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KR102177352B1 - 코팅을 지닌 드릴 - Google Patents

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KR102177352B1
KR102177352B1 KR1020147013623A KR20147013623A KR102177352B1 KR 102177352 B1 KR102177352 B1 KR 102177352B1 KR 1020147013623 A KR1020147013623 A KR 1020147013623A KR 20147013623 A KR20147013623 A KR 20147013623A KR 102177352 B1 KR102177352 B1 KR 102177352B1
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KR
South Korea
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layer
coating
hipims
drill
metal
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KR1020147013623A
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시그프리드 크라스니트저
Original Assignee
오를리콘 서피스 솔루션스 아크티엔게젤샤프트, 페피콘
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

본 발명은 서브스트레이트(substrate), 바람직하게는 드릴을 코팅하는 방법에 관한 것으로서, HiPIMS 프로세스에 의해 적어도 하나의 제1 HiPIMS 레이어가 적용된다. 바람직하게 제1 HiPIMS 레이어에 적어도 하나의 제2레이어가, HiPIMS 프로세스를 포함하지 않는 코팅 프로세스에 의해 적용된다.

Description

코팅을 지닌 드릴{DRILL HAVING A COATING}
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따른 드릴에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 탭드릴(tap drill) 또는 마이크로 드릴(micro drill)에 관한 것이며, 또한 청구항 제11항의 전제부에 따른, 컴포넌트들(components) 및 툴들(tools)의 코팅을 위한 코팅 방법, 특히 드릴들의 코팅을 위한 코팅 방법에 관한 것이다.
탭드릴은 대개 하나의 탭 포인트(tap point) 및 인접한 가이딩 영역(guiding area)을 지닌다. 직선형 그루부(groove)를 지닌 탭드릴과 헬리컬 형태(helical-shaped) 그루브를 지닌 탭드릴 사이에는 뚜렷한 차이가 있으며, 헬리컬 형태 그루브를 지닌 탭드릴들 사이에서는 그들의 나선각(helix angle)에 의해 차별이 된다.
보통 이러한 탭드릴들에게는 PVD 방법에 의한 티타늄니트라이드(titanium nitride, TiN) 코팅 또는 티타늄카보니트라이드(titanium carbonitride, TiCN) 코팅이 제공된다. 특히 고전적 마그네트론 스퍼터링(classic magnetron sputtering) 방법에 의해 코팅된 탭드릴들의 경우에는, 코팅 후에 절삭면들(cutting surfaces)을 다시 나금속(bare metal)으로 그라인딩을 할 필요가 종종 있다. 이렇게 하는 이유들 중 하나는, 코팅 때문에 슬라이딩 및 마찰 성질들이 변해, 탭드릴에 문제점들을 일으키는 칩(chip) 형상들을 초래하는 나쁜 영향을 가지게 되기 때문이다.
반면에 열 기상 증착(heat vapor deposition) 방법에 의해 TiN 또는 TiCN으로 코팅된 탭드릴들은 재연마(re-sharpening)를 필요로 하지 않는다. 그러나 요구되는 아이템들의 수량이 경제적으로 성공할 수 있는 코팅이 되기 위해서는 많은 노력이 필요하다.
탭드릴을 코팅하는 데 음극 아크 증착법(cathodic arc evaporation)을 사용하는 것 또한 만족스런 결과를 거두지 못하는데, 이는 아마도 이런 종류의 코팅에 내재는, 소위 레이어들(layers) 내에 박혀진 스플래터들(splatters)로 인하여, 허용될 수 없는 표면 거칠기가 초래되기 때문일 것이다. 따라서 이 방법에서도 코팅 후에 시간 소모적이고 비용이 많이 드는 그라인딩 작업이 필요하게 될 것이다.
따라서 본 발명의 목적은, 기본적으로 코팅 후에 다량의 재그라인딩(re-grinding) 없이 사용될 수 있는 코팅된 드릴, 특히 탭드릴을 제공하는 것이다.
여기서 재그라인딩이란, 에컨대 코팅에 의해 발생한 버(bur)들을 제거하는 비교적 단순하고 비용이 적게 드는 브러싱 프로세스(brushing process)와는 명확하게 구분되어야 한다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 청구항 제1항에 따른 방법에 의해 달성된다.
