표면 처리와 트라이볼로지
절삭 공구에 TiN 등의 경질 피막을 피복한다. 초경합금 공구와 고속도 공구강(하이스) 공구의 피복법 선택으로 적절한 것은 무엇인가?
- A하이스는 템퍼링으로 2차 경화하므로 초경합금보다 내열성이 높아, 약 1000℃의 열 CVD로 두껍게 피복해도 경도가 떨어지지 않는다
- B초경합금에는 약 1000℃의 열 CVD를 쓸 수 있지만, 하이스에는 템퍼링 온도(약 550℃)를 넘지 않는 약 500℃ 이하의 PVD를 쓴다
- CPVD는 원료를 물리적으로 증발시킬 뿐 화학 반응을 쓰지 않으므로, TiN과 같은 화합물 막은 만들 수 없고 금속 막만 입힐 수 있다
정답과 해설 보기
정답: B. 초경합금에는 약 1000℃의 열 CVD를 쓸 수 있지만, 하이스에는 템퍼링 온도(약 550℃)를 넘지 않는 약 500℃ 이하의 PVD를 쓴다
열 CVD는 TiCl₄, N₂, H₂ 등의 원료 가스를 약 1000℃에서 반응시켜 막을 만드는 방법으로, 밀착성이 좋고 두꺼운 막을 얻을 수 있으므로 고온에서도 연화하지 않는 초경합금 공구에 널리 쓰입니다. 하이스는 담금질과 템퍼링으로 경도를 내고 있으므로, 템퍼링 온도를 넘겨 가열하면 연화하며, 다시 담금질하면 치수 변화도 문제가 됩니다. 그래서 스퍼터링이나 아크 이온 플레이팅 등의 PVD를 약 500℃ 이하에서 씁니다. PVD라도 질소를 포함한 분위기에서 Ti를 증발시키거나 스퍼터링하는 반응성 성막으로 TiN, TiAlN, CrN 등의 화합물 막을 만들 수 있습니다. 하이스의 2차 경화는 템퍼링 온도 영역에서의 현상이며, 내열성은 초경합금보다 낮아 열 CVD의 온도를 견디지 못합니다.