KR20140098758A - 니켈 및 al2o3 표면 코팅을 가지는 텅스텐 초경합금제의 마찰 교반 용접 공구 - Google Patents

니켈 및 al2o3 표면 코팅을 가지는 텅스텐 초경합금제의 마찰 교반 용접 공구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 금속 플레이트들, 특히 강 플레이트들을 용접하기 위한 마찰 교반 용접 공구 (1) 에 관한 것이다. 마찰 교반 용접 공구 (1) 는 바인더 상의 WC 입자를 포함하는 초경합금으로 만들어지고, 상기 용접 공구는 Al2O3 를 포함하는 표면 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다.

Description

니켈 및 AL2O3 표면 코팅을 가지는 텅스텐 초경합금제의 마찰 교반 용접 공구{FRICTION STIR WELDING TOOL MADE OF CEMENTED TUNGSTEN CARBID WITH NICKEL AND WITH A AL2O3 SURFACE COATING}
본 발명은 금속 플레이트들, 특히 강 플레이트들을 용접하기 위한 마찰 교반 용접 공구에 관한 것이다.
마찰 교반 용접은 수년간 산업분야, 특히 알루미늄, 황동 및 청동과 같은 금속 재료의 용접에서 사용되어 왔다. 이는 용접되어질 조인트를 따라 이동하도록 강제된 회전 및 이동 마찰 교반 용접 프로브에 의해 제공된 마찰 열을 통한 국부적인 소성 변형을 수반하는 고체 상태 프로세스이다. 조인트에서 금속 재료와 프로브 사이의 접촉으로부터의 마찰 열은 금속 재료를 교반가능하게 만들고, 조인트를 따르는 프로브의 회전 및 이동은 교반된 재료의 용접의 결과를 낳는다.
마찰 교반 용접은 용융 재료의 급속한 응고를 수반하는 전통적인 레이저 용접 또는 융접에 비해 큰 경제적 이익을 산출하는 잠재성을 가진 기술이다. 마찰 교반 용접에 의한 이점은 가열되는 면적이 제한적이고 또한 종종 결과적인 용접부가 후속의 연마 단계를 생략하기에 충분히 매끄럽다는 것이다.
강의 마찰 교반 용접은 전통적인 아크 용접 또는 레이저 빔 용접에 비해 더 적은 기공, 더 적은 탄소 확산 및 더 큰 강도를 갖는 용접부를 제공할 수 있다.
강의 용접 프로세스 중의 마찰 교반 용접 프로브를 위한 조건은 높게 요구된다. 마찰 교반 용접은 고온에서의 열적 사이클링을 포함한다. 용접부에서의 온도는 아마도 대략 800 내지 1000℃ 이며, 프로브의 기계적 강도는 이러한 고온에서 높아야 한다. 고온에서의 기계적 강도가 불충분하면, 프로브는 산화, 마모 및 붕괴 또는 파괴를 겪게 된다.
US 2010/0258612 A1 은 하나 이상의 층들로 부분적으로 코팅된 경질 금속제의 강을 용접하기 위한 마찰 교반 용접 공구를 개시하고 있다.
마찰 교반 용접 공구의 분야에서는 추가의 개선이 필요하다. 마찰 교반 용접 공구는 너무 비싸지 않아야 하고, 장기간의 예상가능한 수명을 가져야 하고, 고온에서 높은 강도 및 내마모성을 가져야 한다.
본 발명의 목적은 공지의 마찰 교반 용접 공구에 비해 개선된 특성을 갖는 마찰 교반 용접 공구를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 높은 내마모성 및 높은 내산화성을 갖는 마찰 교반 용접 공구를 제공하는 것이다.
본 발명은 첨부된 독립 청구항에 따른 마찰 교반 용접 공구, 그 공구의 제조 방법 및 그 공구의 사용을 개시한다. 추가의 실시형태들은 종속 청구항에 개시된다.