HiPIMS 프로세스에 의해 경질 재료 코팅(hard material coating)이 탭드릴에 입혀진다. HiPIMS는 고전력 펄스 마그네트론 스퍼터링(High Power Impulse Magnetron Sputtering)의 준말로서, 고방출 전류밀도(high discharge current densities)가 스퍼터링되는 물질의 이온화 정도를 증가시켜 주는 스퍼터링 프로세스이다. 본 발명에 따르면, 적어도 부분적으로 DE102011018363호에 개시된 방법에 의해 증착(deposit)된 레이어들(layers)이 특히 바람직하다. 이런 방법에서, 스퍼터링되는 물질의 이온화 정도가 매우 높게 이루어진다. 해당되는 이온들은, 서브스트레이트(substrate)에 가해진 네가티브 바이어스(negative bias) 때문에 서브스트레이트을 향해 가속되어 밀도를 매우 높게하는 데 도움이된다. 전압소스(voltage source)들이 마스터-슬레이브 구성(master-slave configuration)으로 작동하는 DE102011018363호에 기술된 방법에 의하면 매우 안정된 코팅 프로세스가 이루어지기 때문에, 이에 따라 형성된 레이어들은 콤팩트하고 부착력 및 균질성이 매우 높으며 표면 거칠기가 작다.
HiPIMS 레이어로서, 레이어들이, 크롬, 티타늄, 알루미늄 및 텅스텐으로 이루어진 그룹 중에서 적어도 하나, 그러나 바람직하게는 두 개의 금속을 지닌 질화물들 및/또는 탄화물들 및/또는 산화물들로부터 증착되었을 때, 특히 양호한 결과가 얻어진다. 이 경우 드릴 본체와 HiPIMS 레이어 사이에 접착 레이어(bonding layer) 없이도 가능하였다. 이는 아마도 이온들이 매우 높은 속도로 드릴 몸체에 부딪치는 결과일 것이다. 이 점에 있어서, 질화물들, 탄화물들 또는 산화물들의 증착은 번갈아가며 또는 동시에 일어날 수 있다. AlCrN HiPIMS 레이어로 코팅된 드릴들의 내용연수(service life)의 증가는 특히 인상적이다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 비결정질 탄소 또는 DLC 레이어는 특별히 금속을 함유하여 수행될 수 있는데, 비결정질 탄소 또는 DLC 레이어 또한 HiPIMS 레이어 위에 제공될 수 있다. 이 비결정질 탄소 또는 DLC 레이어(이하 탄소함유 레이어(carboniferous layer)라 칭함)는 슬라이딩 성질이 양호하여, 절삭날들에 해당하지 않는 표면들에 마찰이 작게 일어나게 하는 장점을 가지며, 이로써 마모 손상이 작아지고 탭드릴의 내용연수가 더 연장된다. HiPIMS 레이어의 낮은 표면 거칠기 때문에 그 위에 놓여 있는 탄소함유 레이어 또한 낮은 거칠기를 가지며, 특히 탄소함유 레이어의 두께가 5 μm를 초과하지 않도록 관리하면 낮은 거칠기를 가진다. 전체 레이어 시스템은 0.1μm 내지 10μm의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
드릴 몸체(drill body)를 가지는 드릴, 바람직하게는 탭드릴을 코팅하는 방법이 개시되었는데, 드릴 몸체 상에는 HiPIMS 프로세스에 의해 HiPIMS 레이어가 적용되며, 바람직하게는 드릴 몸체 상에 직접적으로 적용된다.
코팅은 전체 두께가 0.1μm 내지 10μm 이 되게 적용되는 것이 바람직하다.
HiPIMS 레이어로서, 적어도 하나의 레이어는, 크롬, 티타늄, 알루미늄 및 텅스텐으로 이루어진 군으로부터의 적어도 하나, 그러나 바람직하게는 두 개의 금속을 지닌 질화물 및/또는 탄화물 및/또는 산화물로부터 증착되는 것이 바람직하다.
본 방법은, HiPIMS 레이어 위에 DLC 레이어, 바람직하게는 금속을 함유하는(metalliferous) DLC 레이어를 적용하는 적어도 하나의 코팅 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
금속을 함유하는 DLC 레이어의 코팅에 사용되는 금속원소는 바람직하게 HiPIMS 레이어 내의 금속원소와 매칭(matching)이 되며, DLC 레이어 내의 금속 함량은 표면 쪽으로 가면서 점진적으로 감소할 수 있다.
