KR20230006585A - 피복 공구 및 절삭 공구 - Google Patents

Abstract

본 개시의 한정되지 않는 일례의 피복 공구는, 기체와, 상기 기체의 위에 위치하는 피복층을 갖는다. 상기 피복 공구는, 제 1 면과, 상기 제 1 면과 이웃하는 제 2 면과, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면의 능선부의 적어도 일부에 위치하는 절삭날을 구비한다. 상기 피복층은, Ti계 피복층을 갖는다. 상기 Ti계 피복층은 상기 기체의 표면에 평행한 상기 피복층의 표면에서 상기 Ti계 피복층의 파괴 인성값을 측정한 경우에 있어서, 상기 파괴 인성값이 10㎫·m^0.5 이상인 제 1 영역을 갖는다.

Description

피복 공구 및 절삭 공구

(관련 출원의 상호 참조)

본 출원은, 2020년 6월 30일에 출원된 일본국 특허 출원 2020-112956호의 우선권을 주장하는 것이며, 이 앞의 출원의 개시 전체를, 여기에 참조를 위해 포함한다.

본 개시는, 피복 공구 및 이것을 갖는 절삭 공구에 관한 것이다.

절삭 공구 등에 사용되는 피복 공구는, 기체의 위에 피복층을 갖고 있다. 피복층은, CVD법이나 PVD법에 의해 성막된다. CVD법에 의해 성막된 피복층의 예로서, 기체의 위에 TiN층이나 TiCN층, Al₂O₃층을 순서대로 적층한 피복층을 들 수 있다.

CVD법으로 성막한 피복층은, 큰 잔류 응력을 갖는 경우가 있다. 그 잔류 응력을 완화하기 위해 세라믹 입자를 피복층에 투사하는 것이 행해지고 있다.

예를 들면, 일본 특허 제 4 739235호 공보(특허문헌 1)에는, 피복층에 대하여 세라믹 지립에 의한 블라스트 처리를 실시하는 것이 기재되어 있다.

본 개시의 한정되지 않는 일례의 피복 공구는, 기체와, 상기 기체의 위에 위치하는 피복층을 갖는다. 상기 피복 공구는, 제 1 면과, 상기 제 1 면과 이웃하는 제 2 면과, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면의 능선부의 적어도 일부에 위치하는 절삭날을 구비한다. 상기 피복층은 Ti계 피복층을 갖는다. 상기 Ti계 피복층은 상기 기체의 표면에 평행한 상기 피복층의 표면에서 상기 Ti계 피복층의 파괴 인성값을 측정한 경우에 있어서, 상기 파괴 인성값이 10㎫·m^0.5 이상인 제 1 영역을 갖는다.

도 1은 본 개시의 한정되지 않는 실시형태의 피복 공구를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1에 나타내는 피복 공구에 있어서의 II-II 단면의 단면도이다.
도 3은 도 2에 나타내는 피복 공구에 있어서의 피복층 부근의 확대도이다.
도 4는 구형상 세라믹 입자의 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 5는 각형상 세라믹 입자의 전자현미경(SEM) 사진이다.
도 6은 본 개시의 한정되지 않는 실시형태의 절삭 공구를 나타내는 사시도이다.

<피복 공구>

이하, 본 개시의 한정되지 않는 실시형태의 피복 공구(1)에 대해서, 도면을 사용하여 상세하게 설명한다. 단, 이하에 참조하는 각 도에서는, 설명의 편의상, 실시형태를 설명하는 데 필요한 주요 부재만이 간략화하여 나타내고 있다. 따라서, 피복 공구(1)는 참조하는 각 도에 나타내고 있지 않은 임의의 구성 부재를 구비할 수 있다. 또한, 각 도 중의 부재의 치수는 실제의 구성 부재의 치수 및 각 부재의 치수 비율 등을 충실하게 나타내는 것은 아니다.

도 1∼도 3에 있어서는, 피복 공구(1)의 일례로서, 절삭 공구에 적용가능한 절삭 인서트를 나타내고 있다. 피복 공구(1)는 절삭 공구 이외에, 예를 들면 슬라이딩 부품이나 금형 등의 내마 부품, 굴착 공구, 칼날 등의 공구, 및 내충격 부품 등에도 적용할 수 있다. 또한, 피복 공구(1)의 용도는 예시한 것에 한정되지 않는다.

피복 공구(1)는, 기체(2)와, 기체(2) 상에 위치하는 피복층(3)을 갖고 있어도 좋다.

기체(2)의 재질로서는, 예를 들면 경질 합금, 세라믹스 및 금속 등을 들 수 있다. 경질 합금으로서는, 예를 들면 WC(탄화텅스텐)과, 소망에 의해 WC 이외의 주기표 제 4, 5, 6 족 금속의 탄화물, 질화물, 탄질화물의 군으로부터 선택되는 적어도 1종으로 이루어지는 경질상을, Co(코발트)나 Ni(니켈) 등의 철속 금속으로 이루어지는 결합상으로 결합시킨 초경 합금 등을 들 수 있다. 또한, 다른 경질 합금으로서, Ti기 서멧 등도 들 수 있다. 세라믹스로서는, 예를 들면 Si₃N₄(질화규소), Al₂O₃(산화알루미늄), 다이아몬드 및 cBN(입방정 질화붕소) 등을 들 수 있다. 금속으로서는, 예를 들면 탄소강, 고속도강 및 합금강 등을 들 수 있다. 또한, 기체(2)의 재질은 예시한 것에 한정되지 않는다.

피복층(3)은 기체(2)의 표면(4)의 전체면을 덮어도 좋고, 또한 일부만을 덮어도 좋다. 피복층(3)이 기체(2)의 표면(4)의 일부만을 피복하고 있을 때는, 피복층(3)은 기체(2) 상의 적어도 일부에 위치하고 있어도 좋다.

피복층(3)은 화학증착(CVD)법으로 성막되어 있어도 좋다. 바꿔 말하면, 피복층(3)은 CVD막이어도 좋다.

피복층(3)은 특정 두께에 한정되지 않는다. 예를 들면, 피복층(3)의 두께는 1∼30㎛로 설정되어도 좋다. 또한, 피복층(3)의 두께, 구조, 피복층(3)을 구성하는 결정의 형상 등의 측정은, 예를 들면 전자현미경을 사용한 단면 관찰로 행해도 좋다. 전자현미경으로서는, 예를 들면 주사형 전자현미경(SEM), 및 투과 전자현미경(TEM) 등을 들 수 있다.

피복 공구(1)는 도 1 및 도 2에 나타내는 한정되지 않는 일례와 같이, 제 1 면(5)(상면)과, 제 1 면(5)과 이웃하는 제 2 면(6)(측면)과, 제 1 면(5)과 제 2 면(6)의 능선부의 적어도 일부에 위치하는 절삭날(7)을 구비하고 있어도 좋다.

