KR20070121064A - 내마모층이 코팅된 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는드릴 - Google Patents

내마모층이 코팅된 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는드릴 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기재 및 코팅을 포함하는 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴에 관한 것이다. 코팅은 비정질 상이 공존하지 않는 입방정 c-(Me,Si)N 상을 포함하는 하나 이상의 층으로 구성된다. 코팅은 아크 증발을 이용하여 증착된다. 본 발명의 목적은 우수한 절삭 특성을 갖는 코팅된 인서트를 제공하는 것이다.

Description

내마모층이 코팅된 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴{CUTTING TOOL INSERT, SOLID END MILL OR DRILL COATED WITH WEAR RESISTANT LAYER}
본 발명은 절삭 공구가 초경합금, 서멧, 세라믹, 입방정 질화붕소계 재료 또는 고속도강으로 된 기재, 및 코팅 중 하나 이상의 층이 비정질 상이 공존하지 않는 입방정 c-(Me,Si)N-상을 포함하는 경질의 내마모성 내화 코팅을 포함하는 칩 제거 기계가공을 위한 절삭 공구에 관한 것이다.
TiN 이 절삭 공구상의 경질 층으로서 폭넓게 사용되어 왔지만, 500 ℃ 이상의 온도에서의 저조한 내산화성은 3원 또는 4원 화합물 예컨대, Ti-Al-N 및 Ti-Cr-Al-N 을 만들어 냈다.
더 복잡한 4원 화합물들 (예컨대, Ti-Al-Si-N) 이 보고되었으며, 이는 비정질 Si3N4 또는 SiNx 과 조합되는 NaCl 유형의 결정질 상으로 구성되는 2상 구조로 인해 초경질 (H＞45 ㎬) 인 것으로 기술되어 있다. 이 코팅 재료는 향상된 내산화성 및 경화강의 기계가공에서의 향상된 성능을 갖는다.
그러나, 비정질 상에 기초한 재료는 용해로 인한 최적 성능 미달성의 원인인 상승된 온도에서 입계 슬라이딩에 의해 소성적으로 변형되는 경향이 있다.
본 발명의 목적은 칩 제거 기계가공을 위한 절삭 공구에 적용되는, 어떠한 비정질 상도 없는 c-(Me,Si)N 상을 함유하는 하나 이상의 층을 포함하는 코팅을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 어떠한 비정질 상도 없는 c-(Me,Si)N 상을 함유하는 층을 PVD 기술로 증착시키기 위한 방법을 제공하는 것이다.
화학적인 조성, 열 에너지의 양 및 성장시의 이온 유도 표면 활성화 정도, 성장률, 및 압력을 조화시킴으로써, 어떤 비정질 상도 없는 c-(Me,Si)N 상을 함유하며, 종래 기술에 비해 금속 절삭에서 향상된 성능을 보이는 층을 획득할 수 있다.
도 1 은 a) 증착, b) 900 ℃ 에서 어닐링, 및 c) 1100 ℃ 에서 어닐링된 상태에 있는 c-(Ti1 - xSix)N 층의 X 선 회절도이다. 각 층의 Si-함량이 표시되어 있다.
도 2 는 WC-Co 기재상의 a) TiN 및 b) Ti0 .92Si0 .08N 층의 단면 투과 전자 현미경사진이다.
도 3 은 WC-Co 기재상에 증착된 Ti0 .86Si0 .14N 으로 된 박층의 단면 TEM 사진 ( a) 선택된 영역의 전자 회절 경로의 개략도 및 b) HREM 이미지) 이다. a) 에는 (002) 결정학적 배향의 아결정립이 내부적으로 분기 (branching) 된 원주형 미세구 조가 도시되어 있다. [001] 을 중심으로 상호 회전한 이후의, 각각의 영역 축선 [010], [hko] 및 [110] 이 있는 이웃하는 섬유 Ⅰ- Ⅲ 에서의 (200) 및 (002) 평면의 트레이스 (trace) 가 b) 에 도시되어 있다.
