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KR102719440B1 - Cutting tools with hard coating - Google Patents

Cutting tools with hard coating Download PDF

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KR102719440B1
KR102719440B1 KR1020210192939A KR20210192939A KR102719440B1 KR 102719440 B1 KR102719440 B1 KR 102719440B1 KR 1020210192939 A KR1020210192939 A KR 1020210192939A KR 20210192939 A KR20210192939 A KR 20210192939A KR 102719440 B1 KR102719440 B1 KR 102719440B1
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resistance
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Abstract

본 발명은 내마모성과 내치핑성이 모두 우수한 경질 피막을 가지는 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 절삭공구는 경질 모재 및 상기 경질 모재 상에 형성되는, Ti(1-x)SixN(0.05<x≤0.30)의 조성을 가지는 제 1 피막을 포함하고, 상기 제 1 피막은 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량을 FSi, 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 레이크면에서 원자 기준 Si의 함량을 RSi라 할때, 0.5<FSi/(FSi+RSi)≤0.6를 만족할 수 있다.The present invention aims to provide a cutting tool having a hard film having excellent wear resistance and chipping resistance. To achieve the above objects, the cutting tool according to the present invention includes a hard base material and a first film formed on the hard base material and having a composition of Ti (1-x) Si x N (0.05<x≤0.30), wherein the first film can satisfy 0.5<F Si /(F Si + R Si )≤0.6, where the atomic Si content in a flank surface within 500 ㎛ from an edge center is F Si and the atomic Si content in a rake surface within 500 from the edge center is R Si .

Description

경질 피막을 가지는 절삭공구{CUTTING TOOLS WITH HARD COATING}CUTTING TOOLS WITH HARD COATING

본 발명은 절삭공구에 사용되는 초경합금, 써멧, 세라믹, 입방정 질화붕소와 같은 경질모재 상에 형성되는 경질 피막에 관한 것으로, 특히 상부에 Ti(1-x)SixN으로 이루어지는 경질 피막을 포함하고, 경질 피막의 Si 함량이 부분별 다르게 분포하는 경질 피막에 관한 것이다. The present invention relates to a hard film formed on a hard base material such as a superalloy, a cermet, a ceramic, or cubic boron nitride used in a cutting tool, and more particularly, to a hard film including a hard film composed of Ti (1-x) Si x N on the upper portion, and in which the Si content of the hard film is distributed differently depending on the portion.

고경도강과 같이 HRC기준 50 이상의 경도를 가지는 고경도의 피삭재를 가공하기 위한 공구에서는 절삭성능 향상 및 수명 향상을 위해 초경합금, 서멧(cermet), 엔드밀, 드릴류 등의 경질기체 위에 각종 세라믹스로 이루어지는 경질 피막의 기술이 채용되고 있다. In tools for processing high-hardness workpieces with a hardness of HRC 50 or higher, such as high-hardness steel, a technology of a hard film made of various ceramics on a hard base such as a cemented carbide, cermet, end mill, or drill is being adopted to improve cutting performance and extend tool life.

경질 피막 중 특히 Ti와 Si의 복합 질화물 피막은 우수한 내마모성 및 내열성을 가지고 있어 고경도강 등의 절삭 가공에 있어 우수한 내구성을 발휘할 수 있게 된다. 하지만, 이러한 Ti(1-x)SixN 경질 피막에서 Si는 함량이 높은 경우 내마모성은 우수하지만 내치핑성이 저하되고, 반대로 함량이 낮은 경우 내마모성이 저하되고 내치핑성이 향상되는 특성을 가지게 된다. Among the hard films, the composite nitride film of Ti and Si in particular has excellent wear resistance and heat resistance, so that it can exhibit excellent durability in the cutting processing of high-hardness steels. However, in such Ti (1-x) Si x N hard films, when the Si content is high, the wear resistance is excellent but the chipping resistance is low, and conversely, when the Si content is low, the wear resistance is low and the chipping resistance is improved.

이러한 상반 특성의 문제를 해결하기 위해 종래 기술에서는 Ti와 Si 이외에 Al 등을 추가로 복합화하는 조성의 피막을 이용하였으나 이는 Ti(1-x)SixN 층에 비해 내치핑성이 향상될 수는 있지만 순수한 Ti(1-x)SixN에 비해 내마모성이 낮은 문제가 있다. To solve the problem of these conflicting characteristics, conventional technologies have used a film composed of a composite that additionally composites Al, etc., in addition to Ti and Si. However, although this may improve chipping resistance compared to a Ti (1-x) Si x N layer, it has the problem of lower wear resistance compared to pure Ti (1-x) Si x N.

일본등록특허공보 제6155940호Japanese Patent Publication No. 6155940

본 발명은 내마모성과 내치핑성이 모두 우수한 경질 피막을 가지는 절삭 공구를 제공하는 것을 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a cutting tool having a hard film having excellent wear resistance and chipping resistance.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 절삭공구는 경질 모재 및 상기 경질 모재 상에 형성되는, Ti(1-x)SixN(0.05<x≤0.30)의 조성을 가지는 제 1 피막을 포함하고, 상기 제 1 피막은 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량을 FSi, 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 레이크면에서 원자 기준 Si의 함량을 RSi라 할때, 0.5<FSi/(FSi+RSi)≤0.6를 만족할 수 있다.To achieve the above purpose, a cutting tool according to the present invention includes a hard base material and a first film formed on the hard base material and having a composition of Ti (1-x) Si x N (0.05<x≤0.30), wherein the first film can satisfy 0.5<F Si /(F Si + R Si )≤0.6, where the atomic Si content in a flank surface within 500 ㎛ from an edge center is F Si and the atomic Si content in a rake surface within 500 from the edge center is R Si .

