KR100239276B1 - Coated hard alloy for a cutting tool or wear resistance tool and a manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

마모량의 검출이 용이하고 고온 경도 및 내마모성이 향상된 절삭공구/내마모성 공구용 표면 피복 경질합금이 개시되어 있다. 본 발명에 따른 피복 경질합금은, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 구성되는 경질 피복층을 포함한다. 이때, 알루미늄(Al)의 함유량은 약 5 내지 25원자%이고, 바나듐(V)의 함유량은 약 2 내지 10원자%이다. 바람직하게는, 상기 경질 피복층은 약 0.5 내지 10㎛의 두께를 가지며, 이온화 증대 여건이 마련된 물리적인 증기 증착법(PVD) 또는 중공 음극 방전법(Hollow Cathode Discharge)을 이용하여 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에 코팅된다. 상기 피복 경질 합금은, 모재의 표면과 상기 경질 피복층 사이에 제공되고 티타늄(Ti)의 탄화물, 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 구성되며 약 0.5 내지 5㎛의 두께를 갖는 중간층을 더 포함한다. 또한, 상기 피복 경질 합금은, 모재의 표면과 상기 경질 피복 층 사이, 또는 모재의 표면과 상기 중간 층 사이에 약 0.05 내지 1㎛의 두께로 제공되는 티타늄(Ti)의 부착 강화 층을 더 포함한다.A surface-coated hard alloy is disclosed for cutting tools / abrasion resistant tools that is easy to detect wear and improves high temperature hardness and wear resistance. The coated hard alloy according to the present invention includes a hard coating layer composed of at least one component selected from the group consisting of nitrides and carbonitrides of titanium (Ti), aluminum (Al) and vanadium (V). At this time, content of aluminum (Al) is about 5-25 atomic%, and content of vanadium (V) is about 2-10 atomic%. Preferably, the hard coating layer has a thickness of about 0.5 to 10㎛, the surface of the cutting tool or wear-resistant tool using physical vapor deposition (PVD) or Hollow Cathode Discharge method provided with an ionization enhancement condition Coated on. The coated hard alloy is an intermediate layer provided between the surface of the base material and the hard coated layer and composed of at least one component selected from the group consisting of carbides, nitrides and carbonitrides of titanium (Ti) and having a thickness of about 0.5 to 5 μm. It includes more. In addition, the coated hard alloy further includes an adhesion strengthening layer of titanium (Ti) provided in a thickness of about 0.05 to 1 μm between the surface of the base material and the hard coating layer, or between the surface of the base material and the intermediate layer. .

Description

[발명의 명칭][Name of invention]

절삭공구/내마모성 공구용 표면 피복 경질합금Surface-coated hard alloys for cutting tools and wear resistant tools

[발명의 상세한 설명]Detailed description of the invention

[발명의 목적][Purpose of invention]

[발명이 속하는 기술분야 및 그 분야의 종래기술][Technical field to which the invention belongs and the prior art in that field]

본 발명은 마모량의 검출이 용이하고 고온 경도 및 내마모성이 향상된 절삭공구/내마모성 공구용 표면 피복 경질합금에 관한 것이다.The present invention relates to a surface-coated hard alloy for cutting tools / abrasion resistant tools which is easy to detect the amount of wear and has improved high temperature hardness and wear resistance.

일반적으로, 자동차 공업등과 같은 기계 산업이 고도로 발달하고 그 결과로서 제조 공정이 자동화 및 고속화됨에 따라서, 기계 산업 분야에서 널리 사용되는 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 수명을 증진시키는 것이 필수적으로 요구되고 있다. 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 수명을 증진시키기 위해서는 절삭 공구 또는 내마모성 공구에 우수한 고온 경도 및 내산화성을 부여하여야 한다. 이를 위해서, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면에 피복 경질 합금이 적층된다.In general, as the mechanical industry, such as the automobile industry, etc. is highly developed, and as a result, the manufacturing process is automated and speeded up, it is essential to increase the life of cutting tools or wear resistant tools widely used in the mechanical industry. In order to increase the life of the cutting or wear resistant tool, the cutting tool or the wear resistant tool should be given excellent high temperature hardness and oxidation resistance. To this end, a coated hard alloy is laminated on the surface of the cutting tool or wear resistant tool.

통상적으로, 절삭 공구 또는 내마모성 공구들은, 탄화 텅스텐(WC)계열의 초경합금, 탄화티탄(TiC)계열의 각종 서멧(cermet) 합금, 세라믹 또는 고속도강 등의 강철과 같은 분말 원료를 소결하여 소결체를 형성하고 통상적인 초음파 세척 공정을 거친 후, 내마모성 및 내충격성을 부여하기 위해서 소결체 표면에 경질 피복층을 적층하는 것에 의해서 형성된다.Typically, cutting tools or wear resistant tools are formed by sintering powder raw materials such as tungsten carbide (WC) based cemented carbide, titanium carbide (TiC) based cermet alloys, ceramics or steel such as high speed steel to form a sintered body. After passing through a conventional ultrasonic cleaning process, it is formed by laminating a hard coat layer on the surface of the sintered body in order to impart wear resistance and impact resistance.

상기 경질 피복 층은 모재 상에 형성된다. 즉, 경질 피복 층은, IV-A족 금속인 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 탄산 화물 또는 알루미늄 산화물로 이루어지는 적어도 하나의 층을 공지의 코팅 방법인 물리적인 증기 증착(Physical Vapor Deposition; 이하, PVD라 칭함) 또는 화학적인 증기 증착(Chemical Vapor Deposition; 이하, CVD라 칭함)에 의해서 모재의 표면상에 형성시킨 것이다.The hard coat layer is formed on the substrate. That is, the hard coat layer is a known coating of at least one layer composed of carbide, nitride, carbonitride, carbonate or aluminum oxide of titanium (Ti), zirconium (Zr) or hafnium (Hf), which is a group IV-A metal. It is formed on the surface of the base material by physical vapor deposition (hereinafter referred to as PVD) or chemical vapor deposition (hereinafter referred to as CVD).

