KR20100074140A

KR20100074140A - 공구

Info

Publication number: KR20100074140A
Application number: KR1020107005973A
Authority: KR
Inventors: 베노 그리스; 레오 프라카쉬
Original assignee: 하.체. 스타르크 게엠베하
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-05-26
Publication date: 2010-07-01
Also published as: WO2009046777A1; DE102007047312A1; WO2009046777A8; CN101809203A; US20100239855A1; EP2195473A1

Abstract

본 발명은 응착 마모가 감소되고 내열성이 증가한 피복 초경 합금 절삭 공구에 관한 것이다.

Description

공구{TOOL}

본 발명은 응착 마모가 감소되고 내열성이 증가한 금속 절삭용 피복 공구에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 강, 주철, 고가의 강재(precious steels)와 같은 합금뿐만 아니라, 초합금(super alloy)과 같은 비철계 합금을 절삭 가공하는 위한 초경 합금 공구에 관한 것이다.

금속 절삭용 초경 합금 공구는 복합 재료로서 적어도 2종의 상(相)으로 이루어지며, 그 중 하나는 바인더상이고 다른 하나 또는 그 이상의 상은 경질 재료상이다. 특히, 경질 재료로서는 텅스텐, 몰리브덴, 티타늄, 지르코늄, 하프늄, 크롬, 바나듐, 니오븀 및 탄탈과 같은 재료가 가능하다. 바인더상은 일반적으로 코발트로 이루어지며, 소결 동안의 탄소의 활성도에 따라 소결 중에 금속 형태로 분해될 정도로 자유 엔탈피가 충분히 낮은 그러한 내열 금속, 특히 W, Cr 및 Mo를 일부 함유할 수 있다.

바인더상은 또한 코발트와 더불어 Fe 및 Ni를 함유하거나, 코발트는 전혀 없고 Fe 및 Ni만을 함유할 수도 있다. 그러한 바인더 시스템은 독물학(toxicology) 분야에서, 탄화물과 접촉할 때에 그 금속의 접촉 부식이 순수 코발트보다 낮다는 점에 이점이 있다. Fe 및 Ni의 활용성을 개선시키기 위해, 과거에 초경 합금 절삭 공구에 FeCoNi계 또는 FeNi계 바인더 시스템을 구현하는 것에 대한 수많은 테스트가 이루어 졌지만, 그 테스트에서 그러한 바인더 시스템은 초경 합금의 다른 용례에 대해 반대되는 기술적 관점으로 인해 현재까지 성공하지 못하였다.

소결 상태에서, 바인더상은 절삭 작업에 따라 소결 후에 광학적 또는 전자-광학적 기법에 의해 결정되는 10과 0.05㎛ 사이의 크기일 수 있는 경질 재료상을 포함한다. 그 크기는 주로 사용되는 경질 재료 분말의 미세도에 의해 조절된다.

절삭 공구는 보다 한정된 기하학적 형상을 특징으로 하는 데, 그 기능은 예를 들면, 절삭력을 받는 공구 홀더에 공구를 넌포지티브 방식으로 인서팅하고, 칩이 목표한 방식으로 형성되고 끊어지게 하며, 그리고 초래된 열을 가능하면 칩의 제거와 함께 소산시키도록 하는 것이다. 소위 교환형 절삭 인서트는 흔히 중앙에 구멍을 갖고 있고 목표한 방식으로 예리하게 된 하나 또는 다수의 절삭날이 형성된 직사각형의 각주 또는 플레이트로부터 유래된 기본 기하학적 형상을 특징으로 한다. 예를 들면 분단 가공(separating)용과 같은 기타 절삭 공구는 그 기하학적 형상으로 인해 자체 지지형으로, 단지 하나의 절삭날만을 갖는다. 그 표면은 칩과 절삭 공구의 접촉 면적을 최소화하도록 돌기 또는 요철을 특징으로 한다. 적절한 기하학 형상의 선택이 공구의 수명, 절삭시의 표면 품질 및 칩 파쇄의 안정성에 있어서 매우 중요하다.

Preikschat의 논문(Technische Universitaet Karlsruhe, 1994년 및 KfK 3550, ISSN 0303-4003)에서는 FeCoNi 바인더를 사용한 미피복 초경 합금 공구의 회주철 GG30에 대한 절삭 테스트에 대해 기술하고 있다. 그 공구의 수명은 강력한 응착 마모 및 이에 따른 큰 절삭력에 기초하여 결정되었는데, 마르텐사이트 조직을 갖는 바인더 시스템에서는 바인더상으로서 순수 면심 입방 격자(오스테나이트)를 갖는 상응하는 공구보다 더 높은 바인더 강도에 근거하여 덜한 마모를 보였다. 그러나, 보다 낮은 등급으로 여겨지는 오스테나이트계 바인더의 수명 곡선은 마르텐사이트계 바인더의 수명 곡선보다 평탄하였는데, 다시 말해 보다 높은 절삭 속도에서 보다 양호하였다. 이러한 두 바인더 시스템은 모두 응착 마모에 근거할 때에 기존의 초경 합금 공구에 대한 바인더상으로서의 순수 코발트에 비해 명백히 떨어졌다.

