KR100587444B1

KR100587444B1 - 피복 초경 합금 공구

Info

Publication number: KR100587444B1
Application number: KR1019997006095A
Authority: KR
Inventors: 모리구찌히데끼; 이께가야아끼히꼬; 야마가따가즈오
Original assignee: 스미토모덴키고교가부시키가이샤
Priority date: 1997-11-06
Filing date: 1998-11-06
Publication date: 2006-06-08
Also published as: DE69831219D1; WO1999024198A1; DE69831219T2; KR20000069901A; EP0965404A1; IL130803A0; EP0965404B1; IL130803A; US6187421B1; EP0965404A4

Abstract

WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 표면에 복수의 피복층을 마련한 피복 초경 합금제 절삭 공구의 내결손성, 내마모성을 향상시키기 위해, (a) 본체에 인접하는 피복 최내층을 두께 0.1 내지 0.3 ㎛의 질화 티탄으로 한다. (b) 날끝 능선부, 오목면의 피복막 중의 평균 균열 간격을 릴리프면의 피복막보다 작게 한다. (c) 날끝 능선부, 오목면의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 피복 최내층, 혹은 그보다 상층내에 있는 것을 50 % 이상으로 한다. (d) 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 평균 길이를 릴리프면에서의 피복막에 있어서의 평균값보다 짧게 한다.

절삭 공구, 릴리프면, 오목면부, 날끝 능선부, 피복막

Description

피복 초경 합금 공구{Coated Tool of Cemented Carbide}

본 발명은 절삭 공구에 관한 것으로, 특히 강 및 주철의 절삭 가공에 사용하는 피복 초경 합금제 절삭 공구로서 가장 적합하며, 내마모성과 내결손성이 동시에 우수하도록 한 것이다.

종래, 금속 재료 절삭용의 공구 재질로서는, 초경 합금(WC-Co 합금 혹은 WC-Co 합금에 Ti나 Ta, Nb의 탄질화물을 첨가한 합금)이 이용되어 왔지만, 최근에는 절삭 조건이 고속화되어 온 결과, 초경 합금에 CVD나 PVD에서 원소 주기율표 IVa, Va, VIa족 금속 및 Al 등의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 탄산화물 또는 붕소 질화물, 산화물 또는 이들의 고용체로 이루어지는 피복막을 3 내지 15 ㎛의 두께로 피복한 초경 합금 공구의 사용 비율이 증대하고 있다. 피복막 두께는 더욱 두꺼워지는 경향에 있으며, 20 ㎛ 이상의 막 두께의 CVD 피복 초경 합금도 제안되고 있다. 이와 같은 CVD 피복 초경 합금 공구에서는 피복막과 모재의 열팽창 계수의 차이로부터, 코팅 후의 냉각 과정에서 피복막 중에 인장 잔류 응력이 발생하고, 공구의 내결손성이 저하한다는 문제점이 지적되고 있었다.

이에 대해, 피복 초경 합금의 표면에 기계적 충격을 블라스팅 등의 방법으로 제공하고, 피복막 중 모재까지 관통한 균열을 도입하여 내결손성을 개선하는 제안( 일본 특허 공고 평7-6066호 공보)이 이루어졌다. 이 제안의 방법에서는 어느 정도 내결손성이 향상하는 것이 확인되었지만, 모재까지 관통한 균열을 미리 피복막 중에 도입하였으므로, 그리피스의 예비 균열 길이가 길어져 이 긴 균열이 원인이 되어 내결손성이 저하하거나, 피복막의 마모에 흐트러짐이 발생하여 내마모성이 저하하는 문제점이 있었다.

이와 같이, 종래의 표면 피복 초경 합금 공구에서는 내마모성을 증대시키기 위해 피복막의 두께를 증가시키면 공구의 내결손성이 저하하거나, 비교적 두께가 큰 피복막 중에 균열을 미리 부여하는 경우에도 부여된 균열의 상태에 의해 오히려 내마모성이 저하한다는 문제가 있으며, 이것은 아직 해소되지 않았다.

본 발명은 이와 같은 종래의 사정에 비추어서 내결손성과 내마모성의 양 특성을 향상시키고, 공구 수명을 연장시킨 피복 초경 합금 공구의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명자들은 예의 연구를 행한 결과, WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 표면에 특정한 막질, 구조의 세라믹막을 피복후, 열적 혹은 기계적 수법에 의해 피복막 중에 도입하는 균열 길이 및 균열 간격을 엄밀하게 제어함으로써, 내결손성과 내마모성의 양 특성을 향상시키고, 공구 수명을 대폭 연장시킬 수 있는 것을 발견했다. 즉, 본 발명은 하기에 요약한 바와 같이 특정된 각 발명으로 이루어진다.

(1) WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 마련한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서, (a) 상기 피복층의 본체에 인접하는 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 1 ㎛의 질화 티탄이며, (b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직 상에서, 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 평균 균열 간격이 릴리프면의 피복막 중의 평균 균열 간격보다 작고, (c) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 균열의 선단부가 상기 최내층의 질화 티탄내 혹은 질화 티탄보다도 상층내 혹은 그들의 층간 계면에 있는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 80 % 이상이며, (d) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧은 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(2) 그들의 층간 계면이 최내층의 질화 티탄과 그 바로 상층의 계면인 상기 (1)에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(3) 상기 최내층의 질화 티탄의 상층에, 두께 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정(柱狀晶)으로 이루어지는 탄질화 티탄, 또한 그 상층에 0.5 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 8 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(4) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복면 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층의 질화 티탄내, 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄내, 혹은 상기 질화 티탄과 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄과의 계면에 있는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 80 내지 100 %인 것을 특징으로 하는 상기 (3) 에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.(여기에서 말하는 본체측 균열의 선단부 존재량은 총량을 의미한다.)

(5) 상기 최내층의 질화 티탄의 상층에 3 내지 20 ㎛의 알루미나, 또한 그 상층에 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄, 또는 그 상층에 0.5 내지 10 ㎛의 알루미나가 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(6) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값은 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(7) 상기 단면 조직 상에서 날끝 능선부 혹은 오목면의 피복막 중의 균열 간격 중, 균열 간격이 좁은 쪽의 평균값을 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 Y라 한 때, X/Y의 값이 2 이상의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(8) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 피복막 표면측 균열의 선단부가 피복막 표면에 관통하지 않는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 75 내지 100 %인 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(9) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄막에만 존재하고, 그 상하의 피복층에 관통하지 않는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 70 내지 100 %인 것을 특징으로 하는 상기 (2) 내지 (8) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(10) 상기 초경 합금 표면에는 탈β층을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (9) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(11) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열은 코팅 후에 기계적으로 도입된 것을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (10) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(12) 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄이 유기 CN 화합물을 반응 가스로 하는 CVD법에 의해 800 ℃ 이상 1000 ℃ 이하, 바람직하게는 850 내지 950 ℃의 온도로 피복된 것을 특징으로 하는 상기 (3) 내지 (11) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(13) 피복막의 총막 두께가 3 내지 50 ㎛의 범위에 있는 상기 (1) 내지 (12) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(14) WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 마련한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서, (a) 상기 피복층의 본체에 인접하는 최내층이 두께 0. 1 내지 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 1 ㎛의 질화 티탄이며, 그 상층에 두께 0.5 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 8 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복되어 있으며, (b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직 상에서, 날끝 능선부의 피복막 중의 평균 균열 간격이 릴리프면의 피복막 중의 평균 균열 간격보다 작고, (c) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층의 질화 티탄내 혹은 질화 티탄보다 도 상층내 혹은 그들의 층간 계면(질화 티탄과 그 바로 상층과의 계면, 상층내 각 층간의 계면)에 있는 것이 50 % 이상이며, (d) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧고, (e) 상기 알루미나층이 날끝 선단부의 적어도 일부에서 제거 또는 연마되어 있는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(15) 상기 최내층의 질화 티탄의 상층에, 두께 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄, 또한 그 상층에 두께 0.5 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 8 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (14)에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(16) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층의 질화 티탄내, 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄내, 혹은 상기 질화 티탄과 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄과의 계면에 있는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 80 내지 100 %인 것을 특징으로 하는 상기 (15)에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구(여기에서 말하는 본체측 균열 선단부의 존재량은 총량을 의미한다.).

(17) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격의 평균값은 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (16) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(18) 상기 단면 조직 상에서 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격 중, 균열 간격의 평균값을 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 Y라 한 때, X/Y의 값이 2 이상, 바람직하게는 5 이상의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (17) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(19) 상기 알루미나층이 제거된 부분에서 표면에 노출된 피복층 A 중의 균열 간격이 0.5 내지 5 ㎛, 바람직하게는 1 내지 3 ㎛인 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(20) 상기 알루미나층이 제거된 부분에서 표면에 노출된 피복층 A가 두께 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비가 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄인 것을 특징으로 하는 상기 (15) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(21) 상기 알루미나층이 연마된 부분의 하층에 균열 간격이 0.5 내지 5 ㎛, 바람직하게는 1 내지 3 ㎛인 피복층 A가 존재하는 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(22) 상기 알루미나층이 연마된 부분의 하층에 존재하는 피복층 A가 두께 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비가 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄인 것을 특징으로 하는 상기 (15) 내지 (18) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(23) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 중, 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄막에만 존재하고, 그 상하의 피복층에 관통하지 않는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 70 내지 100 %인 것을 특징으로 하는 상기 (15) 내지 (20) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(24) 상기 초경 합금 표면에는 탈β층을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (23) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(25) 상기 제거된 알루미나층은 κ- 알루미나인 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (20) 및 (23) 내지 (24) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(26) 상기 연마된 알루미나층은 α- 알루미나인 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (18) 및 상기 (21) 내지 (23) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(27) WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 마련한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서, (a) 상기 피복층의 본체에 인접하는 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 1 ㎛의 질화 티탄이며, 그 상층에 두께 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄, 또는 그 상층에 두께 0.5 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 8 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복되어 있으며, (b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직 상에서, 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 피복막 표면측의 균열 선단부가 피복막 표면에 관통하지 않는 것이 50 % 이상이며, (c) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층의 질화 티탄내 혹은 질화 티탄보다도 상층내 혹은 그들의 간격 계면에 있는 것이 50 % 이상이며, (d) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧고, (e) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 상기 탄질화 티탄의 막 중의 균열 간격의 평균값이 10 ㎛ 이하이며, (f) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 상기 알루미나막 중의 평균 균열 간격은 상기 탄질화 티탄막 중의 평균 균열 간격의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(28) 상기 초경 합금 표면에는 탈β층을 갖는 것을 특징으로 하는 상기 (27)에 기재된 피복 초경 합금 절삭 공구.

