[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

KR102676439B1 - 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구 - Google Patents

피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구 Download PDF

Info

Publication number
KR102676439B1
KR102676439B1 KR1020217015937A KR20217015937A KR102676439B1 KR 102676439 B1 KR102676439 B1 KR 102676439B1 KR 1020217015937 A KR1020217015937 A KR 1020217015937A KR 20217015937 A KR20217015937 A KR 20217015937A KR 102676439 B1 KR102676439 B1 KR 102676439B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
base
gas
coated tool
erosion rate
Prior art date
Application number
KR1020217015937A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20210087049A (ko
Inventor
히로토시 이토
Original Assignee
교세라 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 교세라 가부시키가이샤 filed Critical 교세라 가부시키가이샤
Publication of KR20210087049A publication Critical patent/KR20210087049A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102676439B1 publication Critical patent/KR102676439B1/ko

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/148Composition of the cutting inserts
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B27/00Tools for turning or boring machines; Tools of a similar kind in general; Accessories therefor
    • B23B27/14Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material
    • B23B27/16Cutting tools of which the bits or tips or cutting inserts are of special material with exchangeable cutting bits or cutting inserts, e.g. able to be clamped
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23CMILLING
    • B23C5/00Milling-cutters
    • B23C5/16Milling-cutters characterised by physical features other than shape
    • B23C5/20Milling-cutters characterised by physical features other than shape with removable cutter bits or teeth or cutting inserts
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32Carbides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/34Nitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/36Carbonitrides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/403Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40Oxides
    • C23C16/405Oxides of refractory metals or yttrium
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/044Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material coatings specially adapted for cutting tools or wear applications
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C30/00Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process
    • C23C30/005Coating with metallic material characterised only by the composition of the metallic material, i.e. not characterised by the coating process on hard metal substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2224/00Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/28Titanium carbide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2224/00Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/32Titanium carbide nitride (TiCN)
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2224/00Materials of tools or workpieces composed of a compound including a metal
    • B23B2224/36Titanium nitride
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23BTURNING; BORING
    • B23B2228/00Properties of materials of tools or workpieces, materials of tools or workpieces applied in a specific manner
    • B23B2228/10Coatings

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Cutting Tools, Boring Holders, And Turrets (AREA)

Abstract

본 개시의 피복 공구는 기체와, 상기 기체 상에 위치하는 피복층을 구비한다. 상기 피복층은 상기 기체의 가까이에 위치하는 두께가 1㎛ 이상인 제 1 층과, 상기 제 1 층보다 상기 기체로부터 먼 곳에 위치하는 제 2 층을 구비한다. 순수에 대하여, 평균 입경이 1.1∼1.3㎛인 구형의 Al2O3 입자를 3질량% 분산한 액체 A를 상기 제 2 층에 충돌시켜서 측정하여 얻어지는, 상기 제 2 층에 있어서의 침식률 A2가 0.4㎛/g 이하이다. 상기 액체 A를 상기 제 1 층에 충돌시켜서 측정하여 얻어지는, 상기 제 1 층에 있어서의 침식률 A1이 1.8㎛/g 이하이다. 본 개시의 절삭 공구는 제 1 단으로부터 제 2 단을 향해 연장되고, 상기 제 1 단측에 포켓을 갖는 홀더와, 상기 포켓에 위치하는 상술의 피복 공구를 구비한다.