응착 마모와 더불어, 내열성 또한 절삭 공구의 수명에 매우 중요하다. 맞물릴 때에 전단력에 의해 칩을 생성하는 절삭날은 매우 강력하게 가열되고 강력한 기계적 전단 부하에 노출된다. 고온 크리프 강도가 주어진 용례에 대해 충분하지 못한 경우에 그러한 점들의 조합으로 인해 소성 크리프가 초래될 뿐만 아니라 절삭날이 무뎌진다. 이와 관련하여, 건식 방식으로 고강도 합금을 고이송 연속 절삭하는 선삭 작업의 경우에 공구를 충분히 냉각시킬 수 없어 특히 중요해진다. 내열성 및 크리프 강도를 각각 결정한다는 것은 매우 시간 소모적인 과정이기 때문에, 실제로는 열경도(thermal hardness)가 기준 변수로서 측정되며, 부분적으로는 그 시간 의존성도 측정된다. 금속 공학 분야로부터 일반적으로 알려진 바와 같이, Fe, Co 또는 Ni계 합금의 열경도는 주기율표 상의 6a 보족 원소를 합금에 첨가함으로써 증가시킬 수 있다. 바인더로서 코발트를 사용하여 초경 합금을 제조하는 경우에, 소결 중에 탄소 포텐셜을 제어함으로써 약 6중량% 이하의 텅스텐을 바인더에 첨가하여, 우수한 내열성 및 열경도를 각각 갖는 초경 합금 공구를 얻을 수 있다. 저코발트 함량의 FeCoNi계, 특히 FeNi계 바인더 시스템의 경우에, 코발트 함량의 감소에 따라 텅스텐의 고용도가 더욱더 떨어져, 그러한 바인더 합금의 내열성 값이 대체로 절삭 가공 공정을 위해서는 충분하지 않게 된다. 1250℃의 온도에서 Fe, Co, 및 Ni 각각에서의 WC의 고용도는 각각 7, 22 및 12중량%이며, 이들은 추가적으로는 탄소 함량에 좌우된다. 따라서, 전문가들은 코발트 함량이 감소하는 경우 열경도의 감소를 예상할 수 있고 이에 따라 금속 절삭용 초경 합금 공구를 위한 바인더로서의 적합성이 점점 떨어질 수 있다고 주장하고 있다. 코발트 함량이 증가함에 따라 바인더상의 비용이 증가하고 최종 처리 공정 동안의 상응하는 분쇄 먼지로 인한 건강의 위험성이 증가하기 때문에, 가능하다면 금속 절삭 공구를 제조할 때에 바인더상의 코발트 함량을 감소시키는 데에 관심을 끌고 있다.

순수 Fe 및 순수 Co 바인더를 사용한 초경 합금은 열경도의 변화 추이가 양호하다는 점을 특징으로 하는 반면, 순수 Ni 바인더를 사용한 초경 합금은 현저히 떨어진다. 그 이유는 니켈의 높은 연성이다.

Prakash의 논문(Leo J. Prakash, Universitㅴt Karlsruhe 1979, faculty of mechanical engineering KfK 2984)에서는 FeCoNi 바인더를 사용한 WC계 초경 합금의 열경도의 향상은 그 합금에 Cr 및/또는 Mo를 첨가함으로써 실현할 수 있는 것으로 설명하고 있다. 600℃ 이하의 온도에서, 열경도는 바인더의 고온 특성에 의해 지배적으로 결정된다. 상기한 온도보다 높은 온도에서는 사용된 경질 재료 분말로부터 초래된 경질 재료 골격의 구조에 의해 결정된다. 하지만, 예를 들면 FeCoNi 70/15/15, 65/20/15, 25/25/50 및 50/25/25와 같이 40% 미만의 코발트 함량을 갖는 FeCoNi에 기초한 개별 바인더 합금은, 코발트에 비해 낮은 바인더 합금의 밀도 및 이에 따른 초경 합금 내에서의 바인더의 보다 큰 체적 함량에 관계없이 그 합금에 다른 원소를 추가하지 않고 400℃와 800℃ 사이에서 순수 코발트 바인더의 값과 동일하거나 심지어는 우수한 열경도 값을 달성하였다. 따라서, 그러한 바인더 합금은 대체로 절삭날에서의 변형에 코발트만큼 양호하게 견디기에 적합하고 심지어는 마지막 합금의 경우에는 훨씬 명백히 우수하다.

온도에 의존한 경도의 변화 추이에 관하여 FeCoNi 25/25/50 및 50/25/25의 2종의 오스테나이트 바인더상의 거동은 현저한데, 상온에서의 초기 경도 수준은 비교적 낮지만, 800℃의 온도에서는 바인더상으로서의 코발트의 값보다 높은 값으로 된다. 그 감소는 단조롭고 균일한 반면, 코발트, 특히 마르텐사이트계 바인더상을 갖는 초경 합금은 불균일한 변화 추이를 특징으로 한다. 그 이유는 온도와 관련하여 마르텐사이트에서 오스테나이트로의 전환이 증가하여 그 조직이 불안정하게 되고 크리프 과정이 용이해짐에 따라 측정되는 열경도가 감소하기 때문일 수 있다. 그러나, Preikschat의 논문에서는 오스테나이트계 바인더상은 낮은 강도 값으로 인해 응착 마모를 방지하는 데에 있어서 떨어지는 것으로 분명히 제시하고 있다. 따라서, 열경도 및 크리프 강도 부분에서의 이점은 가치가 없을 수 있다.

이미 설명한 추가적인 원소 Cr 및 Mo와 더불어, Re 및 Ru 또한 내열성을 증가시키는 데에 이용될 수 있다. Fe 함량이 높은 Fe, Co, Ni계 바인더 합금의 탄소 함량은 열경도 또한 증가시킨다. 당연히, 순수 Co와 FeCoNi 또는 FeNi 바인더를 모두 사용한 소결 초경 합금은 항시 고용된 탄소 및/또는 텅스텐 부분을 함유한다. 이들 원소의 농도는, 혼합물 조제 및 소결 중에 탄소 밸런스를 제어하고, 소결체의 밀도 및 자기적 특성을 측정하며 또한 흔히 탄소 함량을 측정함으로써 원하는 방식으로 조절되어야 한다. 탄소 함량이 너무 높거나 너무 낮은 경우에, 유해한 소위 "에타(Eta)상"을 형성하거나 ISO 4505에 따라 분류되는 탄소 석출을 야기한다. 이들 둘 모두는 상당히 불리하다. 열경도 값이 높은 초경 합금은 특히 에타상 경계에서 열경도를 증가시킨다는 점에서 바인더 내에 높은 텅스텐 함량을 이용하여 제조하는 것이 바람직하다. 바인더 금속상 내에 Cr 및 Mo와 같은 다른 원소의 고용 한계 이상에서 에타상이 생성되기 때문에 정해진 탄소 함량에 대해 그러한 원소들의 고용 한계가 결정된다.

게다가, 단속적 선삭이나 밀링의 경우와 같이 단속적 맞물림이 이루어지는 초경 합금 공구의 경우에, 내열충격성이 중요한 역할을 한다. 이 변수는 팽창계수, 열전도성 및 고온 인장 강도와 같은 물리적 변수에 좌우된다. 내열충격성의 부족은 절삭날에서의 소위 빗살형 크랙(comb crack)에 근거하여 확인할 수 있다.

본 발명은 아래와 같은 특성을 갖는 초경 합금 공구, 특히 교환형 절삭 인서트 또는 기타 기계 가공용 공구에 관한 것이다.

