KR101274912B1

KR101274912B1 - 세라믹 코팅된 절삭 인서트와, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 cvd-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법

Info

Publication number: KR101274912B1
Application number: KR1020097020473A
Authority: KR
Inventors: 마셀 엘코우비; 가디 그린맨
Original assignee: 이스카 엘티디.
Priority date: 2007-04-01
Filing date: 2008-03-06
Publication date: 2013-06-14
Also published as: DE602008002173D1; EP1980649B2; KR20100014705A; US7887935B2; BRPI0809167B1; IL182344A; RU2456126C2; IL182344A0; ATE478172T2; BRPI0809167A2; EP1980649A1; TW200841978A; JP2010523351A; US20080240876A1; EP1980649B1; RU2009136033A; WO2008120185A1; CN101652502B; CN101652502A; JP5269066B2

Abstract

절삭 공구 인서트가 다층 세라믹 코팅된다. 다층 세라믹 코팅은 산화물 부계층과 상기 산화물과의 접착이 우수한 제2 재료의 계면층의 교대층인 계층 조직이다. 세라믹 코팅은 화학 기상 증착에 의하여 증착된다. 후속적으로 증착되는 계면층은 각각 이전에 증착된 산화물 부계층을 종결시키고, 후속 산화물 부계층을 증착시키기 위한 표면으로서 작용한다. 상기 제2 재료는 경질 재료 내 산화물의 하나 이상의 원소의 고용체이다.

절삭 인서트, 절삭 공구, 세라믹 코팅, 계면층, 교대층, CVD 증착

Description

세라믹 코팅된 절삭 인서트와, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법{CUTTING INSERT HAVING CERAMIC COATING, AND METHOD OF FORMING A CVD-DEPOSITED MULTILAYER CERAMIC COATING OVER A CUTTING INSERT HAVING A SUBSTRATE}

본 발명은 예컨대, 작동 수명이 더 길어지는 등 향상된 특성을 갖는 절삭 공구, 인서트 및 교체 가능한 절삭 헤드를 제공하기 위하여 적절한 기판에 도포되는 개선된 코팅 시스템에 관한 것이며, 특히 신규한 두꺼운 코팅 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이나 이들로 제한되지 않는다.

절삭 공구는 금속 작업편을 절삭, 선삭(turning), 밀링, 드릴링 등으로 가공하는데 사용된다. 절삭 공구의 긴 작동 수명을 보장하면서, 작업편으로부터 칩을 효과적으로 제거하는 것을 보장하기 위하여, 절삭 공구 인서트는 경도가 크고 인성이 좋아야 한다.

그러나 경도는 취성과 상관될 수 있다. 금속 기지재료 내의 경질 세라믹 입자로 이루어진 복합 재료가 경도와 인성을 모두 갖는 것으로서 인서트의 재료로 인기가 높다. 수많은 세라믹 금속 복합재료 또는 서밋(cermet)이 개발되었다. 소위 경질 금속, 또는 코발트 기지재료에 텅스텐 카바이드(tungsten carbide) 그레인을 포함하는 초경합금 특히 WC-Co는 많은 용도에서 절삭 공구 인서트를 제조하기 위한 재료로 선택된다.

인서트는 칩을 제거하고 작업편을 형상화하지만, 그 공정 중에 그 자신은 마 모된다. 작업편과의 접촉면에서 절삭 공구 인서트의 마모가 일어나고 이는 대체로 작업편과의 기계적, 화학적 및 열적 상호작용에 의한 것일 수 있다.

인서트를 교체하는 동안 기계 공구의 휴지기간이 대체로 비용 상승을 유발하는 작동이다. 많은 연구들은 경질 코팅재를 도포함으로써 인서트의 내마모성을 개선시키는 것에 관한 것이다. 경도는 소성 변형에 대한 저항을 측정하는 것이며, 경도와 내마모성 사이에는 상관 관계가 있다. 코팅은 내마모성을 증가시키지만, 때때로 필링(peeling)되는 등 파국적 파손(catastrophic failure)의 가능성이 있다.

대체로 PVD(물리 기상 증착) 또는 CVD(화학 기상 증착)로 분류되는 일련의 코팅 기술에 의하여 인서트 상에 코팅이 형성될 수 있다.

PVD는 매우 우수한 특성을 제공한다. 코팅은 단지 직시형(line-of-sight)이다. PVD 코팅은 증착 공정으로부터의 압축성 잔류 응력을 특징으로 한다. 코팅 두께의 증가에 따른 필링에 의한 코팅 파손의 위험 때문에, PVD는 대체로 얇은 코팅으로 제한된다.

CVD 코팅은 직시형이 아니다. 또한, 증착 온도는 전형적으로 PVD 기술의 증착 온도보다 훨씬 높고, 이는 코팅재와 기판 사이에 확산-촉진 계면(diffusion-induced interface)의 발달을 용이하게 하여 우수한 접착이 달성되도록 한다. 사실, 우수한 접착은 인서트의 코팅에 대한 중요한 조건 중 하나이다.

또한, 일부 재료 및 재료-기판의 조합은 하나 또는 다른 코팅 기술에 의하여만 실질적이다.

40년 이상 동안, CVD(화학 기상 증착)는 인서트를 코팅하는데 사용되어 왔고, 이로써 가공에 있어서 인서트의 성능을 개선시켰다. 티타늄 테트라클로라이드가 다른 기체와 반응하고, 이에 따라 아래와 같이 형성되는 염소 기체를 제거함으로써, TiN, TiC 및 TiC,N의 코팅이 적절한 기판 상에 증착될 수 있다.

TiCl₄ + N₂ + H₂ → TiN + 염소 및 다른 기체.

TiCl₄ + CH₄+ H₂ → TiC + 염소 및 다른 기체.

TiCl₄ + N₂ +CH₄ + H₂ → TiCN + 염소 및 다른 기체.

Al₂O₃ 코팅도 유사한 방식으로 생산될 수 있다:

Al + HCl + H₂ → AlCl₃ + H₂;

AlCl₃ + H₂ + CO₂ + H₂S → Al₂O₃ + 염소 및 다른 기체, 이 반응에서 H₂S는 Al₂O₃ 코팅의 증착율 및 두께 균일성을 향상시키는 효소로서 작용함.

