KR102629996B1 - 복수의 서브 피막으로 이루어지는 경질 피막을 가지는절삭공구 - Google Patents
복수의 서브 피막으로 이루어지는 경질 피막을 가지는절삭공구 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 내열 합금 가공 시에도 우수한 내마모성 및 내용착성의 경질 피막을 가지는 절삭공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 절삭공구는 경질 모재와 상기 경질 모재 상에 형성되는 경질 피막을 포함하고, 상기 경질 피막은 교대 적층되는 복수의 서브 피막을 포함하고, 상기 서브 피막은 입방정 결정구조를 가지면서 Zr, Nb, Hf, Ta 중 적어도 한가지 이상의 금속원소를 포함하고 C, N, O 중 적어도 하나 이상을 포함하며, (111)면간거리는 2.49Å 이상이고, (200)면간거리는 2.16Å 이상일 수 있다.
Description
본 발명은 경질 모재와 경질 모재 상에 형성되는 경질 피막을 포함하는 절삭공구에 관한 것으로, 특히 경질 피막은 입방정 결정구조를 가지면서 소정 거리 이상의 면간 거리를 가지는 복수의 서브 피막이 교대 적층된 구조인 절삭공구에 관한 것이다.
절삭공구를 통해 내열 합금 가공 시에는 강한 절삭저항과 높은 절삭온도로 인하여 공구 인선에 칩이 용착(adhesion), 탈락되는 과정이 반복되면서 경질 피막이 함께 뜯기게 되고, 심한 경우 경질 모재 표면까지 손상이 발생할 수 있다.
이로 인하여 경질 피막이 빠르게 마모에 의해 제거됨에 따라 경질 모재 표면까지 손상이 발생하면서 일반 금속재료 대비 내열합금 가공 시의 공구수명은 급격히 감소하게 된다. 이를 개선하기 위하여 다양한 방법으로 경질 피막의 밀착력 및 윤활성을 향상시켜 왔으나 상기 마모기구를 억제하기에는 여전히 부족한 수준이다.
본 발명은 내열 합금 가공 시에도 우수한 내마모성 및 내용착성의 경질 피막을 가지는 절삭공구를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구는 경질 모재와 상기 경질 모재 상에 형성되는 경질 피막을 포함하고, 상기 경질 피막은 교대 적층되는 복수의 서브 피막을 포함하고, 상기 서브 피막은 입방정 결정구조를 가지면서 Zr, Nb, Hf, Ta 중 적어도 한가지 이상의 금속원소를 포함하고 C, N, O 중 적어도 하나 이상을 포함하며, (111)면간거리는 2.49Å 이상이고, (200)면간거리는 2.16Å 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 서브 피막에 형성되는 잔류응력은 -1.5~0 GPa 범위일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 복수의 서브 피막 중 인접하는 서브 피막 간의 (111)면간거리 및 (200)면간거리 차이는 각각 0.03Å 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 복수의 서브 피막 중 인접하는 서브 피막 간의 잔류 응력 차이는 0.2GPa 이상일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 서브 피막은 상기 금속원소를 하나 이상 포함하는 질화물일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 경질 피막은 서로 다른 조성의 질화물로 이루어지는 둘 이상의 상기 서브 피막이 교대 적층될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 경질 피막은 상기 금속원소 중 단일 금속원소의 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막과 상기 금속원소 중 둘 이상의 금속원소 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 교대 적층될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 경질 피막은 상기 금속원소 중 단일 금속원소의 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막과 상기 금속원소 중 두 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막 및 상기 금속원소 중 세 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 차례로 교대 적층될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 경질 피막은 상기 금속원소 중 하나 또는 두 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막 및 상기 금속원소 중 세 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 교대 적층될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 교대 적층되는 둘 이상의 서브 피막으로 이루어지는 상기 경질피막의 하부에 Ti, Al, Cr, Ta, Hf, Nb, Zr, V, Y, W, Mo, Si, 및 B로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 탄화물, 질화물, 산화물, 탄질화물, 산화질화물, 산화탄화물, 산화탄질화물, 붕화물, 질화붕소, 붕소탄화물, 붕소탄질화물, 붕소산화질화물, 붕소옥소탄화물, 붕소옥소탄질화물, 및 옥소질화붕소로부터 선택되는 화합물층이 1층 이상 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 서브피막 두께는 50~500nm 범위이고, 상기 경질피막의 두께는 0.1~5㎛일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 절삭공구에서 상기 서브 피막은 Al, Cr, V, Y 및 Si를 포함하지 않을 수 있다.
