KR102629997B1 - 내박리성과 내마모성이 우수한 경질 피막을 구비한 절삭 인서트 - Google Patents

내박리성과 내마모성이 우수한 경질 피막을 구비한 절삭 인서트 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 밀착력이 우수하고, 내박리성과 내마모성성이 향상된 피막을 구비하는 절삭 인서트를 제공함에 있다.
본 발명에 따른 절삭 인서트는, 모재의 표면에 CVD법으로 형성되는 경질 피막이 형성된 것으로, 상기 경질 피막은 상기 절삭 인서트의 모재에 접하거나 인접하게 배치되는 제1층과, 상기 제1층의 상부에 형성된 제2층과, 상기 제2층의 상부에 형성된 제3층을 포함하고, 상기 제1층은 TiCxNy(x+y=1, x＞0, y＞0)으로 이루어지며, 상기 제2층과 제3층은 Ti1-xAlxC1-yNy (0.6≤x<1.0, 0≤y≤1)으로 이루어지며, X-선 회절분석 시에 최대 피크 강도가 (111)면 또는 (200)면에서 나타나고, 상기 제2층과 제3층은 최대 피크 강도가 나타나는 결정면이 상이하고, 상기 절삭 인서트의 상면에는 제3층이 제거되고, 상기 절삭 인서트의 측면에는 제3층이 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

내박리성과 내마모성이 우수한 경질 피막을 구비한 절삭 인서트 {CUTTING INSERT HAVING HARD FILM WITH EXCELLENT WEAR RESISTANCE}
본 발명은 그 표면에 경질 피막이 형성된 절삭 인서트(cutting insert)에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상기 경질 피막이 화학기상증착법(Chemical Vapour Deposition)으로 형성되며, 내박리성, 내치핑성 및 내마모성이 우수하여, 절삭 수명을 개선할 수 있는 절삭 인서트에 관한 것이다.
절삭성능 향상 및 수명개선을 위해 초경합금, 서멧(cermet), 엔드밀, 드릴류 등의 경질기체 위에 경질 피막인 TiN, TiAlN, AlTiN, Al2O3와 같은 박막을 증착하는 방식이 사용되고 있다.
1980년대까지는 절삭공구에 TiN을 코팅하여 절삭성능 및 수명을 향상시키고자 하였으나, 일반적인 절삭가공시 약 600 ~ 700℃ 정도 열이 발생하게 되므로, 1980년대 후반에는 기존의 TiN 보다 경도와 내산화성이 높은 TiAlN으로 코팅기술이 변천되었고, 내마모성 및 내산화성을 더욱 향상시키기 위해 Al을 더 첨가시킨 AlTiN 박막이 개발되었다. AlTiN 박막은 Al2O3 산화층을 형성함으로써, 고온 내산화성과 내마모성을 향상시키는 효과를 얻었으나, 경질 기체와의 결합력이 약한 문제가 있다.
최근 들어, 피삭재는 점차 고경도화되고 있으며, 열전도도가 낮고 공구와 용착이 심한 난삭재에 대한 절삭가공이 많아지고 있다. 이러한 고경도 피삭재에 대한 고속 절삭 가공 및 난삭재에 대한 고속 절삭 가공 시 우수한 절삭성능 및 수명을 얻기 위해서는 우수한 내산화성과 내마모성을 가지는 것이 중요하다.
이러한 요구에 대하여, Al과 Ti 중에서 Al의 함량을 몰비로 0.7 이상 증가시켜 내산화성과 내마모성이 우수한 CVD법으로 형성한 AlTiN 박막이 새로운 대안으로서 부각되고 있으나, 낮은 내박리특성과 인성이 문제가 되어 적용 범위를 넓히는데 제약이 되고 있다.
