KR20130019378A

KR20130019378A - 표면 피복 절삭 공구

Info

Publication number: KR20130019378A
Application number: KR1020127023483A
Authority: KR
Inventors: 히데아키 가나오카; 요시오 오카다; 치카코 고지마; 아농색 파수트; 에리카 이와이; 히로유키 모리모토
Original assignee: 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤
Priority date: 2011-05-10
Filing date: 2011-12-05
Publication date: 2013-02-26
Also published as: US20130101365A1; JP5839289B2; EP2708299A4; EP2708299A1; WO2012153437A1; US8945707B2; JPWO2012153437A1; EP2708299B1; CN102883840A; KR101503128B1; CN102883840B

Abstract

기재(1)와 피막(2)의 밀착 강도가 우수하고, 또한 내마모성이 우수한 표면 피복 절삭 공구(10)를 제공한다. 본 발명의 표면 피복 절삭 공구(10)는, 날끝 능선(5)으로부터 경사면(3) 방향으로 거리 La 떨어진 지점을 점 a로 하고, 여유면(4) 방향으로 거리 Lb 떨어진 지점을 점 b로 하고, 점 a 및 점 b로부터 기재(1)의 표면에 수직으로 내린 점을 각각 점 a' 및 점 b'로 하면, 점 a'부터 점 b'까지의 기재(1)의 표면 중의 10 ㎛의 영역에 있어서, 200 nm 이하의 폭의 크랙을 2～7개 갖거나, 또는, 점 a'부터 점 b'까지의 기재(1)의 표면 중의 길이 10 ㎛당 포어가 2～10개 있고, 포어는, 기재(1)와 피막(2)의 계면 방향으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 공동이며, 상기 계면에서의 포어의 직경이 0.08～3 ㎛인 것을 특징으로 한다.

Description

표면 피복 절삭 공구{SURFACE-COATED CUTTING TOOL}

본 발명은, 기재와 상기 기재 상에 형성된 피막을 구비하는 표면 피복 절삭 공구에 관한 것이다.

종래, 강철이나 주물의 절삭 가공에는, WC-Co 합금 혹은 WC-Co 합금에 대하여, Ti나 Ta, Nb의 탄질화물을 첨가한 합금으로 이루어진 초경합금이 이용되어 왔다. 그러나, 절삭 가공시에 절삭 공구의 날끝이 800℃ 이상의 고온이 되어, 절삭 가공시에 열에 의해 소성 변형되어, 여유면 마모가 진행되기 쉽다고 하는 문제를 갖고 있었다.

따라서, 절삭 공구의 고온에서의 절삭 특성을 개선하기 위해, 상기 초경합금 모재의 표면에, 주기율표의 IVa족 금속의 탄화물, 질화물 또는 탄질화물(TiC, TiN 또는 TiCN 등), 혹은 Al₂O₃ 등의 경질 세라믹스의 단일층 또는 복합층으로 이루어진 피막을 형성한 피복 절삭 공구가 사용되고 있다. 이들 피막의 형성에는, CVD(Chemical Vapor Deposition)법 등의 화학적 증착법이나, 이온플레이팅법이나 이온 스퍼터링법 등의 물리적 증착법이 이용된다. CVD법 등에 의해 형성한 피막은, 초경합금 모재와의 밀착 강도가 매우 강하고, 내마모성이 매우 우수하다고 하는 이점을 갖는다.

한편, CVD법은, 1000℃ 정도의 고온 상태로 피막을 성막하기 때문에, 성막 후에 피막을 실온까지 냉각시키면, 초경합금 모재와 피막의 열팽창계수의 차이에 기인하여 피막에 인장 응력이 잔류한다. 그 결과, 절삭 가공시에 피막의 표면에 균열이 발생하면, 인장 응력에 의해 균열이 전파되어, 피막의 탈락이나 칩핑이 발생한다. 초경합금 모재의 열팽창계수는 약 5.1×10^-6K^-1 정도인 데 비해, TiN으로 이루어진 피막의 열팽창계수는 약 9.2×10^-6K^-1이다. 또, TiC로 이루어진 피막의 열팽창계수는 약 7.6×10^-6K^-1이고, Al₂O₃로 이루어진 피막의 열팽창계수는 약 8.5×10^-6K^-1이다.

최근, 절삭의 고속화 및 고능률화의 요망으로, 피막을 두껍게 하는 경향이 있기 때문에, 초경합금 모재와 피막의 밀착 강도를 더욱 향상시킬 필요가 있다. 현재 일반적으로 사용하고 있는 절삭 공구는, 피막의 두께가 약 수 ㎛~약 십수 ㎛이다. 피막의 두께를 두껍게 할수록 내마모성이 향상되지만, 지나치게 두꺼우면 공구가 이상 손상을 일으키기 쉬워지거나, 열팽창 계수 차에 기인하여 생기는 인장 응력에 의해 절삭 공구가 이상 손상을 일으키기 쉬워지거나 한다. 이에 따라, 기재로부터 피막이 박리되면, 이상 마모로 이어져, 절삭 공구의 수명이 짧아지거나 내결손성이 저하된다.

또, 내결손성을 향상시키기 위해, 기재를 기계 가공에 의해 연삭하고 나서, 날끝에 호우닝을 시행하는 시도도 이루어지고 있다. 그러나, 기재의 표면을 연삭하면, 경질상끼리의 계면 혹은 경질상과 결합상의 계면에서 크랙이 발생하거나, 연삭 부스러기가 부착되거나 하여, 피막의 밀착 강도가 저하되는 원인이 된다. 피막이 기재로부터 박리되면, 돌발적인 결손으로 이어져, 절삭 공구의 수명이 짧아진다.

따라서, 피막의 밀착 강도를 향상시키기 위해 여러가지 시도가 이루어지고 있다. 예를 들어 일본특허공개 제2000-212743호 공보(특허문헌 1)에서는, 기재의 표면에 대하여, 기계 연마가 아니라 전해 연마를 함으로써, 경질상의 입자 내에 기계 가공에 의한 크랙을 없애, 피막의 기재에 대한 밀착 강도를 향상시키고 있다.

또, 일본특허공개 제2008-238392호 공보(특허문헌 2)에서는, 브러시 연마 가공후에 쇼트 블라스트 가공을 함으로써, 기재의 표면 중의 경질상 부분을 평활하게 한 다음, 결합상 부분을 제거하여 오목부를 형성함으로써, 피막의 결정 성장의 방향을 제어하는 기술이 개시되어 있다. 이와 같이 하여 피막을 형성함으로써, 피막의 기둥형 조직의 결정 성장의 방향을 제어할 수 있고, 피막의 인성을 높일 수 있다.

