반응가스가 부품 표면에서 화학적으로 반응해 균일한 박막을 형성하는 가스 반응 코팅(CVD 계열) 원리
반응가스가 부품 표면에서 화학적으로 반응해 균일한 박막을 형성하는 가스 반응 코팅(CVD 계열) 원리와, 박스형(배치식)·Pusher형(연속식) 등 처리량에 맞는 구현 방식을 정리했습니다.
코팅로는 액체를 뿌리거나 담그는 방식이 아니라, 반응가스를 챔버 안으로 흘려보내 부품 표면에서 화학적으로 반응시켜 얇은 막을 형성하는 방식입니다. 화학 기상 증착(CVD) 계열의 원리를 산업 열처리 설비에 적용한 형태입니다.
구현 형태는 처리량에 따라 다릅니다. 예를 들어 Pusher형(연속식)은 부품을 트레이 단위로 밀어 넣어 예열 구역을 지나 코팅 반응 구역에서 반응가스와 접촉시키고, 박스형(배치식)은 하나의 챔버 안에서 예열→반응→냉각을 시간 순서로 진행합니다.
연속형(Pusher)은 예열·코팅 반응·냉각 구역을 물리적으로 분리해 부품이 순서대로 통과하도록 하고, 배치형(박스형)은 하나의 챔버 안에서 동일한 순서를 시간에 따라 진행합니다. 어느 쪽이든 반응이 일어나는 구간에만 정확한 조건을 맞출 수 있습니다.
온도와 가스 조건을 독립적으로 제어하는 것이 핵심이며, 형태는 처리량과 공정 조건에 맞춰 선택합니다.
스프레이나 침지 방식은 노즐 각도나 액체 흐름에 따라 코팅이 안 닿는 부분(그림자 영역)이 생길 수 있습니다. 반면 가스 반응 방식은 반응가스가 챔버 전체를 채운 상태에서 부품 표면 전체와 접촉하기 때문에, 형상이 복잡해도 막 두께가 고르게 형성됩니다.
또한 물리적 접촉이 없는 화학 반응이라, 액체나 분말에서 유래하는 이물 혼입 위험도 낮습니다.
연속형(Pusher)은 모든 트레이가 동일한 경로와 속도로 코팅 반응 구역을 통과해 로트 간 편차가 적고, 배치형(박스형)은 하나의 챔버에서 동일 공정을 반복해 조건을 그대로 재현합니다. 두 방식 모두 자동화된 제어로 작업자 수동 조작에 따른 변수를 최소화합니다.
절삭공구·전지 소재 등 막 두께 재현성이 중요한 부품에는 처리량에 맞는 형태를 선택해 대응합니다.
코팅로에서는 코팅 반응 구역에만 정확한 농도의 반응가스를 공급하고, 예열·냉각 구역으로의 확산은 최소화해야 합니다. 구역 간 경계에는 가스 유입을 차단하는 실링 구조가 적용됩니다.
가스 종류·유량·주입 위치는 코팅 대상 소재와 목표 막질에 따라 공정별로 다르게 설계합니다.
| 이송 방식 | 특징 | 주요 적용 부품 |
|---|---|---|
| 메쉬벨트 | 내열 합금 메쉬벨트로 소형 부품 연속 이송 | 볼트·너트·스프링·전자부품 |
| 푸셔 | 트레이를 밀어 이송, 중대형 부품 대응 | 기어·베어링·세라믹 부품 |
| 롤러 히스 | 세라믹 롤러 위에서 대형 제품 이송 | 판재·대형 구조물 |