또한, 상기 제 1 피막에서 상기 인선으로부터 2mm이상 떨어진 부분에서의 원자 기준 Si의 함량을 CSi라 할때, 상기 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량인 FSi와의 관계에서, 0.7≤FSi/CSi≤0.9를 더 만족할 수 있다.In addition, when the content of Si on an atomic basis at a portion more than 2 mm away from the edge in the first film is referred to as C Si , the relationship between the content of Si on an atomic basis at a flank surface within 500 μm from the edge center and F Si can further satisfy 0.7≤F Si /C Si ≤0.9.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구는 상기 경질 모재와 상기 제 1 피막 사이에 제 2 피막을 더 포함하고, 상기 제 2 피막은 Al(1-a-b-c)TiaCrbMecN(Me는 B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, W 중 어느 하나이며, 0<(1-a-b-c), 0.1≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.15)의 조성을 가지고, Ti와 Cr 중 하나 이상을 반드시 포함할 수 있다.In addition, the cutting tool according to the present invention further includes a second film between the hard base material and the first film, and the second film has a composition of Al (1-abc) Ti a Cr b Me c N (Me is any one of B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, and W, and 0<(1-abc), 0.1≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.15), and may necessarily include at least one of Ti and Cr.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구에서 상기 제 1 피막의 두께가 0.5~3㎛ 범위이고, 상기 제 2 피막의 두께는 1~6㎛ 범위일 수 있다. Additionally, in the cutting tool according to the present invention, the thickness of the first film may be in the range of 0.5 to 3 μm, and the thickness of the second film may be in the range of 1 to 6 μm.

또한, 본 발명에 따른 절삭공구에서 상기 제 2 피막의 경질 모재 측에는 분산된 금속상이 존재하고, 상기 금속상은 상기 제 2 피막의 조성에 포함되는 금속 원소가 60원자% 이상일 수 있다In addition, in the cutting tool according to the present invention, a dispersed metal phase exists on the hard base material side of the second film, and the metal phase may have a metal element included in the composition of the second film of 60 atomic% or more.

본 발명에 따라 부위별로 요구되는 특성을 만족시킬 수 있는 경질 피막이 형성된 절삭공구를 제공할 수 있게 되어 절삭공구의 내마모 특성과 수명을 향상시킬 수 있게 된다. 또한, 내마모성이 우수하면서 동시에 내치핑성이 우수한 경질 피막을 가지는 절삭공구를 제공할 수 있다. According to the present invention, a cutting tool having a hard film formed that can satisfy the characteristics required for each part can be provided, thereby improving the wear resistance characteristics and service life of the cutting tool. In addition, a cutting tool having a hard film that is excellent in wear resistance and excellent in chipping resistance can be provided.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에서 경질 모재 상에 제 1 및 제 2 피막이 형성된 절삭공구를 설명하는 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 일 실시예에서 제 2 피막의 단면에 대한 주사전자현미경 이미지이다.
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a cutting tool having first and second films formed on a hard base material according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a scanning electron microscope image of a cross-section of a second film in one embodiment according to the present invention.

이하 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 '포함'한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Hereinafter, in describing the present invention, if it is judged that a specific description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted. In addition, when a part is said to 'include' a certain component, this does not mean that other components are excluded, but rather that other components can be included, unless specifically stated otherwise.

본 발명에 따른 절삭공구는, 경질 모재 및 경질 모재 상에 형성되는, Ti(1-x)SixN(0.05<x≤0.30)의 조성을 가지는 제 1 피막을 포함하고, 상기 제 1 피막은 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량을 FSi, 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 레이크면에서 원자 기준 Si의 함량을 RSi라 할때, 0.5<FSi/(FSi+RSi)≤0.6를 만족할 수 있다. A cutting tool according to the present invention comprises a hard base material and a first film having a composition of Ti (1-x) Si x N (0.05<x≤0.30) formed on the hard base material, wherein the first film can satisfy 0.5<F Si /(F Si +R Si )≤0.6, where the atomic Si content in a flank surface within 500 ㎛ from an edge center is F Si and the atomic Si content in a rake surface within 500 ㎛ from the edge center is R Si .

절삭공구의 내마모성과 수명을 향상시키기 위해 경질 모재 상에 형성되는 경질 피막은 내마모성뿐만 아니라 내치핑성도 중요한 요구 특성 중 하나이다. 내치핑성이 떨어지면 결국 절삭공구의 수명이 줄어들기 때문이다. 본 발명에서 상부 피막으로 형성되는 Ti(1-x)SixN층은 Si 함량에 따라 내마모성과 내치핑성이 서로 상반적인 특성을 가지게 되어 적당한 함량에서 조화를 이루고자 하는 시도가 많았다. In order to improve the wear resistance and life of cutting tools, a hard film formed on a hard substrate has not only wear resistance but also chipping resistance as important required characteristics. This is because if the chipping resistance decreases, the life of the cutting tool will eventually decrease. In the present invention, the Ti (1-x) Si x N layer formed as an upper film has conflicting characteristics of wear resistance and chipping resistance depending on the Si content, and many attempts have been made to achieve harmony at an appropriate content.

하지만, 이러한 내마모성과 내치핑성도 절삭공구의 부분별로 더 중요시되는 특성이 서로 다르게 될 수 있는데, 절삭공구의 플랭크면에서는 내마모성이 더 중요시되는 반면에 레이크면에서는 내열성과 내치핑성이 더 중요하게 된다. 따라서, Si의 함량을 플랭크면의 요구 특성에 맞추게 되면 내마모성은 우수하지만 레이크면에서 내열성과 내치핑성이 떨어지게 되어 공구의 수명에 악영향을 미치게 된다. 반대로, Si의 함량을 내열성과 내치핑성이 중요한 레이크면에 맞추게 되면 플랭크면에서 내마모성이 떨어져 공구의 절삭 성능이 떨어지고 공구의 수명도 악화시키게 된다. However, these wear resistance and chipping resistance may be more important characteristics depending on the part of the cutting tool. Wear resistance is more important on the flank surface of the cutting tool, whereas heat resistance and chipping resistance are more important on the rake surface. Therefore, if the Si content is adjusted to the required characteristics of the flank surface, the wear resistance is excellent, but the heat resistance and chipping resistance on the rake surface are poor, which adversely affects the life of the tool. Conversely, if the Si content is adjusted to the rake surface, where heat resistance and chipping resistance are important, the wear resistance on the flank surface is poor, which reduces the cutting performance of the tool and also worsens the life of the tool.

