KR102456485B1 - 코팅된 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 초경합금 보디 및 평균 조성 Ti_aAl_bCr_cN 을 갖는 0.5 ~ 10 ㎛ 의 (Ti,Al,Cr)N 나노층 PVD 코팅을 포함하는 코팅된 절삭 공구에 관한 것이고, 이때 a = 0.25 ~ 0.7, b = 0.3 ~ 0.7 및 c = 0.01 ~ 0.2, a+b+c = 1 이다. 초경합금 보디는 5 ~ 18 wt% 의 Co, 0.1 ~ 2.5 wt% 의 Cr, 원소 주기율표에서 4 족, 5 족 및 6 족으로부터의 금속의 0 ~ 10 wt% 의 탄화물 또는 탄질화물, 및 잔부 WC 의 조성을 가진다.

Description

코팅된 절삭 공구{COATED CUTTING TOOL}

본 발명은 코팅된 절삭 공구에 관한 것이다. 코팅된 절삭 공구는 초경합금 보디 및 PVD 코팅을 포함한다.

PVD 코팅이 초경합금 기재상에 증착되는 PVD 코팅된 절삭 공구가 종래 기술에 상당히 공지되어 있다.

상이한 조성의 다수의 서브층으로 구성되는 나노층 PVD 코팅은 오랫동안 사용되어 왔다. 이러한 코팅은, 일반적으로, 예컨대 A/B/A/B/A… 또는 A/B/C/A/B/C/A… 방식으로 반복적으로 증착된 금속 질화물인 상이한 서브층들 A, B, C… 로 이루어진다. 각각의 서브층은 일반적으로 3 과 100 ㎚ 사이의 두께를 가지고, 대부분 5 와 25 ㎚ 사이의 두께를 가지며, 이는 나노층 PVD 코팅의 각 마이크로미터 두께에 대한 서브층들의 총 개수가 많다는 것을 의미한다. 금속은, 일반적으로 Al 및 Si 와 함께, Ti, Zr, V, 및 Cr 과 같이 원소 주기율표의 4 족, 5 족 및 6 족에 속할 수도 있다. 예를 들어, 특정 예들은, 각각의 층들이 TiAlN 및 TiN 이거나 상이한 Ti/Al 비를 갖는 상이한 TiAlN 서브층들인 나노층 코팅들이다.

절삭 공구의 초경합금 기재는 바인더 상의 다양한 컨텐츠, 일반적으로 Co 를 가질 수도 있다. 주 성분인 WC 이외에도, Ti, Ta 및 Nb 의 탄화물과 같은 다른 경질 성분들이 일부 경우에 또한 존재할 수도 있다. Cr 과 같은 원소들의 추가도 이루어질 수도 있다. 초경합금 내의 특정 성분 조합뿐만 아니라, 특정 소결 프로세스가 실제 미세구조를 제공하고, 인성 및 경도와 같은 특성에 영향을 미친다.

강의 밀링은 업계에서 중요한 금속 절삭 작업이다. ISO P 재료가 특히 널리 사용된다. 밀링 작업은 일반적으로 사실상 간헐적인 금속 절삭 작업을 요구하고 있다. 열적 및 기계적 부하는 시간에 걸쳐 다양할 것이다. 전자는 코팅에서 이른바 열 균열로 이어질 수도 있는 열 인장을 포함하는 반면, 후자는 피로로 인해 절삭날에서의 치핑 (chipping) 을 초래할 수도 있다. 따라서, 밀링 시의 일반적인 마모 유형들은 균열 및 치핑이고, 즉 기재의 나머지 부분으로부터 느슨해지는 절삭날의 작은 파편들이다. 초기 단계에서 코팅의 박리가 일어나면, 둘 다 향상될 수도 있다. 따라서, 열 균열 저항성, 엣지 인성 및 박리 저항성의 증가는 공구 수명을 늘리는데 매우 중요하다. PVD 코팅은 밀링 작업을 위한 절삭 공구에서 일반적으로 사용된다. 균질한 PVD 코팅 대신에 일반적으로 나노층 PVD 코팅의 사용은 코팅을 통한 균열의 전파를 감소시킬 수도 있다. 또한, 더 연질의 서브층이 개재되는 더 경질의 서브층을 특히 포함하는 나노층 코팅은 더 연질의 서브층에 의한 충격 흡수를 통해 칩핑의 위험을 추가로 감소시킬 수도 있다.

그러므로, ISO P 강의 밀링 적용을 위해, 양호한 엣지 라인 인성 (엣지 라인에서의 칩핑에 대한 저항성), 양호한 열 균열 저항성, 양호한 박리 저항성 및 양호한 화학 및 연마 마모 저항성의 전체적인 조합을 나타내는 코팅된 절삭 공구가 필요하다.

밀링과 달리, 선삭은 연속 기계가공 작업이다. 내열성 초합금 (HRSA) 및 티타늄, 즉 ISO S 재료는 예를 들어 항공우주 산업에서 중요한 재료이다. ISO S 재료를 기계가공하는 것은 작업편 재료의 특성으로 인해 어려움을 겪는다. 이러한 재료들은 경질이고 스미어링 (smearing) 하다. 이들을 기계가공하면, 많은 열이 발생하고, 또한 접착제, 연마재 및 화학적 마모와 같은 마모 메커니즘이 촉진된다. 노치 형성, 박리 및 칩핑은 공구 수명에 도달하는 일반적인 이유이다. 따라서, ISO S 재료의 선삭 적용을 위해, 양호한 엣지 라인 인성 (엣지 라인에서의 칩핑에 대한 저항성), 연마재 및 화학적 마모 저항성 및 양호한 박리 저항성의 전체적인 조합을 보여주는 코팅된 절삭 공구가 필요하다. 그의 인성 및 고온 경도로 인해, 나노결정질의 Al 함량이 높은 PVD 코팅이 ISO S 재료들을 기계가공하기 위해 광범위하게 사용된다.

EP 1 795 628 A1 는, 8 ~ 11 wt% 의 Co 및 0.1 ~ 0.5 wt% 의 Cr 을 함유하는 초경합금 기재가 나노층 PVD 코팅 A/B/A/B/A… 으로 코팅되고, 여기에서 서브층들 A 및 B 는 Al_xTi_1-xN 및 Ti_yAl_{1 - y}N 로 이루어지고, 이때 x = 0.4 ~ 0.7 및 y = 0.6 ~ 1, x < y 인 강 합금 및 스테인리스 강의 밀링을 위한 코팅된 절삭 공구를 개시한다.

