KR101194206B1

KR101194206B1 - 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR101194206B1
Application number: KR1020050055327A
Authority: KR
Inventors: 구닐라 세데리그렌; 미카엘 린드홀름; 안-브리트 륭베리; 미카엘 라예르쿠이스트; 프리다 쿨린
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2004-06-24
Filing date: 2005-06-24
Publication date: 2012-10-29
Also published as: US20080286462A1; EP1609883B1; US7727592B2; JP5442923B2; US20060019117A1; EP1609883A2; KR20060048524A; US7396371B2; JP2006021316A; EP1609883A3; IL168768A

Abstract

본 발명은 특히 초경합금 기재 및 하기로 후처리된 코팅을 포함하는 스테인레스강의 선삭에 대한 절삭 인서트에 관한 것으로,

- Co : 5.0 이상 ~ 8.0 wt% 미만, 0.05 ~ 0.3 의 Ti/(Ti+Ta+Nb) 비율로 Ti, Ta 및 Nb 금속의 3.0 ~ 8.0 wt% 입방 탄화물, 나머지로서는 소결 상태에서 1.5 ~ 3.5 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 탄화 텅스텐 (WC) 의 조성을 갖는 초경합금 기재를 갖는다. 또한, 그 기재는 바인더상의 풍부함 및 입방 탄화물의 고갈로 5 ~ 30 ㎛ 의 표면 구역,

- 0.7 ~ 5.5 ㎛ 의 두께를 갖는 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 의 하나 이상의 층 중 제 1 최내부층계를 갖는 코팅, 그리고 Al₂O₃ 및 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1), 바람직하게는 κ-Al₂O₃ 및 TiN 의 5 ~ 31 개의 교대층을 완전히 구성하는 제 2 다층계를 가지며, 상기 Al₂O₃ 및 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 의 5 개 내지 31 개의 교대층을 포함하는 제 2 다층계를 가지며, 상기 Al₂O₃ 층은 0.5 ㎛ 미만의 개별 층두께를 가지며, 상기 TiC_xN_yO_z 층은 약 0.01 ㎛ 내지 0.2 ㎛ 의 두께를 가지며, 상기 다층의 총 두께는 약 1.0 ㎛ 내지 5.0 ㎛ 이다. 복수층은 에지 라인을 따라 그리고 경사면 및 측면에 노출된다. 다른 실시예에서, 복수층은 Al₂O₃ 층으로 대신된다.

Description

코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트 및 이의 제조 방법 {A COATED CEMENTED CARBIDE CUTTING TOOL INSERT AND METHOD OF MAKING IT}

도 1 는 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의한 본 발명에 따른 코팅 및 기재면의 단면이다 :

Z. 기재 내의 γ-상에 의해 감소된 면 및 바인더상에 의해 증가된 면

A. TiN-층,

B. 원주형 Ti(C,N)-층,

C. TiN-층,

D. 복수층 (Al₂O₃+TiN)₆Al₂O₃ 및

E. TiC_xN_y-층.

도 2a 는 후처리하지 않은 에지 단면의 개략도이다.

도 2b 는 최외부층 (E) 이 제거된 본 발명에 따른 후처리한 에지 단면의 개략도이다.

도 2c 는 최외부층 (E) 및 복수층 (Al₂O₃+TiN)_xAl₂O₃ 이 제거된 본 발명에 따른 후처리한 에지 단면의 개략도이다.

도 3 는 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의한 본 발명에 따른 코팅 및 기재 표면의 단면이다 :

Z. 기재 내의 γ-상에 의해 감소된 표면 및 바인더상에 의해 증가된 표면

A. TiN-층,

B. 원주형 Ti(C,N)-층,

C. Ti(C,N)-층,

D. α- 또는 κ-Al₂O₃ 층 및

E. TiC_xN_y-층.

본 발명은 절삭 에지의 커다란 인성 거동 뿐만 아니라 높은 마찰 저항이 요구될 때 일반적으로 강 기계가공용 코팅된 초경합금 절삭 공구에 속한다. 특히, 상기 공구는 스테인레스강의 선삭에 적합하다.

초경합금 절삭 공구가 강 기계가공에 사용될 때, 그 공구는 절삭 에지의 파손 및 균열을 야기하는 연마 및 화학적 마모와 같은 여러 다른 메커니즘에 의해 마모된다. 여러가지 증기증착 기술에 의해 형성된 마모 저항 탄화물, 질화물, 침탄질화물 및/또는 산화물등의 화합물들의 얇은 표면층을 보통 갖는 코팅된 공구에 대해서, 상기 코팅은 연마모 저항을 증가시킨다. 그러나 그 코팅은 또한 절삭면으로부터 근본이 되는 초경합금 기재로의 열확산에 대한 열장벽으로써 작용한다. 높은 절삭력과의 결합으로 인한 에지 영역내의 높은 온도는, 영향을 받는 기재의 표면내에 크리프(creep)변형의 증가라는 결과를 초래하여 상기 절삭 에지는 소성 변형을 한다.

전술된 마모 메커니즘들 뿐만 아니라, 부착마모 및 소성변형도 중요한 요인들이기 때문에, 스테인레스강 절삭은 특히 어려운 기계가공 작업으로 간주된다. 절삭 작업이 절삭에지로부터 연속적으로 부재를 부착하고 떼어내는 동안 스테인레스강과 같은 부재들을 바를 때 부착마모는 발생한다. 그러므로 스테인레스강을 기계가공할 때 공구의 짧은 수명은 매우 자주 일어난다. 또한, 오스테나이트계 스테인레스강 및 소위 2중 스테인레스강은 예컨대, 칩과 기재면 사이에 높은 접촉력이라는 결과를 낳는 강한 변형경화를 나타낸다. 높은 절삭 속도로 상기 작업부재를 절삭할 때, 상당한 열에너지가 절삭에지로 전달되고, 높은 절삭력과 결합하여 그 공구 에지는 부분적으로 또는 완전히 소성변형한다. 기재면의 여러 특성에 의해 주로 제어되는 에지의 선삭은 더 큰 절삭력이라는 결과를 초래하여 공구 수명의 단축을 야기한다. 소성변형 저항의 커다란 요구는 에지 인성의 커다란 요구에 명백히 대조적이다.