Description

피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구
본 개시는 기체의 표면에 피복층을 갖는 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구에 관한 것이다.
초경합금이나 서멧, 세라믹스 등의 기체 표면에, TiCN층이나, Al2O3층을 적층한 피복층을 형성한 절삭 공구 등의 피복 공구가 알려져 있다.
피복 공구에 있어서의 피복막에는 높은 내마모성이 요구되고 있고, Al2O3층은 일반적으로, TiCN층보다 높은 내마모성을 갖기 때문에, 예를 들면, 특허문헌 1에서는, Al2O3층을 구비하는 피복 공구에 있어서, Al2O3층에 포함되는 Al2O3 결정의 배향을 제어함으로써 피복 절삭 공구의 내마모성을 향상시키는 것이 행해지고 있다.
일본 특허공개 2016-137564호 공보
본 개시의 피복 공구는 기체와, 상기 기체 상에 위치하는 피복층을 구비한다. 상기 피복층은, 상기 기체의 가까이에 위치하는 두께가 1㎛ 이상인 제 1 층과, 상기 제 1 층보다 상기 기체로부터 먼 곳에 위치하는 제 2 층을 구비한다. 순수에 대하여, 평균 입경이 1.1∼1.3㎛인 구형의 Al2O3 입자를 3질량% 분산한 액체 A를 상기 제 2 층에 충돌시켜서 측정하여 얻어지는, 상기 제 2 층에 있어서의 침식률 A2가 0.4㎛/g 이하이다. 상기 액체 A를 상기 제 1 층에 충돌시켜서 측정하여 얻어지는, 상기 제 1 층에 있어서의 침식률 A1이 1.8㎛/g 이하이다. 본 개시의 절삭 공구는 제 1 단으로부터 제 2 단을 향해 연장되고, 상기 제 1 단측에 포켓을 갖는 홀더와, 상기 포켓에 위치하는 상술의 피복 공구를 구비한다.
도 1은 본 개시의 피복 공구의 일례를 나타내는 개략 사시도이다.
도 2는 도 1의 피복 공구에 있어서의 피복층의 단면의 구성을 설명하기 위한 모식도이다.
도 3은 본 개시의 절삭 공구의 일례를 나타내는 평면도이다.
<피복 공구>
본 개시의 피복 공구는, 도 1에 나타내는 예에 있어서는, 주면이 개략 사각형상의 판 형상이다. 단, 이 형상에 한정되는 것은 아니다. 피복 공구(1)는 제 1 면(2)(이하, 주면(2)으로 기재한다.)과, 제 2 면(3)을 갖고, 제 1 면(2)과 제 2 면(3)이 교차하는 부분의 적어도 일부에 절삭날(4)을 갖고 있다. 제 1 면(2)은 절삭면이라 불리는 면이며, 제 2 면(3)은 여유면이라 불리는 면이다. 그 때문에, 절삭면(2)과 여유면(3)이 교차하는 부분의 적어도 일부에 절삭날(4)을 갖고 있다고도 할 수 있는 것이다.
또한, 도 2의 피복 공구(1)에 있어서의 피복층(7)의 단면의 구성을 설명하기 위한 모식도에 나타내는 바와 같이, 피복 공구(1)는 기체(5)와, 이 기체(5)의 표면에 위치하는 피복층(7)을 구비하고 있다.
피복 공구(1)의 기체(5)를 구성하는 재질은 경질합금, 세라믹스 또는 금속을 들 수 있다. 경질합금으로서는 탄화텅스텐(WC)과, 코발트(Co)나 니켈(Ni) 등의 철속 금속을 함유하는 초경합금이라도 좋다. 다른 경질합금으로서 탄질화티탄(TiCN)과, 코발트(Co)나 니켈(Ni) 등의 철속 금속을 함유하는 Ti기 서멧이라도 좋다. 세라믹스가 Si3N4, Al2O3, 다이아몬드, 입방정 질화 붕소(cBN)라도 좋다. 금속으로서는 탄소강, 고속도강, 합금강이라도 좋다. 상기 재질 중에서도, 피복 공구(1)로서 사용할 경우에는, 기체(5)는 초경합금 또는 서멧으로 이루어지는 것이 내결손성 및 내마모성의 점에서 좋다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 피복층(7)은, 기체(5)의 가까이에 위치하는 두께가 1㎛ 이상인 제 1 층(7a)과, 제 1 층(7a)보다 기체로부터 먼 위치에 위치하는 제 2 층(7b)을 갖는다. 또한, 기체(5)의 가까이에 위치한다란, 제 2 층(7b)보다 기체(5)의 가까이에 위치하는 것을 의미한다. 제 1 층(7a)은 기체(5)와 접해 있어도 좋다.