EP 2 011 894 A1 는, 초경합금 기재 및 상이한 Ti/Al 비를 가지는 두 개의 (Ti,Al)N-층들을 포함하는 PVD 코팅을 포함하는 강 및 스테인리스 강들의 파팅 (parting), 그루빙 (grooving) 및 스레딩 (threading) 을 위한 코팅된 절삭 공구 인서트를 개시한다. 일 실시형태에서, PVD 코팅은 Al_zTi_{1 - z}N 및 Al_vTi_{1 - v}N (이때 z = 0.55 ~ 0.70 및 v = 0.35 ~ 0.53) 의 교차하는 층들로 이루어지는 내부 비주기적 TiAlN 라멜라 코팅, 및 Al_mTi_{1 -m}N 및 Al_nTi_{1 - n}N 및 Al_kTi_{1 - k}N (이때 m = 0 ~ 0.1, n = 0.35 ~ 0.53 및 k = 0.55 ~ 0.70) 의 교차하는 층들로 이루어지는 외부 (Ti,Al)N 라멜라 코팅으로 이루어진다. 초경합금 기재는 7.5 ~ 10.5 wt% 의 Co 및 0.8 ~ 1.0 wt% 의 Cr 을 포함한다.

EP 2 008 743 A1 은 0.4 ~ 0.7 의 평균 조성을 갖는 비주기적 (Ti,Al)N 라멜라 코팅을 포함하는 PVD 코팅 및 초경합금 기재를 포함하는 내열성 초합금 및 스테인리스 강을 선삭하기 위한 코팅된 절삭 공구 인서트를 개시한다. 각각의 라멜라는 조성 Al_xTi_{1 - x}N (이때, x = 0.4 ~ 0.7) 및 Ti_yAl_{1 - y}N (이때, y = 0.6 ~ 1) 을 가진다. 초경합금 기재는 5 ~ 8 wt% 의 Co 및 0.3 ~ 1.5 wt% 의 Cr 을 포함한다.

밀링 작업과 같은 높은 엣지 인성과 결합된 높은 열 균열 저항이 요구될 때의 ISO P 재료들의 기계가공 시에, 이전에 공지된 절삭 공구들을 능가하는 Cr-함유 초경합금 기재 상에 (Ti,Al,Cr)N 나노층 PVD 코팅을 가지는 코팅된 절삭 공구가 제공된다.

본 발명에 따른 코팅된 절삭 공구는, 선삭 작업과 같은 높은 엣지 인성과 결합된 높은 내마모성이 요구될 때의 내열성 초합금 (HRSA) 및 티타늄, 즉 ISO S 재료의 기계 가공시에 이전에 공지된 절삭 공구들보다 더욱 우수하다.

코팅된 절삭 공구는 선삭을 위한 코팅된 절삭 인서트 또는 밀링을 위한 코팅된 절삭 인서트, 또는 드릴링을 위한 코팅된 절삭 인서트, 또는 스레딩을 위한 코팅된 절삭 인서트, 또는 파팅 및 그루빙을 위한 코팅된 절삭 인서트와 같은 코팅된 절삭 인서트일 수 있다. 또한, 코팅된 절삭 공구는 코팅된 솔리드 카바이드 드릴 또는 엔드밀일 수 있다.

본 발명에 따라, 초경합금 보디 및 PVD 코팅을 포함하는 코팅된 절삭 공구가 제공되고, 상기 초경합금 보디는 5 ~ 18 wt% 의 Co, 0.1 ~ 2.5 wt% 의 Cr, 원소 주기율표에서 4 족, 5 족 및 6 족으로부터의 금속의, WC 를 제외한, 0 ~ 10 wt% 의 탄화물 또는 탄질화물, 및 잔부 WC 의 조성을 가지고, 상기 PVD 코팅은 평균 조성 Ti_aAl_bCr_cN 을 갖는 (Ti,Al,Cr)N 나노층 PVD 코팅이고, 이때 a = 0.25 ~ 0.7, b = 0.3 ~ 0.7 및 c = 0.01 ~ 0.2, a+b+c = 1 이고, 상기 PVD 코팅은 나노층 PVD 코팅 A/B/A/B/A… 이고, 서브층들 (A 및 B) 은 각각 A: Ti_uAl_vCr_wN, u = 0.1 ~ 0.4, v = 0.5 ~ 0.8, w = 0.01 ~ 0.3, u+v+w = 1, 및 B: Ti_xAl_yCr_zN, x = 0.4 ~ 0.7, y = 0.3 ~ 0.6, z = 0 ~ 0.2, x+y+z = 1, u < x 및 v > y 로 이루어지고, 상기 나노층 PVD 코팅의 두께는 0.5 ~ 10 ㎛ 이다.

도 1 에는 보디 상에 증착된 나노층 (Ti,Al,Cr)N PVD 코팅의 개략도가 도시된다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 6 ~ 15 wt% 의 Co 를 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 6 ~ 14 wt% 의 Co 를 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 8 ~ 12 wt% 의 Co 를 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 9 ~ 11 wt% 의 Co 를 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 10 ~ 15 wt% 의 Co 를 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 12 ~ 15 wt% 의 Co 를 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 6 ~ 8 wt% 의 Co 를 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 0.1 ~ 2.5 wt% 의 Cr 을 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 0.2 ~ 2 wt% 의 Cr 을 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 0.4 ~ 1.8 wt% 의 Cr 을 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 0.6 ~ 1.6 wt% 의 Cr 을 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 0.8 ~ 1.4 wt% 의 Cr 을 포함한다.

일 실시형태에서, 초경합금은, 8 ~ 12 wt% 의 Co, 바람직하게는 9 ~ 11 wt% 의 Co, 및 0.6 ~ 1.8 wt% 의 Cr, 바람직하게는 0.8 ~ 1.6 wt% 의 Cr, 및 잔부 WC 의 조성을 가진다. 이는 코팅된 절삭 공구가 ISO P 재료의 밀링을 위한 코팅된 절삭 인서트일 때의 바람직한 실시형태이다.

일 실시형태에서, 초경합금은, 12 ~ 15 wt% 의 Co, 및 0.8 ~ 2 wt% 의 Cr, 바람직하게는 1 ~ 1.8 wt% 의 Cr, 및 잔부 WC 의 조성을 가진다. 이는 코팅된 절삭 공구가 ISO P 재료의 밀링을 위한 코팅된 절삭 인서트일 때의 다른 바람직한 실시형태이다.

일 실시형태에서, 초경합금은, 6 ~ 8 wt% 의 Co 및 0.4 ~ 1.2 wt% 의 Cr, 바람직하게는 0.5 ~ 1 wt% 의 Cr, 및 잔부 WC 의 조성을 가진다. 이는 코팅된 절삭 공구가 ISO P 재료의 선삭을 위해 코팅된 절삭 인서트일 때의 바람직한 실시형태이다.

