화학증착법에 의해 제조된 나노 다층박막의 구조, 기계적 특성 및 절삭 성능에 미치는 영향 = Structural and mechanical properties of nano-multilayered CVD coatings and their influence on cutting performance

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CVD법이나 PACVD법을 이용하여 TiCN, TiC와 Al2O3다층박막에 대한 연구도 실시되었지만 적층수는 30층 이하의 규모였다. 그러나 PVD 분야에서 연구되는 수 백 층 이상의 다층박막에 대한 연구에 영향을 받아 최근에 CVD법을 이용한 TiCN/TiN, ZrCN/TiCN 다층박막에 연구가 실시되었다. TiCN/TiN과 TiCN/ZrCN 다층박막의 적층수는 40 ~ 60층 규모이고 단층의 두께도 50 ~ 200 nm로 제어되어 CVD법에 의한 나노 다층박막 제작가능성을 제시하였고, 이러한 CVD 나노 다층박막의 경우에도 PVD법의 나노 다층박막과 같은 경도 향상을 얻을 수 있었다고 보고하였다. 그러나 경도 향상을 보고한 TiCN/TiN, TiCN/ZrCN 다층박막의 경우 다층주기가 약 200 ~ 300 nm로 PVD법에서 보고한 경도 향상이 확인된 주기인 2 ~ 20 nm와는 큰 차이를 보이고 있다. 또한 이들의 연구에서는 PVD법에서 연구된 주기의 변화에 따른 물성 및 절삭성능에 대한 연구는 수행되지 않았다. PVD법으로 증착된 코팅 절삭공구가 주로 인성이 요구되는 밀링 분야에 적용되고 있는 반면, CVD법으로 증착된 코팅 절삭공구는 우수한 내마모성과 내산화성을 겸비하여 선삭과 밀링 분야에서 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 그러나 현재의 CVD법으로 증착되는 박막은 TiC, TiCN, TiN 그리고 Al2O3 이외에는 상용화에 성공한 박막이 없다. 또한 CVD법으로 새로운 물질을 개발에 성공하였더라도 양산화에 성공하기 위해서는 상당한 시간이 소요된다. 그러나 PVD법에 의해 개발된 다층박막 기술은 기존의 물질을 이용하면서도 적층구조를 변화시킴에 따라 획기적인 물성 향상을 얻었다는 것은 매우 유용한 기술이라고 판단된다. 따라서 현재의 CVD 코팅기술을 이용하면서 물성을 개선시킬 수 있는 다층박막 증착기술에 대한 체계적인 연구가 필요하다고 판단된다. 그러나 현재까지 TiCN/TiN, TiCN/ZrCN 다층박막 이외에는 연구가 실시되지 않아 CVD법을 이용한 다층박막 증착기술에 대한 연구는 시작 단계라고 할 수 있다. 특히 다층박막의 물성 제어에 중요한 변수인 다층주기의 변화에 따른 구조, 기계적 특성 변화 및 적층구조, 잔류응력의 변화에 대한 연구는 전혀 보고되지 않았다. 이에 본 연구에서는 CVD법으로 증착 가능하고 경도가 우수한 TiC, TiCN 박막을 이용하여 다층박막을 제작, 다층박막의 주기와 적층구조를 변화시켜 CVD법으로 이용한 나노 다층박막 제작 가능성을 연구 1에서 확인하고 나노 다층박막의 주기 변화에 따른 박막의 구조, 기계적 특성 및 적층구조, 잔류응력 변화에 대해 연구 2에서 관찰하였다. 또한 최종적으로 화학증착법으로 제조된 나노다층박막이 적층된 코팅 절삭공구를 제작, 절삭성능에 미치는 영향에 대해 연구 3에서 연구하였다.
Advisors
권혁상researcherKwon, Hyuk-Sangresearcher
Description
한국과학기술원 : 신소재공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2007
Identifier
263468/325007  / 000985127
Language
kor
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 신소재공학과, 2007.2, [ xviii, 221 p. ]

Keywords

TiC; 절삭공구; 다층박막; 화학증착법; TiCN; TiCN; TiC; Cutting tool; multilayer; CVD

URI
http://hdl.handle.net/10203/49692
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=263468&flag=dissertation
Appears in Collection
MS-Theses_Ph.D.(박사논문)
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