KR100227879B1 - Ivb족 붕화물 베이스 절삭공구 - Google Patents

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Abstract

W 및 Co를 가지며, 미세입자 크기(제2도 참조)를 지니는 고밀도화된 티타늄 2붕화물 베이스 세라믹 조성물이 제공된다. 그 조성물은 고속에서(제4도 및 제5도 참조) 티타늄 베이스 합금들의 기계가공을 위한 절삭공구(제1도 참조)로서 특히 유용하다. 그 공구 인서트는 레이트 면(30) 및 플랭크(50)면들에 의해 플랭크된 절삭에지(70)를 지닌다.

Description

[발명의 명칭]
IVB족 붕화물 베이스 절삭공구
[발명의 상세한 설명]
[발명의 배경]
본 발명은 IVB족 (티타늄, 하프늄, 지르코늄) 붕화물(boride) 베이스 물품, 절삭공구 및 그것들의 고밀도화 기술에 관한 것이다. 본 발명은 특히 티타늄 2 붕화물(titanium diboride) 베이스 절삭공구 및 특히 티타늄 및 그 합금과 같은 IVB족 금속 및 합금을 기계가공하기 위한 상피 절삭공구의 사용에 관한 것이다.
"비록 티타늄 및 그 합금을 칩들로 변환시키기 위한 기술이 사용된다 하더라도 티타늄 및 합금의 기계가공은 항상 문제점이 있다"는 사실이 (Siekmann H.J.의 1955년 1월 간행된 Tool Engng 제34권 78-82 페이지에서) 1955년에 이미 인정되었다.
과거 40여년동안, 대부분의 소재 재료들에 대한 대량생산 기계가공 기술은 현저히 진보되었다. 세라믹, 서어멧 및 세라믹 코팅된 절삭공구들은 개선되고 상품화되어, 강철, 주철 및 초합금의 기계가공에 있어서 현저히 개선된 생산성을 지닌다. 그러나, 동일한 기간동안, 티타늄 합금들의 기계가공 분야에 있어서의 발달은 미소했다. 대부분의 티타늄 기계가공 용도로 선택되는 상업적 절삭공구는 고속 공구강 및 케나마탈 K313 시멘티드 그레이드와 같은 코팅되지 않은 약 6중량 퍼센트 코발트 시멘티드 텅스텐 카바이드이다. 코팅된 시멘티드 카바이드 공구(예컨대, 케나메탈, KC720 및 KC730 그레이드)들이 티타늄 합금 기계 가공에 사용될 경우, 그것들은 단지 제한된 성공을 얻는다.
티타늄 합금을 기계가공할때, 대부분의 경우, 코팅되지 않은 카바이드를 사용하면 250표면 피트/분 이하의 속도로 제한되기 때문에, 티타늄 베이스 금속 재료의 기계가공을 위한 코팅되지 않은 시멘티드 카바이드의 사용은 상기 재료의 기계가공에 있어서 생산성 향상을 대단히 제한하였다. (Dearnley등의, 재료과학 및 기술, 1986년 1월판, 제2권 페이지 47 - 58의 "티타늄 합금 IMI318의 기계가공을 위해 사용된 시멘티드 카바이드 및 세라믹들의 주요 마모메카니즘의 평가"; Dearnley 등의, P. Vincenzini, Elsevier Sci. Publ.에 의해 출판된 1987년 High Tech Ceramics, 페이지 2699-2712의 "티타늄의 기계가공을 위해 사용된 시멘티드 카바이드 및 세라믹의 마모 메카니즘" ; 1989년, Metals Hand book, 제9판, 제16권의 페이지 844-857의 "기계가공" ; Marchado등의, 1990년 Proc, Instn, Mech, Engrs 제204권 페이지 53-60의 "티타늄 및 그 합금의 기계가공 - 리뷰 ; 및 1991년 카다로그 제 A9O - 41 (150) El, 페이지 274의 세계 금속가공 산업에 대한 케나메탈 공구, 공구 시스템 및 서비스"를 참조)
케나메탈 KC, K313 KC720 및 KC730은 절삭공구 그레이드들에 대한, 펜실베니아, 라트로베에 소재하는 케나메탈 아이엔씨.의 상표들이다.
코팅되지 않은 시멘티드 카바이드 공구들로 티타늄 합금들을 기계가공할 때 사용된 기계가공 속도는 (예컨데, 미합중국 특허 제4,621,547호의) 고압 냉각제 기계 가공 시스템의 사용으로 500 내지 1000 표면 피트/분까지 증가될 수 있다. 상기 시스템들은 비용이 많이들며, 현존 기계 공구들로 통합되기 어려우며, 상당한 양의 정비를 필요로 한다. 따라서, 티타늄 합금 기계가공에 그들의 사용은 제한되어 왔다.
따라서, 티타늄 베이스(base) 금속재료의 기계가공을 위한 개선들 절삭공구재료 및 개선된 방법의 절실한 필요성을 오래동안 느껴왔다.
[발명의 개요]
본 발명자들은 티타늄 기계가공 생산성을 현저히 향상시키며, 상기 확인된 장기간의 절실한 필요를 충족시키는, 티타늄 베이스 금속재료들의 기계가공을 위한 신규한 절삭 공구재료를 발견했다. 출원인들은 곧 발명의 절삭 애지당 제거되는 금속의 동일한 양을 유지하지만, 후러드 냉각 (flood cooling)을 사용하는 코팅되지 않은 카바이드 절삭 공구들로 달성된 것보다 약 2 내지 3배의 금속 제거율로 티타늄 합금의 기계가공에 사용될 수 있다는 것을 발견했다. 이것은 기계의 성능을 현저히 증가시키며, 주어진 티타늄 합금 소재를 기계가공하는데 필요한 작업 시간을 현저히 감소시킨다. 이러한 결과는 표준 후러드 냉각기술을 사용하여 달성된다. 따라서, 본 발명은 고속기계가공을 달성하는데 고압 냉각제 시스템의 사용을 요하지 않는다는 부가의 장점을 지닌다.
본 발명의 일면에 따르면, 티타늄 합금의 (예컨데 터닝과 같은) 칩형성 기계가공 방법이 제공되어, 절삭 공구가 바람직하게는 적어도 3분의 절삭애지 수명을 지니면서 후러드 냉각을 사용하는동안 적어도 400의 더 바람직하게는 적어도 500 표면 피트/분의 속도로 절삭이 실행된다.