에지 인성은 칩과 공작물 사이에 직접 접한 면 외부에 있는 에지의 기계적으로 야기된 손상에 잘 견디기 위해서 또한 요구된다. 이러한 손상은 인서트 상에 사용될 에지들의 수를 줄일 것이고, 따라서 공구의 생산성을 줄일 것이다. 보통 칩 해머링 (chip hammering) 및 칩 재밍 (chip jamming) 을 의미하는, 이러한 종류의 손상들을 인서트의 능동적인 에지면의 적절한 마이크로기하학을 선택하므로써 부분적으로 또는 완전히 피할 수 있지만 다른 여러 경우에는, 이러한 가능성이 충분치 않다.

미국 특허 번호 5,786,069 은 스테인레스강의 단조된 부분 선삭에 적합한 선삭 코팅된 인서트를 기술하고 있다. 상기 인서트는 주기율표의 IVb, Vb 및/또는 VIb 족의 2 ~ 10 wt-% 입방 탄화물 (γ-상), 5 ~ 11 wt-% 코발트 결합 및 나머지로서는 탄화 텅스텐 (WC) 을 포함한 초경합금 기재를 갖는다. 그 기재는 텅스텐 합금 바인더상을 많이 가지며, 한 실시예에서 소결된 미세구조는 γ-상이 없는 코발트가 풍부한 15 ~ 35 ㎛ 깊이인 표면 구역을 나타낸다. 상기 코팅은 원주형 입자들을 갖는 Ti (C, N, O) 내부층 및 정교하게 결정된 κ-Al₂O₃ 의 상부층을 구성한다. 그러나, 초경합금 기재에 관하여, 바인더상 및 두꺼운 γ-상이 감소시키는 표면구역 그 뒤를 따르는 γ-상의 고농도 피크로 특징지어진 구역의 높은 공칭함유량의 조합은 소성변형에 대한 저항성을 가지고 있지 않다..

이는 높은 절삭 속도로 오스테나이트계 스테인레스강 및 2중 스테인레스강 가공에 대해서 빠른 마모와 짧은 공구 수명의 결과를 초래할 것이다.

복수층 코팅은 양자 택일로 기재 상에 코팅된 여러 다른 부재들의 제 1 층 및 제 2 층을 포함하고, 제 1 층의 각각은 첫번째 두께를 가지며, 제 2 층의 각각은 두번째 두께를 가지는 것으로 알려져 있다. 바람직하게, 그 두 층은 다른 결정구조 및/또는 적어도 다른 격자간격을 가지고 있다. 하나의 예로, Al₂O₃ 성장이, 예컨대 제 12 차 유럽 CVD 회의 문서 pr. 8 ~ 349 의 방식인, (Al₂O₃+TiN)_n 의 복수층 구조를 야기하는 짧은 TiN 증착 과정에 의해 주기적으로 방해받을 때이다. GB 2048960A 는 0.02 ~ 0.1 ㎛ 인 다수의 교대층을 가지며, 여러 다른 조성들의 견고한 부재를 구성하는 복수층 코팅을 공개하고 있다. 또한, 미국 4,984,940 에서, 6.1 ~ 6.5 wt% 인 코발트를 갖는 초경합금 기재 및 복수층 코팅이 뒤를 잇는 티타늄 침탄질화물의 기초층을 포함한 코팅으로 구성된 절삭 인서트를 브라이언트는 공개하고 있다. 상기 코팅은 티타늄 질화물과 같은 IVb 족 금속 질화물에 의해 서로 분리되고 결합된 다수의 알루미나층을 구성한다.

6 ~ 8 알루미나층을 포함한 코팅으로 초경합금 기재는 미국 5,700,569 에서도 청구되고 있다. EP-A-1103635 는 9.0 ~ 10.9 wt% 코발트인 초경합금 기재를 구성하는 절삭공구 및 적정온도 CVD (MTCVD) 증착된 TiCN-층과 α-Al₂O₃, TiN 또는 Ti (C,N) 의 총 7 ~ 41 층으로 구성된 복수층을 포함하는 코팅을 기술하고 있다.

공구와 공작물 사이에 마찰을 최소화하기 위해서 기계적인 후처리에 의한 코팅을 매끄럽게하는 것은 EP-A-127416, EP-A-298729, EP-A-693574 와 EP-A-683244 에 공개되고 있다.

US-A-2004180241 은 스테인레스강의 일반적인 선삭에 특히 적합한 절삭에지의 마모 저항 및 인성거동에 대한 많은 요구들로 코팅된 초경합금 절삭공구 인서트를 기술하고 있다. 한 실시예에서, 기재는 γ-상이 고갈되고 바인더상이 많으며 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 깊이를 갖는 표면 구역을 갖는다. 상기 기재의 조성은 7.0 내지 10.5 wt-% 코발트, 주기율표의 IVb, Vb 또는 VIb 족으로부터 선택된 성분들, 바람직하게는 Nb, Ta 및/또는 Ti의 4.0 내지 9.0 wt-% 입방 탄화물, 0.01 내지 0.2 wt-% 의 질화물 함유량 및 나머지로는 탄화 텅스텐 (WC) 이다. 상기 코팅은 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1)의 세 층까지의 최내부층계, Al₂O₃ 및 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 의 5 내지 31 교대층, 바람직하게는 κ-Al₂O₃ 및 TiN 의 11 내지 15 교대층을 포함한 제 2 다층계, 그리고 TiC_xN_y (x+y≤1) 의 하나 이상의 층 또는 TiN-TiC-TiN 순서로 세 층 또는 그에 의한 조합들을 포함한 최외부층 시스템을 포함한다. 또한, 다층계 및 부분적으로 최내부층계가 에지라인에 따라 나타나도록, 코팅된 인서트의 가장 바깥 표면은 기계적으로 후처리된다.

종래 기술을 보면, 높은 속도로 일반적으로는 강기계가공용 및 특히 스테인레스강 가공용 절삭 공구 인서트에 대한 요구가 있다. 이 요구는 특별히 연마 및 부착마모, 소성변형, 칩 해머링 및 칩 재밍 손상에 대하여 개선된 저항을 나타내는 절삭 인서트를 언급한다.

본 발명의 목적은 전술한 마모 방식 모두를 동시에 견딜 수 있는 절삭공구 인서트를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 종래 기술의 공구 제품들과 관련된 문제들을 피하거나 줄이는 것이고, 높은 절삭속도에 대한 높은 성능을 갖는 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 까다로운 스테인레스강 선삭 세공 작업들에 있어서 우수한 절삭성능을 갖는 공구를 제공하는 것이다.

놀랍게도 코발트 및 입방 탄화물의 비교적 낮은 함유량, γ-상이 고갈되는 표면 구역 및 바인더상이 많은 표면 구역을 포함한 기재를 갖는 초경합금 절삭 인서트는, 다수의 Al₂O₃- 및 TiC_xN_yO_z- 교대층을 구성하고, 기계적으로 후처리된 복수층을 포함한 코팅과 조합하여 상기 요구를 충족시킨다는 사실이 발견되었다.

