KR100388759B1 - Coated turning insert - Google Patents

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KR100388759B1 KR10-1998-0701567A KR19980701567A KR100388759B1 KR 100388759 B1 KR100388759 B1 KR 100388759B1 KR 19980701567 A KR19980701567 A KR 19980701567A KR 100388759 B1 KR100388759 B1 KR 100388759B1
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Abstract

A cutting tool insert for turning steel comprises a cemented carbide body and a coating. The body consists of WC, 5-11 wt.% Co and 2-10 wt.% cubic carbides of Ti, Ta and/or Nb and a highly W-alloyed binder phase with a CW-ratio of 0.76-0.92. The coating comprises: (a) a first (innermost) layer of TiCxNyOz with a thickness of 0.1-2 ~mm and with equiaxed grains having a size of less than 0.5 ~mm; (b) a layer of TiCxNyOz with a thickness of 3-15 ~mm with columnar grains having a dia. of less than 5 ~mm; and (c) an outer layer of a smooth, fine-grained (0.5-2 ~mm) kappa-Al2O3 layer having a thickness of 1-9 ~mm. The layer of TiCxNyOz with a thickness of 3-15 ~mm with columnar grains is pref. deposited by a MT-CVD technique, using acetonitrile as the C and N source for forming the layer in a preferred temp. range of 850-900 deg C. The cemented carbide pref. has 6.5-8.0 wt.% Co and a CW ratio of 0.8-0.9. The cemented carbide body has a surface zone 15-35 ~mm thick depleted from cubic carbides. The outermost layer is pref. a thin 0.1-1 ~mm TiN layer, where the outermost TiN layer has been removed along the cutting edge.

Description

코팅된 선삭 삽입체Coated turning insert

일반적으로 스테인레스 및 저 합금강은 코팅된 혹은 코팅이 안된 초경 합금 공구로 가공하기에 어려운 재료이다. 작업편 재료로부터 절단날 표면으로의 스미어링 및 코팅의 플레이킹이 종종 발생한다. 절삭 조건은 단조된 저 합금 부품을 습윤 조건(냉매를 사용함) 하에서 선삭하는 동안 특히 까다롭다. 열간 단조된 표피(0.05 내지 0.2 mm)는 일반적으로 탈탄화(decarburize)되고 이로 인한 주된 페라이트 구조 때문에 벌크 재료보다 연화된다. 냉간 단조된 표피(0.05 mm 미만)는 냉간 가공되고 이로 인한 변형 경화 효과 때문에 더욱 경화된다. 게다가, 이러한 재료의 페라이트/펄라이트 벌크 구조는 종종 페라이트와 펄라이트가 평행한 줄무늬 형태로 형성된 "페라이트-줄무늬조직(ferrite-striated)"을 가지게 된다. 이러한 강성 및 연성 재료의 혼합은 절삭 조건을 매우 어렵게 만든다.Stainless and low alloy steels are generally difficult to process with coated or uncoated cemented carbide tools. Smearing from the workpiece material to the cutting edge surface and flaking of the coating often occur. Cutting conditions are particularly challenging during turning of forged low alloy parts under wet conditions (using refrigerant). The hot forged skin (0.05-0.2 mm) is generally decarburized and is softer than the bulk material due to the main ferrite structure. Cold forged skin (<0.05 mm) is cold worked and hardened due to the strain hardening effect. In addition, the ferrite / pearlitic bulk structure of such a material often has a " ferrite-striated &quot; configuration in which the ferrite and pearlite are formed in parallel stripes. This combination of rigid and ductile materials makes the cutting conditions very difficult.

또한, 코팅된 초경 합금 공구로 스테인레스 및 저 합금강을 선삭할 때 절단날은 화학적 마모, 긁힘 마모 및 소위 응착 마모에 의해 마모된다. 응착 마모는 주로 공구 수명 한계 마모이다. 작업편 칩들이 형성되면서 각 층의 파편이나 개별 입자 및 초경 합금의 입자가 절단날로부터 연속적으로 당겨지고 이 때 응착 마모가 발생한다. 게다가, 습윤 선삭시에 마모는 부가적인 마모 기구에 의해 가속화될 수도 있다. 냉매 및 작업편 재료는 코팅물의 냉간 크랙으로 침투할 수 있다. 침투로 인해 초경 합금상에서는 작업편 재료와 냉매 사이의 화학 작용이 발생한다. Co-바인더 상(phase)은 크랙 부근의 영역에서 코팅과 초경 합금 사이의 계면을 따라 산화할 수 있다. 소정 시간 후에 코팅 파편은 단편으로 손실된다.Also, when turning stainless and low alloy steels with coated cemented carbide tools, the cutting edges wear due to chemical wear, scratch wear and so-called adhesion wear. Adhesive wear is predominantly tool wear limit wear. As the workpiece chips are formed, the debris of each layer or the individual particles and the particles of the cemented carbide are continuously pulled from the cutting edge, causing adhesion wear. In addition, wear during wet turning may be accelerated by additional wear mechanisms. The refrigerant and workpiece material can penetrate into the cold cracks of the coating. Due to the infiltration, a chemical reaction occurs between the workpiece material and the refrigerant on the cemented carbide. The Co-binder phase can oxidize along the interface between the coating and the cemented carbide in the region near the crack. After a predetermined time, the coating debris is lost as a fragment.

스웨덴 특허 출원 제9501286-0호에는 회주철의 건식 밀링에 특히 유용한 코팅된 절삭 삽입체가 개시된다. 삽입체는 직선형 WC-Co 초경 합금체와 주상 입자(columnar grain)를 구비한 TiCxNyOz층 및 미세 입자화된 α-Al2O3로 이루어진 상부층을 포함하는 코팅을 특징으로 한다.Swedish Patent Application No. 9501286-0 discloses a coated cutting insert particularly useful for dry milling of gray cast iron. The insert features a coating comprising a TiC x N y O z layer with a straight WC-Co cemented carbide body and columnar grains and an upper layer consisting of finely divided a-Al 2 O 3 .

