KR100665266B1

KR100665266B1 - 복수피복층이 형성된 초경합금 절삭공구

Info

Publication number: KR100665266B1
Application number: KR1020050024498A
Authority: KR
Inventors: 윤철원; 안동길; 정용현
Original assignee: 대구텍 주식회사
Priority date: 2005-03-24
Filing date: 2005-03-24
Publication date: 2007-01-09
Also published as: KR20060102658A

Abstract

본 발명은 금속절삭 가공용 공구재료로 사용되는 피복 초경합금 모재 표면에 화학증착법에 의한 적층 티타늄화합물층과 물리증착법에 의한 티타늄알루미늄질화물층 또는 알루미늄티타늄질화물층을 형성함으로서 모재와의 결합력 증대 및 인장 잔류응력을 완화시키고, 내마모성 및 내산화성 향상으로 사용수명이 증대된 절삭공구 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 밞명의 구성은 모재 표면에 TiN층 또는 TiC층이 적층되고, 상기 적층된 상면에 적층순서와 관계없이 MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층을 적어도 포함함과 함께 TiN층, TiC층, TiCN층 중 1종 이상 선택하여 재질이 서로 겹치지 않는 경계로 적층된 적어도 3층 이상으로 된 내부층(2)과 상기 내부층의 최외각층의 상면에 TiAlN층 또는 AlTiN층으로 된 단일층 또는 동일 재질의 복합층으로 된 외부층(3)으로 적층되어 이루어짐을 특징으로 하는 초경합금 절삭공구로 이루어진다.

화학증착법. 물리증착법. 절삭공구

Description

복수피복층이 형성된 초경합금 절삭공구{cemented carbide cutting tool having multicoated layer}

도 1은 본 발명의 CVD 및 PVD 복합코팅에 적용되는 밀링용 인서트

도 2 내지 도8은 모재 표면에 CVD 및 PVD 복합코팅층이 형성된 바람직한 여러 실시예를 나타낸 본 발명의 피복층이 적층된 단면도

도 3 내지 도 16은 본 발명의 다른 실시예를 나타낸 피복층이 적층된 단면도

도면의 주요부분에 대한 도면부호의 설명

1: WC-Co 합금 모재 2: 내부층 3: 외부층

본 발명은 금속절삭 가공용 공구재료로 사용되는 피복 초경합금 공구에 관한 것으로, 보다 상세하게는 절삭공구의 모재 표면에 화학증착법에 의한 적층 티타늄화합물층과 물리증착법에 의한 티타늄알루미늄질화물층 또는 알루미늄티타늄질화물층을 형성함으로서 모재와의 결합력 증대 및 인장 잔류응력을 완화시키고, 내마모성 및 내산화성 향상으로 사용수명이 증대된 절삭공구에 관한 것이다.

피가공물을 절삭하기 위한 절삭공구는 철, 강(합금강)등과 같은 초경합금을 성분으로 하고, 내마모성 및 인성을 증대시키기 위해 공구강 모재의 표면에 각종 산화물, 탄화물 등과 같은 화합물을 화학증착법(CVD:Chemical vapor deposition), 물리증착법(PVD:Physical vapor deposition)을 이용하여 코팅하고 있다.

CVD 코팅 초경공구는 일반적으로 TiC, TaC등 제2탄화물이 첨가된 P계열의 재종인 경합금 모재에 TiC, TiN, TiCN 및 Al₂O₃ 층을 코팅하여 800℃ 이상의 고온에서 화학증착법으로 코팅하는 방법으로 균일한 코팅층과 모재와의 높은 결합력을 얻을 수 있다. 이러한 CVD 코팅 절삭공구는 코팅의 결합력이 우수하고 특히 내마모성과 내열특성이 우수하여 터닝 인서트에서 우수한 특성을 발휘한다.

그러나 상기한 CVD 코팅은 고온화학반응에 의해 코팅이 진행되므로 모재와 코팅 사이에 변질층(Brittle Eta phase)이 생기기 쉽고 예리한 절삭날을 얻기 어려우며 코팅면에 인장응력이 생기는 단점이 있다.

