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KR20110083633A - 코팅된 공구 및 코팅된 공구의 제조 방법 - Google Patents

코팅된 공구 및 코팅된 공구의 제조 방법 Download PDF

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KR20110083633A
KR20110083633A KR1020117009593A KR20117009593A KR20110083633A KR 20110083633 A KR20110083633 A KR 20110083633A KR 1020117009593 A KR1020117009593 A KR 1020117009593A KR 20117009593 A KR20117009593 A KR 20117009593A KR 20110083633 A KR20110083633 A KR 20110083633A
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KR
South Korea
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tool
layer
oxide
boron nitride
titanium boron
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Withdrawn
Application number
KR1020117009593A
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English (en)
Inventor
페르 모르텐손
Original Assignee
산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Publication date
Application filed by 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비 filed Critical 산드빅 인터렉츄얼 프로퍼티 에이비
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Abstract

본 발명은 초경 합금, 서멧, 세라믹 또는 초경 재료로 된 공구 기재, 및 내부 알루미나 층 (C) 및 외부 티타늄 붕소 질화물 층 (A) 을 포함하는 코팅을 포함하는 금속 기계가공을 위한 공구에 관한 것이고, 상기 층들은 알루미나 층 이외에 산화물 층 (B) 을 포함하는 하나 이상의 층들에 의해 분리된다. 본 발명의 목적은 내마모성의 코팅된 공구를 제공하는 것이다.

