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KR102695334B1 - Cutting tool - Google Patents

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KR102695334B1
KR102695334B1 KR1020230192715A KR20230192715A KR102695334B1 KR 102695334 B1 KR102695334 B1 KR 102695334B1 KR 1020230192715 A KR1020230192715 A KR 1020230192715A KR 20230192715 A KR20230192715 A KR 20230192715A KR 102695334 B1 KR102695334 B1 KR 102695334B1
Authority
KR
South Korea
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layer
substrate
present
cutting tools
paragraph
Prior art date
Application number
KR1020230192715A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
안혜민
김동섭
박근우
Original Assignee
주식회사 와이지-원
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Filing date
Publication date
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Abstract

성능이 개선된 절삭공구가 제공된다. 일 측면에 따르면 기재 및 상기 기재 상의 코팅층을 포함하고, 상기 코팅층은, 제1 층 및 상기 제1 층 상의 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 TiCN을 포함하고, 상기 제2 층은 α-Al2O3을 포함하고, 상기 제1 층에서, 상기 식 1에 준거하여, TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9인, 절삭공구가 제공된다.A cutting tool with improved performance is provided. According to one aspect, a cutting tool is provided, comprising: a substrate; and a coating layer on the substrate, wherein the coating layer comprises a first layer and a second layer on the first layer, wherein the first layer comprises TiCN having a columnar structure, and the second layer comprises α-Al 2 O 3 , wherein in the first layer, a ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311) / TC (111)) according to Equation 1 is 1.2 to 1.9.

Description

절삭공구{CUTTING TOOL}CUTTING TOOL

본 발명은 절삭공구에 관한 것이다.The present invention relates to a cutting tool.

스테인리스 강은 우수한 내식성과 기계적 강도를 갖춘 금속재료로서 널리 사용되고 있지만, 동시에 절삭 가공이 어려운 피삭재로도 알려져 있다. 스테인리스 강의 절삭성이 떨어지는 원인은 스테인리스 강이 지니는 낮은 열전도율과 높은 점성 및 가공 경화성일 수 있으며, 이러한 특성에 맞추어 스테인리스 강 가공용 절삭공구에는 높은 내열성과 경도를 비롯하여 특히 인성을 중시한 재종이 개발 및 적용되고 있다. Stainless steel is widely used as a metal material with excellent corrosion resistance and mechanical strength, but at the same time, it is also known as a workpiece that is difficult to cut. The reason for the poor machinability of stainless steel may be the low thermal conductivity, high viscosity, and work hardening of stainless steel. In order to match these characteristics, grades that emphasize high heat resistance, hardness, and especially toughness are being developed and applied to cutting tools for stainless steel processing.

예를 들어, KR 10-1326325 B1는, 0.76 ~ 0.84의 CW 비를 가지고 0.52 ~ 0.64 wt%의 Cr을 함유하는 WC-Co 초경합금 본체에 3개 이상의 TiCxNyOz 층과 α-Al2O3 층을 포함하는 4.1 ~ 6.9 ㎛ 두께의 코팅을 증착한 스테인리스 강 가공용 인서트를 개시하고 있다. For example, KR 10-1326325 B1 discloses an insert for machining stainless steel, comprising a 4.1 to 6.9 μm thick coating comprising three or more TiC x N y O z layers and an α-Al 2 O 3 layer deposited on a WC-Co cemented carbide body having a CW ratio of 0.76 to 0.84 and containing 0.52 to 0.64 wt% Cr.

또한, EP 1528125 B1는, Ta와 Nb의 비율이 1.0 ~ 3.0, Ti와 Nb의 비율이0.5 ~ 1.5인 Ti, Nb 및 Ta를 포함하고, 두께 20 ~ 40㎛의 바인더 상 농축 표면 구역을 가진 평균 절편 길이 0.9 ~ 1.3㎛의 텅스텐 카바이드 기판과, TC(012)=2.5-3.5 및 TC(024)>0.6 x TC(012)이고 TC (104), TC (110), TC (113), TC (116) <0.3인 집합조직계수를 갖는 원주형 α-Al2O3입자로 구성된 알루미나 층과 MTCVD Ti(C,N)층을 포함하는 코팅으로 구성된 스테인리스 강 가공용 절삭공구를 개시하고 있다.Furthermore, EP 1528125 B1 discloses a cutting tool for machining stainless steel, comprising a tungsten carbide substrate having a binder phase enriched surface area with a thickness of 20 to 40 μm and an average intercept length of 0.9 to 1.3 μm, comprising Ti, Nb and Ta having a Ta to Nb ratio of 1.0 to 3.0 and a Ti to Nb ratio of 0.5 to 1.5, and a coating comprising an alumina layer composed of cylindrical α-Al 2 O 3 particles having texture coefficients TC(012)=2.5-3.5 and TC(024)>0.6 x TC(012) and TC (104), TC (110), TC (113), TC (116) <0.3, and an MTCVD Ti(C,N) layer.

본 발명의 목적은 내마모성과 인성이 개선된 절삭공구를 제공하는 것으로서, 특히 스테인리스 강의 절삭 가공에 특화된 절삭공구를 제공하는 것이다.The purpose of the present invention is to provide a cutting tool having improved wear resistance and toughness, and in particular, to provide a cutting tool specialized for cutting stainless steel.

본 발명의 다른 목적은 수명이 연장된 절삭공구를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a cutting tool with extended life.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 명세서에 기재된 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The purposes of the present invention are not limited to the purposes mentioned above, and other purposes and advantages of the present invention that are not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by the embodiments of the present invention. In addition, it will be easily understood that the purposes and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof described in the specification.

본 발명의 제1 측면에 따르면, 기재; 및 상기 기재 상의 코팅층; 을 포함하고, 상기 코팅층은, 제1 층 및 상기 제1 층 상의 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 TiCN을 포함하고, 상기 제2 층은 α-Al2O3을 포함하고, 상기 제1 층에서, 하기 식 1에 준거하여, TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9인, 절삭공구가 제공된다.According to a first aspect of the present invention, a cutting tool is provided, comprising: a substrate; and a coating layer on the substrate; wherein the coating layer includes a first layer and a second layer on the first layer, wherein the first layer includes TiCN having a columnar structure, and the second layer includes α-Al 2 O 3 , and in the first layer, a ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311) / TC (111)) is 1.2 to 1.9 according to the following Equation 1.

[식 1][Formula 1]

상기 식 1에서, TC(hkl)은 (hkl)면에서 각 회절피크의 집합조직계수(Texture Coefficient, TC)이고, I(hkl)는 시편의 (hkl)면의 측정적분강도(Measured integrated intensity)이고, I0(hkl)는 ICDD(International Center for Diffraction Data)의 PDF(Powder Diffraction File)에 의해 규정된 표준분말시편의 표준강도이고, n은 집합조직계수 계산에 사용된 반사면의 개수이다.In the above equation 1, TC(hkl) is the texture coefficient (TC) of each diffraction peak in the (hkl) plane, I(hkl) is the measured integrated intensity of the (hkl) plane of the specimen, I 0 (hkl) is the standard intensity of the standard powder specimen specified by the Powder Diffraction File (PDF) of the International Center for Diffraction Data (ICDD), and n is the number of reflection planes used to calculate the texture coefficient.

본 발명의 제2 측면에 따르면, 상기 제1 측면에 있어서 상기 기재는 제1 경질상, 제2 경질상 및 결합상으로 구성되고, 상기 기재의 포화자화율은 85 내지 92%이고, 상기 기재의 항자력은 137 내지 159 Oe인 것일 수 있다.According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the substrate may be composed of a first hard phase, a second hard phase, and a bonding phase, the saturation magnetization of the substrate may be 85 to 92%, and the coercive force of the substrate may be 137 to 159 Oe.

본 발명의 제3 측면에 따르면, 상기 제1 또는 제2 측면에 있어서 상기 기재는 결합상 부화층을 포함할 수 있다.According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the substrate may include a bonding layer.

본 발명의 제4 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제3 측면 중 어느 하나에 있어서 상기 제2 층에서, TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값에 대한 TC(006)의 비율(TC(006)/[TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값])이 1.4 내지 3.3인 것일 수 있다.According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, in the second layer, a ratio of TC(006) to a higher value of TC(012) and TC(110) (TC(006)/[higher value of TC(012) and TC(110)]) may be 1.4 to 3.3.

본 발명의 제5 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제4 측면 중 어느 하나에 있어서 상기 제1 층에서, TC(111), TC(200), TC(220), TC(311) 및 TC (422) 중에서 TC(311)이 가장 높고, TC(111)이 두 번째로 높고, 상기 제2 층에서, TC(012), TC(104), TC(110), TC(006), TC(113), 및 TC(116) 중에서 TC(006)이 가장 높고, TC(110) 및 TC(012) 중 어느 하나가 두번째로 높은 것일 수 있다.According to a fifth aspect of the present invention, in any one of the first to fourth aspects, in the first layer, among TC (111), TC (200), TC (220), TC (311), and TC (422), TC (311) may be the highest and TC (111) may be the second highest, and in the second layer, among TC (012), TC (104), TC (110), TC (006), TC (113), and TC (116), TC (006) may be the highest and any one of TC (110) and TC (012) may be the second highest.

본 발명의 제6 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제5 측면 중 어느 하나에 있어서 상기 제2 층에서, TC(012), TC(104) 및 TC(110)의 전체 합이 2 이상 3.5 미만인 것일 수 있다.According to a sixth aspect of the present invention, in any one of the first to fifth aspects, in the second layer, the total sum of TC (012), TC (104) and TC (110) may be 2 or more and less than 3.5.

본 발명의 제7 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제6 측면 중 어느 하나에 있어서 상기 제2 층에서, TC(110)에 대한 TC(012) 및 TC(104)의 합의 비율([TC(012)+TC(104)]/TC(110))이 1 이상 2.5 미만인 것일 수 있다.According to a seventh aspect of the present invention, in any one of the first to sixth aspects, in the second layer, the ratio of the sum of TC (012) and TC (104) to TC (110) ([TC (012) + TC (104)] / TC (110)) may be 1 or more and less than 2.5.

본 발명의 제8 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제7 측면 중 어느 하나에 있어서 상기 코팅층은, 상기 기재 및 상기 제1 층 사이에 배치된 제3 층을 더 포함하고, 상기 제3 층은 TiN을 포함할 수 있다.According to an eighth aspect of the present invention, in any one of the first to seventh aspects, the coating layer further includes a third layer disposed between the substrate and the first layer, and the third layer may include TiN.

본 발명의 제9 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제8 측면 중 어느 하나에 있어서 상기 코팅층은, 상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 배치된 제4 층을 더 포함하고, 상기 제4 층은 TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, 및 TiNO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.According to a ninth aspect of the present invention, in any one of the first to eighth aspects, the coating layer further includes a fourth layer disposed between the first layer and the second layer, and the fourth layer may include at least one selected from the group consisting of TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, and TiNO.