제 1 면(5)은 레이크면이어도 좋다. 제 1 면(5)은 그 전체면이 레이크면이어도 좋고, 또한 그 일부가 레이크면이어도 좋다. 예를 들면, 제 1 면(5) 중 절삭날(7)에 따른 영역이 레이크면이어도 좋다.

제 2 면(6)은 플랭크면이어도 좋다. 제 2 면(6)은 그 전체면이 플랭크면이어도 좋고, 또한 그 일부가 플랭크면이어도 좋다. 예를 들면, 제 2 면(6) 중 절삭날(7)에 따른 영역이 플랭크면이어도 좋다.

절삭날(7)은 능선부의 일부에 위치하고 있어도 좋고, 또한 능선부의 전부에 위치하고 있어도 좋다. 절삭날(7)은, 피삭재의 절삭에 사용되는 것이 가능하다.

피복 공구(1)는 도 1에 나타내는 한정되지 않는 일례와 같이, 사각판형상이어도 좋다. 또한, 피복 공구(1)의 형상은 사각판형상에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 면(5)은 삼각형, 오각형, 육각형 또는 원형이어도 좋다. 또한, 피복 공구(1)는 기둥형상이어도 좋다.

피복 공구(1)는 특정 크기에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 면(5)의 일변의 길이는 3∼20㎜ 정도로 설정되어도 좋다. 또한, 제 1 면(5)으로부터 제 1 면(5)의 반대측에 위치하는 면(하면)까지의 높이는 5∼20㎜ 정도로 설정되어도 좋다.

여기에서, 피복층(3)은 도 3에 나타내는 한정되지 않는 일례와 같이, Ti계 피복층(8)을 갖고 있어도 좋다.

Ti계 피복층(8)은 TiCN 입자 또는 TiC 입자 또는 TiN 입자를 함유하는 층이어도 좋다. 또한, Ti계 피복층(8)은 TiCN을 주성분으로서 함유하는 층이어도 좋다. 「주성분」이란, 다른 성분과 비교해서 질량%의 값이 가장 큰 성분인 것을 의미해도 좋다. 이들의 점은, 다른 층에 있어서도 마찬가지로 정의해도 좋다.

Ti계 피복층(8)은 제 1 영역을 갖고 있어도 좋다. 제 1 영역은 파괴 인성값이 10㎫·m^0.5 이상이어도 좋다. 이 파괴 인성값은 기체(2)의 표면(4)에 평행한 피복층(3)의 표면(9)에서 Ti계 피복층(8)의 파괴 인성값을 측정한 경우의 값이어도 좋다.

상술한 「평행」이란, 엄밀한 평행에 한정되지 않고, ±10° 정도의 경사를 허용하는 것을 의미해도 좋다. 또한, 파괴 인성값은 경면 가공한 면에 대하여 나노 인덴터로 압입 시험을 행하고, 얻어진 압흔에 대하여 전계방출형 주사 전자현미경(FE-SEM)을 사용하여 크랙의 관찰을 행함으로써 측정해도 좋다. 경면 연마에는 토메이 다이아 가부시키가이샤제의 평균 입경 1∼3㎛의 다이아몬드 페이스트와, 야마케이 산교 가부시키가이샤제의 올리브 오일을 페이스트 농도가 20∼30질량%가 되도록 조정한 것을 사용해도 좋다. 나노 인덴터로서는, 예를 들면 엘리오닉스 가부시키가이샤제의 초미소 압입 경도 시험기 ENT-1100b/a를 사용하여 측정해도 좋다. 압입 하중이 700(mN)이고, 측정에 사용하는 압자는 토요 테크니카 가부시키가이샤제의 Berkovich 압자 ENT-20-13을 사용해도 좋다. 파괴 인성값은 JIS R 1607:2015에 준거하여 측정해도 좋다. 크랙의 관찰은 니혼 덴시 가부시키가이샤제의 JSM-7100F를 사용하여 행해도 좋다.

Ti계 피복층(8)이 상기의 제 1 영역을 갖는 경우에는, 피복층(3)이 결손하기 어렵기 때문에, 내결손성이 우수하다. 또한, Ti계 피복층(8) 모두가 제 1 영역으로 구성되어 있어도 좋고, 또한 Ti계 피복층(8)의 일부가 제 1 영역으로 구성되어 있어도 좋다. 이후, 제 1 영역에 있어서의 파괴 인성값을 제 1 파괴 인성값이라고 한다. 제 1 파괴 인성값의 상한값은 20㎫·m^0.5이어도 좋다.

Ti계 피복층(8)은 제 1 면(5) 및 제 2 면(6)의 각각에 제 1 영역을 갖고 있어도 좋다. 이 경우에는, 제 1 면(5) 및 제 2 면(6)이 결손하기 어렵다.

Ti계 피복층(8)은 제 2 영역을 갖고 있어도 좋다. 피복 공구(1)에 있어서의 Ti계 피복층(8)은 모든 영역에서 높은 파괴 인성을 구비할 필요는 없다. 예를 들면, 절삭에 관여하지 않는 영역이나, 절삭에 관여하는 영역이어도 큰 힘이나 충격이 가해지지 않는 영역에 제 2 영역이 위치하고 있어도 좋다. 또한, 절삭에 관여하지 않는 영역이란, 절삭날(7)로부터 제 1 면(5) 및 제 2 면(6) 방향으로 1㎜ 이상 떨어진 영역이어도 좋다. 제 2 영역은, 파괴 인성값이 10㎫·m^0.5 미만이어도 좋다. 이 파괴 인성값은, 기체(2)의 표면(4)에 평행한 피복층(3)의 표면(9)에서 Ti계 피복층(8)의 파괴 인성값을 측정한 경우의 값이어도 좋다.

본 개시의 제 1 영역은, 예를 들면 소정의 경도를 갖는 구형상의 세라믹 분말을 사용한 블라스트 처리 공정을 경과함으로써 얻어진다. 블라스트 처리 공정에는, 소위 드라이 블라스트나 웨트 블라스트를 사용해도 좋다. 웨트 블라스트는 세라믹 분말의 취급성이 우수하다는 이점이 있다.

Ti계 피복층(8)이 상기의 제 1 영역과 제 2 영역을 갖는 경우에는, 블라스트 공정의 시간을 단축할 수도 있고, 저비용으로 피복 공구(1)를 제작할 수 있다. 이후, 제 2 영역에 있어서의 파괴 인성값을 제 2 파괴 인성값이라고 한다. 또한, 제 2 파괴 인성값의 하한값은 1.5㎫·m^0.5이어도 좋다.