본 발명에 따른 마찰 교반 용접 공구는 바인더 상의 WC 입자를 포함하는 초경합금으로 만들어지고, 상기 초경합금은 3 중량% 내지 10 중량% Ni 를 포함하고, 상기 용접 공구는 Al2O3 를 포함하는 표면 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다.
일 실시형태에서, 마찰 교반 용접 공구는 바인더 상의 WC 입자를 포함하는 초경합금으로 만들어지고, 상기 초경합금은 3 중량% 내지 10 중량% Ni 를 포함하고, 상기 용접 공구는, Ti 탄화물 층, Ti 질화물 층, Ti 탄질화물 층, Ti 옥시카바이드 층, Ti 옥시카보니트라이드 층, Zr 탄화물 층, Zr 질화물 층, Zr 탄질화물 층, Zr 옥시카바이드 층 및 Zr 옥시카보니트라이드 층 중의 적어도 하나의 층을 가지는 내부 층인 Ti 화합물 및 Zr 화합물 중의 적어도 하나로 만들어진 적어도 제 1 표면 코팅, 및 Al2O3 를 가지는 외부 층인 제 2 표면 코팅을 포함하는 표면 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅된다.
본 발명에 따른 마찰 교반 용접 공구는 높은 고온 경도, 높은 기계적 강도를 갖고 열적-기계적 피로에 대해 내성이 있다.
용접은 소성변형이 가능한 재료, 예컨대 알루미늄, 구리, 황동, 청동, 강 및 다른 금속 재료 및 합금으로 실시될 수 있다. 특히 본 발명의 마찰 교반 용접 공구는 강과 강간의 그리고 강과 알루미늄간의 용접을 가능하게 하고, 그럼으로써 공구는 매우 높은 온도를 겪게 된다.
본 발명에 따른 마찰 교반 용접 공구는 임의의 소망하는 형상일 수 있다. 프로브는 예컨대 절두형, 플루트를 가지는 스크류형일 수 있거나, 또는 적용을 위한 임의의 다른 적합한 형상을 포함할 수 있다.
초경합금은 바인더 상의 WC 입자를 전형적으로 포함하는 재료이다. 초경합금은 밀링, 분무 건조, 프레싱 및 소결을 포함하는 프로세스에서 제조될 수 있다. 초경합금에서의 WC 입자는 때때로 알파-상으로 불린다. WC 입자의 크기는 소결 프로세스중에 전형적으로 변한다. 이 문헌에서 언급되는 입자 크기는 소결 이후의 WC 입자의 입자 크기이다. WC 입자 크기는 알려진 영역 내에서 입자들의 개수를 계수하는 것에 기반하는 방법인 제프리 (Jeffries) 면적법 (ASTM E112) 으로 측정된다.
전형적인 초경합금에서의 바인더 상은 WC 입자를 둘러싸는 금속 상 및 존재할 수 있는 다른 경질 상, 예컨대 TiN, TiC 또는 TiCN 과 같은 경질 상이다. 바인더 상에서의 Ni 함량은 초경합금의 열적-기계적 피로에 대한 내성이 크기 때문에 유리하다. Ni 함량은 또한 초경합금의 향상된 내산화성을 부여한다. 본 발명의 마찰 교반 용접 공구에서의 초경합금은 3 내지 10 중량% Ni, 바람직하게는 4 내지 5 중량% Ni 를 포함한다.
표면 코팅은 초경합금의 향상된 내산화성에 기여할 수도 있다. 본 발명의 제 2 표면 코팅은 바람직하게는 Al2O3, 더 바람직하게는 알파-Al2O3, 좀 더 바람직하게는 미세 입자 알파-Al2O3 를 포함한다.