이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명에서는 플랭크면과 레이크면에서의 Si 함량을 서로 다르게 함으로써 절삭공구의 부위별 요구되는 상이한 특성을 만족시키고, 이에 따라 공구의 절삭 성능과 수명을 높일 수 있게 된다. 이를 위해 제 1 피막에서 Si의 조성비는 내마모성과 내치핑성이 어느 정도 조화를 이룰 수 있는 0.05<x≤0.30의 범위에 있으면서, 동시에 내마모성이 더 중요한 플랭크면에서의 Si 함량이 내치핑성이 더 중요한 레이크면에서의 Si함량 보다 더 높게 함으로써 절삭공구의 부분별 요구되는 상이한 특성을 함께 만족시킬 수 있게 된다. 한편 플랭크면과 레이크면의 Si 함량 차이를 너무 크게 하면 내마모성과 내치핑성의 균형이 무너지게 되어 오히려 절상 공구의 수명에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서 플랭크면에서 Si의 원자%를 FSi라하고 레이크면에서 Si의 원자%를 RSi라할 때 0.5<FSi/(FSi+RSi)≤0.6를 만족하는 것이 바람직하다. In order to solve these problems, the present invention makes it possible to satisfy the different characteristics required for each part of the cutting tool by making the Si contents of the flank face and the rake face different from each other, thereby increasing the cutting performance and life of the tool. To this end, the composition ratio of Si in the first film is in the range of 0.05<x≤0.30, which can achieve a certain degree of harmony between wear resistance and chipping resistance, and at the same time, the Si content of the flank face, where wear resistance is more important, is made higher than the Si content of the rake face, where chipping resistance is more important, so that the different characteristics required for each part of the cutting tool can be satisfied together. On the other hand, if the difference in the Si content between the flank face and the rake face is too large, the balance between wear resistance and chipping resistance will be broken, which may have a negative effect on the life of the cutting tool. Therefore, when the atomic% of Si in the flank face is F Si and the atomic% of Si in the rake face is R Si , it is preferable that 0.5<F Si /(F Si + R Si )≤0.6 is satisfied.

플랭크면과 레이크면에서 상이한 Si 조성을 가지는 범위는 인선 중심으로부터 각각 500㎛이내이다. 이 영역은 실제 가공에서 피삭재와 접촉할 가능성이 높은 면적으로 특히 미세한 특성의 제어가 필요한 부분이기 때문이다.The ranges in which the flank and rake faces have different Si compositions are within 500 μm from the center of the cutting edge. This is because this area is likely to come into contact with the workpiece in actual machining and is a part that requires particularly fine control of characteristics.

한편, 제 1 피막에서 인선 중심에서 가까운 부분과 먼 부분과의 사이에도 Si의 함량을 조절하는 것이 필요한데, 가까운 부분은 특히 절삭물과의 마찰로 인해 내치핑성이 중요하게 된다. 따라서 인선에서 먼 쪽에서보다는 Si의 함량이 적은 것이 바람직하다.Meanwhile, it is also necessary to control the Si content between the part near the center of the first film and the part far from the center of the cutting edge. The near part is particularly important for chipping resistance due to friction with the cutting material. Therefore, it is desirable to have a lower Si content than that far from the cutting edge.

이를 위해 본 발명에서는 제 1 피막에서 상기 인선으로부터 2mm이상 떨어진 부분에서의 원자 기준 Si의 함량을 CSi라 할때, 상기 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량인 FSi와의 관계에서, 0.7≤FSi/CSi≤0.9를 더 만족할 수 있다. To this end, in the present invention, when the content of Si on an atomic basis at a portion more than 2 mm away from the edge in the first film is referred to as C Si , the relationship between the content of Si on an atomic basis at a flank surface within 500 μm from the edge center and F Si can further satisfy 0.7≤F Si /C Si ≤0.9.

FSi의 함량이 상기 비율보다 더 작게 되면 인선에서 가까운 부분에서의 내마모성이 너무 낮고 상기 비율보다 더 크면 내치핑성의 향상이 없기 때문에 상기 범위가 바람직하고, 더 바람직하게는 0.7~0.8 범위이다. If the content of F Si is smaller than the above ratio, the wear resistance in the area near the cutting edge is too low, and if it is larger than the above ratio, there is no improvement in chipping resistance, so the above range is preferable, and more preferably, it is in the range of 0.7 to 0.8.

또한, 본 발명에서 제공할 수 있는 절삭공구에서 상기 상기 경질 모재와 상기 제 1 피막 사이에 제 2 피막을 더 포함하고, 상기 제 2 피막은 Al(1-a-b-c)TiaCrbMecN(Me는 B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, W 중 어느 하나이며, (1-a-b-c)>0, 1≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.15)의 조성을 가지고, Ti와 Cr 중 하나 이상을 반드시 포함하게 된다.In addition, the cutting tool provided in the present invention further includes a second film between the hard base material and the first film, and the second film has a composition of Al (1-abc) Ti a Cr b Me c N (Me is any one of B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, and W, and (1-abc)>0, 1≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.15), and necessarily includes at least one of Ti and Cr.

Al과 Ti 또는 Cr을 포함하는 질화물 박막은 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 내열성과 내치핑성이 우수한 피막으로 알려져 있다. 이러한 조성의 제 2 피막을 내마모성이 우수한 Ti(1-x)SixN 조성의 제 1 피막 아래에서 경질 모재와의 사이에 배치함으로써 내마모성이 우수하지만 내치핑성 등이 상대적으로 떨어지는 제 1 피막의 내치핑성을 보완할 수 있게 된다. A nitride thin film containing Al and Ti or Cr is known to have excellent wear resistance as well as heat resistance and chipping resistance. By arranging a second film of this composition between a hard base material and a first film of Ti (1-x) Si x N composition having excellent wear resistance, the chipping resistance of the first film, which has excellent wear resistance but relatively poor chipping resistance, can be supplemented.

제 2 피막은 Al, Ti 및 Cr 외에도 B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, W 중 어느 하나의 금속 원소를 가질 수 있다. 이들 금속 원소의 조절을 통해 제 2 피막의 내마모성, 내치핑성, 내열성 등이 크게 향상될 수 있다. The second film may have, in addition to Al, Ti, and Cr, any one metal element selected from B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, and W. By controlling these metal elements, the wear resistance, chipping resistance, heat resistance, etc. of the second film can be significantly improved.

제 2 피막에서 a, b, c는 금속 원소인 Al, Ti, Cr, Me의 조성비를 결정하게 되는데, Al의 조성이 큰 경우 내마모성, 내산화성 및 윤활성이 더 우수하나 Al 함량이 너무 높아질 경우 치핑성이 증가하는 문제가 있어, Ti와 Cr의 함량은 0≤a≤0.6, 0≤b≤0.5인 것이 바람직하다.In the second film, a, b, and c determine the composition ratio of the metal elements Al, Ti, Cr, and Me. When the composition of Al is high, the wear resistance, oxidation resistance, and lubrication are better, but when the Al content is too high, there is a problem of increased chipping, so it is preferable that the contents of Ti and Cr be 0≤a≤0.6 and 0≤b≤0.5.