(29) 상기 알루미나층이 날끝 능선부의 적어도 일부에서 제거 또는 연마되어 있는 것을 특징으로 하는 상기 (27) 또는 (28)에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(30) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열은 코팅 후에 기계적으로 도입된 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (29) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(31) 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄이 유기 CN 화합물을 반응 가스로 하는 CVD법에 의해 800 ℃ 이상 1000 ℃ 이하, 바람직하게는 850 내지 950 ℃의 온도로 피복된 것을 특징으로 하는 상기 (15) 내지 (30) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

(32) 피복층 두께의 합계가 3 내지 50 ㎛의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 상기 (14) 내지 (31) 중 어느 하나에 기재된 피복 초경 합금제 절삭 공구.

또, 상기 최내층에 피복한 질화 티탄과 상기 주상정의 탄질화 티탄 또는 상기 (5)의 알루미나층과의 사이 및 상기 주상정의 탄질화 티탄과 상기 알루미나층 사이에는 각 층간의 밀착력 향상을 위해 중간층이 피복되어도 상관없다. 중간층으로서는 두께 0.1 내지 5 ㎛ 정도의 붕질화 티탄, 탄화 티탄, 탄질산화 티탄 등을 들 수 있다.

도1은 본 발명에 관한 칩의 날끝 능선부, 릴리프면, 오목면 등을 도시하기 위한 설명도이다.

도2는 도1의 칩을 상면으로부터 본 모식도이다.

도3은 본 발명에 관한 초경 합금의 피복층 중에 있어서의 균열 선단부의 본체에 대한 위치 관계를 도시한 설명도이다.

도4의 (a) 및 (b)는 각각 본 발명에 관한 칩의 경면 연마한 단면 조직 상에서 날끝 능선부의 알루미나층의 연마된 상태를 도시한 모식도이다.

도5는 실시예의 절삭 시험에 이용한 SCM 435제 피삭재(환봉재)의 횡단면도이다.

본 발명의 제1 특징 Ⅰ에 따르면, WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금 또는 이에 또한 Ti, Ta, Nb 등의 탄질화물을 첨가한 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 마련한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서, (a) 상기 피복층의 본체에 인접하는 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 1 ㎛의 질화 티탄으로 한다. 바람직하게는 그 상층에 두께 3 내지 30 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비 5 이상, 더욱 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄, 또한 0.5 내지 10 ㎛, 더욱 바람직하게는 1 내지 8 ㎛의 알루미나를 적어도 한층 피복한다. (b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직 상에서, 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 평균 균열 간격이 릴리프면의 피복막의 평균 균열 간격보다 좁게 한다. (c) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층의 질화 티탄내, 혹은 질화 티탄보다도 상층내 혹은 그들의 층간 계면에 있는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 80 내지 100 %이다. 상기 최내층의 질화 티탄의 상층에 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄을 피복한 경우에는 상기 최내층의 질화 티탄내, 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄내, 혹은 상기 질화 티탄과 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄과의 계면에 있는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 80 내지 100 %이다. (d) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧게 하는 것이 중요하다.

이하에 상기 특징 Ⅰ에 있어서의 (a) 내지 (d) 및 기타 발명의 한정 이유에 대해서 설명한다.

(a) 최내층을 질화 티탄으로 한 것은 초경 합금 소재에 대한 밀착력이 우수한 데다가, 피복막 중의 균열이 모재에 관통하는 것을 방지하는 막질로서 매우 우수하기 때문이다. 그 두께는 0.1 ㎛ 미만에서는 그 효과를 기대할 수 없으며, 3 ㎛보다도 두껍게 하면 내마모성이 저하므로 이와 같이 한정했다. 그 상층의 탄질화 티탄막은 내마모성의 관점에서 피복하는 것이 바람직하고, 또한 종횡비가 5 이상의 주상정막으로 함으로써, 균열을 도입하기 쉬우며, 막 그 자체도 강인하므로 이와 같이 한정했다. 또한, 이 종횡비는 10 내지 50의 범위에 있으면 특히 우수한 성능을 기대할 수 있다. 그 두께는 3 ㎛ 미만에서는 내마모성 향상 효과가 작고, 30 ㎛보다도 두꺼워지면 내결손성의 저하가 현저해지므로 이와 같이 한정했다. 또한, 상층의 알루미나막은 강을 고속 절삭한 때에 오목면 마모 억제의 관점에서 필요하고, 그 두께가 0.5 ㎛ 미만이면 그 효과가 작고, 10 ㎛를 초과하면 내결손성의 저하가 현저하므로 이와 같이 한정했다.

(b) 공구의 단면 조직을 경면 가공후, 광학 현미경 혹은 주사 전자 현미경으로 관찰한 때, 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 평균 균열 간격이 릴리프면의 피복막 중의 평균 균열 간격보다도 좁으면 단속 절삭시의 내결손성이 향상되고, 내마모성을 지배하는 릴리프면에서 균열을 지나치게 도입함에 따른 막의 파괴, 탈락, 박리 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 특히, 상기 단면 조직 상에서 날끝 능선부 혹은 오목면의 피복막 중의 균열 간격 중, 균열 간격이 좁은 쪽의 평균값을 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 Y라 한 때, Y/X의 값이 2 이상되는 관계를 충족시키고 있으면, 특히 이들의 효과가 현저하게 나타나므로 이와 같이 한정했다.

또, 상기 날끝 능선부라 함은 날끝 능선부의 중앙부(범위로서는 오목면 혹은 릴리프면과의 연결부까지를 말한다), 상기 릴리프면이라 함은 릴리프면 중앙부, 오 목면이라 함은 날끝 능선부와 오목면의 연결부로부터 오목면측으로 0 내지 100 ㎛ 들어간 위치를 가리킨다(도1, 도2 참조). 또한, 상기 광학 현미경 혹은 주사 전자 현미경에 의한 단면 조직의 관찰은 지정 장소의 피복막을 거리에서 약 50 내지 100 ㎛ 정도의 길이 만큼 사진 촬영하고, 이를 이용하여 균열의 도입 상태를 평가한다. 단, 이 관찰 시야에서 도입되어 있는 균열 갯수가 적은 때에는 측정 시야를 연장한다. 여기에서 말하는 균열이라 함은 각 피복층의 막 두께 1/2 이상의 길이로 피복막 표면과 수직 방향으로 도입된 균열의 것을 가리킨다(도3 참조). 이것은 각 층 두께의 1/2 이상의 균열 길이의 균열이 도입된 때, 특히 각 층의 막이 강인화되고, 절삭 성능이 향상되기 때문이다. 또한, 각 피복층의 평균 균열 간격이 다를 때에는 가장 작은 평균 균열 간격을 본 발명의 평균 균열 간격으로 했다.

또한, 본 발명에서 말하는 균열에는 연삭이나 경면 가공시에 도입된 균열을 포함하고, 상기 측정법이나 실시예의 방법으로 균열 길이나 균열 간격을 측정할 수 있다.

(c) 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 모재측 균열의 선단부가 상기 최내층의 질화 티탄내, 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄내, 혹은 상기 질화 티탄과 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄의 계면에서 멈춰져 있는 것이 50 % 이상이면, 모재까지 관통한 균열의 비율이 낮아지므로, 단속 절삭시에 모재에 관통한 균열이 응력 집중원이 되어 초경 합금 모재가 파괴되어 결손하거나, 피복막 바로 아래의 초경 합금이 파괴됨으로써 피복막이 박리되어 내마모성이 저하하는 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 특히 바람직한 것은 80 % 이상인 때이다. 또 본 한정은 상기 이유에 의해 모재측 균열의 선단부가 최내층의 질화 티탄과 모재의 계면에 존재하고, 균열이 모재에 관통하지 않는 경우도 포함한다.

(d) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧으면, 표면으로부터 모재까지 관통한 균열이 작아지며, 고속 절삭시에 모재에 관통한 균열 선단부에서 초경 합금 모재가 산화함에 따른 초경 모재의 파괴, 막의 박리에 따른 마모의 증가를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

또한, 상기 최내층의 질화 티탄의 상층에 3 내지 20 ㎛의 알루미나, 또한 그 상층에 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄, 또한 그 상층에 0.5 내지 5 ㎛의 알루미나가 파괴되어 있으면, 고속과 저속에서의 내마모성이 양립하므로 바람직하다. 여기에서 내측의 3 내지 20 ㎛의 알루미나는 3 ㎛보다도 얇으면 그 효과가 작고, 20 ㎛보다도 두꺼우면 내결손성의 저하가 현저하므로, 이와 같이 한정했다. 또한, 외측의 0.5 내지 10 ㎛의 알루미나는 0.5 ㎛보다도 얇으면 그 효과가 작고, 10 ㎛ 보다도 두꺼우면, 내마모성이 저하하기 때문에 이와 같이 한정했다.

또한, 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 10 ㎛ 이하로 함으로써, 날끝 능선부에 부하된 절삭 응력이 특정한 균열 선단부에 집중하는 것을 방지, 즉 응력 분산할 수 있으므로, 내결손성이 향상하는 데다가, 이상 마모가 억제되어 내마모성이 향상하므로 특히 바람직하다.

또한, 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 피복막 표면측의 균열이 피복막 표면에 관통하지 않는 것이 50 % 이상이면, 고속 절삭시에 발생하는 고열에 의해 피복막이 산화함으로써 막질의 열화, 막의 파괴, 박리에 의한 급격한 마모 증대 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다.