[1]. 금속 절삭 가공에 적합한 기하학적 형상과 금속 절삭 가공에 적합한 피복을 갖는 한편, 적어도 1종의 경질 재료상과 단상 또는 다상의 바인더상을 포함하는 초경 합금 공구에 있어서,

바인더상 내에서 원소 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)의 이들 원소의 총량에 대한 함량이 Co의 경우에 0과 40중량% 사이, 유리하게는 5중량%와 40중량% 사이, Fe의 경우에 20중량%와 90중량% 사이, 그리고 Ni의 경우에 5중량%와 75중량% 사이이며, 이들 함량의 합은 100%에 이르는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[2]. [1]에 있어서, 바인더상은 소결 공정의 결과로 어떠한 에타상 또는 탄소 석출물을 초래하지 않는 함량의 텅스텐과 혼합되는 것인 초경 합금 공구.

[3]. [1] 또는 [2]에 있어서, 상기 바인더상은 소결 공정의 결과로 에타(eta)상이 존재하지 않는 최대 한도까지 Cr 및/또는 Mo과 합금되는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[4]. [1] 내지 [3] 중 하나 또는 다수에 있어서, 코발트는 그 함량이 5% 미만이고 최대 고용 한계까지 몰리브덴과 합금되며, 이 몰리브덴의 함량은 몰리브덴 금속, 몰리브덴 질화물 또는 몰리브덴 산화물을 주입함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[5]. [1] 내지 [4] 중 하나 또는 다수에 있어서, 바인더상은 오스테나이트상, 마르텐사이트상, 정방정계 변형(tetragonally deformed)을 갖는 마르텐사이트상으로부터 선택된 1종, 2종 또는 3종의 혼합상을 포함하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[6]. [1] 내지 [5] 중 하나 또는 다수에 있어서, 바인더상은 5중량% 내지 30중량%의 크롬을 추가적으로 함유하며, 금속 Co, Ni, Cr 및 Fe의 백분율 함량 값들의 합은 100중량% 이하인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[7]. [1] 내지 [6] 중 하나 또는 다수에 있어서, 바인더상은, 각각 5중량% 이하의 V, Mo, 및/또는 Al; 각각 해당 재료의 고용 한계 이하의 Ti, W, Ta/Nb, Zr, 및/또는 Hf; 및/또는 15중량% 이하의 Mn을 추가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[8]. [1] 내지 [7] 중 하나 또는 다수에 있어서, 바인더상은 최대 고용도 이하의 함량으로 산소, 질소 및/또는 붕소를 추가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[9]. [1] 내지 [8] 중 하나 또는 다수에 있어서, 바인더상 내의 탄소의 함량은 어떠한 미결합 탄소의 석출도 없도록 조절되는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[10]. [1] 내지 [9] 중 하나 또는 다수에 있어서, 피복은 적어도 1종의 내열 금속 질화물, 질화 붕소, 다이아몬드, 산화물, 황화물 또는 그 혼합물로 이루어지거나 이들을 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[11]. [1] 내지 [10] 중 하나 또는 다수에 있어서, 피복은 티타늄 질화물, 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN), TiCN, 알루미늄 산화물, TiTaNbC, 텅스텐-탄소, 또는 그 혼합물로 이루어지거나 이들을 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[12]. [1] 내지 [11] 중 하나 또는 다수에 있어서, 피복은 바람직하게는 상이한 층 두께 및/또는 피복 재료로 이루어진 적어도 2개의 층을 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[13]. [1] 내지 [12] 중 하나 또는 다수에 있어서, 피복은 TiN/TiCN/Al₂O₃/TiN 또는 TiN/TiCN/Al₂O₃/TiN으로 이루어진 층 순서를 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[14]. [1] 내지 [13] 중 하나 또는 다수에 있어서, 피복의 두께는 0.5㎛와 100㎛ 사이, 바람직하게는 1㎛와 50㎛ 사이, 유리하게는 2㎛와 20㎛ 사이, 특히 3㎛와 10㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[15]. [1] 내지 [14] 중 하나 또는 다수에 있어서, 경질 재료상의 평균 입자 크기는 0.1㎛과 10㎛ 사이, 바람직하게는 0.2㎛와 7㎛ 사이, 특히 0.3㎛와 4㎛ 사이, 0.5㎛와 4㎛ 사이, 또는 1㎛와 3㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[16]. [1] 내지 [15] 중 하나 또는 다수에 있어서, 바인더상은 어떠한 육방정(hexagonal) 부분도 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[17]. [1] 내지 [16] 중 하나 또는 다수에 있어서, 경질 재료상은 탄화물, 질화물 및/또는 탄질화물, 바람직하게는 내열 금속의 탄화물, 질화물 및/또는 탄질화물, 또는 이들의 혼합물을 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[18]. [1] 내지 [17] 중 하나 또는 다수에 있어서, 경질 재료상은 텅스텐 탄화물 또는 이의 혼합 결정을 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[19]. [18]에 있어서, 적어도 1종의 추가적인 입방정 탄화물상 또는 혼합 탄화물상이 더 포함되며, 이 입방정 탄화물상의 함량은 30중량% 이하인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.

[20]. [1] 내지 [19] 중 하나 또는 다수에 따른 초경 합금 공구의 제조 방법에 있어서,

- [1] 내지 [19] 중 하나 또는 다수에 따른 조성을 갖는 바인더 금속 분말을 마련하는 단계;

- 경질 재료 분말을 마련하는 단계;

- 경질 재료 분말과 상기 바인더 금속 분말을 혼합하여 제1 혼합물을 마련하는 단계;

- 제1 혼합물을 압축 성형하여 블랭크를 형성하는 단계;

- 블랭크를 소결하여 소결체를 마련하는 단계;

- 해당되는 경우에, 상기 소결체를 다시 기계 가공하는 단계;

- [1] 내지 [19] 중 하나 또는 다수에 따른 피복을 도포하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구의 제조 방법.

[21]. [20]에 있어서, 경질 재료 분말은 평균 입자 크기가 0.3㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 7㎛, 특히 1㎛ 내지 4㎛인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구의 제조 방법.

[22]. [20] 또는 [21]에 있어서, 경질 재료는 BET 표면적이 0.1㎡/g 내지 8㎡/g, 유리하게는 0.2㎡/g 내지 6㎡/g 또는 0.1㎡/g 내지 4㎡/g, 특히 0.25㎡/g 내지 4.5㎡/g, 혹은 0.3㎡/g 내지 4㎡/g 또는 5㎡/g인 것을 특징으로 초경 합금 공구의 제조 방법.

