KR20190007878A - Method for coating ta-C on the surface of processing tools for non-ferrous materials - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for coating ta-C on the surface of a processing tool for a non-ferrous material, by which a ta-C layer with excellent adhesiveness is formed and it is possible to easily block a non-ferrous material such as aluminum (Al), copper (Cu), and resin from being attached to the surface of a carbide tool. The present invention includes a step of etching the surface of a carbide tool to 50 nm or less with ions generated by a linear ion beam source, a step of coating the surface of the carbide tool with an intermediate layer of 110 nm or less by sputtering in order to enhance the adhesiveness of the etched carbide tool surface and the ta-C layer, a step of forming a soft ta-C layer of 100 nm or less on the intermediate layer by using a filtered arc ion, and a step of forming a hard ta-C layer of 300 nm or less on the soft ta-C layer by using a filtered arc ion in order to ensure hardness and releasability.

Description

비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법{Method for coating ta-C on the surface of processing tools for non-ferrous materials} TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of coating a non-ferrous material on a surface of a non-ferrous material,

본 발명은 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 우수한 밀착력을 갖는 ta-C층을 형성하고 또한 알루미늄(Al), 구리(Cu), 수지와 같은 비철재료가 초경공구의 표면에 부착되는 것을 차단하는 성질이 우수한 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅방법에 관한 것이다.The present invention relates to a ta-C coating method on the surface of a processing tool for non-ferrous materials, and more particularly to a method of forming a ta-C layer having excellent adhesion and a non-ferrous metal such as aluminum (Al) The present invention relates to a ta-C coating method on the surface of a machining tool for non-ferrous materials, which is excellent in blocking the adhesion of the material to the surface of the carbide tool.

대표적인 비철재료인 알루미늄(Al), 구리(Cu) 및 수지 등을 가공하는 경우, 비철재료의 고유특성인 끈적임에 따라 가공공구인 드릴이나 엔드밀의 날에 피가공재의 일부가 부착됨으로써 스커핑, 흠집 등 제품 이상이 발생하거나 칩 배출을 방해야하여 가공공구의 수명을 짧게 하는 단점이 있다. When machining aluminum (Al), copper (Cu), and resin, which are typical non-ferrous materials, part of the material to be processed is attached to the blade of a drill or end mill, which is a processing tool, Or the like, or to prevent chip discharging, which shortens the service life of the tool.

대한민국 공개특허번호 제10-2017-0024061호(이하,‘선행문헌 1’이라 함.)에는 필터드 아크 이온을 활용한 아크 이온플레이팅으로 기재의 표면에 DLC 피막(Tetrahedral amorphous carbon 피막: 일명, ta-C층)을 형성하는 피복 공구 제조 방법이 개시되어 있다. ta-C층은 수소를 실질적으로 함유하지 않으며, 고경도이며 내마모성이 우수하므로 피복 금형에 널리 적용되어 있다.Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2017-0024061 (hereinafter referred to as "Prior Art 1") discloses a method of forming a DLC film (a so-called Tetrahedral amorphous carbon film: ta-C layer) on the surface of the substrate. The ta-C layer is substantially free of hydrogen, has a high hardness and is excellent in wear resistance, and thus is widely applied to a coated mold.

선행문헌 1에 따르면, 도 1 에 도시한 바와 같이, 성막 장치는 T자형 필터드 아크 이온 플레이팅 장치(로 내의 진공 챔버 용적은 0.49㎥)로서, 성막 챔버(6), 그래파이트 타겟을 설치한 카본 음극(캐소드)(1)을 장착하는 아크 방전식 증발원과, 기재를 탑재하기 위한 기재 홀더(7)를 포함한다. 기재 홀더(7)의 아래에는 회전 기구(8)가 있고, 기재는 기재 홀더(7)를 통해 자전 또한 공전한다. 참조부호 2는, 카본 성막 빔을 나타내고, 참조부호 3은 구상 그래파이트(드롭렛) 중성 입자를 나타낸다. 그래파이트 타겟 표면에 아크 방전을 발생시키면, 전하를 갖는 카본만이 자기 코일(4)에 휘어 성막 챔버(6)에 도달하여 기재에 피막을 피복한다. 전하를 갖지 않는 드롭렛은 자기 코일(4)에 의해 휘지 않고 덕트(5) 내에 포집된다.1, the film forming apparatus includes a T-shaped filtered arc ion plating apparatus (vacuum chamber volume in the furnace is 0.49 m 3), a film forming chamber 6, a carbon plate provided with a graphite target An arc evaporation evaporation source for mounting a cathode (cathode) 1, and a substrate holder 7 for mounting a substrate. Below the substrate holder 7 is a rotating mechanism 8, which rotates and revolves through the substrate holder 7. Reference numeral 2 denotes a carbon film forming beam, and reference numeral 3 denotes spherical graphite (droplet) neutral particles. When an arc discharge is generated on the surface of the graphite target, only carbon having electric charge is bent by the magnetic coil 4 to reach the film formation chamber 6 to coat the substrate. The droplets having no electric charge are trapped in the duct 5 without being bent by the magnetic coil 4. [

그러나 선행문헌 1과 같이 필터드 아크 이온을 활용한 아크 이온플레이팅만으로 비철재료용 가공공구의 표면 ta-C층을 형성 시 초경공구 표면과의 밀착력이 떨어져 ta-C층의 성능이 저하되는 문제점이 있다. However, when the surface ta-C layer of the machining tool for non-ferrous materials is formed only by arc ion plating using the filtered arc ion as in the prior art document 1, adhesion with the carbide tool surface is deteriorated and the performance of the ta-C layer is deteriorated .