본 발명의 또 다른면에 따르면 기계가공중 그위에서 IVB 족 금속재료의 칩들이 유동하는 레이크면, 플랭크면 및(400 표면 피트/분의) 고속에서 상기 IVB 족 재료들을 절삭하기 위한 절삭에지를 지니는, IVB족(Ti, Hf, Zr) 금속 재료들의 칩형성 기계가공을 위한 금속 절삭공구가 제공된다. 이러한 금속절삭 공구는 IVB 족 붕화물 베이스 (즉, 최소한 60 w/o 제 IVB 족 붕화물)의 조성물 (바람직하게는 제 IVB족 붕화물 상(相)을 갖는 세라믹 조성물)을 가지며 바람직하게는 제2의 상을 갖는다. 제2의 상은, 소결보조제와 제IVB족 붕화물 상의 잔유물로 구성된다.
상기 세라믹은 하나 또는 그 이상의 NxnMyn 붕화물상들을 포함하는 것이 바람직한바, 여기서 XnYn 이고, Yn0 이며, n은 1 이상의 정수이며, N 은 티타늄, 하프늄 또는 지르코늄 단독으로 또는 상호간의 고체 용액으로 되며, M은 W. Co, Mo, Ta, Nb, Fe, Ni, Ai 및 /또는 Cr을 포함할 수 있지만 W 및/또는 Co로 되는 것이 바람직하다. Nx1My1붕화물상은 바람직하게는 2붕화물, 더 바람직하게는 Tix1My1B2상, 가장 바람작하게는 고밀도화된 세라믹의 X-선 회절에 의해 확인된 TiB2결정구조를 포함한다.
본 발명에 따른 적절한 실시예에 있어서 IVB족 붕화물 베이스의 고밀도화 된 조성물은 상기와 같은 Nx1My1붕화물 상을 포함하며, N 및 M을 포함하는 2차상(좀더 정확히 말하면 Nx2My2Z, 여기서 X는 붕소 또는 보로카바이드, 보로옥사이드, 보로니트라이드, 보로카보니트라이드, 옥시보로카보니트라이드 보록시카바이드 또는 보록시니트라이드 일 수 있다)을 지니는 미세조직을 지닌다. 또한 N 및 M을 포함하는 3차상(예컨대, Nx3My3Z)이 존재하는 것이 바람직하다. 2차상에서 y2/x2의 비는 3차상에서 y3/x3의 비보다 더 크게 되는 것이 바람직하며, 또한 1차상에서 y1/x1보다 더 크게 되는 것이 바람직하다. M은 1차 붕화물상에 관하여 상기 언급된 원소들중 어떤 것으로 될 수 있지만, 텅스텐 및/또는 코발트를 포함하는 것이 바람직하다. 2차 및 3차상들은 Nx1My1붕화물상이 매립된 매트릭스를 형성하는 것이 바람직하다. 여러 가지 경우에 있어서, 2차상은 2차상의 외측에 3차상을 지닌 Nx1My1붕화물상 둘레에 헤일로우(halo)로서 존재한다.
전술된 상들에 부가하여 본 발명의 미세조직에서 발견될 수 있는 미량의 상(minor Phase) 들은 CoW2B2, COWB5, WB, W2B, W3COB, TiB 및 Ti3B4를 포함한다.
상기의 상들은 또한 소결 촉진제, 강인화제, 입자 미세화제 및 불순물들로부터 나온 소량의 산소, 탄소, 질소 및 다른 원소들을 포함할 수 있다.
반응성 금속 (즉, Ti, Hf, Zr) 및 그 합금들의 고속기계가공에서 절삭공구로서의 사용에 부가하여, 상기 고밀도화된 세라믹은(예를 들면, 알루미늄 및 알루미늄합금, 및 경화강 및 경화주철과 같은) 다른 재료를 절삭하는데 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 또한 비-절삭용에도 사용될 수 있다. 상기 비-절삭용은 (예를 들면, 보트들, 도가니 및 용접봉들과 같은)알루미늄과 같은 액체금속들을 취급하기위한 또는 상기 액체 금속들과 접촉하는 물품들을 포함하며, 캔(CAN)과 같은 시트 메탈 물품을 생성하기 위한 플런저 및 다이들을 포함한다.
본 발명의 다른면에 따르면, 상기 티타늄 2붕화물 베이스 물품의 제조를 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 소결중 재료들(즉, 이론적 밀도의 최소한 97%)로 고밀도화시키기 위해 TiB2분말에 유효한 양의 Co 및 WC를 첨가하는 단계를 포함한다. Co 및 WC가 유효한 양으로 본 조성물에 첨가되면, 그것들은 조성물에 개선된 고밀도화와 이와 같이 고밀도화된 재료의 미세입자 크기를 제공한다. 재료가 일축 열압법(hot phase)에 의해 고밀도화될 경우, WC+Co의 합은 적어도 2.5w/o로 되는 것이 바람직하며, 적어도 3w/o로 되는 것이 더 바람직하다. 재료가 소결후에 냉압법에 의해 고밀도화될 경우 CO+WC의 합은 약 2200℃ 이하의 온도에서 적합한(이론적 밀도의 적어도 97%) 고밀도화가 발생하도록 적어도 3w/o로 되는 것이 바람직하며, 적어도 3.5w/o로 되는 것이 더 바람직하다. 본 발명의 WC+Co의 함량이 약 12w/o 이상으로 현저히 증가함에 따라, 티타늄 합금들을 기계가공할때 그 마모속도 또한 증가한다. 따라서, 과도한 마모속도를 회피하기위해 WC + Co함량이 최소화되는 것이 적합하다. WC + Co함랑은 약 12 w/o이하로 되는 것이 바람직하며, 10 w/o이하로 되는 것이 더 바람직하다.
본 발명의 실시예에 따라, 약 3.0 내지 10중량 피센트의 WC + Co가 TiB2분말 (또는 변형적으로 ZrB2, HfB2, 또는 그들 상호간 및/또는 TiB2와의 고용체) 에 첨가되며, 상호 혼합되어 혼합물을 형성한다. 0.25 내지 1 v/o의 BN을 첨가하여 입자 성장을 제어하는 것이 바람직하다. 그후 분말 혼합물은 바람직하게는 실온에서 가압되어 콤펙트(compact)를 형성한다. 그 후 콤펙트는 30,000psi이하의 압력에서 소결되어, 바람직하게는 8㎛ 이하, 더 바람직하게는 6㎛이하, 더 바람직하게는 4㎛이하의 평균 입자크기를 지니는, (적어도 97% 밀도의) 실질적으로 완전한 밀도의 물품을 발생시킨다.
