KR20150087065A - Method for cvd coating - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 박막형성을 수월하게 하는 중간층을 갖는 CVD코팅 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a CVD coating method having an intermediate layer which facilitates thin film formation.
본 발명은 박막코팅을 수월하게 하는 중간층을 갖는 CVD코팅 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 압출공구등의 표면을 처리하는데 사용할때 수월하게 박막코팅을 수행하는 중간층을 갖는 CVD코팅방법에 관한 것이다. The present invention relates to a CVD coating method having an intermediate layer which facilitates thin film coating. More particularly, to a CVD coating method having an intermediate layer that facilitates thin film coating when used to treat the surface of an extrusion tool or the like.
CVD는 화학적 증기에서의 금속 석출법이라고도 하는 방법으로, 고온을 유지하고 있는 피도금물의 주위에 도금하려고 하는 물질의 화합물(주로, 금속의 할로겐화물)의 증기를 운송가스와 함께 보내 표면에서 열분해시켜 도금하거나 또는 수소 환원에서 금속을 석출시키는 방법을 말하는데 금속의 표면처리를 위해사용되거나 반도체 공정에서 사용되고 있다. CVD is a method called metal precipitation in chemical vapor. The vapor of a compound (mainly a metal halide), which is to be plated around the object being kept at a high temperature, is sent together with the carrier gas to pyrolyze Or by depositing metal on hydrogen reduction, which is used for surface treatment of metals or used in semiconductor processing.
이러한 CVD증착방법에 대하여는 대한민국 특허 출원 제10-2008-0076051호 'CVD증착장치 및 방법'으로 공개된바 있다. Such a CVD deposition method has been disclosed in Korean Patent Application No. 10-2008-0076051 'CVD Deposition Apparatus and Method'.
그런데 압출공구등에서 사용하기 위한 CVD코팅은 반도체장비등에 사용하는 CVD코팅과 비교하여 사용되는 화합물에 차이가 있는데 경도를 올리기 위하여 압출공구에 사용하기 위하여 Al2O3를 코팅하는 경우 Al2 O3 의 화학적 특성에 의하여 강(STEEL)과 같은 기본재에 박막형태로 코팅하는 것에 어려움이 있었다. However, the chemical nature of Al 2 O 3 When the coating of Al2O3 for use in the extrusion tool to raise there is a difference in hardness of the compound to be used as compared with the CVD coating used in CVD coatings for use in the extrusion tool are semiconductor devices It has been difficult to coat the base material such as steel with a thin film.
종래에는 TiN, TiC를 CVD방법을 이용하여 금속에 코팅하는 경우는 종종 있었으며 이경우에도 여러개의 층을 이루도록 하여 코팅을 하도록 하였으나 Al2 O3 는 Ti화합물에 비하여 박막을 형성하는데 어려움이 많았기 때문에 주로 Ti화합물을 이용하였으며 Ti 화합물을 이용하여 여러개의 층을 형성할때 각각의 층에 포함되는 원소의 구성이 조금씩 차이가 있었다. 그러나 Ti화합물은 Al2 O3 만큼의 인성 내마모성을 가지지는 못하였다.
In the past, TiN and TiC were often coated on the metal by the CVD method. In this case, the coating was made by forming multiple layers, but since Al 2 O 3 had difficulty in forming a thin film compared with the Ti compound The composition of the elements contained in each layer was slightly different when several layers were formed using a Ti compound and a Ti compound. However, the Ti compound did not have toughness abrasion resistance as Al 2 O 3 .
본 발명은 상기한 바와 같은 어려움을 극복하기 위하여 안출된 것으로서 스틸과 같은 기본재 위에 Al2O3를 효과적으로 코팅하기 위하여 중간층을 형성하는 CVD코팅방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. It is an object of the present invention to provide a CVD coating method for forming an intermediate layer for effectively coating Al2O3 on a base material such as steel.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 공구에서 박막형성을 수월하게 하는 중간층을 갖는 CVD코팅 방법을 제공하는데 상기 방법은 기체상의 Ti화합물을 포함하는 물질을 이용하여 공구의 표면에 제1층을 박막 형성하는 제1단계와;제1층 위에 제2층을 박막형성하는 제2단계와; 제2층 위에 Al2O3로 구성된 제3층을 박막형성하는 제3단계;를 포함할 수 있다. In order to achieve the above object, there is provided a CVD coating method having an intermediate layer which facilitates thin film formation in a tool, which method comprises forming a first layer on a surface of a tool using a material containing a Ti compound on the substrate, A second step of forming a thin film of a second layer on the first layer; And a third step of forming a thin film of a third layer composed of Al 2 O 3 on the second layer.