본 발명의 제10 측면에 따르면, 상기 제1 내지 제9 측면 중 어느 하나에 있어서 상기 코팅층은 상기 제2 층 상의 제5 층을 더 포함하고, 상기 제5 층은TiC, TiN, 및 TiCN 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.According to a tenth aspect of the present invention, in any one of the first to ninth aspects, the coating layer further includes a fifth layer on the second layer, and the fifth layer may include at least one of TiC, TiN, and TiCN.

본 발명의 제11 측면에 따르면, 기재; 및 상기 기재 상의 코팅층; 을 포함하고, 상기 코팅층은, 제1 층 및 상기 제1 층 상의 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 TiCN을 포함하고, 상기 제2 층은 α-Al2O3을 포함하고, 상기 제2 층에서, 상기 식 1에 준거하여 TC(110)에 대한 TC(012) 및 TC(104)의 합의 비율([TC(012)+TC(104)]/TC(110))이 1 이상 2.5 미만인 것일 수 있다. 여기서 상기 본 발명의 제11 측면은 상기 제1 내지 제10 측면 중 적어도 어느 하나 이상을 특징; 또는 후술할 몇몇 실시형태를 특징으로 할 수 있다. According to an eleventh aspect of the present invention, a substrate; and a coating layer on the substrate; wherein the coating layer includes a first layer and a second layer on the first layer, wherein the first layer includes TiCN having a columnar structure, and the second layer includes α-Al 2 O 3 , and in the second layer, a ratio of the sum of TC(012) and TC(104) to TC(110) ([TC(012)+TC(104)]/TC(110)) according to Equation 1 may be 1 or more and less than 2.5. Here, the eleventh aspect of the present invention may be characterized by at least one or more of the first to tenth aspects; or may be characterized by several embodiments to be described below.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명의 특징을 모두 열거한 것은 아니다. 본 발명의 다양한 특징과 그에 따른 장점과 효과는 아래의 구체적인 설명을 참조하여 보다 상세하게 이해될 수 있을 것이다.The above-mentioned solution to the problem does not enumerate all the features of the present invention. The various features of the present invention and the advantages and effects thereof can be understood in more detail by referring to the specific description below.

본 발명의 일 측면(Aspect)에 따르면, 내마모성과 인성을 개선하는 절삭공구를 구현할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a cutting tool having improved wear resistance and toughness can be implemented.

본 발명의 다른 측면에 따르면 수명이 연장된 절삭공구를 구현할 수 있다.According to another aspect of the present invention, a cutting tool with an extended life can be realized.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 설명하면서 함께 기술한다. 또한, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 명세서에 기재된 수단 및 그 조합에 의해 쉽게 구현될 수 있다.In addition to the effects described above, the specific effects of the present invention are described together with the specific contents for carrying out the invention below. In addition, the effects of the present invention are not limited to the effects mentioned above, and can be easily implemented by the means and combinations thereof described in the specification.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 절삭공구의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 절삭공구의 단면도이다.
Figure 1 is a cross-sectional view of a cutting tool according to one embodiment of the present invention.
Figure 2 is a cross-sectional view of a cutting tool according to another embodiment of the present invention.

본 명세서에서 단수의 표현은 문맥 상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. In this specification, singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise.

본 명세서에서 "포함한다(Comprise)" 및/또는 "포함하는(Comprising)"이라는 용어는 언급한 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 단계, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terms "comprise" and/or "comprising", as used herein, specify the presence of stated features, steps, numbers, operations, elements, elements and/or groups thereof, but do not preclude the presence or addition of one or more other features, steps, numbers, operations, elements, elements and/or groups thereof.

본 명세서에서 "a, b 및 c 중 적어도 어느 하나 이상(At least one of a, b and c)"이란 a, b 또는 c를 단독으로 포함하거나, a, b 및 c로 이루어진 군에서 선택된 2개 이상의 조합을 포함할 수 있다.In this specification, “At least one of a, b and c” may include a, b or c alone, or a combination of two or more selected from the group consisting of a, b and c.

본 명세서에 여러 실시형태가 기재되어 있을 경우, 특별히 반대되는 설명이 없는 한 각 실시형태는 조합이 가능할 수 있다. 이때, 본 발명의 효과는 각 실시형태에서 비롯된 효과 및 각 실시형태가 유기적으로 조합됨에 따라 발생하는 효과를 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어 본 명세서에서 실시형태 1 및 2가 각각 독립적으로 기술된다고 하더라도 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한, 실시형태 1 및 2는 서로 유기적으로 조합될 수 있고, 본 발명의 효과는 실시형태 1 및 2가 조합됨으로써 발생하는 효과를 포함할 수 있다.When several embodiments are described in this specification, each embodiment may be combined unless there is a special description to the contrary. In this case, the effect of the present invention may be defined as including the effect derived from each embodiment and the effect generated when each embodiment is organically combined. For example, even if Embodiments 1 and 2 are described independently in this specification, Embodiments 1 and 2 may be organically combined with each other unless the context clearly indicates otherwise, and the effect of the present invention may include the effect generated when Embodiments 1 and 2 are combined.

본 명세서에서 용어 '내지'를 사용하여 나타낸 수치의 범위는, 상기 용어의 앞과 뒤에 기재된 값을 각각 하한 값과 상한 값으로 포함하는 수치의 범위를 나타낸다. 임의의 수치범위의 상한과 하한으로의 수치 값이 각각 복수 개로 개시된 경우, 본 명세서에서 개시하는 수치의 범위는 복수의 하한 값 중 임의의 하나의 값 및 복수의 상한 값 중 임의의 하나의 값을 각각 하한 값 및 상한 값으로 하는 임의의 수치의 범위로 이해될 수 있다. 예를 들어, a 내지 b, 또는 c 내지 d로 명세서에 기재되어 있을 경우, a 이상 b 이하, a 이상 d 이하, c 이상 d 이하, 또는 c 이상 b 이하가 기재된 것으로 이해될 수 있다. The numerical range indicated by the term "to" in this specification represents a numerical range that includes the values described before and after the term as the lower limit and the upper limit, respectively. When multiple numerical values are disclosed as the upper and lower limits of any numerical range, the numerical range disclosed in this specification can be understood as any numerical range that uses any one of the multiple lower limit values and any one of the multiple upper limit values as the lower limit and the upper limit, respectively. For example, when a to b, or c to d are described in the specification, it can be understood that a or more and b or less, a or more and d or less, c or more and d or less, or c or more and b or less are described.

본 명세서에서 "약(About)" 또는 "실질적으로"와 같은 용어는 최종 결과가 현저히 변화하지 않도록 변형된 용어의 합리적인 편차량을 의미한다. 이러한 용어는 편차가 단어의 의미를 변형시켜 무효화하지 않는 한도 내에서 적어도 ±5% 또는 적어도 ±10%의 편차를 포함하는 것으로 해석될 수 있다. In this specification, terms such as "about" or "substantially" mean a reasonable amount of variation in the modified term so that the final result is not significantly changed. Such terms may be interpreted to include a variation of at least ±5% or at least ±10%, provided that the variation does not invalidate the meaning of the word.

본 명세서에서 "층(Layer)"은 해당 층이 존재하는 영역을 관찰했을 때에, 해당 영역의 전체에 형성되어 있는 경우에 더하여, 해당 영역의 일부에만 형성되어 있는 경우도 포함할 수 있다. 예를 들어, 층의 표면이 평평한 형태, 비평평한 형태 및 이들의 조합; 또는 연속적 형태, 비연속적인 형태 및 이들의 조합을 포함하는 것으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 일 부재의 바로 위(Directly on)에 다른 부재가 층으로 구성될 경우 상기 일 부재의 표면에 대한 다른 부재의 덮힘률(Coverage)은 1% 이상, 5% 이상, 10% 이상, 20% 이상, 30% 이상, 40% 이상, 50% 이상, 60% 이상, 70% 이상, 80% 이상, 85% 이상, 90% 이상, 95% 이상 또는 99% 이상으로 정의될 수 있다.In this specification, the term "layer" may include cases where the layer is formed not only over the entire region when observing the region where the layer exists, but also over a portion of the region. For example, the surface of the layer may be defined to include a flat shape, a non-flat shape, and a combination thereof; or a continuous shape, a discontinuous shape, and a combination thereof. For example, when another member is formed as a layer directly on top of one member, the coverage of the other member over the surface of the one member may be defined as 1% or more, 5% or more, 10% or more, 20% or more, 30% or more, 40% or more, 50% or more, 60% or more, 70% or more, 80% or more, 85% or more, 90% or more, 95% or more, or 99% or more.

본 명세서에서 입자의 입경은, 기재의 단면을 전자 후방 산란 회절상 장치(Electron Backscatter Diffraction, EBSD)를 이용하여 관찰되는 각 입자의 평균지름을 의미할 수 있다.In this specification, the particle diameter may mean the average diameter of each particle observed on a cross-section of a substrate using an electron backscatter diffraction device (EBSD).

본 명세서에서 XRD(X-ray diffraction) 분석법은 X-ray를 시편에 회절시켜 시편의 내부 정보를 그래프로 나타내는 분석법으로, 여러 상들의 고유한 각도에서 피크가 나타나 시편 속이 어떠한 상(Phase)으로 이루어져 있는지 확인할 수 있는 분석법이다. 구체적으로 상기 XRD 분석법의 결과는 x축이 2θ 및 y축이 강도(Intensity)로 표시된 그래프로 표시될 수 있다. In this specification, the XRD (X-ray diffraction) analysis method is an analysis method that diffracts X-rays onto a specimen to represent the internal information of the specimen in a graph, and is an analysis method that can confirm which phase is composed of the specimen by showing peaks at unique angles of various phases. Specifically, the result of the XRD analysis method can be represented as a graph in which the x-axis is 2θ and the y-axis is intensity.

본 발명의 일 측면에 따르면, 기재; 및 상기 기재 상의 코팅층; 을 포함하고, 상기 코팅층은 제1 층 및 상기 제1 층 상의 제2 층을 포함하고, 상기 제1 층은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 TiCN을 포함하고, 상기 제2 층은 α-Al2O3을 포함하고, 상기 제1 층에서 하기 식 1에 준거하여 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9인, 절삭공구가 제공된다. 본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 제1 층은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 TiCN을 포함하고, 상기 제2 층은 α-Al2O3을 포함하고, 상기 제1 층에서 하기 식 1에 준거하여 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9를 만족함으로써, 내마모성 및 인성이 동시에 우수한 절삭공구를 구현할 수 있다. 구체적으로 상기 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 상기 수치 범위 미만일 경우 제1 층의 인성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 크랙이 전파되기 쉬워지는 문제가 발생할 수 있다.According to one aspect of the present invention, a cutting tool is provided, comprising: a substrate; and a coating layer on the substrate; wherein the coating layer includes a first layer and a second layer on the first layer, wherein the first layer includes TiCN having a columnar structure, and the second layer includes α-Al 2 O 3 , and wherein a ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311) / TC (111)) in the first layer is 1.2 to 1.9 according to the following Equation 1. According to one aspect of the present invention, the first layer includes TiCN having a columnar structure, the second layer includes α-Al 2 O 3 , and when the ratio of TC (311) to TC (111) in the first layer (TC (311) / TC (111)) satisfies 1.2 to 1.9 according to Equation 1 below, a cutting tool having both excellent wear resistance and toughness can be implemented. Specifically, when the ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311) / TC (111)) is less than the numerical range, a problem of deterioration in the toughness of the first layer may occur, and when it exceeds the numerical range, a problem of easy crack propagation may occur.