일례로, 하기 특허문헌에서는 라멜라 구조를 가지면서 동시에 특정한 결정면으로 우선 배향시킨 집합조직을 갖는 AlTiN 박막을 통해 보다 향상된 내마모성을 구현한 경질 피막에 대해 개시하고 있다. 하지만, AlTiN 박막의 적용에 가장 문제가 되는 경질 기체와의 결합력을 향상시키는 기술에 대해서는 개시하지 않고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2016-0130752호
본 발명의 목적은 내박리성, 내치핑성 및 내마모성이 우수한 경질 피막이 형성된 절삭 인서트를 제공하는데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 CVD법으로 형성되는 경질 피막이 형성된 절삭 인서트로, 상기 경질 피막은 상기 절삭 인서트의 모재에 접하거나 인접하게 배치되는 제1층과, 상기 제1층의 상부에 형성된 제2층과, 상기 제2층의 상부에 형성된 제3층을 포함하고, 상기 제1층은 TiCxNy(x+y=1, x＞0, y＞0)으로 이루어지고, 상기 제2층과 제3층은 Ti1-xAlxC1-yNy (0.6≤x<1.0, 0≤y≤1)으로 이루어지고 X-선 회절분석 시에 최대 피크 강도가 (111)면 또는 (200)면에서 나타나고, 상기 제2층과 제3층은 최대 피크 강도가 나타나는 결정면이 상이하고, 상기 절삭 인서트의 상면에는 제3층이 제거되고, 상기 절삭 인서트의 측면에는 제3층이 유지되어 있는 절삭 인서트를 제공한다.
본 발명의 일 실시형태에 따른 절삭 인서트는 그 표면에 형성된 경질 피막이 AlTiN층의 하부에 AlTiN층과의 결합력을 향상시키도록 TiCN층이 배치되고, AlTiN층이 (111)면으로 배향된 층과 (200)면으로 배향된 층의 2개의 층으로 이루어진 후 절삭 인서트의 상면에서는 2개의 AlTiN층 중 1개층이 후처리를 통해 제거되고, 측면에는 2개의 층을 그대로 유지하는 구조로 이루어져 있기 때문에, 절삭 인서트에 형성된 경질 피막의 내치핑성과 인성을 향상시킴과 동시에 내마모성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 절삭 인서트는, AlTiN층의 하부에 형성되는 TiCN층을 X-선 회절분석 시에 최대 피크 강도가 (311)면 및/또는 (422)면에서 나타나도록 성장된 결정구조를 가지도록 함으로써, 상부에 형성되는 AlTiN층과의 결합력을 향상시켜 경질 피막의 내박리성을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시형태에 따른 절삭 인서트는 TiCN층의 입자크기를 0.9㎛ 이하의 미립를 사용함으로써 경질 피막의 내마모성을 더욱 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 절삭 인서트에 형성된 경질 피막의 구조에 대한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 경질 피막이 형성된 절삭 인서트의 측면에 대한 X-선 회절분석 결과를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시형태에 따라 제조된 경질 피막이 형성된 절삭 인서트의 상면에 대한 X-선 회절분석 결과를 나타낸 것이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.
본 발명에 따른 절삭 인서트는, CVD법으로 형성되는 경질 피막이 형성된 것으로, 상기 경질 피막은 상기 절삭 인서트의 모재에 접하거나 인접하게 배치되는 제1층과, 상기 제1층의 상부에 형성된 제2층과, 상기 제2층의 상부에 형성된 제3층을 포함하고, 상기 제1층은 TiCxNy(x+y=1, x＞0, y＞0)으로 이루어지며, 상기 제2층과 제3층은 Ti1-xAlxC1-yNy (0.6≤x<1.0, 0≤y≤1)으로 이루어지며, X-선 회절분석 시에 최대 피크 강도가 (111)면 또는 (200)면에서 나타나고, 상기 제2층과 제3층은 최대 피크 강도가 나타나는 결정면이 상이하고, 상기 절삭 인서트의 상면에는 제3층이 제거되고, 상기 절삭 인서트의 측면에는 제3층이 유지되어 있는 것을 특징으로 한다.
도 1에서 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 절삭 인서트는, 초경합금이나 서멧(cermet)과 같은 소재로 이루어진 모재와, 이 모재 상에 형성되는 경질 피막을 포함하여 이루어지며, 상기 경질 피막은 하지층(100), 제1층(200), 제2층(300) 및 제3층(400)을 포함하여 이루어진다.
상기 하지층(100)은 모재와 제1층인 TiCN층 사이의 결합력 향상을 위해 선택적으로 형성할 수 있는 것으로, 바람직하게 TiN으로 이루어진 층이 사용될 수 있다. 이러한 하지층(200)의 두께는 2㎛ 이하로 형성되는 것이 바람직하고, 1㎛ 이하로 형성되는 것이 더 바람직하다.
상기 제1층(300)은 모재에 접하거나 인접하여 형성되는 TiCxNy(x+y=1, x＞0, y＞0, 이하 'TiCN' 이라 함)으로 이루어진 층이다.