본 발명의 여러가지 특성들이 후술되는 본 발명의 상세한 설명과 관련하여 아래에 간단히 설명된 도면들을 재고할 때 더 자명해질 것이다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 본 발명에 따른 절삭 공구의 실시예의 도면.
제2도는 후방산란 영상기술에 의해 주사형 전자 현미경으로 얻은 본 발명의 미세조직의 일예를 보이는 도면.
제3도는 제2도에 사용된 배율의 5배에서 본 발명의 미세조직의 실시예의 도면.
제4도는 Ti - 6Al - 4V합금의 터닝중 본 발명 및 선행기술 코팅되지 않은 시멘티드 카바이드 공구에 대한 절삭 시간대 노우즈(nose)마모의 그래프.
제5도는 본 발명 및 선행기술의 코팅되지 않은 시멘티드 카바이드에 대한 Ti-6Al-4V 합금의 터닝에 있어서 절삭시간에 따른 최대 플랭크 마모 그래프.
제6도는 152 및 213표면 미터/분(500 및 700 표면 피트/분)에서 본 발명 및 선행기술 코팅되지 않은 시멘티드 카바이드에 대한 Ti-6Al-4V 합금의 기계가공에 있어서 절삭시간에 따른 최대 플랭크 마모의 그래프.
[발명의 상세한 설명]
본 발명에 따른 물품의 실시예가 제1도에 도시되어 있다. 본 발명은 여러 가지로 응용될 수 있지만, 본 발명자들은 질삭공구로서 특히 유용하다는 것을 발견했다.
제1도는 본 발명자들에 의해 발견된 세라믹 재료로 구성된 인덱스 가능한 금속절삭 인서트(10)의 실시예를 제시한다. 본 발명은 IVB족 금속 재료(즉, 지르코늄 및 그 합금, 티타늄 및 그 합금, 및 하프늄 및 그 합금)의 고속(400표면 피트/분 이상)칩 형성 기계가공(예를 들면 터닝, 밀링, 드레딩, 드릴링, 보링, 소잉(sawing))에 사용되는 것이 바람직하다. 본 발명자들은 본 발명이 티타늄 합금들의 고속 기계가공에 특히 유용하다는 것을 발견했다. 상기 재료들의 기계 가공시 본 발명의 가장 유리한 사용을 달성하기 위해 기계가공 속도는 적어도 500sfm으로 되며, 바람직하게는 1000 sfm 이하로 된다. 티타늄 합금들을 기계가공하기 위한 적절한 이송 속도는 0.002 내지 0.015 인치/회전이며, 더 바람직하게는 0.002 내지 0.010인치/회전이다. 티타늄 합금들을 기계가공하는데 적절한 절삭깊이는 약 0.01 내지 0.2인치이며, 더 바람직하게는 약 0.01 내지 0.15인치이다.
절삭공구 (10) 는 IVB족 감속재료의 상기 고속 기계가공중 형성된 칩들이 그 위에서 유동하는 레이크면(30)을 지닌다. 적어도 하나의 플랭크 면(50)이 레이크면(30)에 접합된다. 레이크면(30) 및 플랭크면(50)들의 적어도 하나의 접합점에 IVB 족 금속재료를 절삭하기 위한 절삭에지(70)가 형성된다.
절삭에지 (70)는 예리하거나, 호운(hone)가공되거나, 챔퍼가공되거나, 또는 챔퍼 및 호운가공된 상태로 될 수 있지만 제1도에 도시된 실시예와 같이, 챔퍼가공된 상태로 되는 것이 적합하다.
티타늄 합금의 고속 기계가공(예를들면 터닝과 같은) 중 절삭인서트(10)는 최소한 3분의 절삭에지 수명을 지니는 것이 바람직하며, 적어도 5분의 절삭에지 수명을 지니는 것이 더 바람직하다. 더욱이 본 발명에 따른 공구는 후러드 냉각을 포함하는, 동일한 고속 절삭조건하에서 티타늄 합금을 기계가공할 때 코팅되지 않은 시멘티드 카바이드 공구의 플랭크 마모속도의 바람직하게는 1/2 이하, 더 바람직하게는 1/3 이하의 최대 플랭크 마모속도를 지닌다.
제1도에 제시된 절삭공구는 본 발명에 따른 TiB2베이스 세라믹 재료로 제조되는 것이 바람직하다.
제2도 및 제3도에 본 발명의 바람직한 실시예(실시예 1, 표 1 참조)의 전형적인 미세조직을 2가지 상이한 배율로 나타낸다. 제2도에서 입자 구조는 평균 입자 크기가 약 4 ㎛ 로 되는 실직적으로 미세하고 균일함을 알 수있다. 제3도에서는 입자 구조는 전형적으로 TiB2또는 Tix1My1B2(여기서 M은 W및/또는 Co를 포함할 수 있으며 y≥0로 되는 것이 바람직하다)로 되는 것이 바람직한 흑색 중심상 또는 중심부를 특징으로 하는 것이 명백하다. 이러한 제1의 상은 제2의 및 아마도 제3의 상으로 구성되는 매트릭스에 매립되는 것으로 보인다. 여러 가지 경우에 있어서, Tix2My2Z상으로 구성되는 것으로 믿어지는 밝은 회색 제3의 상이 중심 입자에 인접하고 실질적으로 중심입자를 둘러싸는바, 여기서 x2>y2그리고 y2>0, y2/x2>y1/x1이며, M은 W 및/또는 Co를 포함하는 것이 바람직하다. 이러한 여러 가지 상들 주변에는 상기 중심부 및 제2의 상의 중간의 회색이 색조로 되는 제3의 상이 존재한다. 이러한 제3의 상은 Tix3My3z상으로 이루어지는 것으로 알려진 바, 여기서 My3는 W 및/또는 Co로 되는 것이 바람직하며 x3>y3>0 이며, y2/x2>y3/x3>y1/x1으로 된다(예컨대, 제2의 상은 제3의 상의 매트릭스보다 더 큰 텅스텐 농도를 지닌다).