제 1 영역에 있어서의 경도를 제 1 경도로 하고, 제 2 영역에 있어서의 경도를 제 2 경도로 한 경우, 제 1 경도는 제 2 경도보다 커도 좋다. 이 경우에는, 피복 공구(1)의 내마모성이 높다.

제 1 경도 및 제 2 경도는, 특정 값에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 경도는 15∼30㎬ 정도로 설정되어도 좋다. 제 2 경도는 10∼30㎬ 정도로 설정되어도 좋다. 제 1 경도 및 제 2 경도는, 예를 들면 Ti계 피복층(8)의 파괴 인성값의 측정과 마찬가지로 나노 인덴터를 사용한 압입 시험에 의해 측정해도 좋다. 나노 인덴터로서는, 예를 들면 엘리오닉스 가부시키가이샤제의 초미소 압입 경도 시험기 ENT-1100b/a를 사용하여 측정해도 좋다. 압입 하중이 700(mN)이고, 측정에 사용하는 압자는 토요 테크니카 가부시키가이샤제의 Berkovich 압자 ENT-20-13을 사용해도 좋다.

Ti계 피복층(8)은 제 1 영역을 제 1 면(5)에 갖고 있어도 좋고, 또한 제 2 영역을 제 2 면(6)에 갖고 있어도 좋다. 이 경우에는, 피복 공구(1)의 내마모성 및 내결손성이 높다.

피복층(3)은, Ti계 피복층(8) 상에 Al₂O₃층(10)을 갖고 있어도 좋다. Al₂O₃층(10)은 Al₂O₃ 입자를 함유하는 층이어도 좋다. 또한, Al₂O₃층(10)은 Al₂O₃을 주성분으로서 함유하는 층이어도 좋다.

Al₂O₃층(10)은 제 3 영역을 갖고 있어도 좋다. 제 3 영역은 파괴 인성값이 5㎫·m^0.5 이상이어도 좋다. 이 파괴 인성값은, 기체(2)의 표면(4)에 평행한 피복층(3)의 표면(9)에서 Al₂O₃층(10)의 파괴 인성값을 측정한 경우의 값이어도 좋다.

Al₂O₃층(10)이 상기의 제 3 영역을 갖는 경우에는, 피복층(3)이 결손하기 어렵기 때문에, 내결손성이 우수하다. 또한, Al₂O₃층(10) 모두가 제 3 영역으로 구성되어 있어도 좋고, 또한 Al₂O₃층(10)의 일부가 제 3 영역으로 구성되어 있어도 좋다. 이후, 제 3 영역에 있어서의 파괴 인성값을 제 3 파괴 인성값이라고 한다. 제 3 파괴 인성값의 상한값은 10㎫·m^0.5이어도 좋다.

Al₂O₃층(10)은 제 4 영역을 갖고 있어도 좋다. 피복 공구(1)에 있어서의 Al₂O₃층(10)은 모든 영역에서 높은 파괴 인성을 구비할 필요는 없다. 예를 들면, 절삭에 관여하지 않는 영역이나, 절삭에 관여하는 영역이어도 큰 힘이나 충격이 가해지지 않는 영역에 제 4 영역이 위치하고 있어도 좋다. 또한, 절삭에 관여하지 않는 영역이란, 절삭날(7)로부터 제 1 면(5) 및 제 2 면(6) 방향으로 1㎜ 이상 떨어진 영역이어도 좋다. 제 4 영역은, 파괴 인성값이 5㎫·m^0.5 미만이어도 좋다. 이 파괴 인성값은, 기체(2)의 표면(4)에 평행한 피복층(3)의 표면(9)에서 Al₂O₃층(10)의 파괴 인성값을 측정한 경우의 값이어도 좋다.

본 개시의 제 3 영역은, 예를 들면 소정의 경도를 갖는 구형상의 세라믹 분말을 사용한 블라스트 처리 공정을 경과함으로써 얻어진다. 블라스트 처리 공정에는, 소위 드라이 블라스트나 웨트 블라스트를 사용해도 좋다. 웨트 블라스트는 세라믹 분말의 취급성이 우수하다는 이점이 있다.

Al₂O₃층(10)이 상기의 제 3 영역과 제 4 영역을 갖는 경우에는, 블라스트 처리 공정의 시간을 단축할 수도 있고, 저비용으로 피복 공구(1)를 제작할 수 있다. 이후, 제 4 영역에 있어서의 파괴 인성값을 제 4 파괴 인성값이라고 한다. 또한, 제 4 파괴 인성값의 하한값은 0.3㎫·m^0.5이어도 좋다.

제 3 영역에 있어서의 경도를 제 3 경도로 하고, 제 4 영역에 있어서의 경도를 제 4 경도로 한 경우, 제 4 경도는 제 3 경도보다 커도 좋다. 이 경우에는, 피복 공구(1)의 내마모성이 높다.

제 3 경도 및 제 4 경도는, 특정 값에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 3 경도는 10∼30㎬ 정도로 설정되어도 좋다. 제 4 경도는 15∼30㎬ 정도로 설정되어도 좋다. 제 3 경도 및 제 4 경도는, 제 1 경도 및 제 2 경도와 마찬가지로 하여 측정해도 좋다.

제 1 영역은 제 3 영역의 아래에 위치하고 있어도 좋고, 또한 제 2 영역은 제 4 영역의 아래에 위치하고 있어도 좋다. 이 경우에는 내결손성이 높고, 블라스트 처리 공정의 시간을 단축할 수도 있고, 저비용으로 피복 공구(1)를 제작할 수 있다.

Al₂O₃층(10)은 X선 회절에 있어서, (104)면의 반가폭이 0.15° 이상이어도 좋다. 이 경우에는 피복층(3)이 결손하기 어려워져, 내결손성이 우수하다. Al₂O₃층(10)의 (104)면의 반가폭은 이하와 같이 측정해도 좋다. (104)면은, JCPDS 카드 번호 00-010-0173을 기준으로 해도 좋다. Al₂O₃층(10)이 웨트 블라스트 처리에 의해 노출되고 있는 경우에는, 그 노출되고 있는 Al₂O₃층(10)의 표면을 경면 연마하여 얻어진 경면에서 XRD 측정을 행해도 좋다. Al₂O₃층(10)이 노출되고 있지 않는 경우에는, Al₂O₃층(10)이 노출될 때까지 경면 연마 처리를 계속하고, Al₂O₃층(10)의 노출된 경면에서 XRD 측정을 행해도 좋다. Al₂O₃층(10)의 XRD 측정은, 표면의 요철이 적은 면을 선택하여 행해도 좋다. XRD 측정은, 리가쿠 가부시키가이샤제의 MiniFlex600을 사용하여 행해도 좋다. 측정 조건은 특성 X선을 CuKβ선으로 하고, 출력은 40kV, 15mA로, 발신측 솔라 슬릿 2.5°, 길이 제한 슬릿 5.0㎜, 발산 슬릿 0.625°로, 스캐터 슬릿 8.0㎜, 수광측 솔라 슬릿 2.5°, 수광 슬릿 13.0㎜으로, 스텝 폭을 0.01°, 계측 스피드를 2.0°/분, 스캔 각도를 20°∼90°로 행해도 좋다. 또한, Al₂O₃층(10)의 (104)면의 반가폭의 상한값은 2.0°이어도 좋다.