PVD는 스퍼터링(Sputtering) 또는 이온 도금법등을 이용하여 모재의 표면에 박막을 증착시키는 것으로, PVD에 의해서 형성되는 경질 피복 층은 모재의 강도를 저하시키지 않으면서 내마모성을 증진시킬 수 있기 때문에, 에를들어 드릴, 엔드밀(endmill), 밀링커터등과 같이 강도가 요구되는 절삭 용도에 적합하다. CVD는 외부와 차단된 반응 용기 내에 모재와 원료 가스를 투입하고 원료 가스의 유량, 원료가스를 구성하는 개별적인 가스의 유량비, 반응 압력등을 조절하여 모재의 표면 상에 원료 가스를 코팅시키는 것으로, 절삭 공구의 코팅에는 고온 CVD가 주로 이용된다. 일반적으로, PVD는 모재의 강도를 용이하게 유지시킬 수 있다는 점에서 볼때, CVD보다 유리하다.PVD is a thin film deposited on the surface of the base material by sputtering or ion plating, and the hard coating layer formed by the PVD can improve wear resistance without lowering the strength of the base material. It is suitable for cutting applications where strength is required, such as drills, endmills, milling cutters and the like. CVD is a coating of raw material gas on the surface of the base material by injecting the base material and source gas into the reaction vessel, which is blocked from the outside, and controlling the flow rate of the source gas, the flow rate ratio of the individual gases constituting the source gas, and the reaction pressure. High temperature CVD is mainly used for coating of tools. In general, PVD is advantageous over CVD in that the strength of the base material can be easily maintained.

이와 같은 공지의 PVD 또는 CVD를 이용하여 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 모재에 표면 경질 피복 층을 형성시키면, 모재의 인성과 경질 피복 층의 내마모성이 복합된다. 따라서, 경질 피복 층을 적층시킨 절삭 공구 또는 내마모성 공구는 경질 피복 층이 적층되지 않은 절삭 공구 또는 내마모성 공구 보다 그 수명이 연장되며, 우수한 성능을 발휘하고, 작업 능률이 향상된다.When the surface hard coating layer is formed on the base material of the cutting tool or the wear resistant tool using such known PVD or CVD, the toughness of the base material and the wear resistance of the hard coating layer are combined. Therefore, the cutting tool or the wear resistant tool in which the hard coating layer is laminated has a longer life than the cutting tool or the wear resistant tool in which the hard coating layer is not laminated, shows excellent performance, and improves work efficiency.

최근에는, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 성능을 보다 향상시키기 위하여, IV-A족 금속에 알루미늄(Al)을 첨가한 것의 탄화물, 질화물, 탄질화물을 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에 피복시키는 방법이 개발된 바 있다. 즉, IV-A족 금속과 알루미늄(Al)과의 탄화물, 질화물, 탄질화물을 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에 피복시키면, 알루미늄(Al)의 첨가 효과에 의해서 피복막의 고온 경도와 내산화성이 증가하기 때문에, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 수명이 연장되고 성능이 한층 개선된다. 그런데, IV-A족 금속과 알루미늄(Al)과의 탄화물, 질화물, 탄질화물을 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에 피복시키는 경우, 알루미늄(Al)의 함유량이 소정의 양 보다 적으면 알루미늄(Al)의 첨가 효과가 나타나지 않는다.Recently, in order to further improve the performance of cutting tools or wear resistant tools, a method of coating carbides, nitrides and carbonitrides of aluminum (Al) with IV-A metal on the surface of the cutting tool or wear resistant tool has been described. It was developed. That is, when carbides, nitrides, and carbonitrides of the Group IV-A metal and aluminum (Al) are coated on the surface of the cutting tool or the wear resistant tool, the high temperature hardness and the oxidation resistance of the coating film are affected by the addition of aluminum (Al). Because of the increase, the life of the cutting tool or the wear resistant tool is extended and the performance is further improved. However, in the case where the carbides, nitrides and carbonitrides of the Group IV-A metal and aluminum (Al) are coated on the surface of the cutting tool or the wear resistant tool, the aluminum (Al) content is less than a predetermined amount. ) Does not show the effect of addition.

IV-A족 금속의 탄화물, 질화물, 탄질화물 중의 대표적인 예로서는 질화티타늄(TiN)을 들 수 있으며, 이의 고온 경도와 내마모성을 증가시키기 위해서 알루미늄(Al)을 첨가한 TiAlN이 실용화되었다. 그런데, 알루미늄(Al) 첨가품의 화학식이 Ti1-XAlXN 일 때, x가 0.25 미만이면 알루미늄(Al)의 첨가 효과가 나타나지 않으며, x가 0.25 이상일 경우에만 비로서 피복막의 고온 경도와 내산화성이 증가하게 된다. 한편, x가 0.25 이상일 경우에는, 피복막의 색상이 보라색, 자주색 또는 검은색등의 어두운 색상을 나타내게 된다. 따라서, 경질 피복막이 도포된 절삭 공구 또는 내마모성 공구를 사용하는 경우에, 공구의 마모량이 외관상으로 제대로 표출되지 않기 때문에, 공구의 마모 정도를 정확하게 파악할 수 없으며 그에 따라 공구의 최적의 교체 시기를 놓치는 경우가 빈번하게 발생하였다.Representative examples of carbides, nitrides, and carbonitrides of Group IV-A metals include titanium nitride (TiN), and TiAlN with aluminum (Al) has been put to practical use to increase its high temperature hardness and wear resistance. By the way, when the chemical formula of the aluminum (Al) additive is Ti1-XAlXN, if x is less than 0.25, the addition effect of aluminum (Al) does not appear, and the high temperature hardness and the oxidation resistance of the coating film are increased only when x is 0.25 or more. do. On the other hand, when x is 0.25 or more, the coating film has a dark color such as purple, purple, or black. Therefore, in the case of using a cutting tool or a wear resistant tool coated with a hard coating film, since the amount of wear of the tool is not displayed properly, the degree of wear of the tool cannot be accurately determined, and thus, the optimum replacement time of the tool is missed. Occurred frequently.

이와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 방안이 참조 문헌 “표면 피복 기술(Surface and Coating Technology, 33(1987, 117-132)"에 개시된 바 있다. 상기 참조 문헌에 따르면, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 고온 경도와 내산화성을 증대시킬 수 있는 알루미늄(Al)을 첨가함에 있어서 그 첨가량을 적게 하여 피복막의 색상이 노란색으로 나타나도록 하고, 이와 동시에 소량의 바나듐(V)을 첨가함으로써 알루미늄(Al) 첨가량이 적어서 내마모성 향상 효과가 미미해지는 것을 보완하려 하였다. 이를 위해서, 고속도강(High Speed Steel)을 모재로 하고 이온도금법을 이용하여 TiAlVN을 형성하였다.Conventional solutions for solving this problem have been disclosed in the reference document “Surface and Coating Technology, 33 (1987, 117-132).” According to the reference, the high temperature of a cutting tool or a wear resistant tool When adding aluminum (Al) which can increase hardness and oxidation resistance, the amount of addition is reduced so that the color of the coating film becomes yellow. At the same time, the amount of aluminum (Al) added is small by adding a small amount of vanadium (V). To minimize the wear resistance improvement effect, TiAlVN was formed by using high speed steel as the base material and by ion plating.