기타원소는 Zr, B 등 첨가를 통해 제 2 피막의 내치핑성, 내열성, 내마모성 등을 향상시킬 수 있으나, 함량이 높을 경우 비정질상의 증가로 잔류응력 증가의 원인으로 작용할 수 있기 때문에 기타원소인 Me의 함량은 0~0.15인 것이 바람직하다.Other elements can improve the chipping resistance, heat resistance, wear resistance, etc. of the second film by adding Zr, B, etc., but if the content is high, it can act as a cause of increased residual stress due to an increase in the amorphous phase. Therefore, it is preferable that the content of Me, an other element, be 0 to 0.15.

본 발명에서 상술한 제 1 피막의 두께는 0.5~3㎛ 범위이고, 상기 제 2 피막의 두께는 1~6㎛ 범위일 수 있다. The thickness of the first film described in the present invention may be in the range of 0.5 to 3 μm, and the thickness of the second film may be in the range of 1 to 6 μm.

상층에 형성되어 내마모성을 부여하는 기능이 큰 제 1 피막은 0.5㎛ 미만에서는 충분한 내마모성을 부여하기 어렵고 3㎛을 초과하면 내부응력이 커질 우려가 있다. The first film, which is formed on the upper layer and has a large function of providing wear resistance, is difficult to provide sufficient wear resistance when it is less than 0.5 ㎛, and there is a concern that internal stress may increase when it exceeds 3 ㎛.

한편, 제 2 피막은 1㎛ 미만에서는 충분히 내마모성을 보완하기 어렵고 6㎛을 초과하면 내부응력이 커져 오히려 치핑성이 높아질 수 있다.Meanwhile, it is difficult for the second film to sufficiently supplement wear resistance when it is less than 1㎛, and when it exceeds 6㎛, the internal stress increases, which may actually increase chipping.

또한, 본 발명에서 상기 제 2 피막의 경질 모재 측에는 분산된 금속상이 존재하고, 상기 금속상은 상기 하부 피막의 조성에서의 금속 원소가 60원자% 이상일 수 있다. In addition, in the present invention, a dispersed metal phase exists on the hard base material side of the second film, and the metal phase may have a metal element content of 60 atomic% or more in the composition of the lower film.

제 2 피막의 형성에 있어서 경질 모재와의 접촉 면에 아일랜드 형태로 분산되는 금속상이 형성되도록 함으로써 제 2 피막과 경질 모재와의 결합력을 향상시킬 수 있다. 분산된 금속상은 제 2 피막의 조성에 포함되는 금속 원소가 60원자%이상인 금속상일 수 있다.In forming the second film, the bonding strength between the second film and the hard base material can be improved by forming a metal phase dispersed in an island shape on the contact surface with the hard base material. The dispersed metal phase can be a metal phase in which a metal element included in the composition of the second film is 60 atomic% or more.

이러한 금속상은 제 2 피막에 앵커링 효과를 부여함으로써 제 2 피막과 경질 모재와의 결합력을 강화시키고 결과적으로 제 1 피막 및 제 2 피막을 포함하는 경질 피막 전체의 모재와의 결합력을 강화시킬 수 있게 된다. These metal phases can strengthen the bonding strength between the second film and the hard base material by providing an anchoring effect to the second film, and consequently strengthen the bonding strength of the entire hard film including the first film and the second film to the base material.

본 발명에 따른 절삭공구의 개략도를 도 1에서 나타내었다. 경질 모재(10) 상에 제 2 피막(30)이 형성되고 그 위에 다시 제 1 피막(20)이 형성된다. 제 1 피막(20)에서는 인선 중심(24)으로부터 500㎛ 범위내의 플랭크면 부분(21)에서의 Si 함량(Fsi)과 레이크면 부분(22)에서의 Si 함량(Rsi)이 서로 다르게 되어 0.5<FSi/(FSi+RSi)≤0.6 범위에 있게 된다. A schematic diagram of a cutting tool according to the present invention is shown in Fig. 1. A second film (30) is formed on a hard base material (10), and a first film (20) is formed thereon. In the first film (20), the Si content (F si ) in the flank surface portion (21) within a range of 500 μm from the cutting edge center (24) and the Si content (R si ) in the rake surface portion (22) are different from each other, so that they are in the range of 0.5<F Si /(F Si +R Si )≤0.6.

또한, 인선에서 먼 부분(23)에서의 Si 함량(CSi)에 대한 인선에서 가까운 플랭크면 부분(21)에서의 Si함량(FSi)의 비율인 FSi/CSi는 0.7~0.9 범위에 있게 된다.In addition, the ratio of the Si content (F Si ) in the flank surface portion (21) close to the cutting edge to the Si content (C Si ) in the portion (23) far from the cutting edge, F Si /C Si , is in the range of 0.7 to 0.9.

한편, 제 2 피막에서는 경질 모재 측에 분산된 금속상(31)이 형성될 수 있다. Meanwhile, in the second film, a metal phase (31) dispersed on the hard base material side can be formed.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예에 한정되지는 않는다.Hereinafter, in order to explain the present invention more specifically, preferred embodiments according to the present invention will be described in more detail with reference to the attached drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein.

[실시예][Example]

본 발명의 실시예에서는 초경합금으로 이루어진 모재 표면에 2가지의 표면처리(이온 봄바드먼트(Ion Bombardment))와 물리적 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)인 아크 이온 플레이팅 법을 이용하여, 도 1에 도시된 것과 같이 제 2 피막과 제 1 피막으로 구성된 경질피막을 형성하였다.In an embodiment of the present invention, a hard film composed of a second film and a first film was formed as shown in Fig. 1 by using two types of surface treatments (ion bombardment) and an arc ion plating method, which is a physical vapor deposition (PVD) method, on the surface of a base material made of a superalloy.

구체적으로, 코팅에 사용한 타겟으로는 Ti, Cr, TiAl, AlCr, TiSiN의 아크 타겟을 사용하였으며, 상기 모재를 습식 마이크로 블라스팅 및 초순수로 세척한 뒤 건조한 상태에서 코팅로 내 회전 테이블 상의 중심축에서 반경 방향으로 소정 거리 떨어진 위치에 원주를 따라 장착하고 코팅로 내 초기 진공압력을 8.5×10-5 Torr 이하로 감압하였다.Specifically, the targets used for coating were arc targets of Ti, Cr, TiAl, AlCr, and TiSiN, and the base materials were subjected to wet microblasting and washed with ultrapure water, and then dried, and mounted along the circumference at a predetermined distance in the radial direction from the central axis of the rotary table in the coating furnace, and the initial vacuum pressure in the coating furnace was reduced to 8.5×10 -5 Torr or less.