초경합금 보디에서 Cr/Co 의 중량비는 적합하게는 0.01 ~ 0.2, 또는 0.02 ~ 0.19, 또는 0.03 ~ 0.18, 또는 0.04 ~ 0.16, 또는 0.05 ~ 0.15, 또는 0.06 ~ 0.14, 또는 0.07 ~ 0.13, 또는 0.08 ~ 0.12 이다.

초경합금 보디는 50 ~ 300 중량ppm 또는 100 ~ 200 중량ppm 의 양으로 Ti, Ta, Nb, V 및 Zr 인 하나 이상의 금속들 (Me) 의 추가를 추가로 포함할 수도 있다.

초경합금 보디는 원소 주기율표의 4 족, 5 족 및 6 족으로부터의 하나 이상의 금속의, WC 를 제외한, 0 ~ 5 wt%, 또는 0 ~ 3 wt%, 또는 0 ~ 1 wt%, 또는 0 ~ 0.5 wt%, 또는 0 ~ 0.1 wt% 의 탄화물 또는 탄질화물을 포함할 수도 있다.

원소 주기율표의 4 족, 5 족 및 6 족으로부터의 금속은 적합하게는 Ti, Ta, Nb, V, Zr, Cr, W 및 Mo 의 그룹에 속한다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디는 WC 를 제외하고 Co 바인더 상에서 침전된 상을 실질적으로 가지지 않는다.

초경합금은, 어떠한 해로운 영향도 없이, 소량의, <1 vol-% 또는 <0.5 vol-% 의 이른바 에타-상의 침전물들, 또는 다른 불순물들을 포함할 수도 있다.

초경합금 보디는 적합하게는 0.014-(CW_Cr)*0.008 이하 0.0005 초과인, 바람직하게는 0.0007 초과인 원자 퍼센테이지 비 (Me/Co; atomic percentage ratio) 를 가지고, 이때 Cw_Cr 는 0.75 ~ 0.95 이고, 바람직하게는 0.80 ~ 0.92 이고, 여기서 CW_Cr = (자성-% Co + 1.13^* wt-% Cr)/wt-% Co 이다.

초경합금의 자기 특성은 Co 바인더 상의 강자성 특성에 의해 결정되는 반면, 경질 상들 (WC 등) 은 비강자성이다. 측정된 자기 모멘트에 대한 바인더상에서의 Co 의 기여도는 항상 100% 순수한 Co 의 (이론적인) 자기 모멘트의 단지 일부에 불과하다. 예를 들어, 이는 W 및 Cr 과 같은 초경합금 조성에서 일부 금속이 소결 동안 Co 바인더 상 내에 용해될 수 있고 순수한 Co 와 비교하여 Co 바인더 상의 강자성 특성을 감소시킬 수 있기 때문이다. 그러므로, 용어에 의해, 자성-% Co 는 순수한 Co 의 자기 모멘트에 관하여 측정된 자기 모멘트를 의미한다.

초경합금 보디의 자기 보자력은 적합하게는 14 ~ 30 kA/m, 또는 16 ~ 29 kA/m, 또는 18 ~ 28 kA/m 이다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디의 자기 보자력은 25 ~ 29 kA/m 이다.

일 실시형태에서, 초경합금 보디의 자기 보자력은 18 ~ 24 kA/m 이다.

보자력 측정을 위해, 표준 DIN IEC 60404-7 (개방 자기 회로의 보자력 전계 강도의 결정) 가 참조된다.

초경합금 보디에서 WC 의 그레인 크기 (d) 는 적합하게는 0.20 ~ 0.80 ㎛, 는 0.25 ~ 0.75 ㎛, 또는 0.30 ~ 0.70 ㎛, 또는 0.30 ~ 0.50 ㎛ 이다.

WC 의 그레인 크기 (d) 는 자기 보자력의 값으로부터 결정된다. 보자력과 WC 의 그레인 크기 사이의 관계가 예컨대 Roebuck et al., Measurement Good Practice No. 20, National Physical Laboratory, ISSN 1368-6550, November 1999, Revised February 2009, Section 3.4.3, pages 19-20 에서 설명된다. 본 출원의 목적을 위해, WC 의 그레인 크기 (d) 는 전술한 문헌의 20 페이지에서 식 (8) 에 따라 결정된다:

K=(c₁+d₁W_Co)+ (c₂+d₂W_Co)/d. 재배치하면 다음과 같다:

d = (c₂+d₂W_Co)/ (K-(c₁+d₁W_Co)),

여기서 d = 초경합금 보디의 WC 그레인 크기, K = 본원에서 표준 DIN IEC 60404-7 에 따라 측정된 kA/m 단위의 초경합금 보디의 보자력이고, W_Co = 초경합금 보디에서의 wt% Co 이고, c₁ = 1.44, c₂ = 12.47, d₁ = 0.04, 및 d₂ = -0.37 이다.

나노층 PVD 코팅의 평균 조성 Ti_aAl_bCr_cN 은 바람직하게는 a = 0.28 ~ 0.55, 가장 바람직하게는 a = 0.3 ~ 0.45, 바람직하게는 b = 0.4 ~ 0.65, 가장 바람직하게는 b = 0.5 ~ 0.6, 그리고 바람직하게는 c = 0.02 ~ 0.15, 가장 바람직하게는 c = 0.03 ~ 0.12, a+b+c = 1 이다.

Ti_uAl_vCr_wN 인 나노층 PVD 코팅의 서브층 A 에 대해, u 는 적합하게는 0.15 ~ 0.35, 바람직하게 0.2 ~ 0.3 이고, v 는 적합하게는 0.55 ~ 0.75, 바람직하게는 0.6 ~ 0.7 이고, w = 0.02 ~ 0.2, 바람직하게는 0.05 ~ 0.15 이고, u+v+w = 1 이다.

Ti_xAl_yCr_zN 인 나노층 PVD 코팅의 서브층 B 에 대해, x 는 적합하게는 0.45 ~ 0.6, 바람직하게는 0.45 ~ 0.55 이고, y 는 적합하게는 0.35 ~ 0.55 이고, z = 0 ~ 0.15, 바람직하게는 0 ~ 0.10, 가장 바람직하게는 0 ~ 0.05 이고, x+y+z = 1 이다.

일 실시형태에서 y 는 0.35 ~ 0.45 이다.

일 실시형태에서 y 는 0.45 ~ 0.55 이다.

