KR0176664B1 - 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법 및 그 장치 - Google Patents

티타늄계 코팅재료의 진공증착방법 및 그 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 티타늄계 코팅재료의 진공증착 방법 및 진공증착장치와 이에 의해 코팅된 초경공구에 관한 것으로서, TiN층과 TiAlN층을 교호적으로 중첩 코팅함으로써 코팅층의 내구수명을 향상시킨다.

Description

티타늄계 코팅재료의 진공증착방법 및 그 장치
제1도는 본 발명에 따른 진공증착장치의 개략적 평면도.
제2도는 본 발명에 따라 형성된 코팅층의 단면도.
제3도는 종래의 코팅층의 단면도.
본 발명은 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법 및 그 장치에 관한 것이다.
금형이나 가공용 공구 같이 고부하 및 고충격을 받는 소재는 고경도 및 내마모성을 필요로 한다. 따라서 이런 소재들의 표면에는 여러 가지 종류의 박막을 코팅하여 소재의 표면강도를 향상시킨다. 이러한 종류의 코팅은 주로 TiN, TiCN, TiAlN 등의 티타늄계열의 소재를 진공증착하여 형성된다.
제3도는 종래의 방식에 따라 예를 들어 금형 가공용 초경공구에 TiAlN층을 코팅 형성한 코팅층의 단면도이다. 이 도면에서 보는 바와 같이, 공구(10)의 표면에는 기층으로서 Ti층(11)이 얇게 형성되어 있고, 그 위에 TiAlN(12)층이 두텁게 형성되어 있다. 이들 코팅층의 층두께는 통상 2 내지 4㎛정도이다. 통상의 경우, 이외에도 TiAlN층(12) 대신에 TiCN층이나 TiN층이 형성되기도 한다. Ti계열의 코팅층은, 그 성분에 따라 경도, 인성, 내마모성 등의 특성이 상이하므로, 단일의 층만으로는 초경공구 등에 가해지는 다양한 가공 조건에 적절히 대응하지 못하여 공구나 금형의 수명을 충분히 활용하지 못하는 경우가 많다.
따라서, 본 발명의 목적은 상호보안적인 코팅층을 중첩적으로 형성하여 코팅층의 내구수명을 향상시키는 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법 및 그 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 피코팅재의 표면에 티타늄계 코팅재료를 진공증착하는 방법에 있어서, 아르곤가스 분위기 하에 티타늄을 공급하여 상기 Ti층을 형성하는 단계와; 가열진공상태의 처리실내에서 질소분위기 하에 티타늄을 공급하여 상기 피코팅재에 TiN층을 형성하는 단계와; 가열진공상태의 상기 처리실 내에서 질소가스 분위기 하에 티타늄-알루미늄합금을 공급하여 상기 피코팅재에 TiAlN층을 형성하는 단계가 적어도 1회 이상 교호적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법에 의해 달성된다.
여기서, TiN층과 TiAlN층은 어느 것이 먼저 형성되어도 좋다. 그리고, 상기 Ti층과 상기 TiN층 및 상기 TiAlN층으로 이루어진 코팅층의 총두께는 1 내지 5㎛ 인 것이 바람직하다.
또한, 상기 티타늄-알루미늄합금은 티타늄이 40 내지 70%인 것이 바람직 할 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 다른 분야에 의하면, 티타늄계 코팅재료의 진공증착장치에 있어서, 진공펌프와 가열수단을 구비한 밀봉가능한 처리실과; 상기 처리실내에 아르곤가스 및 질소가스를 공급하기 위한 가스공급원과; 상기 처리실내에 티타늄을 공급하기 위한 티타늄공급원과; 상기 처리실내에 티타늄-알루미늄을 공급하기 위한 티타늄-알루미늄공급원과; 상기 티타늄의 공급과 상기 티타늄-알루미늄의 공급을 교호적으로 행하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착장치에 의해 달성된다.
이하에서 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제1도는 본 발명에 따른 진공증착 장치의 개략적 평면도이다.
이들 도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 피코팅재인 예를 들어, 금형가공용 초경공구(1)가 챔버(21)의 중앙영역에 고정장치인 지그(23)에 의해서 고정되어 있다. 지그(23)는 자전과 공전이 가능하다. 챔버(21)의 일측에는 진공펌프(24)가 그 대향측에는 가열히터(25)가 설치되어 있고, 질소가스를 공급하는 질소가스 공급원(26)과 아르곤가스를 공급하는 아르곤가스 공급원(27)이 각각 설치되어 있다. 또한 챔버(21) 내부의 주변영역에는 각각 3개의 Ti소스(28)와 TiAl소스(29)가 대향배치되어 있다. TiAl소스(29)에서 공급되는 TiAl합금은 티타늄의 비율이 약 40 내지 70%가 되도록 조절되어 있다. 각 Ti소스(28)와 TiAl(29)의 인접하는 영역에는 아크발생기(30,31)가 설치되어 해당소스로부터 공급되는 Ti 혹은 TiAl을 이온화시키게 된다.
이러한 구성에 의하여, 진공펌프(24)에 의해 챔버(21) 내부가 고진공의 상태로 된 다음, 가열히터(25)가 챔버(21) 내부를 코팅에 적합한 온도로 가열한다. 그후에 지그(23)에 장착된 금형가공용 초경공구(1)가 자전과 공전을 하며 돌아가고, 아르곤가스 공급원(27)에 서는 아르곤 가스를 챔버(21) 내부로 유입시킨다. 이때 아르곤 가스가 유입된 상태에서 Ti소스(28)는 Ti를 공급하고, 이와 동시에 아크발생기(30)가 방전을 시작하여 Ti를 이온화시킨다. 아르곤 가스는 불활성 기체 즉, 이온화가 낮기 때문에 이 과정에서는 이온화되지 아니한다. 따라서 Ti만이 금형가공용 초경공구(1)의 표면에 부착되어 Ti층을 형성하게 된다. Ti층이 적절히 형성된 다음 가스유출구(32)를 통해 아르곤 가스를 배출하고, 질소가스 공급원(26)을 통해 질소 가스를 챔버(21) 내부로 유입시킨다. 이어서, Ti소스(28)에서는 Ti를 공급하고 동시에 아크발생기(30)가 Ti를 이온화시키며, 질소가스도 동시에 이온화된다. 그리하여 Ti이온과 N이온이 결합하여 Ti층의 상부에 TiN층이 형성되게 된다. 그런다음 Ti소스(28)의 Ti공급을 차단하고 질소가스가 계속 공급되고 있는 상태에서 TiAl소스(29)는 TiAl을 공급하며, 동시에 아크발생기(31)가 가동되어 TiAl합금을 이온화시킨다. 이에 따라, TiN층 상부에 TiAlN층이 형성되게 된다. 이어서, TiN층의 형성과정과 TiAlN층의 형성과정을 총코팅층의 두께(t)가 1 내지 5㎛가 되도록 교호적으로 반복하여 시행한다. 여기서, TiAlN층을 TiN층 보다 먼저 형성할 수도 있으며, TiN층을 먼저 형성할 수 도 있다.
제2도는 전술과 같은 과정에 의해 형성된 코팅층의 단면도이다. 본 발명의 방법 및 그 장치에 따라 피코팅재를 초경공구(1)로 할 수 있으며, 초경공구(1)의 표면에는 기층으로서 Ti층(2)이 형성되어 있고, 그 위에 TiN층(3, 5, 7, 9)과 TiAlN층(2, 4, 6, 8,10)이 상호 교호적으로 중첩되어 있다.
이상 설명한 바와 같이 형성된 피코팅재인 초경공구의 코팅층은, 실제에 적용하여 시험한 결과 종래의 단일 TiN층이나 TiAlN층을 갖는 초경공구에 비해 현저히 향상된 내마모성 및 경도를 가지고 내구수명에 있어서도 매우 우수함이 입증되었다.