그러나, 티타늄의 농도는 입자의 중심부에서 가장 크게 되는 것이 바람직하다. 또한 X - 선 회절 분석은 주요 상(들) 이 TiB2형 결정 조직임을 나타낸다. 그러나, 미량의 상들 및 고용체에 대하여는 X-선 회절의 감도 부족으로 X-선 회절만 가지고서는, 미량의 상들이나 고용체들이 존재하는지 분명하지 않다.
또한, X-선 회절분석 단독으로는 어떤 상들이 상기 제2 의 및 제3의 상들을 형성하는지도 불분명하다. 그리나, 광현미경 사진으로부터, 제2의 및 제3의 상들이 실질적인 양으로 존재하는 것으로 보이기 때문에, 실시된 X-선 회절 연구로부터 그들이 보이지는 않지만, 상기 상들이 또한 고용체(예를 들면 TiX2Wy2B2및 TiX3Wy3B2)에 소량의 W 및/또는 CO를 포함하는 TixnMynB2(즉 Z = B2)로 될 경우에는, 설명이 가능하게 될 것으로 믿어진다. 이러한 경우, X -선 회절 추적으로부터 그들이 보이지 않는 것은 그들이 TiB2와 거의 동일한 격자 상수에 의해 설명된다 (다시 말하면, TiB2피크들은 제2의 및 제3의 상들의 피크들과 실질적으로 동일하게되며, 따라서 보이지 않게된다.).
제1의 상(제3도 참조)들에 대하여 헤일로우 (halo)들을 형성하는 상들은 2붕화물인 것으로 생각되지만, 그것들은 또한 소량의 보론카바이드, 보로니트라이드, 보론옥사이드, 보로카보니트라이드, 보록시카바이드, 보록시니트라이드 또는 보록시카보니트라이드를 포함할수 있지만 ; 그러나 이러한 사실은 확인되지 않았다. 그러나, 내측 헤일로우 또는 제2의 상은 외측 헤일로우 또는 제3의 상보다 더 큰 텅스텐 농도를 지니며, 3가지 상들 모두는 주요금속 원소로서 티타늄을 포함한다는 것이 확실하다.
X -선 회절에 의해 관찰된 TiB2에 부가하여, X - 선 회절에 의해 때때로 소량으로 관찰되는 다른 상들은 COW2B2, CowB5, WB, W2B, W3CoB, TiB 및 Ti3B4를 포함한다. 제3도에서 볼 수 있는 백색상은 상기의 텅스텐 풍부 상들중 하나로 믿어진다. 제3도에 도시된 흑색점들은 기공으로 생각된다.
위와는 달리, 유사한 조성물들이 ZrB2또는 HfB2또는 그들의 혼합물 및 그들 상호간의 또는 TiB2의 고용체를 베이스로 하여 제조될 수 있다. 이러한 조성물들은 더 높은 비용 때문에 상술한 TiB2베이스 조성물보다 덜 적합하다. 따라서, 일반적으로 본 발명은, 티타늄, 하프늄 및 지르코늄 족중 또는 그들 상호간의 조합으로부터 선택된 제1의 금속 및 선택적으로 W 및/또는 Co의 조합을 지니는 제1의 금속 2붕화물상 및 바람직하게는 W 및/또는 Co를 포함하는 금속, Ti, Hf 및/또는 Zr 의 조합을 지니는 제2의 금속 2붕화물상을 포함하는 고밀도화된 조성물을 포함한다는 것이 언급될 수 있다. 재료에 있어서, 부분적으로 또는 전체적으로 W를 Mo, Nb, Ta 로 대체할 수 있으며, 재료에 있어서, 부분적으로 또는 전체적으로 CO를 철 및/또는 니켈로 대체할수 있다. 더우기, 재료에 있어서, 코발트를 W, Mo, Al 및/또는 Cr 로 부분적으로 대체할 수 있다.
적절한 분말들의 혼합물을 열압시킴으로써 또는 혼합된 분말들을 냉압시킴으로로써 본 발명의 고밀도화가 달성되어, 그 후에 소결되고 정압적으로 열압 가공되어 콤팩트를 형성한다.
이러한 공정들은 TiB2베이스 조성물에 대한 후술되는 논의에 의해 설명되지만, 개시된 기술은 또한 ZrB2및 HfB2베이스 조성물 및 그들의 혼합물 및 그들 상호간의 고용체 및/또는 본 발명에 따른 TiB2에 적용가능하다는 것이 이해되어야 한다.
본 발명에 따르면, 분말들의 혼합물은 최소한 60w/o; 바람직하게는, 최소한 75 w/o; 더 바람직하게는, 최소한 85 w/o , 가장 바람직하게는, 최소한 90 w/o 의 TiB2로 구성된다.
사용된 TiB2의 수준은, 티타늄 합금의 기계가공중 높은 내마모성을 달성하기 위해, 열압 또는 냉압-소결-정압 열압방법중 하나에 의해 고밀도화된 조성물의 성능과 가능하면 상응하게 되는 것이 바람직하다. 발명자들은 TiB2가 티타늄 합금 기계가공중 티타늄의 반응에 대하여 우수한 저항을 지니며, 다른 세라믹들과 비교하여 우수한 열 전도를 지니지만 ; 그러나, 미세입자 크기로 유지하면서 고밀도화하는 것은 매우 어렵다는 것을 발견했다.
발명자들은 WC 및 Co가 TiB2분말 혼합물에 첨가될 경우 TiB2베이스 세라믹들은 용이하게 고밀도화될 수 있다는 놀라운 사실을 발견했다. WC 및 Co는 (1) 단일 WC(또는 W 및 C) 및 Co분말로서 직접 또는 (2) TiB2분말의 밀링 가공중 시멘티드 Wc - Co 밀링 매개물의 마멸의 결과로서; (3) 시멘티드 WC- Co 분말로서; 또는 (4) (1), (2) 및/또는 (3)의 조합으로서 가해질 수 있다. 2000℃ 이하에서 열압법을 이용하여 고밀도화를 보장하기 위해서는 최소한 2.5w/o의 총 WC + CO를 TiB2분말에 가하여야 한다. 냉압-소결 및 등압 열압법에 의해 고밀도화를 달성하기 위해서는 최소한 3.0 w/o 의 총 Wc+Co를 가해야 한다.
