KR20210023889A - 피복 절삭 공구 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기재 및 코팅을 포함하는 피복 절삭 공구에 관한 것으로, 상기 코팅은 내부 α-Al2O3-다층 및 외부 α-Al2O3-단층을 포함한다. 내부 α-Al2O3-다층의 두께가 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합의 35% 이하이다. 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합이 바람직하게는 2 내지 15 ㎛ 이다. 상기 α-Al2O3-다층은 α-Al2O3 의 서브층들과 TiCO, TiCNO, AlTiCO 또는 AlTiCNO 의 서브층들이 교호하여 이루어지며, 상기 α-Al2O3-다층은 적어도 5 개의 α-Al2O3 의 서브층들을 포함한다.
Description
본 발명은 기재 및 코팅을 포함하는 피복 절삭 공구에 관한 것으로, 상기 코팅은 내부 α-Al2O3-다층 및 외부 α-Al2O3-단층을 포함한다.
알루미늄 산화물의 CVD 코팅은 금속 절삭 적용에 유리한 것으로 보여졌으며, CVD 피복 선삭 인서트의 주된 부분에는 오늘날 알루미늄 산화물 코팅이 제공된다. 알루미늄 산화물 코팅은 예를 들어 코팅에서 알루미늄 산화물 결정의 그레인 크기 및 결정 배향의 변화가 금속 절삭 동안 마모 특성에 큰 영향을 미친다는 것을 보여 주었기 때문에 수년 동안 점점 더 최적화되었다.
절삭 공구의 수명을 연장할 수 있는 그리고/또는 알려진 절삭 공구 코팅보다 더 높은 절삭 속도를 견딜 수 있는 절삭 공구 코팅을 찾는 지속적인 요구가 있다.
본 발명의 일 목적은 금속 절삭 적용에서 개선된 내마모성을 갖는 피복 절삭 공구를 제공하는 것이다. 또 다른 목적은 선삭 작업, 특히 강 및 경화 강의 선삭 작업에서 저항성을 개선하는 것이다. 강 및 경화 강의 선삭에서 높은 크레이터 및 플랭크 내마모성을 제공하는 내마모성 코팅을 제공하는 것이 또 다른 목적이다.
이 목적들 중 적어도 하나는 청구항 1 에 따른 피복 절삭 공구로 달성된다.
바람직한 실시형태들은 종속 청구항들에서 열거된다.
본 발명은 기재 및 코팅을 포함하는 피복 절삭 공구로서, 코팅은 내부 α-Al2O3-다층 및 외부 α-Al2O3-단층을 포함하고, 외부 α-Al2O3-단층의 두께가 1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 3 내지 5 ㎛ 이며, 내부 α-Al2O3-다층의 두께가 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합의 35% 이하이고, 상기 α-Al2O3-다층은 α-Al2O3 의 서브층들과 TiCO, TiCNO, AlTiCO 또는 AlTiCNO 의 서브층들이 교호하여 이루어지며, 상기 내부 α-Al2O3-다층은 적어도 5 개의 α-Al2O3 의 서브층들을 포함하는, 피복 절삭 공구에 관한 것이다.
놀랍게도 α-Al2O3-다층과 α-Al2O3-단층의 특정 조합에 대해 최대 성능이 존재한다는 것이 발견되었다. 이 조합은 플랭크 마모 및 크레이터 마모에 대한 저항성을 증가시킨다. α-Al2O3-단층은 높은 초기 크레이터 마모 저항성에 기여하고, α-Al2O3-다층은 절삭 에지의 마모 및 열로 인해 절삭 에지가 변형되기 시작하는 때 마모 저항성에 있어 중요하다고 생각된다.
본 발명의 일 실시형태에서, 내부 α-Al2O3-다층은 외부 α-Al2O3-단층에 인접해 있다.