본 발명의 표면 코팅은 공구의 전체 외부 표면을 덮는데 적용되거나, 또는 공구의 외부 표면의 일부에만, 바람직하게는 용접 프로세스 중에 마모에 노출되는 부분들에 적용될 수 있다. 표면 코팅은 예컨대 화학적 기상 증착 (CVD) 또는 물리적 기상 증착 (PVD) 기술로 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 용접 공구의 외부 표면은 상기 표면 코팅으로 전적으로 코팅된다. 전적으로 코팅된 마찰 교반 용접 공구는 높은 내산화성을 나타내므로, 전적으로 코팅된 공구는 유리하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 표면 코팅은 CVD 기술로 도포된다. 이는 공구의 전체 외부 표면이 동시에 코팅될 수 있기 때문에 유리하고, 높은 압축 응력에 관련된 아무런 문제없이 비교적 두꺼운 코팅이 도포될 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 표면 코팅은 Al2O3 의 최외측의 제 2 표면 코팅 및, 초경합금이 Al2O3 의 제 2 표면 코팅과 직접 접촉하지 않도록 도포되는 중간 표면 코팅인, 즉 내부 층인 제 1 표면 코팅을 포함한다. 중간 표면 코팅의 두께는 바람직하게는 0.3 ㎛ 초과, 6 ㎛ 미만이다.
일 실시형태에서, 중간 표면 코팅은 Al2O3 의 CVD 프로세스 중에 알파-Al2O3 의 성장을 증진시키고 상기 CVD 프로세스 중에 카파-Al2O3 의 성장을 저지하기 위한 것이다. 중간 표면 코팅은 예컨대 TiN, TiCN, ZrC, TiC 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, Al2O3 를 포함하는 제 2 표면 코팅은 5 ㎛ 초과, 바람직하게는 적어도 6 ㎛ 의 평균 두께를 갖는다. 이 평균 두께는 바람직하게는 30 ㎛ 미만, 더 바람직하게는 20 ㎛ 미만이다. 이 두께는 내마모성을 증가시키고 충분한 열절연을 제공하므로 유리하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 초경합금은 3 내지 10 중량% Co, 바람직하게는 4 내지 5 중량% Co 를 포함한다. 이 Co 함량은 초경합금의 인성 및 기계적 강도를 증가시킨다. 이는, 열적-기계적 피로 저항성 및 열전도성을 증가시키므로 유리하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 바인더 상은 Co 및 Ni 를 포함하며, 초경합금에 있어서, Co/Ni 의 비는 0.3 내지 3, 바람직하게는 0.75 내지 1.25, 가장 바람직하게는 약 1 이고, Co 및 Ni 의 총 함량은 바람직하게는 약 10 중량%, 더 바람직하게는 8 내지 10 중량%, 가장 바람직하게는 9 내지 10 중량% 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 바인더 상은 0.8 내지 1.2 중량% Cr 및/또는 Mo 를 포함한다. 이 Cr 및/또는 Mo 함량은 바인더 상의 내산화성을 향상시킨다. Cr 함량이 적을 수록 내산화성이 저감되고, Cr 함량이 많을 수록 Cr 탄화물이 형성되며, 이는 취화를 불러일으킬 수 있다. 더욱이, Cr 을 갖는 초경합금 재료의 큐리 점이 순수 WC-Co 초경합금보다 더 낮아진다. Cr 의 첨가는 또한 바인더 상의 부피 변화 및 상 변태의 저감된 위험성으로 인해 유익하다.
본 발명의 일 실시형태에서, 바인더 상은 0.01 내지 0.4 중량% Fe 를 포함한다. 이 Fe 함량은 바인더 상의 내산화성을 향상시킨다.