그런데, 상기 참조 문헌에 개시된 방법에 따라 제조한 TiAlVN에서는, 근본적으로 티타늄(Ti)의 이온화율과 알루미늄(Al), 바나듐(V)의 이온화율이 서로 다르고, 소량 첨가물의 이온화율이 티타늄(Ti)에 비하여 낮아서 소량 첨가물의 효과가 잘 드러나지 않기 때문에, 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 첨가 효과가 나타나지 않고 TiN과 비슷한 성능만을 보이는 문제점이 있었다.However, in TiAlVN prepared according to the method disclosed in the above reference, the ionization rate of titanium (Ti) and the ionization rate of aluminum (Al) and vanadium (V) are fundamentally different from each other, and the ionization rate of a small amount of additive is titanium (Ti). Since the effect of the small amount of additives is not well seen compared to), there is a problem in that the addition effect of aluminum (Al) and vanadium (V) does not appear and only shows performance similar to that of TiN.

스미토모 일렉트릭 인더스트리즈, 리미티드(Sumitomo Electric Industries, Limited)에 의해서 1990년 9월 28일자로 국제 출원되어 1991년 4월 18일 자로 공개된 국제 공개 공보 제 WO 91/05075 호에는, 고온 절삭시에도 오랜 기간동안 우수한 절삭성능을 유지할 수 있는 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 경질 부재가 개시된 바 있다. 상기 표면 경질 부재는, IV-A족 금속인 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr) 또는 하프늄(Hf)과, 알루미늄(Al)과의 탄화물, 질화물 및 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 이루어지는 경질 피복층을 갖는다. 그런데, 상기 경질 피복층에는, 알루미늄(Al)의 함유량이 50원자% 이하이기 때문에, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면상에 코팅된 피복막의 색상이 어두워지는 상기와 같은 문제점을 나타내었다.International Publication No. WO 91/05075, filed internationally on September 28, 1990 by Sumitomo Electric Industries, Limited and published on April 18, 1991, has a long history of high temperature cutting. Surface hard members for cutting tools or wear resistant tools have been disclosed that can maintain good cutting performance over a period of time. The surface hard member is formed of at least one component selected from the group consisting of carbides, nitrides and carbonitrides of titanium (Ti), zirconium (Zr) or hafnium (Hf), which are Group IV-A metals, and aluminum (Al). It has a hard coating layer formed. However, in the hard coating layer, since the content of aluminum (Al) is 50 atomic% or less, the above-mentioned problem is caused that the color of the coating film coated on the surface of the cutting tool or the wear resistant tool becomes dark.

[발명이 이루고자 하는 기술적 과제][Technical problem to be achieved]

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 마모량의 검출이 용이하고 고온 경도 및 내마모성이 향상된 절삭공구/내마모성 공구용 표면 피복 경질합금을 제공하는데 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and an object of the present invention is to provide a surface coating hard alloy for cutting tools / wear resistant tools that can easily detect the amount of wear and improved high temperature hardness and wear resistance.

[발명의 구성 및 작용][Configuration and Function of Invention]

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에 도포되고 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 구성되는 적어도 하나의 경질 피복층을 포함하며, 상기 알루미늄(Al)의 함유량이 5 내지 25원자%이고, 상기 바나듐(V)의 함유량이 2 내지 10원자%인 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질 합금을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, at least one selected from the group consisting of nitrides and carbonitrides of titanium (Ti) and aluminum (Al) and vanadium (V) is applied on the surface of the cutting tool or wear-resistant tool Surface for a cutting tool or abrasion resistant tool, comprising at least one hard coating layer composed of a component, wherein the content of the aluminum (Al) is 5 to 25 atomic% and the content of the vanadium (V) is 2 to 10 atomic%. It provides a coated hard alloy.

바람직하게는, 상기 경질 피복층은 약 0.5 내지 10㎛의 두께를 갖는다.Preferably, the hard coat layer has a thickness of about 0.5 to 10 μm.

상기 피복 경질 합금은, 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 경질 피복층 사이에 제공되고 티타늄(Ti)의 탄화물, 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 구성되는 중간층을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 중간층은 약 0.5 내지 5㎛의 두께를 갖는다.The coated hard alloy further includes an intermediate layer provided between the surface of the cutting tool or the wear resistant tool and the hard coating layer and composed of at least one component selected from the group consisting of carbides, nitrides, and carbonitrides of titanium (Ti). . Preferably, the intermediate layer has a thickness of about 0.5-5 μm.

또한, 상기 피복 경질 합금은, 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 경질 피복 층, 또는 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 중간층의 결합도를 향상시키기 위하여, 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 경질 피복 층 사이, 또는 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 중간 층 사이에 제공되는 부착 강화 층을 더 포함한다. 바람직하게는, 상기 부착 강화 층은 티타늄(Ti) 층으로 이루어지고, 약 0.05 내지 1㎛의 두께를 갖는다.In addition, the coated hard alloy may further include a surface of the cutting tool or wear resistant tool in order to improve the degree of engagement between the surface of the cutting tool or wear resistant tool and the hard coating layer or the surface of the cutting tool or wear resistant tool and the intermediate layer. And an adhesion reinforcing layer provided between the hard coating layer or between the surface of the cutting or wear resistant tool and the intermediate layer. Preferably, the adhesion enhancement layer is made of a titanium (Ti) layer and has a thickness of about 0.05 to 1 μm.

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 구성되는 적어도 하나의 경질 피복층을 도포하며, 이와 동시에 상기 알루미늄(Al)의 함유량을 5 내지 25원자%로 한정하고, 상기 바나듐(V)의 함유량을 2 내지 10원자%로 한정한다. 그 결과, 육안으로 마모량을 용이하게 검출할 수 있고 고온 경도 및 내마모성이 향상된 절삭공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금이 얻어진다.As described above, according to the present invention, at least one component selected from the group consisting of nitrides and carbonitrides of titanium (Ti), aluminum (Al) and vanadium (V) on the surface of the cutting tool or the wear resistant tool At least one hard coating layer constituted is applied, and at the same time, the content of aluminum (Al) is limited to 5 to 25 atomic%, and the content of vanadium (V) is limited to 2 to 10 atomic%. As a result, a surface-coated hard alloy for cutting tools or wear-resistant tools with which the amount of wear can be easily detected with the naked eye and improved in high temperature hardness and wear resistance is obtained.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail.