스웨덴 특허 출원 제9502640-7호에는 저 합금강의 간헐 선삭에 특히 유용한 코팅된 선삭 삽입체가 개시된다. 삽입체는 고 W-합금 Co 바인더 상을 갖는 WC-Co 초경 합금체와 주상 입자를 구비한 TiCxNyOz층 및 미세 입자화되고 집합 조직된 α-Al2O3로 이루어진 상부 층을 포함하는 코팅을 특징으로 한다.Swedish Patent Application No. 9502640-7 discloses a coated turning insert which is particularly useful for intermittent turning of low alloy steels. The insert comprises a WC-Co cemented carbide body with a high W-alloy Co binder phase, a TiC x N y O z layer with columnar grains and an upper layer consisting of finely divided and aggregated a-Al 2 O 3 &Lt; / RTI &gt;

본 발명은 자동차 산업에 사용되는 기어 링 및 차축과 같은 열간 및 냉간 단조된 저 합금강 부품과 바(bar), 튜브 및 플랜지와 같은 스테인레스 강 부품을 선삭할 때와 같이 어려운 절삭 조건에서 특히 유용한 코팅된 절삭 공구(초경 합금 삽입체)에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for producing hot and cold forged low alloy steel parts such as gear rings and axles for use in the automotive industry, and particularly useful for coating in difficult cutting conditions, such as when turning stainless steel parts such as bars, To a cutting tool (cemented carbide insert).

도1은 본 발명에 따른 코팅 삽입체의 5000×배율의 현미경 사진이다. 여기에서, A는 초경 합금체, B는 동축 입자를 갖는 TiCxNyOz의 층, C는 주상 입자를 갖는 TiCxNyOz의 층, D는 주상형 입자를 갖는 κ-Al2O3층, E는 TiN 층(선택적)이다.Figure 1 is a micrograph of a 5000 × magnification of a coating insert according to the invention. Wherein A is a cemented carbide body, B is a layer of TiC x N y O z having coaxial grains, C is a layer of TiC x N y O z having columnar grains, D is a layer of κ-Al 2 O 3 layer, and E is a TiN layer (optional).

상술된 특허 출원의 집합 조직된 α-Al2O3층을 κ-Al2O3층으로 대체시킴으로써 스테인레스 및 단조된 저 합금강 부품을 선삭하는 데 탁월한 특성을 갖는 절삭 공구가 얻어질 수 있다는 놀라운 사실을 알았다.It is surprising that a cutting tool with excellent properties can be obtained for turning stainless and forged low alloy steel parts by replacing the assembled α-Al 2 O 3 layer of the above-mentioned patent application with a κ-Al 2 O 3 layer .

본 발명에 따르면, 선삭 공구 삽입체에는 5 내지 11, 바람직하게는 5 내지 8, 특히 바람직하게는 6.5 내지 8 wt-% Co와, 주기율표 상의 IVb, Vb 또는 VIb 그룹내의 바람직하게는 Ti, Ta 및/또는 Nb 등과 같은 금속으로 된 2 내지 10, 바람직하게는 4 내지 7.5, 특히 바람직하게는 5 내지 7 wt-% 큐빅 카바이드(cubic carbide)와, 나머지 WC로 복합된 초경 합금체가 제공된다. WC의 입자 크기는 약 2㎛이다. 코발트 바인더 상은 W로 고합금된다. 바인더 상 내의 W 함량은 CW-비 = Ms/(wt-% Co·0.0161)과 같이 표현될 수 있고, 여기에서 Ms는 kA/m 단위로 측정된 초경 합금체의 포화 자기이며, wt-% Co는 초경 합금 내에서 Co의 중량 퍼센트이다. CW-비(CW-ratio)는 Co 바인더 상 내 W 함량의 함수이다. 바인더 상에서 저 CW-비는 고 W-함량에 대응한다.According to the invention, it is preferred that the turning tool insert contain 5 to 11, preferably 5 to 8, particularly preferably 6.5 to 8 wt-% Co, and preferably Ti, Ta and / or Co in the IVb, Vb or VIb groups on the periodic table, There is provided a cemented carbide body composed of 2 to 10, preferably 4 to 7.5, particularly preferably 5 to 7 wt-% cubic carbides made of a metal such as Nb and / or Nb and the balance WC. The particle size of WC is about 2 탆. The cobalt binder phase is high alloyed with W. The W content in the binder phase can be expressed as CW-ratio = Ms / (wt-% Co0.0161), where Ms is the saturation magnetization of the cemented carbide measured in kA / m and wt-% Co Is the weight percent of Co in the cemented carbide. The CW-ratio is a function of the W content in the Co-binder phase. The low CW-ratio on the binder corresponds to a high W-content.

본 발명에 의해서, 개선된 절삭 성능은 초경 합금체가 0.76 내지 0.92, 바람직하게는 0.80 내지 0.90의 CW-비를 가질 때 달성된다는 것을 알았다. 초경 합금체는 1 vol-% 미만의 소량의 η-상(M6C)을 함유한다해도 아무런 역효과를 나타내지 않는다. 바람직한 실시예에서, 미국 특허 제4,610,931호에 개시된 바와 같은 종래 기술에 의해 큐빅 카바이드에서 열화되고 종종 바인더 상에서 농축(일반적인 농축도 25% 이상)된 두께 약 15 내지 35 ㎛의 표면 영역이 제공될 수 있다. 이 경우에, 초경 합금은 침탄질화물 또는 질화물을 포함할 수 있다.It has been found by the present invention that the improved cutting performance is achieved when the cemented carbide has a CW-ratio of 0.76 to 0.92, preferably 0.80 to 0.90. The cemented carbide body does not show any adverse effect even if it contains a small amount of η-phase (M 6 C) of less than 1 vol-%. In a preferred embodiment, a surface area of about 15 to 35 [mu] m in thickness, which is degraded in cubic carbide and often concentrated on the binder (25% or more in general concentration), can be provided by the prior art as disclosed in U.S. Patent No. 4,610,931 . In this case, the cemented carbide may include a carbonitride nitride or a nitride.

