케이디엘씨

빗각증착법을 이용한 난삭재 가공용 경도 35GPa급 박막 실용화 공정 개발

2018산업통상자원부소재부품기술개발(R&D)
프로젝트 소개
본 과제는 '빗각증착법'을 활용하여, 단단한 재료 가공에 쓰이는 절삭 공구의 표면에 매우 강한 박막을 입히는 실용화 공정을 개발하는 연구임. 이 기술은 공구의 성능과 수명을 크게 향상시켜 효율적인 가공을 가능하게 함. 연구 목표는 6 mmΦ 엔드밀 600개 코팅 공정 안정화를 통해 박막 균일도 ±10%, 경도 38 GPa, 밀착력 100 N, 마찰계수 0.5를 달성하는 것임. 또한, 상용화 공구 물성 분석 표준화 및 절삭공구 수명 예측 가이드라인을 제시하고, 관련 제품군의 사업화 기반을 확립함. 핵심 연구 내용은 Jig system 및 타겟 소모 데이터 분석을 통한 6 mmΦ 엔드밀 코팅 공정 안정화 기술 확립임. 박막의 경도, 표면조도, 마찰계수, 밀착력 분석 및 평가 절차서 적용과 공인 기관을 통한 분석법 신뢰성 확인이 포함됨. 최적 성능 엔드밀 및 인서트 비교 테스트와 수요기업 성능평가 보고서 취합도 주요 내용임. 기대 효과는 특허 등록된 독자 원천기술의 성공적인 Scale-up을 통한 즉각적인 사업화 달성임. 이는 선진기술과 동등한 경쟁력 확보 및 장치 제조 기술 시너지 확대로 이어질 것으로 기대됨. AlTiSiN 막의 우수한 성능으로 생산성 향상 및 상당 규모 시장 진입이 가능할 것으로 전망됨.
빗각증착아크증착비평형 스퍼터링경도마찰계수oblique angle depositionarc depositionunbalanced magnetron sputteringhardnessfriction coefficient
참여형태
주관
사업명
소재부품기술개발(R&D)
부처명
산업통상자원부
주관기관명
주식회사케이디엘씨
공동/위탁수행기관명
제이제이툴스, 한국항공대학
과제 수행연도
2018
과제 수행기간
2013.11.01 ~ 2019.06.30
과제 고유번호
1415158879
연구 개발단계
응용연구
연구비
총연구비
1,030,766,000
정부지원연구개발비
728,600,000
위탁연구비
0
민간연구비
302,166,000
주관/협동기관 정보
주관/협동수행기관명연구수행주체지역
주관주식회사케이디엘씨중소기업경기도
공동/위탁기관 정보2건
공동/위탁수행기관명연구수행주체참여형태공동연구비 수입금액 (원)공동연구비 지출금액 (원)
공동제이제이툴스중소기업연구·기술개발14,572,000116,420,000
공동한국항공대학대학연구·기술개발-72,860,000
사업화 정보7건
성과발생년도사업화내용사업화형태기술이전유형업체명당해년도매출액
2019- 2019년 10월 4일 첫 매출 발생( 과제 종료3개월 경과 후). - 수요기업인 제이제이툴스(주)의 엔드밀에 코팅 서비스를 실시중임. - 피막 제조 공정은 빗각증착법이며, 공정 장비는 아크증발원 기반의 PVD 장비를 이용하고, 고경도 박막설계에 지그기술이 가미된 빗각증착법을 적용하되, TiAlSiN계 피막을 초경엔드밀에 코팅을 실시하여, 내열/내산화 고경도 특성을 부여하며 그 절삭성능을 향상시키는 기술임. - 주요 기계적 물성값으로 경도 40㎬, 밀착력 100N, 내열/내산화 900℃ 이상과 마찰계수 0.5이하의 값을 확보하였음. - 본 과제에서는 dia. 6mm 규격의 엔드밀을 대상으로 연구를 완료했기 때문에 다양한 길이와 규격의 엔드밀은 파이프 형태의 홀더와 철사등으로 임기응변적 제품을 마스킹하여 제한적으로 코팅서비스를 실시하고 있으며, 현재 350개가 최대 수량임. - 코팅서비스 품질을 빠르게 파악하고, 불량시 부담이 최소화할 수 있는 재연마군 중심으로 코팅서비스를 실시하고 있으며, 이를 통해 필요한 다양한 규격의 엔드밀 홀더의 수량을 파악하고 있으며, 이를 반영하여 전용 홀더 제작하여 그 수량을 점차 늘려가고 있으며, 향후 3개월 이내에 거의 모든 규격의 엔드밀 코팅서비스가 정상적으로 진행될 예정임. - 코팅서비스 불량율의 60%로 파악되는 전처리 공정을 위해 엔드밀 가공유와 그 밖의 이물질 제거를 위해 알칼리 초음파 세정조와 린스조를 제작 완료하였으며, 환경인허가 절차를 마무리하고 있음. - 품질 관리를 위한 전공정 관리체계를 구축했음.기술보유자의 직접사업화_기존업체-상품화-(주)케이디엘씨2,691,890