제2층은 제1층과 제2층을 이루는 물질들의 화합물로 구성될 수 있다. The second layer may be composed of a compound of materials that make up the first layer and the second layer.
Ti화합물은 TiN, TiC, TiCN, TiBN 중에서 선택된 어느 하나의 물질일 수 있다. The Ti compound may be any one selected from TiN, TiC, TiCN and TiBN.
제2층을 이루는 화합물은 Ti(C,N)CO, TiCNO, TiCNO+Al, AlON중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. The compound forming the second layer may include at least one of Ti (C, N) CO, TiCNO, TiCNO + Al, and AlON.
상기 제2층은 거칠기가 큰것일 수 있다.
The second layer may have a large roughness.
상기한 바와 같은 발명에 의하여 공구에 안정성이 높은 Al2O3 박막을 CVD 증착법에 의하여 증착하는 것을 가능하게 하는 효과를 갖는다.
According to the above-described invention, it is possible to deposit an Al2O3 thin film having high stability on a tool by a CVD deposition method.
도1은 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 도면1 is a view showing an embodiment according to the present invention
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명은 기본재(steel, WC, etc)에 박막(Al2O3)을 코팅할때 기본재에 올리고자 하는 박막이 야금학적 특성으로 하여 직접 기본재에 올리는 것이 어려울 수 있어 이런 어려움을 피하기 위하여 기본재에 수월하게 올릴 수 있는 어떤 박막(TiN, TiCN, etc))을 먼저 코팅한 후에 올리고자 하는 박막(Al2O3)을 그 박막 위에 올리도록 하는데 두개의 박막사이에 중간 층(interlayer)를 형성하여 두 박막을 안정된 형태로 결합하도록 하는 결과를 유도하도록 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, when a thin film (Al 2 O 3) is coated on a base material (steel, WC, etc.), it may be difficult for the thin film to be deposited on the base material to have a metallurgical property, (TiN, TiCN, etc.) that can be easily deposited on the thin film (TiN, TiCN, etc.) is first coated and then the thin film (Al2O3) to be deposited is raised on the thin film. An interlayer is formed between the two thin films In a stable form.
이 때 중간층은 첫 번째 박막과 두 번째 박막 화합물들의 혼합된 형태가 되거나 첫 번째 박막과 두 번째 박막의 원소들로 이루어지는 제 3의 새로운 화합물로 구성될 수 있다. 이 경우 제 3의 중간 막은 Ti(C,N)CO, TiCNO, TiCNO+Al, AlON 등 이 될 수 있다. At this time, the intermediate layer may be composed of a mixture of the first thin film and the second thin film compound, or a third new compound consisting of the elements of the first thin film and the second thin film. In this case, the third intermediate film may be Ti (C, N) CO, TiCNO, TiCNO + Al, AlON, or the like.
도1은 이러한 코팅을 설명하는 순서도를 도시한다. 최초에 TiN, TiC, TiCN, TiBN으로 부터 선택되는 하나 이상의 원소를 금속의 표면에 증착하는데 이처럼 Ti를 포함하는 물질은 금속의 표면에 쉽게 안정되기 때문에 종래부터 많이 사용하여 왔다. 증착을 위해서는 섭씨 700도 내지 섭씨 1000도 내외에서 개스형태의 Ti화합물에 질소, 수소등을 반응시켜 금속의 표면에 TiN과 같은 제1층이 형성되도록 한다. Figure 1 shows a flow chart illustrating this coating. First, at least one element selected from TiN, TiC, TiCN, and TiBN is deposited on the surface of the metal. Such a material including Ti is conventionally used since it is easily stabilized on the surface of the metal. For deposition, a gas-like Ti compound is reacted with nitrogen or hydrogen at a temperature of about 700 ° C. to 1000 ° C. to form a first layer such as TiN on the surface of the metal.
가장 바깥층에는 Al2 O3 형성시키는데 이를 위해서 중간층(제2층)에는 제1층과 제3층에 사용되는 원소들의화합물이 증착되도록 한다. To form Al 2 O 3 on the outermost layer, a compound of the elements used in the first layer and the third layer is deposited on the intermediate layer (second layer).
