KR101629473B1 - 금속의 경도 향상 방법 - Google Patents

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KR101629473B1
KR101629473B1 KR1020150030956A KR20150030956A KR101629473B1 KR 101629473 B1 KR101629473 B1 KR 101629473B1 KR 1020150030956 A KR1020150030956 A KR 1020150030956A KR 20150030956 A KR20150030956 A KR 20150030956A KR 101629473 B1 KR101629473 B1 KR 101629473B1
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Abstract

금속의 경도 향상 방법이 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법은 금속의 경도와 강도를 높이기 위한 열처리 단계, 열처리된 상기 금속의 표면에 이온질화층을 생성시켜 금속의 내구성을 향상시키는 이온 질화 단계, 이온 질화 시 상기 이온질화층의 표면에 생성된 화합물층을 제거하는 화합물층 제거 단계 및 상기 화합물층이 제거된 상기 금속에 고내구성의 박막을 증착하는 박막 증착 단계를 포함한다.

Description

금속의 경도 향상 방법{Method for Enhancement of Hardness of Metal}
본 발명은 금속의 경도 향상 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열처리, 이온 질화 및 박막증착 과정을 거쳐 금속의 경도 및 강도를 향상하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 순철 혹은 저탄소강은 질화 처리를 하여도 표면이 그다지 경화되지 않지만, Al, Cr, Ti, Mo등 질화물을 형성하기 쉬운 합금원소를 포함한 강을 질화 처리하는 경우, 1100 Hv 이상의 높은 표면 경도를 얻을 수 있다.
이와 같이, 강의 표면으로부터 내부에 질소원자를 확산·침투시켜 질화 처리하여 강의 내마모성, 내피로성 및 내부식성 등을 부여하는 표면경화법의 일종을 질화법이라 하며, 이러한 질화법은 다양하게 개발되어 왔다.
통상적인 철강의 질화법으로는 1923년 독일의 Fry가 개발한 암모니아가스분해 질화법이 있다. 이는 암모니아 가스 속에서 강철을 500 내지 550 ℃의 온도로 장시간 가열함으로써 암모니아가스 분해에 의해 생긴 원자상 질소로 표면에 딱딱한 질화물을 만드는 표면경화법이다. 약 70년이 지난 오늘날에도 상기 암모니아 가스를 이용한 질화법이 사용되고 있지만, 처리시간이 길고, 질화 효율이 낮으며, 질화 생성물이 부서지기 쉬운 단점이 있다.
또한, 그 외의 다른 질화법으로 터프트라이드 질화법이 있다. 대표적인 터프트라이드법으로는 염욕연질화법(침탄질화)이나 가스연질화법이 도입된 바 있으며, 강철 질화법의 주류로서 현재도 일반적으로 사용되고 있다. 이들 터프트라이드법은 570 ℃ 부근의 저온에서 공정이 이루어지기 때문에 열처리 변형이 적다는 이점이 있지만, 시안염류를 사용하고, 암모니아를 다량으로 사용(가스연질화법)하는 등 공해 문제를 야기할 수 있기 때문에 현재는 제한적으로 사용되고 있다.
따라서, 최근에는 질소가스를 사용하여 무공해이고 재료의 변형이 적은 플라즈마 가열/질화 공정을 이용한 이온 질화법이 각광을 받고 있다. 상기 이온 질화법에 관해서는 1932년 Berghaus를 시작으로 많은 연구가 시행되었지만, 실용화에는 이르지 못했었다. 그러나, 이온 질화법은 1967년 서독에서 처음으로 기업화되었고, 그 후 미국, 프랑스, 영국에서도 이온 질화에 관한 연구가 활발히 이루어져 많은 연구논문들이 발표된 바 있다. 또한, 공업적인 질화 장치의 개발 및 가공기술 연구도 진행되어 응용범위는 지속적으로 확대되어 가고 있다.
그러나, 이온 질화 시 이온질화층의 표면에 철, 산소, 질소 외의 비정질의 화합물로 구성되는 화합물층이 형성되는데, 화합물층은 500도씨 이상의 고온에서 내구성이 저하되고, 열분해가 발생되어 금속의 경도 및 강도는 저하하는 원인이 될 수 있다.
