KR20040097234A - 경질 코팅을 가진 셀프-샤프닝 절단 기구 - Google Patents

경질 코팅을 가진 셀프-샤프닝 절단 기구 Download PDF

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KR20040097234A
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Abstract

본 발명은 한 측면이 적층형 또는 층상 마이크로구조의 경질 코팅으로 피복된 블레이드를 가진 절단 기구를 개시한다. 본 발명의 코팅은 균일하고 평탄하게 마모되므로 절단 기구의 절단 에지가 평탄한 상태로 유지된다. 또한, 절단 에지의 한 측면만을 피복함으로써 절단 에지는 셀프-샤프닝된다. 코팅은 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류로 만들어진 층을 적어도 1개 포함하는 것이 바람직하다.

Description

경질 코팅을 가진 셀프-샤프닝 절단 기구{SELF-SHARPENING CUTTING TOOL WITH HARD COATING}
칼날 또는 그와 유사한 절단 기구에서 절단 에지의 첨예도(sharpness)는 가정용 칼과 산업용 칼뿐 아니라 일반적인 절단 기구에 있어서 중요한 특성이다.
연질 재료로 만들어진 절단 에지는 단기간에 무디어지기 때문에 블레이드 재료의 경도가 블레이트의 절단 에지가 첨예도를 유지할 수 있는 능력에 크게 기여하는 것이라고 알려져 왔다. 한편, 칼날은 흔히 얇은 스트립(strip) 또는 시트(sheet) 형상으로 만들어지며, 그 에지는 사용 시 파쇄(brittle fracture)나 치핑(chipping)을 피할 수 있도록 어느 정도 가요성(flexibility)을 가져야 한다. 경도가 매우 높은 재료는 일반적으로 취성을 가져서 쉽게 파쇄되므로, 경도와 가요성 또는 인성(toughness)이라는 두 가지 특성은 종종 서로 모순된다.
이러한 두 특성의 최선의 조합을 이루기 위해, 오랜 과거로부터 급냉(quenching), 열처리 또는 합금을 포함하는 다양한 기법이 이용되어 왔다.
미국특허 제6,105,261호는, 상대적으로 내마모성이 높고 실질적으로 절단 에지를 구획하는 제1 경질층 및 내마모성이 낮은 재료로 되어 있고 상기 제1층의 한 측면에 위치한 제2 연질층을 구비한 셀프-샤프닝 블레이드를 개시한다. 경질층의 두께는 0.3㎛ 내지 1.5mm 범위이다. 이 미국특허에서 제시된 예로는 여러 개의 시트강을 롤링하는 방법, 열 압연하는 방법, 다이아몬드와 기타 경질 재료를 함유하는 분말을 소결시키는 방법, 및 플라스틱 상에 증착물을 코팅하는 방법과 같은 금속가공이나 기계적 처리로 제조되는 칼날이 포함된다. 기계적 처리는 일반적으로 비교적 두꺼운 경질 재료의 층을 제조하는 데 그치며, 양호한 블레이드 첨예도를 얻을 수 있게 하지는 못한다.
경질 코팅을 구비한 칼날을 제조하려는 여러 가지 시도가 이루어졌다. 미국특허 제6,1095,138호는, 에지의 한 측면을 매트릭스 내의 입자상 재료로 코팅한 칼날을 개시한다. 이 특허에는 매트릭스가 입자상 재료보다 연질이며, 상기 코팅은 상당한 수의 입자들이 매트릭스로부터 돌출되어 블레이드 에지 상에 절단 선단을 구획하게 되어 있다고 기재되어 있다. 이 칼날은 강화된 에지 유지 특성을 가지며, 예를 들면 가정용 주방 나이프에 실제로 응용된다. 그러나, 이러한 형태의 코팅을 가진 칼은 그의 응용을 제한하는 여러 가지 단점을 갖는다. 상기 코팅 공정에서는 얇은 코팅을 형성할 수 없다. 즉, 코팅 두께가 일반적으로 25∼30㎛이다. 상기 코팅은 실질적으로 더 연질인 금속 매트릭스 내에 무작위로 분포된 경질 입자로 이루어지며, 따라서 이러한 코팅 구조로는 코팅층 두께 범위 내에 직선형 셀프-샤프닝 에지를 형성할 수 없다. 이 점은 그러한 두꺼운 경질 코팅층을 가진 블레이트로 달성할 수 있는 첨예도를 제한한다. 또한, 매트릭스로부터 돌출되는 경질재료의 개별적 입자로 형성된 절단 에지는 원활한 절단 동작을 제공하지 못하며, 절단 대상인 재료의 인장 인열(tensile tearing)로 동작한다. 이 때문에, 예를 들면, 스칼펠(scalpel)의 순전히 압착식 절단 동작에 비해 일반적으로 더 큰 힘이 절단 에지에 가해져야 한다. 상기 코팅은 통상 "증착된 그대로"의 조건으로 사용되며, 환언하면 코팅 자체에 부가적 또는 사후 가공이 행해지지 않으므로, 일반적으로 거친 형태(morphology)를 가진다. 표면 거칠기 및 그로 인한 코팅과 절단되는 재료 사이의 마찰 증가는 절단 동작에 더욱 방해가 된다. 따라서, 이러한 형태의 코팅이 형성된 절단 기구는 한정된 첨예도와 아울러 거친 표면 형태(절단이 아닌 인열을 일으킴)로 인해 응용에 제한을 받는다.
코발트 또는 다른 연질 금속 매트릭스 내의 텅스텐 카바이드 입자로 이루어지는 경질 코팅을 갖는 블레이드를 만들고자 여러 가지 시도한 결과, 이른바 "셀프-샤프닝 효과"는 코팅 구조 및 성질에 크게 의존하는 것으로 나타났다. 예를 들면, 코발트 매트릭스 내에 텅스텐 카바이드를 증착하기 위한 고속 산소 연료(High Velocity Oxygen Fuel; HVOF) 공정은 실제로 셀프-샤프닝 효과를 제공하며 실용되고 있다. 대조적으로, 플라즈마 분무로 알려져 있는 유사한 코팅 공정은, WC/Co 코팅을 증착하는 데 사용할 경우, 셀프-샤프닝 효과를 얻지 못한다. HVOF와 플라즈마 분무 코팅은 모두 코발트 매트릭스 내에 텅스텐 카바이드 입자로 이루어지고 분무라는 유사한 방법으로 제조되지만, 절단 기구를 제조하는 성능상의 차이는 셀프-샤프닝 효과를 얻는 것이 어렵거나 확실하지 않음을 나타낸다. 실제로, 셀프-샤프닝 효과를 제공하는 코팅을 제조하는 것은 경도, 다공도 및 마이크로 구조와같은 코팅 특성에 크게 의존하며, 광범위한적인 실험과 분석을 필요로 한다.