수년에 걸쳐, 다른 화학 기상 증착 루트가 TiN, TiC, TiCN 및 Al₂O₃을 증착시키는데 이용 가능하게 되었고, 티타늄 클로라이드 및 알루미늄 클로라이드를 사용하는 상기 루트는 단지 제한적이지 않은 예시로서 제공되는 것이다.

실제로, 광범위한 탄화물, 질화물, 산화물, 붕화물 및 이들의 혼합물이 하나 또는 다른 다양한 PVD 및/또는 CVD 기술에 의하여 증착될 수 있다. 예컨대, 주철과 같은 경질 재료의 가공시 고온이 발생된다. 그러한 고온에서, 탄화물 및 질화물과 같은 많은 코팅 재료의 반응성이 좋고, 작업편 및/또는 냉각 유체 및 공기와 상호 작용할 수 있다. Al₂O₃(알루미나)는 화학 저항과 경도가 모두 매우 높다. 따라서, 알루미나는 인서트의 수명을 늘리기 위하여 자주 사용되는 코팅 재료이다.

러피(Ruppi)에게 허여된 유럽 특허 번호 제EP1245700호인 "저온에서 증착되는 향상된 Al₂O₃-Ti 다중-코팅[Enhanced Al₂O₃-Ti(C,N) Multi-Coating Deposited at Low Temperature]"은, 금속 절삭 공구로 사용되고, MTCVD에 도포될 수 있는 티타늄 카보니트라이드 Ti(C,N)의 층에 선택적으로 산재된 κ-Al₂O₃ 및/또는 γ-Al₂O₃ 다층을 갖는 초경합금, 서밋, 세라믹 및/또는 고속 철강의 코팅된 몸체에 관한 것이다.

Ti계 층 및 Al₂O₃ 층 모두를 포함하는 다른 공지된 다층 코팅재는 다음의 참조문헌에서 찾을 수 있다:

JP11269650A2 JP2000119855A2 JP2000107909A2 JP03122280 A2

JP2000096235A2 JP2000096234A2 JP11347806A2 JP11310878A2

JP2002144109A2 JP2001062604A2 JP2000158208A2 JP2000158207A2

EP0594875A1 JP59025970A2 JP2005246596A2 JP2004188577A2

US6689450 JP2004299023A2 JP2004299021A2 JP2004188576A2

JP2004188575A2 JP2000052130A2 JP11254208A2 JP11090737A2

JP 11000804A2 JP10310878A2 JP10310877A2

알루미나는 수많은 형태로 존재한다. γ-알루미나 및 κ-알루미나는 준안정 상이다. 선반(lathe) 상에 단속적인 선삭 가공(interrupted turning)을 하는 것과 같은 수많은 가공 방법 중에서, 냉각제 없이 선삭 가공될 때, 예컨대, α-알루미나로 코팅된 인서트는 γ-알루미나 또는 κ-알루미나로 코팅된 인서트보다 성능이 좋은 것을 발견할 수 있다.

알루미나 상 평형도에서, 표준 상태 하 1050℃ 보다 높은 온도에서, γ-알루미나 및 κ-알루미나는 안정한 α-알루미나 동소체(강옥, corundum)로 바뀐다. 알루미나의 열악한 열분산 특성 및 가공시 발생되는 고온으로 인하여, 일부 절삭 공정, 특히, 건조 가공에서 레이크면은 1050℃에 도달하기 쉽고, 인서트의 레이크면이 경험하게 되는 매우 높은 압력 하에서는 저온에서도 상변태가 일어나기 쉽다. 가공 공정 동안 인서트의 알루미나 표면의 재결정화는 마모를 가속화시킬 수 있다.

또한, 1000℃에 이르는 것이 드문 일이 아닌 절삭 공정 동안에 인서트가 경험하는 높은 온도-압력 조건과, 슬립(slip), 트위닝(twinning), 그레인 경계 슬라이딩(grain boundary sliding) 및 확산형 크립(diffusional creep)과 같은 다양한 메커니즘 하에서 α-Al₂O₃가 나타나기 시작하고, 이는 취성 파손을 방지하기 위한 충분한 연성을 제공한다. 러피(Ruppi), 라아쏜(Laarsson) 및 플링크(Flink)가 저술한 "CVD α-알루미나 및 κ-알루미나 코팅의 나노오목부 경도, 미세조직 및 내마모성(Nanoindentation Hardness, Microstructure and Wear Resistance of CVD α- Alumina and κ-Alumina Coatings)"을 참조하라.

증착된 층의 성장 공정, 조직 및 특성은 기판의 성질 및 온도, 기체 플럭스의 함량 및 운동에너지와 같은 증착 조건에 지배받는다. 안정한 동소체이며 다양 한 다형체(polymorph) 중 경도가 가장 큰 능면체(rhombohedral) α-알루미나 상은 대체로 1000℃ 내지 1100℃의 증착 온도에서 얻을 수 있다. 예컨대, 플라즈마를 이용한 CVD에 의하여 580℃에서 증착될 수 있지만, 프렌즐(Prengel) 등이 저술한 표면 코팅 기술(Surface Coatings Technology), 68쪽 내지 69쪽, 제217권(1994년)을 참조하라. 예컨대, 크린로브(Krylov) 등이 저술한 Appl. Phys., 80쪽, 제1657권(2004년)을 참조하라. 적절한 본뜨기판(template)(즉, 유리한 기판)을 사용하여, 구체적으로 크로미아, 앤더슨(Chromia, Andersson)은 반응성이 좋은 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)에 의하여 280℃만큼의 저온에서 α-알루미나 증착을 달성하였다. 존 마틴 앤더슨(Jon Martin Andersson)에 의하여 저술된, 박사 후 과정 논문 "알루미나 상의 형태 및 안정성 제어(Controlling the Formation and Stability of Alumina Phases)", 링코핑 대학(Linkoping Universitet) 공과대학, 링고핑, 2005년을 참조하라.

비교적 두꺼운 α-알루미나 코팅은 CVD 기술을 사용하여 증착될 수 있다. 그러나, 이러한 코팅은 대체로 코팅 두께를 통한 방향성 그레인 성장을 나타내고, 그 결과 다소 균열 전파가 일어나기 쉬운 주상(columnar) 미세조직이 된다.

