는 필름의 내마모성, 박리저항성 및 파열저항성이 우수하다.
[실시예 8]
기재로서 CNMG 120408형의 실리콘 니트리드형 세라믹을 사용하여 표 10의 A1, C1 및, E3과 동일한 구조를 지닌 피복층을 기재 표면에 형성하여 샘플 a3, c3, e3를 제조하고 아래의 절삭조건 9 및 10과 동일한 조건하에서 분석 평가 하였다. 그 결과를 표 14에 나타낸다.
비교하기 위하여, 1000℃에서 종전기술의 열지원 CVD법으로 실리콘 니트리드형 세라믹 기재를 피복하여 형성된, 표 10의 a1과 동일한 필름구조의 샘플 i3를 분석평가하여 표 14와 같은 결과를 얻었다. 이들 필름의 염소함량 및 정행성은 표 10 및 11의 결과와 동일하였으나, 어떤 샘플에서도 어떤 가능성부에서 η상은 발견되지 않았다. 필름 두꼐에 관하여는 오직 샘플 i3의 제1층으로서의 티타늄 카보니트리드의 두께가 6㎛이고, 기타는 표 10의 결과와 동일하였다.
이들 결과로부터, 비교 샘플 i3에 있어서 내부층의 다량의 염소함량 및 제1층의 다량의 염소함량으로 인하여 필름 자체의 내마모성 불충분 및 필름의 박리현상이 일어나고, 제1층의 정향성이 본 발명의 범위밖에 있기 때문에 피복층의 필름의 파열현상이 발견되는 것을 알 수있다. 이와는 대조적으로, 본발명의 샘플 a3, c3 및 e3는 필름의 내마모성, 박리 저항성 및 파열저항성이 우수하다.
[절삭조건 9]
가공물:FC 25
절삭속도:500 m/분 이송량: 0.25㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜ 절삭시간: 30분
절삭유;없음
[절삭조건 10]
가공물:FC25
절삭속도:400 m/분 이송량: 0.3㎜/rev
절삭깊이:1.5㎜
절삭시간:1회 = 10초, 반복 300번
절삭유;없음
[실시예 9]
기재로서 CNMG 120408형의 산화알루미늄 기초 세라믹을 사용하여, 표 a1, c1 및 e1과 동일한 구조를 지닌 피복층을 기재표면에 형성하여 샘플 a4, c4 및 e4를 제조하고, 실시예 8의 절삭조건 9 및 10과 동일한 조건하에서 분석 평가하였다 그 결과를 표 15에 나타낸다.
비교 하기 위해여, 1000℃에서 종전기술의 열지원 CVD법으로 산화알알루미늄 기초 세라믹 기재를 피복하여 형성된 표 10의 제1과 동일한 필름구조의 샘플 i4를 분석평가하여 표 15와 같은 결과를 얻었다. 이들 필름의 염소함량 및 정향성은 표 10 및 11의 결과와 동일하였느나 어떤 샘플에서도 에찌 능선부에서 η상은 발견되지 않았다. 필름 두께에 관하여는 오직 샘플 i4의 제1층으로서 티타늄 카보니트리드의 두꼐가 6㎛이고 기타는 표 10의 결과와 동일하였다.
이들 결과로부터 비교 샘플 I4에 있어서 필름자체의 내마모성 불충분 및 내부층의 대량의 염소함량 및 제1층의 다량의 염소함량으로 인하여 필름의 파열 및 박리현상이 일어나고, 제1층의 정향성이 본 발명의 범위밖에 있기 때문에 피복층에서 필름의 파열현상이 발견되는 것을 알 수 있다. 이와는대조적으로 본 발명의 샘플 a4, c4 및 e4는 필름의 내마모성, 박리저항성 및 파열저향성이 우수하다.
[실시예 10 ]
기재로서 ISO P 30 CNMG 120408형의 텅스텐 카바이드 기초 초경합금을 사용하여 실시예 6에서와 같은 가스 조건하의 1000℃에서 기재표면에 피복을 시행하여 표 16에 표시한 바와 같은 두꺼운 필름의 필름구조를 지닌 샘플 j1∼l1을 제조하였다. 이와 같이 피복된 샘플 j1을 다음에 철분말을 사용하여 짧은 피이닝 처리하여 피복층에서의 잔류 인장응력이 영으로 감소된 샘플 j2를 제조하였다.
비교하기 위하여, 각각이 본 발명의 범위를 벗어나는 필름 두께를 갖는 비교샘플 m 및 n과 제1층 티타늄 카보니트리드가 탄소 및 질소공급원으로서 C 및N₂를 사용하여 종전기술의 열지원 CVD법으로 1,000℃에서 피복되어 본 발명의 샘플과 동일한 두께를 갖는, 비교샘플 O가 각각 제조되어 표 16에 제시된다.
이들 샘플에 있어서, 필름의 염소함량, 제1층으로서의 티타늄 카보니트리드의 정향성 및 에찌 능선부의 η상의 침착 두께가 표 17에 표시된다.
이들 샘플을 하기 조건 11 및 12에서 작업처리하여 표 18과 같은 결과를 얻었다, 이들 결과로부터, 비교 샘플 m에 있어서는, 제1층의 티타늄 카보니트리드의 필름두께가 보다 크고, 정향성이 본 발명의 범위 밖인데, 이것은 피복층에서 박리현상이 일어나며 마모가 진행된다는 것을 가르키며, 비교샘플 n에서는, 총 두께가 본 발명의 범위밖이어서 피복층에서 파열현상이 자주 일어난다는 것을 알 수 있다. 또한, 종전기술의 열지원 CVD법에 의한 비교샘플 O는 사용하기에 적합 하지 않다. 본 발명의 샘플 j1와 j2의 비교에 있어서, 피복 후에 잔류응력의 제거를 위한 처리가, 그와 같은 두꺼운 필름 범위에 있어서 필름의 박리저항성 및 파열저항성을 개선하는데 유효한 것이 분명하다.