양자 택일로, 상기 복수층은 기계적으로 후처리된 α- 또는 κ-Al₂O₃-층에 의해 대체될 수 있다. 인서트는 소성변형, 높은 에지 인성거동에 대하여 우수한 저항성을 나타내며, 또한 오스테나이트계 스테인레스강 및 2중 스테인레스강을 높은 절삭 속도로 세공 공정하는 동안에 특별히 부착마모에 대한 충분한 저항성을 나타낸다.

더욱 특히, 본 발명은 γ-상이 고갈된 표면 영역 및 바인더상이 많은 표면 영역을 갖는 입방 탄화물의 부가물로 WC+C0- 에 기초한 초경합금 기재, WC 입자의 특정한 크기 범위, WC+Co 의 특정 복합 범위, Ti/(Ti+Ta+Nb) 특정 비율, 그리고 등축 (equiaxed) TiC_xN_yO_z 의 박층 다음의 원추형 TiC_xN_yO_z 의 박층 및 등축 TiC_xN_yO_z 의 박층을 포함한 최내부층계를 포함하는 초경합금 기재에 대한 코팅에 관한 것이다. 이 최내부층계는 2층 이상의 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 을 포함해야 한다. 이 층 시스템에 대하여, TiC_xN_yO_z 및 Al₂O₃ 층 (x+y+z≤1) 의 주기적인 선삭으로 복수층 및 TiC_xN_y (x+y≤1) 의 최외부층은 증착된다. 절삭에지 주변에 공작물로부터 부재 와 직접 접촉한 면에서 적어도 비산화물의 최외부층은 보이지 않는다.

초경합금 기재의 조성은 5.0 이상 ~ 8.0 wt% 미만의 코발트, 바람직하게는 5.0 이상 7.0 wt% 미만의 코발트, Ti, Ta 및 Nb 금속의 3.8 ~ 8.0 wt% 입방 탄화물, 바람직하게는 4.0 ~ 7.0 wt% 입방 탄화물, 그리고 주기율표의 IVb, Vb 또는 VIb 족에서 함유되어 있을 만한 다른 카바이드 성분 및 나머지로는 탄화 텅스텐 (WC) 을 포함한다. 나머지로서 WC 의 입자 크기는 1.5 ~ 3.5 ㎛, 바람직하게는 2.0 ~ 3.0 ㎛ 이다. 성분들을 형성시키는 입방 탄화물의 추가는 Ti/(Ti+Ta+Nb) 비율이 0.05 ~ 0.3, 바람직하게는 0.1 ~ 0.25 가 되도록 해야한다. 구역 Z 의 깊이는 5 ~ 30 ㎛, 바람직하게는 5 ~ 25 ㎛ 이어야 한다. 상기 입방 탄화물은 N 및 O 의 소량을 포함할 수 있고, N 의 양은 0.01 ~ 0.2 wt% 이어야 한다.

본 발명에 따른 초경합금 기재 상에 증착된 견고하고 마모저항식 내화코팅 (도 1) 은 이하를 포함한다 :

- x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 y > x 및 z < 0.2, 가장 바람직하게는 y > 0.8 및 z = 0 이고, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들의 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은, 바람직하게는 0.1 ~ 0.6 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 제 1 최내부층 (A)

- 원주형 입자로 x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 z = 0, x > 0.3 과 y > 0.3, 가장 바람직하게는 x > 0.5이고, 두께가 0.4 ~ 4.9 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 4.0 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 제 2 층 (B)

- x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 y > x 및 z < 0.2, 가장 바람직하게는 y > 0.8 및 z = 0 이고, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들의 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은, 바람직하게는 0.2 ~ 0.8 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 제 3 층 (C)

- 층 A+B+C 의 총 두께가 0.7 ~ 5.5 ㎛, 바람직하게는 1.2 ~ 5.0 ㎛ 이다. 바람직하게, 층 A 와 C 는 각각 층 B 보다 더 얇다.

- 다수의 Al₂O₃ 및 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 교대층, 바람직하게는 κ-Al₂O₃ 및 TiN 층을구성하는 복수층 (D). 복수층 순서 중 최내부층 및 최외부층은 Al₂O₃-층이다. TiC_xN_yO_z-층과 Al₂O₃-층 둘다를 포함한 총 층수는 5 층과 31 층 사이, 바람직하게는 11 층과 15 층 사이에 있다. Al₂O₃-층은 0.6 ㎛ 미만, 바람직하게는 0.2 ~ 0.5 ㎛ 인 각각의 층 두께를 갖는다. TiC_xN_yO_z-층은 0.01 ~ 0.2 ㎛, 바람직하게는 0.02 ~ 0.15 ㎛ 인 각각의 층 두께를 갖는다. 복수층 총 두께는 1.0 ~ 5.0 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 4.0 ㎛ 이다. 각각의 Al₂O₃-층의 입자 크기는 그 층 두께보다 작거나 같다.

- TiC_xN_y (x+y≤1) 의 순서에서 하나 이상의 층, 바람직하게는 TiN, TiC 및 TiN 순서로 3 층 내지 5 층을 구성하는 최외부층의 시스템 (E). 그 총 두께는 0.1 ㎛ 초과하고 2.0 ㎛ 미만, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎛ 이다.

- 층 A+B+C+D+E 의 총 두께는 2.0 ~ 9.0 ㎛, 바람직하게는 4.0 ~ 8.0 ㎛ 이다.

다른 실시예에서, 본 발명에 따른 초경합금 기재 상에 증착된 견고하고 마모저항식 내화코팅은 이하를 포함한다 :

- x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 y > x 및 z < 0.2, 가장 바람직하게는 y > 0.8 및 z = 0 이며, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들의 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은, 바람직하게는 0.1 ~ 1.2 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 제 1 최내부층 (A).

- 원주형 입자로 x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 z = 0, x > 0.3 과 y > 0.3, 가장 바람직하게는 x > 0.5이고, 두께가 1.0 ~ 5.0 ㎛, 바람직하게는 2.0 ~ 4.5 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 제 2 층 (B).

- x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 y > x 및 z < 0.2, 가장 바람직하게는 y > 0.8 및 z = 0 이고, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들의 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은, 바람직하게는 0.2 ~ 0.8 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 제 3 층 (C).