본 발명의 일 실시형태에서, 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합은 2 내지 16 ㎛, 바람직하게는 3 내지 8 ㎛, 가장 바람직하게는 4 내지 6 ㎛ 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 내부 α-Al2O3-다층에서의 주기가 50 내지 900 nm, 바람직하게는 70 내지 300 nm, 더 바람직하게는 70 내지 150 nm 이고, 하나의 주기가 α-Al2O3 의 하나의 서브층 및 TiCO, TiCNO, AlTiCO 또는 AlTiCNO 의 하나의 서브층을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, 내부 α-Al2O3-다층의 두께가 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합의 12% 내지 35%, 바람직하게는 15% 내지 30%, 가장 바람직하게는 18% 내지 25% 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 외부 α-Al2O3-단층과 결합된 내부 α-Al2O3-다층이 20°-140°의 θ-2θ 스캔에 걸쳐 XRD 회절을 나타내고, 1 1 3 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 3), 1 1 6 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 6), 및 0 2 4 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 2 4) 에 대한 0 0 12 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 0 12) 가 I(0 0 12)/I(1 1 3) > 1, I(0 0 12)/I(1 1 6) > 1 및 I(0 0 12)/I(0 2 4) > 1 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 외부 α-Al2O3-단층과 결합된 내부 α-Al2O3-다층이 20°-140°의 θ-2θ 스캔에 걸쳐 XRD 회절을 나타내고, 1 1 3 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 3), 1 1 6 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 6), 및 0 2 4 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 2 4) 에 대한 0 0 12 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 0 12) 가 I(0 0 12)/I(1 1 3) > 1, 바람직하게는 > 5, 가장 바람직하게는 > 8, I(0 0 12)/I(1 1 6) > 1, 바람직하게는 > 3, 가장 바람직하게는 > 5, 및 I(0 0 12)/I(0 2 4) > 1, 바람직하게는 > 2 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 0 0 12 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 0 12) 에 대한 0 1 14 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 1 14) 가 I(0 1 14) /I(0 0 12) < 2, 바람직하게는 < 1 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 1 1 0 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 0) 와 1 1 3 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 3) 및 0 2 4 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 2 4) 사이의 관계가 I(110) > I(113) 및 I(110) > I(024) 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 0 0 12 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 0 12) 와 1 1 0 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 0) 사이의 관계가 I(0 0 12) > I(110) 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 피복 절삭 공구는 기재와 내부 α-Al2O3-다층 사이에 위치된 TiC, TiN, TiAlN 또는 TiCN, 바람직하게는 TiCN 의 적어도 하나의 층을 포함한다.
본 발명의 일 실시형태에서, TiC, TiN, TiAlN 또는 TiCN 층의 두께가 2 내지 15 ㎛, 바람직하게는 4 내지 10 ㎛ 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 피복 절삭 공구는, CuKα 방사선 및 θ-2θ 스캔을 사용하여 측정되는 때, X선 회절 패턴을 나타내는 TiCN 층을 포함하고, TC(hkl) 은 Harris 식:
에 따라 정의되며, 여기서 I(hkl) 은 (hkl) 반사의 측정 강도 (적분 영역) 이고, I0(hkl) 은 ICDD 의 PDF 카드 제 42-1489 호에 따른 표준 강도이며, n 은 반사 수이고, 계산에 사용된 반사는 (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), (3 1 1), (3 3 1), (4 2 0), (4 2 2) 및 (5 1 1) 이며, TC(331)+TC(422) > 5, 바람직하게는 > 6 이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 코팅의 최외측 층이 상기 외부 α-Al2O3-단층이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 기재는 초경합금, 서멧, 세라믹, 고속도 강 또는 cBN 제이다.
본 발명의 일 실시형태에서, 기재는 3 내지 14 중량% 의 Co 및 50 중량% 이상의 WC 를 포함한다.
본원에서 설명된 피복 절삭 공구는 블라스팅, 브러싱 또는 숏피닝과 같은 후처리를 임의의 조합으로 거칠 수 있다. 블라스팅 후처리는 예컨대 알루미나 입자를 사용하는 습식 블라스팅일 수 있다.
본 발명의 또 다른 목적 및 특징은 이하의 정의 및 첨부 도면과 함께 고려되는 예로부터 명백해질 것이다.
