KR100865814B1

KR100865814B1 - 가속화된 화학적 성질을 가지는 비마모성 매체

Info

Publication number: KR100865814B1
Application number: KR1020037009235A
Authority: KR
Inventors: 제리 드웨인 홀랜드; 마크 미샤드; 마이클 폴 살레노; 개리 스로카; 레인 윌리엄 뷘켈만
Original assignee: 렘 테크놀로지스, 인코포레이티드
Priority date: 2001-01-10
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2008-10-28
Also published as: KR20030077571A; WO2002055263A2; CA2433298C; HUP0302638A3; US20020088773A1; JP2004522597A; WO2002055263A3; EP1349702B1; EP1349702A2; BR0206291A; PL362567A1; CA2433298A1; CN100406198C; US20040074871A1; US7005080B2; AU2002234216B2; IL156796A; ATE548156T1; MXPA03006150A; CN1511075A

Abstract

본 발명은 미국특허 제 제4,818,333호에 개시된 금속마감공정을 개선한 것이다. 본 발명은 스테인리스스틸이나 플라스틱과 같은 비마모성 매체를, 공정 중에 금속표면에 반응하는 화학물질과 병용하는 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 이러한 공정을 이용하여 마감된 금속부품도 포함한다.

Description

가속화된 화학적 성질을 가지는 비마모성 매체{NONABRASIVE MEDIA WITH ACCELERATED CHEMISTRY}

본 발명은 화장품용 및/또는 기계 작동용인 금속부품의 표면을 정련함으로써, 부품의 표면이 등방성이고, 잘 마감되어 있고, 거울상의 휘도(輝度)를 갖게 하는 것이다. 본 발명은 이러한 표면을 정련하는 방법과, 그 방법의 결과물인 새로운 부품을 포함한다. 본 발명에 의하여 생성된 향상된 표면은 가공 부품에 대하여 개선된 퍼포먼스를 나타낸다.

절삭이나 파쇄 라인에서 문제를 일으키는 금속 부품의 종류는 매우 다양하다. 중요한 작업면을 가지는 기계 부품의 예는, 박판, 크랭크축, 캠축, 베어링, 기어, 연결기와 저널을 포함한다. 이러한 부품에 있어서, 라인에 의한 표면접촉 퍼포먼스가 나쁘면, 라인에서, 마찰, 토크, 소음, 떨림, 작동온도를 증가시키고, 윤활성을 손상시키며, 내구력, 마모, 플라스틱변형 및 접촉피로 및/또는 벤딩피로에 있어서 부정적인 영향을 끼친다. 헬리콥터나 경주용 차의, 드라이브트레인과 같은 환경이 요구되는 곳에 장착되는, 기어나 다른 부품에 있어서, 사실상 이러한 유형의 불량이 잘 생기지 않도록 함으로써, 부품의 유용한 수명을 유지하게 한다.

중요한 표면(오목면을 포함하여)은 통상 다양한 기계적 파쇄/연마 공정을 통 하여 정련되어 왔다. 그러나 이러한 공정은 여러가지 결점을 가진다. 복잡한 모양을 가지는 경우, 기계연마용 도구는 매우 비싸고, 숙련된 기능공을 요할 뿐 아니라 과도하게 마모되어 버린다. 약 42 이상의 HRC를 가지는 금속 부품은 이러한 테크닉에 아주 적합하지는 않다. 기계연마는 종종 편향성인 파쇄선(grind lines)을 유발하므로, 금속표면의 열처리에 피해를 주어, 잠재적으로 불량부를 생성할 수 있다. 또한, 기계연마는 부분별로(part-by-part basis) 수행되므로, 재현성이나 균일성에 있어서 문제를 일으킨다.

