KR20030019916A - 결합제 부화된 표면영역을 지니는 크롬-함유 침탄카바이드체 - Google Patents

결합제 부화된 표면영역을 지니는 크롬-함유 침탄카바이드체 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재(18, 49)와 코팅(29, 59)을 포함하는 피복된 침탄(결합제 합금, 예를들면, 코발트-크롬 합금) 텅스텐 카바이드 절삭 인서트에 관한 것이다. 상기 기재는 적어도 70 중량퍼센트의 텅스텐과 카바이드, 약 3 중량퍼센트내지 ㅂㄷ 중량퍼센트의 코발트, 및 적어도 0.09 중량퍼센트의 크롬을 포함한다. 상기 기재(18, 49)는 그 기재의 주위 표면 부근에서 시작하여 그 주위 표면으로부터 내향으로 연장하는 결합제 합금 부화된 표면영역(22, 56)을 제공한다. 상기 코팅은 크롬을 포함하는 기초층(30, 60)을 포함한다.

Description

결합제 부화된 표면영역을 지니는 크롬-함유 침탄 카바이드체{CHROMIUM-CONTAINING CEMENTED CARBIDE BODY HAVING A SURFACE ZONE OF BINDER ENRICHMENT}
결합제 부화된 표면 영역을 제시하는 피복된 침탄 카바이드 (예를들면, 침탄 [코발트] 텅스텐 카바이드) 절삭 인서트가 금속 절삭용도로 사용된다. 그 결합제 부화된 표면 영역은, 로이트, 트롤, 오스트리아, 메탈베르크 플랜지 아.게.(1981)의 10회 플랜지 세미나 회보의 페이지 613-627에 있는 "고 에지 강도 케나메탈 그레이드 KC850의 미세구조 특성 및 절삭 성능" 이라는 문헌에 제시된 바와같이 층화된다. 결합제 부화된 표면 영역은 Nemeth 등의 미국 재특허 제34,180호 또는 Grab 의 미국특허 제5,955,186호에 제시된 바와같이 비-층화될 수도 있다.
결합제 부화된 표면 영역을 제시하는 현재의 피복된 침탄 카바이드 절삭 인서트는 허용가능한 성능 특성을 지닌다. 그러나, 개선된 성능 특성을 지니는 피복된 침탄 카바이드 절삭 인서트를 제공하는 것이 더욱 바람직할 것이다.
본 발명은 결합제 합금 부화(富化; enrichment)된 표면 영역을 지니는 (예를들면, 피복된 침탄 (코발트-크롬 결합제 합금) 텅스텐 카바이드 절삭 인서트와 같은) 크롬-함유 침탄 카바이드체이다.
도1은 특정 실시예의 절삭 인서트의 사시도이다.
도2는 선 2-2를 따라 취하여진 도1의 절삭 인서트의 횡단면도로서, 레이크면과 플랭크면 모두로부터 내향으로 연장하는 결합제 부화된 표면 영역을 지니는 기재와 3개의 층을 지니는 코팅 체계를 제시한다.
도3은 다른 특정 실시예의 절삭 인서트의 사시도이다.
도4는 선 3-3을 따라 취하여진 도3의 절삭 인서트의 횡단면도로서, 레이크면으로부터만 내향으로 연장하는 결합제 부화된 표면 영역을 지니는 기재와 3개의 층을 지니는 코팅 체계를 제시한다.
한가지 형태에 있어서, 본 발명은 적어도 70 중량퍼센트의 텅스텐과 카본, 약 3 중량퍼센트 내지 12 중량퍼센트의 코발트 및 적어도 0.09 중량퍼센트의 크롬의 텅스텐 카바이드-베이스 벌크 조성을 지니는 절삭 인서트이다. 상기 코발트와 크롬이 결합제 합금을 형성한다. 상기 조성의 결합제 합금 함량은 기재의 주위 표면 부근에서 시작하여 그 주위 표면으로부터 내향으로 연장하는 표면 영역에서 부화된다.
상기 기재는 또한 결합제 부화를 달성하도록 사용된 메카니즘의 결과로서 니트로겐을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 텅스텐 카바이드 베이스 벌크 조성은 약 10 중량퍼센트 이하의 탄탈, 약 6 중량퍼센트 이하의 니오브, 및 약 10 중량퍼센트 이하의 티타늄을 지니는 것이 바람직하다.
전체 적어도 1 중량퍼센트의 탄탈, 니오브 및 티타늄이 바람직하며, 전체 적어도 2 중량퍼센트의 탄탈, 니오브 및 티타늄이 더 바람직하다.
상기 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 약 0.03 내지 약 0.15 의 범위로 되는 것이 바람직하며, 약 0.05 내지 0.10 의 범위로 되는 것이 더 바람직하다.
상기 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 상기 결합제 합금 부화된 표면 영역과 상기 벌크 조성의 사이에서 대략 일정하게 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 절삭 인서트는 상기 기재된 것과 같은 기재의 조성 및 상기기재상에 하나 이상의 층으로 이루어진 경질의 코팅을 지니는 것이 바람직하다. 최내측의 층은 크롬을 포함하는 것이 바람직한데, 그 크롬은 상기 기재상에 코팅의 화학증착 중 상기 기재로부터 상기 층내로 확산되며, (예를들면, 티타늄 크롬 카보니트라이드 또는 티타늄 텅스텐 크롬 카보니트라이드와 같은) 크롬 함유 고용체 층을 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 상기 특성 및 다른 특성들이 도면을 참조하여 상세하게 후술되는 명세서를 참조함으로써 보다 자명하여질 것이다.
도면들을 참조하면, 도1 및 도2는 CNMG 스타일의 피복된 절삭 인서트(10)를 제시한다. 피복된 절삭 인서트(10)는 레이크면(14)과 플랭크면(16)의 접합부에 절삭 에지(12)를 제공한다. 절삭 인서트(10)는 구멍(17)을 포함한다.
