[스크랩] 금속표면처리

금속표면 마무리(표면처리)

표면처리란?? 

일반적으로는 금속표면을 아름답게 보이게 하거나, 또는 표면의 내식성이나 내마모성을 개선할 때, 표면을 경화(硬化)처리할 때 등 다양한 목적을 위하여 처리하는 경우를 말한다. 즉, 금속제품의 표면을 적당히 처리하여 내부 결점을 은폐함으로써 개선하려는 것이다. 액세서리의 표면에 금을 입힌다든지, 도금을 하는 것은 전자의 예이고, 황동의 도구에 크롬 도금을 한다든지, 철판에 주석을 입혀 함석으로 만드는 것은 후자의 좋은 예이다.

표면처리의 필요성

1 내마멸성 내침식성 압입저항성의 향상(공작기계의 안내면, 모든 기 계류의 마멸되기 쉬운 면, 축, 캠, 기어 등의 가계요소들)

2 마찰의 조절(공작기계, 공구, 다이 등의 미끄럼면, 베어링)

3 응착의 감소(전기접촉점)

4 윤활의 향상(윤활제의 유지가 양호하도록 표면 상태를 변화)

5 내부식성 및 내산화성의 향상(자동차용 금속판재, 건축 외장재, 가 스터빈부품, 의료용 기구)

6 강성 및 피로저항의 향상(베어링, 다단축의 필렛)

7 마모부품의 재생(마모된 공구, 다이, 기계부품)

8 표면거칠기의 향상 (외양, 치수정확도, 마찰특성)

9 장식, 색상, 특수질감의 효과

표면처리법 의 종류.....

통상 금속표면에는 유지(油脂)나 녹, 흑피, 기계유 등 여러 종류의 오염물이 부착되어 있으며 이들 오염물은 도장된 도막의 접착력을 저하시키고 도막 상태의 불량 및 도막수명을 단축시키는 원인이 되므로 도료를 도장하기 전에 적당한 방법으로 완전히 제거하여야 한다.

. 물리적 처리방법

1) 수공구연마(hand tool cleaning)

와이어 브러쉬, 샌드페이퍼, 끌, 나이프, 햄머 등의 수공구로 느슨한 구도막 흑피, 녹 등을 제거하는 방법이다. 수공구에 의한 연마는 가장 간단하고 효과적인 방법이나 좀더 좋은 도막을 기대하는 합성수지 도료를 도장할 때는 만족스럽지 못하다. (SSPC-SP-2와 스웨덴 규격 SIS 05 5900의 St2 B, C 또는 D에 준함)

2) 동력공구연마(power tool cleaning)

그라인딩 휠, 회전식 와이어 브러쉬, 니들햄머 등의 동력공구는 느슨한 구도막 흑피, 녹 등의 오염물을 제거하는 방법이다. 브라스트 처리를 하기 힘든 경우에 주로 사용되는 방법으로써 브라스트 처리에 비하여 단단한 흑피나 녹에 대한 제거효과는 낮다. (SSPC-SP-3와 스웨덴 규격 SIS 05 5900의 St3 B, C 또는 D에 준함)

3) 블라스트법(blast bleaning)

모래나 철강 등의 입자를 압축공기로 뿜어 내어 그 충격력과 마찰력에 의해 녹이나 흑피 기타 오염물을 제거하는 방법으로써 수공구나 동력공구에 의한 연마에 비하여 녹의 제거효율이 뛰어나며 도료의 부착을 증진시키는 적당한 조도를 동시에 부여하므로 가장 이상적인 방법이다.

블라스팅된 표면은 녹의 발생이 빠르므로 즉시 도장해야 한다.

블라스팅한 후 프라이머를 도장하기 전에 기름과 물이 없는 압축공기나 진공청소기로 먼지를 완전제거해야 한다.

2. 화학적처리

1) 탈지

용제탈지 : 솔벤트, 납사 등의 용제로써 그리스, 오물, 기타 이물질을 제거하는 방법이다.

