KR101444457B1 - Coated cutting tool insert - Google Patents

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구닐라 안데르손
안데르스 칼손
카타리나 달
얀 셸그렌
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산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

A coated cutting tool insert is provided to improve the cutting performance of the insert by forming a coating including a number of wear resistance layers which have been subject to a post surface treatment. A coated cutting tool insert comprises a body having generally polygonal or round shape with at least one rake face and at least one clearance face. The insert is partially coated with a coating. The coating includes alpha Al2O3 layer serving as an outer layer of the rake face. The alpha Al2O3 layer has a texture in the 104-direction with a texture coefficient TC(104)>1.5. The alpha Al2O3 layer has a texture in the 104-direction with a texture coefficient TC(104)>2. The alpha Al2O3 layer has a texture in the 104-direction with a texture coefficient TC(104)>2.5. The alpha Al2O3 layer has a texture in the 012-direction with a texture coefficient TC(012)>1.3, preferably TC(012)>1.5. The alpha Al2O3 layer has a texture in the 110-direction with a texture coefficient TC(110)>1.5.

Description

코팅된 절삭 공구 인서트{COATED CUTTING TOOL INSERT}[0001] COATED CUTTING TOOL INSERT [0002]

도 1 은 X선 측정에 의해서 잔류 응력의 평가를 위한 고니오미터 (goniometer) 장치를 나타내는 도면이며, 여기서 1 is a diagram showing a goniometer apparatus for evaluating residual stress by X-ray measurement, wherein

E = 오일러 1/4-크래들, E = Euler 1/4-cradle,

S = 샘플, S = sample,

I = 입사된 X선 빔, I = incident X-ray beam,

D = 분산된 X선 빔, D = dispersed X-ray beam,

θ = 분산각도, θ = dispersion angle,

ω = θ, ω = θ,

ψ = 오일러 1/4-크래들을 따른 경사 각도, ψ = inclination angle along the Euler 1/4-cradle,

φ = 샘플 축선을 중심으로 한 회전 각도이다.φ = rotation angle around the sample axis.

본 발명은 특히 높은 절삭 속도로 저합금강, 탄소강 및 인성 경화강과 같은 강의 선삭 가공에 유용한 코팅된 고성능 절삭 공구 인서트에 관한 것이다. 상기 인서트는 탄화 텅스텐 (WC), 입방 탄화물 및 코발트 (Co) 가 농후한 표면 구역 을 가지며, 상기 절삭 인서트에 소성 변형에 대한 우수한 저항성 및 높은 인성 거동을 제공하는 Co-바인더 상에 기초한다. 또한, 상기 코팅은 공구 인서트에 놀라울 정도로 향상된 절삭 성능을 제공하는 표면 후처리를 받은 다수의 마모 저항층을 포함한다.The present invention relates to coated high performance cutting tool inserts useful for turning of steels, such as low alloy steels, carbon steels and toughness steels, especially at high cutting speeds. The insert is based on a Co-binder having tungsten carbide (WC), cubic carbide and cobalt (Co) rich surface areas and providing the cutting insert with excellent resistance to plastic deformation and high toughness behavior. The coating also includes a plurality of abrasion resistant layers that have undergone surface treatment to provide surprisingly improved cutting performance to the tool inserts.

오늘날, 대부분의 절삭 공구는 TiC, TiCxNy, TiN, TiCxNyOz 및 Al2O3 과 같은 여러 단단한 층으로 코팅되는 초경합금 인서트에 기초한다. 개별 층의 배열 및 두께는 상이한 절삭 적용면과 절삭될 피삭재 재료가 맞도록 신중히 선택된다. 가장 자주 사용되는 코팅 법은 화학증착법 (CVD) 과 물리증착법 (PVD) 이다. 특히, CVD 코팅 인서트는 코팅되지 않은 인서트에 비하여 플랭크 마모 저항 및 크래이터 마모 저항에 대해 아주 큰 이점을 갖는다.Today, most of the cutting tool is based on a cemented carbide insert coated with several hard layers like TiC, TiC x N y, TiN, TiC x N y O z and Al 2 O 3. The arrangement and thickness of the individual layers are carefully selected so that the different cutting application surfaces and the workpiece material to be cut meet. The most frequently used coating methods are chemical vapor deposition (CVD) and physical vapor deposition (PVD). In particular, CVD coating inserts have a great advantage over flank wear resistance and crater wear resistance over uncoated inserts.

화학증착법은 보다 높은 온도 범위, 즉 950 ~ 1050℃ 에서 수행된다. 이 높은 증착 온도 및 증착된 코팅 재료와 초경합금 공구 인서트 간의 열 팽창 계수에서의 부정합 때문에, 화학증착법은 냉각 크랙과 높은 인장 응력 (때로는 최대 1000 MPa) 을 갖는 코팅을 초래할 수 있다. 어떤 절삭 상태 하에서, 상기 높은 인장 응력은 냉각 크랙이 초경합금체로 더욱 전달하여 절삭날의 파손을 야기하는 것을 촉진시킬 수 있기 때문에 단점일 수 있다.Chemical vapor deposition is performed at a higher temperature range, i.e., 950 to 1050 ° C. Because of this high deposition temperature and mismatches in the coefficient of thermal expansion between the deposited coating material and the cemented carbide tool insert, chemical vapor deposition processes can lead to coatings having a cooling crack and high tensile stress (sometimes up to 1000 MPa). Under certain cutting conditions, the high tensile stress can be a disadvantage because it can further promote the cooling crack to propagate to the cemented carbide to cause breakage of the cutting edge.

금속 절삭 산업에서는, 절삭 상태 영역, 예컨대 저속으로 단절된 절삭을 하는 동안 파손이나 치핑을 저항하는 능력을 소모하지 않으면서 더 높은 절삭 속도를 견디는 능력을 증가시키기 위해 끊임없는 노력을 하고 있다.In the metal cutting industry, there is a continuing effort to increase the ability to withstand higher cutting speeds without consuming the ability to resist breakage or chipping during cutting areas, e.g., low speed cuts.

적용 영역에서 현저한 향상이 바인더상이 농후한 표면 구역을 갖는 인서트와 최적의 두께를 갖는 코팅을 결합함으로써 달성되었다.A significant improvement in the application area has been achieved by combining the insert with the binder phase rich surface zone and the coating with the optimum thickness.

그러나, 코팅 두께를 두껍게 함에 따라, 마모 저항에 대한 긍정적인 효과는 코팅의 갈라짐(coating delamination)의 위험성의 증가와 절삭 공구를 덜 신뢰적으로 만드는 인성의 감소의 형태로 부정적인 효과가 증가하기 때문에 균형을 잃게 된다. 이러함은, 특히 저탄소강 및 스테인레스강과 같은 더 연질인 피삭재 재료에 적용되고, 코팅 두께가 약 5 ~ 10 ㎛ 일 경우에 적용된다. 또한, 두꺼운 코팅은 일반적으로 더욱 고르지 못한 표면과, 절삭이 저탄소강 및 스테인레스강과 같은 재료를 손상시킬 때 부정적인 특징을 갖는다. 향상책으로는, 여러 특허 문헌, 예컨대 EP 제 0 298 729 호, EP 제 1 306 150 호 및 EP 제 0 736 615 호에 개시되어 있는 브러싱 또는 습식 블래스팅에 의해 코팅을 매끄럽게 하는 후작업을 적용할 수 있다. US 제 5,861,210 호에서, 그 목적은, 예컨대 매끄러운 절삭날을 형성시키고 마모 감지층으로 사용되기 위해 여유면 상에 TiN 을 남기면서 경사면 상의 상부층으로서 Al2O3 을 노출시키는데 있었다. 플레이크화에 대한 높은 저항성을 갖는 코팅을 얻을 수 있다.However, as the coating thickness is increased, a positive effect on the wear resistance may be due to an increase in the risk of coating delamination and an increase in negative effects in the form of a reduction in toughness which makes the cutting tool less reliable. . This applies especially to softer workpiece materials such as low carbon steel and stainless steel, and is applied when the coating thickness is about 5 to 10 [mu] m. Also, thicker coatings generally have negative characteristics when they cause more uneven surfaces and cuts to damage materials such as low carbon steels and stainless steels. As an enhancement, a post-smoothing operation is applied by brushing or wet blasting as disclosed in various patent publications such as EP 0 298 729, EP 1 306 150 and EP 0 736 615 . In US 5,861, 210, the purpose was to expose Al 2 O 3 as an upper layer on the slope, for example, to form a smooth cutting edge and leave TiN on the flank to be used as a wear detection layer. A coating having high resistance to flaking can be obtained.