상기 TiCN은 X-선 회절분석 시에 (311)면 및/또는 (422)면에서 최대 강도 피크가 나타나도록 결정 성장시킨 것이 그 상부에 형성되는 AlTiN층과의 결합력을 향상시켜 경질 피막 전체의 내박리성을 향상시키므로 바람직하다. 이때, 상기 TiCN층은 X-선 회절분석 시에 (311)면이 가장 강한 피크일 경우 (422)면이 두 번째로 강한 피크 상태로 있거나, (422)면이 가장 강한 피크일 경우 (311)면이 두 번째로 강한 피크 상태인 것이 AlTiN층과의 결합력 측면에서 보다 바람직하다.
상기 TiCN층의 두께는 0.5㎛ 미만일 경우 상기한 효과를 얻기 어렵고, 15㎛ 초과일 경우 제2층(300)과의 결합력 저하가 발생할 수 있으므로, 0.5 ~ 15㎛ 범위로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 TiCN층은 미세조직상 평균 결정립 크기가 0.9㎛ 이하의 미세립으로 형성되는 것이 그 상부에 형성되는 제2층(300)과의 결합력 향상은 물론 피막 전체의 내마모성을 향상시키는데 바람직하다.
상기 제2층(300)과 제3층(400)은 각각 Ti1-xAlxC1-yNy (0.6≤x<1.0, 0≤y≤1, 이하 'AlTiN'이라 함)으로 이루어지면서 X-선 회절분석 시에 최대 피크 강도가 (111)면 또는 (200)면에서 나타나도록 결정 성장이 이루어진 것을 특징으로 한다. 이때, 제2층(300)과 제3층(400)은 서로 상이한 결정 성장이 이루어진다. 예를 들어, 제2층(300)의 AlTiN층이 (111)면에서 최대 피크 강도가 나타나도록 결정 성장이 이루어질 경우, 제3층(400)의 AlTiN층은 (200)면에서 최대 피크 강도가 나타나도록 결정 성장이 이루어진다. 반대로, 제2층(300)의 AlTiN층이 (200)면에서 최대 피크 강도가 나타나도록 결정 성장이 이루어질 경우, 제3층(400)의 AlTiN층은 (111)면에서 최대 피크 강도가 나타나도록 결정 성장이 이루어진다. 이와 같이 결정 성장이 상이하게 이루어진 AlTiN층을 배치함으로써, 상호 보완적인 물성을 얻을 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 절삭 인서트는, 인서트의 상면에 형성된 제3층(400)은 후처리를 통해 제거하고 측면에 형성된 제3층(400)은 유지함으로써, 절삭 인서트의 상면과 측면에 형성된 AlTiN층의 결정 성장 방향이 상이하게 노출되도록 조절된 것을 특징으로 한다. 이러한 구조는 경질 피막의 내치핑성과 인성을 향상시키면서 동시에 내마모성을 향상시키는 효과를 갖게 한다.
한편, 본 발명의 일 실시형태에서는 상기 제2층(300)과 제3층(400)은 각각 1개의 층으로 형성된 것을 제시하고 있으나, 필요한 경우, A/B/A/B... 의 형태로 2회 이상 교대반복적으로 적층되는 구조로 형성될 수도 있다.
이와 같이 교대반복적으로 적층된 AlTiN층을 갖는 경우, 후처리를 통해 절삭 인서트의 상면에 형성된 AlTiN층의 일부를 제거할 때는, 제거한 후 상면과 측면에 노출된 AlTiN층의 결정 성장 방향이 상이하게 하는 것이 바람직하다.
상기 AlTiN층은 Al의 함량이 몰비로 0.6 이상으로, Ti에 비해 많이 함유되는 AlTiN을 주상으로 하는데, 주상인 AlTiN은 내산화성이 우수하나 내박리성이 낮은 문제점이 있다. 본 발명에 따른 피막은 AlTiN층의 낮은 내박리성을 개선하기 위한 것으로, 전술한 바와 같이, AlTiN층의 하부에는 특정한 결정방향으로 배향시킨 TiCN층을 배치하고, (111)면 또는 (200)면으로 우선 성장된 층을 적층함으로써, 피막의 인성과 내치핑성 및 내박리성을 개선할 수 있다.