알칼리 탈지 : 알칼리염에 활성제를 넣어 고온에서 끓이면 유분이 유화하여 제거된다. 표면에 알칼리 용액이 남아 있으면 도막의 부착력을 감소시키므로 반드시 수세하여 주는 것이 중요하다. 에멀젼탈지 : 석유, 납사 등의 용제를 유화제를 녹인 물에 가하여 만든 수용액으로써 탈지하며 탈지후에 반드시 온수로 수세하여야 한다. 윤활유 제거에 매우 효과적이다.

2)녹제거

산세정 : 각종 산의 용액중에 재질을 침적하여 금속표면의 녹과 흑피를 제거하는 방법이다. 염산은 상온에서 10~15%의 용액이 사용되고 황산은 대개 40~80℃에서 5~10% 용액이 사용된다. 산세정을 한 금속 표면은 산을 부착하고 있으므로 온수로써 수세하여 산을 완전히 제거하던가 약알칼리 용액으로 산을 중화시키고 수세하여야 한다. 산세정한 금속표면은 그대로 방치하면 다시 발청하므로 즉시 프라이머를 도장하던가 화성피막처리를 해야 한다. 인산세정은 처리능력이 적어 가벼운 녹이나 얇은 흑피를 제거하는데 이용되며 이 처리로써 금속표면은 얇은 인산염피막을 만들어 발청을 막아준다.

화성처리 : 금속표면에 인산아연계, 인산망간계 및 인산철계의 보호피막을 만들어 발청을 억제시킴과 동시에 아울러 도료의 밀착을 좋게 하기 위해 행하는 처리입니다. 일정한 조건 하에서 피도체를 침적, 붓칠 또는 스프레이를 하면 수분안에 화성피막이 형성됩니다. 이 피막은 그 자체로써도 어느 정도의 내식성을 가지며 여기에 도장이 행해진다면 한층 더 부착성과 내식성이 향상된다.

그외의 방법!!!!!!!!!!

숏피닝: 주철,유리,혹은 새라믹재료로 된 수많은 숏(작은 구슬)을 공작물 표면에 반복적으로 투사시키는 방법을 말하며, 표면으로부터 약 1.25mm깊이까지 소성변경이 생길 수 있다. 숏피닝으로 생긴 소성변형은 깊이 방향으로 불균일하고 표면에는 압축방향 잔류응력을 남겨서 소재의 피로수명을 향상 시키므로, 축, 기어, 스프링, 유전개발용 시추장치,제트엔진 부품(터빈이나 압축기의 블레이드)등에 적용된다.

롤러 버니싱: 하나 혹은 여러개의 고도로 연마된 경한 롤로 표면을

국부적으로 냉간가공하는 방법으로 표면압연 이라고한다.

이 방법은 평면, 원통형, 원추형 등 다양한 형상의 표면에 적용될 수

있고 ,표면의 긁힌 자국이나 패인자국, 혹은 공구 자국을 제거하므로 표면정도를 향상 시키며, 이로인해 부식을 유발시키는 물질이 표면을 통해 침입하는 것을 방지하므로 내부식성을 향상시키는 효과도 가진다

원통의 내면을 버니싱하는 공정은 볼라이징 혹은 볼버니싱 이라고 하며, 원통의 내경보다 약간 큰 매끄러운 구슬을 구멍에 밀어 넣어 표면처리한다. 롤러버니싱은 부품의 표면정도르르 향상시킬 목적뿐만 아니라 부풍의 기계적 성질을 향상시키기 위해서도 사용한다. 이 방법은 단독적으로 사용될 수도 있으나 다른 마무리공정들, 예를 들면 연삭,호닝 래핑가공 등과 함께 사용 되기도 한다. 연성이 큰 연한 재질 뿐만 아니라 매우 경한 재질의 금속들도 이 방법으로 가공될 수 있으며, 각종 유압기기부품, 실, 밸브, 스핀들, 축의 필렛부 등에 적용한다.

폭발 경화법: 얇은 폭약층층 공작물 표면 위에 직접 설치한 후 이를 폭발시킴으로써 순간적으로 높은 압력을 표면에 작용시키는 방법을 말한다. 이방법의 장점은 공작물의 형상을 크게 변화 시키지 않고 표면의 경도를 증가 시킬수가 있다. 철도 레일표면의 경화에 응용하고 있다.