피복층(3)은, Ti계 피복층(8) 및 Al₂O₃층(10) 이외의 층을 갖고 있어도 좋다. 다른 층으로서는, 예를 들면 TiC층 및 TiN층 등을 들 수 있다. 피복층(3)은 도 3에 나타내는 한정되지 않는 일례와 같이, 기체(2) 상에 순서대로 TiN층(11), Ti계 피복층(8), Al₂O₃층(10)이 적층된 구성이어도 좋고, 또한 Al₂O₃층(10) 상에 TiN층(12) 등이 적층된 구성이어도 좋다. Al₂O₃층(10)은 Ti계 피복층(8)에 접하고 있어도 좋다. 또한, TiN층(11)을 제 1 TiN층(11), TiN층(12)을 제 2 TiN층(12)으로 편의적으로 해도 좋다.

제 1 TiN층(11), Ti계 피복층(8), Al₂O₃층(10) 및 제 2 TiN층(12)의 각각의 두께는, 특정 값에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 TiN층(11)의 두께는 0.1∼3.0㎛로 설정되어도 좋다. Ti계 피복층(8)의 두께는 1.0∼20㎛로 설정되어도 좋다. Al₂O₃층(10)의 두께는 1.0∼20㎛로 설정되어도 좋다. 제 2 TiN층(12)의 두께는 0.1∼10㎛로 설정되어도 좋다.

피복 공구(1)는 관통구멍(13)을 갖고 있어도 좋다. 관통구멍(13)은 피복 공구(1)를 홀더에 유지할 때에, 고정 나사 또는 클램프 부재 등을 부착하기 위해 사용하는 것이 가능하다. 관통구멍(13)은, 제 1 면(5)으로부터 제 1 면(5)의 반대측에 위치하는 면(하면)에 걸쳐서 형성되어 있어도 좋고, 또한 이들 면에 있어서 개구하고 있어도 좋다. 또한, 관통구멍(13)은 제 2 면(6)에 있어서의 서로 대향하는 영역에 개구하는 구성이어도 아무런 문제없다.

<피복 공구의 제조 방법>

이어서, 본 개시의 한정되지 않는 실시형태의 피복 공구의 제조 방법에 대해서, 피복 공구(1)를 제조하는 경우를 예를 들어 설명한다.

최초에 기체(2)를 제작해도 좋다. 기체(2)로서, 경질 합금으로 이루어지는 기체(2)를 제작하는 경우를 예를 들어 설명한다. 우선, 소성에 의해 기체(2)를 형성할 수 있는 금속 탄화물, 질화물, 탄질화물, 산화물 등의 무기물 분말에, 금속 분말, 카본 분말 등을 적당 첨가해서 혼합하여, 혼합 분말을 얻어도 좋다. 이어서, 이 혼합 분말을, 프레스 성형, 주입 성형, 압출 성형, 냉간 정수압 프레스 성형 등의 공지의 성형 방법에 의해 소정의 공구 형상으로 성형하여, 성형체를 얻어도 좋다. 그리고, 얻어진 성형체를 진공 중 또는 비산화성 분위기 중에서 소성하여, 기체(2)를 얻어도 좋다. 기체(2)의 표면(4)에는 연마 가공이나 호닝 가공을 실시해도 좋다.

이어서, 얻어진 기체(2)의 표면(4)에 CVD법에 의해 피복층(3)을 성막해도 좋다. 또한, 성막된 피복층(3)에 대하여, 웨트 블라스트 처리를 실시해도 좋다. 이하에서는, 웨트 블라스트 처리를 실시하기 전의 상태의 피복층(3) 및 피복 공구(1)를 미처리 피복층, 미처리 피복 공구라고 한다. 그리고, 웨트 블라스트 처리를 실시한 미처리 피복층을 피복층(3), 미처리 피복 공구를 피복 공구(1)라고 한다. 웨트 블라스트 처리를 행하기 전의 공정은, 기체(2) 상에 미처리 피복층을 갖는 미처리 피복 공구를 준비하는 제 1 공정이라고 해도 좋다.

미처리 피복층으로서, 예를 들면 기체(2) 상에 순서대로 제 1 TiN층(11), Ti계 피복층(8), Al₂O₃층(10)을 성막해도 좋다. 또한, Al₂O₃층(10) 상에 제 2 TiN층(12) 등을 성막해도 좋다.

제 1 TiN층(11)은 다음과 같이 성막해도 좋다. 우선, 반응 가스 조성으로서, 사염화티탄(TiCl₄) 가스를 0.1∼10체적%, 질소(N₂) 가스를 10∼60체적%, 나머지가 수소(H₂) 가스로 이루어지는 혼합 가스를 조정해도 좋다. 그리고, 이 혼합 가스를 챔버 내에 도입하고, 온도를 800∼1010℃, 압력을 10∼85㎪로 설정하고, 제 1 TiN층(11)을 성막해도 좋다. 또한, 이 성막 조건은 제 2 TiN층(12)에도 적용가능하다.

Ti계 피복층(8)은 다음과 같이 성막해도 좋다. 우선, 반응 가스 조성으로서, 사염화티탄(TiCl₄) 가스를 0.1∼10체적%, 아세토니트릴(CH₃CN) 가스를 0.1∼3.0체적%, 나머지가 수소(H₂) 가스로 이루어지는 혼합 가스를 조정해도 좋다. 그리고, 이 혼합 가스를 챔버 내에 도입하고, 온도를 800∼1050℃, 압력을 5∼30㎪로 설정하여, Ti계 피복층(8)을 성막해도 좋다.

Al₂O₃층(10)은 다음과 같이 성막해도 좋다. 우선, 반응 가스 조성으로서, 삼염화알루미늄(AlCl₃) 가스를 0.5∼5체적%, 염화수소(HCl) 가스를 0.5∼3.5체적%, 이산화탄소(CO₂) 가스를 0.5∼5체적%, 황화수소(H₂S) 가스를 0.5체적% 이하, 나머지가 수소(H₂) 가스로 이루어지는 혼합 가스를 조정해도 좋다. 그리고, 이 혼합 가스를 챔버 내에 도입하고, 온도를 930∼1010℃, 압력을 5∼10㎪로 설정하고, Al₂O₃층(10)을 성막해도 좋다.