Description

코팅된 공구 및 코팅된 공구의 제조 방법{A COATED TOOL AND A METHOD OF MAKING THEREOF}
본 발명은 코팅된 공구에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 티타늄 붕소 질화물 층을 포함하는 경질의 내마모성 코팅을 갖는 금속 기계가공을 위한 코팅된 공구에 적용된다.
금속의 현대의 고생산성 기계가공은 고 내마모성, 양호한 인성 및 우수한 내소성 변형을 갖는 신뢰성있는 공구를 요구한다. 상기 공구는 통상적으로 예컨대 초경합금 또는 서멧으로 되고, 적절한 코팅이 적용되는 공구 기재를 포함한다. 코팅은 일반적으로 경질이고, 내마모성이며 고온에서 안정적이나, 종종 공구의 상이한 표면 상의 요구 사항들이 변한다. 예를 들어, 레이크면 (rake face), 예컨대 칩이 이동하는 표면 상의 코팅은 높은 화학적 안정성을 갖는다. 고온 및 표면에 걸쳐 재료의 일정한 운송을 특징으로 하는 이 표면에서의 상태는, 확산 원소가 팁을 통해 코팅을 떠나서 신속한 화학적 마모를 야기하도록 한다. 알루미나는 우수한 화학적 안정성으로 알려져 있고 이에 따라 절삭 공구 코팅에서 화합물로서 공통적으로 발견된다. 공구의 플랭크면 (flank face), 예컨대 작업편과 접촉하는 면 상에서는, 마모가 더 기계적인 특성 중 하나이다. 이러한 조건 하에서는, 다양한 질화물, 탄화물 및 탄질화물, 특히 TiN, TiC 및 TiCN 등의 높은 내마모성 코팅이 선호된다.
소망한다면, 화학 기상 증착 등의 오늘날의 대규모의 증착 기법을 이용해서는, 공구의 단일 표면 상에 층을 선택적으로 증착시킴으로써 공구의 별도의 면 상에 코팅을 맞추는 것이 불가능하다. 대신에, 층 스택에서 서로 겹쳐져 증착된 여러 기능성 층을 포함하는 동일한 코팅이 공구의 모든 표면에 증착된다. 불행히도, 증착 기법에서의 이 제한은 알루미나 등의 다른 층 유형과의 양립 가능성 문제로 인해 내마모성 티타늄 붕소 질화물 층을 포함하는 소망하는 층 조합을 배제한다.
EP 1 365 045 는 TiN 및 TiB2 로 구성되는 혼합 상의 특히 절삭공구 본체용의 TiBN 층을 기재하고 있다.
본 발명의 목적은 공지된 기법의 문제점을 완화시키는 방법 및 코팅을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 향상된 내마모성을 갖는 금속 기계가공을 위한 코팅된 공구를 제공하는 것이다.
본 발명은 초경합금, 서멧, 세라믹 또는 입방형 붕소 질화물 또는 다이아몬드 등의 초경 재료, 바람직하게는 초경 합금으로 된 공구 기재, 및 내부 알루미나층 및 외부 티타늄 붕소 질화물 층을 포함하는 코팅을 포함하는 금속 기계가공을 위한 공구를 제공하고, 상기 층들은 알루미나 층 이외에 산화물 층을 포함하는 하나 이상의 층과 분리된다.
본 발명은 또한 초경 합금, 서멧, 세라믹 또는 초경 재료, 바람직하게는 초경 합금으로 된 공구 기재를 제공하는 것, 및 화학 기상 증착 (CVD) 또는 플라즈마 보조 CVD (PACVD) 를 이용하여 상기 기재에 내부 알루미나 층, 알루미나층 이외의 산화물 층, 및 외부 티타늄 붕소 질화물 층을 포함하는 코팅을 증착시키는 것을 포함하는 공구의 제조 방법을 제공한다.
내부 알루미나 층과 외부 티타늄 붕소 질화물 층을 분리하는 산화물 층은 적절하게는, 적절하게는 0.1 ~ 2 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 1 ㎛ 의 두께를 갖는 지르코늄 산화물, 바나듐 산화물, 티타늄 산화물 또는 하프늄 산화물, 바람직하게는 티타늄 산화물 및 지르코늄 산화물, 가장 바람직하게는 티타늄 산화물의 박층이다.
내부 알루미나 층은 적절하게는 0.5 ~ 25 ㎛, 바람직하게는 2 ~ 19 ㎛, 보다 바람직하게는 3 ~ 15 ㎛ 의 두께를 갖는 적절하게는 α-Al2O3 이다.
외부 티타늄 붕소 질화물 층은 TiB2 상 및 TiN 상의 합성물이고, TiB2 : TiN 상의 비 (원자-%) 는 적절하게는 1:3 ~ 4:1, 바람직하게는 1:2 ~ 4:1, 보다 바람직하게는 1:1 ~ 4:1, 가장 바람직하게는 1:1 ~ 3:1 이다. 적절하게는 이 층의 두께는 0.3 ~ 10 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 7 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 6 ㎛ 이다.
일 실시형태에서는, 산화물 층과 바람직하게는 산화물 층에 바로 적용되는티타늄 붕소 질화물 층 사이에는 두께 0.1 ~ 1 ㎛ 의 TiN 층이 있고, 바람직하게는 티타늄 붕소 질화물 층은 TiN 층에 바로 적용된다.