REM화학사는 금속부품을 대량으로 정련하여, 매끈하고, 광택이 있는 표면으로 하는 특허기술을 개발하고, 발표하여 왔다. 이 기술들은 수년간 그 대상을 주로 기계보다는 화장품분야로하여 상업적으로 사용되어 왔다. 마침내 완성된, REM사의 미국특허 제4,491,500호는 전통적인 대량마감법(mass finishing method)의 진보된 방법을 개시하고 있는데, 특정의 화학물질을 대량마감장치(진동보울이나 텀블링통과 같은)에 세라믹체("매체"라고 부르는) 및 하나 이상의 금속 부품과 함께 투입하는 것이다. 이 화학물질은 금속에 완만한 반응성을 가져서, 그 표면에 소프트코팅("블랙모드"라고 부르는)을 생성하는데, 이는 매체와 진동교반되면서 제거된다. 그 결과, 표면은 매끈하게 되고 광택을 띠게 된다. 상기의 미국특허 제4,491,500호에서 채용한 매체는 마모성이라서- 즉, 이것은(약간 마모성이거나, 비마모성인 매체에 비하여) 마감 공정 중에 더욱 빠르게 손상된다.

REM사의 미국특허 제4,818,333호는 상기의 미국특허 제4,491,500호의 공정을 개선한 것을 개시한다. 이 특허는 최소 밀도가 2.75g/cc인 세라믹 매체의 화학물질 을 이용하는 용도에 관한 것인데, 이는 진동마감매체에서 일반적으로 발견되는 연마제를 상대적으로 사용하지 않는다. 상기의 특허에서 확인된 적합한 매체는 실리카와 알루미나의 세라믹을 다른 금속산화물과 병용하는 것을 포함한다. 상기 특허의 청구범위는, 한정된 특정 조건하에서 진동마감 보울에 채용할 때의 중량손실비에 근거하여, 매체를 특정하는 것이다.

REM사 특허 중에서, 개시된 공정을 이용하여 마감된 부품의 기계적 퍼포먼스의 개선을 확인한 것은 없다. 그럼에도 불구하고, REM사는 상기 미국특허 제 제4,491,500호 및 제4,818,333호에 따라 처리된 기어, 베어링, 또는 다른 부품들의 퍼포먼스가 유의적으로 향상되었음을 강조하여 왔다. 그리고 REM사는 이들 특허의 방법을 상기의 목적으로 상업적으로 사용하여 왔다. 예컨대, 미국특허 제5,503,481호는, 미국특허 제4,818,333호의 공정을 사용하여 베어링에 등방성표면을 부여한 결과, 이들 부품이 더 오랜 피로수명을 갖게하는 것을 기술한다. 그러나, 미국특허 제4,491,500호 및 제4,818,333호에서 채용한 매체는 기계적 퍼포먼스를 향상시키는 목적을 지향하는 마감 공정에 이상적으로 맞는 것은 아니다. 미국특허 제4,818,333호의 매체는 평균 다이아몬드피라미드경도(diamond pyramid hardness, DPH) 값이 최소 890이고, 따라서 그것이 노출되는 부품의 표면에 기계적 집합조직을 생성하게 한다. 비록 본 발명은 여전히 화장품용 마감공정에 적용할 수 있지만, 본 발명은 더 부드러우면서도, 비마모성인 매체(금속 및/또는 플라스틱과 같은)를 사용함으로써, 매체 경도의 문제점을 해결하는 데에 바탕을 두고 있다.

더 부드럽고, 비마모성인 매체는 과거에 금속표면의 정련을 위하여 상업적으 로 사용되어 왔다. 예컨대, 아브릴(ABRIL)공정은 아연매체를 채용하고, 마모성화합물과 병용하여 사용하였다.

REM사는 본 출원을 하기 전 수년간, 특정의 플라스틱마모성 매체를, 반응성 화학물질과 병용하여 황동이나 스테인리스스틸 부품을 마감하는 데에 상업적으로 사용하여 왔다. 그러나 이들 공정은 거울상 휘도나 고도의 마감에는 부적절한, Ra(6~10 마이크로인치)값을 갖는 표면을 생성하였다. 여기에 개시되어 있는 공정을 통하여, REM사는 금속부품을 고도로 마감하여 탁월한 등방성 표면을 가지도록 할 수 있다.

본 발명은 금속표면을 고도로 마감하여 거울상 휘도와 등방성을 갖게 하는 방법을 포함한다. 이 방법은 일반적으로 부품(들)을 비마모성 매체와, 금속부품의 표면과 반응하여 이를 부드러운 형태로 전환시킬 수 있는 화학용액을 병용하여, 진동마감 보울에 도입하는 단계를 포함한다. 그후 이들 물질들은 원하는 부품표면을 생성하기에 충분한 시간동안 교반된다. 본 발명의 한 구체예에 있어서, 비마모성 매체는 플라스틱 매체이다. 다른 구체예에 있어서, 그 매체는 금속이다. 이러한 매체는 화학용액과 잘 반응하지 않는 것이 바람직하다.