본 발명의 일 실시형태에서, 마찰 교반 용접 공구는 85 내지 95 중량% 의 WC 입자들을 포함한다. 재료의 열전도성이 증가하고 열적 크랙을 형성하는 경향이 저감되므로, WC 의 이러한 향상된 함량은 유리하다. 더욱이, 초경합금의 열적 충격에 대한 내성 뿐만 아니라 기계적 강도가 증가한다. 바인더 상 함량이 적을 수록 열전도성이 증가한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 초경합금에서의 평균 WC 입자 크기는 2 내지 25 ㎛, 바람직하게는 3 ㎛ 초과, 더 바람직하게는 5 내지 8.5 ㎛ 이다. 입자 크기가 증가할 수록 열전도성이 증가한다. 마이크로조직 (알파-상) 에서의 WC 입자의 입자 크기는 제프리 면적법 (ASTM E112) 으로 측정된다. 이러한 조대한 WC 입자에 의한 이점은, 그러한 초경합금이 높은 기계적 강도 및 높은 내마모성을 갖는다는 것이다. 조대한 입자는 또한 소결 이후에 초경합금의 거친 표면을 부여하고, 이는 마찰 교반 용접 프로세스에서 유리할 수 있다.
일 실시형태에서, 초경합금은, WC 에 더하여, 5 중량% 까지의 입방정 탄화물을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 공구는 두 개의 프로브를 포함하고, 각 프로브는 마찰 교반 용접 프로세스 중에 용접되어질 재료와 접촉하도록 되어 있고, 프로브들은 서로 대향 배치되어 있어서, 제 1 프로브가 마찰 교반 용접 프로세스에서 작용인 때에 제 2 프로브는 비작용이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 본 발명에 따른 마찰 교반 용접 공구에 의한 마찰 교반 용접 프로세스는 N2 또는 Ar 을 포함하는 용접 분위기에서 실시된다. 이는, 작업 재료의 탈탄 및 산화를 저지하는데 유리하다. Al2O3 로 코팅된 공구는 N2 환경에서 질화하지 못하고, 그러므로 N2 는 종래에 사용된 Ar 에 더하여 가능한 보호 가스이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 더 상세히 설명한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른, 2 개의 대향 프로브를 갖는 마찰 교반 용접 공구의 예를 도시한 것이다.
이하, 본 발명의 다양한 요소들에 도면부호를 부여한 도면을 참조한다. 이하의 설명은 단지 예시적인 것이며 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위에 의해 규정됨을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 마찰 교반 용접 공구 (1) 를 도시한 것이다. 공구 (1) 는 보디 (2) 를 포함하고, 공구의 각 단부에는 숄더 (4) 및 프로브 (3) 가 존재한다. 마찰 교반 용접 공구 (1) 는 초경합금으로 만들어지고, 공구 (1) 는 전적으로 코팅되고, 즉 공구 (1) 의 모든 외부 표면, 즉 보디 (2), 숄더 (4) 및 프로브 (3) 는 표면 코팅으로 코팅된다.
마찰 교반 용접 공구 (1) 에는 2 개의 프로브 (3) 가 서로 대향 배치되어서, 제 1 프로브 (3) 가 마찰 교반 용접 프로세스에서 작용 상태인 때에, 대향하는 제 2 프로브 (3) 는 비작용 상태이다. 마찰 교반 용접 프로세스 중에, 프로브들 (3) 중의 하나는 용접되어질 2 개의 플레이트들 사이에 배치되고, 그의 숄더 (4) 는 조인트 바로 위에 위치된다. 마찰 교반 용접 프로세스 중에는 한번에 하나의 프로브 (3) 만이 작용한다. 다른 프로브 (3) 는 예컨대 첫번째 프로브가 마모되었을 때에 사용될 수 있다.
이하의 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 것이다.
실시예 1 - 내화학성의 테스트
샘플들을 저탄소강으로 부분적으로 캐스팅한 캐스팅 테스트에서 샘플 A, B, C 및 D 의 내화학성을 평가했다.