도 4 는 증착되어 900 ℃ 및 1100 ℃ 에서 2 시간 동안 어닐링된 Ti1 - xSixN 층의 a) 경도 및 b) 영률 (Young's modulus) 을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 초경합금, 서멧, 세라믹, 입방정 질화붕소계 재료, 또는 고속도강의 경질 합금으로 된 본체를 포함하며, 이 본체 위에 어떤 비정질 상도 없는 c-(Me,Si)N 상으로 된 하나 이상의 층을 포함하는 내화성 화합물로 된 하나 또는 그 이상의 층으로 구성된 내마모성 코팅이 증착되어 있는 칩 제거 기계가공을 위한 절삭 공구가 제공된다. 추가적인 층은 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Si 및 Al 중 선택된 원소를 구비하는 질화물 및/또는 탄화물 및/또는 산화물로 구성되며, 물리적 기상 증착 (PVD), 또는 플라즈마 향상 화학적 기상 증착 (PACVD) 및/또는 화학적 기상 증착 (CVD) 등과 같은 PVD 이외의 다른 증착 기술을 이용하여 성장된다. 본 발명에 따른 공구는 솔리드 엔드 밀, 인서트 밀링 커터를 이용하는 모방 밀링 또는 경화강의 드릴링 등과 같이 칩 두께가 작고 피삭재가 경질인 금속 절삭용으로 특히 유용하다.
절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀, 또는 드릴은 하나 이상의 층이 결정질 입방 상인 c-(Me1 - xSix)c(N1 - bXb)d 을 포함하는 내화성 화합물로 된 하나 또는 그 이상 의 층으로 구성된 코팅 및 기재를 포함하는데, 여기서 Me 는 원소 Ti, Zr, V, Cr 및 Al 중 하나 또는 수개이고, X 는 C, O 및 B 중 하나 또는 수개의 원소이고, c-(Me1-xSix)c(N1-bXb)d 상의 비 (R = d/c) 는 0.85 ~ 1.05 이며, b 는 0.1 미만이고, x 는 0.05 ~ 0.20 이며, c-(Me1 - xSix)c(N1 - bXb)d 상은 XRD 또는/및 TEM (투과전자현미경) 또는/및 XPS (X 선 광전자분광법) 에 의해 검출되는 비정질상을 함유하지 않는다.
c-(Me,Si)N 층은 이하의 특징 중 하나 또는 수개를 갖는 θ ~ 2θ 및/또는 그레이싱 (gracing) 입사 구조 (geometry) 에서의 X 선 회절 (XRD) 에 의해 검출된 결정질 c-(Me,Si)N 이 존재하는 것이 특징이다.
- CuΚα 복사선을 이용하는 약 37°(2θ) 에서의 c-(Me,Si)N (111) 피크.
- CuΚα 복사선을 이용하는 약 43°(2θ) 에서의 c-(Me,Si)N (200) 피크.
- CuΚα 복사선을 이용하는 약 62°(2θ) 에서의 c-(Me,Si)N (102) 피크.
- Me 가 Ti 이외의 다른 원소를 함유할 경우, 피크 위치는 변할 수 있다.
- c-(Me,Si)N 의 구조는 바람직하게는 염화나트륨 (NaCl 유형) 및/또는 황화아연 (ZnS 유형) 이다.
- θ ~ 2θ 구조에서 CuΚα 복사선을 이용하는 c-(Me,Si)N (200) 피크의 영역과 c-(Me,Si)N (111) 사이의 비 (K) 가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 것으로 규정되는 조직.