[절삭조건 11]
가공물: SCM 415 (HB = 210)
절삭속도: 500 m/분 이송량 : 0.20 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜ 절삭시간 : 30분
절삭유 : 수용성
[절삭조건 12]
가공물: SCM 415 (HB = 180)
절삭속도: 600 m/분 이송량 : 0.15 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜
절삭시간 : 1회 = 10초, 반복 150번
절삭유 : 수용성
(주) M∼O:비교샘플
[실시예 11]
기재로서 ISO P30 CNMG 120408형의 텅스텐 카바이드 기초 초경합금을 사용하여, 각각이 TiN(0.5㎛)/Al₂O₃(2.0㎛)/ TiBCN(0.5㎛)/TiC(3㎛)/ TiCN(6㎛)/ 기재 (외부층: 상부 TiN 및 Al₂O₃)의 구조를 지닌 피복층을 형성하여 샘플 X1∼X5를 제조하고, 및 각각이 TiN(0.5㎛)/Al₂O₃(2.0㎛)/ TiBCN(0.5㎛)/TiC(3㎛)/ TiCN(6㎛)/ TiN(5㎛)/기재 (외부층: 상부 TiN 및 Al₂O₃)의 구조를 지닌 피복층을 형성하여 샘플 Y1∼Y5를 제조함으로써,기재표면을 피복하였다. 여기서, Y1~Y5의 기재와 접촉된 TiN의 형성은, 1%의 4염화 티타늄, 50%의 질소(N₂)나머지는 수소 (H₂)의 혼합가스 흐름 중의 900℃에서 수행되었다.
X1~X5 및 Y1~Y5의 내부층의 티타늄 카보니트리드의 형성은 4%의 4염화 티타늄, 26~60%의 N₂, 0.4~1%의 아세토니트릴 및 나머지 H₂의 혼합가스 흐름 중에서 각각 800,850,900,940 및 1,050℃에서의 순서로 수행되었다. 피복층의 두께는, 유지시간을 변경시킴으로써, 상술한 필름두께로 조절되었다. 내부층의 TiCN 및 TiN의 평균 염소함량은, X1~X4 및 Y1~Y4의 경우에는 0.1~0.15% 및 X5 및 Y5의 경우에는 최대 0.05%이었다. 본 발명의 필름의 정향성을 표 19에 표시된다.
형성조건에서, 0.1%의 아세토니트릴, 790℃ 및 0%의 N₂로 변경한 것을 제외하고는 상술한 방법을 반복하여 동일한 필름구조를 얻어서 비교샘플 Z1(X1~X5와 동일한 필름구조) 및 Z2(Y1~Y5와 동일한 필름구조)를 제조하고, 그 정향성을 표 19에 나타낸다. Z1 및 Z2양방의 경우에 있어서, TiCN 및 TiN의 엽소함량은 0.2%를 초과하였다.
이들 샘플을 아래의 절삭조건 13 및 14에서 작업처리하여 표20과 같은 결과를 얻었다. 이들 결과로부터 본 발명의 제품 X1~X5및 Y1~Y5는 Z1 및Z2와 비교하여 필름의 내마모성, 박리저항성 및 파열저항성에 있어서 보다 잘 균형을 이루며 개선되어 있음을 명백히 알 수 있는데 이것은 본 발명의 범위내에서 정향성의 조절에 의한 본 발명의 장점을 나타내는 것이다.
[절삭조건 13]
가공물: SCM 435 (HB = 230)
절삭속도: 160 m/분 이송량 : 0.35 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜ 절삭시간 : 30분
절삭유 : 수용성
[절삭조건 14]
가공물: SCM 415 (HB = 140)
절삭속도: 350 m/분 이송량 : 0.35 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜
절삭시간 : 1회 = 10초, 반복 500번
절삭유 : 수용성
[실시예 12]
기재로서 ISO P10의 CNMG 120408형의 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트를 사용하여, 표 19의 X1,X4,Y1 및 Y4(본 발명의 샘플) 및 Z1 및Z2의 경우와 동일한 조건하에서, 동일한 구조의 피복층을 기재표면에 형성하여, 샘플 X6,X7,Y6,Y7,Z3 및 Z4를 제조한 후, 이들을 절삭 깊이를 0.5㎜로 변경한 것을 제외하고는 실시예11의 절삭조건 13 및 14와 동일한 절삭조건 13'및14'에서 분석평가하여 표21과 같은 결과를 얻었다.
피복층의 정향성 및 필름의 염소함량은 실시예 11의 샘플의 경우와 동일하였다. 따라서, 본 발명의 샘플들은 비교샘플과 비교하여 필름의 내마모성, 박리저항성 및 파열저항성이 보다 균형을 이루고 있으며 개선되어 있음을 명백히 알수 있다.
[실시예 13]
기재로서 CNMG 120408형의 실리콘 니트리드형 세라믹을 사용하여, 표19의 X1,X4,Y1 및 Y4(본 발명의 샘플) 및 Z1 및Z2의 경우와 동일한 조건하에서, 동일한 구조의 피복층을 기재표면에 형성하여, 샘플 X8,X9,Y8,Y9,Z5 및 Z6를 제조한 후, 아래의 절삭조건 15 및 16에서 분석평가하여 표 22와 같은 결과를 얻었다.
피복층의 정향성 및 필름의 염소함량은 실시예 11의 샘플의 경우와 동일하였다. 따라서, 본 발명의 샘플들은 비교샘플과 비교하여 필름의 내마모성, 박리저항성 및 파열저항성이 보다 균형을 이루고 있으며 개선되어 있음을 명백히 알 수 있다.
[절삭조건 15]
가공물: FC 25
절삭속도: 600 m/분 이송량 : 0.30 ㎜/rev
절삭깊이: 1㎜ 절삭시간 : 30분
절삭유 : 없음
[절삭조건 16]
가공물: FC 25
절삭속도: 300 m/분 이송량 : 0.30 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜
절삭시간 : 1회 = 5초, 반복 500번
절삭유 : 없음
[실시예 14]
기재로서 SNMN 120408형의 위스커 함유 알루미나 기초 세라믹을 사용하여, 표 19의 X1,X4,Y1 및 Y4(본 발명의 샘플) 및 Z1 및Z2의 경우와 동일한 조건하에서, 동일한 구조의 피복층을 기재표면에 형성하여, 샘플 X10,X11,Y10,Y11,Z7 및 Z8를 제조한 후, 절삭조건 17 및 18에서 분석평가하여 표 23과 같은 결과를 얻었다.