코팅은 양호하게,The coating is preferably &lt;

- x + y + z = 1, 바람직하게는 z < 0.5이며, 두께 0.1 내지 2 ㎛ 및 크기 0.5 ㎛ 미만의 동축 입자를 구비한 TiCxNyOz의 제1(가장 내부) 층(innermost) layer of TiC x N y O z with coaxial particles having a thickness of from 0.1 to 2 탆 and a size of less than 0.5 탆, wherein x + y + z = 1, preferably z <

- x + y + z = 1, 바람직하게는 z = 0, x > 0.3, y > 0.3이며, 두께 3 내지 15 ㎛, 바람직하게는 5 내지 8 ㎛, 주상 입자로 이루어지고, 평균 직경 0.5 ㎛ 미만, 바람직하게는 2 ㎛ 미만의 TiCxNyOz의 층. 다른 실시예에서 이 층의 외부 부분은 z < 0.5의 산소를 포함한다.- x + y + z = 1, preferably z = 0, x> 0.3, y> 0.3 and a thickness of 3 to 15 μm, preferably 5 to 8 μm, comprising columnar particles and having an average diameter of less than 0.5 μm , preferably a layer of TiC x N y O z is less than 2 ㎛. In another embodiment, the outer portion of this layer comprises oxygen of z < 0.5.

- 본질적으로 κ-상으로 구성되는 평탄한 미세 입자(입자 크기 0.5 내지 2㎛) Al2O3의 층. 그러나, 상기 층은 XRD 측정에 의해 결정되는 바와 같이 1 내지 3 vol-%의 소량이 θ- 또는 α-상을 포함할 수 있다.- a layer of Al 2 O 3 flat microparticles (particle size 0.5 to 2 μm) consisting essentially of κ-phase. However, the layer may comprise a small amount of the? - or? -Phase of from 1 to 3 vol%, as determined by XRD measurements.

을 포함한다. Al2O3층은 1 내지 9 ㎛, 바람직하게는 1 내지 3 ㎛ 또는 대안으로 4 내지 8 ㎛의 두께와 길이 10 ㎛ 당 Rmax ≤ 0.4 ㎛의 표면 거칠기를 가질 수 있다. 양호하게는, 상기 Al2O3층이 최외부 층이지만 예컨대 TiN의 얇은(약 0.1 내지 1 ㎛) 장식층(decorativc layer)과 같은 다른 층을 수반할 수 있다.. The Al 2 O 3 layer may have a thickness of 1 to 9 μm, preferably 1 to 3 μm, alternatively 4 to 8 μm, and a surface roughness of Rmax ≦ 0.4 μm per 10 μm of length. Preferably, the Al 2 O 3 layer is the outermost layer but it may for example be accompanied by other layers such as a thin (about 0.1 to 1 ㎛) of TiN decorative layer (decorativc layer).

본 발명의 방법에 따르면, 상기된 바에 따르는 CW-비와 바람직하게는 표면 영역을 농축한 바인더 상을 구비한 고 W 합금 바인더 상을 갖는 WC-Co-기저 초경 합금체는,According to the method of the present invention, a WC-Co-based cemented carbide body having a high W alloy binder phase having a CW-ratio and a binder phase,

- x + y + z = 1, 바람직하게 z < 0.5이며, 두께 0.1 내지 2 ㎛ 및 공지된 CVD-방법을 사용한 크기 0.5 ㎛ 미만의 동축 입자를 구비하는 TiCxNyOz의 제1(가장 내부) 층.of TiC x N y O z with coaxial particles of a size of 0.1 to 2 탆 and a size of less than 0.5 탆 using a known CVD-method, with the proviso that x + y + z = 1, preferably z < Inner) layer.

- x + y + z = 1, 바람직하게 z = 0 또는 대안으로 z < 0.5, x > 0.3, y > 0.3이며, 3 내지 15 ㎛ 바람직하게는 5 내지 8 ㎛의 두께 및 양호하게 MTCVD 기술(700 내지 900 ℃의 온도 범위에서 층을 형성하기 위해 탄소 및 질소 소스로서 아세토니트릴(acetonitrile)을 사용함)을 사용한 평균 직경 5 ㎛ 미만 바람직하게는 2 ㎛ 미만의 주상 입자를 구비하는 TiCxNyOz의 층. 정확한 조건은 사용된 장비의 설계 범위에 의거한다.x + y + z = 1, preferably z = 0 or alternatively z <0.5, x> 0.3, y> 0.3 and a thickness of 3 to 15 μm, preferably 5 to 8 μm, and preferably MTCVD technology 700 to to form a layer in a temperature range of 900 ℃ using acetonitrile (acetonitrile) as a carbon and nitrogen source), an average diameter of less than 5 ㎛ with preferably TiC x N y O z having a columnar particles of less than 2 ㎛ Layer. The exact conditions are based on the design range of the equipment used.

- 유럽 특허 공개 제523,021호에 개시된 조건하에서 증착된 κ-Al2O3로 본질적으로 구성된 평탄한 Al2O3층의 외부 층.An outer layer of a flat Al 2 O 3 layer consisting essentially of κ-Al 2 O 3 deposited under the conditions disclosed in EP 523,021.

으로 코팅된다. 상기 Al2O3층은 1 내지 9 ㎛, 바람직하게는 1 내지 3 ㎛ 또는 대안으로 4 내지 8 ㎛의 두께와 길이 10 ㎛ 당 Rmax ≤ 0.4 ㎛의 표면 거칠기를 가진다. 평탄한 코팅면은 미세 입자(400-150 메시) 알루미나 분말로 코팅면을 가볍게 습식 블라스팅(wet-blasting)하거나 또는 스웨덴 특허 출원 제9402543-4호에 개시된 바와 같이 예컨대 SiC를 기초로 하는 브러쉬(brush)로 절삭날을 브러쉬하여 얻어질 수 있다.. The Al 2 O 3 layer has a thickness of 1 to 9 μm, preferably 1 to 3 μm or alternatively 4 to 8 μm and a surface roughness of Rmax ≦ 0.4 μm per 10 μm of length. The flat coated surface may be obtained by light wet wet-blasting the coated side with fine particle (400-150 mesh) alumina powder, or by brushing, for example, based on SiC, as disclosed in Swedish Patent Application No. 9402543-4. By brushing the cutting edge.