따라서, 비정질의 화합물층을 결정질의 박막으로 대체할 수 있는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명은 궁극적으로 금속의 내구성을 향상시키기 위한 금속의 경도 향상 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법은 열처리 단계, 이온 질화 단계, 화합물층 제거 단계 및 박막 증착 단계를 포함한다.
상기 열처리 단계에서는 금속의 경도와 강도를 높인다.
상기 이온 질화 단게에서는 열처리된 상기 금속의 표면에 이온질화층을 생성시켜 금속의 내구성을 향상시킨다.
상기 화합물층 제거 단계에서는 이온 질화 시 상기 이온질화층의 표면에 생성된 화합물층을 제거한다.
상기 박막 증착 단계에서는 상기 화합물층이 제거된 상기 금속에 고내구성의 박막을 증착한다.
상기 화합물층 제거 단계에서는 플라즈마 상태에서 역 바이어스 전원을 인가하여 플라즈마 Ar+이온이 금속의 표면을 스퍼터링하여 금속 표면에 형성된 화합물층을 제거할 수 있다.
상기 이온 질화 단계에서는 라디칼 이온 질화를 통해 상기 금속의 표면에 이온질화층을 생성하는 동시에 상기 이온질화층의 표면에 화합물층이 생성되는 것을 방지할 수 있다.
상기 열처리 단계는 열간공정 및 템퍼링 공정을 포함할 수 있다.
상기 이온 질화 단계는 글로방전 NH3+H2 또는 H2+N2의 환경에서 진행될 수 있다.
상기 박막은 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 질화알루미늄티타늄(TiAlN) 중 적어도 하나일 수 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 효과에 대하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법에 의하면 이온질화층의 표면에 생성되는 화합물층을 제거하거나, 이온질화층의 표면에 화합물층이 생성되는 것을 방지한 후 박막 증착을 하여 금속의 경도 및 강도, 나아가 내구성을 향상할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
아래에서 설명하는 본 출원의 바람직한 실시예의 상세한 설명뿐만 아니라 위에서 설명한 요약은 첨부된 도면과 관련해서 읽을 때에 더 잘 이해될 수 있을 것이다. 본 발명을 예시하기 위한 목적으로 도면에는 바람직한 실시예들이 도시되어 있다. 그러나, 본 출원은 도시된 정확한 배치와 수단에 한정되는 것이 아님을 이해해야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법을 나타내는 순서도;
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 열처리 단계 중 열간공정 시의 온도를 나타내는 도면;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 열처리 단계 중 템퍼링 공정 시의 온도를 나타내는 도면;
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 이온 질화 단계를 거친 금속의 표면 경도를 나타내는 그래프;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법 중 이온 질화 단계를 거친 금속의 단면을 나타내는 도면;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 화합물층 제거 단계에 이용되는 역스퍼터링 시스템을 나타내는 도면;
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 화합물층 제거 단계의 역스퍼터링 공정 조건을 나타내는 표;
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 박막 증착 단계를 거친 금속의 단면을 나타내는 도면;
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 박막 증착 단계를 거친 금속의 표면 및 단면을 나타내는 도면; 및
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 각 단계를 거친 금속의 경도를 나타내는 그래프이다.
이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다. 다만, 첨부된 도면은 본 발명의 내용을 보다 쉽게 개시하기 위하여 설명되는 것일 뿐, 본 발명의 범위가 첨부된 도면의 범위로 한정되는 것이 아님은 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 알 수 있을 것이다.
그리고, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어서, 동일 기능을 갖는 구성요소에 대해서는 동일 명칭 및 동일부호를 사용할 뿐 실질적으론 종래기술의 구성요소와 완전히 동일하지 않음을 미리 밝힌다.
또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
이하, 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법을 나타내는 순서도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법은 열처리 단계(100), 이온 질화 단계(200), 화합물층 제거 단계(300) 및 박막 증착 단계(400)를 포함한다.
열처리 단계(100)에서는 금속(10)의 경도와 강도를 높인다. 본 실시예에서는 압출금형 전용 열처리를 할 수 있다.
열처리 단계(100)는 열간 공정(110) 및 템퍼링 공정(120)을 포함할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 열처리 단계 중 열간공정 시의 온도를 나타내는 도면이다.