- 층 A+B+C 의 총 두께는 1.5 ~ 6.5 ㎛, 바람직하게는 2.0 ~ 5.5 ㎛ 이다. 바람직하게, 층 A 와 C 는 각각 층 B 보다 더 얇다.

- α- 또는 κ-Al₂O₃ 층 (D) 의 총 두께는 1.5 ~ 5.0 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 4.0 ㎛ 를 갖는다.

- 한 균일층으로서 혹은 TiN + TiC 순의 형태로 TiC_xN_y (x+y≤1) 을 구성하 는 최외부층 시스템 (E). 그 총 두께는 2.0 ㎛ 미만이고 0.1 ㎛ 보다는 초과, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎛ 이다.

- 층 A+B+C+D+E 의 총 두께는 3.0 ~ 11.0 ㎛, 바람직하게는 4.5 ~ 9.5 ㎛ 이다.

상기 코팅의 최외부는 경사면 상에 칩 접촉 및 플랭크면 상에 공작물과의 접촉에 대응 면에서 에지 주위에 빠져있다. 가장 바람직하게, 경사면 "a" 및 플랭크면 "b" 에 대한 인서트 평면에 수직인 관점인 도 2b 에 규정된 한 점으로부터 상기 코팅이 거리를 벗어나도록 1차 영역이 기하학상 가까이 존재할 때, 고려된 면적은 경사면 상에 1차 영역에 상응한다. 이 거리들은 바람직하게, 1차 영역의 존재의 여부에 상관없고, a > b, 바람직하게는 a > 1.5b 인 0.03 < a < 0.9 ㎜ 및 0.02 < b < 0.2 ㎜ 에 대응하는 경사면에 대한 여러 다른 인서트 기하학 및 인서트 크기 등에 의존한다. 한 실시예에서는, 층 E 만 빠져있다. 다른 실시예에서는, 층 D 와 E 가 그 면의 여러부분에서 빠져있다.

또 다른 실시예에서, 상기 코팅의 최외부층은 경사면 상의 칩 접촉에 대응한 면에서 빠져있다. 고려된 면은 1차 영역이 기하학상 존재할 때 가장 바람직하게 절삭에지 및 경사면 상의 1차 영역에 대응한 면이다. 게다가, 최외부층은 또한 경사면 상에 빠져있거나 부분적으로 빠져있다.

또한, 본 발명은 전술한 코팅된 절삭공구 인서트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 상기 인서트는 표면 근방에 입방 탄화물이 감소하는 구역 및 바인더상이 증가하는 구역을 코팅전 낮은 양의 질화물을 추가한 후 진공에서 소결시키므로써 얻는 방식으로 제조된 초경합금 기재를 포함한다. 초경합금 기재의 조성은 5.0 이상 ~ 8.0 wt% 미만의 코발트, 3.0 ~ 8.0 wt% 입방 탄화물을 포함하고, 그 나머지는 탄화 텅스텐 (WC) 이다. 그 나머지의 탄화 텅스텐 (WC) 입자 크기는 1.5 ~ 3.5 ㎛ 범위내에서 발견된다. 성분들을 형성시키는 입방 탄화물의 추가는 Ti/(Ti+Ta+Nb) 비율이 0.05 ~ 0.3, 바람직하게는 0.1 ~ 0.25 가 되도록 해야한다. 구역 Z 의 깊이는 5 ~ 30 ㎛, 바람직하게는 5 ~ 25 ㎛ 이어야 한다. 상기 입방 탄화물은 소량의 N 및 O 을 포함할 것이고, N 의 양은 0.01 ~ 0.2 wt% 이어야 한다. 이들 미세 구조성분들은 예컨대 침탄질화물 또는 산화침탄질화물로서 간주될 수 있다. 초경합금체는 분말혼합, 볼밀링, 분무건조, 어떤 압축 방법에 의한 다음 종래 방법과 코팅 전 에지반경 성형작업 및 세정작업과 같은 전처리에 따라 소결시킴으로써 주로 제조된다.

그리고나서 그 초경합금체는 이하의 방식으로 코팅된다.

- x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 y > x 및 z < 0.2, 가장 바람직하게는 y > 0.8 및 z = 0 이며, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들의 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은 TiC_xN_yO_z 의 제 1 최내부층 (A) 은, 잘 알려진 화학 증기 증착법 (CVD) 에 의하여 코팅된다.

- 원주형 입자들로 x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 z = 0, x > 0.3 과 y > 0.3 이며, 두께가 0.4 ~ 4.9 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 4.0 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 층 (B) 은, 바람직하게는 적당한 온도 CVD, MTCVD, (700 ~ 900 ℃ 의 온도 범위내에서 층을 형 성하기 위한 탄소 및 질소 소스로서 아세토니트릴을 사용한) 기술을 사용하여 코팅된다. 그 정확한 코팅 상태는 사용된 장비의 설계에 확실히 의존한다.

- 잘 알려진 CVD 법을 사용하여 x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 y > x 및 z < 0.2, 가장 바람직하게는 y > 0.8 및 z = 0 이며, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들의 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은 TiC_xN_yO_z 의 층 (C) 은 코팅된다. 제 2 실시예로서 이 층 (C) 은 생략된다.

- 층 A + B + C 의 총 두께가 0.7 ~ 5.5 ㎛, 바람직하게는 1.2 ~ 5.0 ㎛ 이다. 바람직하게, 층 A 와 C 는 각각 층 B 보다 더 얇다.

- 잘 알려진 CVD 법을 사용하여 다수의 Al₂O₃ 및 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 교대층, 바람직하게는 κ-Al₂O₃- 및 TiN- 층을구성하는 복수층 (D) 은 코팅된다. 복수층 순서 중 최내부층 및 최외부층은 Al₂O₃-층이다. TiC_xN_yO_z-층과 Al₂O₃-층 둘다를 포함한 총 층수는 5 층과 31 층 사이, 바람직하게는 11 층과 15 층 사이에 있다. TiC_xN_yO_z-층은 0.01 ~ 0.2 ㎛, 바람직하게는 0.02 ~ 0.15 ㎛ 인 각각의 층 두께를 갖는다. TiC_xN_yO_z-층은 0.01 ~ 0.2 ㎛, 바람직하게는 0.02 ~ 0.15 ㎛ 인 각각의 층 두께를 갖는다. 복수층 총 두께는 1.0 ~ 5.0 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 4.0 ㎛ 이다. 상기 Al₂O₃-층의 입자 크기는 Al₂O₃-층 두께보다 작거나 같다.