샘플 A, B, C 및 D 각각은 5 ㎛ 의 입자 크기 (제프리 면적법, ASTM E112 에 따라 측정됨) 를 가지는 90 중량% 의 WC, 4.7 중량% 의 Co, 4.3 중량% 의 Ni 및 1 중량% 의 Cr 을 포함하는 초경합금으로 만들어진다. 샘플 A, B 및 C 는 캐스팅 테스트 이전에 CVD 코팅되었다. 샘플 A 는 3.3 ㎛ 두께의 TiN 중간 코팅 및 10 ㎛ 두께의 Al2O3 외부 표면 코팅으로 코팅되었고, 샘플 B 는 4 ㎛ 두께의 TiCN 표면 코팅으로 코팅되었고, 샘플 C 는 4 ㎛ 두께의 TiN 표면 코팅으로 코팅되었다. 코팅된 샘플 A, B 및 C 그리고 무코팅된 샘플 D 는 저탄소강으로 캐스팅되었다.
강의 융점은 1565℃ 이다. 각 샘플은 10 분간 용융 강으로 부분적으로 담가졌고, 그 후 강은 공기 중에서 실온으로 자체 냉각되었다. 캐스팅 테스트 이후, 부분적으로 캐스팅된 각 샘플에 쓰루 컷 (through cut) 이 만들어졌고, 쓰루 컷들은 주사 전자 현미경 (SEM) 으로 검사되었다. 샘플 B, C 및 D 는 이 캐스팅 테스트에서 용해된 반면, 샘플 A1 은 용해의 징후가 없었으며 따라서 양호한 내화학성을 나타냈다. 그 결과를 표 1 에 요약한다.
샘플 코팅 코팅 두께 내화학성
A TiN + Al2O3 (본발명예) 3.3 ㎛ + 10 ㎛ 양호
B TiCN (비교예) 4 ㎛ 불량*
C TiN (비교예) 4 ㎛ 불량*
D 무코팅 (비교예) - 불량*
* 초경합금의 과도한 용해
실시예 2 - 산화 테스트
샘플 E, F 및 G 를 준비하고 샘플들을 공기 중에서 노에서 열처리한 산화 테스트에서 샘플들의 내산화성을 평가했다.
샘플 E, F 및 G 각각은 5 ㎛ 의 입자 크기 (제프리 면적법, ASTM E112 에 따라 측정됨) 를 가지는 90 중량% 의 WC, 4.7 중량% 의 Co, 4.3 중량% 의 Ni 및 1 중량% 의 Cr 을 포함하는 초경합금으로 만들어진다. 샘플 E, F 및 G 는 산화 테스트 이전에 CVD 코팅되었다. 샘플 E 는 2 ㎛ 두께의 TiN 중간 코팅 및 6 ㎛ 두께의 Al2O3 외부 표면 코팅으로 코팅되었고, 샘플 E 는 4 ㎛ 두께의 TiAlN 표면 코팅으로 코팅되었고, 샘플 G 는 4 ㎛ 두께의 TiN 표면 코팅으로 코팅되었다. 코팅된 샘플 E, F 및 G 는 산화 테스트에서 테스트되었다.
이 산화 테스트는 샘플들을 공기 중에서 12 시간 동안 950℃ 로 노에서 처리하는 것을 포함한다. 샘플들은 공기 중에서 실온으로 냉각되었고 테스트 후에 그 외관에 기반하여 평가했다. 샘플이 산화의 아무런 징후를 보이지 않으면, 내산화성이 양호한 것으로 간주했다. 샘플이 표면에서 산화되거나 크랙이 발생되거나 또는 샘플 전체에서 크랙이 발생하면, 내산화성이 불량한 것으로 간주했다.
그 결과를 표 2 에 요약한다.