- 작은 결정 및/또는 비균질 응력에 의한, θ ~ 2θ 구조에서의 CuΚα 복사선을 이용하는 c-(Me,Si)N (200) 의 FWHM (Full Width Half Mazimum) 값은, x＜0.1 일 때는 0.5°(2θ) 이상이고, x≥0.1 일 때는 0.9°(2θ) 이상이다.
c-(Me,Si)N 을 포함하는 층은 NaCl 타입 c-TiN 구조의 입방정 단일 상 층에 비해 상당히 증가한 경도를 가지며 (예 1 참조), 어떤 비정질 상도 함유하지 않기 때문에 향상된 고온 특성을 갖는다.
본 발명에 따른 c-(Me,Si)N 을 함유하는 층(들)이 다른 층(들)과 조합되면, 총 코팅 두께는 0.1 ~ 10 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 5 ㎛ 이며, c-(Me,Si)N 를 함유하지 않는 층(들)의 총 두께는 0.5 ~ 8 ㎛ 이다.
선택적인 실시예에서, 상술한 바에 따른 다른 층(들)이 있거나 없는 0.5 ~ 10 ㎛ 두께의 c-(Me,Si)N 을 함유하는 층(들)에는, MoS2, DLC (Diamond Like Carbon) 또는 MeC/C (Me 는 Cr, W, Ti 또는 Ta) 에 기초하는 고체 저마찰 재료로 구성되는 0.5 ~ 5 ㎛ 의 두꺼운 외층이 코팅의 최상부에 퇴적될 수 있다.
다른 선택적인 실시예에서, 0.1 ~ 2 ㎛ 두께의 c-(Me,Si)N 층(들)은 각각 2 ~ 500, 바람직하게는 5 ~ 200 개의 층으로 구성되는 1.0 ~ 15 ㎛ 의 두꺼운 다층 코팅 중의 하나 내지 다섯 개의 상이한 재료들 중 하나이다.
다른 선택적인 실시예에서, 두께가 0.1 ~ 1.0 ㎛ 인 c-(Me,Si)N 을 함유하는 하나 이상의 층이 칩 두께가 매우 작은 금속 절삭용으로 사용된다. 이 실시예에서, 절삭 공구의 날에 0.15 ㎛ 보다 우수한 라 (Ra) 의 표면 거칠기를 일으키는 후처리가 바람직하다.
어떤 비정질 상도 없는 c-(Me,Si)N 상을 포함하는 본 발명의 층을 성장시키 는데 사용되는 방법 (시스템 Ti-Si-N 으로 예시함) 은 이하의 조건하에서 합금 또는 복합 캐소드 (cathode) 의 아크 증발에 기초한다.
Ti-Si 캐소드의 조성은 10 ~ 20 at% 의 Si, 바람직하게는 15 ~ 20 at% 의 Si 및 나머지의 Ti 이다.
증발 전류는 캐소드 크기 및 캐소드 재료에 따라 50 A ~ 200 A 이다. 직경 63 ㎜ 의 캐소드를 사용할 때, 증발 전류는 바람직하게는 70 A ~ 100 A 이다.
기재 바이어스는 -10 V ~ -80 V, 바람직하게는 -40 V ~ -60 V 이다.
증착 온도는 400 ℃ ~ 700 ℃, 바람직하게는 500 ℃ 이상, 가장 바람직하게는 520 ℃ 이상 ~ 600 ℃ 이다.
c-(Me,Si)N 을 함유하는 층(들)을 성장시킬 때, 0.5 ~ 9.0 Pa, 바람직하게는 1.5 ~ 7.0 Pa 의 총압력에서, 0 ~ 50 vol%, 바람직하게는 0 ~ 20 vol% 의 Ar 으로 구성되는 Ar+N2 분위기가 사용된다.
X 가 C 및 O 를 포함하는 c-(Me,Si)(N,X) 층(들)을 성장시키기 위해, 탄소 및/또는 산소 함유 가스가 N2 및/또는 Ar+N2 분위기에 첨가되어야 한다 (예컨대, C2H2, CH4, CO, CO2, O2). X 가 B 도 포함하면, 타깃 (taget) 을 B 와 합금화하거나, 붕소 함유 가스를 상기 분위기에 첨가함으로써 B 를 첨가할 수 있다.