도 1 은 본 발명 코팅, 샘플 MS14 의 일례의 단면의 주사 전자 현미경 (SEM) 이미지를 보여준다.
정의
여기에서 사용되는 용어 "절삭 공구" 는 인서트, 엔드 밀 또는 드릴과 같은 금속 절삭 적용에 적합한 절삭 공구를 의미한다. 적용 영역은 예를 들어 강과 같은 금속의 선삭, 밀링 또는 드릴링일 수 있다.
방법
XRD 분석
층(들)의 집합조직(texture) 또는 배향을 조사하기 위해, PIXcel 검출기가 장착된 PANalytical CubiX3 회절계를 사용하여 플랭크면에서 X선 회절 (XRD) 을 수행하였다. 샘플의 플랭크면이 샘플 홀더의 기준 표면에 평행하고 또한 플랭크면이 적절한 높이에 있는 것을 보정하도록 피복 절삭 공구들을 샘플 홀더들에 장착하였다. 측정에는 45 kV 의 전압 및 40 mA 의 전류로 Cu-Kα 방사선을 사용하였다. 1/2 도의 산란방지 슬릿 및 1/4 도의 발산 슬릿을 사용하였다. 피복 절삭 공구로부터 회절된 강도는 20°내지 140°2θ 에서, 즉 10 내지 70°의 입사 각도 θ 에서 측정되었다. 데이터의 배경 조정 (background fitting), Cu-Kα2 스트리핑 및 프로파일 조정을 포함하는 데이터 분석은 PANalytical 의 X'Pert HighScore Plus 소프트웨어를 사용하여 수행되었다. 그리고, 이 프로그램의 출력 (프로파일 조정 곡선에 대한 통합 피크 영역) 은 강도 비 및/또는 관계의 측면에서 본 발명의 코팅을 정의하는 데 사용되었다.
보통 흡수 및 층에서의 상이한 경로 길이로 인한 강도 차이를 보상하기 위해 소위 박막 보정이 통합 피크 영역 데이터에 적용되지만, 본 발명의 TiCO, TiCNO, AlTiCO 또는 AlTiCNO 서브층이 얇고 돌출부들을 포함하기 때문에, 이 층의 두께는 설정하기 쉽지 않으며 이 층을 통한 경로 길이는 복잡하다. 따라서, α-Al2O3-단층과 결합된 α-Al2O3-다층의 배향은 프로파일 조정 곡선에 대해 추출된 통합 피크 영역 강도에 적용된 박막 보정 없이 데이터에 기반하여 설정된다. 그러나, Cu-Kα2 스트리핑은 강도 영역이 계산되기 전에 데이터에 적용된다.
외부 α-Al2O3-단층 위의 가능한 추가 층이 α-Al2O3-단층에 들어가서 전체 코팅을 나가는 X선 강도에 영향을 미칠 것이므로, 또한 이에 대해서도 층의 개별 화합물의 선형 흡수 계수를 고려하여 보정이 행해질 필요가 있다. 대안적으로, α-Al2O3-단층 위의 추가 층은 XRD 측정 결과에 실질적으로 영향을 미치지 않는 방법, 예컨대 화학적 에칭에 의해 제거될 수 있다.
피크 오버랩은 예를 들어 여러 결정질 층들을 포함하고 그리고/또는 결정질 상들을 포함하는 기재 상에 증착된 코팅의 X선 회절 분석에서 일어날 수 있는 현상이며, 이는 당업자에 의해 고려되고 보상되어야 한다는 것에 주의해야 한다. TiCN 층으로부터의 피크들과 α-Al2O3 층으로부터의 피크들의 피크 오버랩은 측정에 영향을 미칠 수 있으며 고려될 필요가 있다. 예를 들어 기재 내의 WC 가 본 발명의 관련 피크들에 가까운 회절 피크들을 가질 수 있다는 것에 또한 주의해야 한다.
예
이제, 본 발명의 예시적인 실시형태가 더 상세하게 개시되고 참조 실시형태와 비교된다. 피복 절삭 공구 (인서트) 를 제조하여, 분석하고, 절삭 시험에서 평가하였다.