[23]. [20] 내지 [22] 중 하나 또는 다수에 있어서, 경질 재료는 텅스텐 탄화물, 텅스텐 이탄화물(di-carbide), 또는 이들 재료의 혼합물인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구의 제조 방법.

[24]. 금속 공작물 또는 비금속 공작물을 절삭 가공하는, [1] 내지 [19] 중 하나 또는 다수에 따른 초경 합금 공구의 용도.

[25]. [24]에 있어서, 크롬 함유 금속 공작물을 절삭 가공하는 데에 있어서, 절삭 재료의 바인더상 내의 크롬 함량이 그 공작물을 구성하는 합금강 내의 크롬 함량보다 높지 않다는 점을 특징으로 하는 초경 합금 공구의 용도.

[26]. [24] 또는 [25]에 있어서, 금속 공작물은 강, 주철, 스테인레스강, 초합금과 같은 비철계 합금, 알루미늄, 황동, 티타늄, 또는 플라스틱, 섬유 복합재로 이루어진 공작물인 것인 초경 합금 공구의 용도.

이하, 바인더의 코발트 함량을 가능한 한 낮게 한 금속 합금의 절삭 가공용 초경 합금 공구에 대해 개시한다.

요약하자면, 종래 기술에 따른 초경 합금 공구의 파괴에 대한 주된 이유는 응착이 너무 강력하고 내열성이 떨어진다는 점이라고 할 수 있다. 따라서, 상응하는 금속 공작물을 절삭 가공하기 위한 기능적 초경 합금 공구가 종래의 해법에 근거하여 실제로 조합되었다고는 지금까지 보고된바 없다.

따라서, 본 발명의 과제는, 강, 주철, 스테인레스강과 같은 합금뿐만 아니라 초합금과 같은 비철계 합금을 절삭 가공하기 위한 초경 합금 공구로서 적합하도록 높은 내열성과 감소된 응착 마모를 특징으로 하는 기능적 초경 합금 절삭 공구를 제공하는 데에 있다.

본 발명에 따른 초경 합금 공구는 그러한 과제를 해결한다. 따라서, 본 발명에 다른 초경 합금 공구는 다음의 같은 특징들을 특징으로 한다.

1) 피복;

2) a) 상온에서 적어도 부분적으로 오스테나이트상으로 이루어진 FeCoNi계 바인더상으로서, 5 내지 40%의 Co, 90 내지 20%의 Fe, 및 최소 5%에서 최대 75%에 이르는 Ni(이 경우, 바인더의 다른 성분들에 관계없이 그 합은 항시 100%로 계산되어야 함)과 아울러, 소결 공정으로 인한 WC계 초경 합금을 위한 바인더로서 W 및/또는 C와, 해당되는 경우 Cr 및/또는 Mo의 탄화물, 질화물 또는 금속 분말이 이용되는 경우에 Cr 및/또는 Mo를 특징으로 하는 바인더상.

3) 금속 재료를 절삭 가공하고 공구 홀더에 지지되기에 적합한 기하학적 형상.

코발트에 대해 개시한 범위는 한편으로는 40%를 초과함에 따라 증가하는 WC와의 접촉시의 분말 바인더 합금의 흡입 독성과, 다른 한편으로는 코발트 함량 감소에 따라 감소하는 바인더 내의 텅스텐의 고용도 간의 절충적인 범위이다. 5%의 코발트 함량 값 아래에서는 텅스텐의 고용도가 너무 낮게 되어, 보다 양호한 고용도 값을 갖는 몰리브덴으로 텅스텐을 교체해야 한다. 이는 소결 중에 바람직하지 못한 정도로 텅스텐 탄화물과 혼합 탄화물을 형성하여 바인더에 부정적인 효과를 초래하는 탄화물계 몰리브덴 화합물 형태로 이루어지는 것이 아니라, 소결 공정 중에 바로 분해되어 금속 몰리브덴이 바인더의 내열성을 증가시키는 데에 완전히 활용될 수 있게 하는 분해 가능한 금속 질화물 또는 질화물 형태로 수행된다.

코발트 함량이 5%값보다 높은 경우, 그러한 메커니즘이 역시 이용될 수 있지만 필수적인 것은 아니다.

본 발명에 따른 초경 합금 공구는 정해진 기하학적 형상을 특징으로 하는 데, 그 기능은 절삭력을 받는 공구 지지체에 공구를 넌포지티브 방식으로 인서팅하고, 칩이 목표한 방식으로 형성되고 끊어지게 하며, 그리고 초래된 열을 가능하다면 칩의 제거와 함께 소산시키도록 하는 것이다. 소위 교환형 절삭 인서트의 통상적인 기하학적 형상이 적합하다. 그 형상은 흔히 중앙에 구멍을 갖고 있고 목표한 방식으로 예리하게 된 하나 또는 다수의 절삭날이 형성된 직사각형의 각주 또는 플레이트로부터 유래된 예를 들면 직사각형, 육각형 또는 팔각형 플레이트와 같은 기본 기하학적 형상을 특징으로 한다. 예를 들면 분단 가공용과 같은 기타 절삭 공구는 그 기하학적 형상으로 인해 자체 지지형으로, 단지 하나의 절삭날만을 갖는다. 그 표면은 또한 흔히 칩과 절삭 공구의 접촉 면적을 최소화하도록 돌기 또는 요철을 특징으로 한다.

바인더 합금은 오스테나이트계(면심 입방 격자) 및 마르텐사이트계(체심 입방 격자, 또는 해당되는 경우 정방 정계 변형을 갖는 체심 입방 격자) 모두로 이루어질 수 있고, 혼합물로서 전술한 2 또는 3종의 상을 포함할 수 있다. 그러나, 온도에 따른 열 경도의 변화 추이가 양호하다는 점에 기초할 때에 오스테나이트의 비율이 높은 것이 바람직하며, 이는 바인더상에서 Fe, Co 및 Ni 성분의 비율에 의해 조절될 수 있다.