한편 PVD 코팅 초경공구는 물리적 증착법에 의해 낮은 온도에서 TiN, TiCN 및 TiAiN 등을 코팅하여 주로 내충격성이 요구되는 밀링용 절삭공구에 많이 응용되는 것으로 CVD코팅과 달리 압축응력이 생겨 단속가공에는 유리하다. 또한 PVD코팅은 CVD코팅에 비해 코팅층의 밀착강도는 떨어지지만 내칩핑성을 높일 수 있고, 예리한 절삭날을 얻을 수 있는 장점이 있다.

이와 같이 두종류의 절삭공구 코팅기술은 각각의 장단점을 살려 그 용도에 맞게 폭 넓게 사용되고 있다. 최근에 이러한 두종류의 코팅기술에 대한 복합화 시도가 진행되고 있다. 이러한 시도는 주로 TiC, TaC, NbC, Cr₃C 등의 제2탄화물이 첨 가된 P계열의 초경합금 모재에 CVD 코팅에 의한 TiN 및 TiCN과 PVD법에 의한 TiN 코팅을 복합화한 방법이다(US Patent 5,364,209). 이 방법은 CVD TiCN의 특성을 살려 이를 이용한 것이다. 한편 또 다른 시도는 다양한 제2탄화물을 코팅한 후 다시 0.1∼5㎛의 k-Al₃O₃를 CVD 코팅하는 것이다(US Patent 6,565,957 B2).

기존의 복합코팅 모재의 경우 모두가 WC-Co 재종이 아닌 TiC, TaC등 제2탄화물이 첨가된 P계열의 재종을 사용하고 있는데 그 이유는 모재인 WC-Co 재종에 맞는 CVD+PVD 복합코팅층을 개발하기 어렵기 때문이다. 상대적으로 P계열의 모재에 대한 CVD코팅기술은 비교적 보편화되었기 때문이며, 거기에 추가로 PVD코팅을 하여 새로운 보다 개선된 성능의 보합 코팅층을 얻는 것이 상기에서 언급한 미국특허라 할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 CVD 및 PVD 코팅을 복합화하여 각각의 단점을 보완하여 새로운 개념의 코팅 절삭공구를 얻고자 하는데 있는 것으로, 미국특허를 포함한 통상의 특허에 있어 CVD 코팅의 경우 Al₂O₃층을 포함하지만 본 발명의 경우는 Al₂O₃층을 포함하지 않는다. Al₂O₃층은 고온 내마모성은 우수하지만 취성이 있어 코팅층 박리나 치핑성 원인이 되기 쉬우므로 이 코팅층을 도입하지 않고 고온내마모성, 산화마모, 내치핑성 등의 특성이 우수한 TiAlN 코팅을 Monolayer 또는 Multinano구조로 하여 Al₂O₃층의 역할을 대신하므로서 내마모 및 인성이 우수한 코팅을 얻을 수 있다.

즉, 본 발명은 WC-Co 모재를 이용하여 이에 적합한 우수한 절삭특성을 나타 내는 CVD+PVD 복합코팅층을 새롭게 개발한 것이다.

본 발명은 종래의 절삭공구에 폭 넓게 이용되는 CVD 코팅 및 PVD 코팅 각각의 단점을 보완하고 장점을 극대화한 것으로, 절삭공구 모재와의 결합력 증대 및 인장 잔류응력을 완화시키고, 내마모성 및 내산화성 향상으로 사용수명이 증대된 새로운 절삭공구를 얻고자 하는 것으로, Ti계 세라믹층을 CVD 코팅층을 이용하여 모재와의 결합력이 우수한 견고한 코팅층을 얻음과 함께, PVD 코팅층을 이용한 경질의 TiAlN층을 상기 CVD층에 다시 코팅함으로서 CVD 코팅층의 인장 잔류응력을 완화시켜 내마모성을 향상시키는 등 내산화성 향상으로 사용수명이 증대된 새로운 절삭공구를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.

즉, 본 발명은 WC-Co 모재를 이용하여 이에 적합한 우수한 절삭특성을 나타내는 CVD+PVD 복합코팅층을 새롭게 개발한 것이다.

