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[한국항공대학교] 저마찰, 고내열성 다기능성 박막층 코팅재

최고관리자　 0 Comments　 1 Views　 20-11-10 15:46　 기계

다기능성 코팅재 및 다기능성 박막층 형성 방법

보유기관 및 연구자 : 한국항공대학교 / 이상율 교수

상담신청 기술문의

TRL09
사업화
- 본격적인 양산 및 사업화 단계
TRL08
시작품 인증/
표준화
- 일부 시제품의 인증 및 인허가 취득 단계
  - 조선 기자재의 경우 선급기관 인증, 의약품의 경우 식약청의 품목 허가 등
TRL07
Pilot 단계 시작품
신뢰성 평가
- 시작품의 신뢰성 평가
- 실제 환경(수요기업)에서 성능 검증이 이루어지는 단계
TRL06
Pilot 단계 시작품
성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려한, 파일로트 규모의 시작품 제작 및 평가
- 시작품 성능평가
TRL05
시제품 제작/
성능평가
- 개발한 부품/시스템의 시작품(Prototype) 제작 및 성능 평가
- 경제성(생산성)을 고려하지 않고, 우수한 시작품을 1개~수개 미만으로 개발
TRL04
연구실 규모의
부품/시스템 성능평가
- 연구실 규모의 부품/시스템 성능 평가가 완료된 단계
- 실용화를 위한 핵심요소기술 확보
TRL03
연구실 규모의
성능 검증
- 연구실/실험실 규모의 환경에서 기본 성능이 검증될 수 있는 단계
- 개발하려는 시스템/부품의 기본 설계도면을 확보하는 단계
- 모델링/설계기술 확보
TRL02
실용 목적의 아이디어/
특허 등 개념 정립
- 실용 목적의 아이디어, 특허 등 개념 정립
TRL01
기초 이론/
실험
- 연구과제 탐색 및 기회 발굴 단계

기술개발 배경: ▶ 부품의 기계적 특성, 특히 내구성 향상을 위한 금속 표면처리 기술로서, 환경 친화적이면서 우수한 기계적 특성을 나타내는 플라즈마 코팅에 대한 연구개발 활발

▶ 제품의 사용 조건이 점점 복잡해지고 가혹해짐으로써 기존 플라즈마 코팅 방식은 한계에 봉착함

기술개요 및 대표도면: ▶ 본 기술은 내마모 및 저마찰의 특성과 함께 고내열 특성을 동시에 갖는 박막층 형성 다기능성 코팅재 및 다기능성 박막층 형성 방법에 관한 것임

[다기능성 코팅재로 코팅하여 형성된 박막층의 마찰계수 비교]

시장동향: ▶ 현재 표면처리 국내시장은 (2019년 기준) 약 15.26조원 규모로 추산되며, 반도체, 전자 등 고부가가치 산업을 중심으로 수요가 빠르게 증가

[세계 표면처리 세계시장 규모]

기술구현: ▶ CrZrN 박막에 Si을 적정히 첨가하여 조합

- 절삭공구 소재(고속도강, 텅스텐카바이드)에 진공 증착되는 박막층을 다양한 증착원으로 아르곤(Ar)과 질소(N2)속에서 비대칭 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 제품 표면에 플라즈마 진공 증착

특장점

기존기술 한계: ▶ 기존 기술인 고윤활조건에서 많이 사용될 수 있는 DLC(Diamond like carbon) 코팅 방식은 사용 온도의 상승에 따라 마찰계수가 급격히 증가되어 그 실효성이 급격히 떨어짐

▶ CrZrN 박막의 경우 500 ℃에서 박막이 산화되면서 기계적 특성이 크게 낮아짐

개발기술 특성: ▶ 경도를 증대시키고 표면 조도(Roughness)를 낮춰 저마찰 특성을 얻도록 함과 동시에, 고내열성까지 확보되는 다기능성 박막층의 형성 방법 및 다기능성 코팅재 제조

- 기존 기술 대비 마모율이 적은 고경도 박막층 구비

- 500 ℃와 같은 고온에서도 낮은 마찰계수를 갖는 저마찰 특성 유지