일반적으로 Ion-Plating법에 의해 형성된 경질 박막은 종래의 진공증착이나 습식 도금에 비하여 밀착력이 뛰어나며, glow discharge에 의한 활성화 효과로 균일한 화합물 막을 쉽게 얻을 수 있어 제품의 수명향상을 위한 표면처리로서 많은 연구가 진행되고 있다. 다이캐스팅 ...
일반적으로 Ion-Plating법에 의해 형성된 경질 박막은 종래의 진공증착이나 습식 도금에 비하여 밀착력이 뛰어나며, glow discharge에 의한 활성화 효과로 균일한 화합물 막을 쉽게 얻을 수 있어 제품의 수명향상을 위한 표면처리로서 많은 연구가 진행되고 있다. 다이캐스팅금형에 많이 이용되는 STD61강은 고온에서의 변형 저항이 크고, 기계적 및 열충격에 강하며, 내마모성이 우수한 특성을 보인다. 그러나 STD61강은 다이캐스팅시에 Al 및 Mg 용탕과 반응하여 금형표면이 침식되어 금형수명을 감소시킴과 동시에 금형표면에 소착이 발생하여 제품의 치수정밀도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 화학적으로 안정하고 밀착력이 매우 우수한 TiN, TiAlN 박막을 Ion-Plating법으로 증착하여 금형 수명을 연장시키는 방법이 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 Arc Ion Plating을 이용하여 25.4㎜ 원판형 STD61모재 위에 TiN 및 TiAlN의 박막을 증착하였다. 박막의 조성 및 특성은 EPMA, XRD, SEM, Scratch Adhesion Tester, 미소 경도계, Nano-Indentor를 이용하여 조사하였고, Potentiostat를 이용하여 NaCl 및 HCl 수용액에서의 박막의 표면 부식 특성을 조사하였다. TiN, TiAlN 박막의 모재와의 밀착력은 약 21N으로 차이가 없었으나, 미소 경도는 TiAlN, TiN 박막이 각각 2,266Hv, 1,000Hv으로 TiAlN이 TiN보다 높은 경도값을 나타냈다. NaCl, HCl 수용액에서의 내부식 특성의 경우 박막을 증착하지 않은 STD61강의 경우 TiN, TiAlN박막을 증착한 시편에 비해 모든 수용액에서의 부식특성이 현저히 저하하였다. 1mol의 HCl 수용액에서 Galvanic Corrosion법을 이용하여 Al 및 Mg에 대한 TiN, TiAlN 박막의 내부식 특성을 조사하였다. 모재인 STD61의 경우 Al 및 Mg에 대한 내부식 특성이 매우 나빴으나, 코팅을 함으로써 내부식 특성이 크게 향상되었고, TiAlN이 TiN보다 조금 우수한 내부식 특성을 보였다 Al 용탕에 의한 침식 특성의 경우 일반 STD61 모재에서는 Al에 의한 침식이 TiN 및 TiAlN 박막을 증착하였을 경우보다 많이 발생하였다.
일반적으로 Ion-Plating법에 의해 형성된 경질 박막은 종래의 진공증착이나 습식 도금에 비하여 밀착력이 뛰어나며, glow discharge에 의한 활성화 효과로 균일한 화합물 막을 쉽게 얻을 수 있어 제품의 수명향상을 위한 표면처리로서 많은 연구가 진행되고 있다. 다이캐스팅 금형에 많이 이용되는 STD61강은 고온에서의 변형 저항이 크고, 기계적 및 열충격에 강하며, 내마모성이 우수한 특성을 보인다. 그러나 STD61강은 다이캐스팅시에 Al 및 Mg 용탕과 반응하여 금형표면이 침식되어 금형수명을 감소시킴과 동시에 금형표면에 소착이 발생하여 제품의 치수정밀도를 떨어뜨리는 원인이 된다. 이러한 문제점을 극복하기 위해 화학적으로 안정하고 밀착력이 매우 우수한 TiN, TiAlN 박막을 Ion-Plating법으로 증착하여 금형 수명을 연장시키는 방법이 많이 연구되고 있다. 본 연구에서는 Arc Ion Plating을 이용하여 25.4㎜ 원판형 STD61모재 위에 TiN 및 TiAlN의 박막을 증착하였다. 박막의 조성 및 특성은 EPMA, XRD, SEM, Scratch Adhesion Tester, 미소 경도계, Nano-Indentor를 이용하여 조사하였고, Potentiostat를 이용하여 NaCl 및 HCl 수용액에서의 박막의 표면 부식 특성을 조사하였다. TiN, TiAlN 박막의 모재와의 밀착력은 약 21N으로 차이가 없었으나, 미소 경도는 TiAlN, TiN 박막이 각각 2,266Hv, 1,000Hv으로 TiAlN이 TiN보다 높은 경도값을 나타냈다. NaCl, HCl 수용액에서의 내부식 특성의 경우 박막을 증착하지 않은 STD61강의 경우 TiN, TiAlN박막을 증착한 시편에 비해 모든 수용액에서의 부식특성이 현저히 저하하였다. 1mol의 HCl 수용액에서 Galvanic Corrosion법을 이용하여 Al 및 Mg에 대한 TiN, TiAlN 박막의 내부식 특성을 조사하였다. 모재인 STD61의 경우 Al 및 Mg에 대한 내부식 특성이 매우 나빴으나, 코팅을 함으로써 내부식 특성이 크게 향상되었고, TiAlN이 TiN보다 조금 우수한 내부식 특성을 보였다 Al 용탕에 의한 침식 특성의 경우 일반 STD61 모재에서는 Al에 의한 침식이 TiN 및 TiAlN 박막을 증착하였을 경우보다 많이 발생하였다.
