KR20190089657A - Method for manufacturing titanium alloys nano-composite coating - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method for manufacturing a titanium alloy nano-composite coating layer of a Ti-rich composition range with high hardness, low frictional resistance, and excellent adherence to a parent metal. According to the present invention, the method for manufacturing a titanium alloy nano-composite coating layer includes: a step of inputting and mounting the parent metal in a sputtering device; and a step of forming a coating layer having a Ti-Cu-Ni-Si-N five-element system ingredient on the surface of the parent material by sputtering a target while inputting nitrogen, reaction gas including nitrogen, and reaction gas including silicone (Si) into the sputtering device. The coating layer is a nano-composite fine structure including a nano-crystal including an amorphous base including Si and having Ti as a main ingredient and a TiN ingredient dispersed in the base. Therefore, the method for manufacturing a titanium alloy nano-composite coating layer can manufacture the coating layer with excellent adhesiveness and a high ratio of H/E (hardness/elasticity modulus) in the various parent metals.

Description

Ti합금 나노 복합체 코팅막의 제조 방법{METHOD FOR MANUFACTURING TITANIUM ALLOYS NANO-COMPOSITE COATING}METHOD FOR MANUFACTURING TITANIUM ALLOYS NANO-COMPOSITE COATING BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001]

본 발명은 모재와의 밀착력이 우수하고 마찰 저항이 작으며 경도가 높은 Ti rich 조성범위의 나노 복합체 코팅막을 형성하기 위한 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a manufacturing method for forming a nanocomposite coating film having a Ti rich composition range having a high adhesion to a base material, a low friction resistance and a high hardness.

자동차 엔진 등을 포함한 각종 기계장치들의 구동 부품 또는 습동부재 등은 부품들간의 상대적인 운동으로 인해 우수한 윤활특성이 요구된다.Driving parts or sliding parts of various mechanical devices including an automobile engine and the like are required to have excellent lubrication characteristics due to relative motion between the parts.

또한 에어컨, 냉장고 등의 생활가전 기기에도 압축기와 같은 기계적 장치가 일반적으로 포함된다. 이러한 압축기는 유체를 압축하여 유체에 기계적 에너지를 가하는 원리를 이용하므로, 유체를 압축하기 위해서는 왕복 운동 또는 회전 운동이 필수적이다.Also, household appliances such as air conditioners and refrigerators generally include mechanical devices such as compressors. Such a compressor utilizes a principle of applying mechanical energy to a fluid by compressing the fluid, so that reciprocating motion or rotational motion is essential for compressing the fluid.

일반적으로 압축기에서 마찰을 개선하기 위해서는 먼저 마찰저항을 줄이기 위해 가스베어링과 같은 별도의 기계적인 구성요소를 사용한다. 더 나아가 상기 베어링의 마찰 저항까지도 줄이기 위해 코팅막을 형성한다.In general, to improve friction in compressors, first use a separate mechanical component, such as a gas bearing, to reduce friction resistance. Further, a coating film is formed to reduce the frictional resistance of the bearing.

마찰을 저감시키는 고체 코팅막은 또한 마찰 특성 이외에도 일정 수준의 경도와 함께 모재와의 밀착력이 높아야 한다. 이와 같은 특성을 만족시킬 수 있는 가능성이 있는 소재로서, 루브라이트(lubrite) 피막, 질화물이나 탄화물 계열의 세라믹 재료, DLC(diamond like carbon) 등이 사용되고 있다. The solid coating film for reducing friction must also have a certain degree of hardness in addition to friction characteristics and high adhesion to the base material. As a material capable of satisfying such characteristics, a lubrite film, a nitride material of a carbide type, a diamond like carbon (DLC) material, or the like is used.

그러나 대부분의 종래 고체 코팅막 성분들은 소형화 및 고속화된 압축기에 사용되기에 기술적 한계를 드러내고 있다. However, most of the conventional solid coating film components have technical limitations in that they are used in compact and high-speed compressors.

예를 들면, 루브라이트 피막층은 같이 사용되는 고체윤활제 성분들이 연질 코팅으므로, 내 마모성이 떨어지거나 이황화몰리브덴의 경우 환경적인 문제를 일으킬 가능성이 있다는 문제가 있다.For example, since the lubricant coating layer is soft coated with the solid lubricant components to be used together, there is a problem that the abrasion resistance is poor or the environmental problem is caused in the case of molybdenum disulfide.

이와는 달리 세라믹 계열의 코팅막은 매우 높은 표면 경도를 가져서 내마모 특성에 유리하지만, 대부분 400~700MPa 정도의 높은 탄성계수를 가진다. 세라믹 재료의 이와 같이 높은 탄성계수는 세라믹 재료가 코팅되는 금속 성분의 기지나 세라믹 코팅막이 마찰되는 다른 금속 부품의 탄성 계수와 큰 차이를 보이며, 이러한 차이는 결국 탄성계수가 낮은 기지나 다른 금속 부품들의 내구성에 문제를 야기할 수 있다.On the other hand, ceramic-based coatings have very high surface hardness, which is advantageous for wear resistance, but most of them have a high elastic modulus of about 400 to 700 MPa. Such high modulus of elasticity of the ceramic material differs greatly from the elastic modulus of the other metal parts on which the ceramic or the ceramic coating layer of the metallic material coated with the ceramic material is rubbed, It can cause problems in durability.

만일 피스톤의 왕복 운동 중에 발생할 수 있는 응력을 상기 마찰이 일어나는 계면을 가지는 부품이 탄성적으로 흡수하게 되면, 마찰 및 마모도 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 부품의 치수 안정성도 획기적으로 향상시킬 수 있다. 더 나아가 부품의 탄성 변형률이 증가하면 이는 부품의 파괴 인성(Fracture toughness)을 증가시킨다. 향상된 파괴인성은 부품의 신뢰성을 획기적으로 개선시킬 수 있다. 그러나 상기 세라믹 재료는 탄성 변형률이 낮은 단점을 가진다.If a component having an interface at which the friction occurs is resiliently absorbed by stress that may occur during the reciprocating motion of the piston, friction and wear can be reduced, and the dimensional stability of the component can be remarkably improved. Furthermore, as the elastic strain of the component increases, it increases the fracture toughness of the component. Improved fracture toughness can dramatically improve the reliability of parts. However, the ceramic material has a disadvantage of low elastic strain.

한편 DLC의 경우, 기존의 루브라이트 코팅 대비 마모성 손실에 대한 향상이 보고되고 있으나, 압축기에 사용되는 오일의 첨가제와의 친화력이 부족하여 저속 운전의 특성 개선에는 한계가 있다. On the other hand, in the case of DLC, an improvement in abrasion loss compared to the conventional Lubrite coating has been reported, but the affinity with the additive of the oil used in the compressor is insufficient, so there is a limit to improvement in characteristics at low speed operation.

따라서 종래 고체 코팅막 또는 부품을 대체할 수 있으며, 특히 탄성계수는 작고 경도 및 탄성 변형 능력이 높은 새로운 고체 코팅막에 대한 요구가 증대되고 있다.Therefore, the conventional solid coating film or parts can be substituted. In particular, a demand for a new solid coating film having a small elastic modulus and high hardness and elastic deformation ability is increasing.

관련된 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0145219호가 있으며, 상기 선행문헌에는 비정질 형성능을 갖는 Zr기 비정질 합금 조성물이 개시되어 있다.A related prior art is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2014-0145219, which discloses a Zr-based amorphous alloy composition having amorphous forming ability.

본 발명은 각종 기계장치와 에어컨, 냉장고와 같은 공조기기의 압축기와 같은 부품에 있어서, 마찰 특성과 내마모성을 향상시키기 위한 새로운 성분 및 미세조직을 가지는 코팅막을 스퍼터링을 통해 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a coating film having new components and microstructures through sputtering in order to improve friction characteristics and abrasion resistance in various mechanical devices and components such as air conditioners and compressors of air conditioners such as refrigerators .

특히 본 발명은, 고경도의 Ti-rich 조성의 비정질 기지를 포함하는 나노 복합체 코팅막에 있어서, 모재와의 밀착력과 내마모 특성(경도/탄성계수의 비)이 우수한 코팅막을 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Particularly, the present invention provides a method for producing a coating film having excellent adhesion to a base material and excellent abrasion resistance (ratio of hardness / elastic modulus) in a nanocomposite coating film containing an amorphous matrix having a high hardness and a Ti-rich composition .

상술한 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 측면에 따르면, 모재를 스퍼터링 장치 내에 투입 및 장착하는 단계; 상기 스퍼터링 장치 내부로 질소 또는 질소를 포함하는 반응가스와 실리콘(Si)을 포함하는 반응가스를 투입하면서 타겟을 스퍼터링하여 모재 표면에 Ti-Cu-Ni-Si-N 5원계 성분의 코팅막을 형성하는 단계;를 포함하며, 상기 코팅막은 Ti를 주성분으로 Si을 포함하는 비정질 기지와 상기 기지 내에 분산된 TiN 성분을 포함하는 나노 결정을 포함하는 나노 복합체 미세조직인 것; 을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법이 제공될 수 있다.According to one aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a sputtering apparatus, comprising: injecting and mounting a base material into a sputtering apparatus; A reaction gas containing nitrogen or nitrogen and a reaction gas containing silicon are introduced into the sputtering apparatus to form a coating film of a Ti-Cu-Ni-Si-N quaternary component on the surface of the base material by sputtering the target Wherein the coating film is a nanocomposite microstructure including a nanocrystal including an amorphous matrix containing Si as a main component and a TiN component dispersed in the matrix; And a method for producing the coating film.

바람직하게는, 상기 기지는 원자 %로(이하 %라 한다), Ti: 59.2~80 %, Cu: 4.6~20 %, Ni: 4.6~25 %, Si: 9% 이하(0은 제외)의 조성인 것;을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법이 제공될 수 있다.Preferably, the matrix has a composition of atomic% (hereinafter referred to as%), Ti: 59.2 to 80%, Cu: 4.6 to 20%, Ni: 4.6 to 25%, Si: 9% A method for producing a coating film, which is characterized in that

바람직하게는, 상기 모재는 강, 주철 또는 알루미늄 합금인 것; 을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법이 제공될 수 있다.Preferably, the base material is steel, cast iron or an aluminum alloy; And a method for producing the coating film.

이때, 상기 알루미늄 합금 모재와 상기 코팅막 사이에는 버퍼층을 추가로 포함하는 것;을 특징으로 하는 코팅막이 제공될 수 있다.The coating layer may further include a buffer layer between the aluminum alloy base material and the coating layer.

한편, 상기 상기 모재는 강 또는 주철이고; 상기 코팅막을 형성하는 단계에서, 질소의 유량은 10 내지 55 sccm인 것;을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법이 제공될 수 있다.On the other hand, the base material is steel or cast iron; In the step of forming the coating film, the flow rate of nitrogen is 10 to 55 sccm.