특허문헌 EP 0 567 300은 블랭크(blank)의 표면으로부터 멀리 코팅의 외부면까지 연장되는 칼럼형 결정 구조를 가진 경질 코팅을 개시한다. 그러나, 칼럼형 구조의 코팅에서의 마모 및 파쇄의 메커니즘은 에지 첨예도에 대한 최적 구조를 제공하지는 않는다. 칼럼형 코팅은 미정질(microcrystalline) 칼럼 및 그 그룹의 파쇄에 의해 마모되며, 코팅층 내에 샤프닝을 허용하지 않는다. 그 결과, 에지 첨예도는 코팅의 두께로 정의된다.
이들 기법은 블레이드의 에지 유지 특성을 높여주지만, 일반적으로 매끄럽고 날카로운 스칼펠형 블레이드를 형성할 수는 없다. 이 점은 얇은 종이(예를 들면, 화장지) 및 불균일한 에지에 의해 쉽게 벗겨지거나 찢어질 수 있는 유사한 재료를 자르는 데에 블레이드를 사용할 경우 특히 중요하다.
미국특허 제5,799,549호는 두께가 400Å 이상, 일반적으로 약 2000Å인 비정질 다이아몬드 코팅으로 양면이 코팅된 면도날을 개시한다. 이 코팅은 얇은 블레이드에 강직성(stiffness) 및 강성(rigidity)를 부여한다. 그러나, 두께가 서브미크론이고(400Å은 0.04㎛이고 2000Å은 0.2㎛임) 블레이드의 양면에 형성되어 있는 상기 코팅은 블레이드가 사용될 때 셀프-샤프닝 효과를 제공하지는 못한다.
특허문헌 EP 0 386 658 및 미국특허 제4,945,640호는 첨예 에지형(sharp-edged) 기구에 대한 내마모 코팅 및 그 제조 방법을 개시한다. 상기 코팅은 화학증착(CVD) 방법으로 증착되며, 두께가 2∼5㎛이고, 유리(遊離) 텅스텐과 W2C 또는W3C의 혼합물, 또는 유리 텅스텐과 W2C 및 W3C의 혼합물로 이루어진다. 이 코팅의 모든 변형에는 비교적 연성인 금속 텅스텐의 혼합물이 존재하며, 그 결과 이들 코팅은 일반적으로 순수 텅스텐 카바이드보다 실질적으로 낮은 보통 수준의 경도를 갖는다. 이들 코팅을 증착하는 방법은 특허문헌 EP 0 329 085, EP 0 305 917, US 4,910,091 및 US 5,262,202에 구체적으로 더 기재되어 있다. 상기 코팅은 텅스텐 헥사플루오라이드, 디메틸에테르(DME) 수소 및 아르곤의 기체상 혼합물로 제조된다. 이 방법에서, WF6와 산소함유 DME의 반응으로 인해 저휘발성 텅스텐 옥시플루오라이드가 형성된다. 텅스텐 옥시플루오라이드는 수소로 환원시키기 어려우며, 코팅층에 매립된다. 이 때문에 코팅 특성을 개선하기 위해서는 US 5,262,202에 기재된 코팅을 추가 열처리할 필요가 있다. 이들 문헌에 기재된 코팅은 비교적 낮은 경도(3000Hv 미만, 일반적으로 2300Hv), 불균일한 구조를 가지며, 그 결과 셀프-샤프닝이 얻어질 수 없다. US 4,945,640 및 EP 0 386 658에 기재된 바와 같이, 이 코팅은 첨예 에지형 기구의 침식(erosion) 및 마멸에 대한 내성을 향상시키지만, 셀프-샤프닝 효과를 제공하지는 못한다. 셀프-샤프닝 효과가 없으면 경질 코팅은 절단 기구 에지의 첨예도를 유지하는 데에 있어 단지 제한된 개선을 제공할 뿐이다.
절단 블레이드와 절단 대상 재료 사이의 마찰을 감소시키는 코팅은 절단 동작의 개선에, 그리고 더 적은 에너지로 재료를 절단하는 데 도움을 줄 수 있다. 이것은, 예를 들면, 마찰력이 낮은 것으로 잘 알려진 PTFE 박층으로 코팅된 면도날을 통해 입증되었다. PTFE 코팅이 면도날 첨예도를 변화시키지는 않지만, 그 블레이드는 더 적은 힘으로 이동시킬 수 있으며, 그에 따라 개선된 절단 동작을 감지하게 한다. 연질 PTFE 코팅은 면도날로 모발을 깎는 것과 같은 부드러운 절단 작업에 유용하지만, 예를 들면 종이, 플라스틱, 식품 등의 절단과 같이 기계식 나이프가 직면하는, 보다 벅찬 절단 환경을 견뎌내지 못한다. 이러한 조건에서, 연질 PTFE 코팅은 급격히 마멸되어 버린다. 기계식 나이프의 절단 동작은 마모와 마멸에 견딜 수 있는, 저마찰 내구성 코팅을 통해 이득을 얻는다.
또한, 절단 에지 경사면(bevel)의 표면 조도(粗度), 특히 절단 에지 상의 코팅의 표면 조도도 절단 동작에 영향을 미친다. 조도가 큰 경사면일수록 인장 인열 동작에 의해 절단에 기여하는 작은 톱니(serration)가 있는 거친 절단 에지를 형성하는 것이 보통이다. 예로서, 매끄러운 스칼펠 블레이드의 순전히 압착형 절단 동작과 비교하면, 거친 톱니형 나이프는 절단에 더 큰 힘과 에너지를 요한다. 톱니형 나이프는 절단 동작은 뒤떨어지지만, 특히 섬세한 재료를 절단할 때 절단 에지가 매끄러운 나이프보다 내구성이 더 긴 것으로 생각된다.