샘플 개요
초경합금 기재는 밀링, 혼합, 분무 건조, 프레싱 및 소결을 포함하는 종래의 공정을 활용하여 제조되었다. 소결된 기재는 10.000 1/2 인치 크기 절삭 인서트들을 수용할 수 있는 Ionbond Type 크기 530 의 방사형 CVD 반응기에서 CVD 코팅되었다. 초경합금 기재들 (인서트들) 의 ISO 유형 기하학적 형상은 CNMG-120408-PM 이었다. 초경합금의 조성은 7.2 중량% Co, 2.9 중량% TaC, 0.5 중량% NbC, 1.9 중량% TiC, 0.4 중량% TiN 및 잔부 WC 이었다. 샘플들의 개요를 표 1 에 나타낸다.
CVD 증착
약 0.4 ㎛ TiN 의 제 1 최내측 코팅이 400 mbar 및 885 ℃ 에서의 공정에서 모든 기재에 증착되었다. 48.8 부피% H2, 48.8 부피% N2 및 2.4 부피% TiCl4 의 가스 혼합물이 사용되었다.
그 후, 약 6.5 ㎛ 두께의 TiCN 이 내부 TiCN 및 외부 TiCN 의 두 스텝으로 증착되었다.
내부 TiCN 은 3.0 부피% TiCl4, 0.45 부피% CH3CN, 37.6 부피% N2 및 잔부 H2 의 가스 혼합물 중에서 885 ℃ 및 55 mbar 에서 10 분 동안 증착되었다.
외부 TiCN 은 7.8 부피% N2, 7.8 부피% HCl, 2.4 부피% TiCl4, 0.65 부피% CH3CN 및 잔부 H2 의 가스 혼합물 중에서 885 ℃ 및 55 mbar 에서 증착되었다.
MTCVD TiCN 층의 위에, 1-1.5 ㎛ 두께의 본딩 층이 4 개의 개별 반응 단계들로 이루어진 공정에 의해 1000 ℃ 에서 증착되었다.
먼저 1.5 부피% TiCl4, 3.4 부피% CH4, 1.7% HCl, 25.5 부피% N2 및 67.9 부피% H2 의 가스 혼합물을 사용하여 400 mbar 에서 HTCVD TiCN 이 증착되었다.
3 개의 다음 스텝들은 모두 70 mbar 에서 증착되었다. 제 1 (TiCNO-1) 에서, 1.5 부피% TiCl4, 0.40 부피% CH3CN, 1.2 부피% CO, 1.2 부피% HCl, 12.0 부피% N2 및 잔부 H2 의 가스 혼합물이 사용되었다. 다음 스텝 (TiCNO-2) 는 3.1 부피% TiCl4, 0.63 부피% CH3CN, 4.6 부피% CO, 30.6 부피% N2 및 잔부 H2 의 가스 혼합물을 사용하였다. 마지막 본딩 층 스텝 (TiN) 에서, 3.2 부피% TiCl4, 32.3% 부피% N2 및 64.5 부피% H2 의 가스 혼합물이 사용되었다.
후속하는 Al2O3 핵형성의 시작 이전에, 본딩 층은 CO2, CO, N2 및 H2 의 혼합물에서 4 분 동안 산화되었다.
모든 샘플에서, 1000 ℃ 및 60 mbar 에서 두 스텝으로 본딩 층 위에 α-Al2O3-층이 증착되었다. 제 1 스텝은 1.2 부피% AlCl3, 4.7 부피% CO2, 1.8 부피% HCl 및 잔부 H2 의 가스 혼합물을 포함하였고, 제 2 스텝은 1.2 부피% AlCl3, 4.7 부피% CO2, 2.9 부피% HCl, 0.58 부피% H2S 및 잔부 H2 의 가스 혼합물을 포함하였다. 소위 MS 샘플들 (멀티+싱글 샘플들) 과 M 샘플들 (멀티 샘플들) 에서, 이 층은 약 0.1 ㎛ 까지 성장되었다. S 샘플 (싱글 샘플) 에서, 이 층은 α-Al2O3-단층을 구성한다.
