• 한국표면공학회지
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• 제36권2호
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• pp.109-115
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• 2003

Quaternary Ti-Al-Si-N films were deposited on WC-Co substrates by a hybrid deposition system of arc ion plating (AIP) method for Ti-Al source and DC magnetron sputtering technique for Si incorporation. The synthesized Ti-Al-Si-N films were revealed to be composites of solid-solution (Ti, Al, Si)N crystallites and amorphous Si3N4 by instrumental analyses. The Si addition in Ti-Al-N films affected the refinement and uniform distribution of crystallites by percolation phenomenon of amorphous silicon nitride, similarly to Si effect in TiN film. As the Si content increased up to about 9 at.%, the hardness of Ti-Al-N film steeply increased from 30 GPa to about 50 GPa. The highest microhardness value (~50 GPa) was obtained from the Ti-Al-Si-N film haying the Si content of 9 at.%, the microstructure of which was characterized by a nanocomposite of nc-(Ti,Al,Si) N/a$-Si_3$$N_4$.

• 한국표면공학회지
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• 제25권5호
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• pp.235-252
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• 1992

(Ti, Al)N films were deposited on 304 stainless steel sheet by D.C. magnetron sputtering using Al target and Ti plate. The high temperature oxidation of (T, Al)N films with the variation of composition has been investigated. The chemical composition of (Ti, Al)N films with the variation of composition has been investigated. The chemical composition of (Ti, Al)N films was similar to the sputter area ratio of titanium to aluminum target by means of EDS and AES survey. The high temperature oxidation test of (Ti, Al)N showed that (Ti, Al)N has better high temperature resistance than TiN and TiC films. TiC films were cracked at 40$0^{\circ}C$ in air TiN films quickly were oxidised at $600^{\circ}C$, were spalled more than $700^{\circ}C$. But (Ti, Al)N films are relatively stable to$ 900^{\circ}C$. The good resistance to high temperature oxida-tion of (Ti, Al)N films are due to the formation of dense Al2O3 and TiO2 oxide layer. Especially, Al2O3 oxide layer is more important. The results obtained from this study show, it is believe that the (Ti, Al)N film by D.C. magnetron sputtering is promising for the use of high temperature and wear resistance mate-rials.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.24-24
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• 2014

음극 아크 증착을 이용하여 제조한 AlTiN 박막의 공정 변화에 따른 물리적 특성 변화를 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제조한 AlTiN 박막의 특성을 평가하였다. Al-Ti 타겟(Al:Ti=75:25 at.%)을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 기판은 stainless steel(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 공정 압력과 기판 전압이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 코팅 공정 중 질소 유량을 변화했지만 AlTiN 박막의 특성은 변하지 았았다. AlTiN 박막 제조 시 빗각을 적용한 결과, $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. AlTiN 박막의 내산화성을 평가한 결과, $600^{\circ}C$이상에서 안정된 내산화성을 확인할 수 있었다.

• 열처리공학회지
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• 제10권2호
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• pp.138-149
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• 1997

TiN and AlN are ceramic materials with extensive applications due to its excellent mechanical and chemical properties at elevated temperature. The purpose of this research is to develop the method for the synthesis of ternary nitride powder, titanium-aluminum-nitrogen system, which have an excellent property of both TiN and AlN. The ternary nitride such as $Ti_3AlN$, $Ti_2AlN$ and $Ti_3Al_2N_2$ can be synthesized by the interdiffusion nitriding method in Ar gas, however, the ternary nitride coexist with TiN, AlN, $Ti_3Al$ and ${\alpha}$-Ti. The ternary nitride are stable below $1400^{\circ}C$, but these are gradually decomposed into TiN, $Ti_3Al$ and AlN above $1400^{\circ}C$. The thermal oxidation characteristics of the Ti-Al-N compound synthesized by the interdiffusion nitriding method is superior to that of the TiN+AlN mixed powder, and the oxidation for both materials show the differential behaviors.