본 개시의 피복 공구(1)에 있어서의, 제 2 층(7b)의 침식률 A2는 0.4㎛ 이하이며, 제 1 층(7a)의 침식률 A1은 1.8㎛ 이하이다.
또한, 침식률이란, 순수 100질량%에 대하여, 평균 입경이 1.1∼1.3㎛인 구형의 Al2O3 입자를 3질량% 분산시킨 액체 A를 검사체에 충돌시킴으로써 제거된 검사체의 깊이를 평가한 것이다. 따라서, 이 침식률이 작으면 검사체의 내마모성은 높다. 바꿔 말하면, 침식률이 작은 검사체는 마모하기 어렵다. 또한, 침식률의 측정에 있어서는, 대상물의 표면에 대하여 대략 직각으로 액체 A가 닿도록 해서, 98∼102m/s의 속도로 액체를 충돌시키면 좋다.
침식률의 측정에는 가부시키가이샤 팔메소제의 MSE 시험기 MSE-Al2O3을 사용하면 좋다.
제 1 층(7a)은, 예를 들면, 복수의 TiN 입자를 포함하는 TiN층이나 복수의 TiC 입자를 포함하는 TiC층, 복수의 TiCN 입자를 포함하는 TiCN층, 복수의 TiCNO 입자를 포함하는 TiCNO층이라도 좋다. 제 2 층(7b)은, 예를 들면, 복수의 Al2O3 입자를 포함하는 Al2O3층이나 복수의 ZrO2 입자를 포함하는 ZrO2층이라도 좋다.
이들 TiN층, TiC층, TiCN층, TiCNO층이란, 각각, TiN, TiC, TiCN, TiCNO를 주성분으로 해서 함유하는 것을 의미한다. 주성분이란, 각각의 층에 포함되는 결정 중, 50질량% 이상 함유하는 것을 말한다. 이 함유량은, 예를 들면, X선 회절을 사용한 리드 벨트 해석에 의해 구하면 좋다.
본 개시의 피복 공구(1)에 있어서의, 제 1 층의 침식률 A1은 1.5㎛/g 이하 라도 좋다. 또한, 본 개시의 피복 공구(1)에 있어서의, 제 2 층의 침식률 A2는 0.35㎛/g 이하라도 좋다. 이와 같은 구성을 갖는 피복 공구(1)는 내마모성, 내결손성이 더 우수하다.
또한, 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 개시의 피복 공구(1)는, 제 2 층(7b)보다 기체(5)로부터 먼 위치에, 최표층인 제 3 층(7c)을 더 갖고 있어도 좋다. 제 3층(7c)은 0.1㎛ 이상의 두께를 갖고 있어도 좋다. 이 제 3 층(7c)의 액체 A를 충돌시켜서 측정한 침식률 A3은 0.0∼2.0㎛/g이라도 좋다. 이와 같은 구성을 갖는 피복 공구(1)는 내마모성, 내결손성이 더 우수하다.
또한, 제 3 층(7c)은, 복수의 TiN 입자를 포함하는 TiN층이나 복수의 TiC 입자를 포함하는 TiC층, 복수의 TiCN 입자를 포함하는 TiCN층이라도 좋다. 이와 같은 제 3 층(7c)을 가지면, 내마모성, 내결손성이 우수하고, 마찰이 작기 때문에, 절삭편을 스무스하게 배출할 수 있다.
또한, 기체(5)는 WC를 주성분으로 하는 소위 초경합금이라도 좋다. 또한, cBN이나 다이아몬드를 주성분으로 하는 기체(5)를 사용해도 좋다.
또한, 기체(5)와 제 1 층(7a) 사이에 TiN으로 이루어지는 하지층(도시하지 않음)을 더 갖고 있어도 좋다. 하지층은, 기체(5)가 Co, C(탄소), W(텅스텐) 등의 성분을 포함할 때, 이들 성분이 하지층 상에 존재하는 층으로 확산하는 것을 억제하는 기능을 갖는다. 하지층은 0.1㎛∼1.0㎛의 두께로 해도 좋다.
또한, 제 1 층(7a)과 제 2 층(7b) 사이에는, 중간층으로서 TiCNO층(도시하지 않음)을 더 갖고 있어도 좋다. 중간층은 복수의 중간층으로 이루어지는 것이라도 좋다. 이 중간층의 두께는 각각 1㎛ 미만이다.
또한, 각 층에 있어서의 구조나 두께, 또한 각 층을 구성하는 결정의 형상 등은, 피복 공구(1)의 단면에 있어서의 전자 현미경 사진(주사형 전자 현미경(SEM)사진 또는 투과 전자 현미경(TEM) 사진)을 관찰함으로써 측정하는 것이 가능하다.