본 발명에 따라 내열 합금의 가공에도 우수한 내마모성 및 수명을 가지는 절삭 공구를 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 피막을 포함하는 절삭공구의 단면을 나타내는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 피막을 포함하는 절삭공구의 단면을 나타내는 개념도이다.
도 3은 마모시험 후 마모트랙에 대한 이미지이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 피막을 포함하는 절삭공구의 단면을 나타내는 개념도이다.
도 3은 마모시험 후 마모트랙에 대한 이미지이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본원이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본원의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본원은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 도면에서 본원을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에", "상부에", "상단에", "하에", "하부에", "하단에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
본원 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본원의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다. 또한, 본원 명세서 전체에서, "~ 하는 단계" 또는 "~의 단계"는 "~를 위한 단계"를 의미하지 않는다.
본원 명세서 전체에서, 마쿠시 형식의 표현에 포함된 "이들의 조합"의 용어는 마쿠시 형식의 표현에 기재된 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 혼합 또는 조합을 의미하는 것으로서, 상기 구성 요소들로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상을 포함하는 것을 의미한다.
본원 명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 의 기재는, "A 또는 B, 또는, A 및 B" 를 의미한다.
본 발명에 따른 Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구는 경질 모재와 상기 경질 모재 상에 형성되는 경질 피막을 포함하고, 상기 경질 피막은 교대 적층되는 복수의 서브 피막을 포함하며,상기 서브 피막은 입방정 결정구조를 가지면서 Zr, Nb, Hf, Ta 중 적어도 한가지 이상의 금속원소를 포함하고 C, N, O 중 적어도 하나 이상을 포함하며 (111)면간거리는 2.49Å 이상이고, (200)면간거리는 2.16Å 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 경질 피막은 특히 내열 합금 가공 시의 마모기구 자체를 억제하기 보다는 칩의 용착, 탈락 과정이 일어날 때 경질 피막의 최외부층부터 순차적으로 뜯겨져 나가고, 경질 피막 내부층 및 경질 모재 표면으로 균열이 급격하게 전파되지 않도록 하여 경질 피막 전체의 탈락 및 경질 모재 표면의 손상을 방지하게 된다.
가공물과 절삭공구와의 용착은 가공물의 기지상과 절삭공구 표면에 형성되는 경질 피막과의 면간 거리 차이가 작을 수록 심해지게 된다. 본 발명에 따른 경질 피막은 면간 거리가 Fe계 또는 Ni계 내열합금의 면간 거리와 차이가 크게 나도록 함으로써 최대한 마찰 저항에 의해서만 경질 피막이 천천히 제거되도록 하는 것을 특징으로 한다. 또한, 경질 피막은 교대 적층되는 복수의 서브 피막으로 이루어짐으로써 서브 피막이 하나씩 벗겨지게 되는데 서브 피막 간의 경계는 균열 전파의 장벽이 됨으로써 피막이 떨어져 나가는 속도를 늦추고 균일한 마모가 일어나도록 유도하게 된다.
이러한 서브 피막은 입방정 결정구조를 가지면서 Zr, Nb, Hf, Ta 중 적어도 한가지 이상의 금속원소를 포함하고 C, N, O 중 적어도 하나 이상을 포함하는 질화물, 산화물, 붕화물, 탄화물 또는 이들의 조합이 된다. 이들 물질로 이루어지는 서브 피막은 우수한 내마모성의 입방정 결정구조를 가지면서 주요면의 면간 거리가 내열 합금과 차이가 있게 된다.
또한, 서브 피막은 Al, Cr, V, Y 및 Si를 포함하지 않을 수 있는데, 이들 원소를 포함하는 입방정 결정구조의 물질은 효과적으로 면간거리를 유지하기 어렵기 때문이다.
