초록 ▼

본 연구개발에서는 초고경도 및 우수한 내마모/내산화 특성을 가지는 고성능 4성분계 나노복합체 Ti-Al-Si-N 및 Ti-B-C-N 코팅막이 설계-합성-평가 되었다. 아울러 이를 상용화하기 위한 응용 기술이 확보되었다. 성공적인 연구개발은 다음의 4가지 세부전략에 의해 체계적으로 추진되었다. 첫째 기존의 3성분계 고성능 Ti-Al-N, Ti-Si-N, Ti-C-N, Ti-B-N 코팅막에 대한 다각적인 정보수집과 Know-how를 통해 새로운 차세대 고성능 코팅막이 설계 및 모델링 되었다. 둘째 상용화에 입각한 최적 공정기술을 통해

본 연구개발에서는 초고경도 및 우수한 내마모/내산화 특성을 가지는 고성능 4성분계 나노복합체 Ti-Al-Si-N 및 Ti-B-C-N 코팅막이 설계-합성-평가 되었다. 아울러 이를 상용화하기 위한 응용 기술이 확보되었다. 성공적인 연구개발은 다음의 4가지 세부전략에 의해 체계적으로 추진되었다. 첫째 기존의 3성분계 고성능 Ti-Al-N, Ti-Si-N, Ti-C-N, Ti-B-N 코팅막에 대한 다각적인 정보수집과 Know-how를 통해 새로운 차세대 고성능 코팅막이 설계 및 모델링 되었다. 둘째 상용화에 입각한 최적 공정기술을 통해 4성분계 고성능 코팅막이 합성되었다. 셋째 합성된 고성능 나노복합체 코팅막의 미세구조 및 기계적, 내마모, 내산화 특성들이 평가되었고 공구 및 금형에 적용할 수 있는 기반기술이 확립되었다. 마지막으로 고성능 코팅막이 공구 및 금형에 적용되어 성능 및 수명이 평가/예측되었고, 향후 고성능 나노복합체 Ti-Al-Si-N 과 Ti-B-C-N 코팅막의 상용화를 위한 응용기술이 확보되었다. 본 연구개발로 확보된 고성능 코팅막합성-코팅기술-응용기술은 기술적으로 매우 취약한 우리나라 제조 및 부품소재 산업 전반에 걸쳐 다양하게 활용될 수 있을 것이다. 또한 고부가가치 기술 확보를 통해 수입 대체 효과는 물론 원천기술 선점에 따른 역수출도 가능할 것이다. 이는 곧 국가 기술 경쟁력과도 연관될 것이며 경제적 산업적으로 다양한 파급 효과를 얻을 수 있을 것이다.

Abstract ▼

In this research project, high-performance with excellent wear and thermal properties nanocomposite Ti-Al-Si-N and Ti-B-C-N coatings were studied through the perspective of design-synthesis-evaluation. Application technologies for commercialization were clearly established. Successful results were a

In this research project, high-performance with excellent wear and thermal properties nanocomposite Ti-Al-Si-N and Ti-B-C-N coatings were studied through the perspective of design-synthesis-evaluation. Application technologies for commercialization were clearly established. Successful results were achieved by following the four systematic sub-stratagems listed below.
First, a conceptual framework for new coating systems was designed through previous works on high-performance ternary Ti-Al-N, Ti-Si-N, Ti-C-N, Ti-B-N coating systems.
Second, the high-performance Ti-Al-Si-N and Ti-B-C-N coatings were synthesized and optimized strictly for commercial applications.
Third, the microstructural, mechanical, tribological and thermal properties for the synthesized Ti-Al-Si-N and Ti-B-C-N coatings were evaluated on the basis for their application to tools and molding dies.
And lastly, the performance of Ti-Al-Si-N and Ti-B-C-N coated tools and molding dies was evaluated. Application technologies for commercialization of Ti-Al-Si-N and Ti-B-C-N coatings were established for future years to come.
The results of this R&D with high-performance coatings and application technology can be applied to the overall manufacturing process. For example processes such as machining and molding are a weak aspect of our industry. This high valued technology can have the effect of altering the dynamics of our importing and exporting strategy. Furthermore, once we have the technology we can produce the coatings to be exported out as fundamental technology. This will advance our industrial competitiveness in an international market.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 보고서 초록...3
• 요약문...4
• SUMMARY...5
• CONTENTS...6
• 목차...8
• 제 1 장 연구개발과제의 개요...10
• 제 1 절 연구개발의 목적...10
• 제 2 절 연구개발의 필요성...11
• 1. 국내 연구개발의 필요성...11
• 2. 국제공동연구의 필요성...11
• 제 3 절 연구개발의 범위...12
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황...13
• 제 1 절 국내외 기술개발 현황 및 문제점...13
• 제 2 절 국내외 시장전망...13
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과...14
• 제 1 절 연구개발 추진체계...14
• 제 2 절 이론적, 실험적 접근방법...14
• 1. 이론적 접근...14
• 가. 초고경도 나노구조 코팅막 분류 및 장단점...14
• 나. 나노복합체 구조의 특성...16
• 2. 실험적 접근...18
• 가. 코팅막 합성 공정...18
• (1) Hybrid Coating System법의 적용...18
• (2) DC Unbalanced Magnetron Sputtering법의 적용...18
• 나. 최첨단 분석기기를 사용한 나노복합체 코팅막의 특성분석...19
• 다. 상용화 및 응용연구를 위한 공구 및 금형평가 시스템의 확립...19
• (1) 통합 공구평가 시스템의 적용 (공구평가)...19
• (2) Sessile drop System 적용 (금형평가)...20
• 제 3 절 연도별 연구내용...21
• 제 4 절 연구개발 결과...21
• 1. 나노복합체 Ti-Al-Si-N 코팅막의 설계-합성-평가...21
• 가. Ti-Al-Si-N 코팅막 설계 및 모델링...21
• 나. Ti-Al-Si-N 코팅막 합성 및 공정 최적화...22
• 다. Ti-Al-Si-N 코팅막 미세구조 분석...23
• 라. Ti-Al-Si-N 코팅막 기계적, 내마모 특성 평가...27
• 마. Ti-Al-Si-N 코팅막 내산화 특성 평가...30
• 2. 나노복합체 Ti-B-C-N 코팅막의 설계-합성-평가...33
• 가. Ti-B-C-N 코팅막 설계 및 모델링...33
• 나. Ti-B-C-N 코팅막 합성 및 공정 최적화...34
• (1) 모재 바이어스 전압에 따른 Ti-B-C-N 코팅막 미세구조 및 기계적 특성...35
• (2) 모재 온재에 따른 Ti-B-C-N 코팅막 미세구조 및 기계적 특성...38
• 다. Ti-B-C-N 코팅막 미세구조 분석...41
• 라. Ti-B-C-N 코팅막 기계적, 내마모 특성 평가...46
• 마. Ti-B-C-N 코팅막 내산화 특성 평가...47
• 3. Ti-Al-Si-N 및 Ti-B-C-N 코팅막이 적용된 공구 및 금형의 성능 평가 및 예측...49
• 가. Ti-Al-Si-N 코팅막 적용된 End-mill 성능평가...49
• 나. Ti-B-C-N 코팅막 적용된 Class molding die 성능평가 및 예측...51
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도...53
• 제 1 절 연도별 연구개발 목표 및 달성도...53
• 제 2 절 관련분야의 기술발전에의 기여도...54
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...55
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보...55
• 제 7 장 참고문헌...55