상기한 목적 달성을 위한 본 발명은 WC-Co 2원계 합금 모재 표면에 화학증착법에 따른 복수의 적층과 물리증착법에 따른 적층구조가 순차적으로 이루어진 절삭공구로 구성되어 진다. 도 1은 인서트 절삭 구조에 대한 사시도를 나타낸 것이고, 도 2 내지 도8은 상기 인서트 모재 표면에 적층되는 여러 적층 코팅구조의 실시예를 나타낸 것이다.

본 발명은 초경모재로서, 예를 들면 WC-Co 모재(1)인 기판상에 화학증착법(CVD)에 따른 티타늄화합물로 된 복수층을 이루는 내부층(2)(Inner layer)과 물리 증착법(PCD)에 따라 적층되는 티타늄알루미늄질화물 또는 알루미늄티타늄질화물로 된 단일층(Monolayer) 또는 동일재질로 된 복합층(Multinanolayer)을 갖는 외부층(3)(out layer) 구조로 이루어 진다.

도 2 내지 도 16은 본 발명의 여러 실시예를 나타낸 것으로, 모재(1) 표면에 TiN층 또는 TiC층이 적층되고, 상기 적층된 상면에 적층순서와 관계없이 MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층을 적어도 포함하고, TiN층, TiC층, TiCN층 중 1종 이상 선택하여 재질이 서로 겹치지 않는 경계로 적층된 내부층(2)과 상기 내부층의 최외각층의 상면에 TiAlN층 또는 AlTiN층으로 된 단일층 또는 동일 재질의 복합층으로 된 외부층(3)이 적층되어 이루어짐을 특징으로 하는 초경합금 절삭공구로 이루어진다.

본 발명의 실시예를 나타낸 도 2 내지 도 16도에 따라 상세히 설명하면, 도 2에 나타낸 바와 같이, 코발트(Co)를 3∼15중량% 포함한 WC-Co모재(1) 표면에 순차적으로 TiN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD에 따른 TiCN층, TiC층, TiCN층, TiN층이 화학증착법(CVD)에 따라 내부층(2)이 적층되고, 연속하여 상기 최외각층을 이루는 TiN 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 본 발명은 도 3에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiCN층, TiC층, TiN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 본 발명은 도 4에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층, TiN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 본 발명은 도5에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiN층, TiC층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 본 발명은 도 6에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층이 화학증착법(CVD)에 따라 내부층(2)이 적층되고, 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

본 발명은 상기 한 도 2 내지 도 6에 나타낸 적층구조가 바람직하다.

또한 본 발명은 상기 한 도 2 내지 도 6에 도시되지 않은 이하에서 설명되는 도 7 내지 도 16에 대한 실시도 가능한 것으로, 도 7에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, TiN층, TiCN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 8에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, TiN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적 으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 9에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 10에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiCN층, TiC층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 본 발명은 도 11에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiN층, TiCN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 12에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, TiCN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 13에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, TiCN층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 14에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TICN층, TiN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 15에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

또한 도 16에 나타낸 바와 같이, 모재(1) 상단에 TiC층, MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiN층이 화학증착법(CVD)에 따라 순차적으로 적층된 내부층(2)과 연속하여 상기 최외각층을 이루는 상단에 물리증착법(PVD)에 따라 TiAlN 또는 AlTiN층이 되도록 코팅한다.

상기 내부층(2)을 이루는 적층구조에서 MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층을 제외하고는 고온화학증착법(800∼1000℃) 따라 실시 한다. 상기 내부층에서 MTCVD(Moderate Temperature CVD)라 함은 400∼700℃범위에서 코팅하는 것으로, 고온에서 코팅할 때 문제점으로 대두되는 코팅층과 모재와의 반응과 이에 따른 모재조직의 열화와 변질층의 생성 등을 개선하기 위해 실시한 것으로, 이 코팅은 종래보다 낮은 온도에서 코팅이 진행되므로 상기와 같은 고온코팅의 문제점을 개선할 수 있다.