특허문헌 1 : 일본특허공개 제2000-212743호 공보 특허문헌 2 : 일본특허공개 제2008-238392호 공보

그러나, 특허문헌 1에 개시된 표면 피복 절삭 공구는, 고속 가공 및 고능률 가공으로 단속적으로 절삭을 행하는 경우에 밀착 강도가 낮다고 하는 문제가 있었다. 또, 특허문헌 2에 개시된 표면 피복 절삭 공구는, 고속 가공 및 고능률 가공으로 단속적으로 절삭을 행하는 경우에, 결합상의 일부를 제거하여 형성한 오목부에 절삭시의 응력이 집중된다. 이 때문에, 마모가 불규칙하게 되어, 내마모성이 저하되기 쉽다고 하는 문제나, 돌발적인 결손이 발생하기 쉽다고 하는 문제가 있었다. 이러한 문제는, 고속 가공 및 고능률 가공으로 단속적으로 절삭을 행하는 경우라면 절삭 공구 전반에 생기는 문제이다. 그 중에서도, 상기 각 문제는, 프라이즈 가공이나 홈이 있는 재료의 선삭 가공 등과 같이, 단속적으로 하중이 부하되는 용도의 절삭 공구에서 특히 현저하게 일어나기 쉬웠다.

본 발명은, 상기와 같은 현상을 감안하여 이루어진 것으로, 그 목적으로 하는 바는, 기재와 피막의 밀착 강도가 우수하고, 또한 내마모성 또는 내결손성이 우수한 표면 피복 절삭 공구를 제공하는 것에 있다.

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 기재와, 상기 기재 상에 형성된 피막을 구비하는 것으로, 상기 기재는, 경질상과, 상기 경질상끼리를 결합하는 결합상을 가지고, 피막은, 1층 또는 복수의 층으로 구성되며, 경사면의 중심에서의 피막 표면의 법선과 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 포함하는 평면으로 표면 피복 절삭 공구를 절단한 단면에 있어서, 날끝 능선으로부터 경사면 방향으로 거리 La 떨어진 지점을 점 a로 하고, 여유면 방향으로 거리 Lb 떨어진 지점을 점 b로 하면, La는 0.2 mm 미만이고, Lb는 0.1 mm 미만이고, a로부터 기재의 표면에 수직으로 내린 점을 점 a'로 하고, 점 b로부터 기재의 표면에 수직으로 내린 점을 점 b'로 하면, 점 a'부터 점 b'까지의 기재의 표면 중의 10 ㎛의 영역에 있어서, 200 nm 이하의 폭의 크랙을 2～7개 갖거나, 또는 점 a'부터 점 b'까지의 기재의 표면 중의 길이 10 ㎛의 영역당 포어가 2～10개 있고, 상기 포어는, 기재와 피막의 계면 방향으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 공동이며, 상기 계면에서의 포어의 직경이 0.08～3 ㎛인 것을 특징으로 한다.

상기 La는 0.1 mm 미만인 것이 바람직하고, Lb는 0.05 mm 미만인 것이 바람직하다. 점 a'부터 점 b'까지의 기재의 표면 중의 10 ㎛의 영역에 있어서, 크랙을 3～5개 갖는 것이 바람직하다. 점 a'부터 점 b'까지의 기재의 표면 중의 길이 10 ㎛의 영역당 포어가 2～6개인 것이 바람직하다.

피막은, 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소와, 탄소, 질소, 산소 및 붕소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소의 화합물로 이루어진 것이 바람직하다. 피막은, 3 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하의 두께인 것이 바람직하다.

경질상은, 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소 또는 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물과, 탄화텅스텐으로 이루어지거나, 또는 탄화텅스텐으로 이루어진 것이 바람직하다. 결합상은, 철, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소로 이루어진 것이 바람직하다.

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 상기와 같은 구성을 가짐으로써, 기재와 피막의 밀착 강도가 우수하고, 또한 내마모성 또는 내결손성이 우수하다고 하는 효과를 나타낸다.

도 1은 경사면의 중심에서의 피막 표면의 법선과 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 포함하는 평면으로 절단한 경우의 본 발명의 표면 피복 절삭 공구의 날끝 능선부 주변의 모식적 단면도이다.
도 2는 본 발명의 표면 피복 절삭 공구의 날끝 능선부 주변의 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 표면 피복 절삭 공구의 날끝 능선부 주변의 현미경 사진이다.

<표면 피복 절삭 공구>

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 기재와, 상기 기재 표면에 형성된 피막을 포함한다. 이러한 구성을 갖는 본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 예를 들어 드릴 가공용, 엔드밀 가공용, 프라이즈 가공용, 선삭 가공용, 크랭크 샤프트의 핀밀링 가공용 등의 날끝 교환형 절삭 팁으로서 유용하게 이용할 수 있지만, 이러한 용도 및 형상에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 프라이즈 가공이나 홈이 있는 재료의 선삭 가공 등, 단속적인 하중이 부하되는 절삭 가공 용도에 있어서 특히 적합하다.

<기재>

본 발명의 표면 피복 절삭 공구의 기재로는, 이러한 절삭 공구의 기재로서 알려져 있는 종래 공지의 것을 특별히 한정없이 사용할 수 있다. 예를 들어, 초경합금(예를 들어 WC기 초경합금, WC 외에, Co를 포함하고, 또는 Ti, Ta, Nb 등의 탄질화물 등을 더 첨가한 것도 포함), 서멧(TiC, TiN, TiCN 등을 주성분으로 하는 것), 고속도강, 세라믹스(탄화티탄, 탄화규소, 질화규소, 질화알루미늄, 산화알루미늄 및 이들의 혼합체 등), 입방정형 질화붕소 소결체, 다이아몬드 소결체 등을 이러한 기재의 예로서 들 수 있다.

그리고 본 발명의 기재는, 특히 경질 화합물로 이루어진 복수의 경질상(통상 매트릭스가 됨)과, 상기 경질상끼리를 결합하는 결합상을 포함하는 구조를 갖는 것이 바람직하고, 경질 화합물인 금속 탄화물의 분말 등을 소결하여 제조되는 초경합금이 보다 바람직하다.

