KR100440876B1

KR100440876B1 - 자동차용미끄럼작동부재의표면처리방법

Info

Publication number: KR100440876B1
Application number: KR1019980063920A
Authority: KR
Inventors: 임상원
Original assignee: 한국델파이주식회사
Priority date: 1998-12-29
Filing date: 1998-12-29
Publication date: 2004-11-03
Also published as: KR19990030459A

Abstract

본 발명은 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 관한 것으로서,

캘리퍼브레이크의 피스톤(3) 등과 같은 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리를 행하는 방법에 있어서; 가공 피스톤(3)을 섭씨 350 도 전후로 예열하고 다시 섭씨 570 - 580 의 34-36 % 의 MCNO 와 3 % 이하의 MCN을 함유한 염욕조(30)에 투입하고(100), 10 - 20 ㎛ 정도의 두께의 질화층(40)이 형성되도록 염욕연질화( 뉴-터프트라이트화) 처리를 행하고(200), 냉각과 함께 섭씨 350 - 400 도의 가성소오다(NaOH)가 주성분인 산화처리액의 염욕조(31)에 투입하여 질화층(40) 표면에 Fe₃O₄가 주성분인 산화층(41)을 부가적으로 형성하도록 처리하는 방법인 것을 특징으로 하여;

본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법은 종래의 가스산질화가 가지는 전처리의 번거로움과 표면처리등의 불균일성을 제거하고, 내식성의 향상 및 마찰저항감소를 위한 보호층인 산화층의 박리를 최대한 방지가 가능한 피막의 층상구성을 제공함으로서 작동부재의 수명을 증대할 뿐만아니라 양산을 위한 처리장치 또한 저렴하게 구성할 수있어 가공경비가 대폭 저감되는 유용성을 가진다.

Description

자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법

본 발명은 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세히는 자동차 등의 기계장치에서 미끄럼작동하여 작동을 수행하는 부품,부재의 표면에 적용하기에 적합한 구성의 표면처리방법에 관한 것이다.

자동차 등의 각종의 기계장치에서는 소정의 구성목적을 달성하기 위하여 다수의 미끄럼면(Sliding-guide)을 구비하게 되고,

이러한 미끄럼면을 가지는 기계부재의 예로서 자동차의 캘리퍼브레이크의 실린더부에 삽입되어 제동력을 제공하는 피스톤의 표면을 들 수있다.

상기의 자동차의 캘리퍼브레이크의 실린더부와 미끄럼접속하는 피스톤의 표면 조도는 상당히 낮은 것으로서 가공하여야 피스톤의 마모 및 기계적인 작동력의 손실을 최소화할 수있고, 반복적인 작동의 특성상 표면 경도 또한 높은 소재가 요구되고 있다.

따라서, 상기하는 종래로부터 캘리퍼브레이크의 피스톤의 표면 등의 미끄럼작동면에는 경도를 높이고 표면조도를 향상시킬 목적으로 크롬도금을 행하거나 가스산질화(Gas-酸膣化)를 행하였다.

특히, 크롬도금은 그 표면이 미려하고 장식성이 있으며 내후성이 높으나,

환경오염과 인체에 치명적인 6 가크롬이 사용되고 폐수처리시설에 따른 가공경비가 높아 적합하지 않으며,

또한 가스산질화는 복잡한 형상체의 부품의 경우, 전처리가 어렵고 또한 균일하게 질화가 이루어지지 않음으로 인하여 국부적인 경도 및 경화깊이의 차이에 의한 응력으로서 크랙이 유발되기 쉽고 , 질화층최표면에 기공층이 형성되지 않음으로 인하여 질화층과 산화층의 밀착력이 저하되는 문제점이 있었다.

도 1 은 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법이 적용되기에 적합한 실시예인 캘리퍼브레이크의 사시도.

도 2 는 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법이 적용되기에 적합한 실시예인 캘리퍼브레이크의 피스톤부 단면도.

도 3 은 종래의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 의한 시간대 온도곡선에서의 가공방법의 그래프도.

도 4 는 종래의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 의하여 처리된 표면부의 산화처리전과 처리후의 상태를 도시하는 확대된 모식단면도.