κ-알루미나의 주상 성장을 방지하기 위한 공지된 기술은 다른 재료의 얇은 층을 증착시킴으로써 κ-알루미나의 증착을 주기적으로 방해하는 것이고, 이후에 κ-알루미나의 증착이 재개될 수 있다. TiN은 κ-알루미나의 성장을 방해하는데 사용되는 물질 중 하나이다. "κ-Al₂O₃의 미세조직 및 증착 특징(Microstructure and Deposition Characteristics of K-Al2O3)", 에스. 러피 및 에이. 라쏜(S. Ruppi & A. Larsson), 저널 드 피지크 IV 프랑스 8(Journal de Physique IV France 8) (1999년), EuroCVD 12, Part 8, 350쪽 내지 355쪽을 참조하라. TiN의 얇은 층(0.1 μm 내지 1 μm)을 주기적으로 도입함으로써, κ-알루미나 결정의 성장이 저지될 수 있고, 알루미나의 새로운 층이 핵생성될 수 있다. κ-알루미나 결과물은 거의 등축성(equiaxed)이고, 전형적인 CVD κ-알루미나의 주상 미세조직보다 균열 전파에 대하여 상당히 우수한 저항성을 보인다.

불행하게도 이 기술은, κ-알루미나-TiN 층의 비교적 열악한 접착 때문에 절삭 인서트 등에는 우수한 결과를 제공하지 않고, 그 결과 실제로 마모를 가속화할 수 있는 코팅의 필링이 일어난다.

따라서, 연성이 좋고 균열 전파 및 필링 모두에 대하여 낮은 경향성을 보이는, 고품질의 두꺼운 α-알루미나 코팅에 대한 요구가 여전히 존재하며, 본 발명은 이러한 요구를 해결한다.

본 발명의 목적은 신규한 기판-코팅 조합을 통하여 개선된 절삭 공구 및 절삭 공구용 인서트를 제공하는 것이다. 이하의 인서트는 가공 금속용 교체 가능한 인서트 또는 팁 또는 비트, 절삭 헤드, 고체 탄화물 단부 압연기 및 카트리지에 납땜될 수 있는 절삭 플레이트를 포함한다.

본 발명의 제1 태양에 따라, 인서트용 세라믹 코팅이 제공된다. 세라믹 코팅은 산화물과의 접착이 우수한 제2 재료의 계면층과 교대로 반복하는 산화물의 부계층(sub layer)의 구성을 포함하는 계층 조직(stratified structure)이다. 코팅은 화학 기상 증착에 의하여 증착된다. 후속적으로 증착되는 계면층은 각각 이전에 증착된 산화물 부계층을 종결시키고, 후속 산화물 부계층을 증착시키기 위한 표면으로서 작용한다. 계면층의 제2 재료는 경질 재료 내 산화물의 하나 이상의 원소의 고용체를 포함한다.

전형적으로, 계면층은 TiN, TiC 및 TiCN을 포함하는 그룹에서 선택된 경질 재료 내에 산화물 고용체를 포함한다.

바람직하게, 산화물은 알루미나이고, 계면층의 제2 재료은 TiAlON, TiAlOC 및TiAlCON을 포함하는 그룹에서 선택된다.

바람직하게, 산화물은 A1₂O₃이고, 계면층은 TiAlCON이다.

더 바람직하게, 산화물은 α-A1₂O₃이다.

본 발명의 바람직한 코팅 조직의 특별한 특징은 산화물 부계층 각 층의 성장이 주상 조직이 발달하기 전에 계면층의 증착에 의하여 차단되는 것이다.

본 발명의 다른 태양에 따라, 다층 코팅은 청구항 제1항의 세라믹 코팅 및 상기 세라믹층 아래에 제1 경질 재료의 하부코팅층을 포함한다.

전형적으로, 하부코팅층의 제1 경질 재료는 TiC, TiCN 및 TiN을 포함하는 그룹에서 선택된다.

전형적으로 하부코팅층는 두께가 2μm 내지 15μm 범위 내에 있다.

전형적으로, 결합층은 하부코팅층과 계층 구조의 사이에 제공된다.

선택적으로, 결합층은 (a) TiOCN 층; (b) TiAlOCN 층; (c) TiOCN 층과 뒤이어 형성된 TiAlOCN 층; 및 (d) TiOCN의 제1 층, TiAlOCN 층, TiOCN의 제2 층이 차례로 형성된 샌드위치 조직 중 하나를 포함한다.

하부코팅층의 제1 경질 재료는 텅스텐 초경합금의 기판 상에 증착되는 TiCN을 포함하고, 바람직하게, TiN과 같은 기저층은 하부코팅층이 증착되기 전에 기판의 표면 위에 증착되어 기판 표면의 탈탄화를 방지한다.

전형적으로, 기저층의 두께는 0.1μm과 1.5μm 사이이다.

세라믹 코팅은 전형적으로 경질 금속, 서밋, 고속 강철 및 세라믹을 포함하는 그룹에서 선택된 기판 상에 증착된다.

선택적으로 TiN의 외부층은 세라믹 코팅 위에 제공된다.

선택적으로, TiN의 외부층은 레이크면에서 선택적으로 제거된다.

본 발명의 제2 태양에 따라, 텅스텐 초경합금 기판 및 (a) TiN 기저층; (b) TiCN 하부 코팅층; (c) TiOCN, TiAlOCN 및 TiOCN의 샌드위치 조직을 포함하는 결합층; (d) TiAlOCN의 계면층과 교대로 반복하는 α-Al₂O₃ 부계층을 포함하는 계층 조직을 구비한 세라믹 코팅이 포함된 다층 코팅을 포함하는 절삭 공구 인서트가 제공된다.

선택적으로 TiN의 추가층이 인서트의 외부면 상에 제공된다.

본 발명의 제3 태양에 따라, TiN, TiC 및 TiCN을 포함하는 그룹에서 선택된 제1 경질 재료의 하부코팅층 위에 CVD 증착된 α-Al₂O₃ 층의 결합을 보조하기 위하여 결합층이 제공되고, 상기 결합층은 (a) TiOCN 층; (b) TiAlOCN 층; (c) TiOCN 층 위에 TiAlOCN 층이 증착된 이중 층; 및 (d) TiOCN, TiAlOCN 및 TiAlOCN의 샌드위치조직을 포함하는 그룹에서 선택된다.

또한, 본 발명에 따라, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 상기 기판 위에, 산화물과 상기 산화물에 접착되는 계면층의 교대층을 증착시키는 단계를 포함하고, 상기 계면층은 경질 재료 내 상기 산화물의 하나 이상의 원소의 고용체를 포함한다.