여기서, 상기 경질상으로는, 예를 들어 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소 및 VIa족 원소 중 어느 것에 속하는 1종 이상의 원소의 탄화물, 질화물, 및 탄질화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물과, 탄화텅스텐으로 이루어진 것이 바람직하다. 또는, 상기 경질상은 탄화텅스텐만인 것이 바람직하다. 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소 및 VIa족 원소 중 어느 것에 속하는 1종 이상의 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물의 구체예로는, TiC, TiN, TaC, NbC, ZrCN, Cr₃C₂, ZrC, ZrN, TiCN 등을 들 수 있다. 상기 화합물과 탄화텅스텐의 배합 비율, 및 상기 화합물을 복수 배합하는 경우의 각 배합 비율은 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 배합 비율을 채용할 수 있다. 또, 상기 경질상은, 상기 경질 화합물 대신, 서멧 등으로 구성되는 것이어도 좋다.

상기와 같은 화합물로 구성되는 경질상은, 경질이며, 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 고온일 때에도 경도가 잘 저하되지 않는다. 이 때문에, 본 발명의 표면 피복 절삭 공구의 기재의 소재로서 적합하다.

한편, 상기 결합상은, 상기 경질상끼리를 결합하는 작용을 갖는 것이며, 예를 들어 철계 금속, 즉, 철, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소로 구성되는 것이 바람직하다. 철계 원소에 의한 결합상은, 상기 경질상, 특히 금속탄화물로 이루어진 경질상끼리의 결합을 강화하는 성질을 갖고 있다. 또한, 경질상이 서멧으로 이루어진 경우, 결합상은 코발트, 니켈, 또는 코발트와 니켈과의 합금인 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서, 기재로서 초경합금을 사용하는 경우, 그와 같은 초경합금은, 조직 중에 유리탄소나 η상이라고 불리는 이상상을 포함하고 있더라도 본 발명의 효과는 나타난다. 또한, 본 발명에서 이용하는 기재는, 그 표면이 개질된 것이라 하더라도 지장없다. 예를 들어, 초경합금의 경우는 그 표면에 탈β층이 형성되어 있어도 좋고, 서멧의 경우에는 표면 경화층이 형성되어 있어도 좋으며, 이와 같이 표면이 개질되어 있더라도 본 발명의 효과는 나타난다.

<피막>

본 발명의 피막은, 1층 또는 복수의 층으로 구성된다. 즉, 상기 피막은, 단일층이어도 좋고, 복수의 층으로 이루어진 복합층이어도 좋다. 이러한 피막을 기재 표면에 형성함으로써 내마모성이 향상된다. 특히, 피막이 1층으로 구성됨으로써, 각 층간의 계면의 수가 감소하여, 내칩핑성이 향상된다고 하는 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 피막은, 기재 상의 전면을 피복하는 양태를 포함하고, 부분적으로 피막이 형성되지 않은 양태도 포함하며, 또한, 더 나아가 표면 피복 절삭 공구의 특정 부분에 있어서 피막 일부의 적층 양태가 상이한 양태도 포함한다.

본 발명의 피막으로는, 종래 공지의 조성의 피막을 특별히 한정없이 채용할 수 있고, 예를 들어 경질 세라믹스, 특히 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소와, 탄소, 질소, 산소 및 붕소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소로 이루어진 화합물로 구성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 내마모성을 한층 더 향상시킬 수 있다.

이러한 화합물로는, 보다 구체적으로는, 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소의 탄화물, 질화물, 탄질화물, 산화물, 탄산화물, 탄산질화물, 붕질화물 및 붕탄질화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물을 들 수 있다. 상기 화합물의 구체예는, TiC, TiCN, TiN, TiSiN, TiSiCN, TiCNO, TiHfN, TiNbN, TiTaN, TiAlN, TiAlCrN, TiAlSiN, TiAlSiCrN, TiBN, TiAlBN, TiSiBN, TiBCN, TiAlBCN, TiSiBCN, CrN, AlN, AlCrN, Al₂O₃, ZrN, ZrCN, ZrO₂, VN, TiO₂ 등을 들 수 있고, 그 중에서도 TiC, TiN, TiCN 또는 Al₂O₃을 바람직하게 이용할 수 있다.

이러한 피막은, 3 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하인 것(피막이 복수의 층으로 구성되는 경우는 전체 두께를 나타냄)이 바람직하고, 보다 바람직하게는 7 ㎛ 이상 23 ㎛ 이하이다. 상기 두께를 3 ㎛ 이상으로 함으로써, 피막의 내마모성 향상의 효과를 얻을 수 있어, 피막의 두께가 두꺼워질수록 내마모성은 향상된다. 한편, 피막의 두께를 30 ㎛ 이하로 함으로써, 피막의 내결손성을 확보할 수 있다.

<날끝 능선부에서의 특징>

도 1은, 경사면의 중심에서의 피막 표면의 법선과 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 포함하는 평면으로 절단한 경우의 본 발명의 표면 피복 절삭 공구의 날끝 능선부 주변의 모식적 단면도이다. 본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 전술한 바와 같이 기재(1)와 상기 기재(1) 상에 형성된 피막(2)을 갖는 것이다.

그리고, 도 1에 나타낸 바와 같이, 경사면(3)의 중심에서의 피막(2) 표면의 법선과 2개의 여유면(4)이 교차하는 모서리를 포함하는 평면으로 본 발명의 표면 피복 절삭 공구를 절단한 단면에 있어서, 날끝 능선(5)으로부터 경사면 방향으로 거리 La 떨어진 지점을 점 a로 하고, 여유면 방향으로 거리 Lb 떨어진 지점을 점 b로 하면, La는 0.2 mm 미만이고, Lb는 0.1 mm 미만이고, 점 a로부터 기재(1)의 표면에 수직으로 내린 점을 점 a'로 하고, 점 b로부터 기재(1)에 수직으로 내린 점을 점 b'로 하면, 점 a'부터 점 b'까지의 기재(1)의 표면 중의 10 ㎛의 영역에 있어서, 200 nm 이하의 폭의 크랙을 2～7개 갖는 것을 특징으로 한다. 이러한 미세한 폭의 크랙이 기재의 표면에 존재함으로써, 기재(1)와 접하는 피막(2)의 표면적이 커지기 때문에, 앵커 효과에 의해 피막의 밀착력을 높일 수 있다. 그 결과, 피막에 의해 내마모성을 향상시키면서, 피막의 브레이킹에 따르는 결손을 방지할 수 있어, 내마모성 및 내결손성이 모두 우수한 표면 피복 절삭 공구를 얻을 수 있다. 상기 크랙의 개수는, 기재(1)의 표면 중의 10 ㎛의 영역에 있어서, 3～5개인 것이 바람직하다.