열간 공정(110)은 열간압출, 열간단조 등 재료에서 재결정이 진행되는 온도를 경계로 하여 그 이상의 온도에서 이루어지는 모든 공정을 포함할 수 있다.
너무 높은 고온에서는 금속의 결정입이 조대화되고 표면 산화가 너무 지나치게 일어나 일부 융해되는 경우도 있기 때문에 적당한 온도 범위에서 수행한다. 가공경화가 일어나도 곧바로 어닐링되어 연화되기 때문에 가공도, 가공속도를 크게 할 수 있으며 또 재료조직을 변화시켜 성질 개선도 가능한 장점이 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 실시예에서 열간 공정(110)은 진공 상태에서 온도를 단계적으로 상승시키며 수행될 수 있다. 열간 공정(110)이 진공 상태에서 수행되는 이유는 진공이나 불활성 가스 중에서의 열간 공정(110)은 가열이나 변형 중에 산화나 가스의 침투가 적어 금속의 산화나 질화가 거의 일어나지 않기 때문이다.
열간 공정(110)이 끝난 후에는 담금질로 금속(10)을 급속히 냉각시킬 수 있다. 담금질은 저온의 물이나 기름, 가스 등에 금속(10)을 노출시켜 금속(10)을 급랭시키는 것으로서, 본 실시예에서는 열간 공정(110) 후 가스 담금질로 금속(10)을 냉각시킬 수 있다.
가스 담금질은 중성 가스나 질소 가스 등으로 금속(10)을 급냉하는 열처리로서, 가스 종류와 유체의 속도에 의해서 냉각 속도가 변한다. 가스 담금질은 일반적으로 정지상태의 공기보다 빠르며 기름보다 냉각속도가 느리다. 그리고, 광택과 휘도가 있는 담금질로 되는 것이 장점이다.
금속(10)을 담금질하면 경도는 커지나 재질이 여려져 이를 적당한 온도로 재가열 했다가 공기 속에서 냉각, 조직을 연화, 안정시켜 내부 응력을 없애기 위하여 템퍼링 공정(120)을 실시할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 열처리 단계 중 템퍼링 공정 시의 온도를 나타내는 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 템퍼링 공정(120)은 금속(10)을 더욱 경화시키기 위해서 약 600℃ 전후에서 수 차례 실시될 수 있다.
열처리 단계(100)를 거친 압출 금속(10) 소재의 경도는 로크웰 경도(HRC)를 기준으로 HRC 46~50이다.
이온 질화 단게에서는 열처리된 금속(10)의 표면에 이온질화층(20)을 생성시켜 금속(10)의 내구성을 향상시킨다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 이온 질화 단계를 거친 금속의 표면 경도를 나타내는 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 이온 질화 시 금속(10) 표면의 경도가 확연히 향상되는 것을 확인할 수 있다.
이온 질화 단계(200)에서 이온 질화는 NH3+H2 또는 H2+N2 등이 혼합된 혼합가스를 사용하여 수행될 수 있다.
염욕질화나 가스질화는 환경오염에 영향을 미칠 수 있으나, 이온 질화는 환경에 무해하기 때문에 최근에는 염욕질화나 가스질화보다 선호된다.
또는, 이온 질화 단계(200)에서는 라디칼 이온 질화를 통해 금속(10)의 표면에 이온질화층(20)을 생성하는 동시에 이온질화층(20)의 표면에 후술할 화합물층(30)이 생성되는 것을 최소화할 수 있다.
라디칼 이온 질화의 화학반응식은 아래의 <화학식 1>과 같다.
<화학식 1>
Fe3+ + N0(Radical) → Fe3N4
이온 질화 단계(200)를 거져 금속(10)의 표면에 형성된 이온질화층(20)은 0.1~0.2mm의 두께를 가질 수 있다. 그리고, 이온 질화 단계(200)를 거친 금속(10)의 경도는 900~1100Hv이다.
그러나, 상술한 글로방전 NH3+H2, H2+N2 또는 라디칼 이온질화는 이온 질화의 몇 가지 예에 불과하며, 금속의 표면에 이온질화층을 생성할 수 있는 이온 질화법이라면 어떤 것이든 적용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법 중 이온 질화 단계를 거친 금속의 단면을 나타내는 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이 이온 질화 시, 이온질화층(20)의 표면에는 화합물이 생성될 수 있다.