상기 방법은 바로 아래의 산화층 내에 주상 조직이 발달하기 전에 상기 바로 아래의 산화층 위에 상기 계면층을 증착시키는 단계를 포함한다.

필요하다면, 바로 아래의 산화층 위에 증착된 계면층이 후속 산화층의 증착을 위한 표면으로서 작용한다.

상기 방법은 기판 위에 기저층을 증착시키는 단계와, 상기 기저층 위에 경질 재료를 포함하는 하부코팅층을 증착시키는 단계와, 상기 하부코팅층 위 및 상기 산화물과 계면층의 교대층 아래에 결합층을 증착시키는 단계를 더 포함한다.

상기 방법의 일부 실시예에 따라, 상기 기저층은 TiN을 포함하고, 상기 하부코팅층은 TiC, TiCN 및 TiN을 포함하는 그룹에서 선택되고, 상기 결합층은 TiOCN, TiAlOCN 및 TiOCN의 샌드위치 조직을 포함하고, 상기 산화물은 α-A1₂O₃를 포함하고, 상기 계면층은 TiAlCON을 포함한다.

필요하다면, 상기 방법은 상기 다층 세라믹 코팅 위에 TiN의 외부층을 증착시키는 단계를 더 포함한다.

또한, 필요하다면, 상기 방법은 절삭 인서트의 레이크면으로부터 상기 TiN의 외부층을 제거하는 단계를 포함한다.

또한,α-A1₂O₃층의 후속 CVD 증착을 위한 준비에 있어서, 경질 재료를 포함하는 하부코팅층을 구비한 절삭 인서트를 처리하는 방법이 제공되고, 상기 방법은 상기 α-A1₂O₃층을 CVD 증착하기 전에 상기 하부코팅층 위에 결합층을 형성하는 단계를 포함하고, 상기 결합층은 (a) TiOCN 층; (b) TiAlOCN 층; (c) TiOCN 층과 뒤이어 형성된 TiAlOCN 층; 및 (d) TiOCN의 제1 층, TiAlOCN 층, TiOCN의 제2 층이 차례로 형성된 샌드위치 조직을 포함하는 그룹 중 하나이다.

몇몇 실시예에 따라, 상기 방법은 TiOCN, TiAlOCN 및 TiOCN의 샌드위치 조직을 형성하는 단계를 포함한다.

필요하다면, 상기 방법은 상기 결합층의 두께가 0.1μm과 1.0μm 사이가 되도록 상기 결합층을 CVD로 형성하는 단계를 포함한다.

본원에서 TiAlOCN 또는 TiAlCON으로 언급되는 물질은 TiCN 내 Al과 O의 고용체이다. 마찬가지로, TiAlON 및 TiAlOC로 언급되는 물질은 각각 TiN 및 TiC 내 Al과 O의 고용체이다.

본원에서 TiN, TiC, TiCN 등으로 기술된 물질은 반드시 화학량론적인 것은 아니다. 실제로, A1₂O₃와 같이 하첨자가 쓰였지만, 이는 상대적인 비율로 표시된 것이라고 가정할 수 있다.

TiOCN은 매우 다양한 비율로 산소, 탄소 및 질소를 가진 물질의 제너릭 패밀리(generic family)와 관련된다.

또한 TiAlOCN도 매우 다양한 비율로 산소, 탄소 및 질소를 가진 물질의 제너릭 패밀리과 관련된다. 또한, 알루미늄 함량은 상당히 달라질 수 있다. 또한, 코팅의 미세조직은 완전히 특징지워진 것은 아니고, 결정 조직 내부 또는 그레인 경계를 따라 제2 상의 함유물을 포함할 수 있다.

본 발명의 이해를 돕고 본 발명이 어떻게 수행될 수 있는지 보여주기 위하여 이제 첨부된 도면을 단순히 예시용으로 참조할 것이다.

이제 도면을 상세하게 구체적으로 참조하면, 도시된 상세한 사항들은 예시적으로 그리고 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 예시적 검토의 목적으로 도시된 것임을 강조하며, 매우 유용하고 본 발명의 원리 및 사상의 태양에 대한 기재에 대하여 쉽게 이해되도록 한다고 생각되는 것을 제공하기 위하여 제시된다. 이와 관련하여, 본 발명의 기본적인 이해를 위하여 필요한 것 이상으로 본 발명의 구조적 세부 사항을 더 상세하게 보여주지 하지 않았다. 당업자는 본 발명의 몇몇 실시예가 실제로 어떻게 실시될 수 있는지 도면과 함께 기재 내용을 봄으로써 명확히 알 수 있다.

첨부 도면에서,

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인서트의 코팅층에 대한 개략적인 단면도이다.

도 1A는 일반화된 형상의, 본 발명에 따라 코팅된 절삭 인서트를 도시한다.

도 2는 본 발명에 따른 실험적 코팅을 통한 단면을 보여주는 SEM 마이크로사진이다.

도 3은 코팅 내부의 식별되는 결정상(crystalline phases)을 도시한 X-레이 회절 스펙트럼이다.

표

표 1은 도 2에 나타난 실험적 코팅이 증착되는 동안의 온도, 압력 및 기체 상 조성을 요약한 것이다.

(산화 알루미늄, 강옥 및 알루미나라고도 알려진) Al₂O₃를 증착하기 위하여 이용할 수 있는 수많은 CVD 기술이 있다.

기상(vapor)은 전형적으로 기판 상에서 화학적으로 반응하여 Al₂O₃를 증착시키는 휘발성 기체와; 수송되어 나가는 기체상 화학 물질인 다른 반응물을 포함한다. 종래 열 CVD를 사용하는 경우, Al₂O₃를 증착시키기 위하여 1000℃가 넘는 온도가 필요하다. 플라즈마 CVD는 이러한 코팅이 900℃ 미만의 온도에서 증착될 수 있도록 한다. 이 공정에서, 플라즈마 방전 및 가열을 통하여 화학 혼합물이 분해되고 함께 반응한다. 그 결과, 순도가 높은 알루미나 필름이 기판 표면 상에 생성될 수 있다. 종래 사용되던 Al₂O₃ 용 CVD 공정은 부식성 반응물 AlCl₃ 을 수반한다. 낮은 압력에서 A1C1₃/CO₂/H₂의 기체 혼합물을 사용하는 것은 등축(equiaxed) 코팅보다는 주상형 성장(columnar growth)을 하도록 하는 경향이 있다. 대기압에서 A1C1₃/CO₂/H₂의 기체 혼합물은 큰 그레인의 성장으로 이어질 수 있다.