다소 보다 구체적으로 말하자면, 초경 합금 공구는, 금속 공작물(예를 들면, 강, 주철, 스테인레스강뿐만 아니라 초합금과 같은 비철계 합금)을 절삭 가공하도록 탄화물, 질화물, 및/또는 탄질화물을 함유하는 경질 재료상과, 철, 코발트 및 니켈로 이루어지고 코발트의 경우 5 내지 40%, 철의 경우 90 내지 20%, 그리고 니켈의 경우 5 내지 75% 함유하며, 이들의 비율의 합이 100%를 이루는 바인더상과, 피복을 갖는 초경 합금 또는 서멧 절삭 재료로 이루어진다.

초경 합금 공구에 포함되는 바인더상의 양은 3 내지 40중량%, 유리하게는 5 내지 20중량%이고, 경질 재료상은 두 상의 합이 100%가 되도록 된다. 추가적으로, 예를 들면, 다이아몬드, 금속간 상 또는 산화물 증강제(oxide increase)가 존재할 수 있다.

게다가, 본 발명은 금속 공작물을 절삭 가공하는 데에 있어서의 초경 합금 공구의 용도에 관한 것이다.

서멧과 같은 초경 합금의 관점에서, 바인더는 경질 재료상과 균형을 이루고 경질 재료상을 흩어지게 할 수 있는 액상을 소결 온도에서 형성하는 역할을 한다. 그러한 액상의 바인더는 소결 온도에서 경질 재료상에 대한 현저한 고용도를 특징으로 하지만, 냉각되는 경우에 경질 재료상을 서로 분리시키게 된다. 게다가, 바인더상은 그 용례 및 그에 따른 온도에 상응하는 기계적 특성을 가져 그 바인더에 의해 가능한 한 경하고 인성이 있는 초경 합금 또는 서멧 바디의 응집성을 달성하도록 하는 것을 특징으로 한다. 강 종류, 특히 오스테나이트강의 선삭, 밀링 또는 드릴링과 같은 절삭 가공 작업 중에, 그 적절한 기하학적 형상에도 불구하고 강제 공작물에 초경 또는 서멧 절삭 자료가 들러붙는 것을 종종 관찰할 수 있는 데, 이는 절삭 공구의 마모를 증가시키고 그로부터 얻어지는 공작물의 가공 품질이 나빠진다는 점에서 바람직하지 않다.

이러한 문제점도 피복이 그에 대해 유리한 효과를 나타낸다는 점에서 본 발명에 의해 해결된다.

본 발명에 따르면, 바인더상은 0중량% 내지 40중량%의 Co, 5중량% 내지 75중량%의 Ni, 및 20중량% 내지 90중량%의 Fe를 갖는다. 게다가, 본 발명의 다른 실시예의 관점에서, 5중량% 내지 30중량%의 크롬을 함유할 수 있고, 이 경우 금속 Co, Ni, Cr 및 Fe의 합은 100%의 값을 초과하진 않는다. 무(無)코발트 바인더 금속의 경우, 코발트가 불가피한 오염물로서 발생할 수도 있다. 따라서, 바인더상은, 각각 5중량% 이하의 V, Mo, 및/또는 Al; 고용 한계 이하의 Ti, W, Ta/Nb, Zr, 및/또는 Hf; 그리고 15중량% 이하의 Mn을 추가적으로 함유할 수도 있다. 게다가, 산소, 질소 및/또는 붕소가 바인더 내에 최대 고용도 이하로 함유될 수 있다. 절삭 재료 내의 탄소 함량은 에타상이 기껏해야 미량으로 존재하고 미결합 탄소의 석출이 이루어지지 않도록 조절된다. 바람직하게는, 바인더상은 어떠한 육방정 부분도 갖지 않는다.

본 발명에 따른 공구 내의 바인더상은 공구를 제조하기 위해 원하는 조성을 갖는 바인더 금속 분말을 이용하여 얻어진다. 공구를 제조하는 데에 이용되는 바인더 분말은 바인더 금속 분말 내의 금속 원소의 분말들을 혼합하거나, 원하는 조성의 용융 합금을 분무하는 등과 같은 통상의 공정에 의해 얻어질 수 있다. 그러한 용도를 위해서는 예를 들면, WO 97/21844, US 8 102 454, US 5 912 399, WO 00/23631, EP 1079950에 개시되어 있는 바와 같이 적절한 침전제에서 금속염 용액으로부터 침전시킨 후에 환원 처리함으로써 원하는 조성으로 얻어질 수 있는 예비 합금 분말들이 특히 적합하다. 그러한 예비 합금 분말은 또한 WO2008/034903에 개시되어 있는 바와 같이 원소 분말과 혼합하여 바인더 금속 분말로서 이용될 수 있다.

강 내에 함유된 금속과 탄소 간의 반응 및 상호작용의 메커니즘이 매우 복잡하긴 하지만, 놀랍게도, 우수한 결과를 드러내는 금속 공작물의 절삭 가공 공정은 공구를 피복하였을 때에 달성될 수 있다.

일반적으로 공지된 탄화물, 질화물, 및/또는 탄질화물, 바람직하게는 내열 금속의 탄화물, 질화물, 및/또는 탄질화물뿐만 아니라, 그 혼합물 및 입방정 탄화물과(cubic carbides)의 혼합 결정, 예를 들면 TiTaNbC이 경질 재료상으로서 이용될 수 있다. 이 경우, 텅스텐 탄화물이 특히 유리하다. 일반적으로, 경질 재료상은 분말 형태로 이용된다. 사용되는 경질 재료 분말의 평균 입자 크기(ASTM-B-330, FSSS에 따른 평균 입자 크기)는 대체로 0.3㎛와 10㎛ 사이, 바람직하게는 0.4㎛와 7㎛ 사이 또는 0.5㎛와 4㎛ 사이이다. 사용되는 경질 재료 분말은 통상 0.1㎡/g 미만에서 4㎡/g에 이르는 BET 표면적을 특징으로 한다.

그러나, BET 표면적이 0.1㎡/g와 8㎡/g 사이, 유리하게는 0.2㎡/g와 6㎡/g 사이, 특히 0.25㎡/g와 4.5㎡/g 사이나 0.3㎡/g와 4㎡/g 또는 5㎡/g 사이인 경질 재료 분말을 이용할 수도 있다.