본 발명의 실시예는 특히, 인열 또는 파열(rupture)에 의해 손상되기 쉬운 연질 재료를 블레이드의 에지 유지 특성을 견지하면서 용이하게 절단할 수 있는, 절단 블레이드 구조에서의 진일보한 개선을 제공하고자 한다.
다양한 코팅의 마모 기구에 관해 광범위한 실험과 현미경 관찰을 통하여, 본 출원인은 최적 코팅 구조, 및 경도, 두께, 마찰 계수 등을 포함하는 코팅 특성의 조합을 이용하여 최상의 절단 동작을 달성할 수 있음을 발견했다.
실질적으로 블레이드 재료보다 더 경질인 코팅은 절단 블레이드의 마모율을 감소시키는 것으로 밝혀졌다. 블레이드의 한 쪽이 경질 코팅을 가진 경우, 코팅이 없는 다른 쪽보다 훨씬 마모가 적다. 블레이드는 다양한 재료를 자르는 데 사용되므로, 미세마모(micro-wear)는 블레이드의 코팅되지 않은 측면으로부터 재료의 점진적인 제거를 초래한다.
결과적으로, 어느 정도 사용한 후, 에지는 베이스 블레이드 재료에 의해 한 측면으로부터 지지되어 주로 경질 코팅층으로 이루어진다. 이 단계에서, 코팅의 작용은 마이크로구조(microstructure)에 의존한다. 상대적으로 연질인 매트릭스 내 입자상 재료로 이루어지는 코팅은 마모에 의해 매트릭스가 제거되어, 매트릭스로부터 돌출되는 입자를 남기고 실질적으로 불균일한 에지를 형성한다.
칼럼형 구조를 가진 경질 코팅은 일반적으로 칼럼형 마이크로결정들 사이의 경계를 따라 파쇄된다. 블레이드 베이스 재료가 마모에 의해 제거되어 지지체가 부족한 코팅 에지를 남기게 되면, 작은 미정질 입자가 코팅으로부터 이탈된다. 이 경우, 에지 첨예도는 코팅층의 두께로 정의된다. 두꺼운 코팅은 일반적으로 충분한 첨예도를 제공하지 못하며, 절단 성능을 향상시키기 위해, 이 형태의 블레이드는 종종 비코팅 측면에 톱니/스캘럽(scallop)을 구비하여 제조된다. 이것은 또한 에지를 필연적으로 불균일하게 만들고 절단 동작에 영향을 준다.
본 발명은 경질 적층형 코팅 또는 층상 코팅이 되어 있는 블레이드(blade)를 가진 셀프-샤프닝(self-sharpening) 칼 및 그 밖의 절단 기구에 관한 것이다.
도 1은 여러 가지 코팅을 가진 나이프의 절단 성능을 나타내는 그래프이다.
본 발명의 제일 측면에 따르면, 제1 재료(들)로 만들어진 절단 에지를 가진 셀프-샤프닝 절단 기구에 있어서, 상기 절단 에지는 그의 일 측면에 대해서만 상기제1 재료(들)보다 실질적으로 더 경질인 코팅으로 코팅되어 있고, 상기 코팅은 상기 절단 에지의 코팅된 측면에 실질적으로 평행하게 정렬된 층상 또는 적층형 마이크로구조를 갖는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구가 제공된다.
본 발명의 제2 측면에 따르면,
i) 제1 재료(들)로 만들어진 절단 에지를 제공하는 단계; 및
ii) 상기 제1 재료(들)보다 실질적으로 경질인 코팅으로 상기 절단 에지 중 일 측면만을 코팅하는 단계를 포함하고,
상기 코팅이, 상기 절단 에지의 코팅된 측면에 실질적으로 평행하게 정렬된 층상(layered) 또는 적층형(laminar) 마이크로구조를 갖는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법이 제공된다.
층상 또는 적층형 마이크로구조를 가진 코팅은 절단 에지용으로 공지된 코팅과는 다른 행태를 나타낸다. 블레이드 기재(substrate material)가 마모되어 코팅 전체에 대한 충분한 지지체를 제공하지 못할 때, 코팅의 미세입자는 층상 또는 적층형 구조 패턴을 따라 이탈되어 나간다. 이에 따라 블레이드 에지에 더 얇은 코팅을 남김으로써 에지 첨예도가 높아진다. 층상 또는 적층형 마이크로구조는 또한 코팅층의 두께 범위 이내로 첨예화시키고, 그 결과 실제 코팅보다 더 날카로운 에지를 얻을 수 있다. 상기 에지는, 절단 대상인 재료를 찢거나 파열시킬 수 있는 톱날형 블레이드와 달리, 매끄럽고 스칼펠형이며 절단을 매끄럽고 명확하게 한다.
절단 기구 마모에 대한 비교 시험과 분석에 의해, 본 출원인은 1층의 경도가 다른 층의 경도보다 실질적으로 더 높은 코팅의 층상 또는 적층형 구조가 더욱 더에지 첨예도를 향상시키는 사실을 발견했다. 이러한 코팅 구조는 공지된 첨예화 방법에 의해 코팅 두께 범위 내에서 경사면(들)을 형성할 수 있게 하며, 그 결과 에지 반경은 실질적으로 코팅 두께 미만으로 축소될 수 있다. 코팅의 이러한 구조는 더 나아가 코팅 두께 범위 내 셀프-샤프닝을 나타내는 절단 에지를 형성시킨다. 이것은 코팅 내의 경도가 가장 높은 층에 비해 경도가 낮은 코팅층(들)이 먼저 마모될 때 일어난다. 그 결과, 경도가 가장 높은 층은 코팅으로부터 돌출되어 더욱 날카로운 절단 에지를 형성한다. 코팅은 연속적이며 기구 에지를 따라 정렬되어 있기 때문에, 이 절단 에지는 연속적이고 균일하며, 따라서 매끄러운 절단 동작을 제공한다. 연속적인 마모는 상기 층상 코팅에 의해 형성되는 에지의 첨예도를 유지시킨다.