금속이나 플라스틱 매체의 사용은 미국특허 제4,491,500호, 제5,503,481호 및 제4,818,333호에서 개시된 공정전반에 여러가지 잇점을 제공한다. 상기한 바와 같이, 이 매체는 더 부드럽고, 따라서 처리한 표면이 기계적 집합구조화하는 경향이 적다. 게다가, 플라스틱과 금속물질은(세라믹에 비교해서) 특정한 모양과 크기 - 이는 다양한 모양과 차원을 가지는 마감 부품에서 중요하다 - 로 만들기가 더 쉽다. 본 발명의 공정은 하기의 여러 실시예에 도시되어 있다. 이 실시예들은 본 발명의 다른 구체예 - 특히 여기서 개시된 방법을 사용하여 처리된 부품들을 도시한다.

본 발명의 상세한 설명 및/또는 청구범위에 사용된 용어의 정의는 다음과 같다.

“Ra”(또는 산술평균 조도(粗度))는, DIN 기준 4768과 동일한, ISO 기준 4287에 따라 측정하고 나타내었다.

“Rmax”(또는 최대조도)는 DIN 기준 4768에 따라 측정하고 나타내었다.

“수퍼마감된 표면”이란 Ra가 2.5마이크로인치이하의 값을 가지는 것을 말한다.

“등방성 표면”이란 그 표면의 불규칙성에 실질적으로 쏠림이 없는 것을 말한다.

“매체”란 부품을 마감하기 위하여, 진동마감 보울 내에 넣는 고체상의 물체이다.

“거울상의 휘도”란 물체의 선명한 반사영상을 볼 수 있게 하는 표면 특성을 말한다.

“비마모성”매체란 지정된 공정 조건에서, 단위시간당 0.1%미만의 중량손실을 보이고, 규정된 고도의 마감 표면조건을 달성하는 매체를 말한다.

본 발명은 금속부품에 고도로 마감되고, 거울상의 휘도를 가지는 등방성 표 면을 갖도록 하는 방법을 제공한다. 금속부품은 본 기술분야에서 잘 알려진 통상적인 방법으로 가공된다. 전형적인 최종 마무리단계로서, 부품은 고도로 마감되어 거울상의 휘도를 가지는 등방성 완제품이 된다. 그러한 공정은 하기에 기술하는 바와 같다.

마감 공정

미국특허 제4,818,333호, 제4,491,500호 및 제5,503,481호에 개시된 공정의 유의적이고, 새롭게 변경된 방법을 통하여, 금속부품에 고도로 마감된, 등방성 표면을 적용할 수 있다.

a. 진동 보울

미국특허 제5,503,481호, 제4,491,500호 및 제4,818,333호에 기술된 종류인, 통상의 진동마감 유닛을 사용하여, 등방성 표면을 만들 수 있다. 이 유닛은 진폭 1~8mm에서, 분당 800~1500 회전으로 작동된다. 미국특허 제4,818,333호는 2~4mm의 진폭이 바람직한 것을 확인하였다. 작동 중에, 화학용액을, 플로우-스루 방식(flow-through basis)으로 첨가하여, 새로운 용액이 계속적으로 도입되고, 사용한 용액이 계속적으로 유출되어 버려질 수 있게 하였다. 이 용액은 단위 입방피트에 대하여, 시간당 0.25~0.4gallons의 속도로 도입하였다. 이 장치를 작동하면 열이 발생하는데, 이는 전형적으로 진동계(매체, 용액 및 부품)의 온도를 시간의 경과에 따라 약 35℃까지 상승시킨다.