또한, 상기 피복 공구(1)는, 절삭면과 여유면의 교차부에 형성된 절삭날을 피절삭물에 대서 절삭 가공하는 것이며, 상술한 우수한 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 본 개시의 피복 공구(1)는, 절삭 공구 이외에도, 슬라이딩 부품이나 금형 등의 내마 부품, 굴착 공구, 날붙이 등의 공구, 내충격 부품 등의 각종 용도에 응용 가능하고, 이 경우에도 우수한 기계적 신뢰성을 갖는 것이다.
이어서, 본 개시의 공구의 제조 방법에 대해서 일례를 설명한다.
우선, 기체로 되는 경질합금을 소성에 의해 형성할 수 있는 탄화물, 질화물, 탄질화물, 산화물 등의 무기물 분말에, 금속 분말, 카본 분말 등을 적당히 첨가, 혼합해서, 혼합 분말을 제작한다. 이어서, 이 혼합 분말을 사용하여, 프레스 성형, 주입 성형, 압출 성형, 냉간 정수압 프레스 성형 등의 공지의 성형 방법에 의해 소정의 공구 형상으로 성형한다. 이 성형체를, 진공 중 또는 비산화성 분위기 중에서 소성함으로써 상술한 기체를 제작한다. 그리고, 기체의 표면에 소망에 의해 연마 가공이나 절삭날부의 호닝 가공을 실시한다.
이어서, 그 표면에 화학 기상 증착(CVD)법에 의해 피복층을 성막한다.
우선, 기체를 챔버 내에 세팅하고, 하지층인 TiN층을 성막한다. 성막 온도를 830℃, 가스압을 8㎪로 하고, 반응 가스의 조성이 사염화티탄(TiCl4) 가스를 0.1∼20체적%, 질소(N2) 가스를 20체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막한다.
이어서, TiCN층인 제 1 층을 성막한다. 성막 온도를 830℃, 가스압을 9㎪로 하고, 반응 가스 조성으로서, 체적%로 사염화티탄(TiCl4) 가스를 5.0∼20체적%, 질소(N2) 가스를 10∼90체적%, 아세토니트릴(CH3CN) 가스를 0.01체적%∼3.0체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막한다. 이 때, 아세토니트릴(CH3CN) 가스의 함유 비율을 성막 초기보다 성막 후기에서 늘림으로써, 제 1 TiCN층을 구성하는 탄질화티탄 주상 결정의 평균 결정폭을 기체측보다 표면측의 쪽이 큰 구성으로 할 수 있다. 제 1 층의 두께는 1㎛ 이상이다. 제 1 층의 두께는 3∼20㎛로 해도 좋다.
이어서, TiCN층인 제 1 중간층을 제작한다. 성막 온도를 950℃, 가스압을 9㎪, 반응 가스의 조성이 사염화티탄(TiCl4) 가스를 10∼20체적%, 메탄(CH4) 가스를 0.5∼10체적%, 질소(N2) 가스를 10∼70체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막한다. 이 제 1 중간층의 두께는 1㎛ 미만이다.
이어서, TiCNO층인 제 2 중간층을 성막한다. 우선, 성막 온도를 950℃, 가스압을 9㎪로 하고, 반응 가스 조성이 사염화 티탄(TiCl4) 가스를 10∼20체적%, 메탄(CH4) 가스를 0.5∼10체적%, 질소(N2) 가스를 10∼20체적%, 일산화탄소(CO) 가스를 0.1∼3.0체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막한다. 이 제 2 중간층의 두께는 1㎛ 미만이다. 또한, 제 1 중간층과 제 2 중간층의 두께의 합은 1㎛ 미만이다.
Al2O3층인 제 2 층은 성막 온도를 950℃∼1100℃, 가스압을 5㎪∼20㎪로 하고, 반응 가스의 조성이 삼염화알루미늄(AlCl3) 가스를 5∼20체적%, 염화수소(HCl) 가스를 0.006∼2체적%, 이산화탄소(CO2) 가스를 0.01∼5체적%, 황화수소(H2S) 가스를 0.001∼0.01체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막한다. 제 2 층의 두께는 1∼15㎛로 해도 좋다.