본 발명에 따른 바람직한 구조, 즉 c-(Me,Si)N (여기서는 c-(Ti,Si)N 을 예시로 함) 을 함유하는 층을 획득하기 위해서는, 수개의 증착 파라미터가 미세조정 (finetuned) 되어야 함을 발견하였다. 한가지 중요한 요소는 압력 및 음의 기 재 바이어스를 제어함으로써 충돌하는 이온의 에너지의 적절한 선택에 의한 흡착원자 (adatom) 의 표면 활성화 정도와 공동하여 증착 온도를 최적화된 상태로 유지시키는 것이다. 최선의 파라미터는 기재를 둘러싸는 다크 스페이스 (dark space) 의 영역 (border) 에 도달하는 이온의 평균 충전 상태를 결정하는 캐소드와 기재 사이의 거리 및 압력의 조합에 따라 아마도 달라진다.
약간의 Ti 를 Zr, Al 및 Cr 중 하나 또는 수개로 대체함으로써 향상된 내산화성을 달성할 수 있다.
c-(Me,Si)N 상을 함유하는 층(들)을 성장시킬 때, 압축 잔류 응력이 매우 커질 위험이 있으며, 이는 뾰족한 절삭날이 사용될 때 및/또는 우수한 점착에 대한 요구가 가장 중요할 때 절삭 응용에서 성능에 부정적인 영향을 미친다. 압축 잔류 응력을 감소시키는 한가지 가능한 방법은, 바람직하게는 600 ℃ ~ 1000 ℃ 의 온도의 Ar 및/또는 N2 분위기에서 20 ~ 600 분 동안 포스트 어닐링 공정 또는 인시츄 어닐링 (in-situ annealing) 을 적용하는 것이며, 이는 예 1 에서 증명된 바와 같이, 재료의 고온 안정성으로 인해 층에 부정적인 영향을 끼치지 않는다. 그러나, 1100 ℃ 의 어닐링 온도는 너무 높다.
본 발명은 아크 증발을 이용하여 증착되는 c-(Me,Si)N 상을 함유하는 층(들)을 참조하여 기술하였다. 또한, 정확한 증착 파라미터가 미세조정될 수 있다면, c-(Me,Si)N 상 층(들)은 마그네트론 스퍼터링 (magnetron sputtering), 전자 빔 증발, 이온 플레이팅, 또는 레이저 애블레이션 (laser ablation) 등과 같은 다 른 PVD 기술을 이용하여서도 만들어질 수 있음이 명백하다.
실시예 1
12×12×4 mm 의 초경합금 WC-Co (6 wt%) 플레이트를 기재로 사용하였다. 증착 전에, 기재를 연삭하고 거울형상 윤내기까지 연마하였으며, 초음파 알칼리성 탈지제에서 세척하였다.
층은 아크 증발 시스템에 의해 증착되었다. 하나의 배치 (batch) 로 조성이 변하는 Ti1 - xSixN 층을 만들기 위해서, 조성이 각각 Ti, Ti90Si10, 및 Ti80Si20 이며, 각각의 최상부에 장착되는 세 개의 캐소드를 사용하였다.
가장 짧은 캐소드 대 기재 거리는 160 mm 였다. 기재가 Ar 이온으로 스퍼터 세척된 이후에, 시스템은 2.0×10-3 ㎩ 미만의 압력으로 배기되었다.
증착은 -45 V 의 기재 바이어스를 이용하여 총 압력이 5.0 Pa 인 99.995 % 순도의 N2 분위기에서 실행되었다. 층 두께는 약 2 ㎛ 였다. 증착 온도는 약 520 ℃ 였다. 증착 직후에, 챔버는 건조 N2 가 배출되었다.
