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제안 방법
- 이를 위한 일환으로 금속절삭용인서트 팁에 약간의 기술적인 투자를 하여 상당한 부가가치를 창조하고 부식을 방지하는 코팅을 할 수 있다.(1) 본 연구에서는 상대적으로 낮은 온도인 500ºC 이하에서 코팅이 가능한 물리적 진공증착법(PVD, physical vapour deposition)으로 국내에서 판매하고 있는 국산 절삭공구(SNMG 120404 ND 계열)를 타겟으로 하여 내마모성이 우수하다고 알려진 황금색의 TiAlN의 코팅을 하여 기계적 특성을 확인하였다.
- TiAlN 코팅의 성장단면형상은 시료를 액체질소에 침전부식시킨 후 파단하여 주사식 전자현미경(SEM, Model ; S-2500)으 로 코팅 충의 단면을 관찰하였으며, 동일한 시험 편의 표면을 주사식 탐침 현미경 (atomic force microscope, AFM, Model ; Nanoscope Hla)으로 관찰하였다.
- 공구 코팅 제조 시에 기판의 사전처리가 공구코팅의 밀착력과 우선 성장방위형상 에 미치는 영향을 알아보기 위해서 코팅 전에 200 W의 전력으로 10분간 사전부식(pre-etching)을 실시한 후 코팅하였다.
- TiAlN의 증착 조건은 Table 2와 같다. 균일한 코팅을 위해 지그하단부에는 열에 견딜 수 있는 오일링과 베벨기어를 장착하여 지지대가 일정한 방향으로 3중으로 저속 회전하면서 균일하게 공구코팅이 되게 하였다. 진공로 주위에는 고열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 동파이프에 냉각수를 통하게 하여 진공로의 보호와 기판에 냉각효과를 주었다.
- 물리적 진공증착법(PVD)으로 500℃ 이하에서 기존의 절삭공구(WC)에 TiANN의 코팅을 하여 절삭공구로서의 적용 가능성을 확인하기 위하여 기계적 성질인, 강도 및 밀착력을 확인하였다. 또한 내마모성이 요구되는 각종 기계부품의 코팅에도 무한한 적용 가능성이 있는 것으로 사료되며, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 5에 나타내었으며, 코팅 충의 두께는 약 7 ㎛ 정도로 측정되었다. 박막 조성은 3T절의 코팅 충의 결정 구조 분석을 통하여 확인하였다.
- 박막의 우선 성장방위에 대한 조사는 XRD(X-ray diffraction, Model ; XRD-2000)를 이용하여 코팅 충의 구조 및 옹력에 관한 정보를 활용하였으며, 코팅의 결정 구조 분석은 Table 3의 시험조건으로 분석하였다.
- 코팅충의 경화능은 일반적으로 압입하중, 코팅의 두께, 코팅 충의 경도 및 모재경도 등에 의존한다. 본 연구에서는 코팅하지 않은 초경합금팁에 TiAlN 코팅 후 경도 및 밀착력 점검을 하였다. 코팅의 밀착력 시험은 산업현장에서 많이 이용하는 록크웰 경도계를 활용하였다.
- 균일한 코팅을 위해 지그하단부에는 열에 견딜 수 있는 오일링과 베벨기어를 장착하여 지지대가 일정한 방향으로 3중으로 저속 회전하면서 균일하게 공구코팅이 되게 하였다. 진공로 주위에는 고열이 발생하는 것을 방지하기 위하여 동파이프에 냉각수를 통하게 하여 진공로의 보호와 기판에 냉각효과를 주었다.
- 초경합금으로 만든 절삭공구로인코넬 690 합금을 절삭 실험을 하기 위하여 TiAlN으로 코팅 처리된 초경합금 공구를 만들었다. 이들을 KS B 5526의 측정 방법에 준하여 경도계로 밀착력을 측정하여 코팅된 공구의 기계적 특성을 규명하였다.
- 코팅 충의 성장단면 형상은 코팅된 절삭공구를 액체질소에 약 5분 정도 침전시킨 후 파단하여 파단면의 조직과 구조를 주사식 전자현미경으로 관찰하였다. Fig.
대상 데이터
- 코팅하지 않은 절삭공구팁에 TiAlN을 코팅할 때 사용한 가스는 질소(N, 및 아 세틸렌(C2H2)을 사용했다.가스의 유량 조절 은 자동유량조절 장치인 MFC(mass flow controller, Model ; GMC 1006로 제어를 했으며, 반웅관 내의 진공 압력은 수은기압 계와 디지털 진공계를 사용했다.
데이터처리
- 이들을 KS B 5526의 측정 방법에 준하여 경도계로 밀착력을 측정하여 코팅된 공구의 기계적 특성을 규명하였다. 이때 사용한 시험기는 록크웰경도계(A scale)로 압입하중 589 N, 부하 시간은 5초의 조건으로 5회 이상을 측정하여 최고 및 최하값을 제외한 평균값을 채택하였다.⑸
이론/모형
- 초경합금으로 만든 절삭공구로인코넬 690 합금을 절삭 실험을 하기 위하여 TiAlN으로 코팅 처리된 초경합금 공구를 만들었다. 이들을 KS B 5526의 측정 방법에 준하여 경도계로 밀착력을 측정하여 코팅된 공구의 기계적 특성을 규명하였다. 이때 사용한 시험기는 록크웰경도계(A scale)로 압입하중 589 N, 부하 시간은 5초의 조건으로 5회 이상을 측정하여 최고 및 최하값을 제외한 평균값을 채택하였다.
- 본 연구에서는 코팅하지 않은 초경합금팁에 TiAlN 코팅 후 경도 및 밀착력 점검을 하였다. 코팅의 밀착력 시험은 산업현장에서 많이 이용하는 록크웰 경도계를 활용하였다.
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