앞에서 언급된 고전적 마그네트론 스퍼터링은 종종, 본 명세서의 기재 내용에서와 같이 전통적 스퍼터링 프로세스 또는 전통적 스퍼터링으로 불리우며, 이들 표현들은 모두 같은 의미를 지닌다. 본 명세서에 영문 약자 MS(magnetron sputtering)가 사용되었는데, 이 또한 고전적 마그네트론 스퍼터링 프로세스와 같은 의미를 지닌다.
이와 유사하게, 아크 증착프로세스에 의해 생성되며 앞에서 언급된 "소위 레이어들 내에 박혀진 스플래터들(so-called splatters embeddedin the layer)"은, 본 명세서의 기재 내용에서와 같이 종종 작은 방울들(droplets) 또는 미세 입자들(micro-particles)로 불리우며, 이는 바로 아크 레이어들(arc layers)의 특징이다.
본 명세서의 기재 내용에서, 열 기상 증착(heat vapor deposition)은, 열을 공급하기 위한 플라즈마 소스를 사용하여 진공압력 상태에서 레이어 물질의 증발이 일어나는 플라즈마 보조 진공 증착 프로세스(plasma-assisted vacuum evaporation process)를 의미한다. 플라즈마 소스로서 예컨대 저전압 아크(low-voltage arc)가 활용될 수 있다. 증발될 레이어 물질은, 예컨대 양극(anode)으로 작용할 수 있는 도가니 속에 놓여질 수 있다. 이들 코팅들의 낮은 거칠기와 대체적으로 양호한 품질 때문에, 이들 코팅들은 탭드릴들의 코팅용으로 확실하게 자리를 잡아 왔다. 그러나 프로세스 파라미터들에 대한 컨트롤이 항상 용이하지는 않다.
탭드릴의 성능을 향상시키고자 하는 코팅의 재질 선정은 항상 명백한 것은 아니다. 또한 코팅 프로세스는 증착된 레이어의 구조 및 그 성질에 직접적으로 영향을 주기 때문에 코팅 프로세스의 종류 또한 중요한 역할을 한다.
예를 들면, TiCN 코팅을 지닌 탭드릴들은 매우 높은 표면 경도를 나타내며, 여타 재질로 실현된 코팅을 지닌 탭드릴들에 비해 일반적으로 내구성이 더 높음을 입증하여 왔다. 이는 특히 가장자리 버(edge bur)들이 형성되는 것을 방지해준다.
한편 TiN 코팅은 필적할 만한 표면 경도를 얻을 수 없지만, 코팅되지 않은 드릴들에 비해 더 긴 내용연한을 얻을 수 있고 더 높은 속도가 사용될 수 있기 때문에, TiN 코팅은 일반적으로 드릴의 보호용으로서 좋은 선택으로 여겨진다.
비금속성 기반 재질들(non-metallic base materials)을 드릴하기 위해서는, Ti 베이스 코팅들(Ti-based coatings)을 지닌 드릴들은 적합하지 않다는 것이 밝혀졌는데, 어떤 경우들에 있어서 PVD에 의해 증착된 CrN 코팅이 좋을 수 있다.
코팅된 탭핑 툴들은 내용연한이 더 길어지고 커팅 데이타(cutting data)가 상당히 증가한다. 경질 재료 코팅 덕분에 탭드릴의 마모 손상에 대한 저항이 크게 향상된다. 콜드셧(cold shuts) 및 빌트업 에지(built-up edges)의 형성이 방지된다. 코팅된 툴들에서 마찰력이 크게 감소하고 슬라이딩 작동이 양호해지는 덕분에 절삭 저항이 줄어들고 절삭면의 마모 손상이 적어지며, 탭핑된 나사산의 표면 품질이 상당히 향상된다.
예로서 탭드릴들을 사용하는 탭핑 툴들의 특정 경우에 있어서, 플라즈마 보조 진공 증착에 의해 생성된 레이어들(이하 베이퍼 레이어(vapor layer)라 칭함)이, 고전적 마그네트론 스퍼터링 또는 아크 증착(arc evaporation)에 의해 생성된 코팅들에 비해 보다 긴 내구연한을 초래한다는 것이 몇몇의 시험들에서 나타났다. 본 발명의 틀(frame)에서, 탭드릴들은, 다양한 성분들 및 레이어 구조들을 지닌 아크 레이어들로 코팅되었으며, 그들의 절삭 능력에 대한 시험이 이루어졌다.