일 실시형태에서는, 티타늄 붕소 질화물 층은 코팅의 최외각 층이고, 적절하게는 0.3 ~ 2 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎛ 의 두께이다. 이 실시형태에서, 티타늄 붕소 질화물 층은 마모 검출 층으로서 우수한 특성을 갖는 것으로 입증되었고, 즉, 공구가 이미 사용되었다면, 특히 밝은 은색의 층으로 인해 금속 절삭 공구의 플랭크면에 적용되었는지를 검출하기 위한 것이다.
일 실시형태에서는, 본 발명에 따른 층은, 이하의 것을 포함하는 층 시퀀스 (layer sequence) 의 최상부에 적용된다:
- 하나 또는 여러 개의 각각의 층을 포함하는 0.1 ~ 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 ~ 2 ㎛, 가장 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎛ 의 두께의 내마모성의 제 1 층 시퀀스; 제 1 층은 탄화물, 질화물, 산화물, 탄질화물 또는 탄소-산질화물, 바람직하게는 TiC, TiN, Ti(C, N), ZrN, HfN 중 하나, 가장 바람직하게는 TiN 인 전이 금속 화합물임,
- 0.5 ~ 30 ㎛, 바람직하게는 3 ~ 20 ㎛ 의 두께의 제 2 층 시퀀스; 제 2 층은 질화물, 탄화물 또는 탄질화물, 바람직하게는 TiN, TiC, Ti(C, N), Zr(C, N), 가장 바람직하게는 주상 입자 구조를 갖는 Ti(C, N) 또는 Zr(C, N) 인 전이 금속 화합물로 된 하나 이상의 층을 포함함; 상기 층 시퀀스는 또한 판형 구조를 갖는 Ti(C, N, O) 를 포함할 수도 있음.
코팅의 총 두께는 적절하게는 3.5 ㎛ 초과, 바람직하게는 5 ㎛ 초과, 보다 바람직하게는 7 ㎛ 초과, 그러나 적절하게는 30 ㎛ 미만, 바람직하게는 20 ㎛ 미만이다.
공구는 적절하게는 선삭, 밀링 및 드릴링 등의 칩 형성 기계가공을 위한 금속 절삭 공구이다. 따라서, 기재는 적절하게는 공구 홀더에서의 클램핑을 위한 인서트의 형태이지만, 솔리드 드릴링 또는 밀링 커터의 형태일 수도 있다.
상기 방법에서, 내부 알루미나 층은 적절하게는 약 900 ~ 1050 ℃ 의 온도에서 증착되는 α-Al2O3 로 되어 있고, 적절하게는 0.5 ~ 25 ㎛, 바람직하게는 2 ~ 19 ㎛, 보다 바람직하게는 3 ~ 15 ㎛ 의 두께까지 증착된다.
적절하게는 증착된 산화물 층은 약 800 ~ 1050 ℃ 의 온도에서 증착되는 지르코늄 산화물, 바나듐 산화물, 티타늄 산화물 또는 하프늄 산화물, 보다 바람직하게는 티타늄 산화물 및 지르코늄 산화물, 가장 바람직하게는 티타늄 산화물로 되어 있고, 적절하게는 0.1 ~ 2 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎛, 가장 바람직하게는 0.5 ~ 1 ㎛ 의 두께까지 증착된다.
TiB2 상과 TiN 상의 혼합물의 합성물인 외부 티타늄 붕소 질화물 층은, 약 1:6 ~ 2:1, 바람직하게는 1:4 ~ 2:1, 보다 바람직하게는 1:2 ~ 2:1, 가장 바람직하게는 1:2 ~ 1.5:1 의 범위 내에서 가스 혼합물 중의 BCl3:TiCl4 의 분압비를 이용함으로써, 적절하게는 1:3 ~ 4:1, 바람직하게는 1:2 ~ 4:1, 보다 바람직하게는 1:1 ~ 4:1, 가장 바람직하게는 1:1 ~ 3:1 의 TiB2:TiN 상 비까지 증착된다.
적절하게는 외부 티타늄 붕소 질화물 층은 약 700 ~ 900 ℃ 의 온도에서, 그리고 0.3 ~ 10 ㎛, 바람직하게는 0.5 ~ 7 ㎛, 보다 바람직하게는 0.5 ~ 6 ㎛ 의 두께까지 증착된다.
일 실시형태에서, 본 발명에 따른 층은, 이하의 것을 포함하는 층 시퀀스의 최상부에 적용된다:
- 하나 또는 여러 개의 각각의 층을 포함하는 0.1 ~ 3 ㎛, 바람직하게는 0.3 ~ 2 ㎛, 가장 바람직하게는 0.5 ~ 1.5 ㎛ 의 두께의 내마모성의 제 1 층 시퀀스; 제 1 층은 약 850 ~ 1000 ℃ 의 온도에서, 탄화물, 질화물, 산화물, 탄질화물 또는 탄소-산질화물, 바람직하게는 TiC, TiN, Ti(C, N), ZrN, HfN 중 하나, 가장 바람직하게는 TiN 인 전이 금속 화합물임,
- 0.5 ~ 30 ㎛, 바람직하게는 3 ~ 20 ㎛ 의 두께의 제 2 층 시퀀스; 제 2 층은 질화물, 탄화물 또는 탄질화물, 바람직하게는 TiN, TiC, Ti(C, N), Zr(C, N), 가장 바람직하게는 주상 입자 구조를 갖는 Ti(C, N) 또는 Zr(C, N) 인 전이 금속 화합물로 된 하나 이상의 층을 포함함; 상기 층 시퀀스는 또한 판형 구조를 갖는 Ti(C, N, O) 를 포함할 수도 있음; 상기 층 시퀀스는 약 800 ~ 1050 ℃ 의 온도에서 증착됨.