상기 적층구조에서 TiC 및 TiN은 모재와 코팅층 또는 코팅층간의 결합력을 높이기 위해 도입된 코팅층이고, MT TiCN 및 TiCN은 인성과 내마모성을 높이기 위해 도입된 코팅층이다.

본 발명은 상기한 내부층(2)의 전체 두께가 2∼20㎛ 범위이고, 외부층(3)의 전체 뚜께가 0.5∼10㎛범위로 함이 바람직하다.

본 발명의 복합코팅에 사용되는 WC-Co 2원계 합금인 초경모재의 Co 함량은 5∼13중량% 범위의 것을 사용함이 바람직 한 것으로, 본 발명에 사용되는 상기 2원계 합금 조성은 TiC, TaC 등이 첨가된 P계열 등의 타 초경모재에 비해 강도 및 인성이 우수하여 내충격성 이 요구되는 절삭조건에서 우수한 특성이 기대된다.

상기 구조에서 외부층(3)을 이루는 TiAlN 또는 AlTiN층을 이루는 외부층(3)에 있어서는 TiAlN 또는 AlTiN층을 단일층(Monolayer)으로 하거나 복합층(Mutinanolayer 즉, 나노 사이즈의 TiAlN층이 중첩된 층)으로 하는 것으로, 이러한 복합층으로 할 경우에는 고속가공에서 절삭 공구날의 내치핌성 등의 안정성이 크게 향상되므로 단속 절삭가공 등의 절삭용도에서 유용하다고 할 수 있다.

상기 외부층(3)을 갖기 위한 물리증착법을 적용함에 있어서는 400∼600℃ 범위에서 실시한다.

다음은 실시예에 따라 설명한다.

(표 1)과 같이 본 발명에 적용된 초경모재는 제2 탄화물이 첨가되지 않는 Co함량이 5∼13중량%를 갖는 WC-Co 2원계 합금을 적용하였다.

상기 조성의 원료분말을 숩식 볼밀링 분쇄법으로 50∼80시간 분쇄 및 혼합한 후 건조하여 150∼200Mpa의 성형압으로 각 규격의 절삭공구를 성형하였다. 성형체는 소결온도 1350∼1450℃구간에서 30∼60분간 진공분위기에서 행하여 코팅용 모재를 얻었다.

실시예 1

상기에서 얻어진 초경모재(Co 3중량%를 함유하는 Wc-Co)의 표면을 크리닝 처리하여 이물질을 제거한 다음 CVD 코팅에 의해 (표 1)과 같은 구조의 코팅층을 얻었다.

(표 1)

CVD코팅층(Inner layer)	두 께(㎛)	반응가스
TiN	0.3∼0.8	H₂, N₂, TiCl₄
TiC	0.8∼1.5	상기와 동일함
MTCVD TiCN	3.0∼6.0	H₂, N₂, TiCl_4,CH₃CN
TiN	0.3∼0.8	H₂, N₂, TiCl₄
WC-Co 모재

상기 (표 1)에서와 같이 모재 표면에서부터 TiN/MTCVD(Moderate Temperature CVD)TiCN/TiC/TiN 순서로된 적층구조를 갖는다. 이와 같은 다중 코팅층의 두께는 4∼9㎛ 범위를 갖으며 약 6㎛의 평균 두께를 갖는다. 이러한 CVD코팅은 종래의 Al₂O₃층을 포함한 CVD 구조와는 달리 순수한 Ti계 세라믹 층으로 구성되어 있으며, 이 층의 조합에서 TiCN과 TiC, TiC와 TiN 사이에는 0.2∼1.0㎛의 TiCxN1-x 천이층이 포함되어 있다.

따라서 코팅층 간의 특성 및 물성이 유사한 코팅층 구조를 가지므로 코팅층간 결합력이 보다 견고할 뿐 아니라 우수한 경질 코팅 효과를 기대할 수 있다. 이 와 같은 CVD 코팅층은 CVD+PVD 복합 코팅층의 내부층(Inner layer)으로서 우수한 특성을 가지는 것으로 평가된다.