대한민국 공개특허번호 제10-2017-0024061호(공개일 2017.01.26)Korean Patent Publication No. 10-2017-0024061 (Publication date 2017.01.26)

본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 우수한 밀착력을 갖는 ta-C층을 형성할 수 있는 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법을 제공하는 것이다.The present invention has been proposed in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a ta-C coating method on the surface of a processing tool for non-ferrous materials capable of forming a ta-C layer having excellent adhesion.

또한, 본 발명은 알루미늄(Al), 구리(Cu), 수지와 같은 비철재료가 초경공구의 표면에 부착되는 것을 차단하는 성질이 우수한 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법을 제공하는 것이다.Further, the present invention provides a ta-C coating method on the surface of a non-ferrous material processing tool which is excellent in blocking non-ferrous materials such as aluminum (Al), copper (Cu) will be.

본 발명의 다른 목적들은 이하의 실시예에 대한 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention will become readily apparent from the following description of the embodiments.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법은, 선형 이온빔 소스에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭하는 단계와, 상기 에칭된 초경공구 표면과 ta-C층의 밀착력을 높이기 위하여 스퍼터링으로 초경공구 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅하는 단계와, 필터드 아크 이온을 이용하여 상기 중간층에 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성하는 단계와, 경도와 이형성을 확보하기 위해 필터드 아크 이온을 이용하여 상기 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성하는 단계을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of coating a surface of a tool for non-ferrous materials, comprising the steps of: etching a surface of a tool with a diameter of 50 nm or less, Coating an intermediate layer of 110 nm or less on the surface of the cemented carbide tool by sputtering in order to increase the adhesion between the tool surface and the ta-C layer, and forming a soft ta-C layer of 100 nm or less on the intermediate layer using the filtered arc ion And forming a hard ta-C layer of 300 nm or less on the soft ta-C layer using filtered arc ions to secure hardness and releasability.

본 발명에 따르면, 선형 이온빔 소스에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭하는 단계는, 성막 챔버 내 진공압을 5.0×10- 5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 30 내지 80 sccm 주입하고, 선형 이온빔 소스에 전압 1.8kV 및 전류 450mA를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the step of etching the surface of the cemented carbide tool with ions generated from a linear ion beam source to less than 50 nm comprises: maintaining the vacuum pressure in the deposition chamber at 5.0 x 10 < -5 > torr and using an argon Is applied to the linear ion beam source at a voltage of 1.8 kV and a current of 450 mA and a bias voltage of -150 V is applied to the carbide tool to maintain the carbide tool temperature at 100 캜 or lower.

본 발명에 따르면, 에칭된 초경공구 표면과 ta-C층의 밀착력을 높이기 위하여 스퍼터링으로 초경공구 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅하는 단계는, 성막 챔버 내 진공압을 1.2×10- 3torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 50 내지 100 sccm 주입하고, 에칭된 초경공구 표면에 스퍼터링 이온 입자를 증착하기 위해 스퍼터링기에 전압 380V 및 전류 7A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 한다.According to the invention, by sputtering in order to improve the adhesive strength of the etched carbide tool surface and ta-C layer coating the intermediate layer of less than 110nm in carbide tool surface, the inside vacuum pressure deposition chamber 1.2 × 10 - held at 3 torr 50 to 100 sccm of argon (Ar) gas was injected as a discharge gas, and a voltage of 380 V and a current of 7 A were applied to the sputtering machine for depositing sputtering ion particles on the surface of the etched carbide tool, and a bias voltage of -150 V And maintaining the cemented carbide tool temperature at 100 DEG C or lower.

본 발명에 따르면, 필터드 아크 이온을 이용하여 상기 중간층에 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성하는 단계는, 성막 챔버 내 진공압을 1.0×10- 5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 2 내지 10 sccm 주입하고, 그래파이트 타겟에 전류 40A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -300V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 한다.According to the invention, the filter de using the arc ion to form a soft ta-C layer of less than 100nm in the intermediate layer, the inside vacuum pressure deposition chamber 1.0 × 10 - held at 5 torr, and argon as a discharge gas ( Ar) gas at a flow rate of 2 to 10 sccm, applying a current of 40 A to the graphite target, and applying a bias voltage of -300 V to the carbide tool to maintain the carbide tool temperature at 100 캜 or lower.

본 발명에 따르면, 경도와 이형성을 확보하기 위해 필터드 아크 이온을 이용하여 상기 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성하는 단계는, 성막 챔버 내 진공압을 1.0×10- 5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 2 내지 10 sccm 주입하고, 그래파이트 타겟에 전류 80A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 한다.According to the present invention, the step of forming the hard ta-C layer of 300 nm or less in the soft ta-C layer using the filtered arc ion to secure the hardness and the releasability may be performed by changing the vacuum pressure in the deposition chamber to 1.0 x 10 & And a current of 80 A was applied to the graphite target and a bias voltage of -150 V was applied to the carbide tool to maintain the carbide tool temperature at 100 캜 or lower .

상기와 같이 구성된 본 발명의 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.According to the ta-C coating method on the surface of the machining tool for non-ferrous material of the present invention having the above-described structure, the following effects can be obtained.