일 실시형태에서 z 는 0 이다.

일 실시형태에서, 나노층 PVD 코팅은 각각:

A: Ti_uAl_vCr_wN, u = 0.15 ~ 0.35, v = 0.55 ~ 0.75, w = 0.02 ~ 0.2, 및

B: Ti_xAl_yCr_zN, x = 0.45 ~ 0.6, y = 0.35 ~ 0.55, z = 0 ~ 0.15

으로 구성된 서브층들 (A 및 B) 을 가진다.

나노층 PVD 코팅의 평균 조성 Ti_aAl_bCr_cN 의 Ti/Al 원자비, 즉 나노층 PVD 코팅의 평균 조성 Ti_aAl_bCr_cN 의 a/b 는 적합하게는 0.4 ~ 1.2, 바람직하게는 0.4 ~ 1.0, 더 바람직하게는 0.4 ~ 0.85, 훨씬 더 바람직하게는 0.5 ~ 0.8, 가장 바람직하게는 0.6 ~ 0.75 이다.

나노층 PVD 코팅은, 예컨대 PVD 코팅 장치의 디자인, 타겟들에 대해 코팅되어야 하는 블랭크들의 이동 등에 따라 비주기적이거나 주기적일 수 있다.

일 실시형태에서 나노층 PVD 코팅은 비주기적인 코팅이다.

일 실시형태에서 나노층 PVD 코팅은 주기적인 코팅이다.

각 나노층 A 및 B 의 두께는 3 ~ 100 ㎚, 또는 3 ~ 75 ㎚, 또는 5 ~ 50 ㎚, 또는 5 ~ 25 ㎚ 이다.

나노층 PVD 코팅의 각 ㎛ 에 대한 서브층들 A 및 B 의 총 개수는 적합하게는 15 ~ 200, 또는 25 ~ 150, 또는 50 ~ 125 개이다.

(코팅된 절삭 공구의 레이크 면 상에서의 또는 플랭크 면 상에서의, 또는 양자의 레이크 면 및 플랭크 면 상에서의) 나노층 PVD 코팅의 두께는 0.5 ~ 10 ㎛ 또는 1 ~ 8 ㎛, 또는 1 ~ 6 ㎛, 또는 2 ~ 6 ㎛ 이다.

일 실시형태에서, (코팅된 절삭 공구의 레이크 면 상에서의 또는 플랭크 면 상에서의, 또는 양자의 레이크 면 및 플랭크 면 상에서의) 나노층 PVD 코팅의 두께는 3 ~ 5 ㎛ 이다. 이는 코팅된 절삭 공구가 ISO P 재료의 밀링을 위한 코팅된 절삭 인서트일 때의 바람직한 실시형태이다.

일 실시형태에서, (코팅된 절삭 공구의 레이크 면 상에서의 또는 플랭크 면 상에서의, 또는 양자의 레이크 면 및 플랭크 면 상에서의) 나노층 PVD 코팅의 두께는 1 ~ 4 ㎛, 바람직하게는 1.5 ~ 3.5 ㎛ 이다. 이는 코팅된 절삭 공구가 ISO S 재료의 선삭을 위한 코팅된 절삭 인서트일 때의 바람직한 실시형태이다.

나노층 PVD 코팅의 두께는 예를 들어 라이트 광학 현미경에 의해 엣지의 중간으로부터 200 ㎛ 의 레이크 면 상의 영역 내에서 그리고 엣지의 중간으로부터 200 ㎛ 의 플랭크 면 상의 영역 내에서 측정된다. 두 개의 영역들 각각에서, 코팅의 3 개의 지점들에서의 층 두께들이 측정되었고 평균이 계산되었다.

나노층 PVD 코팅의 상부에서의 추가의 층들이 존재하지만, 그들의 총 두께는 나노층 PVD 코팅의 두께의 50 % 를 초과하지 않아야 하고, 바람직하게는 25 % 를 초과하지 않아야 한다. 가능한 추가의 층들 중에서, 예컨대 착색 목적을 위한 (Ti,Al)N 의 최외측 0.1-1 ㎛ 두께의 PVD 층이 존재할 수 있다. 더욱이, 가능한 추가의 층들 중에서, 예컨대 접착 목적을 위한 TiN 의 최내측 0.1 ~ 0.5 ㎛ 두께의 PVD 층이 존재할 수 있다.

(Ti,Al,Cr)N 나노층 코팅은, 예컨대 PVD 증착 프로세스에서 사용된 타겟들에서의, 예컨대 나노층 코팅에서 Ti+Al+Cr+Me 의 합의 1 at% 미만, 또는 0.5 at% 미만, 또는 0.3 at% 미만, 또는 0.1 at% 미만의 불순물들을 초래하는 청구되는 (Ti,Al,Cr)N 코팅의 특성들을 실질적으로 변화시키지 않는 소량으로 하나 이상의 추가의 금속 원소들 (Me) 을 추가로 포함할 수도 있다. Me 는 하나 이상의 Zr, Hf, V, Nb, Ta, Mo, Fe, W 및 Si 이다.

나노층 PVD 코팅은 진공 챔버에서 음극 아크 증발에 의해 증착될 수 있다. 적합한 조성의 타겟들은 원하는 나노층 PVD 코팅을 획득하기 위하여 진공 챔버 내에 제공되어 탑재된다. DC 바이어스가 적절하게 사용되고, N₂ 유동 및 압력, 바이어스 전압, 애노드 전류, 온도 및 시간과 같은 다른 프로세스 파라미터들은 PVD 분야에서 당업자에게 공지된 바와 같이 조정되어야 한다.

바이어스 전압은 적합하게는 30 ~ 100 V, 또는 40 ~ 90 V, 또는 50 ~ 80 V 이다.

나노층 PVD 코팅의 증착 동안 온도는 적합하게는 250 ~ 750 ℃, 바람직하게는 300 ~ 600 ℃, 가장 바람직하게는 350 ~ 500 ℃ 이다.

코팅된 절삭 공구의, 즉 PVD 코팅의 증착 후의 초경합금 보디는 적합하게는 -1 ~ -4 GPa, 또는 -1.2 ~ -3 GPa 의 잔류 응력 (RS_cc) 를 가진다. 값들이 음수이므로, 잔류 응력은 압축적이다.

PVD 코팅은 적합하게는 -0.5 ~ -4.5 GPa, 또는 -1.5 ~ -3.5 GPa 의 잔류 응력 (RS_PVD) 를 가진다. 값들이 음수이므로, 잔류 응력은 압축적이다.

