KR20170133193A - 탄화탄탈 다중코팅 재료 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄화탄탈 다중코팅 재료에 관한 것으로서, 본 발명의 일실시예에 따른 탈화탄탈 다중코팅 재료는 탄소 기재; 상기 탄소 기재 상에 형성된 하부 탄화탄탈층; 및 상기 하부 탄화탄탈층 상에 형성된 상부 탄화탄탈층;을 포함하고 상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것이다.

Description

탄화탄탈 다중코팅 재료 및 그 제조방법{TANTALUM CARBIDE MULTI-COATING MATARIAL AND MANUFACTURING METHOD FOR SAME}
본 발명은 탄소 기재와 탄소 기재 상에 다중으로 형성된 탄화탄탈 코팅층을 갖는 탄화탄탈 다중코팅 재료 및 그 제조방법 관한 것이다.
모재 표면에 여러 종류의 소재로 된 박막을 도입하여, 재료의 내마모성, 내식성 등을 향상시키는 연구는 다방면으로 진행되고 있다. 그 중, 탄화탄탈(TaC) 코팅은내열성, 내마모성 및 내가스에칭성 등에 있어서 기존의 박막 재료에 비해 우수한 특징을 가지기 때문에, 특히 관심이 집중되고 있다. 최근 들어, 탄화탄탈 코팅층을 탄소 재료에 형성한 탄화탄탈 피복 탄소 재료가 반도체용 단결정 제조장치 부재, 정밀 공작기, 엔진용 부품 등 다양한 산업 현장에서 사용되고 있다.
이 때 형성되는 탄화탄탈 코팅층은, 탄화탄탈 결정립 크기가 증가함에 따라 경도, 내마모성을 포함한 코팅층의 물성이 종합적으로 향상되는 경향을 보인다. 그러나 이러한 결정립의 크기를 결정하는 요인은 온도를 포함하여 다양하게 존재하고, 각각의 요인에 대한 공정 조건을 어떻게 변화시키느냐에 따라 결정립의 크기는 큰 차이를 보인다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 공정 조건을 변화시키지 않고, TaC 코팅층을 형성하는 공정을 반복함으로써, 탄화탄탈 코팅층의 결정립 크기가 증가되고 보다 우수한 물성이 확보되는 탄화탄탈 다중코팅 재료 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
그러나, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 해당 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소 기재; 상기 탄소 기재 상에 형성된 하부 탄화탄탈층; 및 상기 하부 탄화탄탈층 상에 형성된 상부 탄화탄탈층;을 포함하고 상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것인, 탄화탄탈 다중코팅 재료가 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은, 각각, 0.6 내지 1.4인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층은, 각각, 5 ㎛ 내지 30 ㎛ 의 두께인 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 상기 상부 탄화탄탈층은, 1 kg 하중 하에서 측정한 800 kg/㎟ 내지 1200 kg/㎟의 비커스 경도를 갖는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 탄화탄탈층과 상기 상부 탄화탄탈층 사이에 형성된 중간 탄화탄탈층을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중간 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은, 나머지 탄화탄탈층들의 평균 Ta/C 비율과 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따르면, 탄소 기재 상에, 하부 탄화탄탈층을 형성하는 단계; 및 상기 하부 탄화탄탈층 상에, 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것인, 탄화탄탈 다중코팅 재료의 제조방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, 각각, 850 ℃ 내지 2500 ℃ 에서 CVD법에 의하여 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 탄화탄탈층을 형성하는 단계 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율이 동일하게 수행되는 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 하부 탄화탄탈층과 상기 상부 탄화탄탈층 사이에, 중간 탄화탄탈층을 형성하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 중간 탄화탄탈층을 형성하는 단계의 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율은, 나머지 단계들의 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율과 동일한 것일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탄화탄탈 다중코팅 재료는, 공정조건을 변화시키지 않고도 탄화탄탈 코팅층을 형성하는 기존의 공정을 반복함으로써, 기존의 코팅층에 비해 큰 탄화탄탈 결정립을 형성할 수 있게 된다. 