또는, 상기 상기 모재는 강 또는 주철이고; 상기 코팅막을 형성하는 단계에서, 가속 전압은 0 내지 120 V 인 것;을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법이 제공될 수 있다.Alternatively, the base material is steel or cast iron; In the step of forming the coating film, the acceleration voltage is 0 to 120 V. A method of manufacturing a coating film may be provided.

또는, 상기 모재는 알루미늄 합금이고; 상기 코팅막을 형성하는 단계에서, HMDSO의 유량은 15 sccm 이하인 것;을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법이 제공될 수 있다.Alternatively, the base material is an aluminum alloy; In the step of forming the coating film, the flow rate of HMDSO is 15 sccm or less.

또는, 상기 모재는 알루미늄 합금이고; 상기 코팅막을 형성하는 단계에서, 가속 전압은 0 내지 120 V 인 것;을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법이 제공될 수 있다.Alternatively, the base material is an aluminum alloy; In the step of forming the coating film, the acceleration voltage is 0 to 120 V. A method of manufacturing a coating film may be provided.

본 발명에 따르면, Ti-Cu-Ni-Si-N의 5원계 성분의 나노 복합체 코팅막을 질소를 포함한 반응가스와 실리콘을 포함하는 반응가스를 투입하면서 타겟을 스퍼터링하는 반응성 스퍼터링을 통해 안정적으로 형성할 수 있게 된다.According to the present invention, a nanocomposite coating film of Ti-Cu-Ni-Si-N is stably formed through reactive sputtering in which a target is sputtered while introducing a reaction gas containing nitrogen and a reaction gas containing silicon .

특히 본 발명은 고경도의 Ti-rich 조성의 타겟을 이용하여 비정질 기지의 나노 복합체 코팅막을 제조함으로써, 모재와의 밀착력과 내마모 특성이 우수한 코팅막을 제조할 수 있다.Particularly, the present invention can produce a coating film having excellent adhesion to a base material and excellent wear resistance by producing a nanocomposite coating film of an amorphous base using a target having a high hardness and a Ti-rich composition.

구체적으로 본 발명의 코팅막 제조 방법에서는 Ti-rich 조성의 Ti-Cu-Ni 3원계 타겟에 반응성 스퍼터링을 통해 실리콘을 반응성 가스로 포함시킴으로써 나노 복합체 미세조직의 비정질 기지의 경도를 높이고 탄성계수를 낮출 수 있다. Specifically, in the method for producing a coating film of the present invention, the inclusion of silicon as a reactive gas through reactive sputtering to a Ti-Cu-Ni ternary target having a Ti-rich composition improves the hardness of the amorphous matrix of the nanocomposite microstructure, have.

또한 본 발명의 코팅막 제조 방법에서는 Ti-rich 조성의 Ti-Cu-Ni 3원계 타겟에 반응성 스퍼터링을 통해 질소를 반응성 가스로 포함시킴으로써 나노 복합체 미세조직 내의 강화상으로 TiN을 형성하여 코팅막의 경도를 높일 수 있다.In addition, in the method for producing a coating film of the present invention, Ti-rich Ti-Cu-Ni ternary target is reactively sputtered to contain nitrogen as a reactive gas to form TiN as a reinforcing phase in the nanocomposite microstructure to increase the hardness of the coating film .

더 나아가 본 발명의 코팅막 제조 방법에서는 다양한 성분의 모재에서도 H/E 값이 높고 밀착력이 우수한 코팅막을 형성할 수 있는 공정조건을 제공하여 코팅막의 내마모성과 내구성, 그리고 밀착력을 극대화시킬 수 있는 제조방법을 확립할 수 있다.Furthermore, the method of the present invention for producing a coating film can provide a process condition capable of forming a coating film having high H / E value and high adhesion even in base materials of various compositions, thereby maximizing the abrasion resistance, durability and adhesion of the coating film Can be established.

도 1은 비정질 구조와 나노 결정 구조로 이루어진 본 발명의 코팅막을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 비정질 금속을 금속 질화물 및 결정질 금속과 비교한 응력-변형률 곡선도이다.
도 3은 본 발명에서 비정질 형성능을 조사한 조성영역을 표시한 Ti-Cu-Ni 3원계의 깁스 삼각형을 도시한 것이다.
도 4는 도 3의 E5 조성 근처에서의 Ti 65%-Cu 15%-Ni 20% 3원계 합금의 XRD(x-ray diffraction) 패턴들을 도시한 것이다.
도 5는 Ti이 70% 포함된 Ti-Cu-Ni 3원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 패턴을 도시한 것이다.
도 6은 Ti이 70% 포함된 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 패턴을 도시한 것이다.
도 7은 Ti이 75% 포함된 Ti-Cu-Ni 3원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 패턴을 도시한 것이다.
도 8은 Ti이 75% 포함된 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 패턴을 도시한 것이다.
도 9는 Ti이 80% 포함된 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 패턴을 도시한 것이다.
도 10은 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 조사된 전체 조성범위에서의 비정질 형성능을 요약하여 도시한 것이다.
도 11은 질소(N2)의 주입량(flow rate)과 가속 전압(bias)에 따른 코팅막의 경도(H), 탄성 계수(E) 및 H/E 값의 변화를 도시한 것이다.
도 12는 전력(power)과 가속 전압(bias)의 변화에 따른 코팅막의 밀착력과 H/E 값의 변화를 도시한 것이다.
도 13은 질소(N2)의 유량과 실리콘(HMDSO)의 유량 변화에 따른 코팅막의 밀착력과 H/E 값의 변화를 도시한 것이다.
도 14는 레퍼런스 조성의 타겟과 구상 흑연 주철을 모재로 하여, 질소(N2) 가스와 실리콘(HMDSO) 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링법으로 제조한 코팅막의 단면 미세조직과 XRD 패턴을 도시한 것이다.
도 15는 레퍼런스 조성의 타겟과 알루미늄 합금을 모재로 하여, 질소(N2) 가스와 실리콘(HMDSO) 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링법으로 제조한 코팅막의 단면 미세조직과 XRD 패턴을 도시한 것이다.
1 is a conceptual view for explaining a coating film of the present invention having an amorphous structure and a nanocrystal structure.
2 is a stress-strain curve diagram comparing an amorphous metal with a metal nitride and a crystalline metal.
FIG. 3 shows a Ti-Cu-Ni ternary Gibbs triangle showing a composition region irradiated with an amorphous forming ability in the present invention.
FIG. 4 shows X-ray diffraction (XRD) patterns of a Ti 65% -Cu 15% -Ni 20% ternary alloy near the composition E 5 of FIG.
FIG. 5 shows an XRD pattern in which the amorphous forming ability of a Ti-Cu-Ni ternary alloy containing 70% of Ti is investigated.
FIG. 6 shows an XRD pattern in which the amorphous forming ability of a Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy containing 70% of Ti is investigated.
FIG. 7 shows an XRD pattern in which the amorphous forming ability of a Ti-Cu-Ni ternary alloy containing 75% of Ti is investigated.
8 shows an XRD pattern in which amorphous forming ability of a Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy containing 75% of Ti is investigated.
FIG. 9 shows an XRD pattern in which the amorphous forming ability of a Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy containing 80% of Ti is investigated.
FIG. 10 summarizes the amorphous forming ability in the entire irradiated composition range of a Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy.
11 shows changes in the hardness (H), elastic modulus (E) and H / E value of the coating film depending on the flow rate of nitrogen (N 2 ) and the acceleration voltage (bias).
FIG. 12 shows changes in adhesion and H / E value of the coating film with changes in power and acceleration bias.
FIG. 13 shows changes in the adhesion of the coating film and the H / E value according to the flow rate of nitrogen (N 2 ) and the flow rate of silicon (HMDSO).
14 shows cross-sectional microstructures and XRD patterns of a coating film prepared by reactive sputtering using a nitrogen (N 2 ) gas and a silicon (HMDSO) gas using a target of the reference composition and spheroidal graphite cast iron as the base material.
15 shows the cross-sectional microstructure and XRD pattern of a coating film prepared by a reactive sputtering method using a nitrogen (N 2 ) gas and a silicon (HMDSO) gas with a target of a reference composition and an aluminum alloy as a base material.

이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 코팅막 제조 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of manufacturing a coating film according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings attached hereto.

본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.It is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, It is provided to inform.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.In order to clearly illustrate the present invention, parts not related to the description are omitted, and the same or similar components are denoted by the same reference numerals throughout the specification. Further, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to exemplary drawings. In the drawings, like reference numerals are used to denote like elements throughout the drawings, even if they are shown on different drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.In describing the components of the present invention, the terms first, second, A, B, (a), (b), and the like can be used. These terms are intended to distinguish the components from other components, and the terms do not limit the nature, order, order, or number of the components. When a component is described as being "connected", "coupled", or "connected" to another component, the component may be directly connected or connected to the other component, Quot; intervening "or that each component may be" connected, "" coupled, "or " connected" through other components.

또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.The present invention may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the scope of the invention to those skilled in the art. As shown in FIG.

이하, 본원에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 Si을 포함하는 Ti rich 비정질 합금과 나노결정을 포함하는 나노 복합체 미세조직으로 된 코팅막, 상기 나노 복합체로 된 코팅막을 형성하기 위한 스퍼터링 방법을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which a Ti-rich amorphous alloy containing Si and a nanocomposite-containing nanocomposite-containing microstructure coating film, a method of forming the nanocomposite- The sputtering method will be described in detail.

대부분의 고체재료는 미세 결정의 집합체로서, 3 차원 공간에서 각 원자는 장범위 병진 주기성(Long range translational periodicity)을 가지고, 정해진 결정 격자에 위치한다. 이와는 달리, 액체재료는 열 진동에 의해 병진 주기성이 결여된 무질서한 원자배열(Disordered structure)을 갖는다.Most solid materials are aggregates of microcrystals. In the three-dimensional space, each atom has a long range translational periodicity and is located in a defined crystal lattice. Alternatively, the liquid material has a disordered structure that lacks translational periodicity due to thermal vibrations.

사전적인 의미로, 그리고 원자구조 측면에서 비정질(Amorphous) 금속은, 결정질 합금의 전형적인 원자 구조인 장거리 규직적 배열 패턴들(Long-range order patterns)이 없고, 액체의 구조를 갖는 무질서한 상태로 존재하는 고체라는 점에서, 결정질 합금과 대비되는 개념이다.In the dictionary sense, and in terms of atomic structure, amorphous metals have no long-range order patterns, which are typical atomic structures of crystalline alloys, and exist in a disordered state with a liquid structure In terms of solids, it is a concept that contrasts with crystalline alloys.