상기 크랙의 폭은 20 nm 이상인 것이 바람직하다. 20 nm 미만의 폭의 크랙은 전술한 앵커 효과를 충분히 얻을 수 없기 때문이다. 상기 크랙의 폭은, 보다 바람직하게는 50 nm 이상 100 nm 이하이다. 상기 크랙의 폭이 200 nm를 넘으면, 경질상끼리, 또는 경질상과 결합상의 계면에서의 크랙이 확대되거나, 또는 연삭 부스러기가 부착되는 등의 이유에 의해 피막의 밀착 강도가 저하되기 때문에 바람직하지 않다. 또, 200 nm 이하의 폭의 크랙의 개수가 1개 이하이면, 앵커 효과를 충분히 얻을 수 없어, 밀착 강도가 저하되게 된다. 또, 크랙의 개수가 8개 이상이면, 크랙의 집적이 조장되어, 돌발적인 결손이 발생할 가능성이 있다. 또, 크랙의 깊이는, 0.02 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ㎛ 이상 6 ㎛ 이하이다. 0.02 ㎛ 미만이면, 앵커 효과의 발현에 기여하지 않을 가능성이 있고, 10 ㎛를 넘으면, 그 부분을 기점으로 한 결손이 생기기 쉬워지기 때문이다.

또, 본 발명은, 점 a'부터 점 b'까지의 기재의 표면 중의 길이 10 ㎛의 영역당 포어가 2～10개 있고, 상기 포어는, 기재와 피막의 계면 방향으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 공동이며, 상기 계면에서의 포어의 직경이 0.08～3 ㎛이어도 좋다. 이러한 포어의 개수는 2～6개인 것이 바람직하다. 이러한 미세한 지름의 포어가 기재의 표면에 존재함으로써, 절삭 가공시에 생기는 크랙이 진전되더라도, 포어에 의해 크랙의 응력 집중이 완화되므로 인성을 높일 수 있다. 그 결과, 피막의 내마모성을 향상시키면서, 피막의 브레이킹에 따르는 결손을 방지할 수 있어, 내마모성 및 내결손성이 모두 우수한 표면 피복 절삭 공구를 얻을 수 있다. 이와 같이 본 발명은, 점 a'부터 점 b'까지의 기재의 표면 중의 임의의 길이 10 ㎛의 영역에 2～10개의 포어를 갖고 있는 것을 특징으로 하는 것이지만, 바람직하게는 기재의 표면 중의 모든 길이 10 ㎛의 영역에 있어서 2～10개의 포어를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 본 발명에서의 포어란, 기재와 피막의 계면 방향으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 공동인 것 뿐만 아니라, 기재와 피막의 계면 방향에서 직경이 균일한 공동도 포함할 수 있는 것이다. 한편, 크랙은, 기재 내부로부터 기재와 피막의 계면 방향으로 갈수록 공동의 직경이 점차 넓어지는 것을 의미한다.

상기 포어의 직경이 0.08 ㎛ 미만이면, 크랙의 응력 집중을 완화하는 기능을 발휘할 수 없어, 내결손성이 저하된다. 또, 포어의 직경이 3 ㎛를 넘으면, 피막의 밀착 강도가 저하되기 때문에, 돌발적인 결손을 초래할 우려가 있다. 또, 길이 10 ㎛의 영역당 포어가 1개 이하이면, 절삭 가공시에 생기는 균열의 진전을 억제할 수 없어, 내결손성이 저하되는 경우가 있다. 길이 10 ㎛의 영역당 포어가 11개 이상이면, 피막의 밀착력이 저하되기 때문에, 피막의 브레이킹을 일으킬 가능성이 있다. 또, 포어의 깊이는, 0.01 ㎛ 이상 10 ㎛ 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.05 ㎛ 이상 5 ㎛ 이하이다. 0.01 ㎛ 미만이면, 균열의 진전을 억제하는 효과를 발휘할 수 없고, 10 ㎛를 넘으면, 피막의 밀착 강도가 저하되므로 바람직하지 않다.

여기서, 본 발명에서의 「날끝 능선」과 「날끝 능선부」는 상이한 개념을 나타낸다. 「날끝 능선」은, 본 발명의 표면 피복 절삭 공구(10)(기재(1) 표면에 피막(2)이 형성되어 있음)의 상기 단면에 있어서, 경사면(3)과 여유면(4)이 교차하는 모서리를 나타내는 것이지만, 이와 같은 모서리는 호우닝 처리에 의해 가공되어 있기 때문에 현실에는 존재하지 않고, 따라서 본 발명에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이 이러한 단면에 있어서 경사면(3)과 여유면(4)을 각각 직선으로 근사시켜, 그 직선을 연장한 경우에 양 연장선이 교차하는 교점을 날끝 능선(5)으로 한다. 이에 비해, 「날끝 능선부」란, 절삭 가공시에 있어서 피삭재의 절삭에 가장 관여하는 부위의 하나이며, 상기 날끝 능선(5)의 주변부를 나타내는 것이지만, 본 발명에서는, 상기 단면에 있어서 경사면(3)과 여유면(4)을 각각 직선으로 근사시킨 경우에, 호우닝 처리에 의해 상기 직선이 굴곡되는 점을 연결한 영역(즉 피막(2) 표면에서의 경사면(3)의 굴곡점부터 여유면(4)의 굴곡점까지의 영역)을 날끝 능선부(본 발명에서는 단순히 「날끝」이라고 부르는 경우도 있음)로 한다. 또한, 상기 점 a 및 점 b를, 각각 경사면(3)의 굴곡점 및 여유면(4)의 굴곡점과 일치시키는 것이 바람직하지만, 이들이 일치하지 않는 경우라 하더라도 본 발명의 범위를 일탈하는 것은 아니다.

한편, 상기에서 규정되는 평면에 관하여, 「경사면의 중심」이란 경사면의 기하학적인 의미에서의 중심을 의미하고, 경사면의 중앙부에 상기 표면 피복 절삭 공구를 부착하기 위한 관통 구멍이 형성되어 있는 경우는, 그 관통 구멍이 형성되지 않았다고 가정한 경우의 경사면의 기하학적인 의미에서의 중심을 의미한다. 또, 「2개의 여유면이 교차하는 모서리」란, 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 의미하지만, 이 모서리가 명료한 모서리를 형성하지 않는 경우는, 양 여유면을 각각 기하학적으로 확대한 경우에 양자가 교차하는 가정적인 모서리를 의미하는 것으로 한다. 또한, 이와 같이 규정되는 평면이, 1개의 표면 피복 절삭 공구에 2 이상 존재하는 경우는, 어느 하나의 평면을 선택하는 것으로 한다.

