KR20090052875A

KR20090052875A - 코팅된 절삭 공구

Info

Publication number: KR20090052875A
Application number: KR1020097005244A
Authority: KR
Inventors: 비에른 융베리
Original assignee: 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
Priority date: 2006-09-15
Filing date: 2007-09-07
Publication date: 2009-05-26
Also published as: WO2008031768A1; US8409733B2; US20100061812A1; EP2074241A1; IL197514A0; EP2074241B1; SE0601950L; CN101517127A; SE530756C2; JP2010512251A; CN101517127B

Abstract

본 발명은 CVD 코팅을 증착하고, CVD 코팅이 적어도 부분적으로 강한 습식 블라스팅 작업을 받고, 이어서 PVD 코팅을 증착하는 제조 단계를 포함하는, 내부 CVD 코팅 및 외부 PVD 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 절삭 공구의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 5 ~ 14 wt% 의 Co, 0 ~ 8 wt% 의 Ti, Ta 또는 Nb 또는 이들의 조합의 입방형 탄화물, 및 잔부 WC 로 되어 있고, 내부 CVD 코팅 및 외부 PVD 코팅을 포함하는 4 ~ 14 ㎛ 두께의 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되는 초경 합금 기재를 포함하고, 상기 CVD 코팅은 압축 응력을 갖는 코팅된 절삭 공구에 관한 것이다.

Description

코팅된 절삭 공구{COATED CUTTING TOOL}

본 발명은 선삭, 밀링, 드릴링 또는 유사한 칩 형성 가공법에 의해 금속을 가공하기에 적합한 코팅된 절삭 공구에 관한 것이다. 코팅된 절삭 공구는 특히 비연속성 절삭 작업에 사용될 때 향상된 인성 거동 (toughness behavior) 을 보인다. 코팅은 CVD 기술에 의해 코팅된 적어도 하나의 내층 및 PVD 기술에 의해 코팅된 적어도 하나의 상부층으로 구성된다. 코팅 공정에서의 모든 층은 압축 응력을 갖는다.

요즘의 금속의 고생산성 칩 형성 가공은 고 내마모성, 양호한 인성 및 소성 변형에 대한 우수한 내성을 갖는 신뢰성있는 공구를 필요로 한다. 이는 내마모성 코팅으로 코팅된 초경 공구를 이용함으로써 달성될 수 있다. 초경 공구는 일반적으로 공구 홀더에 클램핑된 인덱스가능한 인서트의 형상이지만, 솔리드 카바이드 드릴 또는 밀링 커터의 형태일 수도 있다. TiC, Ti(C_xN_y), TiN, (Ti_xAl_y)N, Ti(C_xO_yN_z) 및 Al₂O₃ 등의 다양한 유형의 경질층으로 코팅된 초경 절삭 공구 인서트가 수년간 상업적으로 이용되어 왔다. 다층 구조의 몇몇 경질층은 일반적으로 이러한 코팅 (coatings) 을 강화한다. 각 층들의 순서 (sequence) 및 두께는 상이한 절삭 적용 영역 및 작업편의 재료에 적합하도록 주의깊게 선택된다.

코팅은 화학 기상 증착 (CVD) 또는 물리 기상 증착 (PVD) 기술에 의해서 가장 빈번하게 증착된다. 드문 경우에, 플라즈마 화학 기상 증착 (PACVD) 이 활용되어 왔다. CVD 로 코팅된 인서트는 고 내마모성 및 우수한 코팅 부착력을 보이는 반면 PVD 로 코팅된 인서트는 이들 특성에 대해 약간 열등하지만, 한편으로는 더 나은 인성 거동을 보인다. 따라서, CVD 로 코팅된 인서트는 고속 선삭 작업에 바람직하고 PVD 로 코팅된 인서트는 밀링, 파팅 (parting) 및 드릴링 등의 인성이 요구되는 절삭 작업에 이용된다.