본 발명은 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 고온 경도와 내산화성을 향상시키기 위하여, 탄화 텅스텐(WC)계열의 초경합금, 탄화티탄(TiC)계열의 각종 서멧(cermet) 합금, 세라믹 또는 고속도강 등의 강철과 같은 모재의 표면에, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 이루어지는 적어도 하나의 경질 피복층을 제공한다. 바람직하게는, 상기 경질 피복층은 약 0.5 내지 10㎛의 두께로 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 모재 표면에 코팅된다.In order to improve the high temperature hardness and oxidation resistance of a cutting tool or abrasion resistant tool, the present invention is made of tungsten carbide (WC) based cemented carbide, titanium carbide (TiC) based cermet alloy, ceramic or high speed steel, such as steel. On the surface of the base material, at least one hard coating layer made of at least one component selected from the group consisting of nitrides and carbonitrides of titanium (Ti), aluminum (Al) and vanadium (V) is provided. Preferably, the hard coat layer is coated on the substrate surface of the cutting tool or wear resistant tool to a thickness of about 0.5 to 10 μm.

이때, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 마모량을 용이하게 검출할 수 있도록 하기 위해서, 알루미늄(Al)의 함유량을 적게하여 피복막의 색상이 노란색으로 나타나게 한다. 바람직하게는, 상기 알루미늄(Al)의 함유량은 약 5 내지 25원자% 범위로 유지시킨다. 이러한 범위로 알루미늄(Al)의 함유량을 제한하는 이유는, 알루미늄(Al)의 함유량이 약 5원자% 미만일 경우 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 내마모성 향상 효과가 나타나지 않고, 25원자%를 초과하는 경우 상기 내마모성 향상 효과는 뚜렷하지만 피복막의 색상이 검은색 계통의 어두운 색상을 나타내어 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 마모량 검출이 어려워지기 때문이다.At this time, in order to easily detect the wear amount of the cutting tool or the wear resistant tool, the content of aluminum (Al) is reduced so that the color of the coating film is yellow. Preferably, the content of aluminum (Al) is maintained in the range of about 5 to 25 atomic percent. The reason for limiting the content of aluminum (Al) in this range is that when the content of aluminum (Al) is less than about 5 atomic%, the wear resistance improvement effect of the cutting tool or the wear resistant tool does not appear, and when it exceeds 25 atomic%, the wear resistance This is because the improvement is obvious, but the color of the coating shows a dark color of black color, making it difficult to detect the amount of wear of the cutting tool or the wear resistant tool.

또한, 알루미늄(Al)의 함유량이 25원자%를 초과하면, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 경사면이 마모량이 커지기 때문이다. 왜냐하면, 고온에서 높은 경도를 나타내며 공구면 보호 기능을 갖는 Al2O3가 지나치게 많아지게 됨으로써, 피삭재와 빈번하게 접촉하여 피삭재를 절삭하는 공구의 경사면의 산화도가 증가하고 그에 따라서 경사면의 마모량이 커진다.When the content of aluminum (Al) exceeds 25 atomic%, the inclined surface of the cutting tool or the wear resistant tool increases the amount of wear. Because, too high Al2O3 exhibits a high hardness at a high temperature and has a tool surface protection function, the degree of oxidation of the inclined surface of the tool cutting the workpiece in frequent contact with the workpiece increases the wear amount of the inclined surface.

한편, 알루미늄(Al)의 함유량을 감소시킴에 따른 내마모성 향상 효과가 저하되는 것을 보완하기 위하여, 소량의 바나듐(V)을 첨가한다. 이때, 바나듐(V)의 함유량은 약 2 내지 10원자% 범위로 유지시킨다. 이러한 범위로 바나듐(V)의 함유량을 제한하는 이유는, 바나듐(V)의 함유량이 약 2원자% 미만일 경우 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 내마모성 향상 효과가 나타나지 않고, 10원자%를 초과하는 경우에는 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 여유면 마모량이 열세해지기 때문이다.On the other hand, a small amount of vanadium (V) is added to compensate for the decrease in the wear resistance improving effect of reducing the content of aluminum (Al). At this time, the content of vanadium (V) is maintained in the range of about 2 to 10 atomic%. The reason for limiting the content of vanadium (V) in this range is that when the content of vanadium (V) is less than about 2 atomic%, the effect of improving the wear resistance of the cutting tool or the wear resistant tool does not appear, and when the content exceeds 10 atomic%, This is because the amount of wear on the free surface of the tool or the wear resistant tool is inferior.

한편, 본 발명에서는, 알루미늄(Al)과 바나듐(V)의 이온화율을 높혀서 이들 소량 첨가물의 효과가 잘 드러나도록 하기 위하여, 이온화율이 높은 중공 음극 방전법(Hollow Cathode Discharge; 이하, HCD라 칭함)을 이용하여 알루미늄(Al)과 바나듐(V)을 첨가한다. 그러나, 본 발명은 이온화율의 증대 장치가 설치될 경우에는, 일반적인 PVD법을 이용하여 수행될 수도 있다.On the other hand, in the present invention, in order to increase the ionization rate of aluminum (Al) and vanadium (V) so that the effect of these small amount additives is well revealed, the hollow cathode discharge method having a high ionization rate (hereinafter referred to as HCD) Add aluminum (Al) and vanadium (V) using. However, the present invention may be carried out using a general PVD method when an apparatus for increasing the ionization rate is installed.

TiAlV를 피복시키는 방법으로는, 이들의 용융 합성물을 형성하여 모재 표면에 코팅 시키거나 또는 개별적인 금속을 일정한 비율로 피복시키는 방법중 어떤 방법으로도 수행이 가능하다. 특히, 다양한 용도를 갖는 티탄합금 Ti6A14V(6중량% Al, 4중량% V)을 모재로 이용하면 원료의 수급이 용이하고, 박막 조성의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 또한, 티탄합금 Ti6A14V(6중량% Al, 4중량% V)는 대량 생산이 가능하기 때문에, 특정 조성의 원료를 주문 제작하는 경우에 비하여 원 재료비가 감소하는 잇점이 있다.The TiAlV coating method may be performed by forming a molten composite thereof and coating the surface of the base material, or by coating a specific ratio of individual metals. In particular, when titanium alloy Ti6A14V (6 wt% Al, 4 wt% V) having various uses is used as a base material, supply and demand of raw materials can be easily improved, and reliability of thin film composition can be improved. In addition, since the titanium alloy Ti6A14V (6% by weight Al, 4% by weight V) can be mass-produced, there is an advantage that the raw material cost is reduced as compared with the case of custom-made raw materials of a specific composition.