본 발명의 코팅은 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류(tungsten carbides)의 혼합물을 포함할 수 있다. 여기서 말하는 텅스텐 카바이드류란 WC, W2C, W3C 및 W12C 중 2종 이상의 혼합물을 의미한다.
상기 코팅은 다층형 코팅(multilayered coating)을 포함할 수 있고, 상기 코팅의 최상층은, 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류의 혼합물을 포함한다.
상기 코팅은, 경도가 상이한 복수의 층으로 이루어진 다층형 코팅을 포함할 수 있고, 상기 층들 중 적어도 하나는 경도가 가장 높은 층이다.
상기 코팅은 경도가 상이한 복수의 층으로 이루어진 다층형 코팅일 수 있고, 상기 층들 중 경도가 가장 높은 층은 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류의 혼합물을 포함한다.
상기 경도가 가장 높은 층은 상기 코팅의 최상층, 중간층 또는 베이스층일 수 있다.
상기 코팅은, 텅스텐, 텅스텐 카바이드류 및/또는 0.0005∼0.5중량% 범위의 플루오르와 합금을 이룬 텅스텐 카바이드류와 텅스텐의 혼합물로 된 층을 포함할 수 있다.
상기 코팅은, 0.0005∼0.5중량% 범위의 플루오르와 합금을 이룬, 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류와 텅스텐으로 된 층을 포함할 수 있다.
상기 코팅은 텅스텐의 베이스층을 가질 수 있다.
상기 다층형 코팅의 층은 절단 에지로부터 상기 코팅의 최상층까지 경도가 증가되는 순서로 배열될 수 있다.
상기 코팅 또는 상기 코팅의 최상층은 0.3 이하의 WC/Co에 대한 마찰 계수를 가질 수 있다.
상기 코팅은, 진공 쳄버 내에서 대기압보다 낮은 압력, 350℃보다 높은 온도, 바람직하게는 450∼550℃ 범위의 온도 하에, 화학 증착(Chemical Vapour Deposition)에 의해 제조될 수 있다.
상기 코팅은 1∼25㎛, 바람직하게는 3∼12㎛의 총두께를 가질 수 있다.
상기 코팅의 노출된 표면은 0.8㎛ 이하, 바람직하게는 0.5㎛ 이하의 조도(roughness) Ra를 가질 수 있다.
상기 코팅 또는 상기 코팅의 최상층은 2000kG/㎟ 이상, 바람직하게는 2500kG/㎟ 이상, 더욱 바람직하게는 2900kG/㎟ 이상의 마이크로경도(microhardness)를 가질 수 있다.
여러 가지 두께로 본 출원인이 행한 실험 결과, 셀프-샤프닝 동작을 달성하기 위해서는 코팅이 충분한 두께, 바람직하게는 적어도 1∼2㎛ 또는 가능하게는 1∼3㎛의 두께를 가져야 하는 것으로 나타났다. 반면에, 15∼25㎛보다 두꺼운 코팅은 일반적으로 충분한 첨예도를 제공하지 못한다. 따라서 최적의 코팅 두께는 상기 범위 이내이다.
본 출원인은 또한 마찰 계수가 낮은 코팅 및 평탄한 표면을 가진 코팅이 절단하는 동안 블레이드 이동을 용이하게 하며, 매끄러운 절단 동작 및 절단 품질에 더욱 기여한다는 것을 발견했다. 이것은 인열 또는 파열에 의해 쉽게 손상되는 얇은 종이와 같은 연질의 약한 재료를 절단하는 데 특히 유용하다고 생각된다.
본 발명은 다양한 형태의 나이프 또는 절단 기구, 예를 들면 일상적인 가정용 나이프, 종이 절단용으로 산업에서 사용되는 디스크 형상의 회전식 나이프, 길로틴형(guillotine-type) 나이프, 및 다양한 형상의 절단 기구와 관련하여 적용될 수 있다. 본 발명은 톱, 대패, 드릴, 기타 기계가공 기구를 포함하여, 금속, 목재 및/또는 플라스틱(그 밖의 재료 중)의 절단용 기구와 관련하여 적용될 수 있다.
블레이드는 이중 경사면형(double-bevelled)과 단일 경사면형 블레이드 중어느 하나로 만들어질 수 있다. 단일 경사면형 블레이드의 경우, 코팅은 블레이드의 평탄측 또는 경사면측에 형성되고, 이중 경사면형 블레이드의 경우, 블레이드의 어느 측면에나 코팅될 수 있다.
코팅 재료의 증착을 위해서는 다양한 코팅 기술을 이용할 수 있으며, 그 중 화학증착(CVD)을 이용할 수 있다.
특허문헌 WO 00/47796에 기재되어 있는 CVD 텅스텐 및 텅스텐 카바이드 코팅은 나이프 블레이드 표면에 경질 코팅을 형성하기 위해 본 출원인이 이용하였다. 그러한 코팅은 강재(steel)에 적용될 때, 통상 니켈, 구리 또는 그 밖의 금속(바람직하게는 플루오르에 내성인 금속)으로 만들어진 내측 부층(sub-layer), 금속 텅스텐의 층 및 텅스텐 카바이드를 함유하는 더 높은 경도의 층을 일반적으로 포함한다. 상기 코팅은, 텅스텐 헥사플루오라이드(WF6), 수소(H2) 및 프로판(C3H8)과 같은 탄소함유 무산소 가스를 함유하는 가스 혼합물로부터 CVD 공정을 이용하여, 350℃로부터 650℃ 이하, 바람직하게는 400℃로부터 550℃ 이하의 공정 온도로 제조된다. 무산소 전구체(precursor)의 이용, 특히 혁신적인 탄소함유 가스의 열적 예비활성화(thermal pre-activation)(WO 00/47796에 기재된 바와 같음)의 이용은 이 방법의 이점으로서, 고밀도의 마이크로 결정질 구조 및 향상된 경도를 가진 코팅을 형성할 수 있다. 탄소함유 가스의 열적 예비활성화는 코팅 조성물을 효과적으로 제어할 수 있게 하며, 텅스텐 카바이드류로만 이루어지고 금속 텅스텐을 함유하지 않으며 따라서 높은 경도를 제공하는 코팅층을 포함하는, 단일상(single-phase) 텅스텐 카바이드류 및 그의 혼합물을 제조할 수 있게 한다. 상기 코팅상 조성물은 X선 회절 분석에 의해 분석되었다. CVD 가열로에서 일어나는 공정에 대한 광범위한 실험과 분석 결과, 코팅의 상 조성물은, 예를 들면 500℃로부터 850℃ 이하의 범위에서 변동되는 열적 예비활성화 온도, 탄화수소 가스의 분압 및 반응기 내의 일반적 압력(0.1∼150kPa)에 주로 의존하는 것으로 나타났다.