예컨대, 습식 또는 건식 블래스팅과 같은 기계적 효과에 표면, 예컨대 코팅 표면을 노출시키는 모든 후처리 법은 표면 마무리 및 코팅의 응력 상태 (σ) 에 어느 정도 영향을 미칠 것이다.For example, any post-treatment that exposes surfaces, e.g., coating surfaces, to mechanical effects such as wet or dry blasting will have some effect on the surface finish and the stress state (?) Of the coating.

강한 블래스팅 충격 (intense blasting impact) 은 CVD-코팅시 인장 응력을 더 낮출 수 있지만, 때때로, 냉각 크랙을 따라 홈 (ditches) 을 생성함으로써 코팅 표면 마무리를 고갈시킬 수 있거나 상기 코팅을 박리시킬 수도 있다.A strong intense blasting impact may lower the tensile stress at the time of CVD-coating, but occasionally it is possible to deplete the coating surface finish or to peel off the coating by creating ditches along the cooling cracks .

매우 강한 처리는 건식 블래스팅 기술이 사용되는 EP-A-1 311 712 에서 개시된 바와 같이, 높은 인장으로부터 높은 압축까지와 같은 응력 상태에서 큰 변화를 일으킬 수도 있다.Very strong treatments may cause large changes in stress conditions, such as from high tensile to high compression, as disclosed in EP-A-1 311 712 where dry blasting techniques are used.

일정한 초경합금 기재 조성물의 조합과 일정한 코팅 구조 및 두께를 갖고, 제어된 상태 하에서 습식 블래스팅에 의해서 후처리된 절삭 공구 인서트가 종래의 절삭 공구 인서트보다 더 광범위한 범위에 걸쳐서 우수한 절삭 특성을 달성하고 있다는 것을 놀랍게도 이제야 발견하였다.It has been found that a cutting tool insert having a constant cemented carbide base composition combination and a constant coating structure and thickness and post-treated by wet blasting under controlled conditions achieves excellent cutting characteristics over a wider range than conventional cutting tool inserts Amazingly, I just found it.

코발트 바인더 상은 다량의 W 로 합금된다. 바인더 상의 W 의 함량은 CW-비로서 나타낼 수 있다:The cobalt binder phase is alloyed with a large amount of W. The content of W on the binder can be expressed as CW-ratio:

CW-비 = Ms / (중량% Co * 0.0161)CW- ratio = M s / (% Co * 0.0161 parts by weight)

여기서, Ms 는 측정된 포화 자화도 (hA㎡/kg) 이며, 중량% Co 는 초경합금의 Co 함량이다. 낮은 CW-비는 Co 바인더 상에서 높은 W-함량에 상응한다. 사용된 후처리는 상기 코팅에 알맞은 인장 강도 수준을 부여할 것이고, Al2O3 층에 일정한 중요 결정화 특성을 부여할 것이고, 그리고 상부 표면에 우수한 표면 마무리를 부여할 것이다.Where M s is the measured saturation magnetization (hAm 2 / kg), and wt% Co is the Co content of the cemented carbide. The low CW-ratio corresponds to a high W-content on the Co-binder. The post-treatment used would give a suitable tensile strength level for the coating, and Al 2 O 3 Will impart certain significant crystallization properties to the layer, and will give superior surface finish to the top surface.

블래스팅 기술과의 언급된 조합은 성능상 불리한 조건없이 적용될 수 있는 코팅 두께의 제한을 효율적으로 확장시킨다. 발명의 결과로서, 탁월한 폭의 적 용 영역이 이제 가능하다. 인성 거동과 코팅 접착에 대해서 현저한 향상점이 달성되었다.The mentioned combination with blasting technology effectively expands the coating thickness limitations that can be applied without adverse performance conditions. As a result of the invention, an excellent width of application area is now possible. Significant improvements in toughness behavior and coating adhesion have been achieved.

블래스팅에 의해서 코팅의 응력 상태를 현저하게 변화시키기 위하여, Al2O3 그리트와 같은 블래스팅 매체가 높은 임펄스로 코팅 표면에 부딪혀야 한다. 충격력은, 예를 들어 블래스팅 펄프 압력 (습식 블래스팅), 블래스팅 노즐과 코팅 표면간의 거리, 블래스팅 매체의 입자 크기, 블래스팅 매체의 집중도 및 블래스팅 제트의 충격 각도에 의해서 제어될 수 있다.In order to significantly change the stress state of the coating by blasting, a blasting medium such as an Al 2 O 3 grit must strike the coating surface with a high impulse. The impact force can be controlled, for example, by blasting pulp pressure (wet blasting), the distance between the blasting nozzle and the coating surface, the particle size of the blasting medium, the concentration of the blasting medium and the impact angle of the blasting jet .

본 발명의 목적은 절삭날의 보호성 (edge security) 또는 인성을 희생시키지 않으면서, 내고온성을 갖는 향상된 인성 특성을 갖는 CVD-코팅된 공구 인서트를 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a CVD-coated tool insert having improved toughness properties with high temperature resistance without sacrificing edge security or toughness of the cutting edge.

따라서, 본 발명은 하나 이상의 경사면과 하나 이상의 여유면을 갖고, 코팅 및 초경합금 기재로 이루어진 일반적으로 다각형 또는 라운드 형상의 본체로 이루어진 코팅된 절삭 공구 인서트에 관한 것이다. 상기 본체는 4.4 ~ 6.6, 바람직하게는 5.0 ~ 6.0, 가장 바람직하게는 5.0 ~ 5.8 중량% Co, 4 ~ 8.5 중량% 입방 탄화물, 잔부 WC, 바람직하게는 85 ~ 91 중량% WC, 가장 바람직하게는 87 ~ 90 중량% WC 이고, 바람직하게는 1 ~ 4 ㎛ 의 평균 입자 크기, 0.78 ~ 0.92 범위의 CW-비, 그리고 입방 탄화물 TiC, TaC 및/또는 NbC 로부터 고갈된 표면영역을 갖는 조성을 갖는다.The present invention therefore relates to a coated cutting tool insert consisting of a generally polygonal or round shaped body consisting of a coating and a cemented carbide base, with at least one bevelled surface and at least one clearance surface. The main body comprises 4.4 to 6.6, preferably 5.0 to 6.0, most preferably 5.0 to 5.8 weight percent Co, 4 to 8.5 weight percent cubic carbide, balance WC, preferably 85 to 91 weight percent WC, 87 to 90 wt.% WC, preferably a composition having an average particle size of 1 to 4 mu m, a CW-ratio in the range of 0.78 to 0.92, and a surface area depleted from cubic carbides TiC, TaC and / or NbC.

