KR20080061323A

KR20080061323A - 다층 피복 절삭 공구

Info

Publication number: KR20080061323A
Application number: KR1020070138782A
Authority: KR
Inventors: 마리아 오스트란드
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2007-12-27
Publication date: 2008-07-02
Also published as: CN101209611A; WO2008079088A3; EP1939327A1; CN101209611B; JP2008162009A; JP2010514578A; EP1939328B1; SE0602814L; KR101465278B1; JP5406041B2; CN101578396B; EP1939327B1; US20080166583A1; CN101578396A; EP1939328A1; KR20090094108A; US8227098B2; US8119262B2; JP4874947B2; WO2008079088A2

Abstract

본 발명은, 기재가 접착성, 경질 및 내마모성의 얇은 코팅으로 피복되어 있는 피복 절삭 공구에 관한 것이고, 상기 코팅은 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 금속 탄질화물로 이루어진 교대로 배치된 층의 다층 구조를 포함하고 있다. 상기 코팅에서, 개별 층 두께의 시퀀스 (sequence) 가 반복 주기를 갖기 않고 다층 구조 전체에서 본질적으로 비주기적이다. 상기 코팅의 평균 화학 조성은 Al_aTi_bSi_cCr_d(C_eN_1-e) 이고, 여기서 0＜a＜0.5, 바람직하게는 0.05＜a＜0.4, 0.1＜b＜0.9, 바람직하게는 0.3＜b＜0.9, 0.01＜c＜0.17, 바람직하게는 0.02＜c＜0.1, 0≤d＜0.06, 및 a+b+c+d = 1, 0≤e＜1, 바람직하게는 0≤e＜0.2 이다.

피복 절삭 공구

Description

다층 피복 절삭 공구{MULTILAYERED COATED CUTTING TOOL}

본 발명은, 초경합금, 서멧 (cermet), 세라믹, 고속도 강 또는 입방정 질화붕소의 기재를 포함하고, 그 기재상에 물리적 기상 증착 (PVD) 에 의해 경질의 내마모성, 내화성 코팅이 증착되어 있는 금속 기계가공용 절삭 공구에 관한 것이다. 코팅은 기재에 접착식으로 접합되고, 개별 층으로서 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 금속 탄질화물이 교대로 배치되어 있는 층상의 다층 구조를 포함하고, 비주기적인 구조 및 1 ∼ 17 at% 의 평균 Si 함량을 갖는다.

예컨대 초경합금, 서멧, 세라믹, 입방정 질화붕소 또는 고속도 강의 절삭 공구에 알루미나 (Al₂O₃), 탄화티탄 (TiC) 및/또는 질화티탄 (TiN) 과 같은 재료로 이루어진 얇은 내화성 코팅 (1 ∼ 20 ㎛) 을 증착시키는 방법은 잘 정립되어 있는 기술이고, 피복 절삭 공구이 공구 수명은 금속 기계가공에 사용되는 경우 매우 길다. 공구의 긴 사용 수명은 특정 조건 하에서 수백 % 까지 연장될 수 있다. 현대의 상업적인 절삭 공구는 이중 또는 다층 구조와 복수의 층 조합을 특징으로 한다. 총 코팅 두께는 1 ∼ 20 ㎛ 이고, 종래 기술에서, 다층 구조는 나노미터 (㎚) 및/또는 마이크로미터 (㎛) 인 것을 특징으로 하며, 즉 개별 층의 두께는 수 나노미터 ∼ 수백 나노미터이다.

절삭 공구상에 얇은 내화성 층을 형성할 수 있는 몇몇 PVD 기술이 존재하고, 가장 잘 정립된 방법은 이온 도금, 마그네트론 스퍼터링, 아크 방전 증발 및 IBAD (이온 빔 보조 증착) 이다. 각 방법은 각각의 장점이 있으며, 미세구조/입자 크기, 경도, 응력 상태, 아래에 있는 기재에 대한 접착성 및 부착성과 같은 생성된 코팅의 본질적인 특성은 선택된 특정 PVD 법에 따라 다를 수 있다. 따라서, 상기한 특성 중 1 이상을 최적화함으로써, 특정 기계가공 작업에 사용되는 PVD 피복 절삭 공구의 내마모성 또는 날 무결성 (edge integrity) 을 달성할 수 있다.