가장 효과적이라고는 할 수 없지만, 본 발명자들은 중량 페센트에 기초한 W/Co의 비는 약 9:1 내지 악 20:1로 될 수 있다는 것을 발견했다. 지시된 최소량의 Co 및 WC를 사용함으로써 재료의 입자 크기에 악영향을 미치지 않고 고밀도화를 용이하게 달성할 수 있음을 발견하였다. 이러한 효과는 소결과정중 WC 및 Co에 의해 형성된 저 용융점 공정합금에 기인한다고 믿어진다. 따라서. 1:20과 같이 낮은 W/Co비가 유용할 수 있으며, 실질적 고밀도화를 달성하는데 필요한 소결 또는 열압법의 온도를 더 낮게할 수 있다. 증가하는 WC+Co 함량은 티타늄 합금의 고속 기계가공중 관찰된 마모속도를 증가시키기 때문에 총 WC+Co 의 첨가는 약 12 w/o이하로 되는 것이 바람직하며, 10w/o이하로 되는 것이 더 바람직하다.
본 발명자들은 또한 분말 혼합물에 유효한 양의 입자 성장 억제물을 첨가함으로써, 고밀도화된 물품의 입자 크기가 제어될 수 있다는 것도 알았다. 따라서, 본 발명자들은 분말 혼합물의 약 0.25 내지 1.0 v/o의 수준으로 혼합물에 BN 분말을 첨가하는 것이 바람직하다.
다른 원소들 및/또는 화합물의 (전체 약 35 v/o를 넘지 않는) 제한된 양을 분말 혼합물에 가하여, 특정한 목적에 맞도록 재료의 다양한 특성을 개선시킬 수 있다. 현재 예상되는 상기 첨가제는 (1) 내마모성을 개선시키기위한 Tic Zrc, B4C, TaC 및 Mo2C ; (2) 고밀도화를 돕기위한 TiN, TiC;를 포함할 수 있다. 또한 TiB2를 하프늄 2붕화물 및/또는 지르코늄 2붕화물로 대체하여 마모저항성을 개선시킬 수 있으며, 조성물의 HfB2및 ZrB2전체 함량은 또한 35 v/o이하로 유지되는 것이 바람직하다. Co첨가제의 일부분은 소량의 W, Fe, Mo, Ni, Al 및 Cr에 의해 부분적으로 대체되거나 또는 보충될 수 있으며, Fe 및/또는 Ni로 전체적으로 대체될 수 있다. 가늘고 긴 또는 위스커 형태를 지니는 초기 분말들의 사용을 통하여 파괴인성이 더 개선될수 있다. 예를들면 TiB2출발 분말의 일부는 TiB2위스커들로 대체될 수 있으며 또는 SiC, B4C, TiC, ZrC, TaC 또는 Mo2C 가 가늘고 긴 입자들 또는 위스커들로 첨가될 수 있다.
WC - Co 시멘티드 카바이드 밀링 매개물로부터 WC 및 Co를 취하기 위하여 적절한 시간동안 전술된 분말들이 혼합하는 것이 바람직하다. 적어도 약 2.5w/o의 WC + CO가 이러한 방식으로 혼합물에 첨가되는 것이 바람직하다.
혼합이 끝난 분말은 그후 고밀도화된다. 일축 열압법에 의해 고밀도화될 경우,사용된 열압법 온도 및 압력들은 약 1800 - 2000℃ 및 1 내지 5Ksi로 되는 것이 바람직하며, 1 내지 2Ksi로 되는 것이 더 바람직하다. 입자 성장을 최소화시키도록 열압법 온도가 최소화되는 것이 바람직하다. 열압 과정중 최대 고밀도화를 달성하기 위해, 온도 상승중 압력이 현저하게 낮게 유지되어, 가열중 발생된 가스들이 배출되는 것을 허여한다. 이리한 가스 배출후, 충분한 열압 압력이 가해질 수 있다.
위와는 달리, 분말 혼합물은 냉압에 의하여 그린 콤펙트(Green compact)로 만들고 이어서, 바람직하게는 1800 - 2200℃에서 소결하고, 바람직하게는 1700 - 2100℃와 30,000psi이하에서 질소가 아닌 아르곤 또는 헬륨 또는 다른 비활성 가스를 사용하는 등압 열압법에 의해 압축함에 의해 고밀도화 할 수 있다. 동등한 수준의 고밀도화 및 미세입자 크기가 주어진 조성물에 대하여 달성될 경우에는 상기 제조방법은 열압방법에 의하는 것보다 더 바람직하다. 왜냐하면 열압법에서 생산된 세라믹 빌렛((billet)은 이를 절단 및 연마해야되는고로 제조원가를 감소시킬 수 있기 때문이다.
본 발명자들은 고밀도화된 물품의 입자크기가 최상의 금속절삭 특성을 달성하는데 매우 중요하며, 따라서, 평균 입자크기는 바람직하게는 8㎛ 이하, 더 바람직하게는 6㎛ 이하, 가장 바람직하게는 4㎛이하로 되는 것이 더 유리하다고 생각한다. 본 발명자들은 TiB2가 큰, TiB2입자들을 포함하는 세라믹의 열충격 저항력을 감소시키는 경항이 있는 매우 높은 탄성율(E), 및 이방성 열팽창 계수(α)를 지니기 때문에 미세입자 크기가 중요하다고 생각한다. 그러나, 본 발명자들은 전술된 바와같이, 실질적으로 무작위로 배향될것으로 믿어지는, 입자들의 미세도를 유지함으로써 상기 특성들의 악영항을 최소화시켰다고 생각한다.
본 발명에 따라 제조된 물품들은 바람직하게는 약 94.3 - 96.5의, 더 바람직하게는 약 94.7 - 96.0의, 가장 바람직하게는 95.0 - 96.0의 로크웰 A 실온 경도를 지닌다. 그들의 밀도는 이론적으로 계산된 밀도의 최소한 97%로 되는 것이 바람직하며, 최소한 98%로 되는 것이 더 바람직하다. 상기 물품들의 KIC(Evans & Charles)파괴인성은 측정하기가 어렵지만, (300 내지 500gm의 부하를 사용하여)파괴인성 측정의 팜크비스트 압흔법 (Palmqvist indentation method) 에 의해 약 3.5 내지 4.5 MP am1/2로 되는 것으로 측정된다. 이러한 낮은 기계적 파괴인성에도 불구하고, 본 발명에 따른 물품들은 후술되는 실시예에서 개시되는 바와같이 티타늄 합급의 터닝가공중 우수한 인성을 지니는 것으로 알려졌다. 티타늄 합금의 고속 기계가공에 있어서 본 발명에 의해 제공된 현저한 이익을 설명하기위해 상기 실시예들이 제공된다.