본 발명에서 비정질이라 함은 전체적으로 상기의 일반적인 개념의 비정질 구조가 미세조직상 주를 이루고, XRD 패턴이 널리 퍼진(Diffuse) 할로(Halo) 형태를 이루는 등의 본 발명이 속하는 해당 기술분야에서 통상적으로 알려진 비정질 상의 특성을 가지는 경우를 포함한다.In the present invention, the term amorphous refers generally to an amorphous structure in which the general concept of the amorphous structure is a microstructure and the XRD pattern is a diffuse halo. And has a known amorphous phase characteristic.

더 나아가, 본 발명에서 비정질이라 함은, 조성물의 구조가 100% 비정질인 경우뿐만 아니라, 비록 결정질이 일부 포함된다 하더라도 비정질이 주상(main phase)으로 존재하여 비정질의 특성을 잃지 않는 경우까지도 포함한다. 구체적으로, 비정질 구조 내에 일부 금속간 화합물(Inter-metallic compound)이 존재하거나, 또는 일부 실리사이드가 존재하는 경우도 포함한다. Furthermore, in the present invention, the term amorphous refers not only to the case where the composition of the composition is 100% amorphous, but also to the case where the amorphous state exists in the main phase and does not lose the property of the amorphous state, . Specifically, some intermetallic compounds are present in the amorphous structure, or some silicides are present.

특히, 본 발명에서는 상기 비정질과 구분되는 나노 복합체(nano-composite)라는 미세조직을 특별히 정의하고자 한다. 본 발명에서의 나노 복합체란 기지로써 앞에서 정의된 비정질을 포함하고, 추가적으로 기지 내에는 의도적으로 원하는 성분 및/또는 조성범위의 나노 크기의 결정립을 포함시키는 미세조직을 의미한다. 여기서 상기 나노 크기의 결정질이란 결정립의 평균크기가 나노 사이즈(수백 ㎚ 이하인 경우)인 결정립을 의미한다.Particularly, in the present invention, a microstructure of a nano-composite, which is distinguished from the amorphous structure, is specifically defined. The nanocomposite in the present invention refers to a microstructure that contains amorphous as defined above as a base and additionally contains nano-sized crystal grains intentionally in the matrix and / or composition range desired. Here, the nano-sized crystal means a crystal grain having an average size of nano-sized crystal grains (when it is several hundreds nm or less).

본 발명에서의 비정질 또는 나노 복합체 미세조직은 주된 구성요소로 비정질을 포함하므로, 이에 비정질 형성능이 실질적으로 매우 중요한 요소이다. Since the amorphous or nanocomposite microstructure in the present invention includes amorphous as a main component, the amorphous forming ability is a substantially very important factor.

일반적으로 비정질 형성능(Glass Forming Ability, GFA)이란 특정조성의 합금이 얼마나 용이하게 비정질화 될 수 있는가를 나타낸 것이다. 금속 및/또는 합금의 비정질 형성능은 그 조성에 크게 좌우되며, 이 형성능은 연속 냉각 변태 곡선(Continuous cooling transformation diagram) 또는 시간-온도-변태 곡선(Time-Temperature-Transformation diagram)으로부터 비정질을 형성할 수 있는 임계 냉각속도(Critical cooling rate, 이하 Rc라 한다)를 계산하여 직접적으로 평가할 수 있다. 그러나 현실적으로는 각 합금의 조성에 따른 용탕(Melt)의 점성이나 융해 잠열 등의 물성치가 다르므로, 실험이나 계산에 의해 Rc를 구하는 것은 용이하지 않다.In general, the glass forming ability (GFA) indicates how easily an alloy of a specific composition can be amorphized. The ability to form amorphous metals and / or alloys depends largely on their composition, which can form amorphous from a continuous-cooling transformation diagram or a time-temperature-transformation diagram The critical cooling rate (hereinafter referred to as " Rc ") can be directly calculated. However, in reality, it is not easy to obtain Rc by experiments or calculations because the physical properties such as melt viscosity and latent heat of fusion are different depending on the composition of each alloy.

가장 통상적이고 일반적인 방법인 주조를 통해 비정질 합금을 형성하기 위해서는 Rc 이상의 일정 수준 이상의 높은 냉각속도를 필요로 한다. 만일 응고속도가 상대적으로 느린 주조방법(예를 들면 금형주조법)을 이용할 경우 비정질 형성 조성범위는 줄어든다. 이와는 달리, 회전하는 구리 롤에 용융합금을 떨어뜨려 리본이나 선재로 합금을 응고시키는 멜트스피닝(Melt spinning)과 같은 급속응고법은 104 ~ 106 K/sec 이상의 극대화된 냉각속도를 이용하여 통상적으로 수십 ㎛ 두께의 비정질 리본을 얻을 수 있어서 비정질을 형성할 수 있는 조성범위가 확대되게 된다. 따라서 특정 조성이 어느 정도의 비정질 형성능을 가지고 있는지에 대한 평가는 일반적으로 주어진 냉각공정의 냉각속도에 따라 상대적인 값을 나타내는 특징을 가진다. In order to form amorphous alloys through the most common and common method of casting, a higher cooling rate above a certain level of Rc is required. If a casting method in which the solidification rate is relatively slow (for example, a mold casting method) is used, the composition range of the amorphous formation is reduced. Alternatively, the rapid solidification method, such as melt spinning, in which a molten alloy is dropped on a rotating copper roll to solidify the alloy with a ribbon or wire rod, is usually carried out using a maximized cooling rate of 10 4 to 10 6 K / sec or more An amorphous ribbon having a thickness of several tens of micrometers can be obtained, thereby widening the composition range capable of forming amorphous. Therefore, the evaluation of the degree of amorphous formability of a particular composition is generally characterized by a relative value depending on the cooling rate of a given cooling process.

이와 같은 비정질 형성능의 상대적인 특성을 고려하여, 본 발명에 있어서 비정질 형성능을 가지는 합금의 의미는 멜트스피닝법을 사용하여 주조시 비정질 리본을 얻을 수 있는 합금을 의미한다. In consideration of the relative characteristics of amorphous forming ability, the alloy having amorphous forming ability in the present invention means an alloy capable of obtaining an amorphous ribbon when casting using a melt spinning method.

본 발명의 코팅막은 각종 기계 부품, 예를 들면 압축기, 보다 구체적으로 가스베어링을 포함한 압축기의 마찰 부위에 형성되는 코팅막 및/또는 내부 링(Inner ring) 등의 부품에 적용될 수 있다. 본 발명에서의 코팅막 및 코팅막이 적용된 부품은 본 발명에 따른 나노 복합체 미세조직으로 인해 각종 기계 부품의 내구성, 저마찰 특성, 내마모성, 길들임 특성을 개선시킬 수 있다. The coating film of the present invention can be applied to various mechanical parts, for example, a compressor, more specifically, a coating film formed at a friction portion of a compressor including a gas bearing, and / or an inner ring. The coating film and the coating layer in the present invention can improve durability, low friction characteristics, wear resistance, and tame characteristics of various mechanical parts due to the nanocomposite microstructure according to the present invention.

도 1은 본 발명의 나노 복합체 또는 코팅막을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a conceptual diagram for explaining a nanocomposite or coating film of the present invention.

도 1에서 도시한 본 발명에서의 코팅막은, 회전축과 베어링의 마찰 부위에 형성된 예를 도시한 것이다. 도 1에는 나노 복합체 코팅막(20)과 상기 코팅막(20)이 형성되는 모재(11)를 도시하였다. 코팅막(20)이 코팅되는 모재(11)는 구조용 재료로 사용될 수 있는 모든 재료를 포함할 수 있다. 다만, 다른 재료보다는 금속이 더욱 바람직한데, 이는 금속 고유의 높은 열전도도에 의한 급속한 냉각이 가능하여 코팅막(20)의 기지인 비정질 형성을 촉진시킬 수 있기 때문이다.The coating film according to the present invention shown in Fig. 1 shows an example where the coating film is formed on the friction portion between the rotating shaft and the bearing. 1 shows a nanocomposite coating film 20 and a base material 11 on which the coating film 20 is formed. The base material 11 on which the coating film 20 is coated may comprise any material that can be used as a structural material. However, metal is more preferable than other materials because rapid cooling due to inherent high thermal conductivity of the metal is possible, which can promote the amorphous formation of the coating film 20.

도 2는 비정질 금속(Metallic glass), 금속 질화물(Metal nitride) 및 결정질 금속(Crystalline metal)의 응력-변형률 곡선이다. 2 is a stress-strain curve of an amorphous metal, a metal nitride, and a crystalline metal.

여기서 응력은 재료에 외력을 가했을 때 재료 내에 생기는 변형에 대한 저항력을 가리킨다. 변형률은 재료에 생긴 변형량과 재료의 원래 길이의 비율을 가리킨다. 응력-변형률 곡선에서의 기울기는 탄성 계수에 해당한다.Here stress refers to resistance to deformation in the material when an external force is applied to the material. Strain rate refers to the ratio of deformation to material and the original length of material. The slope in the stress-strain curve corresponds to the modulus of elasticity.

일반적으로 코팅막의 내구성(내마모성에 대한 신뢰성)은 경도(H)와 탄성 계수(E)의 비(H/E)로 평가할 수 있다. 경도와 탄성 계수의 비가 상대적으로 큰 값을 갖는다는 것은 코팅막의 내구성이 높아 박리 또는 파괴될 가능성이 낮다는 것을 의미한다.In general, the durability (reliability against abrasion resistance) of the coating film can be evaluated by the ratio (H / E) between the hardness (H) and the elastic modulus (E). The relatively large value of the ratio of hardness to elastic modulus means that the coating film has a high durability and is therefore unlikely to be peeled or broken.

만일 모재(11)와 코팅막(20) 간의 계면 탄성 특성(또는 기계적 특성)이 유사하지 않으면, 변형 중 잔류응력의 영향으로 코팅막(20)이 모재(11)로부터 쉽게 박리되거나 코팅막(20)이 파괴될 수 있다. 역서 탄성 특성이 유사하지 않는다는 것은 모재(11)와 코팅막(20) 간의 탄성 계수 차이가 크다는 것을 의미한다. If the interfacial elastic properties (or mechanical properties) between the base material 11 and the coating film 20 are not similar, the coating film 20 may easily peel off from the base material 11 due to the influence of residual stress during deformation, . The similar inverse elastic properties mean that the difference in elastic modulus between the base material 11 and the coating film 20 is large.