상기 피복된 절삭 인서트(10)는 대체로 참조번호 18(도2 참조)로 지시된 기재를 더 포함한다. 그 기재(18)는 벌크 영역(20)과 결합제 합금 부화된 표면 영역(20)을 지니는데, 상기 표면 영역은 상기 기재의 벌크 영역(20)의 결합제 합금 함량보다 더 많은 최대의 결합제 합금 함량을 지닌다. 상기 기재(18)는 레이크면(24)과 플랭크면(26)을 지닌다. 이러한 특정 실시예에 있어서, 결합제 합금 부화된 표면 영역(22)은 상기 절삭 에지(12)의 부근에서 기재(18)의 레이크면(24)과 플랭크면(26) 모두로부터 내향으로 연장한다. 상기 결합제 합금 부화된 표면 영역은 그라인딩에 의해 절삭 인서트의 다른 영역으로부터 제거된다.
상기 기재(18)는 침탄된 카바이드 재료를 포함한다. 한가지 예시적인 기재는, 예를들면, 티타늄, 탄탈, 니오브, 지르코늄 및 하프늄과 같은 하나 이상의 카바이드 형성용 원소를 포함하는 침탄된 (코발트-크롬 결합제 합금) 텅스텐 카바이드이다. 그 재료는 또한 바나듐을 포함할 수 있지만, 바나듐은 상기 확인된 카바이드 형성용 원소, 즉, 티타늄, 탄탈, 니오브, 지르코늄 및 하프늄 중 한가지 이상과 함께 존재하여야 한다. 상기 기재는 또한 크롬을 포함하는데, 대부분의 크롬은, 전부는 아니더라도, 코발트-크롬 결합제 합금을 형성하도록 코발트와 함께 합금된다. 다른 원소들이 선택적으로 상기 결합제 합금의 성분으로 될 수 있는데, 그 원소들은 텅스텐, 철, 니켈, 루테늄, 및 레늄을 포함한다. 예를들면, 상기 결합제 합금의 20 중량퍼센트까지 텅스텐을 포함할 수 있다.
침탄된 (코발트-크롬 결합제 합금) 텅스텐 카바이드의 경우에, 결합제 합금 부화된 상기 표면 영역은 전형적으로 층화되지 않은 형태의 결합제 합금 부화를 나타낸다. 상기 벌크 기재의 기공율은 전형적으로 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입A 내지 타입B이다. 본 출원인들은 본 발명의 범위가 또한 비-층화된 결합제 합금 부화된 표면 영역을 갖는 기재를 포함하며, 상기 벌크 기재가 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입C를 지니도록 의도한다. Nemeth 등의 미국 재특허 제34,180호는 비-층화된 형태의 결합제 부화를 제시하는 침탄 텅스텐 카바이드 절삭 인서트를 개시한다. 2000년 3월 24일자, 리우 등이 침탄 카바이드 공구 및 제조방법이라는 명칭으로 출원한 계류중인 미국특허 출원 제09/534,710호는, C00 보다 크게 되는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 기공율 등급 및 비-층화된 결합제 부화의 표면영역을 갖는 기재를 개시한다.
또한, 본 출원인들은, 본 발명의 범위가 층화된 결합제 합금 부화의 표면 영역을 갖는 기재를 포함하는 것으로 본다. 층화된 결합제 합금 부화의 표면 영역을 갖는 전형적인 기재는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입C 기공율을 갖는 벌크 기재를 지닌다. 타입C의 기공율과 층화된 결합제 합금 부화의 표면영역을 갖는 기재의 예는 상기 언급된 "고 에지 강도 케나메탈 그레이드 KC850의 미세구조 특성 및 절삭 성능" 이라는 문헌에 있다. 그러나, 본 출원인들은 여전히 본 발명의 범위가 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입A 및/또는 타입B 기공율을 갖는 벌크 기재를 지니는 층화된 결합제 부화의 표면영역을 구비한 기재를 포함하도록 의도한다. Funtai Oyobi Funtai Yakin, 34권, 제1번, 129-132 페이지(1987)의, Kobori 등의 "침탄된 카바이드의 표면 부근에 형성된 결합제 부화된 층"이라는 명칭의 문헌에는 층화된 형태의 결합제 부화가 개시되어 있다.
침탄된 (코발트-크롬 결합제 합금) 텅스텐 카바이드, 다시 말하면, 텅스텐 카바이드-베이스 재료로 제조된 예시적인 기재의 성분에 대한 범위는, 약 3 중량퍼센트 내지 약 12 중량퍼센트의 코발트, 약 10 중량퍼센트 이하의 탄탈, 약 6 중량퍼센트 이하의 니오브, 약 10 중량퍼센트 이하의 티타늄, 약 70 중량퍼센트 이상의 텅스텐과 카본, 및 0.09 중량퍼센트의 최소 크롬을 포함한다. 크롬 함량에 대한 상한은, 기재가 당해 특정 용도와 관련된 인성의 문제점들을 회피할 수 있는 수준으로 정해진다. 크롬에 대한 바람직한 상한은 코발트 함량의 약 15 퍼센트(다시 말하면, 12 w/o 코발트에서 1.8 w/o 크롬; 3 w/o 코발트에서 0.45 w/o 크롬)이거나, 또는 보다 바람직하게는, 코발트 함량의 10 퍼센트(다시 말하면, 12 w/o 코발트에서 1.2 w/o; 3 w/o 코발트에서 0.3 w/o 크롬)이다. 크롬 함량의 하한은 또한 코발트 함량에 따르며, 적어도 3 퍼센트의 코발트 함량(다시 말하면, 3 w/o 코발트에서 0.09 w/o 크롬; 12 w/o 코발트에서 0.36 w/o 크롬)으로 되어야 바람직하며, 코발트 함량의 적어도 5 퍼센트(다시 말하면, 3 w/o 코발트에서 0.15 w/o 크롬; 12 w/o 코발트에서 0.6 w/o 크롬)로 되는 것이 더 바람직하다.
침탄된 (코발트-크롬 결합제 합금) 텅스텐 카바이드로 제조된 예시적인 기재의 성분에 대한 다른 범위는, 약 5 중량퍼센트 내지 약 6 중량퍼센트의 코발트, 약 3 중량퍼센트 내지 약 4 중량퍼센트의 탄탈, 약 1 내지 약 2.5 중량퍼센트의 티타늄, 약 0.2 내지 약 0.6 중량퍼센트의 니오브, 약 0.2 중량퍼센트 내지 약 0.4 중량퍼센트의 양으로 존재하는 크롬, 및 적어도 약 70 중량퍼센트의 텅스텐과 카본을 포함한다.
