KR20120029404A - 고온 윤활제의 제공 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 거친 표면에 육각형 질화 붕소를 제공하기 위한 방법에 관한 것으로서, 질화 붕소는 표면의 내온성 윤활제로서 제공되어야 한다. 본 발명에 따라 육각형 질화 붕소로 이루어진 핀은 거친 표면에 압력 하에 마찰됨으로써, 마멸된 질화 붕소가 표면에 달라붙는다.

Description

고온 윤활제의 제공 방법{METHOD FOR APPLYING A HIGH-TEMPERATURE LUBRICANT}

본 발명은 진공 코팅 소스의 구성 부분의 표면에 고온 윤활제의 제공 방법에 관한 것이다.

윤활제의 사용은 서로 마찰하는 부품들의 기계적 마모를 줄이기 위해 널리 보급된 조치이다. 윤활제가 주변 조건에 맞춰져야 하는 것도 공지되어 있다. 진공 코팅 챔버 내에서 사용되는 윤활제는 진공에 적절해야 한다. 예컨대, MoS₂가 사용된다. 높은 온도를 가진 주변에 사용되는 윤활제는 이 온도를 견딜 수 있어야 한다. 그러나, MoS₂는 450℃의 온도까지만 사용될 수 있다. 1200℃까지의 더 높은 온도에 대해서는 무기 또는 화이트 그래파이트라고도 공지된 육각형 질화 붕소(hBN)가 적합하다.

통상, 제공될 윤활제는 처리될 표면 상에 스프레잉되거나 또는 브러싱된다. 스프레잉의 경우, 출발 재료로서, 윤활제 입자가 현탁된 액체(예컨대 알코올)가 사용된다. 브러싱의 경우, 윤활제 입자의 미세한 분말이 사용된다. 둘다 간단하고 경제적인 방법이다. MoS₂에 대해 이는 양호하게 작용하는 방법인데, 그 이유는 상기 재료가 충분히 부드럽고, 거친 표면에 접착하기 때문이다. 그러나, 이는 hBN에는 적용되지 않는다. 상기 hBN이 거친 표면에 스프레잉되거나 브러싱되면, 이것이 표면 상에 느슨하게 놓이고 쉽게 닦아내질 수 있다. 따라서, 스프레잉 또는 브러싱된 질화 붕소 층들은 서로 마찰하는 부품들이 신속히 마모되어 파괴될 위험 없이 자유 교환되어야 한다.

본 발명의 과제는 간단한 방식으로 육각형 질화 붕소(hBN)를 거친 표면 상에 접착하게 제공할 수 있어서, 제공된 질화 붕소 층의 중요한 성분이 간단히 닦아내질 수 없게 하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 방법에서 실질적으로 압축된 hBN 분말을 포함하는 고체가 거친 표면에 걸쳐 마찰되고, 특히 고체 중의 hBN이 마찰된다. 이는 고체가 압력 하에 표면 위로 이동되며 처리될 표면에 달라붙어 있음으로써 달성된다. hBN이 더 이상 느슨한 분말 형태로 주어지지 않고 다수의 분말 입자들이 서로 기계적으로 접착하고, 즉 복합체(conglomerate)를 형성하며, 이 복합체가 거친 표면과 맞물림으로써, hBN이 더 이상 표면으로부터 간단히 떨어질 수 없다.

바람직하게는 고체가 소결 방법에 의해 얻어진다. 이를 위해, 예컨대 hBN의 분말 물질은 분말 입자가 결합되도록 선택되어 예비 프레스된다. 그리고 나서, 이렇게 해서 얻어진 소위 예비 프레스된 블랭크는 융점 이하에서 경화되고 압축된다

바람직하게는 hBN 고체에 핀의 형태 및/또는 핀의 코어의 형태가 주어진다. 본 명세서의 범위에서 핀은 길이가 폭보다 적어도 하나의 차수만큼 더 크고 높이가 폭과 동일한 크기인 바디를 의미하며, 상기 폭은 8㎜ 보다 크지 않다. 핀들은 원통형이며, 그 코어 직경이 1 ㎜ 내지 5 ㎜ 이다. 바람직하게는 2 내지 4 ㎜의 직경이 사용된다. 소위 샤프 펜슬의 심에 상응하는 이러한 코어는 샤프 펜슬에 의해 특히 양호하게 사용될 수 있다. 샤프 펜슬은 미세 샤프 펜슬이 선호되는데, 그 이유는 표준 샤프 펜슬에 의해 더 큰 직경의 심이 사용될 수 있기 때문이다.

본 발명에 의해, 간단한 방식으로 육각형 질화 붕소(hBN)를 거친 표면 상에 접착하게 제공할 수 있어서, 제공된 질화 붕소 층의 중요한 성분이 간단히 닦아내질 수 없게 하는 방법이 제공된다.

도 1은 제한 링의 베이어닛 슬릿의 개략도.
도 2는 링 홀더 및 핀의 개략도.
도 3은 코어 홀더의 개략도.

이하, 본 발명의 실시예가 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.

실시예는 진공 하에서 공작물의 코팅을 위해 사용되는 아크 소스(ARC-source)에 관한 것이다. 아크 소스들은 전기 절연되어 현수된 제한 링을 필요로 하며, 상기 제한 링은 작동 중에 스파크가 타켓 표면에 머무르게 된다. 작동 중에, 상기 링은 코팅되며 700℃까지 고온이 된다. 실시예에서, 링은 스테인리스 스틸로 제조된다.