초경합금 보디의 잔류 응력 (RS_cc) 과 PVD 코팅의 잔류 응력 (RS_PVD) 사이의 차이는 절대값의 차이 (│RS_cc ~ RS_PVD│) 가 0 ~ 1.5 GPa, 또는 0 ~ 1 GPa, 또는 0 ~ 0.8 GPa, 또는 0 ~ 0.6 GPa, 또는 0 ~ 0.4 GPa 이도록 되어 있다.

잔류 응력은 I.C. Noyan, J.B. Cohen, Residual Stress Measurement by Diffraction and Interpretation, Springer-Verlag, New York, 1987 (pp 117-130) 에 의해 설명된 바와 같이 충분히 알려진 sin²ψ 방법을 이용하여 X-선 회절 측정에 의해 평가되었다. 또한, 예를 들어 V Hauk, Structural and Residual Stress analysis by Nondestructive Methods, Elsevier, Amsterdam, 1997 을 참조한다. PVD 코팅의 경우, (Ti,Al,Cr)N (200) 반사에서 CuKα-라디에이션을 이용하여 측정이 수행된다. 초경합금 보디의 경우, WC (300) 반사에서 CuKα-라디에이션을 이용하여 측정이 수행된다. 측면각 기술 (side-inclination technique) (Ψ-기하학) 은 선택된 sin²ψ-범위 내에서 등거리인 6 ~ 11 개, 바람직하게는 8 개의 ψ-각도들로 사용되었다. 90°의 Φ-섹터 내에서 Φ-각도의 등거리 분포가 바람직하다. 2 축 응력 상태를 확인하기 위하여, 샘플은 ψ 로 기울어진 채로 Φ=0 및 90°에 대해 회전되어야 한다. 가능한 전단 응력의 존재를 조사할 것을 권장하며, 따라서 양자의 음의 그리고 양의 ψ-각도들이 측정되어야 한다. Euler 1/4-cradle 의 경우에, 이는 상이한 ψ-각도들에 대해 Φ=180 및 270°에서 또한 샘플을 측정함으로써 달성된다. 가능한 한 편평한 표면에서, 바람직하게는 인서트의 플랭크 측에서 측정이 수행되어야 한다. 잔류 응력 값들의 계산을 위해, PVD 코팅에 대해서는 푸아송비, ν=0.33 및 영률, E=350 GPa 가 사용되어야 하고, 초경합금 보디에 대해서는 푸아송비, ν=0.19 및 영률, E=650 GPa 가 사용되어야 한다. 데이터는 Pseudo-Voigt-Fit 기능에 의해 (Ti,Al,Cr)N (200) 및 WC (300) 반사들 각각을 바람직하게 위치시키는 Bruker AXS 로부터 DIFFRAC^Plus Stress32 v. 7.7 와 같은 상업적으로 이용가능한 소프트웨어를 이용하여 평가된다. 전체 응력 값은 얻어진 2 축 응력의 평균으로 계산된다.

실시예들

실시예 1 (본 발명):

10.0 wt% 의 Co, 1.0 wt% 의 Cr, 0.013 wt% 의 Ti, 0.010 wt% 의 Ta 및 잔부 WC 의 조성을 가지는 (기하학적 형상 R390-1108T3M-PM) 의 초경합금 밀링 블랭크가 제공되었다. 따라서, Cr/Co 의 중량비는 0.10 이었다. 블랭크는 압축 분말로 만들어져 소결되었다. 이의 자기 보자력 값은 DIN IEC 60404-7 에 따라 Foerster Instruments Inc. 의 FORSTER KOERZIMAT CS 1.096 에서 측정된 21.5 kA/m 였고, 이는 0.90 의 CW_Cr 비에 해당하는 7.9 의 자성-% Co 값을 가졌다. 본원에서 더 이전에 규정된 바와 같은 보자력으로부터 결정된 WC 의 그레인 크기는 0.45 ㎛ 였다.

나노층 PVD 코팅은 진공 챔버에서 음극 아크 증발에 의해 증착되었다. 진공 챔버는 4 개의 아크 플랜지들을 포함했다. Ti₅₀Al₅₀ 조성의 타겟들은 서로 대향하는 2 개의 플랜지들에 탑재되었다. 또한, Ti₂₅Al₆₅Cr₁₀ 조성의 타겟들은 서로 대향하는 나머지 2 개의 플랜지들에 탑재되었다. 도 2 를 참조하라.

코팅되지 않은 블랭크들 PVD 챔버에서 3 배 (three-fold) 회전되는 핀들 상에 탑재되었다.

상부 레벨 및 하부 레벨 모두에서 블랭크 핀들에 대한 위치들을 차지하는 다수의 트리들을 포함하는 기재 테이블들이 제공되었다.

우선, Ar-플라즈마 에칭 단계가 수행되었다.

후속 코팅 단계에서, 나노층 (Ti,Al,Cr)N PVD 코팅이 증착되었다. 사용된 프로세스 파라미터들은 표 2 에 설명되었다. 적합한 아크 전류는 원하는 증착 속도를 달성하도록 선택되었다.

90 분의 코팅 시간은 레이크 면에 대해서는 2.7 ㎛ 두께를 그리고 플랭크 면에 대해서는 (컨트롤 블랭크에서) 3.6 ㎛ 두께의 코팅을 초래했다.

표 2

코팅은 바이너리 A+B+A+B+… 비주기적 다층, 즉 비반복적 두께를 갖는 층들로 구성되었다.

코팅은 장비 Hitachi S-4300 FEG-SEM 의 EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) 에 의해 측정된 평균 조성 Ti_{0 .38}Al_{0 .56}Cr_{0 .06}N 을 가졌다.

A 및 B 에 대한 서브층 두께들은 약 10 ~ 약 25 ㎚ 의 범위에 있었다. 평균은 약 15 ㎚ 였다. 각 ㎛ 에 대한 서브층들 A 및 B 의 수는 약 70 개였다.

실시예 2 (본 발명):

코팅된 절삭 공구는, 동일한 기하학적 형상 및 조성을 가지는 초경합금 밀링 블랭크들을 사용하는 실시예 1 에서 설명된 프로세스에 따라 제조되었지만, 여기에서는 Ti₅₀Al₄₀Cr₁₀ 및 Ti₂₅Al₆₅Cr₁₀ 의 타겟들이 대신 사용된다.

코팅은 바이너리 A+B+A+B+… 비주기적 다층, 즉 비반복적 두께를 가지지만 60 ~ 120 ㎚ 의 평균 A+B 층 두께를 갖는 층들로 구성되었다.

코팅은 평균 조성 Ti_{0 .37}Al_{0 .53}Cr_{0 .10}N 을 가졌다.