일반적으로 AlTiN층은 인성이 약하여 내충격성이 낮은데, 라멜라 구조를 가지는 AlTiN은 인성을 향상시킬 수 있다. 그리고 인성 향상 효과를 얻기 위해서는 라멜라 영역의 평균 두께(라멜라를 구성하는 미세층 사이의 평균 간격)는 150nm 이하가 바람직하고, 100nm 이하인 것이 더 바람직하고, 50nm 이하인 것이 가장 바람직하다. 상기 라멜라 구조는 상이한 조성을 가지면서 동시에 면심 입방정(fcc) 조직과 육방정 구조(hcp) 조직과 같이 결정구조도 상이한 영역의 교대 반복일 수도 있고, 동일한 결정구조 예를 들어 면심 입방정(fcc) 구조를 가지면서 상이한 조성 영역이 교대 반복되는 것일 수 있다. 라멜라 구조는 절삭공구 사용 시에 하중에 대한 저항성을 높여 수명을 연장하는데 효과적인다. 특히 교대 반복되는 2개의 영역이 동일한 면심 입방정(fcc) 구조를 가지면서 상이한 조성 영역인 것이 바람직할 수 있다.
또한, 상기 AlTiN 층은 결합력과 내마모성을 고려할 때 알루미늄의 함량(x)는 0.6 이상 0.95 미만이 바람직하고, 0.7 이상 0.93 이하의 범위로 리치(rich)하게 포함되는 것이 보다 바람직하다.
또한, 상기 AlTiN층은 면심입방구조(fcc)를 가지는 조직의 분율이 90 vol% 이상일 수 있다. AlTiN층은 성막 조건에 따라 면심입방구조(fcc)와 조밀육방구조(hcp) 구조가 나타날 수 있는데, 내마모성, 내충격성 등에서 면심입방구조인 것이 더 유리하다. 또한, 면심입방구조가 90 vol% 이상이어야 면심입방 구조에 따른 특성이 충분히 발현될 수 있기 때문에, 상기 AlTiN층의 결정구조는 면심입방구조가 90 vol% 이상인 것이 바람직하다.
또한, 상기 제2층(300)과 제3층의 두께는 각각 0.1 ~ 5.9㎛이고, 제2층(300)과 제3층(400)의 두께의 합은 2 ~ 6㎛인 것이 바람직한데, 이는 제2층(300)의 두께가 2㎛ 미만일 경우 내마모성과 내산화성이 충분하지 않을 수 있고, 6㎛ 초과일 경우 내부응력에 의해 내박리성이 저하될 수 있기 때문이다.
또한, 상기 제1층(200)의 응력은 -500MPa 이하로 압축응력 상태인 것이 바람직하다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예에 한정되지는 않는다.
[실시예 1]
먼저, 초경합금 모재는, 초경합금의 바인더로 작용하는 Co의 함량이 7중량%, 4족, 5족 또는 6족의 원소를 포함하는 탄화물 또는 탄질화물은 그 함량이 5중량%를 첨가하여 13시간 혼합 분쇄 이후 스프레이 드라이 공법을 이용하여 혼합분말을 얻는다. 얻어진 혼합분말을 가지고 SNMX1206ANN-MM 형번 제작을 위해 2ton/㎠의 압력으로 프레스를 수행하여 성형체를 제조하였다.
이어서, 600℃에서 탈지(dewaxing) 공정을 수행하여, 성형체 제조과정에 투입된 유기 바인더 성분을 제거한 후, 불활성 가스 분위기에서 1 ~ 2시간 동안 소결을 진행하고, 600℃까지 불활성 가스 분위기에서 소정의 냉각속도 냉각시킨 후, 자연냉각시키는 방법으로 소결공정을 수행하여, 경질 피막 형성용 모재를 제조하였다.
상기 제조된 모재 위에 열적 CVD 방법을 사용하여 피막을 형성하였다.
먼저, 핫-월(hot-wall) CVD 반응기를 사용하여, 850℃, 5mbar의 압력 하에서, 8ml/min의 TiCl4, 12ml/min의 N2, 100ml/min의 H2 가스를 도입하는 방법을 통해, 하지층으로 두께 1㎛ 이하의 TiN층을 형성하였다.
다음으로, 800℃, 50mbar의 압력하에서, 4ml/min의 TiCl4, 0.5ml/min의 CH3CN, 15ml/min의 N2, 2000ml/min의 H2 혼합 가스를 도입하여 두께 약 9㎛의 MT-TiCN층(제1층)을 형성하였다.