또한, 본 발명에서는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 상기 단면에서의 피막(2)의 표면에 있어서, 날끝 능선(5)으로부터 경사면(3) 방향으로 거리 La 떨어진 지점을 점 a로 하고, 여유면(4) 방향으로 거리 Lb 떨어진 지점을 점 b로 하는 경우, 상기 La는 0.2 mm 미만이고, 상기 Lb는 0.1 mm 미만인 것을 특징으로 한다. 이에 따라 절삭에 가장 관여하는 부분의 날끝 강도를 증강시킬 수 있다. 그 결과, 피막에 의해 내마모성을 향상시키면서, 피막의 탈락이나 칩핑을 방지할 수 있어, 우수한 내마모성과 우수한 내결손성을 얻을 수 있다.

상기 La가 0.2 mm 이상인 경우, 또는 상기 Lb가 0.1 mm 이상인 경우, 피막과 기재의 밀착성이 저하된다. 이 때문에, 상기 La는 0.1 mm 미만인 것이 보다 바람직하고, 상기 Lb는 0.05 mm 미만인 것이 보다 바람직하다.

<제조방법>

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 예를 들어 다음과 같이 하여 제조할 수 있다. 우선, 경질 화합물로 이루어진 복수의 경질상과, 경질상끼리를 결합하는 결합상을 포함하는 기재를 준비한다. 계속해서, 이 기재에 대하여, 브러시 또는 플라스틱 미디어를 이용하여, 기재의 날끝 능선에 해당하는 부위를 호우닝 처리한다. 그리고, 호우닝 처리후에, 숏 피닝을 이용하여 알루미나 등의 미디어를 기재에 충돌시킨다. 이러한 숏 피닝 처리를 실시함으로써, 피막에 200 nm 이하의 폭의 크랙을 형성하기 위한 예비 균열을 발생시키거나, 또는, 기재의 표면에 0.08～3 ㎛ 직경의 포어를 형성하기 위한 핵을 형성할 수 있다. 숏 피닝 처리는, 미세 크랙을 발생시키기 쉽게 하기 위해, 비교적 경도가 높은 재료로 이루어진 미디어를 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 SiC, TiC, 다이아몬드 등으로 이루어진 미디어가 바람직하다. 또, 숏 피닝 처리는, 포어를 형성하기 위한 핵을 발생시키기 쉽고, 또한 기재에 대한 손상이 적다고 하는 관점에서, 비교적 경도가 낮은 재료로 이루어진 미디어를 이용하는 것이 바람직하고, 예를 들어 알루미나, 지르코니아 등으로 이루어진 재료가 바람직하다.

계속해서, 기재를 알콜액 중에 침지하여, 기재의 표면에 초음파를 조사한다. 상기 초음파의 주파수를 25 kHz로 했을 때에는, 초음파의 출력을 300～600 W로 조정하는 것이 바람직하고, 처리 시간이 5～15분인 것이 바람직하다. 이러한 조건으로 초음파 처리를 행함으로써, 기재의 표면의 10 ㎛의 영역에 200 nm 이하의 폭의 크랙을 2～7개 형성할 수 있고, 이로써 기재와 피막의 밀착 강도를 높일 수 있다. 또한, 기재(1)의 표면에는 상기 크랙뿐만 아니라, 미세한 포어가 존재하더라도 본 발명을 일탈하지 않고 본 발명의 효과를 발휘한다.

한편, 상기 초음파 처리를 행하지 않은 경우는, 기재의 표면에 200 nm 이하의 크랙을 형성할 수 없어, 기재와 피막의 밀착 강도를 향상시킬 수 없다. 또, 초음파의 출력이 300 W 미만이거나, 또는 초음파의 처리 시간이 5분 미만이면, 기재의 표면의 10 ㎛의 영역에 크랙을 형성하는 개수가 1개 이하가 되어 원하는 앵커 효과를 충분히 얻을 수 없고, 초음파의 출력이 600 W를 넘거나, 또는 초음파의 처리 시간이 15분을 넘으면, 기재의 표면에 크랙을 형성하는 개수가 8개를 넘기 때문에, 내결손성이 떨어질 가능성이 있다.

상기 초음파의 출력은 600～900 W로 조정하고, 초음파의 주파수를 25 kHz로 하여 10～30분 정도의 처리 시간으로 처리를 행해도 좋다. 이러한 조건으로 초음파 처리를 행함으로써, 기재의 표면에 0.08～3 ㎛ 직경의 포어를 형성할 수 있고, 이로써 기재와 피막의 밀착 강도를 높일 수 있다. 기재(1)의 표면에는 상기 포어뿐만 아니라, 200 nm 이하의 폭의 크랙이 존재하더라도 본 발명을 일탈하는 것은 아니다. 한편, 상기 초음파 처리를 행하지 않은 경우는, 기재의 표면에 전술한 포어를 형성할 수 없기 때문에, 기재와 피막의 밀착 강도를 향상시킬 수 없고, 또 내결손성도 향상되지 않는다.

이어서, 기재의 표면에 피막을 형성한다. 피막은, 예를 들어 챔버 내에 기재를 배치하고, CVD법 등의 기상 합성법을 이용하여, 800℃ 이상 1100℃ 이하의 온도(MT(moderate temperature)법의 경우는 800℃ 이상 1050℃ 이하의 온도)에서 기재 상에 성막된다. 특히 CVD법으로 형성한 피막은, 기재와의 밀착 강도가 매우 강하기 때문에, 피막을 두껍게 할 수 있고, 내마모성을 향상시킬 수 있다. 또, CVD법 대신, 이온 플레이팅법이나 이온 스퍼터링법 등의 물리적 증착법을 이용해도 좋다.

[실시예]

이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되지 않는다.

<실시예 1>

JIS(Japanese Industrial Standard)에 규정되는 JIS B 4120(1998) CNMG120408의 절삭 공구 형상을 갖는 초경합금 모재를 기재로서 준비했다. 또한, 이 기재는, 후술하는 시료 A1～A6마다 3개씩 총 18개 준비했다. 또, 이 기재의 조성은, 89.0 질량%의 WC와, 8.0 질량%의 Co와, 3.0 질량%의 TiC로 구성되어 있다.