코팅 두께는 레이크 면에 대해서는 2.9 ㎛ 로 그리고 플랭크 면에 대해서는 (컨트롤 블랭크에서) 3.8 ㎛ 로 측정되었다.

실시예 3 (본 발명):

코팅된 절삭 공구는, 동일한 기하학적 형상 및 조성을 가지는 초경합금 밀링 블랭크들을 사용하는 실시예 1 에서 설명된 프로세스에 따라 제조되었지만, 여기에서는 코팅 온도가 500 ℃ 로 감소되고 바이어스 전압이 70 V 로 증가된다.

코팅 두께는 레이크 면에 대해서는 약 2.5 ㎛ 였고 플랭크 면에 대해서는 (컨트롤 블랭크에서) 3.5 ㎛ 였다.

코팅은 장비 Hitachi S-4300 FEG-SEM 에서 EDS (Energy Dispersive Spectroscopy) 에 의해 측정된 평균 조성 Ti_{0 .38}Al_{0 .56}Cr_{0 .06}N 을 가졌다.

코팅된 초경합금 보디 및 PVD 코팅에 대한 잔류 응력이 측정되었다. 결과들은 표 3 에 나타내어 진다.

표 3

실시예 4 ( 비교예 ):

코팅된 절삭 공구는, 동일한 기하학적 형상 및 조성을 가지는 초경합금 밀링 블랭크들을 사용하여 실시예 1 에서 설명된 프로세스에 따라 제조되었지만, 여기에서는 Ti₇₅Al₂₅ 및 Ti₄₀Al₆₀ 의 타겟들이 대신 사용된다.

코팅은 바이너리 A+B+A+B+… 비주기적 다층, 즉 비반복적 두께를 가지지만 60 ~ 120 ㎚ 의 평균 A+B 층 두께를 갖는 층들로 구성되었다.

코팅은 평균 조성 Ti_{0 .60}Al_{0 .40}N 을 가졌다.

코팅 두께는 레이크 면에 대해서는 2.3 ㎛ 로 그리고 플랭크 면에 대해서는 (컨트롤 블랭크에서) 3.3 ㎛ 로 측정되었다.

실시예 5 ( 비교예 ):

코팅된 절삭 공구는, 동일한 기하학적 형상 및 조성을 가지는 초경합금 밀링 블랭크들을 사용하여 실시예 1 에서 설명된 프로세스에 따라 제조되었지만, 여기에서는 동일한 조성 Ti₅₀Al₄₀Cr₁₀ 의 타겟들이 사용된다.

코팅은 모놀리식 Ti₅₀Al₄₀Cr₁₀N 층으로 구성되었다.

코팅 두께는 레이크 면에 대해서는 2.3 ㎛ 로 그리고 플랭크 면에 대해서는 (컨트롤 블랭크에서) 3.5 ㎛ 로 측정되었다.

실시예 6 ( 비교예 ):

코팅된 절삭 공구는, 동일한 기하학적 형상 및 조성을 가지는 초경합금 밀링 블랭크들을 사용하여 실시예 1 에서 설명된 프로세스에 따라 제조되었지만, 여기에서는 동일한 조성 Ti₂₅Al₆₅Cr₁₀ 의 타겟들이 사용된다.

코팅은 모놀리식 Ti₂₅Al₆₅Cr₁₀N 층으로 구성되었다.

코팅 두께는 레이크 면에 대해서는 2.7 ㎛ 로 그리고 플랭크 면에 대해서는 (컨트롤 블랭크에서) 3.5 ㎛ 로 측정되었다.

실시예 7 ~ 실시예 11 에서 사용된 용어들에 대한 설명:

다음의 표현들/용어들은 금속 절단시에 일반적으로 되지만, 그럼에도 불구하고 이하의 표에 설명된다.

Vc (m/분): 분당 미터 단위의 절삭 속도

fz (㎜/치형부): 치형부당 밀리미터 단위의 이송 속도 (밀링시)

fn (㎜/rev): 회전당 이송 속도 (선삭시)

z (개수): 커터에서의 치형부들의 개수

a_e (㎜): 밀리미터 단위의 반경방향 절삭 깊이

a_p (㎜): 밀리미터 단위의 축선방향 절삭 깊이

실시예 7:

실시예들 1 ~ 6 으로부터의 인서트들은 열 균열 저항성, 엣지 라인 인성, 박리, 및 내마모성에 대해 테스트되었고, 이는 ISO-P 밀링에서 주요 마모 유형들이다.

열 균열 저항성:

작업편 재료: Toolox33, PK158 600x200x100mm, P2.5.Z.HT

z = 1

V_c = 250 m/분

f_z = 0.20 ㎜

a_e = 12.5 ㎜

a_p = 3.0

절삭유 있음

절단 기준은 균열들이 > 0.30 ㎜ 엣지의 칩핑을 초래할 때에 도달된다. 공구 수명은 이러한 기준을 달성하기 위하여 절삭 엔트런스들 (cut entrances) 의 개수로서 표현된다.

엣지 라인 인성:

작업편 재료: Dievar unhardened, P3. 0.Z.AN,

z = 1

V_c = 200 m/분

f_z = 0.20 mm

a_e = 12 mm

a_p = 3.0

절삭 길이 = 12mm

절삭유 없음

절단 기준은 플랭크 상 또는 레이크 상에서 0.2 ㎜ 의 측정 깊이 또는 적어도 0.5 ㎜ 의 엣지 라인의 칩핑이다. 공구 수명은 이러한 기준을 달성하기 위하여 절삭 엔트런스들의 개수로서 표현된다.

박리 테스트:

테스트는 절삭유와 조합하여 코팅이 레이크 상에서 박리되게 하는 저탄소강으로 수행된다.

작업편 재료: SS2244-05, PL121 600x200x20mm,

z = 1

V_c = 150 m/분

f_z = 0.15 ㎜

a_e = 12.5 ㎜

a_p = 1.0

절삭유 있음

박리된 영역은 10 회의 절단 이후에 측정되었다 (절단시 7분).

내마모성:

내마모성 테스트는 연속 플랭크 마모 및 크레이터 마모에 대한 저항성을 평가한다.

작업편 재료: Toolox33, Hardness 300HB, PK158 600x200x100mm, P2.5.Z.HT,

z = 1

V_c = 220 m/분

f_z = 0.15 ㎜

a_e = 50 ㎜

a_p = 2.0

절삭유 없음

공구 수명에 대한 절단 기준은 0.13 ㎜ 의 플랭크 마모이다.

결과들은 이하의 표 3 에서 제시된다. 성능 레벨은 실제 값들 (++, +, 0, -) 다음에 표시된다.