이후 800℃, 5mbar의 압력하에서, 3ml/min의 TiCl4, 18ml/min의 AlCl3, 1200ml/min의 H2 혼합 가스를 도입하여 65ml/min의 NH3 및 140ml/min의 N2, 0.3ml/min의 CH3CN 혼합물을 제2 가스 공급으로 반응기 내로 통과시켰다. 30분의 코팅 시간이 지난 후, 두께 5㎛의 AlTiN층이 형성되었다. 생성된 AlTiN층의 알루미늄의 함량(x)는 0.95이었다.
다음으로, 800℃, 5mbar의 압력하에서, 4ml/min의 TiCl4, 20ml/min의 AlCl3, 1200ml/min의 H2 혼합 가스를 도입하여 80ml/min의 NH3 및 160ml/min의 N2, 0.5ml/min의 CH3CN 혼합물을 제2 가스 공급으로 반응기 내로 통과시켰다. 7분의 코팅 시간이 지난 후, 두께 1㎛의 검은 회색층의 AlTiN층이 형성되었다. 생성된 AlTiN층의 알루미늄의 함량(x)는 0.92이었다.
마지막으로 2bar의 압력하에, Al2O3 입자(평균 입도 5㎛) 매질이 포함된 습식 블라스팅 공정을 통해 인서트 가공면(상면)의 최상단에 형성된 AlTiN 층을 제거함으로써, 도 1에 도시된 적층 구조를 형성하였다.
도 2와 도 3은 본 발명의 실시예 1에 따른 인서트 상면에 위치한 경질 피막의 X선 회절분석 결과를 나타낸 것이다. 도 2에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 경질 피막의 AlTiN층의 최대 강도를 나타내는 피크는 (200) 피크가 형성되어 있다.
또한, 도 3에서 확인되는 바와 같이, 실시예 1에 따라 제조된 인서트 중에서 습식 블라스팅을 통해 최상단에 형성된 AlTiN층이 제거되지 않은 측면에서의 경질 피막의 AlTiN층의 피크를 나타내며, 피크는 (200), (111)면을 나타낸다.
즉, 본 발명의 실시예 1에 따른 경질 피막은 경질 기체(모재)의 표면에 (200)면과 (111)면으로 배향된 AlTiN층을 형성한 후에 (111)면으로 배향된 AlTiN층을 제거함으로써, 응력 변화로 인해 양 층간의 결합력이 향상되게 된다.
[비교예 1]
실시예 1과 동일한 초경합금 모재에 동일한 공정으로 MT-TiCN층을 제조한 후, (111)면으로 배향된 단일 AlTiN층을 형성하였다.
[비교예 2]
실시예 1과 동일한 초경합금 모재에 동일한 공정으로 MT-TiCN층을 제조한 후, (200)면으로 배향된 단일 AlTiN층을 형성하였다.
[비교예 3]
실시예 1과 동일한 초경합금 모재에 동일한 공정으로 MT-TiCN층을 제조한 후, (111)면으로 배향된 단일 AlTiN층을 실시예 1과 유사한 두께로 형성하였다.
[비교예 4]
실시예 1과 동일한 초경합금 모재에 동일한 공정으로 MT-TiCN층을 제조한 후, (200)면으로 배향된 단일 AlTiN층을 실시예 1과 유사한 두께로 형성하였다.
아래 표 1은 실시예 1, 비교예 1 ~ 4의 피막을 CVD법으로 형성할 때, 각 층의 형성조건을 나타낸 것이다.
실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
TiCN
(제1층)		 시간 min 50 50 50 50 50
TiCN 온도 ℃ 800 800 800 800 800
TiCN 압력 mbar 50 50 50 50 50
TiCN TiCl4 ml/min 4 4 8 4 4
TiCN N2 ml/min 15 15 15 15 15
TiCN H2 ml/min bal. bal. bal. bal. bal.
TiCN CH3CN ml/min 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
AlTiN(제2층) 시간 min 25 25 25 25 125
AlTiN 온도 ℃ 800 800 800 800 800
AlTiN 압력 mbar 5 5 5 5 5
AlTiN TiCl4 ml/min 4 4 4 2 4
AlTiN N2 ml/min 160 160 160 160 160
AlTiN H2 ml/min bal bal bal bal bal
AlTiN CH3CN ml/min 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
AlTiN AlCl3 ml/min 20 10 20 5 20
AlTiN NH3 ml/min 80 80 80 80 80
아래 표 2는 실시예 1, 비교예 1 ~ 4의 피막 중, TiCN층의 C 함량과, 우선성장 결정면을 나타낸 것이다. 표 2에서 우선성장 결정면이 2개로 기재된 것은 X-선 회절분석시 나타나는 피크의 강도가 유사한 경우이다.
