KR20150088758A - 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법에 관한 것으로서, 공구의 표면을 세정하는 제1단계와세정이 끝난 공구의 표면에 작은 입자를 분사하는 제2단계와 분사된 입자를 씻어내기 위하여 세정하는 제3단계와;압출공구의 표면에 CVD증착을 하는 제4단계를 포함한다.
Description
본 발명은 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 압출공구에서 다층박막으로 코팅된 코팅층에서 코팅막이 일부 손상된 경우 코팅막을 복원하여 재활용할 수 있도록 하는 방법에 관한 것이다.
압출공구는 고온에서 사용이 되며 압출시 압출물과의 마찰에 의한 손상확률도 크기 때문에 내열성, 내마모성이 특히 요구되는데 이러한 특성은 압출공구를 만드는 원 소재 만으로는 만족시키지 못하는 경우가 많기 때문에 CVD와 같은 방법을 이용하여 압출공구의 표면에 TiN과 같은 박막을 형성하는 경우가 많았다.
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.
이러한 CVD증착방법에 대하여는 대한민국 특허 출원 제10-2008-0076051호 'CVD증착장치 및 방법'으로 공개된바 있다.
그런데 이와 같은 CVD증착방법을 이용하여 만든 압출공구는 공구의 제작에 CVD증착공정까지 들어가기 때문에 상대적으로 비싼 단가를 가지게 된다. 그런데 공구를 사용하다가 공구의 외부에 형성한 박막층이 손상이 되면 공구를 폐기해야만 하는 경우가 많았다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된것으로서 박막층의 일부가 손상된 압출공구에 대하여 재코팅을 하여 재사용을 하도록 함으로써 공구의 사용연한을 늘리도록 하여 공구의 제작에 들어가는 비용을 절감할 수 있도록 하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 재코팅되는 박막층의 결합력이 우수하도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법을 제공하는데, 공구의 표면을 세정하는 제1단계와 세정이 끝난 공구의 표면에 작은 입자를 분사하는 제2단계와 분사된 입자를 씻어내기 위하여 세정하는 제3단계와;압출공구의 표면에 CVD증착을 하는 제4단계를 포함할 수 있다.
상기 제2단계는 압출공구를 회전시키면서 진행하는 것일 수 있다.
제4단계는 Al2O3층을 형성하는 것일 수 있다.
제3단계이후에 사용된 모래를 재사용하기 위하여 모래세정단계를 거치는 것일 수 있다.
상기 제4단계는 일렬로 배치된 다수개의 노즐에 의해 진행되는 것일 수 있다.
또한, 박막층의 아래쪽으로 박막층을 위한 결합보조제1층과 결합보조제2층이 형성되는데 결합보조제1층은 Ti화합물로서, TiN, TiC, TiCN, TiBN 중에서 선택된 어느 하나의 물질이며 결합보조제2층은 Ti(C,N)CO, TiCNO, TiCNO+Al, AlON중 어느 하나이상을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같은 발명에 의하여 CVD 코팅된 압출공구를 재사용하도록 하며 우수한 박막층을 갖는 효과를 갖는다
도1은 본 발명에 따른 일실시예를 도시하는 도면.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 압출공구들은 내마모성, 내열성등의 특성을 강화시키기 위하여 공구의 표면에 TiC와 같은 물질을 증착시켜 박막을 형성한다, 그런데 이러한 박막은 사용에 따라 손상되기 때문에 어느 정도 사용을 한후에는 폐기하여야만 하는 경우가 많다. 본 발명에서는 손상된 박막을 완전히 제거하고 손상된 부분만 다시 증착하도록 하여 압출공구를 새로 제작하지 않고 재사용이 가능하도록 한다.
그런데 손상된 박막을 제거하기 위하여 에칭과 같은 화학적인 방법을 사용하는 경우 압출공구가 고온, 고압의 환경에 노출되거나 산, 알칼리와의 작용에 의하여 박막에 또다른 손상이 오거나 압출공구 자체에 변형이 생길 가능성이 많았다. 또한, 화학적인 방법은 환경적인 문제를 생기게 하기 때문에 오랜시간 사용한 압출공구인 경우에는 화학적인 방법이 다른 문제를 생기게 할 수 있는 가능성이 있다. 본 발명에서는 이러한 가능성을 배제하기 위하여 물리적인 박막제거 방법으로 샌드블라스팅법을 이용한다. 특히 이러한 방법은 CVD증착은 고온에서 이루어진다고 하여도 샌드블라스팅법은 상온에서도 이루어질 수 있기 때문에 공구에 가져올 수 있는 손상을 줄이는 효과를 갖는다.
도1은 이러한 공정이 진행되는 과정을 순서도로 도시하였는데 박막제거를 위하여 압출 공구를 세정하도록 하여 공구의 표면에 이물질이 뭍어 있지 않도록 한다. 이후에 압출공구의 표면으로 모래 혹은 이와 비슷한 크기의 입자를 갖는 물질을 압축공기로 뿜어내는 분사단계를 거친다. 분사단계에서 압출공구의 표면에 형성된 박막을 동일한 정도로 깍아내기 위하여 공구를 회전시키면서 분사단계를 진행한다. 공구를 세운상태에서 왼쪽 또는 오른쪽으로 회전시키면서 분사단계를 진행한 후에 위에서 아래로 혹은 그와 반대방향으로 회전시키면서 분사단계를 행하게 된다.
