금속 진공 열처리

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금속 진공 열처리에 대한 보고서 자료입니다.

본문내용

이 평평하지 못하고 용접에서 발생하는 것과 같은 용융 금속의 흐 름에 의한 잔물결 모양을 준다.
② 넓은 면적에 표면합금층을 형성시키려하는 경우에는 레이져를 중첩하여 조사 시켜야한다.
4. 고기능 표면처리 ( PVD, CVD, 용사법)
4.1 PVD의 원리, 실용밥법, 특성, 응용
4.1.1 PVD(Physical Vapor Deposition)의 원리
① 진공증착
㉠ 원리
고진공중에서 저항가열이나 전자빔을 이용하여 금속, 금속화합물 또는 합 금을 가열하여 증발금속화합물을 목적 물질의 표면에 붙게하여 엷은 피막 을 형성한다.
㉡ 특성
장점
ⓐ 막형성 속도가 빠름
ⓑ 비전기전도체에 증착 가능
ⓒ 가공비가 저렴함
단점
ⓐ 다른 도금법에 비해 막의 내마모성, 내식성이 나쁨
ⓑ 증발물은 증발원으로부터 광선과 같이 직진하므로 이면이나 측면은 증착 이 잘 안된다.
㉢ 응용
Al : 증발압이 커 고속코팅이 필요한 종이, 플라스틱의 연속코팅에 응용하 며 현재 포장지등에 실용화
Zn : 저항가열법에 의해 Zn 증착강판의 대형 생산설비가 가동중
현미경, 자동차 헤드라이트등의 반사경이나 렌즈, 프리즘에 이용
② Sputtering
㉠ 원리
불황성 기체분위기에서 수 κV의 고전극간 전압에 의한 이상 방전으로 불 활성 이온이 Target에 충돌하여 Target 물질을 진공중으로 때려 내어 기 판에 응고시킴
㉡ 특징
장점
ⓐ 낮은 온도에서 고융점 물질의 박막화 가능
ⓑ 증착 온도범위가 넓어 응용분야가 광범위
단점
ⓐ 코팅의 밀착 강도가 화학증착법이나 이온 프레이팅보다 상대적으로 취약
ⓑ 막에 Sputter가스가 포함됨
ⓒ 고전압이 요구되며 장치에 제한이 있음
㉢ 응용
진공증착을 대체하여 IC회로상에 금속막을 형성하는 코팅법
렌즈의 반사방지막, 광자기 디스크등의 광학 박막형성
플라스틱 기판의 금속코팅
③ 이온 플레이팅
㉠ 원리
불활성 기체 분위기에서 기판에 부의 고전압을 걸어 이상방전을 일으키면 서 동시에 증발물질을 증발시키거나 가스를 사용하지 않고 보조장치를 이 용하여 증발 물질을 이온화 또는 여기시킴으로써 이온화된 원자 또는 분 자가 부의 전압이 걸린 기판에 가속되어 퇴적됨
㉡ 특징
낮은 처리온도에서 양질의 피막이 얻어짐
피처리재의 종류에 관계없이 화합물 피복이 가능
여러 가지 금속 및 화합물의 피막을 얻음
치밀한 피막을 얻음
공해나 폭발의 위험이 있음
㉢ 응용
내마모, 내식성개선과 금형, 기계부품 등 철강의 표면경화, 전자공업에 주 로 이용
4.2 화학증착(Chemical Vapor Deposition, CVD)
4.2.1 원리
수소, 질소, 아르곤등의 수송기체와 함께 증착하고자하는 금속 화합물의 기 체인 반응기체를 Reactor에 불어넣어 화학반응을 일으켜서 고상의 물질을 기판에 증착시키게 하는 표면처리법
4.2.2 특징
균일성, 밀착성, 장치의 경제성, 응용의 다양성
① 장점
㉠ 고순도의 경질물질 피복이 가능
㉡ 얇고 균일하게 피복가능
㉢ 피복층과 모재와의 밀착강도가 크며 석출막은 매우 치밀하여 핀홀 등의 결 함이 적다.