피복층의 정향성 및 필름의 염소함량은 실시예 11의 샘플의 경우와 동일하였다. 따라서, 본 발명의 샘플들은 비교샘플과 비교하여 필름의 내마모성, 박리저항성 및 파열저항성이 보다 균형을 이루고 있으며 개선되어 있음을 명백히 알 수 있다.
[절삭조건 17]
가공물: FCD 70
절삭속도: 350 m/분 이송량 : 0.30 ㎜/rev
절삭깊이: 1㎜ 절삭시간 : 30분
절삭유 : 없음
[절삭조건 18]
가공물: FCD 70
절삭속도: 250 m/분 이송량 : 0.30 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜
절삭시간 : 1회 = 5초, 반복 500번
절삭유 : 없음
[실시예 15]
기재로서 ISO P30 CNMG 120408형의 텅스텐 카바이드 기초 초경합금을 사용하여, 각각이 TiN(0.5㎛)/Al₂O₃(3.0㎛)/ TiBCN(0.5㎛)/ TiCN(20㎛)/ 기재 (외부층: 상부 TiN 및 Al₂O₃)의 구조를 지닌 피복층을 형성하여 샘플 X12∼X13을 제조하고, 및 각각이 TiN(0.5㎛)/Al₂O₃(2.0㎛)/ TiBCN(0.5㎛)/ TiCN(20㎛)/ TiN(0.5㎛)/기재 (외부층: 상부 TiN 및 Al₂O₃)의 구조를 지닌 피복층을 형성하여 샘플 Y12∼Y13을 제조함으로써,기재표면을 피복하였다. 여기서, Y12및Y13의 기재와 접촉된 TiN의 형성은, 1%의 4염화 티타늄, 45%의 질소(N₂),5%의 암모니아(NH) 및 나머지는 수소 (H)의 혼합가스 흐름 중의 750℃에서 수행되었다.
X12 및 X13 및 Y12 및 Y13의 내부층의 티타늄 카보니트리드의 형성은 4%의 4염화 티타늄, 26%의 N₂, 0.4`1%(가변적)의 아세토니트릴 및 나머지 H₂의 혼합가스 흐름 중에서 각각 800 및 950℃에서의 순서로 수행되었다. 피복층의 두께는, 유지시간을 변경시킴으로써, 상술한 필름두께로 조절되었다. 내부층의 TiCN 및 TiN의 평균 염소함량은, X12 및 Y12의 경우에는 0.1~0.15% 및 X13 및 Y13의 경우에는 TiCN과 TiN의 평균 및 내부층의 평균이 모두 최대 0.05%이었다. 본 발명의 필름의 정향성은 표 24에 표시된다.
TiCN형성조건을, 1,000℃에서 10%의 메탄(CH₄),5%의 질소(N₂), 1%의 4염화티타늄 및 나머지의 수소(H₂)를 사용하여, 동일한 필름구조 갖도록 조정함으로써 제조된, 비교샘플 Z9(X6과 동일한 필름구조) 및 Z10 (Y6과 동일한 필름구조)의 정향성의 필름도 표24에 나타낸다.
이들 샘플을 아래의 절삭조건 19 및 20에서 작업처리하여 표25과 같은 결과를 얻었다. 이들 결과로부터 본 발명의 제품 X12~X13 및 Y12~Y13은 Z9 및 Z10과 비교하여 필름의 내마모성, 박리저항성 및 파열저항성에 있어서 보다 잘 균형을 이루며 개선되어 잇음을 명백히 알 수 있는데 이것은 본 발명의 범위내에서 정향성의 조절에 의한 본 발명의 장점을 나타내는 것이다.
[절삭조건 19]
가공물: SCM 415 (HB =200)
절삭속도: 150 m/분 이송량 : 0.35 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜ 절삭시간 : 30분
절삭유 : 수용성
[절삭조건 20]
가공물: SCM 415 (HB =140)
절삭속도: 300 m/분 이송량 : 0.35 ㎜/rev
절삭깊이: 1.5㎜
절삭시간 : 1회 = 5초, 반복 1000번
절삭유 : 수용성
[실시예 16]
[내부층의 구조]
CNMG 120408형의 텅스텐 카바이드 기초 초경합금 (ISO P10)의 표면에 공지의 열지원 CVD법에 의하여 두께 0.6㎛의 티타늄 니트리드 필름을 형성한 후 MT-CVD법으로 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하였다.
티타늄 카보니트리드 형성조건은, 2%의 TiCl₄, 1%의 CH₃CN, 90%의 H₂ 및 나머지 Ar(몰 유량), 총 유속 20리터/분, 기재온도 900℃ 및 반응기 압력 72토르로 조정되었다. 티타늄 카모니트리드의 두께는 필름 형성시간을 조절하여 변화된다.
제2층의 티타늄 카보니트리드 필름 상에, 공지의 열지원 CVD법에 의하여 다시 티타늄 붕소질화물 필름 및 알루미나 필름이 순서대로 피복되어 본 발명의 피복 절삭공구가 얻어진다.
얻어진 티타늄 카보니트리드 필름에 대하여, 필름두께, 평균결정입경, 경도 및 경계면 부식층의 유무를 조사하여 표26과 같은 결과를 얻었다.
평균결정입경의 측정은 일반적으로, 필름의 성장표면을 연마함과 동시에 표면의 알루미나 필름 및 티타늄 니트리드 필름을 제거하고, 플루오로수소산, 질산 및 증류수의 혼합용액으로 부식시켜서 티타눔 카보니트리드 필름의 결정입자 경계를 엠보스 처리하고 주사전자현미경을 이용하여 이를 관찰한 후 상술한 방법으로 측정함으로써 수행되는 것이다.