그 결과에 의하면, 시험한 거의 모든 아크 레이어들들은, 정착된 TiN 및 TiCN 기반의 베이퍼 레이어들에 비해, 심지어 아크 레이어들의 표면 거칠기를 줄이기 위해 상응하는 후처리를 수행한 뒤에도 이 적용분야에 대해 열등함을 보여주었다. 그러나 알루미늄-크롬-질화물 기반의 아크 레이어들을 지닌 탭드릴들(후처리 후)은 TiN TiCN 베이퍼 코팅들을 지닌 탭드릴들과 거의 유사한 그리고 대등한 좋은 성능을 보여주었다.
그러나 대등한 성질들, 특히 밀도 및 경도 측면에서 대등한 성질들을 얻기 위하여, AlCrN 기반의 아크 레이어들, 그러나 광범위한 후처리를 피하기 위해 그래서 플라즈마 보조 진공 증착 기술의 장점을 겨냥하기 위해, 보다 양호한 표면 품질을 지닌 AlCrN 기반의 아크 레이어들로서, 탭드릴들을 코팅하기 위해 본 발명에 따라 HiPIMS 기술이 사용 되었다.
본 발명에 따르면, 드릴 예컨대 탭드릴이 적어도 하나의 HiPIMS 레이어로 코팅되면, 바람직하게는 드릴 몸체에 직접적으로 적용되는 것인데, 플라즈마 보조 진공 증착에 의해 생성된 레이어들과 비교하여 필적할 만한 또는 훨씬 좋은 절삭 성능이 얻어질 수 있다.
이러한 사실은, 특히 HiPIMS 레이어가 질화물 및/또는 탄화물을 포함하는 경우, 바람직하게는 HiPIMS 레이어가 적어도 하나의 질화물 레이어 및/또는 탄화물 레이어를 포함하는 경우 해당이 된다.
특히, 크롬에 대한 알루미늄 농도가 원자 백분율로 약 70 대 30의 비율을 지닌 (Al,Cr)N HiPIMS 레이어들은, 잘 정착된 (Ti,C)N 베이퍼 레이어들과 비교해서 필적할 만한 결과 또는 훨씬 좋은 결과들(적어도 특정 피가공 재료들을 탭 드릴링하는 데 있어서)을 얻기 위해 매우 적합하다는 것이 판명되었다.
또한 아크 레이어들에 비해 HiPIMS 레이어들의 거칠기가 낮기 때문에, 앞에서 기 언급한 바와 같이, 요구되는 고비용의 후처리들이 생략될 수 있거나, 또는 훨씬 저비용이면서 범위가 적은 후처리들이 이용될 수 있다.
HiPIMS 레이어 위에 적용되는 DLC 레이어, 또는 바람직하게 금속을 함유하는 DLC 레이어를 포함하는, 본 발명에 따른 전술한 레이어 변형이, 상술한 마스터-슬레이브 구성에 의해 유리하게 생성될 수 있다.
도 1 및 도 2를 참조하여 마스터-슬레이브(master-slave) 구성에 대해 좀 더 상세히 설명한다.
도 1은 이동 마그네트 시스템(moving magnet system)을 가지는 전기적으로 절연된 타켓들(targets) q1, q2, q3, q4, q5 및 q6가 있는 구성을 보여주는데, 동력공급유닛(power supply unit)은, 마스터-슬레이브 구성으로 연결된 여러 개의 제너레이터(generator)들로 이루어진다.
도 2는 이동 마그네트 시스템을 가지는 전기적으로 절연된 타켓들 q1, q2, q3, q4, q5 및 q6가 있는 구성을 보여주는데, 동력공급유닛(power supply unit)은, 마스터-슬레이브 구성으로 연결되지 않은 여러 개의 제너레이터들 g1, g2, g3, g4, g5 및 g6로 이루어진다.