특히 이 때, 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열이 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄막에만 존재하고, 그 상하의 피복층에 관통하지 않는 것이 50 % 이상이면, 상기 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄막의 결정 입자는 기둥 형상으로, 단속 절삭시와 같은 충격이 반복 부하되는 절삭이라도 균열이 막 표면과 평행하게 진전하거나, 균열 끼리가 합체하거나 하는 일이 적어 막의 치핑으로부터의 용착 결손이나 막의 박리에 의한 급격한 마모 증대 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명의 상기 특징 Ⅰ을 갖는 피복 초경 합금에 있어서, 피복의 총막 두께 범위는 3 내지 50 ㎛로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 초경 합금 표면에는 탈β층(WC 및 결합상 금속 이외의 석출물을 갖지 않은 층)을 지니고 있으면, 균열이 절삭 응력에 의해 모재 중으로 진전한 때에 초경 모재 표면부에서의 인성이 향상되고 있으므로, 균열 진전하기 어려워 내결손성을 더욱 향상할 수 있다. 또한, 탈β층 바로 아래에 합금 내부보다도 경도가 높은 부분이 존재하고 있으면 내결손성과 내마모성의 균형이 향상된다. 탈β층은 질화물 및/또는 탄질화물을 함유하는 초경 합금 조성 분말을 진공 등의 탈질 분위기에서 소결함으로써 얻을 수 있고, 그 두께는 5 내지 50 ㎛가 바람직하다.

본 발명의 제2 특징 Ⅱ에 따르면, WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금 또는 필요에 따라서 이에 또한 Ti, Ta, Nb 등의 탄질화물을 첨가한 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 마련한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서, (a) 상기 피복층의 본체에 인접한 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 1 ㎛의 질화 티탄으로 이루어지고, 그리고 그 상층에 0.5 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 5 ㎛의 알루미나를 적어도 한층 피복한다. 한층 더 바람직하게는, 그 상기 질화 티탄과 상기 알루미나 사이에 두께 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄을 피복한다. (b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직상에서 날끝 능선부의 피복막 중의 평균 균열 간격을 릴리프면의 피복막 중의 평균 균열 간격보다 좁게 한다. (c) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층 질화 티탄내 또는 질화 티탄보다도 상층내 또는 그들 층간의 계면에 있는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 80 내지 100 %이다. 상기 최내층 질화 티탄의 상층에 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄을 피복한 경우에는 상기 최내층 질화 티탄내, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄내, 또는 상기 질화 티탄과 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄의 계면에 있는 것이 50 % 이상, 바람직하게는 80 내지 100 %이다. (d) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 평균 길이를 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧게 한다. (e) 상기 알루미나층의 적어도 한층을 날끝 능선부의 적어도 일부에서 제거하는 것이 중요하다.

또, 본 발명의 특징 Ⅲ에 있어서는 (a) 내지 (d)는 동일하며, (e) 상기 알루미나층을 날끝 능선의 적어도 일부에서 연마하는 것이 중요하다.

이하에 상기 특징 Ⅱ 및 Ⅲ에 있어서의 (a) 내지 (e) 및 그 밖의 발명의 한정 이유에 대하여 설명한다.

(a) 최내층을 질화 티탄으로 한 것은 초경 합금 소재에 대한 밀착력이 우수한 데다가 피복막 중의 균열이 모재에 관통하는 것을 방지하는 막질로서 상당히 우수하기 때문이다. 그 두께는 0.1 ㎛ 미만에서는 그 효과를 기대할 수 없으며, 3 ㎛ 보다도 두껍게 하면 내마모성이 저하하기 때문에 이와 같이 한정했다. 그리고, 상층의 알루미나막은 구리나 주철을 고속 절삭했을 때 오목면 마모 억제의 관점에서 필요하고, 그 두께가 0.5 ㎛ 미만이면 그 효과가 작고, 10 ㎛를 초과하면 내결손성의 저하가 현저하기 때문에 이와 같이 한정했다. 특히 바람직한 것은 1 내지 5 ㎛이다(특징 Ⅲ에서는 바람직한 범위는 3 내지 8 ㎛). 여기서 알루미나층은 복수 형성해도 좋고, 그 경우 TiN, TiCN, TiC, TiBN, TiBNO층 등과 적절하게 샌드위치 형태로 적층할 수 있다. 그리고, 알루미나층의 내측에는 TiC, TiBN, TiN, TiBNO, TiCO, TiCNO 등의 각층, 외측에는 TiCN, TiBN, TiN 등의 각층을 적절하게 형성할 수 있다. 예를 들어, TiCNO층을 TiCN층과 Al₂O₃층 사이에 형성하는 경우는 양자의 접착력의 증가에 도움이 되고, 또 Al₂O₃층의 외측인 TiN층은 절삭시의 사용 마무리 코너의 식별 및 금색화에 따른 상품 가치의 향상에 도움이 된다. 또, 최내층인 TiN층에 인접한층으로서는 TiCN, Al₂O₃이외에 TiC, TiBN, TiCNO, TiCO의 각층 을 형성할 수 있다. 한층 더 바람직하게는 상기 질화 티탄과 상기 알루미나 사이에 탄질화 티탄막을 피복한다. 이 탄질화 티탄막은 내마모성의 관점으로부터 피복하는 것이 바람직하고, 종횡비가 5 이상인 주상정 막으로 함으로써 균열을 도입하기 쉽고, 막 그 자체도 강인해지므로 이와 같이 한정했다. 또, 이 종횡비는 10 내지 50 범위에 있으면 특히 우수한 성능을 기대할 수 있다. 그 두께는 3 ㎛ 미만에서는 내마모성 향상 효과가 작고, 30 ㎛ 보다도 두꺼워지면 내결손성의 저하가 현저해지므로 이와 같이 한정했다. 또, 상기 Al₂O₃로서는 임의의 결정형의 것을 사용할 수 있는데, к－Al₂O₃는 제거하기 쉬운데 비해 α－Al₂O₃는 к－Al₂O₃ 보다도 인성이 높아 제거하기 어려우므로, 목적에 따라서 적절하게 구분하여 사용할 수 있다.

(b) 공구의 단면 조직을 경면 가공후 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경으로 관찰했을 때, 날끝 능선부의 피복막 중의 평균 균열 간격이 릴리프면의 피복막 중의 평균 균열 간격보다도 좁으면 단속 절삭시의 내결손성이 향상하고, 내마모성을 지배하는 릴리프면에서 균열을 지나치게 도입함에 따른 막의 파괴, 탈락, 박리 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 특히, 상기 단면 조직상에서 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 Y라고 했을 때, Y/X의 값이 2 이상인 관계, 바람직하게는 5 이상을 충족시키고 있으면 특히 이들 효과가 현저하게 나타나므로 이와 같이 한정했다.

그리고, 상기 날끝 능선부라 함은 날끝 능선부의 중앙부(범위로서는 오목면 또는 릴리프면의 이음부까지를 말함), 상기 릴리프면이라 함은 릴리프면 중앙부, 오목면이라 함은 날끝 능선부와 오목면의 이음부로부터 오목면측으로 0 내지 100 ㎛ 들어간 위치를 가리킨다(도1, 도2 참조). 또, 상기 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경에 의한 단면 조직의 관찰은 지정 장소의 피복막을 거리로 약 50 내지 100 ㎛ 정도의 길이만큼 사진 촬영하고, 이를 사용하여 균열의 도입 상태를 평가한다. 단, 이 관찰 시야에서 도입되어 있는 균열 갯수가 적을 때는 측정 시야를 연장하고, 지정 장소가 50 ㎛ 미만의 길이밖에 없을 때는 측정 가능한 거리만큼을 측정 시야로 한다. 여기서 의미하는 균열이라 함은 각 피복층의 막두께의 1/2 이상의 길이로 피복막 표면과 수직 방향으로 도입된 균열의 것을 가리킨다(도3 참조). 이것은 각층의 두께의 1/2 이상의 균열 길이의 균열이 도입되었을 때, 특히 각층의 막이 강인화되고 절삭 성능이 향상하기 때문이다. 또, 각 피복층의 평균 균열 간격이 다를 때는 가장 작은 평균 균열 간격을 본 발명의 평균 균열 간격으로 했다.

또, 본 발명에서 의미하는 균열에는 연마가나 경면 가공시에 도입된 균열을 포함하고, 상기 측정법이나 실시예의 방법으로 균열 길이와 균열 가격을 측정할 수 있다.

(c) 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 중, 모재측 균열의 선단부가 상기 최내층 질화 티탄내, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄내, 또는 상기 질화 티탄과 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄의 계면에서 멈춰져 있는 것이 50 % 이상이면, 모재까지 관통한 균열의 비율이 낮아지므로 단속 절삭시에 모재에 관통한 균열이 응력 집중원으로 되어 초경 합금이 파괴되어 결손되거나, 피복막 바로 아래의 초경 합금이 파괴됨으로써 피복막이 벗겨져서 내마모성이 저하하는 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 특히, 바람직한 것은 80 % 이상일 때이다. 그리고, 본 한정은 상기 한정 이유로부터 모재측 균열의 선단부가 최내층 질화 티탄과 모재의 계면에 존재하며, 균열이 모재에 관통하지 않는 경우도 포함한다.

(d) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧으면 표면에서 모재까지 관통한 균열이 적어지고, 고속 절삭시에 모재에 관통한 균열 선단부에서 초경 합금 모재가 산화됨에 따른 초경 모재의 파괴, 및 막의 박리에 따른 마모의 증가를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

그리고, 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 10 ㎛ 이하로 함으로써 날끝 능선부에 부하된 절삭 응력이 특정 균열 선단부에 집중하는 것을 방지, 즉 응력을 분산할 수 있으므로 내결손성이 향상하는 데다가, 이상 마모가 억제되어 내마모성이 향상하므로 특히 바람직하다.

본 발명의 특징 Ⅱ에 있어서의 한정 이유 (e)는 다음과 같다.

(e) 상기 알루미나층의 적어도 한층은 날끝 능선부의 적어도 일부에서 예를 들어 지립을 부착, 함유한 브러시나 탄성 지석 등을 사용하는 연마법 또는 배럴 처리법, 블라스팅 처리법에 의해서 제거한다. 이것은 피복막의 박리를 방지하고, 내결손성 및 내마모성을 향상시키기 위해 행하는 것이며, 알루미나층을 일부 제거함으로써 피삭재가 날끝에 용착되는 현상을 억제하여 용착→절삭 저항의 증대→피막 결손의 흐름이 발생하기 어려워지고, 또 알루미나층의 파괴를 억제할 수 있어서 파괴된 알루미나 입자가 릴리프면을 찰과함에 따른 이상 마모를 억제할 수 있다.