Claims (6)

  1. 피코팅재의 표면에 티타늄계 코팅재료를 진공증착하는 방법에 있어서, 아르곤가스 분위기 하에 티타늄을 공급하여 상기 Ti층을 형성하는 단계와, 가열진공상태의 처리실내에서 질소분위기 하에 티타늄을 공급하여 상기 피코팅재에 TiN층을 형성하는 단계와, 가열진공상태의 상기 처리실 내에서 질소가스 분위기 하에 티타늄-알루미늄합금을 공급하여 상기 피코팅재에 TiAlN층을 형성하는 단계가 적어도 1회 이상 교호적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법.
  2. 제1항에 있어서, TiN층을 먼저 형성하는 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법.
  3. 제1항에 있어서, TiAlN층을 먼저 형성하는 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 피코팅재의 표면에 Ti층을 형성하는 단계와, 상기 피코팅재에 TiN층을 형성하는 단계와, 상기 TiAlN층을 형성하는 단계에 의해 총코팅층의 두께는 1 내지 5㎛인 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 티타늄-알루미늄합금은 티타늄이 40 내지 70%인 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착방법.
  6. 티타늄계 코팅재료의 진공증착장치에 있어서, 진공펌프와 가열수단을 구비한 밀봉가능한 처리실과, 상기 처리실내에 아르곤가스 및 질소가스를 공급하기 위한 가스공급원과, 상기 처리실내에 티타늄을 공급하기 위한 티타늄공급원과, 상기 처리실내에 티타늄-알루미늄을 공급하기 위한 티타늄-알루미늄공급원과, 상기 티타늄의 공급과 상기 티타늄-알루미늄의 공급을 교호적으로 행하기 위한 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 티타늄계 코팅재료의 진공증착장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101037128B1 (ko) * 2009-05-01 2011-05-26 한국기계연구원 고순도 스폰지 티타늄을 제조하기 위한 반응기 내부 표면 개질방법
CN115198233A (zh) * 2022-06-22 2022-10-18 株洲瑞德尔智能装备有限公司 一种用于模具铣刀片pvd纳米涂层的制备方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100900529B1 (ko) * 2008-07-16 2009-06-02 한국야금 주식회사 내마모성과 인성이 우수한 복합 다층경질 박막
KR101429645B1 (ko) * 2012-10-15 2014-08-13 재단법인 포항산업과학연구원 경질 코팅층 및 그 제조방법

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