첫째, 선형 이온빔 소스에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭하고, 스퍼터링으로 에칭된 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅하는 단계를 포함함으로써, 성막이 안정되고 우수한 밀착력을 갖는 고경도의 ta-C층을 후막으로 형성할 수 있다.First, by etching the surface of the cemented carbide tool to less than 50 nm with ions generated from a linear ion beam source and coating the intermediate layer of 110 nm or less on the etched surface by sputtering, the film is stable and has a high hardness the ta-C layer can be formed as a thick film.

둘째, 필터드 아크 이온을 이용하여 중간층에 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성하고, 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성함으로써, 알루미늄(Al), 구리(Cu), 수지와 같은 비철재료가 초경공구의 표면에 부착되는 것을 차단하는 성질이 우수한 초경공구를 안정적으로 제조할 수 있다.Secondly, aluminum (Al) and copper (Cu) are formed by forming a soft ta-C layer of 100 nm or less on the intermediate layer and a hard ta-C layer of 300 nm or less on the soft ta- , It is possible to stably manufacture a carbide tool having excellent properties of blocking non-ferrous material such as resin from adhering to the surface of the carbide tool.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.
도 1 은 종래 필터드 아크 이온 플레이팅 장치의 개략도이다.
도 2 는 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면에 ta-C 코팅을 위한 장치를 설명하기 위한 예시도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면에 ta-C 코팅 방법을 설명하기 위한 예시도이다.
도 4 는 본 발명에 따른 선형 이온빔 소스를 이용한 초경공구 식각율 및 식각균일도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 기저물질에 따른 스퍼터 증착률 및 유효폭 결과이다.
도 6 은 본 발명에 따른 ta-C층 코팅 균일도 및 기초 평가 결과이다.
도 7 은 본 발명에 따른 DM 전자석, Duct 전압, 아크전류, 및 바이이어스 전압 변화에 따른 증착률 변화특성이다.
도 8 은 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 경도 및 마찰계수 특성이다.
도 9 는 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 마멸 특성이다.
도 10 은 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 라만스펙트럼 변화이다.
도 11 은 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 ta-C 코팅막의 밀착력 특성이다.
도 12 는 본 발명에 따른 텅스텐 (W) 중간층 물질도입과 두께에 따른 ta-C 코팅막의 밀착력 변화이다.
도 13 은 본 발명에 따른 중간층 두께 변화에 따른 ta-C 코팅막의 밀착력 측정 결과이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate preferred embodiments of the invention and, together with the description of the invention given below, serve to further augment the technical spirit of the invention. And should not be construed as limiting.
1 is a schematic diagram of a conventional filtered arc ion plating apparatus.
2 is an exemplary view for explaining a device for ta-C coating on a surface of a tool for a non-ferrous material according to the present invention.
3 is an exemplary view for explaining a ta-C coating method on a surface of a tool for a non-ferrous material according to the present invention.
4 is a graph showing the etch rate and etch uniformity of a cemented carbide tool using a linear ion beam source according to the present invention.
FIG. 5 shows the sputter deposition rate and the effective width according to the base material according to the present invention.
Fig. 6 shows the uniformity and base evaluation results of the ta-C layer coating according to the present invention.
FIG. 7 is a graph illustrating a deposition rate change characteristic according to DM electromagnet, Duct voltage, arc current, and bias voltage according to the present invention.
FIG. 8 shows the hardness and friction coefficient characteristics according to the change of the bias voltage according to the present invention.
FIG. 9 shows wear characteristics according to the bias voltage according to the present invention. FIG.
10 is a Raman spectrum change according to the bias voltage change according to the present invention.
11 is a characteristic of adhesion of the ta-C coating film according to the bias voltage change according to the present invention.
FIG. 12 is a graph showing changes in the adhesion of the ta-C coating film according to the thickness and the introduction of the tungsten (W) intermediate layer material according to the present invention.
FIG. 13 shows the results of measurement of the adhesion of the ta-C coating film according to the thickness of the intermediate layer according to the present invention.

본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.It is to be understood that the specific structural or functional description of embodiments of the present invention disclosed herein is for illustrative purposes only and is not intended to limit the scope of the inventive concept But may be embodied in many different forms and is not limited to the embodiments set forth herein.

본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.The embodiments according to the concept of the present invention can make various changes and can take various forms, so that the embodiments are illustrated in the drawings and described in detail herein. It should be understood, however, that it is not intended to limit the embodiments according to the concepts of the present invention to the particular forms disclosed, but includes all modifications, equivalents, or alternatives falling within the spirit and scope of the invention.

제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 벗어나지 않은 채, 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고 유사하게 제2구성 요소는 제1구성 요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example, without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element may be referred to as a second element, The component may also be referred to as a first component.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로서, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 본 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like are used to specify that there are features, numbers, steps, operations, elements, parts or combinations thereof described herein, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 나타낸다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2 는 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면에 ta-C 코팅을 위한 장치를 설명하기 위한 예시도이고, 도 3 은 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면 ta-C 코팅 방법을 설명하기 위한 예시도이다.FIG. 2 is an exemplary view for explaining a device for ta-C coating on a surface of a tool for a non-ferrous material according to the present invention, and FIG. 3 is a view for explaining a method of coating a tool surface ta-C for a non- Fig.

먼저, 도 2를 참조하면 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면에 ta-C 코팅을 위한 장치는 크게 성막 챔버(211) 내부에 설치되는 선형 이온빔 소스 발생기(210)와 스퍼터링기(220)와 L 자형 덕트(201) 내에 설치되는 필터드 아크 이온 플레이팅 장치(230)를 포함한다. 2, an apparatus for coating ta-C on a surface of a tool for a non-ferrous material according to the present invention includes a linear ion beam source generator 210, a sputtering machine 220, And a filtered arc ion plating apparatus 230 installed in the L-shaped duct 201.