도 1 은 본 발명에 따른 예시적인 코팅된 공구의 주사 전자 현미경 (SEM) 의 현미경 사진을 도시한다:
A) 티타늄 붕소 질화물 층
B) 티타늄 산화물 층
C) 알루미나 층.
도 2 는 알루미나 층 및 티타늄 붕소 질화물 층을 포함하는 비교 코팅의 상부에서 본 SEM 현미경 사진을 도시한다.
실시예 1
샘플 A
10 wt% 의 Co, 0.39 wt% 의 Cr 및 잔부 WC 를 갖는 선삭을 위한 ISO-유형 CNMG120408 의 초경합금 인서트가 세척되었고 이하에 따라서 CVD 코팅 공정을 받았다: 인서트는 930 ℃ 에서 종래의 CVD-기법을 이용하여 약 0.5 ㎛ 두께의 TiN 층으로 코팅된 후에 885 ℃ 의 온도에서 공정 가스로서 TiCl4, H2, N2 및 CH3CN 을 이용하는 MTCVD-기법을 적용하여 약 7 ㎛ 의 TiCxNy 층으로 코팅되었다. 다음 공정 단계에서는 동일한 코팅 사이클 동안에 약 0.5 ㎛ 두께의 TiCxOz 층이 1000 ℃ 에서 TiCl4, CO 및 H2 를 이용하여 증착되었고, 그 다음 약 7 ㎛ 두께의 α-Al2O3 의 층이 증착되기 이전에 2 분 동안 2 부피% 의 CO2, 3.2 부피% 의 HCl 및 94.8 부피% 의 H2 의 혼합물로 반응기를 플러싱함으로써 Al2O3-공정 (Al2O3-개시) 이 개시되었다. 증착 단계 동안의 공정 조건은 이하와 같았다:
Figure pct00001
샘플 B1 (본 발명)
샘플 A 인서트가 Ti2O3 증착 단계를 받았고, 코팅될 기재는 930 ℃ 의 온도에서 유지되었고 TiCl4 및 CO2 를 함유하는 수소 캐리어 가스와 접촉하였다. 반응 가스 CO2 가 H2 대기에서 반응기로 먼저 들어갔고 그 다음 TiCl4 가 들어가는 순서로 개시되었다. 티타늄 산화물 층이 이하의 공정 파라미터를 이용하는 CVD 공정으로 약 0.75 ㎛ 두께의 두께까지 증착되었다.
Figure pct00002
인서트는 티타늄 붕소 질화물 (이하에서는 TiBN 으로 표기함) 증착 단계를 받았고, 코팅될 기재는 850 ℃ 의 온도에서 유지되었고 N2 를 함유하는 수소 캐리어 가스와 접촉하였다. 핵형성 및 성장은, 반응 가스 TiCl4 가 반응기로 먼저 들어간 후에 BCl3 가 들어감으로써 개시되었다. TiBN 층은 이하의 공정 파라미터로 약 2 ㎛ 의 두께까지 증착되었다.
Figure pct00003
WDS 가 장착된 주사 전사 현미경, 마이크로 분석기와 결합된 Jeol JXA-8900 R-WD/ED 로 구성된 전자 마이크로프로브 마이크로 분석기 (EPMA) 를 이용하여, 작은 각도로 폴리싱된 단면 상에서의 마이크로프로브 측정을 이용하면, TiBN 층에서의 TiB2:TiN 상의 비 (원자%) 는 약 2:1 로 결정되었다. 상기 비는 EPMA 측정에서 얻어진, 원소의 원자 농도로부터 산출되었다.
샘플 B2 (본 발명)
샘플 A 인서트는 ZrO2 증착 단계를 거쳤고, 코팅될 기재는 1010 ℃ 의 온도에서 유지되었고 ZrCl4 를 함유하는 수소 캐리어 가스와 접촉하였다. HCl 이 먼저 반응기로 들어가고 반응 가스 CO2 , 이어서 H2S 가 들어가는 순서로 핵생성이 개시되었다. 지르코늄 산화물 층이 이하의 공정 파라미터를 이용하는 CVD 공정을 이용하여 약 2 ㎛ 두께의 두께까지 증착되었다.
Figure pct00004
ZrO2 증착 단계 이후에, 인서트는 샘플 B1 인서트 (표 3 참조) 와 마찬가지로 동일한 TiBN 증착 공정을 거쳤다.
샘플 C ( 비교예 )
샘플 A 인서트는 표 4 에 따른 TiBN 증착 공정을 거쳐서, Al2O3 층 상에 약 3 ㎛ 두께의 TiBN 층을 바로 증착시켰다.
샘플 D ( 비교예 )
샘플 A 인서트는 표 1 인 단계 1 에 따른 증착 공정을 거쳤고, 종래의 약 0.5 ㎛ 두께의 TiN 마모 검출 층이 Al2O3 층 상에 바로 증착되었다.
실시예 2
샘플 B1, B2 및 C 는 상이한 코팅의 부착과 관련하여 평가되었다 (표 5).
Figure pct00005
실시예 3
샘플 B1 및 D 는 표준 블라스팅 작업을 거쳐서, 각각 최외각 TiBN 및 TiN 층이 2.4 bar 의 압력에서 물과 알루미나 입자의 혼합물을 이용하여 인서트의 레이크면에서 제거되었다. 블라스팅 작업 이후의 플랭크면 상의 마모 검출 층의 외관, 즉 블라스팅 매체에 노출되지 않은 면이 표 6 에 있다.
Figure pct00006
이렇게, 본 발명에 따른 내마모성 티타늄 붕소 질화물 층은, 최외각층으로서 사용될 때, 정상 제조 단계, 특히 블라스팅 처리 동안에 때때로 일어나는 결함에 대한 더 우수한 내성을 가져서, 더 우수한 생산율을 야기한다.