종래의 코팅 소재들은 일반적으로 고경도 세라믹 상이 주를 이루어 큰 탄성계수를 갖는다. 이에 따라 종래의 코팅 소재 들은 연질 결정상을 석출시키더라도 모재(11)와 큰 탄성계수 차이를 갖기 때문에 초기 코팅 성능은 우수하더라도 낮은 계면 안정성을 보인다. 그 결과 종래의 코팅 소재들은 모재(11)로부터 쉽게 박리되거나 파괴되어 지속 가능성을 충분히 갖지 못하였다. 코팅막(20)의 박리 또는 파괴가 발생한다는 것은 코팅막(20)의 내구성(내모성에 대한 신뢰성)이 낮다는 것을 의미한다.Conventional coating materials generally have a high modulus of elasticity due to the high hardness ceramic phase. Accordingly, even though the conventional coating materials have a large elastic modulus difference with the base material 11 even when the soft crystalline phase is precipitated, they show low interfacial stability even when the initial coating performance is excellent. As a result, conventional coating materials are easily peeled or destroyed from the base material 11 and thus have insufficient sustainability. The occurrence of peeling or fracture of the coating film 20 means that the durability (reliability against abrasion resistance) of the coating film 20 is low.

일반적으로 금속 질화물은 매우 높은 경도를 갖는다. 그러나 금속 질화물은 도 2에 도시된 그래프의 기울기로부터 알 수 있듯이 높은 탄성 계수를 갖는다. 또한 금속 질화물은 0.5% 이하의 낮은 탄성 변형한계를 갖는다. 그로 인해 만일 금속 질화물이 기지로 사용된다면, 금속 질화물은 상대적으로 높은 경도로 인해 고경도 코팅막을 형성할 수 있는 반면 높은 탄성 계수로 인해 내구성 확보에 어려움이 있다.In general, metal nitrides have very high hardness. However, the metal nitride has a high modulus of elasticity, as can be seen from the slope of the graph shown in Fig. Also, the metal nitride has a low elastic deformation limit of 0.5% or less. Therefore, if a metal nitride is used as a base, the metal nitride can form a hard coating layer due to a relatively high hardness, but it is difficult to secure durability due to a high elastic modulus.

반면, 결정질 금속은 도 2에 도시된 그래프의 기울기로부터 알 수 있듯이 매우 낮은 탄성 계수를 갖는다. 또한 결정질 금속은 금속 질화물과 마찬가지로 0.5% 이하의 낮은 탄성 변형한계를 갖는다. 결정질 금속의 탄성 변형한계는 매우 작아서, 통상적으로 0.2% 이상의 변형률부터 소성 변형(Plastic deformation)이 일어난 것으로 간주된다(0.2% Offset yield strain). 더 나아가 결정질 금속의 경도는 금속 질화물에 비해 매우 낮은 경도를 갖는다. 그 결과 결정질 금속은 낮은 탄성 계수로 인해 코팅막의 내구성은 어느 정도 확보할 수 있는 반면, 상대적으로 낮은 경도로 인해 고경도 코팅막을 형성하기는 어렵다. On the other hand, the crystalline metal has a very low modulus of elasticity, as can be seen from the slope of the graph shown in Fig. The crystalline metal has a low elastic deformation limit of 0.5% or less like the metal nitride. The elastic deformation limit of the crystalline metal is so small that a plastic deformation typically occurs from a strain of 0.2% or more (0.2% Offset yield strain). Further, the hardness of the crystalline metal has a much lower hardness than the metal nitride. As a result, the crystalline metal has a low modulus of elasticity to some extent to ensure the durability of the coating film, but it is difficult to form a hard coating film due to its relatively low hardness.

금속 질화물과 결정질 금속의 상기 결과에서 확인할 수 있는 바와 같이, 일반적으로 경도가 높아지면 탄성 계수도 높아지는 경향을 갖는다. 반대로 탄성 계수가 낮아지면 경도도 같이 낮아지는 경향을 갖는다. 따라서 경도와 탄성 계수의 비를 동시에 향상시키는 것은 매우 어렵다. 이는 높은 경도와 낮은 탄성 계수를 통해 고경도 코팅막의 내구성을 확보한다는 것이 어렵다는 것을 의미한다. As can be seen from the above results of the metal nitride and the crystalline metal, the higher the hardness, the higher the elastic modulus tends to be. On the contrary, when the elastic modulus is lowered, the hardness also tends to be lowered. Therefore, it is very difficult to simultaneously improve the ratio of hardness and modulus of elasticity. This means that it is difficult to ensure the durability of the hard coating film by high hardness and low elastic modulus.

그러나 본 발명은 비정질과 금속 질화물 나노 결정을 포함하는 나노 복합체의 미세조직을 통해 고경도 및 저탄성 계수를 구현할 수 있다.However, the present invention can achieve high hardness and low elastic modulus through the microstructure of nanocomposite including amorphous and metal nitride nanocrystals.

비정질 금속의 경도는 금속 질화물에 비해서는 낮은 경도를 가지나, 결정질 금속에 비해서는 높은 경도를 갖는다. 여기에 도 2를 참조하면, 비정질 금속의 탄성 계수는 결정질 금속이나 금속 질화물의 탄성 계수에 비해 매우 낮다. 또한 비정질 금속의 탄성 변형한계는 1.5% 이상이므로, 비정질 금속은 넓은 탄성 한계를 나타내어 코팅막과 마찰재 간의 완충 역할을 수행한다. 따라서 앞서 설명했던 금속 재료에서의 일반적인 경향과 달리 비정질 금속은 고경도, 저 탄성 계수 및 큰 탄성 변형한계를 갖는다. The hardness of the amorphous metal is lower than that of the metal nitride, but has a higher hardness than the crystalline metal. Referring to FIG. 2, the modulus of elasticity of the amorphous metal is much lower than that of the crystalline metal or metal nitride. In addition, since the elastic deformation limit of amorphous metal is 1.5% or more, amorphous metal exhibits a wide elastic limit and serves as a buffer between the coating film and the friction material. Therefore, unlike the general tendency in the metal materials described above, the amorphous metal has a high hardness, a low elastic modulus and a large elastic deformation limit.

한편 상기 금속 질화물은 주상이 아닌 강화상으로서는 고경도 달성에 매우 효과적으로 사용될 수도 있다. 예를 들면 결정질 금속이나 비정질과 같은 상대적으로 탄성계수가 낮은 기지 내에 금속 질화물이 강화상으로 존재하는 복합체(composite)의 경우, 내구성 확보는 기지가 그리고 고경도는 높은 경도를 가지는 금속 질화물이 담당함으로써 고경도와 내구성 모두 확보할 수 있는 가능성이 있다.On the other hand, the metal nitride may be used very effectively as a reinforcing phase other than the main phase to achieve high hardness. For example, in the case of a composite in which a metal nitride is present in a reinforcing phase in a matrix having a relatively low elastic modulus such as a crystalline metal or an amorphous material, a metal nitride having a high hardness and a high hardness is used for ensuring durability There is a possibility that both hardness and durability can be secured.

이에 따라 본 발명에서의 제조 방법에 따라 형성되는 비정질 금속 기지에 금속 질화물이 포함된 나노 복합체 미세조직은 종래의 결정질 금속이나 금속 질화물, 더 나아가 비정질로만 이루어진 미세조직에 비해 경도와 탄성 계수의 비(H/E)가 큰 값을 가지게 된다. Accordingly, the nanocomposite microstructure including the metal nitride in the amorphous metal matrix formed according to the manufacturing method of the present invention has a hardness and a modulus of elasticity (the ratio of hardness and modulus of elasticity) to the microstructure of the conventional crystalline metal or metal nitride, H / E) has a large value.

결과적으로 비정질 금속과 금속 질화물을 활용한 나노 복합체 코팅막은 비정질의 고경도에서 기인한 내마모성뿐만 아니라 신뢰성(내구성)도 함께 갖는다는 장점이 있다. As a result, the nanocomposite coating film using amorphous metal and metal nitride has an advantage of not only abrasion resistance caused by amorphous hardness but also reliability (durability).

한편 비록 동일한 비정질 미세조직에서도 성분 및/또는 조성범위에 따라 코팅막의 경도가 변화한다. 일례로 Ti 합금, 특히 Ti-Cu-Ni의 3원계 비정질 합금의 경우, Ti 함량이 높은 Ti rich 조성영역이 가장 높은 경도를 가지는 것으로 알려져 있다. 이는 Ti의 함량이 높을수록, Ti이 다른 합금원소와 초고경도 특성 구현에 유리한 금속간 화합물(Inter-metallic compound)이나 실리사이드를 형성하기 쉬워지기 때문이다.On the other hand, even in the same amorphous microstructure, the hardness of the coating film changes depending on the component and / or composition range. For example, in the case of Ti-alloy, especially Ti-Cu-Ni ternary amorphous alloy, it is known that the Ti rich composition region having the highest Ti content has the highest hardness. This is because the higher the content of Ti, the easier it is for Ti to form an intermetallic compound or a silicide which is advantageous for realizing other alloying elements and ultrahigh hardness characteristics.

반면 Ti rich 조성영역은 높은 Ti 함량으로 인하여 Ti lean 조성범위보다 녹는점이 높으므로 비정질 형성능을 가지기 어려워, 멜트스피닝법에 의해서도 주로 β Ti이라는 결정질 기지가 얻어진다. Ti-Cu-Ni의 3원계 비정질 합금에 있어서, Ti rich 조성 영역에서의 비정질 형성능을 향상시키는 것은 실용적으로도 매우 중요하다.On the other hand, the Ti rich composition region has a higher melting point than the Ti lean composition range due to the high Ti content, so that it is difficult to have the amorphous forming ability. Thus, the crystalline base of β Ti is obtained mainly by the melt spinning method. In the ternary amorphous alloy of Ti-Cu-Ni, it is practically very important to improve the amorphous forming ability in the Ti rich composition region.

따라서 본 발명에서는 Ti-rich의 넓은 조성범위 영역에서 기지에서의 비정질 형성능을 유지하며 동시에 높은 경도와 낮은 탄성계수를 가질 수 있는 코팅막을 제조하는 방법을 발명하였다. Therefore, the present invention has invented a method for producing a coating film capable of maintaining amorphous forming ability at a base and having high hardness and low elastic modulus at a wide composition range of Ti-rich.

보다 구체적으로는 Ti-Cu-Ni 3원계 합금을 기반으로 Ti rich 조성 영역에서 기지의 비정질 형성능을 향상시키고자 녹는점을 낮출 수 있는 합금 원소인 Si을 첨가한 4원계 합금을 설계하였다. More specifically, based on a Ti-Cu-Ni ternary alloy, a quaternary alloy containing Si, which is an alloying element, is designed to improve the amorphous forming ability of the base in the Ti rich composition region.

다음으로 상기 Si을 첨가한 합금 조성을 가지는 비정질 기지 내에 미세하게 분산된 TiN 성분을 포함하는(5원계) 나노 결정을 포함하는 미세조직을 형성함으로써, 탄성 계수는 크게 증가하지 않으면서도 높은 경도를 가지는 나노 복합체 코팅막을 제조하는 방법을 발명하였다.Next, by forming a microstructure containing (5-element) nanocrystals containing a TiN component finely dispersed in an amorphous matrix having an alloy composition containing Si added thereto, the elastic modulus is not greatly increased, Thereby producing a composite coating film.

