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공구와 금형에의 c-BN막의 실용화

전문가 제언: ○ c-BN막은 높은 경도 및 낮은 마찰의 특성이 있어 기계구동기어나 엔드밀, 드릴 절삭공구의 가공재료 및 윤활코팅재료로서 이용가능하며, 수십% 이상의 에너지 절약효과를 얻을 수 있다. 표면처리 경화기술은 기계, 전자, 자동차, 항공, 우주 등 기초산업분야에서 필수적인 기반기술이다.

○ 일본에서는 절삭속도를 높임으로써 표면산화를 최소한 줄이면서 제품을 대량생산하는 코팅기술을 개발하고 있다. c-BN건식코팅을 적용하면 절삭효율을 올리는 것이 가능하다. 2012년 Shinko정기에서는 c-BN성막의 이온조사량이 수㎃/㎠로서, 성막속도가 1㎛/h이상인 고속이온도금 기술이다. 그러나 윤활이나 재료선택만으로 획기적인 개선을 기대할 수 없으므로 향후의 연구에서는 전기화학적인 이온도금이나 코팅의 두께 균일화 기술이 요구되고 있다.

○ 최근, 미국이 발표한 내마모성 윤활관련분야의 조사보고서에 의하면 마찰, 마모상태를 개선함에 따라 미국 총에너지 소비량의 5.3%를 절감할 수 있고, R&D비용에 대비한 에너지 절감비용은 62배에 달하는 것으로 보고되었다. 한편, 독일은 연구기술성에서 8개 분야의 마찰공학 프로젝트비용으로 0.8억 마르크를 추정하고 이의 경제적 효과를 62.5억 마르크에 상당하는 에너지를 절약할 수 있다고 보고하고 있다.

○ 2003년 한국기계연구원에서는 고효율 이온빔 증착기술에 의한 cB-N박막합성 공정을 개발하였다. 마모계수 10-4N/m2 이하, 밀착력 50N/m2이상, Hv경도는 5000이상인 것으로 나타났다. 기계공업의 핵심을 이루는 마찰부품들은 모두 접촉, 지지 등의 상대운동을 하면서 상호작용을 하기 때문에 부품 표면에 다양한 형태의 손실이 발생되고 있다. 건식코팅은 기판 가장자리부위는 성막감소나 비성막부가 생기는 것이 단점이다. 향후, 균일한 두께의 막을 얻기 위해서는 습식과 건식 코팅기술의 융합적용이 필요하다.

저자: Masao Noma
자료유형: 학술정보