Quaternary Ti-Si-C-N coatings were deposited on WC-Co substrates by a hybrid coating system of arc ion plating (AIP) and sputtering techniques using Ti and Si targets, in an $Ar/N_2/CH_4$ gaseous mixture. The crystallinity, bending status, and microstructure of the Ti-Si-C-N coatings were measured by X-ray diffractometer (XRD) and X-ray photoelectron spectroscope (XPS), The micro-hardness of Ti(C,N) and Ti-Si-N coatings were about 30 and 40 GPa, respectively. As the Si was incorporated into Ti(C,N) coatings, the Ti-Si-C-N coatings having Si content of $8.9\;at.\%$ showed the maximum hardness value of about 55 GPa. In this work, the microstructure and mechanical properties of Ti-Si-C-N coatings were systematically investigated.
TiN 박막을 자전거용 서스펜션 프레임의 재질로 사용되는 고비강도 경량 합금에 적용하기 위해 Arc ion plating 방식으로 코팅하고 기계적 특성을 분석하였다. TiN 박막의 코팅 특성 평가는 XRD, 박막 경도, 마찰 계수, 밀착력을 측정하였고 피로시험을 실시하였다. 박막의 경도는 약 19 GPa로 측정되었고, 마찰 계수는 약 0.4로써 박막의 코팅 전(마찰계수 0.8)보다 낮아졌다. 밀착력은 약 13.9 N로 나타났으며, 피로 시험은 약 30,000회의 수직 하중 실험에도 박막의 가시적 크랙과 파손이 관찰되지 않았다.
아크이온플레이팅법과 스퍼터링법을 이용하여 금형의 보호코팅으로서 CrTiAlSiN 박막을 합성하였다. 연구는 CrTiAlN 피막에 Si이 첨가됨에 따른 농도변화가 피막의 경도 및 내열성에 미치는 영향을 조사하였다. Si 함유량 변화에 따른 특성의 변화에 대해 XRD, TGA, 경도분석, 윤활성의 분석을 통해 조사하였으며, 함성된 피막은 기존 CrN 박막 대비 내열성이 우수하게 향상되었으며 경도의 향상과 낮은 윤활성을 보였다.
As a new approach to substitute for a hard alloy of stellite 6B containing Co which is radioactive in nuclear system, a hard-phase coating of CrN will be applicable to protect 12Cr steel from erosion at leading edge on steam turbine blade. The CrN coating was prepared by arc ion plating on 12 Cr steel and was undertaken in liquid impact test at the velocity of 35Om/sec, which simulate the environment in the last stage of blade. The erosion resistance of coating was evaluated by optical observation on damaged surface. The threshold number of impact was closely related with surface hardness. And thus, it was confirmed that surface hardening improves the life time of steam turbine blade.
The Diamond-Like-Carbon (DLC) coating is a new carbon-based amorphous material. Carbon ions in the plasma are electrically accelerated and collide with the substrate to form a thin film. This film has similar properties to diamonds such as high surface hardness, low coefficient of friction, corrosion resistance and durability that do not react with acids and bases. Also, since there is no thermal deformation, it can be printed at room temperature. and coated on almost all materials such as paper, polymer, ceramics and various metals even aspheric lens it is possible to mirror surface coating with excellent surface roughness. In this paper, we have analyzed the DLC film formed by Filtered Arc Ion Plating (Filtered AIP) process.
MoN 코팅막은 Ar과 $N_2$가 섞인 가스 상태 안에서 몰리브덴(Mo) 타겟을 사용해서 아크 이온 플레이팅법을 사용하여 stainless steel 표면 위에 증착을 시켰다. MoN 코팅막의 미세 결정 구조의 특징은 X-선 회절 분석(X-ray Diffractormeter, Phillips co. X'pert)과 XPS를 사용해서 측정하였다. MoN 코팅막은 순수 Mo 코팅막의 13GPa 보다 높은 25 GPa의 미세경도값을 나타냈으며, 또한 Mo 코팅막에 N의 함량이 증가할수록 마찰계수가 낮아지는 것을 알 수 있었다. 이번 연구에서는 MoN 코팅막에서 질소 함량을 변화 시켜 MoN 코팅막의 미세구조와 그 특성에 대하여 연구하였다.
Cr-Al-Si-N coatings were deposited on WC-Co substrates by a hybrid coating system of arc ion plating and DC magnet :on sputtering technique in $N_2/Ar$ mixture. The Cr-tll-Si-N coatings were synthesized with different Si contents. Their microstructure and mechanical properties were systematically investigated. The average size of crystallites largely decreases with the increase of Si content compared with Cr-Al-N. The microhardness of Cr-Al-Si-N coatings largely increases from 24 to 55 GPa. The enhanced hardness is believed to originate from the microstructural change by the fine composite microstructure of Cr-Al-N coatings with Si addition. The average friction coefficient of Cr-Al-Si-N coatings decreases from 0.84 to 0.45 with increasing Si content up to $16\;at.\%$.
하이브리드 코팅장비를 이용해 WC-CO기판위에 Ti-Si-N박막을 증착 시켰다. 이 연구는 Ti-Si-N박막의 기계적 성질에 온도와 바이어스가 미치는 영향에 대해 실험을 하였다. 증착온도가 $300^{\circ}C$까진 Ti-Si-N박막의 미세경도와 탄성률은 증가했지만 증착온도가 $300{\sim}350^{\circ}C$에서는 탄성률은 감소하고 결정 성장으로 인해 미세경도는 감소하였다. 기판 바이어스는 박막과 미세구조에 압축 잔류 응력을 야기 시킨다. 그러나 기판바이어스가 -400V 이상에서는 re-sputtering에 의해 Si함량이 감소한다. Ti-Si-N 박막의 가장 우수한 기계적 성질은 $300^{\circ}C$, -100V에서 얻을 수 있었다.
Ti-Cu-N nanocomposite films deposited by arc ion plating and magnetron sputter hybrid system with various copper contents. The microstructure and mechanical properties of Ti-Cu-N superhard nanocomposite films depend on the Cu concentration. In X-ray diffraction (XRD) analysis, intensity of TiN (111) and TiN (220) peak decreased and peak broadness increased with increasing the copper contents and Cu peak was not detected. The grain size of films decreased with increasing at%Cu and Transmission Electron Microscopy (TEM) analysis also showed that Ti-Cu-N film containing 1.5at%Cu was composed of very fine (<10nm) nanocrystalline grains. The maximum hardness of Ti-Cu-N (1.5at%Cu) film reached to 45GPa and friction coefficient was measured 0.3.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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