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보고서 상세정보

절삭공구용 나노 다층막 코팅 소재 개발
Coating technology for the nanostructured Inaterials with high hardness and ,year resistance

  • 사업명

    21C프론티어연구개발사업

  • 과제명

    절삭공구용 나노 다층막 코팅 소재 개발

  • 주관연구기관

    한국과학기술연구원
    Korea Institute Of Science and Technology

  • 연구책임자

    백영준

  • 참여연구자

    이욱성   박종극   정증현   김흥석   박현진   이은옥   임희열   김수호   이솔  

  • 보고서유형

    1단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2005-06

  • 과제시작년도

    2003

  • 주관부처

    과학기술부

  • 사업 관리 기관

    한국과학재단
    Korea Science and Engineering Foundtion

  • 등록번호

    TRKO201000012161

  • 과제고유번호

    1350009567

  • 키워드

    나노 다층 박막.초격자 박막.경도.절삭 공구.절삭 성능.Nanomultilayered film.Superlattice coating.Hardness.Cuttingtool.Cutting performance.

  • DB 구축일자

    2013-04-18

  • 초록 


    To increase the life time of many type of machine parts, the material with high hardness has been searched and developed. However...

    To increase the life time of many type of machine parts, the material with high hardness has been searched and developed. However, it needs cutting tools with higher hardness to machine the hard material. The cutting tools to machine hard material has been developed as a form of coated tool, in which thin coating layer with high hardness is deposited on substrate with high toughness such as WC-Co phase. Therefore, to increase the cutting performance and tool life, the coating materials should have high hardness. The hardness of TiAlN which is widely used as coating materials is about 30 GPa. This relatively low hardness restricted its application to the coating materials of cutting tools to machine materials with high hardness.
    Recently, nanoscale multilayered superlattice coatings prepared by alternate deposition of two different nitride have been reported to show higher hardness over 50 GPa and wear resistance compared to those of the single layer coatings. This is very effective method to obtain coating with high hardness, because the high hardness can be obtained only by microstructure control and the process is relatively simple.


    지금까지 경도와 인성이 모두 높은 가장 이상적인 공구를 구현하기 위하여 인성이 높은 초경공구 위에 경도가 높은 세라믹 박막이 코팅된 코팅 공구가 개발되어왔음.
    - 현재 코팅에 사용되는 TiN, TiAIN 등 세라믹 박막의 경도...

    지금까지 경도와 인성이 모두 높은 가장 이상적인 공구를 구현하기 위하여 인성이 높은 초경공구 위에 경도가 높은 세라믹 박막이 코팅된 코팅 공구가 개발되어왔음.
    - 현재 코팅에 사용되는 TiN, TiAIN 등 세라믹 박막의 경도는 20~30 GPa 에 해당하나 이정도의 경도 범위로는 향후 주로 사용될 고강도 소재의 가공 요구조건을 만족시킬 수 없고 따라서 경도범위 40~60 GPa의 새로운 코팅 공구용 박막 소재의 개발이 절실히 요구됨
    - 이러한 요구는 최근 서로 다른 질화물 박막을 나노 두께로 반복 증착하여 구현한 나노 초격자박막 또는 나노 복합박막으로 해결될 가능성이 제시되고 있음. 이 경우 막의 경도가 50~100% 증가함이 보고되었고 이러한 경도의 증가현상은 다양한 소재의 조합에서 가능함이 검증되었음
    - 본 연구에서는 절삭 공구의 수명과 절삭 성능을 향상시키기 위해 절삭 공구의 고팅층으로 사용될 수 있는 고경도의 나노 다층 구조의 초격자 박막 소재를 개발하였음
    - 나노 다층 구조의 초격자 박막 소재는 서로 다른 질화물을 나노 미터의 두께를 갖도록 반복적으로 적층하여 구현하였음
    - 약 10 여종의 시스템에 대하여/ 나노 다층 구조의 초격자 박막 소재를 구현하였고 경도, 고온 안정성등의 물성과 절삭성능을 조사하였음.
    - 경도는 40 GPa 이상을 갖는 소재를 개발하였고, 800 uC 에서도 나노 구조를 유지하는 고온 안정성을 확보하였음
    - 개발된 소재를 WC-Co 인써트에 코팅하여 절삭 성능을 시험해 본 결과/ 기존 TiAIN 막이 코팅된 상용 공구에 비해 공구 수명이 약 30% 이상 향상됨을 관찰하였음
    - 이같은 연구 결과를 바탕으로 생산 기술에 대한 연구가 뒷받침 되면 실제 고성능의 공구 제품 생산으로 이어질 가능성이 높음


  • 목차(Contents) 

    1. 표지...1
    2. 제출문...2
    3. 보고서초록...3
    4. 요약문...4
    5. Summary...11
    6. Contents...16
    7. 목차...17
    8. 제1장 연구개발과제의 개요...18
    9. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...24
    10. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과...
    1. 표지...1
    2. 제출문...2
    3. 보고서초록...3
    4. 요약문...4
    5. Summary...11
    6. Contents...16
    7. 목차...17
    8. 제1장 연구개발과제의 개요...18
    9. 제2장 국내외 기술개발 현황 ...24
    10. 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ...28
    11. 1절 나노 다층 구조 초격자 박막의 증착(제조) 및 물성 ...29
    12. 2절 코팅층과 WC-Co 모재 사이의 밀착력 향상 ...95
    13. 3절 나노 다층 구조 초격자 박막이 코팅된 절삭공구의 절삭 성능 평가 ...123
    14. 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ...159
    15. 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...163
    16. 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ...168
    17. 제7장 참고문헌 ...169
  • 참고문헌

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