DLC, TAC 코팅
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DLC와 TAC 코팅
1) DLC(Diamond Like Carbon) / TAC(Tetrahedral Amorphous Carbon) 코팅.
▶ 다이아몬드의 주성분인 탄소가 흑연구조(SP²)와 다이아몬드구조(SP³)로 섞여있는 코팅이다.
- 흑연과 다이아몬드 두 물질은 각 장점을 가지고 있다. (흑연 : 저 마찰성, 다이아몬드 : 높은 경도)
ü경도, 내부식성, 내마모성 등의 물성이 다이아몬드와 비슷하여 Diamond Like Carbon 으로 불리게 되었다.
ü다이아몬드와 유사한 경도, 내마모성과 윤활성, 절연성, 화학적 안전성 등 특징이 있다.
ü우주항공, 의료기기, 자동차 부품, 절삭 공구 등 다양한 산업에서 응용되어 사용되고 있다.
ü코팅 환경에 따라 새로운 구조가 형성되며 물성에도 변화가 생긴다.(다양한 산업분야에 적용)
2) DLC / TAC 코팅의 원리
▶ DLC : CH4(메테인) 또는 C2H2 (아세틸렌) 가스에 에너지를 가해 CVD(화학적 증착 방식) 방식의 코팅이다.
- 경도와 밀착력이 절삭 공구에 사용할 수 있을 만큼 높지않아 부품과, 제품 디자인 등에 사용 된다.
▶ TAC : 고체상태의 흑연에 에너지를 가해 PVD(물리적 증착 방식) 방식의 코팅이다.
- DLC 코팅보다 더 높은 밀착력과 경도로 얇은 표면 막으로 비철 비금속 가공용 코팅으로 적합하다.
① 고체 상태의 흑연을 코팅 소스로 사용한다.
② 경우에 따라 기타 가스를 주입해 복합적인 성질을 가진 입자를 활성화 시켜 피 코팅제로 이동시킨다.
③ 물리적으로 코팅 증착이 이루어 진다.
3) DLC / TAC 코팅의 종류
▶ DLC 코팅은 흑연구조(SP²)와 다이아몬드구조(SP³) 그리고 수소의 함량에 따라 구분된다.
- 코팅 시 소재에 인가되는 전압에 의해 탄소 구조가 결정된다.
⦁ a-C : amorphous Carbon의 약자로 비정질 탄소 필름(SP² : 70%, SP³: 30%)
⦁ a-C:H : Hydrogenated amorphous Carbon으로 a-C에 수소가 함께 존재하는 코팅이다.
(SP² : 70%, SP³: 30%)
⦁ ta-C : 대부분 탄소가 SP³ 결합, 즉 사면체(tetrahedral) 구조를 하고 있어 t가 붙었으며,
적은 수소 함유량으로 무수소 DLC 코팅으로도 불려오는 코팅이다. (SP² : 40%, SP³: 60%)
üSi-DLC(a-C:H:Si) : 내열성을 보완하기 위해 실리콘 첨가한다.
üN-DLC(a-C:H:N) : 화학적 안전성, 내식성을 향상하기 위해 질소 첨가한다.
üF-DLC(a-C:H:Fluorinated) : 발수성 향상을 위해 불소 첨가한다.
▶ 수소의 첨가 유무와 SP3의 양에 따라 DLC / ta-C / R-ta-C 로 나뉘어진다.
ü최대 20㎛ 까지 코팅이 가능하나 코팅 내부 응력이 높아 절삭공구에서는 얇은 1㎛미만의 박막을 적용한다.
ü높은 경도를 지니고 있지만 막 두께가 매우 얇기 때문에 비철, 비금속, 알루미늄 가공용 코팅으로 사용된다.
4) DLC / TAC 코팅의 용도
■ DLC(Diamond Like Carbon) 코팅 - Hv. 2,500
개발 배경 : 매끄러운 박막으로 일정한 코팅이 가능하여, 마찰이 많은 부품과 비철 공구에 사용한다.
ü탄소성분의 가스를 이용해 코팅막을 증착시키며 다이아몬드와 유사한 코팅막이 형성된다.
ü마찰계수가 낮으며 얇은 막두께(0.001mm 이하)로 인해 인선부의 샤프함을 유지한다.
(비철류 가공에 적합)
ü비교적 낮은 온도(200º이하)에서 코팅이 이루어지기 때문에 다양한 부품에 적용하는 코팅이다.
ü윤활유 저류성이 좋고 마찰계수가 낮아 기계 부품으로 활용된다.
ü발수성능을 첨가한 DLC 코팅을 이용해 수증기가 맺히지 않는 렌즈에 사용된다.
■ R-TAC (Rainbow Tetrahedral Amorphous Carbon) 코팅 - Hv. 5,000
개발 배경 : DLC 코팅보다 더 낮은 마찰계수와 더 얇은 막을 구현하기 위해 개발 되었다.
ü코팅 중 수소를 제거하여 무수소 DLC 코팅이라고도 말한다.
ü0.0003~0.0004mm의 매우 얇은 막을 구현한다.
ü낮은 마찰계수로 인해 매우 우수한 조도 구현한다.
ü정밀 금형 몰드, 부품 등에서 사용한다.