입방 탄화물로부터 고갈된 상기 표면 구역의 두께는 10 ㎛ 에서부터, 다른 방법으로는 15 ㎛ 에서부터, 또는 다른 방법으로는 20 ㎛ 에서부터 40 ㎛ 까지, 다른 방법으로는 35 ㎛ 까지, 다른 방법으로는 30 ㎛, 또는 다른 방법으로는 25 ㎛ 까지이다.The thickness of the surface zone depleted from the cubic carbide can range from 10 占 퐉, alternatively from 15 占 퐉, or alternatively from 20 占 퐉 to 40 占 퐉, alternatively up to 35 占 퐉, alternatively 30 占 퐉, Or alternatively up to 25 [mu] m.

코팅은 1 이상의 TiCxNy 층 및 하나의 100% α-Al2O3 으로 된 결정층 (well-crystalline layer) 을 포함한다. 상기 α-Al2O3 층은 절삭날선을 따라서 경사면상의 최외각 가시층이고, 이 층은 충분히 큰 에너지로 강하게 습식 블래스팅되어서 Al2O3 층 및 TiCxNy 층 둘 다에 인장 응력 완화를 할 수 있게 한다. Al2O3 최외각 층은 경사면상의 적어도 칩 접촉 구역에서 매우 매끄러운 표면을 가진다.The coating comprises at least one TiC x N y layer and one well-crystalline layer of 100% alpha-Al 2 O 3 . The α-Al 2 O 3 layer is therefore an outermost visible layer on the inclined surface, the layer is hard to sufficiently high energy wet blasting be tensile stress relaxation in both the Al 2 O 3 layer and the TiC x N y layer cutting nalseon . The Al 2 O 3 outermost layer has a very smooth surface at least on the chip contact area on the slope.

놀랍게도, 1 이상의 경사면 및 1 이상의 여유면을 가진 일반적으로 다각형 또는 둥근형으로 되어 있고 또한 적어도 부분적으로 코팅된 절삭 공구 인서트가, 다음의 특징을 갖도록 형성되면, 상당히 향상된 인성 성능을 얻을 수 있음을 알았다.Surprisingly, it has been found that a significantly improved toughness performance can be achieved if a generally polygonal or round shaped and at least partially coated cutting tool insert with at least one bevel and at least one relief face is formed with the following characteristics:

- TiCxNy 의 제 2 층은 3 ㎛ 에서부터, 바람직하게는 4 ㎛ 에서부터, 보다 바람직하게는 5 ㎛ 에서부터, 가장 바람직하게는 6 ㎛ 에서부터 15 ㎛ 까지, 바람직하게는 13 ㎛ 까지, 가장 바람직하게는 10 ㎛ 까지의 두께를 가지고, 여기서, x≥0, y≥0, x + y = 1 이며, 바람직하게는 MTCVD 로 제조되고, 인장 응력은 50 ~ 500 MPa, 바람직하게는 50 ~ 450 MPa, 가장 바람직하게는 50 ~ 400 MPa 이다.- the second layer of TiC x N y is from 3 탆, preferably from 4 탆, more preferably from 5 탆, most preferably from 6 탆 to 15 탆, preferably up to 13 탆, Y = 0, x + y = 1, preferably made by MTCVD, with a tensile stress of 50 to 500 MPa, preferably 50 to 450 MPa, Most preferably 50 to 400 MPa.

- 외부 α-Al2O3 층은 3 ㎛ 에서부터, 바람직하게는 3.5 ㎛ 에서부터, 가장 바람직하게는 4 ㎛ 에서부터 12 ㎛ 까지, 바람직하게는 11 ㎛ 까지, 가장 바람직하게는 10 ㎛ 까지의 두께를 가지고, 적어도 경사면의 칩 접촉 구역에서, 평균 조도 (Ra) < 0.12 ㎛, 바람직하게는 Ra ≤ 0.10 ㎛ 를 갖는 절삭날선을 따라서 경사면상의 최외각 층이며, 평균 조도는 원자력 현미경 (AFM) 및 X선 회절 강도 (피크 높이 - 백그라운드 (background)) 비 I(012)/I(024) ≥ 1.3, 바람직하게는 ≥ 1.5 에 의해 10 ㎛ × 10 ㎛ 의 영역에 걸쳐 측정되었다.The outer? -Al 2 O 3 layer has a thickness from 3 μm, preferably from 3.5 μm, most preferably from 4 μm to 12 μm, preferably up to 11 μm, most preferably up to 10 μm Is an outermost layer on an inclined surface along a cutting edge having an average roughness (Ra) <0.12 mu m, preferably, Ra &amp;le; 0.10 mu m at least in a chip contact area of an inclined surface, and an average roughness is measured by an atomic force microscope (AFM) The intensity (peak height-background) ratio was measured over an area of 10 탆 x 10 탆 by I (012) / I (024) ≥ 1.3, preferably ≥ 1.5.

TiCxNy 층과 α-Al2O3 층 사이에는 TiCxNyOz 으로 된 0.2 ~ 2 ㎛ 의 얇은 접착층이 있는 것이 바람직하고, 여기서, x≥0, y≥0, z≥0 이다. 두 층의 전체 두께는 25 ㎛ 이하이다.Preferably, between the TiC x N y layer and the? -Al 2 O 3 layer there is a thin adhesion layer of TiC x N y O z of 0.2 to 2 μm wherein x≥0, y≥0, z≥0 . The total thickness of the two layers is 25 占 퐉 or less.

또한, 본 발명에 따라서, 기재와 층들 사이의 코팅 구조체에 추가의 층이 포함될 수 있고, 이 층은 금속 질화물 및/또는 탄화물 및/또는 산화물로 구성되고, 금속 요소는 Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W 및 Al 중에서 선택되며, 전체 코팅 두께는 5 ㎛ 미만이다.Further, according to the present invention, additional layers may be included in the coating structure between the substrate and the layers, which are composed of metal nitrides and / or carbides and / or oxides, and the metal elements are Ti, Nb, Hf, V , Ta, Mo, Zr, Cr, W and Al, and the total coating thickness is less than 5 占 퐉.

상기 유도된 압축 응력은, 코팅에 약간의 인장 응력이 여전히 존재하는 경우에 비하여, 절삭 작업시 발생하는 온도 상승에 대하여 불안정하기 때문에, TiCxNy 층에 약간의 인장 응력이 남아있는 것이 바람직하다. 또한, 블래스팅에 의해 압축 응력이 유도되는 경우에, 매우 높은 블래스팅 충격력이 필요하고, 이러한 상태에서는 절삭날을 따라 코팅의 박리가 자주 발생하게 된다.The induced compressive stress is preferably unstable to the temperature rise that occurs during the cutting operation, as compared to the case where some tensile stress is still present in the coating, so that a slight tensile stress remains in the TiC x N y layer . In addition, when compressive stress is induced by blasting, a very high blasting impact force is required, and in such a state, peeling of the coating often occurs along the cutting edge.