2020-기술보유자의 직접사업화_기존업체-공정개선-제이제이툴스주식회사706,108,301
2020-기술이전_기존업체-공정개선-주식회사케이디엘씨87,244,720
2021- 수요기업 및 코팅서비스 품목 : 제이제이툴스(주), 제이에스티코리아, 코고툴 등 약 25개 업체의 엔드밀이 주품목이며, 인서트 제품군과 기타 금형 부품 - 매출액 : 124,561,596원/101,556개(1.1~10.31 기간 매출×12개월/10개월) - 수요업체 매출액 : 당사와 거래하는 모든 수요업체의 완제품 판매단가와 매출액은 당사로서는 정확한 파악은 어려우나, 당사의 코팅서비스 매출의 최소 10배 이상으로 판단됨(참고, 당사의 빗각증착법 매출액 34% 비중의 수요기업 제이제이툴스 매출액 내수 586,353,800원, 수출 71,634,039원으로 파악되고 있음). - 사업화 공정 기술 : 빗각증착법이며, 공정 장비는 아크증발원 기반의 PVD 장비를 이용하고, 고경도 박막설계에 지그기술이 가미된 빗각증착법을 적용하되, TiAlSiN계 피막소재를 초경엔드밀에 코팅을 실시하여, 내열/내산화 고경도 특성을 부여하며 그 절삭성능을 향상시키는 기술임. - 주요 개발 물성값 : 경도 40㎬, 밀착력 100N, 내열/내산화 900℃ 이상과 마찰계수 0.5 이하 값을 가지는 2~5 ㎛ 두께의 코팅막 - 품질 관리를 위한 전공정 관리체계를 구축하여 표준 관리지침을 완성시키고 있음.기술이전_기존업체-공정개선-주식회사케이디엘씨124,561,596
2021개발기술을 적용하여 양산제품을 출시하여 판매를 통한 매출이 창출되고있음기술이전_기존업체-상품화-제이제이툴스주식회사657,987,839
2022- 수요기업 및 코팅서비스 품목 : 제이제이툴스(주), 제이에스티코리아, 코고툴 등 약 10여 업체의 엔드밀과 인서트 제품군 - 코팅 서비스 매출액 : 102,769,836원 - 수요업체(제이제이툴스) 코팅서비스 매출액 : 42,639,630원 - 당사 코팅서비스 적용 수요업체(제이제이툴스) 매출액 : 내수 2억5천만원, 수출 5천2백만원, 참고로 타사 포함시 총 매출은 6억원을 상회할 것으로 추정됨. - 사업화 공정 기술 : 빗각증착법이며, 공정 장비는 아크증발원 기반의 PVD 장비를 이용하고, 고경도 박막설계에 지그기술이 가미된 빗각증착법을 적용하되, TiAlSiN계 피막소재를 초경엔드밀에 코팅을 실시하여, 내열/내산화 고경도 특성을 부여하며 그 절삭성능을 향상시키는 기술임. - 주요 개발 물성값 : 경도 40㎬, 밀착력 100N, 내열/내산화 900℃ 이상과 마찰계수 0.5 이하 값을 가지는 2~5 ㎛ 두께의 코팅막기술이전_기존업체-공정개선-주식회사케이디엘씨102,728,514
2023- 수요기업 및 코팅서비스 품목 : 제이제이툴스(주), 제이에스티코리아, 우송테크산업 등 약 8개 업체의 엔드밀과 인서트 제품군 - 코팅 서비스 매출액 : 81,596,289원 / 75,591개 - 수요업체(제이제이툴스 등) 코팅서비스 매출액 : 완제품의 판매단가 매출은 당사는 코팅 서비스만 실시하기 때문에 파악이 불가하나, 당사의 코팅서비스 매출의 최소 10배 이상으로 판단됨. - 사업화 공정 기술 : 빗각증착법이며, 공정 장비는 아크증발원 기반의 PVD 장비를 이용하고, 고경도 박막설계에 지그기술이 가미된 빗각증착법을 적용하고, TiAlSiN계 피막소재를 초경엔드밀에 코팅을 실시하여 내열/내산화 고경도 특성을 부여하며 그 절삭성능을 향상시키는 기술임. - 주요 개발 물성값 : 경도 40㎬, 밀착력 100N, 내열/내산화 900℃ 이상과 마찰계수 0.5 이하 값을 가지는 2~5 ㎛ 두께의 코팅막기술이전_기존업체-공정개선-주식회사케이디엘씨81,596,298
과제 기반 국내외 특허0건
출원/등록 기관발명의 명칭출원일자출원국가출원번호등록일자등록번호
과제 기반 SCI(E) 논문0건
논문명학술지명DOI/URL