본 출원인들은, 예시적인 기재에 있어서, 결합제 합금 부화된 표면영역이 상기 기재의 주위 표면으로부터 약 50 마이크로미터 이하의 두께까지 내향으로 연장하는 것을 도모한다. 다른 예시적인 기재에 있어서, 결합제 합금 부화의 깊이에 대한 범위는 약 20 내지 약 30 마이크로미터이다.
한가지 예시적인 기재에 있어서, 결합제 합금 부화된 표면 영역의 최대 결합제 합금 함량은, 상기 벌크 기재의 결합제 함량의 약 125 내지 약 300 중량퍼센트의 범위로 된다. 다른 예시적인 기재에 있어서, 결합제 합금 부화된 표면 영역의 최대 결합제 합금 함량은, 상기 벌크 기재의 결합제 합금 함량의 약 150 중량퍼센트 내지 약 300 중량퍼센트의 범위로 된다. 또 다른 예시적인 기재에 있어서, 결합제 합금 부화된 표면 영역의 최대 결합제 합금 함량은, 상기 벌크 기재의 결합제 합금 함량의 약 200 내지 약 300 중량퍼센트의 범위로 된다. 또 다른 예시적인 기재에 있어서, 결합제 합금 부화된 표면 영역의 결합제 합금 함량은, 상기 벌크 기재의 결합제 합금 함량의 약 150 내지 약 250 중량퍼센트의 범위로 된다.
침탄된 (코발트-크롬 결합제 합금) 텅스텐 카바이드를 포함하는 한가지 예시적인 기재에 있어서, 물리적 특성에 대한 한가지 특정 범위는, 약 89 내지 약 93 의 록크웰 A 경도, 약 115 내지 약 350 에르스텟의 보자력(HC), 및 약 128[162 마이크로 테슬라 입방 미터 퍼 킬로그램 코발트(μT-m3/kg)] 내지 약 160 가우스 입방 센티미터 퍼 그램 코발트(gauss-cm3/gm)[202 마이크로 테슬라 입방 미터 퍼 킬로그램 코발트(μT-m3/kg)]의 자기포화이다. 침탄된 (코발트) 텅스텐 카비이드를 포함하는 다른 예시적인 기재에 있어서, 물리적 특성에 대한 한가지 특정 범위는, 약 91.5 내지 약 92.5 의 록크웰 A 벌크 경도, 약 155 내지 약 195 에르스텟의 보자력(HC), 및 약 128 가우스 입방 센티미터[162 마이크로 테슬라 입방 미터 퍼 킬로그램 코발트(μT-m3/kg)] 내지 약 160 가우스 입방 센티미터 퍼 그램 코발트(gauss-cm3/gm)[202 마이크로 테슬라 입방 미터 퍼 킬로그램 코발트(μT-m3/kg)]의 자기포화이다.
도1 및 도2에 제시된 바와같이, 절삭 인서트(10)는 상기 기재에 견고하게 부착되는 코팅 체계(대체로 중괄호 29로 지시되어 있다)를 지닌다. 상기 코팅 체계(29)는 상기 기재(18)에 인접한 기초층(30), 상기 기초층(30)에 인접한 중간층(32) 및 상기 중간층(32)에 인접한 외측층(34)을 포함한다. 이 특정 실시예는 3개의 층을 도시하지만, 본 출원인들은 상기 코팅 체계가 하나 이상의 층을 포함하도록 의도한다.
예시적인 코팅 재료로서, 상기 기초층은 티타늄의 카바이드, 니트라이드, 카보니트라이드, 및 옥사이드 중 하나 이상으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 한가지 이상의 재료를 포함할 수 있다.
상기 중간층은 티타늄 카보니트라이드, 티타늄 니트라이드, 티타늄 카바이드, 알루미나, 티타늄 알루미늄 니트라이드, 지르코늄 니트라이드, 지르코늄 카바이드, 하프늄 니트라이드 및 하프늄 카바이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 한가지 이상의 재료를 포함할 수 있다.
상기 외측층은 티타늄 카보니트라이드, 티타늄 니트라이드, 티타늄 카바이드, 알루미나, 티타늄 알루미늄 니트라이드, 티타늄 디보라이드, 크롬 니트라이드, 하프늄 니트라이드 및 하프늄 카바이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 한가지 이상의 재료를 포함할 수 있다.
일반적으로 말하면, 상기 코팅 체계의 하나 이상의 코팅층들은 화학증착(CVD) 및 적온화학증착(MTCVD)에 의해 가하여진다. 그러나, 본 출원인들은 또한 코팅 체계의 하나 이상의 층들이 물리적 증착(PVD)에 의해 가하여지는 것을 의도한다.
상기 기재는 상기 기초 코팅층과 상기 기재 사이에 에타 상의 층을 포함할 수 있다. 상기 에타 상의 층은 약 2 마이크로미터 내지 약 3 마이크로미터보다 더 두껍지 않게 된다.
터닝 용도로 전형적으로 사용되는 절삭 인서트는 일반적으로 기재의 레이크면과 플랭크면 모두로부터 내향으로 연장하는 결합제 합금 부화된 표면영역을 구비한다. 그것은 도1 및 도2에 도시된 절삭 인서트에 대한 경우인데, 상기 언급된 바와같이, 도2는 기재의 레이크면과 플랭크면 모두로부터 내향으로 연장하는 결합제 합금 부화된 표면영역을 제시한다.
그러나, 결합제 합금 풍부한 표면영역이 기재의 레이크면으로부터만 내향으로 연장하고, 기재의 다른 표면으로부터는 결합제 합금 부화가 존재하지 않는 특정한 절삭 인서트가 특정한 용도를 위해 사용된다. 그러한 스타일의 절삭 인서트에 있어서, 소결된 기재의 플랭크면은 플랭크면으로부터 연장하는 결합제 합금 부화된 표면 영역을 제거하도록 그라인딩됨으로써, 레이크면으로부터 연장하는 결합제 합금 부화된 표면영역을 떠난다.