이하, Si 함량이 변한 경우를 기술한다.
증착실 내의 상이한 위치에서 증착된 층의 EDX 분석을 이용하여 실행된 층 조성물의 화학적인 분석은 Ti 와 Ti0 .9Si0 .1 또는 Ti0 .8Si0 .2 타깃 사이에 있는 샘플에 대해 0≤x≤0.14 Si 의 연속적인 조성 범위를 보여주었다. Ti0 .8Si0 .2 타깃과 가장 가까운 층은, 설정된 구조로 인해, 실제의 x=0.14 보다 더 높은 Si 함량을 가질 것으로 예상되었다. 그러나, 아크 증발 동안의 Si 의 명백한 손실은 샘플 표면에 대한 Si 원자보다는 Ti 원자로부터의 더 강한 충격에 의해 설명될 수 있다.
인접한 표면 영역에서의 화학적인 결합 구조를 X 선 광전자 분광기 (XPS) 로 분석하였다. XPS 는 1486.6 eV 의 X 선 공급원에서의 비단색 Al Κα 및 반구상의 전자 에너지 분석기가 갖춰져 있다. 그 다음, 샘플은 Ar 에칭되었고, 결합 에너지 0 ~ 1100 eV 의 서베이 스캔 (survey scan) 이 각각의 샘플에 대해 기록되었다. Ti2p, N1s, Si2s, Si2p 및 C1s 피크의 정확한 피크 위치의 정밀한 결정을 위해, 국부적인 영역의 스캔을 기록하였다.
베르코비치 (Berkovich) 다이아몬드 팁을 구비하는 나노 인스트루먼트 나노인텐더 Ⅱ (Nano Instruments NanoIndenter Ⅱ) 를 이용하여 표면의 기계적인 연마 이후의 층의 나노압입 (nanoindentation) 분석을 실행하였다. 최대 팁 하중은 25 mN 이었다.
화학량론, 즉 c-(Me1 - xSix)c(N1 - bXb)d 의 비 (R = d/c) 는 모든 변형에 대해 0.9 ~ 1.0 이고 지수 b＜0.05 인 것을 발견하였다.
도 1a) 는 증착된 Ti1 - xSixN 층의 XRD 회절도를 도시한다. 모든 조성물에 대한 회절도는 TiN 에 매우 가까운 격자 파라미터를 갖는 NaCl 구조 (0.424 ㎚) 화합물을 나타냈다. 바람직한 층 성장 배향은 Si 함량이 증가함에 따라 혼합형 <111> 에서 독자형 <200> 으로 변한다. 조직 (Κ) 은 x≥0.03 인 모든 변형에 대해서 10 이상이었다. FWHM 값은 x=0.05 에 대해 0.5°, x=0.11 에 대해 1.0 °및 x=0.14 에 대해 1.6°이었다.
도 2a) (TiN), 도 2b) (Ti0 .92Si0 .08N) 및 도 3) (Ti0 .86Si0 .14N) 각각에는 증착된 샘플의 단면 TEM 사진이 도시되어 있다. 층들은 원주 폭이 200 ㎚ 로부터 100 ㎚ 까지 감소하고 Si 함량이 증가한 조밀한 원주 구조를 보인다. 흥미롭게도, 모든 층들에 대해, 최상면은 기재 표면의 거칠기 및 특징을 보유하고 있었다. 이는 증착 동안에 3D 세포군 성장 및 잠재적인 각짐 현상이 효과적으로 억제되었다는 것을 의미한다. 도 2 및 도 3 으로부터, Si 함량은 구조에 영향을 주었으며 결함 빈도를 증가시켰음이 명백하다. 증착된 Ti0 .86Si0 .14N (도 3 참조) 는 각각의 원주 내에서 미세 섬유 구조를 보였다. 그림을 더 크게 확대하자, 변형비가 크고 겹치는 부분에 물결무늬 주름이 있는 ㎚ 구조의 섬유 (연장된 결정질 입자) 가 보였다. 도 3b) 의 HREM 이미지는 전위로부터의 결함 빈도가 큰 세 개의 입방정 (Ti,Si)N 상 섬유의 전형적인 모습을 보여준다. 도 3 을 관찰하면 섬유가 각각의 원주 위에서 입체각 20 °(도 3 의 a) 에서 (002) 아크의 폭) 까지 분기함으로써 회전 격자가 생긴 흥미로운 성장 형태가 보인다. 분기는 원주 경계에서 시작되고, 아결정립은 원주의 표면 줄기에서 합쳐진다. 이는 (002) 성장 표면을 유지시킨다. TEM 분석에 의해서는 어떠한 비정질 상의 부피도 발견되지 않았다.
