KR101842835B1 - ｛001｝-텍스쳐링된 κ-Al₂O₃ 층을 갖는 CVD 코팅된 절삭 도구 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기재 및 코팅을 포함하는 코팅된 절삭 공구에 관한 것으로서, 상기 코팅은 화학적 기상 증착 (CVD) 에 의해 성막된 1 ~ 20 ㎛ 두께를 갖는 적어도 하나의 κ-Al2O3 층을 포함하고, 상기 κ-Al2O3 층의 (006) 반사에 대해 -80°~ 80°의 χ-스캔은 0°를 중심으로 하는 가장 강한 피크를 나타내며, 상기 피크의 FWHM 는 < 25°이다.

Description

｛001｝-텍스쳐링된 κ-Al₂O₃ 층을 갖는 CVD 코팅된 절삭 도구 {CVD COATED CUTTING TOOL WITH ｛001｝-TEXTURED κ-Al₂O₃LAYER}
본 발명은 기재 및 코팅을 포함하는 CVD 코팅된 절삭 공구에 관한 것으로, 상기 코팅은 적어도 하나의 κ-Al2O3 층을 포함한다.
금속 가공용 절삭 공구의 기술 분야에서, CVD 코팅의 용도는 공구의 내마모성을 향상시키는 잘 알려진 방법이다. TiN, TiC, TiCN 및 Al2O3 와 같은 세라믹 재료들의 CVD 코팅이 통상적으로 사용된다.
Al2O3 코팅의 내마모성에 대한 지식은 수년 동안 증가되어 왔으며 상이한 Al2O3 코팅의 특성들이 여러 가지 공개문헌에서 상세하게 연구되었다.
κ-Al2O3 코팅은 결정 조직이 상이하다는 점에서 α-Al2O3 코팅과 상이하다. α-Al2O3 코팅은, 예를 들어 볼 베어링 강의 금속 절삭시에 높은 크레이터 (crater) 내마모성을 제공하는 것으로 알려져 있는 반면, κ-Al2O3 코팅은 이러한 적용에서 덜한 성능을 나타내는 것으로 알려져 있다. 한편, κ-Al2O3 코팅은, 예를 들어 스테인리스 강에서 실시되는 것으로 알려져 있다.
EP 0753602 A1 에는 <210> 방향으로 바람직한 결정 성장 배향을 갖는 κ-Al2O3 코팅을 포함하는 절삭 공구가 개시되어 있고, 이 절삭 공구는 볼 베어링 강의 가공시에 증가된 마모 특성들을 나타낸다.
본 발명의 목적은 선삭, 밀링 및/또는 드릴링시에 개선된 절삭 특성들을 나타내는 κ-Al2O3 층을 가진 코팅된 절삭 공구를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 강, 볼 베어링 강 및 스테인리스 강과 같은 합금강의 선삭 및 밀링시 향상된 크레이터 내마모성을 가진 절삭 공구를 제공하는 것이다.
상기 언급된 목적들 중 적어도 하나는 청구항 1 에 따른 코팅된 절삭 공구에 의해 달성된다. 바람직한 실시형태들은 종속항들에 개시되어 있다.
본 발명은 기재 및 코팅을 포함하는 코팅된 절삭 공구에 관한 것으로서, 상기 코팅은 화학적 기상 증착 (CVD) 에 의해 성막된 1 ~ 20 ㎛ 의 두께를 갖는 적어도 하나의 κ-Al2O3 층을 포함하고, 상기 κ-Al2O3 층의 (006) 반사에 대해 -80°~ 80°의 χ-스캔은 0°를 중심으로 하는 가장 강한 피크를 나타내며, 상기 피크의 전폭 반치 (full width half maximum; FWHM) 는 < 25°, 바람직하게는 < 20°,보다 바람직하게는 < 18°이다.
기재는 초경합금, 서멧, 세라믹 또는 cBN 과 같은 초경질 재료로 제조된다.
κ-Al2O3 층은 통상적으로 열적 CVD 에 의해 성막된다. 대안적으로, 다른 CVD 성막 공정이 사용될 수 있다. 이는 또한 후술되는 바와 같은 코팅의 어떠한 다른 층들에 대한 경우이다.
상기 피크의 FWHM 는 < 25°, 바람직하게는 < 20°,보다 바람직하게는 < 18°이다. FWHM 은 최대 높이의 절반에서 피크의 폭이다. 일반적으로, 피크가 더 좁아질수록, 층은 보다 우수한 텍스쳐링되거나 보다 우수하게 배향된다.