또한, 예를 들면 1㎛의 평균 입자 크기를 갖는 텅스텐 탄화물 분말과 5㎛의 평균 입자 크기를 갖는 텅스텐 탄화물 분말을 혼합하는 것과 같이 상이한 품질의 분말들의 혼합물도 이용될 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서, 텅스텐 탄화물(WC)과 텅스텐 이탄화물(W₂C)이 경질 재료상으로서 이용될 수 있다. 이 혼합물은 분말 혼합물로서 존재하거나, 분말 입자 내에서 두 물질의 혼합물로서 존재할 수 있다.

그러나, BET 표면적이 1㎡/g와 8㎡/g 사이, 유리하게는 2㎡/g와 6㎡/g 사이, 특히 2.5㎡/g와 4.5㎡/g 사이나 3㎡/g와 4㎡/g 또는 5㎡/g 사이인 경질 재료 분말, 특히 텅스텐 탄화물 분말을 이용할 수도 있다.

피복은 내열 금속의 질화물, 질화 붕소, 다이아몬드, 산화물, 황화물, 또는 이들의 혼합물로 이루어진다. 티타늄 질화물(TiN), 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN), TiCN, TiAlSiN, Al₂O₃, TiTaNbC, MoS₂ 또는 이들의 혼합물이 특히 적합하다. 또한, 예를 들면 TiAlN 또는 텅스텐/탄소와 같은 몇몇 준안정 또는 비정질 피복도 적합하다.

게다가, 상이한 층 두께 및 피복 재료를 갖는 다층 피복 또한 가능하다. 가능한 층 순서로는 예를 들면 TiN/TiCN, Al₂O₃/TiN, TiN/TiCN, Al₂O₃/TiN이 있다. 그러한 피복의 통상의 층 두께는 수 ㎛와 수 100㎛ 사이일 수 있다. 피복의 전체 두께는 대부분의 경우에 1㎛와 50㎛ 사이, 유리하게는 2㎛와 20㎛ 사이, 특히 3㎛와 10㎛ 사이이다.

그러한 피복은 CVD(화학적 기상 증착), PVD(물리적 기상 증착) 또는 관련 공정에 의해 도포된다.

해당되는 경우, 초경 합금의 기재는 피복을 도포하기 전에 층의 접착이 이상적으로 되도록 소결 또는 후속 처리에 의해 그 표면 또는 표면 근방 영역에서 조성에 관련하여 수정이 이루어진다.

일반적으로, 피복은 절삭 가공될 재료 및 초경 합금에 매우 특정되도록 된다. 바람직하게는, 피복은 압축 응력을 받는 상태로 있는 데, 인장 응력은 종종 크랙 또는 스폴링(spalling)을 초래한다.

본 발명에 따른 초경 합금 공구는 금속 공작물 또는 비금속 공작물을 절삭 가공하는 데에 이용된다.

그 경우, 공작물은 크롬 함유 금속 공작물일 수 있으며, 절삭 재료, 즉 본 발명에 따라 제조된 초경 합금 공구용 재료의 바인더상 내의 크롬 함량은 그 공작물을 구성하는 합금강 내의 크롬 함량보다 높지 않다.

게다가, 공작물은, 강, 주철, 스테인레스강뿐만 아니라 초합금과 같은 비철계 합금, 알루미늄, 황동 또는 티타늄으로 이루어질 수 있다. 또한, 예를 들면, 섬유 복합재, 열가소성 플라스틱 재료, 또는 듀로플라스틱(duroplastic) 재료와 같은 비금속 재료도 가공할 수 있으며, 이 경우에 이들 재료는 또한 유리, 탄소 섬유와 같은 섬유, 충진재, 또는 예를 들면 나노복합재와 같은 기타 보강 재료로 강화될 수도 있다.

본 발명은 또한 상기한 다수의 청구항 중 하나 또는 다수의 항에 따른 초경 합금 공구의 제조 방법에 있어서,

- 본 발명에 따른 조성을 갖는 바인더 금속 분말을 마련하는 단계;

- 경질 재료 분말을 마련하는 단계;

- 경질 재료 분말과 바인더 금속 분말을 혼합하여 제1 혼합물을 마련하는 단계;

- 제1 혼합물을 압축 성형하여 블랭크를 형성하는 단계;

- 블랭크를 소결하여 소결체를 마련하는 단계;

- 해당되는 경우에, 소결체를 다시 기계 가공하는 단계;

- 본 발명에 따른 피복을 도포하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구의 제조 방법에 관한 것이다.

적합한 바인더 금속 분말 및 경질 재료 분말은 앞서 설명하였다. 본 발명의 특정 실시예의 관점에 있어서, 바인더 금속 분말은 WO 97/21844, US 8 102 454, US 5 912 399, WO 00/23 631, EP1079950에 기재된 바와 같이 원하는 조성의 예비 합금 금속 분말을 제조함으로써 마련될 수 있으며, 따라서 이를 위해 이들 특허 문헌을 참조한다.

본 발명의 다른 실시예의 관점에 있어서, 바인더 금속 분말은 WO2008/034903에 기재된 바와 같이 1종 또는 다수종의 원소 분말, 즉 1종의 금속으로만 이루어진 금속 분말과 예비 합금 금속 분말을 혼합함으로써 마련될 수 있으며, 따라서 이를 위해 그 특허 문헌을 참조한다.

유리하게는, 경질 재료 분말은 0.3㎛ 내지 10㎛의 평균 입자 크기, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 7㎛, 특히 1㎛ 내지 4㎛의 평균 입자 크기를 특징으로 한다. 경질 재료 분말은 0.1㎡/g 내지 8㎡/g의 BET 표면적, 유리하게는 0.2㎡/g 내지 6㎡/g 또는 0.1㎡/g 내지 4㎡/g, 특히 0.25㎡/g 내지 4.5㎡/g, 혹은 0.3㎡/g 내지 4㎡/g 또는 5㎡/g의 BET 표면적을 특징으로 한다. 유리하게는, 텅스텐 탄화물 또는 이 물질의 혼합물이 경질 재료로서 이용될 수 있다.

혼합 공정은 유리하게는 예를 들면 현탁액 내에서 통상의 습식 분쇄 공정에 의해 수행될 수 있다.

또한, 제1 혼합물은 예를 들면 왁스 재료, 장쇄 카르복실산, 이 카르복실산의 에스테르 및 염, 또는 폴리에틸렌 글리콜이나 폴리아크릴레이트와 같은 폴리머 등의 압축 성형 또는 소결 보조제를 함유할 수도 있다.