CVD 기술은 더 높은 온도 범위인 850 ~ 1050 ℃ 에서 가장 자주 행해진다. 높은 증착 온도 및 증착된 코팅재와 초경 공구 기재 사이의 열팽창 계수의 차로 인해서, CVD 는 냉각 균열 (cooling cracks) 및 종종 500 ~ 700 MPa 의 범위인 더 높은 인장 응력을 갖는 코팅을 형성한다. 인장 응력의 상태는 CVD 로 코팅된 인서트의 인성 거동을 저하시킨다.

PVD 공정은 450 ~ 650 ℃ 의 상당한 저온에서 진행되고 종종 1400 ~ 2000 MPa 의 범위인 고 압축 응력으로 자유층에 균열이 생기도록 하는 강한 이온 충격하에서 실행된다. 고압축 응력 및 냉각 균열의 결여는 PVD 로 코팅된 인서트를 CVD 로 코팅된 인서트보다 상당히 더 나은 인성을 갖게 해주는 주요 특징이다. 현재 PVD 에 의해서, 예컨대 잘 알려진 MTCVD-공정 등의 CVD 에 의해 얻어진 바와 같이 탄소 함량이 높고 동일한 고내마모성 및 우수한 부착력을 갖는 Ti(C_xN_y) 층을 형성하는 것은 불가능하다.

CVD 로 코팅된 인서트의 인성은 SE 0501410-5 및 SE 0500435-3 에 기재되고 EP-A-1311712 에 기재된 바와 같이 예컨대 경질 그릿으로 인서트를 블라스팅함으로써 향상될 수 있다. 그러나, 달성된 인성은 PVD 로 코팅된 인서트의 인성에는 여전히 못 미친다.

CVD 와 PVD 코팅의 상이한 특성을 CVD + PVD 코팅으로 조합하는 것이 일찍이 시도되어 왔다. 이러한 종류의 조합은 US 특허 5,250,367 및 US 특허 5,364,209 에 기재되어 있다.

본 발명의 목적은 내마모성을 유지하면서 인성 강도가 향상된 코팅된 절삭 공구의 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 내마모성을 유지하면서 인성이 향상된 코팅된 절삭 공구를 제공하는 것이다.

놀랍게도 PVD 로 코팅된 공구와 CVD 로 코팅된 공구 모두의 우수한 모든 특성을 동시에 갖는 절삭 공구를 제조할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 즉, 이 특성은 PVD-공구에 필적하는 인성 (압축 응력) 및 CVD-코팅 공구에 필적하는 코팅 부착력 및 내마모성이다.

본 발명에 따라, CVD 코팅을 증착하고, CVD 코팅이 강한 습식 블라스팅 작업을 적어도 부분적으로 받도록 하고, 이어서 PVD 코팅을 증착하는 제조 단계를 포함하는 내부 CVD 코팅 및 외부 PVD 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 절삭 공구의 제조 방법이 제공된다. 본 발명은 선삭, 밀링, 드릴링 또는 유사한 칩 성형 가공법에 의해 금속을 가공하는데 적합한 절삭 공구 인서트 및 회전 절삭 공구 등의 절삭 공구에 이용될 수 있다.

내마모성 층(들)으로 코팅된 절삭 공구의 향상된 인성을 얻기 위하여, 본 발명에 따라 엄격한 제조 과정을 따를 필요가 있다는 것이 밝혀졌다. 5 ~ 14 wt% 의 Co, 0 ~ 8 wt% 의 Ti, Ta 또는 Nb 또는 이들의 조합의 입방형 탄화물 (cubic carbide), 및 잔부 WC 로 된 초경 합금 기재에, 하나 이상의 경질 Ti(C_xN_y) 층 (x + y = 1 이고 x 와 y 는 0 이상이고 바람직하게는 0.5 ≤ x ≤ 0.6 이고 0.4 ≤ y ≤ 0.5) 을 포함하는 것이 바람직한 2 ~ 7 ㎛ 두께의 내부 CVD 코팅이 바람직하게는 적당한 저온인 750 ~ 850 ℃ 에서, 가장 바람직하게는 C/N-원으로서 CH₃CN 을 사용하는 잘 알려진 MTCVD 기술에 의해 증착된다. 그다음에 코팅은 바람직하게는 H₂/N₂ 분위기 하에서 1 ~ 4 시간 동안 980 ~ 1030 ℃ 에서 열처리된다. 이는 CVD 층 안으로 원소의 확산을 촉진하여서 코팅 부착력을 증진시키기 때문에 유리한 단계라는 것이 밝혀졌다. 추가적으로, 다른 CVD 층은 CVD 코팅으로 증착될 수 있고, 이러한 층들은 Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W 및 Al 로부터 선택된 금속 원소를 갖는 금속 질화물, 탄화물 또는 산화물 또는 이들의 조합, 예컨대 TiN, Ti(C_xO_y), TiC, Ti(C_xO_yN_z) 또는 TiBN 으로 구성될 수 있다.

