부품 내구성 향상 ta-C 코팅 소개

자동차 및 여러가지 구동 부품의 구동 조건은 점점 악화되고 있고, 우리는 더 강한 재료가 필요합니다. 내구성 향상에 큰 도움이 되는 ta-C 코팅에 대해서 소개하고자 합니다.

ta-C 코팅이란

ta-C 코팅은 DLC의 종류로 tetrahedral Amorphous Carbon을 의미합니다. DLC 코팅은 흑연 구조의 sp2와 다이아몬드 구조의 sp3가 혼합되어 있습니다. ta-C 코팅은 다이아몬드 구조인 sp3가 많이 함유되어 있는 코팅을 이야기하며 다이아몬드와 같이 고경도 특성을 갖고 있습니다. DLC 코팅은 사용 목적에 따라서 다양합니다. DLC 코팅에 대해서 자세히 알고 싶은 분들은 아래 포스팅 참고하시기 바랍니다.

DLC 코팅 종류 알아보기

ta-C 박막 물성

아래의 코팅 물성은 일반적으로 코팅 업체에서 내세우는 물성표입니다.

  • 경도 (Hv): 4,000 ~ 8,000
  • 마찰 계수 (건식): <0.1 (상대재: 철)
  • 코팅 두께: 1~9um (적용 분야에 따라 변경 가능)
  • 코팅 온도: 200도 미만
  • 최대 사용 온도: Max. 400도
  • 코팅 색상: 검정색 또는 레인보우 (코팅 두께에 따라 색상이 변함)
이온본드

ta-C 코팅 특징

  • 고경도: 앞에 언급했듯이 다이아몬드 구조인 sp3가 많이 함유되어 있어 경도가 매우 높습니다.
  • 내구성: 경도가 높기 때문에 내구성이 좋습니다. 고마찰 및 고부하 환경에 적용되면 좋은 효과를 볼 수 있습니다. 이런 특성 때문에 공구, 베어링, 기계 부품 등에 사용을 많이 합니다. 제품의 수명을 연장하고 유지보수 주기를 늘려주어 생산성 개선에 도움이 됩니다.
  • 저마찰 (자기 윤활): 흑연 성분이 있기 때문에 저마찰에 좋습니다. (고체 윤활)
  • 전기 및 열 전도성: 전기 및 열전도성이 뛰어나기 때문에 일부 응용 분야에서 열관리 및 전기적 특성을 개선하는데 사용 가능합니다.
  • 투명: 특정 ta-C 코팅은 광학적으로 투명하여 광학 렌즈 또는 센서 보호용으로 적용되기도 합니다.
  • 고온 안정성: DLC 코팅은 고온에서 열화되는 현상 때문에 사용 온도가 낮습니다. (약 300도), ta-C의 경우 고온에서 안정한 성능을 제공하기 때문에 타 카본계 코팅 보다는 고온에서 사용이 가능합니다.
  • 생체 안정성: 생체 친화성이 뛰어나기 때문에 의료장비 및 치과 임플란트와 같은 분야도 많이 적용이 되고 있습니다.
  • 방사능 차단: ta-C 코팅은 방사능 차단 효과 특성도 있습니다.
  • 내식성: 제품의 내식성을 향상시키고 화학적으로 안정적입니다.

ta-C 코팅 적용 예시

일반 DLC (a-C:H) 적용되었던 부품 중, 사용 환경이 점점 악조건이 되면서 내구성이 떨어지는 경우가 발생합니다. 이런 이유로 DLC에서 ta-C로 사양 변경을 하는 경우가 많이 있습니다. 아래 예시도 참고하시기 바랍니다.

  • 피스톤 핀 (자동차 엔진 부품): 자동차 엔진의 피스톤 핀에 적용 사례가 있습니다. 이러한 핀은 엔진 내에서 높은 온도와 마찰을 겪으므로 ta-C 코팅을 통해 내마모성과 마찰을 개선하여 연료 효율을 개선합니다.
ta-C 코팅 적용된 피스톤 핀
피스톤 핀-ta-C 코팅 적용
  • 베어링 (자동차 및 구동부품): 고속 고하중 베어링에 적용되어 내구성을 향상시켜 수명을 연장합니다. 저마찰로 인해 토크를 줄여주는 역할도 합니다.
  • 드릴 비트 (공구): 공구 드릴 비트 적용되고 있습니다. 공구의 수명을 늘려주고 피삭제를 빠르고 정확하게 가공하는데 도움을 주어 생산성이 향상됩니다.
  • 임플란트 (의료): 임플란트의 내구성을 향상시키며, 환자들의 임냄새를 감소시키고 임플란트 수술 후 회복 기간을 단축시키는 효과도 있습니다.
  • 광학 렌즈 및 필터 (전자 기기): 광선 투과도를 향상시키며 표면 내외부에서의 반소를 감소시켜 광학 장비 성능을 향상시킵니다. 내스크래치성도 좋아져 수명도 늘어납니다.
  • 장비 부품 (설비): 공장 및 생산설비 부품의 구성 요소에 적용되어 내구성 향상시키고 유지보수 주기를 연장하여 생산 효율을 개선합니다.


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