- 잘 알려진 CVD 법을 사용하여 TiC_xN_y (x+y≤1) 의 순서로 하나 이상의 층, 바람직하게는 TiN, TiC 및 TiN 순서로 3 층 내지 5 층을 구성하는 최외부층의 시스 템 (E) 은 코팅된다. 그 총 두께는 2.0 ㎛ 미만이다. 층 A+B+C+D+E 의 총 두께는 2.0 ~ 9.0 ㎛ 이다.

다른 방법으로, 상기 초경합금체는 이하의 방식으로 코팅된다.

- 원주형 입자들로 x+y+z ≤ 1, 바람직하게는 z = 0, x > 0.3 과 y > 0.3 이며, 두께가 1.5 ~ 5.0 ㎛, 바람직하게는 2.0 ~ 4.5 ㎛ 인 TiC_xN_yO_z 의 층 (B) 은, 바람직하게는 적당한 온도 CVD, MTCVD, (700 ~ 900 ℃ 의 온도 범위내에서 층을 형성하기 위한 탄소 및 질소 소스로서 아세토니트릴을 사용한) 기술을 사용하여 코팅된다. 그 정확한 코팅 상태는 사용된 장비의 설계에 확실히 의존한다.

- 층 A + B + C 의 총 두께가 1.5 ~ 6.5 ㎛, 바람직하게는 2.0 ~ 5.5 ㎛ 이다. 바람직하게, 층 A 와 C 는 각각 층 B 보다 더 얇다.

- 바람직하게, 잘 알려진 CVD 법을 사용하여 TiC_xN_y (x+y≤1) 순서로 하나 이상의 층을 구성하는 최외부층 시스템 (E) 은 코팅된다. 그 총 두께는 2.0 ㎛ 미만이다.

- 층 A+B+C+D+E 의 총 두께는 3.0 ~ 11.0 ㎛ 이다.

브러싱, 블레스팅, 그라인딩 작업 또는 칩과 공작물 접촉으로 경사면 및 플랭크면 상의 영역이 각각 처리되도록 상기 작업에 의한 조합에 의해 에지라인을 따라 복수층 또는 Al₂O₃-층을 노출하도록 상기 코팅은 기계적으로 후처리된다.

바람직한 방법으로, SiC 입자들을 포함한 두 나이론 브러쉬는, 인서트의 플랭크면 및 경사면에 대한 원하는 특성들을 얻기 위해 한 브러쉬는 주로 경사면을 솔질하고, 나머지 다른 브러쉬는 주로 플랭크면을 솔질하도록 설치 및 인서트 위치고정으로 사용된다.

에지 라인에서 최외부층 (E) 의 제거는 에지라인을 따라 Al₂O₃층을 노출할 것이다. 그 에지라인은 절삭공구 인서트의 연마된 에지부분으로 규정된다. 처리되지 않은 에지라인은 도 2a 에 예를 들어 설명되어 있고, 후처리된 에지라인은 도 2b 및 도 2c 에 설명되어 있다. 비산화물 상부층 및 여러부분의 복수층만이 제거되는 것은 바람직하다. 그러나, TiC_xN_yO_z 층 (A+B+C) 은 에지라인의 소수부분에 대해서 보일 수 있다.

다른 방법으로, 브러싱, 블레스팅, 그라인딩 작업 또는 칩과 공작물 접촉으로 경사면 및 플랭크면 상의 영역이 처리되도록 상기 작업들에 의한 조합에 의해 에지라인을 따라 Al₂O₃ 층을 노출하도록 상기 코팅은 기계적으로 후처리된다. 상기 다른 방식의 코팅을 위한 바람직한 방법에 있어서, 설치 및 인서트 위치고정으로 Al₂O₃ 입자를 갖는 블래스팅은 주로 경사면에 대해서 수행되도록 사용된다. 경사면에서 최외부층 (E) 의 제거는 특히 절삭에지 상에 α-Al₂O₃ 층을 노출할 것이고, 경사면 상에는 완전히 또는 부분적으로 α-Al₂O₃ 층을 노출할 것이다.

예

다음 인서트들 및 예는 본 발명이 갖는 장점을 나타내기 위해 선택된다.

각각의 예에서, 소개되는 인서트들은 동일한 조건들로 테스트 되었다.

인서트 A1

6.0 wt% Co, 1.0 wt% Ti, 0.4 wt% Nb, 3.3 wt% Ta (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.21), 0.05 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되며, 2.8 ㎛ 인 나머지 입자 및 바인더상이 풍부하고 깊이 15 ㎛ 인 구역에 입방 탄화물이 없는 본 발명에 따른 초경합금 선삭 인서트들은 0.5 ㎛ TiN (최내부층), 2.2 ㎛ 원주형 Ti(C,N), 0.5 ㎛ 등축 TiN, 2.2 ㎛ (κ-Al₂O₃+TiN)₆κ-Al₂O₃ 복수층, 및 0.5 ㎛ TiN+TiC+TiN 의 최외부층으로 코팅되었다.

그 코팅은 SiC 입자들을 포함한 나일론 브러시들에 의해 에지 라인을 따라 후처리되었다. 최외부층 코팅은 a = 0.1 mm 과 b = 0.05 mm 만큼 레이크 및 플 랭크면으로 이동되었다.

인서트 A2

6.0 wt% Co, 1.0 wt% Ti, 0.4 wt% Nb, 3.3 wt% Ta (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.21), 0.05 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되며, 2.8 ㎛ 인 나머지 입자 크기 및 바인더상이 풍부하고 깊이 15 ㎛ 인 구역에 입방 탄화물이 없는 본 발명에 따른 초경합금 선삭 인서트들은 0.5 ㎛ TiN (최내부층), 3.7 ㎛ 원주형 Ti(C,N), 0.4 ㎛ 등축 Ti(C,N), 2.2 ㎛ α-Al₂O₃ 층, 및 0.8 ㎛ TiN-TiC 순서의 최외부층으로 코팅되었다.

그 코팅은 특히 절삭에지를 따라 경사면 상에 Al₂O₃ 입자들로 브래스트되었다.

인서트 B1

6.0 wt% Co, 1.0 wt% Ti, 0.4 wt% Nb, 3.3 wt% Ta (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.21), 0.05 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되며, 2.3 ㎛ 인 나머지 입자 크기 및 바인더상이 풍부하고 표면으로부터 15 ㎛ 인 구역에 입방 탄화물이 없는 본 발명에 따른 초경합금 선삭 인서트들은 0.5 ㎛ TiN (최내부층), 2.2 ㎛ 원주형 Ti(C,N), 0.5 ㎛ 등축 TiN, 2.2 ㎛ (κ-Al₂O₃+TiN)₆κ-Al₂O₃ 복수층, 및 0.5 ㎛ TiN+TiC+TiN 의 최외부층으로 코팅되었다.