이러한 종류의 레이어들을 생성함에 있어 마스터-슬레이브 구성의 장점을 보다 잘 이해하기 위해서, 탭드릴을 5개 레이어들로 구성된 코팅으로 코팅하는 프로세스를 예시적으로 다음과 같이 1) (Al,Cr)N, 2) CrN, 3) CrCN, 4) Cr-DLC 및 5) DLC 기술할 것인데, 여기서,
1) (Al,Cr)N 기능 레이어(functional layer)는 HiPIMS 프로세스에 의해 증착된다.
2) 및 3) CrN 중간 레이어 및 CrCN 중간 레이어는 HiPIMS 프로세스 또는 전통적인 스퍼터링(여기서는 마그네트론 스퍼터링(magnetron sputtering)의 영문 MS로도 칭함)에 의해 증착된다. 또는 부분적으로 HiPIMS 프로세스 그리고 부분적으로 MS 방법에 의해 증착된다.
4) 크롬이 첨가된 DLC(Cr-doped DLC) 슬라이딩 레이어는 MS 및 PACVD(플라즈마 보조 화학 기상 증착(plasma assisted chemical vapor deposition)의 영문 표기임) 방법들의 조합에 의해 증착되거나, 또는 HiPIMS 및 PACVD 방법들의 조합에 의해 증착되거나, 또는 부분적으로 HiPIMS/PACVD 방법들에 의해 그리고 부분적으로 MS/PACVVD 방법들에 의해 증착된다.
5) 런인 레이어(run-in layer)는 PACVD 방법에 의해 DLC로부터 증착된다.
4개의 Al 타켓들과 2개의 Cr 타겟들이 서로에 대해 전기적으로 절연되는 방식으로 코팅챔버(진공챔버) 속에 놓여지고, 이들은 코팅 프러세스 동안에 마스터-슬레이브 유닛으로 구성된 전력공급유닛(power supply unit)을 통해 전력을 공급받는다. 그러나 필요한 레이어 구조를 얻기 위해 특정의 성분을 지닌 Al/Cr 타겟들을 사용할 수도 있을 것이다. 이러한 레이어들은 예컨대 제련야금(smelted-metallurgical) 또는 분말야금(powder-metallurgical) 프로세스에 의해 만들어질 수 있다.
마스터-슬레이브 구성은 2개 또는 몇몇 개의 제너레이터들의 아웃풋(output)들의 병렬스위칭(parallel switching)으로 이해되는데, 제너레이터들 중 하나(마스터)에 세팅되는 파워가 선정되고, 다른 제너레이터들은 그들의 세팅들 면에서 마스터를 따라가는 방식으로 전기적으로 연결된다. 바람직하게는 적어도, 전기적으로 절연된 개별적 타겟들이 있는 만큼의 제너레이터들이 마스터-슬레이브 구성에서 서로 스위치되는 것이다.(도 1 및 도 2 참조).
필요에 따라, 탭드릴들을 먼저 세척하고 및/또는 코팅될 표면을 전처리한다. 이어서 탭드릴을 진공챔버 내에서 코팅하기 위해, 대응하는 서브스트레이트 홀더(substrate holder)에 탭드릴을 놓는다. 진공챔버 내에 진공이 형성된 후, 탭드릴은 가열 및 에칭 프로세스를 겪게 된다. HiPIMS (Al,Cr)N 레이어의 증착을 위해 코팅챔버는 아르곤 및 질소 가스의 혼합물로 채워진다. 이에 해당하는 가스의 유량들은, 질소에 대한 아르곤의 소기의 농도 비율과 소기의 전체 압력이 세팅되게끔 선택된다. HiPIMS 프로세스의 특징인 보다 높은 이온화 정도를 얻기 위해, 콤비네이션(combination)으로부터 나오는 증가된 아웃풋이 개별 타겠들에 전달되는데, 이는 각 타겟의 냉각이 허용되는 한에서이다(타겟이 녹거나 타버리는 것을 방지하기 위함). 타겟들은 순차적으로 스위치온(switched on) 스위치오프(switched off) 된다. 따라서 마스터-슬레이브 구성에 있는 전력공급유닛은 결코 모든 타겟들을 위해 동시에 최대 아웃풋을 공급할 필요가 없다(도 1 참조). 