본 발명의 코팅된 절삭 공구는 새롭고 및 개선된 κ-Al2O3 층을 포함하며, 이 층은 기재의 표면에 평행한 {001} 평면들의 고분율 (high fraction) 을 포함한다. 이 층은 놀랍게도 개선된 크레이터 내마모성을 제공하는 것으로 나타난다. 이 내마모성은 예를 들어 강의 선삭과 같은 선삭 작동들에 사용되는 절삭 공구에 매우 유용하다.
본 발명의 코팅된 절삭 공구의 일 실시형태에서, 15°~ 140°의 X-선 회절도 (diffractogram) 에서 κ-Al2O3 층으로부터 가장 강한 피크는 (002) 반사이다. 제 2 가장 강한 피크는 (004) 반사일 수 있다. 제 3 가장 강한 피크는 (006) 반사일 수 있다. κ-Al2O3 층의 높은 {001} 텍스쳐는 κ-Al2O3 층의 내마모성을 향상시키는 것으로 나타났다.
본 발명의 일 실시형태에서, κ-Al2O3 층의 평균 두께는 2 ~ 10 ㎛, 바람직하게는 3 ~ 7 ㎛ 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 코팅은 α-Al2O3 층을 더 포함한다. 상기 α-Al2O3 층은 상기 κ-Al2O3 층과 기재 사이에 위치될 수 있다. α-Al2O3 층은 바람직하게는 기재의 표면과 평행한 {001} 평면들의 고분율을 갖는 층이고, 보다 바람직하게는 기재의 표면과 평행한 {001} 평면들의 분율이 우세하다. 상기 α-Al2O3 층에서 {001} 텍스쳐는 후속하는 κ-Al2O3 층에서 강한 {001} 텍스쳐를 형성하는데 사용될 수 있다. 일 실시형태에서, 상기 α-Al2O3 층은 0°를 중심으로 하는 가장 강한 피크를 나타내는 상기 α-Al2O3 층의 (0012) 반사에 대해 -80°~ 80°의 χ-스캔을 나타내며, 상기 피크의 FWHM 은 ≤ 25°, 바람직하게는 ≤ 20°, 보다 바람직하게는 ≤ 18°이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 α-Al2O3 층의 두께는 0.5 ~ 2 ㎛, 바람직하게는 0.7 ~ 1 ㎛ 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 코팅은 TiN, TiCN, TiC, TiCO, TiAlCO 및 TiCNO 중 하나 이상의 층들을 더 포함한다.
일 실시형태에서 TiCN 층은 상기 α-Al2O3 층과 기재 사이에 위치될 수 있다. TiCN 층은 바람직하게는 주상이다. TiCN 층은 바람직하게는 기재의 표면과 평행한 {211}, {311} 및 {111} 평면들의 고분율을 가진 층이고, 보다 바람직하게는 기재의 표면과 평행한 {211}, {311}, {111} 평면들이 우세하고, 즉 이러한 평면들로부터의 반사 강도들은 XRD 회절도에서 최고 강도이다. 상기 TiCN 층내의 이 텍스쳐는 후속하는 α-Al2O3 층에서 강한 001 텍스쳐를 형성하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서 TiN, TiC, TiCN, TiCO, TiAlCO, TiCNO 중 하나 이상의 층이 상기 α-Al2O3 층과 상기 κ-Al2O3 층 사이에 위치된다. 일 실시형태에서, 상기 α-Al2O3 층 및 상기 κ-Al2O3 층은 TiN, TiC, TiCN, TiCO, TiAlCO, TiCNO, 바람직하게는 TiN, TiC 및/또는 TiCN, 가장 바람직하게는 TiN 중 하나 이상의 층으로 분리된다. 상기 α-Al2O3 층과 상기 κ-Al2O3 층을 분리하는 층은 바람직하게는 {111} 텍스쳐링된다. 일 실시형태에서, 본 발명의 κ-Al2O3 층은 {111} 텍스쳐링된 TiN 층과 직접 접촉하고 그리고 그 상에서 바로 성장한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 상기 α-Al2O3 층과 상기 κ-Al2O3 층 사이에 위치되는 TiN, TiC, TiCN, TiCO, TiCNO, TiAlCO 중 하나 이상의 상기 층의 두께는 ≤ 0.5 ㎛, 바람직하게는 0.02 ㎛ ~ 0.5 ㎛, 보다 바람직하게는 ≤ 0.4 ㎛ 또는 ≤ 0.3 ㎛ 또는 ≤ 0.2 ㎛ 이다. 이 층은 α-Al2O3 를 커버하도록 성막되어야 하지만 매우 얇을 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 코팅은 기재의 표면에서 볼 때 다음의 순서로 TiN, TiCN, TiCNO, α-Al2O3, TiN 및 κ-Al2O3 층들을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 코팅은 TiN 과 같은 최외부의 마모를 나타내는 색상층을 포함한다.