한편, 외곽의 서브 피막이 떨어져 나갈 때 바로 아래의 서브 피막을 같이 물고 떨어질 수 있는데 이 또한 서브 피막 간의 면간 거리 차이가 크지 않으면 일어나기 쉽다. 따라서, 본 발명에 따른 절삭 공구의 경질 피막에서는 서브 피막 간에도 주요면인 (111)면과 (200)면의 면간 거리의 차이가 0.03Å 이상이 되도록 함으로써 외곽에 노출된 서브 피막이 제거되면서 아래의 서브 피막에 손상을 입히는 것을 최대한 방지할 수 있게 된다.
또한, 서브 피막에 형성되는 잔류응력은 -1.5~0 GPa 범위일 수 있다. 너무 높은 압축응력은 내충격성은 뛰어나지만 뜯겨져 나갈 때 주변과 함께 떨어지려는 경향이 있으며, 인장응력이 있게 되면 내충격성이 낮아 가공 시 충격에 의해 균열이 쉽게 발생한다. 이러한 적정범위의 압축 잔류 응력을 통해 같은 서브 피막 내에서도 물고 떨어지는 현상을 줄여주면서 동시에 우수한 내충격성을 유지할 수 있게 된다.
이처럼 본 발명에 따른 경질 피막은 포함되는 복수의 서브 피막들을 희생적, 안정적으로 소모하면서 서브 피막 사이(Z축)뿐만 아니라 서브 피막 내(X, Y축)로의 균열 전파, 동반 탈락을 방지하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 내열 합금 가공에 최적화된 희생형, 그리고 3차원 균열 전파 억제형 경질 피막이 표면에 형성된 절삭 공구를 제공할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 절삭 공구에서 경질 피막은 서로 다른 조성의 질화물로 이루어지는 둘 이상의 서브 피막이 교대로 적층되는 구조일 수 있다.
질화물은 상술한 내열 합금과의 면간 거리 차이 및 서브 피막 간의 면간 거리 차이를 안정적으로 구현하기에 적합하다.
질화물의 서브 피막은 상술한 금속 원소를 하나, 둘 또는 셋을 포함하는 질화물일 수 있는데, 구체적으로 단일 금속 원소를 포함하는 질화물은 ZrN, NbN, TaN 또는 HfN 중 어느 하나일 수 있고, 두 개의 금속 원소를 포함하는 질화물은 ZrxNb1-xN, ZrxHf1-xN, ZrxTa1-xN, NbxHf1-xN, NbxTa1-xN 또는 HfxTa1-xN(화학식에서 0<x<1임)중 어느 하나일 수 있으며, 세 개의 금속 원소를 포함하는 질화물은 ZraNbbHf1-a-bN, ZraNbbTa1-a-bN 또는 NbaHfbTa1-a-bN(화학식에서 0<a<1, 0<b<1, a+b<1 임) 중 어느 하나일 수 있다.
서브 피막 간에 포함되는 질화물의 금속 원소 조성을 서로 다르게 함으로써 서브 피막 사이의 면간 거리 차이를 유지할 수 있게 된다. 이를 위해 복수의 서브 피막은 단일 금속 원소를 포함하는 질화물로 이루어지되 서로 다른 금속 원소를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예로서 경질 피막은 ZrN의 서브 피막과 NbN의 서브 피막이 서로 교대 적층되는 구조일 수 있다.
또한, 두 개의 금속 원소를 포함하는 질화물의 서브 피막이 서로 교대 적층될 수 있고, 세 개의 금속 원소를 포함하는 질화물의 서브 피막이 서로 교대 적층될 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 경질 피막 구조는 상기 금속원소 중 단일 금속원소의 질화물로 이루어지는 서브 피막과 상기 금속원소 중 둘 이상의 금속원소 질화물로 이루어지는 서브 피막이 교대 적층되는 구조일 수 있다. 이러한 금속 원소의 수를 조절하여 서브 피막 간의 면간 거리를 조절할 수 있게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 피막 구조는 상기 금속원소 중 단일 금속원소의 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막과 상기 금속원소 중 두 개의 금속원소 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막 및 상기 금속원소 중 세 개의 금속원소 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 차례로 교대 적층될 수 있다. 점진적으로 서브 피막에 포함되는 금속 원소의 수를 증가시킴으로써 면간 거리 차이를 조절하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 피막 구조는 상기 금속원소 중 하나 또는 두 개의 금속원소 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막 및 상기 금속원소 중 세 개의 금속원소 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 차례로 교대 적층될 수 있다. 마찬가지로 교대 적층되는 서브 피막에 포함되는 금속 원소의 수를 변화시킴으로써 면간 거리 차이를 조절하게 된다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 경질 피막 구조는 하부에 Ti, Al, Cr, Ta, Hf, Nb, Zr, V, Y, W, Mo, Si, 및 B로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 탄화물, 질화물, 산화물, 탄질화물, 산화질화물, 산화탄화물, 산화탄질화물, 붕화물, 질화붕소, 붕소탄화물, 붕소탄질화물, 붕소산화질화물, 붕소옥소탄화물, 붕소옥소탄질화물, 및 옥소질화붕소로부터 선택되는 화합물층이 1층 이상 형성될 수 있다. 다른 물질과의 구조적 조합을 통해서 부족한 성능을 개선 및 보완할 수 있게 된다.