주사형 전자 현미경으로, 증착된 Ti1 - xSixN (x=0, x=0.05, x=0.08, x=0.14) 에서 균열된 단면을 검사하였다. 현미경사진은 미세한 입자를 갖는 조밀한 원 주 미세구조를 보여주었다. (Ti,Si)N 층의 두께는 1.9 ~ 2.4 ㎛ 였다. 증착된 Ti0 .86Si0 .14N 은 XTEM 으로 도시한 나노구조로 균열되었을 때 미세한 섬유 구조로 작용하였다.
900 ℃ 및 1100 ℃ 의 Ar 분위기에서 등온적으로 어닐링된 Ti1 - xSixN 층의 XRD 의 결과를 도 1 의 b) 및 c) 에 도시하였다. 증착된 샘플의 조직은 유지되었다. 그러나, 어닐링 온도가 증가하는 동안 피크 퍼짐은 감소한다.
Ti1 - xSixN 고용층은 증착 온도 이상에서의 어닐링 동안 성장유도 압축 응력 상태로부터 회복된다. 도 1 로부터, 피크 퍼짐이 감소하는 것을 볼 때 회복은 명백하다.
도 4 는 Si 함량이 증착된 층 및 900 ℃ 및 1100 ℃ 에서 어닐링된 층에 대한 경도 및 영률에 어떻게 영향을 끼치는지를 도시한다. Si 의 추가는, 증착된 층에 대한 증감도에서 Ti0 .86Si0 .14N 에 대해 31.3±1.3 ㎬ 로부터 44.7±1.9 ㎬ 까지 경도를 증가시켰다. XRD 및 TEM 으로부터, Ti0 .86Si0 .14N 층이 가장 큰 결함 밀도를 포함한다는 것이 명백하다. 따라서, 고용체 및 결함 경화 모두가 활성화 될 수 있다. 900 ℃ 에서 어닐링된 샘플은 경도와 관련된 Si 함량에 대한 경향과 유사하게 그 경도를 유지한다. 그러나, 1100 ℃ 에서는, 경도가 모든 조성에 대해 30 ㎬ 이하로 감소하였다.
층의 영률은 증착된 층에 대한 Si 함량이 증가하면서 670 ㎬ (x=0) 으로부터 700 ㎬ (x=0.05) 까지 약간 증가한다 (도 4b 참조). 그러나, 너 많은 양의 Si 에 대해서는, 영률이 600 ㎬ 까지 감소하였다.
퇴적된 Ti0 .86Si0 .14N 의 X 선 광전자분광법은 원소 Ti, Si, N 과 Ar 에칭 이후에는 매우 적은 양의 O 가 존재함을 보여준다. Si2p 피크의 분석은 100.6 eV 에서의 α-Si3N4 의 보고된 값에 가까운 Ti0 .86Si0 .14N 층에 대한 결합 에너지 100.9 eV 를 보여주며, 이는 Si-N 결합을 암시한다. 일반적으로 101.8 eV 에 위치하는 비정질 상 실리콘 질화물 (α-Si3N4) 은 검출되지 않았다.