본 발명에 의해서 제작되는 절삭 공구 또는 내마모성 공구는 다층화가 가능하다. 즉, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 모재 표면과 경질 피복층 사이에, 티타늄(Ti)의 탄화물, 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 이루어지는 중간층이 제공된다. 바람직하게는, 상기 중간층은 약 0.5 내지 5㎛의 두께를 갖는다. 이와 같이 절삭 공구 또는 내마모성 공구를 다층화하는 경우에도, 최종적으로 얻어지는 경질 피목층의 내마모성 향상 효과는 감소되지 않는다.The cutting tool or wear resistant tool produced by the present invention can be multilayered. That is, an intermediate layer of at least one component selected from the group consisting of carbides, nitrides and carbonitrides of titanium (Ti) is provided between the substrate surface of the cutting tool or the wear resistant tool and the hard coat layer. Preferably, the intermediate layer has a thickness of about 0.5-5 μm. Even when the cutting tool or the wear resistant tool is multilayered in this manner, the effect of improving the wear resistance of the hard wood layer finally obtained is not reduced.

경질 피복층 코팅 공구의 성능은 피복층 자체의 물성 뿐만 아니라 피복층과 모재의 밀착도에도 크게 좌우된다. 따라서, 본 발명에서는, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 경질 피복 층의 결합도를 향상시키기 위하여, 공구의 표면과 경질 피복 층 사이에 부착 강화 층이 제공된다. 마찬가지로, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 중간 층의 결합도를 향상시키기 위하여, 공구의 표면과 중간 층 사이에도 부착 강화 층이 제공된다. 바람직하게는, 상기 부착 강화 층은 티타늄(Ti) 층으로 이루어지며, 약 0.05 내지 1㎛의 두께를 갖는다. 이러한 부착 강화층을 제공함으로써, 박막과 중간층의 밀착도가 증대되고 절삭성이 향상된다.The performance of the hard coat coating tool depends largely on the adhesion of the coat layer and the base material as well as the properties of the coat layer itself. Accordingly, in the present invention, an adhesion reinforcing layer is provided between the surface of the tool and the hard coating layer in order to improve the bonding of the surface of the cutting tool or the wear resistant tool with the hard coating layer. Similarly, in order to improve the bonding of the surface of the cutting tool or the wear resistant tool with the intermediate layer, an adhesion enhancing layer is also provided between the surface of the tool and the intermediate layer. Preferably, the adhesion enhancement layer is made of a titanium (Ti) layer, and has a thickness of about 0.05 to 1㎛. By providing such an adhesion reinforcing layer, the adhesion between the thin film and the intermediate layer is increased and the machinability is improved.

하기에서는, 본 발명의 실시 예들이 보다 상세하게 설명된다.In the following, embodiments of the present invention are described in more detail.

[실시예]EXAMPLE

먼저, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 모재로서 P30 등급의 초경합금을 마련한다. 다음으로, HCD를 수행할 수 있는 장비를 이용하여 초경합금의 표면 상에 TiAlVN을 코팅시킨다. 즉, 통상의 티탄합금 Ti6Al4V(6중량% Al, 4중량% V)를 용융원으로 이용하여 용해 증발시킨후 이온화 시키며, 이와 더불어 질소 가스를 투입한 상태하에서 피코팅물에 -100 내지 -20V범위의 직류 전압(DC)을 인가하여 초경합금의 표면 상에 TiAlVN을 약 2㎛의 두께로 코팅시킨다.First, a cemented carbide of grade P30 is prepared as a base material of a cutting tool or wear resistant tool. Next, TiAlVN is coated on the surface of the cemented carbide using equipment capable of performing HCD. That is, using a conventional titanium alloy Ti6Al4V (6% by weight, Al, 4% by weight V) as a melting source, dissolved and evaporated, and ionized, in addition to -100 to -20V range to the coated material under the nitrogen gas Applying a direct current voltage (DC) of TiAlVN on the surface of the cemented carbide to a thickness of about 2㎛.

이때, 상기 초경합금의 표면과 TiAlVN 층 사이에 티타늄(Ti)의 탄화물, 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 이루어지는 중간층을 약 0.5 내지 5㎛의 범위내에서 적절하게 제공한다. 또한, 상기 초경합금의 표면과 상기 TiAlVN 층, 또는 초경합금의 표면과 상기 중간층의 결합도를 향상시키기 위하여, 상기 초경합금의 표면과 상기 TiAlVN 층 사이, 또는 상기 초경합금의 표면과 상기 중간층 사이에 티타늄(Ti) 층으로 이루어지는 부착 강화층을 약 0.05 내지 1㎛의 범위내에서 적절하게 제공한다.At this time, between the surface of the cemented carbide and the TiAlVN layer, an intermediate layer composed of at least one component selected from the group consisting of carbides, nitrides, and carbonitrides of titanium (Ti) is appropriately provided within a range of about 0.5 to 5 μm. In addition, in order to improve the bonding between the surface of the cemented carbide and the TiAlVN layer, or the surface of the cemented carbide and the intermediate layer, between the surface of the cemented carbide and the TiAlVN layer, or between the surface of the cemented carbide and the intermediate layer (Ti) An adhesion enhancing layer consisting of a layer is suitably provided within the range of about 0.05 to 1 mu m.

또한, 비교를 위해서, 동일한 장비를 이용하여 초경합금의 표면 상에 TiN을 코팅시킨다. 즉, 통상의 티탄을 용융원으로 이용하여 용해 증발시킨후 이온화 시키며, 이와 동시에 질소 가스를 투입한 상태하에서 피코팅물에 -100 내지 -20V범위의 직류 전압을 인가하여 초경합금의 표면 상에 TiN을 약 2㎛의 두께로 코팅시킨다.In addition, for comparison, TiN is coated on the surface of the cemented carbide using the same equipment. That is, by using ordinary titanium as a melting source, the solution is evaporated and ionized, and at the same time, TiN is applied on the surface of the cemented carbide by applying a DC voltage in the range of -100 to -20V to the coated material under nitrogen gas. Coating to a thickness of about 2 μm.

이러한 제조 공정을 통해서 얻은 TiAlVN 피복 공구와 TiN 피복 공구, 및 미피복 모재 공구의 내마모성을 비교 평가하기 위하여, 밀링 내마모성 테스트를 아래와 같이 실시하였다.In order to evaluate the wear resistance of the TiAlVN coated tool, the TiN coated tool, and the uncoated base material tool obtained through this manufacturing process, the milling abrasion resistance test was conducted as follows.