이에 따르면, 제조 공정 설계가 용이하고 비용 절감의 효과가 있고, 궁극적으로 모재를 덮은 탄화탄탈층의 물성이 향상됨으로써 우수한 재료를 확보할 수 있게 된다. 이로써 반도체 생산 장비를 포함한 내마모성, 내부식성, 고경도 등이 구비된 재료가 필요한 각종 산업 장비에 다양하게 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 및 상부 탄화탄탈층이 형성된 탄화탄탈 다중코팅 재료를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부, 중간 및 상부 탄화탄탈층이 형성된 탄화탄탈 다중코팅 재료를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 제조된, 탄화탄탈 다중 코팅 재료의 상부 탄화탄탈 코팅층 표면 결정립에 대한 주사 전자 현미경(SEM) 분석 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 대조하기 위한 비교예로서, 탄화탄탈 단일 코팅 재료의 탄화탄탈 코팅층 표면 결정립에 대한 주사 전자 현미경 분석 사진이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 탄화탄탈 다중코팅 재료 및 그 제조방법의 실시예들을 상세히 설명한다. 아래 설명하는 실시예 및 도면들에는 다양한 변경이 가해질 수 있다. 아래 설명하는 실시예들은 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 이들에 대한 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 바람직한 실시예를 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 본 발명이 속하는 분야의 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이 는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 설명이 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
통상적으로 사용되는 CVD 공정을 포함하여, 일반적으로 TaC 코팅층을 형성하는 공정에서, 결정립의 크기를 키우기 위하여 하나의 공정 변수를 변화시키면 그 변화된 변수가 다른 변수에도 복잡한 영향을 주어 전체적인 공정 설계를 크게 변경해야 하는 경우가 많다. 이는, 비용 및 시간의 측면에서 고려하기 어려운 경우가 빈번히 발생하고, 높은 물성의 탄화탄탈 코팅층을 형성하는데 어려움이 발생한다. 본 발명은 이러한 어려움을 해결하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 탄소 기재; 상기 탄소 기재 상에 형성된 하부 탄화탄탈층; 및 상기 하부 탄화탄탈층 상에 형성된 상부 탄화탄탈층;을 포함하고 상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것인, 탄화탄탈 다중코팅 재료를 제공한다.
탄화탄탈층 결정립의 크기는, 형성된 탄화탄탈층의 물성을 결정하는 요인이 된다. 상기 하부 탄화탄탈층 상에 상기 상부 탄화탄탈층이 적층되는 경우에는, 동일한 공정 조건에서 상기 하부 탄화탄탈층의 형성 없이 상부 탄화탄탈층만, 즉 하나의 층으로 탄화탄탈층만으로 탄소 기재에 형성한 경우에 비해, 재료 외측 표면을 형성하는 상기 상부 탄화탄탈층의 결정립의 크기는 증가할 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 측면에서 제공하는, 탄화탄탈층을 다중코팅함으로써 얻을 수 있는 우수한 효과가 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 하부 및 상부 탄화탄탈층이 형성된 탄화탄탈 다중코팅 재료를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탄화탄탈 다중코팅용 재료는, 탄소 기재(110), 상기 탄소 기재 상에 형성된 하부 탄화탄탈층(120) 및 상기 하부 탄화탄탈층 상에 형성된 상부 탄화탄탈층(130)을 포함한다. 상기 상부 탄화탄탈층(130)에 형성된 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층(120)의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것일 수 있다. 상기 탄소 기재는, 탄소 성분을 주성분으로 함유하는 어떠한 재료도 포함될 수 있다. 상기 하부 및 상부 탄화탄탈층은 각각 TaC성분을 주성분으로 함유하는 어떠한 재료도 포함될 수 있다. 상기 탄소 기재 및 상기 하부 탄화탄탈층은 서로 접할 수도 있고 그렇지 아니할 수도 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은, 각각, 0.6 내지 1.4, 바람직하게는 0.8 내지 1.2인 것일 수 있다. 