블랭크의 압축 성형 공정은 대체로 50 내지 250㎫의 압력에서 일축 압축 성형 공정으로서 통상 수행된다.

소결 공정은 불활성 분위기 또는 진공 내에서 대부분의 경우 1200℃ 내지 1600℃의 온도, 특히 1250℃ 내지 1550℃의 온도로서 수행된다.

예

실시예 1)

0.8㎛의 입자 크기(ASTM B330)를 갖는 94중량%의 WC와, 70Fe12Co18Ni로 이루어진 6중량%의 바인더 재료를 포함하는 초경 합금 분말 혼합물을, 입상 재료로 되도록 분쇄 기계에서 습식 분쇄하고 통상의 분무 건조기에서 처리함으로써 생성하였다. 이 혼합물의 탄소 함량은 초경 합금이 소결시에 예를 들면 유리 탄소나 탄소 부족상(즉, 에타상)과 같은 어떠한 유해한 제3의 상도 포함하지 않도록 조절하였다. 이어서, CNMG120408 타입에 따른 기하학적 형상을 갖는 교환형 초경 합금 절삭 인서트를 다음과 같이, 즉 축방향 건식 압축 성형에 의해 펠릿을 생성함으로써 제조하였다. 이어서, 이 펠릿을 흑연제 소결 오븐 내에서 진공 분위기 하에 1시간 동안 1450℃에서 소결하였다. 이러한 반제품 초경 합금 제품에 대한 금속학적 조사에 따르면 그 초경 합금이 약 0.6㎛의 WC 입자 크기를 갖는 균일한 미세 조직을 특징으로 하는 것으로 드러났다. 바인더의 분포는 양호하였고 3㎛의 입자 크기에 이르는 조대한 WC 입자는 매우 적은 수로 관찰되었다. 이 초경 합금의 경도는 1920㎏/㎟(10㎏의 하중에서의 비커스 경도, "HV10")이었다. 방사선 검사에서는 바인더가 주로 마르텐사이트로 이루어지고 약간의 잔류 오스테나이트를 갖는 것으로 드러났다.

교환형 초경 합금 절삭 인서트를 위한 그러한 블랭크를 소정 치수로 연삭하고, 그 절삭날을 예리하게 한 후에, 해당 산업 분야에서 통상적인 TiAlN계 PVD 피복을 피복하였다. 42CrMo4 타입의 저합금강에 대해 선삭 가공 중에 절삭 속도 250m/min, 이송 0.3㎜/rev, 절삭 깊이 2㎜로 하고 냉각제는 사용하지 않고 수명 테스트를 수행하였다.

비교예 1) : 동일한 기하학적 형상, 동일한 피복, 및 동일한 조성을 갖지만 코발트에 의해서만 접합된 종래의 WC-Co계 초경 합금의 수명은 5분에 상응하였는 반면, 동일한 절삭 가공 조건에서 실시예 1의 WC-70Fe12Co18Ni계 초경 합금에 의해서는 6분의 수명이 달성되었다. 사용 수명의 종료의 기준은 0.2㎜의 플랭크 마모 랜드의 폭("VBmax")으로 하였다.

실시예 2)

0.8㎛의 입자 크기를 갖는 94중량%의 WC와, 50Fe25Co25Ni로 이루어진 6중량%의 바인더 재료를 포함하는 초경 합금 분말 혼합물을 전술한 바와 같이 통상적인 방식으로 생성하였다. 소결한 초경 합금의 경도는 1850㎏/㎟(HV10)이었다. 그 조직은 2㎛ 이상의 조대한 WC 입자 없이 매우 균일하였다. 바인더는 완전히 오스테나이트로 이루어졌다. 교환형 절삭 인서트를 위한 소결 블랭크를 소정 치수로 연삭하여, 그 인서트들의 일부는 약 5㎛의 층 두께로 TiAlN계의 통상의 PVD 피복을 피복하였다. 그 교환형 절삭 인서트들의 다른 일부는 8㎛의 전체 층 두께로 TiN/TiCN/Al₂O₃/TiN계의 통상의 CVD 피복을 피복하였다. PVD 및 CVD에 의해 각각 피복된 교환형 절삭 인서트들을 CNC 제어식 가공 센터에서 220m/min의 절삭 속도로 42CrMo4 강의 선삭 가공 중에 수명 테스트의 관점에서 테스트하였다.

비교예 2) : 비교를 위해 제조한 동일한 조성을 갖는 WC-Co계 교환형 절삭 인서트는 미피복 형태에서 6분의 수명을 보였으며, PVD로 피복한 WC-50Fe25Co25Ni계 교환형 절삭 인서트는 8.5분의 수명을 특징으로 한 한편, 동일한 기재에 대해 CVD로 피복한 교환형 절삭 인서트는 8.0분의 수명을 특징으로 하였다. 사용 수명의 종료의 기준은 0.2㎜의 플랭크 마모 랜드의 폭("VBmax")으로 하였다. WC-Co계 교환형 절삭 인서트의 보다 낮은 수명은 절삭날의 보다 큰 소성 변형 및 이에 상응하는 공작물의 나쁜 표면 품질과 관련이 있었다.

실시예 3)

1.1㎛의 입자 크기를 갖는 83.5중량%의 WC, TiTaNbC로 이루어진 혼합 결정으로서 존재하는 8중량%의 혼합 탄화물, 70Fe12Co18Ni로 이루어진 8.5중량%의 바인더 재료를 포함하는 초경 합금 분말 혼합물을, 입상 재료로 되도록 분쇄 기계에서 습식 분쇄하고 통상의 분무 건조기에서 처리함으로써 생성하였다. 이 혼합물의 탄소 함량은 초경 합금이 소결시에 예를 들면 유리 탄소나 에타상과 같은 어떠한 유해한 제3의 상도 포함하지 않도록 조절하였다. 이어서, CNMG120408 타입에 따른 기하학적 형상을 갖는 교환형 초경 합금 절삭 인서트를 제조하고, 이어서 흑연제 소결 오븐 내에서 진공 분위기 하에 1시간 동안 1450℃에서 소결하였다. 이러한 반제품 초경 합금 제품에 대한 금속학적 조사에 따르면 그 초경 합금이 약 1.2㎛의 WC 입자 크기와 1㎛의 혼합 결정 입자 크기를 갖는 균일한 미세 조직을 특징으로 하는 것으로 드러났다. 바인더의 분포는 균일하였다. 이 초경 합금의 경도는 1600㎏/㎟(HV10)이었고, 방사선 검사에서는 바인더가 주로 마르텐사이트로 이루어지고 약간의 잔류 오스테나이트를 갖는 것으로 드러났다.