도 3은 본 발명에서 비정질 형성능을 조사한 조성영역을 표시한 Ti-Cu-Ni 3원계의 깁스 삼각형을 도시한 것이다. 도 3에서 도시한 바와 같이, 상기 3원계 합금은 상기 조성범위에서 2개의 3원계 공정점을 가진다; 하나는 E4라 명명된 Ti 73.2%-Ni 17.7%-Cu 9.1% 공정점이고, 다른 하나는 E5라 명명된 Ti 65.1%-Ni 21.8%-Cu 12.9% 공정점이다. 본 발명에서는 상기 E5 조성보다 Ti함량이 적은 조성 영역(Ti lean)부터 E4보다 Ti 함량이 많은 조성 영역(Ti rich)까지 넓은 범위에서의 Ti-Cu-Ni-(Si) 3원계 및 4원계 합금의 비정질 형성능을 조사하였다.FIG. 3 shows a Ti-Cu-Ni ternary Gibbs triangle showing a composition region irradiated with an amorphous forming ability in the present invention. As shown in Fig. 3, the ternary alloy has two ternary process points in the composition range; One is the Ti 73.2% -Ni 17.7% -Cu 9.1% process point named E4 and the other is the Ti 65.1% -Ni 21.8% -Cu 12.9% process point named E5. In the present invention, the Ti-Cu-Ni- (Si) ternary system and the quaternary alloy (Ti) in a wide range from the compositional range (Ti lean) lower in Ti content than the E5 composition to the Ti rich than the E4, Were investigated.

공정(eutectic)이라는 용어에서도 알 수 있듯이, 공정점은 어떤 합금계에서 가장 낮은 온도까지 액상이 유지될 수 있는 온도를 의미하기 때문이다. 결국 공정점 근처의 조성은, 열역학 측면에서 액상이 가장 낮은 온도에서 존재할 수 있는 조성에 해당하고, 이에 더하여 반응속도론(kinetics) 측면에서도 핵생성에 있어 과냉(undercooling)이 발생하므로, 결과적으로 Ti-Cu-Ni 3원계 합금에서 비정질 형성능을 확보할 수 있는 가장 유리한 조성이 된다.As the term eutectic indicates, the process point is the temperature at which the liquid phase can be maintained at the lowest temperature in any alloy system. As a result, the composition near the process point corresponds to a composition that can exist at the lowest temperature of the liquid phase in terms of thermodynamics, and in addition, undercooling occurs in nucleation in terms of kinetics, Cu-Ni ternary alloy is the most advantageous composition that can secure amorphous forming ability.

물론, Ti-Cu-Ni 3원계 합금 내에는 추가적인 공정점이 존재하지만, 본 발명에서는 비정질 합금을 통한 낮은 탄성계수(E) 효과와 더불어 고경도 상들을 형성할 수 있는 효과를 도모할 수 있는 Ti rich 영역의 합금을 발명하였다.Of course, there is an additional processing point in the Ti-Cu-Ni ternary alloy. However, in the present invention, in addition to the effect of low elastic modulus (E) through the amorphous alloy, Ti rich Area alloy.

도 4는 E5 조성 근처에서의 Ti 65%-Cu 15%-Ni 20% 3원계 합금의 XRD 결과를 도시한 것이다. 도 4에서는 비정질 상들의 전형적인 XRD 패턴인 널리 퍼진(Diffuse) 할로(Halo) 형태를 보여주며, 이는 상기 조성의 3원계 합금은 미세조직의 거의 전부가 비정질임을 나타낸다.Figure 4 shows the XRD results of a Ti 65% -Cu 15% -Ni 20% ternary alloy near the E 5 composition. FIG. 4 shows a typical diffraction halo form, which is a typical XRD pattern of amorphous phases, indicating that almost all of the microstructure of the ternary alloy of the above composition is amorphous.

도 5 및 6은 각각 Ti이 70% 포함된 Ti-Cu-Ni 3원계 합금 및 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 결과이다.5 and 6 are XRD results of investigating the amorphous forming ability of Ti-Cu-Ni ternary alloy and Ti-Cu-Ni-Si ternary alloy each containing 70% Ti.

먼저 Ti-Cu-Ni 3원계 합금에서의 Cu+Ni이 30%이면서 Cu의 함량이 20~10%이고 Ni의 함량이 10~20%인 조성 영역에서는, 주상(Main phase)이 비정질인 것을 XRD 결과로부터 알 수 있다(도 5). 더 나아가, 상기 조성 영역에서 Ni 함량이 10%에서 20%로 증가하면 XRD 결과에서 Ti2Ni상의 약한 회절피크가 관찰된다. 이는 Ti-Cu 10%-Ni 20% 3원계 합금은 비정질 기지 내에 Ti2Ni상이 공존하는 복합 미세조직을 가짐을 의미한다.First, in a composition region where the content of Cu + Ni in the Ti-Cu-Ni ternary alloy is 30%, the content of Cu is 20 to 10% and the content of Ni is 10 to 20%, the main phase is amorphous. (Fig. 5). Furthermore, when the Ni content in the composition range is increased from 10% to 20%, weak diffraction peaks on Ti 2 Ni are observed in the XRD results. This means that the Ti-Cu 10% -Ni 20% ternary alloy has a complex microstructure in which the Ti 2 Ni phase coexists within the amorphous matrix.

한편, 상기 Ti-Cu-Ni 3원계 합금에 Si을 3% 첨가한 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금도 Cu+Ni이 30%이면서 Cu의 함량이 20~10%이고 Ni의 함량이 10~20%인 조성 영역에서 비정질 형성능을 가짐을 확인하였다(도 6). 다만, Ti-10% Cu-20% Ni 3원계 합금에서는 미세조직의 일부가 결정질 상인 Ti2Ni상을 가지는데 반해(도 5), (Ti-Cu 10%-Ni 20%)97Si3 4원계 합금은 결정질 Ti2Ni상을 실질적으로 포함하지 않는 거의 순수한 비정질 상만이 형성됨을 도 6로부터 알 수 있다. 이와 같은 결과는 3% Si의 첨가가 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 비정질 형성능을 크게 향상시킴을 직접적으로 의미하는 것이라 할 수 있다.On the other hand, a Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy containing 3% Si added to the Ti-Cu-Ni ternary alloy has a Cu + Ni content of 30%, a Cu content of 20 to 10% and a Ni content of 10 To 20% in the composition range (FIG. 6). However, in the Ti-10% Cu-20% Ni ternary alloy, a part of the microstructure has a Ti 2 Ni phase, which is a crystalline phase, whereas (Ti-Cu 10% -Ni 20%) 97 Si 3 4 It can be seen from FIG. 6 that only the nearly pure amorphous phase is formed which does not substantially contain the crystalline Ti 2 Ni phase. These results directly indicate that the addition of 3% Si greatly improves the amorphous formability of the Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy.

도 7 및 8은 각각 Ti이 75% 포함된 Ti-Cu-Ni 3원계 합금 및 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 결과이다.7 and 8 are XRD results of investigating the amorphous forming ability of Ti-Cu-Ni ternary alloy and Ti-Cu-Ni-Si ternary alloy each containing 75% Ti.

먼저 Ti-Cu-Ni 3원계 합금에서는, Ti가 75%인 조사된 3원계 전체 조성영역에서, 비정질 형성능이 없음이 확인되었다(도 7). 이는 E4 조성보다 Ti가 더 많이 함유되는 T-Cu-Ni 3원계 합금계에서는, 비정질 형성능이 실질적으로 없음을 의미한다.First, in the Ti-Cu-Ni ternary alloy, it was confirmed that there was no amorphous forming ability in the irradiated ternary system total composition region where Ti was 75% (FIG. 7). This means that the T-Cu-Ni ternary alloy system in which Ti is contained more than the E4 composition substantially lacks amorphous forming ability.

그러나 상기 Ti-Cu-Ni 3원계 합금계에 Si이 5% 포함된 T-Cu-Ni-Si 4원계 합금계에서는, 상기 3원계 합금계와는 달리, Cu+Ni이 25%이면서 Cu의 함량이 5~15%이고 Ni의 함량이 10~20%인 넓은 조성 영역에서(단, Ti+Cu+Ni = 95%를 만족하는 조성) 비정질 형성능이 있음이 확인되었다(도 8). 또한 이 4원계 합금은 금속간 화합물이나 실리사이드를 실질적으로 포함하지 않는 거의 순수한 비정질 상으로만 존재하는 것으로 조사되었다.However, in the T-Cu-Ni-Si quaternary alloy system in which 5% of Si is contained in the Ti-Cu-Ni ternary alloy system, unlike the ternary system, the content of Cu + Ni is 25% (Composition satisfying Ti + Cu + Ni = 95%) in a wide composition range of 5 to 15% and a Ni content of 10 to 20% (FIG. 8). It was also found that the quaternary alloy exists only in a substantially pure amorphous phase substantially free of an intermetallic compound or a silicide.

도 9는 Ti이 80% 포함된 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 비정질 형성능을 조사한 XRD 결과이다.9 is an XRD result of examining the amorphous forming ability of a Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy containing 80% of Ti.

본 발명자들의 실험 결과 Ti이 80% 이상 첨가된 T-Cu-Ni 3원계 합금계는, 조사된 전체 조성영역에서 비정질 형성능이 없는 것으로 확인되었다. 그러나 Si이 7% 포함된 T-Cu-Ni-Si 4원계 합금계에서는, 상기 3원계 합금계와는 달리, Cu+Ni이 20%이면서 Cu의 함량이 5~10%이고 Ni의 함량이 10~25%인 조성 영역에서(단, Ti+Cu+Ni = 93%를 만족하는 조성) 비정질 형성능이 있음이 확인되었다. 또한 이 4원계 합금도 금속간 화합물이나 실리사이드를 실질적으로 포함하지 않는 거의 순수한 비정질 상으로만 존재하는 것으로 조사되었다.As a result of experiments conducted by the inventors of the present invention, it was confirmed that the T-Cu-Ni ternary alloy system to which Ti was added in an amount of 80% or more had no amorphous forming ability in the entire irradiated composition range. However, in the T-Cu-Ni-Si quaternary alloy system containing 7% of Si, unlike the ternary system, the content of Cu + Ni is 20%, the content of Cu is 5 to 10% and the content of Ni is 10 To 25% (in which Ti + Cu + Ni = 93%). It was also found that this quaternary alloy also exists only in a substantially pure amorphous phase substantially containing no intermetallic compound or silicide.