온도를 400 ~ 600℃로 가열한 후 Ar 가스 분위기 하에서 상기 회전 테이블 상에서 자전하면서 회전하는 모재에 Ar 가스 분위기 하에서 바이어스(bias) 전압을 -400 ~ -200V을 인가하여 30 ~ 90분간 Ar 이온 봄바드먼트(Ion Bombardment)를 수행하였다. 그 후, -1000 ~ -600V의 바이어스 전압을 인가 하고, 아크타겟(Ti, Cr 중 하나)에 아크 전류 70 ~ 150A를 공급하여 1~20분간 금속(반금속 포함) 이온 봄바드먼트(Ion bombardment)를 수행하였다. 금속 이온 봄바드먼트는 Ar 이온 봄바드먼트 수행 전에 이루어질 수도 있다. 코팅을 위한 가스압력은 50mTorr 이하 바람직하게는 40mTorr 이하로 유지하여 하부층인 제 2 피막 및 상부층인 제 1 피막을 성막하였다.After heating the temperature to 400 to 600°C, the base material was rotated on the rotary table in an Ar gas atmosphere by applying a bias voltage of -400 to -200 V under an Ar gas atmosphere for 30 to 90 minutes to perform Ar ion bombardment. Thereafter, a bias voltage of -1000 to -600 V was applied, and an arc current of 70 to 150 A was supplied to the arc target (one of Ti and Cr) to perform metal (including semi-metal) ion bombardment for 1 to 20 minutes. The metal ion bombardment may be performed before performing the Ar ion bombardment. The gas pressure for coating was maintained at 50 mTorr or less, preferably 40 mTorr or less, to form the second film as the lower layer and the first film as the upper layer.

제 2 피막은 TiAl, AlCr 및 TiSi 타겟을 사용하여 바이어스 전압 -100 ~ -30V, 아크 전류 100 ~ 150A, 반응가스로 N2를 주입하여 압력 20 ~ 40mtorr 조건으로 성막하였다.The second film was formed using TiAl, AlCr, and TiSi targets under the conditions of a bias voltage of -100 to -30 V, an arc current of 100 to 150 A, and a pressure of 20 to 40 mtorr using N2 as a reaction gas.

상기 제 1피막은 TiSi 타겟을 사용하여 -150 ~ -50V 펄스형 바이어스 전압을 인가하고 또한 50~90% 듀티사이클 및 20~40 kHz 범위의 주파수를 이용하여 성막하였다.The above first film was formed using a TiSi target by applying a pulsed bias voltage of -150 to -50 V and also using a duty cycle of 50 to 90% and a frequency in the range of 20 to 40 kHz.

상기한 조건으로 본 발명의 실시예와 비교예를 제조하였으며, 이에 해당되는 경질 피막의 조건, 두께에 대한 기본 정보를 아래 표 1에 나타내었다. 코팅조건은 장비특성 및 조건에 따라 달라질 수 있다.The examples and comparative examples of the present invention were manufactured under the above conditions, and basic information on the conditions and thickness of the corresponding hard film is shown in Table 1 below. The coating conditions may vary depending on the equipment characteristics and conditions.

구분division 제 2 피막Second layer 제 1 피막First layer 타겟 1
(조성비)
Target 1
(Composition ratio)
타겟 2
(조성비)
Target 2
(Composition ratio)
두께
(um)
thickness
(um)
타겟
(조성비)
Target
(Composition ratio)
바이어스bias 두께
(um)
thickness
(um)
주파수
(kHz)
Frequency
(kHz)
듀티사이클
(%)
Duty cycle
(%)
전압
(V)
voltage
(V)
실시예 1Example 1 TiAl
(50:50)
TiAl
(50:50)
-- 3.23.2 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
3030 8080 -70-70 1.51.5
실시예 2Example 2 TiAl(50:50)TiAl(50:50) -- 3.53.5 TiSi
(85:15)
TiSi
(85:15)
3030 7575 -100-100 1.21.2
실시예 3Example 3 TiAl(50:50)TiAl(50:50) -- 4.04.0 TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
3030 7070 -120-120 0.80.8
실시예 4Example 4 TiAl(50:50)TiAl(50:50) AlCr
(70:30)
AlCr
(70:30)
3.53.5 TiSi
(75:25)
TiSi
(75:25)
3030 8080 -50-50 1.81.8
실시예 5Example 5 TiAl(50:50)TiAl(50:50) AlCr
(70:30)
AlCr
(70:30)
3.63.6 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
3030 8080 -70-70 1.61.6
실시예 6Example 6 TiAl(50:50)TiAl(50:50) AlCr
(70:30)
AlCr
(70:30)
3.83.8 TiSi
(85:15)
TiSi
(85:15)
2525 7070 -100-100 1.11.1
실시예 7Example 7 AlCr(70:30)AlCr(70:30) -- 3.03.0 TiSi
(75:25)
TiSi
(75:25)
3030 7070 -90-90 1.41.4
실시예 8Example 8 AlCr(70:30)AlCr(70:30) -- 2.92.9 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
2525 6565 -120-120 1.51.5
실시예 9Example 9 AlCr(70:30)AlCr(70:30) TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
2.52.5 TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
2020 6060 -150-150 1.21.2
실시예 10Example 10 AlCr(70:30)AlCr(70:30) TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
2.82.8 TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
2525 6565 -130-130 1.51.5
비교예 1Comparative Example 1 TiAl(50:50)TiAl(50:50) -- 3.33.3 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
-- -- -70-70 1.21.2
비교예 2Comparative Example 2 TiAl(50:50)TiAl(50:50) -- 3.63.6 TiSi
(85:15)
TiSi
(85:15)
-- -- -100-100 1.01.0
비교예 3Comparative Example 3 TiAl(50:50)TiAl(50:50) -- 3.93.9 TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
-- -- -120-120 0.70.7
비교예 4Comparative Example 4 TiAl(50:50)TiAl(50:50) AlCr
(70:30)
AlCr
(70:30)
3.53.5 TiSi
(75:25)
TiSi
(75:25)
-- -- -50-50 1.61.6
비교예 5Comparative Example 5 TiAl(50:50)TiAl(50:50) AlCr
(70:30)
AlCr
(70:30)
3.83.8 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
-- -- -70-70 1.61.6
비교예 6Comparative Example 6 TiAl(50:50)TiAl(50:50) AlCr
(70:30)
AlCr
(70:30)
3.63.6 TiSi
(85:15)
TiSi
(85:15)
-- -- -100-100 1.01.0
비교예 7Comparative Example 7 AlCr(70:30)AlCr(70:30) -- 3.03.0 TiSi
(75:25)
TiSi
(75:25)
-- -- -90-90 1.21.2
비교예 8Comparative Example 8 AlCr(70:30)AlCr(70:30) -- 3.03.0 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
-- -- -120-120 1.41.4
비교예 9Comparative Example 9 AlCr(70:30)AlCr(70:30) TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
2.62.6 TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
-- -- -150-150 1.01.0
비교예 10Comparative Example 10 AlCr(70:30)AlCr(70:30) TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
2.82.8 TiSi
(90:10)
TiSi
(90:10)
-- -- -130-130 1.31.3