제거 방법은 날끝 능선부의 절삭날 전체 주위에 미치게 하는 것이 바람직하 다.

또, 알루미나층이 제거되어 있는지의 여부의 판단은 SEM에 의해서 공구 표면을 관찰하여 조성상을 촬영하거나 EDS(Energy Dispersive Spectroscopy) 분석함으로써 행할 수 있는 이외에, 합금의 단면을 연마 랩핑한 후에 광학 현미경, SEM, EDS 분석 등의 방법으로 행할 수 있다.

본 발명의 특징 Ⅲ에 있어서의 한정 이유 (e)는 다음과 같다.

(e) 상기 알루미나층의 날끝 능선부의 적어도 일부를 예를 들어 지립을 부착, 함유한 브러시나 탄성 지석 등을 사용하는 연마법 또는 배럴 처리법, 블라스팅 처리법에 의해서 연마한다. 이것은 피복막의 박리를 방지하고, 내결손성 및 내마모성을 향상시키기 위해 행하는 것이며, 알루미나층의 일부를 연마함으로써 알루미나막을 평활화하고, 잘라낸 부스러기의 흐름을 원활하게 함으로써 용착→절삭 저항의 증대→피막 결손의 흐름이 발생하기 어려워지고, 또 알루미나층의 파괴를 억제할 수 있어서 파괴된 알루미나 입자가 릴리프면을 찰과함에 따른 이상 마모를 억제할 수 있다.

연마 방법은 날끝 능선부의 절삭날 전체 주위에 미치게 하는 것이 바람직하다. 또, 알루미나막에 연마된 부분이 있는지의 여부의 판단은 예를 들어 SEM에 의해서 공구 표면을 관찰함으로써 알루미나의 입경, 입계가 판별하기 어려워진 부분이 있는지의 여부, 또는 경면 연마한 단면 조직상에서 날끝 능선부의 알루미나막의 막두께가 릴리프면 또는 오목면의 알루미나막의 막두께보다도 얇아져 있는지의 여부(도4의 (a) 참조), 경면 연마한 단면 조직상에서 날끝 능선부의 알루미나막의 조 도가 릴리프면 또는 오목면의 조도보다도 작은지의 여부(도4의 (b) 참조)에 의해서 판정할 수 있다.

그리고, 연마 정도는 일반적으로는 상기 알루미나층 두께의 5 내지 99 %, 바람직하게는 30 내지 95 % 범위로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 특징 Ⅱ에 있어서, 상기 알루미나층이 제거된 부분에서 표면에 노출된 피복층 A 중의 균열 간격이 0.5 내지 5 ㎛이면 특히 내용착성 및 내마모성이 우수하고, 내결손성이 상당히 향상하므로 특히 바람직하다.

또, 본 발명의 특징 Ⅱ에 있어서, 상기 알루미나층이 제거된 부분에서 표면에 노출된 피복층 A가 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄인 경우, 또는 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열이 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄막에만 존재하고, 그 상하 피복층에 관통하지 않은 것이 50 % 이상이면, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄막의 결정 입자는 기둥 형상이므로, 단속 절삭시와 같은 충격이 반복해서 부하되는 절삭에서도 균열이 막표면과 평행하게 진전되거나 또는 균열 끼리가 합체되는 일이 적으며, 막의 치핑으로부터의 용착 결손이나 막의 박리에 따른 급격한 마모 증대 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명의 특징 Ⅱ 또는 Ⅲ을 지니는 피복 초경 합금에 있어서, 피복의 총 막두께 범위는 3 내지 50 ㎛로 하는 것이 바람직하다.

또, 본 발명의 특징 Ⅲ에 있어서, 상기 알루미나층이 연마된 부분의 하층에 균열 간격이 0.5 내지 5 ㎛인 피복층 A가 존재하면, 특히 내용착성 및 내마모성이 우수하고, 내결손성이 상당히 향상하므로 특히 바람직하다.

또, 본 발명의 특징 Ⅲ에 있어서, 상기 알루미나층이 연마된 부분의 하층에 존재하는 피복층 A가 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄인 경우, 또는 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열이 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄막에만 존재하고, 그 상하 피복층에 관통하지 않은 것이 50 % 이상이면, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄막의 결정 입자는 기둥 형상이므로, 단속 절삭시와 같은 충격이 반복해서 부하되는 절삭에서도 균열이 막표면과 평행하게 진전되거나 또는 균열 끼리가 합체되는 일이 적으며, 막의 치핑으로부터의 용착 결손이나 막의 박리에 따른 급격한 마모 증대 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다.

본 발명의 상기 특징 Ⅱ 또는 Ⅲ을 지니는 피복 초경 합금에 있어서, 피복의 총 막두께 범위는 3 내지 50 ㎛로 하는 것이 바람직하다.

다음에, 상기 특징 Ⅰ을 지니는 본 발명과 마찬가지로 특징 Ⅱ 또는 Ⅲ에 있어서도 상기 초경 합금 표면에 탈β층(WC 및 결합상 금속 이외의 석출물을 지니지 않은 층)을 구비하고 있으면, 균열이 절삭 응력에 의해서 모재내로 진전했을 때 초경 모재 표면부에서의 인성이 향상되어 있어서 균열이 진전되기 어려우며, 내결손성을 한층 더 향상시킬 수 있다. 그리고, 탈β층 바로 아래에 합금 내부보다도 경도가 높은 부분이 존재하고 있으면, 내결손성과 내마모성의 균형이 향상한다. 탈β층은 질화물 및/또는 탄질화물을 함유한 초경 합금 분말을 진공 등의 탈질 분위기에서 소결함으로써 얻을 수 있고, 그 두께는 5 내지 50 ㎛가 바람직하다.

또, 상기 특징 Ⅱ의 본 발명에 있어서는, 제거된 알루미나층은 날끝 능선부에서 균일하게 알루미나막을 제거하기 위해서는 균일한 미립을 형성하기 쉬운 к－알루미나가 바람직하고, 구리 절삭시의 릴리프면에서의 내마모성도 우수하므로 к－알루미나가 바람직하다.

한편, 본 발명의 특징 Ⅲ에 있어서, 상기 연마된 알루미나층은 강도가 우수하고 연마시의 입자 탈락이 적은 α－알루미나 쪽이 바람직하고, 주철 절삭시의 릴리프면에서의 내마모성도 우수하므로 α－알루미나가 바람직하다.

다음에, 본 발명의 제4 특징 Ⅳ에 따르면, WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 형성한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서, (a) 상기 피복층의 본체에 인접한 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 내지 1 ㎛의 질화 티탄이고, 그 상층에 두께 3 내지 30 ㎛, 바람직하게는 5 내지 15 ㎛의 종횡비 5 이상, 바람직하게는 10 내지 50의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄, 그리고 그 상층에 두께 0.5 내지 10 ㎛, 바람직하게는 1 내지 8 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복되고, 그리고 (b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직상에서 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 피복막 표면측 균열의 선단부가 피복막 표면에 관통하지 않은 것이 50 % 이상으로 하는 것이 중요하다. 또, (c) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층 질화 티탄내 또는 질화 티탄보다도 상층내 또는 그들 층간의 계면에 있는 것이 50 % 이상으로 하고, (d) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면 에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧고, (e) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 상기 탄질화 티탄의 막 중의 균열 간격의 평균값을 10 ㎛ 이하로 한다. 이 경우에 중요한 요건은 (f) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 상기 알루미나막 중의 평균 균열 간격은 상기 탄질화 티탄막 중의 평균 균열 간격의 2배 이상으로 하는 점에 있다. 이하, 상기 제4 특징(Ⅳ)에 있어서의 (a) 내지 (f)의 한정 이유를 설명한다.

(a) 최내층을 질화 티탄으로 한 것은 초경 합금 소재에 대한 밀착력이 우수한 데다가 피복막 중의 균열이 모재에 관통하는 것을 방지하는 막질로서 상당히 우수하기 때문이다. 그 두께는 0.1 ㎛ 미만에서는 그 효과를 기대할 수 없으며, 3 ㎛ 보다도 두껍게 하면 내마모성이 저하하므로 이와 같이 한정했다. 그 상층의 탄질화 티탄막은 내마모성의 관점으로부터 피복하는 것이 바람직하고, 또 종횡비가 5 이상인 주상정 막으로 함으로써 균열을 도입하기 쉽고, 막 그 자체도 강인하므로 이와 같이 한정했다. 또, 이 종횡비는 10 내지 50 범위에 있으면 특히 우수한 성능을 기대할 수 있다. 그 두께는 3 ㎛ 미만에서는 내마모성 향상 효과가 작고, 30 ㎛ 보다도 두꺼워지면 내결손성의 저하가 현저해지므로 이와 같이 한정했다. 또, 한층 더 상층인 알루미나막은 구리를 고속 절삭했을 때 오목면 마모 억제의 관점으로부터 필요하고, 그 두께가 0.5 ㎛ 미만이면 그 효과가 작고, 10 ㎛를 초과하면 내결손성의 저하가 현저하므로 이와 같이 한정했다.

(b) 또, 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 피복막 표면측 균열이 피복막 표면에 관통하지 않은 것이 50 % 이상이면, 고속 절삭시에 발생하는 고열에 의해서 피복막이 산화함에 따른 막질의 열화, 막의 파괴, 박리에 따른 급격한 마모 증대를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

(c) 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 중, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층 질화 티탄내, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄내, 또는 상기 질화 티탄과 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄의 계면에서 멈춰져 있는 것이 50 % 이상이면, 모재까지 관통한 균열의 비율이 낮아지므로 단속 절삭시에 모재에 관통한 균열이 응력 집중원으로 되어 초경 합금 모재가 파괴되어 결손되거나, 피복막 바로 아래의 초경 합금이 파괴됨으로써 피복막이 벗겨져서 내마모성이 저하하는 현상을 억제할 수 있으므로 바람직하다. 특히, 바람직한 것은 80 % 이상일 때이다. 그리고, 본 한정은 상기 이유에 의해서 모재측 균열의 선단부가 최내층 질화 티탄과 모재의 계면에 존재하며, 균열이 모재에 관통하지 않는 경우도 포함한다.

(d) 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧으면 표면에서 모재까지 관통한 균열이 적어지고, 고속 절삭시에 모재에 관통한 균열 선단부에서 초경 합금 모재가 산화함에 따른 초경 모재의 파괴, 막의 박리에 따른 마모의 증가를 억제할 수 있으므로 바람직하다.