사용되는 모래는 세정용액에 침지시킨후 건조시켜 모래를 재사용할 수 있도록 한다.
분사단계 이후에는 압출공구의 표면에 남았을 수도 있는 모래를 제거하기 위한 세정단계를 다시 한번 거치게 된다. 세정단계를 거친 이후에는 CVD증착단계를 다시 거치게 된다. 통상적으로는 공구의 표면에는 공구의 기본재에 잘 증착되며 확산물질에 의하여 공구의 경도를 강화시킬 수 있는 물질을 공구 표면에 증착시킨후에 원하는 특성을 보여줄수 있는 박막을 그위에 형성하게 된다. 필요에 따라서는 위 두개의 층 사이에 중간층을 형성하여 두개의 층이 잘 접합되도록 한다. 최외곽의 층은 Al2O3와 같은 박막층을 형성하여 인성과 내마모성을 개선하도록 할 수 있다.
그런데 박막층을 형성할 때 Al2O3 층을 형성할 때 Al2 O3 는 다른 화합물로 박막을 형성할 때에 비하여 박막형성에 어려움이 있기 때문에 박막형성을 위해서는 결합보조층을 두어 결합보조제1,2층을 형성한뒤 그위에 Al2 O3 층을 형성할 수 있다.
이를 위해서 결합보조층은 Ti화합물을 이용하여 형성하는데 Ti화합물을 이용하는 경우 Al2 O3 층이 보다 용이하게 접착될 수 있다.
즉, 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 결합보조제1층이 형성되도록 한다.
그위에 결합보조제2층이 형성되도록 하며 그위에 Al2 O3 로 박막층을 형성한다. 결합보조제2층에는 Ti(C,N)CO, TiCNO, TiCNO+Al, AlON과 같이 Ti, C,O,N Al 로 이루어진 화합물일 수 있는데 결합보조제1층과 박막층을 이루는 성분으로 구성될 수 있다.
결합보조제2층의 구성화합물이 이와 같이 되는 경우 야금학적으로 코팅이 어려운 박막층을 코팅할 때 층과 층간에 분리가 일어나지 않으면서도 제1층과 제3층을 안정한 상태로 결합하도록 하여 공구의 작업수행능력을 높여주게 된다.
결합보조제2층을 형성하는 온도 또한 섭씨 약700도 내지 섭씨 1000도 내외가 되도록 하는데 결합보조제2층은 거칠기(roughness)가 크도록 증착한다. 거칠기가 크도록 증착하는 것은 결합보조제2층이 매끈매끈 한경우보다 전단응력을 강화시켜 공구의 작업수행능력을 향상시키게 된다.
또한, 결합보조제2층의 증착과정에서 증착물질들은 조성상으로 또는 친화도에서 점차 결합보조제1층의 박막 물질로부터 박막층의 박막물질로 연속적인 이행이 이루어지도록 증착조건에 변화를 줌에 따라 증착조건이 연속적으로 변화한다. 이에 따라 증착조건의 제어가 어렵지 않아 코팅하는 과정이 수월하게 이루어 질 수 있다.
최종적으로 박막층을 증착하는데 박막층층은 Al2 O3 층을 형성하여 최외곽에서 금속의 표면성질을 개선하는 효과를 갖도록 한다. 특히 Al2 O3 층은 뛰어난 인성을 갖고 내마모성이 우수한 특징을 갖는다. 특히 결합보조제2층은 제1층과 제3층의 결합안정성을 높여주기 때문에 공구 작업을 할때 높은 안정성을 갖도록 한다.
Claims (5)
- 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법으로서,
공구의 표면을 세정하는 제1단계와
세정이 끝난 공구의 표면에 작은 입자를 분사하는 제2단계와
분사된 입자를 씻어내기 위하여 세정하는 제3단계와;
압출공구의 표면에 CVD증착을 하는 제4단계를 포함하는,
압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법
- 제1항에 있어서, 상기 제2단계는 압출공구를 회전시키면서 진행하는 것을 특징으로 하는, 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법
- 제1항에 있어서, 제4단계는 Al2O3층을 형성하는 것을 특징으로 하는, 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법
- 제3항에 있어서, 제3단계이후에 사용된 모래를 재사용하기 위하여 모래세정단계를 거치는 것을 특징으로 하는, 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법
- 제4항에 있어서, 박막층의 아래쪽으로 박막층을 위한 결합보조제1층과 결합보조제2층이 형성되는데 결합보조제1층은 Ti화합물로서, TiN, TiC, TiCN, TiBN 중에서 선택된 어느 하나의 물질이며 결합보조제2층은 Ti(C,N)CO, TiCNO, TiCNO+Al, AlON중 어느 하나이상을 포함하는 것을 특징으로 하는, 압출공구에서 다층박막코팅의 손상된 코팅을 재코팅하는 방법
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115233209A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-25 | 北京交通大学 | 一种在金属基底表面制备高温超滑硅酸盐类润滑涂层的方法 |
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2015
- 2015-01-26 KR KR1020150012401A patent/KR20150088758A/ko not_active Application Discontinuation
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| CN115233209A (zh) * | 2022-06-17 | 2022-10-25 | 北京交通大学 | 一种在金属基底表面制备高温超滑硅酸盐类润滑涂层的方法 |
| CN115233209B (zh) * | 2022-06-17 | 2023-10-03 | 北京交通大学 | 一种在金属基底表面制备高温超滑硅酸盐类润滑涂层的方法 |
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