한편, 본 발명에 따른 절삭 공구의 경질 피막은 서브 피막의 두께가 50~500nm 범위이고 전체 경질 피막의 두께는 0.1~10㎛일 수 있다.
전체 경질 피막의 두께는 소정의 내마모성을 유지하기 위해 일정 수준 이상일 필요가 있으면서 동시에 너무 두꺼우면 내부 응력에 의한 박리 가능성이 있어 바람직하지 않다. 따라서 0.1~10㎛ 범위인 것이 바람직하다.
한편 서브 피막의 두께는 점진적인 마모에 의한 제거를 위해 50~500nm 범위인 것이 바람직하다.
도 1은 경질 모재(10) 표면에 서로 다른 금속 원소 조성을 포함하는 질화물인 복수의 서브 피막(21, 22)이 교대 적층된 경질 피막(20) 구조를 설명한다. 서브 피막(21)은 하나의 금속 원소를 포함하는 질화물로 이루어지고 서브 피막(22)은 하나, 둘 또는 세 개의 금속 원소를 포함하는 질화물로 이루어질 수 있다.
한편 도 2는 경질 모재(10) 표면에 서로 다른 금속 원소 조성을 포함하는 질화물인 복수의 서브 피막(23, 24, 25)이 교대 적층된 경질 피막(20) 구조를 설명한다. 서브 피막(23)은 하나의 금속 원소를 포함하는 질화물이고, 서브 피막(24)은 두 개의 금속 원소를 포함하는 질화물이며, 서브 피막(25)은 세 개의 금속 원소를 포함하는 질화물일 수 있다.
[실시예]
경질 피막의 제조
본 발명의 실시예에서는, 초경합금으로 이루어지는 경질 모재 표면 위에 물리적 기상 증착법(Physical vapor deposition; PVD)인 아크 이온 플레이팅을 이용하여 도 1 또는 도 2와 같은 구조를 갖는 피막을 성막하였다.
모재를 습식 마이크로 블라스팅 및 초순수로 세척한 뒤, 건조한 상태에서 코팅로 내 회전 테이블 상의 중심축에서 반경 방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 원주를 따라 장착하였다. 코팅로 내 초기 진공압력을 8.5ⅹ10-5Torr 이하로 감압하였으며, 온도를 400 ~ 600℃로 가열한 후 Ar 가스 분위기 하에서 상기 회전 테이블 상에서 자전하면서 회전하는 모재에 -300 ~ -200V의 펄스 바이어스 전압을 인가하여 30 ~ 60 분간 이온 봄바드먼트(Ion bombardment)를 수행하였다. 코팅을 위한 가스압력은 50mTorr 이하 또는 40mTorr 이하로 유지하였으며, 코팅 시 기판 바이어스 전압은 -100 ~ -20V를 인가하였다.
보다 상세하게는 모재는 평균 입도 2㎛의 WC와 12wt.%의 Co 함량으로 이루어진 초경합금을 사용하였다. 코팅 시 타겟은 Zr, Nb, Hf, Ta 단일 금속 원소로 이루어진 아크 타겟을 서로 조합하여 코팅로 내부에 2 ~ 4면으로 배치하였고, 바이어스 전압 -60 ~ -30V, 아크 전류 75 ~ 150A, 반응가스로 N2를 주입, 압력 10 ~ 30mTorr 조건으로 성막하였다. 코팅조건은 장비특성 및 조건에 따라 달라질 수 있다. 여기서 AlTi 아크 타겟을 추가로 사용하여 본 발명에 따른 경질 피막에 별도의 하부층을 구성하였다.