도3 및 도4는, 단지 레이크면에만 결합제 합금 부화된 표면 영역이 존재하는 미세구조를 지니는 SNG 스타일의 피복된 절삭 인서트를 제시한다. 그러한 점에서, 절삭 인서트(40)는 8개의 절삭 에지(48)를 형성하도록 맞은편 레이크면(44)과 교차하는 4개의 플랭크면(42)을 지닌다.
절삭 인서트(40)는 주위의 레이크면(52)과 주위의 플랭크면(54)을 구비한 기재(49; 도4 참조)를 지닌다. 상기 기재(49)는 기재(49)의 대부분을 포함하는 벌크영역(50), 및 주위의 레이크면(52)으로부터 내향으로 연장하는 결합제 합금 부화된 표면영역(56)을 지닌다. 결합제 합금 부화의 어떠한 표면 영역도 상기 기재로부터 상기 주위의 플랭크면 부근에 존재하지 않는다. 전형적으로, 결합제 합금 부화의 표면 영역은 그라인딩에 의해 플랭크면으로부터 제거된다.
상기 절삭 인서트(40)의 기재(49)는 본질적으로 절삭 인서트(10)의 기재(18)와 동일한 조성으로 될 수 있으며, 그 기재와 같은 수준의 결합제 부화를 제공한다. 절삭 인서트(40)는, 절삭 인서트(10)의 코팅 체계(29)와 동일하게 될 수 있는 중괄호(59)로 제시된 코팅 체계를 지닌다. 이러한 점에서, 코팅 체계(59)는 기초층(60), 상기 기초층상의 중간층(62) 및 상기 중간층상의 외측층(64)을 제공한다. 상기 기재(49)와 코팅 체계(59)의 부가적인 설명은 필요하지 않다.
(후술되는 바와같은) 기재 번호1과 아래와 같이 개시된 코팅 체계를 포함하는 피복된 절삭 인서트가 투과 전자 현미경(TEM)을 통하여 분석되었다. 그 코팅 체계는 다름과 같이 구성된다: CVD 에 의해 상기 기재에 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 기초층, MTCVD에 의해 상기 기초층에 4 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제1의 중간층, CVD 에 의해 상기 제1의 중간층에 1.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 알루미나의 제2의 중간층 및 CVD 에 의해 상기 제2의 중간층에 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 니트라이드의 외측층.
이러한 TEM 분석은, 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비(wt% 크롬/wt% 코발트)가 코발트 부화된 표면영역과 상기 벌크 기재 사이에서 균일하였다는 것을 밝혀냈다. 상기 부화된 표면영역에서 코발트 또는 결합제 합금 상의 조성은 4.5 중량퍼센트의 크롬과 95.5 중량퍼센트의 코발트(또는 5 원자백분율의 크롬과 95 원자백분율의 코발트)이었다. 개시 크롬과 코발트 함량의 중량퍼센트 비가 약 5 퍼센트인 0.3 대 5.75 일 경우, 전부는 아니더라도, 대부분의 크롬이 코발트 결합제에 존재하는 것으로 보인다. 본 출원인들은 또한 결합제 합금의 20 중량퍼센트까지 텅스텐을 포함할 수 있도록 텅스텐이 결합제 합금에 존재할 것을 기대한다.
비록 상기 기초층이 티타늄 니트라이드 또는 티타늄 카보니트라이드를 포함할 경우에 조차, 상기 기초층이 가하여질 때의 높은 온도(즉, 900 내지 1000℃)로 인하여, 티타늄 카보니트라이드에 대한 티타늄 니트라이드의 변화 또는 티타늄 카보니트라이드의 카본 함량이 증가하도록 상기 기재로부터 상기 기초층내로 카본의확산이 이루어지는 것으로 믿어진다. 놀랍게도, 기재의 크롬의 일부가 상기 기초층내로 확산됨으로써, 상기 기초층이 고용체 티타늄-크롬 카보니트라이드, 또는 고용체 티타늄-텅스텐-크롬 카보니트라이드를 포함하는 것이 발견되었다.
EDS 시스템에 대한 EMi SPEC 계면을 사용하는, 필립스 CM200 전계방출 건 TEM을 통하여 TEM 얇은 포일이 화학적으로 분석되었다. 기초 코팅층의 금속에 대한 그러한 분석의 결과는 다음과 같다:
w/o a/o
Ti 86.48 93.29
Cr 1.91 1.90
Co 2.60 2.28
W 9.0 2.52
본 출원인들은, 상기 코팅 체계의 기초층내로 크롬의 확산이 상기 기재에 대한 코팅의 부착과 코팅의 내마모성을 증진시킴으로써, 절삭 인서트의 성능을 개선하는 것으로 믿는다. 상기 기재에 인접한 기초 코팅층의 TEM 분석으로, 상기 기초 코팅층의 코발트에 대한 크롬의 비가 상기 기초층에 약 1.9 원자백분율로 존재하는 크롬과 함께 원자백분율 기준으로 약 1.9/2.3 이라는 것을 알았다. 이것은 놀랍게도 상기 기재에서 발견된 것(0.05)보다 현저히 높은 크롬/코발트 비(0.83)이다. 본 발명자들은, 향상된 부착력과 내마모성을 최대화하기 위하여, 상기 기재에서의 Cr/Co 비에 대한 상기 코팅에서의 Cr/Co 비의 비율이 바람직하게는 5 이상, 더 바람직하게는 10 이상, 가장 바람직하게는 15 이상으로 되어야 한다고 믿는다.
피복된 절삭 인서트들이 제조되어, 터닝 테스트와 슬롯 바 테스트에서 시험되었다. 그러한 절삭 인서트와 그 테스트 결과의 명세가 아래의 표1에 제시되어 있다. 기재 번호1 및 2을 제조하기 위한 개시 분말 혼합물에 있어서, 니트로겐은 티타늄 니트라이드의 형태로 존재한다. 기재 번호3 및 4를 제조하기 위한 개시 분말 혼합물에 있어서, 니트로겐은 티타늄 카보니트라이드의 형태로 존재하며, 그 카본 대 니트로겐의 비는 1:1 이다. 기재 번호 1 내지 4 의 각각의 하나는 제조하기 위한 개시 분말 혼합물에 있어서, 크롬은 크롬 카바이드의 형태로 존재한다.