[절삭 테스트 조건][Cutting test conditions]

피삭재:SCM440(경도 HB 250의 각재; 폭 150mm, 길이 265mm)Workpiece: SCM440 (barrel of hardness HB 250; width 150mm, length 265mm)

커터:160mm 직경, 공구 형상:SDCN42MTCutter: 160 mm diameter, tool shape: SDCN42MT

절삭속도:271 m/min(공구 회전수:540RPM)Cutting speed: 271 m / min (tool speed: 540 RPM)

이송속도:0.22mm/tooth(베드 속도 120 mm/min)Feed speed: 0.22 mm / tooth (bed speed 120 mm / min)

절입깊이:2.0 mm 건식, 단인 테스트Depth of cut: 2.0 mm dry, short cut test

절삭시간: 여유면 마모량이 0.2mm가 될 때를 수명판정 기준으로 정함.Cutting time: Set the life criterion when the clearance wear level is 0.2mm.

결과: 미피복된 P30 등급의 초경합금 공구는 2회 실시후 마모량 0.202mm로 수명이 다함. TiN 피복 공구는 7회 실시 후 마모량 0.2mm로 수명이 다함. TiALVN 피복 공구는 15회 실시 후 마모량 0.203mm로 수명이 다함. 따라서, TiALVN 피복 공구는 TiN 피복공구에 비하여 그 수명이 2배 이상 연장됨을 알 수 있다.Result: Uncoated P30 cemented carbide tool has a service life of 0.202 mm after two runs. TiN coated tool has a life span of 0.2mm after 7 runs. TiALVN coated tool has a life span of 0.203mm after 15 runs. Accordingly, it can be seen that the TiALVN coated tool has a longer life than the TiN coated tool by more than two times.

또한, 인성을 평가할 목적으로 아래의 절삭 조건으로 내인성 테스트를 실시하였다.In addition, the endurance test was done on the following cutting conditions for the purpose of evaluating toughness.

[절삭 테스트 조건][Cutting test conditions]

피삭재:SCM440(경도 HB 250, 폭 25mm, 길이 265mm인 판재 3장을 각각 3mm간격 만큼 이격 시켜서 겹친 형태로 절삭함.)Workpiece: SCM440 (3 sheets of hardness HB 250, 25 mm wide and 265 mm long are separated by 3 mm apart and cut in overlapping form.)

커터:160mm 직경, 공구형상:SDCN42MTCutter: 160 mm diameter, tool shape: SDCN42MT

절삭속도:126m/min(공구회전수:250RPM)Cutting speed: 126m / min (Tool speed: 250RPM)

이송속도:0.18-0.60mm/tooth(베드속도 45-165mm/min)Feed speed: 0.18-0.60 mm / tooth (bed speed 45-165 mm / min)

절입깊이:2.0 mm 건식, 단인 테스트Depth of cut: 2.0 mm dry, short cut test

절삭시간: 1회 실시 후 파손업시 통과되었는지의 여부를 측정함. 이송시 파손될 경우, 다른 인써트를 이용하여 동일한 조건하에서 절삭하여 파손도를 측정함.Cutting time: Measures whether or not it passed in the breakup business after one run. In case of breakage during transport, the breakage is measured by cutting under the same conditions using different inserts.

결과: 미피복 P30 등급의 초경합금 공구는 0.60mm/tooth의 이송속도까지 파손없이 통과함. TiN 피복 공구는 0.48mm/tooth의 이송속도까지 파손없이 통과하고, 0.54mm/tooth에서 파손이 발생함.Result: Uncoated P30 cemented carbide tools pass without damage up to a feed rate of 0.60 mm / tooth. TiN sheathed tool passes without damage up to feed rate of 0.48mm / tooth and breakage occurs at 0.54mm / tooth.

TiAlVN 피복공구는 0.60mm/tooth의 이송속도까지 파손없이 통과하여 미피복 초경합금과 동일한 인성을 나타냄. 따라서, TiAlVN 피복공구는 미피복 공구와 동등한 인성을 나타내며, TiN 피복 공구에 비해서는 인성이 향상됨.TiAlVN coated tool passes through without damage up to the feed rate of 0.60mm / tooth and shows the same toughness as uncoated cemented carbide. Therefore, TiAlVN coated tools exhibit the same toughness as uncoated tools, and have improved toughness compared to TiN coated tools.

[실시예 2]Example 2

먼저, 상기 실시예 1에서 사용된 티탄합금과는 다른 증발 원료를 마련한다. 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 양이 다른 원료를 이용하여 조성비가 다른 박막을 제작하기 위해서는 각각의 금속이 소정 비율로 용융 합성된 원료를 사용하는 것이 가장 바람직하지만, 제작이 어렵고 제조 비용이 상승하는 등의 문제점이 있다. 따라서, 간단한 방법으로 티타늄(Ti)에 구멍을 뚫고 소정 량의 알루미늄(Al)과 바나듐(V)을 삽입시켜서 원료를 준비한다. 다음으로, HCD를 수행할 수 있는 장비를 이용하여 상기 원료를 용해 증발시킨 후 이온화 시키며, 이와 동시에 질화물의 경우에는 질소를 투입하고, 탄질화물의 경우에는 메탄 또는 아세틸렌 등의 탄소 함유가스와 질소를 동시에 투입시킨다. 이러한 상태하에서, 피코팅물에 적절한 전압을 인가하여 약 2㎛의 두께로 경질 피복층인 TiAlVN/TiAlVCN을 코팅시킨다.First, an evaporation raw material different from the titanium alloy used in Example 1 is prepared. In order to fabricate thin films having different compositional ratios using raw materials having different amounts of aluminum (Al) and vanadium (V), it is most preferable to use raw materials obtained by melt-synthesizing each metal at a predetermined ratio. There is a problem such as rising. Therefore, a raw material is prepared by drilling a hole in titanium (Ti) and inserting a predetermined amount of aluminum (Al) and vanadium (V). Next, the raw materials are dissolved and evaporated and ionized using equipment capable of performing HCD. At the same time, nitrogen is added in the case of nitride, and carbon-containing gas such as methane or acetylene and nitrogen in the case of carbonitride At the same time. Under this condition, an appropriate voltage is applied to the object to be coated to coat the hard coating layer TiAlVN / TiAlVCN to a thickness of about 2 μm.

이때, 상기 초경합금의 표면과 TiAlVN/TiAlVCN 층 사이에 티타늄(Ti)의 탄화물, 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 이루어지는 중간층을 약 0.5 내지 5㎛의 범위내에서 적절하게 제공한다. 또한, 상기 초경합금의 표면과 상기 TiAlVN/TiAlVCN 층, 또는 초경합금의 표면과 상기 중간층의 결합도를 향상시키기 위하여, 상기 초경합금의 표면과 상기 TiAlVN/TiAlVCN층 사이, 또는 상기 초경합금의 표면과 상기 중간층 사이에 티타늄(Ti) 층으로 이루어지는 부착 강화층을 약 0.05 내지 1㎛의 범위내에서 적절하게 제공한다.At this time, between the surface of the cemented carbide and the TiAlVN / TiAlVCN layer, an intermediate layer composed of at least one component selected from the group consisting of carbides, nitrides and carbonitrides of titanium (Ti) is appropriately provided within the range of about 0.5 to 5㎛. . Further, in order to improve the bonding between the surface of the cemented carbide and the TiAlVN / TiAlVCN layer, or the surface of the cemented carbide and the intermediate layer, between the surface of the cemented carbide and the TiAlVN / TiAlVCN layer, or between the surface of the cemented carbide and the intermediate layer An adhesion enhancement layer made of a titanium (Ti) layer is appropriately provided within the range of about 0.05 to 1 mu m.

