KITECH 생산기술 전문지

최근 뿌리산업의 기반이 되는 공정 기술의 범위가 지능화·첨단화 추세로 6개에서 14개로 확대 개편됨에 따라 뿌리기업들의 기술 융·복합화 및 첨단화 촉진이 필요한 시점이다. 뿌리기업이 4차 산업혁명, 공급망 재편 등 변화된 산업환경에 대응하기 위해서는 노동집약적·저부가가치 산업구조에서 벗어나 디지털화·고부가가치화 등 미래 경쟁력을 갖출 수 있는 차세대 공정 기술개발이 필요하다. 다기능성 나노복합코팅 (Nano-composite coating) 공정 기술은 일반적으로 2가지 이상의상 (Phase)으로 구성되어 다양한 환경에서 요구되는 물성을 동시에 구현하는 기술이다. 전통적인 뿌리기술인 열처리, 표면처리 기술을 이용하여 다기능성 나노복합코팅을 증착할 수 있으며, 이는 로봇, 센서, 우주항공과 같은 다양한 미래산업 부품에 적용할 수 있다. 나노복합 코팅은 물리기상증착법 (Physical Vapor Deposition, PVD), 화학기상증착법 (Chemical Vapor Deposition, CVD), CVD+PVD 방법과 같은 다양한 공정방법으로 증착할 수 있다. 그중 PVD 방법은 다른 공정에 비해 다양한 소재의 선택과 기능성 구현이 가능하기 때문에 산업적으로 연구가 활발히 진행되고 있다. PVD 방법은 가속된 고에너지 입자가 스퍼터 타겟 표면에 충돌될 때 스퍼터 타겟에 있는 원자나 분자가 충돌된 고에너지 입자의 운동량을 흡수하여 그 운동량을 가지고 표면 밖으로 튀어나오는 현상을 이용하여 재료 표면에 박막을 증착시키는 방법이다. 이 방법은 다른 표면처리에 비해 오염원 배출이 전혀 없는 친환경적인 공정이며, 정밀한 공정제어가 가능할 뿐만 아니라 코팅막의 부착력과 내마모성이 우수하다. 최근에는 반도체 제조공정분야, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems) 등과 같은 미세소자의 제조는 물론 각종 공구, 금형, 자동차용 부품의 내마모 향상에도 적용하고 있다. 최근 산업계에서는 한 가지 특성뿐만 아닌 다양한 특성 (내마모성, 고경도, 이형성, 내식성, 전도성, 내열성 등)을 동시에 보유하는 다기능성 나노복합코팅 개발을 요구하고 있다. 단일 합금타겟 을 이용하여 나노복합코팅을 증착할 경우 타겟 조성설계에 따라 독특한 물리, 화학적 특성을 동시에 구현할 수 있다. 본 연구에서는 다성분 단일 합금타겟의 제조 및 이를 이용하여 증착된 나노복합코팅에 대해 기술하였다.