그다음 이렇게 형성된 코팅은 인장 응력으로부터 압축 응력까지 CVD 코팅의 응력 상태의 변화를 얻기 위해서, 바림직하게는 적어도 경사면에서 강한 습식 블라스팅 작업을 받게 된다. 하나 이상의 경질 Ti(C_xN_y) 층을 갖는 실시형태에 있어서, 이들 Ti(C_xN_y) 층에 대해 바람직하게는 적어도 경사면에서 600 ~ 1600 MPa 범위의 압축 응력이 얻어질 것이 요구된다. 습식 블라스팅 작업의 목적은 또한 코팅면에서 냉각 균열을 메우는 것이다. 이용된 블라스팅 기술에 있어서, 블라스팅 매체는 바람직하게는 수중에 있는 Al₂O₃ 그릿의 슬러리일 수 있다. 충격력은 블라스팅 펄프 압력, 블라스팅 노즐과 코팅면 사이의 거리, 블라스팅 매체의 입자 크기, 블라스팅 매체의 농도 및 블라스팅 제트의 충격 각도에 의해 제어된다. 사용된 Al₂O₃ 의 그릿 크기는 바람직하게는 FE220 (FEPA-표준) 이고 사용된 에어 블라스팅 압력은 2.4 ~ 3.4 bars 의 범위이다. 사용된 CVD-재료 및 코팅 두께에 있어 원하는 압축 응력 레벨이 달성되도록 당업자에 의해 적절한 블라스팅 조건이 선택되어야 한다.

그다음 공구는 초음파 욕에서 주의깊에 세척되고 바람직하게는 (Ti _xAl_y)N (x, y > 0 이고 x + y = 1), (Ti_xAl_ySi_z)N (x, y, z > 0 이고 x + y + z = 1), (Ti_xAl_yCr_z) (x, y, z > 0 이고 x + y + z = 1), TiN, Ti(C_xN_y) 및 Al₂O₃ 중 하나 이상의 층을 포함하고, 가장 바람직하게는 (Ti_xAl_y)N (x, y > 0 이고 x + y = 1) 을 포함하는 2 ~ 7 ㎛ 두께의 외부 PVD-코팅에 의해 더 코팅되고, 1000 ~ 2000 MPa 범위의 압축 응력을 얻는다. 사용된 PVD-공정 동안의 공정 온도는 바람직하게는 500 ℃ 미만이어야 한다. PVD-공정은 잘 알려진 아크-기법, 마그네트론 스퍼터링 및 이온 도금 중 하나일 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에 있어서, 예컨대 바이어스 전압 등의 PVD-공정 동안의 공정 조건은, 최종 코팅의 응력비 (｜σ_PVD _코팅/σ_CVD _Ti ₍ _CxNy _{) 층(들)}｜) 가 0.9 ~ 1.8 의 범위 내에 있도록 선택되고, 예컨대 x/y 비가 거의 1 인 (Ti_xAl_y)N 의 아크 PVD-공정에 대하여 -(40 ~ 60)V 범위의 바이어스가 선택된다. 더 높은 Al 함량을 갖는 (Ti_xAl_y)N 층에 대해서는 일반적으로 -(80 ~ 110) V 범위의 바이어스가 바람직하다.