이러한 제조 공정을 통해서 얻은 공구의 내마모성을 비교 평가하기 위하여, 상기 실시예 1에서의 절삭테스트와 동일한 방법으로 절삭테스트를 실시하였으며 그 결과를 하기 표 1에 자세히 나타내었다. 즉, 15회 절삭후, 공구의 여유면과 경사면의 마모량을 측정하였다.In order to compare and evaluate the wear resistance of the tool obtained through the manufacturing process, the cutting test was performed in the same manner as the cutting test in Example 1, and the results are shown in Table 1 below. That is, after cutting 15 times, the amount of wear on the clearance surface and the inclined surface of the tool was measured.

Figure kpo00001
Figure kpo00001

상기 표 1을 통해서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 상기 실시 예 2에서는 용융 합성한 원료를 모재로 사용하지 않아서 원료의 개별적인 금속의 분포가 균일하지 않음에도 불구하고, 본 발명에 따른 경질 피복막의 마모량은 통상의 TiN, TiCN 박막의 마모량에 비해서 큰 차이를 나타내며, 본 발명에 따른 공구가 우수한 결과를 보여준다. 따라서, 모재 원료의 제작 방법은 본 발명에 의해서 예견되는 효과에 별다른 영향을 주지 못한다는 것을 알 수 있다. 그러나, 동일한 성능을 갖는 절삭 공구 또는 내마모성 공구를 수백회 내지 수천회 재현해야만 하는 생산의 관점에서 본다면, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 제조에 사용되는 모재 원료는 야금학적으로 용융 합성한 원료를 마련하는 것이 바람직하다.As can be seen from Table 1, in Example 2 according to the present invention, even though the distribution of the individual metals of the raw materials is not uniform because the raw material synthesized by melting is not used as a base material, the hard coating according to the present invention. The wear amount of the film shows a large difference compared to the wear amount of the conventional TiN, TiCN thin film, and the tool according to the present invention shows excellent results. Therefore, it can be seen that the production method of the base material has little effect on the effects predicted by the present invention. However, in view of the production of cutting tools or wear-resistant tools having the same performance hundreds to thousands of times, it is necessary to prepare metallurgical melt-synthesized raw materials for the base material used in the production of cutting tools or wear-resistant tools. desirable.

알루미늄(Al)과 바나듐(V)의 첨가에 따른 성능의 향상을 고려해 볼 때, 본 발명에 따른 경질 피복막과 본 발명의 범위를 벗어난 TiALV(C)N의 절삭 성능 평가결과, 본 발명에 따른 경질 피복막은 공구의 경사면 마모량 및 여유면 마모량에 있어서 비교 공구들에 비하여 우수함을 알 수 있다.Considering the improvement of the performance by the addition of aluminum (Al) and vanadium (V), the evaluation results of the cutting performance of the hard coating film according to the present invention and TiALV (C) N outside the scope of the present invention, It can be seen that the hard coating film is superior to the comparative tools in terms of the amount of inclined wear of the tool and the amount of wear of the free surface.

한편, 알루미늄(Al)과 바나듐(V)의 함유량에 따라서 경질 피복막의 색상, 경사면 마모량 및 여유면 마모량이 달라진다. 즉, 알루미늄(Al)의 함유량이 5원자%미만일 경우에는 내마모성 향상의 효과가 없으며, 알루미늄(Al)의 함유량이 25원자%를 초과할 경우에는 내마모성이 양호하지만 경질 피복막의 외관이 검은색을 나타내게 된다. 따라서, 경질 피복막이 도포된 절삭 공구 또는 내마모성 공구를 사용하는 경우, 공구의 마모량이 외관상으로 제대로 표출되지 않는다. 또한, 알루미늄(Al)의 함유량이 25원자%를 초과하면, 공구의 경사면의 마모량이 커진다.On the other hand, the color of the hard coat film, the amount of inclined surface wear and the amount of free surface wear vary depending on the content of aluminum (Al) and vanadium (V). That is, when the content of aluminum (Al) is less than 5 atomic%, there is no effect of improving wear resistance. When the content of aluminum (Al) exceeds 25 atomic%, the wear resistance is good but the appearance of the hard coating film is black. do. Therefore, in the case of using a cutting tool or a wear resistant tool coated with a hard coat film, the amount of wear of the tool is not properly expressed in appearance. Moreover, when content of aluminum (Al) exceeds 25 atomic%, the amount of wear of the inclined surface of a tool will become large.

그리고, 바나듐(V)은 소량으로 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 내마모성을 증대시킬 수 있지만, 함유량이 2원자% 미만일때는 첨가 효과가 작으며, 10원자%를넘어설 경우에는 공구의 여유면 마모량이 열세해진다.In addition, vanadium (V) can increase the wear resistance of the cutting tool or the wear resistant tool in a small amount, but when the content is less than 2 atomic%, the addition effect is small, and when the content exceeds 10 atomic%, the amount of free surface wear of the tool is inferior. Become.

한편, 표 1의 비교 샘플 9와 10에서 볼 수 있듯이, 질화물(TiN) 보다는 탄질화물(TiCN)의 내마모성이 우수하게 나타난다. 이와 관련하여, 본 발명에 따르면, 동일 금속 조성의 경우, 실시예 2에 의해서 마련된 본 발명의 샘플 5(TiAlVCN)는 15회 절삭시 여유면 마모량이 0.14mm로, 실시예 1에 의해서 마련된 경질 피복층 TiAlVN을 15회 절삭시 나타나는 경사면 마모량 0.203mm 보다 우수한 내마모성을 보였다.Meanwhile, as shown in Comparative Samples 9 and 10 of Table 1, the wear resistance of carbonitride (TiCN) is better than that of nitride (TiN). In this regard, according to the present invention, in the case of the same metal composition, the sample 5 (TiAlVCN) of the present invention prepared by Example 2 had a free surface wear amount of 0.14 mm in 15 cuttings, and the rigid coating layer prepared by Example 1 The abrasion resistance of TiAlVN after cutting 15 times showed better wear resistance than 0.203mm.