그리고, 최표층이며, 제 3 층인 TiN층을 성막한다. 성막 온도를 1010℃, 가스압을 10㎪로 하고, 반응 가스 조성은 사염화 티탄(TiCl4) 가스를 0.06∼5체적%, 질소(N2) 가스를 10∼30체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막한다. 제 3 층의 두께는 0.1∼2㎛로 해도 좋다.
또한, 상기 예에서는, 제 1 중간층이나 제 2 중간층이나 제 3 층을 형성한 예를 나타냈지만, 직접, 기체의 표면에 TiCN층인 제 1 층과, Al2O3층인 제 2 층을 적층해도 좋다.
이상, 본 개시의 피복 공구(1)에 대하여 설명했지만, 본 개시는 상술의 실시형태에 한정되지 않고, 본 개시의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 각종 개량 및 변경을 행해도 좋다.
<절삭 공구>
이어서, 본 개시의 절삭 공구에 대해서 도면을 사용하여 설명한다.
본 개시의 절삭 공구(101)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 예를 들면, 제 1 단(도 3에 있어서의 상단)으로부터 제 2 단(도 3에 있어서의 하단)을 향해서 연장되는 막대 형상체이다. 절삭 공구(101)는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 제 1 단측 (선단측)에 포켓(103)을 갖는 홀더(105)와, 포켓(103)에 위치하는 상기 피복 공구(1)를 구비하고 있다. 절삭 공구(101)는 피복 공구(1)를 구비하고 있기 때문에, 장기에 걸쳐 안정된 절삭 가공을 행할 수 있다.
포켓(103)은 피복 공구(1)가 장착되는 부분이며, 홀더(105)의 하면에 대하여 평행한 착좌면과, 착좌면에 대하여 경사지는 구속측면을 갖고 있다. 또한, 포켓(103)은 홀더(105)의 제 1 단측에 있어서 개구되어 있다.
포켓(103)에는 피복 공구(1)가 위치하고 있다. 이 때, 피복 공구(1)의 하면이 포켓(103)에 직접 접해 있어도 좋고, 또한, 피복 공구(1)와 포켓(103) 사이에 시트(도면에 나타내지 않음)가 끼워져 있어도 좋다.
피복 공구(1)는, 제 1 면(3) 및 제 2 면(5)이 교차하는 능선에 있어서의 절삭날(7)로서 사용되는 부분의 적어도 일부가 홀더(105)로부터 외방으로 돌출되도록 홀더(105)에 장착된다. 본 실시형태에 있어서는, 피복 공구(1)는 고정 나사(107)에 의해 홀더(105)에 장착되어 있다. 즉, 피복 공구(1)의 관통 구멍(17)에 고정 나사(107)를 삽입하고, 이 고정 나사(107)의 선단을 포켓(103)에 형성된 나사구멍(도면에 나타내지 않음)에 삽입해서 나사부끼리를 나사 결합시킴으로써 피복 공구(1)가 홀더(105)에 장착되어 있다.
홀더(105)의 재질로서는, 강, 주철 등을 사용할 수 있다. 이들 부재 중에서 인성이 높은 강을 사용해도 좋다.
본 실시형태에 있어서는, 소위 선삭 가공에 사용되는 절삭 공구(101)를 예시하고 있다. 선삭 가공으로서는, 예를 들면, 내경 가공, 외경 가공 및 그루빙 가공 등을 들 수 있다. 또한, 절삭 공구(101)로서는 선삭 가공에 사용되는 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전삭 가공에 사용되는 절삭 공구에 상기 실시형태의 피복 공구(1)를 사용해도 좋다.
(실시예)