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층 각각의 평균 Ta/C 비율이 0.6 미만일 경우에는 Ta 성분이 포함된 탄화탄탈층을 형성함으로써 발생하는 우수한 물성이 구현되기 어려운 문제점이 있을 수 있고, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층 각각의 평균 Ta/C 비율이 1.4를 초과할 경우에는 상기 탄소 기재 또는 하부 및 상부 탄화탄탈층간의 접착성이 약해지거나 의도했던 재료의 물성이 변하는 문제점이 있을 수 있다. 상기 탄화탄탈층의 평균 Ta/C의 비율은 Ta 및 C 전구체의 공급비율을 조정함으로써 변경할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은 동일할 수 있다. 공정 조건의 변화 없이 동일한 장비에서 동일한 양의 Ta 및 C 전구체를 공급하면서 상기 하부 및 상부 탄화탄탈층을 형성함으로써, 상기 하부 및 상부 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은 동일하게 된다. 이로써, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 효과인, 공정 조건의 변화 없이 동일한 공정의 반복을 통해서도 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립이 성장된 탄화탄탈 다중코팅 재료의 생성이 가능할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 본 발명의 일 예로, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층은, 각각, 5 ㎛ 내지 30 ㎛ 의 두께, 바람직하게는 8 ㎛ 내지 15 ㎛ 의 두께인 것일 수 있다. 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층 각각의 두께가 5 ㎛ 미만일 경우에는 모재를 보호하는 기능을 수행하기 위한 의미있는 효과를 기대하기 어려운 문제점이 있을 수 있고, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층 각각의 두께가 30 ㎛ 를 초과할 경우에는 상기 탄소 기재 및 각 탄화탄탈층간의 접착력이 떨어지는 문제점이 있을 수 있다. 즉, 두께가 너무 얇으면 결정립의 크기가 작아 박리 등의 문제가 발생할 수 있고, 두께가 너무 두꺼우면 열팽창계수에 의해 크랙의 발생이 쉽고 스트레스에 의해 모재가 변형될 수 있는 것이다. 상기 탄화탄탈층의 두께는 각 층의 증착 공정의 소요 시간을 조정함으로써 변경할 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 상부 탄화탄탈층은, 1 kg 하중 하에서 측정한 800 kg/㎟ 내지 1200 kg/㎟의 비커스 경도를 갖는 것일 수 있다. 상부 탄화탄탈층의 경도가 800 kg/㎟ 미만인 경우에는 모재와 쉽게 분리되는 박리의 문제점이 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 하부, 중간 및 상부 탄화탄탈층이 형성된 탄화탄탈 다중코팅 재료를 개략적으로 나타내는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 탄화탄탈 다중코팅용 재료는, 탄소 기재(110), 상기 탄소 기재상에 형성된 하부 탄화탄탈층(120), 상기 하부 탄화탄탈층 상에 형성된 상부 탄화탄탈층(130) 및 상기 하부 탄화탄탈층과 상기 상부 탄화탄탈층 사이에 형성된 중간 탄화탄탈층(140)을 포함하는 것일 수 있다. 상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것일 수 있다. 즉, 세 개의 탄화탄탈층이 형성되는 것일 수 있고, 더 나아가 추가로 탄화탄탈층이 형성되어 더 많은 수, 즉 4개, 5개와 같이 더 많은 수의 층이 형성되는 것일 수 있다. 형성되는 탄화탄탈층의 개수가 많아질수록, 본 발명의 목적에 해당하는 최외각 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기가 커질 수 있고, 이에 따라, 최외각 탄화탄탈층은 하부의 탄화탄탈층에 비해 표면 경도, 내마모성 등을 포함한 여러 가지 물성이 향상되는 경향을 나타낼 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 중간 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은, 나머지 탄화탄탈층들의 평균 Ta/C 비율과 동일한 것일 수 있다. 이로써 상기 하부, 상부 및 중간 탄화탄탈층 각각의 형성 시, 공정 조건의 변화 없이 동일한 장비에서 동일한 양의 Ta 및 C 전구체를 공급하면서도, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립이 성장된 탄화탄탈 다중코팅 재료의 생성이 가능할 수 있다. 