상기 조건으로 본 발명의 실시예와 비교예를 제조하였으며, 이에 해당되는 경질 피막의 구조 및 조성, (111) 면간거리, (200) 면간거리, 잔류응력, 적층주기, 적층횟수, 전체두께에 대한 정보를 아래 표 1에 나타내었다.
| 번호 | 경질 피막의 구조 및 조성 | (111) 면간거리 (Å) |
(200) 면간거리 (Å) |
잔류응력 (GPa) |
적층주기 (㎛) |
적층횟수 (회) |
전체두께 (㎛) |
| 실시예1 | ZrN/NbN | 2.59 | 2.24 | -0.7 | 0.3 | 5 | 1.5 |
| 실시예2 | ZrN/TaN | 2.57 | 2.22 | -0.8 | 0.5 | 3 | 1.5 |
| 실시예3 | ZrN/TaN | 2.57 | 2.22 | -0.6 | 0.3 | 5 | 1.5 |
| 실시예4 | ZrN/TaN | 2.57 | 2.22 | -0.6 | 0.2 | 7 | 1.4 |
| 실시예5 | ZrxNb1-xN/ZrxTa1-xN(x=0.5) | 2.58 | 2.23 | -0.7 | 0.3 | 5 | 1.5 |
| 실시예6 | ZraNbbHf1-a-bN/ZraNbbTa1-a-bN(a=0.4, b=0.3) | 2.58 | 2.24 | -0.9 | 0.3 | 5 | 1.5 |
| 실시예7 | ZrN/ZrxTa1-xN(x=0.5) | 2.60 | 2.25 | -0.8 | 0.3 | 5 | 1.5 |
| 실시예8 | ZrN/ZraHfbTa1-a-bN(a=0.4, b=0.3) | 2.61 | 2.26 | -1.0 | 0.3 | 5 | 1.5 |
| 실시예9 | ZrN/ZrxTa1-xN/ZraHfbTa1-a-bN(x=0.5, a=0.4, b=0.3) | 2.60 | 2.25 | -1.1 | 0.3 | 5 | 1.5 |
| 실시예10 | AlTiN(하부층, Al:Ti=6:4) +ZrN/TaN |
2.40 +2.57 |
2.09 +2.22 |
-1.3 | 0.3 | 5 | 3.5 |
| 비교예1 | TiN | 2.45 | 2.12 | -1.4 | - | - | 1.5 |
| 비교예2 | ZrN | 2.64 | 2.29 | -1.2 | - | - | 1.5 |
| 비교예3 | ZrxNb1-xN(x=0.5) | 2.59 | 2.24 | -1.1 | - | - | 1.5 |
| 비교예4 | ZraNbbHf1-a-bN(a=0.4, b=0.3) | 2.60 | 2.25 | -1.6 | - | - | 1.5 |
| 비교예5 | AlTiN(Al:Ti=6:4) | 2.40 | 2.09 | -1.6 | - | - | 3.5 |
| 비교예6 | AlTiN(하부층, Al:Ti=6:4) +ZrN |
2.40 +2.64 |
2.09 +2.29 |
-1.5 | - | - | 3.5 |
상기 표 1에 나타낸 실시예의 면간거리는 경질 피막 전체에 대한 값이며, 각 서브 피막의 (111)면간거리는 2.49Å이상이고, (200)면간거리는 2.16Å 이상이면서, 각 면간거리는 조성과 코팅 조건에 따라 최대 약 0.2Å의 범위를 가질 수 있고, 인접하는 서브 피막 간의 면간거리 차이가 0.03Å 이상이 되도록 성막하였다. 실시예의 잔류응력 또한 경질 피막 전체에 대한 값이며, 각 서브 피막의 잔류응력은 -1.5 ~ 0GPa이면서, 조성과 코팅 조건에 따라 넓은 범위로 제어할 수 있고, 인접하는 서브 피막 간의 잔류응력 차이는 0.2GPa 이상이 되도록 성막하였다. 실시예는 적층주기 0.3㎛, 적층횟수 5회, 두께 1.4 ~ 1.5㎛로 기본 설정하고, 실시예 2 및 4는 적층 주기 및 횟수를 다르게 성막하였다. 실시예 10은 약 2㎛ 두께의 AlTiN 하부층을 성막한 뒤 실시예 1을 상부층으로 성막하였다. 비교예는 교대 적층되는 복수의 서브 피막 없이 단일층으로 성막하였으며, 비교예 6은 약 2㎛ 두께의 AlTiN 하부층을 성막한 뒤 비교예 2를 상부층으로 성막하였다.