내부 TiCxNy 층의 잔류 응력 (σ) 은 잘 알려진 sin2ψ 방법 (1987년 뉴욕, 스프링거-베르라그에서, I.C. Noyan, J.B. Cohen 저, 회절 및 판독에 의한 잔류 응력 측정법 (117쪽 - 130쪽) 에 기재) 을 사용하여 X선 회절 측정법으로 결정된다. 측정은 도 1 에 도시된 바와 같이 고니오미터 설정으로 TiCxNy (422) 반사로 CuKα-복사를 사용하여 실시된다. 측정은 가능한 한 평면에서 실시된다. 0 내지 0.5 (ψ=45°) 의 sin2 ψ 범위 내의 등거리에서, 6 내지 11 ψ각을 가진 측면 경사 기술 (ψ-치수법) 을 사용하는 것이 권장된다. 또한, 90°의 φ-섹터 내의 φ-각의 등거리 분배가 바람직하다. 2 축 응력 상태를 분명히 하기 위해서, 샘플은 Ψ 로 기울어져, φ=0°, 90°로 회전된다. 전단 응력이 존재하는가를 확인하는 것이 권장되며, 따라서, 음 및 양의 Ψ 각 모두가 측정된다. 오일러 1/4 크래들의 경우에, 이는 상이한 Ψ 각에 대하여 φ=180°, 270°로 샘플을 측정하여 이루어진다. sin2Ψ 방법은 유사 보이트 피트 (Pseudo Voigt Fit) 함수를 사용하여 반사가 형성되는 MTCVD Ti (C, N) 층의 경우에 영률, E = 480GPa 및 푸아송의 비, υ= 0.20 으로 Bruker AXS 의 DIFFRACPlus Stress 32 v. 1.04 와 같은 몇몇 시중에서 구입가능한 소프트웨어를 바람직하게 사용하여 잔류 응력을 산출하는데 사용된다. 상기 경우에, E-modulus = 480Gpa 및 푸아송의 비 υ=0.20 의 파라미터가 사용된다. 2 축 응력 상태의 경우에, 인장 응력은 상기 얻어진 2 축 응력의 평균으로서 계산된다.The residual stress (σ) of the internal TiC x N y layer is determined by the well known sin 2 ψ method (1987 New York, Springer-Verlag, IC Noyan, JB Cohen, Quot;) described above) is determined by X-ray diffraction measurement. The measurement is carried out using CuK alpha -radiation as a TiC x N y (422) reflection in a goniometer setting as shown in Fig. The measurement is carried out in the plane as much as possible. It is recommended to use the side slope technique (ψ-dimensional method) with an angle of 6 to 11 ψ, at equidistance in the range of sin 2 ψ from 0 to 0.5 (ψ = 45 °). Also, equidistant distribution of phi-angles in the [phi] -sector of 90 [deg.] Is preferred. In order to clarify the biaxial stress state, the sample is tilted at ψ and rotated at φ = 0 °, 90 °. It is recommended to confirm the presence of shear stresses, and therefore both the negative and positive ψ angles are measured. In the case of an Euler 1/4 cradle, this is done by measuring the sample at φ = 180 °, 270 ° for different ψ angles. The sin 2 Ψ method uses the Pseudo Voigt Fit function to calculate the Bruker AXS (n = 0,20) ratio for Young's modulus, E = 480 GPa and Poisson's ratio for the MTCVD Ti (C, DIFFRAC Plus Stress 32 v. 0.0 &gt; 1.04 &lt; / RTI &gt; is preferably used to calculate the residual stress. In this case, a parameter of E-modulus = 480 Gpa and Poisson's ratio v = 0.20 is used. In the case of a biaxial stress state, the tensile stress is calculated as the average of the obtained biaxial stresses.

요구된 높은 2θ 각 X선 회절 반사는 너무 약하기 때문에, α-Al2O3 에 대하여 일반적으로 sin2Ψ 법을 사용할 수 없다. 그러나, 절삭 성능에 대한 α-Al2O3 의 상태와 관련된 유용한 다른 측정법이 발견되었다.Since the required high angle 2 angle X-ray diffraction reflection is too weak, the sin 2 Ψ method can not generally be used for α-Al 2 O 3 . However, there is a tendency for α-Al 2 O 3 Other useful measurements related to the state of the disease have been found.

α-Al2O3 분말에 대한 회절 강도비 I(012)/I(024) 는 1.5 근방이다. 분말 회절 파일 JCPDS 제 431484 는 강도 I0(012)=72 및 I0(024)=48 를 나타낸다. 초경합금의 인장 응력 (350MPa 보다 대략 큰 σ) 을 받은 화학증착(CVD) 의 α-Al2O3 층에 대하여, 강도비 I(012)/I(024) 는 놀랍게도 예상된 값 1.5 보다 현저히 낮았으며, 종종 대부분 1 미만이었다. 이는 상기 인장 응력에 의해 초래된 결정 격자에서의 일부 불규칙성 때문일 수 있다. 상기 층이 예컨대, 강한 블래스팅 작동에 의해 응력이 제거될 때 또는 상기 기재 또는 분말로부터 상기 층이 완전히 제거될 때, 비 I(012)/I(024) 는 1.5 에 근접하거나 또는 그 이상이 된다. 가해진 블래스팅 력이 높아질수록, 상기 비는 높아지게 된다. 그래서, 이러한 강도비는 α-Al2O3 층의 중요한 상태 특징으로서 사용될 수 있다.alpha -Al 2 O 3 The diffraction intensity ratio I (012) / I (024) for the powder is near 1.5. The powder diffraction file JCPDS 431484 shows the intensities I 0 (012) = 72 and I 0 (024) = 48. The intensity ratio I (012) / I (024) was surprisingly much lower than the expected value of 1.5 for the chemical vapor deposition (CVD) a-Al 2 O 3 layer which received a tensile stress of the cemented carbide (approximately σ greater than 350 MPa) , Often less than one. This may be due to some irregularities in the crystal lattice caused by the tensile stress. The ratio I (012) / I (024) is close to or greater than 1.5 when the layer is removed, e.g., by stress, by a strong blasting operation, or when the layer is completely removed from the substrate or powder . The higher the blasting force applied, the higher the ratio. Thus, this intensity ratio can be used as an important state feature of α-Al 2 O 3 layer.

본 발명에 따르면, 절삭 공구 인서트에는, 마지막에서 두번째 TiCxNy 층 및 외부 α-Al2O3 층을 포함하는 CVD 코팅이 제공된다. 상기 Al2O3 는 1.3 보다 큰, 바람직하게는 1.5 보다 큰 집합 조직 계수 TC(012) 의 012 방향으로 Al2O3 층에 결정학적 집합 조직를 부여하는 EP 제 603 144 호 또는, 집합 조직 계수 TC(110) 가 1.5 보다 큰 110 방향으로 집합 조직를 부여하는 US 제 5,851,687 호 및 제 5,702,808 호에 따라 생성될 수 있다. 매우 매끄러운 표면 및 낮은 인장 응력을 얻기 위해서, 상기 코팅은 인서트 당 약 10 ~ 20 초 동안 2.2 ~ 2.6bar 의 공압으로 물에서의 Al2O3 의 F150 그리트 (grit) (FEPA-표준) 로 이루어진 슬러리로 습식 블래스팅 작업하에 놓인다. 스프레이 건은 90°스프레이 각으로 인서트로부터 약 10mm 에 배치된다. 상기 인서트는 블랙 경사면이 아닌 여유면에서 상이한 색상을 갖는다. TiN (노랑), TiCxNy (회색 또는 청동색), ZrCxNy (붉은 빛깔 또는 청동색), (여기서, x≥0, y≥0 및 x+y=1), 또는 Tic (회색) 의 최외각의 얇은 0.1 ~ 2㎛ 착색층을 적층하는 바람직하다. 이후, 상기 인서트는 블래스트되고 상부층을 제거하여 상기 블랙 Al2O3 층이 드러나게 된다. 경사면의 코팅은 소망하는 낮은 인장 응력 50 ~ 500MPa 을 가지며, 여유면은 500 ~ 700MPa 의 높은 인장 응력을 가지며, 사용된 초경 인서트의 열 팽창 계수 (CTE) 및 코팅의 선택에 따라, 경사면의 인장 응력은 여유면의 인장 응력보다 낮다. 본 발명의 다른 실시예에서, 코팅된 인서트는 경사면과 여유면 모두에서 블래스트되며, 착색 내열 도료가 여유면에 도포되거나, 착색 PVD 층이 거기에 증착되어 사용된 절삭날을 식별할 수 있는 가능성을 얻는다.According to the invention, the cutting tool insert has, the penultimate TiC x N y Layer and an external a-Al 2 O 3 layer. The Al 2 O 3 is EP 603 144, which imparts a crystallographic texture to the Al 2 O 3 layer in the 012 direction with a texture index TC (012) of greater than 1.3, preferably greater than 1.5, US 5,851, 687 and US 5,702, 808, which provide a texture 110 in a direction 110 that is greater than 1.5. Very smooth surface and to obtain a lower tensile stress, said coating is a slurry consisting of F150 grit (grit) (FEPA- standard) of Al 2 O 3 in water by the air pressure 2.2 ~ 2.6bar for about 10 to 20 seconds per insert Lt; RTI ID = 0.0 &gt; blasting &lt; / RTI &gt; The spray gun is placed at about 10 mm from the insert at a 90 ° spray angle. The insert has a different color on the clearance surface than on the black slanted surface. TiN (yellow), TiC x N y (gray or bronze), ZrC x N y (red or bronze), where x≥0, y≥0 and x + y = 1, or Tic ) Of 0.1 to 2 mu m in thickness is preferably laminated. Thereafter, the insert is blasted and the upper layer is removed to reveal the black Al 2 O 3 layer. The coating on the slope has a desired low tensile stress of 50 to 500 MPa and a margin of about 500 to 700 MPa. The CTE of the used carbide insert and the choice of coating result in a tensile stress on the slope Is lower than the tensile stress of the margin surface. In another embodiment of the present invention, the coated insert is blasted on both the slope and the clearance side, the possibility that the colored heat resistant paint is applied to the clearance side, or the colored PVD layer is deposited thereon to identify the used cutting edge .