알루미늄 트리-아이소프로폭사이드(Aluminum tri-isopropoxide)는 α-알루미나를 증착시키는데 사용될 수 있는 또다른 전구체이다. 다른 루트는 아르곤-산소 플라즈마에서 알루미늄 타켓의 반응 스퍼터링을 포함한다.

알루미늄 아세틸아세토네이트(Aluminum acetylacetonate)는 또한 대기압에서 알루미나의 금속-유기 화학 기상 증착(metal-organic chemical vapor deposition)을 위한 전구체로서 사용되어 왔고, 준 씨. 네이블(Jun C. Nable) 등이 저술한 "산화 알루미늄 차단 코팅의 MOVCD(MOCVD of Aluminum Oxide Barrier Coating)", J. Phys. IV France, 제12권(2002년), 4쪽 내지 139쪽을 참조하라.

알루미늄 트리스-테트라메틸-헵탄다이오네이트(Aluminum tris-tetramethyl-heptanedionate)[Al(thd) 3] 및 알루미늄 트리스-아세틸아세토네이트(aluminum tris- acetylacetonate)[Al(acac) 3] 또한 Al₂O₃ 필름의 CVD에 사용되어 왔다. 에이. 데비(A. Devi), 에스.에이.쉬바섕카(S. A. Shivashankar) 및 에이.지.사뮤엘슨(A.G. Samuelson)이 저술한 "알루미늄을 사용하는 산화 알루미늄 필름의 MOCVD 전구체로서 디케토네이트(Diketonates as Precursors MOCVD of Aluminium Oxide Films Using Aluminium)"를 참조하라.

그러나 다른 루트는 알루미나 박막을 증착시키기 위하여 소위 435℃ 내지 550℃의 비교적 낮은 온도에서 수행될 수 있는 알루미늄 아세틸아세토네이트 전구체의 열분해이다.

고온에서는 그레인 성장이 핵생성보다 유리하여, CVD 공정에 의한 α-알루미나의 증착은, 인접 결정과 약한 내부-결정 결합 사이의 예리한 경계를 특징으로 하는 비교적 조대한(coarse) 주상 그레인 조직이 되는 경향이 있다. 따라서, 이러한 α-알루미나 코팅은 코팅 두께를 통하여 균열 전파(crack propagation)가 되기 쉬운 경향이 있다. 증착 온도는 그레인 성장 및 핵생성 속도에 영향을 주는 유일한 파라미터가 아니며, 반응물의 분압, 기판 온도, H₂S 또는 다른 촉매의 사용과 같은 다른 파라미터가 미세조직의 결과에 영향을 줄 수 있고, 이들의 조작은 코팅의 특징을 제어하여 형성되는 수단을 제공한다.

본원에서 이하 기술되는 바와 같이 본 발명의 바람직한 실시예의 특별한 특징은 등축 그레인의 미세한 미세조직을 갖는 잘 결합된, 두꺼운, 다층의 α-알루미나 코팅이다. 이는 대안적으로 알루미나 보조층(sub layer)이나 계층(strata) 및, 예컨대, TiOCN, TiON, 또는 TiOC 에서 각각 알루미나 고용체가 된다고 여겨지는 TiAlCON, TiAlON, 또는 TiAlOC 과 같은 α-알루미나 보조층과의 접착이 우수한 제2 재료의 계면층을 증착시킴으로써 얻어진다. 제2 층은 TiCl₄, AlCl₃, N₂, CH₄, H₂, CO₂ 및 H₂S의 혼합물로부터 화학 기상 증착에 의하여 증착된다. 이러한 방식으로, α-알루미나 증착은, 이전 계층의 α-알루미나 그레인의 성장을 방해하고 새 계층 에 새로운 α-알루미나 결정의 핵생성 자리를 제공하는 제2 재료의 매우 얇은 층이 증착됨으로써 주기적으로 방해되어, 다층의 α-알루미나 조직이 형성된다. 따라서, 제2 재료의 계면층은 바로 아래의 α-알루미나 옥사이드 층에 주상 조직이 발달하기 전에 바로 아래의 α-알루미나 옥사이드 층 위에 형성된다. 이에 의하여 두꺼운 방향성 주상 α-알루미나 성장의 발달이 방지되고, 세라믹 코팅의 균열 전파 가능성을 상당히 감소시킨다.

미국 특허 제US20020176755A1호에 기술된 시스템 및 대부분의 다른 내마모성 코팅재와는 달리, 바람직한 실시예의 코팅 시스템은 κ-Al₂O₃ 또는 γ-Al₂O₃ 가 아니라 α-알루미나에 관한 것이다. α-알루미나는 안정한 동소체일 뿐만 아니라 밀도 또한 가장 큰 동소체이다(다른 동소체의 밀도가 약 3.6 내지 3.8 g/cm³ 인데 반해 밀도가 약 4 g/cm³임). 가공 작업 동안 겪게 되는 압력-온도 환경에서, α-알루미나는 다른 동소체보다 강하다는 것이 입증되고, 응력을 완화시키기 위하여 소성 변형할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 추가적으로, 제2 재료의 계면층은 알루미나와의 계면 결합이 우수하도록 도와주어 높은 코팅 일체성(integrity)을 제공하는 것이 밝혀졌다. 제2 재료의 계면층은 새로운 Al₂O₃ 결정의 핵생성 자리를 제공하고, 이로써 수많은 작은 결정이 생긴다. 또한, 제2 재료의 중간층에 Al 및 O 가 모두 존재하여 Al₂O₃에서 Al와 O의 화학 결합을 제공하고, 또한 핵생성 자리를 제공하여 작은 그레인 성장을 촉진하여 알루미나 그레인의 밀도를 크게 한다.