이어서, 성막된 미처리 피복층에 대하여, 웨트 블라스트 처리를 실시하는 공정을 행해도 좋다. 이 공정은, 미처리 피복층에 대하여, 경도(HV)가 1000 이상의 구형상 세라믹 입자를 충돌시키는 제 2 공정이어도 좋다. HV(Vickers Hardness: 비커스 경도)는 JIS Z 2244:2009에 준거하여 측정해도 좋다. 또한, 구형상 세라믹 입자의 경도(HV)의 상한값은 2500이어도 좋다.

구형상 세라믹 입자 등의 미디어의 경도는 부하-제하 시험에 의한 경도 측정으로 측정해도 좋다. 경도의 측정에 있어서, 미디어와, 매입 수지를 혼합한 뒤, 혼합체를 경화시켜 제작한 경화체를 사용해도 좋다. 이 경화체의 표면을 연마하여 연마면에 노출된 미디어에 대하여 경도를 측정해도 좋다. 매입 수지는, 예를 들면Kulzer사제의 Technovit4004를 사용해도 좋다. 측정을 행하는 미디어와 매입 수지를 3:1(질량비)의 비율로 혼합하여 경화체로 하고, 표면의 연마를 행해도 좋다. 연마 후에, 경화체의 미디어가 노출된 부분에 경도 측정을 행해도 좋다. 측정은, 다이나믹 초미소 경도계 DUH-211S를 사용하여 행해도 좋다. 측정 압자가 능간각 115°로, 삼각뿔 압자(다이아몬드제)로, 시험력이 49(mN)로, 부하 속도가 2.665(mN/초)로, 유지 시간이 5초의 조건으로 측정해도 좋다. 측정 횟수는 10점 행하고, 그 평균값의 측정을 행해도 좋다.

제 2 공정은 미처리 피복층의 표면의 전체면에 대하여 행해도 좋고, 또한 일부에 대하여 행해도 좋다. 미처리 피복층의 제 2 공정을 행한 부분은, Ti계 피복층(8)이 제 1 영역을 갖게 되기 쉽고, 또한 Al₂O₃층(10)이 제 3 영역을 갖게 되기 쉽다. 미처리 피복층의 제 2 공정을 행하지 않은 부분은, Ti계 피복층(8)이 제 2 영역을 갖게 되기 쉽고, 또한 Al₂O₃층(10)이 제 4 영역을 갖게 되기 쉽다.

웨트 블라스트 처리에서는, 미처리 피복층에 대하여, 액체 중에 구형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사해도 좋다. 또한, 블라스트액은 슬러리라고 한다. 액체는, 예를 들면 물을 사용해도 좋다.

구형상 세라믹 입자란, 원료를 분쇄하여 얻어진 것은 아닌 것을 의미해도 좋다. 구형상 세라믹 입자와 구별하기 위해서, 원료를 분쇄해서 얻어진 세라믹 입자를 구형상 세라믹 입자라고 해도 좋다. 도 4에 구형상 세라믹 입자의 사진을 나타낸다. 또한, 도 5에 구형상 세라믹 입자의 사진을 나타낸다. 구형상 세라믹 입자는, 비중이 6g/㎤ 이하이어도 좋다. 비중이 6g/㎤ 이하인 구형상 세라믹 입자는 비교적, 비중이 작기 때문에 물에 분산시키기 쉬워, 웨트 블라스트에 적합하다. 예를 들면, Al₂O₃ 입자의 비중은 약 4g/㎤이다.

도 5에 나타내는 사진과 같이, 각형상 세라믹 입자는 부정형으로 각을 갖고 있어도 좋다. 각형상 세라믹 입자는 원료 입자를 분쇄하는 등 하여 제조된 것이어도 좋고, 또한 분쇄 공정에서 파쇄면 및 각이 형성된 것이어도 좋다. 종래의 웨트 블라스트 처리에서 사용되는 것은, 각형상 세라믹 입자이다.

한편, 도 4에 나타내는 사진과 같이, 구형상 세라믹 입자는 각이 없고 진구에 가까운 형상이어도 좋다. 구형상 세라믹 입자의 형상은 진구일 필요는 없고, 파쇄면이나 예각의 각이 없으면, 다소의 구로부터의 변형은 허용할 수 있다.

또한, 구형상 세라믹 입자에 형상이 유사하는 것으로서, 구형상의 금속 입자를 들 수 있다. 구형상 금속 입자는 형상이야말로, 구형상 세라믹 입자와 유사하지만, 구형상 세라믹 입자보다 비중이 무겁고 또한 무르다. 예를 들면, 구형상 금속 입자의 비중은 7∼8g/㎤이다. 또한, 구형상 금속 입자의 경도(HV)는 1000 미만이다. 이러한 특성에 기인하는 것으로 추찰되지만, 구형상 금속 입자를 사용한 경우에는, 제 1 영역이나 제 3 영역을 갖는 피복 공구(1)를 얻기 어렵다. 또한, 비중이 무거운 것에 기인하여, 구형상 금속 입자는 수중에 분산되기 어렵고, 웨트 블라스트에는 적합하지 않다.

마찬가지의 이유로, 구형상 세라믹 입자이어도, 경도(HV)가 1000 미만인 그라스비드나, 유리 성분을 많이 함유하면, 제 1 영역이나 제 3 영역을 갖는 피복 공구(1)를 얻기 어렵다.

웨트 블라스트 처리에서는, 여러가지 크기의 구형상 세라믹 입자를 사용할 수 있다. 평균 입경이 큰 구형상 세라믹 입자를 사용하면, 블라스트 시간이 단축되기 쉽다. 구형상 세라믹 입자의 평균 입경은 200㎛ 이하로 해도 좋다.

또한, 구형상 세라믹 입자의 평균 입경은 30㎛ 이상, 100㎛ 이하이어도 좋다. 이 범위의 구형상 세라믹 입자를 사용하면, 여러가지 미처리 피복층을 재현성 좋게 블라스트 처리할 수 있다.

구형상 세라믹 입자의 평균 입경은 레이저 회절법에 의해 측정해도 좋다. 또한, 구형상 세라믹 입자와, 구형상 세라믹 입자가 혼재하고 있는 경우에는, 블라스트액을 건조시켜, SEM 사진으로 구형상 세라믹스 입자를 추출하고, 사진으로부터 얻어지는 개별의 구형상 세라믹 입자 100개의 원 상당 지름의 평균값으로 해도 좋다.