예 1Example 1

A. 7.5 wt-% Co, 1.8 wt-% TiC, 0.5 wt-% TiN, 3.0 wt-% TaC, 0.4 wt-% NbC와 나머지 WC의 조성을 갖고, 0.88의 CW-비의 W로 고합금된 바인더 상을 구비한 CNMG 120408-PM 형식의 초경 합금 선삭 공구 삽입체가 MTCVD 기술(온도 885 내지 850 ℃와 탄소/질소 소스로서 CH3CN)을 사용하여 주상 입자를 갖는 두께 7 ㎛의 TiCN 층을 수반하는 0.5 ㎛ 동축 TiCN 층(0.05의 추정 C/N 비에 대응하는 고 질소 함량을 구비함)으로 코팅되었다. 동일 코팅 싸이클 내의 후속 단계에서, 두께 1.5 ㎛의 Al2O3층이 유럽 특허 공개 제523,021호에 개시된 바와 같이 온도 970 ℃와 농도 0.4 %의 H2S 도펀트를 사용하여 증착되었다. TiN의 얇은(0.5 ㎛) 장식층이 공지된 CVD-기술에 따라 상부에 증착되었다. XRD 측정은 Al2O3층이 100 % κ-상으로 구성되었다는 것을 나타내었다. 초경 합금체는 큐빅 카바이드로부터 열화되고 바인더 상에서 약 30 %의 농축도를 가지는 두께 약 25 ㎛의 표면 영역을 가진다. 코팅된 삽입체는 SiC 입자를 포함하는 나일론 스트로우 브러쉬(nylon straw brush)에 의해 브러쉬되었다. 브러쉬된 삽입체의 광현미경 검사는 평탄한 Ra = 0.3 ㎛, Al2O3층 표면을 남기고 얇은 TiN 층이 절단날을 따라서만 브러쉬되었다는 것을 나타내었다. 단면 브러쉬된 샘플의 코팅 두께 측정은 제거된 외부 TiN 층을 제외하고 절삭날 라인을 따라 코팅의 감소가 없음을 나타내었다.A. A binder having a composition of 7.5 wt-% Co, 1.8 wt-% TiC, 0.5 wt-% TiN, 3.0 wt-% TaC, 0.4 wt-% NbC and balance WC and having a CW- of having a phase CNMG 120408-PM type cemented carbide turning tool insert body MTCVD technique using (temperature 885 to 850 ℃ and as the carbon / nitrogen source CH 3 CN) to a thickness having a columnar particles involves the TiCN layer 7 ㎛ And coated with a 0.5 탆 coaxial TiCN layer (with a high nitrogen content corresponding to an estimated C / N ratio of 0.05). In a subsequent step in the same coating cycle, a 1.5 탆 thick Al 2 O 3 layer was deposited using a H 2 S dopant at a temperature of 970 캜 and a concentration of 0.4% as disclosed in European Patent Publication No. 523,021. A thin (0.5 탆) decorative layer of TiN was deposited on top of the known CVD-technique. XRD measurements indicated that the Al 2 O 3 layer was composed of 100% K-phase. The cemented carbide body has a surface area of about 25 탆 in thickness, which is deteriorated from cubic carbide and has a concentration of about 30% on the binder. The coated insert was brushed with a nylon straw brush containing SiC particles. Light microscopy of the brushed insert revealed a flat Ra = 0.3 μm, leaving only the surface of the Al 2 O 3 layer and the thin TiN layer being only brushed along the cutting edge. Coating thickness measurements of the cross-brushed samples showed no reduction in coating along the cutting edge line except for the removed outer TiN layer.

B.) 외부의 선단 카바이드 생산 장치로부터 CNMG 120408 형식의 강한 경쟁 초경 합금 등급을 선삭 시험으로 비교하기 위해 선택하였다. 카바이드는 9.8 wt-% Co, 0.2 wt-% TiC, 2.0 wt-% TaC, 나머지 WC의 조성과 0.86의 CW-비를 가졌다. 삽입체는 두께 1.5 ㎛의 Al2O3층을 수반하는 5 ㎛ TiCN 층과 0.5 ㎛ TiN 층으로 구성된 코팅을 가졌다. 광현미경 검사는 코팅 단계 후에 삽입체가 절삭날 라인을 따라 평탄해 지지 않았음을 나타내었다.B.) A strong competing cemented alloy grade of CNMG 120408 type from an external tip carbide production machine was chosen for comparison to the turning test. Carbide had a composition of 9.8 wt-% Co, 0.2 wt-% TiC, 2.0 wt-% TaC, the rest WC and a CW-ratio of 0.86. The insert had a coating consisting of a 5 탆 TiCN layer and a 0.5 탆 TiN layer with a 1.5 탆 thick Al 2 O 3 layer. The light microscope examination showed that the insert did not become flat along the cutting edge line after the coating step.

A의 삽입체는 열간 단조된 링 기어(직경 206 mm, TSCM815H 재료)의 선삭 시험을 통해 B의 삽입체와 대비되었다. 각각의 부품 상에 수행된 각각의 선삭 싸이클은 하나의 면 절삭, 하나의 종방향 절삭 및 하나의 모따기 절삭으로 구성되었다. 이송은 0.35 mm/rev이었고 절삭 속도는 약 230 m/min이었다.A inserts were compared with inserts of B through turning tests of hot forged ring gears (diameter 206 mm, TSCM815H material). Each turn cycle performed on each part consisted of one face cut, one longitudinal cut and one chamfer cut. The feed was 0.35 mm / rev and the cutting speed was about 230 m / min.

먼저, 150 개 부품들이 두 개의 삽입체 A 및 B로 가공되었고 구해진 플랭크 마모(flank wear)가 측정되어 비교되었다. 마모가 삽입체 A 상에서 상당히 미발달하였기 때문에 그 이상의 부품을 더 절삭하여 총 354 개 부품을 절삭하도록 하였다. 구해진 플랭크 마모는 하기 표에 나타내었다:First, 150 parts were machined into two inserts A and B and the resulting flank wear was measured and compared. Since the abrasion was considerably undeveloped on insert A, more parts were cut to cut a total of 354 parts. The resulting flank wear is shown in the following table:

부품 수 측정된 플랭크 마모(mm)Number of parts Flank wear measured (mm)

(본 발명에 따른) 삽입체 A 150 0.07(According to the invention) insert A 150 0.07

(본 발명에 따른) 삽입체 A 354 0.08(According to the invention) insert A 354 0.08

(외적 등급) 삽입체 B 150 0.10(External grade) Insert B 150 0.10

시험된 삽입체의 현미경 검사는 삽입체 B 상에 미세한 플레이킹을 나타내는 반면에 삽입체 A 상에서는 심지어 354 개 부품을 가공한 후에조차 가시적인 플레이킹이 발생하지 않았다.Microscopic examination of the tested insert showed fine flaking on insert B, but no visible flaking occurred on insert A even after processing 354 parts.