실시예Example 1 One

다음과 같은 샘플이 제조되었다.The following samples were prepared.

A) 5.5 중량% Co, 2.9 중량% TaC, 0.5 중량% NbC, 1.4 중량% TiC, 0.9 중량% TiN, 잔부 WC 인 조성을 가지며, 평균 입자 크기가 약 2 ㎛ 이며, 29㎛ 두께의, 입방의 탄화물로부터 고갈된 표면 영역을 갖는 초경합금 절삭 인서트.A) a cobalt carbide composition having a composition of 5.5 wt% Co, 2.9 wt% TaC, 0.5 wt% NbC, 1.4 wt% TiC, 0.9 wt% TiN, balance WC with an average particle size of about 2 μm, And a surface area depleted from the cemented carbide insert.

B) 5.5 중량% Co, 2.9 중량% TaC, 0.5 중량% NbC, 1.9 중량% TiC, 0.4 중량% TiN, 잔부 WC 인 조성을 가지며, 평균 입자 크기가 약 2 ㎛ 이며, 18㎛ 두께의, 입방의 탄화물로부터 고갈된 표면 영역을 갖는 초경합금 절삭 인서트.B) a cobalt carbide having a composition of 5.5 wt.% Co, 2.9 wt.% TaC, 0.5 wt.% NbC, 1.9 wt.% TiC, 0.4 wt.% TiN, balance WC with an average particle size of about 2 μm, And a surface area depleted from the cemented carbide insert.

C) 5.5 중량% Co, 2.9 중량% TaC, 0.5 중량% NbC, 1.6 중량% TiC, 0.7 중량% TiN, 잔부 WC 인 조성을 가지며, 평균 입자 크기가 약 2 ㎛ 이며, 23㎛ 두께의, 입방의 탄화물로부터 고갈된 표면 영역을 갖는 초경합금 절삭 인서트.C) Cubic carbide having a composition of 5.5 wt% Co, 2.9 wt% TaC, 0.5 wt% NbC, 1.6 wt% TiC, 0.7 wt% TiN, balance WC with an average particle size of about 2 μm, And a surface area depleted from the cemented carbide insert.

A) ~ C) 에 대한 포화 자화도(Ms) 는 0.077 hAm2/kg 으로 측정되었으며 CW 비는 0.87 이었다. A) ~ C) 에 따른 인서트에는 930 ℃ 에서 일반적인 CVD-법에 의하여 0.5 ㎛ 두께의 TiN 층을, 이어서 885 ℃ 에서 반응 가스로서 TiCl4, H2, N2, 그리고 CH3CN 을 사용하고 MTCVD 법을 채택하여 7 ㎛ 의 TiCxNy 층을 코팅한다. 동일한 코팅 주기 동안 연속된 반응 단계에서, 1000 ℃ 에서 TiCl4, CO, 및 H2 를 사용하여 약 0.5 ㎛ 두께의 TiCxOz 의 층이 증착되고, 이어서 7 ㎛ 두께의 α-Al2O3 층이 증착되기 전에, 2 분간 2 % CO2, 3.2 % HCl 및 94.8 % H2 의 혼합물을 반 응기로 쏟아냄으로써 Al2O3 반응이 시작된다. 최상부에 얇은, 약 0.5 ㎛ 의 TiN 층이 증착된다. 증착 단계 동안 반응 조건은 다음과 같다.The saturation magnetization (M s ) for A) to C) was 0.077 hAm 2 / kg and the CW ratio was 0.87. For inserts according to A) to C), a TiN layer with a thickness of 0.5 μm was formed by a general CVD method at 930 ° C., followed by TiCl 4 , H 2 , N 2 and CH 3 CN as reaction gases at 885 ° C., Method, a TiC x N y Coat the layer. In a continuous reaction step for the same coating period, a layer of TiC x O z of about 0.5 탆 thickness is deposited using TiCl 4 , CO, and H 2 at 1000 캜, followed by a 7 탆 thick layer of? -Al 2 O 3 Before the layer is deposited, the Al 2 O 3 reaction is initiated by pouring the mixture of 2% CO 2 , 3.2% HCl and 94.8% H 2 into the reactor for 2 minutes. At the top, a thin, about 0.5 탆 TiN layer is deposited. The reaction conditions during the deposition step are as follows.


단계

step
TiN
1, 6
TiN
1, 6
TiCxNy
2
TiC x N y
2
TiCxOz
3
TiC x O z
3
Al2O3-시작
4
Al 2 O 3 - start
4
Al2O3
5
Al 2 O 3
5
TiCl4 TiCl 4 1.5 %1.5% 1.4 %1.4% 2 %2 % N2 N 2 38 %38% 38 %38% CO2 CO 2 2 %2 % 4 %4 % COCO 6 %6% AlCl3 AlCl 3 3.2 %3.2% H2SH 2 S -- 0.3 %0.3% HClHCl 3.2 %3.2% 3.2 %3.2% H2 H 2 잔부Remainder 잔부Remainder 잔부Remainder 잔부Remainder 잔부Remainder CH3CNCH 3 CN -- 0.6 %0.6% 압력pressure 160 mbar160 mbar 60 mbar60 mbar 60 mbar60 mbar 60 mbar60 mbar 70 mbar70 mbar 온도Temperature 930 ℃930 ° C 885 ℃885 ° C 1000 ℃1000 ℃ 1000 ℃1000 ℃ 1000 ℃1000 ℃ 시간time 30 분30 minutes 4.5 시간4.5 hours 20 분20 minutes 2 분2 minutes 7 시간7 hours

추가적인 인서트는 다음과 같다:Additional inserts include:

D) TiCxNy 층의 두께가 6 ㎛ 이고 α-Al2O3 층의 두께가 10 ㎛ 인 것 이외에는 A) 와 동일한 형태의 초경합금 절삭 인서트가 TiCxNy 및 Al2O3 의 증착 시간이 각각 4 시간 및 10 시간인 점 이외에는 동일한 반응 조건을 사용하여 제조되었다.D) A cemented carbide cutting insert of the same type as A) except that the thickness of the TiC x N y layer is 6 μm and the thickness of the α-Al 2 O 3 layer is 10 μm is TiC x N y And the deposition time of Al 2 O 3 were 4 hours and 10 hours, respectively.