티타늄 카보니트리드 필름의 경도는, 필름의 성장표면을 연마한 후 크누프 경도계를 사용(하중:25g,하중시간:20초)하여 측정한다. 경도단위는 kgf/㎜²이다.
비교하기 위하여, 하도 티타늄 니트리드가 구비되지 않은 경우(샘플 6) 및 Ar을 사용하지 않고 MT-CVD법으로 티타늄 카보니트리드 필름이 형성된 경우 (샘플 7)가 기술되어 있다. 어느 경우에도, 공지의 열지원 CVD법에 응축하여 티타늄 붕소질화물 및 알루미나 필름이 이 순서대로 피복되어 있다. 또한, X-선 전자분과법(XPS,X-ray Photoelectron Spectroscopic method) 및 X-선 회절법에 의하여, 생성된 TiCxN₁-x의 성분 x는 모든 경우에 있어서 약 0.6인 것이 확인되었다.
(주) 샘플 No 6∼7:비교샘픔
표 26으로부터, 하도 티타늄 니트리드 필름이 없는 샘플 6에 있어서, 부식된 층이 기재와 필름 사이의 접촉영역에 형성되며, Ar을 상용함이 없이 MT-CVDqjq으로 형성된 샘플 7의 티타늄 카보니트리드는 결정입경이 크고 경도가 높다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 샘플 1~5로부터 증명되는 바와 같이, MT-CVD법에 있어서 원료에 Ar을 첨가할 때, 왜 원주형 결정의 성장상태가 필름의 성장과 함께 평균 결정입경의 증가를 억제하며 티타늄 카보니트리드 필름의 경도를 저하시키도록 변화되는지는 분명하지 않다. 또한, Ar대신에 질소가스를 첨가하는 MT-CVD법에 의한 티타늄 카보니크리드의 형성에 있어서도 동일한 현상이 발견될 수 있다는 것이 본 발명자에 의하여 확인되었는데, 이것은 본 명세서에서는 상세의 설명하지 않는다.
유사한 필름두께를 지닌, 표26 샘플 3,6 및 7을 표 27의 조건하에서 절삭시험하여 표28의 결과를 얻었다. 이 시험에서, 티타늄 카보니트리드 필름의 내마모성, 내부층(기재와 접촉하는 티타늄 니트리드 필름 및 바로 그 위의 티타늄 카보니트리드 필름) 및 기재 사이의 접착성 및 필름의 파열저항성에 관하여 분석평가하였다.
표 28로부터, 본 발명의 샘플은 내마모성, 박리저항성 및 파역저항성에 있어서 우수하다는 것을 명백히 알 수 있다. 한편, 하도 티타늄 니트리드 필름이 없는 샘플 6은 필름의 박리저항성에 있어서 열등하다. 이것은 기재와의 공유영역에 부식층이 형성된 것인 것으로 생각된다. 티타늄 카보니트리드 필름의 평균 결정입경이 보다 큰 경우(비교실시예 2), 상술한 바와 같은, 실질적으로 매마모성 및 박리저항성이 양호한, 제3형태의 티타늄 카보니트리드 필름이 얻어지나, 에찌부근에서 파열되기 쉬우며 비정상적인 마모를 일으키거나 유효수명을 단축시킨다.
[실시에 17]
[전체 피복층의 구조]
기재로서 ISO P30의 CNMG 120408형의 초경합금을 사용하여, 각각이 표 29의 구조를 지닌 피복층을 기재표면에 형성하였다. 본 발명의 샘플에 있어서, 실시예 16에 기술된 본 발명의 샘플에서의 필름형성에 대한 것과 동일한 조건하에서, 제1층의 티타늄 니트리드 필름 및 제2층의 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하였다. 샘플 15에 있어서, 실시예 16의 샘플 6과 유사한 방법으로 하도 티타늄 니트리드를 개입함이 없이, 기재위에 직접 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하였다. 샘플 16의 경우, 티타늄 카보니트리드 필름의 형성은, 실시예 16의 샘플 7과 유사한 방법으로 Ar을 사용하지 않고 MT-CVD법으로 수행되었다. 기타 필름은 종전기술의 열지원 CVD법으로 형성하여 각각이 표 29의 필름두께 및 필름구조를 지닌 샘플을 얻었다.
(주) 샘플 15-16:비교샘플
표 29의 샘플을 표 30의 절삭조건하에서 절삭시험하여 표 31의 결과를 얻었다.
표 31로부터, 샘플 8~14는 내마모성 및 박리저항성이 우수하며 각각 안정된 유효수명을 나나탠다는 것을 명백히 알 수 있다.
하도 중간층으로서 티타늄 카보니트리드 필름이 삽입되지 않고(샘플 15), 한편, 기재표면에 부식층이 형성되면 실시에 16에서도 확인된 바와 같이 열등한 박리저항성이 나타난다. 티타늄 카보니트리드 필름을 제조하는 원주형 결정의 평균입경 및 필름의 경도가 본 발명의 범위내에 존재하지 않는 경우(샘플 16),필름은 절삭중 상당한 정도로 파열되기 쉽게 되어서, 결국 파열을 일으킨다. 샘플 15 및 16은 내마모성 및 박리저항성을 만족시키지 못하여 절삭공구로서의 성능이 열등하였다.
[실시에 18]
기재로서 ISO P30의 CNMG 120408형의 티타늄 붕소질화물 기초 서멧트를 사용하여, 각각이 표 32의 구조를 지닌 피복층을 기재표면에 형성하였다. 본 발명의 샘플에 있어서, 실시예 16에 기술된 본 발명의 샘플에서의 필름형성에 대한 것과 동일한 조건하에서, 제1층의 티타늄 니트리드 필름 및 제2층의 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하였다. 샘플 21에 있어서, 실시예 16의 샘플 6과 유사한 방법으로 하도 티타늄 니트리드를 개입함이 없이, 기재위에 직접 티타늄 카보니트리드 필름을 형성하였다. 샘플 22의 경우, 티타늄 카보니트리드 필름의 형성은, 실시예 16의 샘플 7과 유사한 방법으로 Ar을 사용하지 않고 MT-CVD법으로 수행되었다. 기타 필름은 종전기술의 열지원 CVD법으로 형성하여 각각이 표 32의 필름두께 및 필름구조를 지닌 샘플을 얻었다.