b. 매체

본 발명은 여러가지 매체와, 이러한 매체에 사용할 수 있는 화학처리방법을 채용하여, 개선된 금속마감결과(REM사의 미국특허 제4,818,333호, 제4,491,500호 및 제5,503,481호에 기술된 방법보다 더 개선된)를 달성한다. 한 구체예에 있어서, 매체는 진동보울의 작동조건하에서 비마모성인 플라스틱으로 구성되어 있다. 이러한 매체는 바콜치(Barcol scale)가 약 57정도인 경도를 가지고, REM사의 미국특허 제4,818,333호에 개시된 세라믹 매체에 비하여 “부드러운”것이 바람직하다. 하기에 개시된 화학처리조건에서, 이 부드러운 플라스틱 매체는, 미국특허 제4,818,333호의 세라믹 매체를 사용하여 얻은 것보다 더 좋은 표면처리결과를 보여준다. 적절한(그리고 상업적으로 이용가능한) 플라스틱 매체의 한 예는, 비마모성 플라스틱매체가 화학용액에 비반응성인 비마모성 금속매체와 조합된 것으로, 구체적으로는 월터 트로월사(Walther Trowal, Ltd.)에서 판매하는 트로월플라스트PP(TROWALPLAST PP)이다. 이 매체는 불포화폴리에스테르수지와 결합한 알루미나를 50중량% 함유하는 것이다. 그 밀도는 약 1.8g/㎤이고, 결정의 크기는 0.9mm미만이다.

본 발명의 다른 구체예에 있어서, 매체는 화학처리조건에서 비활성인 금속으로 구성되어 있다. 하기에 개시된, 화학처리가 가능한 그러한 물질 중의 하나는, AISI 302급의 스테인리스스틸(니켈, 크롬 함유, Metal Supplier Online, http://www.suppliersonline.com/propertypages/302.asp 참고)(AISI grade 302 stainless steel)이다. 이들 매체는 다양한 모양과 크기를 가진 것으로서, 다양한 공급처로부터 구할 수 있다. 애보트 볼(Abbott Ball)사는 그러한 매체 공급처 중의 하나이다. 이러한 매체를 사용할 때에는, 더 큰 용량을 수용할 수 있는 진동보울을 채용하는 것이 필요할 것이다.

c. 화학용액

본 발명에서 유용한 화학용액은 REM사의 미국특허 제4,491,500호 및 제4,818,333호에 일반적으로 기술되어 있는 것이다. 화학용액은 처리한 부품의 금 속과 반응하여, 생성물의 표면에 소프트코팅(블랙모드)을 생성한다. 이러한 용액 중의 반응성 화학물질은 인산 또는 인산염, 설팜산, 옥살산 또는 옥살레이트, 황산 또는 황산염, 크롬산 또는 크로메이트, 중탄산염, 지방산 또는 지방산염 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 또한 이 용액은, 아연, 마그네슘, 철 인산염과 같은 활성화제나 가속화제 뿐 아니라, 과산화물, 메타니트로벤젠, 클로레이트, 클로라이트, 과황산염, 질산염, 및 아질산화합물과 같은 무기 또는 유기산화제를 함유할 수도 있다.

본 발명에 유용한 화학용액의 종류는 REM화학사에서 상업적으로 판매된다. 이들 용액은 산/염기성분을 약 15~45중량%, 촉진제를 약 1중량%, 산화제를 0~15중량% 포함한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 특정한 조성물은 하기의 REM 제품이다.

1. 퍼로밀(FERROMIL®)FML 575 IFP, 무기인산염과 적절한 산화제 및 계면활성제의 혼합물을 함유하는 산성 수용액.

2. 퍼로밀(FERROMIL®)VII AERO-700, 적절한 계면활성제와 억제제를 함유하는 수성 유기산용액.

3. REM®코퍼밀(COPPERMIL®)7, 과산화수소와 적절한 억제제를 함유하는 산성 수용액.

이 조성물들은 농축액으로 판매되는데, 보울에 도입할 때에 물로 희석하여 화학용액을 조제할 수 있다. 농축액의 전형적인 희석비율은 용액의 부피에 대하여 5~80%이다.

이러한 처리후, 진동보울에 보통 금속 부품의 광택이 나게 하기 위해서 두번 째 용액을 도입하는 것이 종종 요망된다. 스틸의 광택제로서 적절한 한가지는, 퍼로밀(FERROMIL®)FBC-218이라는 이름으로 REM 화학사에서 판매하고 있다. 이 용액은 무기인산염 착화물과 적절한 계면활성제를 함유한다. REM®코퍼밀(COPPERMIL®) CBC-235 광택제도 REM화학사에 의하여 판매되는데, 황동에 적합하다. 이는 역시 적절한 계면활성제와 억제제를 함유하고 있는 수성인산제품이다.