클래딩: 금속소재의 표면위에 내부식성의 다른 금속 소재를 롤이나 다른 수단으로 가압하여 얇게 입히는 공정을 말한다. 강의 표면에 스테인레인리스강이나 니켈합금층을 입히는데 데도 응용되고 있다. 피복될 재료를 모재 위에 입히기 위하여 인발다이(예 강선에 구리의 피복)나

폭약을 이용하기도 한다.

기계적 도금법: 소재의 표면 위에 놓인 미세한 금속입자들을 유리 세라믹, 혹은 사기구슬들로 때려 촘촘하게 입히는 공정을 말하며, 이를 기계적 피복법혹은 충격도금법이라고 한다. 구슬들은 회전체에 의해 고속으로 분사된다. 자동차 부품등에 응용되며, 도금 두께는 보통 0.025mm이하이다.

가열분무법: 봉, 선 혹은 분말 형태의 금속재료를 산소아세틸렌화염,전기아크,혹은 플라즈마아크 등으로 용융시킨 후, 압축분무기를 사용하여 용융금속의 액적을 예열된 소재의 표면에 분무하는 공정을 말한다.

이때 분무속도는 100m/s 에 달할 정도로 고속이다, 결합강도를 향상시키기 위해서는 분무될 표면을 미리 세척하여야 하며, 다소 거칠게 할 필요가 있다. 메탈라이징 이라고도 불리우는 가열 분무법의 대표적인 응용예로는 아연이나 알루미늄을 0.25mm까지의 두께로 분무한 강구조물, 저장 탱크, 탱크차 등이 있다.

또 가열분무 공정에는 몇가지 유형이 있다.

이를 성능순으로 열거하면 다음과 같다.

(1) 플라즈마를 이용하여 방법에는 전통적 방법, 고에너지법, 진공법이 있으며, 8300도씨에 달하는 온도에서 산화물의 개재 없이 매우 양 호한 접합강도를 얻을 수 있다.

(2) 폭발층을 이용하는 방법은 산소혼합 가스를저절하며 폭발시키는 것으로 플라즈마 수준의 성능을 갖는다.

(3) 고속 산소가스법은 앞서의 비슷한 성능이나, 보다 저렴하다.

(4) 와이어아크법은 두 개의 소모성 선대 전극 사이에 발생하는 아크 를 이용하는 것으로 양호한 접합강도를 얻고, 가장 저렴한 방법이 다.

(5) 화염 와이어 분무법은 산소가스화염이 선재를 녹여서 소재 표면에 분무시키는 방법으로 중간정도의 강도를 얻고 , 비교적 저렴한 방 법이다.

침탄법: 경도가 높은 고탄소표면생성 침탄깊이는 0.5-1.5mm이내이고 열처리중에 제품일부가 뒤틀림 가능하면 방법은 탄소를 함유 하는 기체분위기나 탄소를 함유한 고체아 함께 870-950도씨로 가열한후 담금질한다..용도로는 기어켐, 축, 베어링, 핀, 스프로 켓, 클러치판 등에 이용된다.

나머지로는 침탄질화법, 청화법, 질화법, 붕화법, 화염경화법

등의 특성이나 용도등은 주교제 공업재료가공학 264쪽 표 5.8

에 자세히 나와있다.

증착법 

증착법: 피복재료의 화합물이 함유된 기체와 소재 표면의 화학반응 을 통하여 제품을 피복하는 공정을 말한다.

피복재료로는 금속, 합금, 세라믹, 탄화물, 질화물, 산화물,

붕화물등이 사용되며 이방법은 절삭공구들(바이트, 드릴, 리머,

밀링커터등), 다이, 및 펀치, 기타 마멸되기 쉬운 부품들의 피 복에 응용되고 있다.

이온주입법: 이 방법에서는 이온도금법과는 달리, 이온들이 진 공상태에서 가속되어 소재 표면응 통해 수 마이크로터 정도의 깊이 까지 내부로 침투하게 된다. 따라서 이온 주입법은 소재의 표면성질을 변화시켜 표면정도를 증 가시키고 내마멸성 및 내부식성도 향상시킨다. 또한,

정확하게 공정을 제어할 수있으며, 원하지 않는 부분의 표면에는 덮개를 씌워 원하는 부위에만 이온을 침투시 킬 수 있다.

