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DLC 제조공정 역사와 응용

전문가 제언: ○ DLC 박막은 낮은 마찰계수, 고경도, 화학적 안정성이 우수하여 윤활성재료 특성을 갖는다. 최근에 환경문제에 대응하기 위해서 낮은 마찰계수 DLC를 이용하여 낮은 연비를 갖는 자동차엔진, 과열방지를 위한 구동부품 및 펌프 부품 등에 적용하고 있다. 본 논문에서 DLC 제조역사, 특징, 분류방법, 개발 박막특성 및 그 적용 예를 소개한다.

○ DLC 박막 코팅은 박막의 경도가 높고 마찰계수가 낮은 장점을 갖고 있으므로 자동차 부품코팅 등 넓은 분야에 사용되고 있다. 아크 방법으로 제작하는 DLC는 거대입자 발생으로 표면의 요철이 크고 높은 마찰계수를 갖는 단점이 있다. 필터 아크 방법이 개발되어 이 단점을 해결했으나 굴곡진 배관을 설치하므로 코팅속도가 감소하게 되었다. 경도가 높고 낮은 마찰계수를 갖는 DLC막을 제조하기 위해서 흑연구조(sp2)가 거의 없고 다이아몬드구조(sp3)를 갖으며 높은 코팅속도를 갖는 기술개발이 필요하다.

○ DLC 박막연구는 국내외에서 활발하고 추진되고 있다 주광정밀은 공구의 DLC 코팅두께가 7㎛이하에서 코팅 탈락현상이 줄어드는 것을 발표하였다(기계가공학회지 14(2015)22). 폴란드 Lodz대학에서 임플란트 재료(Ti6Al7Nb)에 Si과 Ag를 각각 2.94 , 1.36 at% 주입한 DLC 코팅을 개발하여 대장균을 90%이상 사멸시키는 우수한 항균특성을 발표하였다(Diamond & Related Materials 67(2016)54).

○ 절삭공구의 세계시장규모는 약 19조이며 DLC박막 코팅 절삭공구 시장은 약 1.6 조로 추정하며 향후 증가할 것으로 예상하였다(한국과학기술기획평가원 2015.10). 자동차 및 기계류를 포함하면 세계 DLC코팅시장은 약 30조에 달할 것으로 예상된다. 다이아모드(sp3)구조를 갖기 위해서 기판에 코팅되는 탄소입자는 높은 에너지를 가져야 한다. 고전력 충격 마그네트론(HIPIMS)방식을 응용하여 네델란드 Hauzer Techno Coating 사에서 코팅속도가 높은 ta-C 장치를 개발하여 일부 고객에게 판매하고 있다. 국내 산학기관은 HIPIMS 방식 장치 개발이 필요하다.

저자: Hideki Moriguchi et al.
자료유형: 니즈학술정보