그리고, 이 기재의 날끝 능선에 대하여 SiC 브러시 등을 이용하여 호우닝 처리를 실시했다. 이어서, 이와 같이 호우닝 처리된 각 시료(단, 시료 A2를 제외함)의 기재에 대하여, SiC로 이루어진 미디어를 이용하여 숏 피닝 처리를 실시했다. 한편, 시료 A2의 기재에는 숏 피닝 처리를 실시하지 않았다. 그 후, 각 시료(A1을 제외함)의 기재를 알콜액 중에 침지하여, 주파수 25 kHz, 출력 400 W의 초음파를 5～20분간 조사했다. 다음으로, 이 기재의 표면 상에 피막을 CVD법으로 형성했다. 상기 피막은, 우선 기재 표면과 접하도록 1.0 ㎛의 두께를 갖는 TiN을 형성하고, 그 위에 순차적으로, 10.0 ㎛의 두께를 갖는 MT(moderate temperature)-TiCN, 1.0 ㎛의 두께를 갖는 TiN, 4.0 ㎛의 두께를 갖는 Al₂O₃ 및 1.5 ㎛의 두께를 갖는 TiN을 이 순으로 형성했다.

이와 같이 하여 얻어진 각 시료(표면 피복 절삭 공구) 중, 시료마다 1개씩, 경사면의 중심에서의 피막 표면의 법선과 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 포함하는 평면을 따라서 시료를 절단하여, 그 단면을 기계 연마했다. 그리고, 연마면으로서 노출된 단면의 기재와 피막이 접하는 계면 근방을, 주사 전자 현미경을 이용하여 10000배의 배율로 관찰함으로써, 연마면에서의 기재의 표면에 있는 크랙의 개수를 세고, 또한 크랙의 폭을 측정했다. 이들의 결과를 표 1에 나타낸다. 표 1 중, 「크랙 폭」의 항은, 10 nm 이상의 폭을 갖는 크랙의 폭을 10개소 측정한 평균치를 나타내고, 「크랙 밀도」의 항은, 기재의 표면의 10 ㎛의 영역에서의 10～200 nm의 폭의 크랙의 개수를 나타낸다.

한편, 상기에서 절단하지 않은 시료 중, 시료마다 1개씩을 이용하여 이하의 조건에 따라 내마모성을 평가했다. 또한, 나머지 시료에 관해, 각 시료마다 1개씩을 이용하여 이하의 조건에 따라 내결손성(내칩핑성)을 평가했다. 이들의 결과를 동일하게 이하의 표 1에 나타낸다. 또한, 내결손성은, 칩핑 또는 결손되기까지의 시간(충격 시간)을 측정함으로써 평가했다.

<내마모성의 평가>

피삭재 : SCM435(JIS)

절삭 속도 : 300 m/min.

이송 속도 : 0.3 mm/rev.

절입량 : 1.5 mm

절삭유 : 습식

절삭 시간 : 20 min.

평가 : 여유면 마모량을 측정(상기 수치가 작은 쪽이 내마모성이 우수함).

<내결손성의 평가>

피삭재 : SCM435(JIS) 홈이 있는 재료

절삭 속도 : 330 m/min.

이송 속도 : 0.25 mm/rev.

절입량 : 1.5 mm

절삭유 : 습식

평가 : 칩핑 또는 결손되기까지의 시간(긴 쪽이 내결손성이 우수함).

또한, 시료 A3의 표면 피복 절삭 공구의 상기 단면을 촬영한 현미경 사진(촬영 조건 : 주사형 전자 현미경을 이용하여 10000배로 촬영)을 도 2에 나타낸다.

표 1 중, 시료 A3～A5가 실시예이고, 시료 A1, A2 및 A6이 비교예이다. 표 1에서 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 시료 A3～A5는, 시료 A1 및 A2와 동등한 여유면 마모량의 결과를 얻을 수 있는 한편, 시료 A1 및 A2보다 칩핑 또는 결손되기까지의 시간(표 1의 「충격 시간」)이 비약적으로 길어졌다. 한편, 시료 A6은, 시료 A3～A5에 비하여, 여유면 마모량이 증가하고, 충격 시간은 짧아졌다. 따라서, 이상의 결과에서, 본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 내마모성과 내결손성의 양자에 있어서 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

<실시예 2>

JIS(Japanese Industrial Standard)에 규정되는 JIS B 4120(1998) CNMG120408의 절삭 공구 형상을 갖는 초경합금 모재를 기재로서 준비했다. 또한, 이러한 기재는, 후술하는 각 시료(B1～B6)마다 3개씩 총 18개 준비했다. 또, 이 기재의 조성은, 88.0 wt%의 WC와, 5.0 wt%의 Co와, 3.0 wt%의 TiC와, 2.0 wt%의 TaC와, 2.0 wt%의 NbC로 구성되어 있다.

그리고, 이 기재의 날끝 능선부에 대하여 SiC 브러시 등을 이용하여 호우닝 처리를 실시했다. 이어서, 이와 같이 호우닝 처리된 각 시료(단, 시료 B2를 제외함)의 기재에 대하여, SiC로 이루어진 미디어를 이용하여 숏 피닝 처리를 실시했다. 한편, 시료 B2의 기재에는 숏 피닝 처리를 실시하지 않았다. 그 후, 각 시료의 기재를 알콜액 중에 침지하여, 주파수 25 kHz, 출력 200～700 W의 초음파를 10분간 조사했다. 다음으로, 이 기재의 표면 상에 피막을 형성했다. 이 피막은, CVD법으로 형성하고, 우선 기재 표면과 접하도록 0.5 ㎛의 두께를 갖는 TiN을 형성하고, 그 위에 순차적으로, 10.0 ㎛의 두께를 갖는 MT-TiCN, 1.0 ㎛의 두께를 갖는 TiBN, 6.0 ㎛의 두께를 갖는 Al₂O₃ 및 1.5 ㎛의 두께를 갖는 TiN을 이 순으로 성막했다.