• 한국진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.394-399
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• 2000

Underlayer의 종류 및 두께가 Al 박막의 texture 및 면저항 변화에 미치는 영향을 연구하였다. Al의 underlayer로는 ionized physical vapor deposition(I-PVD)에 의해 제조된 Ti와 I-PVD Ti 위에 metalorganic chemical vapor deposition(MOCVD)에 의해 제조된 TiN을 적층한 구조가 사용되었으며, 각각에 대해 두께를 변화시키면서 Al 박막의 배향성, 면저항을 조사하고, $400^{\circ}C$, $N_2$분리기에서 열처리하면서 면저항의 변화를 조사하였다. I-PVD Ti만을 Al의 underlayer로 사용한 경우, Ti두께가 5 nm이어도 Al 박막이 우수한 <111> 배향성을 나타내었으나, Al-Ti반응 때문에 열처리 후 Al 배선의 면저항이 크게 상승하였다. I-PVD 와 Al 사이에 MOCVD TiN을 적용함에 의해 Al <111> 배향성의 큰 저하없이 Al-Ti 반응에 의한 면저항의 증가를 억제할 수 있었으며, MOCVD TiN의 두께가 4 nm 이하일 때 특히 우수한 Al <111> 배향성을 나타내었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 추계학술대회 논문집
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• pp.162-162
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• 2015

증착 조건이 AlTiN 박막의 특성에 미치는 영향에 대하여 평가하였다. 한편, 공정변수의 하나로 빗각 증착을 적용하여 AlTiN 박막을 제조하고 그 특성을 평가하였다. Al-25at.%Ti 합금타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 기판은 stainless steel(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 박막 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 공정 압력과 기판 전압이 높을수록 AlTiN 박막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 코팅 공정 중 질소 유량을 변화했지만 AlTiN 박막의 특성에 변화는 없었다. AlTiN 박막 증착 시 빗각을 적용한 결과, $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 박막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. AlTiN 박막의 내산화성을 평가한 결과, $600^{\circ}C$이상에서 안정된 내산화성을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2015년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.67-67
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• 2015

음극 아크 플라즈마 공정을 이용하여 증착된 AlTiN 코팅막의 공정 변화에 따른 물리적 특성 변화를 평가하였다. 또한 빗각 증착을 적용하여 제조한 AlTiN 코팅막의 특성을 평가하였다. Al-25at.%Ti 합금타겟을 음극 아크 소스에 장착하여 AlTiN 박막을 코팅하였다. 기판은 stainless steel(SUS304)과 초경(tungsten carbide; WC)을 사용하였다. 음극 아크 소스에 인가되는 전류가 낮을수록 AlTiN 코팅막 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아졌으며, 공정 압력과 기판 전압이 높을수록 AlTiN 코팅막의 표면에 존재하는 거대입자의 밀도가 낮아지는 경향을 보였다. 코팅 공정 중 질소 유량을 변화했지만 AlTiN 코팅막의 특성은 변하지 았았다. AlTiN 코팅막 증착 시 빗각을 적용한 결과, $60^{\circ}$의 빗각을 적용한 다층 코팅막에서 약 33 GPa의 경도를 보였다. AlTiN 코팅막의 내산화성을 평가한 결과, $600^{\circ}C$이상에서 안정된 내산화성을 확인할 수 있었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2013년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.119-120
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• 2013

공구, 다이몰드 등에 널리 쓰이는 TiC, TiN, CrN, TiCrN, TiAlN 코팅의 산화특성을 비교하기 위하여 $600^{\circ}C-900^{\circ}C$에서 대기중 산화시험을 실시하였다. 내산화성은 (TiC, TiN), TiAlN, TiCrN, CrN 코팅의 순서로 증가하였다. 코팅원소중 Ti는 $TiO_2$로, Cr은 $Cr_2O_3$로, Al은 $Al_2O_3$로 산화되었다.