본 발명의 또 다른 목적들 및 특징들은 첨부된 도면과 함께 고려되는 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.
방법들
XRD 검사
κ-Al2O3 층의 텍스쳐를 조사하기 위해, PIXcel 검출기가 장착된 PANalytical CubiX3 회절계 (diffractometer) 를 사용하여 플랭크면에서 X 선 회절 (XRD) 을 실시하였다. 코팅된 절삭 공구들은 샘플 홀더들에 장착되어, 샘플들의 플랭크면이 샘플 홀더의 기준면과 평행하고 또한 플랭크면이 적합한 높이에 있음을 보장한다. Cu-Kα방사선은 45 kV 의 전압 및 40 mA 의 전류로 측정에 사용되었다. ½ 정도의 반산란 슬릿 및 ¼ 정도의 발산 슬릿이 사용되었다. 코팅된 절삭 공구로부터 회절된 강도는 15°~ 140°2θ 범위, 즉 7.5 ~ 70°범위의 입사각 (θ) 에 걸쳐 측정되었다.
다결정 필름의 텍스쳐를 분석하는 통상적인 방법은, Harris 공식 및 표준 강도 PDF 카드들을 기반으로 텍스쳐 계수 (TC) 를 산출하는 것이다. 하지만, κ-Al2O3 의 결정 조직이 낮은 대칭성을 가지고 그로 인해 회절도에서 낮은 강도의 피크들이 많기 때문에, κ-Al2O3 알루미나의 평면을 벗어나는 텍스쳐는 텍스쳐 계수 (texture coefficients) 의 산출로부터 결정하기 어렵다. 또한 겹치는 피크들이 많다. 따라서, κ-Al2O3 층의 최고 강도의 피크는 이 층의 텍스쳐의 측정치로서 여기에서 선택된다. XRD 회절도에서 겹쳐지는 피크가 없고 (또는 매우 제한되고) 본원의 κ-층에서 강하거나 PDF 카드 00-52-0803 에 따라 랜덤하게 배향된 분말에서 강한, 선택된 κ-Al2O3 XRD 피크들은 κ-Al2O3 층의 텍스쳐 (κ-Al2O3 피크들 : (002), (013), (122), (004) 및 (006)) 를 평가하는데 사용되었다.
κ-Al2O3 층이 제한적으로 두꺼운 필름이었기 때문에, 층을 통과하는 경로 길이의 차이로 인해 다른 2θ 각에서 피크들의 상대 강도들은 벌크 샘플들의 경우와는 다르다. 따라서, 얇은 필름 보정은 층의 선형 흡수 계수를 고려하여 피크 강도들에 적용되었다. 예를 들어 κ-Al2O3 층 위의 가능한 다른 층들이 κ-Al2O3 층에 진입하고 전체 코팅을 나오는 X-선 강도들에 영향을 주기 때문에, 층에서의 제각각 화합물에 대한 선형 흡수 계수를 고려하여 이들에 대해서도 보정할 필요가 있다. 알루미나 층 위의 TiN 과 같은 어떠한 다른 층들은 XRD 측정 결과들에 실질적으로 영향을 주지 않는 방법, 예를 들어 화학적 에칭에 의해 제거될 수 있다.
극점도 및 χ-스캔
텍스쳐링된 κ-Al2O3 층들은 Euler 크래들을 갖춘 PANalytical MRD 회절계에서 XRD 에 의해 분석되었다. 회절계는 초점 (point focus) 으로 작동하였고 일차 폴리카필러리 (polycapillary) 렌즈 및 크로스 슬릿이 장착되었다. 크로스 슬릿은 2 x 2 mm 으로 설정되었다. 회절된 측면 광학계 (optics) 는 0.18°평행한 플레이트 시준기 (collimator) 및 평탄한 흑연 단색화기 (monocromator) 였다. 포인트 검출기를 사용하였다.