이러한 방식으로, 보다 비용효과적인 제너레이터들이 HiPIMS 증착을 위해 사용될 수 있다. (Al,Cr)N 레이어의 두께가 필요한 두께에 도달하게 되면 즉시 CrN 중간 레이어가 증착된다. 이를 위해 마스터-슬레이브 구성은 해체되고, 각 타겟은 그 자신의 제너레이터를 가지게 된다(도 2 참조). 이런 방식으로, 고이온화 스퍼터링(high-ionizing sputtering)(HiPIMS)으로부터 전통적인 스퍼터링으로, 그리고 만약 필요하다면 그의 역으로, 간단하고 신속한 스위칭이 이루어질 수 있다(도 1 및 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같은 스위치들 S1, S2, S3, S4, S5 및 S6에 의함). 전통적인 스퍼터링에 의해 CrN 중간 레이어를 증착하기 위해서는 단지 2개의 Cr 타겟들이 활성화된다. 이 경우 CrN 중간 레이어의 두께가 필요한 두께에 도달할 때 까지 각 Cr 타겟에서의 파워(power)는 각 해당 제너레이터에 의해 중단 없이 공급될 수 있다. 필요한 레이어의 성질을 얻기 위해, 프로세스 내에서의 질소 농도 및 전체 압력은 CrN 레이어 증착 전 및/또는 증착 중에 자유롭게 조절될 수 있다. CrCN의 증착을 위해서는, 여타 프로세스 및 반응 가스들의 유동은 조절이 되면서, 탄소함유 반응 가스가 코팅챔버 내로 들어올 수 있다. 여기서도, 필요한 레이어의 성질을 얻기 위해, Cr 타겟들에서의 파워뿐만 아니라 프로세스 및 반응 가스의 농도가, CrCN 레이어 증착 전 및/또는 증착 중에 자유롭게 조절될 수 있다. Cr DLC 레이어의 증착을 위한 적절한 조건들이 도달될 때까지 그리고 PACVD 방법을 수행하기 위해 적합한 바이어스 전압(bias voltage)이 서브스트레이트에 세팅 완료될 때까지, 질소의 농도 및 Cr 타겟들에서의 스퍼터링 파워가 감소하는 것이 바람직하다. Cr DLC 레이어도 필요한 두께에 도달한 후에는 DLC가 증착된다. DLC 런인 레이어의 증착을 위해, Cr 타겟들은 사전에 급작스럽게, 또는 Cr이 레이어 내에 더 이상 도달하지 않을 때까지 점진적으로 스위치오프된다. 그리고 필요하다면, 요구되는 레이어 성질들을 얻기 위해 챔버 내의 압력 분만 아니라 프로세스 및 반응 가스들의 농도 및 서브스트레이트에서의 바이어스 전압을 조절한다.
각 레이어의 증착 동안, 적합한 바이어스 전압이 바람직하게 서브스트레이트에 가해지고, 또한 각 레이어의 증착 중에 자유롭게 조절될 수 있다.
발명에 따른 코팅들 및 코팅 방법들은 마이크로 드릴들의 절삭 성능을 증가시키는 데 특히 유리한데, 이는 절삭날의 파손을 방지하기 위해, 높은 경도를 지니면서도 동시에 양호한 슬라이딩 성질 및 특별히 매우 낮은 거칠기를 지닌 레이어들이 마이크로 드릴들의 코팅용으로 특별히 요구되고 있기 때문이다. 게다가 마이크로 드릴들의 경우에서는 치수들이 매우 작기 때문에, 레이어의 거칠기를 감소시키기 위한 후처리들을 수행하기가 특히 어렵고 비용이 많이 들며 까다롭다. 그러므로 아크 레이어의 절삭 성능에 필적하는 절삭 성능을 제공하면서도, MS 레이어의 낮은 거칠기를 제공할 수 있는, 본 발명에 따른 코팅을 적용할 수 있는 것 또한 장점이다.
또한 본 발명에 따른 HiPIMS 레이어들은 아크 레이어들에 비해 마이크로 드릴들의 코팅용으로 훨씬 적합하다. 왜냐하면 이들 HiPIMS 레이어들의 증착 비율이 낮게 세팅될 수 있어서, 상당한 정확도를 지니면서 요구되는 바의 매우 얇은 레이어들(예컨대 나노니터급의 레이어 두께)을 얻을 수 있기 때문이며, 이는 마이크로 드릴들의 치수들이 매우 작기 때문에 특히 유리하다.