Claims (14)

  1. 초경 합금, 서멧, 세라믹 또는 초경 재료로 된 공구 기재, 및 내부 알루미나 층 및 외부 티타늄 붕소 질화물 층을 포함하는 코팅을 포함하는 금속 기계가공을 위한 공구에 있어서,
    상기 층들은 알루미나 층 이외에 산화물 층을 포함하는 하나 이상의 층들에 의해 분리되는 것을 특징으로 하는 공구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 티타늄 붕소 질화물 층은 1:3 ~ 4:1 의 TiB2:TiN 상 비 (원자%) 를 갖는 공구.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 티타늄 붕소 질화물 층은 1:1 ~ 4:1 의 TiB2:TiN 상 비 (원자%) 를 갖는 공구.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 티타늄 붕소 질화물 층은 코팅의 최외각 층인 공구.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미나 층은 α-Al2O3 로 되어 있는 공구.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화물 층은 지르코늄 산화물, 바나듐 산화물, 티타늄 산화물 또는 하프늄 산화물로 되어 있는 공구.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 산화물 층은 0.1 ~ 2 ㎛ 의 두께를 갖는 공구.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구 기재는 초경합금으로 되어 있는 공구.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구는 절삭 공구 인서트인 공구.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공구는 솔리드 드릴, 밀링 커터 또는 쓰레딩 탭인 공구.
  11. 금속 기계가공을 위한 공구의 제조 방법에 있어서, 초경합금, 서멧, 세라믹 또는 초경 재료로 된 공구 기재를 제공하는 것, 및 화학 기상 증착 또는 플라즈마 보조 화학 기상 증착을 이용하여 상기 기재 위에 내부 알루미나 층, 알루미나 층 이외에 산화물 층, 및 외부 티타늄 붕소 질화물 층을 포함하는 코팅을 증착시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속 기계가공을 위한 공구의 제조 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 가스 혼합물 중의 BCl3:TiCl4 의 분압비를 1:6 ~ 2:1 의 범위 내로 설정하여 상기 티타늄 붕소 질화물 층을 증착시키는 금속 기계가공을 위한 공구의 제조 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 가스 혼합물 중의 BCl3:TiCl4 의 분압비를 1:2 ~ 2:1 의 범위 내로 설정하여 상기 티타늄 붕소 질화물 층을 증착시키는 금속 기계가공을 위한 공구의 제조 방법.
  14. 제 11 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 증착된 산화물 층은 지르코늄 산화물, 바나듐 산화물, 티타늄 산화물 또는 하프늄 산화물로 되어 있는 금속 기계가공을 위한 공구의 제조 방법.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190113818A (ko) * 2017-01-31 2019-10-08 귀링 카게 고체 다이아몬드 재료의 코팅 방법

