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이온 주입한 공구에 의한 드라이 가공(Dry Forming by Cl-Implanted Tools)

전문가 제언: □ 안전성이나 고속성, 경량화나 집적화를 요구하는 기술과 수요 추세에 따라 재료공학 영역에서는 자연계에 있는 물질, 즉 평형 열역학적 기술만으로는 대응이 불가능하다.

□ 반도체 도핑법으로 발달된 이온 주입법은 비평형 공정으로 확산계수와는 상관없이 원소의 첨가가 가능하고 천연에는 없는 조성층의 상온 형성도 가능하며, 필요한 장소에 필요한 양을 치밀하게 조정하여 주입할 수 있다. 또한 이온은 전자와 달리 물질 특성을 가지고 있어 화학적 활성화효과도 활용할 수 있으므로 이온 주입법은 신물질 제조나 결정 성장, 표면 물성 제어 등 무한한 가능성을 가진 첨단 기술이다.

□ 이에 본 연구는 이온 도금에 의한 경질막 코팅과 이온 주입에 의한 표면 개질을 복합화 하여 드라이 가공용 공구 개발을 통해, 가공 시의 저항 감소, 고속 가공화, 난가공재의 절삭 가공 등을 이루어, 향후 도핑, 식각 등의 반도체산업 분야, 공구 및 금형 등의 일반 산업 분야, 인공관절, 치아 등의 생체 재료 분야, 렌즈 등의 광학 분야 등에서의 고부가가치 부품 제조를 가능하게 하는 신기술이다.

□ KAIST 반도체실험실은 480℃에서 비정질이 없는 다결정 규소 박막의 직접 증착이 가능한 플라스마 담금 이온 주입법을 최근 개발하고, 현재 이를 이용하여 여러 종류의 기판 위에 다양한 물질의 박막 증착방안 및 이온 주입 중의 이온 고체 간 상호작용 관련 연구를 진행 중이다.

□ 한편 이온 주입법은 실온 처리로 치수변화는 매우 양호하나, 처리층의 두께가 얇아서 가혹한 마모 환경에서의 사용을 위한 보완이 필요하며, 박막 코팅은 내마모성 향상면에서는 보다 효율적인 대응이 필요하며, 박리 현상, 치수 변화 및 높은 공정비용 등의 단점을 보완할 수 있도록 응용 분야 및 경제성을 고려한 사전 검토를 통해 최적의 방법을 선택하는 것이 효과적이다.

저자: Tatsuhiko AIZAWA ; Atsushi MITSUO
자료유형: 학술정보