이제 도 1을 참조하면, 인서트(10)의 코팅층의 개략적인 단면이 도시된다. 도 1A에 도시된 바와 같이, 인서트(10)는 비코팅(uncoated) 몸체 또는 기판(12)과 다층 코팅(14)을 포함한다. 몸체(12)는 철 및 탄소 뿐만 아니라 예컨대, 크로뮴(chromium), 텅스텐, 몰리브데늄(molybdenum) 및 티타늄과 같은 내화 금속을 다양한 양으로 함유하는 고속 강철 합금으로 제작될 수 있다. 대안적으로, 몸체(12)는 Si₃N₄, Al₂O₃, Al₂O₃/TiC, SiAlON, Al₂O₃/SiC 위스커 혼합물(whisker composite) 등과 같은 세라믹을 포함할 수 있다. 더욱 통상적으로, 몸체(12)는 금속 바인더(binder) 내에 TiC 또는 TiN과 같은 서밋형 혼합물이다. 그러나, 가장 통상적으로, 몸체(12)는 텅스텐 카바이드(WC)와 같은 소위 경질 금속 초경합금형 복합 재료 및 금속 기질에 의한 초경합금, 본원에서 이하 종종 텅스텐 초경합금으로 언급되는 코발트(Co)에 의한 추가적인 초경합금이다. 초경합금은 1999년 클루워 아카데믹/플레늄 출판사(Kluwer Academic / Plenum Publishers)에서 출판된, 원소, 합금 및 화학 혼합물의 텅스텐 특성, 화학, 기술( Tungsten Properties , Chemistry , Technology of the Element Alloys , and Chemical Compounds )의 321쪽에 기술되어 있다. 비코팅 몸체(12)는 전술한 공지의 조합 중 어떤 것이든 될 수 있고, 본원에서 이하 기판(12)으로 언급될 것이다.

전형적으로 기판(12)은 그 위에 다층 코팅(14)이 증착되기 전에 초음파 배스(bath)에서 탈지(degreasing), 분사(sandblast) 및 세척에 의하여 준비될 것이다.

다층 코팅(14)은 제1 경질 재료의 비교적 두꺼운 하부코팅층(16)을 포함한다. 하부코팅층(16)은 전형적으로 두께가 4μm 내지 15μm 이고, 특히 플랭크(flank)와 노우즈부(nose)의 내마모성이 우수하다. 전형적으로 TiN인, 선택적인 얇은(0.1μm 내지 1.5 μm) 기저층(18)이 대체로 하부코팅층(16)보다 먼저 증착된다. 기저층(18)은 인서트(10)가, 하부코티층의 기판(12)이 탈탄(decarburizing)되지 않고 하부코팅층(16)을 증착시키는데 요구될 수 있는 비교적 엄격한 CVD 조건 하에 있도록 하고, 이로써 바람직하지 않은 취성의 η상(M₁₂C, M₆C, 여기서 M은 Co와 W임)이 형성되는 것을 최소화한다.

얇은 결합층(20)(0.1μm 내지 1μm)이 하부코팅층(16) 상에 증착된다. 결합층(20)은 TiOCN의 하부 결합층(24)과 상부 결합층(26) 사이에 끼어있는 TiAlOCN의 내부 결합층(22)을 포함하는 샌드위치 조직(sandwich structure)일 수 있다.

TiCON은 수많은 루트에 의하여 증착될 수 있다. 예를 들어,

TiCl₄ + N₂ + H₂ +CH₄ + CO₂ → TiCON + 염소 및 다른 기체들.

또한 TiAlCON도 수많은 루트에 의하여 증착될 수 있다. 예를 들어,

TiCl₄ + N₂ + H₂ +CH₄ + CO₂ + AlCl₃ → TiAlCON + 염소 및 다른 기체들.

두꺼운 세라믹 코팅(28)이 결합층(20) 위에 증착된다. 세라믹 코팅(28)은 계면층(32)과 α-Al₂O₃의 산화층(30)의 계층(stratified) 조직을 구비한다. 먼저, 제1 산화층(30A)이 증착된다. TiOCN 상부 결합층(26)으로 인해, 산화층(30A)이 높은 그레인 밀도로 증착되며 따라서 그레인 크기가 작아지고, 결합층(20)에 잘 결합 되는 것으로 생각된다.

계면층(32)은 TiCN, TiC 또는 TiN 기질 내의 산소와 알루미늄의 고용체인 제2 재료이다. 계면층(32)과 산화층(30)의 우수한 결합은 계면층(32)과 산화층(30) 내 Al과 O 사이의 상호작용의 결과로서, 상기 계면층(32)은 보다 적절한 격자 공간과 그 위에 산화층(30)의 핵생성에 대하여 더 우호적인 화학 결합 가능성을 제공한다고 가정된다.

방해받지 않고 성장한 경우 산화층(30) 그레인은 전형적으로 크고 주상형이다. 또한 어떤 경우 우세한 방향성을 가질 수 있다. 그러나, 본 실시예에서, 예컨대, TiAlCON의 매우 얇은 제1 계면층(32A)이 제1 산화층(30A) 상에 증착된다. 제1 계면층(32A)은 제1 산화층(30A)의 그레인 성장을 종결시키고, 제2 산화층(30B)이 증착될 곳 위에 핵생성 및 그레인 성장을 위한 새로운 자리를 제공한다고 생각된다. 이후 제2의 매우 얇은 계면층(32B)이 그 위에 증착될 수 있다.

산화층(30)이 계면층(32)과 교대로 반복됨으로써, 크기가 작은 등축 그레인을 갖는 두꺼운 세라믹 코팅(28)이 CVD에 의하여 성장될 수 있다. 각각의 계면층(32)은 이전 산화층(30)의 그레인 성장을 저지하고, 또한 아마도 그 위에 고밀도의 새로운 세라믹 결정의 핵생성을 위한 자리를 제공한다.

대부분의 재료의 경도와 내마모성을 개선시키면 홀피치 효과(Hall-Petch effect)로 인하여 그레인 크기가 감소한다고 밝혀졌다. 추가적이고 더 중요하게, 연속적인 재핵생성은 두꺼운 방향성 주상정이 성장하는 것을 방지하고, 따라서 이는 형성된 세라믹 코팅의 균열 전파 가능성을 상당히 감소시킨다.

세라믹 코팅(28) 내부의 산화층(30)과 계면층(32)에 대한 바람직한 수는 각각의 구체적인 용도에 대한 설계 기준에 따라 달라진다.

일정 범위까지, 계면층(32)의 조성은, 특히, 고용체 계면층(32) 내부의 Al 및 O의 함량이 그레인 크기를 결정한다고 생각된다. 계면층(32)의 조성은 반응종의 분압에 의하여 영향을 받지만, 이에 의하여 단일한 방식으로 결정되는 것이 아니며, 코팅물 내의 다양한 원소의 농도가 반응 기체 내 농도로부터 언제나 달라질 것이다.

