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자동차 엔진밸브 리프터의 DLC 코팅막 적용

전문가 제언: ○ “비정질 경질탄소“라고도 불리는 DLC(Diamond Like Carbon)는 다이아몬드 구조(SP3)의 영역과 흑연구조(SP2)의 영역이 혼재하는 구조로서 여기에 일부 수소와의 결합을 포함하고 있으나 전체로서는 특정한 결정구조를 갖지 않는 비정질 구조로 되어 있다.

○ DLC막은 저마찰계수, 내마모성, 전기절연성, 광투과성, 생체적합성 등 여러 가지 특성을 갖고 있으며 그 중에서도 마찰계수(μ)는 약 0.1로 매우 낮기 때문에 주로 트라이볼로지 분야의 응용과 관련하여 적극적으로 개발되어 왔다.

○ 내마모성 DLC막의 제조에는 고체탄소를 순간적으로 증기화 또는 이온화하여 이를 기판에 퇴적시키는 아크 이온 플레이팅(arc ion plating)법이 경도가 높고 수소함량이 적어 많이 이용되고 있는데 최근에는 피막의 구조나 특성을 제어할 수 있는 UBM(Unbalanced Magnetron)법도 개발되어 용도에 대응한 박막형성이 가능하게 되었다.

○ DLC막의 응용은 절삭공구분야에서 크게 발전하여 왔는데 특히 윤활유를 사용하지 않는 드라이 가공용 절삭공구가 실용되고 있다. 다만 DLC막은 Ti나 Cr계 질화물막 또는 탄화물막에 비하여 밀착성이 떨어지는 문제가 있으나 최근 DLC에 Ti, Cr, Si와 같은 금속을 첨가한 Me-DLC(Metal Induced DLC)막이 개발되어 적용되고 있다.

○ 본고에서도 소개하고 있는 바와 같이 최근 자동차의 연비절감과 관련하여 밸브 리프터와 같은 엔진계통의 섭동부품에 대한 적용이 실현되고 있으며 이 외에도 피스톤링이나 기어의 치차면 또는 전자제어 클러치 등에도 DLC막이 적용되고 있다.

○ 이 외에도 DLC막의 화학적 안정성, 전기절연성, 광투과성 등의 특성을 활용하는 제품개발이 전기, 전자, 의료, 스포츠 등의 각 분야에서 이루어지고 있다. 그러나 보다 적극적인 용도개발에는 박막의 접착강도의 향상, 생산성 향상, 후막화 기술, 특성평가기술 등의 확립이 필요하다.

저자: Yoshiteru Yasuda
자료유형: 학술정보