구형상 세라믹 입자의 평균 원형도는 0.82 이상이어도 좋다. 특히, 구형상 세라믹 입자의 평균 원형도는 0.88 이상이어도 좋다. 이 경우에는, 제조하는 피복 공구의 내결손성이 높다. 또한, 평균 원형도의 상한값은 0.98이어도 좋다.

평균 원형도는 다음과 같이 하여 측정해도 좋다. 우선, SEM 또는 TEM으로 입자상을 촬영한 후, 화상 해석 소프트(예를 들면, 마운텍사제의 「Mac-View Version.4」)를 사용하여, 입자의 투영면적(S)과 주위길이(L)를 측정해도 좋다. 이어서, 얻어진 측정값을 식:4πS/L²에 적용시켜 원형도를 산출해도 좋다. 원형도의 산출은, 임의로 선택한 100개의 입자에 대해서 행하고, 그 평균값을 평균 원형도로 해도 좋다.

구형상 세라믹 입자의 재질로서는, 예를 들면 Al₂O₃, ZrO₂ 및 SiC 등을 들 수 있다. 또한, 비중이 큰 재질의 구형상 세라믹 입자를 사용하는 경우에는, 평균 입경을 조금 작게 해도 좋다. 비중이 작은 재질의 구형상 세라믹 입자를 사용하는 경우에는, 평균 입경을 크게 해도 좋다.

구형상 세라믹 입자를 물에 대하여 10∼40체적% 함유시켜, 블라스트액을 제작해도 좋다.

블라스트액의 투사 조건은, 투사압을 0.15∼0.30㎫, 투사시간을 0.4∼10.0초로 해도 좋다. 블라스트액의 투사시간은 10.0초를 초과하면 미처리 피복층의 박리가 커지기 쉽기 때문에 적합하지 않다. 또한, 미처리 피복층에 대하여 블라스트액을 투사할 때는, Al₂O₃층(10)의 적어도 일부가 남도록 해도 좋다.

예를 들면, 상술한 바와 같은 공정으로 피복 공구(1)를 제조할 수 있다.

또한, 블라스트액은 각형상의 세라믹 입자를 일부 함유하고 있어도 좋다. 그러한 경우에는, 세라믹 입자 중, 50체적% 이상이 구형상 세라믹 입자이어도 좋다.

구형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사하기 전에, 각형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사해도 좋다. 또한, 구형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사한 후에, 각형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사해도 좋다. 구형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사함으로써 높아진 피복층(3)의 파괴 인성값은, 각형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사해도 낮아지기 어렵다.

또한, 미처리 피복층에 구형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을 투사할 때에는, 예를 들면 시판의 습식 블라스트 장치를 사용해도 좋다.

미처리 피복 공구에 있어서, 미처리 피복층은 인장 응력을 갖고 있어도 좋다. 또한, 인장 응력은 특정 값에 한정되지 않는다. 인장 응력의 절대값은 50∼500㎫ 정도로 설정되어도 좋다.

미처리 피복층은 압축 응력을 갖고 있어도 좋다. 또한, 압축 응력은 특정 값에 한정되지 않는다. 압축 응력의 절대값은 50∼2000㎫ 정도로 설정되어도 좋다.

인장 응력이나 압축 응력은, X선 응력 측정 장치(XRD)를 사용한 sin2ψ법에 의해 측정해도 좋다. 또한, 잔류 응력의 측정시, Al₂O₃층(10)은 α형 Al₂O₃의 (116)면을 선택하여 측정해도 좋다. Ti계 피복층(8)은 TiCN의 (422)면을 선택하여 측정해도 좋다.

얻어진 피복 공구(1)에 있어서, 절삭날(7)을 포함하는 영역에 연마 가공을 실시해도 좋다. 이에 따라, 절삭날(7)을 포함하는 영역이 평활해진다. 그 결과, 피삭재의 용착이 억제되어, 절삭날(7)의 내결손성이 높다.

또한, 상기의 제조 방법은 피복 공구(1)를 제조하는 방법의 일례이다. 따라서, 피복 공구(1)가 상기의 제조 방법에 의해 제작된 것에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다.

<절삭 공구>

이어서, 본 개시의 한정되지 않는 실시형태의 절삭 공구(101)에 대해서, 상기의 피복 공구(1)를 갖는 경우를 예로 들어, 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다.

절삭 공구(101)는, 도 6에 나타내는 한정되지 않는 일례와 같이, 제 1 단(102a)으로부터 제 2 단(102b)에 걸치는 길이를 갖고, 제 1 단(102a)의 측에 위치하는 포켓(103)을 갖는 홀더(102)와, 포켓(103)에 위치하는 피복 공구(1)를 갖고 있어도 좋다. 절삭 공구(101)가 피복 공구(1)를 갖는 경우에는, 피복 공구(1)가 내결손성에 우수하기 때문에, 장기간 안정한 절삭 가공을 행하는 것이 가능해진다.

포켓(103)은 피복 공구(1)가 장착되는 부분이어도 좋다. 포켓(103)은 홀더(102)의 외주면 및 제 1 단(102a)의 측의 끝면에 있어서 개구하고 있어도 좋다.

피복 공구(1)는 절삭날(7)이 홀더(102)로부터 외방으로 돌출되도록 포켓(103)에 장착되어 있어도 좋다. 또한, 피복 공구(1)는 고정 나사(104)에 의해, 포켓(103)에 장착되어 있어도 좋다. 즉, 피복 공구(1)의 관통구멍(13)에 고정 나사(104)를 삽입하고, 이 고정 나사(104)의 선단을 포켓(103)에 형성된 나사구멍에 삽입하여 나사부끼리를 나사결합시킴으로써, 피복 공구(1)가 포켓(103)에 장착되어 있어도 좋다. 피복 공구(1)와 포켓(103) 사이에는, 시트가 끼워져 있어서 좋다.

홀더(102)의 재질로서는, 예를 들면 강 및 주철 등을 들 수 있다. 홀더(102)의 재질이 강인 경우에는, 홀더(102)의 인성이 높다.

도 6에 나타내는 일례에 있어서는, 소위 선삭 가공에 사용되는 절삭 공구(101)를 예시하고 있다. 선삭 가공으로서는, 예를 들면 내경 가공, 외경 가공 및 홈이 들어간 가공 등을 들 수 있다. 또한, 절삭 공구(101)의 용도는 선삭 가공에 한정되지 않는다. 예를 들면, 절삭 공구(101)를 전삭 가공에 사용해도 아무런 문제없다.

