초경합금에 화학증착법으로 TiC, TiN, $TiC_xN_y$ 를 증착시킬때 그들의 성질에 관한 연구

Abstract

화학증착법을 이용하여 초경합금 위에 $TiC,\; TiN,\; TiC_xN_y$ 를 증착시킬때 증착온도, 반응기체의 전체유량, $CH_4$ 의 유량등이 증착층의 성장율과 조직에 미치는 영향을 조사하였으며 TiC,TiN과 $TiC-TiC_xN_y$ - TiN 피복절삭공구의 절삭성 향상의 이유를 규명하였다. $TiN,\; TiC_xN_y,\; TiC$ 증착반응의 활성화에너지는 각각 11.2, 46, 66 kcal/mole 로 TiC 의 경우 증착온도가 가장 중요한 증착변수임을 알 수 있다. TiC 증착시 반응기체의 mole 비인 $^mC/Ti$ 가 3.0일 때까지는 $CH_4$ 의 유량에 따라 증착율이 $5.7 \mu/hr$ 까지 증가하다가 $^mC/Ti$가 3.0 이상일때는 gas-Phase homogeneous reaction에 의해 증착율이 감소하며 이때의 증착층의 미소경도는 같은 두께의 TiC층에 비해 $300 \sim 400 kg/mm^2$가 감소하였다. $TiC_xN_y$ 증착시 증착층의 탄소함량은 $CH_4$ 의 유량과 증착온도가 증가할수록 증가하였으며 $TiC_xN_y$ 의 조직이 TiC,TiN에 비해 훨씬 미세하였다. 절삭온도는 TiN,TiC 피복공구가 비피복공구에 비해 각각 10\%, 20\% 정도 감소하였으며, 이는 TiC 의 열전도도가 TiN 에 비해 낮고, 경도가 높기때문이라고 생각된다. 비피복공구의 경우, 절삭속도가 150m/min 이상에서는 절삭력은 절삭속도에 따라 증가하나, 피복절 삭공구에서는 일정한 수준을 보이고 있어, 절삭속도가 280m/min 일때는 증착물질에 관계없이 송분력이 30\%, 배분력이 18\% 감소하였다. 피복공구에서는 crater wear 가 거의 생기지 않았으나 절삭시 발생하는 열응력과 피복공구의 인성감소로 인해 cutting edge 에 thermal cracking 과 microchipping 이 발생하는데 이것이 tool - failure 의 주요원인이 된다.