In general, thin films by ion-plating have a good property such as adhesion, hardness compared to other plasma and wet process. Thus the studies which are to enhance the lifetime of product have been progressed to achieve the uniform films using the active effect by glow discharge. STD61 is a versat...
In general, thin films by ion-plating have a good property such as adhesion, hardness compared to other plasma and wet process. Thus the studies which are to enhance the lifetime of product have been progressed to achieve the uniform films using the active effect by glow discharge. STD61 is a versatile chromium-molybdenum hot work steel that is widely used in hot work and cold work tooling applications. The hot hardness of STD61 resists thermal fatigue cracking which occur as a result of cyclic heating and cooling cycles in hot work tooling applications. Because of its excellent combination of high tough and resistance to thermal fatigue cracking STD61 is used for more hot work tooling applications than any other tool steel. But in aluminium die casting, tools are exposed to erosion, corrosion and soldering due to the frequent contact of the tool surface to the casting alloy, to heat checking and gross cracking. The gradual destruction of die surfaces during service decreases casting piece quality and limits die lifetime. Hard coatings based on nitrides of transition metals may protect the steel surface from erosion and soldering of aluminium and improve the resistance against thermal cracking. In this study, TiN and TiAlN films are deposited onto STD61. The chemical composition and mechanical properties of thin film are examined by EPMA, XRD, SEM, Scratch Adhesion Tester, Micro-Vickers tester and Nano-Indentor. And surface corrosion characteristics are examined at NaCl, HCl solutions using Potentiostat. Adhesion of all films is about 21N, but micro-hardness value of TiN and TiAlN are 1000Hv, 2266Hv. There is little difference on the corrosion resistance of films, but corrosion resistance of STD61 is poorer. Corrosion resistance of films for Al and Mg is examined in HCl solution(1mol) by Galvanic Corrosion Test. corrosion resistance of STD61 is very poor compared with STD61 coated TiN, TiAlN films. Erosion property of STD61 by molten Al was poor, but after coating of TiN and TiAlN film those were improved.
In general, thin films by ion-plating have a good property such as adhesion, hardness compared to other plasma and wet process. Thus the studies which are to enhance the lifetime of product have been progressed to achieve the uniform films using the active effect by glow discharge. STD61 is a versatile chromium-molybdenum hot work steel that is widely used in hot work and cold work tooling applications. The hot hardness of STD61 resists thermal fatigue cracking which occur as a result of cyclic heating and cooling cycles in hot work tooling applications. Because of its excellent combination of high tough and resistance to thermal fatigue cracking STD61 is used for more hot work tooling applications than any other tool steel. But in aluminium die casting, tools are exposed to erosion, corrosion and soldering due to the frequent contact of the tool surface to the casting alloy, to heat checking and gross cracking. The gradual destruction of die surfaces during service decreases casting piece quality and limits die lifetime. Hard coatings based on nitrides of transition metals may protect the steel surface from erosion and soldering of aluminium and improve the resistance against thermal cracking. In this study, TiN and TiAlN films are deposited onto STD61. The chemical composition and mechanical properties of thin film are examined by EPMA, XRD, SEM, Scratch Adhesion Tester, Micro-Vickers tester and Nano-Indentor. And surface corrosion characteristics are examined at NaCl, HCl solutions using Potentiostat. Adhesion of all films is about 21N, but micro-hardness value of TiN and TiAlN are 1000Hv, 2266Hv. There is little difference on the corrosion resistance of films, but corrosion resistance of STD61 is poorer. Corrosion resistance of films for Al and Mg is examined in HCl solution(1mol) by Galvanic Corrosion Test. corrosion resistance of STD61 is very poor compared with STD61 coated TiN, TiAlN films. Erosion property of STD61 by molten Al was poor, but after coating of TiN and TiAlN film those were improved.
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