마모시험 평가
상기 표 1과 같이 제조한 경질 피막 중 실시예 1과 비교예 1, 2의 내뜯김성을 평가하기 위하여 볼 온 디스크 마모시험을 수행하였으며, 하기와 같은 조건으로 평가하였다.
(1) 볼 온 디스크 마모시험
디스크: 본 발명의 경질 모재 및 경질 피막
볼: STS304(직경 6mm)
하중: 10N
속도: 100/min
시간: 5min
볼 온 디스크 마모시험은 절삭가공 대비 속도가 낮기 때문에 경질 모재 및 경질 피막으로 이뤄진 디스크의 마모는 매우 느리게 진행되고, 경도가 낮은 스테인리스강 볼의 마모가 빠르게 진행된다. 여기서 스테인리스강 볼의 마모 파편(wear debris)이 발생하고, 마찰에 의해 파편의 부착과 탈락이 반복적으로 이뤄지면서 경질 피막이 뜯기는 현상이 일어난다.
도 3은 마모시험 후 마모트랙에 대한 이미지로서 여기서 확인되는 바와 같이, 실시예 1의 결과(도 3(a))는 비교예 1(도 3(b)) 및 비교예 2(도 3(c)) 대비 경질 피막의 뜯김 개수와 면적이 적다. Fe계 및 Ni계 금속 소재 중 기지 조직이 FCC 결정구조를 갖는 소재는 (111)면간거리가 2.05 ~ 2.08Å의 값을 가지며, 이는 물리적 기상 증착법으로 코팅되는 경질 피막 중 TiAlN, AlTiN, AlCrN 계열의 조성을 기본으로 갖는 피막의 (200)면간거리인 2.06 ~ 2.09Å과 매우 근접한 값이다. 경질 피막과 금속 간에 마찰마모가 일어나는 환경에서는 경질 피막에 금속 마모 파편이 물리적으로 변형, 부착, 결합될 수 있으며, 여기서 면간거리가 유사한 결정면끼리 선호적으로 결합하려는(전위 이동 용이) 경향을 갖는다. 따라서 실시예 1과 비교예 2는 비교예 1 대비 스테인리스강의 기지 조직 대비 큰 면간거리를 가짐으로 인하여 금속 마모 파편과의 부착 및 결합이 적게 일어나고, 내뜯김성이 우수하다. 한편, 비교예 2가 큰 면간거리를 가짐에도 불구하고, 실시예 1의 내뜯김성이 더 우수한 이유는 경질 피막에 금속 마모 파편이 부착 및 탈락될 때 서브 피막 간 경계(부정합, 면간거리 차이)가 균열 전파의 장벽이 됨으로써 피막이 떨어져 나가는 속도를 늦추고 균일한 마모가 일어나도록 유도하기 때문이다.
절삭성능 평가
상기 표 1과 같이 제조한 경질 피막의 내용착성과 내뜯김성을 평가하기 위하여 밀링가공 시험을 수행하였으며, 하기와 같은 조건으로 평가하였다.
(1) 오스테나이트계 스테인리스강 평가
피삭재: STS316
샘플 형번: SNMX1206ANN-MF
절삭 속도: 90m/min
절삭 이송: 0.15mm/tooth
축 방향 절삭 깊이: 1.5mm
반경 방향 절삭 깊이: 50mm
오스테나이트계 스테인리스강 저속 가공 시 일반적으로 용착과 뜯김이 많이 발생하고, 이후에는 균열과 치핑으로 이어짐에 따라 경질 피막의 내용착성, 내뜯김성, 내열크랙성, 내치핑성이 절삭성능에 미치는 영향이 크다.