표 3

본 발명에 따른 샘플들이 균열 저항성에서 비교 샘플들보다 우수한 것으로 결론지어진다. 동시에, 엣지 라인 인성, 박리 및 내마모성으로부터의 결과는 만족스럽거나 심지어 우수하다.

실시예 8 (본 발명):

10.0 wt% 의 Co, 0.039 wt% 의 Cr, 및 잔부 WC 의 조성을 가지는 (기하학적 형상 CNMG 120408-MM 의) 초경합금 선삭 블랭크들 및 (기하학적 형상 R245-12T3MPM1 의) 밀링 블랭크들이 제공되었다. 따라서, Cr/Co 중량비는 0.039 였다. 블랭크들은 압축 분말로 만들어져 소결되었다. 이의 자기 보자력 값은 DIN IEC 60404-7 에 따라 Foerster Instruments Inc. 의 FORSTER KOERZIMAT CS 1.096 에서 측정된 20.45 kA/m 였고, 이는 0.89 의 CW_Cr 비에 해당하는 8.45 의 자성-% Co 값을 가졌다. 본원에서 더 이전에 규정된 바와 같은 보자력으로부터 결정된 WC 의 그레인 크기는 0.47 ㎛ 였다.

실시예 1 에서와 동일한 프로세스 단계들 및 파라미터를 사용하는 나노층 (Ti,Al,Cr)N PVD 코팅이 제공되었지만, 여기에서는 각 PVD 코팅에 사용된 2 개의 상이한 타겟들의 세트가 이하의 표 4 에서 제시된 것이다.

표 4

코팅은 바이너리 A+B+A+B+… 비주기적 다층, 즉 비반복적 두께를 갖는 층들로 구성되었다.

각 나노층 PVD 코팅의 평균 조성은 Ti/Al 비가 제공되면 타겟 조성들을 통해 예측되었고 표 5 에 제시되어 있다. 각 나노층 PVD 코팅의 두께는 측정되었고 표 5 에 제시되어 있다.

3 가지 테스트들이 하기에서 코팅들의 성능들을 평가하도록 수행되었다:

- 플랭크 내마모성 - 인서트들의 클리어런스 측에 대한 연속 연마재 마모

- 크레이터 내마모성 - 인서트들의 레이크 측에 대한 연속 마모

- 콤 균열 저항성 - 불연속성 마모 - 열 단속 (thermal intermittence) 에 대한 저항성.

플랭크 마모 테스트:

종방향 선삭

작업편 재료: Sverker 21 (공구강), 경도 ~ 210 HB, D=180, L=700 ㎜,

V_c = 125 m/분

f_n = 0.072 ㎜/rev

a_p = 2 ㎜

절삭유 없음

공구 수명에 대한 절삭 기준은 0.15 ㎜ 의 플랭크 마모 (VB) 이다.

크레이터 마모 테스트:

종방향 선삭

작업편 재료: Ovako 825B, 볼 베어링 강, 열간 압연 및 어닐링됨, 경도 ~ 200 HB, D=160, L=700 mm,

V_c=160 m/분

f_n=0.3 ㎜/rev

a_p=2 ㎜

절삭유 있음

공구 수명의 종료에 대한 기준은 0.8 ㎟ 의 크레이터 영역이다.

콤 균열 저항성:

작업: 페이스 밀링

공구 홀더: R245-080027-12M, Dc=80mm

작업편 재료: Toolox 33 (공구강), L=600 mm, I=200 mm, h=100 mm,

인서트 유형: R245- 12T3M-PM1

절삭 속도 V_c=320 m/분

이송 속도 f_z=0.3 ㎜/rev

절삭 깊이 a_p=2 ㎜

반경방향 맞물림 a_e= 15 ㎜

절삭유 있음

공구 수명의 종료에 대한 기준은 > 0.3 ㎜ 의 최대 칩핑 높이 VB 이다.

결과들은 이하의 표 5 에 제시된다.

표 5

모든 샘플들에 대한 플랭크 내마모성, 크레이터 내마모성 및 열 균열 저항성의 모든 조합이 허용가능한 수준에 있다고 결론지어진다. 하지만, 전반적으로 훌륭한 성능을 제공하는 Ti/Al 비의 범위가 제시될 수 있다.

실시예 9 (본 발명):

7 wt% 의 Co, 0.7 wt% 의 Cr, 0.013 wt% 의 Ti, 0.010 wt% 의 Ta 및 잔부 WC 를 가지는 (기하학적 형상 CNMG 120408-SM 의) 초경합금 선삭 블랭크들이 제공되었다. 따라서, Cr/Co 의 중량비는 0.10 이었다. 블랭크들은 압축 분말로 만들어져 소결되었다. 이의 자기 보자력 값은 DIN IEC 60404-7 에 따라 Foerster Instruments Inc. 의 FORSTER KOERZIMAT CS 1.096 에서 측정된 27.0 kA/m 였고, 이는 0.84 의 CW_Cr 비에 해당하는 5.1 의 자성-% Co 값을 가졌다. 본원에서 더 이전에 규정된 바와 같은 보자력으로부터 결정된 WC 의 그레인 크기는 0.39 ㎛ 였다.

실시예 1 에서와 동일한 타겟들, 프로세스 단계들 및 프로세스 파라미터들을 이용하여 나노층 (Ti,Al,Cr)N PVD 코팅이 제공되어, 더 얇은 코팅을 제공하는 더 짧은 증착 시간이 기대된다.

코팅은 바이너리 A+B+A+B+… 비주기적 다층, 즉 비반복적 두께를 가지지만 60 ~ 120 ㎚ 의 평균 A+B 층 두께를 갖는 층들로 구성되었다.

나노층 PVD 코팅의 두께는 플랭크 면에 대하여 2.0 ㎛ 으로 측정되었다.

코팅은 평균 조성 Ti_{0 .38}Al_{0 .56}Cr_{0 .06}N 을 가졌다.

실시예 10 ( 비교예 ):

6 wt% 의 Co, 0.22 wt% 의 Ta, 0.14 wt% 의 Nb, 및 잔부 WC 의 조성을 가지는 (기하학적 형상 CNMG 120408-SM 의) 초경합금 선삭 블랭크들이 제공되었다. 따라서, 초경합금에는 Cr 이 존재하지 않았다. 블랭크들은 압축 분말로 만들어져 소결되었다. 이의 자기 보자력 값은 DIN IEC 60404-7 에 따라 Foerster Instruments Inc. 의 FORSTER KOERZIMAT CS 1.096 에서 측정된 21.8 kA/m 였다고, 이는 5.4 의 자성-% Co 값을 가졌다. 본원에서 더 이전에 규정된 바와 같은 보자력으로부터 결정된 WC 의 그레인 크기는 0.51 ㎛ 였다.