본 발명에서는 블랙모드의 형성과 제거의 속도가 균형을 이룸으로써 등방성 표면을 제공한다. 만일 블랙모드가 너무 딱딱하면, 그것을 제거하여 효과적으로 정련를 완료하게 하는 데에 필요한 에너지가 충분하지 못하게 될 것이다. 만일 블랙모드가 너무 부드러우면, 공정을 통하여 표면이 집합구조화된 것이 생성될 것이다. 블랙모드 특성은 일단 공정이 완결될 때 최소한 부품의 균일한 마감결과를 달성하는 데에도 중요하다. 하기에 제공된 것은 그러한 균형을 이루는 공정조건의 여러가지 실시예이다.

하기는 본 발명의 실시예이며, REM사의 미국특허 제4,818,333호에 개시된 공정과 비교하였다.

도 1은 HRC가 약 43~45인 4140 스틸(크롬 함유, Metal Supplier Online, http://www.suppliersonline.com/research/property/metals/25.asp 참고)쿠폰 표면을, REM의 미국특허 제4,818,333호 공정을 이용하여 마감한 것(1(a)), 플라스틱 매체(1(b)), 및 스테인리스스틸 매체(1(c))를 사용한 본 발명의 방법으로 처리한 것의 SEM 영상이다.

실시예 1(비교예)

HRC 43-45의 SAE 4140 스틸쿠폰 및 HRC 42-45의 가변성 렌치를 REM사의 미국특허 제4,818,333호에 개시된 공정에 따라 마감하였다.

10입방피트의 스웨코(Sweco)진동보울을, 진폭 4.00mm, 60도의 리드각에서 사용하였다. 매체는 퍼로밀(FERROMIL®)매체 #9(REM을 통하여 구할 수 있다)이고, 그 조성은 REM사의 미국특허 제4,818,333호에서 매체C로 개시된 것이다. 이 매체는 3/4인치 원뿔로 사용하였다. 화학용액은 상기의 퍼로밀(FERROMIL®)FML-575 IFP이고, 12.5부피%를 6.75시간 동안 유속 3.75gallons/hour로 유지시켰다. 부품은 이어서 퍼로밀(FERROMIL®)FBC-218 용액(상기의) 1부피%를 유지시키고, 4시간동안 24gallons/hour의 속도로 흘려줌으로써 광택을 내었다. 보울에는 20평방피트의 HRC 43-45의 4140스틸바를 넣었다.

스틸쿠폰을 프로필로미터를 사용하여 측정한 결과, 초기 Ra는 23.4(마이크로인치, 여기서 모든 Ra와 Rmax 값의 단위는 마이크로인치이다)이고, 초기 Rmax는 200이었다. 공정후, 쿠폰의 Ra는 1.46, Rmax는 13.7이고, 중간정도의 거울상 휘도를 나타내었다. 도 1(a)은 퍼로밀(FERROMIL®)매체 #9이, 43-45 HRC의 4140스틸쿠폰에 대하여 매우 집합구조적인 최종 표면마감을 나타내는 것을 보여준다.

가변성 렌치의 경우는, 레터링의 내부 및 주위와, 핸들의 숄더부분을 따라서, 또, 핸들의 길이를 따라서 블랙모드의 잔류물이 남아, 완전히 마감되지 않았다. 그 조도(Roughness)는 거시안필터(Gaussian filter)를 써서 0.06인치 길이의 흔적을 따라, 마르(Mahr)사에서 제작한 모델 MP4i 퍼토미터로 측정하였다.

실시예 2 - 플라스틱 매체로써 마감

HRC 43-45의 SAE 4140 스틸쿠폰 및 HRC 42-45의 가변성 렌치를 본 발명의 한 구체예에 따라 마감하였다.

10입방피트의 스웨코(Sweco)진동보울을, 진폭 4.00mm, 60도의 리드각에서 사용하였다. 매체는 상기한 월터 트로월의 트로월플라스트PP(TROWALPLAST PP) 매체이다. 이 매체는 19mm 원뿔로 사용하였다. 화학용액은 상기의 퍼로밀(FERROMIL®)FML-575 IFP이고, 12.5부피%를 6.75시간동안 유속 3.75gallons/hour로 유지하였다. 부품은 이어서 퍼로밀(FERROMIL®)FBC-218 용액(상기의) 1부피%를 4시간동안 24gallons/hour의 속도로 흘려줌으로써 광택을 내었다. 보울에는 20평방피트의 HRC 43-45의 4140스틸바를 넣었다.