14 at% 의 Si 를 함유하는 NaCl 구조의 Ti1 - xSixN 고용층은 520℃ 의 기재 온도에서 아크 증발에 의해 합성되었다. 그러나, 가장 높은 Si 함량에 대해, XRD 및 TEM 은 결함이 많은 격자를 보여주며, 반면 XPS 는 비정질 Si3N4 의 존재를 암시하지 않는다. c-NaCl 구조의 SiN 을 포함하는 모든 고용체에 대한 격자 파라미터가 TiN 에 매우 가깝다는 것을 발견하였기 때문에, 합성 또는 2차 상 변태로부터의 조성 불균질성을 전자 또는 X 선 회절 기술을 이용하여 확인하는 것은 어렵다. 그러나, XRD 분석은, 약 37°(2θ) 에서 집중되는 4 ~ 6°(2θ) 의 FWHM 을 전형적으로 예상하므로, 비정질 상으로부터의 험프 (hump) 는 검출되지 않을 수 있다는 것을 도시한다.
실시예 2
실시예 1 에서와 유사하게 코팅된 RDHW10T3M0T-MD06 인서트를 사용하여 모방 밀링 테스트를 실행하였다 (변형 x 는 0, 0.06 및 0.14). 비정질 상을 함유하는 두께 3.5 ㎛ 의 (Ti,Si)N 층을 구비하는 인서트를 기준으로 사용하였다. 불꽃이 일어나고 재료가 불균일한 표면을 갖게 될 때로 규정되는 인서트가 마모되는 때에 공구 수명을 측정하였다. 공구 수명이 표 1 에 기록되어 있다.
재료: DIN X155 CrMoV 12 1, 경도 58HRC
건식 기계가공
vc = 250 m/min
fz = 0.2 ㎜/tooth
ap = 1 ㎜, ae 2 ㎜
Figure 112007086020535-PCT00001
이 시험은 c-(Ti,Si)N 에 많은 양의 Si 를 갖는 변형이 가장 긴 사용 수명을 가진다는 것을 보여준다.

Claims (6)

  1. 초경합금, 서멧, 세라믹, 입방정 질화붕소계 재료, 또는 고속도강으로된 경질 합금의 기재, 및 하나 이상의 층이 결정질 입방정 상인 c-(Me1 - xSix)c(N1 - bXb)d 을 포함하는 내화성 화합물로 된 하나 또는 그 이상의 층으로 구성된 코팅을 포함하며, 여기서 Me 는 원소 Ti, Zr, Cr, V 및 Al 중 하나 또는 수개, X 는 원소 C, O 및 B 중 하나 또는 수개인, 칩 제거 기계가공을 위한 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴에 있어서,
    비 (R = d/c) 는 0.85 ~ 1.05 이고, b 는 0.1 미만이고, x 는 0.05 ~ 0.20 이며, 상기 층은 XRD 에 의해 검출되는 비정질 상을 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 층의 결정은 섬유질이며, 강력하게 분기되고 구부러지는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 층의 조직은 θ ~ 2θ 구조에서 CuΚα 복사선을 이용하는 c-(Me,Si)N (200) 피크의 영역과 c-(Me,Si)N (111) 사이의 비 (Κ) 가 5 이상, 바람직하게는 10 이상인 것으로서 규정되는 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층으로부터의, θ ~ 2θ 구조에서의 X 선 회절 패턴의 c-(Me1 - xSix)c(N1 -bXb)d (200) 피크의 FWHM (Full Width Half Maximum) 값은, x＜0.1 일 때 0.5°(2θ) 이상이고, x≥0.1 일 때 0.9°(2θ) 이상인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층의 구조는 염화나트륨 (NaCl) 유형인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴.
  6. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 층의 구조는 황화아연 (ZnS) 유형인 것을 특징으로 하는 절삭 공구 인서트, 솔리드 엔드 밀 또는 드릴.
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