본 발명에 따르면, 물품들은 표 1에 제시된 조성물들로 제조되었다.
[표 1]
사용된 티타늄 2 붕화물 출발분말은 독일연방공화국, 데-7887 라우펜부르그/바덴, 페. 오. 베 1229에 소재하는 Hermann C. Starck Berlin GmbH & Co. KG로부터 얻어진 그레이드 F였다. 이러한 분말은 육각형 결정구조를 지니는 분쇄되고 밀링된 불규칙 형태의 입자들로 구성된다. 이러한 그레이드의 TiB2에 대한 명세 및 실제의 특성의 예가 표 2에 표시되어 있다.
[표 2]
질화붕소 출발 분말은 그레이드 HCP로서 Union Carbide사로부터 얻었다.
WC 분말은 아래의 특성을 지닌다:
코말은 분말은 초정제 그레이드 코발트였다.
상기 분말들은 표 1에 제시된 비율로 함께 밀링되어 100gm 의 몫을 형성한다. 표 1에 제시된 시간동안 약 3900gm의 WC-Co 시멘티드 카바이드 사이클로이드와 이소프로판올 폴리우레탄 라인된 불 밑에서 습윤 밀링이 실행되었다, 상기 시멘티드 카바이드 사이클로이드는 약 5.7w/o의 Co, 1.9w/o의 Ta를 포함하는 공칭 조성물 및 각각 약 92.7 및 약 92퍼센트의 공칭 로크웰 A 경도 및 공칭 자기 포화값을 지닌다.
전술된 조건하에서 상기 분말들의 밀링에 있어서의 우리의 경험으로부터, 밀링중 WC-Co 시멘티드 카바이드 사이클로이드의 마멸로 인하여, 혼합물에 약 45-50분의 밀링 시간동안 약 2.4 -약 2.7 w/o의 WC+Co 및 약 120분의 밀링 시간동안 약 4.1 - 약 5.8 w/o의 WC + Co 가 첨가된다.
밀링가공후, 분말 혼합물은 건조되고, 스크린된후, 아르곤 기류에서 표 1에 제시된 조건에 따라 일축 열 압축된다. 가열중, 압력은 가해지지 않는다. 압축압력은 우선 열압축 온도에서 가해져, 전형적으로 1시간동안 유지된다. 생산된 물품은 충분한 밀도를 가지며, 표 1에 제시된 밀도, 경도, 및 입자크기를 지닌다. 실시예 1에 따라 제조된 빌릿들은 절삭 및 연삭되어, SNGN-453T(0.002-0.004인치×20°챔버) 스타일의 인덱스가능한 금속절삭 인서트(제1도 참조)들을 생산한다.
상기 인서트와 종래기술 샤프에지 가공된 K313 그레이드 시멘티드 카바이드 SNGN-433 스타일 절삭 인서트들은 아래의 표 3과 금속절삭 시험을 행하였다. 상기 시험들은 표 3에 개시된 바와 같이 600, 800 및 1,000의 표면 피트/분, 0.005 ipr 및 0.050 인치의 절삭깊이로 후러드 냉각제하에서 행해졌다. 본 발명에 따른 재료로 이루어진 절삭공구들은 종래 기술 시멘티드 카바이드 공구들보다 2배 이상의 수명을 지닌다. 티타늄 합금 가공물과 본 발명에 따른 절삭공구 사이의 화학적 반응은 레이크 및 플랭크 면들상의 현저한 마모 메카니즘으로 관찰되었다. 그러나 표 3에 제시된 600sfm 시험의 결과에 기초하여 각각 제4도 및 제5도에 제시된 노우즈(nose)마모 및 최대 플랭크 마모의 그래프에 의해 설명되는 바와 같이, 본 발명의 절삭공구는 선행기술 공구보다 현저히 더 낮은 마모율을 지닌다.
여기에 사용될 수 있는 수용성 냉각제는 Cimtech 500 이다. Cimtech 500은 철금속(ferrous metal)을 기계가공 및 스탬핑하기 위한 합성 유체 농축물이다. 그것은 오하이오주, 신신나티 소재의 Cincinnati Milicron Marketing Co.에 의해 공급된다. 그것은 기계가공을 위해 전형적으로 30:1 내지 20:1의 물대 냉각제 비율로 물에 희석된다.
[표 3]
본 발명의 전술된 낮은 파괴인성은, 놀랍게도 상기 티타늄 합금을 터닝하기 위한 재료의 능력에 악영향을 주지 않는다는 것이 추가적으로 발견되었다. 후러드 냉각제의 사용은 과도한 열충격으로부터 본 발명을 파괴시키지 않는다는 것이 부가적으로 발견되었다. 이러한 결과는 본 발명이 코팅되지 않은 카바이드에 대한 추천된 값(즉시 다시말하면, <250sfm) 훨씬 높은 기계가공 속도에서 종래기술 시멘티드 카바이드 공구의 최소한 2배의 절삭에지 수명을 지닌다는 것을 의미한다.
코팅되지 않은 시멘티드 카바이드는 더 낮은 속도(<250sfm)에서 본 발명에 대한 수명과 비슷한 수명을 달성할 수 있지만,이러한 낮은 속도는 기계가공비율 및 기계 이용도를 결정하는데 있어 중요한 금속 제거율을 크게 감소시킨다.
또 다른 실시예에 있어서, 실시예 1에 사용된 조성물이 실시예 1에 따라 혼합되었다. 밀링가공후, 분말들은 건조되고(예를들면, 로진/폴리에틸렌 글리콜과 같은) 윤활제/퓨지티브(fugitive)바인더로 조립(組立)되며, 그 후 단축 냉압가공되어, 그린 절삭 인서트를 형성한다. 그 그린 인서트들은 약 460℃이상의 진공에서 가열되고 윤활제 및 퓨지티브 바인더를 휘발시킨다. 그 후 약 2000℃의 소결온도까지 1기압의 아르곤에서 가열이 계속되어, 60분간 유지되며, 그 후 실온에서 냉각된다. 소결된 인서트들은 그 후 15 Ksi 아르곤하에서 60분간 1850℃로 등압 열압축된다. 보론 니트라이드 세팅 분말의 베드상에 인서트들을 배치시킴으로써 소결 및 등압일 압축이 실행된다. 그 인서트들은 그후 최종 크기로 연마된다. 이러한 방식으로 RNGN-45T(0.002-0.004인치 ×20°챔퍼) 스타일절삭 인서트들이 제조된다. 이러한 절삭 인서트들이 Ti - 6Al - 4V 티타늄 합금의 터닝에서 예리한 절삭 에지로 RNGN - 45스타일의 종래 기술 K313 그레이드 시멘티드 카바이드 절삭 인서트들에 대하여 시험되었다. 그 시험 조건뿐만 아니라 시험의 결과들이 표 4와 제6도에 제시되어 있으며 아래와 같이 요약된다.