즉,Ti(C,N)CO, TiCNO, TiCNO+Al, AlON과 같이 Ti, C,O,N Al 로 이루어진 화합물일 수 있다. 제2층이 구성화합물이 이와 같이 되는 경우 야금학적으로 코팅이 어려운 제3층을 코팅할때 층과 층간에 분리가 일어나지 않으면서도 제1층과 제3층을 안정한 상태로 결합하도록 하여 공구의 작업수행능력을 높여주게 된다.
That is, it may be a compound composed of Ti, C, O, N Al such as Ti (C, N) CO, TiCNO, TiCNO + Al and AlON. When the second layer is the constituent compound, when the third layer, which is difficult to be metallurgically coated, is coated, the first layer and the third layer are bonded in a stable state without separation between the layer and the layer, It will increase performance.
제2층을 형성하는 온도 또한 섭씨 약700도 내지 섭씨 1000도 내외가 되도록 하는데 제2층은 거칠기(roughness)가 크도록 증착한다. 거칠기가 크도록 증착하는 것은 제2층이 매끈매끈 한경우보다 전단응력을 강화시켜 공구의 작업수행능력을 향상시키게 된다. The temperature for forming the second layer is about 700 degrees Celsius to about 1000 degrees Celsius, and the second layer is deposited to have a large roughness. Deposition of the roughness increases the shear stress more than the smoothness of the second layer, thereby improving the tool's ability to perform operations.
또한 중간층은 제 1의 박막 층과 제 2의 박막 층에 확산이 잘되는 물질들이 선택되어 층간 결합력이 향상되고 이에 따라 코팅이 안정되어 공구의 작업 수행 능력을 향상시키게 된다. In addition, the intermediate layer is formed of materials having good diffusion in the first thin film layer and the second thin film layer, so that the interlayer bonding force is improved and the coating is stabilized, thereby improving the work performance of the tool.
또한, 중간층의 증착과정에서 증착물질들은 조성상으로 또는 친화도에서 점차 제 1의 박막 물질로부터 제 2의 박막물질로 연속적인 이행이 이루어지도록 증착조건에 변화를 줌에 따라 증착조건이 연속적으로 변화한다. 이에 따라 증착조건의 제어가 어렵지 않아 코팅하는 과정이 수월하게 이루어 질 수 있다.
Also, in the deposition process of the intermediate layer, the deposition conditions change continuously as the deposition conditions change so that the deposition materials are gradually transferred from the first thin film material to the second thin film material in the composition or affinity . Accordingly, it is not difficult to control the deposition conditions, so that the coating process can be performed easily.
최종적으로 제3층을 증착하는데 제3층은 Al2 O3 층을 형성하여 최외곽에서 금속의 표면성질을 개선하는 효과를 갖도록 한다. 특히 Al2 O3 층은 뛰어난 인성을 갖고 내마모성이 우수한 특징을 갖는다. 특히 제2층은 제1층과 제3층의 결합안정성을 높여주기 때문에 공구 작업을 할때 높은 안정성을 갖도록 한다.
And finally to deposit the third layer 3 layer is formed by the Al 2 O 3 layer so as to have the effect of improving the surface properties of the metal at the outermost. In particular, the Al 2 O 3 layer has excellent toughness and excellent abrasion resistance. Particularly, the second layer enhances the bonding stability between the first layer and the third layer, so that it has high stability in the tool operation.
Claims (5)
기체상의 Ti화합물을 포함하는 물질을 이용하여 공구의 표면에 제1층을 박막 형성하는 제1단계와
제1층 위에 제2층을 박막형성하는 제2단계와;
제2층 위에 Al2O3로 구성된 제3층을 박막형성하는 제3단계;를 포함하는, 공구에서 박막형성을 수월하게 하는 중간층을 갖는 CVD코팅 방법A CVD coating method having an intermediate layer that facilitates thin film formation in a tool,
A first step of forming a first layer on the surface of the tool using a material containing a gaseous Ti compound,
A second step of forming a thin film of the second layer on the first layer;
And a third step of forming a thin film of a third layer composed of Al2O3 on the second layer by a CVD coating method having an intermediate layer which facilitates thin film formation in a tool
공구에서 박막형성을 수월하게 하는 중간층을 갖는 CVD코팅 방법4. The method of claim 3, wherein the second layer has a high roughness.
CVD coating method having an intermediate layer that facilitates thin film formation in a tool
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