나노복합재 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 경질 코팅 재료의 경우, 각 개별 질화물, 탄화물 또는 탄질화물 층의 두께가 나노미터 범위인 경우의 다층 코팅은 이반적으로 100 ㎚ 미만인 것으로 알려져 있다.

최근 공구의 개발은 더 날카로운 절삭날에 대한 것이다. 이로 인해, 날카로운 절삭날을 유지하기 위해 더 얇은 코팅이 필요하다. 코팅이 두꺼워지면, 날은 더욱 용이하게 둥근 형상으로 될 수 있다. 증착되는 코팅이 얇아지면, 내마모성을 유지하기 위해 경도 증가가 요구된다. 경질의 얇은 코팅을 얻는 한 방법은 다층 나노복합재 코팅을 사용하는 것이다. 종래 기술에서, 얇은 나노복합재 코팅은 일반적으로 균질 내마모성 층상에 증착된다.

EP 1 690 959 A 에는, 두께 2 ∼ 6 ㎛ 의 TiAlSiN 으로 이루어진 단일 상 구 조의 하부 층 및 총 두께 0.5 ∼ 1.5 ㎛ 의 다층 구조 Ti₁ _-(A+B)Al_ASi_BN/Ti₁ _-(C+D)Al_CSi_DN 의 상부 층을 포함하는 내마모성 코팅이 개시되어 있다. 다층 구조의 조성이 0.01 ∼ 0.06 의 A, 0.25 ∼ 0.35 의 B, 0.30 ∼ 0.45 의 C 및 0.1 ∼ 0.15 의 D 와 함께 기재되어 있다.

EP 1 702 997 A 에는, Ti₁ _-a-b-c- _dAl_aCr_bSi_cB_d(C₁ _- _eN_e) 으로 이루어진 절삭 공구용 경질의 막 (여기서, 0.5＜a＜0.8, b＞0.06, c 는 0∼0.1, 0＜d＜0.1 및 0.5＜e＜1 임) 이 개시되어 있다. 경질의 막은 다층 구조의 형태일 수 있다.

그러나, 날카로운 절삭날을 가지면서 향상된 내마모성을 갖는 코팅을 제공할 수 있도록, 다층 코팅의 다른 개발이 여전히 요구되고 있다.

본 발명의 목적은 내마모성 코팅을 갖는 절삭 공구를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 증가된 경도를 갖는 코팅을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 날카로운 날에 적합한 코팅을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 코팅을 제공함으로써, 강화된 경도로 인해 절삭날의 내연삭마모성이 증가하게 되어, 날카로운 절삭날을 유지하는 것이 가능하다. 또한, 종래 기술에서 설명한 균질의 하부 층 없이 얇은 경질 코팅을 얻을 수 있다. 얻어지는 조직은 결정립계에 공극이 전혀 또는 거의 없는 미립자이다. 고배율 단면 투사 전자 현미경 (TEM) 에 의하면, 비주기적인 구조가 나타난다.

본 발명에 따르면, 탄화물, 서멧, 세라믹, 입방정 질화붕소, 또는 고속도 강의 경질 합금으로 이루어진 기재를 포함하고, 그 기재 상에 내마모성 다층 코팅이 증착되어 있는 절삭 공구가 제공된다. 또한, 상기 기재는 두께 0.1 ∼ 1 ㎛, 바람직하게는 0.05 ∼ 0.5 ㎛ 의 TiN, TiC, TiCN 또는 (Ti, Al)N 으로 이루어진 얇은 단층 또는 다층으로 예비 피복될 수 있다.

기재 또는 예비 피복된 기재에 접착식으로 접합되는 상기 다층 코팅은 층상의 다층 구조 X+Y+X+Y+… (도 1 및 도 2 참조) 를 포함하고, 교대로 있는 층 (X 와 Y) 은 금속 질화물, 금속 탄화물, 또는 금속 탄질화물, 바람직하게는 입방정 구조를 갖는 다결정 질화물을 포함하며, 금속 원소는 티타늄 (Ti), 알루미늄 (Al), 실 리콘 (Si), 크롬 (Cr), 니오븀 (Nb), 하프늄 (Hf), 바나듐 (V), 탄탈 (Ta), 몰리브덴 (Mo), 지르코늄 (Zr), 또는 텅스텐 (W), 및 이들의 혼합물 중에서 선택된다. X 층의 화학 조성은 Y 층의 화학 조성과 상이하다.