극점도는 (006) 평면에서 추출되었으며 그리고 CNMG1208-PM 인서트의 클리어런스 측면에서 측정되었다. φ 의 스텝 크기는 5°이었고 χ스텝 크기는 5°이었다. 측정 시간/스텝은 1.5 초이었다. 스캔 범위는 φ 가 0 ~ 360°이었고 χ가 -0 ~ 80 이었다.
χ 에 따라서 강도 분포를 평가하기 위해서, χ축에서의 스캔이 실시되었다. 측정은 70°의 스캔 범위, 2.5°의 스텝 크기 및 10 초의 시간/스텝으로 χ = 0°주위에서 대칭으로 실시되었다.
χ 스캔에서 피크의 FWHM 은 표면과 평행한 평면들 {hkl} 의 정렬 측정치이다. 즉, 단결정은 기기 분해능과 동일한 넓어짐 (broadening) 을 가지며 랜덤하게 배향된 재료는 χ스캔에서 어떠한 피크를 나타내지 않을 것이다. χ 스캔은 (006) 극점도의 χ 방향으로 절삭된 것으로 간주할 수 있다.
α-Al2O3 층의 극점도 및 χ-스캔 분석은 α-Al2O3 (0012) 평면에서 대응하는 방식으로 이루어졌다.
또한 극점도 및 χ스캔의 경우에, 얇은 필름 보정은 층의 선형 흡수 계수를 고려하여 강도들에 적용될 필요가 있다. 층이 제한적인 두께로 되기 때문에, 샘플에서 X 선 빔의 경로 길이는 χ각에 따라서 변할 것이다.
도 1 은 샘플 B 로부터 θ-2θ XRD 회절도를 도시하고, 강도들에는 보정이 적용되지 않았다.
도 2 는 샘플 A 로부터 θ-2θ XRD 회절도를 도시하고, 강도들에는 보정이 적용되지 않았다.
도 3 은 샘플 C 로부터 θ-2θ XRD 회절도를 도시하고, 강도들에는 보정이 적용되지 않았다.
도 4 는 샘플 B 의 κ-Al2O3 층의 (006) 평면으로부터 χ-스캔을 도시하고, 강도들에는 얇은 필름 보정이 적용된다.
도 5 는 샘플 C 의 κ-Al2O3 층의 (006) 평면으로부터 χ-스캔을 도시하고, 강도들에는 얇은 필름 보정이 적용된다.
도 6 은 샘플 B 의 (006) 극점도를 도시하고, 여기에서 -80°≤ χ ≤ 80°및 0°≤ φ ≤ 360°이다.
도 7 은 샘플 B 의 α-Al2O3 층의 (0012) 평면으로부터 χ-스캔을 도시하고, 강도들에는 보정이 적용되지 않았음에 주의해야 한다.
실시예들
본 발명의 실시형태들은 이하의 실시예들과 연계하여 보다 자세히 설명된다. 실시예들은 예시적이고 비제한적인 실시형태들로서 간주되어야 한다. 이하의 실시예들에서, 코팅된 절삭 공구들 (인서트들) 은 절삭 시험들에서 제조, 분석 및 평가되었다.
실시예 1 - 샘플 준비
10.000 하프-인치 크기의 절삭 인서트들을 수용할 수 있는 크기의 반경방향 이온 결합형 CVD 반응기 530 에 3 가지 유형의 코팅들이 성막되었다. 3 가지 유형의 샘플들을 샘플 A (본원), 샘플 B (본원) 및 샘플 C (참조) 라고 한다. 샘플들은 ISO 유형의 기하학적 형상 CNMG 120408-PM 을 가진 인서트들이었다.
내부층과 관련하여 공정 파라미터들은 3 가지 코팅 모두에서 동일하다. 내부층은 TiN (약 0.4 ㎛), MT-TiCN (약 8 ㎛) 및 결합층 (약 0.7 ㎛) 을 포함한다.
인서트들은 885℃ 에서 TiCl4, CH3CN, N2, HCl 및 H2 를 사용하여 잘 알려진 MTCVD 기법을 사용하여 약 0.4 ㎛ 의 얇은 TiN-층으로 먼저 코팅된 후 약 8 ㎛ 의 TiCN 층 (TiCN 내부 + TiCN 외부) 으로 코팅되었다. TiN 및 TiCN 성막에 대한 세부 사항은 표 1 에 나타낸다.