MS 샘플들 및 M 샘플들에 α-Al2O3-다층이 증착되었고 TiCO 의 본딩 서브층이 α-Al2O3 의 서브층과 교대로 되었다. TiCO 서브층은 모든 예에서 75 초 동안 증착되었다. 1.7 부피% TiCl4, 3.5 부피% CO, 4.3 부피% AlCl3 및 90.5 부피% H2 의 가스 혼합물 중에서 1000 ℃ 및 60 mbar 에서 증착되었다. α-Al2O3 서브층은 저부 α-Al2O3 층과 동일한 공정 파라미터를 사용하여 두 스텝으로 증착되었다. 제 1 스텝은 2.5 분 동안 수행되었으며, 제 2 스텝의 공정 시간은 약 3 분이었다.
하나의 주기는 하나의 TiCO 본딩 서브층 두께와 하나의 α-Al2O3-서브층 두께의 합과 동일하다. 샘플들의 α-Al2O3-다층에서의 주기의 측정은 α-Al2O3-다층의 총 두께를 그 층의 주기의 수로 나눔으로써 행해졌다.
샘플들의 층들의 두께는 광학 현미경으로 관찰되었으며, 표 2 에 나타낸다.
XRD 분석 결과
위의 방법 섹션에 개시된 대로 XRD 분석을 행하였다. 강도 데이터에 박막 보정은 적용되지 않았다. 샘플들에서 α-Al2O3 로부터 유래하는 피크들 110, 113, 024, 116, 0 0 12 및 0 1 14 의 강도들은, 0 0 12 의 강도가 100 % 로 설정되도록 정규화된 값으로 표 3 에 제시되어 있다.
표 3 에서 볼 수 있듯이, 모든 샘플은 매우 높은 0 0 12 피크 강도를 나타낸다.
샘플들의 α-Al2O3-층들과 기재 사이에 위치된 TiCN 층은 XRD 로 연구되었다. 모든 샘플에 동일한 CVD 증착 파라미터가 사용되었으므로, S5 샘플의 TC 값만을 아래에 나타낸다. 데이터의 박막 보정 및 단일 α- Al2O3-층에서의 흡수 보정에 후속하여, TC 값은 Harris 식을 사용하여 계산되었다. TC 값을 표 4 에 나타낸다.
Harris 식:
여기서 I(hkl) 은 (hkl) 반사의 측정 강도 (적분 영역) 이고, I0(hkl) 은 ICDD 의 PDF 카드 제 42-1489 호에 따른 표준 강도이며, n 은 반사 수이고, 계산에 사용된 반사는 (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), (3 1 1), (3 3 1), (4 2 0), (4 2 2) 및 (5 1 1) 이다.
TiCO 서브층으로부터의 XRD 신호와 TiCN 층으로부터의 신호는, TiCO 와 TiCN 쌍방이 유사한 셀 파라미터를 갖는 입방정이므로, 층의 분석에서 분리하기 어렵다. TiCN 층을 분석하기 위해서는, 에칭 또는 연마와 같은 기계적 또는 화학적 수단에 의해 α-Al2O3-다층이 먼저 제거되어야 한다. 그 후, TiCN 층이 분석될 수 있다.
절삭 시험
샘플을 두 가지 상이한 금속 절삭 시험에서 평가하였다. 절삭 시험 전에, 피복 절삭 공구의 레이크면에 블라스팅을 행하였다. 사용된 블라스터 슬러리는 물 중에 20 부피% 의 알루미나로 이루어졌고, 절삭 인서트의 레이크면과 블라스터 슬러리의 방향 사이의 각도는 90°이었다. 건에 대한 슬러리의 압력은 모든 마모 시험된 샘플에서 2.2 bar 였다.