제1층 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
C 함량 0.7 이상 0.7 이상 0.7 이상 0.7 이상 0.7 이상
우선성장결정면 (311),
(422)		 (311),
(422)		 (311),
(422)		 (311),
(422)		 (311),
(422)
아래 표 3은 실시예 1, 비교예 1 ~ 4의 피막 중, TiAlN층의 Al 함량(몰비)와, 우선성장 결정면 및 두께를 나타낸 것이다.
제2층 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
Al 함량 0.95, 0.92 0.94 0.92 0.93 0.92
우선성장결정면 (111),
(200)		 (111) (200) (111) (200)
두께(㎛) 6 5 5 6 6
아래 표 4은 실시예 1, 비교예 1 ~ 4의 피막 중, TiAlN층 응력을 나타낸 것이다.
제2층 실시예 1 비교예 1 비교예 2 비교예 3 비교예 4
블라스팅 적용 미 적용 미 적용 미 적용 미적용
응력(Mpa) -935 450 433 562 583
절삭성능 평가
본 발명의 실시예 1 및 비교예 1 ~ 4에 따라 제조한 피막을 구비한 절삭공구의 내마모성과 내치핑성을 다음과 같은 평가조건으로 평가하였다.
(1) 내마모성 평가 : 인써트 여유면, 경사면 및 상면 마모
피삭재: SCM440
샘플형번: SNMX1206ANN-MM
절삭 속도: 250m/min
절삭 이송: 0.15mm/tooth
절삭 깊이: 1.5mm
절삭유: 없음(건식)
(2) 내치핑성 평가 :인써트 인선 날부 파손
피삭재: SCM440
샘플형번: SNMX1206ANN-MM
절삭 속도: 180m/min
절삭 이송: 0.15mm/tooth
절삭 깊이: 2.0mm
절삭유: 없음(건식)
이상과 같은 조건으로 내마모성과 내치핑성을 평가한 샘플과 그 결과를 아래 표 5에 나타내었다.
실시예 비교예1 비교예2 비교예3 비교예4
내마모성 가공시간 31분 23분 18분 28분 25분
내치핑성 가공시간 43분 40분 45분 28분 33분
위 표 5에서 확인되는 바와 같이, 본 발명의 실시예 1에 따른 응력변화를 통해 결합력이 향상되어, 공구 수명이 비교예 들에 비해 현저하게 개선되었다.
100: 하지층
200: 제1층
300: 제2층
400: 제3층

Claims (6)

  1. CVD법으로 형성되는 경질 피막이 형성된 절삭 인서트로,
    상기 경질 피막은 상기 절삭 인서트의 모재에 접하거나 인접하게 배치되는 제1층과, 상기 제1층의 상부에 형성된 제2층과, 상기 제2층의 상부에 형성된 제3층을 포함하고,
    상기 제1층은 TiCxNy(x+y=1, x＞0, y＞0)으로 이루어지며,
    상기 제2층과 제3층은 Ti1-xAlxC1-yNy (0.6≤x<1.0, 0≤y≤1)으로 이루어지며, X-선 회절분석 시에 최대 피크 강도가 (111)면 또는 (200)면에서 나타나고,
    상기 절삭 인서트의 상면은 상기 제3층이 제거되어 제2층이 표면층을 형성하고, 상기 절삭 인서트의 측면은 상기 제3층이 유지되어 제3층이 표면층을 형성하며,
    상기 제2층과 제3층은 최대 피크 강도가 나타나는 결정면이 상이하여 결정성장 방향이 상이한, 절삭 인서트.
  2. 상기 제1층은 X-선 회절분석 시에 최대 피크 강도가 (311)면 및/또는 (422)면에서 나타나는, 절삭 인서트.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 TiCxNy(x+y=1, x＞0, y＞0)는 평균입도가 0.9㎛ 이하인, 절삭 인서트.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2층 및 제3층은 면심입방구조(fcc)를 가지는 조직의 부피분율이 90% 이상인, 절삭공구용 피막.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1층의 하부에는 하지층이 더 포함되고, 상기 하지층은 TiN으로 이루어지는, 절삭 인서트.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1층의 응력은 -500MPa 이하인, 절삭 인서트.
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