스틸쿠폰을 프로필로미터를 사용하여 측정한 결과, 초기 Ra는 20.3이고, 초기 Rmax는 230이었다. 공정후, 쿠폰의 Ra는 0.49, Rmax는 7.32였다. 최종단계에서, 쿠폰은 탁월한 거울상 휘도, 즉 그 표면이 거울과 같이 반사되는 정도를 나타내었다. 도 1(b)는 트로월플라스트PP(TROWALPLAST PP) 매체가, 43-45 HRC의 4140스틸쿠폰에 대하여, 퍼로밀(FERROMIL®)매체 #9를 사용하여 생성된 것인, 도 1(a)에 비하여 유의적으로 탁월한 표면 마감을 나타내는 것을 보여준다.

가변성 렌치도 상기 실시예 1(비교예)에서 얻은 것보다 더 좋은 마감결과를 보여주었다. 양각(陽刻) 레터링의 내부와, 핸들의 숄더부분에 블랙모드의 잔류물은 없었다.

그 마감결과는 미국특허 제4,818,333호의 방법을 사용하여 얻은 것(실시예 1(비교예))보다 탁월하다.

실시예 3- 스테인리스스틸 매체로써 마감

8620케이스 경화쿠폰과 기어를, 본 발명의 다른 구체예에 따라 마감하였다.

4입방피트의 캐나다의 바이브라 피니쉬(Vibra Finish)사의 진동보울을, 진폭 4.5mm, 60도의 리드각에서 사용하였다. 매체는 302스테인리스스틸이며, 20w/w%의 3/32”×3/8”핀과, 40w/w%의 1/8”지주와, 40w/w%의 3/16”볼콘의 혼합물로서 도입된다. 화학용액은 상기한 퍼로밀(FERROMIL®) VII AERO-700이고, 75부피%를 8.0시간동안 유속 2.5gallons/hour로 유지하였다. 부품은 이어서 퍼로밀(FERROMIL®)FBC-218 용액(상기의) 1부피%를 4시간동안 24gallons/hour의 속도로 흘려줌으로써 광택을 내었다. 본 실시예에서, 보울에는 20평방피트의 HRC 58-60의 8620스틸(니켈, 크롬 함유, Metal Supplier Online, http://www.suppliersonline.com/propertypages/8620.asp 참고)바를 넣었다. 기어(웹스터 8620 탄화강철, 20-투스(tooth)기어, 8직경의 핏치와 25°의 압력각)는 약 0.0469인치의 필렛경을 가진다.

스틸쿠폰을 프로필로미터를 사용하여 측정한 결과, 초기 Ra는 29.8이고, 초기 Rmax는 262이었다. 공정후, 쿠폰의 Ra는 1.95, Rmax는 24.4였다. 최종단계에서, 쿠폰은 중간정도의 거울상 휘도를 나타내었다.

기어투스의 측면의 초기 Ra는 41.0이고, 초기 Rmax는 202이었다. 공정후, 그 표면의 Ra는 1.83, Rmax는 18.4였다. 기어투스의 작업면의 초기 Ra는 10.6이고, 초기 Rmax는 94.4이었다. 공정후, 표면의 Ra는 3.9, Rmax는 31.4였다. 이것은 기성품 OEM자동차기어이므로, 그 작업면을 고도로 마감하는 것은 질적으로 충분하지는 않다. 그러나 기어의 루트필렛의 오목부도 유의적으로 표면마감되었음을 보여준다. 오목부에도 블랙모드는 없었다. 광택을 낸 후에 부품이 약간 탈색되기는 하였으나, 거울상의 영상을 나타내었다.

HRC 43-45의 SAE 4140 스틸쿠폰을 프로필로미터를 사용하여 측정한 결과, 초기 Ra는 23.7이고, 초기 Rmax는 242이었다. 공정후, 쿠폰의 Ra는 1.46, Rmax는 12.0였다. 도 1(c)는 302 스테인리스스틸 매체가 4140스틸쿠폰(상기와 유사한 조건에서 퍼로밀(FERROMIL®) VII AERO-700사용)에 대하여, 퍼로밀(FERROMIL®)매체 #9를 사용하여 생성된 것인 도 1(a)에 비하여 유의적으로 개선된 표면마감을 나타내는 것을 보여준다.