이하에서는, 도면을 참고하여 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다.Below, the configuration of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1을 참고하면, 본 발명에 따른 절삭공구(100)는 기재(10) 및 상기 기재(10) 상에 배치된 코팅층(20)을 포함한다.Referring to FIG. 1, a cutting tool (100) according to the present invention includes a substrate (10) and a coating layer (20) disposed on the substrate (10).

기재(10)Description (10)

본 발명에 따른 기재(10)는 후술할 코팅층(20)이 형성되도록 도와주는 기판 역할을 수행함과 동시에 절삭공구의 경도와 강도를 높이는 역할을 수행할 수 있다.The substrate (10) according to the present invention can serve as a substrate that helps form a coating layer (20) to be described later, and can also serve to increase the hardness and strength of a cutting tool.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 기재(10)는 제1 경질상, 제2 경질상 및 결합상으로 구성될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the substrate (10) may be composed of a first hard phase, a second hard phase, and a bonding phase.

제1 경질상1st hard prize

본 발명에 따른 제1 경질상은 WC로 이루어진 것으로서, 초경합금에 높은 경도와 강도를 부여하는 상(Phase)일 수 있다. The first hard phase according to the present invention is composed of WC and may be a phase that provides high hardness and strength to the superalloy.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제1 경질상의 함량은 상기 기재의 전체 중량을 기준으로, 74 내지 92 중량%, 75 내지 91 중량%, 76 내지 90 중량%, 77 내지 89 중량%, 80 내지 88 중량%, 81 내지 85 중량%, 또는 82 내지 84 중량%일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 제1 경질상의 함량이 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 초경합금의 경도가 향상되어 내마모성이 개선되고 초경합금의 인성이 향상되어 내결손성이 개선됨으로써, 절삭공구의 수명이 더욱 연장될 수 있다. 몇몇 예시에서 기재(초경합금 샘플)을 기준으로 상기 WC의 함량은 EDS(Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) 분석방법을 통해 분석될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the content of the first hard phase may be 74 to 92 wt%, 75 to 91 wt%, 76 to 90 wt%, 77 to 89 wt%, 80 to 88 wt%, 81 to 85 wt%, or 82 to 84 wt%, based on the total weight of the substrate. According to some embodiments of the present invention, when the content of the first hard phase satisfies the numerical range, the hardness of the cemented carbide is improved, thereby improving wear resistance, and the toughness of the cemented carbide is improved, thereby improving fracture resistance, whereby the life of the cutting tool can be further extended. In some examples, the content of the WC based on the substrate (the cemented carbide sample) can be analyzed through an EDS (Energy Dispersive X-ray Spectroscopy) analysis method.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 WC의 입경은 2 내지 7㎛ 또는 3 내지 5㎛일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 WC의 입경이 상기 수치 범위 내를 만족함으로써, 초경합금의 내화학 반응성이 적정 수준으로 유지됨과 동시에 항절력 및 내결손성이 충분히 달성될 수 있다. In some embodiments of the present invention, the particle size of the WC may be 2 to 7 μm or 3 to 5 μm. According to some embodiments of the present invention, when the particle size of the WC satisfies the numerical range, the chemical resistance of the cemented carbide is maintained at an appropriate level, while the tensile strength and fracture resistance can be sufficiently achieved.

제2 경질상2nd hard prize

본 발명에 따른 제2 경질상은 초경합금의 경도와 인성을 향상시켜 절삭공구의 수명을 연장하기 위해 주기율표 제4, 5, 6족 금속 중 1종 이상의 탄화물, 질화물 및 탄질화물 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다.The second hard phase according to the present invention may include at least one or more of carbides, nitrides and carbonitrides of metals in groups 4, 5 and 6 of the periodic table to improve the hardness and toughness of the superalloy and extend the life of the cutting tool.

몇몇 예시에서 상기 주기율표 제4족, 제5족 및 제6족 중 적어도 1종 이상의 금속은 Zr, Hf, Rf, Ce, Th, V, Nb, Ta, Db, Pr, Pa, Cr, Mo, W, Ti, Sg, Nd 및 U로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 포함할 수 있고, 구체적으로 Ta, Nb, Ti, 및 W로 이루어진 군에서 선택된 적어도 어느 하나의 입방 화합물을 포함할 수 있고, 더욱 구체적으로 Ta, Nb, Ti, 및 W을 모두 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제2 경질상으로 입방 화합물을 사용할 경우 초경합금의 기계적 물성이 더욱 우수하게 발현되어 절삭공구의 수명이 연장될 수 있다.In some examples, at least one metal of Group 4, Group 5 and Group 6 of the periodic table may include at least one selected from the group consisting of Zr, Hf, Rf, Ce, Th, V, Nb, Ta, Db, Pr, Pa, Cr, Mo, W, Ti, Sg, Nd and U, and may specifically include at least one cubic compound selected from the group consisting of Ta, Nb, Ti, and W, and more specifically may include all of Ta, Nb, Ti, and W. Specifically, when a cubic compound is used as the second hard phase, the mechanical properties of the cemented carbide are more excellent, so that the life of the cutting tool can be extended.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제2 경질상은 TaNbC, TiCN 및 WTiC 중 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 제2 경질상이 상기 TaNbC, TiCN 및 WTiC 중 적어도 1종 이상을 포함함으로써, 초경합금의 기계적 물성이 더욱 우수하게 발현될 수 있다. 몇몇 예시에서 상기 기재의 전체 중량을 기준으로, 상기 TaNbC의 함량은 2 내지 6 중량%, 2 내지 5 중량% 또는 3 내지 4 중량%일 수 있고, 상기 TiCN의 함량은 0.5 내지 3.2 중량%, 1 내지 3 중량% 또는 1 내지 2 중량%일 수 있고, 상기 WTiC의 함량은 1.5 내지 5.6 중량%, 2 내지 5 중량%, 또는 3 내지 4 중량%일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 TaNbC, TiCN 및 WTiC의 함량이 상기 수치 범위를 만족할 때, 초경합금의 인성을 더욱 향상시킬 수 있다. 몇몇 예시에서 상기 제2 경질상의 함량은 초경합금 샘플을 기준으로 EDS 분석방법을 통해 분석될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the second hard phase may include at least one of TaNbC, TiCN, and WTiC. According to some embodiments of the present invention, since the second hard phase includes at least one of TaNbC, TiCN, and WTiC, the mechanical properties of the cemented carbide may be more excellent. In some examples, based on the total weight of the substrate, the content of the TaNbC may be 2 to 6 wt%, 2 to 5 wt%, or 3 to 4 wt%, the content of the TiCN may be 0.5 to 3.2 wt%, 1 to 3 wt%, or 1 to 2 wt%, and the content of the WTiC may be 1.5 to 5.6 wt%, 2 to 5 wt%, or 3 to 4 wt%. According to some embodiments of the present invention, when the contents of TaNbC, TiCN and WTiC satisfy the numerical ranges, the toughness of the cemented carbide can be further improved. In some examples, the content of the second hard phase can be analyzed through an EDS analysis method based on a cemented carbide sample.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 Ta, Ti, 및 Nb의 중량비는 2.5~3.5:2.5~3.5:0.5~1.5일 수 있고, 구체적으로 3:3:1일 수 있다. 몇몇 예시에서 상기 Ta, Ti, 및 Nb의 중량비는 초경합금 샘플을 기준으로 EDS 분석방법을 통해 분석될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the weight ratio of Ta, Ti, and Nb may be 2.5 to 3.5:2.5 to 3.5:0.5 to 1.5, and specifically, 3:3:1. In some examples, the weight ratio of Ta, Ti, and Nb may be analyzed using an EDS analysis method based on a cemented carbide sample.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제2 경질상의 함량은 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 3 내지 15 중량%, 4 내지 13 중량%, 6 내지 12 중량%, 7 내지 10 중량% 또는 8 내지 9 중량%일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 제2 경질상의 함량이 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 초경합금의 경도가 향상되어 내마모성이 개선되고 초경합금의 인성이 향상되어 내결손성이 개선됨으로써, 절삭공구의 수명이 더욱 연장될 수 있다. In some embodiments of the present invention, the content of the second hard phase may be 3 to 15 wt%, 4 to 13 wt%, 6 to 12 wt%, 7 to 10 wt%, or 8 to 9 wt% based on the total weight of the substrate. According to some embodiments of the present invention, when the content of the second hard phase satisfies the numerical range, the hardness of the cemented carbide is improved, thereby improving wear resistance, and the toughness of the cemented carbide is improved, thereby improving fracture resistance, whereby the life of the cutting tool can be further extended.

결합상Combined

본 발명에 따른 결합상은 초경합금의 인성 및 경도를 향상시키기 위해 Co 및 Ni 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. The bonding agent according to the present invention may include at least one of Co and Ni to improve the toughness and hardness of the superalloy.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 기재의 전체 중량을 기준으로 상기 결합상의 함량은 5 내지 11 중량%, 6 내지 10 중량%, 7 내지 9 중량% 또는 7 내지 8 중량%일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면 상기 결합상의 함량이 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 초경합금의 내마모성 및 내결손성이 균형 있게 개선되어 절삭공구의 수명이 연장될 수 있다. 몇몇 예시에서 초경합금 샘플을 기준으로 상기 결합상의 함량은 EDS 분석방법을 통해 분석될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the content of the bonding phase may be 5 to 11 wt%, 6 to 10 wt%, 7 to 9 wt%, or 7 to 8 wt% based on the total weight of the substrate. According to some embodiments of the present invention, when the content of the bonding phase satisfies the numerical range, the wear resistance and fracture resistance of the cemented carbide may be balancedly improved, thereby extending the life of the cutting tool. In some examples, the content of the bonding phase may be analyzed using an EDS analysis method based on a cemented carbide sample.

기재의 파라미터Parameters of the description

한편, 기재(예: 초경합금)의 포화자화율은 하기 수학식 1에 의해 산출될 수 있다.Meanwhile, the saturation magnetization rate of the material (e.g., superalloy) can be calculated by the following mathematical expression 1.