Figure 112017054936122-pat00001
TiCN 내부 및 TiCN 외부에 대한 성막 시간은 각각 10 분 및 240 분이었다. MTCVD TiCN 층의 상부에, 0.7 ㎛ 결합층은 4 개의 개별 반응 단계들로 구성된 공정에 의해 1000℃ 에서 성막되었다. 먼저, 400 mbar 에서 TiCl4, CH4, N2, HCl 및 H2 를 사용하는 HTCVD TiCN 단계, 그 후 70 mbar 에서 TiCl4, CH3CN, CO, HCl, N2 및 H2 를 사용하는 제 2 단계 (TiCNO-1), 그 후 70 mbar 에서 TiCl4, CH3CN, CO, N2 및 H2 를 사용하는 제 3 단계 (TiCNO-2), 최종적으로 70 mbar 에서 TiCl4, N2 및 H2 를 사용하는 제 4 단계 (TiN) 를 실시한다. 제 3 및 제 4 성막 단계 동안, 가스 중 일부는 표 2 에 나타낸 제 1 시작 레벨 및 제 2 정지 레벨에 의해 나타내어진 바와 같이 연속적으로 변경되었다.
Figure 112017054936122-pat00002
샘플 A
상기 내부층의 상부에, {001}-텍스쳐링된 α-알루미나, TiN 및 {001}-텍스쳐링된 κ-알루미나의 층 조직은 다음에 따라 연속적으로 성막되었다:
초기에 결합층 (내부층) 은 CO2, CO, N2 및 H2 의 혼합물에서 4 분 동안 산화되었다. 결합층 산화 성막의 세부 사항을 표 3 에 나타낸다.
Figure 112017054936122-pat00003
그 후, 산화 결합층의 상부에, α-Al2O3 층이 성막되었다 (표 4 참조). α-Al2O3 층은 2 단계로 1000℃ 및 55 mbar 에서 성막되었다. 1.2 vol% AlCl3, 4.7 vol% CO2, 1.8 vol% HCl 및 잔부 H2 를 사용하는 제 1 단계는 약 0.1 ㎛ 의 α-Al2O3 을 제공하고, 1.2 % AlCl3, 4.7 % CO2, 2.9 % HCl, 0.58 % H2S 및 잔부 H2 를 사용하는 제 2 단계는 약 1 ㎛ 의 총 α-Al2O3 층 두께를 제공한다.
Figure 112017054936122-pat00004
α-Al2O3 층의 상부에, 약 0.1 ㎛ 의 얇은 TiN 층이 성막되었다 (표 5 참조). 이는 1.4 % TiCl4, 41.1 % N2 및 잔부 H2 를 사용하여 55 mbar 및 1000℃ 에서 실시되었다.
Figure 112017054936122-pat00005
얇은 TiN-층의 상부에, κ-Al2O3 층이 성막되었다 (표 6 참조). κ-Al2O3 층은 2 단계로 1000℃ 및 55 mbar 에서 성막되었다. 1.2 vol% AlCl3, 4.7 vol% CO2, 1.8 vol% HCl 및 잔부 H2 를 사용하는 제 1 단계는 약 0.1 ㎛ 의 κ-Al2O3 을 제공하고, 1.2 % AlCl3, 4.7 % CO2, 2.9 % HCl, 0.58 % H2S 및 잔부 H2 를 사용하는 제 2 단계는 약 4 ㎛ 의 총 κ-Al2O3 층 두께를 제공한다.
Figure 112017054936122-pat00006
샘플 B
샘플 A 와 샘플 B 는 κ-Al2O3 층 성막에 대한 공정 파라미터들이 상이하다. 모든 다른 공정 파라미터들은 동일하였다. 샘플 B 에 대하여, κ-Al2O3 층은 2 단계로 1000℃ 와 55 mbar 에서 성막되었다. 2.3 vol% AlCl3, 4.6 vol% CO2, 1.7 vol% HCl 및 잔부 H2 를 사용하는 제 1 단계는 약 0.1 ㎛ 의 κ-Al2O3 을 제공하고, 2.2 % AlCl3, 4.4 % CO2, 5.5 % HCl, 0.33 % H2S 및 잔부 H2 를 사용하는 제 2 단계는 약 4 ㎛ 의 총 κ-Al2O3 층 두께를 제공한다. 공정 파라미터들은 표 7 에 제공된다.