도 10은 앞에서 실험한 Ti-Cu-Ni-Si 4원계 합금의 조사된 전체 조성범위에서의 비정질 형성능을 요약하여 도시한 것이다. 먼저 도 10에서 왼쪽 아래에서 오른쪽 위로 길게 이어진 점선의 화살표 상의 조성영역은, 비정질 형성능을 가지면서 그에 더하여 미세조직이 거의 전부 비정질로만 형성됨을 XRD 패턴 실험 결과로부터 알 수 있다. 한편, 상기 화살표의 왼쪽의 음영 표시된 조성영역은 비정질 형성능을 가지며, 미세조직 측면에서는 주상(Main phase)이 비정질상이고 일부 금속간 화합물을 포함하고 있음을 XRD 패턴 결과가 보여준다. 이에 반해, 상기 화살표의 오른쪽의 음영 표시된 조성영역은 비정질 형성능을 가지며, 미세조직 측면에서는 주 상(Main phase)이 비정질상이고 일부 실리사이드를 포함하는 조성영역을 표시한 것이다.FIG. 10 summarizes the amorphous forming ability of the Ti-Cu-Ni-Si quaternary alloy tested in the whole composition range irradiated. First, in FIG. 10, the XRD pattern experiment results show that the composition region on the dotted arrow extending from the lower left to the upper right has amorphous forming ability, and furthermore, microstructure is formed almost entirely of amorphous. On the other hand, the XRD pattern results show that the shaded composition region on the left side of the arrow has amorphous ability to form and the main phase is amorphous and contains some intermetallic compounds in terms of microstructure. On the other hand, the shaded composition region on the right side of the arrow has an amorphous forming ability, and in the microstructure side, a composition region containing amorphous phase and containing some silicide in the main phase.

이상의 실험결과들로부터, Ti: 59.2~80 %, Cu: 4.6~20 %, Ni: 4.6~25 %, Si: 9% 이하(0은 제외)의 조성범위를 가지는 Ti-Cu-Ni-X 4원계 합금이 비정질 형성능을 안정적으로 가짐을 확인하였다.From the above experimental results, Ti-Cu-Ni-X 4 having a composition range of 59.2 to 80% of Ti, 4.6 to 20% of Cu, 4.6 to 25% of Ni and 9% It was confirmed that the amorphous formability of the alloy was stable.

한편, 본 발명의 나노 복합체 미세조직은 기지로써 비정질 이외에 강화상으로 나노 결정의 금속 질화물, 보다 구체적으로 TiN을 포함한다.On the other hand, the nanocomposite microstructure of the present invention includes a metal nitride of nanocrystals, more specifically, TiN as a reinforcing phase in addition to amorphous.

이 때 강화재로써의 TiN 나노 결정은 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 예를 들면 스퍼터링과 같은 물리적 화학 증착법이나 화학적 기상 증착법 등을 이용할 수 있다.At this time, the TiN nanocrystals as reinforcements can be formed in various ways. For example, a physical chemical vapor deposition method such as sputtering, a chemical vapor deposition method, or the like can be used.

또한 본 발명에서의 Si을 포함하는 Ti 비정질 기지 내에서 합금원소로써의 Si의 첨가도 외부에서 기상을 통해 첨가될 수 있다. 보다 구체적으로 물리적 화학 증착법이나 화학적 기상 증착법에서 HMDSO(hexamethyldisiloxane, O[Si(CH3)3]2)과 같은 휘발성 유기 실리콘 화합물 형태로 제공될 수 있다.The addition of Si as an alloying element in the Ti amorphous matrix containing Si in the present invention can also be externally added through the gas phase. More specifically, it may be provided in the form of a volatile organosilicon compound such as HMDSO (hexamethyldisiloxane, O [Si (CH 3 ) 3 ] 2 ) in a physical chemical vapor deposition method or a chemical vapor deposition method.

일반적으로 TiN과 같은 부도체를 스퍼터링 방법으로 기판 위에 증착시키기 위해서는 먼저 고주파인 RF(radio frequency) 방식의 스퍼터링을 이용하여야 한다. 이와 같은 RF 방식은 금속 등의 도체의 스퍼터링에 이용되는 DC 스퍼터링 대비 장비 자체가 더 고가일 뿐만 아니라 증착에 필요한 부도체 타겟 자체도 만들기 어렵고 고가라는 단점이 있다. 이에 더하여 본 발명에서는 기지인 Ti 비정질 합금은 DC 스퍼터링을 이용하므로 다시 이와 다른 RF 스퍼터링을 사용한다는 것은 공정상 단점을 가진다.In general, in order to deposit a nonconductor such as TiN on a substrate by a sputtering method, a high frequency RF (radio frequency) sputtering should first be used. Such an RF method is more expensive than the DC sputtering used for sputtering a conductor such as a metal, and it is also difficult to make the non-conductor target itself necessary for deposition and it is disadvantageous in that it is expensive. In addition, in the present invention, since the base Ti amorphous alloy uses DC sputtering, it is disadvantageous to use another RF sputtering process.

따라서 DC 스퍼터링을 이용하여 Si을 Ti 비정질 기지 내에 첨가하고 또한 TiN 나노 결정을 기지인 Ti 비정질 합금과 같이 증착할 수 있다면, 공정에 있어 생산성을 높일 수 있고 더 나아가 나노 복합체 미세조직에 더 유리하여 그 결과 코팅막의 특성 향상도 도모할 수 있다. 이와 같은 방법이 반응성 스퍼터링이다.Thus, if Si can be deposited in a Ti amorphous matrix using DC sputtering and the TiN nanocrystals can be deposited with a base Ti amorphous alloy, the productivity in the process can be increased and furthermore, the nanocomposite microstructure is more advantageous, As a result, the characteristics of the coating film can also be improved. Such a method is reactive sputtering.

이에 더하여 본 발명의 코팅막 기지로써 Si을 포함하는 Ti 비정질 합금이 반응성 스퍼터링에 의해 증착될 수 있는 점과 더 나아가 본 발명의 강화재로써의 TiN 나노 결정이 기지 위에 코팅되는 것보다는 기지 내에 분산되어야 한다는 점에서, 본 발명의 강화재로써의 TiN 나노 결정은 반응성 스퍼터링(reactive sputtering)을 이용하는 것이 보다 바람직하다.In addition, the Ti amorphous alloy containing Si as the coating film base of the present invention can be deposited by reactive sputtering, and furthermore, the TiN nanocrystals as reinforcement of the present invention must be dispersed in the matrix rather than being coated on the matrix It is more preferable to use reactive sputtering for the TiN nanocrystals as the reinforcing material of the present invention.

반응성 스퍼터링은 DC 스퍼터링 방식에서 반응에 필요한 원하는 성분의 가스를 넣어주어 스퍼터링하는 방식이다. 예를 들면 산화물의 증착에는 산소를, 질화물의 증착에는 질소 가스 또는 질소를 포함하는 반응가스(예를 들면 NH3 등)를 넣어주어, 타겟 금속과 반응성 가스가 반응하여 원하는 성분 및/또는 조성범위의 산화막, 질화막, 탄화막 또는 이들의 혼합 조성의 막을 형성하는 방법이다. 또한 Si의 첨가는 Si을 포함하는 가스(예를 들면 상기 HMDSO 가스)를 반응성 가스로 넣어주어 성막되는 코팅 내로 Si을 첨가할 수 있다.Reactive sputtering is a sputtering method in which a gas of a desired component required for a reaction is added in a DC sputtering system. For example, oxygen is added to the deposition of the oxide, and a reaction gas (e.g., NH 3 ) containing nitrogen or nitrogen is added to deposit the nitride, and the target metal reacts with the reactive gas to form a desired component and / A nitride film, a carbonized film, or a mixed composition thereof. In addition, Si may be added to a coating formed by introducing a gas containing Si (for example, HMDSO gas) into the reactive gas.

이 때 형성되는 막의 성분 화학양론비는 주로 반응성 가스의 양으로 조절할 수 있다. 보다 구체적으로 통상 스퍼터링 증착 장비의 반응성 가스의 각각의 라인에는 질량 유량계(mass flow controller, MFC)가 장착되는데, 이 MFC를 조절함으로써 원하는 성분 및/또는 조성범위를 조절이 가능하다.The constituent stoichiometric ratio of the film formed at this time can be mainly controlled by the amount of the reactive gas. More specifically, a mass flow controller (MFC) is usually installed in each line of the reactive gas of a sputtering deposition apparatus, and the desired components and / or composition range can be controlled by controlling the MFC.

이하, 이하, 실시예를 통해 본 발명의 구체적인 태양을 살펴보기로 한다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to examples.

<< 실시예Example >>

본 발명의 코팅막 제조 방법에서는, 먼저 Ti: 72 %, Cu: 12 %, Ni: 16 % 조성의 합금을 레퍼런스 조성으로 하여, 타겟으로 제조한 후 스퍼터링법으로 코팅막을 성막하였다.In the method for producing a coating film of the present invention, a coating film is formed by sputtering after preparing an alloy having a composition of Ti: 72%, Cu: 12% and Ni: 16% as a reference composition.

본 발명에서는 앞에서 살펴본 비정질 형성능을 가진 것으로 밝혀진 조성의 Ti-Cu-Ni 3원계 합금을 진공아크멜팅을 통해 용해한 후, 멜트스피닝법을 이용하여 리본 또는 포일(Foil) 형태의 비정질 합금을 얻었다. 그 다음 상기 리본들을 복수 개로 적층한 후 상기 리본들이 가지는 조성에서의 결정화 개시 온도 보다는 높고, 용융 온도보다는 낮은 온도 범위에서 열가압함으로써 결정질을 가지는 스퍼터링 타겟을 얻을 수 있었다.In the present invention, a Ti-Cu-Ni ternary alloy having a composition as shown in the above-mentioned amorphous forming ability is dissolved by vacuum arc melting, and then an amorphous alloy in the form of a ribbon or a foil is obtained by melt spinning. Then, the sputtering target having a crystalline quality was obtained by stacking a plurality of the above-mentioned ribbons, and then heat-pressing at a temperature higher than the crystallization start temperature in the composition of the ribbons and lower than the melting temperature.

한편, 또 다른 방법으로 본 발명의 Ti-Cu-Ni-(Mo) 3원계 또는 4원계 합금 조성을 가지는 비정질 합금 분말을 이용하여 결정질의 스퍼터링 타겟을 제조할 수도 있다. 이 경우 아토마이징법 등으로 제조된 비정질 합금분말들의 응집체를 고온 소결 또는 고온가압소결하여 결합시킴으로써 결정질의 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다. 이 경우 소결 온도는 합금분말이 가지는 조성에서의 결정화 개시 온도보다는 높고 용융 온도보다는 낮은 온도 범위에서 수행된다.On the other hand, a crystalline sputtering target can also be produced by using an amorphous alloy powder having a Ti-Cu-Ni- (Mo) ternary or quaternary alloy composition of the present invention. In this case, a crystalline sputtering target can be produced by bonding aggregates of amorphous alloy powders produced by atomization or the like by high-temperature sintering or high-temperature sintering. In this case, the sintering temperature is higher than the crystallization start temperature in the composition of the alloy powder and is lower than the melting temperature.

