한국진공학회지 (Journal of the Korean Vacuum Society)

한국진공학회 (The Korean Vacuum Society)
권호 표지

DLC 필름의 마찰마모 특성의 습도 의존성에 대한 연구

Humidity Dependence of Tribological Behavior of DLC Films

  • 박세준 (한국과학기술연구원 미래기술연구본부) ;
  • 이광렬 (한국과학기술연구원 미래기술연구본부) ;
  • 이승철 (한국과학기술연구원 미래기술연구본부) ;
  • 고대홍 (연세대학교 세라믹공학과)
  • Park, Se-Jun (Future Technology Research Division, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Kwang-Ryeol (Future Technology Research Division, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Lee, Seung-Cheol (Future Technology Research Division, Korea Institute of Science and Technology) ;
  • Ko, Dae-Hong (Department of Ceramic Engineering, Yonei University)
  • 발행 : 2006.05.01
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초록

R.F. PACVD법을 이용하여, 벤젠을 반응기체로 사용하여 순수한 DLC필름을 증착하였다. DLC필름의 마찰마모특성은 시험 환경을 제어하기 위하여 챔버로 고립된 ball-on-disk형식의 마모시험기를 이용하여 측정하였다. 상대습도에 따른 필름의 마찰특성을 관찰하기 위하여, 상압에서 챔버 내의 습도를 0-90%로 조절하면서 관찰하였다. 그리고 상대면 물질의 영향을 알아보기 위하여 스틸볼과 함께 DLC필름이 코팅된 스틸볼을 사용하였다. 스틸볼을 사용시 습도가 0%에서 90%로 증가함에 따라 마찰계수가 0.025에서 0.2로 크게 증가하였다. Ferich debris가 생성되지 않는 DLC가 코팅된 볼을 사용하여 실험한 경우에, 마찰계수는 상대 습도가 90%인 경우에도 0.08정도로, 스틸볼을 사용하였을 경우보다 훨씬 더 낮은 습도의존성을 보여주었다. 스틸볼 사용시 나타나는 DLC필름의 마찰계수의 큰 습도의존성은 습도가 증가함에 따라 debris의 크기 증가와 함께 스틸볼의 마모로 인한 Fe-rich debris의 생성과 밀접한 관계가 있음을 확인 할 수 있었다. 그리고 스틸볼을 사용하여 90%의 습도에서 마모시험을 하는 중간에 습도를 0%로 변화시키며 관찰한 결과, 마찰계수 값이 급격히 감소하였다. 이와 같은 결과를 통하여, Fe-rich debris가 마찰계수에 미치는 영향은 debris내의 Fe원소가 습도에 매우 민감한 흑연상의 전이층을 형성시킨다는 것을 확인 할 수 있었다.

Diamond-like carbon (DLC) film was deposited using benzene $(C_6H_6)$ by r. f-plasma assisted chemical vapor deposition. The tribological properties of the DLC film were tested by rotating ball-on-disc type tribometer isolated by a chamber. The tribological test was performed in air environment of relative humidity ranging from 0 to 90% in order to observe the tribological behavior of the DLC film with the change of humidity. We used steel ball and DLC coated steel ball to investigate the effect of the counterface material. Using steel ball, the friction coefficient of DLC film increased from 0.025 to 0.2 as the humidity increased from 0% to 90%. In case of DLC coated steel ball which didn't form the Fe-rich debris, the friction coefficient showed much lower dependence of humidity as 0.08 in relative humidity 90%. We confirmed that the high humidity dependence of the friction coefficient using steel ball resulted from the increase of debris size with humidity and the formation of Fe-rich debris by the wear of steel ball. And the friction coefficient was immediately dropped when the relative humidity changed from 90% to 0% during test using steel ball. From this result, we confirmed that the effect of the Fe-rich debris on the friction coefficient was that Fe element in debris formed the highly sensitive graphitic transfer layer to humidity.

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