우선, 평균 입경 1.2㎛의 금속 코발트 분말을 6질량%, 평균 입경 2.0㎛의 탄화티탄 분말을 0.5질량%, 평균 입경 2.0㎛의 탄화니오브 분말을 5질량%, 잔부가 평균 입경 1.5㎛인 텅스텐카바이드 분말의 비율로 첨가, 혼합하고, 프레스 성형에 의해 공구 형상(CNMG120408)으로 성형했다. 그 후, 탈바인더 처리를 실시하고, 1500℃, 0.01Pa의 진공 중에 있어서, 1시간 소성해서 초경합금으로 이루어지는 기체를 제작했다. 그 후, 제작한 기체에 브러시 가공을 하고, 절삭날이 되는 부분에 R 호닝을 실시했다.
이어서, 상기 초경합금의 기체에 대하여, 화학 기상 증착(CVD)법에 의해, 표1에 나타내는 개별의 성막 조건을, 표 2, 표 3에 기재한 바와 같이 조합시켜서 피복층을 성막하고, 피복 공구를 제작했다. 단, 제 1 층과 제 2 층 사이에는 TiCN층인 제 1 중간층 및 TiCNO층인 제 2 중간층을 순서대로 제막했다. 제 1 중간층의 두께는 0.5㎛이며, 제 2 중간층의 두께는 0.1㎛였다.
표 1에 있어서, T1∼T5는 제 1 층인 TiCN층의 성막 조건이다. 또한, A1∼A5는 제 2 층인 Al2O3층의 성막 조건이다. S1∼S3은 제 3 층인 TiN층의 성막 조건이다.
표 1에 있어서, 각 원료 가스는 화학 기호로 표기하고, 각 원료 가스가 차지하는 비율을 체적%로 나타냈다. 제 1 층의 두께는 모두 5㎛이다. 제 2 층의 두께는 모두 5㎛이다. 제 3 층의 두께는 0.5㎛이다.
표 2에 나타내는 제 1 층은 모두 TiCN층이다. 또한, 표 2에 나타내는 제 2 층은 모두 Al2O3층이다. 또한, 표 3에 나타내는 제 3 층은 모두 TiN층이다.
또한, 표에 기재되어 있지 않는 제 1 중간층은 성막 온도를 950℃, 가스압을 9㎪, 반응 가스의 조성이 사염화티탄(TiCl4) 가스를 15체적%, 메탄(CH4) 가스를 5체적%, 질소(N2) 가스를 20체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막했다.
또한, 표에 기재되어 있지 않은 제 2 중간층(9)은, 우선, 성막 온도를 950℃, 가스압을 9㎪로 하고, 반응 가스 조성이 사염화티탄(TiCl4) 가스를 15체적%, 메탄(CH4) 가스를 5체적%, 질소(N2) 가스를 15체적%, 일산화탄소(CO) 가스를 1.0체적%, 나머지가 수소(H2) 가스로서 성막했다.
상기 시료에 대해서, 피복층을 포함하는 단면에 대해서, SEM 관찰을 행하고, 각 층의 두께를 측정했다. 이어서, 피복층에 대하여 직각의 방향으로부터, 액체 A를 100m/s의 속도로 충돌시켜, 각 층의 침식률(㎛/g)을 측정했다.
이어서, 얻어진 피공구를 사용하여, 하기 조건에 있어서, 마모 절삭 시험 및 단속 절삭 시험을 행하고, 마모 수명을 평가했다. 시험 결과는 표 2, 3에 나타낸다.
<마모 절삭 조건>
피삭재: 크롬몰리브덴강 환봉재(SCM435)
공구 형상: CNMG120408
절삭 속도: 300m/분
이송 속도: 0.3㎜/rev
절개: 1.5㎜
기타: 수용성 절삭액 사용
평가 항목: 크레이터 마모의 진행에 의해 절삭면에 모재가 노출될 때까지 걸린 시간
<단속 절삭 조건>
피삭재: 크롬몰리브덴강 4개 그루빙 환봉재(SCM440)
공구 형상: CNMG120408
절삭 속도: 300m/분
이송 속도: 0.3㎜/rev
절개: 1.5㎜
기타: 수용성 절삭액 사용
평가 항목: 칼끝이 결손될 때까지 칼끝에 가해진 충격 횟수
표 2에 나타내는 바와 같이, 침식률 A2가 0.4㎛/g 이하이며, 침식률 A1이 1.8㎛/g 이하인 제 1 층을 갖는 시료No. 1, 2, 6, 7은 우수한 내마모성을 갖는다.
또한, 표 3에 나타내는 바와 같이, 침식률 A3이 2.0㎛/g 이하의 최표층인 제 3 층을 더 갖는 시료No. 26, 28은 더욱 우수한 내마모성을 갖는다.
1···피복 공구
2···절삭면
3···여유면
4···절삭날
5···기체
7···피복층
7a···제 1 층
7b···제 2 층
7c···제 3 층
101···절삭 공구
103···포켓
105···홀더
107···고정 나사