구체적인 스퍼터링 조건으로는, Ar 분위기에서 또는 Ar과 HMDSO, 그리고 N2의 혼합 가스 분위기에서 공정조건을 변경하면서 코팅막을 스퍼터링을 통해 성막하였다.As a specific sputtering condition, a coating film was formed by sputtering while changing process conditions in an Ar atmosphere or in a mixed gas atmosphere of Ar, HMDSO, and N 2 .

한편 기판으로 사용된 구상 흑연 주철 또는 4000 계열의 알루미늄 합금의 모재 위에는 필요한 경우 버퍼층(buffer layer)으로 CrN이 사용되었다. On the other hand, CrN was used as a buffer layer on the base material of the spheroidal graphite cast iron or 4000 series aluminum alloy used as the substrate.

물론 본 발명에서의 기판(다시 말하면 모재)은 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 구상 흑연 주철과 같은 특수한 주철 이외에도 Fe를 기지로 하는 금속, 예를 들면 통상의 강(steel) 또는 보통주철(예: GC100), 고급주철(예: GC250), 합금주철 등도 모두 가능하다. 아울러 알루미늄 합금의 경우도 4000 계열 뿐만 아니라 2000 계열부터 기타 9000 계열까지 모두 적용 가능하다.Of course, the substrate (in other words, the base material) in the present invention is not necessarily limited thereto. For example, in addition to special castings such as spheroidal graphite cast iron, metals based on Fe, such as ordinary steel or ordinary cast iron (eg GC100), high grade cast iron (eg GC250) and alloy cast iron are all available Do. Aluminum alloys can be applied to 2000 series to 9000 series as well as 4000 series.

일반적으로 버퍼층은, 코팅막과 모재 사이의 접착력을 향상시키는 기능을 수행하거나, 모재와 코팅막과의 응력을 완화시키기 위한 기능을 수행하거나, 기타 별도의 표면 특성을 개선시키기 위해 사용된다. 그러나 본 발명에서는 반드시 버퍼층을 포함해야 하는 것은 아니며, 본 발명에서의 버퍼층이 위에서 언급한 기능들을 반드시 수행하여야 하는 것도 아니다.In general, the buffer layer is used to perform the function of improving the adhesion force between the coating film and the base material, performing the function of relaxing the stress between the base material and the coating film, or improving other surface characteristics. However, the present invention does not necessarily include a buffer layer, nor does the buffer layer in the present invention necessarily perform the above-mentioned functions.

표 1은 Ti: 72 %, Cu: 12 %, Ni: 16 %의 레퍼런스 조성의 타겟과 구상 흑연 주철의 기판을 사용하여, 가속 전압(bias), 질소(N2)의 주입량(flow rate) 그리고 HMDSO의 주입량(flow rate)에 따른 코팅막의 기계적 특성 평가를 정리한 것이다.Table 1 shows the relationship between the acceleration voltage bias, the flow rate of nitrogen (N 2 ), and the flow rate of nitrogen (N 2 ) using a target of a reference composition of Ti: 72%, Cu: 12% and Ni: The evaluation of the mechanical properties of the coating film according to the flow rate of HMDSO is summarized.

이 때, 코팅막의 밀착력은 코팅 표면을 스크래치 테스터(scratch tester)를 이용하는 ISO 20502(스크래치 시험을 이용한 코팅층의 밀착력 측정)에 따라 JLST022 테스터를 이용하여 측정하였다. 한편, 경도 및 탄성계수는 코팅 표면을 나노 인덴터(nano-indenter)를 이용하는 ISO 14577(금속 및 비금속계 코팅을 위한 계장화압입 시험 방법)에 따라 FISCHERSCOPE사의 HM2000 테스터를 이용하여 측정하였다.At this time, the adhesion of the coating film was measured using a JLST022 tester according to ISO 20502 (adhesion of coating layer using a scratch test) using a scratch tester. On the other hand, the hardness and elastic modulus were measured using an HM2000 tester from FISCHERSCOPE according to ISO 14577 (Instrumentation Indentation Test Method for Metal and Nonmetal Coating) using a nanoindenter.

<표 1> 스퍼터링 조건에 따른 기계적 특성<Table 1> Mechanical properties according to sputtering conditions

Figure pat00001
Figure pat00001

도 11은 상기 표 1의 실험결과들 중에서 질소(N2)의 주입량(flow rate)과 가속 전압(bias)의 영향을 살펴보기 위해 도시한 것이다.11 is a graph showing the influence of nitrogen (N 2 ) flow rate and acceleration voltage on the experimental results of Table 1.

먼저 표 1의 1 내지 3의 결과와 도 11는 질소(N2)의 주입량(flow rate)에 따른 TiCuNiN 4원계 Ti 합금의 나노 복합체(composite)의 기계적 특성 평가 결과를 나타낸다. 이를 살펴보면, 질소의 주입량이 증가함에 따라 경도와 탄성 계수는 단순히 증가하거나 감소하지 않고 질소의 주입량이 중간치에서 최대값을 보임을 알 수 있다. 따라서 본 발명의 코팅막 제조 방법의 경우, 질소 주입량이 40 내지 55sccm의 범위에서 경도(H), 탄성계수(E) 및 H/E의 극대값이 존재함을 알 수 있다.First, the results of 1 to 3 of Table 1 and FIG. 11 show the results of evaluation of the mechanical properties of a composite of a TiCuNiN 4 -type Ti alloy according to the flow rate of nitrogen (N 2 ). As the injection amount of nitrogen increases, the hardness and the elastic modulus do not increase or decrease simply, but the injection amount of nitrogen shows the maximum value at the middle value. Therefore, in the case of the coating film production method of the present invention, it can be seen that there is a maximum value of hardness (H), elastic modulus (E) and H / E in the range of nitrogen injection amount of 40 to 55 sccm.

한편 밀착력의 경우 질소 주입량에 따라 단순히 증가하거나 감소하지도 않고, 또한 극대값을 보이지도 않았다. 그러나 조사된 전체 질소 주입량 범위에서 10N 이상의 통상적으로 사용할 수 있을 정도로 우수한 밀착력을 가지는 것으로 조사되었다.On the other hand, adhesion did not increase or decrease simply according to the amount of nitrogen injected, nor showed maximum value. However, it has been investigated that it has a good adhesion force so that it can be used normally in a range of 10 N or more in the total amount of nitrogen injected.

다음으로 표 1의 4 내지 7의 결과와 도 11에서는, 가속 전압의 변화에 따른 TiCuNiN 4원계 Ti 합금의 나노 복합체(nano-composite)의 기계적 특성을 나타내고 있다.Next, the results of 4 to 7 in Table 1 and FIG. 11 show the mechanical properties of the nano-composite of the TiCuNiN quaternary Ti alloy according to the change of the accelerating voltage.

가속전압이 증가함에 따라 경도와 탄성 계수는 단순히 증가하거나 감소하지 않고 중간 범위의 가속 전압에서 최대값을 보임을 알 수 있다. 다만 경도(H)와 탄성계수(E)가 최대값을 가지는 가속 전압 범위와 H/E가 최대값을 가지는 가속 전압 범위가 약간 다르다. 그러나 코팅막의 실제 내마모성 내지 내구성을 결정하는데 있어 가장 중요한 요소는 H/E의 값이므로, 가속 전압 범위가 약 95 내지 115 V 범위에서 H/E의 극대값이 존재함을 알 수 있다.It can be seen that as the acceleration voltage increases, the hardness and elastic modulus do not simply increase or decrease, but show the maximum value at the mid range acceleration voltage. However, the acceleration voltage range having the maximum value of the hardness (H) and the elastic modulus (E) is slightly different from the acceleration voltage range having the maximum value of H / E. However, since the most important factor in determining the actual wear resistance or durability of the coating film is the value of H / E, it can be seen that a maximum value of H / E exists in the acceleration voltage range of about 95 to 115 V.

한편 밀착력의 경우 가속 전압의 증가에 따라 단순히 감소하는 경향을 가지는 것으로 측정되었다. 그러나 본 발명에서 가속 전압을 변경함에 따라 H/E가 극대값을 가지는 범위인 95 내지 115 V 범위에서는 10N 이상의 통상적으로 사용할 수 있을 정도로 우수한 밀착력을 가지는 것으로 조사되었다.On the other hand, adhesion was measured to have a tendency to simply decrease with increasing acceleration voltage. However, according to the present invention, as the acceleration voltage is changed, it has been found that the adhesion force is as high as 10 N or more in the range of 95 to 115 V which is the maximum value of H / E.

표 1의 8 내지 10의 결과는 실리콘(HMDSO) 주입량(flow rate)에 따른 TiCuNiSi 4원계 Ti 합금의 나노 복합체(composite)의 기계적 특성을 나타내고 있다. 이를 살펴보면, HMDSO의 주입량이 증가함에 따라 코팅막의 경도(H), 탄성계수(E) 및 H/E의 값은 지속적으로 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 Si의 경우 최적의 조성은 HMDSO의 주입량이 10sccm인 것으로 결정되었다.Results 8 to 10 of Table 1 show the mechanical properties of the TiCuNiSi quaternary Ti alloy nanocomposite composite according to the silicon (HMDSO) flow rate. As a result, the hardness (H), elastic modulus (E) and H / E value of the coating film were steadily decreased as the injection amount of HMDSO increased. Therefore, the optimal composition for Si was determined to be 10 sccm of HMDSO.

다음으로 표 2는 Ti: 72 %, Cu: 12 %, Ni: 16 %의 레퍼런스 조성의 타겟과 4007 알루미늄 기판 및 CrN의 버퍼층을 사용하여, 가속 전압(bias) 및 전력(power)에 따른 코팅막의 기계적 특성 평가를 정리한 것이다.Next, Table 2 shows the relationship between the acceleration voltage and the power of the coating film using a target having a reference composition of Ti: 72%, Cu: 12% and Ni: 16%, a 4007 aluminum substrate and a CrN buffer layer. And the evaluation of mechanical properties is summarized.

<표 2> 스퍼터링 조건에 따른 기계적 특성<Table 2> Mechanical properties according to sputtering conditions

Figure pat00002
Figure pat00002

한편 도 12는 상기 표 2의 실험결과들 바탕으로, 전력(power)의 변화에 따른 밀착력과 H/E값을 가속 전압(bias)에 대해 도시한 것이다.On the other hand, FIG. 12 shows the adhesion and the H / E value according to the change of power with respect to the acceleration voltage based on the experimental results of Table 2 above.

코팅막의 내마모성과 내구성을 결정하는 H/E 특성을 기준으로, 먼저 전력의 경우는 전력이 가장 높은 3kW에서 극대값을 가지는 영역이 관찰되었다. Based on the H / E characteristics that determine the abrasion resistance and durability of the coating film, a region having a maximum value at a power of 3 kW having the highest power was observed first.