이하, 실시예를 들어 본 개시를 상세하게 설명하지만, 본 개시는 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

실시예

[시료 No.1∼11]

<피복 공구의 제작>

우선, 기체를 제작했다. 구체적으로는, 평균 입경 1.2㎛의 WC 분말에 대하여, 평균 입경 1.5㎛의 금속 Co 분말을 6질량%, TiC(탄화티탄) 분말을 2.0질량%, Cr₃C₂(탄화크롬) 분말을 0.2질량%의 비율로 첨가해서 혼합하여, 혼합 원료 분말을 제작했다. 이어서, 혼합 원료 분말을 프레스 성형하고 절삭 공구 형상(CNMG120408)으로 성형하여, 성형체를 얻었다. 얻어진 성형체에 탈바인더 처리를 실시하고, 0.5∼100㎩의 진공 중, 1400℃에서 1시간 소성하여, 초경 합금으로 이루어지는 기체를 제작했다. 제작한 기체의 레이크면(제 1 면)의 측에, 브러시 가공으로 칼끝 처리(R호닝)를 실시했다.

이어서, 이 기체의 위에 미처리 피복층을 성막했다. 구체적으로는, 기체의 위에 기체의 측으로부터 순서대로 제 1 TiN층, Ti계 피복층, Al₂O₃층, 제 2 TiN층을 성막했다. 성막 조건 및 두께는, 이하와 같다. 또한, 두께는 SEM에 의한 단면 측정으로 얻은 값이다.

(제 1 TiN층)

TiCl₄ 가스: 1.0체적%

N₂ 가스: 55.0체적%

H₂ 가스: 잔부

온도: 850℃

압력: 16㎪

두께: 1.0㎛

(Ti계 피복층)

TiCl₄ 가스: 7.0체적%

CH₃CN 가스: 0.5체적%

H₂ 가스: 잔부

온도: 850℃

압력: 10㎪

두께: 7.0㎛

(Al₂O₃층)

AlCl₃ 가스: 4.2체적%

HCl 가스: 0.9체적%

CO₂ 가스: 4.5체적%

H₂S 가스: 0.3체적%

H₂ 가스: 잔부

온도: 950℃

압력: 9㎪

두께: 8.0㎛

(제 2 TiN층)

TiCl₄ 가스: 3.0체적%

N₂ 가스: 40.0체적%

H₂ 가스: 잔부

온도: 1010℃

압력: 30㎪

두께: 2.0㎛

이어서, 미디어로서, 표 1에 나타내는 평균 입경의 구형상 Al₂O₃ 입자, 지르콘(ZrSiO₄)으로 이루어지는 구형상 입자, 각형상 Al₂O₃ 입자를 각각, 물에 대하여 25체적% 포함되도록 하여 블라스트액을 조정했다. 또한, 미디어의 경도(HV)는 이하와 같이 하여 측정한 값이다.

(미디어 경도)

블라스트 처리에서 사용한 미디어의 경도는, 부하-제하 시험에 의한 경도 측정으로 측정했다. 우선, 측정을 행하는 미디어를 매입 수지(Kulzer사제의 Technovit 4004)로 고정하여 표면의 연마를 행했다. 구체적으로는, 액상의 경화 수지와 경화제를 3:1(질량비)로 혼합한 수지 1g에 대하여, Al₂O₃ 분말을 3g 가하고, 혼합한 후, 상온(23℃)에서 1시간 정도 경화시켜 경화체를 얻었다. 그 후에, 이 경화체를 연마하는 수순을 사용했다. 연마 후에, 경화체의 미디어가 노출된 부분에 경도 측정을 행했다. 측정은 다이나믹 초미소 경도계 DUH-211S를 사용하여 행했다. 측정 압자가 능간각 115°로, 삼각뿔 압자(다이아몬드제)로, 시험력이 49(mN)로, 부하 속도가 2.665(mN/초)로, 유지 시간이 5초의 조건으로 측정했다. 측정 횟수는 10점 행하고, 그 평균값의 측정을 행했다.

조정한 블라스트액을, 압축 공기의 압력(투사압)을 0.2㎫로 하여, 표 1에 나타내는 시간으로 미처리 피복층에 투사하여 피복 공구를 얻었다. 또한, 블라스트액은 제 1 면 및 제 2 면의 절삭에 관여하는 영역에 대하여 투사했다. 절삭에 관여하는 영역은, 절삭날로부터 제 1 면 및 제 2 면의 방향으로 1㎜ 미만의 영역으로 했다.

<평가>

얻어진 피복 공구에 대해서, 제 1∼제 4 파괴 인성값 및 제 1∼제 4 경도를 측정했다. 또한, 절삭에 관여하는 영역의 (104)면의 반가폭을 측정했다. 또한, 얻어진 피복 공구를 사용하여 절삭 평가를 행하고, 내결손성을 평가했다. 측정 방법을 이하에 나타냄과 아울러, 결과를 표 2 및 표 3에 나타낸다.

(제 1∼제 4 파괴 인성값)

경면 가공한 면에 대하여 나노 인덴터로 압입 시험을 행하고, 얻어진 압흔에 대하여 전계방출형 주사 전자현미경(FE-SEM)을 사용하여 크랙의 관찰을 행하고, 파괴 인성값을 측정했다. 나노 인덴터로서는, 엘리오닉스 가부시키가이샤제의 초미소 압입 경도 시험기 ENT-1100b/a를 사용하여 측정을 행했다. 압입 하중이 700(mN)로, 측정에 사용하는 압자는 토요 테크니카 가부시키가이샤제의 Berkovich 압자 ENT-20-13을 사용하여 측정했다. 파괴 인성값은 JIS R 1607:2015에 준거하여 측정을 행했다. 크랙의 관찰은 니혼 덴시 가부시키가이샤제의 JSM-7100F를 사용하여 행했다.

Al₂O₃층이 웨트 블라스트 처리에 의해 노출되고 있는 경우에는, 그 노출되고 있는 Al₂O₃층의 표면을 경면 연마하여 얻어진 경면에서 파괴 인성값을 측정했다. Al₂O₃층이 노출되고 있지 않는 경우에는, Al₂O₃층이 노출될 때까지 경면 연마 처리를 계속하고, Al₂O₃층의 노출된 경면에서 파괴 인성값을 측정했다.

Ti계 피복층의 파괴 인성값도, 피복층의 표면으로부터 Ti계 피복층이 노출될 때까지 경면 연마를 실시하고, 그 노출된 Ti계 피복층의 경면에서 측정했다.

또한, 경면 연마에는 토메이 다이아 가부시키가이샤제의 평균 입경 1.4㎛의 다이아몬드 페이스트와, 야마케이 산교 가부시키가이샤제의 올리브 오일을 페이스트 농도가 25질량%가 되도록 조정한 것을 사용했다. 또한, 경면 연마는 기체의 표면에 대하여 경면이 평행하게 되도록 행했다.