구해진 플랭크 마모로부터 본 발명에 따른 삽입체 A가 우수하고 더 긴 공구 수명을 가진다는 것이 명백하다.It is clear from the obtained flank wear that insert A according to the invention has excellent and longer tool life.

예 2Example 2

D.) 또다른 외부의 선단 카바이드 생산 장치로부터 CNMG 120408 형식의 강한 경쟁 초경 합금 등급을 선삭 시험으로 비교하기 위해 선택하였다. 초경 합금의 화학 조성은 7.6 wt-% Co, 2.4 wt-% TiC, 0.5 wt-% TiN, 2.4 wt-% TaC, 0.3 wt-% NbC 및 나머지 WC를 가졌다. 초경 합금은 큐빅 카바이드로부터 열화된 두께 약 20 ㎛의 표면 영역을 가진다. 초경 합금의 조성은 본 발명의 것과 비슷하지만 0.93의 높은 CW-비와, 3.5 ㎛ TiC 층, 1.5 ㎛ Al2O3층 및 0.5 ㎛ TiN 층을 수반하는 5 ㎛ TiCN 층으로 구성된 상이한 코팅을 가진다. 광현미경 검사는 삽입체가 코팅 단계 후에 절삭날 라인을 따라 평탄해 지지 않았음을 나타내었다.D.) Strong competing cemented alloy grades of type CNMG 120408 from another external tip carbide production unit were selected for comparison with turning tests. The chemical composition of the cemented carbide was 7.6 wt-% Co, 2.4 wt-% TiC, 0.5 wt-% TiN, 2.4 wt-% TaC, 0.3 wt-% NbC and the rest WC. The cemented carbide has a surface area of about 20 탆 in thickness which is deteriorated from cubic carbide. The composition of the cemented carbide is similar to that of the present invention but has a high CW-ratio of 0.93 and a different coating consisting of a 5 탆 TiCN layer with a 3.5 탆 TiC layer, a 1.5 탆 Al 2 O 3 layer and a 0.5 탆 TiN layer. The light microscope examination showed that the insert did not become flat along the cutting edge line after the coating step.

열간 단조된 링 기어(SCr420H 재료, 외경 180 mm와 내경 98 mm)에 대한 이송 = 0.25 내지 0.35 mm/rev 및 절삭 속도 = 220 m/min의 면 선삭 시험을 통해 A 및 D의 삽입체를 비교하였다. 삽입체는 소정의 플랭크 마모치인 0.08 mm까지 작업하였고 생산된 부품의 수가 평가 기준이었다.The inserts A and D were compared through a surface turning test with a feed = 0.25 to 0.35 mm / rev and a cutting speed = 220 m / min for a hot forged ring gear (SCr420H material, outer diameter 180 mm and inner diameter 98 mm) . The inserts worked up to 0.08 mm, the flank wear value, and the number of parts produced was evaluated.

부품 수 측정된 플랭크 마모(mm)Number of parts Flank wear measured (mm)

(본 발명에 따른) 삽입체 A 절삭날1 203 0.08(According to the invention) insert A cutting edge 1 203 0.08

(본 발명에 따른) 삽입체 A 절삭날2 226 0.08(According to the invention) insert A cutting edge 2 226 0.08

(외부 등급) 삽입체 D 182 0.08(External grade) Insert D 182 0.08

예 3Example 3

C.) 삽입체 A와 동일한 조성 및 0.88의 CW-비를 갖는 WNMG 080408-PM 형식의 초경 합금 선삭 공구 삽입체는 A에 따라 코팅되었다. XRD 측정은 Al2O3층이 100% κ-상으로 구성되었다는 것을 나타내었다. 삽입체는 A에 따라 브러쉬되었다.C.) A cemented carbide turning tool insert of the same composition as insert A and WNMG 080408-PM type with a CW-ratio of 0.88 was coated according to A. XRD measurements indicated that the Al 2 O 3 layer was composed of 100% K-phase. The insert was brushed according to A.

E.) D와 동일한 초경 합금 생산 장치로부터의 D와 동일한 CW-비, 카바이드 조성 및 코팅을 갖는 WNMG 080408 형식의 삽입체를 선삭 시험을 통해 비교하기 위해 선택하였다. 광현미경 검사는 삽입체가 코팅 단계 후에 절삭날 라인을 따라 평탄해 지지 않았음을 나타내었다.E.) An insert of the type WNMG 080408 with the same CW-ratio, carbide composition and coating as D from the same cemented carbide production unit was selected for comparison via turning tests. The light microscope examination showed that the insert did not become flat along the cutting edge line after the coating step.

C 및 E의 삽입체가 단조된 차축(50CV4 재료, 길이 487 mm 및 직경 27 내지 65 mm)의 이송 = 0.28 내지 0.30 mm/rev 및 절삭 속도 = 160 m/min의 면 선삭 시험을 통해 비교되었다. 세 개의 차축들이 각각의 절단날마다 작업되었고 절단날의 마모는 광현미경으로 검사되었다.The inserts of C and E were compared through a cotton turn test with a feed of a forged axle (50CV4 material, length 487 mm and diameter 27 to 65 mm) = 0.28 to 0.30 mm / rev and a cutting speed = 160 m / min. Three axles were operated on each cutting day and the wear of the cutting edge was examined with a light microscope.

(본 발명에 따른) 삽입체 C 0.07 mm 미만 플랭크 마모와 플레이킹 없음.(According to the invention) insert C less than 0.07 mm flank wear and no flaking.

(외적 등급) 삽입체 E 0.07 mm 미만 플랭크 마모와(External grade) Insert E Less than 0.07 mm Flank wear and

절삭날을 따라 플레이킹 및 칩핑.Flaking and chipping along the cutting edge.