탄화수소의 예비활성화는 넓은 범위에 걸쳐 기체상 내에 탄화수소 라디칼 및 상기 라디칼과 플루오르의 결합물의 소요 농도를 형성시킨다. 이 공정은 WO 00/47796에 기재되어 있는 바와 같이, 카바이드류 및/또는 플루오르와 플루오라이드-탄소 조성물의 혼합물이 합금을 형성할 수 있게 한다. 가장 활성이 높은 화학 원소인 플루오르는 카바이드 격자 내부에 침투할 경우, 원자간 결합(interatomic bond)을 강화시킨다. 카바이드에서 경도의 증가를 가져오는 것은 원자간 결합의 강도 증가이다.
합금화 효과에 부가하여, 활성 플루오르 및 플루오라이드-탄소 조성물은 마이크로 층상(micro-layered) 비칼럼형 구조와 적층물(deposit)을 형성하며, 상기 다양한 층은 합금화의 불균일성으로 인해 상이한 경도를 갖는다.
투께가 1∼25㎛ 범위이고, 경도가 25∼40GPa인 코팅이 적용되었다. WO 00/47796에 기재되어 있는 CVD 공정에 의해 각각의 층에 따라 경도가 변동되는 층상 코팅 구조를 생성할 수 있으며, 이것은 셀프-샤프닝 효과를 달성하기 위해 특히 바람직하다. 상기 코팅은 초경합금(cemented carbide)(WC/Co)에 대해 일반적으로 0.3 미만의 낮은 마찰 계수를 갖는 것이 바람직하다. 코팅 구조, 두께, 경도 및마찰 계수를 포함하여, 본 발명의 이점을 제공하는 코팅 파라미터를 식별하기 위해 광범위한 실험을 행했다.
본 발명의 실시예의 절단 기구는 다음과 같은 기본 재료 중 하나로부터 제조할 수 있다: 초경합금으로도 알려져 있는 경질 합금, 탄화규소와 같은 세라믹스, 질화규소, 산화알루미늄, 산화지르코늄, 탄소-탄소 조성물 재료 등, 철, 탄소강, 스테인레스강, 기구강과 고속도강 및 주철과 같은 다양한 철 함유 합금, 또는 그 밖에 하기 목록 중의 재료: 동,은, 금, 코발트, 니켈, 실리콘, 탄탈, 니오븀, 바나듐, 텅스텐, 몰리브덴, 탄소, 붕소, 이들의 합금, 화합물과 혼합물 및 티타늄 합금.
절단 기구가 철, 탄소강, 스테인레스강, 기구강 및 고속도강, 주철, 티타늄 합금 등과 같은 화학적으로 활성인 기본 재료로 만들어질 경우, 플루오르화수소에 화학적으로 내성인 재료, 예를 들면 하기 목록 중에서 선택되는 재료를 함유하는 중간 코팅을 적층하는 것이 바람직하다: 동, 은, 금, 코발트, 니켈, 로듐, 레늄, 백금, 이리듐, 탄탈, 몰리브덴, 니오븀, 바나듐 및 붕소. 두께가 0.1∼15㎛, 바람직하게는 0.5∼5㎛인 중간 코팅을, 수용액으로부터 전기화학적 또는 화학적 , 용융 전기분해, 화학적 또는 물리적 증착(예를 들면, 마그네트론 분무의 이용) 또는 그 밖의 방법에 의해 적층시킬 수 있다.
바람직하게 니켈, 동 또는 붕소로 이루어진 중간 코팅이 형성된 절단 기구를 CVD 반응로에 넣고, 먼저 텅스텐으로 된 내부층을 적층시키고, 이어서 텅스텐 카바이드류 또는 그의 혼합물, 또는 텅스텐과 탄소의 혼합물을 주성분으로 하는 코팅을적층시킨다. 상기 CVD 코팅의 총두께는 1∼25㎛, 내부층 대 외부층의 두께비는 1:1 내지 1:600의 범위일 수 있다.
절단 에지의 일 측면 상에 코팅을 적층시킨 후, 부가하여 다른 측면은 연삭이나 그 밖의 임의의 기법으로 첨예화할 수 있다. 이로써 경질 코팅층 및 통상적으로 강재인 기본 블레이드 재료로 이루어진 에지가 형성된다. 사용 시, 상기 기본 블레이드 재료는 마모 및 마멸에 의해 제거되어 경질 코팅의 얇은 층이 남는다. 기본 블레이드 재료가 경질 코팅을 지지하기에 충분치 않으면, 일반적으로 코팅 구조의 층상 패턴을 따라 극히 미세한 코팅 조각이 떨어져 나올 수 있다. 이로써 더 두꺼운 코팅 또는 칼럼형 구조를 가진 코팅으로는 얻을 수 없는 첨예도를 갖는 매끄러운 스칼펠형 블레이드 에지가 형성된다. 상기 블레이드를 사용하면 실제로 에지 첨예도가 더욱 높아진다.
대안적 또는 부가적으로, 절단 동작을 더욱 개선하기 위해, 블레이드의 코팅 측면은 추가로 연마하거나 연삭하여 코팅면 상의 조도를 제거할 수 있으며, 상기 조도가 제거되지 않으면 절단 대상인 재료에 맞대어 솔질(brush)이 일어난다. 이와 같은 추가의 연마나 연삭은 절단 에지를 따른 방향으로 이루어질 수 있고, 연마된 블레이드는 원활하게 이동시킬 수 있어 절단에 필요한 힘을 감소시킨다.