E) TiCxNy 층의 두께가 6 ㎛ 이고 α-Al2O3 층의 두께가 10 ㎛ 인 것 이외에는 B) 와 동일한 형태의 초경합금 절삭 인서트가 TiCxNy 및 Al2O3 의 증착 시간이 각각 4 시간 및 10 시간인 점 이외에는 동일한 반응 조건을 사용하여 제조되었다.E) TiC x N y layer with a thickness of 6 ㎛ and α-Al 2 O to a thickness of 10 ㎛ of three layers other than B) and the same type of cemented carbide cutting inserts are TiC x N y And the deposition time of Al 2 O 3 were 4 hours and 10 hours, respectively.

F) TiCxNy 층의 두께가 6 ㎛ 이고 α-Al2O3 층의 두께가 10 ㎛ 인 것 이외에 는 C) 와 동일한 형태의 초경합금 절삭 인서트가 TiCxNy 및 Al2O3 의 증착 시간이 각각 4 시간 및 10 시간인 점 이외에는 동일한 반응 조건을 사용하여 제조되었다.F) A cemented carbide cutting insert of the same type as in C) except that the thickness of the TiC x N y layer is 6 μm and the thickness of the α-Al 2 O 3 layer is 10 μm is TiC x N y And the deposition time of Al 2 O 3 were 4 hours and 10 hours, respectively.

상기 A) ~ F) 에 따른 인서트의 증착된 Al2O3 층의 X선 회절 분석에 의하면, 이하의 식으로 정의되는 집합 조직 계수 (TC)(012) 가 1.6 인 α 상으로만 구성되었음이 판명되었다.According to the X-ray diffraction analysis of the deposited Al 2 O 3 layer of the insert according to the above A) to F), it was composed only of the α-phase having the texture coefficient (TC) (012) of 1.6 defined by the following formula Proved.

Figure 112007043609283-pat00001
Figure 112007043609283-pat00001

여기서,here,

I (hkl) = 측정된 (hkl) 반사 세기,I (hkl) = measured (hkl) reflection intensity,

I0 (hkl) = 분말 회절 화일 JCPDS No 43-1484 의 표준 세기,I 0 (hkl) = powder diffraction file Standard intensity of JCPDS No. 43-1484,

n = 계산에 이용된 반사의 수, 이용된 (hkl) 반사는: (012), (104), (110), (113), (024), (116) 이다.n = number of reflections used in the calculation, hkl reflections used are: (012), (104), (110), (113), (024), (116).

상기 A) ~ F) 에 따른 코팅된 인서트는 앞에서 언급한 블래스팅법에 의해 후처리되어, 2.4 바아의 블래스팅 압력 및 20 초의 노출 시간으로 인서트의 경사면을 블래스팅한다.The coated inserts according to A) to F) are post-treated by the blasting method described above to blast the slopes of the insert with a blasting pressure of 2.4 bar and an exposure time of 20 seconds.

공지의 조도 값 (Ra) 으로서 표현되는 코팅면의 평활도는 원자력 현미경 (AFM) 에 의해 표면 이미징 시스템 AG (SIS) 의 장치상에서 측정된다. 조도는 경사면 상의 칩 접촉 영역에서 무작위로 선택한 10 개의 평면 영역 (10㎛ × 10㎛) 에서 측정된다. 측정된 10 개의 Ra 값의 평균 값 (MRa) 은 0.11㎛ 였다.The smoothness of the coated surface expressed as known roughness value (Ra) is measured on an apparatus of surface imaging system AG (SIS) by atomic force microscope (AFM). The roughness is measured at 10 randomly selected planar areas (10 mu m x 10 mu m) in the chip contact area on the slope. The average value (MRa) of the ten Ra values measured was 0.11 탆.

브래그-브렌타노 (Bragg-Brentano) 회절계 (Simens 사의 D5000) 를 사용한 X선 회절 분석이 구리 Kα-방사를 이용한 I(012)/I(024) 비를 결정하는데에 사용되었다.X-ray diffraction analysis using a Bragg-Brentano diffractometer (D5000 from Simens) was used to determine the I (012) / I (024) ratio with copper Kα-radiation.

여유면 상에서 얻어진 I(012)/I(024) 비는 약 1.4 이다. 경사면 상에서 얻어진 I(012)/I(024) 비는 약 2.2 이다.The I (012) / I (024) ratio obtained on the free surface is about 1.4. The I (012) / I (024) ratio obtained on the slope is about 2.2.

잔류 응력은 레이저 비디오 포지셔닝, 오일러 1/4 크래들, X 선원 (CuKα) 으로서의 회전 애노드 및 영역 감지기 (하이-스타) 가 장착된 X선 회절기 브루커 D8 디스커버-GADDS 상에서 ψ-기하학적 특성을 사용하여 결정된다. 0.5mm 크기의 시준기가 광선의 초점을 맞추기 위하여 사용된다. 2θ = 126°, ω = 63°및 Φ = 0°, 90°, 180°, 270°로 설정된 고니오미터를 사용하여 TiCxNy 반사에서 분석이 행하여지고, 8 개의 Ψ 기울기가 0°~ 70°에서 각각의 Φ 에서 행하여진다. 영률 상수 E = 480 Gpa 및 푸아송 비 γ= 0.20 로 브루커 AXS 의 소프트웨어 DIFFRACplus Stress v.1.04 를 사용하고, 유사 보이트 피트 함수 (pseudo-Voigt-fit function) 을 사용하여 반사를 알아냄으로써 잔류 응력을 평가는 데에 상기 sin2Ψ 방법이 사용된다. 2축 응력 상태가 확인되고, 평균 값이 잔류 응력 값으로서 사용된다. 경사면과 여유면이 모두 측정된다. 여유면 상에서 얻어진 인장 응력은 상기 A) ~ F) 에 따른 인서트에서 약 630 MPa 였다. 경사면에서의 인장 응력은 A) ~ C) 에 따른 인서트에서는 약 370 MPa 였고, D) ~ F) 에 따른 인서트에서는 약 390 MPa 이었다.Residual stresses use the ψ-geometric property on X-ray diffractor-GADDS with X-ray diffractometer Bruker equipped with laser video positioning, Euler 1/4 cradle, rotating anode as X-ray source (CuKα) and area detector . A 0.5 mm collimator is used to focus the beam. Using a goniometer set at 2θ = 126 °, ω = 63 ° and Φ = 0 °, 90 °, 180 ° and 270 °, TiC x N y Analysis is carried out in reflection, and eight Ψ slopes are made at each Φ at 0 ° to 70 °. By using the software DIFFRAC plus Stress v.1.04 of the Bruker AXS with a Young's modulus constant E = 480 Gpa and Poisson's ratio γ = 0.20 and using a pseudo-Voigt-fit function to obtain reflections, The above sin 2 Ψ method is used for the evaluation. The biaxial stress state is confirmed, and the average value is used as the residual stress value. Both the inclined plane and the clearance plane are measured. The tensile stress obtained on the clearance side was about 630 MPa in the insert according to the above A) to F). The tensile stress on the slope was about 370 MPa for inserts according to A) to C) and about 390 MPa for inserts according to D) to F).

실시예Example 2 2

실시예 1의 인서트 A) 를 측정하였고, 단절된 커트를 갖는 길이방향의 선회 작업에서의 인성에 대하여 상업용, 블래스팅되지 않은 인서트 (P15 영역에서 고성능 인서트) 와 비교하였다. Insert A) of Example 1 was measured and compared to a commercial, non-blasted insert (high performance insert in P15 region) for toughness in a longitudinal swivel with disconnected cuts.