다층 구조 중 각 개별 층의 조성은 얇은 두께로 인하여 인접한 층의 도움 없이는 측정될 수 없다. 측정할 수 있는 것은 전체 다층 구조에서의 평균 조성이다. 그러나, 각 개별 층의 조성은 사용된 목표 (target) 조성으로부터 추정될 수 있지만, 이를 통해 정확한 조성을 알 수는 없다. 층이 더 두껍게 증착되어, 분석되기에 충분한 두께가 된 경우, 증착된 층의 조성이 목표 재료의 조성에 비해 수 퍼센트 정도 상이할 수 있음이 밝혀졌다. 그러므로, 이하에서 본 발명에 따른 다층 구조 중 개별 층의 임의의 조성은 증착 동안 사용된 목표 조성으로부터 추정된 것이다.

다층 구조의 평균 화학 조성은 코팅의 단면에서 EDS (에너지 분산형 분광계) 를 이용하여 측정된다. 본 발명에 따른 전체 다층 구조의 평균 조성은 바람직하게는 Al_aTi_bSi_cCr_d(C_eN₁ _-e) 이고, 여기서 0＜a＜0.5, 바람직하게는 0.05＜a＜0.4, 0.1＜b＜0.9, 바람직하게는 0.3＜b＜0.9, 0.01＜c＜0.17, 바람직하게는 0.02＜c＜0.1, 0≤d＜0.06, 및 a+b+c+d = 1, 0≤e＜1, 바람직하게는 0≤e＜0.2 이다. 전체 다층 구조의 평균 조성이 상기 범위 내에 있더라도, 각 층의 조성, 즉 목표 조성은 상기 범위 밖에 있을 수 있다.

다층 구조는, 본질적으로 전체 다층 구조를 통해 비주기적인 개별 두께로 X 층과 Y 층이 교대로 반복되어 있다. 임의의 개별 층의 두께는 0.1 ㎚ 초과 100 ㎚ 미만, 바람직하게는 1 ㎚ 초과 50 ㎚ 미만, 가장 바람직하게는 2 ㎚ 초과 30 ㎚ 미만이다. 다층 구조 중 임의의 연속적인 10 개 층 두께의 합은 300 ㎚ 미만이다.

"비주기적인"이란 표현은, 다층 구조 중 특정 개별 층의 두께가 바로 아래에 있는 개별 층의 두께에 의존하지 않거나 특정 개별 층 위에 있는 개별 층과 어떠한 관련도 없음을 의미한다. 그러므로, 다층 구조는 개별 층 두께의 시퀀스에서 어떠한 반복 주기를 갖지 않는다. 다층 구조의 총 두께는 0.5 ∼ 20 ㎛, 바람직하게는 1 ∼ 10 ㎛, 그리고 가장 바람직하게는 1 ∼ 5 ㎛ 이다.

본 발명의 일 실시형태에서, 코팅은, 균질 층이 반복적으로 교대로 배치된 2 이상, 바람직하게는 5 이상의 다층 구조를 포함한다. 다층 구조는 개별 층의 두께와 화학 조성에 있어서는 상기한 것과 동일하다. 균질 층은 바람직하게는 Ti_xAl_ySi_z(C_wN_1-w) 포함하고, 여기서 0＜x＜0.7, 바람직하게는 0.05＜x＜0.6, 0.1＜y＜0.9, 바람직하게는 0.3＜y＜0.9, 0.01＜z＜0.17, 바람직하게는 0.02＜z＜0.1, 및 x+y+z = 1, 0≤w＜1, 바람직하게는 0≤w＜0.2 이다. 균질 층의 두께는 바람직하게는 25 ∼ 150 ㎚, 더욱 바람직하게는 50 ∼ 75 ㎚ 이다. 전체 코팅의 평균 조성은 Al_aTi_bSi_cCr_d(C_eN₁ _-e) 이고, 여기서 0＜a＜0.5, 바람직하게는 0.05＜a＜0.4, 0.1＜b＜0.9, 바람직하게는 0.3＜b＜0.9, 0.01＜c＜0.17, 바람직하게는 0.02＜c＜0.1, 0≤d＜0.06, 및 a+b+c+d = 1, 0≤e＜1, 바람직하게는 0≤e＜0.2 이다. 균 질 층이 반복적으로 교대로 배치된 다층 구조인 경우, 코팅의 전체 두께는 바람직하게는 0.5 ∼ 20 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.5 ∼ 10 ㎛, 그리고 가장 바람직하게는 1 ∼ 5 ㎛ 이다.