도 5 는 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 따른 시간대 온도곡선에서의 가공방법의 그래프도.

도 6 은 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 의하여 처리된 표면부의 산화처리전과 처리후의 상태를 도시하는 확대된 모식단면도.

도 7 은 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법의 프로세스를 도시하는 가공플로우도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

3: (캘리퍼브레이크의) 피스톤

30, 31: 염욕조

상기하는 종래로부터의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법구성의 문제점을 감안하여, 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법은 산질화방법을 개선하여 표면경도를 대폭 증대하고 다양한 장점을 가지는 미끄러작동부재의 가공이 가능한 표면처리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법은;

캘리퍼브레이크의 피스톤 등과 같은 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리를 행하는 방법에 있어서;

가공 피스톤을 섭씨 350 도 전후로 예열하고 다시 섭씨 570 - 580 의 34-36 % 의 MCNO 와 3 % 이하의 MCN을 함유한 염욕조에 투입하고, 10 - 20 ㎛ 정도의 두께의 질화층이 형성되도록 염욕연질화( 뉴-터프트라이트화) 처리를 행하고, 냉각과 함께 섭씨 350 - 400 도의 가성소오다(NaOH)가 주성분인 산화처리액의 염욕조에 투입하여 질화층 표면에 Fe₃O₄가 주성분인 산화층을 부가적으로 형성하도록 처리하는 방법인 것을 특징으로 한다.

이하의 부수된 도면과 함께 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법의 구성 및 작용효과를 종래의 방법과 비교하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 1 은 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법이 적용되기에 적합한 실시예인 캘리퍼브레이크의 사시도, 도 2 는 캘리퍼브레이크의 피스톤부 단면도, 도 3 은 종래의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 의한 시간대 온도곡선에서의 가공방법의 그래프도, 도 4 는 종래의 표면처리방법에 의하여 처리된 표면부의 산화처리전과 처리후의 상태를 도시하는 확대된 모식단면도. 5 는 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에 따른 시간대 온도곡선에서의 가공방법의 그래프도, 도 6 은 본 발명의 표면처리방법에 의하여 처리된 표면부의 산화처리전과 처리후의 상태를 도시하는 확대된 모식단면도, 도 7 은 본 발명의 표면처리방법의 프로세스를 도시하는 가공플로우도이다.

본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법이 적용되기에 가장 적합한 실시예인 캘리퍼브레이크(C)가 도 1 내지 2 에 도시되어 있다.

캘리퍼하우징(1) 내방에 형성된 실린더(2)에 끼움되는 피스톤(3)은 그 외방에 O링(4)을 개재하여 기밀을 수행하고,

피스톤(3) 단부의 패드(5) 및 캘리퍼(6)에 의하여 피스톤(3)의 작동시에 함께 구동하는 패드(15)로서 캘리퍼브레이크는 개략 구성된다.

상기하는 구성에서 피스톤(3)은 실린더(2)의 내방에서 지속적으로 미끄럼작동을 반복하게 되므로 표면경도의 제고가 요구되는 것이다.

종래에는 상기의 피스톤(3)의 표면에 크롬도금을 행하거나 도 3 , 4 에서와 같은 가스산질화를 수행하였다.

가스산질화는 피스톤(3)을 질화로내에 투입하여 RX(환원성 가스)와 NH₃가스분위기중에서 섭씨 570 - 580 도로 유지함으로서,

표면에 Fe₃O₄가 주성분인 질화층(20)을 형성하고 후반공정에서 산소를 주입하여 표면산화를 수행하여 산화층(21)을 형성함으로서 피막을 구성하였다.

도 3 에 이러한 공정이 도시되고 도 4 에 질화층(20) 및 산화층(21)이 형성되어 있음이 도시된다.

상기하는 종래의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법중, 크롬도금은 폐수처리설비로 인하여 단각가 높을 뿐만아니라 환경오염 및 유해표면처리로 점차 사용이 규제되고 있는 추세이고 가스질화는 표면의 미세한 오염이나 이물질의 부착시에 매우 민감하게 질화불량이 유발하여 전처리에 많은 시간과 공수가 요구되어 대량생산에는 부적합한 방법이다.

