일반기술

내마모성과 윤활성의 복합 코팅층을 갖는 금속강재 및 그 금속강재의 코팅방법

본 발명은 내마모성과 윤활성의 복합 코팅층을 갖는 금속강재 및 그 금속강재의 코팅방법에 관한 것으로, 공구강으로 사용되기 적합할 정도의 내마모성을 갖도록 내마모성이 우수한 경질 코팅층을 형성 한 후 그 상면에 윤활 코팅층을 형성함으로써 내마모성이 우수할 뿐만 아니라 무윤활 가공에서 작업하기에 적합하도록 한 금속강재 및 코팅방법을 제공기존 방식은 금형 또는 공구강등의 재료인 금속강재는 그 내마모성을 향상시키기 위하여 코팅층을 형성한다. 코팅층은 대표적으로 화학 증착법이 많이 사용되지만 1000℃이상의 고온에서 코팅층을 형성하므로 금속강재의 치수변화나 기계적 성질의 변화가 발생하게 된다.본 발명에서는 선행 특허기술에 의하여 마그네트론 스퍼터링법을 이용하여 경질층을 형성하였다. 또한 공구강으로서 필요한 윤활성을 부여하기 위하여 연질의 윤활층을 경질층 위에 추가로 형성함으로써 무윤활 가공에서 작업하기에 적합하도록 하고 있다.본 발명은 금속강재의 상면에 TiAlN, TiN, TiCN, CrN, TiAlSiN 중 어느 하나를 음극 아크법 혹은 마그네트론 스퍼터링법에 의한 제1경질 코팅층을 형성하여 내마모성이 우수하도록 하며, 그 1차 경질코팅층의 표면에 Ti와 MoS2의 함량비율이 5~10:95~90(wt%)의 2차 코팅층(윤활 코팅층)이 순차적으로 형성되어 무윤활 가공에서 작업하기에 적합하도록 한 것을 특징으로 한다. 본 발명의 대표적 응용분야는 공구분야이다. 최근 KOTIC의 발표에 따르면 국내 공구시장은 아시아의 중심시장으로 난삭재 및 신소재의 개발로 매년 10% 이상의 성장률을 보이고 있다. 또한 450억불 규모의 세계 공구시장에서 국내시장은 2.7%를 점유하고 있으나 2010년까지는 5% 이상의 점유율을 보일 것으로 전망하고 있다. 다음은 국내 공작기계 생산규모이다. 본 발명은 경질성과 연질성이라는 서로 상반된 특성을 복합화하여 초고경도의 품질을 갖는 동시에 윤활성이 뛰어난 절삭공구를 제조하는 박막증착방법을 제시한 우수기술이다. 여기에 국내외적으로 공구시장의 내마모, 내열, 내식성 향상에 대한 인식이 확대되어가고 있다. 따라서 내마모, 내열, 내식성이 모두 향상되고 윤활성까지 보유한 복합 코팅층 박막증착방법을 상용화할 경우 그 할용도가 높을 것이라 기대된다. 또한 복합 코팅층 박막증착방법을 상용화하는데 추가로 연구비용이 들거나 투자자본이 많지 않을 것으로 보여 상용화에 큰 어려움이 없을 것으로 보인다.