[수학식 1][Mathematical formula 1]

기재의 포화자화율(%)={[M1(emu)]/[M2(emu/g)ХM3(g)]} Saturation susceptibility of the substrate (%) = {[M1(emu)]/[M2(emu/g)ХM3(g)]}

상기 수학식 1에서, M1은 기재의 포화자화(emu)이고 M2는 Co의 이론 포화자화(emu/g)이고, M3은 기재 내의 Co의 함량(g)이다. 즉, 상기 기재의 포화자화율(%)은 기재 중 포함되는 Co의 이론 포화자화(emu)에 대한, 기재의 포화자화(emu)의 비율을 의미한다. 몇몇 예시에서 기재의 포화자화(emu)는 공지의 자기 특성 측정장치에 따라 측정할 수 있다. 또한, Co의 이론 포화자화는 공지의 값일 수 있다. 포화 자화율은 일반적으로 초경합금의 Co함유량과 탄소 함유량에 의해 좌우되고, 포화 자화율을 적정 범위로 제어하는 것은 구성 원소의 함유량에 대한 탄소 함유량을 적정화하여 조직 중에 η상 또는 유리탄소를 포함하지 않도록 조절하는 것을 의미할 수 있다. In the above mathematical expression 1, M1 is the saturation magnetization (emu) of the substrate, M2 is the theoretical saturation magnetization of Co (emu/g), and M3 is the content of Co in the substrate (g). That is, the saturation magnetization (%) of the substrate means the ratio of the saturation magnetization (emu) of the substrate to the theoretical saturation magnetization (emu) of Co included in the substrate. In some examples, the saturation magnetization (emu) of the substrate can be measured using a known magnetic property measuring device. In addition, the theoretical saturation magnetization of Co may be a known value. The saturation magnetization is generally determined by the Co content and the carbon content of the cemented carbide, and controlling the saturation magnetization within an appropriate range may mean regulating the carbon content relative to the content of the constituent elements so as not to include an η phase or free carbon in the structure.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 기재(10)의 포화자화율은 85 내지 92%, 86 내지 91%, 87 내지 90%, 88 내지 90% 또는 89 내지 90%일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 기재의 포화자화율이 상기 수치 범위 내를 만족함으로써, η상 또는 유리탄소가 형성되지 않는 범위 내에서 탄소 함유량을 높게 조절하여 초경합금의 인성을 더욱 강화할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the saturation magnetization of the substrate (10) may be 85 to 92%, 86 to 91%, 87 to 90%, 88 to 90%, or 89 to 90%. According to some embodiments of the present invention, since the saturation magnetization of the substrate satisfies the numerical range, the carbon content can be adjusted high within a range in which the η phase or glassy carbon is not formed, thereby further enhancing the toughness of the cemented carbide.

항자력은 통상 WC 경질상의 입경과 결합상의 두께에 의해 조절되는데, WC 입경이 작을수록, 또한 결합상의 두께가 클수록 항자력이 높아진다. 예를 들어, 항자력이 높으면 초경합금의 경도는 높아지지만 인성이 저하될 수 있다.The magnetic force is usually controlled by the grain size of the WC hard phase and the thickness of the bonding phase. The smaller the WC grain size and the larger the thickness of the bonding phase, the higher the magnetic force. For example, if the magnetic force is high, the hardness of the cemented carbide increases, but the toughness may decrease.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 기재의 항자력은 137 내지 159 Oe, 140 내지 155 Oe, 141 내지 154 Oe, 142 내지 152 Oe, 143 내지 150 Oe, 144 내지 148 Oe, 또는 145 내지 146 Oe일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 기재의 항자력과 포화자화율이 상기 수치 범위 내를 만족할 때, WC 입자 간을 결합하는 결합상의 두께가 적정 수준으로 조절되고, 결합상 중에 고용되는 경질상을 구성하는 금속 성분이나 탄소의 함유량이 적정 수준으로 조절되어, 인성과 경도가 높은 초경합금 기재가 구현될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the coercive force of the substrate can be 137 to 159 Oe, 140 to 155 Oe, 141 to 154 Oe, 142 to 152 Oe, 143 to 150 Oe, 144 to 148 Oe, or 145 to 146 Oe. According to some embodiments of the present invention, when the coercive force and the saturation magnetization of the substrate satisfy the numerical ranges, the thickness of the bonding phase bonding between the WC particles is adjusted to an appropriate level, and the content of the metal component or carbon constituting the hard phase dissolved in the bonding phase is adjusted to an appropriate level, so that a cemented carbide substrate having high toughness and hardness can be implemented.

추가 구성요소Additional Components

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 기재(10)는 기재 표면의 인성을 향상시키고 후술할 코팅층과의 열팽창계수 차이를 감소시켜 코팅층의 열크랙을 완화하는 결합상 부화층(미도시)을 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the substrate (10) may include a bonding layer (not shown) that improves the toughness of the substrate surface and reduces the difference in thermal expansion coefficient with the coating layer to be described later, thereby alleviating thermal cracks in the coating layer.

몇몇 예시에서 상기 결합상 부화층은 상기 기재(10)의 표면에서 내부로 10 내지 30㎛, 또는 15 내지 25㎛의 깊이를 갖는 층 형태일 수 있다. 몇몇 예시에 따르면, 상기 결합상 부화층의 두께가 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 기재 표면의 인성을 향상시킴과 동시에 코팅층의 열크랙을 충분히 완화할 수 있으며, 기재의 내마모성을 적정 수준으로 유지할 수 있다. In some examples, the bonding layer may be in the form of a layer having a depth of 10 to 30 μm, or 15 to 25 μm, from the surface to the inside of the substrate (10). According to some examples, when the thickness of the bonding layer satisfies the numerical range, the toughness of the substrate surface can be improved while sufficiently alleviating thermal cracks of the coating layer, and the wear resistance of the substrate can be maintained at an appropriate level.

몇몇 예시에서 상기 결합상 부화층은 상술한 제2 경질상을 포함하지 않고 상술한 결합상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 결합상 부화층은 상기 기재 중 상기 결합상 부화층이 아닌 나머지 부분 대비 1.2 내지 1.7배 더 많은 결합상을 함유할 수 있다. In some examples, the bonding phase enrichment layer may include the bonding phase described above without including the second hard phase described above. Specifically, the bonding phase enrichment layer may contain 1.2 to 1.7 times more bonding phase than the remaining portion of the substrate that is not the bonding phase enrichment layer.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 기재(10)는 절삭에 관여하는 경사면, 상기 경사면과 접하는 여유면, 상기 경사면과 여유면이 교차하는 능선에 형성되는 절삭날부를 구비할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the substrate (10) may have a cutting edge formed on a ridge where the inclined surface and the clearance surface intersect, a relief surface in contact with the inclined surface, and a cutting edge involved in cutting.

코팅층(20)Coating layer (20)

본 발명에 따른 코팅층(20)은 제1 층(21) 및 상기 제1 층(21) 상의 제2 층(22)을 포함한다. The coating layer (20) according to the present invention includes a first layer (21) and a second layer (22) on the first layer (21).

제1 층1st floor

본 발명에 따른 제1 층(21)은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 TiCN을 포함한다. 이때, 상기 주상정(Columnar) 구조는 제1 층(21)의 두께 방향으로 기둥 모양의 결정을 갖는 구조를 의미할 수 있다. 구체적으로 상기 제1 층(21)이 주상정 구조의 TiCN을 포함함으로써, 후술할 제2 층(알파-알루미나)의 조직 배향을 제어함과 동시에, 제2 층과의 밀착성과 자체적인 내결손성 및 내마모성을 구현하도록 제어할 수 있다. The first layer (21) according to the present invention includes TiCN having a columnar structure. At this time, the columnar structure may mean a structure having a pillar-shaped crystal in the thickness direction of the first layer (21). Specifically, since the first layer (21) includes TiCN having a columnar structure, it is possible to control the tissue orientation of the second layer (alpha-alumina) described below, while simultaneously implementing adhesion to the second layer and its own defect resistance and wear resistance.

몇몇 예시에서 상기 제1 층(21)은 MT-CVD(Medium temperature-Chemical Vapor Deposition) 공정에 의해 형성된 것일 수 있다. 여기서 상기 MT-CVD 공정 온도는 800 내지 950℃의 온도에서 수행될 수 있다. 만약 1000℃ 이상의 온도에서 수행되는 HT-CVD(High temperature CVD) 공정으로 제1 층이 형성될 경우, 성막 시 가열에 의해 기재의 손상이 발생할 뿐만 아니라, 등축정 조직이 제1 층에 형성되어 제2 층(알파-알루미나)의 조직 배향을 제어하기 어려운 문제가 발생할 수 있다.In some examples, the first layer (21) may be formed by a medium temperature-chemical vapor deposition (MT-CVD) process. Here, the MT-CVD process temperature may be performed at a temperature of 800 to 950°C. If the first layer is formed by a high temperature CVD (HT-CVD) process performed at a temperature of 1000°C or higher, not only may the substrate be damaged by heating during film formation, but an equiaxed structure may be formed in the first layer, making it difficult to control the structure orientation of the second layer (alpha-alumina).

본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 제1 층에서 TC(111), TC(200), TC(220), TC(311) 및 TC (422) 중에서 TC(311)이 가장 높고, TC(111)이 두 번째로 높은 것일 수 있다.According to some embodiments of the present invention, among TC (111), TC (200), TC (220), TC (311) and TC (422) in the first layer, TC (311) may be the highest and TC (111) may be the second highest.

본 발명에 따른 제1 층(21)에서 상기 식 1에 준거하여 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9이고 구체적으로 1.3 내지 1.8, 1.35 내지 1.60, 1.37 내지 1.56 또는 1.49 내지 1.56일 수 있다. 여기서 상기 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 상기 수치 범위 미만일 경우 제1 층의 인성이 저하되는 문제가 발생할 수 있고, 상기 수치 범위를 초과할 경우 크랙이 전파되기 쉬워지는 문제가 발생할 수 있다.In the first layer (21) according to the present invention, the ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311)/TC (111)) according to the above formula 1 is 1.2 to 1.9, and specifically, 1.3 to 1.8, 1.35 to 1.60, 1.37 to 1.56, or 1.49 to 1.56. Here, if the ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311)/TC (111)) is less than the above numerical range, a problem of deterioration in the toughness of the first layer may occur, and if it exceeds the above numerical range, a problem of easy crack propagation may occur.

[식 1][Formula 1]

상기 식 1에서, TC(hkl)은 (hkl)면에서 각 회절피크의 집합조직계수(Texture Coefficient, TC)이고, I(hkl)는 시편의 (hkl)면의 측정적분강도(Measured integrated intensity)이고, I0(hkl)는 ICDD(International Center for Diffraction Data)의 PDF(Powder Diffraction File)에 의해 규정된 표준분말시편의 표준강도이고, n은 집합조직계수 계산에 사용된 반사면의 개수이다. 예를 들어, 상기 제1 층의 경우 표준분말시편은 CNMG120408이고, ICDD(International Center for Diffraction Data)의 PDF(Powder Diffraction File) 카드번호는 42-1489일 수 있다. In the above Equation 1, TC(hkl) is the texture coefficient (TC) of each diffraction peak in the (hkl) plane, I(hkl) is the measured integrated intensity of the (hkl) plane of the specimen, I 0 (hkl) is the standard intensity of the standard powder specimen specified by the PDF (Powder Diffraction File) of the ICDD (International Center for Diffraction Data), and n is the number of reflecting surfaces used to calculate the texture coefficient. For example, for the first layer, the standard powder specimen may be CNMG120408, and the PDF (Powder Diffraction File) card number of the ICDD (International Center for Diffraction Data) may be 42-1489.