더 나아가 4개 이상의 탄화탄탈층이 형성되는 경우에도, 각 층이 동일 공정 조건에서 형성되고 동일한 조성을 나타내는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일 측면에 대한 일 실시예에 따르면, 탄소 기재 상에, 하부 탄화탄탈층을 형성하는 단계; 및 상기 하부 탄화탄탈층 상에, 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계;를 포함하고, 상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것인, 탄화탄탈 다중코팅 재료의 제조방법을 제공한다. 단일층이 아닌 2층으로 탄화탄탈층을 형성함으로써, 하부 탄화탄탈층 형성 후, 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계에서, 미리 형성된 하부 탄화탄탈층의 영향으로 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립이 효과적으로 성장하여, 더욱 큰 평균 탄화탄탈 결정립을 포함하는 탄화탄탈층이 형성되어, 결과적으로 표면층의 경도가 향상될 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, 각각, 850 ℃ 내지 2500 ℃, 바람직하게는 1900 ℃ 내지 2300 ℃에서 수행되는 것일 수 있다. 상기 탄화탄탈층을 형성하는 단계는 온도가 높을수록 탄화탄탈층의 결정립이 커져, 탄화탄탈층의 물성이 향상될 수 있다. 850℃ 미만의 경우에는 탄화탄탈층의 증착이 정상적으로 이루어지지 않는 문제가 있을 수 있고, 2500℃ 를 초과하는 경우에는 탄화탄탈의 결정립의 크기가 탄소 기재 표면의 기공보다 증가되어 탄소 기재로의 밀착력이 부족해지거나, 고온을 유지하기 위한 고비용의 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, CVD 기법에 의하여 수행되는 것일 수 있다. 상기 탄화탄탈층의 형성은 스퍼터링 기법(sputtering technique) 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition) 기법에 의하여 수행되는 것일 수 있다. 특히, CVD 기법은 큰 기판 영역에도 빠른 속도로 얇은 두께의 박막을 형성함으로써, 상기 탄화탄탈층들을 증착시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, 컨버젼(CVR) 기법, 용사 기법, 물리 증착(PVD) 기법 등에 의할 수도 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 하부 탄화탄탈층을 형성하는 단계 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율, 즉캐리어 유량이 동일하게 수행되는 것일 수 있다. 상기 Ta 전구체로는 TaCl5, TaCl2, TaO2, TaO5 등의 탄탈계 할로겐 화합물을 이용할 수 있다. 상기 C 전구체로는 CH4, C2H2, C3H8 등의 탄소계 기체 화합물을 이용할 수 있다. 상기 단계의 압력과 온도 및 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율이 동일하게 수행됨으로써, 동일한 공정조건 하에서 상기 하부 및 상부 탄화탄탈층이 적층될 수 있다. 이로써, 공정 조건의 변화 없이도, 각 층을 형성하는 과정에서 동일한 공정을 반복함으로써, 상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립이 더 크게 성장된 탄화탄탈 다중코팅 재료를 얻을 수 있다.
본 발명의 일 예로, 상기 하부 탄화탄탈층과 상기 상부 탄화탄탈층 사이에, 중간 탄화탄탈층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다. 즉, 세 개의 탄화탄탈층이 형성되는 것일 수 있고, 더 나아가, 탄화탄탈층이 추가적으로 형성되어 더 많은 수, 예를 들어, 4개, 5개 또는 그 이상의 층이 형성되는 것일 수 있다. 형성되는 탄화탄탈층의 개수가 많아질수록, 본 발명의 목적에 해당하는 최외각 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기가 커지게 되고, 이에 따라, 표면 경도가 향상되는 경향을 나타낸다.
본 발명의 일 예로, 상기 중간 탄화탄탈층을 형성하는 단계의 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율은, 나머지 단계들의 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율과 동일한 것일 수 있다. 상기 하부, 상부 및 중간 탄화탄탈층 각각의 형성 시, 공정 조건의 변화 없이 동일한 장비에서 동일한 양의 Ta 및 C 전구체를 공급하면서도, 본 발명의 일 측면에서 제공하는 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립이 성장된 탄화탄탈 다중코팅 재료의 생성이 가능할 수 있다. 더 나아가 4개 이상의 탄화탄탈층이 형성되는 경우에도, 각 층이 동일 공정 조건에서 형성되고 동일한 조성을 나타내는 것이 바람직하다.