아크 소스의 확실한 작동을 위해, 상기 코팅이 규칙적으로 제한 링으로부터 제게되어야 한다. 이는 일반적으로 제한 링의 샌드 블라스팅에 의해 이루어진다. 이를 위해, 링은 규칙적으로 분해되어야 한다. 따라서, 700℃까지의 온도를 견디며 링의 간단한 분해를 가능하게 하는, 제한 링의 전기 절연 진공식 홀더가 필요하다. 이는 여기서 제한 링의 측면에 형성된 3개의 베이어닛 슬릿(3, 3'; 도 1에 단 2개만이 보임)에 의해 달성되며, 상기 슬릿 내로 링 홀더의 전기 절연식 또는 절연되어 현수된 핀이 삽입된다. 링 홀더 및 핀은 도 2에 개략적으로 도시된다.

핀 재료로는 기계적 안정성 및 필요한 온도 안정성 및 전기 절연성을 갖는 재료가 선택되어야 한다. 이를 위해, 예컨대 ZO₂, SiN 또는 Al₂O₃ 와 같은 세라믹이 사용되며, 여기서 Al₂O₃는 가장 저렴하고 가장 부러지기 쉬운 재료이고 SiN은 가장 부러지기 어렵고 가장 비싼 재료이다. ZO₂는 비용과 안정성의 양호한 절충안이다.

취성은 제한 링의 주기적 인출 및 조립에 의해 규칙적으로 강한 기계적 부하가 핀에 가해진다는 점에서 중요하다. 또한, 샌드 블라스팅에 의해 제한 링의 표면, 특히 측면 베이어닛 슬릿의 표면이 매우 거칠게 된다. 따라서, 베이어닛 결합을 풀거나 조일 때, 큰 마찰력이 생기고, 이 마찰력은 윤활제가 없으면 쉽게 핀의 파괴를 야기할 수 있다.

본 발명에 따라 소결된 hBN으로 이루어진 원통형 핀이 압력을 사용해서 베이어닛 슬릿의 표면 위에 마찰되면, 베이어닛 슬릿이 hBN로 "착색"된다. 원통형 핀은 베이어닛 슬릿의 폭보다 작은 직경을 가지므로, 상기 핀은 슬릿 내로 삽입될 수 있다. 실시예에서, 베이어닛 슬릿은 5 ㎜의 폭을 가지며, 원통형 hBN 핀은 4 ㎜의 직경을 갖는다. 표면에 마찰되는 압력은 hBN 재료의 거친 마찰이 보장되기에 충분한 크기이어야 한다. 그러나, 상기 마찰은 hBN 핀이 파괴될 정도로 크지 않아야 한다. 실제로, 압력은 5 바아 내지 50 바아다. 바람직하게는 10 바아 내지 40 바아의 압력이 적용된다. 특히 바람직하게는 30 바아이다. 실시예에서, 4 ㎜의 핀 직경에서, 약 30 N의 힘이 적용되었다. 표면에 hBN의 마찰 및 접착을 위해, 표면이 선행 샌드 블라스팅에 의해 거칠게 되는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, hBN 핀이 직접 지지될 수 있거나 또는 코어 홀더, 바람직하게는 샤프 펜슬 코어 홀더 내에 지지될 수 있다. 이러한 샤프 펜슬 코어 홀더는 도 3에 개략적으로 도시된다. 홀더에 의해 더 간단한 취급이 이루어질 수 있다. 표준적으로 3.8 ㎜까지의 직경의 연필 심에 대해 상기 홀더가 주어질 수 있다.

3, 3' 베이어닛 슬릿

Claims (8)

1. 표면에 윤활제로서 육각형 질화 붕소의 제공 방법에 있어서,
   육각형 질화 붕소가 고체의 형태로 제공되고, 상기 고체는 윤활될 표면에 마찰됨으로써, 고체의 질화 붕소 성분이 분리되어 표면에 마멸 성분으로서 달라붙어 있는 것을 특징으로 하는 윤활제의 제공 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 고체는 실질적으로 육각형 질화 붕소의 소결에 의해 얻어지는 것을
3. 제 1항 및 제 2항에 있어서, 상기 마멸 성분은 적어도 5 바아, 바람직하게는 10 바아 내지 40 바아, 특히 바람직하게는 30 바아의 압력에 의한 마찰에 의해 얻어지는 것을
4. 아크 소스의 제한 링의 베이어닛 슬릿에 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 따른 방법의 적용.
5. 윤활제로서 육각형 질화 붕소를 적어도 부분적으로 포함하는 베이어닛 슬릿의 영역에 있는 표면을 가진 베이어닛 슬릿을 가진 아크 소스의 제한 링에 있어서,
   육각형 질화 붕소가 복합체의 형태로 표면에 접착하고, 다수의 복합체는 각각 다수의 견고하게 결합된 분말 입자로 구성되고, 분말 입자들의 결합은 바람직하게 소결 공정에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 제한 링.
6. 육각형 질화 붕소로 이루어진 고체에 있어서, 상기 고체는 핀으로서 주어지고, 이로 인해 고체가 슬릿 내로 삽입될 수 있고 그 벽에서 고체가 마찰될 수 있는 것을 특징으로 하는 고체.
7. 제 6항에 있어서, 상기 핀은 하나 이상의 원통형 단부를 갖는 것을 특징으로 하는 고체.
8. 제 6항 또는 제 7항에 따른 고체로 이루어진 심을 포함하는 샤프 펜슬.

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