본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, 상기 제1 층에서 TC(111), TC(200), TC(220), TC(311) 및 TC (422) 중에서 TC(311)이 가장 높고, TC(111)이 두 번째로 높으며, (TC(311)/TC(111))이 1.2~1.9를 만족함으로써, 우선 성장된 (311)면이 제2 층(α-Al2O3)의 (006) 배향을 촉진시켜, 비교적 얇은 막 두께임에도 불구하고 충분한 집합조직계수를 갖도록 할 수 있고, 제1 층의 파괴 저항을 향상시킬 수 있다. 또한, (111)면은 밀집 구조를 가짐으로써, 제1 층의 경도를 높이고 제2 층과의 밀착성을 높여 박리 발생을 효과적으로 방지할 수 있다.According to some embodiments of the present invention, among TC(111), TC(200), TC(220), TC(311), and TC(422) in the first layer, TC(311) is the highest, TC(111) is the second highest, and (TC(311)/TC(111)) satisfies 1.2 to 1.9, so that the (311) plane grown first promotes the (006) orientation of the second layer (α-Al 2 O 3 ), so that a sufficient texture coefficient can be achieved despite a relatively thin film thickness, and the fracture resistance of the first layer can be improved. In addition, since the (111) plane has a dense structure, the hardness of the first layer can be increased and the adhesion with the second layer can be enhanced, so as to effectively prevent the occurrence of peeling.

본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, (311)면과 (111)면을 제외한 (200)면, (220)면, (422)면의 집합조직계수 TC(200), TC(220) 및 TC(422)는 모두 1.1 미만일 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the texture coefficients TC(200), TC(220) and TC(422) of the (200) plane, (220) plane and (422) plane, excluding the (311) plane and the (111) plane, can all be less than 1.1.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제1 층(21)의 TC(311)은 1.5 초과 3.0 미만, 1.8 내지 2.8, 1.9 내지 2.5, 또는 1.9 내지 2.3일 수 있다.In some embodiments of the present invention, the TC (311) of the first layer (21) may be greater than 1.5 and less than 3.0, 1.8 to 2.8, 1.9 to 2.5, or 1.9 to 2.3.

몇몇 예시에서 상기 제1 층(21)의 두께는 구체적으로 1 내지 5㎛, 2 내지 5 ㎛, 2 내지 4㎛, 또는 3 내지 4㎛일 수 있다. In some examples, the thickness of the first layer (21) may be specifically 1 to 5 μm, 2 to 5 μm, 2 to 4 μm, or 3 to 4 μm.

제2 층2nd floor

본 발명에 따른 제2 층(22)은 코팅층의 경도와 인성을 개선할 수 있다. The second layer (22) according to the present invention can improve the hardness and toughness of the coating layer.

본 발명에 따른 제2 층(22)은 α-Al2O3을 포함한다. 구체적으로 알파-알루미나가 상기 제2 층(22)에 포함됨으로써, 다른 결정 구조 대비 고온에서 경도와 내마모성이 우수한 효과가 구현될 수 있다. The second layer (22) according to the present invention includes α-Al 2 O 3 . Specifically, by including alpha-alumina in the second layer (22), the effects of excellent hardness and wear resistance at high temperatures compared to other crystal structures can be realized.

몇몇 예시에서 상기 제2 층(22)은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 α-Al2O3을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제2 층(22)이 주상정 구조를 갖는 알파-알루미나를 포함함으로써, 제1 층의 조직 배향성과의 상호작용으로 코팅층의 탈락(치핑) 현상이 발생하는 것을 효과적으로 억제함과 동시에 열전도율의 유지 효과를 달성할 수 있다.In some examples, the second layer (22) may include α-Al 2 O 3 having a columnar structure. Specifically, by including alpha-alumina having a columnar structure as the second layer (22), the phenomenon of chipping of the coating layer due to interaction with the tissue orientation of the first layer can be effectively suppressed, while at the same time, the effect of maintaining thermal conductivity can be achieved.

한편, 제2 층(22)에서도 상기 식 1에 준거하여 집합조직계수가 측정될 수 있다. 이때, 상기 표준분말시편은 CNMG120408이고, ICDD(International Center for Diffraction Data)의 PDF(Powder Diffraction File)에 의해 규정된 표준분말시편의 카드번호는 42-1212일 수 있다.Meanwhile, the texture coefficient can also be measured in the second layer (22) according to the above equation 1. At this time, the standard powder specimen is CNMG120408, and the card number of the standard powder specimen specified by the PDF (Powder Diffraction File) of the ICDD (International Center for Diffraction Data) can be 42-1212.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제2 층에서 TC(012), TC(104), TC(110), TC(006), TC(113), 및 TC(116) 중에서 TC(006)이 가장 높고, TC(110) 및 TC(012) 중 어느 하나가 두번째로 높은 것일 수 있다.In some embodiments of the present invention, among TC(012), TC(104), TC(110), TC(006), TC(113), and TC(116) in the second layer, TC(006) may be the highest, and either TC(110) or TC(012) may be the second highest.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제2 층에서, TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값에 대한 TC(006)의 비율(TC(006)/[TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값])이 1.4 내지 3.3일 수 있고, 1.5 내지 3.0, 1.8 내지 3.0, 2.0 내지 3.0 또는 2.07 내지 2.87일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면 상기 제2 층에서, TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값에 대한 TC(006)의 비율(TC(006)/[TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값])이 상기 수치 범위 내를 만족함으로써, 제1 층의 조직 배향성과의 상호작용으로 코팅층의 탈락(치핑) 현상이 발생하는 것을 효과적으로 억제함과 동시에 열전도율의 유지 효과를 달성할 수 있다.In some embodiments of the present invention, in the second layer, the ratio of TC(006) to the higher value of TC(012) and TC(110) (TC(006)/[higher value of TC(012) and TC(110)]) can be 1.4 to 3.3, 1.5 to 3.0, 1.8 to 3.0, 2.0 to 3.0 or 2.07 to 2.87. According to some embodiments of the present invention, in the second layer, the ratio of TC(006) to the higher value of TC(012) and TC(110) (TC(006)/[higher value of TC(012) and TC(110)]) satisfies the numerical range, thereby effectively suppressing the occurrence of a peeling (chipping) phenomenon of the coating layer due to interaction with the tissue orientation of the first layer, while achieving an effect of maintaining thermal conductivity.

본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, (006)면, (012)면, (104)면, (110)면을 제외한 (113)면, (116)면의 집합조직계수 TC(113), TC(116)은 모두 0.4 미만일 수 있다.According to some embodiments of the present invention, the texture coefficients TC(113) and TC(116) of the (113) and (116) planes, excluding the (006) plane, the (012) plane, the (104) plane, and the (110) plane, can all be less than 0.4.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제2 층에서, TC(012), TC(104) 및 TC(110)의 전체 합이 2 이상 3.5 미만, 2.1 내지 3.3, 2.2 내지 3.0, 2.3 내지 2.9, 또는 2.4 내지 2.82일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, TC(012), TC(104) 및 TC(110)의 전체 합이 상기 수치 범위 내를 만족할 때, 제1 층의 조직 배향성과의 상호작용으로 코팅층의 탈락(치핑) 현상이 발생하는 것을 효과적으로 억제함과 동시에 열전도율의 유지 효과를 달성할 수 있다.In some embodiments of the present invention, in the second layer, the total sum of TC (012), TC (104), and TC (110) may be 2 or more and less than 3.5, 2.1 to 3.3, 2.2 to 3.0, 2.3 to 2.9, or 2.4 to 2.82. According to some embodiments of the present invention, when the total sum of TC (012), TC (104), and TC (110) satisfies the numerical range, the phenomenon of peeling off (chipping) of the coating layer due to interaction with the tissue orientation of the first layer can be effectively suppressed, while achieving the effect of maintaining thermal conductivity.

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제2 층에서 TC(110)에 대한 TC(012) 및 TC(104)의 합의 비율([TC(012)+TC(104)]/TC(110))이 1 이상 2.5 미만, 1.2 이상 2.5 미만, 1.5 이상 2.5 미만, 1.7 이상 2.5 미만, 1.9 이상 2.5 미만 또는 1.96 이상 2.47 이하일 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태에 따르면, TC(110)에 대한 TC(012) 및 TC(104)의 합의 비율([TC(012)+TC(104)]/TC(110))이 상기 수치 범위 내를 만족함으로써, 제1 층의 조직 배향성과의 상호작용으로 코팅층의 탈락(치핑) 현상이 발생하는 것을 효과적으로 억제함과 동시에 열전도율의 유지 효과를 달성할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the ratio of the sum of TC (012) and TC (104) to TC (110) in the second layer ([TC (012) + TC (104)] / TC (110)) may be 1 or more and less than 2.5, 1.2 or more and less than 2.5, 1.5 or more and less than 2.5, 1.7 or more and less than 2.5, 1.9 or more and less than 2.5, or 1.96 or more and 2.47 or less. According to some embodiments of the present invention, since the ratio of the sum of TC (012) and TC (104) to TC (110) ([TC (012) + TC (104)] / TC (110)) satisfies the numerical range, the phenomenon of peeling off (chipping) of the coating layer due to interaction with the tissue orientation of the first layer can be effectively suppressed, while achieving the effect of maintaining thermal conductivity.

몇몇 예시에서 상기 제2 층(22)의 두께는 구체적으로 0.5 내지 4.0 ㎛, 1.0 내지 3.0㎛, 또는 1.5 내지 2.5㎛일 수 있다. In some examples, the thickness of the second layer (22) may be specifically 0.5 to 4.0 μm, 1.0 to 3.0 μm, or 1.5 to 2.5 μm.

제3 층3rd floor

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 코팅층(20)은, 상기 기재(10) 및 상기 제1 층(21) 사이에 배치된 제3 층(23)을 더 포함할 수 있다. In some embodiments of the present invention, the coating layer (20) may further include a third layer (23) disposed between the substrate (10) and the first layer (21).

본 발명에 따른 제3 층(23)은 기재의 표면에 대한 코팅층의 밀착성을 개선하고 기재의 구성성분이 코팅층으로 확산되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.The third layer (23) according to the present invention can improve the adhesion of the coating layer to the surface of the substrate and effectively prevent the components of the substrate from diffusing into the coating layer.

구체적으로 상기 제3 층(23)은 TiN을 포함할 수 있다. Specifically, the third layer (23) may include TiN.

몇몇 예시에서 상기 제3 층(23)의 두께는 특별히 제한되지 않고 구체적으로 0.1 내지 2.0 ㎛, 0.2 내지 1.5㎛, 0.3 내지 1.2㎛, 0.4 내지 1.1㎛, 또는 0.5 내지 1.0㎛일 수 있다.In some examples, the thickness of the third layer (23) is not particularly limited and may be specifically 0.1 to 2.0 ㎛, 0.2 to 1.5 ㎛, 0.3 to 1.2 ㎛, 0.4 to 1.1 ㎛, or 0.5 to 1.0 ㎛.