PD 임프레션-플랭크 마모
워크피스 재료 SS2541 (700x180 mm 바아) 의 건식 선삭 시험 절삭에서 샘플을 시험하였다. 직경 178 mm 에서 직경 60 mm 까지 상기 바아에 정면 선삭 (face turning) 을 적용하였다. 다음의 절삭 데이터가 사용되었다:
절삭 속도 Vc: 210 m/min
이송 fn: 0.35 mm/revolution
절삭 깊이 ap: 2 mm
정지 기준은 플랭크 마모 (Vb) ≥ 0.4mm 또는 에지 파손 시로 정의되었다. 매 5 회 컷 또는 매 3 회 컷 후에 각각의 인서트 에지를 검사하였고, 메인 에지의 플랭크 마모를 측정하였다. Vb = 0.4 mm (보간된 값) 에서 컷의 수가 표 5 에 4 개의 병렬 시험 1-4 에 대해 표시되어 있다.
각 경우마다 다른 테스트가 행해졌고, 볼 수 있듯이, 하나의 동일한 샘플에서 수명인 시험마다 다르다. 이는 워크 재료의 차이 때문일 수 있다. 하나의 동일한 시험 내의 추세가 연구되었다. 샘플 MS14 가 각각의 시험에서 0.4 mm 보다 큰 Vb 에 도달하기 전에 가장 높은 컷의 수를 나타내는 샘플이라고 결론 내려졌다.
크레이터 마모
전술한 바에 따라 블라스팅된 피복 절삭 공구를, 다음의 절삭 데이터를 사용하여 볼 베어링 강 Ovako825B (100CrMo7-3) 의 길이방향 선삭에서 시험하였다:
절삭 속도 vc:
220 m/min
절삭 이송 fn:
0.3 mm/revolution
절삭 깊이 ap:
2 mm
인서트 스타일:
CNMG120408-PM
물 혼화성 금속 작동 유체를 사용하였다.
절삭 공구당 하나의 절삭 에지를 평가하였다.
크레이터 마모의 분석에서, 광학 현미경을 사용하여, 노출된 기재의 영역을 측정하였다.
시험 1 에서, 절삭은 30 분 절삭의 총 시간으로 수행되었으며, 노출된 기재의 영역은 표 6 에 제시되어 있다.
시험 2 에서, 노출된 기재의 영역이 0.2 를 초과할 때, 공구의 수명에 도달한 것으로 간주되었다. 광학 현미경에서 10 분 절삭 후에 각각의 절삭 공구의 마모를 평가하였다. 그리고, 6 분 후 그리고 나서 매 2 분 런 후 측정과 함께 절삭 공정은 계속되었다. 크레이터 마모 외에, 플랭크 마모도 또한 관찰되었지만, 이 시험에서는 공구 수명에 영향을 미치지 않았다. 결과를 표 6 에 나타낸다.
시험 1 로부터, 샘플 S5 및 MS14 가 샘플 MS23 및 M5 에 비해 크레이터 마모에 대한 더 높은 저항성을 나타냈다고 결론 내려졌다. 시험 2 로부터, 본 발명 샘플 MS14 가 크레이터 마모에 대한 최고의 저항성을 나타냈다고 결론 내려졌다.
다양한 예시적인 실시형태들과 관련하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태들로 한정되지 않으며, 오히려 첨부된 청구항들 내에 다양한 수정 및 균등물을 포함하려는 것임을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명의 임의의 개시된 형태 또는 실시형태는 설계 선택의 일반적인 문제로서 임의의 다른 개시되거나 설명되거나 제안된 형태 또는 실시형태에 통합될 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 따라서, 여기에 첨부된 청구항들의 범위에 의해 제시된 바에 의해서만 제한되려는 것이다.