실시예 2

본 실시예는 실시예 1에서 얻어진 내부층(Inner layer)에 대한 외부층(out layer)으로서 (표 2)와 같은 PVD 코팅에 의한 2종의 단일층(Mono layer) 또는 복합층(Multinano layer)구조를 갖는 TiAlN(또는 AlTiN)코팅층을 각각 독립적으로 하여 복합층을 얻었다.

(표 2)

PVD 코팅층	두께(㎛)	PVD 온도(℃)
Monolayer-TiAlN 또는 AlTiN	2.5∼4.5	400∼600
Multinanolayer-TiAlN 또는 AlTiN	5.0∼7.0	400∼600
CVD layer(Inner layer)

상기 (표 2)와 같이 실시예 1에서 얻어진 내부층(Inner layer)상단에 형성되는 PVD 코팅에 따른 외부층(Out layer)은 결정구조에 따라 Mono 또는 Nano 구조의 TiAlN 층을 갖는다. Mono-TiAlN 코팅층의 평균두께는 약 3.5㎛이며, Nano-TiAlN 코팅층의 평균두께는 약6㎛이다.

이러한 외부층(Out layer)의 TiAlN 코팅층은 CVD Inner layer 표면에 발생하는 인장응력을 완화시켜 주므로서 절살공구의 내치핑성을 크게 개선시킬 것으로 평가된다. 또한 TiAlN 코팅층은 실온 뿐만 아니라 고온에서 내산화성 및 내마모성이 뛰어나 절삭공구의 내마모성을 크게 향상시켜줄 것으로 기대된다.

실시예 3

상기 실시예 2를 통한 절삭공구에 대하여 절삭성능 시험을 실시하였다.

절삭공구의 규격은 SPKN1203EFTR 밀링 인서트로 제작하였으며 종래의 동일 용도인 주철 가공용의 대표적인 CVD 도는 PVD 코팅한 절삭공구와의 절삭성능을 비교하여 실시한 결과를 (표 3)에 나타내었다.

밀링시험에는 90×90×200mm 크기의 피삭재인 주철FC(Gray cast iron) 및 덕타일 주철(FCD)을 사용하였고, 종래의 코팅 절삭공구가 사용되는 절삭조건에서 각 절삭공구의 절삭날 측면(Flank) 마모량이 0.25mm에 도달할 때까지의 거리로 평가하였고, 절삭도중 절삭날 결손이나 치핑이 발생하여 더 이상 절삭가공이 어려울 경우에는 공구수명이 다 끝난 것으로 평가하였다.

(표 3) 및 (표 4)에 각각 주철 및 덕타일 주철 피삭제의 밀링가공 비교 시험결과를 종래의 코팅 절삭공구와 비교해서 나타내었다.

(표 3)

		모재합금 Co %	CVD	PVD	절삭결과
		모재합금 Co %	CVD	PVD	절삭길이	remarks
본발명	A	6	TiN/MT TiCN/TiC/TiN	Mono-TiAlN	6.4
본발명	B	6	TiN/MT TiCN/TiC/TiN	Multinano-TiAlN	6.9
비교발명	C	6	MT TiCN/Al₂O₃/TiN	-	5.2	Chipping
비교발명	D	6	-	Mono-TiAlN	4.5
피삭재: F25(회주철, HB 190) 절삭상태 :V=400, f=0.25, d=2.0, Dry

(표 4)

		모재학금 Co %	CVD	PVD	절삭결과
		모재학금 Co %	CVD	PVD	절삭길이	remarks
본발명	A	6	TiN/MT TiCN/TiC/TiN	Mono-TiAlN	4.3
본발명	B	6	TiN/MT TiCN/TiC/TiN	Multinano-TiAlN	3.8
비교발명	C	6	MT TiCN/Al₂O₃/TiN	-	2.7	Chipping
비교발명	D	6	-	Mono-TiAlN	2.9
피삭재: F25(회주철, HB 200) 절삭상태 :V=150, f=0.25, d=3.0, Dry

상기 (표 3) 및 (표 4) 결과에서와 같이 본 발명의 코팅 절삭공구는 FC 및 FCD 절삭가공에서 종래의 CVD 또는 PVD 코팅 절삭공구에 비해 우수한 절삭성능을 가지는 것을 알 수 있다. 따라서 동일 조건의 절삭에서 타 절삭공구에 비해 뛰어난 공구수명으로 안정적인 절삭가공이 가능하다.