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3927589B1 (ja) * 2006-01-17 2007-06-13 酒井精工株式会社 回転切削工具および回転切削工具の製造方法
AU2010201676B1 (en) 2010-04-23 2010-07-22 Cook Medical Technologies Llc Curve forming stent graft
CN103084598A (zh) * 2011-10-31 2013-05-08 三菱综合材料株式会社 硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具
CN103128325A (zh) * 2011-11-30 2013-06-05 三菱综合材料株式会社 硬质包覆层发挥优异的耐崩刀性的表面包覆切削工具
KR101990169B1 (ko) * 2012-02-27 2019-06-17 스미또모 덴꼬오 하드메탈 가부시끼가이샤 표면 피복 절삭 공구 및 그 제조 방법
JP5896327B2 (ja) * 2012-10-02 2016-03-30 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
JP5896326B2 (ja) * 2012-10-02 2016-03-30 住友電工ハードメタル株式会社 表面被覆切削工具およびその製造方法
FR2998464B1 (fr) * 2012-11-26 2015-05-22 Seb Sa Dispositif de cuisson comportant une surface de cuisson facile a nettoyer et resistant a la rayure
RU2667187C2 (ru) * 2013-06-27 2018-09-17 Сандвик Интеллекчуал Проперти Аб Снабженный покрытием режущий инструмент
CZ304957B6 (cs) * 2013-07-11 2015-02-04 Technická univerzita v Liberci Povlakované lisovací nebo tvářecí nástroje
JP6255647B2 (ja) * 2013-07-25 2018-01-10 株式会社ユーテック 結晶膜、結晶膜の製造方法、蒸着装置及びマルチチャンバー装置
CN104925855B (zh) * 2015-06-01 2017-02-01 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 一种碳氧钛的制备方法
AT15677U1 (de) * 2017-01-31 2018-04-15 Ceratizit Austria Gmbh Beschichtetes Werkzeug
CN109678168B (zh) * 2018-11-28 2020-12-25 焦国豪 一种钛-硼-氮化合物粉末制备装置及方法
CN109652763B (zh) * 2018-12-17 2020-11-27 艾瑞森表面技术（苏州）股份有限公司 一种适用于硬质合金刀片的周期性多层涂层及其制备方法
CN114656257B (zh) * 2020-12-22 2023-11-28 武汉苏泊尔炊具有限公司 陶瓷刀具及其制造方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2370551A1 (fr) * 1976-11-10 1978-06-09 Eurotungstene Outil de coupe revetu de boronitrure de titane et procede de revetement
JPS5867858A (ja) * 1981-10-15 1983-04-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 被覆超硬合金部材
AT387988B (de) * 1987-08-31 1989-04-10 Plansee Tizit Gmbh Verfahren zur herstellung mehrlagig beschichteter hartmetallteile
WO1996010658A1 (fr) * 1994-10-04 1996-04-11 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Alliage dur revetu
JP3833288B2 (ja) * 1994-10-04 2006-10-11 住友電工ハードメタル株式会社 被覆硬質合金
FR2744461B1 (fr) * 1996-02-01 1998-05-22 Tecmachine Nitrure de titane dope par du bore, revetement de substrat a base de ce nouveau compose, possedant une durete elevee et permettant une tres bonne resistance a l'usure, et pieces comportant un tel revetement
JP3859286B2 (ja) * 1996-12-10 2006-12-20 オーツェー エルリコン バルツェルス アクチェンゲゼルシャフト 被覆硬質合金
IL145465A (en) * 1999-06-21 2005-03-20 Sumitomo Electric Industries Coated hard alloy
JP3914686B2 (ja) * 2000-04-11 2007-05-16 住友電工ハードメタル株式会社 切削工具とその製造方法
DE10120046B4 (de) * 2001-04-24 2009-10-29 Widia Gmbh Schneideinsatz zur Bearbeitung von schwer zerspanbaren Metalllegierungswerkstücken und Verfahren zu dessen Herstellung
KR20040073570A (ko) * 2002-01-18 2004-08-19 스미토모덴키고교가부시키가이샤 표면 피복 절삭 공구
JP2003266213A (ja) * 2002-03-19 2003-09-24 Hitachi Tool Engineering Ltd 硼素含有膜被覆工具
DE10222347C2 (de) * 2002-05-21 2003-11-27 Walter Ag TiBN-Beschichtung für einen Schneideinsatz oder ein Schneidwerkzeug
JP2006192545A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 表面被覆切削工具およびその製造方法
JP2006192544A (ja) * 2005-01-14 2006-07-27 Sumitomo Electric Hardmetal Corp 表面被覆切削工具およびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190113818A (ko) * 2017-01-31 2019-10-08 귀링 카게 고체 다이아몬드 재료의 코팅 방법

Also Published As

Publication number Publication date
EP2342367A4 (en) 2012-03-21
US20110262233A1 (en) 2011-10-27
EP2342367A1 (en) 2011-07-13
JP2012507625A (ja) 2012-03-29
CN102197162A (zh) 2011-09-21
WO2010050877A1 (en) 2010-05-06

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