선형 이온빔 소스 발생기(210)는 일정 간격으로 이격되어 배치된 양극과 음극에 전압을 인가하고 상기 이격된 공간에 가스를 주입하여 이온을 발생시키고, 상기 이온을 전기장으로 가속하여 빔 형태로 인출한다. 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면 ta-C 코팅 방법은 선형 이온빔 소스 발생기(210)에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭한다.The linear ion beam source generator 210 applies a voltage to positive and negative electrodes spaced apart at regular intervals, generates ions by injecting gas into the spaced apart spaces, accelerates the ions to an electric field, and draws them in a beam form. The machining tool surface ta-C coating method for a non-ferrous material according to the present invention etches the surface of a carbide tool to 50 nm or less with ions generated in a linear ion beam source generator 210.

스퍼터링기(220)는 전기장과 자기장 내에서 운동하는 전자를 제어함으로써 음극 물질 표면의 국부적인 영역에 전자를 구속한다. 전자는 진공 공간상 존재하는 중성 가스와 충돌하여 양이온을 생성하고, 음극 물질에 인가하는 음전압에 의해 양이온이 수백 eV로 가속되어 음극 물질과 충돌하고 음극 물질의 스퍼터링 현상을 일으킨다. 스퍼터링된 입자는 진공 공간 상을 운동하며, 초경공구 표면에 부착되어 박막을 형성한다.The sputtering device 220 restrains electrons in a localized region of the surface of the negative electrode material by controlling electrons moving within the electric field and the magnetic field. The electrons collide with the neutral gas existing in the vacuum space to generate positive ions. The negative voltage applied to the negative electrode accelerates the positive ions to several hundred eV to collide with the negative electrode material and cause the sputtering of the negative electrode material. The sputtered particles move in vacuum space and adhere to the carbide tool surface to form a thin film.

스퍼터링된 입자는 음극 물질로 가속되어 입사하는 양이온이 가진 에너지 중 일부만을 전달받아 진공 공간상으로 방출된다. 일반적으로 마그네트론 스퍼터링에서 발생되는 스퍼터링 입자의 평균 에너지는 수 eV이다. 스퍼터링 입자의 에너지는 초경공구 표면에 부착되어 박막을 형성하는 반응에서의 에너지로 작용하며, 스퍼터링 입자의 에너지에 따라 박막의 결정성 및 전기적, 광학적 특성이 변화된다.The sputtered particles are accelerated by the negative electrode material and are emitted to the vacuum space by receiving only a part of the energy of the incident cations. In general, the average energy of sputtering particles generated in magnetron sputtering is several eV. The energy of the sputtering particles acts on the surface of the carbide tool to form a thin film, and the crystallinity and the electrical and optical properties of the thin film are changed depending on the energy of the sputtering particles.

스퍼터링기(220)는 진공의 공간을 형성하며 초경공구(P) 표면에 대한 증착이 이루어지는 성막 챔버(211), 성막 챔버(211) 내부에 설치되어 초경공구(P) 표면에 스퍼터링 이온 입자를 증착하기 위한 마그네트론 스퍼터링부를 포함하여 구현된다. 도 2를 참조하면, 성막 챔버(211) 내부에는 선형 이온빔 소스 발생기(210)가 설치된다. The sputtering machine 220 includes a deposition chamber 211 which forms a vacuum space and in which deposition is performed on the surface of the hard metal tool P and a deposition chamber 211 in which deposition of sputtering ion particles is performed on the surface of the hard metal tool P And a magnetron sputtering unit for performing magnetron sputtering. Referring to FIG. 2, a linear ion beam source generator 210 is installed in the deposition chamber 211.

필터드 아크 이온 플레이팅 장치(230)는 성막 챔버(211) 내부로 필터드 아크 이온을 주입하여 초경공구 표면에 ta-C층을 코팅한다. 필터드 아크 이온 플레이팅 장치(230)는 그래파이트 타겟 표면에 아크 방전을 발생시키면, 전하를 갖는 카본만이 복수의 전자석(202)에 의해 휘어 성막 챔버(6)에 도달하여 기재에 피막을 피복한다. 전하를 갖지 않는 구상 그래파이트(드롭렛) 중성 입자는 복수의 전자석(202)에 의해 휘지 않고 덕트(201) 내에 포집된다. 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면 ta-C 코팅 방법은 필터드 아크 이온 플레이팅 장치에서 발생하는 필터드 아크 이온을 이용하여 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성하고, 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성한다.The filtered arc ion plating apparatus 230 injects filtered arc ions into the deposition chamber 211 to coat the ta-C layer on the surface of the carbide tool. When the filtered arc ion plating apparatus 230 generates an arc discharge on the surface of the graphite target, only carbon having a charge is bent by the plurality of electromagnets 202 to reach the film formation chamber 6 to coat the substrate . Spherical graphite (droplet) neutral particles having no electric charge are trapped in the duct 201 without being bent by the plurality of electromagnets 202. The process ta-C coating method for non-ferrous materials according to the present invention comprises forming a soft ta-C layer of 100 nm or less by using filtered arc ions generated in a filtered arc ion plating apparatus, A hard ta-C layer of 300 nm or less is formed.