이온질화층(20)과 화합물층(30)은 금속(10)의 내구성에 영향을 미치는데, 이온질화층(20)이 금속(10)의 경도 및 내구성을 향상시키는 반면, 화합물층(30)을 금속(10)의 내구성을 저하시킨다. 화합물은 철, 산소, 질소 외의 비정질 화합물로 구성되며, 화합물층(30)의 두게는 약 10~50 나노미터로 형성될 수 있다.
500℃ 이상의 고온공정에서 비정질의 화합물층(30)은 쉽게 해리가 되어 금속(10)의 내구성을 저하시키는 원인이 된다. 따라서, 비정질의 화합물층(30)을 제거하고, 결정질의 박막(40)을 증착하는 과정이 요구된다.
화합물층 제거 단계(300)에서는 이온 질화 시 이온질화층(20)의 표면에 생성된 화합물층(30)을 제거한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 화합물층 제거 단계에 이용되는 역스퍼터링 시스템을 나타내는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 화합물층 제거 단계(300)에서는 플라즈마 상태에서 역 바이어스(Bias) 전원을 인가하여 플라즈마 Ar+ 이온이 타겟이 아닌 금속(10)의 표면을 스퍼터링(Sputtering)하여 금속(10) 표면에 형성된 화합물층(30)을 제거할 수 있다. 즉, Ar+ 이온이 금속(10) 표면에 형성된 철, 산소, 질소를 포함하는 화합물층(30)에 충돌하여 화합물층(30)을 박리시킬 수 있다. 이하, 금속 표면을 박리시키는 스퍼터링을 역스퍼터링(Back Sputtering)이라 부르기로 한다.
일반적으로 스퍼터링은 물질에 이온 충격을 가하면 그 물질을 구성하는 원자나 분자가 튀어나와 주위의 물체면에 부착하는 현상으로서, 타격을 주어 튀어 나오게 하는 것을 스퍼터링이라 한다. 이것을 적극적으로 이용하여 물체면에 박막을 형성하는 데 사용할 수 있다. 진공 챔버 내에 바이어스 전원을 인가하여 Ar, Kr 등 주로 불활성 기체 중의 방전으로 타겟의 원자나 분자를 튀어 나오게 하여 기판 위에 막을 형성한다.
반면, 본 출원의 화합물층 제거 단계(300)에서는 기판에 막을 형성하는 일반적인 스퍼터링과는 반대로 역 바이어스 전원을 인가하여 플라즈마 Ar+ 이온이 방전으로 인하여 금속(10) 표면에 형성된 화합물층(30)의 원자나 분자를 튀어 나오게 하여 금속(10) 표면에 형성된 화합물층(30)을 제거하는 역스퍼터링을 실시할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 화합물층 제거 단계의 역스퍼터링 공정 조건을 나타내는 표이며, 도 7에 나타난 조건 하에서 역스퍼터링이 실시될 수 있다.
화합물층 제거 단계(300)를 거친 금속(10)은 비정질의 화합물층(30)이 제거되어 500℃ 이상의 고온공정에서도 내구성을 유지할 수 있다.
그리고, 박막 증착 단계(400)에서는 화합물층(30)이 제거된 금속(10)에 고내구성의 박막(40)을 증착한다. 박막(40)은 1.5~2.0 마이크로미터의 두께로 형성될 수 있다.
박막(40)은 질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 질화알루미늄티타늄(TiAlN) 중 적어도 하나일 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 박막 증착 단계를 거친 금속의 단면을 나타내는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 박막 증착 단계를 거친 금속의 표면 및 단면을 나타내는 도면이다.
박막 증착 과정에서는 1000도 이하의 물리적 기상 증착(PVD) 또는 화학적 기상 증착(CVD) 공법을 이용하여 비정질의 화합물층(30)을 결정질의 질화 크롬(CrN), 질화 티타늄(TiN), 질화 알루미늄 티타늄(TiAlN) 박막(40)으로 대체할 수 있다. 이로써, 금속(10)의 강도가 향상될 수 있다.
그러나, 박막(40)의 종류는 상술하는 것에 한정되지 않으며, 박막(40)으로는 질화 알루미늄 크롬(CrAlN), 질화 알루미늄 실리콘 크롬(CrAlSiN) 등이 적용될 수도 있다.