본 발명은 일반적으로 다각형 또는 둥근 형상인 코팅된 절삭 공구 인서트, 또는 회전 절삭 공구에 관한 것으로, 이 공구들은 5 ~ 14 wt% 의 Co, 0 ~ 8 wt% 의 Ti, Ta 또는 Nb 또는 이들의 조합의 입방형 탄화물, 및 잔부 WC 로 된 초경 합금 기재를 포함하고, 적어도 하나의 경사면과 적어도 하나의 여유면을 가지며, 상기 기재는 2 ~ 7 ㎛ 두께의 내부 CVD 코팅 및 2 ~ 7 ㎛ 두께의 외부 PVD 코팅을 포함하는 4 ~ 14 ㎛ 두께의 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되며, CVD 코팅은 강한 습식 블라스팅 작업에 의해 달성된 압축 응력을 바람직하게는 적어도 경사면에서 갖는다. CVD 코팅은 바람직하게는 1 ~ 8 ㎛, 바람직하게는 2 ~ 5 ㎛ 두께인 하나 이상의 Ti(C_xN_y) 층, 보다 바람직하게는 원주상 구조를 갖는 Ti(C_xN_y) 층 (x, y > 0 이고 x + y = 1) 을 포함하고, 바람직하게는 적어도 경사면에서 600 ~ 1600 MPa 범위의 압축 응력을 가지고, PVD 코팅은 바람직하게는 단일층 또는 다중층 구조로서, 1 ~ 5 ㎛, 바람직하게는 2 ~ 4 ㎛ 두께의 (Ti_xAl_y)N (x, y > 0 이고 x + y = 1), (Ti_xAl_ySi_z)N (x, y, z > 0 이고 x + y + z = 1), (Ti_xAl_yCr_z) (x, y, z > 0 이고 x + y + z = 1), TiN, Ti(C_xN_y) 및 Al₂O₃ 의 하나 이상의 층을 포함하고, 1000 ~ 2000 MPa 범위의 압축 응력을 갖는다. CVD 코팅은 Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W 및 Al 로부터 선택된 금속 원소를 갖는 금속 질화물, 탄화물 또는 산화물 또는 이들의 조합, 예컨대 TiN, Ti(C_xO_y),TiC, Ti(C_xO_yN_z) 또는 TiBN 의 층을 추가적으로 가질 수도 있다. 이들 추가적인 층들의 총 두께는 0.5 ~ 4 ㎛ 이고 각 층의 두께는 1 ㎛ 미만이다.

CVD 코팅 및 PVD 코팅의 모든 층들은 sin²ψ 법을 이용하는 XRD 에 의해 측정된 압축 응력을 갖는다.

대표적인 일 실시형태에서, CVD 코팅은 바람직하게는 MTCVD-TiN 층인 0.1 ~ 1 ㎛ 의 내부 Ti(C_xN_y) 층 (y > 0.8), 및 원주상의 외부 MTCVD-Ti(C_xN_y) 층으로 구성된다.

대표적인 다른 실시형태에서, CVD 코팅은 0.1 ㎛ 이상 1 ㎛ 미만인 내부 TiN 층 및 2 ~ 5 ㎛ 두께의 원주상인 외부 TiC_xN_y 층 (x, y > 0 이고 x + y = 1) 으로 구성되고, PVD 코팅은 2 ~ 4 ㎛ 두께의 (Ti_xAl_y)N 층 (x, y > 0 이고 x + y = 1) 을 포함한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 최종 코팅의 응력비 (｜σ_PVD _코팅/σ_CVD _Ti ₍ _CxNy _{) 층(들)}｜) 는 0.9 ~ 1.8 의 범의 내에 있다.