본 발명을 이용함으로써 첨예도가 높아진 매끄러운 스칼펠형 블레이드 에지는, 예를 들면 얇은 화장지와 같이 쉽게 손상될 수 있는 연질 재료를 블레이드로 절단할 때 특히 유리하다. 또한 본 발명의 출원인은 상기 스칼펠형 블레이드를 얻기 위하여 샤프닝 공정은, 코팅 또는 기재의 버와 돌출 부분을 제거하기 위해 절단에지를 따라 이동하는 샤프닝 기구로 드레싱 또는 샤프닝하는 단계를 포함해야 하는 것을 알았다.
본 발명의 보다 온전한 이해와 본 발명이 실행될 수 있는 방법을 제시하기 위해, 참고로 이하의 실시예 및 첨부 도면을 참조한다.
이하에 제시하는 실시예는 특히 CVD 코팅의 이용과 관련하여 본 발명을 예시한다. 그러나, 이들 실시예가 본 발명의 범위를 상기 특정 프로세스에 한정하는 것으로 간주해서는 안된다. 그것은 다른 프로세스도 요구되는 성질을 가질 수 있기 때문이다.
실시예 1
하기 규격을 갖는 마텐자이트계(martensitic) 스테인레스강으로부터 일련의 시험용 블레이드를 제조했다:
탄소 0.35%
크롬 12.5%
경도: 54 Rc
치수: 120mm×25mm, 측면당 1차 에지각은 15°
이어서, 상기 블레이드의 1측면 상에 대해서만 하기와 같이 Hardide®로 코팅하였다:
블레이드 코팅 두께/㎛ 코팅 경도/KG/㎟
5 및 6 Hardide®H(경질) 5 3100
7 및 8 Hardide®H(경질) 10 3100
9 및 10 Hardide®M(다층) 12 2100
Hardide®-H 코팅은 두께 0.5㎛인 금속 텅스텐으로 된 부층(副層; sub-layer) 및 두께 5∼10㎛인 W2C로 된 층을 가진다. Hardide®-M은 두께 0.5㎛인 금속 텅스텐으로 된 부층, 두께 10㎛인 탄소 함유 텅스텐층 및 두께 2㎛인 W2C로 된, 가장 경도가 높은 최상층을 가진다.
다음에, 상기 블레이드를 정밀 블레이드 연마 고정구를 이용하여 비코팅 측면에 대해 320 그릿 기름 숫돌(oil stone) 상에서 20°의 각도로 연마했다.
평가 방법
상기 블레이드에 대해 ISO 8442.5에 따른 첨예도 및 수명에 관한 절단팅 시험을 행했다. 폭 10mm의 마닐라 카드(manila card)를 블레이드가 절단하도록 설정한 ISO 절단 시험기에 블레이드를 장착했다. 상기 카드는 셀룰로오스 섬유가 95%를 차지하고 나머지는 실리카로 이루어진 것이다. 실리카의 효과는 절단 과정중 마모율을 증가시키는 것이다. 블레이드는 40mm의 거리를 50N의 하중 하에 500mm/초의 속도로 반복해서 왕복운동하였다. 1사이클당 절단된 카드의 양을 기록하고, 이것이 블레이드 첨예도의 척도가 된다. 초기에 모든 블레이드에 대해 60사이클을 행했다.
초기 60사이클 후, 결과를 검사하였고, 블레이드 5 및 블레이드 7은 합계 1060 사이클이 될 때까지 추가 사이클 시험을 행했다.
그 결과가 표 1 및 도 1에 종합하여 제시되어 있다. 비교를 위해, 15/20㎛ Co/WC 분무 코팅 및 표준 마텐자이트계 스테인레스강에 대한 일반적 수치도 제시되어 있다.
[표 1]
블레이드 초기첨예도 60사이클첨예도 60에서의총계 1060에서의총계
5(5㎛H) 12 20.9 1212 16897
7(10㎛H) 26.3 27.9 1603 22233
9(12㎛M) 31.4 26.7 1715 -
Co/WC 18 17 1050 15000
표준 마텐자이트계강의 블레이드 40 3 647 -
여러 가지 블레이드의 수명 성능은 Hardide®-H 코팅 및 다층 코팅의 경우가 에지 유지 면에서 양호한 것으로 나타나 있다. 경질 코팅은 절단수가 증가함에 따라 첨예도가 증가하므로 블레이드의 셀프 샤프닝 작용을 일으키고, 첨부 도 1의 곡선 b5 및 b7은 절단수가 증가함에 따라 절단 깊이가 커지는 것을 나타낸다.
에지의 베이스 금속측이 마모됨에 따라 코팅은 선단(tip)에서 노출되어 점진적으로 블레이드를 더 날카롭게 만든다. 그러나, 일정 시간 후에는 코팅이 부분적으로 붕괴되어 파쇄되고 무디어진 선단 또는 에지가 남는다. 그러면 셀프 샤프닝 절차가 유의적 사이클 수에 걸쳐 자동적으로 반복된다.
이들 결과를 다른 코팅, 예를 들면 일반적 WC/Co 분무 코팅과 비교하면, 첨예도 면에서 Hardide®코팅이 더 양호한 성능을 가진 것으로 나타난다. 두께가 약 18/20㎛인 텅스텐 카바이드/코발트로 코팅된 잘 알려진 주방용 칼이 달성할 수 있는 1차 절단 첨예도는 약 18-20mm에 불과하고 거의 그 수준에 머무는 반면, Hardide®코팅된 칼은 훨씬 양호한 초기 첨예도를 발휘하며, 시험 기간에 걸쳐 더 높은 수준으로 유지된다.
실시예 2
스테인레스강으로 만들어진 가정용 칼 9개의 세트를 니켈, 텅스텐 및 텅스텐 카바이드의 층으로 이루어진 CVD 코팅으로 코팅했다. 각각의 상기 칼 한쪽 면이 가려지도록 하여 상기 칼을 진공 쳄버에 넣었다. 코팅은 다음과 같은 세 가지 상이한 두께로 형성했다: 3개의 블레이드는 6㎛ 두께의 코팅, 3개의 블레이드는 9㎛ 두께의 코팅, 그리고 3개의 블레이드는 13㎛ 두께의 코팅을 가진다. 블레이드의 다른 측면은 연마에 의해 날카롭게 했는데, 여기에는 코팅 및 강재의 버와 돌출부를 제거하기 위해, 절단 에지를 따라 이동하는 샤프닝 기구를 이용하한 에지 드레싱(edge dressing)이 포함된다. 제조된 코팅의 WC/Co에 대한 마찰계수는 0.2였다.