표 1의 조건에 따라 만들어진 샘플에 대해서 부위별 Si함량을 측정하였다. 표 1에 따른 실시예와 비교예의 경질 피막의 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope) 15,000배율로 분석하고 EDS(Energy Dispersive Spectrometer)로 조성을 분석하여, 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량을 FSi, 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 레이크면에서 원자 기준 Si의 함량을 RSi, 인선 중심으로부터 2mm 이외의 Si함량을 CSi라고 했을 때의 결과 및 를 하기 표 2에 나타내었다.(이때의 Si 함량은 비금속을 제외한 함량이다.)The Si content by part was measured for the samples made according to the conditions of Table 1. The cross-sections of the hard films of the examples and comparative examples according to Table 1 were analyzed with a SEM (Scanning Electron Microscope) at a magnification of 15,000 times, and the compositions were analyzed with an EDS (Energy Dispersive Spectrometer). The results when the Si content on an atomic basis in the flank plane within 500 μm is F Si , the Si content on an atomic basis in the rake plane within 500 μm from the edge center is R Si , and the Si content other than 2 mm from the edge center is C Si are shown in Table 2 below. (The Si content at this time is the content excluding non-metals.)

구분division FSi
(at.%)
F Si
(at.%)
RSi
(at.%)
R Si
(at.%)
CSi
(at.%)
C Si
(at.%)
FSi/(FSi+RSi)F Si /(F Si +R Si ) FSi/CSi F Si /C Si
실시예 1Example 1 16.016.0 14.814.8 19.419.4 0.5190.519 0.820.82 실시예 2Example 2 11.711.7 11.111.1 15.115.1 0.5130.513 0.770.77 실시예 3Example 3 7.67.6 6.96.9 10.310.3 0.5240.524 0.740.74 실시예 4Example 4 21.321.3 21.021.0 24.924.9 0.5030.503 0.860.86 실시예 5Example 5 16.216.2 14.414.4 19.819.8 0.5290.529 0.820.82 실시예 6Example 6 11.711.7 9.89.8 15.015.0 0.5440.544 0.780.78 실시예 7Example 7 20.020.0 17.517.5 25.125.1 0.5330.533 0.800.80 실시예 8Example 8 15.015.0 13.613.6 20.720.7 0.5240.524 0.720.72 실시예 9Example 9 7.27.2 5.45.4 10.510.5 0.5710.571 0.690.69 실시예 10Example 10 7.67.6 6.26.2 10.310.3 0.5510.551 0.740.74 비교예 1Comparative Example 1 15.015.0 15.315.3 20.820.8 0.4950.495 0.720.72 비교예 2Comparative Example 2 10.410.4 10.010.0 15.115.1 0.5090.509 0.690.69 비교예 3Comparative Example 3 6.76.7 6.06.0 10.410.4 0.5280.528 0.640.64 비교예 4Comparative Example 4 20.820.8 20.820.8 24.324.3 0.4990.499 0.850.85 비교예 5Comparative Example 5 15.415.4 16.016.0 19.719.7 0.4900.490 0.780.78 비교예 6Comparative Example 6 10.410.4 10.210.2 15.315.3 0.5040.504 0.680.68 비교예 7Comparative Example 7 18.018.0 18.418.4 25.025.0 0.4950.495 0.720.72 비교예 8Comparative Example 8 13.413.4 13.113.1 19.919.9 0.5060.506 0.670.67 비교예 9Comparative Example 9 6.06.0 5.75.7 10.210.2 0.5130.513 0.590.59 비교예 10Comparative Example 10 6.26.2 6.36.3 10.310.3 0.4960.496 0.600.60

실시예의 경우 EDS로 분석 결과 제 1 피막의 Si 함량이 0.5<FSi/(FSi+RSi)≤0.6와 0.7≤FSi/CSi≤0.9를 만족하는 것을 확인할 수 있었으며, 이와 같이 형성된 경질 피막의 내마모성과 내치핑성을 다음과 같은 조건으로 평가하였다.In the case of the example, the analysis results using EDS confirmed that the Si content of the first film satisfied 0.5<F Si /(F Si +R Si )≤0.6 and 0.7≤F Si /C Si ≤0.9, and the wear resistance and chipping resistance of the hard film formed in this way were evaluated under the following conditions.

(1) 2날 볼 엔드밀(Ball Endmill) 가공(1) 2-blade ball end mill machining

피삭재: 열처리 SKD11 (지름: 300mm*200mm*100mm)Workpiece material: Heat treated SKD11 (diameter: 300mm*200mm*100mm)

피삭재 경도: HRC60~63Workpiece hardness: HRC60~63

샘플형번: PBE2080-100Sample Model Number: PBE2080-100

RPM: 5570 회/minRPM: 5570 rpm

절삭이송: 0.12 mm/toothCutting feed: 0.12 mm/tooth

절삭깊이(축방향): 0.4mmCutting depth (axial): 0.4mm

절삭깊이(반경방향): 0.5mmCutting depth (radial): 0.5mm

절삭유: 미사용Cutting oil: Unused

(2) 2날 볼 엔드밀(Ball Endmill) 가공(2) 2-blade ball end mill machining

피삭재: 열처리 SKD61 (지름: 300mm*200mm*100mm)Workpiece material: Heat treated SKD61 (diameter: 300mm*200mm*100mm)

피삭재 경도 : HRC50~55Workpiece hardness: HRC50~55

샘플형번: PBE2100-100Sample Model Number: PBE2100-100

RPM: 6685 회/minRPM: 6685 rpm

절삭이송: 0.14 mm/toothCutting feed: 0.14 mm/tooth

절삭깊이(축방향): 0.6mmCutting depth (axial): 0.6mm

절삭깊이(반경방향): 0.6mmCutting depth (radial): 0.6mm

절삭유: 미사용Cutting oil: Unused

상기와 같이 2가지의 조건으로 평가한 가공 결과를 하기 표 3에 나타내었다.The processing results evaluated under the two conditions described above are shown in Table 3 below.