재질 : 탄소강 SS1312Material: Carbon steel SS1312

절삭 데이타 :Cutting data:

절삭 속도 = 120 m/minCutting speed = 120 m / min

절삭 깊이 = 1.5 mmCutting depth = 1.5 mm

이송량 = 0.15 mm 에서 개시하여, 날이 파손될 때까지 0.08 mm/min 씩 점진적으로 증가Start at a feed rate of 0.15 mm and progressively increase by 0.08 mm / min until the blade breaks

각 10 개의 날이 시험되었다.Each 10 blades were tested.

인서트 스타일 : CNMG120408-PMInsert style: CNMG120408-PM

결과 :result :

파손 평균 이송량Average breakage transfer 상업용 인서트Commercial insert 0.244 mm/rev0.244 mm / rev 실시예 1의 인서트 A) The insert A of Example 1) 0.275 mm/rev0.275 mm / rev

실시예Example 3 3

실시예 1 의 인서트 D)가 시험되었으며, 단절된 커트를 갖는 길이방향의 선회 작업에서의 인성에 대하여 실시예 2 와 동일한 상업용 인서트와 비교하였다.Insert D) of Example 1 was tested and compared to the same commercial insert as Example 2 for toughness in a longitudinal pivoting operation with disconnected cuts.

재질 : 탄소강 SS1312Material: Carbon steel SS1312

절삭 데이타 :Cutting data:

절삭 속도 = 140 m/minCutting speed = 140 m / min

절삭 깊이 = 1.5 mmCutting depth = 1.5 mm

이송량 = 0.15 mm 에서 개시하여, 날이 파손될 때까지 0.08 mm/min 씩 점진적으로 증가Start at a feed rate of 0.15 mm and progressively increase by 0.08 mm / min until the blade breaks

각 10 개의 날이 시험되었다.Each 10 blades were tested.

인서트 스타일 : CNMG120408-PMInsert style: CNMG120408-PM

결과 :result :

파손 평균 이송량Average breakage transfer 상업용 인서트Commercial insert 0.232 mm/rev0.232 mm / rev 실시예 1의 인서트 D)The insert D of Example 1) 0.315 mm/rev0.315 mm / rev

실시예Example 4 4

실시예 1 의 인서트 A)가 시험되었으며, SS2541의 작업에서 전체 소성 변형에의 저항에 대해서 실시예 2 와 동일한 상업용 인서트와 비교하였다.Insert A) of Example 1 was tested and compared to the same commercial insert as in Example 2 for resistance to total plastic deformation in the operation of SS2541.

절삭 데이타 :Cutting data:

절삭 속도 = 220 m/minCutting speed = 220 m / min

이송량 = 0.35 mm/revFeed amount = 0.35 mm / rev

절삭 깊이 = 2 mmCutting depth = 2 mm

공구 수명 기준 = 플랭크 마모 ≥ 0.5 mmTool life criterion = Flank wear ≥ 0.5 mm

결과 :result :

공구 수명에 이르는 데 필요한 기계가공 사이클의 수Number of machining cycles required to reach tool life 상업용 인서트Commercial insert 6565 실시예 1의 인서트 A) The insert A of Example 1) 8585

실시예Example 5 5

실시예 1 의 인서트 A)가 시험되었으며, SS2244-05의 회전에서 날에 근접하한 소성 변형에 대한 저항에 대해서 실시예 2 와 동일한 상업용 인서트와 비교하였다.Inserts A) of Example 1 were tested and compared to the same commercial inserts as in Example 2 for resistance to plastic deformation near the edges at the turn of SS2244-05.

절삭 데이터Cutting data

절삭 속도 : 200 m/minCutting speed: 200 m / min

이송량 : 0.35 mm/revFeed rate: 0.35 mm / rev

절삭 두께 : 2.5 mmCutting thickness: 2.5 mm

공구 수명 기준 : 플랭크 마모 ≥ 0.4 mmTool life criterion: Flank wear ≥ 0.4 mm

결과 :result :

공구 수명에 이르는데
필요한 기계 가공 사이클의 수
To reach tool life
Number of machining cycles required
상업용 인서트Commercial insert 1919 실시예 1 의 인서트 A)The insert A of Example 1) 27* 27 *

* 인서트 A) 에 대한 시험은 규정된 공구 수명 기준에 이르기 전인 27 주기 후에 일찍 종료되었다.* Insert A) was terminated early after 27 cycles before reaching the specified tool life criteria.

실시예 3 내지 5 에 있어서, 실시예 1 및 본 발명의 인서트 A) 및 인서트 D) 는 종래의 인서트에 비하여 강도 특성이 우수하면서도 탄성 변형 저항이 좋게 나타났다. In Examples 3 to 5, the inserts A) and inserts D) of Example 1 and the inventive inserts exhibited excellent strength characteristics and good elastic deformation resistance as compared with the conventional inserts.

실시예Example 6 6

실시예 1 의 인서트 B), C), E) 및 F) 가 시험되었으며, 비연속 절삭을 사용하여 종방향 회전 작동에서의 강도에 대하여 실시예 2 에 기재된 상업용 인서트와 비교하였다.The inserts B), C), E) and F) of Example 1 were tested and compared to the commercial inserts described in Example 2 for strength in longitudinal rotary motion using discontinuous cutting.

재질 : 탄소강 SS1312Material: Carbon steel SS1312

절삭 데이타 :Cutting data:

절삭 속도 = 150 m/minCutting speed = 150 m / min

절삭 깊이 = 1.5 mmCutting depth = 1.5 mm

이송량 = 0.15 mm 에서 개시하여, 날이 파손될 때까지 0.08 mm/min 씩 점진적으로 증가Start at a feed rate of 0.15 mm and progressively increase by 0.08 mm / min until the blade breaks

각 10 개의 날이 시험되었다.Each 10 blades were tested.

인서트 스타일 : CNMG120408-PMInsert style: CNMG120408-PM

결과 :result :

파손 평균 이송량 (mm/rev)Breakage average feed (mm / rev) 상업용 인서트Commercial insert 0.2060.206 B)B) 0.2700.270 C)C) 0.2590.259 E)E) 0.2300.230 F)F) 0.2160.216

실시예Example 7 7

실시예 1 의 인서트 B) 및 C) 이 시험되었으며, SS2541 의 대면 작동에서의 전체 탄성 변형에 대한 저항성을 실시예 2 의 상업용 인서트와 비교하였다.The inserts B) and C) of Example 1 were tested and the resistance to total elastic deformation in the face-to-face operation of SS2541 was compared to the commercial insert of Example 2. [

절삭 데이터 :Cutting data:

절삭 속도 = 200 m/minCutting speed = 200 m / min

이송량 = 0.35 mm/revFeed amount = 0.35 mm / rev

절삭 깊이 = 2 mmCutting depth = 2 mm

공구 수명 기준 : 플랭크 마모 ≥ 0.5 mmTool life criterion: Flank wear ≥ 0.5 mm

인서트 스타일 : CNMG120408-PMInsert style: CNMG120408-PM

결과 :result :

공구 수명에 이르는데
필요한 기계 가공 사이클 수
To reach tool life
Number of machining cycles required
상업용 인서트Commercial insert 59.559.5 B)B) 6161 C)C) 6363

실시예Example 8 8

실시예 1로부터의 인서트 B), C), E) 및 F) 가 테스트되어서, SS2541의 작업에서 전체 소성 변형에의 저항에 대해서 실시예 2와 같은 통상 이용가능한 인서트가 비교되었다. 이 테스트는 두 개의 다른 인서트 스타일 : CNMG160612-PR (절삭날 길이 = 16mm) 와 CNMG190612-PR (절삭날 길이 = 19mm) 로 표현되는 두 개의 다른 인서트 크기를 포함했다.Inserts B), C), E) and F) from Example 1 were tested to compare commonly available inserts as in Example 2 against resistance to total plastic deformation in the operation of SS2541. This test included two different insert sizes, represented by two different insert styles: CNMG160612-PR (cutting edge length = 16 mm) and CNMG190612-PR (cutting edge length = 19 mm).

