진공학회지, 7 (1), 59-65 (1998). [PDF]

 

다층 다이아몬드상 카본필름의 윤활 및 마모거동

 

 김명근, 이광렬, 은광용
 

 

 13.56MHz를 사용하는 r.f. PACVD (Plasma assisted chemical vapro deposition) 방법으로 다층 다이아몬드상 카본 (DLC) 필름을 Si wafer 기판위에 합성하였다. 다층 DLC 필름은 2.5um 두께의 순수한 DLC 필름과 0.2um 두께의 Si이 함유된 Si-DLC 필름으로 구성되었으며, ball on disk type의 tribometer를 이용하여 대기 중에서 다층 DLC 필름의 마모거동을 고찰하였다. 표면층으로 합성된 Si-DLC 필름내의 Si 함량이 증가함에 따라 다층 DLC 필름과 AISI 52100 steel ball 사이에 0.1 이하의 낮은 마찰계수를 유지하는 기간이 증가하였다. 44,000 cycle과 158,400 cycle의 마모실험 후 측정된 다층 DLC 필름의 마모율은 각각 2.5x10-8 - 1.8x10-7 mm3/rev 과 7.1x10-9 - 1.8x10-8 mm3/rev 로 나타났다. 158,400 cycle의 마모실험 후 측정된 마모율은 내마모 특성이 우수한 DLC 필름보다도 2배 정도 우수한 것으로 나타났다. 마모시험에 의해 형성된 debris의 조성을 분석한 결과, 이런 낮은 마찰계수와 우수한 내마모특성은 steel ball의 wear scar 표면을 덮고 있는 Si oxide debris 층의 형성에 따른 결과로 판단되었다. 또한, 이러한 steel ball의 wear scar 표면에 형성됭 debris층을 제거하여도, 새로운 Si oxide debris 층이 wear scar 표면에 다시 생성되어 낮은 마찰계수를 유지하고 있었다.