층의 잔여 응력 (σ) 은 I.C. Noyan, J.B. Cohen, Residual Stress Measurement by Diffraction and Interpretation, Springer-Verlag, New York, 1987 (pp 117 ~ 130) 에 기재되어 있는 바와 같이 잘 알려진 sin²ψ 법을 이용하는 XRD 측정에 의해 평가된다. 측정은 도 1 에 도시된 바와 같이 고니오미터 장치로 CuK_α-방사선을 이용하여 수행되어야 한다. 측정은 절삭날 라인으로부터 2.5 ㎜ 안쪽에 있는 평면에서 수행되어야 한다. 응력은 5 번의 측정의 평균으로써 얻어진다. 6 ~ 11 개의 ψ-각도를 갖고 0 ~ 0.5 의 sin²ψ 범위 (ψ = 45°) 내의 등거리에 있는 측경사 기술 (side-inclination technique; ψ-기하학) 이 이용되어야 한다. 90°의 φ-섹터 내에 있는 φ-각도의 등거리 분배도 바람직하다. 이축 응력 상태를 확인하기 위해서, 샘플은 ψ 로 경사진 상태에서 φ = 0°및 90°로 회전되어야 한다. 오일러 ^1/4-크래들의 경우에, 이는 상이한 ψ 각도에 대해 φ = 180°및 270°에서도 샘플을 측정함으로써 달성된다. sin²ψ 법은 바람직하게는 Bruker AXS 사의 DIFFRAC^Plus Stress32 v. 1.04 등의 상업적으로 이용가능한 몇몇 소프트웨어를 이용하여 잔여 응력을 평가하는데 사용된다. Pseudo-Voigt-Fir 함수를 이용하여 반사 위치가 정해진다. 이축 응력 상태의 경우에, 인장 응력은 얻어진 이축 응력의 평균으로서 계산된다. 이하의 상수들이 응력 계산에 사용된다:

도 1 은 X-선 측정에 의한 잔여 응력의 평가를 위한 고니오미터 장치를 도시한다.

E = 오일러 ^1/4-크래들

S = 샘플

I = 입사된 X-선 빔

D = 분산된 X-선 빔

θ = 분산 각도

ω = θ

ψ = 오일러 ^1/4-크래들을 따르는 경사 각도

φ = 샘플 축선 주위의 회전 각도

실시예 1

인서트 A

12.6 wt% 의 Co, 1.25 wt% 의 TaC, 0.32 wt% 의 NbC 및 잔부 WC 의 조성을 갖는 R390-11T308M-PM 유형의 초경 절삭 인서트가 종래의 CVD 기법을 이용하여 930℃ 에서 0.5 ㎛ 두께의 TiN 층으로 코팅된 후에 공정 가스로서 TiCl₄, H₂, N₂ 및 CH₃CN 을 이용하는 MTCVD-기술을 이용하여 840℃ 의 온도에서 4 ㎛ 의 Ti(C₀ _.57N₀ _.43) 층으로 코팅되었다. 층의 조성은 Vegards Law 를 사용하고 격자 상수의 XRD 결정에 의해 결정되었다. 코팅 공정 후에, 반응기 온도는 1010 ℃ 까지 상승되었고 인서트는 N₂/H₂ 분위기에서 2 시간 동안 열처리되었다.

XRD 응력 측정은 600 ~ 700 MPa 범위의 Ti(C₀ _.57N₀ _.43) 의 인장 응력을 보였다.

인서트 B (종래 기술)

인서트 A 는 2.7 bars 의 압력에서 Al₂O₃/물-슬러리로 경사면에서 습식-블라스팅처리되었다. XRD 응력 측정은 1200 ~ 1600 MPa 범위의 압축 응력 레벨을 보였다. 블라스팅된 코팅된 표면은 SEM (Scanning Electron Microscope) 으로 조사되었고 변형된 코팅 표면에서는 냉각 균열이 보이지 않았다.

인서트 C (본 발명)

인서트 B 는 30 분 동안 이온-에칭되었고 -40 V 의 바이어스 전압과 490℃ 의 공정 온도로 아크계 PVD 기술을 이용하여 3 ㎛ 의 (Ti_xAl_y)N (x/y 의 비는 거의 1) 로 코팅되었다. PVD 공정 후에, Ti(C₀ _.57N₀ _.43) 및 (Ti₀ _.5Al₀ _.5)N 층에서의 응력이 측정되었고 두 응력이 각각 1000 ~ 1400 MPa 과 1300 ~ 1800 MPa 내의 압축 응력이라고 밝혀졌다.

