진공 코팅 기술의 출현은 비교적 최근에 이루어졌습니다. 국제적으로는 1960년대 초경합금 절삭공구에 CVD(화학기상증착) 기술이 적용됐다. 그러나 이 기술은 초기 개발 과정에서 많은 장애물에 직면했습니다. 고온 환경(1000°C 이상의 공정 온도)에서 작동해야 했고, 코팅 종류가 제한되어 있어 개발 가능성이 크게 제한되었습니다.
1970년대 말에는 PVD(물리적 기상 증착) 기술이 등장하여 진공 코팅 분야에 유망한 새로운 공간을 열었습니다. 그로부터 불과 수십 년 만에 PVD 코팅 기술이 급속도로 발전했습니다.
최근 진공 코팅 기술 분야에서는 PCVD(물리화학기상증착), MT-CVD(중-증착) 등의 신기술이 등장하고 있습니다. 다양한 코팅 장비와 공정이 지속적으로 생겨나며 풍요롭고 다양한 현장을 선보이고 있습니다.
앞으로 공구 코팅 기술의 발전 추세는 다음과 같은 사항을 포함할 것입니다.
(I) 코팅 부품의 다양화 및 복잡화
에이. 1세대 PVD 코팅은 주로 TiN으로 구성되었습니다. 이를 바탕으로 TiC, TiCN, ZrN, CrN, WC 등 다양한 단일 금속 코팅이 잇달아 개발되었습니다. PVD 증착 기술이 더욱 발전하면서 코팅에 알루미늄이 추가되고 TiAIN, TiAICN과 같은 다성분 금속 합금 코팅이 등장했습니다. 단일-금속 코팅에 비해 내마모성과 적색 경도가 크게 향상되어 예를 들어 롤링 절단에서 최대 150m/min의 더 높은 절단 속도에서 사용할 수 있습니다.
비. 나중에는 각 코팅의 장점을 활용하기 위해 공구에 여러 가지 유형의 코팅을 층별로 증착하는 추세가 되었습니다. 예를 들어, TiN + TiCN + TiN, TiN + TiALN, TiAIN + WC/C 등의 조합이 사용되었습니다.
기음. 최근 몇 년 동안 PVD 코팅 기술은 또 다른 중요한 발전을 이루었습니다. 해외 여러 코팅업체가 펄스 코팅 기술 개발에 성공해 적용에 나섰다. 예를 들어 스위스 Balzers의 P3E(Pulse Enhanced Electron Emission) 기술과 독일 Cemecon의 HIP_(High Ion Pulse) 기술이 있습니다. 이 두 가지 신기술은 모두 펄스 전자를 활용하여 타겟 물질의 아크 증발을 활성화합니다. 산소 분위기에서 작동하는 이 공정으로 인해 이론적으로 이 기술은 모든 금속 산화물(예: Al2O3, ZrO2, Cr2O3, Ta2O5 등)과 그 화합물 코팅을 증착할 수 있습니다. 현재 Al2O3 코팅은 실용화 시험 단계에 들어섰으며 가까운 시일 내에 널리 적용될 것으로 예상된다.
(II) 코팅의 응용 개발이 더욱 목표화됨
다양한 응용 요구 사항을 충족하기 위해 코팅 개발 및 설계가 점점 더 목표화되고 있습니다. 드릴링, 밀링, 건식 압연 절단, 스탬핑 및 딥 드로잉과 같은 다양한 응용 분야의 특성 및 요구 사항에 따라 이러한 측면에서 상대적인 이점을 갖춘 코팅이 개발되었습니다. 지속적인 노력과 실험을 통해 밀링에 TiX(Al:Ti=2:1) 코팅 적용, 고속 건식 압연 절단에 적용되는 AICrN 코팅, 드릴링에 적용되는 CrN + TISIN 복합 코팅, 딥 드로잉 금형에 적용되는 TIN + TCX 복합 코팅과 같은 특정 분야에서 성공을 거두었습니다. 수명은 다른 코팅보다 훨씬 더 좋습니다. 또한 내식성(Crx 코팅), "자체 윤활(WC/C 코팅), 연질 소재 가공(MoS2 코팅), 경질 소재 가공(CBN, 다이아몬드 코팅)" 등의 기능을 갖춘 다양한 타겟 코팅이 이미 널리 적용되고 있습니다. 이러한 코팅은 해당 분야에서 큰 성공을 거두었지만 PVD 코팅 기술의 지속적인 개발로 인해 이러한 기존 코팅을 대체하기 위해 보다 표적화된 새로운 코팅이 지속적으로 개발될 것입니다.