이하, 도 3을 참조하면 본 발명에 따른 비철재료용 가공공구 표면 ta-C 코팅 방법은 먼저, 선형 이온빔 소스에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭한다(S311). 성막 챔버(도 2의 참조부호 211) 내 진공압을 5.0×10- 5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 30 내지 80 sccm 주입하고, 선형 이온빔 소스에 전압 1.8kV 및 전류 450mA를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지한다.Hereinafter, referring to FIG. 3, a surface machining tool ta-C coating method for a non-ferrous material according to the present invention firstly etches a surface of a cemented carbide tool with ions generated from a linear ion beam source to a thickness of 50 nm or less (S311). Film deposition chamber (see Fig. 2 numeral 211), the vacuum pressure within 5.0 × 10 - 5 torr and maintained in, a discharge gas of argon (Ar) gas for 30 to 80 sccm, and injection, 1.8kV voltage and current to the linear ion beam source 450mA And a bias voltage of -150 V is applied to the carbide tool to maintain the carbide tool temperature at 100 DEG C or lower.

도 4를 참조하면, 선형 이온빔 소스에 전압 1.8KV 및 전류 350 mA에서 2.7 nm/min의 에칭율을 보이고 있는 반면, 전압 1.8KV 및 전류 450 mA의 조건에서 4 nm/min의 식각률과 양호한 식각 균일도를 얻었다. Referring to FIG. 4, a linear ion beam source has an etching rate of 2.7 nm / min at a voltage of 1.8 KV and a current of 350 mA, while an etching rate of 4 nm / min and a good etching uniformity at a voltage of 1.8 kV and a current of 450 mA .

다시 도 3에서 에칭된 초경공구 표면과 ta-C층의 밀착력을 높이기 위하여 스퍼터링으로 초경공구 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅한다(S312). 성막 챔버(도 2의 참조부호 211) 내 진공압을 1.2×10- 3torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 50 내지 100 sccm 주입하고, 에칭된 초경공구 표면에 스퍼터링 이온 입자를 증착하기 위해 스퍼터링기에 전압 380V 및 전류 7A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지한다. 3, an intermediate layer of 110 nm or less is coated on the surface of the cemented carbide tool by sputtering in order to increase the adhesion between the cemented carbide tool surface and the ta-C layer (S312). My vacuum pressure deposition chambers (also see numeral 211 in 2) 1.2 × 10 - held at 3 torr, and the argon (Ar) gas inlet 100 sccm 50 to a discharge gas to the sputtering ion particles on the etched carbide tool surface To deposit, a voltage of 380 V and a current of 7 A is applied to the sputtering machine, and a bias voltage of -150 V is applied to the carbide tool to maintain the carbide tool temperature at 100 캜 or lower.

도 5를 참조하면, 스퍼터링으로 초경공구 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅하는 단계 S312에서 스퍼터링 타겟은 초경공구 모재와 원소 주기율상에서 가장 가까운 물질인 텅스텐(W)이나 크롬(Cr)을 사용한다. 최대 증착률을 확인한 결과 처리폭 400 mm 크롬(Cr)의 경우 11.4 nm/min, 텅스텐의 경우 8.0 nm/min으로 설비의 안정적 구동과 균일성을 보이고 있다.Referring to FIG. 5, in step S312 of coating an intermediate layer of 110 nm or less on the surface of the cemented carbide tool by sputtering, the sputtering target uses tungsten (W) or chromium (Cr), which is the closest material on the element periodic rate with the cemented carbide base metal. The maximum deposition rate was found to be stable and uniform in operation with a processing width of 400 mm for chromium (Cr) of 11.4 nm / min and for tungsten of 8.0 nm / min.

다시 도 3에서, 필터드 아크 이온을 이용하여 중간층에 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성한다(S313). 성막 챔버(도 2의 참조부호 211) 내 진공압을 1.0×10-5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 2 내지 10 sccm 주입하고, 그래파이트 타겟에 전류 40A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -300V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지한다. 3, a soft ta-C layer of 100 nm or less is formed on the intermediate layer using filtered arc ions (S313). 2 to 10 sccm of argon (Ar) gas was injected into the film forming chamber (reference numeral 211 in FIG. 2) while keeping the vacuum pressure in the chamber at 1.0 × 10 -5 torr, applying a current of 40 A to the graphite target, A bias voltage of -300 V is applied to the tool to keep the carbide tool temperature below 100 ° C.

그래파이트 타겟에 전류 40A를 인가하여 그래파이트 타겟 표면에 아크 방전을 발생시키면, L 자형 덕트(도 2의 참조부호 201) 내에서 전하를 갖는 카본만이 복수의 전자석(도 2의 참조부호 202)에 의해 휘어 성막 챔버(도 2의 참조부호 211)에 도달하여 초경공구에 피막을 피복한다. 전하를 갖지 않는 구상 그래파이트(드롭렛) 중성 입자는 복수의 전자석(도 2의 참조부호 202)에 의해 휘지 않고 덕트(도 2의 참조부호 201) 내에 포집된다. 이에 따라 그래파이트 타겟에서 발생하는 조대 입자를 최대한 제거하여 초경공구 표면에 매끄러운 코팅이 형성되도록 함으로써 알루미늄(Al), 구리(Cu), 수지와 같은 비철재료가 초경공구의 표면에 부착되는 것을 차단하는 성질이 우수한 초경공구를 안정적으로 제조할 수 있다.When a current of 40A is applied to the graphite target to generate an arc discharge on the surface of the graphite target, only the carbon having charge in the L-shaped duct (201 in Fig. 2) is irradiated by a plurality of electromagnets Reaches the curvilinear film forming chamber (reference numeral 211 in FIG. 2) to coat the cemented carbide tool. The spherical graphite (droplet) neutral particles having no charge are trapped in a duct (201 in Fig. 2) without being bent by a plurality of electromagnets (202 in Fig. 2). Accordingly, the coarse particles generated from the graphite target are removed as much as possible to form a smooth coating on the surface of the carbide tool, thereby preventing the non-ferrous material such as aluminum (Al), copper (Cu) It is possible to stably manufacture this excellent carbide tool.