인서트 D (종래 기술)

인서트 A 는 인서트 C 와 마찬가지로 동일한 PVD-공정을 이용하여 3 ㎛ 의 (Ti_xAl_y)N 으로 코팅되었다. PVD 공정 후에, Ti(C₀ _.57N₀ _.43) 및 (Ti₀ _.5Al₀ _.5)N 층의 응력이 측정되었고 각각 700 ~ 900 MPa 내의 인장응력과 1300 ~ 1600 MPa 내의 압축 응력이라는 것이 밝혀졌다.

인서트 E (그 외의 발명)

인서트 A 는 인서트 C 와 마찬가지로 동일한 PVD-공정을 이용하여 3 ㎛ 의 (Ti_xAl_y)N 으로 코팅되었다. PVD 공정 후에, Ti(C₀ _.57N₀ _.43) 및 (Ti₀ _.5Al₀ _.5)N 층의 응력이 측정되었고 각각 700 ~ 900 MPa 내의 인장응력과 1300 ~ 1600 MPa 내의 압축 응력이라는 것이 밝혀졌다. 인서트는 원하는 압축 응력을 얻기 위해서 6.2 bars 의 압력에서 Al₂O₃/물-슬러리로 경사면에서 강한 습식 블라스팅 작업을 받았다. Ti(C₀ _.57N₀ _.43) 및 (Ti₀ _.5Al₀ _.5)N 층의 응력이 측정되었고 600 ~ 700 MPa 내의 압축 응력이라고 밝혀졌다. 그러나, 인서트는 필요한 압축 응력을 얻기 위한 필수적인 높은 블라스팅 압력으로 인해서, 블라스팅 공정 동안에 절삭날에서의 손상뿐만 아니라 외부 PVD 코팅에서도 여러 플레이킹 및 손상을 입었다. 이에 따라 인서트 E 는 어떠한 다른 시험에서도 제외되었다.

레이저-비디오 위치지정 (laser-video positioning), 오일러 1/4-크래들, X-선원으로서 회전 애노드 (CuK_α-방사선) 및 영역 검출기 (Hi-star) 를 구비한 X-ray diffractometer Bruker D8 Discover-GADDS 로 ψ-기하학을 이용하여 잔여 응력이 평가되었다. 빔의 초점을 맞추기 위해서 0.5 ㎜ 크기의 시준기가 이용되었다. 0°~ 70°의 8 개의 ψ 경사가 각각의 φ 각도에 대해 수행되었다. 표 1 에 따른 상수를 갖는 Bruker AXS 사의 DIFFRAC^Plus Stress32 v. 1.04 소프트웨어를 이용하고 Pseudo-Voigt-Fit 함수를 이용하여 반사 위치를 찾아냄으로써 잔여 응력을 측정하기 위해서 sin²ψ 법이 사용되었다. 이축 응력 상태가 확인되었고 잔여 응력값으로서 평균값이 사용되었다. 모든 측정은 경사면에서 절삭날 라인으로부터 2.5 ㎜ 이내의 평면에서 수행되었다.

실시예 2

실시예 1 의 인서트 B, C 및 D 가 인성에 매우 의존적인 두 번의 밀링 절삭 작업으로 시험되었다. 이하의 조건이 사용되었다:

절삭 시험 1:

합금강 SS2541 에서 밀링 작업이 수행되었다. 작업편은 직사각형 블록이 었다. 밀링 커터가 그 장측으로부터 여러 번 작업편으로 진입했고 조건은 "어려운 진입 (difficult entrance)" 으로 분류되었다.

건식 조건

절삭 속도 V = 200 m/min

공구날당 이송량 (Feed per tooth) Fz = 0.17 ㎜/Z

절삭의 축방향 깊이 Ap = 3 ㎜

절삭의 반경 방향 깊이 Ae = 16 ㎜

공구날의 수 = 1

3 개의 인서트 (1 개의 절삭날/인서트) 가 작업편에서 이동되었다. 절삭날이 칩핑되기 전에 완료될 수 있는 진입의 수로서 표현된 수명이 이하의 표 2 에 주어진다.

절삭 시험 2:

합금강 SS2244 에서 밀링 작업이 수행되었다. 작업편의 형상은 밀링 커터의 직경보다 훨씬 더 작은 두께를 갖는 얇고 긴 바였다. 밀링 커터는 상기 바를 종방향으로 통과하였고, 조건은 "어려운 통과 (difficult exit)" 으로서 분류되었다.