(주) 샘플 21-22:비교샘플
표 32의 샘플을 표 33의 절삭조건하에서 절삭시험하여 표 34의 결과를 얻었다.
표 34로부터, 샘플 17~20은 내마모성 및 박리저항성이 우수하며 각각 안정된 유효수명을 나타낸다는 것을 명백히 알 수 있다.
하도 중간층으로서 티타늄 카보니트리드 필름이 삽입되지 않고(샘플 21), 한편, 기재표면에 부식층이 형성되면 실시에 16에서도 확인된 바와 같이 열등한 박리저항성이 나타난다. 티타늄 카보니트리드 필름을 제조하는 원주형 결정의 평균입경 및 필름의 경도가 본 발명의 범위내에 존재하지 않는 경우(샘플 22),필름은 절삭중 상당한 정도로 파열되기 쉽게 되어서, 결국 파열을 일으킨다. 샘플 21 및 22는 내마모성 및 박리저항성을 만족시키지 못하여 절삭공구로서의 성능이 열등하였다.
[실용성 및 산업화 가능성]
종전기술의 피복절삭공구 보다 피복필름자체의 내마모성이 높고, 피복 필름 및 기재의 접착성이 보다 강하며, 박리저항성이 보다 우수한 본 발명의 피복 절삭공구는, 고속 절삭작업과 같이, 고온에서 피복층의 내마모성이 요구되는 작업 크기가 작은 가공물의 작업과 같이, 일손이 많이 가며 드러스트가 필요한 작업에 유용하다.

Claims (30)

  1. 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라믹 또는 산화알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재의 표면상에 있는 내부층 및 외부층의 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타늄 카보니트리드의 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 2중층 또는 티타늄의 탄화물,질화물,탄질화물,붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택괸, 단일층 또는 2중층의 티타늄 카보니트리드상의, 하나 이상의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타튬 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되어, 상술한 내부의 염소함량이 내부층 전반에 걸쳐서 세균 최대 0.05원자%인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  2. 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라믹 또는 산화알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재 표면상의 내부층 및 외부층의 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타튬 카보니트리드의 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리도의 2중층 또는 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된, 단일층 또는 2중층의 티타늄 카보니트리드상의, 하나 이상의 피복층으로 구성되어 잇는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리도로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되어, 상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드에 있어서, X 선 회절각 2θ=20°∼140° 사이에 나타난 회절 피크의 면의, I(hkl0/I(220),(220)면과 30°∼60°의 면간 간격을 지닌 면(hkl)의 회절 피크 강도의 합계 I와 (220)면의 피크 강도 I(220)의 비가 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구;
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    2.5≤ I(hkl) / I (220) ≤7.0
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    2.5≤ I(hkl) / I (220) ≤15.0
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부층에서, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드에 있어서, X선 회절각 2θ=20°∼140°사이에 나타난 회절 피크의 면의, I(hkl) / I(220), (220)면과 30°∼60°의 면간 간격을 지닌 면(hkl)의 회절 피크 강도의 합계 I와 (220)면의 피크 강도 I(220)의 비가 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구;기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    2.5≤ I(hkl) / I (220) ≤7.0
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    2.5≤ I(hkl) / I (220) ≤15.0
  4. 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라민 또는 산화알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재표면상의 내부층 및 외부층의 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타늄 카보니트리드의 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 2중층 또는 티타늄의 탄화물,질화물, 탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된, 단일층 또는 2중층의 티타늄 카보니트리드상의, 하나 이상의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리도로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되어, 상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서,(311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, I(311)/I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로하는 피복 절삭공구; 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    0.5≤ I(311) / I (220) ≤1.5
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    0.5≤ I(311) / I (220) ≤6.0
  5. 제1항에 있어서, 상기 내부층에 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타튬 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서, (311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, I(311)/I(220)값이 다음관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구; 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    0.5≤ I(311) / I (220) ≤1.5
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    0.5≤ I(311) / I (220) ≤6.0
  6. 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라민 또는 산화알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재 표면상의 내부층 및 외부층의 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타늄 카보니트리드이 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리도의 2중층 또는 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된, 단일층 또는 2중층의 티타늄 카보니트리드상의, 하나 이상의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되어, 상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 잇는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서,(111)면의 피크 강도가 I(111)이고, (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, I(111)/I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구; 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    1.0≤ I(111) / I (220) ≤4.0
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    1.0≤ I(111) / I (220) ≤8.0
  7. 제1항에 있어서, 상기 내부층에서, 기재와 접촉하고 잇는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드에 X-선 회절에 있어서, (111)면의 피크강도가 I(111)이고, (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때 I(111) / I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구; 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    1.0≤ I(111) / I (220) ≤4.0
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    1.0≤ I(111) / I (220) ≤8.0
  8. 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라민 또는 산화알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재 표면상의 내부층 및 외부층의 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타늄 카보니트리드이 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리도의 2중층 또는 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된, 단일층 또는 2중층의 티타늄 카보니트리드상의, 하나 이상의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리도로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되어, 상술한 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에있어서,(311)면의 피크 강도가 I(311)이고, (111)면의 피크 강도가 I(111)이며, (220)면의 피크강도가 I(220)일 때,[I(111)+I(311)]/I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구; 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    2.0≤ [I(111) +I(311)] / I (220) ≤5.5
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    2.0≤ [I(111) +I(311) / I (220) ≤14.0
  9. 제1항에 있어서, 상기 내부층에 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서, (311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일 때, [I(111) + I(311)] / I(220) 값이 다음관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구; 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서;
    2.0≤ [I(111) + I(311)] / I (220) ≤1.5
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서;
    2.0≤ [I(111) + I(311)] / I (220) ≤14.0
  10. 제1항에 있어서, 상기 내부층에 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 두께 0.1~2㎛인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구;
  11. 제1항에 있어서, 상술한 기재가 텅스텐 카바이드 기초 초경합금 또는 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트로 구성되어 있으며, 절삭 에찌 능선 부근의 피복층 및 기재 사이의 기재 사이의 경계면에 있는 최외부 표면상의 η상의 두께가 최대 1㎛인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  12. 제1항에 있어서, 상술한 내부층 및 외부층의 총 필름 두께가 2~100㎛인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  13. 주성분으로서, 주기율표의 IVa, Va 및 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 및 VIII족 금속성분으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 성분의 합금으로 구성되어 있는 기재의 표면에 형성된, 내부층 및 외부층으로 구성되어 있는 경질 피복층을 포함하고 있는 피복 절삭공구에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 내부층의 제1층으로서,두께 0.1~2.0㎛의 티타늄 니트리드가 피복되고, 제2층으로서는 경도 1,600~2,400kg/㎜²의 티타늄 카보니트리드가 제1층 위에 피복되고 다시 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 붕소질화물 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 그 위에 피복되며, 내부층 위의 외부층으로서는, 산화 알루미늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  14. 제13항에 있어서, 제2층의티타늄 카보니트리드가 원주상 결정입자로 구성되며, 제2층의 필름두께가 최대 40㎛일 때 티타늄 카보니트리드의 평균 결정입경이 0.1~1㎛이며, 제2층의 필름 두께가 4.0㎛이상 20㎛이하일 때는 평균 결정입경이 0.5~3.0㎛인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  15. 제13항에 있어서, 상술한 내부층의 염소함량이, 내부층 전반에 걸쳐서 세균 최대 0.05원자%인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공고.