(III) 코팅의 증착 입자는 나노미터화되는 경향이 있습니다.
나노기술의 발전과 코팅 기술의 발전으로 나노미터{0}} 코팅 절단 도구는 연구자들과 PVD 코팅 서비스 회사들로부터 큰 관심을 끌었습니다. 코팅 증착 입자의 나노미터화는 코팅과 기판 사이는 물론 다양한 층 사이의 결합 강도를 향상시킬 수 있으며 코팅의 표면 거칠기를 감소시킬 수도 있습니다. 현재 대부분의 코팅의 증착 입자는 여전히 상대적으로 큽니다. 나노- 수준이라고 하는 코팅이 있지만 코팅의 최종 표면에서는 여전히 큰 입자가 발견될 수 있으며 코팅 표면은 여전히 상대적으로 거칠습니다. 큰 비정상 입자의 출현을 방지하기 위해 공정 안정성을 유지하면서 코팅 증착 입자의 크기를 줄이는 것은 코팅 개발, 특히 거울 표면 응용 분야에서 중요한 방향이 될 것입니다. 일부 회사에서는 경면 코팅을 개발했지만 품질과 안정성이 낮고 공정도 상대적으로 복잡합니다. 향후 코팅 연구 개발에서는 코팅 입자의 나노미터화와 코팅 층간 두께의 나노미터화가 주요 개발 방향이 될 것입니다. 이는 코팅의 전반적인 성능을 향상하고 층간 응력을 줄이는 데 큰 의미가 있으며 거울 표면의 매끄러움을 더욱 향상시켜 정밀 성형 산업에서 코팅의 적용을 더욱 확대할 것입니다.
(IV) 코팅 공정 온도가 낮아지고 있습니다.
일반 CVD 코팅의 증착 온도 약 1000도에서 PVD, PECVD 코팅의 증착 온도 약 500도까지 코팅의 증착 온도가 낮아져 코팅의 적용 범위가 확대되었습니다. 그러나 약 500도의 증착 온도는 여전히 작업물의 변형을 일으키고 기판의 경도를 감소시키는 등 코팅 작업물에 악영향을 미칩니다. 따라서 공작물의 역가열 온도가 코팅 온도보다 낮지 않은 등 코팅 공작물의 예열에 대한 특별한 요구 사항을 제안해야 합니다. 코팅 온도가 200도 미만인 코팅과 같은 낮은 온도의 코팅은 이러한 제한을 제거하여 코팅 적용을 위한 더 넓은 범위의 재료, 보다 유연한 예열 선택 및 다양한 표면 개질 기술의 보다 실현 가능한 포괄적인 적용을 가능하게 합니다. 동시에 저온- 코팅을 적용하면 코팅 장비의 에너지 소비가 줄어들어 에너지 절약에 있어 특정 환경 보호 효과가 있습니다. 또한, 코팅 온도를 낮추면 가열 및 냉각 시간이 단축되어 코팅 공급 주기가 단축되고 효율성이 향상됩니다. 따라서 저온- 코팅은 코팅의 적용과 대중화를 크게 촉진할 것이며 PVD 코팅 개발의 중요한 방향이 될 것입니다.
