기계 부품용 고체 윤활막의 마찰 특성에 관한 연구
고체 윤활막을 이용한 마찰 저감법은 마찰이 발생하는 두 상대면 혹은 한 쪽 상대면에 마찰 특성이 우수한 고상의 재료를 수 μm 두께로 증착시켜 표면의 마찰 특성을 변화시킴으로써 마찰을 저감시키는 방법입니다. 고체 윤활막은 지속적인 마모로 인해 완전히 손실되지 않는 이상 언제나 두 마찰면 사이에 윤활막을 유지하기 때문에 유체 윤활막이 형성되지 않는 저속의 상대 운동 속도에서도 사용할 수 있습니다. 또한 고온의 작동 환경에서도 비교적 안정적으로 마찰 특성을 유지하기 때문에 가혹한 환경에서 작동되는 기계 부품에 적용할 수 있습니다. 이러한 장점 때문에 고체 윤활막을 이용한 마찰 저감법은 점점 그 중요성을 더해가고 있으며, 적용 분야 또한 늘어나고 있습니다.
대표적인 기계 부품용 고체 윤활막으로 DLC(Diamond-Like Carbon), WC/C(Tungsten carbide/Carbon)를 들 수 있습니다. DLC와 WC/C는 TiAlN(Titanium Aluminum Nitride), TiCN(Titanium Carbonitride), TiN(Titanium Nitride) 등의 절삭 공구용 고체 윤활막에 비해 마찰 계수가 낮으며 문지름(scuffing), 과열에 의한 눌러 붙음(seizing), 냉간 용착(cold welding)에 의해 발생하는 마찰 및 마모를 저감시키는 효과가 우수하여 마찰시 상대 마찰면의 손상과 에너지 손실을 저감시키는데 유용합니다.
이들 기계 부품용 고체 윤활막은 기계 부품의 표면에 수 μm 두께의 박막 형태로 존재하므로 특별한 설계 변동 없이 기계의 전반적인 마찰 특성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 기계 부품의 수명 향상에 따른 경제적 이익과 신뢰성 향상의 효과를 얻을 수 있습니다. 따라서 특정 기계 부품에 적절한 고체 윤활막을 선정하여 적용하는 작업은 기계의 설계 및 제작 과정 전반에 걸쳐 매우 중요하다고 할 수 있습니다.
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