그러나, 염욕에 의한 산질화의 경우, 처리시간 내내 교반이 일어나는 염욕중에서 질화가 유발되기 때문에 표면세정효과가 함께 일어나고, 또 질화층 최표면에 미세한 가공층을 수 ㎛ 두께로 형성하여 이후의 상품명 AB 염에 의항 산화초리에서 치밀하고 밀착력이 높은 산화층의 형성이 가능하다.

따라서, 외력이 이 미끄럼작동부재에 인가되는 경우, 국부적인 경도차이에 의한 크랙이 유발되는 문제점이 있고 특히, 이러한 현상은 평면이 아닌 함입-돌출부등의 경계선상에 다발한다.

본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법을 도 5 이하와 함께 상세히 설명한다.

본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법에서는 상기의 가스산질화대신 염욕산질화를 수행하는 것을 특징으로 한다.

도 7 의 가공공정도에서와 같이,

기계적으로 가공된 피스톤(3)을 MCNO 와 MCN을 함유한 염욕조(30)에 투입하되(100),

섭씨 350 도 전후로 예열하여 투입하여 10 - 20 ㎛ 정도의 두께로서 질화층(40)을 형성되도록 섭씨 570- 580 도로 가열하면서 공기(Air)를 주입하여 염욕을 교반하면서 염욕연질화( 뉴-터프트라이트화) 처리를 행하고(200),

다시 공냉하여 (300),

냉각과 함께 섭씨 350 - 400 도의 가성소오다(NaOH)가 주성분인 상품명 AB염의 염욕조(31)에 투입하여 질화층(40) 표면에 다시 Fe₃O₄가 주성분인 산화층(41)을 형성한다(400).

상기와 같이 표면처리를 행하면 질화층(40)의 최표면부에는 미세한 기공층(A)이 수 ㎛ 두께로 형성된다.

그 상방에 다시 치밀한 산화막인 산화층(41)이 형성됨으로서 표면경도가 대폭 증대한다.

또한, 기공층(A)이 산화층(41)과 질화층(40) 사이의 경계면에서 강도의 전이(Transient)적인 층을 형성함으로서 반복적인 사용시에도 산화층(41)의 박리가 방지된다.

부가적으로는 기공층(A)의 존재로 인하여 윤활성 또한 증대되는 것으로 밝혀졌다.

상기한 공정에 부가하여 보다 높은 고내식성 및 내 마모성이 요구되면 산화층(41)의 표면을 래핑(lapping) 가공을 한 후, 다시 추가하여 염 또는 수증기처리를 행할 수있다.

이상과 같은 본 발명의 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법은;

종래의 가스산질화가 가지는 표면처리의 불균일성을 제거하고, 보호층인 산화층의 박리를 최대한 방지가 가능한 피막의 층상구성을 제공함으로서 작동부재의 수명을 증대할 뿐만아니라 처리장치 또한 저렴하게 구성할 수있어 가공경비가 대폭 저감되는 유용성을 가지는 발명인 것이다.

Claims

캘리퍼브레이크의 피스톤(3) 등과 같은 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리를 행하는 방법에 있어서;

가공 피스톤(3)을 섭씨 350 도 전후로 예열하여 MCNO 와 MCN을 함유한 염욕조(30)에 투입하고(100),

10 - 20 ㎛ 정도의 두께의 질화층(40)이 형성되도록 570- 580 도섭씨로 가열유지하면서 염욕연질화( 뉴-터프트라이트화) 처리를 행하고(200),

공냉하여 (300),

냉각과 함께 섭씨 350 - 400 도의 가성소오다(NaOH)가 주성분인 산화처리액의 염욕조(31)에 투입하여 질화층(40) 표면에 Fe₃O₄가 주성분인 산화층(41)을 부가적으로 형성하도록 처리하는 방법인 것을 특징으로 하는 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법.
제 1 항에 있어서,

상기 방법의 처리가공이후에 산화층(41)의 표면을 래핑(lapping) 가공후, 재차 염처리 또는 수증기처리공정에 의한 산화처리를 선택적으로 부가할 수 있는 것을 특징으로 하는 자동차용 미끄럼작동부재의 표면처리방법.