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다이캐스팅 금형 공정은 고온 환경에서 금형 사용시 고온 산화 문제, 고속에 의한 큰 부하가 걸리면서 마찰에 의한 파손이 발생하게 된다. 현재 일반적인 표면처리 기술로는 금형의 수명이 빠른 속도로 단축되는 문제를 완전히 해결할 수는 없는 실정이다. 국내 다이캐스팅 업체에서 금형의 빈번한 교체로 인해 발생되는 비용 또한 무시할 수 없는 수준이므로 보편적으로 적용되던 열처리와 질화 처리 후 PVD방법 중 magnetron sputtering으로 STD61 강에 TiNbN ...

다이캐스팅 금형 공정은 고온 환경에서 금형 사용시 고온 산화 문제, 고속에 의한 큰 부하가 걸리면서 마찰에 의한 파손이 발생하게 된다. 현재 일반적인 표면처리 기술로는 금형의 수명이 빠른 속도로 단축되는 문제를 완전히 해결할 수는 없는 실정이다. 국내 다이캐스팅 업체에서 금형의 빈번한 교체로 인해 발생되는 비용 또한 무시할 수 없는 수준이므로 보편적으로 적용되던 열처리와 질화 처리 후 PVD방법 중 magnetron sputtering으로 STD61 강에 TiNbN 박막을 증착하여 금형 인서트의 수명을 증가시키기 위한 연구를 진행하였다. 박막층 형성 시 Nb 의 화학 조성 변화, N2 가스 분압 변화에 따른 특성에 대해 연구하였다. 증착 시 Nb 타켓의 인가전력이 증가됨에 따라서 코팅층 내 Nb 조성이 증가하였고, Nb의 화학 조성이 Ti의 3배일 때 Hv0.005470으로 가장 높은 경도를 보여주었으나 Nb의 화학 조성이 Ti의 4배일 때는 코팅층의 경도가 낮아졌다. XRD 분석결과 Nb의 화학 조성이 증가하면 (111)방향의 회절강도는 계속 적으로 증가하며 저각으로 이동함을 볼 수 있었다. 또한 마모와 밀찰력 시험 결과 Nb의 화학 조성이 Ti의 3배일 때와 4배일 때 임계하중치(Lc)가 10N을 넘는 외부하중을 지탱하였고 상대적으로 모재부의 손상이 적음을 관찰할 수 있었다. N2 가스 분압이 증가함에 따라 코팅층 내 Ti와 Nb의 화학 조성이 감소하였고, N2 가스 분압이 20%를 넘어서면 N의 조성이 Nb의 조성보다 증가함을 볼 수 있었다. N2 가스 분압이 10%로 가장 낮을 때 Hv1248으로 가장 높은 경도를 보여주었으며 N2 가스 분압이 높아짐에 따라 코팅층의 경도가 낮아졌다. XRD 분석결과 N2 가스 분압이 증가함에 따라 (111)피크의 강도가 점점 감소하면서 (220)피크의 강도가 점점 강해지는 것을 통해 우선성장방위가 바뀌는 것을 알 수 있었고 피크의 위치가 저각으로 이동하는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 마모와 밀찰력 시험 결과 N2 가스 분압이 10%로 가장 낮을 때 상대적으로 모재부의 손상이 적음을 관찰할 수 있었다. 본 연구에서는 N2 가스 분압비가 높아 다이캐스팅용 금형에 적용 가능한 충분한 기계적 특성을 얻지 못하였으나, N2 가스 분압비를 10%이하로 낮추어 실험을 하면 보다 나은 기계적 특성을 얻을 수 있어 다이캐스팅용 금형에 적용해 수명을 기존보다 향상시킬 수 있을 것이라 사료된다.