표 1
기재의 개시 조성(중량퍼센트)
기재 코발트 탄탈 티타늄 니오브 크롬 텅스텐, 카본 및 니트로겐
번호 1 5.75 3.3 1.80 0.40 0.30 88.45
번호 2 5.75 3.3 1.80 0.40 없음 88.75
번호 3 5.75 3.3 1.80 0.40 없음 88.75
번호 4 5.75 3.3 1.80 0.40 0.30 88.45
상기 기재들은 볼 밀링, 그린 컴팩트(다시 말하면, 개시 분말의 합체된 매스)내로 분말의 프레싱, 상기 그린 컴팩트의 디루빙(또는 디왁싱) 및 진공 신터링을 포함하는 통상의 분말 야금 신터링 기술로 준비되었다. 그러한 기재들에 대하여, 상기 진공 신터링은 약 45 내지 약 90 분의 기간동안 약 2700 화씨온도(1482 ℃)에서 이루어졌다. 아래의 표2는 상기 신터링 된 기재의 물리적 특성 몇가지를 개시한다.
표 2
신터링된 기재의 물리적 특성
기재 보자력 HC(Oe) 자기포화(가우스 cm3/gr Co) CEZ 의 두께(㎛) 경도(RA) 기공율
번호1 179 131 31 91.6 A02-B00-C00
번호2 163 137 20 91.2 A02-B00-C
번호3 160 140 41 91.9 A02-B00-C
번호4 165 143 40 92.2 A02-B00-C
표2는 보자력(Hc)을 에르스텟(Oe)으로, 자기포화(MS)를 가우스 입방 센티미터 퍼 그램 코발트로, 결합제(코발트)부화의 표면영역(CEZ)의 두께를 마이크로미터로, 벌크 기재의 경도를 로크웰 A로, 및 "침탄된 카바이드의 겉보기기공율에 대한 표준 시험법"이라는 제목의 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 의해 측정된 벌크 기재의 기공율을 제시한다.
기재 번호1 및 2가 상부 및 저부에서 연마되고, 호운가공되었으며, 그 다음에 아래의 코팅 체계(코팅 체계 A)로 코팅되었다: 화학적 증착(CVD)에 의해 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 니트라이드의 기초층, 상기 기초층에 적온화학증착(MTCVD)에 의해 3.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제1의 중간층, 상기 제1의 중간층에 CVD에 의해 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제2의 중간층, 상기 제2의 중간층에 CVD에 의해 2.0 마이크로미터의 두께로 가하여진 알루미나(카파 상)의 제3의 중간층, 및 상기 제3의 중간층에 CVD에 의해 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 니트라이드의 외측층.
표3은 아래의 파라미터하에서 4회의 반복적인 터닝 테스트의 분으로 측정된 공구수명의 결과를 제시한다: 분당 590 표면피트의 속도[분당 180 표면미터], 회전당 0.010 인치(ipr)의 이송[회전당 0.25 밀리미터], 0.080 인치(2 밀리미터)의 절삭깊이, 및 플러드 냉각제. 소재의 재료는 316Ti 스테인레스 강 바(독일 DIN 1.4571)이었다. 절삭 인서트의 스타일은 6도의 정의 레이크를 갖는 CNMG432 였다.
표3
터닝(316Ti 스테인레스 강) 시험 공구수명 결과
예(기재/코팅)[Cr 의 존재] 테스트1 테스트2 테스트3 테스트4 평균[분]
번호1/A [Cr] 11.7 46.6 33.1 31.9 30.8
번호2/A [부존재] 12.0 21.9 - - 17.0
표3에 보고된 터닝 테스트에 사용된 각각의 하나의 절삭 인서트에 대한 고장모드는 절삭 노칭의 깊이이었다. 표3에 제시된 터닝 테스트 공구수명 결과에 대한 공구수명 판정기준은 다음과 같다: 0.015 인치(0.38 밀리미터)의 균등한 플랭크 마모; 0.030 인치(0.76 밀리미터)의 최대 플랭크 마모; 0.03 인치(0.76 밀리미터)의 노즈 마모; 0.020 인치(0.51 밀리미터)의 절삭 노칭의 깊이; 0.004 인치(0.10 밀리리터)의 크레이터 마모; 및 0.030 인치(0.76 밀리미터)의 트레일링 에지 마모.
기재 번호3 및 4가 아래의 체계(코팅 체계 B)로 코팅되었다: CVD 에 의해 상기 기재에 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 니트라이드의 기초층, 상기 기초층에 적온화학증착(MTCVD)에 의해 3.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제1의 중간층, 상기 제1의 중간층에 CVD에 의해 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제2의 중간층, 상기 제2의 중간층에 CVD에 의해 2.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 알루미나(카파 상)의 제3의 중간층, 및 상기 제3의 중간층에 CVD에 의해 0.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 니트라이드의 외측층. 상기 개시된 바와같이, 상기 기초층이 가하여질 때의 높은 온도(즉, 900 내지 1000℃)로 인하여, 본 출원인들은, 카본과 크롬이 상기 코팅 체계의 기초층내로 각각 확산됨으로써, 상기 기초층이 티타늄-크롬 고용체 카보니트라이드로 이루어지며, 그 경우 상기 카본과 크롬은 상기 기재로부터 기여되는 것으로 기대한다.
표4는 아래의 파라미터에서 실시된 슬롯 바 테스트의 분으로 측정된 공구수명의 결과를 제시한다: 분당 500 표면피트(sfm)의 속도[분당 152 표면미터], 회전당 0.006 인치(ipr)의 이송[회전당 1.5 밀리미터], 0.100 인치(2.5 밀리미터)의 절삭깊이, 및 플러드 냉각제. 소재의 재료는 304 스테인레스 강 바(독일 DIN 1.4301)이었다. 절삭 인서트의 스타일은 6도의 정의 레이크를 갖는 CNMG432 였다.
표 4
슬롯 바 테스트로부터의 공구수명[분]
예[기재/코팅] 테스트1 테스트2 테스트3 테스트4 테스트5 평균[분]
번호3/B [Cr없음] 0.7 1 2.8 2.6 0.6 1.5
번호4/B[Cr] 3.7 2.7 1.4 4.2 2.6 2.9
상기 슬롯 바는 6인치 직경의 바에 2개의 정반대편의 0.75 인치(1.91 센티미터)의 최대 반경방향 슬롯을 지녔다. 표4에 보고된 슬롯바 테스트 결과에 사용된 절삭 인서트 각각에 대하여, 고장모드는 절삭 인서트의 치핑 또는 파괴였다.