제4 층4th floor

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 코팅층(20)은, 상기 제1 층(21) 및 상기 제2 층(22) 사이에 배치된 제4 층(24)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제4 층(24)은 상기 제1 층(21) 및 상기 제2 층(22) 사이에 배치되어 제1 층(21) 및 제2 층(22)의 결합을 돕는 역할을 수행할 수 있다.In some embodiments of the present invention, the coating layer (20) may further include a fourth layer (24) disposed between the first layer (21) and the second layer (22). Specifically, the fourth layer (24) may be disposed between the first layer (21) and the second layer (22) to assist in bonding the first layer (21) and the second layer (22).

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 제4 층(24)은 TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, 및 TiNO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제4 층(24)에 TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, 및 TiNO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상이 포함됨으로써, 제1 층(21) 및 제2 층(22)의 결합이 더욱 향상되어 코팅층을 이루는 층 간에 결합력이 더욱 우수하게 구현될 수 있다.In some embodiments of the present invention, the fourth layer (24) may include at least one selected from the group consisting of TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, and TiNO. Specifically, by including at least one selected from the group consisting of TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, and TiNO in the fourth layer (24), the bonding between the first layer (21) and the second layer (22) is further improved, and the bonding strength between the layers forming the coating layer can be further improved.

몇몇 예시에서 상기 제4 층(24)은 주상정(Columnar) 구조로 성장할 수 있는 TiCNO를 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 제4 층(24)은 상기 주상정 구조를 갖는 TiCNO를 포함함으로써, 제2 층의 조직 배향 제어 효과를 방해하지 않을 수 있다.In some examples, the fourth layer (24) may include TiCNO that can grow into a columnar structure. Specifically, the fourth layer (24) may include TiCNO having the columnar structure, thereby not interfering with the tissue orientation control effect of the second layer.

몇몇 예시에서 상기 제4 층(24)은 등축정 구조를 갖는 TiCN을 포함하지 않을 수 있다. 만약 제4 층이 등축정 구조를 갖는 TiCN을 포함할 경우 상술한 제2 층(22)의 조직 배향 제어를 방해하는 문제가 발생할 수 있다. In some examples, the fourth layer (24) may not include TiCN having an equiaxed structure. If the fourth layer includes TiCN having an equiaxed structure, a problem of interfering with the tissue orientation control of the second layer (22) described above may occur.

몇몇 예시에서 상기 제4 층(24)의 두께는 0.1 내지 1.0 ㎛, 0.2 내지 0.9㎛, 0.3 내지 0.8㎛, 0.4 내지 0.7㎛ 또는 0.4 내지 0.6㎛일 수 있다. In some examples, the thickness of the fourth layer (24) may be 0.1 to 1.0 μm, 0.2 to 0.9 μm, 0.3 to 0.8 μm, 0.4 to 0.7 μm or 0.4 to 0.6 μm.

제5 층5th floor

도 2는 본 발명의 다른 실시형태에 따른 절삭공구의 단면도이다. 상술한 부분과 반복된 설명은 간략히 설명하거나 생략한다.Fig. 2 is a cross-sectional view of a cutting tool according to another embodiment of the present invention. Parts described above and repeated descriptions are briefly described or omitted.

도 2를 참고하면, 본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 코팅층(20)은, 상기 제2 층(22) 상의 제5 층(25)을 더 포함할 수 있고, 구체적으로 상기 제2 층(22)의 바로 위에 배치된 제5 층(25)을 더 포함할 수 있다. 몇몇 예시에서 상기 제5 층(25)은 코팅층(20)의 최상부층 또는 최외각층일 수 있다. Referring to FIG. 2, in some embodiments of the present invention, the coating layer (20) may further include a fifth layer (25) on the second layer (22), and specifically, may further include a fifth layer (25) disposed directly above the second layer (22). In some examples, the fifth layer (25) may be the uppermost layer or the outermost layer of the coating layer (20).

본 발명에 따른 제5 층(25)은 코팅층의 내마모성이 저하되는 것을 효과적으로 방지하고 마모인식층으로서 기능을 수행할 수 있다. The fifth layer (25) according to the present invention can effectively prevent the wear resistance of the coating layer from deteriorating and function as a wear recognition layer.

몇몇 예시에서 상기 제5 층(25)은, 특별히 제한되지 않고 구체적으로 TiC, TiN, 및 TiCN 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. In some examples, the fifth layer (25) may include, without limitation, at least one of TiC, TiN, and TiCN.

몇몇 예시에서 상기 제5 층(25)의 두께는 특별히 제한되지 않고 구체적으로 0.1 내지 3.0㎛일 수 있다. In some examples, the thickness of the fifth layer (25) is not particularly limited and may be specifically 0.1 to 3.0 μm.

구성요소 간 관계Relationships between components

본 발명의 몇몇 실시형태에서 상기 기재(10)는, 절삭에 관여하는 경사면, 상기 경사면과 접하는 여유면, 상기 경사면과 여유면이 교차하는 능선에 형성되는 절삭날부를 구비할 수 있다. 이때 몇몇 실시형태의 코팅층(20)은 상기 경사면, 여유면 및 절삭날부 중 적어도 어느 이상에 형성될 수 있다. In some embodiments of the present invention, the substrate (10) may have a slope involved in cutting, a clearance surface in contact with the slope surface, and a cutting edge portion formed on a ridge where the slope surface and the clearance surface intersect. In this case, the coating layer (20) of some embodiments may be formed on at least one of the slope surface, the clearance surface, and the cutting edge portion.

예를 들어, 상기 코팅층(20)은 상기 경사면 및 여유면 중 적어도 어느 하나 이상에 부분적으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 절삭날부 상의 코팅층(20)은 블라스팅, 또는 버핑(buffing) 등의 후처리를 통해 제2 층(22)이 제거될 수 있고, 제1 층(21)이 최외각층이 되도록 처리될 수도 있다. 인성이 높은 제1 층(21)의 특성 상 피삭재에 직접 접촉함으로써, 절삭가공의 효율이 향상될 수 있다. For example, the coating layer (20) may be partially formed on at least one of the inclined surface and the relief surface. At this time, the coating layer (20) on the cutting edge may be processed so that the second layer (22) is removed through post-processing such as blasting or buffing, and the first layer (21) becomes the outermost layer. Due to the characteristics of the first layer (21) having high toughness, the efficiency of cutting processing may be improved by directly contacting the workpiece.

이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명하나, 이는 하나의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 권리범위가 다음 내용에 의해 제한되지 아니한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that a person having ordinary skill in the art to which the present invention pertains can easily implement the present invention, but this is only an example, and the scope of the rights of the present invention is not limited by the following contents.

[제조예: 절삭공구의 제조][Manufacturing Example: Manufacturing of Cutting Tools]

<실시예 1><Example 1>

기재의 준비 단계:Preparation steps for the article:

제1 경질상(WC) 83.7wt%, 결합상(Co) 7.5 wt%, 제2 경질상(TaNbC 4 wt%, TiCN 1.2 wt%, 및 WTiC 3.6 wt%)의 조성으로 구성된 초경합금 기재를 준비하였다. 이때, 초경합금 기재는 WC의 입경이 4 ㎛이고, 하기 수학식 1에 준거하여 포화 자화율이 89.75%, 항자력은 145.1 Oe이다.A superalloy substrate was prepared, which was composed of 83.7 wt% of the first hard phase (WC), 7.5 wt% of the bonding phase (Co), and 4 wt% of the second hard phase (TaNbC, 1.2 wt% of TiCN, and 3.6 wt%). At this time, the superalloy substrate had a WC particle size of 4 ㎛, and according to the following mathematical expression 1, a saturation magnetization of 89.75% and a coercive force of 145.1 Oe.

[수학식 1][Mathematical formula 1]

기재의 포화자화율(%)={[M1(emu)]/[M2(emu/g)ХM3(g)]} Saturation susceptibility of the substrate (%) = {[M1(emu)]/[M2(emu/g)ХM3(g)]}

상기 수학식 1에서, M1은 기재의 포화자화(emu)이고 M2는 Co의 이론 포화자화(emu/g)이고, M3은 기재 내의 Co의 함량(g)이다. 즉, 상기 기재의 포화자화율(%)은 기재 중 포함되는 Co의 이론 포화자화(emu)에 대한, 기재의 포화자화(emu)의 비율을 의미한다. 몇몇 예시에서 기재의 포화자화(emu)는 공지의 자기 특성 측정장치에 따라 측정할 수 있다. 또한, Co의 이론 포화자화는 공지의 값일 수 있다.In the above mathematical expression 1, M1 is the saturation magnetization (emu) of the substrate, M2 is the theoretical saturation magnetization (emu/g) of Co, and M3 is the content (g) of Co in the substrate. That is, the saturation magnetization (%) of the substrate means the ratio of the saturation magnetization (emu) of the substrate to the theoretical saturation magnetization (emu) of Co included in the substrate. In some examples, the saturation magnetization (emu) of the substrate can be measured using a known magnetic property measuring device. In addition, the theoretical saturation magnetization of Co can be a known value.

상기 기재 상에 코팅층을 형성하는 단계:Step of forming a coating layer on the above substrate:

상기 기재 상에 하기 표 1에 기재된 증착조건으로 증착하여 코팅층을 형성하였다. 구체적으로 상기 기재의 표면에 제3 층(TiN, 두께=0.5μm), 제1 층(MT-TiCN, 두께=3.6μm), 제4 층(TiCNO, 두께=0.4μm), 및 제2 층(α-Al2O3, 두께=2.4μm)의 순서로 증착하여 CNMG120408 형번의 인서트를 제조하였다.A coating layer was formed on the above substrate by deposition under the deposition conditions described in Table 1 below. Specifically, a third layer (TiN, thickness = 0.5 μm), a first layer (MT-TiCN, thickness = 3.6 μm), a fourth layer (TiCNO, thickness = 0.4 μm), and a second layer (α-Al 2 O 3, thickness = 2.4 μm) were sequentially deposited on the surface of the substrate to manufacture an insert having the model number CNMG120408.

구분division 반응가스[vol%]Reaction gas [vol%] 압력[mbar]Pressure [mbar] 온도[ºC]Temperature [ºC] 제3 층
(TiN)
3rd floor
(TiN)
TiCl4: 1.3%, N2: 36%, H2: 나머지(balance)TiCl 4 : 1.3%, N 2 : 36%, H 2 : balance 200200 915915
제1층
(MT-TiCN)
1st floor
(MT-TiCN)
초기beginning TiCl4: 3%, CH3CN: 0.7%, H2: 나머지(balance)TiCl 4 : 3%, CH 3 CN: 0.7%, H 2 : balance 7070 850850
중기Mid term TiCl4: 2.5%, CH3CN: 0.85%, N2: 18%, H2: 나머지(balance)TiCl 4 : 2.5%, CH 3 CN: 0.85%, N 2 : 18%, H 2 : balance 5555 850850 말기last period TiCl4: 2.5%, CH3CN: 0.6%, N2: 15%, HCl: 0.4%, H2: 나머지(balance)TiCl 4 : 2.5%, CH 3 CN: 0.6%, N 2 : 15%, HCl: 0.4%, H 2 : balance 5555 950950 제4층
(TiCNO)
4th floor
(TiCNO)
TiCl4: 3.3%, CH3CN: 1.2%, CO2: 3.6%, CO: 4%, H2: 나머지(balance)TiCl 4 : 3.3%, CH 3 CN: 1.2%, CO2 : 3.6%, CO: 4%, H2 : balance 5555 10001000
제2층(α-Al2O3)Second layer (α-Al 2 O 3 ) 초기beginning AlCl3: 3.4%, HCl: 1.7%, CO2: 3.6%, H2: 나머지(balance)AlCl 3 : 3.4%, HCl: 1.7%, CO 2 : 3.6%, H 2 : balance 6565 10001000 말기last period AlCl3: 3.4%, HCl: 1.7%, H2S: 0.3%, CO2: 3.6%, H2: 나머지(balance)AlCl 3 : 3.4%, HCl: 1.7%, H 2 S: 0.3%, CO2 : 3.6%, H2 : balance 6565 10001000

<실시예 2 내지 5><Examples 2 to 5>

실시예 1과 동일한 방법으로 절삭공구를 제조하되, 코팅층의 두께 편차가 최대 1 ㎛ 내인 실시예 2 내지 5를 제조하였다. Cutting tools were manufactured using the same method as Example 1, but Examples 2 to 5 were manufactured in which the thickness deviation of the coating layer was within a maximum of 1 ㎛.