여기서, 물리적 기상 증착(PVD)은 드라이 플레이팅(Dry Plating)이라고도 하며, 진공 중에 금속을 기화시켜 기화된 금속 원자가 산화하지 않은 채 방해물 없이 피도금물에 도금이 된다. 물리적 기상증착은 크게 진공 증착법, 스퍼터링법, 이온 플레이팅법으로 분류된다. PVD법은 알루미늄, 티탄이나 고융점 재료의 도금이 가능하고, 진공 중에 금속과 비금속 원자를 이온화하여 반응시키면, 탄화 티탄, 질화 티탄, 알루미나, 질화 알루미늄, 탄화 규소 등의 내마모성, 내열성, 그 외 기능성이 있는 화합물 피막을 도금할 수 있다.
그리고, 화학적 기상 증착(CVD)은 기체 상태의 화합물을 열, 빛, 플라즈마 등의 환경에서 가열된 고체 표면에 반응시켜 생성물을 고체 표면에 증착시키는 방법으로서, 연채 상업적으로 이용되는 박막 제조 기술로 가장 많이 활용되고 있다. 융점이 높아서 제조하기 어려운 재료를 융점보다 낮은 온도에서 용이하게 제조할 수 있으며, 순도가 높고, 대량 생산이 가능하여 비용이 물리적 증착에 비해 적게 들고, 여러가지 종류의 원소 및 화합물의 증착이 가능하여 공정 조건의 제어 범위가 매우 넓어서 다양한 특성의 박막을 쉽게 얻을 수 있는 장점이 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 금속의 경도 향상 방법의 각 단계를 거친 금속의 경도를 나타내는 그래프이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 마이크로비커스 경도 측정 결과 아무런 처리를 하지 않은 금속(10)의 경도는 약 200Hv 정도이고, 열간 공정(110)을 거친 후의 경도는 약 600Hv이며, 이온 질화 단계(200)를 거친 금속(10)의 경도는 약 900Hv이고, 박막 증착 단계(400)를 거친 금속(10)의 경도는 약 1200~1300Hv로 측정되었다.
즉, 열처리 단계(100), 이온 질화 단계(200), 화합물층 제거 단계(300) 및 박막 증착 단계(400)를 거치면서 금속(10)의 경도가 향상되는 것을 알 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
10: 금속 20: 이온질화층
30: 화합물층 40: 박막
100: 열처리 단계 110: 열간공정
120: 템퍼링 공정 200: 이온 질화 단계
300: 화합물층 제거 단계 400: 박막 증착 단계

Claims (7)

  1. 금속의 경도와 강도를 높이기 위한 열처리 단계;
    열처리된 상기 금속의 표면에 이온질화층을 생성시켜 금속의 내구성을 향상시키는 이온 질화 단계;
    이온 질화 시 상기 이온질화층의 표면에 생성된 화합물층을 제거하는 화합물층 제거 단계; 및
    상기 화합물층이 제거된 상기 이온질화층에 고내구성의 박막을 증착하는 박막 증착 단계;를 포함하며,
    상기 이온 질화 단계에서는, 라디칼 이온 질화를 통해 상기 금속의 표면에 이온질화층을 생성하는 동시에 상기 이온질화층의 표면에 화합물층이 생성되는 것을 방지하는 금속의 경도 향상 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 열처리 단계는,
    열간공정 및 템퍼링 공정을 포함하는 금속의 경도 향상 방법.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 이온 질화 단계는,
    글로방전 NH3+H2 또는 H2+N2의 환경에서 진행되는 금속의 경도 향상 방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 화합물층 제거 단계에서는,
    플라즈마 상태에서 역 바이어스 전원을 인가하여 플라즈마 Ar+이온이 금속의 표면을 스퍼터링하여 금속 표면에 형성된 화합물층을 제거하는 금속의 경도 향상 방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 박막 증착 단계에서는,
    물리적 기상 증착 또는 화학적 기상 증착을 통해 상기 화합물층이 제거된 상기 이온질화층에 상기 박막을 증착하는 금속의 경도 향상 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 박막은,
    질화크롬(CrN), 질화티타늄(TiN), 질화알루미늄티타늄(TiAlN) 중 적어도 하나인 금속의 경도 향상 방법.
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