(2) Ni계 내열합금 평가
피삭재: INCONEL718
샘플 형번: ADKT170608PESR-ML
절삭 속도: 35m/min
절삭 이송: 0.2mm/tooth
축 방향 절삭 깊이: 5mm
반경 방향 절삭 깊이: 3mm
Ni계 내열합금 가공 시 초기부터 용착과 뜯김이 많이 발생하고, 이후에는 마모와 치핑으로 빠르게 전개됨에 따라 경질 피막의 내용착성, 내뜯김성, 내마모성, 내치핑성이 절삭성능에 미치는 영향이 크다.
| 번호 | STS316 가공 결과 | INCONEL718 가공 결과 | |||
| 가공 길이(mm) | 마모 유형 | 가공 길이(mm) | 마모 유형 | ||
| 실시예1 | 3300 | 정상마모 | 800 | 과대마모 | |
| 실시예 2 | 3000 | 정상마모 | 1200 | 과대마모 | |
| 실시예 3 | 3600 | 정상마모 | 1000 | 과대마모 | |
| 실시예 4 | 3600 | 정상마모 | 1000 | 과대마모 | |
| 실시예 5 | 2700 | 정상마모 | 1800 | 정상마모 | |
| 실시예 6 | 2100 | 정상마모 | 2000 | 정상마모 | |
| 실시예 7 | 3000 | 정상마모 | 1800 | 정상마모 | |
| 실시예 8 | 2400 | 정상마모 | 2000 | 정상마모 | |
| 실시예 9 | 2700 | 정상마모 | 2000 | 정상마모 | |
| 실시예 10 | 2400 | 정상마모 | 2400 | 정상마모 | |
| 비교예 1 | 1200 | 뜯김, 열크랙, 치핑 | 600 | 뜯김, 과대마모 | |
| 비교예 2 | 1500 | 뜯김, 열크랙 | 600 | 뜯김, 과대마모 | |
| 비교예 3 | 1800 | 뜯김, 열크랙 | 1000 | 뜯김, 과대마모 | |
| 비교예 4 | 1200 | 뜯김, 치핑 | 800 | 뜯김, 치핑 | |
| 비교예 5 | 900 | 뜯김, 치핑 | 1400 | 뜯김, 치핑 | |
| 비교예 6 | 900 | 뜯김, 치핑 | 1600 | 뜯김, 치핑 | |
상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예의 경질 피막은 비교예의 경질 피막 대비 전반적으로 절삭성능이 우수하다. 이는 실시예가 비교예 보다 큰 면간거리를 갖고 있거나 압축 잔류응력이 낮거나 서브 피막이 교대 적층되는 구조를 갖고 있기 때문이다.경질 피막 간에 면간거리와 잔류응력은 유사하더라도 경질 피막의 조성, 구조 그리고 피삭재에 따라 절삭성능은 크게 차이 날 수 있다. 실시예 1 ~ 4는 서브 피막이 하나의 금속 원소를 포함하는 질화물로 피막의 경도가 낮고, 압축 잔류응력이 낮기 때문에 스테인리스강 가공에서 내뜯김성이 우수하고, 인코넬 가공에서는 내마모성이 낮다. 실시예 5 ~ 9는 서브 피막이 금속 원소를 하나, 둘 또는 셋을 포함하는 질화물로 고용강화 효과에 의해 피막의 경도는 높고, 압축 잔류응력이 높기 때문에 실시예 1 ~ 4 대비 스테인리스강 가공에서 내뜯김성이 약간 낮고, 인코넬 가공에서는 내마모성이 우수하다. 실시예 10은 내마모성과 내치핑성이 좋은 AlTiN을 하부층으로 사용하고, 실시예 1을 상부층으로 사용함으로써 기지 조직이 FCC 결정구조를 갖는 Fe계 및 Ni계 금속 소재 모두에서 양호한 절삭성능을 가질 수 있다.
따라서 본 발명에 따른 경질 피막은 포함되는 복수의 서브 피막들을 희생적, 안정적으로 소모하면서 서브 피막 사이(Z축)뿐만 아니라 서브 피막 내(X, Y축)로의 균열 전파, 동반 탈락을 방지하게 된다. 따라서, 본 발명에서는 내열 합금 가공에 최적화된 희생형, 그리고 3차원 균열 전파 억제형 경질 피막이 표면에 형성된 절삭 공구를 제공할 수 있으며, 하부층과의 조합을 통해 보다 다양하게 응용이 가능하다.