<비교예 1 및 2: 상용품의 준비><Comparative examples 1 and 2: Preparation of commercial products>

하기 표 2의 특성을 갖는 상용 비교예 1 및 2를 준비하였다.Commercial comparative examples 1 and 2 having the characteristics shown in Table 2 below were prepared.

[실험예 1: 제1 층 및 제2 층의 조직계수 분석][Experimental Example 1: Analysis of the tissue coefficient of the first and second layers]

하기 표 2는 상기 실시예 및 비교예의 절삭공구에서 제1 층(MT-TiCN)의 각 회절피크에 대한 집합조직계수(Texture Coefficient, TC)이고, 하기 표 4는 제2 층(α-Al2O3)의 각 회절피크에 대한 집합조직계수이다.Table 2 below shows the texture coefficients (TC) for each diffraction peak of the first layer (MT-TiCN) in the cutting tools of the examples and comparative examples, and Table 4 below shows the texture coefficients for each diffraction peak of the second layer (α-Al 2 O 3 ).

집합조직계수는 XRD(X-ray diffraction) 분석법에 의거하여 하기 식 2에 기재된 값으로 산출될 수 있다. 구체적으로 XRD(X-ray diffraction) 분석을 위해 Malvern Panalytical社의 X선 회절 장비(모델명:X'pert)를 사용하였고, Bragg Brentano HD(이하, 'BBHD'라 함)와 Pixel 3D가 장착된 검출기를 사용하였다. XRD 전극 물질로 구리(Cu)를 사용하였고, 45kV 전압과 40 mA의 Cu-Kα 파장을 이용하였다. BBHD에는 1/2°안티스캐터 슬릿 및 1/8°다이버전스를 장착하였고, 검출기에는 1/2 솔라슬릿을 체결하여 사용하였다. 측정은 θ-2θ 방법으로 20°내지 145°의 2θ에 대해 실시하였다.The texture coefficient can be calculated as the value described in Equation 2 below based on the XRD (X-ray diffraction) analysis method. Specifically, for the XRD (X-ray diffraction) analysis, an X-ray diffraction equipment (model name: X'pert) from Malvern Panalytical was used, and a detector equipped with Bragg Brentano HD (hereinafter referred to as 'BBHD') and Pixel 3D was used. Copper (Cu) was used as the XRD electrode material, and a Cu-Kα wavelength of 45 kV and 40 mA was used. The BBHD was equipped with a 1/2° antiscatter slit and a 1/8° divergence, and a 1/2 solar slit was connected to the detector and used. The measurement was performed for 2θ of 20° to 145° using the θ-2θ method.

[식 1][Formula 1]

상기 식 1에서 TC(hkl)은 (hkl)면에서 각 회절피크의 집합조직계수이고, I(hkl)는 시편의 (hkl)면의 측정적분강도(Measured integrated intensity)이고, I0(hkl)는 ICDD(International Center for Diffraction Data)의 PDF(Powder Diffraction File)에 의해 규정된 표준분말시편의 표준강도이고, n은 집합조직계수 계산에 사용된 반사면의 개수이다. 이때, ICDD(International Center for Diffraction Data)의 PDF(Powder Diffraction File) 카드번호는 제1 층(MT-TiCN)의 경우 42-1489이고, 제2 층(α-Al2O3)의 경우 42-1212이다.In the above equation 1, TC(hkl) is the texture coefficient of each diffraction peak in the (hkl) plane, I(hkl) is the measured integrated intensity of the (hkl) plane of the specimen, I 0 (hkl) is the standard intensity of the standard powder specimen specified by the PDF (Powder Diffraction File) of the ICDD (International Center for Diffraction Data), and n is the number of reflection planes used to calculate the texture coefficient. At this time, the PDF (Powder Diffraction File) card number of the ICDD (International Center for Diffraction Data) is 42-1489 for the first layer (MT-TiCN) and 42-1212 for the second layer (α-Al 2 O 3 ).

구분
(제1 층)
division
(1st floor)
TC(111)TC(111) TC(200)TC(200) TC(220)TC(220) TC(311)TC(311) TC(422)TC(422) TC(311)/TC(111)TC(311)/TC(111)
실시예1Example 1 1.221.22 0.080.08 1.071.07 1.901.90 0.710.71 1.561.56 실시예2Example 2 1.331.33 0.090.09 0.710.71 2.082.08 0.770.77 1.561.56 실시예3Example 3 1.491.49 0.160.16 0.570.57 2.042.04 0.750.75 1.371.37 실시예4Example 4 1.181.18 0.140.14 0.690.69 2.232.23 0.760.76 1.891.89 실시예5Example 5 1.321.32 0.180.18 0.970.97 1.961.96 0.550.55 1.481.48 비교예1Comparative Example 1 0.760.76 0.240.24 0.590.59 2.082.08 1.331.33 2.742.74 비교예2Comparative Example 2 0.230.23 0.260.26 1.331.33 2.322.32 0.840.84 10.0910.09 TC(311)/TC(111)는 소수점 둘째자리에서 반올림한 값이다.TC(311)/TC(111) is the value rounded to the second decimal place.

상기 표 2를 참고하면, 제1 층과 관련하여, 실시예 1 내지 5는 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9를 만족하는 것을 확인하였다. 반면에, 비교예 1 및 2는 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 상기 수치 범위를 만족하지 못함을 확인하였다.Referring to Table 2 above, with respect to the first layer, Examples 1 to 5 confirmed that the ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311)/TC (111)) satisfies 1.2 to 1.9. On the other hand, Comparative Examples 1 and 2 confirmed that the ratio of TC (311) to TC (111) (TC (311)/TC (111)) does not satisfy the above numerical range.

또한, 실시예 1 내지 5는 TC(111), TC(200), TC(220), TC(311) 및 TC (422) 중에서 TC(311)이 가장 높고, TC(111)이 두 번째로 높은 특징을 나타냈다.In addition, Examples 1 to 5 showed that among TC (111), TC (200), TC (220), TC (311), and TC (422), TC (311) was the highest and TC (111) was the second highest.

반면에, 비교예 1 및 2는 TC(111), TC(200), TC(220), TC(311) 및 TC(422) 중에서 TC(311)이 가장 높은 값을 나타냈지만, TC(111)이 두 번째로 높은 특징을 나타내지 못했다.On the other hand, in Comparative Examples 1 and 2, TC (311) showed the highest value among TC (111), TC (200), TC (220), TC (311), and TC (422), but TC (111) did not show the second highest characteristic.

구분
(제2층)
division
(2nd floor)
TC(012) TC(012) TC(104)TC(104) TC(110)TC(110) TC(006) TC(006) TC(113) TC(113) TC(116)TC(116) TC(006)/
TC(012 or 110)
TC(006)/
TC(012 or 110)
TC(012)+TC(104)+TC(110)TC(012)+TC(104)+TC(110) [TC(012)+TC(104)]/TC(110)[TC(012)+TC(104)]/TC(110)
실시예1Example 1 1.171.17 0.540.54 0.690.69 3.013.01 0.280.28 0.280.28 2.572.57 2.402.40 2.482.48 실시예2Example 2 1.021.02 0.490.49 1.311.31 2.712.71 0.260.26 0.180.18 2.072.07 2.822.82 1.151.15 실시예3Example 3 1.191.19 0.540.54 0.700.70 3.063.06 0.200.20 0.280.28 2.572.57 2.432.43 2.472.47 실시예4Example 4 0.850.85 0.440.44 1.281.28 3.013.01 0.230.23 0.150.15 2.352.35 2.572.57 1.011.01 실시예5Example 5 0.940.94 0.860.86 0.920.92 2.702.70 0.240.24 0.300.30 2.872.87 2.722.72 1.961.96 비교예1Comparative Example 1 0.050.05 0.040.04 0.490.49 5.065.06 0.300.30 0.030.03 10.3310.33 0.580.58 0.180.18 비교예2Comparative Example 2 1.021.02 1.191.19 0.590.59 2.092.09 0.590.59 0.520.52 2.052.05 2.802.80 3.753.75 TC(012 or 110)이란, TC(012)와 TC(110) 중에서 더 값이 높은 값의 집합조직계수를 의미한다.
[TC(012)+TC(104)]/TC(110)은 소수점 둘째자리에서 반올림한 값이다.
TC(012 or 110) refers to the set organization coefficient with the higher value between TC(012) and TC(110).
[TC(012)+TC(104)]/TC(110) is the value rounded to the second decimal place.

상기 표 3을 참고하면, 실시예와 비교예는 공통적으로 (006)면으로 우선 성장된 α-Al2O3를 포함한다는 것을 확인하였다. 다만 (006)면 이외의 모든 면이 0.5 미만의 낮은 집합조직계수를 나타내는 비교예 1과 달리, 실시예 1 내지 5는 TC(012), TC(104), TC(110)의 전체 합이 2 이상 3.5 미만이고, 그 중 TC(012) 및 TC(110) 중 어느 하나가 두 번째로 높고, TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값에 대한 TC(006)의 비율이 1.4 내지 3.3인 것을 확인하였다. Referring to Table 3 above, it was confirmed that the Examples and Comparative Examples commonly include α-Al 2 O 3 grown primarily on the (006) plane. However, unlike Comparative Example 1 in which all planes other than the (006) plane exhibit low texture coefficients of less than 0.5, Examples 1 to 5 exhibit a total sum of TC (012), TC (104), and TC (110) of 2 or more and less than 3.5, and among them, one of TC (012) and TC (110) is the second highest, and the ratio of TC (006) to the higher value of TC (012) and TC (110) is 1.4 to 3.3.

또한, 실시예 1 내지 5는 TC(110)에 대한 TC(012) 및 TC(104)의 합의 비율([TC(012)+TC(104)]/TC(110))은 1 이상 2.5 미만을 충족하고 있다. In addition, Examples 1 to 5 satisfy that the sum ratio of TC (012) and TC (104) to TC (110) ([TC (012) + TC (104)] / TC (110)) is 1 or more and less than 2.5.