한편 밀착력의 경우 기판이 Al 재질로 변경됨에 따라 이전의 구상 흑연 주철 대비 전반적으로 감소하였다. 밀착력도 전력이 가장 높은 3kW에서 전반적으로 가장 높은 것으로 나타났으며, 3kW의 전력 조건에서는 가속 전압이 증가함에 따라 밀착력은 감소하다가 일정하게 수렴하는 경향을 가짐을 확인하였다. On the other hand, as the substrate was changed to Al material, the adhesion was decreased compared with the previous spheroidal graphite cast iron. Adhesion was also shown to be the highest at 3kW, which is the highest power, and it was found that the adhesion tends to converge constantly as the acceleration voltage increases at 3kW power condition.

따라서 본 발명의 코팅막 제조 방법의 경우 기판이 Al인 경우, 가속 전압이 10 내지 60V에서 H/E 특성이 극대값을 가지며 밀착력도 포화되는 것으로 조사되었다.Therefore, in the case of the coating film production method of the present invention, when the substrate is Al, the H / E characteristics are maximized at an acceleration voltage of 10 to 60 V and the adhesion is also saturated.

다음으로 표 3은 Ti: 72 %, Cu: 12 %, Ni: 16 %의 레퍼런스 조성의 타겟과 4007 알루미늄 기판 및 CrN의 버퍼층을 사용하여, 일정한 가속 전압(bias) 및 전력(power)에서 반응성 가스에 따른 코팅막의 기계적 특성 평가를 정리한 것이다.Next, Table 3 shows the results of measurement of a reactive gas (nitrogen gas) at a constant acceleration voltage and power at a constant acceleration voltage and a bias voltage using a target with a reference composition of Ti: 72%, Cu: 12%, Ni: The evaluation of the mechanical properties of the coating film according to the present invention is summarized.

<표 3> 스퍼터링 조건에 따른 기계적 특성<Table 3> Mechanical properties according to sputtering conditions

Figure pat00003
Figure pat00003

한편 도 13는 상기 표 3의 실험결과들 바탕으로, HMDSO의 유량(flow rate)의 변화에 따른 밀착력과 H/E값을 가속 전압(bias)에 대해 도시한 것이다.On the other hand, FIG. 13 shows the adhesion and the H / E value according to the change of the flow rate of HMDSO with respect to the acceleration voltage based on the experimental results of Table 3 above.

코팅막의 내마모성과 내구성을 결정하는 H/E 특성을 기준으로, 먼저 질소(N2)의 유량(flow rate)의 경우는, HMDSO의 유량과 무관하게, 질소의 유량이 10sccm일 때가 코팅막이 가장 높은 H/E 값을 가지는 것으로 관찰되었다. Based on the H / E characteristics, which determine the abrasion resistance and durability of the coating film, the flow rate of nitrogen (N 2 ) is the highest when the flow rate of nitrogen is 10 sccm regardless of the flow rate of HMDSO, H / E &lt; / RTI &gt; value.

한편 밀착력의 경우 기판이 Al 재질로 변경됨에 따라 이전의 구상 흑연 주철 대비 전반적으로 감소하였다. 밀착력의 경우도 질소의 유량이 가장 높은 10sccm인 경우의 코팅막이 가장 높은 밀착력을 가지는 것으로 관찰되었다.On the other hand, as the substrate was changed to Al material, the adhesion was decreased compared with the previous spheroidal graphite cast iron. In the case of adhesion, the coating film having the highest nitrogen flow rate of 10 sccm was observed to have the highest adhesion.

또한 실리콘(HDMSO)의 유량(flow rate)에 따른 H/E 값과 밀착력은 실리콘의 유량이 증가함에 따라 단순히 증가하거나 감소하지 않고 중간 범위의 실리콘의 유량에서 최대값을 가짐을 알 수 있다. 특히 실리콘의 유량이 2 내지 8 sccm의 범위에서 H/E값과 밀착력 모두 극대치를 가지는 것으로 조사되었다.In addition, the H / E value and the adhesion according to the flow rate of silicon (HDMSO) are not simply increased or decreased as the flow rate of silicon increases, but have a maximum value at the flow rate of the middle range silicon. Especially, in the range of the flow rate of silicon of 2 to 8 sccm, both the H / E value and the adhesion were found to have a maximum value.

도 14 및 도 15는 Ti: 72 %, Cu: 12 %, Ni: 16 %의 레퍼런스 조성의 타겟과 각각 기판으로 구상 흑연 주철과 4007 Al 합금을 사용하여, HDMSO 가스와 질소 가스를 이용하여 반응성 스퍼터링법으로 제조한 코팅막의 단면 미세조직 사진과 XRD 결과를 도시한 것이다.14 and 15 are graphs showing the results of a reactive sputtering process using an HDMSO gas and a nitrogen gas using a spherical graphite cast iron and a 4007 Al alloy as targets, respectively, with a target having a reference composition of 72% Ti, 12% Cu, and 16% Sectional photographs of microstructures and XRD results of a coating film prepared by the method of the present invention.

도 14 및 15에서 도시된 바와 같이, 기판의 종류와 무관하게 균일하고 치밀한 코팅막이 형성되어 있음을 알 수 있다. 또한 XRD 패턴에서는 일부 피크들이 관찰되었는데 이 피크들은 대부분 TiN에 의해 형성된 회절 피크인 것으로 조사되었으며, 기판에 의한 회절 피크도 Al 합금의 기판에서는 일부 관찰되었다. 이와 같은 코팅막의 미세조직 및 XRD 패턴 결과와 앞서의 TiCuNiSi 합금의 XRD 패턴의 결과로부터, 본 발명에 의한 코팅막은 TiCuNiSi 비정질 합금 기지 내에 TiN 성분의 나노 크기의 결정이 포함된 나노 복합체(nano-composite)로 이루어짐을 알 수 있다. As shown in FIGS. 14 and 15, it can be seen that a uniform and dense coating film is formed regardless of the type of the substrate. In addition, some peaks were observed in the XRD pattern. These peaks were found to be mostly diffraction peaks formed by TiN, and diffraction peaks due to the substrate were partially observed in Al alloy substrates. From the result of the microstructure and XRD pattern of the coating film and the result of the XRD pattern of the TiCuNiSi alloy, the coating film of the present invention is a nano-composite containing a nanocrystal of a TiN component in a TiCuNiSi amorphous alloy matrix, . &Lt; / RTI &gt;

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the scope of the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It is obvious that a transformation can be made. Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the effects of the present invention are not explicitly described and described, but it is needless to say that the effects that can be predicted by the configurations should also be recognized.

Claims (7)

모재를 스퍼터링 장치 내에 투입 및 장착하는 단계;
상기 스퍼터링 장치 내부로 질소 또는 질소를 포함하는 반응가스와 실리콘(Si)을 포함하는 반응가스를 투입하면서 타겟을 스퍼터링하여 모재 표면에 Ti-Cu-Ni-Si-N 5원계 성분의 코팅막을 형성하는 단계;를 포함하며,
상기 코팅막은 Ti를 주성분으로 Si을 포함하는 비정질 기지와 상기 기지 내에 분산된 TiN 성분을 포함하는 나노 결정을 포함하는 나노 복합체 미세조직인 것;
을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법.
Injecting and mounting a base material into a sputtering apparatus;
A reaction gas containing nitrogen or nitrogen and a reaction gas containing silicon are introduced into the sputtering apparatus to form a coating film of a Ti-Cu-Ni-Si-N quaternary component on the surface of the base material by sputtering the target Comprising:
Wherein the coating film is a nanocomposite microstructure including a nanocrystal including an amorphous base containing Si as a main component and a TiN component dispersed in the matrix;
&Lt; / RTI &gt;
제 1항에 있어서,
상기 모재는 강, 주철 또는 알루미늄 합금인 것;
을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법.
The method according to claim 1,
The base material may be steel, cast iron or aluminum alloy;
&Lt; / RTI &gt;
제2항에 있어서,
상기 알루미늄 합금 모재와 상기 코팅막 사이에는 버퍼층을 추가로 포함하는 것;
을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
Further comprising a buffer layer between the aluminum alloy base material and the coating film;
&Lt; / RTI &gt;
제 2항에 있어서,
상기 모재는 강 또는 주철이고;
상기 코팅막을 형성하는 단계에서, 질소의 유량은 10 내지 55 sccm인 것;
을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The base material is steel or cast iron;
In the step of forming the coating film, the flow rate of nitrogen is 10 to 55 sccm;
&Lt; / RTI &gt;
제 2항에 있어서,
상기 모재는 강 또는 주철이고;
상기 코팅막을 형성하는 단계에서, 가속 전압은 0 내지 120 V 인 것;
을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The base material is steel or cast iron;
In the step of forming the coating film, the acceleration voltage is 0 to 120 V;
&Lt; / RTI &gt;
제 2항에 있어서,
상기 모재는 알루미늄 합금이고;
상기 코팅막을 형성하는 단계에서, HMDSO의 유량은 15 sccm 이하인 것;
을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The base material is an aluminum alloy;
In the step of forming the coating film, the flow rate of HMDSO is not more than 15 sccm;
&Lt; / RTI &gt;
제 2항에 있어서,
상기 모재는 알루미늄 합금이고;
상기 코팅막을 형성하는 단계에서, 가속 전압은 0 내지 120 V 인 것;
을 특징으로 하는 코팅막의 제조 방법.
3. The method of claim 2,
The base material is an aluminum alloy;
In the step of forming the coating film, the acceleration voltage is 0 to 120 V;
&Lt; / RTI &gt;
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220087350A (en) * 2020-12-17 2022-06-24 엘지전자 주식회사 Thin film using medium entropy alloy and preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5423923A (en) * 1992-09-16 1995-06-13 Yoshida Kogyo K.K. Hard film of amorphous Ti-Si alloy having fine tin particles
JPH1161289A (en) * 1997-08-13 1999-03-05 Res Inst Electric Magnetic Alloys Glassy alloy of nonmagnetic metal for strain gauge having high gauge rate, high strength and high corrosion resistance and its production
KR20160135558A (en) * 2015-05-18 2016-11-28 서울대학교산학협력단 Compressor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5423923A (en) * 1992-09-16 1995-06-13 Yoshida Kogyo K.K. Hard film of amorphous Ti-Si alloy having fine tin particles
JPH1161289A (en) * 1997-08-13 1999-03-05 Res Inst Electric Magnetic Alloys Glassy alloy of nonmagnetic metal for strain gauge having high gauge rate, high strength and high corrosion resistance and its production
KR20160135558A (en) * 2015-05-18 2016-11-28 서울대학교산학협력단 Compressor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220087350A (en) * 2020-12-17 2022-06-24 엘지전자 주식회사 Thin film using medium entropy alloy and preparation method thereof

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