그 코팅은 SiC 입자들을 포함한 나일론 브러시들에 의해 에지 라인을 따라 후처리되었다. 최외부층 코팅은 a = 0.1 mm 과 b = 0.05 mm 만큼 경사면 및 플랭크면으로 이동되었다.

인서트 B2

6.0 wt% Co, 1.0 wt% Ti, 0.4 wt% Nb, 3.3 wt% Ta (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.21), 0.05 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되며, 2.3 ㎛ 의 나머지 입자 크기 및 바인더상이 풍부하고 표면으로부터 15 ㎛ 인 구역에 입방 탄화물이 없는 본 발명에 따른 초경합금 선삭 인서트들은 0.5 ㎛ TiN (최내부층), 3.7 ㎛ 원주형 Ti(C,N), 0.4 ㎛ 등축 TiN, 2.2 ㎛ α-Al₂O₃ 층, 및 0.8 ㎛ TiN-TiC 순서의 최외부층으로 코팅되었다.

인서트 C

구성이 6.2 wt% Co, 2.3 wt% Ti, 2.0 wt% Nb, 0.1 wt% Ta (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.52), 0.14 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되는 기재를 갖는 상업용 초경합금 선삭 인서트. 그 나머지의 WC 입자 크기는 2.7 ㎛ 이고, 그 기재는 더욱 표면으로부터 26 ㎛ 의 깊이로 확장한 구역에 γ-상이 없고, 바인더상은 풍부하다. 그 코팅은 0.1 ㎛ TiN 최내부층, 4.0 ㎛ Ti(C,N), 0.3 ㎛ 등축 TiN, 1.9 ㎛ κ-Al₂O₃ 및 0.3 ㎛ TiN 의 최외부층을 구성한다.

인서트 D

구성이 6.0 wt% Co, 2.1 wt% Ti, 0.4 wt% Nb, 3.3 wt% Ta (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.36), 0.09 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되는 기재를 갖는 상 업용 초경합금 선삭 인서트. 그 나머지의 WC 입자 크기는 2.4 ㎛ 이고, 그 기재는 더욱 표면으로부터 13 ㎛ 의 깊이로 확장한 구역에 γ-상이 없고, 바인더상이 풍부하다. 그 코팅은 0.5 ㎛ TiN 최내부층, 3.0 ㎛ Ti(C,N), 0.3 ㎛ 등축 TiN, 1.7 ㎛ κ-Al₂O₃ 및 0.3 ㎛ TiN 의 최외부층을 구성한다.

인서트 E

7.5 wt% Co, 2.72 wt% Ta, 0.44 wt% Nb, 1.83 wt% Ti (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.37), 0.09 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되며, 2.0 ㎛ 인 나머지의 입자 크기 및 바인더상이 풍부하고 표면으로부터 26 ㎛ 인 구역에 입방 탄화물이 없는 상업용 초경합금 선삭 인서트는 0.5 ㎛ TiN 최내부층, 7.5 ㎛ 원주형 Ti(C,N), 1.2 ㎛ α+κ-Al₂O₃, 및 1.0 ㎛ TiN 의 최외부층으로 코팅되었다.

그 코팅은 SiC 입자들을 포함한 나일론 브러시들에 의해 에지 라인을 따라 후처리되었다. 최외부층 코팅은 b = 0.1 mm 만큼 플랭크면으로 이동되었다.

인서트 F

8.75 wt% Co, 1.15 wt% Ta, 0.27 wt% Nb, (Ti/(Ti+Ta+Nb)=0.37), 0.09 wt% N 및 나머지로서 WC 로 구성되며, 2.0 ㎛ 인 나머지의 입자 크기로 상업용 초경합금 선삭 인서트는 0.5 ㎛ TiN 최내부층, 2.2 ㎛ 원주형 Ti(C,N), 0.5 ㎛ 등축 TiN, 2.2 ㎛ (κ-Al₂O₃+TiN)₆κ-Al₂O₃ 복수층 및 0.5 ㎛ TiN+TiC+TiN 의 최외부층으로 코팅되었다.

그 코팅은 SiC 입자들을 포함한 나일론 브러시들에 의해 에지 라인을 따라 후처리되었다. 최외부층 코팅은 A = 0.1 mm, b = 0.05 mm 만큼 경사면 및 플랭크면으로 이동되었다.

예 1

A1, A2 및 E 로부터 인서트는 선삭 가공으로 테스트 받는다.

작업 : 외부축 바의 단면 절삭

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, AISI304L

절삭 속도 : 270 m/min

이송 : 0.3 mm/rev

절삭 깊이 : 2 mm

인서트 종류 : CNMG120408-MM

결과 : 공구 수명

인서트 A1 : (발명) 9 분

인서트 A2 : (발명) 9 분

인서트 E : (종래기술) 5 분

코멘트 : 공구수명 범위는 절삭에지 라인의 최대 플랭크 마모 0.3 mm 이었다. 그 마모는 비규칙적으로 국부적인 소성변형에 발생한다. 이 예는 본 발명의 인서트들에 대한 소성변형 저항에서의 개선을 나타낸다.

예 2

B1, B2 및 E 로부터 인서트들은 선삭 가공으로 테스트 되었다.

작업 : 축방향 바의 단면 절삭 가공

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, AISI304L

절삭 속도 : 290 m/min

이송 : 0.2 mm/rev

절삭 깊이 : 2 mm

인서트 종류 : CNMG 120408-MM

결과 : 공구 수명

인서트 B1 : (발명) 17 min

인서트 B2 : (발명) 17 min

인서트 E : (종래기술) 8 min

코멘트 : 공구 수명 범위는 절삭에지 라인의 최대 플래크 마모 0.3 mm 이었다. 그 마모는 국부적인 소성변형으로 인해 비규칙적으로 발생한다. 이 예는 본 발명의 인서트들에 대한 소성변형 저항에서의 개선을 나타낸다.

예 3

B1, D 및 E 로부터 인서트들은 선삭 가공으로 테스트 되었다.