절삭 데이타 :Cutting data:

절삭 속도 = 220 m/minCutting speed = 220 m / min

이송량 = 0.35 mm/revFeed amount = 0.35 mm / rev

절삭 깊이 = 3 mmCutting depth = 3 mm

공구 수명 기준 : 플랭크 마모 ≥ 0.5 mmTool life criterion: Flank wear ≥ 0.5 mm

결과 :result :

공구 수명에 이르는데
필요한 기계 가공 사이클의 수
To reach tool life
Number of machining cycles required
CNMG160612-PRCNMG160612-PR CNMG190612-PRCNMG190612-PR 상업용 인서트Commercial insert 3636 5050 B)B) 5252 7070 C)C) 4545 5252 E)E) 5151 7777 F)F) 5151 5858

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 절삭날의 안전성 또는 인성을 희생시키지 않으면서, 내고온성을 갖는 향상된 인성 특성을 갖는 CVD-코팅된 공구 인서트가 제공된다.INDUSTRIAL APPLICABILITY As described above, according to the present invention, there is provided a CVD-coated tool insert having improved toughness properties with high temperature resistance without sacrificing the safety or toughness of the cutting edge.

Claims (6)

적어도 하나의 경사면과 적어도 하나의 여유면을 가지는 다각형 또는 둥근 형상의 본체를 포함하는 초경합금 피복 절삭 공구 인서트이며,A cemented carbide-coated cutting tool insert comprising a body of polygonal or rounded shape having at least one inclined surface and at least one clearance surface, 상기 인서트는, 5.0 ~ 6.0 중량% Co, 4 ~ 8.5 중량% 입방탄화물, 잔부 WC 및 CW-비 0.78 ~ 0.92 범위의 조성을 가지며 (여기서, CW-비 = Ms / (중량% Co * 0.0161), Ms: 측정된 포화 자화도 (hA㎡/kg), 중량% Co: 초경합금의 Co 함량), 입방 탄화물 TiC, TaC 및/또는 NbC 가 고갈된 표면 영역의 두께가 10 내지 40 ㎛ 이며, 상기 인서트는 하나 이상의 TiCxNy 층(여기서, x≥0, y≥0 및 x+y=1)과 적어도 상기 경사면의 외층인 α-Al2O3 층을 포함하는 두께 10 ~ 25 ㎛ 의 코팅에 의해 적어도 부분적으로 피복되며, Wherein the insert has a composition in the range of 5.0 to 6.0 wt% Co, 4 to 8.5 wt% cubic carbide, balance WC and CW-ratio of 0.78 to 0.92, wherein CW-ratio = M s / (wt% Co * 0.0161) M s : measured saturation magnetization (hAm 2 / kg), wt% Co: Co content of cemented carbide), the thickness of the surface area depleted of cubic carbide TiC, TaC and / or NbC is 10 to 40 μm, Comprises a layer of at least one TiC x N y layer (where x? 0, y? 0 and x + y = 1) and at least an outer layer of the sloped? -Al 2 O 3 layer At least partially, 상기 적어도 하나의 경사면에서,In the at least one inclined surface, 상기 TiCxNy 층은 두께가 3 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하이며, 인장 응력 레벨이 50 ~ 500 MPa 이며,The TiC x N y layer has a thickness of 3 탆 to 15 탆, a tensile stress level of 50 to 500 MPa, 상기 α-Al2O3 층은 두께가 3 ㎛ 이상 12 ㎛ 이하이며, I(012)/I(024) ≥ 1.3 의 X선 회절 강도비를 가지는 최외각 층이며, 적어도 상기 경사면의 칩 접촉 영역에서 평균 Ra값(MRa) 은 < 0.12 ㎛ 이며,Wherein the α-Al 2 O 3 layer is an outermost layer having an X-ray diffraction intensity ratio of I (012) / I (024) ≥1.3 and a thickness of not less than 3 μm and not more than 12 μm, The average Ra value (MRa) is &lt; 0.12 mu m, 상기 적어도 하나의 여유면에서,In the at least one marginal plane, 상기 TiCxNy 층은 인장 응력이 500 ~ 700 MPa 의 범위이며,The TiC x N y layer has a tensile stress in the range of 500 to 700 MPa, 상기 α-Al2O3 층은 I(012)/I(024) < 1.5 의 X선 회절 강도비를 가지며, 또는,The? -Al 2 O 3 layer has an X-ray diffraction intensity ratio of I (012) / I (024) <1.5, 상기 적어도 하나의 경사면과 상기 적어도 하나의 여유면에서,At least one inclined surface and the at least one clearance surface, 상기 TiCxNy 층은 두께가 3 ㎛ 이상 15 ㎛ 이하이며, 인장 응력 레벨이 50 ~ 500 MPa 이며,The TiC x N y layer has a thickness of 3 탆 to 15 탆, a tensile stress level of 50 to 500 MPa, 상기 α-Al2O3 층은 두께가 3 ㎛ 이상 12 ㎛ 이하이며, I(012)/I(024) ≥ 1.3 의 X선 회절 강도비를 가지며, 적어도 상기 경사면의 칩 접촉 영역에서 평균 Ra값 (MRa) 은〈 0.12 ㎛ 인 경사면의 최외각 층이며, 상기 여유면에서 상기 최외각 층은 착색 내열 도료 또는 착색 PVD 층으로 이루어지는 절삭 공구 인서트.Wherein the α-Al 2 O 3 layer has an X-ray diffraction intensity ratio of I (012) / I (024) ≥1.3 and a thickness of not less than 3 μm and not more than 12 μm, (MRa) is an outermost layer of an oblique surface of &lt; 0.12 占 퐉, and the outermost layer in the clearance surface is a colored heat-resistant paint or a colored PVD layer. 제 1 항에 있어서, 상기 TiCxNy 층과 상기 α-Al2O3 층 사이에, 0.2 ~ 2 ㎛ 의 얇은 TiCxNyOz 결합층 (여기서, x≥0, z〉0 및 y≥0) 을 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트.The method of claim 1, wherein the TiC x N y layer and said α-Al 2 O 3 layer between the thin TiC of 0.2 ~ 2 ㎛ x N y O z bonding layer (here, x≥0, z> 0 and y 0.0 &gt; = 0). &Lt; / RTI &gt; 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 α-Al2O3 층은 012 방향 집합 조직의 집합 조직 계수가 TC(012) >1.3 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트.The cutting tool insert according to claim 1 or 2, wherein the α-Al 2 O 3 layer has a texture coefficient of the 012 directional texture of TC (012)> 1.3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 α-Al2O3 층은 110 방향 집합 조직의 집합 조직 계수가 TC(110) >1.5 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트.The cutting insert according to claim 1 or 2, wherein the α-Al 2 O 3 layer has a texture coefficient of the 110 directional texture of TC (110)> 1.5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 코팅은, Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W 및 Al 로부터 선택된 금속 원소를 가지는 금속 질화물 및/또는 탄화물 및/또는 산화물로 구성된 추가의 층을 총 층두께 5 ㎛ 미만으로 가지는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트.The method of claim 1 or 2, wherein the coating is a metal nitride and / or a carbide and / or oxide having a metal element selected from Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, &Lt; / RTI &gt; characterized in that the additional layers constituted have a total layer thickness of less than 5 mu m. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 입방 탄화물이 고갈된 표면 영역의 두께는 15 ㎛ 이상, 35 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트.The insert of claim 1 or 2, wherein the thickness of the surface area depleted of cubic carbide is greater than or equal to 15 urn and less than or equal to 35 urn.
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