• 한국재료학회지
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• 제9권7호
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• pp.688-694
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• 1999

Ti-6Al-4V 합금을 타겟트로 사용하여 유리 기판위에 dc reactive magnetron sputtering법으로 $N_2$/(Ar+N_2)$ 비, 기전력 및 시간등의 여러 가지 증착 조건에서 Ti-6Al-4V-N 필름을 증착하였고, 각각의 증착 조건에 따른 결정구조 및 우선방위 거동은 X-선 회절장치를 사용하여 조사하였다. Ti-6Al-4V-N 필름은 본질적으로 fcc 결정구조의 $\delta$-TiN에 Al과 V이 결함으로서 고용된 변형된 형태의 $\delta$-TiN구조이고, TiN의 격자상수(4.240 )보다 작은 값을 나타내었는데, 이는 Ti(1.47 )에 비하여 상대적으로 원자반경이 작은 Al(1.43 )과 V (1.32 )이 Ti의 격자위치에 치환된 결과이다. 그리고 Ti-6Al-4V-N 필름은 $_N2$가스 분압이 감소됨에 따라 (111) 우선방위 성장거동을 하였을 뿐만아니라 증착시간의 증가에 따라 뚜렷한 (111) 우선방위 성장거동을 나타내었다. 그리고 증착속도 및 결정입도의 거동 또한 여러 가지 증착 조건에 크게 의존한다

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.302-302
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• 2012

본 연구에서는 아크 소스를 이용하여 TiAlN을 코팅하였으며 공정 변수 중 질소 유량에 다른 TiAlN 박막의 물성 변화를 관찰하였다. TiAlN은 고경도 난삭재의 고능률 절삭 분야에 사용되어 공구의 수명을 향상하기 위한 표면처리 소재로 각광을 받고 있다. TiAlN 박막은 아크 소스에 장착된 TiAlN 타겟(Ti-50 at %Al)을 사용하여 스테인리스 강판 위에 코팅 하였으며 이 때 기판과 타겟 간의 거리는 약 30 cm이었다. 기판을 진공용기에 장착하고 ${\sim}10^{-6}$ torr까지 진공배기를 실시한 후 아르곤 가스를 진공용기 내로 공급하여 공정 압력인 $7{\times}10^{-4}$ torr로 제어한다. 공정 압력에서 아크 소스에 약 70 A의 전류를 인가하여 아크를 발생시키고 기판 홀더에 약 -400 V의 직류전압을 인가하여 약 5분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝나면 기판에 인가된 전압을 차단하고 질소 가스를 진공용기에 공급하여 TiAlN을 코팅하였다. 질소 유량이 30 sccm일 경우 TiAlN 박막의 경도가 약 2510 Hv로 가장 높았으며, 질소의 유량이 40 sccm 이상으로 증가할 경우 TiAlN 박막의 경도는 1500 Hv로 주목할 만한 변화는 없었다. 질소 유량이 증가하면 TiAlN 박막의 색상은 회색에서 어두운 보라색으로 변화하였고 주사전자현미경 분석을 통해서 거대 입자(macro particle)가 감소하는 경향을 확인할 수 있었으며 이는 질소 유량이 증가할수록 TiAlN 박막의 표면조도 또한 증가하는 분석결과와 일치하였다. X-선 회절 분석을 통해 질소 유량이 30 sccm 이상에서 박막의 질화가 일어나고 2500 Hv 이상의 경도를 가지는 최적 조건임을 확인하였으며, 이는 절삭 공구 등과 같이 고경도 유지를 위한 코팅 분야에 적용이 가능할 것으로 판단된다. 본 연구에서 얻어진 결과를 바탕으로 질소 유량 외에 다른 공정 조건을 변화시켜 TiAlN 코팅을 실시한다면 다양한 색상 구현, 고경도, 내마모성 등 TiAlN 박막의 기능성을 향상할 수 있을 것으로 예상된다.