바람직한 실시예에서, 기판(12)은 텅스텐 초경합금이고, 하부코팅층(16)의 제1 경질 재료는 특히 플랭크의 마모와 크래이터(crater)의 마모를 감소시키는데 우수한 TiCN이다. 기판(12)의 탈탄화, 그렇지 않으면 TiCN 하부코팅층(16)을 증착시키기 위해 필요한 엄격한 공정 조건에 의하여 취성의 η상의 형성으로 이어지는 것을 방지하기 위하여, 바람직하게는 기저층(18)이 그 아래에 제공된다. TiN은 이러한 목적을 위하여 기저층(18)에 대한 적절한 선택으로 밝혀졌고, 기술 분야에서 잘 정립되었다.

결합층(20)은 TiCN 하부코팅층(16)과, α-Al₂O₃의 산화층(30) 및 TiAlCON 계면층(32)이 차례로(3OA, 32A, 30B, 32B, 30C, 32C...) 놓인 교대층으로 쌓아 올려진 세라믹 코팅(28) 사이에 증착된다.

계면층(32A, 32B, 32C...)에 대하여 TiAlCON를 사용하는 것은 그 위에 α-Al₂O₃ 산화층(3OB, 3OC, 3OD...)의 핵생성을 촉진한다. 교대로 반복되는α-Al₂O₃ 산 화층( 3OA, 3OB, 3OC...)과 TiAlCON 계면층(32A, 32B...)은 우수한 접착력을 갖는 것으로 밝혀졌다.

산화층(30)과 계면층(32)의 수는 필요한 세라믹 코팅(28)의 두께에 따라 달라질 것이다. 대체로, 다양한 작동 온도 및/또는 공정 기체의 분압 및 기저층(18)의 활성 및 구체적으로 기저층(18)의 상부면의 활성에 따라, 산화층(30)의 핵생성이 그레인 성장보다 유리할 수 있고, 그 결과 그레인 크기가 작아질 것이다. 또한 α-Al₂O₃ 산화층(3OB, 3OC, 3OD...)은 거의 완전히 등축성이고, 또는 임의의 속도로의 계속적인 CVD α-Al₂O₃ 성장으로 인한 주상정 성장이 훨씬 덜 지배적일 것이다.

유용하게는, 수려한 표면 마무리를 제공하기 위하여, 외부층(34)이 본원에 전술된 코팅(14) 위에 증착될 수 있다. TiN은 이러한 목적을 위해 사용될 수 있고, 이로써 공지된 바와 같이 수려한 금 마무리 처리가 제공될 수 있다. 선택적으로 TiN의 외부층(34)이 인서트의 하나 이상의 레이크면에서 제거될 수 있다.

실시예 1

본 발명의 기술 사상의 증거로서, 도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 기판(112) 및 다층 코팅(114)을 포함하는 인서트(100)의 단면을 보여주는 마이크로사진이 촬영되었다. 이미지의 하부에, 텅스텐 초경합금의 기판(112)이 도시된다. 텅스텐 초경합금의 각 결정(angular crystal)은 평균 그레인 크기가 약 1μm이다. 다층 코팅(114)은 약 1μm의 얇은 TiN 기저 코팅(118)을 포함한다. TiN 기저 코팅(118)의 상부에, 약 7μm의 비교적 두꺼운 하부코팅인 주상 TiCN 하 부코팅층(116)이 증착된다. 결합층(120)이 그 위에 증착된다. 결합층 시스템(120)은 실제로 TiOCN, TiAlOCN 및 TiOCN의 샌드위치 조직이지만, 내부 확산으로 인하여 SEM 마이크로사진 상으로는 콘트라스트가 나쁘고 다양한 부계층(sublayer)들의 화상이 분해되지 않는다.

부계층인 대략 1μm 두께의 α- Al₂O₃ 산화층(130A, 130B 및 130C)과 대략 0.1μm 두께의 TiAlOCN 계면층(132A, 132B, 132C)이 교대로 반복하는 계층화된 두꺼운 세라믹 코팅(128)이 보여진다. 따라서, 계면층에 대한 산화층 두께의 비는 약 10이다. 이 비는 다른 값을 취할 수 있으나, 바람직하게는 7과 15 사이이다. 또한 약 0.5μm 두께의 TiN의 외부층(134)도 볼 수 있다.

화학 기상 증착에 사용되는 온도, 압력 및 기체의 유동 속도가 표 1에 보여진다. 이러한 세부 사항들은 본 발명의 바람직한 실시예가 제조될 수 있도록 자세히 기술되어 있다.

도 2에 도시된 코팅은 Cu-Kα광원에서 나온 X-레이를 사용한 X-레이 회절(XRD)에 의하여 시험된 것이다. 도 3에서, X-레이 회절 스펙트럼이 도시된다. 기술 분야에 잘 알려진 대로, 수직축은 X-레이 탐지기에 의하여 수신된 광자의 초당 총수(count)이고, 수평축(2θ)은 θ가 X-레이의 입사각일 때 (탐지기가 설정한) 회절각이다. 모든 주요 피크는 다음과 같이 라벨링된다: 1은 α-Al₂O₃; 2는 TiN; 3은 TiCN (MT)이고; 4는 WC이다. 명확히 도시된 바와 같이, 산화층은 실제로 α-Al₂O₃이고 다른 동소체가 아니다. 또한, 피크의 날카롭기 및 비교적 낮은 주변 소 음을 통하여, 코팅은 결정 크기가 100nm보다 큰 결정 조직만을 가진다는 것을 알 수 있다.

표 1

실시예 2 내지 4는 B급 인서트(즉, 종래의 코팅 기술로 코팅된 인서트)와 동일한 조건으로 시험된 A급 인서트(즉, 개시 내용에 따라 코팅된 인서트)의 장점을 예로서 보여준다. 가장 안쪽 층에서부터 외부층까지 종래의 B급 인서트 코팅의 세부 사항은 다음과 같다: 두께가 약 0.6μm인 가장 안쪽의 TiN 층 위에, MTCVD 기술이 사용되고 주상 그레인을 갖는 두께 약 6μm인 제2 두꺼운 층 TiCN MT가 증착된다. 제3 층은 두께 약 0.15μm인 TiN이고, 제4 층은 두께 약 0.3μm인 TiC이다. 제5 층은 두께 약 0.1μm인 TiOCN이고, 제6 층은 두께 약 3μm인 α-A1₂O₃이다. 상부 외부층은 두께 약 0.8μm인 TiN이다.