Claims (8)

  1. 기체와, 상기 기체 상에 위치하는 피복층을 구비하는 피복 공구로서,
    상기 피복층은,
    상기 기체의 가까이에 위치하는 두께가 1㎛ 이상인 제 1 층과, 상기 제 1 층보다 상기 기체로부터 먼 곳에 위치하는 제 2 층과, 최표층인 제 3 층을 구비하고,
    순수에 대하여, 평균 입경이 1.1~1.3㎛인 구형의 Al2O3 입자를 3질량% 분산한 액체 A를, 98~102m/s의 속도로 상기 피복층의 표면에 대하여 상기 제 2 층에 충돌시켜서 측정하여 얻어지는, 상기 제 2 층에 있어서의 침식률 A2가 0.35㎛/g 이하이며,
    상기 액체 A를, 98~102m/s의 속도로 상기 피복층의 표면에 대하여 상기 제 1 층에 충돌시켜서 측정하여 얻어지는, 상기 제 1 층에 있어서의 침식률 A1이 1.5㎛/g 이하이고,
    상기 액체 A를 98~102m/s의 속도로 상기 피복층의 표면에 대하여 충돌시켜서 측정하여 얻어지는, 상기 제 3 층에 있어서의 침식률 A3이 0.0~2.0㎛/g이고,
    상기 침식률 A2가, 상기 침식률 A1보다 작고,
    상기 제 3 층은 TiN층, TiC층, TiCN층 중 어느 하나인, 피복 공구.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 층은 TiN층, TiC층, TiCN층 중 어느 하나인 피복 공구.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 층은 Al2O3층 또는 ZrO2층 중 어느 하나인 피복 공구.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 기체는 WC기 초경합금인 피복 공구.
KR1020217015937A 2018-11-29 2019-11-27 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구 KR102676439B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018223527 2018-11-29
JPJP-P-2018-223527 2018-11-29
PCT/JP2019/046374 WO2020111122A1 (ja) 2018-11-29 2019-11-27 被覆工具およびそれを備えた切削工具