종래기술 K313 그레이드의 시멘티드 카바이드와 필 압축된-결-힙트 인서트 (Pill pressed -sinter- Hipped insert) 들을 비교하는 단일 시험 시도가 152m/minute(500 sfm)에서 행해졌다. 제6도는 최대 플랭크 마모의 도면이다. 중요한 결과는 본 발명에 대한 마모율이 (0.040인치 최대 플랭크 마모에 기초한) 10분에서, 수명기간내내 비교적 균일하게 된다는 것이다. 종래기술에 의한 물품을 152m/min로 절삭하면 3분 이내에 0.040인치를 초과하는 플랭크 마모가 생기므로 종래기술에 대하여는 너무 절삭속도가 빠르다 할 것이다.
[표 4a]
[표 4b]
2가지 시험 시도들이 213 m/minute (700sfm) (표 4 및 제6도 참조)에서 실행되었다. 필 압축된-소결 및 힙트 인서트(△)들은 상기 조건하에서 열압축된 인서트(□)들에 비하여 동일한 또는 더 나은 마모율을 지니는 것으로 알려졌다(열 압축된 인서트(RNGN-43T)는 이러한 작용을 위해 너무 얇기 때문에 균열에 의해 조기에 실패한다). 700sfm에서 본 발명은 종래기술 절삭공구에서 발생하는 것보다 현저히 우수한 균일한 마모율을 유지한다. 종래기술 절삭공구는 700 sfm 절삭 속도에서 또한 2분 이하의 수명을 가짐으로, 유용하지 못함을 알 수 있다.
본 발명에 대한 절삭 속도의 상한을 결정하기 위해서 1000sfm (표 4 참조)에서 시험을 행하였다. 본 발명은 파손으로 인하여 2분에서 실패했다. 선행기술 시멘티드 카바이드 공구는 극도의 국한된 마모를 일으키며 1분내에 레이크 및 플랭크면에 치핑을 일으켰다.
상술한 실시예들에 기초하면, 본 발명에 따라 필 압축되고 소결된 후, 힙트된 절삭공구들은 본 발명에 따른 열압축된 절삭공구들과 동일한 티타늄 베이스 재료들을 기계가공하기 위한 능력을 가짐이 분명하다. 본 발명은 코팅되지 않은 시멘티드 카바이드의 유용한 작동 범위를 현저히 넘는 절삭속도를 견딜 수 있다. 본 발명은 시멘티드 카바이드 절삭공구들의 전형적인 마모율의 가속을 경험하지 않고 더 큰 마모 흠(wear scar)들을 견딜 수 있다는 것을 알 수 있다.
또한, 본 발명의 금속절삭 성능은 레이크면, 플랭크면 및 접착에지에 내화코팅의 적용을 통하여 더 긴 절삭에지 수명 및/또는 더 빠른 기계가공속도 가능성을 허여하도록 더 개선될 수 있다. 그 코팅은 오늘날 절삭공구들을 코팅하기 위해 사용되는 공지된 PVD 또는 CVD 기술에 의해 가해질 수 있다. 하나 또는 그 이상의 층들을 지니는 내화 코팅은 알루미나, 및 지르코늄, 하프늄 및 티타늄의 붕화물, 카바이드, 니트라이드 및 카보니트라이드, 그들 상호간의 고용체 및 그들의 합금과 같은 한가지 또는 그 이상의 내화 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 그러한 내화 코팅의 사용은 더 높은 수준의 강인화제 또는 WC+Co 의 사용이 본 발명의 소결가능성을 더 개선시키지만, 티타늄 합금을 기계가공할 때 마모율에 대한 상기 증가의 악영향을 감소시키는 것으로 제안된다.
또한, 본 발명에 따른 절삭 인서트들은 연마된 또는 주조 성형된 칩 브레이커 구조중 하나로 제조하려하고 있다. 본원에 사용될 수 있는 칩 브레이커 구조들의 실시예는 미합중국 특허 제5,141,367호에 개시되어 있다. 티타늄 합금 칩들은 파쇄하기가 매우 어렵다. 이것은 티타늄 합금을 터닝하기 위해 피복되지 않은 시멘티드 카바이드가 이용될 때 사용된 저속에 부분적으로 기인할 수 있다. 칩 브레이커 구조와 조합으로, 본 발명에 따라 현재가능한 더 빠른 기계가공 속도는 티타늄 합금의 터닝중 개선된 칩 제어를 발생시키는 것으로 믿어진다.

Claims (23)

  1. IVB족 금속재료의 칩형성 기계가공을 위한 감속 절삭공구로서, 상기 금속 절삭공구는, 상기 IVB족 금속 재료와 상기 기계가공중 상기 칩들이 그위로 유동하는 레이크면(rake face) ; 플랭크면(flank face) ; 및 상기 레이크면과 상기 플랭크면의 접합점에 형성된, 400 내지 1000 표면 피트/분으로 상기 IVB족 금속 재료를 절삭하기 위한 절삭에지;를 포함하며, 상기 금속 절삭공구는 75w/o 내지 90w/o의 IVB족 붕화물 상(boride phase) 으로 이루어지는 세라믹 조성물을 지니는 금속 절삭공구.
  2. 제1항에 있이서, 상기 조성물은 8㎛-1nm의 평균 입자크기를 지니는 금속 절삭공구.
  3. 제1항에 있어서, 상기 IVB족 붕화물 상은 티타늄 2붕화물상(titanium diboride Phase)인 금속 절삭공구.
  4. 제2항에 있어서, 상기 IVB족 붕화물 상은 티타늄 2붕화물상인 금속 절삭공구.