(e) 그리고, 상기 날끝 능선부 및/또는 오목면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 10 ㎛ 이하로 함으로써 날끝 능선부에 부하된 절삭 응력이 특정 균열 선단부에 집중하는 것을 방지, 즉 응력을 분산할 수 있으므로 내결손성이 향상하는 데다가, 이상 마모가 억제되어 내마모성이 향상하므로 특히 바람직하다.

(f) 상기 탄질화 티탄보다도 외층에 있는 알루미나 중의 평균 균열 간격이 탄질화 티탄 중의 평균 균열 간격의 2배 이상 됨으로써, 탄질화 티탄 중에 균열이 수없이 많이 도입됨에 따른 기계적 강도의 향상 효과와 알루미나 중에 도입된 것 보다 넓은 균열 간격에 의해 탄질화 티탄막이 고속 절삭시에 산화함에 따른 막질의 열화, 막의 파괴, 박리에 따른 마모 증대 현상을 억제할 수 있으므로, 내결손성과 내마모성의 양립을 기대할 수 있다.

그리고, 본 발명에 있어서는 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열은 코팅후에 기계적으로 도입할 수 있고, 기계적 충격 정도를 제어함으로써 본 발명의 피복 초경 합금제 절삭 공구를 제조할 수 있다. 기계적 충격을 부여하는 방법으로서는 블라스팅 처리 이외에 지립을 부착시킨 브러시나 탄성 지석에 의한 연마, 배럴 처리 등의 방법을 들 수 있다. 이와 같은 처리를 행한 경우, 천공 칩 등에서는 구멍 내면의 피복막 처리가 어려우므로, 구멍 내면의 피복막과 오목면, 날끝 능선부, 릴리프면의 피복막의 균열 상태에 차가 나타나기 쉽다.

또, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄이 아세토니트릴(CH₃CN), 스쿠시노니트릴, 톨루니트릴, 아크릴로니트릴, 부티롤니트릴 등의 유기 CN 화합물을 반응 가스로 하는 CVD법에 의해서 800 ℃ 이상 1000 ℃ 이하의 온도에서 피복되어 있으면, 탄질화 티탄막이 종횡비 5 이상인 주상정으로 되기 쉽고, 본 발명에 기재한 균열이 도입되기 쉬우므로 바람직하다.

이하, 실시예에 의해서 본 발명을 설명하는데, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

중량 %로 86 % WC－3 % TaC－1 % NbC－2 % TiC－1 % ZrC－7 % Co인 조성의 초경 합금 분말을 압축하여 1400 ℃의 진공 분위기속에서 1시간 유지하는 조건으로 소결하고, 평연마, 날끝 처리를 행하여 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 차례로 다음 3종류의 피복막을 CVD법에 의해서 코팅했다.

막질 ① : 0.5 ㎛ TiC－10 ㎛ TiCN(종횡비 3)－0.5 ㎛ TiBN－2 ㎛ α－알루미나(총 막두께 13 ㎛)

막질 ② : 0.5 ㎛ TiN－10 ㎛ TiCN(종횡비 3)－0.5 ㎛ TiBN－2 ㎛ α－알루미나(총 막두께 13 ㎛)

막질 ③ : 0.5 ㎛ TiN－10 ㎛ TiCN(종횡비 7)－0.5 ㎛ TiBN－2 ㎛ α－알루미나(총 막두께 13 ㎛)

그리고, 막질 ③의 TiCN막 피복시에는 유기 CN 화합물로서 아세토니트릴을 원료로서 사용하고, 900 ℃에서 피복하여 종횡비가 약 7인 주상정 TiCN막을 형성했다. 또, 어떠한 막질도 알루미나막 피복시에는 H₂S 가스를 첨가 가스로서 사용하고, 날끝 능선부와 릴리프면 중앙부의 막두께가 균일해지도록 피복했다. 이로 인해, 어떠한 막질에서도 피복막 두께는 오목면부, 날끝 능선부, 릴리프면 중앙부 모 두 약 13㎛였다.

그리고, 이 피복 초경 합금의 표면을 철구를 사용하여 철구의 크기, 투사 속도, 투사 각도, 투사 시간을 변화시켜서 표1에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 또, 피복막 중의 균열 상태는 각 피복 초경 합금을 다이아몬드 휘일로 절단하고, 절단면이 보이도록 수지에 매립한 후 절단면을 연마반에서 140번 다이아몬드 지석을 사용하여 연마 속도 30 m/초, 이송 속도 20 cm/초, 절입량 4 ㎛(초기), 2 ㎛(중기), 1 ㎛(후기)의 조건으로 약 300 ㎛의 두께를 평연마하고, 또 연마반에서 1500번(평균 입경이 11.5 내지 8.9 ㎛) 다이아몬드 페이스트로 조연마, 다음에 3000번(평균 입경이 5.9 내지 4.7 ㎛, JIS R6001) 다이아몬드 페이스트로 마무리 연마한 면을 광학 현미경을 사용하여 1500 배율로 관찰하여 정량화했다.

[표1]

다음에, 이들의 칩을 이용하여, 도5에 도시한 SCM 435제 피삭재(외주에 4개의 홈이 있으며, 단속 절삭이 되는 환봉재)를 하기 조건으로 절삭하고, 각 공구의 내결손성을 평가하는 동시에, SCM 435제 피삭제를 이용하여 하기 조건으로 내마모성 시험(1)을 실시했다.

[내결손성 시험 1]

수명 판정은 결함 발생 시점으로 하고, 수명 시간은 4코너 평균으로 했다.

[내마모성 시험 1]

그 결과를 표2에 나타내는데, 최하층이 0.5 ㎛의 TiN이고, 그 상층에 종횡비가 3 혹은 7의 주상정의 TiCN막이 10 ㎛ 피복된 막질 ②, ③ [상기 발명 (1)의 구성 요건 (a)를 만족시키는]을 피복하고, 균열 상태가 상기 발명 (1)의 (b), (c), (d)의 구성 요건을 만족시키는 시료 No. 1-6, 1-8 내지 1-13의 칩(본 발명품)은 최하층이 TiN이 아닌 시료 No. 1-1 내지 1-3 및 막질 ②, ③이지만, 구성 요건 (b), (c), (d) 중 어느 하나를 만족시키지 않는 시료 No. 1-4, 1-5, 1-7과 1-14 내지 1-16에 비해 우수한 내결손성, 내마모성을 나타냈다.

그 중에서도 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격의 평균값 10 ㎛ 이하인 발명품 No. 1-9 내지 1-12는 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

또한, Y/X(날끝 능선부의 균열 간격의 평균값 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값 Y)의 값이 2 이상의 범위에 있는 발명품 1-10, 1-11, 1-12는 특 히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

[표2]

(실시예 2)

실시예 1과 같은 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 실시예 1에 기재된 피복막질 ③을 피복하고, 이 피복 초경 합금의 표면을 오목면측으로부터 약 100 ㎛의 철분을 이용하여 투사 속도를 다양하게 변화시켜 블라스팅 처리하고, 표3에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 이들의 칩을 이용하여 실시예 1과 같은 절삭 시험을 실시했다.

[표3]

그 결과를 표4에 기재한다. 본 발명품인 No. 2-3 내지 2-7의 칩은 모두 우수한 내결손성, 내마모성을 나타내는데, 그 중에서도 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 모재측 선단부가 최내층 질화 티탄, 탄질화 티탄내에서 멈춰져 있는 비율이 80 % 이상인 시료 No. 2-5, 2-6, 2-7은 특히 우수한 내결손성, 내마모성을 나타냈다.

[표4]

(실시예 3)

실시예 1과 같은 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 순서대로 막질 ④ : 1 ㎛ TiN-7 ㎛ TiCN(종횡비 5 내지 20)-2 ㎛ TiC-5 ㎛κ- 알루미나(총막 두께 15 ㎛)가 되는 구조의 막을 피복했다. 또, TiCN막은 아세토니트릴, 질소 가스, TiCl₄, 수소 가스를 원료 가스 혹은 캐리어 가스로서 이용하고, 피복시의 코팅 온도를 800 내지 1000 ℃의 범위로 변화시키고, 또한 노 내부 압력, 가스 조성비를 변화시켜 피복함으로써, 종횡비가 5 내지 20의 범위인 것을 제작했다. 또한, 이들 공구의 릴리프면을 마스킹한 다음, 오목면측으로부터 철분을 투사 속도를 변화시켜 블라스팅하고, 표5에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 이들의 칩을 이용하여, 실시예 1과 같은 절삭 시험 및 이하에 제시한 내마모성 시험 2를 실시했다.

[표5]

[내마모성 시험 2]

그 결과를 표6에 기재한다. 본 발명품인 No. 3-3 내지 3-9 칩은 모두 우수한 내결손성, 내마모성을 나타내는데, 그 중에서도 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 중, 피복막 표면측 균열의 선단부가 피복막 표면에 관통하지 않는 것이 50 % 이상인 시료 No. 3-5 내지 3-9의 칩은 고속 절삭 시험인 내마모 시험 1에서 특히 우수한 내마모성을 나타냈다. 또한, 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 중, 균열이 기둥 형상 결정으로 이루어지는 탄질화 티탄막에만 존재하고 그 상하의 피복층에 관통하지 않는 것이 50 % 이상인 시료 No. 3-7 내지 3-9의 칩은 내결손성 시험 1 및 단속 절삭에 의한 충격에 의해 막 박리하기 쉬운 내마모성 시험 2에서 우수한 성능을 나타냈다.

[표6]

(실시예 4)

중량 %로 86 % WC-1 % TaC-1 % NbC-3 % TiC-2 % ZrCN-7 % Co가 되는 조성의 초경 분말을 압축하고, 진공 분위기속에서 1400 ℃, 1시간 유지의 조건으로 소결하고, 평연마, 날끝 처리를 행하여 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 초경 합금의 단면을 경면 연마하고, 조직을 광학 현미경으로 관찰한 바 합금 표면에 약 25 ㎛의 탈β층을 형성할 수 있어 탈β층의 바로 아래에 합금 내부보다도 경도가 높은 부분을 형성할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 이 칩 및 실시예 1에서 제작한 합금 표면에 탈β층을 갖지 않은 칩에 실시예 1에서 피복한 막질 ③을 코팅했다.

