기계/재료

난저우 화학물리연구소 파이프내벽 두꺼운 다이아몬드 박막제조기술

발행일 : 2014 / 03 / 27

중국과학원 난저우화학물리연구소 고체윤할 국가중점실험실의 왕리핑(王立平)연구원과 쉐췬지(薛群基)원사가 이끄는 연구팀은 파이프 내벽의 두꺼운 다이아몬드 박막제조기술을 개발하였다고 밝혔다.

뛰어난 윤활성능과 방호성능을 지닌 다이아몬드 박막(DLC)은 공정부품에 널리 응용되고 있으나 물리적 기상증착, 화학적 기상증착, 플라즈마 증강형 화학적 기상증착과 같은 기존의 전통 기상증착기술은 부품의 외부표면이나 길이 대 직경비가 작은 부품의 내부표면에 코팅이 가능하다.

난저우화학물리화학연구소가 개발한 공심 음극 강화형 화학적 기상증착기술은 관도내벽의 고속 증착에 의한 두꺼운 DLC 박막 제조기술의 한계를 극복한 것으로 박막의 증착속도가 100nm~500nm/min에 달하였고, 길이 대 직경비가 20에 달하는 파이프내부 표면에 균일하게 증착시킬 수 있으며, 직경이 10mm~300mm되는 파이프 내벽 처리도 가능하다. 또한 다차원 / 다계면과 경사 다층 등 다척도 결합구조를 디자인하여 51μm 두께의 DLC 박막을 제작하였다. 이러한 두꺼운 탄소기반 박막은 뛰어난 내마모 성능과 각종 유체 매질에서 양호한 내부식성과 방호성능을 나타내었다.

연구팀은 정적/동적 유한요소 분석법을 이용해 내부응력분포 및 균열과 변형 등 행위 시뮬레이션을 거쳐 박막 커플링 손상과정의 계산 시뮬레이션과 실험결과와의 연관성 연구를 추진하였다.

연구 결과, 내부요소(재료 미세구조)와 외부요소(환경요소, 마찰상태)에서 박막 수명연장메커니즘을 도출하였고, 최근 출판된 ACS Applied Materials & Interfaces(2013,5,5015-5024)에 발표되었다. 이 기술은 석유화학공업 분야와 같은 산업용 파이프, 밸브, 펌프 등을 이용한 부식성물질의 수송 분야에 응용될 전망이며, 특허출원번호는 ZL201110012884.9이다.