(제 1∼제 4 경도)

나노 인덴터를 사용한 압입 시험에 의해 측정했다. 나노 인덴터로서는, 엘리오닉스 가부시키가이샤제의 초미소 압입 경도 시험기 ENT-1100b/a를 사용했다. 압입 하중이 700(mN)로, 측정에 사용하는 압자는 토요 테크니카 가부시키가이샤제의 Berkovich 압자 ENT-20-13을 사용했다.

(절삭에 관여하는 영역의 (104)면의 반가폭)

웨트 블라스트 처리를 실시한 면의 절삭에 관여하는 영역의 (104)면의 반가폭을 측정했다. Al₂O₃층의 (104)면은 JCPDS 카드번호 00-010-0173을 기준으로 했다. Al₂O₃층이 웨트 블라스트 처리에 의해 노출되고 있는 경우에는, 그 노출되고 있는 Al₂O₃층의 표면을 경면 연마하여 얻어진 경면에서 XRD 측정을 행했다. Al₂O₃층이 노출되고 있지 않는 경우에는, Al₂O₃층이 노출될 때까지 경면 연마 처리를 계속하고, Al₂O₃층의 노출된 경면에서 XRD 측정을 행했다. Al₂O₃층의 XRD 측정은 표면의 요철이 적은 면을 선택하여 행했다. XRD 측정은 리가쿠 가부시키가이샤제의 MiniFlex600을 사용하여 행했다. 측정 조건은, 특성 X선을 CuKβ선으로 하고, 출력은 40kV, 15mA로, 발신측 솔라 슬릿 2.5°,길이 제한 슬릿 5.0㎜, 발산 슬릿 0.625°로, 스캐터 슬릿 8.0㎜, 수광측 솔라 슬릿 2.5°, 수광 슬릿 13.0㎜으로, 스텝 폭을 0.01°, 계측 스피드를 2.0°/분, 스캔 각도를 20°∼90°로 행했다.

(절삭 평가)

단속 절삭 시험을 이하의 조건으로 행했다.

피삭재: 기계 구조용 탄소강(S45C 16개 홈이 들어간 강재)

공구 형상: CNMG120408

절삭 속도: 48m/분

보냄 속도: 0.27㎜/rev

절개: 1.0㎜

기타: 수용성 절삭액 사용

평가 항목: 결손에 이르는 충격 횟수를 측정

시료 No.1은 미처리 피복층에 대하여 블라스트액을 투사하는 처리를 행하지 않았다. 바꿔 말하면, 시료 No.1은 기체의 위에 피복층을 성막만한 피복 공구이다. 시료 No.1의 Ti계 피복층의 파괴 인성값은, 제 1 면 및 제 2 면 모두 2.6㎫·m^0.5이었다.

시료 No.2는 각형상 세라믹 입자를 함유하는 블라스트액을, 제 1 면 및 제 2 면에 투사한 것이다. 시료 No.2에서는 Ti계 피복층의 파괴 인성값이, 무처리의 시료 No.1보다 약간 높아지고, 제 1 면 및 제 2 면 모두 3.4㎫·m^0.5이었다.

시료 No.3, 4는 구형상 지르콘(ZrSiO₄) 입자를 함유하는 블라스트액을, 제 1 면 및 제 2 면에 투사한 것이다. 시료 No.3, 4에서는 Ti계 피복층의 파괴 인성값이, 무처리의 시료 No.1보다 약간 높아지고, 제 1 면 및 제 2 면 모두 3.3㎫·m^0.5 또는 4.0㎫·m^0.5이었다.

시료 No.1∼4의 Ti계 피복층의 파괴 인성값은 모두 낮은 값이었다.

이에 대하여, 본 개시의 피복 공구인 시료 No.5∼11의 Ti계 피복층은, 파괴 인성값이 10.0㎫·m^0.5 이상 또는 14.0㎫·m^0.5의 영역을 갖고 있으며, 내결손성이 우수하고 있었다.

또한, 시료 No.5∼11에 있어서의 구형상 Al₂O₃ 입자와, 시료 No.2에 있어서의 각형상 Al₂O₃ 입자에 대해서, 평균 원형도를 측정했다. 구체적으로는, 우선 SEM으로 입자상을 촬영한 후, 화상 해석 소프트(마운텍사제의 「Mac-View Version.4」)를 사용하여, 입자의 투영면적(S)과 주위길이(L)를 측정했다. 이어서, 얻어진 측정값을 식:4πS/L²에 적용시켜 원형도를 산출했다. 원형도의 산출은, 임의로 선택한 100개의 입자에 대해서 행하고, 그 평균값을 평균 원형도라고 했다. 평균 원형도의 측정 결과는 이하와 같다.

(평균 원형도)

시료 No.5∼11에 있어서의 구형상 Al₂O₃ 입자: 0.90

시료 No.2에 있어서의 각형상 Al₂O₃ 입자: 0.74

1···피복 공구 2···기체
3···피복층 4···표면
5··· 제 1 면 6··· 제 2 면
7···절삭날 8···Ti계 피복층
9···표면 10···Al₂O₃층
11···TiN층(제 1 TiN층) 12···TiN층(제 2 TiN층)
13···관통구멍 101···절삭 공구
102···홀더 102a ·· 제 1 단
102b·· 제 2 단 103···포켓
104···고정 나사

Claims (4)

1. 기체와, 상기 기체의 위에 위치하는 피복층을 갖는 피복 공구로서,
   상기 피복 공구는, 제 1 면과, 상기 제 1 면과 이웃하는 제 2 면과, 상기 제 1 면과 상기 제 2 면의 능선부의 적어도 일부에 위치하는 절삭날을 구비하고,
   상기 피복층은,
   Ti계 피복층을 갖고,
   상기 Ti계 피복층은,
   상기 기체의 표면에 평행한 상기 피복층의 표면에서 상기 Ti계 피복층의 파괴 인성값을 측정한 경우에 있어서,
   상기 파괴 인성값이 10㎫·m^0.5 이상인 제 1 영역을 갖는 피복 공구.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 Ti계 피복층은,
   상기 기체의 표면에 평행한 상기 피복층의 표면에서 상기 Ti계 피복층의 파괴 인성값을 측정한 경우에 있어서,
   상기 파괴 인성값이 10㎫·m^0.5 미만인 제 2 영역을 갖는 피복 공구.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 영역에 있어서의 경도를 제 1 경도로 하고,
   상기 제 2 영역에 있어서의 경도를 제 2 경도로 한 경우,
   상기 제 1 경도는 상기 제 2 경도보다 큰 피복 공구.
4. 제 1 단으로부터 제 2 단에 걸치는 길이를 갖고, 상기 제 1 단측에 위치하는 포켓을 갖는 홀더와,
   상기 포켓에 위치하는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 피복 공구를 갖는 절삭 공구.

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