마스터-슬레이브 HiPIMS 기술을 이용하는 것의 또 다른 장점은, 코팅 프로세스 동안에 임펄스 길이(impulse length) 및 임펄스 파워(impulse power)를 쉽고 마음대로 세팅할 수 있다는 것인데, 이로써, 특별히 높은 품질을 지닌 HiPIMS 레이어들을 증착할 수 있으며, 사용 용도에 따라, 개조된 레이어 구조 및/또는 레이어 형태에 제각기 자유롭게 조정된 레이어 성질들을 지닌 HiPIMS 레이어들을 증착할 수 있다.

Claims (16)

  1. 코팅(coating)을 지닌 드릴로서, 상기 코팅은 드릴의 드릴헤드(drill head)에 실행되고, 상기 코팅은, 드릴의 드릴몸체에 직접적으로 적용된 적어도 하나의 HiPIMS 레이어(layer)를 가지는, 드릴에 있어서,
    상기 HiPIMS 레이어는 (Al,Cr)N 레이어이며,
    상기 HiPIMS 레이어 위에는 금속을 함유하는(metalliferous) DLC 레이어가 제공되며,
    상기 DLC 레이어 내의 금속 함량은 표면 쪽으로 가면서 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 드릴.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 금속을 함유하는 DLC 레이어 내의 적어도 하나의 금속원소는 상기 HiPIMS 레이어 내의 금속원소와 매칭(matching)되는 것을 특징으로 하는 드릴.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 HiPIMS 레이어 및 상기 금속을 함유하는 DLC 레이어 사이에는, 질소 및 탄소를 함유하는 적어도 하나의 레이어가 증착되며, 상기 적어도 하나의 레이어의 질소 함량은 표면 쪽으로 가면서 점진적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 드릴.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서,
    상기 코팅의 전체 두께는 0.1μm 내지 10μm 인 것을 특징으로 하는 드릴.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 드릴은 마이크로 드릴(micro drill)이며, 코팅의 전체 두께는 0.01μm 내지 5μm 인 것을 특징으로 하는 드릴.
  10. 서브스트레이트(substrate)를 코팅하는 코팅 방법으로서, 서브스트레이트 표면의 적어도 한 부분에, 적어도 하나의 제1레이어 및 적어도 하나의 제2레이어를 증착시키는, 서브스트레이트를 코팅하는 코팅 방법에 있어서,
    상기 제1레이어는, HiPIMS 프로세스에 의해, 서브스트레이트 표면 위에 직접적으로 적용되는 HiPIMS 레이어이며,
    상기 제2레이어는, 상기 제1레이어 위에 다른 타입의 코팅 방법에 의해, 전통적 스퍼터링(sputtering) 및/또는 PACVD 방법 및/또는 조합된(combined) MS/PACVD 방법에 의해 적용되며,
    상기 HiPIMS 레이어는 적어도 하나의 질화물 및/또는 탄화물 및/또는 산화물로 증착되며. 상기 제2레이어는 금속을 함유하는 DLC로 증착되고,
    상기 HiPIMS 레이어는 기능 레이어(functional layer)로서 증착되며, (Al,Cr)N으로 증착되며, 크롬에 대한 알루미늄 농도는 원자 백분율로서 70 Al 대 30 Cr 비율이며,
    상기 제2레이어는 슬라이딩 레이어(sliding layer)로서 증착되며, MS 방법 또는 조합된 MS/PACVD 방법에 의해 증착되며, 금속을 함유하는 DLC로 증착되며,
    상기 HiPIMS 레이어 및 제2레이어 사이에는 중간 레이어(interlayer)가 CrN 및/또는 CrCN으로부터 증착되며,
    상기 금속을 함유하는 DLC 레이어 위에 상부 레이어로서, 금속을 함유하지 않는 DLC 런인 레이어가 적용되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 금속을 함유하는 DLC 레이어를 증착하는 데 사용된 금속은 HiPIMS 레이어 내의 금속과 매칭되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 금속을 함유하는 DLC 레이어는, DLC 레이어 내의 금속 함량이 표면 쪽으로 가면서 점진적으로 감소하는 방식으로 증착되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  15. 삭제
  16. 제10항, 제13항, 제14항 중의 어느 한 항에 따른 코팅 방법에 의해 서브스트레이트 표면의 적어도 한 부분이 코팅되는 드릴.
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