구분division 열처리 SKD11 가공 결과Heat treatment SKD11 processing results 열처리 SKD61 가공 결과Heat treatment SKD61 processing results 가공길이
(mm)
Processing length
(mm)
마모유형Wear type 가공길이
(mm)
Processing length
(mm)
마모유형Wear type
실시예 1Example 1 102102 마모/치핑Wear/chipping 550550 마모/치핑Wear/chipping 실시예 2Example 2 102102 마모/치핑Wear/chipping 560560 마모/치핑Wear/chipping 실시예 3Example 3 9696 마모/치핑Wear/chipping 590590 마모/치핑Wear/chipping 실시예 4Example 4 9696 마모/치핑Wear/chipping 530530 마모/치핑Wear/chipping 실시예 5Example 5 120120 마모/치핑Wear/chipping 580580 마모/치핑Wear/chipping 실시예 6Example 6 114114 마모/치핑Wear/chipping 590590 마모/치핑Wear/chipping 실시예 7Example 7 8484 마모/치핑Wear/chipping 550550 마모/치핑Wear/chipping 실시예 8Example 8 9090 마모/치핑Wear/chipping 580580 마모/치핑Wear/chipping 실시예 9Example 9 9696 마모/치핑Wear/chipping 600600 마모/치핑Wear/chipping 실시예 10Example 10 9090 마모/치핑Wear/chipping 620620 마모/치핑Wear/chipping 비교예 1Comparative Example 1 4242 치핑/파손Chipping/Brokenness 430430 마모/치핑Wear/chipping 비교예 2Comparative Example 2 3030 치핑/파손Chipping/Brokenness 450450 마모/치핑Wear/chipping 비교예 3Comparative Example 3 3030 치핑/파손Chipping/Brokenness 500500 마모/치핑Wear/chipping 비교예 4Comparative Example 4 4242 치핑/파손Chipping/Brokenness 580580 마모/치핑Wear/chipping 비교예 5Comparative Example 5 6060 치핑/파손Chipping/Brokenness 480480 마모/치핑Wear/chipping 비교예 6Comparative Example 6 5454 치핑/파손Chipping/Brokenness 380380 마모/치핑Wear/chipping 비교예 7Comparative Example 7 3636 치핑/파손Chipping/Brokenness 450450 마모/치핑Wear/chipping 비교예 8Comparative Example 8 3030 치핑/파손Chipping/Brokenness 400400 마모/치핑Wear/chipping 비교예 9Comparative Example 9 2424 치핑/파손Chipping/Brokenness 300300 마모/치핑Wear/chipping 비교예 10Comparative Example 10 4242 치핑/파손Chipping/Brokenness 350350 마모/치핑Wear/chipping

상기 절삭 성능 평가 결과와 같이 실시예 1 ~ 10은, 비교예 1 ~ 10 보다 우수한 공구 수명을 나타내었다. 특히, SKD11 가공길이가 현저히 증가하면서 SKD61 가공길이도 향상된 결과를 보여주었다. 이를 통해 플랭크면과 레이크면의 Si 함량 차이를 통해 내마모와 내치핑성을 보완하여 공구의 수명이 향상됨을 확인할 수 있었다.As shown in the cutting performance evaluation results above, Examples 1 to 10 showed better tool life than Comparative Examples 1 to 10. In particular, as the SKD11 machining length increased significantly, the SKD61 machining length also showed improved results. Through this, it was confirmed that the tool life was improved by supplementing the wear resistance and chipping resistance through the difference in Si content between the flank surface and the rake surface.

또한, 본 발명의 경우 코팅 전단계인 표면처리 공정(이온 봄바드먼트)에 의해 도 2와 같은 금속상을 확인할 수 있으며, 이에 대한 실시예와 비교예의 조건을 아래 표 4에 나타내었다.In addition, in the case of the present invention, a metal phase as in Fig. 2 can be confirmed by a surface treatment process (ion bombardment ) prior to coating, and the conditions of examples and comparative examples for this are shown in Table 4 below.

구분division 이온 봄바드먼트Ion Bombardment 제 2피막Second layer 제 1피막First layer ArAr 금속metal 타겟
(조성비)
Target
(Composition ratio)
두께
(um)
thickness
(um)
타겟
(조성비)
Target
(Composition ratio)
바이어스bias 두께
(um)
thickness
(um)
시간
(min)
hour
(min)
타겟Target 시간
(min)
hour
(min)
주파수
(kHz)
Frequency
(kHz)
듀티
사이클
(%)
Duty
Cycle
(%)
전압
(V)
voltage
(V)
실시예 11Example 11 6060 TiTi 1515 TiAl
(50:50)
TiAl
(50:50)
3.23.2 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
3030 8080 -70-70 1.21.2
실시예 12Example 12 6060 CrCr 1010 AlCr(70:30)AlCr(70:30) 3.03.0 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
3030 8080 -70-70 1.31.3
비교예 11Comparative Example 11 -- -- -- TiAl(50:50)TiAl(50:50) 3.13.1 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
3030 8080 -70-70 1.21.2
비교예 12Comparative Example 12 6060 -- -- TiAl(50:50)TiAl(50:50) 3.23.2 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
3030 8080 -70-70 1.11.1
비교예 13Comparative Example 13 6060 -- -- AlCr(70:30)AlCr(70:30) 3.03.0 TiSi
(80:20)
TiSi
(80:20)
3030 8080 -70-70 1.21.2

상기 본 발명의 실시예와 비교예의 경질 피막의 단면을 SEM 15,000배율로 분석하여 금속 조직의 유무를 확인하고 EDS 조성 분석 결과를 하기 표 5에 나타내었다.The cross-sections of the hard films of the examples and comparative examples of the present invention were analyzed at a magnification of 15,000 times using SEM to confirm the presence or absence of metal structure, and the results of the EDS composition analysis are shown in Table 5 below.