기재 번호3 및 4가 아래의 코팅 체계(코팅 체계 C)로 코팅되었다: CVD 에 의해 상기 기재에 2 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 기초층, 상기 기초층에 CVD 에 의해 4 마이크로미터의 두께로 가하여진 티타늄 카바이드의 중간층, 및 상기 중간층에 CVD에 의해 1.5 마이크로미터의 두께로 가하여진 알루미나의 외측층. 상기 피복된 절삭 인서트들은 그 후 아래의 작동 파라미터하에서 316Ti 스테인레스 강의 터닝으로 시험되었다: 590 sfm 의 속도[ 180 smm ], 0.010 ipr 의 이송[0.25 mmpr], 및 0.080 인치(2.0 mm)의 절삭깊이. 표5는 분으로 측정된 공구수명에 따른 시험 결과를 제시한다. 절삭 인서트의 스타일은 6도의 정의 레이크를 갖는 CNMG432 였다.
표 5
피복된 기재 TC1342 및 TC1343의 공구수명(분)
예[기재/코팅] 테스트1 테스트2 테스트3 평균[분]
번호3/C [Cr없음] 14 8 11 11
번호4/C[Cr] 24 14 14 17.3
표5에 보고된 터닝 테스트에 사용된 각각의 하나의 절삭 인서트에 대한 고장모드는 절삭 노칭의 깊이이었다. 표5에 제시된 터닝 테스트 공구수명 결과에 대한 공구수명 판정기준은 다음과 같다: 0.015 인치(0.38 밀리미터)의 균등한 플랭크 마모; 0.030 인치(0.76 밀리미터)의 최대 플랭크 마모; 0.03 인치(0.76 밀리미터)의 노즈 마모; 0.020 인치(0.51 밀리미터)의 절삭 노칭의 깊이; 0.004 인치(0.10 밀리리터)의 크레이터 마모; 및 0.030 인치(0.76 밀리미터)의 트레일링 에지 마모.
절삭 인서트(6도의 정의 레이크를 갖는 스타일 CNMG432)들이 또한 아래의 파파미터하에서 슬롯 바 테스트에 의해 시험되었다: 분당 500 표면피트(sfm)의 속도[분당 152 표면미터], 회전당 0.006 인치(ipr)의 이송[회전당 0.15 밀리미터], 0.100 인치(2.5 밀리미터)의 절삭깊이이며, 소재의 재료는 304 스테인레스 강이었다. 표6은 측정된 공구수명의 테스트 결과를 분으로 제시한다.
표 6
피복된 절삭 인서트의 슬롯 바 테스트 결과
예[기재/코팅] 테스트1 테스트2 테스트3 테스트4 테스트5 평균[분]
번호3/C [Cr없음] 2 4 2 3 4 3.0
번호4/C[Cr] 4 4 3 6 6 4.6
표6에 보고된 슬롯 바 테스트 결과에 사용된 각각의 절삭 인서트에 대하여, 고장 모드는 절삭 인서트의 파손이었다.
상기 테스트 결과는, 316Ti 스테인레스 강의 전체 터닝에 대하여, 그 기재에 크롬을 지니는 피복된 절삭 인서트가 181 퍼센트 더 긴 공구 수명과 157 퍼센트 더 긴 공구 수명을 지닌다는 것을 제시한다. 보다 구체적으로, 상기 A 코팅 체계[기재번호1 및 2]를 지니는 피복된 절삭 인서트에 대하여, 크롬을 함유하는 기재를 갖는 절삭 인서트는 크롬을 함유하지 않는 기재를 갖는 절삭 인서트보다 181 퍼센트 더 긴 공구 수명을 지녔다. 상기 C 코팅 체계[기재번호3 및 4]를 지니는 피복된 절삭 인서트에 대하여, 크롬을 함유하는 기재를 갖는 절삭 인서트는 크롬을 함유하지 않는 기재를 갖는 절삭 인서트보다 157 퍼센트 더 긴 공구 수명을 지녔다.
상기 테스트 결과는 또한, 슬롯 테스트 바에 대하여, 그 기재에 크롬을 지니는 피복된 절삭 인서트가 193 퍼센트 더 긴 공구 수명과 153 퍼센트 더 긴 공구 수명을 지닌다는 것을 제시한다. 보다 구체적으로, 상기 B 코팅 체계[기재번호3 및 4]를 지니는 피복된 절삭 인서트에 대하여, 크롬을 함유하는 기재를 갖는 절삭 인서트는 크롬을 함유하지 않는 기재를 갖는 절삭 인서트보다 193 퍼센트 더 긴 공구 수명을 지녔다. 상기 C 코팅 체계[기재번호3 및 4]를 지니는 피복된 절삭 인서트에대하여, 크롬을 함유하는 기재를 갖는 절삭 인서트는 크롬을 함유하지 않는 기재를 갖는 절삭 인서트보다 153 퍼센트 더 긴 공구 수명을 지녔다.
본 출원인들은, 크롬을 함유하는 절삭 인서트에 의한 성능의 개선은 상기 기재에 대한 코팅의 보다 우수한 접착성에 기인하는 것으로 믿는다. 본 출원인들은 그러한 보다 우수한 접착성이 원칙적으로 코팅 공정 중 상기 기초층내로 크롬의 확산에 기인하는 것으로 믿는다. 상기 기초층에 크롬의 존재는 절삭 노칭의 깊이의 개선과 일치한다.
본원에 언급된 상기 특허들 및 다른 문서들이 본원에 참고로 포함된다.
본 발명의 다른 실시예들이 본원에 개시된 본 발명의 명서세 또는 실시를 참조하여 본 기술분야의 당업자에게 자명하여질 것이다. 상기 명세서 및 예들은 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니라, 단지 설명을 위한 것이다. 본 발명의 진정한 범위와 정신은 후술되는 청구의 범위에 의해 정하여진다.