샘플 코팅 코팅 두께 내산화성
E TiN + Al2O3 (본발명예) 2 ㎛ TiN + 6 ㎛ Al2O3 양호
F TiAlN (비교예) 4 ㎛ 불량*
G TiN (비교예) 4 ㎛ 불량*
* 초경합금의 과도한 산화
실시예 3 - 마찰 교반 용접 테스트
마찰 교반 용접 테스트는 3 개의 상이한 프로브, 즉 프로브 H, I 및 J 로 실시되었다. 모든 프로브는 초경합금으로 만들어졌고, 테이퍼형 핀을 갖는 원통형 숄더를 가졌으며, 핀 직경은 약 5 mm 이고 숄더 직경은 16 mm 이었다. 용접 테스트는 Al, Cu 또는 저탄소강 (C: 0.2%, Si: 0.3%, P: 0.04%, S: 0.05%, Fe: 잔부, 경도 30 HRC) 의 4 mm 두께의 2 개의 플레이트 사이의 조인트에서 실시되었다. 테스트는 용접 속도 150 mm/분, 최대 다운 포스 230 kN, 회전 속도 300 rpm 및 경사각 1.5°로 실시되었다.
프로브 H 는 무코팅이고, 소위 등급 C10C 의 초경합금으로 만들어진다. 등급 C10C 는 4.7 중량% Co, 4.3 중량% Ni, 1 중량% Cr 및 90 중량% WC 를 포함하는 초경합금이고, 여기서 평균 WC 입자 크기는 5 ㎛ 이다. 프로브 H 는 Al, Cu 및 저탄소강 (전술한 조성을 가짐) 으로 마찰 교반 용접으로 테스트되었다. 프로브 H 의 마찰 교반 용접 테스트는 12 미터에 대해 계속되었다. 각각 Al 및 Cu 에서의 마찰 교반 용접 테스트의 결과, 프로브들이 테스트 완료후에 아무런 손상을 보이지 않았다. 저탄소강에서의 마찰 교반 용접 테스트의 결과, 프로브의 상부 부분이 테스트 완료후에 사라졌다.
프로브 I 는 무코팅이고, 소위 등급 S6 의 초경합금으로 만들어진다. 등급 S6 는 12 중량% (Ta, Nb, Ti)C, 11 중량% Co 및 77 중량% WC 를 포함하는 초경합금이고, 여기서 평균 WC 입자 크기는 2 ㎛ 이다. 프로브 I 는 Al, Cu 및 저탄소강 (전술한 조성을 가짐) 으로 마찰 교반 용접으로 테스트되었다. 프로브 H 의 마찰 교반 용접 테스트는 4 미터에 대해 계속되었다. 저탄소강에서의 마찰 교반 용접 테스트의 결과, 프로브의 상부 부분이 테스트후에 사라졌고 공구에서 크랙이 발견되었다.
프로브 J 는 TiN 중간 코팅 및 Al2O3 외부 코팅을 포함하는 표면 코팅으로 전적으로 코팅된 소위 등급 C10C 의 초경합금으로 만들어진다. TiN 코팅은 0.3 ㎛ 두께이고, Al2O3 코팅은 15 ㎛ 두께이다. 등급 C10C 는 4.7 중량% Co, 4.3 중량% Ni, 1 중량% Cr 및 90 중량% WC 를 포함하는 초경합금이고, 여기서 평균 WC 입자 크기는 5 ㎛ 이다. 프로브 J 는 저탄소강 (전술한 조성을 가짐) 으로 마찰 교반 용접으로 테스트되었다. 프로브 J 의 마찰 교반 용접 테스트는 40 미터에 대해 계속되었다. 저탄소강에서의 마찰 교반 용접 테스트의 결과, 공구는 코팅의 아무런 손상을 보이지 않았고 어떠한 크랙도 발견되지 않았다.
마찰 교반 용접 테스트의 결과는 표 3 에 요약하고, 이는 Al2O3 외부 층으로 코팅된 소위 C10C 등급의 초경합금으로 만들어진 프로브 J 가 고성능임을 나타낸다. 이는, 프로브 J 가 강에서의 마찰 교반 용접 테스트 중에 충분히 높은 내산화성, 높은 내화학성, 고강도 및 고온 경도를 가진다는 것을 암시한다. 테스트후의 프로브에 크랙이 없다는 것도 또한 열적-기계적 피로에 대한 내성이 높다는 것을 나타낸다.