이러한 실시예는 표의 형태로 요약된다.

실시예 2

작동	밀링
재료	GG25
인서트 종류	ADKT1505
절삭 속도	300m/분
공급(Feed)	0.2mm/t
티스(teeth) 개수	1
절삭 깊이	4mm
절삭 폭	30mm
냉각제	없음

결과	공구 수명(분)
A급(본 발명에 따른 코팅)	86.5
B급(종래 기술)	57

실시예 3

작동	밀링
재료	GGG50
인서트 종류	ADKT1505
절삭 속도	220m/분
공급	0.15mm/t
티스 개수	1
절삭 깊이	3mm
절삭 폭	30mm
냉각제	없음

결과	공구 수명(분)
A급(본 발명에 따른 코팅)	30
B급(종래 기술)	20

실시예 4

작동	밀링
재료	SAE4340
인서트 종류	ADKT1505
절삭 속도	200m/분
공급	0.15mm/t
티스 개수	1
절삭 깊이	3mm
절삭 폭	30mm
냉각제	없음

결과	공구 수명(분)
A급(본 발명에 따른 코팅)	67.5
B급(종래 기술)	45

바람직한 실시예에 대한 재료의 조합이 본원에서 상기 제공되었더라도, 다른 재료 및 조합이 가능하고 추가의 합금 원소가 교대로 반복될 수 있다.

따라서, 본 발명의 범위는 청구된 청구항에 의하여 한정되고, 전술한 기재 내용을 통하여 당업자가 행할 수 있는 본원에 기술된 다양한 특징의 변형 및 변경뿐만 아니라 본원에 기술된 다양한 특징의 조합 및 하부-조합 모두가 포함된다.

청구항에서, 단어 "포함하다(comprise)" 및 "포함하는", "포함하고" 등의 변용어들은 나열된 구성들을 포함하는 것을 의미하나, 대체로 다른 구성들을 배제하 는 것을 의미하지 않는다.

Claims

코팅된 절삭 인서트이며,

기판과,

상기 기판 위에 형성되는 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 포함하고,

상기 다층 세라믹 코팅은 α-A1₂O₃ 층과 상기 α-A1₂O₃ 층에 접착되는 계면층의 교대층을 포함하고,

상기 계면층은 TiAlON, TiAlOC 및 TiAlCON을 포함하는 그룹에서 선택되는 하나 이상의 물질이고,

상기 기판과 상기 세라믹 코팅 사이에 하부코팅층을 포함하고,

상기 하부 코팅층은 TiC, TiCN 및 TiN을 포함하는 그룹에서 선택되는 경질 재료를 포함하고,

상기 하부코팅층과 상기 세라믹 코팅층 사이에 결합층을 포함하고,

상기 결합층은

(a) TiOCN 층;

(b) TiAlOCN 층;

(c) TiOCN 층과 뒤이어 형성된 TiAlOCN 층; 및

(d) TiOCN의 제1 층, TiAlOCN 층, TiOCN의 제2 층이 차례로 형성된 샌드위치 조직을 포함하는 그룹 중 하나인, 코팅된 절삭 인서트.
제1항에 있어서, 상기 다층 세라믹 코팅은 두 개 층의 상기 계면층과 세 개 층의 상기 α-A1₂O₃ 층이 교대하는 다섯개 이상의 층을 포함하는, 코팅된 절삭 인서트.
제1항에 있어서, 상기 계면층은 TiAlCON인, 코팅된 절삭 인서트.
제1항에 있어서, 계면층의 두께에 대한 α-A1₂O₃ 층의 두께의 비는 7과 15 사이인, 코팅된 절삭 인서트.
삭제
제1항에 있어서, 상기 하부코팅층은 두께가 2μm 내지 15μm 범위 내에 있는, 코팅된 절삭 인서트.
삭제
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제1항에 있어서, 상기 기판과 상기 하부코팅층 사이에 기저층을 더 포함하는, 코팅된 절삭 인서트.
제9항에 있어서, 상기 기저층은 TiN을 포함하는, 코팅된 절삭 인서트.
제10항에 있어서, 상기 기저층은 두께가 0.1μm과 1.5μm 사이인, 코팅된 절삭 인서트.
제9항에 있어서, 상기 다층 세라믹 코팅 위에 TiN의 외부층을 더 포함하는, 코팅된 절삭 인서트.
제12항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 레이크면에는 상기 TiN의 외부층이 없는, 코팅된 절삭 인서트.
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기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법이며,

상기 기판 위에, α-A1₂O₃과 상기 α-A1₂O₃에 접착되는 계면층의 교대층을 증착시키는 단계와,

상기 기판 위에 기저층을 증착시키는 단계와,

상기 기저층 위에 하부코팅층을 증착시키는 단계와,

상기 하부코팅층 위 및 상기 α-A1₂O₃과 계면층의 교대층 아래에 결합층을 증착시키는 단계를 포함하며,

상기 계면층은 TiAlON, TiAlOC 및 TiAlCON을 포함하는 그룹에서 선택되고,

상기 기저층은 TiN을 포함하고,

상기 하부코팅층은 TiC, TiCN 및 TiN을 포함하는 그룹에서 선택되고,

상기 결합층은,

(a) TiOCN 층;

(b) TiAlOCN 층;

(c) TiOCN 층과 뒤이어 형성된 TiAlOCN 층; 및

(d) TiOCN, TiAlOCN, TiOCN의 샌드위치 조직을 포함하는 그룹 중 하나이고,

상기 계면층은 TiAlCON을 포함하는, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법.
제17항에 있어서, 바로 앞서 증착된 α-A1₂O₃층 내에 주상 조직이 발달하기 전에 바로 앞서 증착된 α-A1₂O₃층 위에 상기 계면층을 증착시키는 단계를 포함하는, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법.
제17항에 있어서, 바로 앞서 증착된 α-A1₂O₃층 위에 증착된 계면층이 후속 α-A1₂O₃층의 증착을 위한 표면으로서 작용하는, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법.
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제17항에 있어서, 상기 다층 세라믹 코팅 위에 TiN의 외부층을 증착시키는 단계를 더 포함하는, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법.
제22항에 있어서, 상기 절삭 인서트의 레이크면으로부터 상기 TiN의 외부층을 선택적으로 제거하는 단계를 더 포함하는, 기판을 구비한 절삭 인서트 위에 CVD-증착된 다층 세라믹 코팅을 형성하는 방법.
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