습식 조건

절삭 속도 V = 150 m/min

공구날당 이송량 Fz = 0.15 ㎜/Z

절삭의 축방향 깊이 Ap = 3 ㎜

절삭의 반경 방향 깊이 Ae = 7 ㎜

공구날의 수 = 2

3 × 2 인서트 (1 개의 절삭날/인서트) 가 작업편에서 이동되었다. 절삭날이 파손되기 전에 완료될 수 있는 바의 수로서 표현된 수명이 이하의 표 3 에 주어진다.

절삭 시험으로부터의 결과는, 전체적으로 가장 인성이 우수한 성능이 본 발명에 따라 제조된 인서트인 인서트 C 로 달성되었다는 것을 명확히 보여준다.

Claims

내부 CVD 코팅 및 외부 PVD 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된 절삭 공구의 제조 방법에 있어서,

CVD 코팅을 증착하고, CVD 코팅이 강한 습식 블라스팅 작업을 적어도 부분적으로 받고, 이어서 PVD 코팅을 증착하는 제조 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구의 제조 방법.
제 1 항에 있어서, CVD 코팅을 증착한 후에 강한 습식 블라스팅 작업 전에 H₂/N₂ 분위기에서 1 ~ 4 시간 동안 980 ~ 1030 ℃ 에서의 확산 촉진 열처리 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구의 제조 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, CVD 코팅시에 하나 이상의 Ti(C_xN_y) 층을 증착하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구의 제조 방법.
제 3 항에 있어서, 하나 이상의 Ti(C_xN_y) 층이 600 ~ 1600 MPa 범위의 압축 응력을 얻도록 블라스팅 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구의 제조 방법.
제 4 항에 있어서, 2.3 ~ 3.2 bar 의 공기압에서 수중에서 Al₂O₃ 의 F220 그릿으로 구성된 슬러리를 이용하여 블라스팅 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 절삭 공구의 제조 방법.
5 ~ 14 wt% 의 Co, 0 ~ 8 wt% 의 Ti, Ta 또는 Nb 또는 이들의 조합의 입방형 탄화물, 및 잔부 WC 로 되어 있고, 내부 CVD 코팅 및 외부 PVD 코팅을 포함하는 4 ~ 14 ㎛ 두께의 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되는 초경 합금 기재를 포함하는 코팅된 절삭 공구 인서트에 있어서,

상기 CVD 코팅은 압축 응력을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 절삭 공구 인서트.
제 6 항에 있어서, 상기 CVD 코팅은 1 ~ 8 ㎛, 바람직하게는 2 ~ 5 ㎛ 두께이고 600 ~ 1600 MPa 범위의 압축 응력을 갖는 하나 이상의 Ti(C_xN_y) 층 (x, y > 0 이고 x + y = 1) 을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 절삭 공구 인서트.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 PVD 코팅은 (Ti _xAl_y)N (x, y > 0 이고 x + y = 1), (Ti_xAl_ySi_z)N (x, y, z > 0 이고 x + y + z = 1), (Ti_xAl_yCr_z) (x, y, z > 0 이고 x + y + z = 1), TiN, Ti(C_xN_y) 및 Al₂O₃ 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 코팅된 절삭 공구 인서트.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서, 상기 CVD 코팅은 Ti, Nb, Hf, V, Ta, Mo, Zr, Cr, W 및 Al 로부터 선택된 금속 원소를 갖는 금속 질화물, 탄화물 또는 산화물 또는 이들의 조합의 추가적인 층을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 절삭 공구 인서트.
5 ~ 14 wt% 의 Co, 0 ~ 8 wt% 의 Ti, Ta 또는 Nb 또는 이들의 조합의 입방형 탄화물, 및 잔부 WC 로 되어 있고, 내부 CVD 코팅 및 외부 PVD 코팅을 포함하는 4 ~ 14 ㎛ 두께의 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되는 초경 합금 기재를 포함하는 코팅된 회전 절삭 공구에 있어서,

상기 CVD 코팅은 압축 응력을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅된 회전 절삭 공구.