또한, 이 피복 초경 합금의 표면을 실시예 1과 마찬가지로 하여 철구를 이용하여 철구의 사이즈, 투사 속도, 투사 각도, 투사 시간을 변화시켜 블라스팅 처리 하여 표7에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다.

[표7]

다음에 이들의 칩을 이용하여 실시예 1과 마찬가지로 하여 내결손성 시험 1, 내마모성 시험 1을 실시했다. 그 결과를 표8에 기재한다. 본 발명품인 No. 4-1 내지 4-4의 칩은 모두 우수한 내결손성, 내마모성을 나타내는데, 그 중에서도 합금 표면에 탈β층을 지닌 시료 No. 4-3과 4-4는 탈β층을 갖지 않은 시료 No. 4-1, 4-2와 비교하여, 특히 우수한 내결손성, 내마모성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

[표8]

(실시예 5)

실시예 4에서 제작한 초경 합금의 표면에 하기의 막질 ⑤를 코팅했다. 또 한, 이 피복 초경 합금의 표면을 오목면측으로부터 400번 다이야몬드를 부착시킨 브러시에 의해 연마하고, 브러시 회전 속도, 브러시 절입량, 연마유의 양 등을 변화시켜 하기 표9에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 그리고, 이들의 칩을 이용하여 실시예 1과 같은 내결손성 시험 및 SCM415를 표10에 제시한 절삭 조건으로 내마모성 시험 3과 4를 실시했다.

막질 ⑤ : 0.3 ㎛ TiN-0.4 ㎛ TiBN-6 ㎛α- Al₂O₃-0.3 ㎛ TiCNO-10 ㎛ TiCN(종횡비 10)-0.5 ㎛ AlON-1.5 ㎛κ-Al₂O₃(총막 두께 19 ㎛)

[표9]

[표10]

그 결과를 표11에 제시한다. 표11의 결과로부터, 본 발명의 시료 5-3 내지 5-8은 시료 5-1, 5-2와 비교하여 우수한 내마모성과 내결손성을 갖는 것을 알 수 있다.

그 중에서도 균열이 TiCN막에만 존재하는 비율이 50 %를 초과하는 시료 5-6, 5-7, 5-8은 고속 절삭에 있어서 특히 우수한 성능을 나타냈다.

[표11]

(실시예 6)

중량 %로 87 % WC-4 % TiC-2 % ZrC 7 % Co가 되는 조성의 초경 합금 분말을 압축하고, 진공 분위기속에서 1400 ℃, 1시간 유지의 조건으로 소결하고, 평연마, 날끝 처리를 행하여 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 차례로 다음 3종류의 피복막을 CVD법에 의해 코팅했다.

막질 ⑥ 0.3 ㎛ TiC-8 ㎛ TiCN(종횡비 3)-0.5 ㎛ TiCNO-1.7 ㎛κ- 알루미나-0.5 ㎛ TiN(총막 두께 11 ㎛)

막질 ⑦ 0.3 ㎛ TiN-8 ㎛ TiCN(종횡비 3)-0.5 ㎛ TiCNO-1.7 ㎛κ- 알루미나-0.5 ㎛ TiN(총막 두께 11 ㎛)

막질 ⑧ 0.3 ㎛ TiN-8 ㎛ TiCN(종횡비 7)-0.5 ㎛ TiCNO-1.7 ㎛κ- 알루미나-0.5 ㎛ TiN(총막 두께 11 ㎛)

또, 막질 ⑧의 TiCN막 피복시에는 유기 CN 화합물로서 아세토니트릴을 원료로서 이용하여 900 ℃에서 피복하고, 종횡비가 약 7인 주상정 TiCN막을 형성했다. 또한, 어떠한 막질도 알루미나막 피복시에는 H₂S 가스를 첨가 가스로서 이용하고, 날끝 능선부와 릴리프면 중앙부의 막 두께가 균일해지도록 피복했다. 이로 인해, 어느 하나의 막질에서도 피복막 두께는 오목면부, 날끝 능선부, 릴리프면 중앙부 모두 약 10 ㎛였다.

또한, 이 피복 초경 합금의 표면을 철구를 이용하여 철구 사이즈, 투사 속도를 변화시켜 표12에 나타내는 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 또, 피복막 중의 균열 상태는 각 피복 초경 합금을 다이야몬드 휠로 절단하고, 절단면이 보일 수 있도록 수지에 매립한 후, 절단면을 연마반에서 140번 다이야몬드 지석을 이용하여 연마 속도 30 m/sec, 이송 속도 20 ㎝/sec, 절입량 4 ㎛(초기), 2 ㎛(중기), 1 ㎛(후기)의 조건으로 약 300 ㎛의 두께를 평연마하고, 또한 연마반에서 1500번 다이야몬드 페이스트로 조(粗)연마, 다음에 3000번 다이야몬드 페이스트로 마무리 연마한 광학 현미경을 이용하여 1500 배율로 관찰하고 정량화했다.

[표12]

다음에 이들의 칩을 이용하여, 도5에 도시한 SCM435제 피삭재(외주에 4개의 홈이 있으며, 단속 형상이 되는 환봉재)를 상기 조건으로 절삭하고, 각 공구의 내결손성을 평가하는 동시에, SCM 435제 피삭재를 이용하여 하기 조건으로 내마모성 시험 5를 실시했다.

[내결손성 시험2]

[내마모성 시험5]

그 결과를 표13에 나타내는데, 최하층이 0.3 ㎛의 TiN이고, 그 상층에 종횡비가 3 혹은 7의 주상정 TiCN막이 8 ㎛ 피복된 막질 ⑦, ⑧ [상기 발명 (14)의 구 성 요건 (a)를 만족시키는]을 피복하고, 상기 발명 (14)의 (b), (c), (d), (e)의 구성 요건을 만족시키는 시료 No. 6-6, 6-10, 6-11, 6-14의 칩(본 발명품)은 최하층이 TiN이 아닌 시료 No. 6-1 내지 6-3 및 막질 ⑦, ⑧이지만, 구성 요건 (b), (c), (d), (e) 중 어느 하나를 만족시키지 않는 시료 No. 6-4, 6-5, 6-7, 6-8, 6-9, 6-12, 6-13, 6-15, 6-16에 비해 우수한 내결손성, 내마모성을 나타냈다.

그 중에서도 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격의 평균값이 10 ㎛ 이하인 시료 No. 6-10, 6-11, 6-14는 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

또한, Y/X(날끝 능선부의 균열 간격의 평균값 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값 Y)의 값이 5 이상의 범위에 있는 시료 No. 6-10, 6-11은 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

[표13]

(실시예 7)

실시예 6과 같은 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 실시예 6에 기재된 피복막질 ⑧을 피복하고, 이 피복 초경 합금의 표면을 800번의 다이야몬드 지립을 내부에 매립한 나일론으로 된 브러시를 이용하여 날끝 능선부의 적어도 일부에서 알루미나막이 제거되도록 오목면측으로부터 표면 처리하고, 표14에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 이들의 칩을 이용하여 실시예 6과 같은 절삭 시험을 실시했다.

[표14]

그 결과를 표15에 기재한다. 본 발명품인 시료 No. 7-3 내지 7-7의 칩은 모두 우수한 내결손성, 내마모성을 나타내는데, 그 중에서도 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 모재측 선단부가 최내층 질화 티탄, 탄질화 티탄, 혹은 양자의 계면에 있는 비율이 80 % 이상인 시료 No. 7-6과 7-7은 특히 우수한 내결손성, 내마모성을 나타냈다.

[표15]

(실시예 8)

실시예 6과 같은 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 순서대로 막질 ⑨ : 1 ㎛ TiN-7 ㎛ TiCN-3 ㎛ TiC-2 ㎛α- 알루미나가 되는 구조의 막을 피복했다. 또, TiCN막은 아세토니트릴, 질소 가스, TiCl₄, 수소 가스를 원료 가스 혹은 캐리어 가스로서 이용하고, 피복시의 코팅 온도를 800 내지 1000 ℃의 범위로 변화시키고, 또한 노 내부 압력, 가스 조성비를 변화시켜 피복함으로써, 종횡비가 5 내지 20의 범위인 것을 제작했다. 또한, 이들 칩의 표면을 1200번 SiC 지립을 내부에 매립한 탄성 지석을 이용하여 오목면측으로부터 표면 처리하고, 표16에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 이들의 칩을 이용하여 실시예 6과 같은 절삭 시험 및 이하에 제시한 내마모성 시험 6을 실시했다.

[표16]

[내마모성 시험6]

그 결과를 표17에 기재한다. 본 발명품인 시료 No. 8-3 내지 8-7의 칩은 모두 우수한 내결손성, 내마모성을 나타내는데, 그 중에서도 상기 알루미나층이 제거된 부분에서 표면에 노출된 피복층 A가 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비가 5 이상의 주상정으로 이루어지는 탄질화 티탄인 No. 8-4 내지 8-7의 칩은 내결손성 시험 2 및 단속 절삭에 의한 충격으로 막을 박리하기 쉬운 내마모성 시험 6에서 우수한 성능을 나타냈다. 또한, 피복층 A 중의 균열 간격이 0.5 내지 5 ㎛의 범위에 있는 시료 No. 8-5 내지 8-7의 칩은 특히 우수한 내결손성, 내마모성을 나타냈다.

[표17]

(실시예 9)

중량 %로 87 % WC-4 % TiC-2 % ZrCN-7 % Co가 되는 조성의 초경 합금 분말을 압축하고, 진공 분위기속에서 1400 ℃, 1시간 유지의 조건으로 소결하고, 평연마, 날끝 처리를 행하여 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 초경 합금의 단면을 경면 연마하고, 조직을 광학 현미경으로 관찰한 바 합금 표면에 약 25 ㎛의 탈β층을 형성할 수 있어, 탈β층의 바로 아래에 합금 내부보다도 경도가 높은 부분을 형성할 수 있는 것이 단면 경도 분포 측정에 의해 확인할 수 있었다. 이 칩 및 실시예 6에서 제작한 합금 표면에 탈β층을 갖지 않은 칩에 실시예 8에서 피복한 피복막을 코팅했다.