그러나 트로월플라스트PP 매체에 의하여 생성된 것만큼 우수하지는 않았다.

실시예 4 - 플라스틱매체로써 섬세한 황동(brass)부품을 마감

섬세한 주석이 황동을 둘러싸고 있는 담배 라이터 케이스를 본 발명의 한 구체예에 따라 마감하였다.

0.75입방피트의 레이텍(Raytech)진동보울을, 여러 동력가감저항기를 통하여 25%의 동력에서 사용하였다. 매체는 상기한 월터 트로월의 트로월플라스트PP (TROWALPLAST PP)매체이다. 이 매체는 19mm 원뿔로 사용하였다. 화학용액은 상기의 REM®코퍼밀(COPPERMIL®)7이고, 10부피%를 5시간동안 유속 0.3gallons/hour로 유지하였다. 부품은 이어서 REM®코퍼밀(COPPERMIL®)CBC-235용액(상기의) 1부피%를 1시간동안 3gallons/hour의 속도로 흘려줌으로써 광택을 내었다. 보울에는 1.3평방피트의 C36000 황동바(brass bar)를 넣었다.

라이터를 프로필로미터를 사용하여 측정한 결과, 초기 Ra는 10.7이고, 초기 Rmax는 77.6이었다. 공정후, 라이터의 Ra는 1.22, Rmax는 13.4였다. 최종 단계에 서, 라이터는 탁월한 거울상 휘도를 나타내었다.

Claims

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다음의 단계를 포함하는, 금속부품의 마감 방법:

1) 금속부품을 진동마감장치에, 하기의 것과 조합하여 도입하는 단계,

ⅰ) 금속부품의 표면과 반응하여 금속부품의 표면에 블랙모드를 형성할 수 있는 화학용액과,

ⅱ) 비마모성 플라스틱 매체; 그리고

2) 진동마감장치내에서, 상기 금속부품, 비마모성 플라스틱 매체, 및 화학용액을 교반하여, 비마모성 플라스틱 매체가 금속부품의 표면으로부터 블랙모드를 제거하게 하고, 금속부품과 화학용액간의 반응에 의하여 즉시 재생성된 블랙모드를 비마모성 플라스틱매체로 더 정련하여 금속부품의 표면을 정련하기 위한 교반단계.
제9항에 있어서, 진동마감장치는 진폭 1~8mm에서 분당 800~1500 회전으로 작동되는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 화학용액을 진동마감장치의 입방피트당 0.25~0.4gallons/hour(진동마감장치의 단위리터당 0.033~0.053ℓ/hour)의 속도로 진동마감장치에 도입하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 비마모성 플라스틱 매체는 바콜치(Barcol scale)가 약 57인 경도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 비마모성 플라스틱 매체는 불포화폴리에스테르수지와 결합한 알루미나를 약 50중량% 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 비마모성 플라스틱 매체는 1.8g/㎤의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 비마모성 플라스틱 매체는 0.9mm 미만의 결정크기를 가지는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법
제9항에 있어서, 화학 용액은 인산, 인산염, 설팜산, 옥살산, 옥살레이트, 황산, 황산염, 크롬산, 크로메이트, 중탄산염, 지방산, 지방산염 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제16항에 있어서, 화학 용액은, 아연, 마그네슘, 철 인산염과 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 활성화제 또는 가속화제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제16항에 있어서, 화학용액은, 무기산화제, 유기산화제, 과산화물, 메타니트로벤젠, 클로레이트, 클로라이트, 과황산염, 질산염, 아질산화합물과 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제16항에 있어서, 화학용액은 농축액으로 제공되고, 화학물질을 용액의 부피에 대하여 5~80%로 되도록 물로 희석하여 화학용액을 조제하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 금속부품은 스틸을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제20항에 있어서, 화학용액은 인산염을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제21항에 있어서, 화학용액은 약 12.5부피%로 유지되는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
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제9항에 있어서, 비마모성 플라스틱 매체는 원뿔형인, 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 화학용액은 무기인산염, 산화제 및 계면활성제를 포함하는 산성 수용액, 계면활성제 및 억제제를 포함하는 수용액 및 과산화수소 및 억제제를 포함하는 산성 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 금속부품의 표면을 정련한 후에, 진동마감장치에 광택제용액을 도입하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 금속부품이 황동을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제27항에 있어서, 화학용액이 10부피%의 농도로 유지되는, 과산화수소 및 억제제를 포함하는 산성 용액인 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제28항에 있어서, 화학용액을 진동마감장치의 입방피트당 약 0.4gallons/hour(진동마감장치의 단위리터당 0.053ℓ/hour)의 속도로 진동마감장치에 도입하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 비마모성 플라스틱매체가 화학용액에 비반응성인 비마모성금속매체와 조합된 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항에 있어서, 블랙모드가 충분히 부드러워서, 비마모성 플라스틱 매체가 금속부품의 표면으로부터 블랙모드를 제거하여 금속부품을 Ra 2.5마이크로인치 미만으로 마감할 수 있도록, 블랙모드의 형성 및 제거속도가 균형을 이루게 하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
다음의 단계를 포함하는 금속부품의 마감 방법:

1) 금속부품을 진동마감장치에, 하기의 것과 조합하여 도입하는 단계,

ⅰ) 금속부품의 표면과 반응하여 금속부품의 표면에 블랙모드를 형성할 수 있는 화학용액과,

ⅱ) 상기 화학용액과 반응하지 않고, 금속부품을 고도로 마감할 수 있는 비마모성 금속 매체; 그리고

2) 진동마감장치내에서, 상기 금속부품, 비마모성 금속 매체, 및 화학용액을 교반하여, 비마모성 금속 매체가 금속부품의 표면으로부터 블랙모드를 제거하게 하고, 금속부품과 화학용액간의 반응에 의하여 즉시 재생성된 블랙모드를 비마모성 금속 매체로 더 정련하여 금속부품의 표면을 정련하기 위한 교반단계.
제32항에 있어서, 비마모성 금속 매체는 스테인리스스틸 매체, 니켈크롬합금 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 진동마감장치는 진폭 1~8mm에서 분당 800~1500 회전으로 작동되는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 화학용액을 진동마감장치의 입방피트당 0.25~0.4gallons/hour(진동마감장치의 단위리터당 0.033~0.053ℓ/hour)의 속도로 진동마감장치에 도입하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 비마모성 금속 매체의 형태는, 핀, 지주, 볼콘 및 그 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 화학 용액은 인산, 인산염, 설팜산, 옥살산, 옥살레이트, 황산, 황산염, 크롬산, 크로메이트, 중탄산염, 지방산, 지방산염 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 화학물질을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제37항에 있어서, 화학 용액은, 아연, 마그네슘, 철 인산염과 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 활성화제 또는 가속화제를 더 함유하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제37항에 있어서, 화학용액은, 무기산화제, 유기산화제, 과산화물, 메타니트로벤젠, 클로레이트, 클로라이트, 과황산염, 질산염, 및 아질산화합물과 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 산화제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제37항에 있어서, 화학용액은 농축액으로 제공되고, 화학물질을 용액의 부피에 대하여 5~80%로 되도록 물로 희석하여 화학용액을 조제하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 금속부품은 스틸을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제41항에 있어서, 화학용액은 옥살산을 함유하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
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제32항에 있어서, 화학용액은 무기인산염, 산화제 및 계면활성제를 포함하는 산성 수용액, 계면활성제 및 억제제를 포함하는 수용액 및 과산화수소 및 억제제를 포함하는 산성 용액으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 금속부품의 표면을 정련한 후에, 진동마감장치에 광택제용액을 도입하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 화학용액에 대해 비반응성인 비마모성 금속 매체가 비마모성 플라스틱 매체와 조합된 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제32항에 있어서, 블랙모드가 충분히 부드러워서, 비마모성 금속매체가 금속부품의 표면으로부터 블랙모드를 제거하여 금속부품을 Ra 2.5마이크로인치 미만으로 마감할 수 있도록, 블랙모드의 형성 및 제거속도가 균형을 이루게 하는 것을 특징으로 하는 금속부품의 마감 방법.
제9항 내지 제22항 및 제24항 내지 제42항 및 제45항 내지 제48항 중 어느 한 항에 따른 방법을 사용하여 마감한 부품.