모든 코팅은, Bragg-Brentano x-선 회절을 이용하여 판정하였을 때 두드러진 (200)-조직 (pronuouned (200)-texture) 을 갖는 입방정 NaCl-구조를 나타낸다. 모든 다층 코팅은 균질 코팅보다 더 강한 XRD 피크를 나타낸다. 다층 코팅은 다층 구조로 균질 층이 교대로 배치된 코팅보다 더욱 두드러진 (200)-조직을 나타내었다.

다층 코팅이 증착된 절삭 공구로는, 예컨대 초경합금, 서멧, 세라믹, 입방정 질화붕소 또는 고속도 강으로 이루어진 엔드 밀, 드릴, 절삭 공구 인서트가 있다.

다층 구조를 포함하는 코팅은 상이한 PVD법으로 기재에 증착되거나 개별 층을 교대로 형성할 수 있다. 개별 층 두께의 비주기적인 시퀀스가 개별 층 근원의 셔터 (shutter) 를 무작위로 개방 및 폐쇄함으로써 또는 상기 근원을 무작위로 켜고 끔으로써 제조될 수 있다. 생각할 수 있는 다른 방법은, 피복되는 기재를 상기 근원 앞에서 무작위로 회전시키거나 이동시키는 것이다. 이는, 비주기적인 구조를 얻기 위해 배치된 3중 (3-fold) 회전 기재 테이블에 기재를 위치시켜서 행해지는 것이 바람직하다. 3중 회전은 회전 속도 및 회전 방향 (시계방향 또는 반시계방향) 에 있어서 조절될 수 있다.

전자 빔 증착, 마그네트론 스퍼터링 또는 음극 아크 증착 또는 이들의 조합이 코팅을 증착하기 위한 바람직한 PVD 법이다.

아크원 (arc source) 은 금속의 다른 조합으로 이루어질 수 있고, 개별 아크원의 조성은 전체 다층 구조의 평균 조성과 상이할 수 있고 또한 본 발명의 범위 내의 코팅과 상이할 수 있다. 근원의 개수는 2 이상이다.

본 발명의 일 실시형태에서, (Ti,Al,Si)N + (Ti,Si)N, (Ti,Si)N + (Ti,Al)N, (Al,Cr)N + (Ti,Si)N 또는 (Al,Ti,Si)N + (Al,Cr)N 을 포함하는 다층 코팅이 고속도 강으로 이루어진 기재, 바람직하게는 드릴 또는 엔드 밀에 증착된다.

본 발명의 다른 실시형태에서, (Ti,Al,Si)N + (Ti,Si)N, (Ti,Si)N + (Ti,Al)N, (Al,Cr)N + (Ti,Si)N 또는 (Al,Ti,Si)N + (Al,Cr)N 을 포함하는 다층 코팅이 초경합금으로 이루어진 기재에 증착된다.

상기한 코팅 외에도, 본 발명에 따른 코팅은, 내열성을 향상시키는 층과 마모 확인을 용이하게 하는 층과 같은 1 이상의 상부 층을 포함할 수 있다.

본 발명에 따른 다층 구조는 날카로운 절삭날을 갖는 공구 형상에 특히 적합하다. 본 발명에 따른 피복 절삭 공구는, 강 또는 스테인리스 강을 기계가공할 때 사용되는 경우 종래 공구에 비해 향상된 내마모성을 보여준다.