예 4Example 4

F.) A와 동일한 배치(batch)로부터 CNMG 120408-PM 형식의 초경 합금 선삭 공구 삽입체가 스웨덴 특허 출원 제9502640-7호에 따라서 주상 입자를 갖는 두께 7 ㎛의 TiCN 층, 1 ㎛ 동축 TiCN 및 두께 4 ㎛의 012-집합 조직 α-Al2O3을 수반하는 0.5 동축 TiCN으로 코팅되었다. 삽입체의 코팅면을 평탄하게 하기 위하여 물/Al2O3-슬러리를 사용하여 습식 블라스팅하였다.F.) A cemented carbide turning tool insert of CNMG 120408-PM type from the same batch as A has a 7 占 퐉 thick TiCN layer with columnar particles according to Swedish Patent Application No. 9502640-7, a 1 占 퐉 coaxial TiCN and a thickness of 4 ㎛ accompanying 012- texture α-Al 2 O 3 were coated with TiCN 0.5 shaft. Wet blasting was performed using a water / Al 2 O 3 - slurry to smooth the coated surface of the insert.

G.) 조성 6.5 wt-% Co 및 8.8 wt-% 큐빅 카바이드(3.3 wt-% TiC, 3.4 wt-% TaC 및 2.1 wt-% NbC)와 나머지 WC를 갖는 형식 CNMG 120408-PM 형식의 초경 합금 선삭 공구 삽입체가 A)에서 제공된 공정 하에서 코팅되었다. 초경 합금체는 CW-비 = 1.0과 큐빅 상에서 열화되고 바인더 상에서 농축된 두께 약 23 ㎛의 표면 영역을 가졌다. XRD-측정은 Al2O3층이 κ-상으로만 구성되었다는 것을 나타내었다.G.) Cemented carbide turning of the type CNMG 120408-PM type with 6.5 wt-% Co and 8.8 wt-% cubic carbide (3.3 wt-% TiC, 3.4 wt-% TaC and 2.1 wt-% NbC) The tool insert was coated under the process provided in A). The cemented carbide body had a CW-ratio of 1.0 and a surface area of about 23 mu m thick, which was degraded on the cubic and concentrated on the binder. XRD-measurements indicated that the Al 2 O 3 layer was composed only in the κ-phase.

A, F, G 및 B의 삽입체는 재료 SCr420H인 열간 및 냉간 단조된 링 기어의 선삭 시험을 통해 비교되었다.The inserts A, F, G and B were compared through turning tests of hot and cold forged ring gears with material SCr420H.

링은 190 mm의 외경과 98 mm의 내경을 가졌다. 각각의 부품 상에 수행된 각각의 선삭 싸이클은 세 개의 면 절삭 및 하나의 종방향 절삭으로 구성되었다. 이송 = 0.25 내지 0.40 mm/rev이고 절삭 속도는 약 200 m/min이었다. 170개 부품들이 가공되었고 절단날의 마모가 검사되었다.The ring had an outer diameter of 190 mm and an inner diameter of 98 mm. Each turn cycle performed on each part consisted of three face cuts and one longitudinal cut. The feed = 0.25 to 0.40 mm / rev and the cutting speed was about 200 m / min. 170 parts were machined and the wear of the cutting edge was checked.

삽입체 A 코팅의 가시적인 플레이킹은 관찰되지 않고No visible flaking of the insert A coating was observed

(본 발명에 따른) 플랭크 마모는 0.07 mm 미만임.The flank wear (according to the invention) is less than 0.07 mm.

삽입체 F 절단날을 따라 코팅의 일부가 제거되고Part of the coating is removed along the insert F cutting edge

(CW-비 = 0.08) 플랭크 마모는 0.08 mm 미만임.(CW-ratio = 0.08) Flank wear is less than 0.08 mm.

삽입체 G 절단날을 따라 실질적인 플레이킹이 발생하였고Substantial flaking occurred along the insert G cutting edge

(CW-비 = 1.0) 플랭크 마모는 0.10 mm 이상임.(CW-ratio = 1.0) Flank wear is more than 0.10 mm.

삽입체 B 절단날을 따라 코팅의 일부가 제거되고Part of the coating is removed along the insert B cutting edge

(외부) 플랭크 마모는 0.08 mm 미만임.(Outer) flank wear is less than 0.08 mm.

비록 스웨덴 특허 출원 제9502640-7호에 따라 제작된 삽입체 F가 저 합금강을 선삭할 때 일반적으로 우수하지만 몇몇 열간 및 냉간 단조된 저 합금강 부품을 선삭할 때는 본 발명에 따라 제작된 삽입체 A에 항상 필적할 수는 없다.Although insert F prepared in accordance with Swedish Patent Application No. 9502640-7 is generally excellent when turning low alloy steels, when turning several low temperature and cold forged low alloy steel parts, the insert A You can not always match.

예 5Example 5

H.) 예1의 A에서와 동일한 배치로부터 삽입체가 Al2O3코팅 단계의 공정 시간을 7.5 시간으로 연장하는 것을 제외한 예1에서 제공된 과정에 따라 두께 5.5 ㎛의 Al2O3층으로 코팅되었다. TiN의 얇은(0.5 ㎛) 장식층은 종래 기술을 사용하여 상부 상에 증착되었다.H.) From the same arrangement as in Example 1 A, the insert was coated with an Al 2 O 3 layer of thickness 5.5 μm according to the procedure provided in Example 1, except that the process time of the Al 2 O 3 coating step was extended to 7.5 hours . A thin (0.5 탆) decorative layer of TiN was deposited on top using conventional techniques.

I.) H와 동일한 배치로부터 삽입체가 두께 5 ㎛의 Al2O3층과 종래 기술을 사용한 0.5 ㎛ TiN 상부 코팅을 수반하는 TiCN의 7 ㎛ 동축 층으로 코팅되었다. XRD 분석은 Al2O3층이 대략의 구성비가 30/70인 α- 및 κ- Al2O3의 혼합으로 구성되었다는 것을 나타내었다. H 및 A의 삽입체는 TiN 층을 제거하고 절단날을 평탄하게 하기 위하여 코팅 후에 브러쉬되었다.I.) From the same arrangement as H, the insert was coated with a 5 탆 thick Al 2 O 3 layer and a 7 탆 coaxial layer of TiCN with a prior art 0.5 탆 TiN top coating. XRD analysis indicated that the Al 2 O 3 layer consisted of a mixture of α- and κ-Al 2 O 3 with an approximate composition ratio of 30/70. The inserts of H and A were brushed after coating to remove the TiN layer and to flatten the cutting edges.