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20210087049A KR20210087049A (ko) 2021-07-09
KR102676439B1 true KR102676439B1 (ko) 2024-06-19

Family

ID=70853910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020217015937A KR102676439B1 (ko) 2018-11-29 2019-11-27 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220088686A1 (ko)
JP (1) JP7441177B2 (ko)
KR (1) KR102676439B1 (ko)
CN (1) CN113165082A (ko)
DE (1) DE112019005961T5 (ko)
WO (1) WO2020111122A1 (ko)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006272515A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Kyocera Corp 表面被覆切削工具
KR101528790B1 (ko) * 2013-12-27 2015-06-15 한국야금 주식회사 경질피막이 코팅된 절삭공구
WO2017163972A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 株式会社神戸製鋼所 硬質皮膜、硬質皮膜被覆部材及び硬質皮膜の製造方法

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001277004A (ja) * 2000-03-30 2001-10-09 Ngk Spark Plug Co Ltd スローアウェイチップ及びこれをホルダーに取付けてなる切削工具
JP4019246B2 (ja) * 2000-09-04 2007-12-12 三菱マテリアル株式会社 耐チッピング性のすぐれた表面被覆超硬合金製切削工具
WO2003104615A1 (de) * 2002-06-10 2003-12-18 Siemens Aktiengesellschaft Werkstücken mit erosionmindernder oberflächenstruktur
JP4680932B2 (ja) * 2004-10-29 2011-05-11 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具
US8334476B2 (en) * 2007-05-17 2012-12-18 Mccoy Corporation Abrasion and impact resistant coatings
JP5127477B2 (ja) * 2008-01-29 2013-01-23 京セラ株式会社 切削工具
CH699600A1 (de) * 2008-09-30 2010-03-31 Daetwyler Swisstec Ag Rakel.
EP2495057B1 (en) * 2009-10-30 2017-03-29 Mitsubishi Materials Corporation Surface coated cutting tool with excellent chip resistance
CN203077730U (zh) * 2013-01-18 2013-07-24 奥斯机(上海)精密工具有限公司 硬质合金孔加工刀具的复合涂层结构
JP6169913B2 (ja) * 2013-07-26 2017-07-26 京セラ株式会社 切削工具
US9650714B2 (en) * 2014-12-08 2017-05-16 Kennametal Inc. Nanocomposite refractory coatings and applications thereof
RU2704949C2 (ru) 2014-12-19 2019-10-31 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Режущий инструмент с хогф-покрытием
JP6604553B2 (ja) * 2016-03-30 2019-11-13 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
DE102016215158A1 (de) * 2016-08-15 2018-02-15 Siemens Aktiengesellschaft Korrosions- und erosionsbeständiges Schutzschichtsystem und Verdichterschaufel
JPWO2018181272A1 (ja) * 2017-03-29 2020-02-06 京セラ株式会社 被覆工具及び切削工具
CN108624881B (zh) * 2018-05-10 2019-03-15 广州番禺职业技术学院 一种干切削刀具及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006272515A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Kyocera Corp 表面被覆切削工具
KR101528790B1 (ko) * 2013-12-27 2015-06-15 한국야금 주식회사 경질피막이 코팅된 절삭공구
WO2017163972A1 (ja) * 2016-03-25 2017-09-28 株式会社神戸製鋼所 硬質皮膜、硬質皮膜被覆部材及び硬質皮膜の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP7441177B2 (ja) 2024-02-29
WO2020111122A1 (ja) 2020-06-04
JPWO2020111122A1 (ja) 2021-10-07
DE112019005961T5 (de) 2021-08-26
KR20210087049A (ko) 2021-07-09
CN113165082A (zh) 2021-07-23
US20220088686A1 (en) 2022-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10717135B2 (en) Coated tool
KR101822514B1 (ko) 피복공구
KR102471905B1 (ko) 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구
KR20180072800A (ko) 절삭 공구
KR102492360B1 (ko) 피복 공구 및 이것을 구비한 절삭 공구
KR102676439B1 (ko) 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구
KR102591245B1 (ko) 피복 공구 및 그것을 구비한 절삭 공구
JP7057419B2 (ja) インサート及びこれを備えた切削工具
JP7431946B2 (ja) 被覆工具
KR102471907B1 (ko) 피복 공구 및 이것을 구비한 절삭 공구
JP7177909B2 (ja) インサートおよびそれを備えた切削工具
WO2024181014A1 (ja) 被覆工具及び切削工具
JP7057418B2 (ja) インサート及びこれを備えた切削工具
JP7057420B2 (ja) インサート及びこれを備えた切削工具

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E90F Notification of reason for final refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right