  16. 제15항에 있어서, 상술한 내부층에 있어서, 기재와 접촉하고 잇는 티타늄 카보니트리드의 염소함량 또는 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 평균 염소 함량이 최대 0.05원자%인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  17. 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라민 또는 산화알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재 표면상의 내부층 및 외부층의 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타늄 카보니트리드이 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 2중층 또는 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된, 단일층 또는 2중층의 티타늄 카보니트리드상의, 하나 이상의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리도로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되는 피복 절삭공구의 제조방법에 있어서, 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN화합물을 사용하여 온도 800~950℃, 질소농도 26% 이상의 분위기 중에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
  18. 텅스텐 카바이드 기초 초경합금, 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트, 실리콘 니트리드 기초 세라민 또는 산화알루미늄 기초 세라믹으로 구성되어 있는 기재 표면상의 내부층 및 외부층의 피복층을 포함하며, 내부층이 기재와 접촉하는 티타늄 카보니트리드이 단일층, 기재와 접촉하는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 및 그 바로 위의 티타늄 카보니트리도의 2중층 또는 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 붕소질화물 및 붕소탄질화물로 구성되어 있는 군으로부터 선택된, 단일층 또는 2중층의 티타늄 카보니트리드상의, 하나 이상의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되며, 외부층은 산화알루미늄, 산화지르코늄, 산화 하프늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리도로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 구성되는 피복 절삭공구의 제조방법에 있어서, 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1 ~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN화합물을 사용하여 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
  19. 제1항에 있어서, 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄, 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하여 온도 800~950℃,질소종도 26%이상의 분위기 중에서 화학증착법으로 기재 위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
  20. 제1항에 있어서, 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하여 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재 위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
  21. 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄, 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하여 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는; 주성분으로서, 주기율표의 IVa, Va 및 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 및 VIII족 금속성분으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 성분의 합금으로 구성되어 있는 기재의 표면에 형성된, 내부층 및 외부층으로 구성되어 있는 경질 피복층을 포함하고 있는 피복 절삭공구에 있어서, 내부층이, 기재와 접촉하고 있는 티타늄 니트리드의 제1층,제1층 위에 경도 1,600~2,400kg/㎜²의 티타늄 카보니트리드의 제2층 및 다시 그 위에 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 붕소질화물 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분의 피복층으로 구성되어 있는 다중층으로 구성되어 있으며, 외부층은 산화 알루미늄, 산화 지르코늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층으로 피복 절삭공구의 제조방법.
  22. 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄, 카보니트리드 또는 기재와 접촉하게 되는 두께 0.1~2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN 화합물을 사용하여 온도 950~1050℃에서 화학증착법으로 기재위에 피복되는 것을 특징으로 하는; 주성분으로서, 주기율표의 IVa, Va 및 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 및 VIII족 금속성분으로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 경질 성분의 합금으로 구성되어 있는 기재의 표면에 형성된, 내부층 및 외부층으로 구성되어 있는 경질 피복층을 포함하고 있는 피복층을 포함하고 있는 절삭공구에 있어서, 기재와 접촉하고 있는 내부층 제1층으로서, 두께 0.1~2㎛ 의 티타늄 니트리드가 피복되고, 제2층으로서는 경도 1,600~2,400kg/㎜²의 티타늄 카보니트리드가 제1층 위에피목되고 다시 티타늄의 탄화물, 질화물, 탄질화물 및 붕소질화물 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 그 위에 피복되며, 내부층 위의 외부층으로서는, 산화 알루미늄, 티타늄 카바이드, 티타늄 카보니트리드 및 티타늄 니트리드로 구성되어 있는 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 구성되어 있는 단일층 또는 다중층이 피복되는 피복 절삭공구의 제조방법.
