초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 다이아몬드상 카본코팅 (DLC)의 중간층을 대체하는 방법으로 전자빔 표면처리를 제시하고 해당 공정의 밀착력 향상 메커니즘을 밝혀내며, 하이브리드/플라즈마 에너지빔 전/후처리를 통한 표면개질을 목표로 한다. 특히 전자빔처리 표면의 경도, 열팽창률의 변화와 모재의 상변화를 통하여 카본코팅의 밀착력을 향상시키고자 하였다. 또한, 레이저 선조사 (Pre-irradiation)를 통한 Defect-free interlayer 제작 공정을 설계하고 카본코팅 후 플라즈마 전자빔 조사를 통해 표면의 작용기 개질을 수행

□ 연구개요
본 연구는 다이아몬드상 카본코팅 (DLC)의 중간층을 대체하는 방법으로 전자빔 표면처리를 제시하고 해당 공정의 밀착력 향상 메커니즘을 밝혀내며, 하이브리드/플라즈마 에너지빔 전/후처리를 통한 표면개질을 목표로 한다. 특히 전자빔처리 표면의 경도, 열팽창률의 변화와 모재의 상변화를 통하여 카본코팅의 밀착력을 향상시키고자 하였다. 또한, 레이저 선조사 (Pre-irradiation)를 통한 Defect-free interlayer 제작 공정을 설계하고 카본코팅 후 플라즈마 전자빔 조사를 통해 표면의 작용기 개질을 수행하였다. 이를 통해 윤활환경에서의 마찰마모 성능을 향상시키고 해당 메커니즘을 분석하였다.
최종적으로, 플라즈마 기반의 코팅 전/후처리 공정기술을 최적화하여 기계부품과 표면 코팅의 밀착력 확보 뿐 아니라, 대면적 펄스형 전자빔의 표면개질 메커니즘을 규명하고 이를 활용한 코팅 표면 품질의 향상 공정 기술 개발을 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 플라즈마 전자빔 기반 탄소코팅 interlayer 최적화
1) 전자빔 표면처리층의 단면 및 상분석을 통한 열팽창 예측
2) 전자빔 기반 interlayer의 열팽창 및 경도 변화에 따른 코팅 밀착력 향상 확인
3) 열팽창 계수의 감소, 경도 증가에 따른 밀착력 향상 메커니즘 정립
▶ VDI 3198 test 기준 코팅 밀착력 HF1 수준 달성
2. 하이브리드 에너지빔 조사기반 defect-free interlayer 형성 공정연구
1) Crater-like defects의 발생 메커니즘 규명
2) 플라즈마 전자빔 조사 전 레이저 등 타 에너지빔 선조사를 통한 defect발생 제어
3) Defect-free 및 높은 밀착성 interlayer 형성을 위한 공정설계와 전처리 후 interlayer 열팽창 분석을 통한 최적화 진행
▶ 코팅 전처리를 통한 표면조도 < 0.1 μmRa 및 Crater density < 5/mm² 달성
3. 플라즈마 전자빔 기반 탄소코팅 후처리 공정 최적화 및 물성향상 연구
1) 산소 플라즈마 전자빔 조사 시 발생하는 비정질 탄소구조의 친수성 특성파악
2) 산소 플라즈마 전자빔 조사 시 탄소코팅 표면의 친수성 작용기 생성 확인 및 윤활 환경에서의 제어 방안 연구
4. 하이브리드 에너지빔 기반 전/후처리 적용 탄소코팅의 물성 평가
1) 밀착력과 조도에 관련된 변수 제어 방안 연구
2) 코팅 박리 시 모재의 내화학성 증가 방안 연구
▶ 탄소코팅의 하이브리드 전/후처리를 통한 내식성 및 저마찰, 저마모 특성 달성

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
본 연구에서 제안된 전자빔기반 탄소코팅 중간층은 단시간 내에 제작이 가능하며, 레이저 선조사나 플라즈마 전자빔을 이용한 표면개질 또한 공정시간이 극도로 짧다. 이를 실제 산업현장에 적용 시 생산 효율을 현격히 높임과 동시에 저마찰, 내마모, 내부식 특성을 높여 고품질 기계부품의 생산이 가능할 것으로 판단된다.
또한 에너지빔을 이용한 탄소코팅의 interlayer와 작용기 개질은 지금까지 연구된 바가 없는 만큼, 후속 연구를 통해 탄소코팅 전/후처리 공정의 원천기술 및 지적 재산 확보가 가능할 것이며, 현재 해외 의존도가 높은 고부가가치 기계부품 및 장비기술 분야에서 기술적 우위를 선점할 수 있을 것으로 생각된다.
< 원천기술 확보를 위한 논문 및 특허 확보 >
▸국내논문 1편 게재 및 SCI급 논문 1건 Under review (1st revision submitted)
▸특허 1건 출원 예정 (6월 이내)

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 19