이하, 하기 실시예 및 비교예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
실시예
본 발명의 일 측면에서 제공하는 CVD 기법에 의해, 하부 및 상부 탄화탄탈층을 적층시킨 탄화탄탈 다중코팅 재료를 제조하였다. 본 발명의 일 측면에 따른 평균 기공율을 갖는 열팽창 계수가 4.9 ~ 6.0×10-6/K, 직경 500 mm 및 두께 30 mm의 탄소 기재에, 온도 2000 ℃, 압력 500 Torr, 및 T 전구체(TaCl5) 5000 sccm, C 전구체(CH4), 50 sccm의 동일한 CVD 처리조건에서 하부 및 상부 탄화탄탈층을 적층하여 형성하였다. 이 때, 탄화탄탈 피복막의 C/Ta의 조성비는 1 : 0.9 ~ 1.1로 조정하였다. 도 3은 상기 실시예에 따라 제조된, 탄화탄탈 다중 코팅층이 형성된 재료의, 상부 탄화탄탈 코팅층 표면의 주사 전자 현미경 분석 사진이다.
본 발명의 비교예로서, 상기 실시예와 동일한 공정 조건 하에서 단일 층이 형성된 탄화탄탈 단일코팅 재료를 제조하였다. 도 4는 본 발명의 실시예와 대조하기 위한 비교예로서, 탄화탄탈 단일 코팅층이 형성된 재료의 탄화탄탈 코팅층 표면의 주사 전자 현미경 분석 사진이다.
도 3과 도 4의 비교를 통하여 단일코팅 재료에 비해 다중코팅 재료의 경우 결정립의 크기가 눈에 띄게 성장한 것을 확인할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (12)

  1. 탄소 기재;
    상기 탄소 기재 상에 형성된 하부 탄화탄탈층; 및
    상기 하부 탄화탄탈층 상에 형성된 상부 탄화탄탈층;을 포함하고
    상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은, 각각, 0.6 내지 1.4인 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은 동일한 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층은, 각각, 5 ㎛ 내지 30 ㎛ 의 두께인 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상부 탄화탄탈층은, 1 kg 하중 하에서 측정한 800 kg/㎟ 내지 1200 kg/㎟의 비커스 경도를 갖는 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 하부 탄화탄탈층과 상기 상부 탄화탄탈층 사이에 형성된 중간 탄화탄탈층을 더 포함하는,
    탄화탄탈 다중코팅 재료.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중간 탄화탄탈층의 평균 Ta/C 비율은, 나머지 탄화탄탈층들의 평균 Ta/C 비율과 동일한 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료.
  8. 탄소 기재 상에, 하부 탄화탄탈층을 형성하는 단계; 및
    상기 하부 탄화탄탈층 상에, 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계;를 포함하고,
    상기 상부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기는, 상기 하부 탄화탄탈층의 탄화탄탈 결정립의 평균 크기보다 큰 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료의 제조방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하부 탄화탄탈층 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, 각각, 850 ℃ 내지 2500 ℃ 에서 CVD법에 의하여 수행되는 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 하부 탄화탄탈층을 형성하는 단계 및 상기 상부 탄화탄탈층을 형성하는 단계는, 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율이 동일하게 수행되는 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료의 제조방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 하부 탄화탄탈층과 상기 상부 탄화탄탈층 사이에, 중간 탄화탄탈층을 형성하는 단계;를 더 포함하는,
    탄화탄탈 다중코팅 재료의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 중간 탄화탄탈층을 형성하는 단계의 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율은, 나머지 단계들의 압력과 온도, 및 Ta 전구체와 C 전구체 공급 비율과 동일한 것인,
    탄화탄탈 다중코팅 재료의 제조방법.
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