특히 종래의 CVD 코팅 절삭공구에 비해 절삭날의 내칩핑성이 우수하여 보다 신뢰성이 높은 밀링가공이 가능하다. 또한 종래의 TiAlN PVD 코팅한 절삭공구에 비해서는 PVD 코팅과 같은 우수한 인성을 가질 뿐만 아니라 내마모성이 뛰어나 보다우수한 공구수명을 나타내었다.

이와같은 절삭 성능 비교시험 결과로부터 본 발명의 CVD+PVD 코팅한 절삭공구는 종래의 대표적인 주철가공용 절삭공구인 CVD 도는 PVD 코팅 절삭공구에 비해 공구수명이 대폭 개선된 것을 알 수 있다.

이상에서와 같이 본 발명의 새로운 CVD+PVD 코팅 절삭공구는 기존의 CVD 또는 PVD 코팅 절삭공구가 갖고 있는 문제점을 해결함으로써 종래의 코팅 절삭공구보다 뛰어난 절삭성능을 얻을 수 있으며, 또한 초경모재로서 WC-Co 2원계 조성을 가지므로 인성이 우수하여 강재의 절삭가공 뿐만 아니라 특히 회주철 및 덕타일 주철의 가공에서 우수한 성능을 발휘하므로 종래의 코팅 절삭공구에 비해 공구수명을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

Claims

코발트(Co)를 3∼15중량% 포함한 WC-Co 의 초경합금 모재 표면에 화학증착법(CVD)에 따른 티타늄화합물로 된 복수층을 이루는 내부층(Innerlayer)과 물리증착법(PVD)에 따른 티타늄알루미늄질합물 또는 알루미늄티타늄질화물로 된 단일층 또는 복합층을 이루는 외부층(Outlayer)이 순차적으로 적층되어 이루어짐을 특징으로 하는 초경합금 절삭공구.
제 1항에 있어서,

상기 모재 표면에 TiN층 또는 TiC층이 적층되고, 상기 적층된 상면에 적층순서와 관계없이 MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층을 적어도 포함함과 함께 TiN층, TiC층, TiCN층 중 1종 이상 선택하여 재질이 서로 겹치지 않는 경계로 적층된 적어도 3층 이상으로 된 내부층(2)과 상기 내부층의 최외각층의 상면에 TiAlN층 또는 AlTiN층으로 된 단일층 또는 동일 재질의 복합층으로 된 외부층(3)으로 적층되어 이루어짐을 특징으로 하는 초경합금 절삭공구.
제 2항에 있어서,

모재 상면으로 부터 순차적으로 TiN층/MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiC층/TiCN층/TiN층, TiN층/MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiCN층/TiC층/TiN층, TiN층/MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN 층/TiC층/TiN층, TiN층/TiC층/MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiN층/MTCVD(Moderate Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiC층 중 선택한 1종으로 된 내부층(2)으로 이루어짐을 특징으로 하는 초경합금 절삭공구.
제 2항에 있어서,

모재 상면으로부터 순차적으로 TiC층/TiN층/MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층/TiN층/TiCN층/MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층/TiN층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiN층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiCN층/TiC층. TiN층/TiCN층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층/TiCN층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층, TiC층/TiCN층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiN층, TiC층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiCN층/TiN층, TiC층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiC층, TiC층/ MTCVD(Moderat Temperature CVD)에 따른 TiCN층/TiN층 중 선택한 1종으로 된 내부층(2) 으로 이루어짐을 특징으로 하는 초경합금 절삭공구.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

내부층(Inner layer)의 전체 두께가 2∼20㎛이고, 외부층(Outlayer)의 전체

두께가 0.5∼10㎛임을 특징으로 하는 초경합금 절삭공구.
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