Claims (15)
- 기재 및 코팅을 포함하는 피복 절삭 공구로서,
상기 코팅은 내부 α-Al2O3-다층 및 외부 α-Al2O3-단층을 포함하고,
상기 외부 α-Al2O3-단층의 두께가 1 내지 10 ㎛, 바람직하게는 3 내지 5 ㎛ 이며,
상기 내부 α-Al2O3-다층의 두께가 상기 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 상기 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합의 35% 이하이고,
상기 내부 α-Al2O3-다층은 α-Al2O3 의 서브층들과 TiCO, TiCNO, AlTiCO 또는 AlTiCNO 의 서브층들이 교호하여 이루어지며, 상기 내부 α-Al2O3-다층은 적어도 5 개의 α-Al2O3 의 서브층들을 포함하는, 피복 절삭 공구. - 제 1 항에 있어서,
상기 내부 α-Al2O3-다층은 상기 외부 α-Al2O3-단층에 인접해 있는, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 상기 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합은 2 내지 16 ㎛, 바람직하게는 3 내지 8 ㎛, 가장 바람직하게는 4 내지 6 ㎛ 인, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 α-Al2O3-다층에서의 주기가 50 내지 900 nm, 바람직하게는 70 내지 300 nm, 더 바람직하게는 70 내지 150 nm 이고, 하나의 주기가 α-Al2O3 의 하나의 서브층 및 TiCO, TiCNO, AlTiCO 또는 AlTiCNO 의 하나의 서브층을 포함하는, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내부 α-Al2O3-다층의 두께가 상기 내부 α-Al2O3-다층의 두께와 상기 외부 α-Al2O3-단층의 두께의 합의 12% 내지 35%, 바람직하게는 15% 내지 30%, 가장 바람직하게는 18% 내지 25% 인, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 외부 α-Al2O3-단층과 결합된 상기 내부 α-Al2O3-다층이 20°-140°의 θ-2θ 스캔에 걸쳐 XRD 회절을 나타내고,
1 1 3 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 3), 1 1 6 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 6), 및 0 2 4 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 2 4) 에 대한 0 0 12 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 0 12) 가 I(0 0 12)/I(1 1 3) > 1, I(0 0 12)/I(1 1 6) > 1 및 I(0 0 12)/I(0 2 4) > 1 인, 피복 절삭 공구. - 제 6 항에 있어서,
0 0 12 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 0 12) 에 대한 0 1 14 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 1 14) 가 I(0 1 14) /I(0 0 12) < 2 인, 피복 절삭 공구. - 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
1 1 0 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 0) 와 1 1 3 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 3) 및 0 2 4 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 2 4) 사이의 관계가 I(110) > I(113) 및 I(110) > I(024) 인, 피복 절삭 공구. - 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
0 0 12 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(0 0 12) 와 1 1 0 회절 피크 (피크 영역) 의 강도 I(1 1 0) 사이의 관계가 I(0 0 12) > I(110) 인, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피복 절삭 공구는 상기 기재와 상기 내부 α-Al2O3-다층 사이에 위치된 TiC, TiN, TiAlN 또는 TiCN, 바람직하게는 TiCN 의 적어도 하나의 층을 포함하는, 피복 절삭 공구. - 제 10 항에 있어서,
TiC, TiN, TiAlN 또는 TiCN 층의 두께가 2 내지 15 ㎛ 인, 피복 절삭 공구. - 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 피복 절삭 공구는, CuKα 방사선 및 θ-2θ 스캔을 사용하여 측정되는 때, X선 회절 패턴을 나타내는 TiCN 층을 포함하고, TC(hkl) 은 Harris 식:
에 따라 정의되며, 여기서 I(hkl) 은 (hkl) 반사의 측정 강도 (적분 영역) 이고, I0(hkl) 은 ICDD 의 PDF 카드 제 42-1489 호에 따른 표준 강도이며, n 은 반사 수이고, 계산에 사용된 반사는 (1 1 1), (2 0 0), (2 2 0), (3 1 1), (3 3 1), (4 2 0), (4 2 2) 및 (5 1 1) 이며, TC(331)+TC(422) > 5, 바람직하게는 > 6 인, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 코팅의 최외측 층이 상기 외부 α-Al2O3-단층인, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 초경합금, 서멧, 세라믹, 고속도 강 또는 cBN 제인, 피복 절삭 공구. - 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 기재는 3 내지 14 중량% 의 Co 및 50 중량% 이상의 WC 를 포함하는 초경합금제인, 피복 절삭 공구.
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