다시 도 3에서, 경도와 이형성을 확보하기 위해 필터드 아크 이온을 이용하여 상기 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성한다(S314). 성막 챔버(도 2의 참조부호 211) 내 진공압을 1.0×10- 5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 2 내지 10 sccm 주입하고, 그래파이트 타겟에 전류 80A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지한다. Referring again to FIG. 3, a hard ta-C layer having a thickness of 300 nm or less is formed on the soft ta-C layer using filtered arc ions to secure hardness and releasability (S314). Film-forming chamber of my vacuum pressure (reference numeral 211 in FIG. 2) 1.0 × 10 - held at 5 torr, and applying a current 80A in an argon (Ar) gas from 2 to 10 sccm injection, and the graphite target as a discharge gas, and carbide A bias voltage of -150 V is applied to the tool to keep the carbide tool temperature below 100 ° C.

도 6 은 본 발명에 따른 ta-C층 코팅 균일도 및 기초 평가 결과이다. 아크소스 중심부가 상부나 하부보다 아크이온 인출량이 많으며 그래파이트 타겟에 인가되는 전류는 80A로 하였으며, 시편의 재질에 따른 증착 변화를 보기 위해 SUS 재질의 시편과 Si 재질의 wafer를 사용하여 증착 공정을 진행한 결과 SUS 재질의 경우 평균 2.73nm, wafer 재질의 경우 평균 2.45nm 증착율을 보였다.Fig. 6 shows the uniformity and base evaluation results of the ta-C layer coating according to the present invention. The center of the arc source has a higher arc ion withdrawing amount than the upper and lower parts and the current applied to the graphite target is 80 A. The deposition process is performed using a specimen of SUS material and a wafer of Si to observe the deposition change according to the material of the specimen As a result, the average deposition rate of SUS material was 2.73nm and that of wafer material was 2.45nm.

도 7 은 본 발명에 따른 DM 전자석, Duct 전압, 아크전류, 및 바이이어스 전압 변화에 따른 증착률 변화특성이다.FIG. 7 is a graph illustrating a deposition rate change characteristic according to DM electromagnet, Duct voltage, arc current, and bias voltage according to the present invention.

도 7 (a) 내지 (c)를 참조하면, 아크전류가 70A 조건에서 증착률은 약 2.1 nm/min이며, 이때 DM 전자석의 전류를 0으로, 덕트전압은 10V 및 아크 전류는 70A일 때 증착률이 가장 좋다. 도 7 (d)를 참조하면, 바이어스 전압이 0V일 때 증착률은 3.0 nm/min 으로 최대이며, 이후 전압이 증가함에 따라 증착율은 감소하여 300 V를 인가하였을 때 2.4 nm/min으로 나타났다.Referring to FIGS. 7A to 7C, when the arc current is 70 A, the deposition rate is about 2.1 nm / min. At this time, when the DM electromagnet current is 0, the duct voltage is 10 V and the arc current is 70 A, Rate is the best. Referring to FIG. 7 (d), the deposition rate is 3.0 nm / min when the bias voltage is 0V, and the deposition rate is decreased as the voltage is increased. When the bias voltage is 0V, the deposition rate is 2.4 nm / min.

도 8 은 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 경도 및 마찰계수 특성이다. 바이어스 전압변화에 따른 경도 값은 바이어스 전압이 150V일 때 가장 높은 64 GPa의 경도 특성을 보였다. 바이어스 전압변화에 따른 마찰계수 값은 바이어스 전압이 150V일 때 가장 낮은 0.107을 보였다.FIG. 8 shows the hardness and friction coefficient characteristics according to the change of the bias voltage according to the present invention. The hardness value according to the bias voltage change showed the highest 64 GPa hardness when the bias voltage was 150V. The value of the friction coefficient according to the bias voltage change was 0.107 at the lowest when the bias voltage was 150V.

도 9 는 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 마멸 특성이다. 마찰 시험 후 발생한 마멸 트랙 (wear track)의 마멸량은 바이어스 전압이 0V, 150V 일 때 4.91×10-6mm3/Nm, 6.56×10-6mm3/Nm로 낮은마멸의 거동을 보였다.FIG. 9 shows wear characteristics according to the bias voltage according to the present invention. FIG. The wear amount of the wear track after the friction test showed low wear behavior at 4.91 × 10 -6 mm 3 / Nm and 6.56 × 10 -6 mm 3 / Nm when the bias voltage was 0V and 150V, respectively.

도 7 내지 도 9에서 바이어스 전압은 ta-C 코팅 시 증착률, 코팅막 두께, 경도 및 마찰계수에 영향이 있음을 알 수 있다. 바이어스 전압조건은 150V가 가장 적합하다.In FIGS. 7 to 9, it can be seen that the bias voltage has an influence on the deposition rate, the thickness of the coating film, the hardness and the friction coefficient during ta-C coating. 150V is most suitable for the bias voltage condition.