  23. 제2항에 있어서, 상기 내부층에 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두꼐 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서 (311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일때, I(311)/ I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭 공구 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서:
    0.5≤ I(311) / I(220) ≤1.5
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서
    0.5≤ I(311) / I(220) ≤6.0
  24. 제2항에 있어서, 상기 내부층이 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1∼2㎛의 티타눔 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서 (111)면의 피크 강도가 I(111)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일때, I(111)/ I(220)값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 피복 절삭 공구; 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서:
    1.0 ≤ I(111) / I(220) ≤ 4.0
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서:
    1.0 ≤ I(111) / I(220) ≤ 8.0
  25. 제2항에 있어서, 상기 내부층이 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두꼐 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드의 X-선 회절에 있어서, (311)면의 피크 강도가 I(311)이고 (220)면의 피크 강도가 I(220)일때, [I(111)+ I(311)] / I(220) 값이 다음 관계식을 만족하는 것을 특징으로 하는 것을 특지으로 하는 피복 절삭 공구 기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼3㎛까지의 평균에서:
    2.0≤ [I(111)+ I(311)] / I(220) ≤1.5
    기재표면 또는 티타늄 니트리드 표면으로부터 0∼20㎛까지의 평균에서:
    2.0≤ [I(111)+ I(311)] / I(220) ≤14.0
  26. 제2항에 있어서, 상기 내부층이 있어서 기재와 접촉하고 있는 티타늄 카보니트리드 또는 기재와 접촉하고 있는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드 두께가 1∼20㎛인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  27. 제2항에 있어서, 상술한 기재가 텅스텐 카바이드 기초 초경합금 또는 티타늄 카보니트리드 기초 서멧트로 구성되어 있으며, 절삭 에찌능선 부근의 피복층 및 기재사이의 경계면에 있는 최외부 표면상의 η상의 두꼐가 최대 1㎛인 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구.
  28. 제2항에 있어서, 상술한 내부층 및 외부층의 총 필름두께가 2∼100㎛인 것을 특징으로 하는 피복 절삭 공구.
  29. 제2항에 있어서, 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기개좌 접촉하게 되는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN화합물의 사용하여 온도 800∼950℃, 질소 농도 26% 이상의 분위기 중에서 화학 증착법으로 기재 위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
  30. 제2항에 있어서, 상술한 기재와 접촉하게 되는 티타늄 카보니트리드 또는 기개와 접촉하게 되는 두께 0.1∼2㎛의 티타늄 니트리드 바로 위의 티타늄 카보니트리드가, 티타늄 공급원으로서 4염화 티타늄 및 탄소 및 질소공급원으로서 유기 CN화합물의 사용하여 온도 950∼1050℃에서, 화학 증착법으로 기재 위에 피복되는 것을 특징으로 하는 피복 절삭공구의 제조방법.
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Families Citing this family (48)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69521410T2 (de) * 1994-10-04 2001-10-04 Sumitomo Electric Industries Beschichtete hartlegierung
SE514181C2 (sv) 1995-04-05 2001-01-15 Sandvik Ab Belagt hårmetallskär för fräsning av gjutjärn
US5786069A (en) 1995-09-01 1998-07-28 Sandvik Ab Coated turning insert
US6062776A (en) * 1995-11-30 2000-05-16 Sandvik Ab Coated cutting insert and method of making it
DE69619275T2 (de) 1995-11-30 2004-06-24 Sandvik Ab Beschichteter drehbarer einsatz und verfahren zu dessen herstellung
SE9504304D0 (sv) 1995-11-30 1995-11-30 Sandvik Ab Coated milling insert
USRE40005E1 (en) 1996-09-06 2008-01-15 Sandvik Intellectual Property Ab Coated cutting insert
SE509560C2 (sv) * 1996-09-06 1999-02-08 Sandvik Ab Belagt hårdmetallskär för bearbetning av gjutjärn
US6071560A (en) * 1997-09-12 2000-06-06 Balzers Aktiengesellschaft Tool with tool body and protective layer system
SE9802488D0 (sv) * 1998-07-09 1998-07-09 Sandvik Ab Coated grooving or parting insert
US6221469B1 (en) * 1998-12-09 2001-04-24 Seco Tools Ab Grade for steel
US6251508B1 (en) * 1998-12-09 2001-06-26 Seco Tools Ab Grade for cast iron
SE519110C2 (sv) * 1999-05-04 2003-01-14 Sandvik Ab Belagt kiselnitridbaserat skärverktyg
US6472060B1 (en) 2000-01-19 2002-10-29 Seco Tools Ab Coated body with nanocrystalline CVD coating for enhanced edge toughness and reduced friction
JP4437353B2 (ja) 2000-03-30 2010-03-24 株式会社タンガロイ 被覆切削工具およびその製造方法
SE0002448D0 (sv) * 2000-06-28 2000-06-28 Hoeganaes Ab method of producig powder metal components
KR20020019888A (ko) * 2000-09-07 2002-03-13 오카무라 가네오 절삭공구
US6933509B1 (en) 2001-09-11 2005-08-23 Allasso Industries, Inc. Apparatus and method using fractionated irradiation to harden metal
US6761851B1 (en) 2001-09-11 2004-07-13 Allasso Industries, Inc. Apparatus and method for hardening metal by varying the engagement between irradiation and metal
US6750459B1 (en) 2001-09-11 2004-06-15 Allasso Industries, Inc. Apparatus and method using irradiation to harden metal
KR20030052469A (ko) * 2001-12-21 2003-06-27 한국야금 주식회사 내마모성 및 인성이 향상된 피복 초경합금 절삭공구의제조방법
KR100457658B1 (ko) * 2002-01-16 2004-11-17 한국야금 주식회사 내마모성 및 인성이 향상된 피복 초경합금 절삭공구
SE527349C2 (sv) * 2003-04-24 2006-02-14 Seco Tools Ab Skär med beläggning av skikt av MTCVD-Ti (C,N) med styrd kornstorlek och morfologi och metod för att belägga skäret
JPWO2004096473A1 (ja) * 2003-04-28 2006-07-13 龍彦 相澤 高速加工工具
DE10320652A1 (de) * 2003-05-07 2004-12-02 Kennametal Widia Gmbh & Co.Kg Werkzeug, insbesondere Schneidwerkzeug und Verfahren zur CVD-Abscheidung einer zweiphasigen Schicht auf einem Substratkörper