또한, 이 피복 초경 합금의 표면을 실시예 6과 마찬가지로 하여 철구를 이용하여 철구의 사이즈, 투사 속도, 투사 각도, 투사 시간을 변화시켜 블라스팅 처리하고, 표18에 나타내는 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다.

[표18]

다음에 이들의 칩을 이용하여 실시예 6 및 실시예 8과 마찬가지로 하여 내결손성 시험 2, 내마모성 시험 5 및 6을 실시했다. 그 결과를 표19에 기재한다. 본 발명품인 시료 No. 9-1 내지 9-6의 칩은 모두 우수한 내결손성, 내마모성을 나타내 는데, 그 중에서도 합금 표면에 탈β층을 갖는 시료 No. 9-4 내지 9-6은 탈β층을 갖지 않은 시료 No. 9-1 내지 9-3과 비교하여 특히 우수한 내결손성, 내마모성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도 균열이 기둥 형상의 TiCN막에만 존재하는 비율이 50 % 이상인 시료 No. 9-5와 9-6의 칩은 특히 우수한 내결손성, 내마모성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

[표19]

(실시예 10)

중량 %로 90 % WC－3 % TiC－1 % ZrC－6 % Co인 조성의 초경 합금 분말을 압축하여 1400 ℃의 진공 분위기속에서 1시간 유지하는 조건으로 소결하고, 평연마, 날끝 처리를 행하여 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 차례로 다음 3종류의 피복막을 CVD법에 의해서 코팅했다.

막질 ⑩ : 0.3 ㎛ TiC－5.7 ㎛ TiCN(종횡비 3)－0.5 ㎛ TiCN0－4 ㎛ α－알루미나－0.5 ㎛ TiN(총 막두께 11 ㎛)

막질 ⑪ : 0.3 ㎛ TiN－5.7 ㎛ TiCN(종횡비 3)－0.5 ㎛ TiCNO－4 ㎛ α－알 루미나－0.5 ㎛ TiN(총 막두께 11 ㎛)

막질 ⑫ : 0.3 ㎛ TiN－5.7 ㎛ TiCN(종횡비 7)－0.5 ㎛ TiCNO－4 ㎛ α－알루미나－0.5 ㎛ TiN(총 막두께 11 ㎛)

그리고, 막질 ⑫의 TiCN막 피복시에는 유기 CN 화합물로서 아세토니트릴을 원료로서 사용하고, 900 ℃에서 피복하여 종횡비가 약 7인 주상정 TiCN막을 형성했다. 또, 어떠한 막질도 알루미나막 피복시에는 H₂S 가스를 첨가 가스로서 사용하고, 날끝 능선부와 릴리프면 중앙부의 막두께가 균일해지도록 피복했다. 이로 인해, 어떠한 막질에서도 피복막 두께는 오목면부, 날끝 능선부, 릴리프면 중앙부 모두 약 11㎛였다.

그리고, 이 피복 초경 합금의 표면을 철구를 사용하여 철구의 크기, 투사 속도를 변화시켜서 표20에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 또, 피복막 중의 균열 상태는 각 피복 초경 합금을 다이아몬드 휘일로 절단하고, 절단면이 보이도록 수지에 매립한 후 절단면을 연마반에서 140번 다이아몬드 지석을 사용하여 연마 속도 30 m/초, 이송 속도 20 cm/초, 절입량 4 ㎛(초기), 2 ㎛(중기), 1 ㎛(후기)의 조건으로 약 300㎛의 두께를 평연마하고, 또 연마반에서 1500번 다이아몬드 페이스트로 조연마, 다음에 3000번 다이아몬드 페이스트로 마무리 연마한 면을 광학 현미경을 사용하여 1500 배율로 관찰하여 정량화했다. 또, Al₂O₃층의 연마 유무는 처리한 공구의 날끝 능선부와 릴리프면 중앙부의 피복막을 SEM으로 관찰하여 날끝 능선부에서 알루미나의 입경, 입계가 판별하기 어려워져 있는 경우에 Al₂O₃층의 연마가 있다고 판정했다.

[표20]

다음에, 이들 칩을 사용하여 도5에 제시한 SCM 435제 피삭재(외주에 4개의 홈이 있고, 단속 형상으로 이루어진 환봉재)를 하기 조건으로 절삭하여 각 공구의 내결손성을 평가하는 동시에, SCM 435제 피삭재를 사용하여 하기 조건으로 내마모성 시험 7을 실시했다.

[내결손성 시험 3]

수명 판정은 파편 발생 시점으로 하고, 수명 시간은 4코너 평균으로 했다.

[내마모성 시험 7]

그 결과를 표21에 나타내는데, 최하층이 0.3 ㎛의 TiN이고, 그 상층에 종횡비가 3 또는 7인 주상정 TiCN막이 5 ㎛ 피복된 막질 ⑪, ⑫[상기 발명 (14)의 구성 요건(a)을 충족시킴]를 피복하고, 상기 발명(14)의 (b), (c), (d), (e)의 구성 요건을 충족시키는 시료 No. 10－6, 10－10, 10－11, 10－14 칩(본 발명품)은 최하층이 TiN이 아닌 시료 No. 10-1 내지 10-3 및 막질 ⑪, ⑫인데, 구성 요건 (b), (c), (d), (e) 중 어느 하나를 충족시키지 않는 시료 No. 10-4, 10-5, 10-7, 10-8, 10-9, 10-12, 10-13, 10-15, 10-16에 비해 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

그 중에서도 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격의 평균값이 10 ㎛ 이하인 시료 No. 10-10, 10-11, 10-14는 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

그리고, Y/X(날끝 능선부의 균열 간격의 평균값 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값 Y)의 값이 5 이상의 범위에 있는 시료 No. 10-10, 10-11은 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

[표21]

(실시예 11)

실시예 10과 동일한 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 실시예 10에 기재한 피복 막질 ⑫를 피복하고, 이 피복 초경 합금의 표면을 800번 다이아몬드 지립을 내부에 매립한 나일론제 브러시를 사용하여 알루미나막이 연마되도록 오목면측으로부터 표면 처리하고, 브러시 회전 속도, 브러시 절입량, 연마유의 양 등을 변화시켜서 표22에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 이들 칩을 사용하여 실시예 10과 동일한 절삭 시험을 실시했다.

[표22]

그 결과를 표23에 기재한다. 본 발명품인 시료 No. 11-3 내지 11-7 칩은 모두 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈지만, 그 중에서도 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 모재측 선단부가 최내층 질화 티탄, 탄질화 티탄, 또는 양자의 계면에 있는 비율이 80 % 이상인 시료 No. 11-6과 11-7은 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

[표23]

(실시예 12)

실시예 10과 동일한 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 차례로 막질 ⑬ 1 ㎛ TiN－4.5 ㎛ TiCN－O.5 ㎛ TiC－7 ㎛ κ－알루미나인 구조의 막을 피복했다. 또, TiCN막은 아세토니트릴, 질소 가스, TiCl₄, 수소 가스를 원료 가스 또는 캐리어 가스로서 사용하고, 피복시의 코팅 온도를 800 내지 1000 ℃ 범위에서 변화시키고, 또한 노 내부의 압력 및 가스 조성비를 변화시켜서 피복함으로써 종횡비가 5 내지 20 범위인 것을 제작했다. 그리고, 이들 칩의 표면을 1200번 SiC 지립을 내부에 매립한 탄성 지석을 사용하여 오목면측으로부터 표면 처리하고, 지석 회전 속도, 가압력 등을 변화시킴으로써 표5에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다. 이들 칩을 사용하여 실시예 10과 동일한 절삭 시험 및 이하에 나타내는 내마모성 시험 8을 실시했다.

[표24]

[내마모성 시험 8]

그 결과를 표25에 기재한다. 본 발명품인 시료 No. 12-3 내지 12-7 칩은 모두 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈지만, 그 중에서도 상기 알루미나층이 연마된 부분의 하층 A가 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄인 No. 12-4 내지 12-7 칩은 내결손성 시험 3 및 단속 절삭에 의한 충격으로 막 박리되기 쉬운 내마모성 시험 8에서 우수한 성능을 나타냈다. 또, 피복층 A 중의 균열 간격이 0.5 내지 5 ㎛ 범위에 있는 시료 No. 12-5 내지 12-7 칩은 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈다.

[표25]

(실시예 13)

중량%로 90 % WC－3 % TiCN－1 % ZrC－6 % Co인 조성의 초경 합금 분말을 압축하여 1400 ℃의 진공 분위기속에서 1시간 유지하는 조건으로 소결하고, 평연마, 날끝 처리를 행하여 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 초경 합금의 단면을 경면 연마하여 조직을 광학 현미경으로 관찰한 결과, 합금 표면에 약 20㎛의 탈β층이 형성되고, 탈β층 바로 아래에 합금 내부보다도 경도가 높은 부분이 형성되어 있는 것을 단면 경도 분포 측정에 의해서 확인할 수 있었다. 이 칩 및 실시예 10에서 제작한 합금 표면에 탈β층을 갖지 않은 칩에 실시예 12에서 피복한 시료 12-5와 동일한 피복막을 코팅했다.

그리고, 이 피복 초경 합금의 표면을 실시예 10과 마찬가지로 해서 철구를 사용하여 철구의 크기, 투사 속도, 투사 각도, 투사 시간을 변화시키고, 블라스팅 처리를 행하여 표26에 제시한 피복막 중의 균열 상태가 다른 칩을 제작했다.

[표26]

다음에, 이들 칩을 사용하여 실시예 10 및 실시예 12와 마찬가지로 해서 내결손성 시험 3, 내마모성 시험 7 및 8을 실시했다. 그 결과를 표27에 기재한다. 본 발명품인 시료 No. 13-1 내지 13-6 칩은 모두 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈지만, 그 중에서도 합금 표면에 탈β층을 갖는 시료 No. 13-4 내지 13-6은 탈β층을 갖지 않은 시료 No. 13-1 내지 13-3과 비교해서 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 지니는 것을 확인할 수 있었다. 그 중에서도 균열이 기둥 형상인 TiCN막 중에만 존재하는 비율이 50 % 이상인 시료 No. 13-5와 13-6 칩은 특히 우수한 내결손성 및 내마모성을 갖는 것을 확인할 수 있었다.

