증착법(Vapor Deposition)

가스반응 및 이온 등을 이용하여 탄화물, 질화물 등을 기판(Substrate)에 피복하여 간단한 방법으로 표면강화 층을 얻을 수 있는 것으로써, 가스반응을 이용한 C.V.D와 진공 중에서 증착하거나 이온을 이용하는 P.V.D로 대별되며 공구 등의 코팅에 이용된다.

1. 화학적 증착법 (C.V.D , Chemical Vapor Deposition)

1.1 원리

① 가스도금(Gas Plating), 증기도금(Vapor Plating)등으로 불리어지며 가스반응을 이용하여 탄화물, 질화물 등을 기판에 피복한다.

② 증착하려는 물질의 휘발성 염을 기화실에서 가열 기화한 후, 이것을 케리어 가스(수소, 질소, Ar)와 혼합하여 도금실에 보내고, 균일하게 고온으로 가열된 모재 표면과 접촉 반응시켜 피복물질을 석출한다.

③ 코팅 온도 및 처리강종에 따라 다르지만 약 2-4 시간 내에 5 ~ 15 의 코팅 층이 형성된다.

1.2. 장점

① 석출 층의 종류가 많아 금속산화물, 질화물, 산화물, 등을 피복할 수 있다.
② 균일한 코팅 층을 얻을 수 있다.
③ 석출속도가 비교적 빠르고 두꺼운 피복이 된다.
④ 밀착성이 좋고 핀홀이 적다.
⑤ P.V.D에 비해 장치가 간단하고, 복잡한 형상이 소재도 피복이 가능한다.

1.3 단점

① 소재를 1000℃ 이상의 고온으로 가열 처리하여 소재가 제한되고, 변형 발생이 있다.

② 큰 도금면적을 얻을 수 있다.

2. 물리적 증착법 (P.V.D , Physical Vapor Deposition)

2.1 이온 플레이팅(Ion Plating)

2.1.1 원리
진공 용기 내에서 금속을 증발시키고 기판(모재)에 음극을 걸어 주어 글로우 방전이 발생되면 증발된 원자는 이온화되며, 가스이온과 함께 가속되어 기판에 충격적으로 입사하여 피복시키는 방법이다.

2.1.2 특징
① 피막의 밀착성이 매우 우수하고 치밀한다.
② 코팅온도가 낮으므로 열에 의한 영향이 없다.
③ 여러 종류의 화합물 피막을 얻을 수 있다.
④ 구멍의 내면 등의 피복은 곤란한다.

2.2 진공 증착

진공 중에서 금속을 가열 증발시켜 기판에 부탁시키는 방법으로 광학부품, 전자부품에 응용되고 있으나 표면경화를 목적으로는 사용하지 않음.

2.3 스퍼터링(Sputtering)

2.3.1 원리
높은 에너지를 갖는 입자가 Target 에 충돌하면 이곳으로 부터 원자가 튀어 나오는 현상을 스퍼터링이라 한다. 진공의 아르곤 분위기에서 전압을 걸면, Ar+ 가 타켓(-)에 충돌하고, 충격에 의해 튀어나온 원자가 (+)극인 모재 기판에 붙어 박막이 형성된다.

2.3.2 특징
① 박막 자체의 기능을 이용한 분야(반도체, 센서 등)에 이용된다.
② 밀착성의 문제로 금형 등의 이용은 어려움이 있다.
③ 모재의 내마모성, 내열성, 내식성, 장식성을 향상시킨다.

3. C.V.D 및 P.V.D의 비교

4. 대표적 코팅물질의 특성과 적용영역