실시예 1

반응성 PVD 아크 방전 증발을 이용하여 10 중량% Co 및 잔부 WC 를 갖는 초경합금 선삭용 인서트에 비주기적인 다층 구조를 증착시켜서 피복 인서트를 제조하였다. 비주기적인 구조를 얻기 위해 배치된 3중 회전 기재 테이블에 설치된 인 서트에 대해, 2 개의 아크원으로부터 다층 구조를 증착시켰다. Ar + N₂ 분위기에서 아크 증발이 행해졌다. 얻어진 총 코팅 두께는 약 2 ㎛ 이었다. 3 개의 상이한 비주기적인 다층 구조를 증착시켰다. 2 개의 아크원의 조성과 비주기적인 다층 구조의 평균 화학 조성을 표 1 에 나타내었다. 다층 구조는 비주기적인, 즉 반복적이지 않은 두께를 갖는 개별 층의 시퀀스를 갖고 있었다. 단면 투과 전자 현미경 관찰 결과, 개별 질화물 층 두께가 2 ∼ 30 ㎚ 이고, 층의 총 개수는 100 개를 초과함이 밝혀졌다.

코팅 번호	아크원 1	아크원 2	평균 화학 조성
1	Ti₀ _.90Si₀ _.10	Al₀ _.60Ti₀ _.30Si₀ _.10	Al₀ _.19Ti₀ _.73Si₀ _.08N
2	Ti₀ _.90Si₀ _.10	Al₀ _.55Ti₀ _.40Si₀ _.05	Al₀ _.16Ti₀ _.78Si₀ _.06N
3	Ti₀ _.90Si₀ _.10	Al₀ _.16Ti₀ _.84	Al₀ _.06Ti₀ _.88Si₀ _.06N

실시예 2

반응성 PVD 아크 방전 증발을 이용하여 10 중량% Co 및 잔부 WC 를 갖는 선삭용 인서트에, 반복적으로 교대로 형성된 균질 층들 및 비주기적인 다층 구조로 이루어진 코팅을 증착시켰다. 비주기적인 구조를 얻기 위해 배치된 3중 회전 기재 테이블에 설치된 인서트에 대해, 2 개의 아크원으로부터 다층 구조를 증착시켰다. Ar + N₂ 가스 혼합물 내에서 증발이 행해졌다. 얻어진 총 코팅 두께는 약 2 ㎛ 이었다. 다층 구조는 비주기적인, 즉 반복적이지 않은 두께를 갖는 개별 층의 시퀀스를 갖고 있었다. 단면 투과 전자 현미경 관찰 결과, 개별 질화물 층 두께가 2 ∼ 30 ㎚ 임이 밝혀졌다. 균질 층의 두께는 25 ∼ 150 ㎚ 이었다. 아크원의 조성과 전체 코팅의 평균 화학 조성을 표 2 에 나타내었다. 균질 층은 표 2 의 아크원 2 로부터 형성되었다.

코팅 번호	아크원 1	아크원 2	평균 화학 조성
4	Ti₀ _.90Si₀ _.10	Al₀ _.60Ti₀ _.30Si₀ _.10	Al₀ _.37Ti₀ _.55Si₀ _.08N
5	Ti₀ _.90Si₀ _.10	Al₀ _.55Ti₀ _.40Si₀ _.05	Al₀ _.34Ti₀ _.60Si₀ _.06N

실시예 3

다음의 절삭 조건을 갖는 선삭 작업으로 측면 마모 (flank wear) 를 시험하였다:

작업물 재료: SS0737, 두꺼운 벽을 갖는 링 (ring)

작업: 연속적인 정면절삭 (facing)

절삭 속도 (m/min) 200

이송 (㎜/r) 0.10

깊이 (㎜) 2

참고: 건식 조건.

외경 전부가 선삭 작업될 때까지 작업을 계속하였다. 그리고 나서, 인서트를 육안으로 분석하고, 불량, 중간, 그리고 양호로 분류하였다.