Claims (12)
- 경질 모재와 상기 경질 모재 상에 형성되는 경질 피막을 포함하고,
상기 경질 피막은 교대 적층되는 복수의 서브 피막을 포함하고,
상기 서브 피막은,
입방정 결정구조를 가지면서 Zr, Nb, Hf, Ta 중 적어도 한가지 이상의 금속원소를 포함하고 C, N, O 중 적어도 하나 이상을 포함하며,
(111)면간거리는 2.49Å 이상이고, (200)면간거리는 2.16Å 이상이며,
상기 복수의 서브 피막 중 인접하는 서브 피막 간의 (111)면간거리 및 (200)면간거리 차이는 각각 0.03Å이상인, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 1 항에 있어서,
상기 서브 피막에 형성되는 잔류응력은 -1.5~0 GPa 범위인, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 복수의 서브 피막 중 인접하는 서브 피막 간의 잔류 응력 차이는 0.2GPa 이상인, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 1 항에 있어서,
상기 서브 피막은 상기 금속원소를 하나 이상 포함하는 질화물인, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 1 항에 있어서,
상기 경질 피막은 서로 다른 조성의 질화물로 이루어지는 둘 이상의 상기 서브 피막이 교대 적층되는, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 6 항에 있어서,
상기 경질 피막은 상기 금속원소 중 단일 금속원소의 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막과 상기 금속원소 중 둘 이상의 금속원소 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 교대 적층되는, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 6 항에 있어서,
상기 경질 피막은 상기 금속원소 중 단일 금속원소의 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막과 상기 금속원소 중 두 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막 및 상기 금속원소 중 세 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 차례로 교대 적층되는, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 6 항에 있어서,
상기 경질 피막은 상기 금속원소 중 하나 또는 두 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막 및 상기 금속원소 중 세 개의 금속원소를 포함하는 질화물로 이루어지는 상기 서브 피막이 교대 적층되는, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 6 항에 있어서,
상기 경질피막의 하부에 Ti, Al, Cr, Ta, Hf, Nb, Zr, V, Y, W, Mo, Si, 및 B로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소를 포함하는 탄화물, 질화물, 산화물, 탄질화물, 산화질화물, 산화탄화물, 산화탄질화물, 붕화물, 질화붕소, 붕소탄화물, 붕소탄질화물, 붕소산화질화물, 붕소옥소탄화물, 붕소옥소탄질화물, 및 옥소질화붕소로부터 선택되는 화합물층이 1층 이상 형성되는, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 1 항에 있어서,
상기 서브피막 두께는 50~500nm 범위이고, 상기 경질피막의 두께는 0.1~5㎛인, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
- 제 1 항에 있어서,
상기 서브 피막은 Al, Cr, V, Y 및 Si를 포함하지 않는, Fe계 또는 Ni계 내열합금 절삭을 위한 절삭공구.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230100000A KR102629996B1 (ko) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 복수의 서브 피막으로 이루어지는 경질 피막을 가지는절삭공구 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230100000A KR102629996B1 (ko) | 2023-07-31 | 2023-07-31 | 복수의 서브 피막으로 이루어지는 경질 피막을 가지는절삭공구 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR102629996B1 true KR102629996B1 (ko) | 2024-01-29 |
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| KR (1) | KR102629996B1 (ko) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136654A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-06-07 | Mitsubishi Materials Corp | 高硬度鋼の重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
| KR20110003278A (ko) * | 2009-07-03 | 2011-01-11 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 코팅된 절삭 공구 인서트 |
| JP2011189470A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| KR20220124167A (ko) * | 2020-01-08 | 2022-09-13 | 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 | 절삭 공구 |
-
2023
- 2023-07-31 KR KR1020230100000A patent/KR102629996B1/ko active IP Right Grant
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007136654A (ja) * | 2005-10-19 | 2007-06-07 | Mitsubishi Materials Corp | 高硬度鋼の重切削加工で硬質被覆層がすぐれた耐チッピング性を発揮する表面被覆立方晶窒化ほう素基超高圧焼結材料製切削工具 |
| KR20110003278A (ko) * | 2009-07-03 | 2011-01-11 | 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 | 코팅된 절삭 공구 인서트 |
| JP2011189470A (ja) * | 2010-03-16 | 2011-09-29 | Mitsubishi Materials Corp | 表面被覆切削工具 |
| KR20220124167A (ko) * | 2020-01-08 | 2022-09-13 | 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 | 절삭 공구 |
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