이와 같이 하여 얻어진 각 시료(표면 피복 절삭 공구) 중, 시료마다 1개씩, 경사면의 중심에서의 피막 표면의 법선과 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 포함하는 평면을 따라서 시료를 절단하여, 그 단면을 기계 연마했다. 그리고, 연마면으로서 노출된 단면의 피막을, 주사 전자 현미경을 이용하여 10000배로 관찰함으로써, 연마면의 표면에 있는 크랙의 개수를 세고, 또한 크랙의 폭을 측정했다. 이들의 결과를 표 2에 나타낸다. 표 2 중, 「크랙 폭」의 항은, 10 nm 이상의 폭을 갖는 크랙의 폭을 10개소 측정한 평균치를 나타내고, 「크랙 밀도」의 항은, 기재의 표면의 10 ㎛의 영역에서의 10～200 nm의 폭의 크랙의 개수를 나타낸다.

한편, 상기에서 절단하지 않은 시료 중, 각 시료마다 1개씩을 이용하여 실시예 1과 동일한 조건에 따라 내마모성을 평가했다. 또한, 나머지 시료에 관해, 각 시료마다 1개씩을 이용하여 실시예 1과 동일한 조건에 따라 내결손성(내칩핑성)을 평가했다. 이들의 결과를 동일하게 이하의 표 2에 나타낸다.

표 2 중, 시료 B3～B5가 실시예이고, 시료 B1, B2 및 B6이 비교예이다. 표 2에서 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 시료 B3～B5는, 시료 B1 및 B2와 동등한 여유면 마모량의 결과를 얻을 수 있는 한편, 시료 B1 및 B2보다 칩핑 또는 결손되기까지의 시간(표 2의 「충격 시간」)이 비약적으로 길어졌다. 한편, 시료 B6은, 시료 B3～B5에 비하여, 여유면 마모량이 증가하고, 충격 시간은 짧아졌다. 따라서, 이상의 결과에서, 본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 내마모성과 내결손성의 양자에 있어서 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

<실시예 3>

JIS(Japanese Industrial Standard)에 규정되는 JIS B 4120(1998) CNMG120408의 절삭 공구 형상을 갖는 초경합금 모재를 기재로서 준비했다. 또한, 이 기재는, 후술하는 시료 C1～C6마다 3개씩 총 18개 준비했다. 또, 이 기재의 조성은, 89.0 질량%의 WC와, 8.0 질량%의 Co와, 3.0 질량%의 TiC로 구성되어 있다.

그리고, 이 기재의 날끝 능선에 대하여 SiC 브러시 등을 이용하여 호우닝 처리를 실시했다. 이어서, 이와 같이 호우닝 처리된 각 시료(단, 시료 C2를 제외함)의 기재에 대하여, 미디어로서 알루미나를 이용하여 숏 피닝 처리를 실시했다. 한편, 시료 C2의 기재에는 숏 피닝 처리를 실시하지 않았다. 그 후, 각 시료(C1를 제외함)의 기재를 알콜액 중에 침지하여, 주파수 25 kHz, 출력 700 W의 초음파를 0～35분간 조사했다. 다음으로, 이 기재의 표면 상에 피막을 CVD법으로 형성했다.

이와 같이 하여 얻어진 각 시료(표면 피복 절삭 공구) 중, 시료마다 1개씩, 경사면의 중심에서의 피막 표면의 법선과 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 포함하는 평면을 따라서 시료를 절단하여, 그 단면을 기계 연마했다. 그리고, 연마면으로서 노출된 단면의 기재와 피막이 접하는 계면 근방을, 주사 전자 현미경을 이용하여 10000배의 배율로 관찰함으로써, 연마면에서의 기재의 표면에 있는 포어의 직경 및 개수를 세었다. 이들의 결과를 표 3에 나타낸다. 표 3 중, 「포어 직경」의 항은, 10개의 포어의 직경을 측정한 평균치를 나타내고, 「포어 밀도」의 항은, 기재의 표면의 길이 10 ㎛의 영역에서의 포어의 개수를 나타낸다. 시료 C3의 표면 피복 절삭 공구의 상기 단면을 촬영한 현미경 사진(촬영 조건 : 주사형 전자 현미경을 이용하여 10000배로 촬영)을 도 3에 나타낸다.

한편, 상기에서 절단하지 않은 시료 중, 시료마다 1개씩을 이용하여 이하의 조건에 따라 내마모성을 평가했다. 또한, 나머지 시료에 관해, 시료마다 1개씩을 이용하여 이하의 조건에 따라 내결손성(내칩핑성)을 평가했다. 이들의 결과를 동일하게 이하의 표 3에 나타낸다. 또한, 내결손성은, 칩핑 또는 결손되기까지의 시간(충격 시간)을 측정함으로써 평가했다.

<내마모성의 평가>

피삭재 : SCM435(JIS)

절삭 속도 : 300 m/min.

이송 속도 : 0.3 mm/rev.

절입량 : 1.5 mm

절삭유 : 건식

절삭 시간 : 20 min.

<내결손성의 평가>

피삭재 : SCM435(JIS) 홈이 있는 재료

절삭 속도 : 300 m/min.

이송 속도 : 0.25 mm/rev.

절입량 : 1.5 mm

절삭유 : 습식

표 3 중, 시료 C3～C5가 실시예이고, 시료 C1, C2 및 C6이 비교예이다. 표 3에서 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 시료 C3～C5는, 시료 C1 및 C2와 동등한 여유면 마모량의 결과를 얻을 수 있는 한편, 시료 C1 및 C2보다 칩핑 또는 결손되기까지의 시간(표 3의 「충격 시간」)이 비약적으로 길어졌다. 한편, 시료 C6은, 시료 C3～C5에 비하여, 여유면 마모량이 증가하고, 충격 시간은 짧아졌다. 따라서, 이상의 결과에서, 본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 내마모성과 내결손성의 양자에 있어서 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

<실시예 4>

JIS(Japanese Industrial Standard)에 규정되는 JIS B 4120(1998) CNMG120408의 절삭 공구 형상을 갖는 초경합금 모재를 기재로서 준비했다. 또한, 이러한 기재는, 후술하는 각 시료(D1～D6)마다 3개씩 총 18개 준비했다. 또, 이 기재의 조성은, 88.0 wt%의 WC와, 5.0 wt%의 Co와, 3.0 wt%의 TiC와, 2.0 wt%의 TaC와, 2.0 wt%의 NbC로 구성되어 있다.