US7455918B2 (en) * 2004-03-12 2008-11-25 Kennametal Inc. Alumina coating, coated product and method of making the same
WO2005099945A1 (ja) * 2004-04-13 2005-10-27 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. 表面被覆切削工具
WO2005121038A2 (en) * 2004-06-07 2005-12-22 Colorado School Of Mines Coating for glass molding dies and forming tools
JP2006082207A (ja) * 2004-09-17 2006-03-30 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 表面被覆切削工具
SE528107C2 (sv) * 2004-10-04 2006-09-05 Sandvik Intellectual Property Belagt hårdmetallskär, speciellt användbart för höghastighetsbearbetning av metalliska arbetsstycken
WO2006067956A1 (ja) * 2004-12-22 2006-06-29 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. 表面被覆切削工具
JP4753249B2 (ja) * 2006-01-13 2011-08-24 株式会社神戸製鋼所 ガラス成形用金型
US8080312B2 (en) * 2006-06-22 2011-12-20 Kennametal Inc. CVD coating scheme including alumina and/or titanium-containing materials and method of making the same
JP2009095907A (ja) * 2007-10-15 2009-05-07 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 刃先交換型切削チップ
KR100920835B1 (ko) * 2007-12-20 2009-10-08 주식회사 하이닉스반도체 반도체 메모리 장치
JP5116777B2 (ja) * 2008-01-29 2013-01-09 京セラ株式会社 切削工具
EP2602037B1 (en) * 2010-08-04 2017-12-27 Tungaloy Corporation Coated tool
DE102010039035A1 (de) * 2010-08-06 2012-02-09 Walter Ag Schneidwerkzeug mit mehrlagiger Beschichtung
US8734070B2 (en) 2010-10-20 2014-05-27 Kennametal Inc. Toolholder with externally-mounted dynamic absorber
AT510963B1 (de) † 2011-03-18 2012-08-15 Boehlerit Gmbh & Co Kg Beschichteter körper und verfahren zu dessen herstellung
WO2012144574A1 (ja) * 2011-04-20 2012-10-26 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
US8524360B2 (en) 2011-08-29 2013-09-03 Kennametal Inc. Cutting insert with a titanium oxycarbonitride coating and method for making the same
EP3088108A4 (en) 2013-12-26 2017-08-09 Kyocera Corporation Cutting tool
US9764986B2 (en) 2015-01-22 2017-09-19 Kennametal Inc. Low temperature CVD coatings and applications thereof
EP3607110B1 (en) * 2017-04-07 2023-11-01 Sandvik Intellectual Property AB Coated cutting tool
JP6784928B2 (ja) 2018-09-04 2020-11-18 株式会社タンガロイ 被覆切削工具
JP7261805B2 (ja) 2018-09-05 2023-04-20 京セラ株式会社 被覆工具及び切削工具
JP7261806B2 (ja) * 2018-09-05 2023-04-20 京セラ株式会社 被覆工具及び切削工具

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3656995A (en) * 1969-05-02 1972-04-18 Texas Instruments Inc Chemical vapor deposition coatings on titanium
US3771976A (en) * 1971-01-08 1973-11-13 Texas Instruments Inc Metal carbonitride-coated article and method of producing same
US4150195A (en) * 1976-06-18 1979-04-17 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Surface-coated cemented carbide article and a process for the production thereof
US4282289A (en) * 1980-04-16 1981-08-04 Sandvik Aktiebolag Method of preparing coated cemented carbide product and resulting product
JPS6077972A (ja) * 1983-10-05 1985-05-02 Toshiba Tungaloy Co Ltd 高温特性にすぐれた多層被覆工具材料
JPS6089574A (ja) * 1983-10-21 1985-05-20 Mitsubishi Metal Corp 切削工具および耐摩耗工具用表面被覆焼結硬質合金部材
JPS61170559A (ja) * 1985-01-21 1986-08-01 Sumitomo Electric Ind Ltd 被覆超硬合金
JPH0732961B2 (ja) * 1986-10-03 1995-04-12 三菱マテリアル株式会社 表面被覆炭化タングステン基超硬合金製切削工具
JPH0773802B2 (ja) * 1987-07-10 1995-08-09 住友電気工業株式会社 被覆超硬合金工具
DE3841731C1 (en) * 1988-12-10 1990-04-12 Krupp Widia Gmbh, 4300 Essen, De Process for coating a tool base, and tool produced by this process
US4984940A (en) * 1989-03-17 1991-01-15 Kennametal Inc. Multilayer coated cemented carbide cutting insert
JPH03190604A (ja) * 1989-12-15 1991-08-20 Mitsubishi Materials Corp 硬質層被覆炭化タングステン基超硬合金製工具部材
US5075181A (en) * 1989-05-05 1991-12-24 Kennametal Inc. High hardness/high compressive stress multilayer coated tool
US5436071A (en) * 1990-01-31 1995-07-25 Mitsubishi Materials Corporation Cermet cutting tool and process for producing the same
JP2775955B2 (ja) * 1990-01-31 1998-07-16 三菱マテリアル株式会社 耐摩耗性に優れたコーティングサーメットの製造法
JPH0413874A (ja) * 1990-05-02 1992-01-17 Mitsubishi Materials Corp 炭化チタン被覆工具部材
US5250367A (en) * 1990-09-17 1993-10-05 Kennametal Inc. Binder enriched CVD and PVD coated cutting tool
JP2985300B2 (ja) * 1990-12-25 1999-11-29 三菱マテリアル株式会社 硬質層被覆サーメット
US5372873A (en) * 1992-10-22 1994-12-13 Mitsubishi Materials Corporation Multilayer coated hard alloy cutting tool
US5374471A (en) * 1992-11-27 1994-12-20 Mitsubishi Materials Corporation Multilayer coated hard alloy cutting tool
SE501527C2 (sv) * 1992-12-18 1995-03-06 Sandvik Ab Sätt och alster vid beläggning av ett skärande verktyg med ett aluminiumoxidskikt

Also Published As

Publication number Publication date
DE69431032T2 (de) 2003-01-30
EP0653499A4 (en) 1997-11-12
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EP0653499B1 (en) 2002-07-24
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KR950702648A (ko) 1995-07-29
DE69431032D1 (de) 2002-08-29

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