㉣ 프로세스가 간편하며 설비비가 저렴
② 단점
㉠ 막석출에 고온을 필요로 함
㉡ 활성의 증발원을 사용하기 때문에 장치나 모재의 내식성 문제 및 폭발, 독 성등에 주의가 필요하다.
㉢ 막두께, 막조직, 막조성등의 불균일이 문제되기 쉬움
㉣ 부분피복이 곤란하다.
4.2.3 응용
① 전자산업의 반도체 제조와 절삭공구, 내마모용 기계부품의 수명연장
② 고기능 표면처리 강판제조에도 이용
4.3 용사법 (Thermal Spray)의 원리, 종류 및 특징, 응용
4.3.1 원리
용융상태에 있는 용사재료를 입자 혹은 분말 형태로 소재표면에 고속으로 분 사하여 피막층을 형성
4.3.2 목적
금속, 세라믹등을 용사함으로써 내마모성, 내열성, 내식성등을 부여한다.
4.3.3 Gas식 용사법
① Flame 용사
용사 torch의 중심 구명에서 선상, 봉상, 분말상의 용사재료를 공급하여 용 융시켜 압축공기에 의한 미분화를 하여 소재표면에 방출되어 취부된다.
② 폭발 용사
총신내의 연소부에 엄밀하게 정량된 산소와 아세틸렌을 송입한 수 승급구로 용사분말을 취입시키고 용사재료 분말이 연소부에서 부유중 spark plug 점 화에 의거 열과 압력파를 발생시켜 이 열에 의해 가열된 분말을 소재 표면 에 용사시킴
4.3.4 전기식 용사법
① Arc 용사
연속적으로 Nozzle로부터 공급되는 용사재료에 직류 Arc를 발생시키 용융 된 금속을 고압의 공기로 불어 소재면에 미입자로 분사시켜 피막을 형성
② Plasma 용사
음극과 양극인 수냉 Nozzle의 내면사이에 직류 Arc를 발생시키면 후방으로 부터 공급된 자동 가스는 초고속으로 되고 Plasma jet으로 되어 Nozzle로부 터 고속으로 분출하며 용사재료는 분말이므로 공급가스에 의해 Nozzle중에 취입되어 Plasma jet에 의해 가열 및 가속되어 소재면에 충돌하여 피막이 형성됨
4.3.5 특징
① 장점
㉠ 모든 소재에 적용이 가능하다.
㉡ 용사재료의 종류가 다양하다.
㉢ 제품 size 제한이 없다.
㉣ 피막형성속도가 크다.
㉤ 용사에 따른 제품 변형이 없다.
㉥ 설비비가 싸고 용사작업이 용이하다.
② 단점
㉠ 제품 형상에 따라 용사효율의 변동이 크다.
㉡ 용사피막이 소재 밀착상태를 평가하는 비파괴 검사법이 충분하게 확립되어 있지 못하다.
㉢ 소재 예비처리(Blast 처리)시 발생하는 미분이 작업자 위생에 영향을 준다.
4.3.6 응용
① 용사법으로 모든 재질의 소재 표면에 피막을 형성시키는 것이 가능하므로 부 품, 부재의 표면에 내마모성, 내열성, 내식성, 내약품성, 전기절연성, 도전성, 광학적 성질을 부여할 수 있다.
② 화학, 전자, 기계재료등에도 응용이 가능하다.
5. 주철의 열처리
5.1 주철의 열처리 종류 및 목적
5.1.1 어닐링
기계절삭성을 개선하기 위해 오스테나이트 변태온도 범위이상 또는 직하까지 가열해서 펄라이트와 유기탄화물을 분해시키는 조작
5.1.2 Q/T (Quenching ＆ Tempering)
내마멸성, 기계적 성질 개선
5.1.3 오스템퍼링, 마르템퍼링
고온

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진공열처리,   열처리,   금속재료열처리