도 10 은 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 라만스펙트럼 변화이다.10 is a Raman spectrum change according to the bias voltage change according to the present invention.

라만 peak와 바이어스 전압조건변화에 따른 I(D)/I(G) 분율과 그래파이트(Graphite) peak 위치를 구분하여 미세 구조변화를 파악한 결과 1580 cm-1 근처에서 발생하며 ta-C 코팅막의 경우 그래파이트(Graphite) peak의 위치가 오른쪽으로 이동할 경우 ta-C 코팅막의 구조가 점점 흑연화로 변화되어 ta-C 코팅막의 미세구조변화를 확인할 수 있다. Raman peak and I (D) / I (G ) and the fraction of graphite (Graphite) according to the bias voltage condition change the separation of the peak position occurs in the vicinity of 1580 cm -1 result identified the fine structure changes and, in the case of ta-C coating graphite When the graphite peak moves to the right, the structure of the ta-C coating film is gradually changed to graphite, and the change in the microstructure of the ta-C coating film can be confirmed.

도 11 은 본 발명에 따른 바이어스 전압변화에 따른 ta-C 코팅막의 밀착력 특성이다. 밀착력 평가는 scratch tester를 활용하여 다이아몬드 팁의 직선왕복운동을 통한 접선방향의 저항력을 측정하였고 실험 전/후 팁 검사를 실시하였다. 수직하중 범위는 1차 평가 0 ~ 25 N, 2차 평가 0 ~ 40 N, 이동속도 0.1mm/s, 다이아몬드 팁 Angle 및 반경 : 120 °, 0.2 ±0.015, 다이아몬드 팁의 경도는 HRC 62이다. 도 11을 참조하면, 바이어스 전압이 0V에서 150V로 증가하더라도 밀착력은 25N으로 일정하였지만, 바이어스 전압이 200V인 경우 밀착력은 23N으로 떨어졌다.11 is a characteristic of adhesion of the ta-C coating film according to the bias voltage change according to the present invention. The adhesion force was measured by using a scratch tester to measure the tangential resistance of the diamond tip through a linear reciprocating motion, and a pre / post tip test was performed. The vertical load range is from 0 to 25 N for the primary evaluation, 0 to 40 N for the secondary evaluation, 0.1 mm / s for the moving speed, 120 ° for the diamond tip angle, and 0.2 ± 0.015 for the diamond tip. Referring to FIG. 11, although the bias voltage was increased from 0V to 150V, the adhesion was constant at 25N, but when the bias voltage was 200V, the adhesion decreased to 23N.

밀착력의 성능이 35N을 만족하도록 중간층 변화에 따른 밀착력의 개선효과 확인하였다. 이하 중간층 변화에 따른 밀착력의 개선효과는 도 12 내지 도 15를 참조하여 설명하기로 한다. The improvement of the adhesion according to the change of the intermediate layer was confirmed so that the adhesion performance was 35N. Hereinafter, the effect of improving the adhesion according to the change of the intermediate layer will be described with reference to FIGS. 12 to 15. FIG.

도 12 는 본 발명에 따른 텅스텐 (W) 중간층 물질도입과 두께에 따른 ta-C 코팅막의 밀착력 변화이고, 도 13 은 본 발명에 따른 중간층 두께 변화에 따른 ta-C 코팅막의 밀착력 측정 결과이다.FIG. 12 shows changes in the adhesion of the ta-C coating layer depending on the introduction of the tungsten (W) intermediate layer according to the present invention and FIG. 13 shows the results of measurement of the adhesion of the ta-C coating layer according to the thickness of the intermediate layer according to the present invention.

중간층 물질 두께의 범위는 50, 100, 150 및 200nm로 ta-C 코팅막의 두께는 1um로 하였다. 그 결과 중간층 물질이 없는 순수 ta-C 코팅막의 평균 밀착력은 19 N을 가지는데 반해 중간층 물질인 텅스텐의 두께가 100, 150nm 일 때 최대값인 40 N 이상의 값을 보였다.The thickness of the intermediate layer material was 50, 100, 150 and 200 nm, and the thickness of the ta-C coating was 1 um. As a result, the average adhesion of the pure ta-C coating without the intermediate layer was 19 N, while the thickness of the intermediate layer tungsten was more than 40 N at 100 and 150 nm.

본 발명의 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법에 의하면, 선형 이온빔 소스에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭하고, 스퍼터링으로 에칭된 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅한 후, 필터드 아크 이온을 이용하여 중간층에 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성하고, 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성함으로써, ta-C층이 우수한 밀착력을 갖으며 알루미늄(Al), 구리(Cu), 수지와 같은 비철재료가 초경공구의 표면에 부착되는 것을 차단하는 성질이 우수한 초경공구를 안정적으로 제조할 수 있다.According to the ta-C coating method on the surface of the non-ferrous material processing tool of the present invention, the surface of the carbide tool is etched to 50 nm or less with the ions generated from the linear ion beam source and the intermediate layer of 110 nm or less is coated on the etched surface by sputtering Then, a soft ta-C layer having a thickness of 100 nm or less is formed on the intermediate layer using a filtered arc ion and a hard ta-C layer having a thickness of 300 nm or less is formed on the soft ta-C layer. And can stably produce a hardened tool having excellent properties of blocking nonferrous materials such as aluminum (Al), copper (Cu), and resin from adhering to the surface of the hardened tool.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다. 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the appended claims. Which will be apparent to those skilled in the art to which the present invention pertains. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.