구분division 금속조직 유무Presence or absence of metal structure 금속 조직의 EDS 조성 분석 결과 [at.%]EDS composition analysis results of metal structure [at.%] TiTi AlAl CrCr CoCo WW NN 실시예 11Example 11 있음There is 82.3682.36 5.405.40 -- 5.105.10 5.475.47 1.671.67 실시예 12Example 12 있음There is -- 13.6513.65 72.6872.68 5.135.13 5.785.78 2.762.76 비교예 11Comparative Example 11 없음doesn't exist -- -- -- -- -- -- 비교예 12Comparative Example 12 없음doesn't exist -- -- -- -- -- -- 비교예 13Comparative Example 13 없음doesn't exist -- -- -- -- -- --

상기 본 발명의 실시예의 경우 EDS 분석 결과 금속 이온 봄바드먼트에 사용한 아크타겟 원소가 60 at% 이상 포함된 값을 가지 금속 조직이 있는 것을 확인하였으며, 이와 같이 형성된 경질 피막의 내박리성 평가를 다음과 같은 조건으로 평가하였다.In the case of the above-described embodiment of the present invention, it was confirmed as a result of EDS analysis that there was a metal structure having a value containing 60 at% or more of the arc target element used in the metal ion bombardment, and the peeling resistance of the hard film formed in this manner was evaluated under the following conditions.

(3) 2날 볼 엔드밀(Ball Endmill) 가공(3) 2-blade ball end mill machining

피삭재: STAVAX (지름: 300mm*200mm*100mm)Workpiece material: STAVAX (diameter: 300mm*200mm*100mm)

피삭재 경도 : HRC48~50Hardness of workpiece: HRC48~50

샘플형번: PBE2100-100Sample Model Number: PBE2100-100

RPM: 4775 회/minRPM: 4775 rpm

절삭이송: 0.15 mm/toothCutting feed: 0.15 mm/tooth

절삭깊이(축방향): 0.6mmCutting depth (axial): 0.6mm

절삭깊이(반경방향): 0.6mmCutting depth (radial): 0.6mm

절삭유: 사용Cutting oil: Use

상기와 같이 조건으로 평가한 가공 결과를 하기 표 6에 나타내었다.The processing results evaluated under the conditions described above are shown in Table 6 below.

구분division STAVAX 가공 결과STAVAX processing results 가공길이
(mm)
Processing length
(mm)
마모유형Wear type
실시예 11Example 11 600600 정상 마모normal wear 실시예 12Example 12 680680 정상 마모normal wear 비교예 11Comparative Example 11 320320 피막 뜯김/마모/파손Film tearing/wear/damage 비교예 12Comparative Example 12 520520 레이크면 피막 뜯김/마모/파손Lakeside film tearing/wear/damage 비교예 13Comparative Example 13 550550 레이크면 피막 뜯김/마모/파손Lakeside film tearing/wear/damage

상기 절삭 성능 평가 결과와 같이 실시예 11 ~ 12는, 비교예 11 ~ 13 보다 우수한 공구 수명을 보여준다. 특히 레이크면의 뜯김 현상이 줄어들어 정상 마모로 공구의 수명이 종료되었다. 이를 통해 코팅 전 표면처리를 통해 내박리성이 향상됨을 확인할 수 있다. As shown in the cutting performance evaluation results above, Examples 11 to 12 showed better tool life than Comparative Examples 11 to 13. In particular, the tearing phenomenon of the rake surface was reduced, and the tool life ended due to normal wear. Through this, it can be confirmed that the peeling resistance was improved through surface treatment before coating.

Claims (5)

경질 모재; 및
상기 경질 모재 상에 형성되는, Ti(1-x)SixN(0.05<x≤0.30)의 조성을 가지는 제 1 피막을 포함하고,
상기 제 1 피막은 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량을 FSi, 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 레이크면에서 원자 기준 Si의 함량을 RSi라 할때, 0.5<FSi/(FSi+RSi)≤0.6를 만족하고, 아크 이온 플레이팅법을 통해 형성되는, 절삭공구.
Hard substrate; and
A first film having a composition of Ti (1-x) Si x N (0.05<x≤0.30) formed on the above hard base material,
A cutting tool, wherein the first film satisfies 0.5<F Si /(F Si +R Si )≤0.6, where the atomic Si content in the flank surface within 500 ㎛ from the edge center is F Si and the atomic Si content in the rake surface within 500 ㎛ from the edge center is R Si , and is formed through an arc ion plating method.
제 1 항에 있어서
상기 제 1 피막에서 상기 인선으로부터 2mm이상 떨어진 부분에서의 원자 기준 Si의 함량을 CSi라 할때, 상기 인선 중심으로부터 500㎛ 이내의 플랭크면에서 원자 기준 Si의 함량인 FSi와의 관계에서, 0.7≤FSi/CSi≤0.9를 더 만족하는, 절삭공구.
In the first paragraph
A cutting tool, wherein when the content of Si on an atomic basis at a portion located 2 mm or more away from the edge in the first film is C Si , the relationship between the content of Si on an atomic basis at a flank surface within 500 ㎛ from the edge center and F Si further satisfies 0.7≤F Si /C Si ≤0.9.
제 1 항에 있어서,
상기 경질 모재와 상기 제 1 피막 사이에 제 2 피막을 더 포함하고,
상기 제 2 피막은 Al(1-a-b-c)TiaCrbMecN(Me는 B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, W 중 어느 하나이며, 0<(1-a-b-c), 0.1≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.15)의 조성을 가지고, Ti와 Cr 중 하나 이상을 반드시 포함하는, 절삭공구.
In paragraph 1,
Further comprising a second film between the hard base material and the first film,
A cutting tool wherein the second film has a composition of Al (1-abc) Ti a Cr b Me c N (Me is any one of B, Si, Zr, V, Mn, Nb, Mo, Ta, and W, and 0<(1-abc), 0.1≤a≤0.6, 0≤b≤0.5, 0≤c≤0.15), and necessarily contains at least one of Ti and Cr.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 피막의 두께는 0.5~3㎛ 범위이고, 상기 제 2 피막의 두께는 1~6㎛ 범위인, 절삭공구.
In the third paragraph,
A cutting tool, wherein the thickness of the first film is in the range of 0.5 to 3 μm, and the thickness of the second film is in the range of 1 to 6 μm.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 피막의 경질 모재 측에는 분산된 금속상이 존재하고, 상기 금속상은 상기 제 2 피막의 조성에 포함되는 금속 원소가 60원자% 이상인, 절삭공구.
In the third paragraph,
A cutting tool, wherein a dispersed metal phase exists on the hard base material side of the second film, and the metal phase contains 60 atomic% or more of a metal element included in the composition of the second film.
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