Figure 112017054936122-pat00007
샘플 C
약 5 ㎛ 의 κ-Al2O3 층이 표 7 에 주어진 공정 파라미터들을 사용하여 결합층 (내부층) 에 직접 성막되었다.
층 두께는 1000x 배율에서 각각의 코팅의 단면을 연구함으로써 광학 현미경으로 분석되었다. 층 두께는 표 8 에 나타낸다.
Figure 112017054936122-pat00008
실시예 2 - XRD 검사
XRD 회절도에서 피크 강도들은 전술한 방법에 따라서 제공되었다. 얇은 필름 보정은 강도들에 적용되었다.
샘플 A 및 샘플 B 로부터 회절도들 (보정 적용안함) 은 도 2 및 도 1 에 제각기 도시된다. {001} 평면들에서 기인하는 피크들은 제각기 (002), (004) 및 (006) 평면들에 대해 2θ= 19.85°, 40.33°및 62.24°에서 강한 강도를 나타낸다. ICDD 의 PDF 카드 번호 00-052-0803 과 비교하여, 이러한 피크들은 제각기 (002), (004) 및 (006) 평면들에 대해 11%, 8% 및 7% 의 강도를 갖는 것으로 가정된다. PDF 카드 00-052-0803 에 따른 가장 강한 피크는 도 1 에서 거의 볼 수 없는 (112) 평면이다. PDF 카드 00-052-0803 의 제 2 가장 강한 피크는 도 1 및 도 2 에서 약한 피크로서 관찰될 수 있는 (013) 이다. 따라서, 샘플 A 및 샘플 B 의 κ-Al2O3 층들은 표면과 평행한 {001} 평면인 강한 텍스쳐를 나타내는 것이 명백하다.
샘플 C 로부터의 회절도는 도 3 에 도시된다. 샘플 C 에 대하여 가장 강한 강도를 가진 κ-Al2O3 에서 유래하는 피크는 (122) 피크이다.
표 9 는 샘플 A, B 및 C 의 κ-Al2O3 층의 텍스쳐를 결정하는데 사용되는 κ-Al2O3 피크에 대하여 2θ 값들을 나열하며, 표 10 은 이러한 피크들의 보정된 강도들을 나열한다.
Figure 112017054936122-pat00009
Figure 112017054936122-pat00010
실시예 3 - 극점도 및 χ-스캔 검사
샘플 B 및 샘플 C 는 전술한 바와 같은 방법으로 {006} 극점도 및 χ-스캔을 사용하여 평가되었다. 샘플 B 의 극점도는 χ= 0° 를 중심으로 하나의 피크를 나타내었다 (도 6 참조). 기준 샘플 C 의 극점도에서 χ= 0°에 가까운 피크는 발견되지 않았다.
샘플 B 의 κ-Al2O3 (006) 평면의 χ 스캔에서, 강한 {001} 텍스처 및 기재의 표면에 평행한 {001} 평면들의 높은 정렬을 나타내는 하나의 단일의 뾰족한 피크를 나타낸다. 샘플 B 의 χ 스캔은 도 4 에 도시된다. 하나의 피크는 FWHM 이 약 16.5°인 χ = 0°를 중심으로 한다.
참조 샘플 C 에서 κ-Al2O3 (006) 평면으로부터의 χ 스캔은 도 5 에 도시된다. 관찰할 수 있는 바와 같이, χ= 0°를 중심으로 뾰족한 피크가 관찰되지 않으며, 오히려 대략 χ= ±20°에서 2 개의 국부적인 최대가 나타난다.
샘플 B 의 α-Al2O3 (0012) 평면의 χ 스캔에서, 하나의 단일의 피크는 강한 {001} 텍스처 및 기재의 표면에 평행한 {001} 평면들의 높은 정렬을 나타내는 χ = 0°를 주변에서 나타난다. 샘플 B 의 χ스캔은 도 7 에 도시된다. 하나의 피크는 FWHM 이 약 17°인 χ= 0°를 중심으로 한다.
실시예 4 - 크레이터 마모 시험
코팅된 절삭 공구들, 즉 샘플 A, B 및 C 는 이하의 절삭 데이터를 사용하여 볼 베어링 강 (Ovako 825B) 에서 종방향 선삭시 시험되었다;
절삭 속도, vc: 220 m/min
절삭 공급량, f: 0.3 mm/회전
절삭 깊이, ap: 2 mm
인서트 스타일: CNMG120408-PM
수혼화성 (water miscible) 금속 작동 유체가 사용되었다.
