표면처리법 - 물리적 표면경화법/금속침투법/기타 표면경화법

3. 물리적 표면경화법 

(1) 고주파경화법

재료를 장치된 코일 속으로 고주파 전류를 흐르게 하면 재료 표면에는 맴돌이 전

류가 유도되고 표피만 가열되는데 표면온도가 A1점을 넣었을 때 냉각수를 분사하

여 표면만 경화시키는 방법으로 토코 방법(Toco process)이라고도 한다. 또, 주파

수가 높아질수록 경화깊이가 얕아진다.

. 고주파경화법의 특징

1. 열처리 시간이 매우 짧아 산화 및 변형이 적다

2. 직접 가열하기 때문에 열효율이 좋고 대량생산이 가동하다.

3. 국부적인 가열과 전체적인 가열을 선택하여 할 수 있다.

4. 전류는 강재 표면에 흐르기 쉽기 때문에 표면의 가열이 잘 된다.

5. 유지비가 적고 균일 가열 및 온도제어가 용이하다.

6. 작업이 깨끗하다.

7. 설비비용이 많이 들고, 부품의 형상과 소재가 제한적이다.

 

(2) 화염경화법(flame hardening)

산소-아세틸렌(또는 LPG) 가스불꽃을 이용하여 강 표면을 급속 가열한 후 담금질

온도에 도달할 때 냉각수로 급냉시켜 표면층만을 경화시키는 열처리 방법이다.

. 화염경화법의 특징

1. 부품의 크기와 형상에 제한이 없다.

2. 국부 담금질이 가능하고 설비비가 저렴하다.

3. 담금질 변형이 적다.

4. 가열온도의 조절이 어렵다.

 

4. 금속침투법(Cementation) 

(1) 세라다이징(Zn의 침투처리)

Zn을 침투 확산시키는 법으로서, 청분(blue powder)이라고 불리는 300데시(mesh)

정도의 가는 Zn분말 속에 경화시키고자 하는 재료를 묻고, 보통 300~420℃로 1~

5시간 동안 처리해서 두께 0.015mm 정도의 경화층을 얻는 방법이다.

 

(2) 크로마이징(Cr 침투처리)

재료의 표면에 Cr을 침투 확산시키는 법으로서, 도금할 물건을 침투제인 크롬분말

(AI2O3을 20~25% 첨가) 속에 파묻고, 환원성 또는 중성 분위기 중의 연강이 사용

되며, 탄소량이 그 이상으로 되면 크롬침투가 곤란해진다. Cr이 침투된 표면층은

고 크롬의 조성이 되어 스테인리스강의 성질을 갖게 되므로 내열, 내식성 및 내마

모성이 크게 된다.

 

(3) 칼로라이징(Al 침투처리)

주로 철강의 표면에 AI을 침투 확산시키는 방법으로서, AI분말을 소량의 염화암모

늄과 혼합시켜 피경화재료와 같이 회전로 중에 넣어 중성 분위기를 만든 후 850~

950℃에서 1000℃에서 12~40시간 동안 가열하여 침투 AI이 확산되도록 한다.

 

(4) 보로나이징(boronizing : B 침투처리) 

철강에 붕소를 확산 침투시키면 경도가 커진다. (Hv=1300~1400)

 

(5) 실리코나이징(siliconizing : Si 침투처리)  

철강에 Si를 확산 침투시켜 내산성을 향상한다.

 

5. 기타 표면경화법 

(1) 쇼트피닝

쇼트피닝(Shot peening)은 표면냉간가공의 일종으로 재료의 표면에 고속력으로 강

철이나 주철의 작은 입자(0.5~0.1mm)를 분산하여 금속의 표면층을 가공 경화시키

는 방법으로서, 이와 같은 처리를 한 재료를 한 재료는 인장이나 압축에는 그다지

영향이 없으나 휨이나 비틀림의 반복응력에 대하여서는 기계 부품의 피로한도를

뚜렷하게 증가시킨다.

 

(2) 방전경화법

방전경화법은 방전현상을 이용하여 강의 표면을 침탄.질화시키는 방법이다. 즉,

음극에 탄화텅스텐(WC)이나 탄화티탄(Tic) 등의 초경합금을 사용하는데, 이것을

공구의 피경화부분을 향하여 방전시켜서 공구 표면에 WC나 Tic을 용착시키고,

동시에 그 열로써 주위도 경화시켜는 방법이다. 전압 120V로써 50~70μ 두께의

경화층이 얻어진다. 이 경화층의 경도는 Hv 1400~1600에 달하므로 내마모성이

향상되고, 절삭수명이 증가된다.

 

(3) 하드 레이싱(hard lacing)

금속의 표면에 스텔라이트, 경합금 등을 용착시켜 표면경화층을 만드는 방법이다.

 

(4) 금속용사법

철강 표면에 Zn 및 AI 등의 용융한 금속을 압축공기가 분무상태로 붙이는 방법이다.

 

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