다층 구조를 균질 Ti₀ _.9Si₀ _.1N, 균질 Al₀ _.51Ti₀ _.45Si₀ _.05N, 균질 Al₀ _.56Ti₀ _.34Si₀ _.10N 의 코팅들, 그리고 Al₀ _.50Ti₀ _.50N 의 하부 층과 Ti₀ _.9Si₀ _.1N 의 상부 층으로 이루어진 코팅과 비교하였다. 모든 코팅은 다층과 동일한 총 두께를 갖고 있었다. 그 결과를 표 3 에 나타내었다.

코팅의 종류	측면 내마모성
다층 No 1	양호
다층 No 2	양호
다층 No 3	양호
다층 No 4	중간
다층 No 5	중간
균질 Ti₀ _.9Si₀ _.1N	불량
균질 Al₀ _.51Ti₀ _.45Si₀ _.05N	불량
균질 Al₀ _.56Ti₀ _.34Si₀ _.10N	불량
두 층 Al₀ _.50Ti₀ _.50N (하부 층) Al₀ _.9Si₀ _.1N (상부 층)	불량

실시예 4

다음의 절삭 조건으로 스테인리스 강의 선삭 작업에서의 플레이킹 저항성에 대해 본 발명에 따른 다층 코팅 1, 2 및 3 을 시험하였다:

작업물 재료: 304L, Sanmac

작업: 정면절삭, 절삭 깊이를 다르게 함.

절삭 속도 (m/min) 100/140

이송 (㎜/r) 0.35

깊이 (㎜) 4 - 0 - 4

참고: 습식 조건.

SEM (주사 전자 현미경) 으로 조사하여 플레이킹을 측정하였다.

다층 구조를 균질 Ti₀ _.9Si₀ _.1N, 균질 Al₀ _.51Ti₀ _.45Si₀ _.05N, 균질 Al₀ _.56Ti₀ _.34Si₀ _.10N 의 코팅들, 그리고 Al₀ _.50Ti₀ _.50N 의 하부 층과 Ti₀ _.9Si₀ _.1N 의 상부 층으로 이루어진 코팅과 비교하였다. 모든 코팅은 다층과 동일한 총 두께를 갖고 있었다. 그 결과를 표 4 에 나타내었다.

코팅의 종류	플레이킹 저항성
다층 No 1	양호
다층 No 2	양호
다층 No 3	양호
균질 Ti₀ _.9Si₀ _.1N	불량
균질 Al₀ _.51Ti₀ _.45Si₀ _.05N	불량
균질 Al₀ _.56Ti₀ _.34Si₀ _.10N	불량
두 층 Al₀ _.50Ti₀ _.50N (하부 층) Al₀ _.9Si₀ _.1N (상부 층)	불량

실시예 5

다음의 절삭 조건을 갖는 강의 선삭 작업으로, 본 발명에 따른 다층 구조 1 ∼ 5 로 피복된 공구의 공구 수명을 시험하였다:

작업물 재료: Ovako 825B

작업: 길이방향 선삭

절삭 속도 (m/min) 160

이송 (㎜/r) 0.35

깊이 (㎜) 2

참고: 습식 조건.

선삭 작업의 거리 (단위: m) 로 공구 수명을 측정하였다. 공구 수명 척도는 공구 파손이었다.

다층 구조를 균질 Ti₀ _.9Si₀ _.1N, 균질 Al₀ _.51Ti₀ _.45Si₀ _.05N 및 균질 Al₀ _.56Ti₀ _.34Si₀ _.10N 의 코팅들과 비교하였다. 모든 코팅은 다층과 동일한 총 두께를 갖고 있었다. 그 결과를 표 5 에 나타내었다.

코팅의 종류	공구 수명 (m)
다층 No 1 ∼ 3	20
다층 No 4 및 No 5	22
균질 Ti₀ _.9Si₀ _.1N	16
균질 Al₀ _.51Ti₀ _.45Si₀ _.05N	5.5
균질 Al₀ _.56Ti₀ _.34Si₀ _.10N	5.5

도 1 은, 본 발명에 따른 다층 질화물 구조의 TEM 사진을 보여주는데, 여기서 개별 층 두께의 시퀀스 (sequence) 는 전체 다층 코팅에서 본질적으로 비주기적이다.