작업 : 축방향 어깨에 대한 단면 절삭

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, AISI304L

절삭 속도 : 270 m/min

이송 : 0.3 mm/rev

절삭 깊이 : 2 mm

인서트 종류 : CNMG 120408-MM

결과 : 에지 손상

인서트 B1 : (발명) 0.2 mm/min

인서트 D : (종래기술) 0.9 mm/min

인서트 E : (종래기술) 0.2 mm/min

코멘트 : 테스트는 공구와 공작물 사이에 직접적인 접촉면 외부에 에지의 야기된, 보통 칩 해머링 (chip hammering) 및 칩 재밍 (chip jamming) 으로 나타나는, 손상에 대해 초점이 맞춰진다. 그러한 손상의 저항성은 바로 에지 인성에 관련된다.

본 발명의 인서트는 이러한 관점에서 개선을 나타낸다. 소성변형 저항성이 증가 (예 2) 되는 동안 에지 인성은 증가 (인서트 B1 및 D) 되거나 유지 (인서트 B1 및 E) 된다.

예 4

A1 및 C 로부터 인서트들은 선삭 가공으로 테스트 되었다.

작업 : 중심에 대한 단면 절삭

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, AISI304L

절삭 속도 : 180 m/min

이송 : 0.30 -> 0.15 mm/rev

절삭 깊이 : 1 mm

인서트 종류 : CNMG 120408-MM

결과 : 공구 수명

인서트 A1 : (발명) 5 min

인서트 C : (종래기술) 3 min

코멘트 : 이것은 에지 인성을 요하는 작업이며, 상기 테스트는 종래기술 인서트에 비교된 본 발명의 인서트의 명백한 개선을 나타낸다. 그러나 이 예에서 유일한 임계 마모를 확인하기는 어렵지만 그 임계 마모는 경사면 상에 코팅의 칩핑 (chipping), 플레이킹화 (flaking) 로 인한 마모 및 부착마모의 조합으로써 설명될 수 있다.

예 5

B1, B2 및 E 로부터 인서트들은 선삭 가공으로 테스트 되었다.

작업 : 샤프트 절삭

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, AISI316L

절삭 속도 : 200 m/min

이송 : 0.25 mm/rev

절삭 깊이 : 3 mm

인서트 종류 : TNMG 160408-MM

결과 : 공구 수명

인서트 B1 : (발명) 14 pcs

인서트 B2 : (발명) 15 pcs

인서트 E : (종래기술) 9 pcs

코멘트 : 이 테스트는 종래기술 인서트에 비교된 본 발명의 인서트들에 대한 에지 인성에서의 개선을 나타낸다. 에지 라인 칩핑 및 노치 (notch) 마모는 종래기술 인서트에 대해 더 빨리 발생한다.

예 6

A1, E 및 F 로부터 인서트들은 선삭 가공으로 테스트 되었다.

작업 : 샤프트 단면 절삭

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, AISI304L

절삭 속도 : 180 m/min

이송 : 0.30 -> 15 mm/rev

절삭 깊이 : 1 mm

인서트 종류 : CNMG 120408-MM

결과 : 공구 수명

인서트 A1 : (발명) 6.5 min

인서트 E : (종래기술) 2.5 min

인서트 F : (종래기술) 5.5 min

코멘트 : 이 예는 본 발명의 인서트가 에지 인성을 증가시켰음을 나타낸다. 이 예에서, 유일한 임계 마모를 확인하기는 어렵지만 그 임계 마모는 경사면 상에 코팅의 칩핑 (chipping), 플레이킹화 (flaking) 로 인한 마모 및 부착마모의 조합으로써 설명될 수 있다.

예 7

B1 및 E 로부터 인서트들은 선삭 가공으로 테스트 되었다.

작업 : 조합된 종방향 작은 바의 단면 절삭

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, AISI304L

절삭 속도 : 250 m/min

이송 : 0.4 mm/rev

절삭 깊이 : 2 mm

인서트 종류 : CNMG 120408-MM

결과 : 공구 수명

인서트 B1 : (발명) 8 min

인서트 E : (종래기술) 4 min

코멘트 : 주된 마모 메커니즘들은 소성변형 및 부착마모이다. 이 예는 종래기술 인서트에 비교된 발명의 인서트에 대해 이 두 메커니즘에 관한 저항성에서 개선을 나타낸다.

예 8

B1 및 E 로부터 인서트들은 선삭 가공으로 테스트 되었다.

작업 : 단조 부분의 연속 절삭

공작물 부재 : 오스테나이트계 스테인레스강, SS2343

절삭 속도 : 200 m/min

이송 : 0.17 ~ 0.27 mm/rev

절삭 깊이 : 0.1 ~ 1.3 mm

인서트 종류 : CNMG 120408-MM

결과 : 공구 수명

인서트 B1 : (발명) 1500 pcs

인서트 E : (종래기술) 200 pcs

코멘트 : 임계마모 범위는 플레이킹, 성장된 에지 및 칩핑이다. 본 발명의 인서트는 종래기술 인선트에 비교된 이 마모 형식들에 대하여 개선된 저항성을 나타낸다.

결과적으로, 상기 예들의 결과로부터 초경합금 기재를, 특정한 두께를 갖는 복수층화 코팅 또는 Al₂O₃-코팅의 선택인 주어진 조성 및 특별한 에지 처리로 조합하므로써, 서문에서 기술된 모순된 특성들로 여겨졌던 많은 것들을 공구 인서트가 조합한다는 점에서 그 공구 인서트는 우수한 절삭 성능으로 제조되었다.

본 발명의 구성에 따라서, 전술한 마모 방식 모두를 동시에 견딜 수 있는 절삭공구 인서트를 제공할 수 있다.

Claims

코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트에 있어서,

- Co : 5.0 이상 ~ 8.0 wt% 미만, Ti, Ta 및 Nb 금속의 3.0 ~ 8.0 wt% 입방 탄화물, 0.01 ~ 0.2 wt% N 그리고 나머지로서는 소결 상태에서 1.5 ~ 3.5 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 탄화 텅스텐 (WC) 을 포함하는 조성을 포함하고, 입방 탄화물 형성 원소는 Ti/(Ti+Ta+Nb) 비율이 0.05 ~ 0.3 이 되도록 첨가되며, 5 ~ 30 ㎛ 의 깊이를 갖는γ-상 고갈 및 바인더상 농후 표면 구역 (γ-phase depleted and binder phase enriched surface zone) 을 갖는 초경합금 기재,

- TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 의 2 개 이상의 층으로 된 제 1 최내부층계를 갖는 코팅,