실시예 1 에서와 동일한 타겟들, 프로세스 단계들 및 프로세스 파라미터들을 이용하여 나노층 (Ti,Al,Cr)N PVD 코팅이 제공되어, 더 얇은 코팅을 제공하는 더 짧은 증착 시간이 기대된다.

코팅은 바이너리 A+B+A+B+… 비주기적 다층, 즉 비반복적 두께를 가지지만 60 ~ 120 ㎚ 의 평균 A+B 층 두께를 갖는 층들로 구성되었다.

나노층 PVD 코팅의 두께는 플랭크 면에 대하여 2.0 ㎛ 으로 측정되었다.

코팅은 평균 조성 Ti_{0 .38}Al_{0 .56}Cr_{0 .06}N 을 가졌다.

실시예 11:

실시예들 9 ~ 10 으로부터의 인서트들은 선삭 시에 내마모성에 대해 테스트되었다.

내마모성:

내마모성 테스트는 연속 플랭크 마모 및 크레이터 마모에 대한 저항성을 평가한다.

작업편 재료: Inconel718: 오스테나이트계 니켈-크롬계 초합금, 에이징 (aged) 됨, 경도 ~ 450 HB

종방향 선삭

V_c 및 f_n 의 3 가지 상이한 조합들:

1. V_c = 50 m/분, f_n = 0.2 ㎜/rev

2. V_c = 70 m/분, f_n = 0.2 ㎜/rev

3. V_c = 50 m/분, f_n = 0.3 ㎜/rev

a_p = 1.5 ㎜

절삭유 있음

공구 수명에 대한 절단 기준은 주절삭날에 대해서는 ≥0.3 ㎜ 의 또는 부절삭날에 대해서는 ≥0.25 ㎜ 의 VB_max/Notch/PD 이다.

표 6

* 주절삭날에 대해서는 ≥0.3 ㎜ 의 또는 부절삭날에 대해서는 ≥0.25 ㎜ 의 VB_max/Notch/PD 에 대한 분

본 발명에 따른 샘플이 공구 수명에서 비교 샘플들보다 우수하다는 것으로 결론지어진다.

Claims (14)

1. 초경합금 보디 및 PVD 코팅을 포함하는 코팅된 절삭 공구로서,
   상기 초경합금 보디는 5 ~ 18 wt% 의 Co, 0.1 ~ 2.5 wt% 의 Cr, 원소 주기율표에서 4 족, 5 족 및 6 족으로부터의 금속의, WC 를 제외한, 0 ~ 10 wt% 의 탄화물 또는 탄질화물, 및 잔부 WC 의 조성을 가지고,
   상기 PVD 코팅은 평균 조성 Ti_aAl_bCr_cN 을 갖는 (Ti,Al,Cr)N 나노층 PVD 코팅이고, 이때 a = 0.25 ~ 0.55, b = 0.3 ~ 0.7 및 c = 0.01 ~ 0.2, a+b+c = 1 이고,
   상기 PVD 코팅은 나노층 PVD 코팅 A/B/A/B/A… 이고,
   서브층들 (A 및 B) 은 각각
   A: Ti_uAl_vCr_wN, u = 0.1 ~ 0.4, v = 0.5 ~ 0.8, w = 0.01 ~ 0.3, u+v+w = 1, 및
   B: Ti_xAl_yCr_zN, x = 0.4 ~ 0.7, y = 0.3 ~ 0.6, z = 0 ~ 0.05, x+y+z = 1, u < x 및 v > y
   로 이루어지고,
   상기 나노층 PVD 코팅의 상기 평균 조성 Ti_aAl_bCr_cN 의 Ti/Al 원자비는 0.5 ~ 0.75 이며,
   상기 나노층 PVD 코팅의 두께는 0.5 ~ 10 ㎛ 인, 코팅된 절삭 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 서브층들 (A 및 B) 는 각각
   A: Ti_uAl_vCr_wN, u = 0.15 ~ 0.35, v = 0.55 ~ 0.75, w = 0.02 ~ 0.2, 및
   B: Ti_xAl_yCr_zN, x = 0.45 ~ 0.6, y = 0.35 ~ 0.55, z = 0 ~ 0.05
   로 이루어지는, 코팅된 절삭 공구.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 나노층 PVD 코팅의 각 ㎛ 에 대한 서브층들 (A 및 B) 의 총 개수는 25 ~ 150 인, 코팅된 절삭 공구.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 초경합금 보디는 6 ~ 14 wt% 의 Co 조성을 가지는, 코팅된 절삭 공구.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 초경합금 보디는 0.2 ~ 2 wt% 의 Cr 조성을 가지는, 코팅된 절삭 공구.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 초경합금 보디에서 Cr/Co 비는 0.03 ~ 0.18 인, 코팅된 절삭 공구.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 초경합금 보디는 50 ~ 300 중량ppm 의 양으로 Ti, Ta, Nb, V 및 Zr 인 하나 이상의 금속들 (Me) 을 추가로 포함하는, 코팅된 절삭 공구.
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 초경합금 보디는 0.014-(CW_Cr)*0.008 이하 및 0.0005 초과인 원자 퍼센테이지 비 (Me/Co; atomic percentage ratio) 를 가지고, 이때 Cw_Cr 는 0.75-0.95 이고, 여기서 CW_Cr = (자성-% Co + 1.13^* wt-% Cr)/wt-% Co 인, 코팅된 절삭 공구.
9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 초경합금 보디에서 WC 의 그레인 크기 (d) 는 자기 보자력의 값으로부터 결정된 0.20 ~ 0.80 ㎛ 인, 코팅된 절삭 공구.
10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 나노층 PVD 코팅의 두께는 1 ~ 6 ㎛ 인, 코팅된 절삭 공구.
11. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금 보디는 -1 ~ -4 GPa 의 잔류 응력 (RS_cc) 을 가지는, 코팅된 절삭 공구.
12. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 PVD 코팅은 -0.5 ~ -4.5 GPa 의 잔류 응력 (RS_PVD) 을 가지는, 코팅된 절삭 공구.
13. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금 보디의 잔류 응력 (RS_cc) 과 상기 PVD 코팅의 잔류 응력 (RS_PVD) 사이의 차이는 절대값의 차이 │RS_cc ~ RS_PVD│ 가 0 ~ 1.5 GPa 이도록 되어 있는, 코팅된 절삭 공구.
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