Claims (5)

비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법으로서,
선형 이온빔 소스에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭하는 단계;
상기 에칭된 초경공구 표면과 ta-C층의 밀착력을 높이기 위하여 스퍼터링으로 초경공구 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅하는 단계;
필터드 아크 이온을 이용하여 상기 중간층에 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성하는 단계; 및
경도와 이형성을 확보하기 위해 필터드 아크 이온을 이용하여 상기 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성하는 단계;
을 포함하는 비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법.As a ta-C coating method on the surface of a processing tool for non-ferrous materials,
Etching the surface of the carbide tool to less than 50 nm with ions generated from a linear ion beam source;
Coating an intermediate layer of 110 nm or less on the surface of the cemented carbide tool by sputtering to increase the adhesion between the etched carbide tool surface and the ta-C layer;
Forming a soft ta-C layer of 100 nm or less on the intermediate layer by using a filtered arc ion; And
Forming a hard ta-C layer of 300 nm or less on the soft ta-C layer using filtered arc ions to secure hardness and releasability;
≪ RTI ID = 0.0 > ta-C < / RTI > 청구항 1 에 있어서,
상기 선형 이온빔 소스에서 발생되는 이온으로 초경공구의 표면을 50nm 이하로 에칭하는 단계는,
성막 챔버 내 진공압을 5.0×10-5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 30 내지 80 sccm 주입하고, 선형 이온빔 소스에 전압 1.8kV 및 전류 450mA를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 하는,
비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법.The method according to claim 1,
Etching the surface of the hardened tool with ions generated from the linear ion beam source to 50 nm or less,
Maintaining the vacuum pressure within the film forming chamber to 5.0 × 10 -5 torr, and the discharge gas is 30 to 80 sccm injecting argon (Ar) gas into, and applying a voltage 1.8kV and a current 450mA to a linear ion beam source, and a bias in carbide tool And a voltage of -150 V is applied to maintain the carbide tool temperature at 100 DEG C or lower.
Ta-C coating method on the surface of machining tools for non-ferrous materials. 청구항 1 에 있어서,
상기 에칭된 초경공구 표면과 ta-C층의 밀착력을 높이기 위하여 스퍼터링으로 초경공구 표면에 110nm 이하의 중간층을 코팅하는 단계는,
성막 챔버 내 진공압을 1.2×10-3torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 50 내지 100 sccm 주입하고, 상기 에칭된 초경공구 표면에 스퍼터링 이온 입자를 증착하기 위해 스퍼터링기에 전압 380V 및 전류 7A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 하는,
비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법.The method according to claim 1,
Coating the intermediate layer of 110 nm or less on the surface of the cemented carbide tool by sputtering in order to increase the adhesion between the etched carbide tool surface and the ta-C layer,
Argon (Ar) gas was introduced at a rate of 50 to 100 sccm as a discharge gas while the vacuum pressure in the deposition chamber was maintained at 1.2 × 10 -3 torr, and a sputtering ion was sputtered at a voltage of 380 V And applying a current of 7 A and applying a bias voltage of -150 V to the carbide tool to maintain the carbide tool temperature at 100 캜 or lower.
Ta-C coating method on the surface of machining tools for non-ferrous materials. 청구항 1 에 있어서,
필터드 아크 이온을 이용하여 상기 중간층에 100nm 이하의 소프트 ta-C층을 형성하는 단계는,
성막 챔버 내 진공압을 1.0×10- 5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 2 내지 10 sccm 주입하고, 그래파이트 타겟에 전류 40A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -300V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 하는,
비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법.The method according to claim 1,
The step of forming a soft ta-C layer having a thickness of 100 nm or less on the intermediate layer using the filtered arc ion may include:
The vacuum pressure within the film forming chamber 1.0 × 10 - 5 torr and maintained in the discharge gas and the injection of 2 to 10 sccm argon (Ar) gas, and applying a current to 40A graphite target, applying a bias voltage to -300V carbide tools Thereby maintaining the carbide tool temperature at 100 DEG C or lower.
Ta-C coating method on the surface of machining tools for non-ferrous materials. 청구항 1 에 있어서,
경도와 이형성을 확보하기 위해 필터드 아크 이온을 이용하여 상기 소프트 ta-C층에 300nm 이하의 하드 ta-C층을 형성하는 단계는,
성막 챔버 내 진공압을 1.0×10-5torr로 유지하고, 방전 가스로 아르곤(Ar) 가스를 2 내지 10 sccm 주입하고, 그래파이트 타겟에 전류 80A를 인가하고, 초경공구에 바이어스전압 -150V을 인가하여 초경공구 온도를 100℃ 이하로 유지하는 단계인 것을 특징으로 하는,
비철재료용 가공공구의 표면에 ta-C 코팅 방법.
The method according to claim 1,
Forming a hard ta-C layer of 300 nm or less in the soft ta-C layer using a filtered arc ion to secure hardness and releasability,
The vacuum pressure in the film forming chamber was maintained at 1.0 x 10 -5 torr and argon (Ar) gas was injected at a rate of 2 to 10 sccm as a discharge gas. A current of 80 A was applied to the graphite target and a bias voltage of -150 V Thereby maintaining the carbide tool temperature at 100 DEG C or lower.
Ta-C coating method on the surface of machining tools for non-ferrous materials.
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