H, A 및 H의 삽입체를 간헐 종방향 선삭 작업으로 시험하였다. 작업 편 재료는 외경 190 mm, 내경 30 mm, 두께 22 mm의 링 형상의 저 합금 저 탄소강(SCr420H)이었다. 링 두께 위의 각각의 종방향 통로는 각각 1 mm의 22 개의 내부-절삭(in-cut)으로 구성되었다. 플레이킹이 발생할 때까지 링 두께 위의 통로 수가 각각의 삽입채에 대해 기록되었다.The inserts of H, A and H were tested for intermittent longitudinal turning. The workpiece material was a ring-shaped low alloy low carbon steel (SCr420H) having an outer diameter of 190 mm, an inner diameter of 30 mm and a thickness of 22 mm. Each longitudinal passage above the ring thickness consisted of 22 in-cuts of 1 mm each. The number of passages above the ring thickness was recorded for each insert until flaking occurred.

삽입체 절삭날 플레이킹 전 통로 수Insertion Thread Cutting Edge

A.) 본 발명에 따른 240A.) &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 240 &

1.5 ㎛ Al2O3 1.5 탆 Al 2 O 3

H.) 본 발명에 따른 180H.) &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 180 &

5.5 ㎛ Al2O3 5.5 탆 Al 2 O 3

I.) 종래 기술에 따른 40I. &lt; RTI ID = 0.0 &gt; 40 &

5㎛ Al2O3 5 탆 Al 2 O 3

H 및 A의 삽입체는 볼 베어링 강(SKF25B, v = 250 m/min, f = 0.3 mm/r, 절삭 깊이 = 2 mm)의 절삭 시험을 통해서도 비교되었다. 이 시험에서, 크레이터 마모(crater wear)가 두드러졌다. 삽입체로 15 분 동안 작업되었고 형성된 크레이터 마모는 mm2의 크레이터 면적으로 측정되었다.The inserts of H and A were also compared by cutting tests on ball bearing steel (SKF25B, v = 250 m / min, f = 0.3 mm / r, cutting depth = 2 mm). In this test, crater wear was prominent. Was working for 15 minutes body insert formed crater wear was measured in the area of the crater mm 2.

삽입체 크레이터 면적(mm2)Insert crater area (mm 2 )

A.) 본 발명에 따른 1.5 ㎛ Al2O30.9A.) 1.5 占 퐉 Al 2 O 3 0.9

H.) 본 발명에 따른 5.5 ㎛ Al2O30.5H.) 5.5 占 퐉 Al 2 O 3 0.5

상기 시험 결과로부터 삽입체 I가 삽입체 H 및 A와 비교해서 열등한 플레이킹 내성을 가진다는 것이 명백하다. 삽입체 H는 크레이터 마모 내성 및 플레이킹 내성 양쪽에 대해 양호한 결과를 나타낸다. 삽입체 A는 가장 우수한 플레이킹 내성을 나타내고 극히 높은 플레이킹 내성을 요구하는 절삭 작업에 사용될 수 있다.From the test results it is clear that insert I has inferior flickering resistance compared to inserts H and A. Insert H exhibits good results for both crater wear resistance and flaking resistance. Insert A exhibits the best flaking resistance and can be used in cutting operations requiring extremely high flaking resistance.

예 6Example 6

H. 7.5 wt-%의 Co, 1.8 wt-%의 TiC, 3.0 wt-% TaC, 0.4 wt-% NbC 및 나머지 WC의 조성과 0.88의 CW-비를 갖는 TNMG160408-MM 형식의 초경 합금 선삭 공구 삽입체가 제공되었다. 초경 합금은 큐빅 카바이드로부터 열화된 두께 약 25 ㎛의 표면 영역을 가진다. 삽입체는 0.05로 추정되는 C/N 비의 고질소 함량을 가지고 있으며 MT-CVD 기술을 사용하여 증착된 두께 7.2 ㎛의 주상 TiCN 층을 수반하는 가장 내부의 0.5 ㎛ 동축 TiCN 층으로 코팅되었다. 동일 코팅 공정 내의 후속 단계에서 1.2 ㎛의 Al2O 층은 유럽 특허 공개 제523,021호에 개시된 과정에 의해 순수 κ-상으로 이루어진다. 동일 싸이클 동안 얇은 0.5 ㎛ TiN 층은 Al2O3층의 상부 상에 증착되었다. 코팅 후에 코팅된 삽입체를 나일론 스트로우 브러쉬를 포함하는 SiC로 브러쉬하여 절삭날 상의 외부 TiN 층을 제거하였다.Insertion of a cemented carbide turning tool of the TNMG160408-MM type having a composition of H. 7.5 wt-% Co, 1.8 wt-% TiC, 3.0 wt-% TaC, 0.4 wt-% NbC and balance WC and a CW-ratio of 0.88 A sieve was provided. The cemented carbide has a surface area of about 25 탆 in thickness which is deteriorated from cubic carbide. The insert was coated with the innermost 0.5 탆 coaxial TiCN layer with a high nitrogen content of C / N ratio estimated at 0.05 and with a 7.2 탆 pillar thickness TiCN layer deposited using MT-CVD technology. Al 2 O layer of 1.2 ㎛ in subsequent steps in the same coating process is performed onto the pure κ- by the process disclosed in European Patent Publication No. 523 021. A thin 0.5 탆 TiN layer was deposited on top of the Al 2 O 3 layer during the same cycle. After coating, the coated insert was brushed with SiC containing a nylon straw brush to remove the outer TiN layer on the cutting edge.

I. 외부의 선단 초경 합금 생산 장치로부터의 TNMG 160408 형식의 경쟁 초경 합금 선삭 공구 삽입체를 선삭 시험을 통해 비교하기 위해 선택하였다. 카바이드는 9.0 wt-% Co, 0.2 wt-% TiC, 1.7 wt-% TaC, 0.2 wt-% NbC 나머지 WC의 조성과 0.90의 CW-비를 가졌다. 삽입체는 1.0 ㎛ TiC, 0.8 ㎛ TiN, 1.0 ㎛ TiC 및 최외부는 0.8 ㎛ TiN으로 구성된 코팅을 가졌다. 광학 현미경 검사는 코팅에 후속 하는 절삭날 처리가 없음을 나타내었다.I. Competitive cemented carbide turning tool inserts of the type TNMG 160408 from an external cemented carbide production machine were selected for comparison via turning tests. The carbide had a composition of 9.0 wt-% Co, 0.2 wt-% TiC, 1.7 wt-% TaC, 0.2 wt-% NbC balance WC and a CW-ratio of 0.90. The insert had a coating consisting of 1.0 urn TiC, 0.8 urn TiN, 1.0 urn TiC and an outermost 0.8 urn TiN. Optical microscopy showed that there was no subsequent cutting edge treatment of the coating.