  5. x1>y1, y1≥0이고 M은 텅스텐 및(또는)코발트인 제1의 Tix1My1의 붕화물 상; x2>y2, y2>0이고 M은 텅스텐 및(또는) 코발트인 제2의 Tix2My2Z 상으로 구성되며, y2/x2>y1/x1이고; 상기 상들은 상기 고밀도화된 세라믹 조성물 전체에 걸쳐 분포되며; 상기 고밀도화된 세라믹 조성물은 8 ㎛∼1 nm의 평균 입자크기를 지니는, 고밀도화된 세라믹 조성물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 평균 입자크기는 6㎛ 내지 1nm인 조성물.
  7. 제5항에 있어서, 상기 Tix1My1붕화물 상은 TiB2결정구조를 지니는 조성물.
  8. 75 내지 90w/o의 IVB 족 붕화물 베이스 조성물을 포함하는 절삭공구로 400 내지 1000 표면 피트/분의 속도에서 IVB 족 금속재료를 절삭하여, 상기 IVB족 금속재료로부터 칩을 형성하는 단계를 포함하는 IVB족 금속재료를 칩형성 가공하는 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 속도는 500 내지 1,000 표면 피트/분의 범위로 되는 방법.
  10. 제8항에 있어서, 상기 IVB 족 금속재료는 티타늄 합금이며, 상기 IVB 족 붕화물 베이스 조성물은 TiB2베이스 조성물인 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 IVB 족 금속재료는 티타늄 합금이며, 상기 IVB 족 붕화물 베이스 조성물은 TiB2베이스 조성물인 방법.
  12. 제8항에 있어서, 상기 IVB 족 금속재료는 붕화물 베이스 조성물은 티타늄 2 붕화물 베이스 조성물인 방법.
  13. 제8항에 있어서, 상기 세라믹 절삭 공구는 8㎛-1nm의 평균 입자 크기를 지니는 방법.
  14. 제8항에 있어서, 상기 IVB 족 금속재료는 티타늄 합금인 방법.
  15. TiB2분말에 3.0-12w/o의 WC + Co 및 입자 성장 억제제를 첨가하고 TiB2및 WC 및 Co를 함께 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계; 상기 혼합물을 압축하여 콤팩트를 형성하는 단계; 및 8 ㎛ - 1 nm의 평균입자 크기를 지니는 실질적으로 치밀한 제조 물품을 생산하기 위해 1,000 내지 30,000 psi의 압력에서 상기 콤팩트를 소결시키는 단계를 포함하는 티타늄 붕화물 베이스 물품의 제조방법.
  16. 티타늄, 하프늄, 지르코늄 단독 또는 그들 상호간의 조합으로부터 선택된 제1 의 금속을 지니는 제1 금속 2 붕화물상 및 Ti, Hf 및 Zr 단독 또는 그들 상호간의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제1의 금속 및 W, Mo, Ta, Nb, Fe, Ni, Co, Al, Cr 그들 단독 또는 그들 상호간의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제2의 금속을 지니는 제2의 2붕화물 베이스상을 포함하며, 6 ㎛ 내지 1nm의 평균입자 크기를 지니는 금속 붕화물 세라믹 조성물.
  17. 제16항에 있어서, 티타늄, 하프늄, 지르코늄 단독 또는 그들 상호간의 조합으로부터 이루어진 그룹으로부터 선택된 제1 의 금속, 및 W, Mo, Ta, Nb, Fe, Ni, Co, Al, Cr 단독 또는 그들 상호간의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 제2의 금속을 지니는 제3의 2붕화물 베이스상을 더 포함하며, 상기 제3의 2붕화물상내의 제2의 금속의 함량이 상기 2붕화물 내의 제2의 금속의 함량보다 적은 금속 붕화물 세라믹 조성물.
  18. 온도의 상승중 형성된 가스가 방출되는 것을 허여하도록 충분히 낮은 압력의 열압에 있어서 혼합물의 온도를 1700℃ 내지 2100℃로 상승시킴으로써, TiB2혼합물 및 유효한 양의 소결 촉진제를 고밀도화시키는 단계, 그후 이론적 밀도의 97 % 내지 99%의 밀도를 지니는 고밀도화된 TiB2베이스 세라믹을 생산하기 위해 1700℃ 내지 2100℃ 온도 범위에서 충분히 높은 압력을 가하는 단계, 및 상기 고밀도화된 TiB2베이스 세라믹으로 절삭 인서트를 형성하는 단계를 포함하는, TiB2베이스 세라믹 조성물을 지니는 절삭 인서트 제조방법.
  19. WC-Co 시멘티트 카바이드 밀링 매개물을 가지는 60 w/o 내지 90 w/o의 TiB2분말을 포함하는 분말을 밀링 가공하여, 상기 카바이드 밀링 매개물로부터 취득한 약 2.5 w/o 내지 12 w/o 의 WC + Co를 지니는 분말 혼합물을 생산하는 단계; 및 상기 분말 혼합물을 고밀도화시키는 단계를 포함하는 TiB2베이스 세라믹 제조방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 분말 혼합물의 WC+Co의 전체량은 4 내지 10w/o로 되는 방법.
  21. 본질적으로 TiB2결정구조로 이루어지는 상들로 구성된 미세조직; 이론적 밀도의 최소한 97%-99%의 밀도; 실온에서 94.3 내지 96.5 의 로크웰 A 경도를 가지며, 상기 상들은 상이한 농도 수준의 텅스텐을 포함하는 상들을 포함하며; 상기 미세조직은 8㎛ ∼ 1 nm의 평균 입자 크기를 지니는 고밀도화된 티타늄 2붕화물 베이스 세라믹 물품.
  22. 제21항에 있어서, 상기 평균입자 크기는 4㎛-1nm로 되는 물품.
  23. 레이크면; 플랭크면, 및 상기 레이크면과 상기 플랭크면의 접합점에 형성된 절삭에지를 포함하는 절삭공구에 있어서, 상기 절삭공구는, TiB2결정구조를 지니는 상들로 이루어진 미세조직; 이론적 밀도의 최소한 97%-99%의 밀도; 실온에서 94.3 내지 96.5의 로크웰 A 경도를 가지며, 상기 상들은 상이한 농도 수준의 텅스텐을 포함하는 상들을 포함하며, 상기 미세조직은 8㎛-1nm의 평균입자크기를 가지는 절삭공구.
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