도 2 는, 개별 금속 질화물 층 (X, Y) 과 예시적인 개별 층 두께 (3) 를 갖는 층상의 다층 질화물 코팅 (2) 으로 피복된 기재 (1) 의 개략도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 기재

2 다층 질화물 코팅

3 개별 층 두께

Claims

소결된 초경합금 또는 서멧, 세라믹, 입방정 질화붕소 또는 고속도 강으로 이루어진 기재 및 접착성, 경질 및 내마모성의 얇은 코팅을 포함하는 절삭 공구이며, 상기 코팅은 내화성 화합물의 층이 반복적이지 않은 형태로 교대로 배치되어 이루어진 층상의 다층 구조 (X+Y+X+Y+X....) 를 포함하고, 교대로 배치된 층 (X, Y) 은 금속 질화물, 금속 탄화물 또는 금속 탄질화물을 포함하고, 상기 코팅에서, 개별 층 두께의 시퀀스 (sequence) 가 반복 주기를 갖지 않고 다층 구조 전체에서 본질적으로 비주기적인 절삭 공구에 있어서,

개별 X 층 또는 Y 층의 두께가 0.1 ㎚ 초과 100 ㎚ 미만, 바람직하게는 50 ㎚ 미만, 가장 바람직하게는 2 ∼ 30 ㎚ 이며, 본질적으로 무작위로 변하고,

상기 다층 코팅의 총 두께가 0.5 ㎛ ∼ 20 ㎛, 바람직하게는 1 ∼ 10 ㎛, 가장 바람직하게는 1 ∼ 5 ㎛ 이고,

상기 다층 구조는 Al_aTi_bSi_cCr_d(C_eN₁ _-e) 의 평균 화학 조성을 갖고, 여기서 0＜a＜0.5, 바람직하게는 0.05＜a＜0.4, 0.1＜b＜0.9, 바람직하게는 0.3＜b＜0.9, 0.01＜c＜0.17, 바람직하게는 0.02＜c＜0.1, 0≤d＜0.06, 및 a+b+c+d = 1, 0≤e＜1, 바람직하게는 0≤e＜0.2 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 1 항에 있어서, 상기 X 층 및 Y 층은 Ti, Cr, Al 및 Si 중에서 선택된 금 속 원소의 질화물 및 그 혼합물인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 다층 구조 (X+Y+X+Y+X....) 는 다음의 조합, (Al,Ti,Si)N + (Ti,Si)N, (Ti,Si)N + (Al,Ti)N, (Al,Cr)N + (Ti,Si)N 및 (Al,Ti,Si)N + (Al,Cr)N 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코팅은 다층 구조와 반복적으로 교대로 배치되어 있는 균질 층을 포함하고,

균질 층은 금속 질화물, 금속 탄화물, 금속 탄질화물 또는 이들의 혼합물을 포함하고,

상기 코팅의 평균 화학 조성이 Al_aTi_bSi_cCr_d(C_eN₁ _-e) 이고, 여기서 0＜a＜0.5, 바람직하게는 0.05＜a＜0.4, 0.1＜b＜0.9, 바람직하게는 0.3＜b＜0.9, 0.01＜c＜0.17, 바람직하게는 0.02＜c＜0.1, 0≤d＜0.06, 및 a+b+c+d = 1, 0≤e＜1, 바람직하게는 0≤e＜0.2 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 4 항에 있어서, 상기 균질 층은 Ti_xAl_ySi_z(C_wN₁ _-w) 의 조성을 갖고, 여기서 0＜x＜0.7, 바람직하게는 0.05＜x＜0.6, 0.1＜y＜0.9, 바람직하게는 0.3＜y＜0.9, 0.01＜z＜0.17, 바람직하게는 0.02＜z＜0.1, 및 a+b+c+d = 1, 0≤w＜1, 바람직하게 는 0≤w＜0.2 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 4 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 균질 층은 25 ∼ 150 ㎚, 바람직하게는 50 ∼ 75 ㎚ 의 평균 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 절삭 공구.
제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 다층 구조와 반복적으로 교대로 배치되어 있는 균질 층의 총 두께가 0.5 ∼ 20 ㎛, 바람직하게는 1 ∼ 10 ㎛, 그리고 가장 바람직하게는 1 ∼ 5 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 절삭 공구.