삽입체 H 및 I를 2상 스테인레스 강으로 된 축의 종방향, 건식, 선삭으로 시험하였다.Inserts H and I were tested by longitudinal, dry, and turning of shafts made of two-phase stainless steels.

이송은 0.3 mm/rev, 속도는 140 m/min, 절삭 깊이는 2 mm이었다. 부품 당 총 절삭 시간은 12 분이었다.The feed rate was 0.3 mm / rev, the speed was 140 m / min, and the cutting depth was 2 mm. The total cutting time per component was 12 minutes.

삽입체 I가 소성 변형하는 반면에 삽입체 H는 약간의 노치 마모가 있었다.Insert I was plastically deformed while insert H had a slight notch wear.

본 발명에 따른 삽입체 H는 하나의 절삭날로 한 부품을 완성하는 반면에 삽입체 I를 사용하여 하나의 부품을 마무리하는 데는 네 개의 절삭날이 요구되었다.The insert H according to the present invention required one cutting edge to complete one part while four insert edges were required to finish one part using the insert I.

Claims (9)

초경 합금체와 코팅을 포함하는, 강을 선삭하기 위한 절삭 공구 삽입체에 있어서,A cutting tool insert for turning a steel, comprising a cemented carbide body and a coating, 상기 초경 합금체는 WC와, 5 내지 11 wt-% Co와, 0.76 내지 0.92의 CW-비를 갖는 Ti, Ta 및/또는 Nb 및 고 W 합금 바인더 상의 2 내지 10 wt-% 큐빅 카바이드로 이루어지고,The cemented carbide body comprises WC, 2 to 10 wt-% cubic carbide on Ti, Ta and / or Nb and a high W alloy binder having 5 to 11 wt-% Co and a CW-ratio of 0.76 to 0.92 , 상기 코팅은 두께 0.1 내지 2 ㎛이며, 크기 0.5 ㎛ 미만인 동축 입자를 갖는 TiCxNyOz의 제1(가장 내부) 층과, 직경 5 ㎛ 미만의 주상 입자를 구비한 두께 3 내지 15 ㎛의 TiCxNyOz의 층과, 두께 1 내지 9 ㎛의 평탄하고 미세 입자(0.5 내지 2 ㎛)로된 κ-Al2O3-층으로된 외부층을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 삽입체.Said coating comprising a first (innermost) layer of TiC x N y O z having a coaxial particle size of less than 0.5 microns and a thickness of from 3 to 15 microns with columnar particles less than 5 microns in diameter, Characterized in that it comprises an outer layer of a layer of TiC x N y O z and a κ-Al 2 O 3 - layer of smooth, fine particles (0.5 to 2 μm) of 1 to 9 μm in thickness sieve. 제1항에 있어서, κ-Al2O3-층의 두께가 1 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.The cutting insert according to claim 1, wherein the thickness of the κ-Al 2 O 3 - layer is 1 to 3 μm. 제1항에 있어서, κ-Al2O3-층의 두께가 4 내지 8 ㎛인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.The cutting insert according to claim 1, wherein the thickness of the κ-Al 2 O 3 - layer is from 4 to 8 μm. 상기 항들 중 어느 한 항에 있어서, 초경 합금체는 큐빅 카바이드로부터 열화된 두께 15 내지 35 ㎛의 표면 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.The cutting insert according to any one of the preceding claims, wherein the cemented carbide body has a surface area of 15 to 35 탆 in thickness which is deteriorated from cubic carbide. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 초경 합금체는 6.5 내지 8,0 wt-% Co의 조성과 0.80 내지 0.90의 CW-비를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.The cutting insert according to any one of claims 1 to 3, wherein the cemented carbide body has a composition of 6.5 to 8.0 wt-% Co and a CW-ratio of 0.80 to 0.90. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 최외부 층은 얇은 0.1 내지 1 ㎛ TiN 층인 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.The cutting insert according to any one of claims 1 to 3, wherein the outermost layer is a thin 0.1 to 1 탆 TiN layer. 제6항에 있어서, 최외부 TiN 층은 절삭날을 따라 제거되는 것을 특징으로 하는 절삭 삽입체.7. The cutting insert according to claim 6, wherein the outermost TiN layer is removed along the cutting edge. 초경 합금체와 코팅을 포함하는 선삭 삽입체를 제작하는 방법에 있어서,A method of making a turning insert comprising a cemented carbide body and a coating, 0.76 내지 0.92의 CW-비를 갖는 고 W-합금 바인더 상을 구비한 WC-Co 기저 초경 합금체를, 공지된 CVD 방법을 사용한 크기 0.5 ㎛ 미만의 동축 입자를 구비한 두께 0.1 내지 2 ㎛의 TiCxNyOz의 제1(가장 내부) 층과, 850 내지 900 ℃의 바람직한 온도 범위에서 층을 형성하기 위해 탄소와 질소 소스로서 아세토니트릴을 사용하는 MTCVD 기술에 의해 증착된 직경 5 ㎛ 미만의 주상 입자를 구비한 두께 3 내지 15 ㎛의 TiCxNyOz의 층과, 두께 1 내지 9 ㎛의 평탄한 κ-Al2O3의 층으로 코팅하는 것을특징으로 하는 방법.A WC-Co based cemented carbide body having a high W-alloy binder phase with a CW-ratio of 0.76 to 0.92 was deposited on a TiC with a coaxial particle size of less than 0.5 mu m and a thickness of 0.1 to 2 mu m using a known CVD method (innermost) layer of x N y O z and a second (innermost) layer of less than 5 탆 diameter deposited by MTCVD techniques using carbon and nitrogen source as the nitrogen source to form a layer at a preferred temperature range of 850-900 캜 Characterized in that the layer is coated with a layer of TiC x N y O z 3 to 15 탆 in thickness with columnar particles and a layer of flat κ-Al 2 O 3 with a thickness of 1 to 9 탆. 제8항에 있어서, 상기 초경 합금체는 표면 영역을 농축하는 바인더 상을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.The method according to claim 8, wherein the cemented carbide body has a binder phase for concentrating the surface area.
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