그리고, 이 기재의 날끝 능선에 대하여 SiC 브러시 등을 이용하여 호우닝 처리를 실시했다. 이어서, 이와 같이 호우닝 처리된 각 시료(단, 시료 D2를 제외함)의 기재에 대하여, 미디어로서 알루미나를 이용하여 숏 피닝 처리를 실시했다. 한편, 시료 D2의 기재에는 숏 피닝 처리를 실시하지 않았다. 그 후, 각 시료의 기재를 알콜액 중에 침지하여, 주파수 25 kHz, 출력 500～1000 W의 초음파를 15분간 조사했다. 다음으로, 이 기재의 표면 상에 피막을 CVD법으로 형성했다. 이 피막은, 우선 기재 표면과 접하도록 0.5 ㎛의 두께를 갖는 TiN을 형성하고, 그 위에 순차적으로, 10.0 ㎛의 두께를 갖는 MT-TiCN, 1.0 ㎛의 두께를 갖는 TiBN, 6.0 ㎛의 두께를 갖는 Al₂O₃ 및 1.5 ㎛의 두께를 갖는 TiN을 이 순으로 성막했다.

이와 같이 하여 얻어진 각 시료(표면 피복 절삭 공구) 중, 시료마다 1개씩, 경사면의 중심에서의 피막 표면의 법선과 2개의 여유면이 교차하는 모서리를 포함하는 평면을 따라서 시료를 절단하여, 그 단면을 기계 연마했다. 그리고, 연마면으로서 노출된 단면의 피막을, 주사 전자 현미경을 이용하여 10000배로 관찰함으로써, 연마면의 표면에 있는 포어의 개수를 세고, 또한 포어의 직경을 측정했다. 이들의 결과를 표 4에 나타낸다. 표 4 중, 「포어 직경」의 항은, 10개의 포어의 직경을 측정한 평균치를 나타내고, 「포어 밀도」의 항은, 기재의 표면의 길이 10 ㎛의 영역에서의 포어의 개수를 나타낸다.

한편, 상기에서 절단하지 않은 시료 중, 각 시료마다 1개씩을 이용하여 실시예 3과 동일한 조건에 따라 내마모성을 평가했다. 또한, 나머지 시료에 관해, 각 시료마다 1개씩을 이용하여 실시예 3과 동일한 조건에 따라 내결손성(내칩핑성)을 평가했다. 이들의 결과를 동일하게 이하의 표 4에 나타낸다.

표 4 중, 시료 D3～D5가 실시예이고, 시료 D1, D2 및 D6이 비교예이다. 표 4에서 분명한 바와 같이, 본 발명의 실시예인 시료 D3～D5는, 시료 D1 및 D2와 동등한 여유면 마모량의 결과를 얻을 수 있는 한편, 시료 D1 및 D2보다 칩핑 또는 결손되기까지의 시간(표 4의 「충격 시간」)이 비약적으로 길어졌다. 한편, 시료 D6은, 시료 D3～D5에 비하여, 여유면 마모량이 증가하고, 충격 시간은 짧아졌다. 따라서, 이상의 결과에서, 본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 내마모성과 내결손성의 양자에 있어서 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명의 실시형태 및 실시예에 관해 설명을 했지만, 전술한 각 실시형태 및 실시예의 구성을 적절하게 조합하는 것도 당초부터 예정되어 있다.

이번에 개시된 실시형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기 설명이 아니라 청구범위에 의해 표시되며, 청구범위와 균등한 의미 및 범위내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.

본 발명의 표면 피복 절삭 공구는, 프라이즈 가공이나 홈이 있는 재료의 선삭 가공 등의 단속적인 하중이 부하되는 절삭 가공에 적합하다.

1 : 기재 2 : 피막
3 : 경사면 4 : 여유면
5 : 날끝 능선 10 : 표면 피복 절삭 공구

Claims

기재(1)와, 상기 기재(1) 상에 형성된 피막(2)을 구비하는 표면 피복 절삭 공구(10)로서,
상기 기재(1)는, 경질상과, 상기 경질상끼리를 결합하는 결합상을 가지고,
상기 피막(2)은, 1층 또는 복수의 층으로 구성되며,
경사면(3)의 중심에서의 상기 피막(2)의 표면의 법선과 2개의 여유면(4)이 교차하는 모서리를 포함하는 평면으로 상기 표면 피복 절삭 공구(10)를 절단한 단면에 있어서, 날끝 능선(5)으로부터 경사면(3) 방향으로 거리 La 떨어진 지점을 점 a로 하고, 여유면(4) 방향으로 거리 Lb 떨어진 지점을 점 b로 하면, 상기 La는 0.2 mm 미만이고, 상기 Lb는 0.1 mm 미만이고, 상기 점 a로부터 상기 기재(1)의 표면에 수직으로 내린 점을 점 a'로 하고, 상기 점 b로부터 상기 기재(1)의 표면에 수직으로 내린 점을 점 b'로 하면, 상기 점 a'부터 상기 점 b'까지의 상기 기재(1)의 표면 중의 10 ㎛의 영역에 있어서, 200 nm 이하의 폭의 크랙을 2～7개 갖거나, 또는, 상기 점 a'부터 상기 점 b'까지의 상기 기재(1)의 표면 중의 길이 10 ㎛당 포어가 2～10개 있고,
상기 포어는, 상기 기재(1)와 상기 피막(2)의 계면 방향으로 갈수록 점차 직경이 좁아지는 공동이며, 상기 계면에서의 상기 포어의 직경이 0.08～3 ㎛인 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 La는 0.1 mm 미만인 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 Lb는 0.05 mm 미만인 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 점 a'부터 상기 점 b'까지의 상기 기재(1)의 표면 중의 10 ㎛의 영역에 있어서, 상기 크랙을 3～5개 갖는 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 점 a'부터 상기 점 b'까지의 상기 기재(1)의 표면 중의 길이 10 ㎛의 영역을 기점으로 하는 포어가 2～6개 있는 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 피막(2)은, 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, VIa족 원소, Al 및 Si로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소와, 탄소, 질소, 산소, 및 붕소로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소의 화합물로 이루어지는 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 피막(2)은 3 ㎛ 이상 30 ㎛ 이하의 두께인 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 경질상은, 주기율표의 IVa족 원소, Va족 원소, 또는 VIa족 원소의 탄화물, 질화물 및 탄질화물로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 화합물과, 탄화텅스텐으로 이루어지는 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 경질상은 탄화텅스텐으로 이루어지는 것인 표면 피복 절삭 공구(10).
제1항에 있어서, 상기 결합상은, 철, 코발트 및 니켈로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 원소로 이루어지는 것인 표면 피복 절삭 공구(10).