한편, 비교예 2는 실시예 1 내지 5와 달리 TC(104)가 두 번째로 높았고, TC(110)에 대한 TC(012) 및 TC(104)의 합의 비율([TC(012)+TC(104)]/TC(110))이2.5 이상인 2.8을 나타냈다. Meanwhile, in Comparative Example 2, unlike Examples 1 to 5, TC (104) was the second highest, and the sum ratio of TC (012) and TC (104) to TC (110) ([TC (012) + TC (104)] / TC (110)) was 2.8, which is 2.5 or higher.

[실험예 2: 절삭공구의 성능 평가][Experimental Example 2: Performance Evaluation of Cutting Tools]

하기 표 4에 기재된 분석조건으로 상기 실시예 및 비교예의 절삭공구의 내마모성 및 인성을 측정한 후 그 결과를 하기 표 5에 나타냈다.The wear resistance and toughness of the cutting tools of the examples and comparative examples were measured under the analysis conditions described in Table 4 below, and the results are shown in Table 5 below.

구분division 내마모성 테스트My wear test 인성 테스트 personality test 피삭재Cutting material SUS304SUS304 S45C*
(피삭재에 복수의 구멍을 뚫어 단속 조건 형성)
S45C*
(Create a break condition by drilling multiple holes in the workpiece)
속도(m/min 또는 rpm)Speed (m/min or rpm) 210 m/min(절삭속도)210 m/min (cutting speed) 1000 RPM1000 RPM 이송(mm/rev)Feed (mm/rev) 0.280.28 0.05 이상(가공이 진행됨에 따라 0.02 mm/rev씩 상승)0.05 or higher (increases by 0.02 mm/rev as processing progresses) 절입(mm)Incision (mm) 22 1.51.5 종료시점End point 절삭공구 마모량 250 ㎛ 도달 시When cutting tool wear reaches 250 ㎛ 절삭공구 파손 시In case of cutting tool breakage

구분division 내마모성 평가
(종료시점까지 소요된 시간)
My wear evaluation
(Time taken until end)
인성 평가
(종료시점까지 소요된 시간)
Personality assessment
(Time taken until end)
실시예1Example 1 20분 54초20 minutes 54 seconds 8분 21초8 minutes 21 seconds 실시예2Example 2 18분 58초18 minutes 58 seconds 7분 55초7 minutes 55 seconds 실시예3Example 3 24분 37초24 minutes 37 seconds 7분 54초7 minutes 54 seconds 실시예4Example 4 16분 45초16 minutes 45 seconds 8분 20초8 minutes 20 seconds 실시예5Example 5 19분 58초19 minutes 58 seconds 8분 18초8 minutes 18 seconds 비교예1Comparative Example 1 8분 29초8 minutes 29 seconds 3분 48초3 minutes 48 seconds 비교예2Comparative Example 2 3분 00초3 minutes 00 seconds 7분 32초7 minutes 32 seconds

상기 표 5에서 제1 층의 TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9를 만족하는 실시예 1 내지 5는 상기 수치 범위를 만족하지 못하는 비교예 1 및 2 대비 내마모성 및 내결손성이 우수하게 발현되는 것을 확인하였다. 구체적으로 비교예 1은 내마모성 및 인성이 모두 미흡했고, 비교예 2는 인성이 우수했지만 내마모성이 매우 떨어져 불균형한 성능을 나타냈다.In the above Table 5, Examples 1 to 5, in which the ratio of TC (311) to TC (111) of the first layer (TC (311) / TC (111)) satisfies 1.2 to 1.9, were confirmed to exhibit excellent wear resistance and fracture resistance compared to Comparative Examples 1 and 2, which did not satisfy the above numerical range. Specifically, Comparative Example 1 had poor wear resistance and toughness, and Comparative Example 2 had excellent toughness but very poor wear resistance, showing unbalanced performance.

상술한 일 실시예에 기재된 특징은 그와 반대되는 설명이 명시적으로 기재되지 않는 한, 다른 실시예에 결합될 수 있다. 또한, 이상에서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.The features described in the above-described embodiment may be combined with other embodiments unless the contrary description is explicitly stated. In addition, although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the scope of the present invention is not limited thereto, and various modifications and improvements made by those skilled in the art using the basic concept of the present invention defined in the following claims also fall within the scope of the present invention.

10: 기재
20: 코팅층
21: 제1 층
22: 제2 층
23: 제3 층
24: 제4 층
25: 제5 층
100: 절삭공구
10: Description
20: Coating layer
21: 1st floor
22: 2nd floor
23: 3rd floor
24: 4th floor
25: 5th floor
100: Cutting tools

Claims (10)

기재; 및
상기 기재 상의 코팅층; 을 포함하고,
상기 코팅층은,
제1 층 및 상기 제1 층 상의 제2 층을 포함하고,
상기 제1 층은 주상정(Columnar) 구조를 갖는 TiCN을 포함하고,
상기 제2 층은 α-Al2O3을 포함하고,
상기 제1 층에서,
하기 식 1에 준거하여, TC(111)에 대한 TC(311)의 비율(TC(311)/TC(111))이 1.2 내지 1.9이고, TC(422)는 1.1 미만인,
절삭공구:
[식 1]

상기 식 1에서,
TC(hkl)은 (hkl)면에서 각 회절피크의 집합조직계수(Texture Coefficient, TC)이고,
I(hkl)는 시편의 (hkl)면의 측정적분강도(Measured integrated intensity)이고,
I0(hkl)는 ICDD(International Center for Diffraction Data)의 PDF(Powder Diffraction File)에 의해 규정된 표준분말시편의 표준강도이고,
n은 집합조직계수 계산에 사용된 반사면의 개수이다.
Description; and
Including the coating layer as described above;
The above coating layer is,
comprising a first layer and a second layer on the first layer,
The first layer comprises TiCN having a columnar structure,
The second layer comprises α-Al 2 O 3 ,
On the first floor above,
According to the following equation 1, the ratio of TC(311) to TC(111) (TC(311)/TC(111)) is 1.2 to 1.9, and TC(422) is less than 1.1.
Cutting tools:
[Formula 1]

In the above equation 1,
TC(hkl) is the texture coefficient (TC) of each diffraction peak in the (hkl) plane,
I(hkl) is the measured integrated intensity of the (hkl) plane of the specimen,
I 0 (hkl) is the standard strength of the standard powder specimen specified by the Powder Diffraction File (PDF) of the International Center for Diffraction Data (ICDD),
n is the number of reflecting surfaces used to calculate the texture coefficient.
제1항에 있어서,
상기 기재는 제1 경질상, 제2 경질상 및 결합상으로 구성되고,
상기 기재의 포화자화율은 하기 수학식 1에 따라 계산된 것으로서 85 내지 92%이고
상기 기재의 항자력은 137 내지 159 Oe인,
절삭공구:
[수학식 1]
기재의 포화자화율(%)={[M1(emu)]/[M2(emu/g)×M3(g)]}
상기 수학식 1에서, M1은 기재의 포화자화(emu)이고 M2는 Co의 포화자화(emu/g)이고, M3는 기재 내의 Co의 함량(g)이다.
In the first paragraph,
The above description is composed of a first hard phase, a second hard phase and a bonding phase,
The saturation magnetization rate of the above description is calculated according to the following mathematical formula 1 and is 85 to 92%.
The magnetic force of the above-mentioned material is 137 to 159 Oe.
Cutting tools:
[Mathematical Formula 1]
Saturation susceptibility of the substrate (%) = {[M1(emu)]/[M2(emu/g)×M3(g)]}
In the above mathematical expression 1, M1 is the saturation magnetization (emu) of the substrate, M2 is the saturation magnetization of Co (emu/g), and M3 is the content of Co in the substrate (g).
제1항에 있어서,
상기 기재는 결합상 부화층을 포함하는,
절삭공구.
In the first paragraph,
The above description includes a bonding layer,
Cutting tools.
제1항에 있어서,
상기 제2 층에서,
TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값에 대한 TC(006)의 비율(TC(006)/[TC(012) 및 TC(110) 중 높은 값])이 1.4 내지 3.3인,
절삭공구.
In the first paragraph,
In the second floor above,
The ratio of TC(006) to the higher value among TC(012) and TC(110) (TC(006)/[the higher value among TC(012) and TC(110)]) is 1.4 to 3.3,
Cutting tools.
제1항에 있어서,
상기 제1 층에서,
TC(111), TC(200), TC(220), TC(311) 및 TC (422) 중에서 TC(311)이 가장 높고, TC(111)이 두 번째로 높고,
상기 제2 층에서,
TC(012), TC(104), TC(110), TC(006), TC(113), 및 TC(116) 중에서 TC(006)이 가장 높고, TC(110) 및 TC(012) 중 어느 하나가 두번째로 높은,
절삭공구.
In the first paragraph,
On the first floor above,
Among TC(111), TC(200), TC(220), TC(311) and TC(422), TC(311) is the highest, TC(111) is the second highest,
On the second floor above,
Among TC(012), TC(104), TC(110), TC(006), TC(113), and TC(116), TC(006) is the highest, and either TC(110) or TC(012) is the second highest.
Cutting tools.
제1항에 있어서,
상기 제2 층에서,
TC(012), TC(104) 및 TC(110)의 전체 합이 2 이상 3.5 미만인,
절삭공구.
In the first paragraph,
In the second floor above,
The total sum of TC(012), TC(104) and TC(110) is 2 or more and less than 3.5,
Cutting tools.
제1항에 있어서,
상기 제2 층에서,
TC(110)에 대한 TC(012) 및 TC(104)의 합의 비율([TC(012)+TC(104)]/TC(110))이 1 이상 2.5 미만인,
절삭공구.
In the first paragraph,
In the second floor above,
The sum ratio of TC(012) and TC(104) to TC(110) ([TC(012)+TC(104)]/TC(110)) is 1 or more and less than 2.5,
Cutting tools.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은,
상기 기재 및 상기 제1 층 사이에 배치된 제3 층; 을 더 포함하고,
상기 제3 층은 TiN을 포함하는,
절삭공구.
In the first paragraph,
The above coating layer is,
Further comprising a third layer disposed between the above-described substrate and the first layer;
The third layer comprises TiN,
Cutting tools.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은,
상기 제1 층 및 상기 제2 층 사이에 배치된 제4 층; 을 더 포함하고,
상기 제4 층은,
TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, 및 TiNO로 이루어진 군에서 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는,
절삭공구.
In the first paragraph,
The above coating layer is,
Further comprising a fourth layer disposed between the first layer and the second layer;
The above fourth layer is,
Containing at least one selected from the group consisting of TiC, TiCN, TiCNO, TiCO, and TiNO;
Cutting tools.
제1항에 있어서,
상기 코팅층은,
상기 제2 층 상의 제5 층; 을 더 포함하고,
상기 제5 층은,
TiC, TiN, 및 TiCN 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는,
절삭공구.
In the first paragraph,
The above coating layer is,
Further comprising a fifth layer on the second layer;
The above fifth layer is,
Comprising at least one of TiC, TiN, and TiCN,
Cutting tools.
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