전기도금 

전기도금: 전해액 속에 잠겨 있는 소재와 도금재료 사이의 전위차에 의해 야기되는 전해작용을 이용하여 소재를 피복시키는 방법이다. 물론 이러한 도금과정에는 여러 가지 반응들이 내포되어 있지만, 기본적으로는 외부전원에 의해 두 전극 사이에 전위차가 생기면 양극으로부터 방출된 금속이온들은 전해액 속의 이온들과 결합하여 음극으로 이동되어 증착된다.

모든 금속들은 전기도금도리 수 있으며, 흔히 사용되는 도금재료들로는 크롬, 니켈, 카드뮴, 구리, 아연, 주석 등이 있다.

무전해도금법: 이방법은에서는 소재의 도금이 화학반응을 통하여 이루어지며 외부전원은 사용되지 않는다. 도금재료료로는 니켈이 가장 보편적으로 사용되며 구리등도 이용되고 있다.

특히 니켈로 도금된 제품들은 탁월한 내마멸성 및 내부식성을 가진다.

양극처리법: 산화법의 일종인 이방법에서는 소재 표면에 경하고 기공이 많은 산화층을 형성 시키며, 이러한 산화층의 형성은 제품의 내부식성과 외양을 �게 하는 효과를 가진다. 소재를 양극으로 하여 전해액 속에 잠기게 한 후 전압을 가하면, 양극측에서 발생되는 산소가 소재표면에 산화층이 형성된다. 또한 다양한 색상의 유기염료들이 적용될 경우, 소재표면에는 안종되고 오래가는 착색된 피막이 형성된다. 주로 알루미늄재료에 많이 적용되며 알류미늄 가구나 용구, 건축물 모형 자동차 내장 외장 및 사진들, 열쇠 스포츠 용품등에 이용된다,

또한 양극처리된 표면은 도색이 잘되므로, 알루미늄과 같이 도색이 어려운 재료들이 도색예비공정으로도 이용된다.

전환피복법: 화학반응 예비피복법으로도 알려진 이 방법에서는 금속 표면의 피복츠이 화학반응이나 전해 반응의결과로 형성된다. 전환피복법의 목적으로는 부식방지, 예비도색, 장식용 마무리등을 들수 있다. 전환피복�의 생성에는 인산염, 크롬산염, 수산염들이 사용되고 있다. 피복방법으로는 담금법과 도포법의 두가지가 흔히 사용되며, 필요한 장비는 피복방법, 품질, 제품형태  등에  따라 결정된다.

용융도금법: 이 방법은 주로 강이나 주철과 같은 소재를 도금재료의 용탕속에 담갔다가 꺼냄으로써 소재 표면에 얇은 피막을 입히는 것이다. 흔히 사용되는 도금재료로는 아연, 주석 알루미늄 등이 있다. 이 방법으로 도금된 제품들은 상당기간동안 내부식성을 가진다.

다양하게 예비피복된 강판들이 자동차 자체용으로 널리 사용되고 있다.

하지만 이 방법에서는 여분의 피복재료들을 적절히 제거하는 방법을 중요하게 고려해야 한다.

도기에나멜링: 부식방지나 절연, 혹은 고온에서 사용할 목적으로 금속재료를 다양한 유리물질들로 피복시키는 방법을 말한다. 도기에나멜링의 대표적인 예로는 가전제품, 배관설비, 화학반응장치, 표지관, 주방용구, 보석류 들이 있으며, 제트엔진 부품의 피복에도 이 방법이 이용되고 있다.화학반응을 방지할 목적으로 소재 표면에 유리를 입히기도 하며, 이 경우에는 피복층 두께가 에나멜링의 경우보다 훨씬 더 두껍다. 세라믹 제품들의 표면에 유약을 바르는 것도 도기에나멜링의 응용으로 외양을 좋게하고 수분의 침투를 방지하는 효과를 가진다.

출처 : 꿈꾸는세상은어디에

글쓴이 : 가을나그네 원글보기

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