프로브 프로브 재료 용접된 재료 용접 거리 용접 성능
H

 등급 C10C 의
무코팅 초경합금
 Cu 12 미터 프로브 손상 없음
Al 12 미터 프로브 손상 없음
저탄소강 12 미터 프로브 상부 부분
사라짐
I 등급 S6 의
무코팅 초경합금		 저탄소강 4 미터 프로브 상부 부분
사라짐
J 등급 C10C 의
Al2O3-코팅된
초경합금 (본발명예)		 저탄소강 40 미터 프로브 손상 없음
본 발명의 바람직한 실시형태를 참조하여 설명하였으나, 첨부하는 청구범위에 규정된 본 발명의 범위를 일탈함이 없이 다양한 변화 및/또는 수정이 가능하다는 것이 통상의 기술자에게는 분명할 것이다. 일반적으로, 본 발명은 오직 첨부하는 청구범위에 의해 제한된다.

Claims (15)

  1. 바인더 상의 WC 입자를 포함하는 초경합금제의 마찰 교반 용접 공구 (1) 로서,
    상기 용접 공구는, Ti 탄화물 층, Ti 질화물 층, Ti 탄질화물 층, Ti 옥시카바이드 층, Ti 옥시카보니트라이드 층, Zr 탄화물 층, Zr 질화물 층, Zr 탄질화물 층, Zr 옥시카바이드 층 및 Zr 옥시카보니트라이드 층 중의 적어도 하나의 층을 가지는 내부 층인 Ti 화합물 및 Zr 화합물 중의 적어도 하나로 만들어진 적어도 제 1 표면 코팅, 및 Al2O3 를 가지는 외부 층인 제 2 표면 코팅을 포함하는 표면 코팅으로 적어도 부분적으로 코팅되고, 상기 초경합금은 3 중량% 내지 10 중량% Ni 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 용접 공구의 외부 표면은 상기 표면 코팅으로 전적으로 코팅되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 표면 코팅은 CVD 코팅인 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 표면 코팅은 Al2O3 로 된 최외측 표면 코팅이고, 상기 제 1 표면 코팅은 TiN 으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 2 표면 코팅은 5 ㎛ 초과의 평균 두께를 가지는 Al2O3 표면 코팅인 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 표면 코팅의 두께는 0.3 ㎛ 초과, 6 ㎛ 미만인 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금은 4 내지 5 중량% Ni 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금은 3 내지 10 중량% Co 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금은 4 내지 5 중량% Co 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금은 0.8 내지 1.2 중량% Cr 및/또는 Mo 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금은 0.01 내지 0.4 중량% Fe 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 초경합금은 2 내지 25 ㎛ 의 평균 WC 입자 크기를 가지는 85 내지 95 중량% WC 를 포함하는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  13. 제 1 항 내지 제 12 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 공구 (1) 는 두 개의 프로브 (3) 를 포함하고, 각 프로브 (3) 는 마찰 교반 용접 프로세스 중에 용접되어질 재료와 접촉하도록 되어 있고, 프로브들 (3) 은 서로 대향 배치되어 있어서, 제 1 프로브 (3) 가 마찰 교반 용접 프로세스에서 작용인 때에 제 2 프로브 (3) 는 비작용인 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구 (1).
  14. 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 따른 마찰 교반 용접 공구의 제조 방법으로서,
    상기 표면 코팅이 CVD 로 도포되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구의 제조 방법.
  15. 마찰 교반 용접 프로세스에서의 제 1 항 내지 제 13 항 중의 어느 한 항에 따른 마찰 교반 용접 공구의 사용으로서,
    상기 프로세스는 N2 또는 Ar 의 용접 분위기에서 실시되는 것을 특징으로 하는 마찰 교반 용접 공구의 사용.
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