고속도강의 플라즈마 질화/DLC코팅 복합처리 시 표면특성에 미치는 펄스비의 영향

초록

공구강으로 사용되는 SKH-9강을 마이크로펄스 플라즈마 질화/DLC 복합처리 후 표면특성 고찰하는데 있어서 처리변수인 펄스비의 변화에 따른 질화층의 특성변화와 복합처리한 후 표면의 특성변화를 중점적으로 살펴보았다. 열처리 후 모재의 변화에 따른 표면특성을 살펴보기 위해 질화처리 전 열처리는 Quenching & Tempering과 Normalizing으로 구분하여 실시한 후 질화처리를 하였다. 질화처리의 조건은 530℃, 4시간, 6torr, 400V, N2:H2=80:20(vol.%)의 조건으로 하였으며 펄스비를 각각 0.1, 0.3, 0.5, 0.7, 0.9, 1로 변화시켜 처리변수로 설정하였다. 질화처리한 시편은 Ar스퍼터링을 거쳐 PACVD장치를 이용하여 DLC막을 합성하였으며 이때 펄스비의 영향만을 살펴보기 위해 DLC막의 합성은 동일한 조건으로 실시하였다. 질화층 및 복합층의 특성평가는 미세조직, 미소경도, X선 회절분석, 표면조도, 접착강도, 내마모시험 등을 행하였다. 질화처리시 펄스비가 낮을수록 질화층의 두께는 감소하였으며 표면조도 또한 낮아졌다. 한편 펄스비가 0.1인 경우는 질화층이 형성되지 않았으며 펄스비에 따라 생성되는 질화물의 상에는 큰 변화가 없었다. 열처리후 모재의 경도값이 더 높은 Quenching & Tempering한 시편은 Normalizing처리한 시편보다 복합처리 후 높은 접착강도 및 내마모특성을 나타내었으며 Quenching & Tempering한 시편에서 펄스비가 낮을수록 높은 접착강도 및 내마모특성을 나타내었다.