Claims (55)

  1. 레이크면과 플랭크면, 상기 레이크면과 플랭크면의 접합점에 있는 절삭 에지를 포함하는 피복된 절삭 인서트로서,
    상기 절삭 인서트는 경질의 내열성 코팅 및 기재를 지니고, 상기 코팅은 상기 기재에 고정적으로 접합되며;
    상기 기재는 적어도 약 70 중량퍼센트의 텅스텐과 카본, 약 3 중량퍼센트 내지 약 12 중량퍼센트의 코발트 및 적어도 0.09 중량퍼센트의 크롬의 벌크 조성을 포함하는 텅스텐 카바이드-베이스 재료를 포함하며;
    상기 코발트와 크롬은 결합제 합금을 형성하며;
    상기 결합제 합금 함량은 기재의 주위 표면 부근에서 시작하여 그 주위 표면으로부터 내향으로 연장하는 결합제 합금 부화의 표면 영역에서 부화되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기재의 벌크 조성은 약 10 중량퍼센트 이하의 탄탈, 약 6 중량퍼센트 이하의 니오브, 및 약 10 중량퍼센트 이하의 티타늄을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기재의 벌크 조성은 약 0.2 내지 약 0,4 중량퍼센트의 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  4. 제3항에 있어서, 상기 기재의 벌크 조성은 티타늄, 탄탈, 니오브, 지르코늄 및 하프늄 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  5. 제4항에 있어서, 상기 기재의 벌크 조성은 바나듐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결합제 합금은 텅스텐, 철, 니켈, 루테늄 및 레늄 중 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기재의 벌크 조성은 약 5 내지 6 중량퍼센트의 코발트, 약 3 내지 4 중량퍼센트의 탄탈, 약 1 내지 2.5 중량퍼센트의 티타늄, 약 0.2 내지 약 0.6 중량퍼센트의 니오브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  8. 제1항에 있어서, 상기 기재의 벌크 조성은 약 5.7 중량퍼센트의 코발트, 약 3.3 중량퍼센트의 탄탈, 약 1.8 중량퍼센트의 티타늄, 약 0.4 중량퍼센트의 니오브, 약 0.3 중량퍼센트의 크롬 및 약 88.5 중량퍼센트의 텅스텐과 카본을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  9. 제1항에 있어서, 상기 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 0.03 내지 0.15의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  10. 제1항에 있어서, 상기 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 상기 부화된 표면영역과 상기 벌크 기재의 사이에서 대략 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  11. 제1항에 있어서, 상기 결합제 합금 부화된 표면영역은 상기 벌크 기재의 결합제 합금 함량의 약 125 내지 약 300 퍼센트로 되는 최대 결합제 합금 함량을 지니는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  12. 제1항에 있어서, 상기 결합제 합금 부화된 표면영역은 상기 벌크 기재의 결합제 합금 함량의 약 200 내지 약 300 퍼센트로 되는 최대 결합제 합금 함량을 지니는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  13. 제1항에 있어서, 상기 결합제 합금 부화된 표면영역은 상기 기재의 주위 표면으로부터 약 50 마이크로미터 이하의 깊이까지 연장하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  14. 제1항에 있어서, 상기 결합제 합금 부화된 표면영역은 비-층화된 형태의 부화를 나타내는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  15. 제14항에 있어서, 상기 벌크 기재는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입 A의 겉보기 기공율을 나타내도록 10 마이크로미터 이하의 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  16. 제14항에 있어서, 상기 벌크 기재는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입 B의 겉보기 기공율을 나타내도록 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터의 범위로 되는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  17. 제14항에 있어서, 상기 벌크 기재는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입 C의 겉보기 기공율을 나타내도록 비결합된 카본을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  18. 제1항에 있어서, 상기 결합제 합금 부화된 표면영역은 층화된 형태의 부화를 나타내는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  19. 제18항에 있어서, 상기 벌크 기재는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입 A의 겉보기 기공율을 나타내도록 10 마이크로미터 이하의 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  20. 제18항에 있어서, 상기 벌크 기재는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입 B의 겉보기 기공율을 나타내도록 10 마이크로미터 내지 25 마이크로미터의 범위로 되는 기공을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  21. 제18항에 있어서, 상기 벌크 기재는 ASTM 지정 B276-91(재승인 1996)에 따른 타입 C의 겉보기 기공율을 나타내도록 비결합된 카본을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  22. 제1항에 있어서, 상기 코팅은 상기 기재에 인접한 기초층을 포함하며, 상기 기초층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  23. 제22항에 있어서, 상기 기초층의 크롬은 상기 코팅을 가하는 중 상기 기재로부터 확산되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  24. 제22항에 있어서, 상기 기재에 가하여진 기초층의 성분은 티타늄과 니트로겐을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  25. 제24항에 있어서, 상기 기초층은 티타늄, 크롬 및 니트로겐을 함유하는 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  26. 제25항에 있어서, 상기 기초층은 카본을 더 포함하며, 상기 기초층은 티타늄, 크롬, 카본 및 니트로겐의 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  27. 제26항에 있어서, 상기 기초층의 카본은 상기 코팅을 가하는 중 상기 기재로부터 확산되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  28. 제25항에 있어서, 상기 기재에 가하여진 상기 기초층의 성분은 카본을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  29. 제22항에 있어서, 상기 코팅은 상기 기초층의 표면에 가하여진 다른 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  30. 제1항에 있어서, 상기 벌크 기재는 약 89 내지 약 93 의 록크웰 A 경도, 약 115 내지 약 350 에르스텟의 보자력(HC), 및 약 128 내지 160 가우스 입방 센티미터 퍼 그램 코발트의 자기포화를 지니는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  31. 레이크면과 플랭크면, 상기 레이크면과 플랭크면의 접합점에 있는 절삭 에지를 포함하는 피복된 절삭 인서트로서,
    상기 절삭 인서트는 경질의 내열성 코팅 및 기재를 지니고, 상기 코팅은 상기 기재에 고정적으로 접합되며;