절삭 공구당 하나의 절삭날을 평가하였다.
크레이터 마모를 분석할 시, 노출된 기재의 영역은 광학 현미경을 사용하여 측정되었다. 노출된 기재의 표면적이 0.2 ㎟ 를 초과하면, 공구의 수명에 도달한 것으로 간주되었다. 각각의 절삭 공구의 마모는 광학 현미경으로 2 분간 절삭한 후에 평가되었다. 그 후, 절삭 공정은 공구 수명 기준에 도달할 때까지 매 2 분 실행 후에 계속 측정되었다. 크레이터 영역의 크기가 0.2 ㎟ 를 초과하면, 공구 수명 기준이 충족될 때까지의 시간은 마지막 2 개의 측정값 사이의 추정된 일정한 마모율에 기초하여 예측되었다. 크레이터 마모 이외에도, 플랭크 마모가 또한 관찰되었지만, 이 시험에서는 공구 수명에 영향을 주지 않았다. 2 가지 병렬 시험들의 평균 결과들은 표 11 에 나타난다.
Figure 112017054936122-pat00011
본원은 상기 예시적인 실시형태들과 관련하여 설명되었지만, 본원은 개시된 예시적인 실시형태들에 한정되지 않아야 함을 이해해야 하고; 반대로, 첨부된 청구범위내에서 다양한 변경 및 등가의 배열을 포함하도록 의도된다.

Claims (13)

  1. 기재 및 코팅을 포함하는 코팅된 절삭 공구로서,
    상기 코팅은 화학적 기상 증착 (CVD) 에 의해 성막된 1 ~ 20 ㎛ 두께를 갖는 적어도 하나의 κ-Al2O3 층을 포함하고,
    상기 κ-Al2O3 층의 (006) 반사에 대해 -80°~ 80°의 χ-스캔은 0°를 중심으로 하는 가장 강한 피크를 나타내며,
    상기 피크의 FWHM 는 < 25°인, 코팅된 절삭 공구.
  2. 제 1 항에 있어서,
    15°~ 140°의 X-선 회절도에서 상기 κ-Al2O3 층으로부터 가장 강한 피크는 (002) 반사인, 코팅된 절삭 공구.
  3. 제 2 항에 있어서,
    15°~ 140°의 X-선 회절도에서 상기 κ-Al2O3 층으로부터 제 2 가장 강한 피크는 (004) 반사인, 코팅된 절삭 공구.
  4. 제 3 항에 있어서,
    15°~ 140°의 X-선 회절도에서 상기 κ-Al2O3 층으로부터 제 3 가장 강한 피크는 (006) 반사인, 코팅된 절삭 공구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 κ-Al2O3 층의 평균 두께는 2 ~ 10 ㎛ 인, 코팅된 절삭 공구.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 α-Al2O3 층을 더 포함하는, 코팅된 절삭 공구.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 α-Al2O3 층은 상기 κ-Al2O3 층과 상기 기재 사이에 위치되는, 코팅된 절삭 공구.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 α-Al2O3 층의 두께는 0.5 ~ 2 ㎛ 또는 0.7 ~ 1 ㎛ 인, 코팅된 절삭 공구.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 TiN, TiCN, TiC, TiCO, TiAlCO 및 TiCNO 중 하나 이상의 층을 더 포함하는, 코팅된 절삭 공구.
  10. 제 6 항에 있어서,
    TiN, TiC, TiCN, TiCO, TiCNO, TiAlCO 중 하나 이상의 층은 상기 α- Al2O3 층과 상기 κ-Al2O3 층 사이에 위치되는, 코팅된 절삭 공구.
  11. 제 10 항에 있어서,
    TiN, TiC, TiCN, TiCO, TiCNO, TiAlCO 중 하나 이상의 상기 층의 두께는 ≤ 0.5 ㎛ 인, 코팅된 절삭 공구.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 상기 기재의 표면에서 볼 때 다음의 순서로 TiN, TiCN, TiCNO, α-Al2O3, TiN 및 κ-Al2O3 층들을 포함하는, 코팅된 절삭 공구.
  13. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅은 최외부의 마모를 나타내는 색상층을 포함하는, 코팅된 절삭 공구.
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