고정된 하중 하에서 왕복 운동에 의해 50mm 두께의 판지를 절단하도록 테스트 장비(test rig) 상에서 상기 칼을 시험했으며, 이 때 블록을 절단하는 데 필요한 스트로크의 수를 계수했다.
시험한 모든 칼은 판지의 1차 블록을 약 5 스트로크에 절단했고, 이 스트로크 수는 대체로 유지되었으며, 블록 100개의 절단이 수반된 테스트 과정에서 점진적으로 감소되었다. 비교를 위해, 표준형 비코팅 샤프 나이프는 2-3 스트로크에 1차 블록을 절단했지만, 에지가 급속히 무디어지게 된 결과로서 상기 스트로크 수가 제5 블록을 절단할 때에는 70-100 스트로크로 증가되었다.
이 시험은 본 발명의 코팅이 셀프 샤프닝 절단 에지를 제공한다는 것을 입증한다.
실시예 3
2개의 디스크형 회전칼을 니켈, 텅스텐 및 텅스텐 카바이드의 층로 이루어진 CVD 코팅으로 코팅했다. 상기 칼의 일 측면이 한 경우에 5㎛의 코팅을 가지고 다른 경우에는 10㎛의 코팅을 갖도록 디스크를 진공 쳄버에 넣었다. 코팅 마이크로경도(micro-hardness)는 3700Hv였다. 상기 디스크형 칼의 에지를 드레싱하고 상기 에지의 반대측을 연마함으로써 날카롭게 만들고, 현미경으로 에지를 관찰한 바 날카로운 스칼펠과 같은 에지를 가진 매끄러운 것으로 나타났다.
상기 칼을 시험한 결과 절단 대상인 재료(화장지)를 손상시키지 않고 강화된 절단 작용을 나타냈다. 표준형 블레이드는 재첨예화(re-sharpening)를 위해 12시간마다 교체되었다. Hardide®코팅된 블레이드는 재첨예화 없이 10주일 동안 계속 사용되었고, 첨예도 및 용이한 절단 작용은 이러한 벅찬 적용에도 적합한 상태를유지했다. 상기 블레이드의 연속 작업의 증가는 계수 100을 초과하였으며, 이것은 블레이드의 셀프-샤프닝 효과에 기인하는 것이다.
실시예 4
스카이빙(skiving)으로 알려져 있는 공정을 이용하여 플라스틱(폴리에틸렌)의 고체 블록으로부터 폴리에틸렌 필름을 절단하는 절단 기구를 기구강을 재료로 하여, 1개 또는 2개의 코너가 날카로운 절단 에지를 형성하는 윤곽의 긴 봉상으로 만들었다. 상기 재료와 공정이 본래 마모성이기 때문에, 상기 기구는 하루에 여러번 재첨예화를 위해 교체해야 했고, 제조 시 블레이드가 지속할 수 있는 가장 긴 시간은 약 하루였다. 급속히 무디어지는 것 이외에도, 종래의 블레이드는 플라스틱 블록에서의 오염에 의해 일어나는 절단 에지의 치핑(chipping)에 대해 취약했다.
코팅 두께가 1.5㎛에서 8㎛까지 변동하는 상태로 바의 평탄한 측면 상에 CVD 텅스텐 카바이드로 4개의 절단 기구를 코팅했다. 상기 코팅의 마이크로경도는 3600Hv였고 WC/Co에 대한 마찰계수는 0.2였다.
시험은 7개월간 계속되었고, 상기 시험의 전기간을 통해 Hardide 코팅된 기구는 단 1회 재첨예화되었으며, 그 밖의 절단 기구는 사용되지 않았다. 시험 결과, 상기 기구의 첨예도는 일반적 기구 수명보다 적어도 70배 더 긴 기간에 걸쳐 유지되었다.
실시예 5
대패의 블레이드를 평탄한 측면이 경질 코팅을 갖도록 CVD 텅스텐 카바이드로 코팅했다. 블레이드의 경사진 다른 쪽 측면을 샤프닝했다.
시험을 중단하기 전에, 표준 블레이드가 샤프닝을 필요로 하는 기간보다 3배 더 긴 작업 기간 동안 상기 대패는 블레이드의 첨예도를 유지했다. 상기 코팅된 블레이드는 이보다 더 긴 작업 기간 동안에도 그 첨예도를 유지할 것으로 예상된다.
실시예 6
기구강으로 만들어진 금속 절단 기구를 그의 절단 에지의 일 측면 상에 다층 CVD 텅스텐 카바이드로 코팅했다. 상기 코팅은 1마이크론 니켈 부층, 0.5마이크론 텅스텐층, 이어서 총두께가 10마이크론에 달할 때까지 약 1.5마이크론 두께의 텅스텐 카바이드와 약 0.5마이크론 두께의 텅스텐의 교대층으로 이루어졌다. 상기 코팅이 갖는 WC/Co에 대한 마찰 계수는 0.2였다.
상기 기구를 사용하여 알루미늄을 깎았는데, 시험 결과 상기 기구는 향상된 절단 품질 및 알루미늄 대패밥(shaving)의 부착 감소를 나타냈고, 정규 비코팅 기구보다 적어도 4배 더 긴 기간 동안 첨예도를 유지했다. 연후에 시험을 중단했지만, 상기 기구는 코팅으로 인해 날카로운 상태로 유지됨으로써 커팅의 품질 향상을 보장하는 가운데 계속해서 알루미늄을 깎을 수 있을 것으로 예상된다.
본 발명의 바람직한 특징은 본 발명의 모든 측면에 적용될 수 있으며, 임의의 가능한 조합으로 이용될 수 있다.
본 명세서의 모든 기재 사항과 청구의 범위에 걸쳐 사용되는 "포함하다"와 "함유하다"라는 용어, 및 예를 들면 "포함하는" 등의 변형된 용어는 "포함하되 그에한정되지 않는다"를 의미하며, 다른 구성 요소, 정수, 부분, 첨가제 또는 단계를 배제하려고 의도(그리고 배제)하는 것이 아니다.