본 발명에 따른 피복막에 있어서, 그 두께가 너무 얇아 0.5㎛이하가 되면 경질 피목막의 내마모성 향상 효과가 작아져서 원하는 내마모성을 얻을 수 없게 된다. 이와는 달리, 그 두께가 10㎛를 넘어서면 경질 피복막이 파손되기 쉬워서 공구류에 적용하기 어렵다. 따라서, 본 발명에 따른 경질 피복막의 두께는 약 0.5내지 10㎛로 한정하는 것이 바람직하다.In the coating film according to the present invention, when the thickness is so thin that the thickness is 0.5 占 퐉 or less, the effect of improving the wear resistance of the hard coating film becomes small, so that the desired wear resistance cannot be obtained. On the other hand, when the thickness exceeds 10 micrometers, a hard coating film is easy to break and it is difficult to apply to tools. Therefore, the thickness of the hard coat film according to the present invention is preferably limited to about 0.5 to 10㎛.

한편, 본 발명에 따라 제작되는 절삭 공구 또는 내마모성 공구는, 경질 피복막과 모재 사이에 중간층으로서 탄화 티타늄(TiC), 질화 티타늄(TiN) 또는 탄질화 티타늄(TiCN) 등을 삽입하여 다층화한다. 이러한 경우에도, 최종적으로 얻어지는 경질 피복막의 내마모성 향상 효과는 감소되지 않는다. 또한, 박막과 모재 사이 또는 중간층과 모재 사이의 밀착도를 강화 시키기 위해서, 그들 사이에 Ti층을 부착강화층으로 삽입한다. 그 결과, 박막의 밀착도가 증대되고 절삭성이 향상된다.On the other hand, the cutting tool or wear-resistant tool produced according to the present invention is multilayered by inserting titanium carbide (TiC), titanium nitride (TiN) or titanium carbonitride (TiCN) as an intermediate layer between the hard coat film and the base material. Even in such a case, the abrasion resistance improving effect of the finally obtained hard coat film is not reduced. In addition, in order to enhance the adhesion between the thin film and the base material or between the intermediate layer and the base material, a Ti layer is inserted between them as an adhesion reinforcing layer. As a result, the adhesion of the thin film is increased and the machinability is improved.

[발명의 효과][Effects of the Invention]

이상에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따르면, 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에, 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 성분으로 구성되는 적어도 하나의 경질 피복층을 도포하며, 이와 동시에 상기 알루미늄(Al)의 함유량을 5 내지 25원자%로 한정하고, 상기 바나듐(V)의 함유량을 2 내지 10원자%로 한정함으로써, 육안으로 마모량을 용이하게 검출할 수 있고 고온 경도 및 내마모성이 향상된 절삭공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금이 얻어진다.As described above, according to the present invention, at least one component selected from the group consisting of nitrides and carbonitrides of titanium (Ti), aluminum (Al) and vanadium (V) on the surface of the cutting tool or the wear resistant tool At least one hard coating layer constituted is applied, and at the same time, the amount of the aluminum (Al) is limited to 5 to 25 atomic%, and the content of the vanadium (V) is limited to 2 to 10 atomic%, thereby visually reducing the amount of wear. The surface coating hard alloy for cutting tools or wear resistant tools which can be easily detected and has improved high temperature hardness and wear resistance is obtained.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, those skilled in the art will be variously modified and changed within the scope of the invention without departing from the spirit and scope of the invention described in the claims below. I can understand that you can.

Claims (7)

절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면 상에 도포되고 티타늄(Ti)과 알루미늄(Al) 및 바나듐(V)의 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 둘이상의 성분으로 구성되고 0.5 내지 10㎛의 두께를 갖는 경질 피복층을 포함하며, 상기 알루미늄(Al)의 함유량이 5 내지 25원자%이고, 상기 바나듐(V)의 함유량이 2 내지 10원자%인 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금.It is applied on the surface of a cutting tool or wear resistant tool and consists of one or two or more components selected from the group consisting of nitrides and carbonitrides of titanium (Ti), aluminum (Al) and vanadium (V), and has a thickness of 0.5 to 10 탆. And a hard coating layer having a content of 5 to 25 atomic% and a content of 2 to 10 atomic% of vanadium (V). 제1항에 있어서, 상기 피복 경질 합금은, 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 경질 피복층 사이에 제공되고 티타늄(Ti)의 탄화물, 질화물, 탄질화물로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 또는 둘이상의 성분으로 구성되는 중간층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금.The method of claim 1, wherein the coated hard alloy is provided between the surface of the cutting tool or the wear resistant tool and one or more components selected from the group consisting of carbides, nitrides and carbonitrides of titanium (Ti). A surface-coated hard alloy for cutting tools or wear resistant tools, further comprising an intermediate layer configured. 제2항에 있어서, 상기 중간층이 0.5 내지 5㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로하는 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금.3. The surface-coated hard alloy for cutting tools or wear resistant tools according to claim 2, wherein the intermediate layer has a thickness of 0.5 to 5 mu m. 제1항에 있어서, 상기 피복 경질 합금은, 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 경질 피복 층의 결합도를 향상시키기 위하여 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 경질 피복 층 사이에 제공되는 부착 강화 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금.The method of claim 1, wherein the coated hard alloy is provided between the surface of the cutting tool or wear resistant tool and the hard coating layer to improve the degree of engagement of the surface of the cutting tool or wear resistant tool with the hard coating layer. A surface-coated hard alloy for cutting tools or wear resistant tools, further comprising a reinforcing layer. 제2항에 있어서, 상기 피복 경질 합금은, 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 중간 층의 결합도를 향상시키기 위하여 상기 절삭 공구 또는 내마모성 공구의 표면과 상기 중간 층 사이에 제공되는 부착 강화 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금.3. The adhesion reinforcing layer according to claim 2, wherein the coated hard alloy is provided between the surface of the cutting tool or the wear resistant tool and the intermediate layer to improve the degree of engagement of the surface of the cutting tool or the wear resistant tool with the intermediate layer. Surface-coated hard alloy for cutting tools or wear-resistant tools further comprising a. 제4항 또는 5항에 있어서, 상기 부착 강화 층이 티타늄(Ti) 층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금.6. The surface-coated hard alloy according to claim 4 or 5, wherein the adhesion reinforcing layer is made of a titanium (Ti) layer. 제6항에 있어서, 상기 티타늄(Ti) 층이 0.05 내지 1㎛의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 또는 내마모성 공구용 표면 피복 경질합금.7. The surface-coated hard alloy for cutting tools or wear resistant tools according to claim 6, wherein the titanium (Ti) layer has a thickness of 0.05 to 1 mu m.
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