- Al₂O₃ 및 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 의 5 개 내지 31 개의 교대층을 포함하는 제 2 다층계를 가지며, 상기 Al₂O₃ 층은 0.6 ㎛ 미만의 개별 층두께를 가지며, 상기 TiC_xN_yO_z 층은 0.01 ㎛ 내지 0.2 ㎛ 의 두께를 가지며, 상기 제 2 다층계의 총 두께는 1.0 ㎛ 내지 5.0 ㎛ 이고, 제 2 다층계는 에지 라인을 따라 또한 경사면과 플랭크면 안으로 노출되며, 경사면에서의 노출 (a) 은 0.03 mm 보다 크면서 0.9 mm 보다는 작고, 플랭크면에서의 노출 (b) 은 0.02 mm 보다 크면서 0.2 mm 보다는 작고 a 〉b 인 코팅을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 초경합금 기재는, Co : 5.0 이상 ~ 7.0 wt% 미만, Ti, Ta 및 Nb 금속의 4.0 ~ 7.0 wt% 입방 탄화물, 주기율표의 IVb, Vb 또는 VIb 족에서 선택된 원소의 다른 탄화물, 0.01 ~ 0.2 wt% N 그리고 나머지로서는 소결 상태에서 2.0 ~ 3.0 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 탄화 텅스텐 (WC) 을 포함하는 조성을 포함하고, 입방 탄화물 형성 원소는 Ti/(Ti+Ta+Nb) 비율이 0.1 ~ 0.25 가 되도록 첨가되며, 5 ~ 25 ㎛ 의 깊이를 갖는γ-상 고갈 및 바인더상 농후 표면 구역을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 제 2 다층계는 κ-Al₂O₃ 및 TiN 의 교대층들을 11 개 내지 15 개 포함하고, 상기 κ-Al₂O₃ 층은 0.2 ㎛ 내지 0.5 ㎛ 의 개별층 두께를 가지고, 상기 TiN 층은 0.02 ㎛ 내지 0.15 ㎛ 의 개별층 두께를 가지며, 상기 제 2 다층계의 총 두께는 1.5 ㎛ 내지 4.0 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 1 항에 있어서,

상기 코팅의 제 1 최내부층계는,

- x+y+z ≤ 1 이며, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들을 포함하며, 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은 TiC_xN_yO_z 의 제 1 층과,

- x+y+z ≤ 1 이며, 두께가 0.4 ~ 4.9 ㎛ 이며, 주상입자를 갖는 TiC_xN_yO_z 의 제 2 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 4 항에 있어서,

상기 코팅의 제 1 최내부층계는,

- x+y+z ≤ 1 이며, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들을 포함하며, 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은 TiC_xN_yO_z 의 제 3 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 1 항, 제 4 항 및 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅의 제 1 최내부층계의 총 두께는 0.7 ~ 5.5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 다층계 위에는 하나 이상의 TiC_xN_y(x+y ≤ 1) 층의 최외부층계가 있는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

코팅의 총 두께가 2.0 ~ 9.0 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 제 2 다층계 및 부분적으로 TiC_xN_yO_z 의 제 1 최내부층계는 에지 라인을 따라 노출되는 것을 특징으로 하는 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트.
코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트를 제조하는 방법에 있어서,

- Co : 5.0 이상 ~ 8.0 wt% 미만, Ti, Ta 및 Nb 금속의 3.0 ~ 8.0 wt% 입방 탄화물, 0.01 ~ 0.2 wt% N 그리고 나머지로서는 소결 상태에서 1.5 ~ 3.5 ㎛ 의 입자 크기를 갖는 탄화 텅스텐 (WC) 을 포함하는 조성을 포함하고, 입방 탄화물 형성 원소는 Ti/(Ti+Ta+Nb) 비율이 0.05 ~ 0.3 이되도록 첨가되며, 5 ~ 30 ㎛ 의 깊이를 갖는γ-상 고갈 및 바인더상 농후 표면 구역 (γ-phase depleted and binder phase enriched surface zone) 을 갖는 초경합금 기재를 소량의 질소 첨가후 진공에서 소결하는 단계와,

상기 기재를,

- x+y+z ≤ 1 이며, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들을 포함하며, 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은 TiC_xN_yO_z 의 제 1 (최내부)층 (A) 을 공지된 화학 증기증착 (CVD) 법을 사용하여 코팅하고,

- x+y+z ≤ 1, 두께가 0.4 ~ 4.9 ㎛ 이며, 주상입자를 갖는 TiC_xN_yO_z 의 층 (B) 을, 700～900℃ 의 온도 범위에서 층을 형성하기 위해 탄소 및 질소원으로서 아세토니트릴을 사용하는 적정 온도 CVD (MTCVD) 기술을 이용하여 또한 코팅하며,

- x+y+z ≤ 1 이며, 크기가 0.5 ㎛ 미만인 등축 입자들을 포함하며, 총 두께가 0.1 ㎛ 보다는 크고 1.5 ㎛ 보다는 작은 TiC_xN_yO_z 의 층 (C) 을, 상기 층 (A+B+C) 의 총 두께가 0.7～5.5 ㎛ 가 되도록 공지된 CVD 법을 사용하여 또한 코팅하며,

- 복수의 Al₂O₃ 및 TiC_xN_yO_z (x+y+z≤1) 교대층으로 이루어지는 다층 (D) 으로서, 이 다층의 최내부층과 최외부층은 Al₂O₃층이며, TiC_xN_yO_z 층과 Al₂O₃ 층 모두를 5 내지 31 개 포함하며, Al₂O₃ 층은 0.6 ㎛ 미만의 개별층 두께를 가지며, TiC_xN_yO_z 층은 0.01 ㎛ 내지 0.2 ㎛ 의 개별층 두께를 가지며, 상기 다층의 총 두께는 1.0 ㎛ 내지 5.0 ㎛ 이며, Al₂O₃ 층의 입자 크기는 Al₂O₃ 층의 두께와 같거나 작은 상기 다층을 공지된 CVD 법을 사용하여 또한 코팅하며,

- 하나 또는 여러 개의 TiC_xN_y(x+y ≤ 1) 층으로 구성되는 최외부층계 (E) 를 총 두께가 2.0 ㎛ 미만이 되도록 공지된 CVD 법을 사용하여 또한 코팅하고, 그리고

상기 층 (A+B+C+D) 의 총 두께는 2.0 ㎛ ~ 9.0 ㎛ 이며, 칩과 가공물이 접촉하는 경사면과 플랭크면의 영역 각각이 노출 처리되도록 브러싱, 블래스팅, 연삭 작업 또는 이들의 조합 작업을 사용하여 다층을 에지 라인을 따라 노출시키기 위해 기계적으로 후처리하는 것을 특징으로 하는, 코팅된 초경합금 절삭 공구 인서트를 제조하는 방법.