[표27]

(실시예 14)

실시예 13과 동일한 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 차례로 막질 ⑭ 0.5 ㎛ TiN－5 ㎛ TiCN－0.3 ㎛ TiBN－9 ㎛ 알루미나－0.2 ㎛ TiN인 구조의 막을 알루미나의 결정상을 κ(시료 14-1, 14-2, 14-3)와 α(시료 14-4, 14-5, 14-6)의 2종류로 변화시켜서 피복했다. 또, TiCN막은 아세토니트릴을 사용하여 피복하고, 알루미나막의 결정상은 원료 가스를 조정하여 κ와 α로 변화시켰다. 그리고, 이들 칩을 진동 배럴 처리하여 표28에 제시한 균열 상태의 칩(시료 14-1 내지 14-6)을 제작했다. 이들 칩 을 사용하여 실시예 12에서 실시한 것과 동일한 절삭 시험을 실시했다.

[표28]

그 결과를 표29에 기재한다.

[표29]

본 발명품인 시료 No. 14-2, 14-3, 14-5, 14-6 칩은 모두 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈지만, 그 중에서도 알루미나의 결정상이 α인 시료 No. 14-5, 14-6 칩은 모든 절삭 시험에서 우수한 성능을 나타냈는데, 그 중에서도 구리를 사용한 내결손성 시험 3 및 덕타일 주철의 내마모성 시험 8에서 우수한 성능을 나타냈다.

(실시예 15)

실시예 13과 동일한 초경 합금으로 ISO형 CNMG 120408번 형상의 초경 합금제 칩을 제작했다. 이 칩에 하층으로부터 차례로 막질 ⑮ 1.0 ㎛ TiN－8 ㎛ TiCN－0.5 ㎛ TiBN－2 ㎛ α－알루미나－0.5 ㎛ TiN인 구조의 막을 피복했다. 또, TiCN막은 원료 가스에 아세토니트릴을 사용하여 피복하고, 종횡비가 10인 막으로 했다. 그리고, 이 칩을 오목면 및 릴리프면측으로부터 철분을 사용하여 철분의 크기, 투사 속도를 변화시켜서 표30에 제시한 균열 상태의 칩을 제작했다. 이들 칩을 사용하여 실시예 12에서 실시한 것과 동일한 절삭 시험을 실시했다.

[표30]

그 결과를 표31에 기재한다.

[표31]

본 발명품인 시료 No. 15-1, 15-2, 15-3 칩은 모두 우수한 내결손성 및 내마모성을 나타냈지만, 피복막 표면측 균열의 선단부가 피복막 표면에 관통하지 않은 것이 50 % 보다 적은 시료 No. 15-4, 본체측 균열의 선단부가 상기 최내층 질화 티탄내 또는 질화 티탄보다도 상층내 또는 그들 층간의 계면에 있는 것이 50 % 보다 적은 시료 No. 15-5, 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다 긴 시료 No. 15-6은 No. 15-1, 15-2, 15-3 칩보다도 내결손성 및 내마모성이 뒤떨어지는 결과가 되었다.

이상, 실시예에 의해 본 발명을 예시적으로 설명했는데, 이상의 실시예에 의해서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

본 발명에 의해서 초경 합금의 피복층 중의 균열의 간격, 그 선단부의 위치 등을 정량적으로 특정함으로써 우수한 내결손성과 내마모성을 얻을 수 있으므로, 특히 구리 및 주철의 절삭 가공에 적합하다.

Claims

WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 형성한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서,

(a) 상기 피복층의 본체에 인접한 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛의 질화 티탄이고,

(b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직상에서 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막 중의 평균 균열 간격이 릴리프면의 피복막 중의 평균 균열 간격보다 작고,

(c) 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막의 전체 균열 개수 중 본체측의 균열의 선단부가, 최내 질화 티탄층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층의 상층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층과 상기 상층의 계면에 존재하는 균열의 개수가 50 % 이상이고,

(d) 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧은 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항에 있어서, 그들의 층간 계면은 최내층 질화 티탄과 그 인접 상층의 계면인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 최내층 질화 티탄의 상층에 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄, 그리고 그 상층에 0.5 내지 10 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제3항에 있어서, 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막의 전체 균열 개수 중 본체측의 균열의 선단부가, 최내 질화 티탄층에 존재하거나, 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층에 존재하거나, 상기 질화 티탄층과 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층의 계면에 존재하는 균열의 개수가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막의 전체 균열 개수 중 본체측의 균열의 선단부가, 최내 질화 티탄층에 존재하거나, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층과 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층의 계면에 존재하는 균열의 개수가 80 % 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 최내층 질화 티탄의 상층에 3 내지 20 ㎛의 알루미나, 그리고 그 상층에 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄, 또 그 상층에 0.5 내지 10 ㎛의 알루미나가 피복된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값은 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단면 조직상에서 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막 중의 균열 간격 중 균열 간격이 좁은 쪽의 평균값을 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 Y라 했을 때, Y/X의 값이 2 이상의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막의 전체 균열 개수 중 상기 피복막의 표면측 균열의 선단부가 피복막 표면을 관통하지 않은 균열의 개수가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제3항에 있어서, 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막의 전체 균열 개수 중 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층에만 존재하고, 그 상하 피복층을 관통하지 않은 균열의 개수가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 초경 합금 표면에는 탈β층을 갖는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열은 코팅후에 기계적으로 도입된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제3항에 있어서, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄은 유기 CN 화합물을 반응 가스로 하는 CVD법에 의해서 800 ℃ 이상 1000 ℃ 이하의 온도에서 피복된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제1항 또는 제2항에 있어서, 피복막의 총 막두께는 3 내지 50 ㎛ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 형성한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서,

(a) 상기 피복층의 본체에 인접한 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛의 질화 티탄이고, 그 상층에 0.5 내지 10 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복되어 있고,

(b) 상기 공구의 날끝 능선부의 경면 연마한 단면 조직상에서 날끝 능선부의 피복막 중의 평균 균열 간격이 릴리프면의 피복막 중의 평균 균열 간격보다 작고,

(c) 상기 날끝 능선부의 피복막의 전체 균열 개수 중 본체측의 균열의 선단부가, 최내 질화 티탄층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층의 상층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층과 상기 상층의 계면에 존재하는 균열의 개수가 50 % 이상이고,

(d) 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧고,

(e) 상기 알루미나층의 적어도 한층이 날끝 능선부의 적어도 일부에서 제거 또는 연마된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항에 있어서, 상기 최내층 질화 티탄의 상층에 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄이 적어도 한층 피복된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제16항에 있어서, 상기 날끝 능선부의 피복막의 균열 개수 중 본체측 균열의 선단부가, 최내 질화 티탄층에 존재하거나, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층에 존재하거나, 상기 질화 티탄층과 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층의 계면에 존재하는 균열의 개수가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날끝 능선부의 피복막의 균열 개수 중 본체측 균열의 선단부가, 최내 질화 티탄층에 존재하거나, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층과 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층의 계면에 존재하는 균열의 개수가 80 % 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격의 평균값은 10 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 단면 조직상에서 날끝 능선부의 피복막 중의 균열 간격 중 균열 간격의 평균값을 X, 릴리프면의 피복막 중의 균열 간격의 평균값을 Y라 했을 때, Y/X의 값이 2 이상의 관계를 충족시키는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미나층이 제거된 부분에서 표면에 노출된 피복층 A 중의 균열 간격은 0.5 내지 5 ㎛인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제16항 또는 17항에 있어서, 상기 알루미나층이 제거된 부분에서 표면에 노출된 피복층 A는 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미나층이 연마된 부분의 하층에 균열 간격이 0.5 내지 5 ㎛인 피복층 A가 존재하는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 알루미나층이 연마된 부분의 하층에 존재하는 피복층 A는 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 날끝 능선부의 피복막의 균열 개수 중 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄층에만 존재하고, 그 상하 피복층을 관통하지 않은 균열의 개수가 50 % 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 초경 합금 표면에는 탈β층을 갖는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제거된 알루미나층은 κ－알루미나인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 연마된 알루미나층은 α－알루미나인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
WC를 매트릭스로 하고, 철족 금속을 결합상으로 한 초경 합금을 본체로 하고, 그 본체의 표면에 복수의 피복층을 형성한 피복 초경 합금제 절삭 공구에 있어서,

(a) 상기 피복층의 본체에 인접한 최내층이 두께 0.1 내지 3 ㎛의 질화 티탄층이고, 그 상층에 두께 3 내지 30 ㎛의 종횡비 5 이상의 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄, 그리고 그 상층에 두께 0.5 내지 10 ㎛의 알루미나가 적어도 한층 피복되어 있고,

(b) 상기 공구의 경면 연마한 단면 조직상에서 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막의 균열 개수 중 피복막 표면측 균열의 선단부가 피복막 표면을 관통하지 않은 균열의 개수가 50 % 이상이고,

(c) 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막의 전체 균열 개수 중 본체측의 균열의 선단부가, 최내 질화 티탄층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층의 상층에 존재하거나, 상기 최내 질화 티탄층과 상기 상층의 계면에 존재하는 균열의 개수가 50 % 이상이고,

(d) 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 피복막 중의 균열의 평균 길이가 릴리프면에서의 피복막 두께의 평균값보다도 짧고,

(e) 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 상기 탄질화 티탄의 막 중의 균열 간격의 평균값이 10 ㎛ 이하이고, (f) 상기 날끝 능선부 또는 오목면의 상기 알루미나막 중의 평균 균열 간격은 상기 탄질화 티탄막 중의 평균 균열 간격의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제29항에 있어서, 상기 초경 합금 표면에는 탈β층을 갖는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제29항 또는 제30항에 있어서, 상기 알루미나층은 날끝 능선부의 적어도 일부에서 제거 또는 연마된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항, 제29항 또는 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 피복층의 두께의 합계는 3 내지 50 ㎛ 범위에 있는 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제15항 내지 제17항, 제29항 또는 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 날끝 능선부의 피복막 중의 균열은 코팅후에 기계적으로 도입된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.
제16항 또는 제17항, 제29항 또는 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 주상정으로 이루어진 탄질화 티탄은 유기 CN 화합물을 반응 가스로 하는 CVD법에 의해서 800 ℃ 이상 1000 ℃ 이하의 온도에서 피복된 것을 특징으로 하는 피복 초경 합금제 절삭 공구.