    상기 기재는 적어도 약 70 중량퍼센트의 텅스텐과 카본, 약 3 중량퍼센트 내지 약 12 중량퍼센트의 코발트 및 적어도 0.09 중량퍼센트의 크롬의 벌크 조성을 포함하는 텅스텐 카바이드-베이스 재료를 포함하며;
    상기 코발트와 크롬은 결합제 합금을 형성하며;
    상기 결합제 합금 함량은 기재의 주위 표면 부근에서 시작하여 그 주위 표면으로부터 내향으로 연장하는 결합제 합금 부화의 표면 영역에서 부화되며,
    상기 코팅은 상기 기재의 표면에 가하여진 기초층을 포함하며, 상기 기초층은 크롬을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  32. 제31항에 있어서, 상기 기초층의 크롬은 상기 코팅을 가하는 중 상기 기재로부터 확산되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  33. 제31항에 있어서, 상기 기재에 가하여진 기초층의 성분은 티타늄과 니트로겐을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  34. 제33항에 있어서, 상기 기초층은 티타늄, 크롬 및 니트로겐을 포함하는 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  35. 제34항에 있어서, 상기 기초층은 상기 코팅을 가하는 중 상기 기재로부터 확산된 카본을 더 포함하며, 상기 기초층은 티타늄, 크롬, 니트로겐 및 카본의 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  36. 제33항에 있어서, 상기 기초층의 성분은 카본을 더 포함하며, 상기 기초층은 티타늄, 크롬, 니트로겐 및 카본의 고용체를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  37. 제31항에 있어서, 상기 기초층은 카보느 니트로겐 및 옥시전으로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 원소와 티타늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  38. 제31항에 있어서, 상기 코팅은 상기 기초층에 가하여진 중간층을 더 포함하며, 상기 중간층은 타타늄 카보니트라이드, 티타늄 니트라이드, 티타늄 카바이드, 알루미나, 티타늄 알루미늄 니트라이드, 하프늄 카바이드, 하프늄 니트라이드, 지르코늄 카바이드 및 지르코늄 니트라이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  39. 제38항에 있어서, 상기 코팅은 외측층을 더 포함하며, 상기 외측층은 타타늄카보니트라이드, 티타늄 니트라이드, 티타늄 카바이드, 알루미나, 티타늄 알루미늄 니트라이드, 티타늄 디보라이드, 크롬 니트라이드, 하프늄 니트라이드 및 하프늄 카바이드로 이루어지는 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  40. 제31항에 있어서, 상기 코팅은 물리적 증착, 화학적 증착 및 적온화학증착 중 한가지 이상에 의해 가하여진 하나 이상의 층들을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  41. 제31항에 있어서, 상기 기초층은 상기 기재에 화학적 증착에 의해 가하여진 티타늄 니트라이드를 포함하며, 상기 코팅은 상기 기초층에 적온화학증착에 의해 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제1의 중간층, 상기 제1의 중간층에 화학증착에 의해 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제2의 중간층, 상기 제2의 중간층에 화학증착에 의해 가하여진 알루미나의 제3의 중간층, 및 상기 제3의 중간층에 화학증착에 의해 가하여진 티타늄 니트라이드의 외측층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  42. 제31항에 있어서, 상기 기초층은 상기 기재에 화학증착에 의해 가하여진 티타늄 카보니트라이드를 포함하며, 상기 코팅은 상기 기초층에 화학증착에 의해 가하여진 티타늄 카바이드의 중간층 및 상기 중간층에 화학증착에 의해 가하여진 알루미나의 외측층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  43. 제31항에 있어서, 상기 기초층은 상기 기재에 화학증착에 의해 가하여진 티타늄 카보니트라이드를 포함하며, 상기 코팅은 상기 기초층에 적온화학증착에 의해 가하여진 티타늄 카보니트라이드의 제1의 중간층, 상기 제1의 중간층에 화학증착에 의해 가하여진 알루미나의 제2의 중간층, 및 상기 제2의 중간층에 화학증착에 의해 가하여진 티타늄 니트라이드의 외측층을 포함하는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  44. 제31항에 있어서, 상기 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 0.03 이상으로 되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  45. 제31항에 있어서, 상기 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 약 0.03 내지 약 0.15의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  46. 제31항에 있어서, 상기 결합제 합금의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 상기 부화된 표면영역과 상기 벌크 기재 사이에서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 피복된 절삭 인서트.
  47. 적어도 70 중량퍼센트의 텅스텐과 카본, 약 3 중량퍼센트 내지 약 12 중량퍼센트의 코발트, 및 적어도 0.09 중량퍼센트의 크롬의 벌크 조성으로 이루어지는 텅스텐 카바이드-베이스 재료를 포함하는 조성을 지니는 기재를 포함하는 절삭 인서트로서,
    상기 코발트와 크롬은 결합제 합금을 형성하며;
    상기 결합제 합금 함량은 기재의 주위 표면 부근에서 시작하여 그 주위 표면으로부터 내향으로 연장하는 결합제 합금 부화의 표면 영역에서 부화되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  48. 제47항에 있어서, 상기 기재의 벌크 조성은 약 0.2 내지 0.4 중량퍼센트의 크롬, 약 4 내지 약 7 중량퍼센트의 전체량으로 되는 티타늄, 탄탈 및 니오브 중 하나 이상, 및 약 85 내지 약 95 중량퍼센트의 텅스텐과 카본을 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  49. 제47항에 있어서, 상기 코발트의 중량 퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 0.03 내지 0.15의 범위로 되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  50. 제47항에 있어서, 상기 코발트의 중량퍼센트에 대한 크롬의 중량퍼센트의 비는 상기 부화된 표면영역과 상기 벌크 기재 사이에서 일정하게 유지되는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  51. 제47항에 있어서, 상기 표면영역은 상기 벌크 기재의 결합제 합금 함량의 약 150 내지 약 250 퍼센트의 최대 결합제 합금 함량을 지니는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  52. 제47항에 있어서, 상기 결합제 부화된 표면영역은 상기 기재의 주위 표면으로부터 약 50 마이크로미터 이하의 깊이까지 연장하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  53. 제47항에 있어서, 상기 결합제 합금 부화된 표면영역은 비-층화된 코발트 부화를 나타내는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  54. 제47항에 있어서, 상기 결합제 합금 부화된 표면영역은 층화된 코발트 부화를 나타내는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
  55. 제47항에 있어서, 상기 기재에 고정적으로 결합된 코팅을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 인서트.
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