교환형 초경 합금 절삭 인서트를 위한 그러한 블랭크를 소정 치수로 연삭하고, 그 절삭날을 예리하게 한 후에, 8㎛의 전체 두께로 TiN/TiCN/Al₂O₃/TiN계의 통상의 CVD 다층 피복을 피복하였다. 42CrMo4 타입의 저합금강에 대해 선삭 가공 중에 절삭 속도 200m/min, 이송 0.32㎜/rev, 절삭 깊이 2㎜로 하고 냉각제는 사용하지 않고 수명 테스트를 수행하였다.

비교예 3) : 동일한 기하학적 형상, 동일한 피복, 및 동일한 조성을 갖는 종래의 WC-TiCTaC-Co계 초경 합금의 수명은 10분이었다. 동일한 절삭 가공 조건에서 WC-TiC-TaC-70Fe12Co18N계 초경 합금에 의해서는 12분의 수명이 달성되었다. 사용 수명의 종료의 기준은 0.2㎜의 플랭크 마모 랜드의 폭("VBmax")으로 하였다.

종래의 코발트 접합 초경 합금 공구는 수명의 종료시에 절삭날에서 뚜렷한 소성 변형을 보였는 반면, FeCoNi 접합 초경 합금 공구는 소정 크레이터 마모와 자유 표면의 마모를 보였다. 피복에서 마모의 징후를 보였지만 여전히 손상되지 않았다. 응착 마모에 대해서는 어떠한 징후도 관찰되지 않았다.

Claims

금속 절삭 가공에 적합한 기하학적 형상과 금속 절삭 가공에 적합한 피복을 갖는 한편, 적어도 1종의 경질 재료상과 단상 또는 다상의 바인더상을 포함하는 초경 합금 공구에 있어서,
상기 바인더상 내에서 원소 철(Fe), 코발트(Co) 및 니켈(Ni)의 이들 원소의 총량에 대한 함량이 Co의 경우에 0과 40중량% 사이, 유리하게는 5중량%와 40중량% 사이, Fe의 경우에 20중량%와 90중량% 사이, 그리고 Ni의 경우에 5중량%와 75중량% 사이이며, 이들 함량의 합은 100%에 이르는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
제1항에 있어서, 상기 바인더상은 소결 공정의 결과로, 에타(eta)상이 존재하지 않는 최대 한도까지 Cr 및/또는 Mo과 합금되는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 코발트는 그 함량이 5% 미만이고 최대 고용 한계까지 몰리브덴과 합금되며, 이 몰리브덴의 함량은 몰리브덴 금속, 몰리브덴 질화물 또는 몰리브덴 산화물을 주입함으로써 생성되는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 바인더상은 5중량% 내지 30중량%의 크롬을 함유하며, 금속 Co, Ni, Cr 및 Fe의 백분율 함량 값들의 합은 100중량% 이하인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 바인더상은, 각각 5중량% 이하의 V, Mo, 및/또는 Al; 각각 해당 재료의 고용 한계 이하의 Ti, W, Ta/Nb, Zr, 및/또는 Hf; 및/또는 15중량% 이하의 Mn을 추가적으로 함유하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 바인더상 내의 탄소의 함량은 어떠한 미결합 탄소의 석출도 없도록 조절되는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 피복은 티타늄 질화물, 티타늄 알루미늄 질화물(TiAlN), TiCN, 알루미늄 산화물, TiTaNbC, 텅스텐-탄소, 또는 그 혼합물로 이루어지거나 이들을 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 피복은 바람직하게는 상이한 층 두께 및/또는 피복 재료로 이루어진 적어도 2개의 층을 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 피복은 TiN/TiCN/Al₂O₃/TiN 또는 TiN/TiCN/Al₂O₃/TiN으로 이루어진 층 순서를 갖는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 피복의 두께는 0.5㎛와 100㎛ 사이, 바람직하게는 1㎛와 50㎛ 사이, 유리하게는 2㎛와 20㎛ 사이, 특히 3㎛와 10㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 경질 재료상의 평균 입자 크기는 0.1㎛과 10㎛ 사이, 바람직하게는 0.2㎛와 7㎛ 사이, 특히 0.3㎛와 4㎛ 사이, 0.5㎛와 4㎛ 사이, 또는 1㎛와 3㎛ 사이인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 있어서, 상기 경질 재료상은 탄화물, 질화물 및/또는 탄질화물, 바람직하게는 내열 금속의 탄화물, 질화물 및/또는 탄질화물, 또는 이들의 혼합물을 구비하며, 1종 또는 다수종의 입방정 탄화물상을 30중량% 이하로 함유하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구.
전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 따른 초경 합금 공구의 제조 방법에 있어서,
- 전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 따른 조성을 갖는 바인더 금속 분말을 마련하는 단계;
- 경질 재료 분말을 마련하는 단계;
- 상기 경질 재료 분말과 상기 바인더 금속 분말을 혼합하여 제1 혼합물을 마련하는 단계;
- 상기 제1 혼합물을 압축 성형하여 블랭크를 형성하는 단계;
- 상기 블랭크를 소결하여 소결체를 마련하는 단계;
- 해당되는 경우에, 상기 소결체를 다시 기계 가공하는 단계;
- 전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 따른 피복을 도포하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구의 제조 방법.
전술한 청구항에 따른 초경 합금 공구를 제조하는 방법에 있어서, 상기 경질 재료 분말은 평균 입자 크기가 0.3㎛ 내지 10㎛, 바람직하게는 0.5㎛ 내지 7㎛, 특히 1㎛ 내지 4㎛인 것을 특징으로 하는 초경 합금 공구의 제조 방법.
금속 공작물 또는 비금속 공작물을 절삭 가공하는, 전술한 청구항들 중 하나 또는 다수의 항에 따른 초경 합금 공구의 용도.
제24항 또는 제25항에 있어서, 상기 금속 공작물은 강, 주철, 스테인레스강, 초합금과 같은 비철계 합금, 알루미늄, 황동, 티타늄, 또는 플라스틱, 섬유 복합재로 이루어진 공작물인 것인 초경 합금 공구의 용도.