Claims (36)

  1. 제1 재료(들)로 만들어진 절단 에지(cutting edge)를 가진 셀프-샤프닝 절단 기구(self-sharpening cutting tool)에 있어서,
    상기 절단 에지는 그의 일 측면에 대해서만 상기 제1 재료(들)보다 실질적으로 더 경질인 코팅으로 코팅되어 있고,
    상기 코팅은 상기 절단 에지의 코팅된 측면에 실질적으로 평행하게 정렬된 층상 또는 적층형 마이크로구조(microstructure)를 갖는 것을 특징으로 하는
    셀프-샤프닝 절단 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 코팅이, 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류(tungsten carbides)의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 코팅이 다층형 코팅(multilayered coating)이고,
    상기 코팅의 최상층은, 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 경도(hardness)가 상이한 복수의 층으로 이루어진 다층형 코팅이고, 상기 층들 중 적어도 하나는 경도가 가장 높은 층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 코팅이, 경도가 상이한 복수의 층으로 이루어진 다층형 코팅이고, 상기 층들 중 경도가 가장 높은 층은 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 경도가 가장 높은 층이 상기 코팅의 최상층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 경도가 가장 높은 층이 상기 코팅의 중간층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  8. 제4항 또는 제5항에 있어서,
    상기 경도가 가장 높은 층이 상기 코팅의 베이스층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  9. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 텅스텐, 텅스텐 카바이드류 및/또는 0.0005∼0.5중량% 범위의 플루오르와 합금을 이룬 텅스텐 카바이드류와 텅스텐의 혼합물로 된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  10. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 0.0005∼0.5중량% 범위의 플루오르와 합금을 이룬, 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류와 텅스텐으로 된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  11. 제4항 내지 제7항, 및 제4항 내지 제7항을 인용하는 제9항 및 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이 텅스텐의 베이스층을 가진 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  12. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층이 절단 에지로부터 상기 코팅의 최상층까지 경도가 증가되는 순서로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 또는 상기 코팅의 최상층이 0.3 이하의 WC/Co에 대한 마찰 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 진공 쳄버 내에서 대기압보다 낮은 압력, 350℃보다 높은 온도, 바람직하게는 450∼550℃ 범위의 온도 하에, 화학 증착(Chemical Vapour Deposition)에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이 1∼25㎛, 바람직하게는 3∼12㎛의 총두께를 가진 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅의 노출된 표면이 0.8㎛ 이하, 바람직하게는 0.5㎛ 이하의 조도(roughness) Ra를 가진 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 또는 상기 코팅의 최상층이 2000kG/㎟ 이상, 바람직하게는 2500kG/㎟ 이상, 더욱 바람직하게는 2900kG/㎟ 이상의 마이크로경도(microhardness)를 가진 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅의 노출된 표면이 상기 절단 에지의 코팅된 표면과 실질적으로 평행한 방향으로 연삭(grinding) 또는 연마(polishing)된 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구.
  19. i) 제1 재료(들)로 만들어진 절단 에지를 제공하는 단계; 및
    ii) 상기 제1 재료(들)보다 실질적으로 경질인 코팅으로 상기 절단 에지 중 일 측면만을 코팅하는 단계
    를 포함하고,
    상기 코팅이, 상기 절단 에지의 코팅된 측면에 실질적으로 평행하게 정렬된 층상(layered) 또는 적층형(laminar) 마이크로구조를 갖는 것을 특징으로 하는
    셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 코팅이, 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀함유하지 않은 텅스텐 카바이드류의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 코팅이 다층형 코팅이고,
    상기 코팅의 최상층은, 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 경도가 상이한 복수의 층으로 이루어진 다층형 코팅이고, 상기 층들 중 적어도 하나는 경도가 가장 높은 층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  23. 제19항에 있어서,
    상기 코팅이, 경도가 상이한 복수의 층으로 이루어진 다층형 코팅이고, 상기 층들 중 경도가 가장 높은 층은 텅스텐 카바이드, 또는 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류의 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  24. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 경도가 가장 높은 층이 상기 코팅의 최상층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  25. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 경도가 가장 높은 층이 상기 코팅의 중간층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  26. 제22항 또는 제23항에 있어서,
    상기 경도가 가장 높은 층이 상기 코팅의 베이스층인 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  27. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 텅스텐, 텅스텐 카바이드 및/또는 0.0005∼0.5중량% 범위의 플루오르와 합금을 이룬 텅스텐 카바이드류와 텅스텐의 혼합물로 된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  28. 제22항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 0.0005∼0.5중량% 범위의 플루오르와 합금을 이룬, 금속 텅스텐을 실질적으로 또는 전혀 함유하지 않은 텅스텐 카바이드류와 텅스텐으로 된 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  29. 제22항 내지 제25항, 및 제22항 내지 제25항을 인용하는 제27항 및 제28항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이 텅스텐의 베이스층을 가진 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  30. 제21항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층이 절단 에지로부터 상기 코팅의 최상층까지 경도가 증가되는 순서로 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  31. 제19항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 또는 상기 코팅의 최상층이 0.3 이하의 WC/Co에 대한 마찰 계수를 갖는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  32. 제19항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이, 진공 쳄버 내에서 대기압보다 낮은 압력, 350℃보다 높은 온도, 바람직하게는 450∼550℃ 범위의 온도 하에, 화학 증착에 의해 적용되는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  33. 제19항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅이 1∼25㎛, 바람직하게는 3∼12㎛의 총두께로 적용되는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  34. 제19항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅의 노출된 표면이 0.8㎛ 이하, 바람직하게는 0.5㎛ 이하의 조도 Ra를 가진 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  35. 제19항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅 또는 상기 코팅의 최상층이 2000kG/㎟ 이상, 바람직하게는 2500kG/㎟ 이상, 더욱 바람직하게는 2900kG/㎟ 이상의 마이크로경도를 가진 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
  36. 제19항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코팅의 노출된 표면이, 상기 코팅의 적용 후, 상기 절단 에지의 코팅된 표면과 실질적으로 평행한 방향으로 연삭 또는 연마되는 것을 특징으로 하는 셀프-샤프닝 절단 기구 제조 방법.
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